KR101504536B1 - 키토산올리고당 혼합물을 포함하는 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물 - Google Patents

키토산올리고당 혼합물을 포함하는 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 당화혈색소 감소 및 혈당 감소 효과가 우수한 키토산올리고당 2당 함량을 증가시키며 열안정성이 우수한 키토산올리고당 조성물을 제조하는 방법을 제공한다. 이러한 본 발명의 키토산올리고당 조성물의 제조방법은 키토산을 증류수에 첨가하여 키토산을 팽윤시키는 단계와, 키토산 용액이 점성상태가 되는 것을 방지하기 위해 키토산에 키토산아제 효소를 먼저 처리한 후, 키토산과 키토산아제 효소가 혼합된 용액에 유기산을 시간 간격을 두고 복수회에 걸쳐 나누어 첨가하는 단계와, 키토산과, 키토산아제 효소와, 유기산을 상호 반응시키는 단계와, 키토산아제 효소를 불활성화시키고 키토산올리고당 조성물을 수득하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 단당이 없고 2당 함량이 적어도 40중량%로서 2형 당뇨의 당화혈색소 및 혈당을 감소시키는 효과가 우수한 당뇨 예방 및 치료에 효과가 있는 치료용 의약품 내지는 건강기능식품을 제공한다.

Description

키토산올리고당 혼합물을 포함하는 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물 {A food composition for preventing and alleviating diabetes comprising a mixture of chitosan oligosaccharides}
본 발명은 신규한 키토산올리고당 조성물의 제조방법 및 이로부터 제조된 키토산올리고당 혼합물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 키토산 용액이 점성상태가 되는 문제를 방지하고 아울러 이로부터 당화혈색소 감소 및 혈당 감소 효과가 우수한 키토산올리고당 2당 함량을 증가시키며 열안정성이 우수한 키토산올리고당 조성물의 제조방법 및 이로부터 제조된 키토산올리고당 혼합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 기존에 보고된 항당뇨 효과의 키토산올리고당 제제에 비해 동물 실험 및 임상 실험을 통해 혈당 감소 효과가 월등하고 아울러 새로운 진단 항목이면서 장기간 혈당 조절 여부의 판단 기준인 당화혈색소(HbA1c)의 감소를 통해 당뇨합병증을 예방할 수 있는 새로운 키토산올리고당 혼합물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 키토산올리고당 아스코르브산염을 따로 투여한 경우 및 키토산올리고당 숙신산염을 따로 투여한 경우 보다 당화혈색소 감소 및 혈당 감소 효과가 우수한 키토산올리고당 아스코르브산염 및 키토산올리고당 숙신산염의 혼합물에 관한 것이다.
추가로, 본 발명은 단당이 없고 2당 함량이 적어도 40중량%로서 2형 당뇨의 당화혈색소 및 혈당을 감소시키는 효과가 우수한 동시에 열안정성이 우수한 키토산올리고당을 함유한 당뇨 예방 및 치료에 효과가 있는 치료용 의약품 내지는 건강기능식품에 관한 것이다.
키토산은 버섯, 갑각류(게, 새우 등)의 껍질 또는 연체류(오징어, 갑오징어 등) 뼈를 분쇄, 탈단백, 탈염화한 키틴을 탈아세틸화하여 얻어진다. 화학적으로 키토산은 N-아세틸-D-글루코사민 모노머가 β-(1,4) 중합결합된 고분자 다당인 키틴에 알칼리 등을 가하여 N-아세틸-D-글루코사민에서 아세틸기가 떨어져 나가 생성된 D-글루코사민의 비율이 70% 이상일 때 이것을 키토산이라 한다(대한민국 식품의약품안전청, 식품첨가물공전). 그리고 다당류 고분자인 키토산을 무기산에 의한 화학적 분해 또는 효소 분해를 통해 절단한 올리고당을 키토산올리고당(당의 수가 2~50개)이라고 하며 중합된 당의 수에 따라 중합도가 결정된다. 예를 들어, 키토산올리고당의 당의 개수가 2개인 2당인 경우 중합도는 2이고, 키토산올리고당의 당의 개수가 15개인 15당인 경우 중합도는 15가 된다.
고분자 키토산은 동물소화효소에 의해 소화되지 않는 다당류로 동물성 식이섬유로서의 특징을 지녀 일부에 한해 장내 미생물이 분비하는 라이소자임, 키티나아제, 키토산아제 효소에 의해 분해된 후 극히 소량이 흡수되는 것으로 보고되고 있으며, 대표적인 기능으로는 소장 내에서 담즙산과의 결합에 의해 담즙산의 체외 배출을 촉진하고, 이로써 담즙산의 전구물질인 콜레스테롤 소비를 증가시킴으로써 체내 콜레스테롤 함량을 낮추는 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 키토산은 양이온성 고분자 물질로서 다양한 동물실험에서 항암, 항균 및 면역활성 효과가 보고되어 의학적인 적용을 위한 다양한 시도가 진행되고 있다.
키틴, 키토산과 달리 키토산올리고당은 물에 대한 가용성 및 체내 흡수성이 상대적으로 우수하고 최근 다양한 생리학적 기능이 밝혀지면서 새로운 기능성 물질로 주목받고 있다. 시험관내(in vitro) 시험에서 항세균성, 항진균성, 항산화성 및 항돌연변이성 기능이 보고되었고, 동물 시험에서도 생리학적 활성 기능이 알려져 있다.
키토산올리고당 및 그 효능과 관련하여 본 출원의 출원인이 이전에 출원하여 특허등록한 대한민국 특허등록 제10-0506710호에는 4당과 5당을 주성분으로 함유하는 키토산올리고당 조성물의 혈당 감소에 대한 내용이 개시되어 있다. 또한, 미국특허공보 제5,981,510호에는 초산염의 키토산올리고당을 이용한 항당뇨 효과에 관한 내용이 기술되어 있다. 그러나, 상기 대한민국 특허등록 제10-0506710호의 제조방법은 혈당강하 및 항당뇨 효과가 우수한 것으로 알려진 키토산올리고당 2당 함량이 적은 제조 상의 한계가 있었으며, 미국특허공보 제5,981,510호의 초산염의 키토산올리고당은 열안정성에 문제가 있는 것으로 확인되었다.
당뇨병이란 실명, 심장병, 뇌졸증, 심부전 등의 합병증으로 진행되어 환자를 사망하게 만드는 질병이다. 많은 당뇨환자들이 혈당관리를 하고 있음에도 불구하고 여러 합병증으로 진행되어 사망을 초래하고 있다. 이와 같이 당뇨의 합병증 예방이 어려운 이유는 당뇨의 발생 원인이 아직도 정확히 알려져 있지 않은 점, 그리고 유전적 요인, 스트레스, 비만, 노화, 음주 등과 같은 환경적 요인 및 급격한 식생활 변화에 따른 사회적 요인이 복합되어 나타나기 때문이다. 따라서, 단순히 혈당 검사만로는 각종 당뇨 합병증 관리나 예방, 당뇨 합병증 발생위험의 증가 또는 감소, 그리고 지속적인 당 조절이 잘 되고 있는지를 정확히 확인하기 어렵다.
일반적으로 진행되는 혈당 검사에는 공복이 필요하고, 식사, 운동 그리고 당뇨약 투약 등에 의해 혈당수치 변화가 심하고, 현재의 당 수치만을 나타내기 때문에 장기간 혈당 관리상태를 정확히 반영하지는 못하고 있다.
즉, 혈당은 당뇨병의 진단 기준으로 사용되고 있지만 공복, 식후 또는 당부하 검사 2시간 수치 중 어느 것을 기준으로 당뇨나 내당능 이상을 진단할 것인가에 대해서도 논란이 많으며, 어느 검체로 혈당을 측정하여 진단할 것인가에 따라서도 많은 차이가 나타나고 있다. 또한, 혈당은 채혈하는 혈액의 종류, 즉 정맥혈, 동맥혈, 또는 모세혈관혈에 따라 다르고, 금식여부와 섭취시간에 따라 다르다. 예를 들어 이른 아침 공복 시에는 동맥과 정맥의 혈당농도의 차이는 10 mg/dL 전후의 차이가 날 수 있고, 식후에는 20-50 mg/dL까지도 차이가 날 수 있어 혈당을 이용한 당뇨 관리에는 문제가 있는 것이다.
이러한 문제점을 감안하여 최근에는 혈당수치와 더불어 당뇨 진단에 사용되는 혈중 당화혈색소(HbA1c)에 대한 중요성이 점차 증가하고 있다. 당화혈색소란 혈액 속으로 들어온 포도당이 산소를 운반하는 적혈구의 Hb(혈색소)에 결합하여 당화헤모글로빈(Glycosylated hemoglobin)이 된 것이다. 한번 붙은 당분은 적혈구의 수명인 120여일을 같이 하기 때문에 이를 검사하면 당뇨병 환자의 지난 2~3달 동안의 평균 혈당 농도를 파악할 수 있어서 혈당관리의 전반적인 상태를 정확하게 알 수 있다는 장점이 있다, 또한, 당화혈색소 수치는 당뇨 환자에서 신장병증, 망막병증 등 당뇨합병증과 관련이 있으며, 당화혈색소를 1% 포인트 줄이면 심근경색은 14% 감소, 백내장은 19% 감소, 미세혈관 질환은 37% 감소, 말초혈관 질환은 43% 감소하며 당뇨로 인한 사망률은 21% 포인트 감소한다고 발표된 바가 있다. 미국 엘리자베스 셀빈(Elizabeth Selvin)은 15년간의 임상환자를 바탕으로 당뇨병 진단기준의 타당성과 당화혈색소를 지표로 하여 당뇨합병증과의 연관성을 분석하였는데, 당화혈색소 수치가 6.5% 이상에서는 5.0-5.5%인 경우 보다 당뇨병발생 위험율이 16.47배 높게 나타났고, 심장병과 같은 관상동맥 질환의 발생가능성은 1.95배, 뇌졸증 위험율은 3.16배 높게 나타났다고 발표하였다. 이와 같이 혈당은 현재의 당 수치를 나타내지만, 당화혈색소는 당뇨의 진단과 당뇨 합병증의 예방과 감소를 평가하는 지표로 사용되고 있으며, 당화혈색소 1% 감소는 당뇨합병증 발생 위험을 유의적으로 감소시킨다는 연구결과가 확인되었다. 당화혈색소는 백분율(%) 단위로 표기하고 혈당은 mg/mL로 표기하는데, 미국당뇨협회에서는 당화혈색소의 백분율 단위를 혈중농도 단위로 환산하여 표기함으로써 이를 표준화하였고, 새로운 당뇨 진단과 관리 기준으로 당화혈색소 검사를 권고하고 있다(후술하는 실험예 4의 표 1 참조).
이에 본 발명자들은 전술한 바와 같은 키토산올리고당 분야의 종래기술 문제를 해결하고 새로운 키토산올리고당 조성물의 개발을 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 키토산 용액에 효소를 먼저 처리한 후 유기산을 천천히 나누어 첨가함으로써 유기산을 먼저 첨가한 경우 키토산 용액이 점성상태가 되는 문제를 방지한다는 점 그리고 이로부터 당화혈색소 감소 및 혈당 감소 효과가 우수한 키토산올리고당 2당 함량이 증가한다는 점 등을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
또한, 본 발명자들은 키토산올리고당 아스코르브산염을 따로 투여한 경우 및 키토산올리고당 숙신산염을 따로 투여한 경우 보다 키토산올리고당 아스코르브산염 및 키토산올리고당 숙신산염의 혼합물이 당화혈색소 감소 및 혈당 감소 효과가 우수한 것을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
대한민국 등록특허공보 제10-0506710호 (2005.08.05) 미국특허공보 제5,981,510호 (1999.11.09)
상기한 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명은 키토산 용액에 효소를 먼저 처리한 후 유기산을 천천히 나누어 첨가함으로써 키토산 용액이 점성상태가 되는 문제를 방지하고 아울러 이로부터 당화혈색소 감소 및 혈당 감소 효과가 우수한 키토산올리고당 2당 함량을 증가시키며, 열안정성이 우수한 키토산올리고당 조성물의 제조방법 및 이로부터 제조된 키토산올리고당 혼합물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기존에 보고된 항당뇨 효과의 키토산올리고당 제제에 비해 동물 실험 및 임상 실험을 통해 혈당 감소 효과가 월등하고 아울러 새로운 진단 항목이면서 장기간 혈당 조절 여부의 판단 기준인 당화혈색소(HbA1c)의 감소를 통해 당뇨합병증을 예방할 수 있는 새로운 키토산올리고당 혼합물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 키토산올리고당 아스코르브산염을 따로 투여한 경우 및 키토산올리고당 숙신산염을 따로 투여한 경우 보다 당화혈색소 감소 및 혈당 감소 효과가 우수한 키토산올리고당 아스코르브산염 및 키토산올리고당 숙신산염의 혼합물을 제공하는데 그 목적이 있다.
추가로, 본 발명의 목적은 단당이 없고 2당 함량이 적어도 40중량%로서 2형 당뇨의 당화혈색소 및 혈당을 감소시키는 효과가 우수한 동시에 열안정성이 우수한 키토산올리고당을 함유한 당뇨 예방 및 치료에 효과가 있는 치료용 의약품 내지는 건강기능식품을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 당화혈색소 감소 및 혈당 감소 효과가 우수한 키토산올리고당 2당 함량을 증가시키며 열안정성이 우수한 키토산올리고당 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 단당이 없고 2당 함량이 적어도 40중량%로서 2형 당뇨의 당화혈색소 및 혈당을 감소시키는 효과가 우수한 당뇨 예방 및 치료에 효과가 있는 치료용 의약품 내지는 건강기능식품을 제공한다.
본 발명의 명세서에서 사용되는 키토산올리고당의 중합도는 하기 화학식 1로 정의되는 화합물의 n값으로서 나타낼 수 있다:
화학식 1
Figure 112014027781251-pat00001
예를 들어, 2당의 키토산올리고당은 상기 화학식 1에서 n값이 2이고, 3당의 키토산올리고당은 상기 화학식 1에서 n값이 3이며, 4당의 키토산올리고당은 상기 화학식 1에서 n값이 4가 된다.
이하, 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 키토산올리고당 조성물의 제조방법은,
키토산을 증류수에 첨가하여 키토산을 팽윤시키는 단계와,
키토산 용액이 점성상태가 되는 것을 방지하기 위해 키토산에 키토산아제 효소를 먼저 처리한 후, 키토산과 키토산아제 효소가 혼합된 용액에 유기산을 시간 간격을 두고 복수회에 걸쳐 나누어 첨가하는 단계와,
키토산과, 키토산아제 효소와, 유기산을 상호 반응시키는 단계와,
키토산아제 효소를 불활성화시키고 키토산올리고당 조성물을 수득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예의 키토산올리고당 조성물의 제조방법은 상기 수득된 키토산올리고당 조성물을 분말로 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 키토산올리고당 조성물의 제조방법은, 상기 수득된 키토산올리고당 조성물을 자연건조, 동결건조 및 열풍건조로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 건조 단계에 의해 분말로 건조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예의 키토산올리고당 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 수득된 키토산올리고당 조성물은 단당이 없고 전체 조성물 100중량%에 대해 2당의 키토산올리고당 함량이 적어도 40중량%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예의 키토산올리고당 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 수득된 키토산올리고당 조성물은 당화혈색소 값과 혈당을 감소시키는 효과를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예의 키토산올리고당 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 키토산과 키토산아제 효소가 혼합된 용액에 유기산을 약 10분 간격으로 6회에 걸쳐 나누어 첨가할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 키토산올리고당 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 유기산은 아스코르브산 및 숙신산으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예의 키토산올리고당 조성물의 제조방법에 있어서, 상기 수득된 키토산올리고당은 키토산올리고당 아스코르브산염, 키토산올리고당 숙신산염, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 키토산올리고당 혼합물은 키토산올리고당 아스코르빈산염과 키토산올리고당 숙신산염의 혼합물인 것이 바람직하고, 전체 혼합물 100중량%에 대해 키토산올리고당 숙신산염의 함량이 5-35중량%인 것이 더욱 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예의 키토산올리고당 혼합물에 있어서, 키토산올리고당 아스코르빈산염과 키토산올리고당 숙신산염의 중량비는 7:3일 수 있다.
본 발명의 키토산올리고당 혼합물을 함유하는 조성물은 당화혈색소(HbA1c)의 감소를 통해 대사성 질환 및 당뇨를 예방하고 치료할 수 있으며 당뇨합병증을 예방할 수 있는 치료용 의약품 내지는 건강기능식품으로서 적용가능하며, 특히 식품에 쉽게 적용이 가능하다. 본 발명의 식품의 형태는 특별히 제한되지는 않으나 드링크류, 음료류 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 키토산올리고당 혼합물은 건강기능식품인 티백(tea bag), 캡슐, 분말, 또는 타정 제품 등에도 사용이 가능하다.
상기 식품에 있어서 본 발명의 키토산올리고당 혼합물의 함량은 특별히 제한되지는 않으나, 일반 식품류의 경우에는 최종 식품 중량에 대해 본 발명의 키토산올리고당 혼합물이 약 0.01 내지 50중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 건강기능식품의 경우에는 최종 식품 중량에 대해 본 발명의 키토산올리고당 혼합물이 약 0.01에서 100중량%까지 포함되는 것이 바람직하다. 특히, 당화혈색소 감소와 혈당 감소효과를 얻기 위해 본 발명의 키토산올리고당 혼합물을 함유하는 조성물은 올리고글루코사민 함량을 기준으로 1일 300-3,000mg의 투여량으로 제형화되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예의 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물은, 키토산올리고당 아스코르빈산염과 키토산올리고당 숙신산염과의 혼합물을 유효성분으로서 포함하고, 상기 유효성분을 함유하는 조성물은 단당이 없고 전체 조성물 100중량%에 대해 2당의 키토산올리고당 함량이 적어도 40중량%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예의 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물에 있어서, 상기 키토산올리고당 아스코르빈산염과 키토산올리고당 숙신산염과의 혼합물 100중량%에 대해, 키토산올리고당 숙신산염의 함량은 5-35중량%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예의 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물에 있어서, 키토산올리고당 아스코르빈산염과 키토산올리고당 숙신산염의 중량비는 7:3인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예의 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물은 드링크류, 음료류, 티백(tea bag), 캡슐, 분말, 또는 타정 제품의 식품 형태인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 키토산올리고당 혼합물을 함유하는 약학 조성물은 다양한 경구 투여 형태로 제형화할 수 있다. 경구 투여용 제형으로는 예를 들면 정제, 환제, 경·연질 캅셀제, 액제, 현탁제, 유화제, 시럽제, 과립제, 엘릭시르제(elixirs) 등이 있는데, 이들 제형은 유효성분인 올리고글루코사민 이외에 희석제(예: 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 만니톨, 솔비톨, 셀룰로즈 및/ 또는 글리신), 활택제(예: 실리카, 탈크, 스테아르산 및 그의 마그네슘 또는 칼슘염 및/ 또는 폴리에틸렌 글리콜)를 함유할 수 있다.　정제는 또한 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 전분 페이스트, 젤라틴, 트라가칸스, 메틸셀룰로즈, 나트륨 카복시메틸셀룰로즈 및/또는 폴리비닐피롤리딘과 같은 결합제를 함유할 수 있으며, 경우에 따라 전분, 한천, 알긴산 또는 그의 나트륨 염과 같은 붕해제 또는 비등 혼합물 및/또는 흡수제, 착색제, 향미제, 및 감미제를 함유할 수 있다.
또한, 본 발명의 키토산올리고당 혼합물을 함유하는 약학 조성물은 멸균되고/되거나 방부제, 안정화제, 수화제 또는 유화 촉진제, 삼투압 조절을 위한 염 및/또는 완충제 등의 보조제, 및 기타 치료적으로 유용한 물질을 함유할 수 있으며, 통상적인 방법인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 따라 제제화할 수 있다.
본 발명은 키토산 용액에 효소를 먼저 처리한 후 유기산을 천천히 나누어 첨가함으로써 키토산 용액이 점성상태가 되는 문제를 방지하고 아울러 이로부터 당화혈색소 감소 및 혈당 감소 효과가 우수한 키토산올리고당 2당 함량을 증가시키며 열안정성이 우수한 키토산올리고당 조성물의 제공방법 및 이로부터 제조된 키토산올리고당 혼합물을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 단당이 없고 2당 함량이 적어도 40중량%로서 2형 당뇨의 당화혈색소 및 혈당을 감소시키는 효과가 우수한 동시에 열안정성이 우수한 키토산올리고당을 함유한 당뇨 예방 및 치료에 효과가 있는 치료용 의약품 내지는 건강기능식품을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 키토산올리고당을 포함하는 의약품 내지는 건강기능식품은 혈당 감소 효과가 월등하고 아울러 새로운 진단 항목이면서 장기간 혈당 조절 여부의 판단 기준인 당화혈색소(HbA1c)의 감소를 통해 대사성 질환 및 당뇨를 예방하고 치료할 수 있으며, 당뇨합병증을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 5에 따라 제조된 키토산올리고당 혼합물의 50℃에서의 열안정성을 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 2는 SD 래트에서 키토산올리고당별 식후 혈당상승 억제 효과를 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 3은 SD 래트에서 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 의해 각각 제조된 키토산 올리고당별 식후 혈당상승 억제 효과를 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 4는 SD 래트에서 실시예 3, 실시예 4 및 실시예 5에 의해 각각 제조된 키토산 올리고당별 식후 혈당상승 억제 효과를 비교하여 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 보다 상세히 기술한다. 본 발명의 하기 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다. 본 발명에 인용된 참고문헌들은 본 발명에 참고로서 통합된다.
(키토산올리고당의 제조)
실시예 1: 키토산올리고당 아스코르빈산염 제조
실시예 1에서 키토산올리고당 아스코르빈산염은 대한민국 등록특허공보 제10-0506710호에 개시된 <실시예 1>의 방법에 따라 하기와 같이 제조하였다.
우선, 탈아세틸화도 99%인 키토산 55g을 증류수 500ml에 넣고 10분간 교반하여 농도가 11%인 키토산 현탁액을 만들었다. 키토산 현탁액에 아스르코르빈산 35g을 첨가하여 2시간 동안 교반하여 용해시킨 다음, 아스코르빈산으로 pH를 5.0으로 조절하였다. 키토산아제 효소(sigma, C0794, chitosanase from Streptomyces sp.) 55 유닛(unit)을 첨가하여 38℃에서 12시간 동안 키토산을 분해시켰다. 80℃에서 10분간 열처리한 후 효소를 불활성화시키고 여과시킨 다음, 얻어된 키토산올리고당 조성물을 -40℃에서 동결건조하여 키토산올리고당 아스코르빈산염 분말 80g을 수득하였다.
수득된 키토산올리고당 아스코르빈산염을 HPLC 기기(column: Asahipak NH2-50P 4E)를 이용하여 분석한 결과 단당인 글루코사민은 검출되지 않았으며, 키토산 올리고당의 중합도는 2~10이었다. 그리고 AOAC 공식방법 (AOAC Official Method) (이하, "AOAC법"이라 함; Glucosamine in Raw Materials and Dietary Supplements Containing Glucosamine Sulfate and/or Glucosamine Hydrochloride High Performance Liquid Chromatography with FMOC-Su Derivatization, 2005, 01)을 일부 수정하여 분석한 결과 올리고글루코사민의 함량은 54중량%였다.
상기 수득된 건조물의 당별 성분비는 MALDI-TOF 질량분석기(Voyager DE, Perkin-Elmer Co.)를 이용하여 분석하였고, 성분 조성은 2당 15.6중량%, 3당 17.3중량%, 4당 24.8중량%, 5당 21.2중량%, 6당 9.8중량%, 7당 5.8중량%, 8당 3.7중량%, 8당 이상은 1.7중량%이었으며, 4당과 5당이 총 올리고당 함량에서 차지하는 비율이 45중량% 이상으로 나와 이들 4당과 5당이 주요 성분임이 확인되었다. 실시예 1에 의해 제조된 키토산올리고당 아스코르빈산염을 COS-C(H)로 명명하고 후술하는 효과 시험에 사용하였다.
실시예 2: 키토산올리고당 초산염 제조
실시예 2에서는 키토산올리고당을 미국특허공보 제5,981,510호에 개시된 실시예 3(Example 3)에 준해 하기와 같이 제조하였다.
우선, 게 껍질에서 추출한 키토산 250g을 증류수 5L의 물에 넣고 빙초산 90g을 가하여 하룻밤 동안 교반하여 점성의 키토산액을 만들었다. 이렇게 제조한 키토산액에 Bacillus pumilus 유래의 키토산아제(chitosanase BN-262, 47,000unit/g powder, 바이오프로젠(Republic of Korea)에서 구입) 50mg 첨가하여 40℃ 항온수조에서 18시간 반응시켰다. 반응이 종료된 후 80℃에서 10분간 열을 가하여 효소를 불활성화시키고 키토산 올리고당액을 만든 후, 분무 건조하여 200g의 키토산올리고당 아세테이트염 건조분말을 제조하였다.
이와 같이 수득된 키토산올리고당 아세트산염을 분석한 결과 단당인 글루코사민은 검출되지 않았으며, AOAC법에 의한 올리고글루코사민 함량은 67중량%였다. 건조물의 당별 성분비는 MALDI-TOF 질량분석기(Voyager DE, Perkin-Elmer Co.)를 이용하여 분석하였고, 성분 조성은 2당 21중량%, 3당 27중량%, 4당 20중량%, 5당 14중량%, 6당 10중량%, 7당 6중량% 및 8당 2중량%로 전술한 미국특허공보 제5,981,510호에 개시된 조성과 유사하였다. 실시예 2에 의해 제조된 키토산올리고당 아세테이트염을 COS-A로 명명하고 후술하는 효과 시험에 사용하였다.
실시예 3: 평균 분자량이 낮은 키토산올리고당 아스코르빈산염 제조
전술한 실시예 1 및 실시예 2의 제조방법에서는 키토산을 유기산에 먼저 용해한 후 수득된 점성이 높은 키토산 용액에 효소를 첨가하여 키토산올리고당을 제조하였고, 효소분해 시간도 12시간 이상이었으며 평균 분자량도 높았다.
실시예 3에서는 평균 분자량을 낮추기 위해 효소를 먼저 혼합하였고, 유기산은 나중에 서서히 첨가하여 키토산이 용해되면서 점성이 없는 상태에서 키토산올리고당 제조를 하였으며 반응시간도 줄였다.
증류수 2000ml에 키토산 100g을 넣고 80℃에서 2시간 동안 키토산을 팽윤시켰다. 40℃까지 냉각한 후 Bacillus Circulans 유래의 키토산아제(Kunpoong Bio Co.Ltd에서 구입) 300 유닛(unit)을 첨가하였다. 키토산과 효소가 혼합된 액에 아스코르빈산 65g을 6회에 나누어 10분 간격으로 첨가하였다. 산을 첨가한 후 40℃에서 8시간 동안 반응을 시켰고, 반응이 종료된 후에는 70℃에서 30분간 열을 가하여 효소를 불활성화시킨 후 분무 건조하여 140g의 키토산올리고당 아스코르빈산염 건조분말을 제조하였다.
AOAC법에 의한 올리고글루코사민 함량은 54중량%이었으며, MALDI-TOF 질량분석기를 이용한 성분 조성은 2당 48.7중량%, 3당 26.7중량%, 4당 14.1중량%, 5당 6.0중량%, 6당 2.6중량%, 7당 1.9중량%로 2당이 총 올리고당 함량에서 차지하는 비율이 45중량% 이상으로 높게 나왔다. 실시예 3에 의해 제조된 키토산올리고당 아스코르빈산염을 COS-C(L)로 명명하고 후술하는 효과 시험에 사용하였다.
실시예 4: 평균 분자량이 낮은 키토산올리고당 숙신산염 제조
실시예 3과 동일한 방법으로 제조를 하였고, 유기산을 아스코르빈산 65g 대신에 숙신산 40g을 사용하여 제조하였다. AOAC법에 의한 올리고글루코사민은 62중량%이었으며, MALDI-TOF 질량분석기를 이용한 성분 조성은 2당 44.8중량%, 3당 25.4중량%, 4당 17.7중량%, 5당 7.5중량%, 6당 3.0중량%, 7당 1.6중량%로 2당이 총 올리고당 함량에서 차지하는 비율이 약 45중량%로 높게 나왔다. 실시예 4에 의해 제조된 키토산올리고당 숙신산염을 COS-S로 명명하고 후술하는 효과 시험에 사용하였다.
실시예 5: 평균 분자량이 낮은 혼합 유기산염 키토산올리고당 제조
실시예 3과 동일한 방법으로 제조를 하였고, 아스코르빈산 70중량%와 숙신산 30중량%이 혼합된 유기산을 60g 사용하여 제조하였다. AOAC법에 의한 올리고글루코사민은 57중량%이었으며, MALDI-TOF 질량분석기를 이용한 성분 조성은 2당 47.2중량%, 3당 19.5중량%, 4당 17.2중량%, 5당 10.7중량%, 6당 3.3중량%, 7당 2.1중량%로 2당이 총 올리고당 함량에서 차지하는 비율이 45중량% 이상으로 높게 나왔다. 실시예 5에 의해 제조된 키토산올리고당 아스코르빈산염과 키토산올리고당 숙신산염의 혼합물을 COS-C/S로 명명하고 후술하는 효과 시험에 사용하였다.
(열안정성 테스트)
실시예 6: 키토산올리고당 염별 열안정성
제품의 열 안정성은 제품 유통과정에서 품질을 유지하고 평가하는 중요한 요소다. 이에 따라 실시예 1~실시예 5에 의해 제조된 키토산올리고당 혼합물의 열안정성을 측정하기 위해 50℃ 조건에서 키토산올리고당 함량의 변화를 조사하였으며 결과는 도 1에 도시된 바와 같다.
도 1에서 확인되는 바와 같이, 각각의 키토산올리고당 제품을 50℃에서 보존실험을 하였을 경우 키토산올리고당 아스코르빈산염(COS-C(H), COS-C(L))이 가장 안정하였으며, 키토산올리고당 숙신산염(COS-S) 및 키토산올리고당 아스코르빈산염/키토산올리고당 숙신산염(COS-C/S)이 비교적 안정적이었지만 키토산올리고당 아세테이트염(COS-A)인 경우 초기부터 급속하게 함량저하가 일어나 약 14일 이후 부터는 키토산올리고당 함량이 5%이하로 검출되어 유통환경에 따라 문제가 발생할 수 있었다. 따라서, 선행기술인 미국특허공보 제5,981,510호에서 제조된 키토산올리고당 아세테이트염의 경우 열적 안정성에 문제가 있으며, 유통과정에서 함량저하에 의한 항당뇨 효과 저하의 문제가 발생될 가능성이 높다고 할 수 있다.
(키토산올리고당의 효과 실험)
실험예 1: 분자량별 혈당상승 억제효과
실시예 1 내지 5와 같이 직접 제조한 키토산올리고당과는 별도로 당 표준물질 (Seikagaku(Japan)에서 구입)을 이용하여 당별 식후 혈당 상승 억제 효과를 측정하였다. SD 래트에 단당에서 4당까지 표준물질 각각 100mg/kg (체중 기준)과 슈크로스(sucrose) 2g/kg (체중 기준)을 경구 투여용 존대를 이용하여 1ml/마리로 경구투여하였다. 경구 투여 후 30분, 60분, 120분 경과시점에서 꼬리 정맥으로부터 채혈하여 정맥혈의 혈당 농도 변화를 혈당계(Caresens Ⅱ)로 측정하였다. SD 래트를 이용한 슈크로스에 대한 당별 식후 혈당 상승 억제 효능평가 결과는 도 2에 도시된 바와 같았다.
도 2에서 확인되는 바와 같이, 슈크로스에 대한 키토산올리고당의 식후 혈당상승 억제 효능을 평가한 결과, 대조군은 식후 30분이 경과하였을 경우 혈당이 207.8 mg/dl로 상승하는 반면, 2당은 177.6 mg/dl, 3당은 179.4 mg/dl, 4당은 176.5 mg/dl로 3가지 키토산올리고당 모두 식후 혈당상승을 억제하였고, 특히 2당과 3당의 경우에는 일반적인 최대 식후 혈당 도달 시간인 30분 이후에도 효과적으로 혈당상승을 억제하였다. 전체적으로 분자량이 작은 2당의 키토산올리고당이 분자량이 큰 3당-4당 보다 혈당의 상승을 억제시키는 효능이 우수한 것으로 판명되었다. 그러나, 단당의 경우에는 식후 30분 경과 시 210.7 mg/dl로서 대조군의 207.8 mg/dl 보다 혈당을 상승시키고 있어 단당이 함유된 키틴 또는 키토산올리고당은 혈당관리에 문제가 있는 것으로 확인되었다. 따라서, 단당은 없고 2당의 함량이 높은 키토산올리고당의 조성물을 제조하는 것이 중요한 것을 알 수 있었다.
실험예 2: 제조방법에 따른 내당능 효과
실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 방법으로 제조된 키토산올리고당의 식후 혈당상승 억제 효과를 측정하였다. SD 래트에 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 방법으로 각각 제조된 키토산올리고당 COS-C(H), COS-A, COS-C(L)을 각각 0.5g/kg (체중 기준)과 슈크로스 2g/kg (체중 기준)을 경구 투여용 존대를 이용하여 1ml/마리로 경구투여하였다. 경구 투여 후 30분, 60분, 120분 경과시점에서 꼬리 정맥으로부터 채혈하여 정맥혈의 혈당 농도 변화를 혈당계(Caresens Ⅱ)로 측정하였다.
SD 래트를 이용한 슈크로스에 대한 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 키토산올리고당 COS-C(H), COS-A 및 COS-C(L)의 식후 혈당 상승 억제 효능평가 결과는 도 3에 도시된 바와 같았다.
도 3에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 의해 각각 제조된 키토산올리고당 혼합물 COS-C(H), COS-A 및 COS-C(L)의 슈크로스에 대한 식후 혈당상승 억제 효능을 평가한 결과, 대조군은 식후 30분이 경과하였을 경우 혈당이 188.7 mg/dl로 상승하는 반면에, COS-C(H)는 155.1 mg/dl, COS-A는 158.2 mg/dl, COS-C(L)는 145.8 mg/dl로 3가지 키토산올리고당 모두 식후 혈당상승을 억제하였다. 그러나, 실시예 3의 방법에 의해 제조되고 2당 함유비율이 높은 COS-C(L)의 키토산올리고당이 실시예 1 및 실시예 2의 방법으로 각각 제조된 COS-C(H) 및 COS-A의 키토산올리고당 보다 혈당상승 억제 효과가 보다 뛰어났다. 이와 같이 2당 함량 비율이 상대적으로 높은 COS-C(L)의 혈당상승 억제 효과가 높은 것은 실험예 1에서 2당의 키토산올리고당의 혈당상승 억제 효과가 우수한 결과와 더불어 당별 분포가 혈당상승 억제 효과에 크게 영향을 미치는 것을 시시한다. 특히 2당 함량이 높은 키토산올리고당 혼합물의 혈당상승 억제 효과가 뚜렷하게 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 단당은 없고 2당의 함량이 높은 키토산올리고당의 조성물을 제조하는 것이 중요한 것을 알 수 있었다.
실험예 3: 제조방법에 따른 내당능 시너지효과
실시예 3, 실시예 4 및 실시예 5의 방법으로 각각 제조된 키토산올리고당의 식후 혈당상승 억제 효과를 측정하였다. 본 실시예에서 사용된 키토산올리고당 혼합물 (COS-C(L), COS-S 및 COS-C/S)의 특징은 2당 분포가 많고 상대적으로 열안정성이 비교적 높은 시료라는 것이다. SD 래트에 실시예 3, 실시예 4 및 실시예 5의 방법으로 각각 제조된 키토산올리고당 혼합물 COS-C(L), 키토산올리고당 혼합물 COS-S 및 키토산올리고당 혼합물 COS-C/S를 각각 0.5g/kg (체중 기준)과 슈크로스 2g/kg (체중 기준)을 경구 투여용 존대를 이용하여 1ml/마리로 경구투여하였다. 경구 투여 후 30분, 60분, 120분 경과시점에서 꼬리 정맥으로부터 채혈하여 정맥혈의 혈당 농도 변화를 혈당계(Caresens Ⅱ)로 측정하였다.
SD 래트를 이용한 슈크로스에 대한 실시예 3, 실시예 4 및 실시예 4의 키토산올리고당 혼합물 COS-C(L), 키토산올리고당 혼합물 COS-S 및 키토산올리고당 혼합물 COS-C/S의 식후 혈당 상승 억제 효능평가 결과는 도 4에 도시된 바와 같았다.
도 4에서 확인되는 바와 같이, 실시예 3, 실시예 4 및 실시예 5에 의해 각각 제조된 키토산올리고당 혼합물 COS-C(L), 키토산올리고당 혼합물 COS-S 및 키토산올리고당 혼합물 COS-C/S의 슈크로스에 대한 식후 혈당상승 억제 효능을 평가한 결과, 대조군은 식후 30분이 경과하였을 경우 혈당이 188.7 mg/dl로 상승하는 반면에, COS-C(L)는 145.8 mg/dl, COS-S는 148.3 mg/dl, COS-C/S는 134.3 mg/dl로 3가지 키토산올리고당 모두 식후 혈당상승을 억제하였다. 하지만 실시예 5의 방법에 의해 제조되고 2당 함유비율이 높으며 키토산올리고당 아스코르빈산염과 키토산올리고당 숙신산염이 7:3의 비율(중량비)로 혼합된 COS-C/S 키토산올리고당 혼합물이 실시예 3 및 실시예 4의 방법으로 각각 제조된 키토산올리고당 COS-C(L) 및 COS-S 보다 혈당상승 억제 효과가 보다 뛰어났다. 이와 같은 결과로부터 키토산올리고당의 염 종류에 따라 혈당상승 억제 효과가 차이남을 알 수 있었고 당분포와 더불어 적절한 염의 선택과 혼합에 의해서도 혈당상승 억제 효과를 증진시킬 수 있음을 알 수 있었다. 이후의 실험예에서는 슈크로스에 대한 식후 혈당상승 억제 효과가 우수한 시료를 질환동물에 장기 투여할 때의 혈당 감소 효과를 측정하기 위한 실험을 실시하였다.
실험예 4: 질환동물( db/db mouse)을 이용한 혈당강하 효능과 당뇨 위험인자에 대한 시험
본 실험예에서 사용된 키토산올리고당은 슈크로스에 대한 내당능 효과가 가장 우수하게 나타난 것으로서, 실시예 5의 방법으로 제조하였고 COS-C/S로 명명한 것이다. 질환동물로서 db/db 마우스(중앙실험동물)를 구입하여 시험하였다. 투여군은 대조군, COS-C/S 투여군 1 및 COS-C/S 투여군 2의 총 3군으로 나누어 그룹화한 후 각 군당 10마리씩을 사용하였다. COS-C/S 1은 최초 식이 섭취 후 3주가 경과한 시점, 즉 실험 동물의 혈당이 매우 높아진 시점부터 키토산올리고당 투여를 시작한 군이고, COS-C/S 2는 총 식이 섭취 기간 6주 동안에 처음 시점부터 키토산올리고당을 투여한 군이다(하기 표 1 참조).
질환동물(db/db mouse)의 고 탄수화물 식이조성
대조군 COS-C/S 1, 2
옥수수 녹말
카제인
소이빈 오일
비타민 믹스
미네랄 믹스
칼슘 포스페이트
소듐 클로라이드
시험대상 시료		 661.0
226.0
60.0
31.0
9.0
10.0
3.0
0		 621.0
226.0
60.0
31.0
9.0
10.0
3.0
40
COS-C/S 1: 최초 식이 후 3주가 경과한 시점부터 키토산올리고당 투여
COS-C/S 2: 식이 초기부터 키토산올리고당 투여
한편, 혈당과 연관시켜 표준화하여 사용되고 있는 당화혈색소 값은 당뇨 합병증의 위험성을 예측하고, 장기간 혈당조절 여부를 판단하는데 중요한 검사항목으로 사용되고 있다. 참고로, 2010년부터 당뇨병의 진단기준으로서 미국 당뇨협회 권고에 따라 2-3개월간 추정한 평균혈당을 당화혈색소의 백분율로 표준화 시킨 수치는 하기의 표 2와 같다.
eAG(추정 평균 혈당)과 당화혈색소 값의 관계
HbA1C(%) eAG(mg/dL) eAG(mmol/L)
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0		 97
111
126
140
154
169
183
197
212
226
240
255
269
283
298		 5.4
6.2
7.0
7.8
8.6
9.4
10.2
11.0
11.8
12.6
13.4
14.2
14.9
15.7
16.5
eAG: 추정 평균 혈당(estimated Average Glucose)
eAG(mg/ml) = 28.7×HbA1c(%)-46.7
eAG(mmol/ml) = 1.59×HbA1c(%)-2.59
6주간 식이 섭취 후 질환동물의 공복당 혈당 변화와 HbA1c 값 변화를 측정하기 위해 실험동물을 해부 전 24시간 이상 절식 시킨 후 꼬리 정맥으로부터 채혈하여 정맥혈의 혈당 농도 변화를 혈당계(Caresens Ⅱ)로 측정하였고 HbA1c 값의 변화를 당화혈색소측정기(이지에이원씨, Infopia.Co., Ltd)로 측정하였다. 질환동물(db/db mouse)의 6주간 식이 섭취 후 공복 시 혈당 변화와 HbA1c 값 변화를 측정한 결과는 하기 표 3과 같았다.
질환동물(db/db mouse)에서 6주간 식이 섭취 후 공복 시 혈당 및 HbA1c 값
혈당 레벨(Blood glucose level)
mg/dl		 HbA1c
%
대조군(Control)
COS-C/S 1
COS-C/S 2		 489.1±65
272.5±17**
162.9±37***		 10.58±1.11
7.50±1.25**
5.80±0.80***
COS-C/S 1: 최초 식이 후 3주가 경과한 시점부터 키토산올리고당 투여
COS-C/S 2: 식이 초기부터 키토산올리고당 투여
질환동물(db/db mouse)을 이용한 실험에서 6주간 식이 섭취 후 공복 시 혈당은 대조군의 경우 489.1 mg/dl, COS-C/S 1 (최초 식이 후 3주가 경과한 시점부터 키토산올리고당 투여군)의 경우 272.5 mg/dl, COS-C/S 2 (식이 초기부터 키토산올리고당 투여)의 경우 162.9 mg/dl로 나타났다. 이러한 결과는 COS-C/S 1의 경우에는 대조군 대비 56%의 혈당 수치이고 COS-C/S 2의 경우에는 대조군 대비 33% 혈당 수치로서 키토산올리고당의 섭취에 의한 뚜렷한 혈당 감소 효과를 보여 주었다.
또한, HbA1c의 경우에도 COS-C/S 1의 경우 대조군 대비 71% 수준, COS-C/S 2 의 경우 대조군 대비 55% 수준으로 키토산올리고당의 섭취에 의해 HbA1c 값이 뚜렷하게 감소되는 결과를 얻었다.
당뇨질환동물인 db/db 마우스의 경우 10주령을 전후로 하여 당뇨병이 발병되어 공복 시 혈당이 400 mg/dl에 도달하는 것이 일반적이나, 식이 초기부터 키토산올리고당 처리 시 정상 혈당에 가깝고 최초 식이 후 3주가 경과한 시점에서 처리 시에도 혈당 감소 경향을 보여주는 것은 키토산올리고당 섭취가 당뇨병의 예방과 치료에 도움을 줄 수 있다는 것을 시사한다.
한편, 당화혈색소의 경우 수치가 10%가 넘어 갈 경우 합병증의 위험이 매우 높다고 진단하는데, 키토산올리고당 섭취군은 당화혈색소의 수치 감소를 동시에 보여 줌으로써 장기 섭취 시에 당뇨병 치료에 유의적인 효과와 합병증의 예방에 도움을 줄 수 있다고 하겠다.
실험예 5: 키토산올리고당의 임상시험
많은 기능성 소재들은 동물실험을 통해 얻은 결과를 이용하여 제품을 홍보하고 있으나 대부분의 소재들은 동물 실험결과와는 달리 임상에서는 효과가 전혀 없는 것이 많다. 또한, 발표된 논문 내용을 조사하면 동물실험 결과가 임상으로 이어진 확률이 8.3%에 그치고 그 중에서도 동물 실험과 임상 실험의 결과의 일치가 이루어진 경우는 0.3%에 그쳤다는 보고도 있어 독립적인 임상 시험의 필요성은 매우 크다고 하겠다(And-rew Knight, Proc. 6th World Congress on Alternatives & Animal Use in the Life Sciences August 21-25, 2007).
이는 사람에 대한 임상을 통한 유효성 검증방법은 동물모델과 다르고, 유효 성분이 사람 인체에서는 동물과 다르게 작용하기 때문이다. 이러한 문제를 확인하기 위해 키토산올리고당의 당화혈색소 감소와 혈당 강하 효과에 대한 유효성을 확인하는 임상 실험을 실시하였다.
임상 시험은 IRB 승인을 얻어 대한민국 연세대학교에서 60명을 대상으로 하였다. 대상자의 평균 나이는 시험군 54.40±2.02세, 대조군 57.88±1.78세였으며 키는 시험군 165.32±0.34cm, 대조군 164.42±1.31cm, 몸무게는 시험군 66.68±1.79kg, 대조군 64.49±1.96kg으로 두 군간의 초기값에 유의적인 차이는 없었다(p > 0.05). 체질량 지수(BMI), 체지방량, 퍼센트 체지방량, 수축기 혈압, 이완기 혈압 등의 초기값에도 두군 모두 차이가 없었다.
시험군은 올리고글루코사민 함량이 54%인 키토산올리고당을 1일 3회 (500mg/1회) 식사 전에 물과 함께 12주간 경구복용을 하였으며, 대조군은 대조 물질로서 볶은 보리가루를 경구복용을 하였다.
식이관리로서 인체시험이 시작되기 이전에 모든 피험자에게 평상시와 동일한 식사와 활동을 시험기간 동안 행하도록 교육하였고, 피험자별 섭취 칼로리와 소모 칼로리를 설정하였으며 분석을 위하여 0주 및 6주, 12주 방문 전 3일(주중 2일, 주말 1일)간의 식품 섭취량을 기록하도록 하였다.
무작위 배정방법으로 대상자 선정기준에 적합한 대상자들을 군간 배정하였다. 혈당 검사는 12시간 금식 후 공복 시 0분 혈액을 채혈하고, 75g의 포도당을 250-350ml의 물에 녹여 5-15분 동안 마시게 한 뒤 30분, 60분, 120분 후 정맥에서 채혈하여 산화 효소법으로 혈당을 측정하였다. 당화혈색소는 12시간 금식 후 정맥혈에서 채혈하고 비탁적 방법을 이용하여 이뮤노터비다이메트릭 애널라이저(Immunoturbidimetric analyzer)로 측정하였다.
글루코오스/HbA1c 값에 대한 임상시험결과

플라시보
(n=26)		 Pa 테스트
(n=25)		 Pa Pb
글루코오스(mg/dl)
0분
Before 118.58 ± 3.23 0.637 115.36 ± 3.18 0.927
After 119.42 ± 3.15 114.12 ± 2.56
변화 0.85 ± 2.27 -1.24 ± 1.86 0.692
30분
Before 197.81 ± 8.80 0.170 196.52 ± 7.15 0.013
After 183.88 ± 6.96 178.56 ± 6.90
변화 -13.92 ± 8.08 -17.96 ± 6.92 0.534
60분
Before 214.87 ± 13.89 0.316 222.00 ± 10.79 0.028
After 221.96 ± 12.31 202.72 ± 12.50
변화 7.15 ± 9.62 -19.28 ± 8.22 0.030
120분
Before 172.65 ± 11.79 0.629 165.96 ± 12.33 0.028
After 175.27 ± 10.97 167.88 ± 13.99
변화 2.62 ± 8.29 1.92 ± 11.08 0.888
Glu_AUC
Before 376.02 ± 19.49 0.751 376.60 ± 16.92 0.061
After 375.93 ± 16.48 353.82 ± 18.21
변화 -0.08 ± 13.13 -22.79 ± 12.30 0.200
HbA1c(%)
Before 6.19 ± 0.12 0.238 6.36 ± 0.19 0.023
After 6.28 ± 0.13 6.11 ± 0.11
변화 0.09 ± 0.06 -0.26 ± 0.15 0.021
Means±S.E.
Pa-values derived from paired t-test with Wilcoxon signed rank test
Pb- values derived from independent t-test with Mann-Whitney U-test
공복혈당 및 내당능장애자, 초기 당뇨병에 해당하는 성인 남녀에서 12주간 키토산올리고당 또는 대조식품을 섭취시킨 후 혈당지표를 분석한 결과, 시험군(25명)에서 30분대 혈당이 초기 196.52 ± 7.15 mg/dL에서 12주 후 178.56 ± 6.90 mg/dL로 유의적으로 감소하였고, 60분대 혈당이 초기 222.00 ± 10.79 mg/dL에서 12주 후 202.72 ± 12.50 mg/dL로 유의적으로 감소하였다(표 4 참조).
또한, 시험군에서 혈당반응면적 (AUC)은 초기 376.60 ± 16.92mg/dL에서 12주 후 353.82 ± 18.21 mg/dL로 감소하였다. 그러나, 대조군(26명)에서는 유의적인 변화가 없었다. 혈당지표의 군간 변화값 비교시 시험군에서는 60분대 혈당이 초기값 대비 -19.28 ± 8.22 mg/dL 만큼 감소하여 대조군 변화값에 비해 유의적인 차이가 있었다. 당뇨관련 지표인 당화혈색소 분석 결과는 시험군에서 초기 6.36 ± 0.19%에서 12주 후 6.11 ± 0.11%로 유의적으로 감소하였다(표 4 참조). 당화혈색소 군간 변화값 비교시 시험군에서는 초기값 대비 -0.26 ± 0.15% 만큼 감소하여 대조군 변화값에 비해 유의적인 차이가 있었다.
이와 같은 결과는 키토산올리고당 혼합물이 내당능 장애를 가지고 있는 사람을 대상으로 한 인체 시험에서 독성이 없으면서 혈당을 감소시키며 혈당조절 인자인 HbA1c 값도 유의적으로 감소시킴으로써 당뇨를 예방하고 치료할 수 있으며, 당뇨합병증을 예방할 수 있는 치료용 의약품 내지는 건강기능식품소재로서 활용을 가능케 한다.
이상 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물로서,
    키토산올리고당 아스코르빈산염과 키토산올리고당 숙신산염과의 혼합물을 유효성분으로서 포함하고,
    상기 유효성분을 함유하는 조성물은 단당이 없고 전체 조성물 100중량%에 대해 2당의 키토산올리고당 함량이 적어도 40중량%인 것을 특징으로 하는 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 키토산올리고당 아스코르빈산염과 키토산올리고당 숙신산염과의 혼합물 100중량%에 대해, 키토산올리고당 숙신산염의 함량이 5-35중량%인 것을 특징으로 하는 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    키토산올리고당 아스코르빈산염과 키토산올리고당 숙신산염의 중량비는 7:3인 것을 특징으로 하는 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    드링크류, 음료류, 티백(tea bag), 캡슐, 분말, 또는 타정 제품의 식품 형태인 것을 특징으로 하는 당뇨 예방 및 개선용 식품 조성물.
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