KR102056338B1 - 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물 - Google Patents
홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진세노사이드가 퐁부한 홍삼 분말 성분에 마늘을 미생물 발효에 의해 생성시킨 천연 글루타치온 성분을 일정비율 혼합하여 구강 섭취시 혈행 개선에 도움을 줄 수 있는 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진세노사이드가 퐁부한 홍삼 분말 성분에 마늘을 미생물 발효에 의해 생성시킨 천연 글루타치온 성분을 일정비율 혼합하여 구강 섭취시 혈행 개선에 도움을 줄 수 있는 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물에 관한 것이다.
한국을 포함한 전세계의 많은 연구자들은 빠르게 고령화되어 가는 사회에서 필연적으로 요구되는 영양보조제나 건강기능성식품류 제품들의 상품화를 위해 다양하고 빠른 기술 변화를 통해 새로운 제품들을 쏟아내고 있다.
이러한 건강기능식품 시장규모는 2017년 기준으로 국내 27,047억원으로 국내 생산 22,374억원, 수입산이 5,750억원 규모로 형성되어 있기는 하나 국내 생산의 약 50% 이상이 인삼 관련 제품으로 구성되어 있다.(출처:식품의약품안전처 2018.08)
2016년 기준 전세계 건강 보충제 시장은 약 1,212억 달러이며 연평균 성장률 5.7%로 지속적 성장을 보이며 2020년 약 1,600억 달러 초과를 예상하고 있다.(출처: 2017 Global supplement business report, New Hope Network, USA)
대표적인 건강기능식품 중 인삼은 전통적으로 동양권에서는 약리적 우수성이 익히 알려진 식품이며, 특히 홍삼은 한국에서 전통적인 숙성과정을 거쳐 진세노사이드의 배당체 구조를 변형시켜 약리적 효과가 우수하고 체내 흡수가 용이하게 만든 식품으로 전세계적으로 널리 알려져 있다.
그러나, 국,내외의 건강기능식품 시장은 매년 꾸준히 성장하지만 우리나라를 대표하는 건강기능식품인 홍삼은 제형과 복용 방법이 너무 획일화 되어 있어, 시장의 다양한 요구에 부응하지 못한 채 판매 성장세가 정체되거나 오히려 하락하는 경향을 보이고 있는 실정이다.
이러한 홍삼에 함유된 다양한 진세노사이드의 종류와 구조가 계속 밝혀지게 되면서, 수삼과 홍삼을 원료로 하여 증포, 산분해, 효소발효, 미생물발효등 여러 방법으로 약리적 효과가 우수한 특정 진세노사이드의 함량을 높이는 연구가 계속 이어지고 있으며, 그 결과로 고함량의 특정 진세노사이드를 함유한 희석음료, 농축액, 진액, 분말, 타블렛등의 다양한 형태로 판매되고 있다.
특히, 최근에는 홍삼 진세노사이드 성분중 Rb1과 Rg1이 혈관 확장을 유도하는 신호전달 매개체인 산화질소(NO, Nitric oxide)의 생성에 관여한다는 사실이 밝혀지게 되면서 홍삼의 혈행개선 효과의 또 다른 기전으로 산화질소가 이해가 되기 시작하게 되었다.(Padmanaban Mohanan et al., 2018)
산화질소는 미국의 퍼치코트(Robert F. Furchgott), 뮤라드(Ferid Murad), 이그나로(Louis J. Ignarro) 3인에 의해 단백질 대사 과정에서 생성된 알기닌(L-Arginine)아미노산이 시투룰린(L-Citrulline)아미노산으로 산화 전환되면서 산화질소(NO)가 발생하게 되며, 이렇게 생성된 산화질소의 일부는 혈관속으로 들어가 혈관내피세포(Endothelium)를 통해 발현되어 혈관을 둘러싼 평활근을 이완시킴으로써 혈관을 확장시켜 혈액의 흐름을 증가 시키게 되고, 이를 통해 심혈관질환이 개선될 수 있다는 사실을 입증(Louis J. Ignaro et al.,1987)하게 되면서 1998년 노벨생리의학상을 수상하게 되었으며, 이후 산화질소에 대한 연구가 전세계적으로 폭팔적으로 늘어나는 계기가 되었다.
노벨상 수상을 계기로 전세계 과학자들은 계속된 후속 연구를 통해 산화질소는 혈관을 확장하는 기전 이외에도 뉴런의 신경연결망을 자극하고, 항염작용, 면역증강작용, 혈전억제작용등 다양한 생리활성기능을 강화시키는 것으로 보고 되었지만, 또 다른 한편으로는 과잉의 산화질소는 활성산소종으로 작용하는 기전 또한 밝혀짐으로서 동전의 양면적 특성을 갖는 체내 생리활성물질로서 길항작용 관계를 가진다는 사실이 많은 학술적 논문을 통해 밝혀졌다.(Viktor Bauer et al., 2010)
또한, 마늘은 전 세계인이 선호하는 건강기능 식재료중의 하나로 수퍼푸드의 효능을 나타내는 우수한 효과와 함께 부작용이 없는 대표적 식품중의 하나로, 한국 역시 마늘을 다양한 식단에 적용하거나 건강기능 식재료로 사용해 오고 있으며, 특히 장시간 반복적으로 열적 숙성을 더한 홍삼과 흑마늘은 액상, 분말, 첨가물 형태로 다양하게 상품화되어 출시되고 있다.
최근에는 생마늘을 바실러스속 미생물을 통해 장시간 호기발효하여 마늘에 함유된 당성분과 단백질을 분해하는 과정에서 생성된 암모늄 이온의 추가적인 호기적 산화과정을 통해 아질산염을 발현시키고 이를 이온상태로 함유된 음료로 판매하거나 이를 농축, 분말화시켜 혈행개선제로 판매하는 식품도 나타나고 있다.(등록특허 10-1794637, 등록특허 10-1608502, 등록특허 10-1609918, 공개특허 10-2018-0004431)
한편, 체내 생산된 기체상태의 산화질소는 반감기가 1~2 밀리초(milliseconds)로서, 구아닐고리화효소(Guanylate cyclase)를 통해 시그널링효과(Signaling effect)를 만들고 난 후에는 매우 짧은 시간에 Nitrite와 Nitrate로 산화되어 신장을 통해 소변으로 배출되거나 산화질소 개스 상태로 호흡, 피부등을 통해 체외 방출되는 경로를 갖는 생리활성에 관여하는 대사체 물질이다.
그리고, 혈장내 티올기에 결합된 산화질소(S-nitrosothiols)는 헤모글로빈이나 알부민과 결합된 채 혈액의 흐름을 타고 15분 이상 전신을 돌아다니게 되면서 산소가 부족하거나(Hypoxia) 산성조건일 때 NO가 독립적으로 발현되는 기전이 밝혀지게 되었다.(John O. Lundberg et al., 2005)
글루타치온은 다음 그림에서와 같이, 글루타메이트(Glutamate), 시스테인(Systeine), 글라이신(Glycine)의 3 가지 아미노산이 펩타이드 결합된 구조를 가지고 있으며 체내에서 지속생산이 가능한 물질이나 노화 과정에서 점차 생성이 감소되기 때문에 나이가 들면서 보충제나 천연 식재료를 통해 충분한 양을 섭취해야 하는 것으로 보고되고 있다.
또한, 피부 미백효과의 기능이 밝혀지게 되면서, 뷰티산업 시장에서 크게 호응을 얻고 있으며, 단순 복용은 물론 피하지방에 직접 주사하는 처방까지도 시장에 널리 알려져 있을 정도로 일반화되어 있어 자연식품에서 유래된 천연 글루타치온 성분은 충분히 시장성이 있을 것으로 예상이 된다.
<글루타치온 구조도>
글루타치온의 특징은 구성요소인 시스테인 아미노산의 티올기(SH기)로 인해, 황(Sulfur)를 함유하고 있다는 것인데, 사람에게 필요한 20종 아미노산중에 황을 함유하는 아미노산은 메치오닌(Methionine), 시스틴(Cystine), 시스테인(Cysteine) 단 3종에 불과하며 황의 섭취 없이는 3종 아미노산의 생성이 어렵게 되며, 특히, 메티오닌의 경우 mRNA로부터 단백질의 합성을 첫 시작하는 개시코돈(Initiation Codon) 물질로서, 생명유지에서 가장 중요한 아미노산이라는 이유로 황의 체내 섭취를 도와주는 MSM(Methyl Sulfonyl Methane) 식이유황과 같은 기능성식품까지 등장하게 되었다.
우리는 황을 함유하는 여러 식품들중 특히 마늘에는 알리인(Alliin), 알리신(Alicine), 스코르디닌(Scordinin), 디티오에티오닌(Dithioethionine)의 다양한 형태로 풍부하게 존재하고 있다는 것을 알고 있으며 이러한 이유중의 하나로 마늘을 최고의 건강 식품으로 오래 전부터 받아들이게 된 것이다.
따라서, 본 발명자는 천연식품중 단백질을 함유하고, 황(Sulfur) 성분을 많이 가지고 있으면서 미생물에 의한 발효가 가능하고 가성비가 우수한 식재료를 찾는 과정에서 전세계적으로 인정받는 마늘이라는 재료를 눈여겨 보고 연구를 시작하게 되었다.
[논문 001] Padmanaban Mohanan et al., Molecular signaling of ginsenosides Rb1, Rg1 and Rg3 and their mode of actions, J Ginseng res 42 (2018) 123-132
[논문 002] Louis J. Ignaro et al., Endothelium-derived relaxing factor produced and released from artery and vein is nitric oxide, Vol.84, pp9265-9289, 1987
[논문 003] Viktor Bauer and Ruzena Sotnikova,Nitric oxide-the endothelium-derived rexaing factor and its role in endothlial functions, Gen.Physiol,Biophys, (2010),29,319-340
[논문 004] Jon O. Lundberg, Eddie Weitzberg, NO generation from nitrite and its role on vascular control, Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2005;25;915-912
[논문 005] INFOGEST static in vitro simulation of gastrointestinal food digestion. (http://www.cost-infogest.eu)
본 발명은, 최근에 밝혀진 홍삼 진세노사이드 섭취시 생성되는 개스 상태의 산화질소가 체내에서 빠르게 산화되는 것을 억제시키기 위한 방법으로, 글루타치온의 구성요소인 시스테인의 티올기와 결합시키기 위해서는 천연식품중 단백질을 함유하고, 황(Sulfur) 성분을 많이 가지고 있으면서 미생물에 의한 발효가 가능하고 아울러 가성비가 우수한 식재료인 마늘을 눈여겨 보고 연구를 시작하게 되었다.
즉, 진세노사이드가 퐁부한 홍삼 분말 성분에 마늘에서 추출한 천연 글루타치온 성분을 일정비율 혼합하여 구강 섭취시 혈행 개선에 도움을 줄 수 있는 건강기능성 조성물을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제와 목적을 달성하기 위하여, 홍삼 진세노사이드를 함유한 홍삼 분말 성분에 유산균주 또는 바실러스종을 이용하여 황 함유량이 많은 마늘을 발효시키는 과정에서 생성된 고농도의 천연글루타치온을 혼합한 것을 특징으로 하는 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물을 과제의 해결수단으로 한다.
더욱 상세하게는 홍삼 진세노사이드가 퐁부한 홍삼 분말 성분에 유산균주를 이용하여 마늘을 발효시키는 과정에서 생성된 글루타치온을 일정비율 혼합한 것으로서, 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 유산균주는 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentym)종과 웨이셀라 치바리아(Weissella cibaria)종의 혼합 미생물인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 유산균주를 이용하여 마늘을 발효시키는 과정은 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentym)종과 웨이셀라 치바리아(Weissella cibaria)종의 혼합 미생물을 사용하여 혐기와 호기조건을 병행하여 단백질을 분해하여 시스테인 아미노산을 생성시켜 글루타치온을 생성하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
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상기 유산균주를 이용하여 마늘을 발효시키는 과정은 산성에서 발효가 시작되어 알키리인 pH 8 이상에서 작업이 종료되고 최종 제품이 약 알카리성 상태로 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 유산균주를 이용하여 마늘을 발효시키는 과정에서 발효 조건으로는 상기 유산균주를 25℃의 항온이 유지되는 MRS 배지를 사용하여 10*10 CFU까지 배양을 시킨 후 원심분리기를 사용하여 상등액인 배양액은 버리고 순수 균총만을 취한 후, 정제수 80~95중량% 및 마늘 5~20중량% 비율로 조성된 발효액에 접종하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 혈행개선효과는 상기 건강기능성 조성물을 체내 복용시 진세노사이드에 의해 생성된 산화질소가 글루타치온의 시스테인 아미노산의 티올기에 결합되어 생성되는 설퍼니트로소글루타치온(GSNO, S-Nitroso-glutathione) 성분이 장시간 체내를 순환됨으로써 혈행개선을 유도하는 작용에 의해 나타나는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 조성물은 산화질소의 유도물질인 엽산, 알기닌(L-Arginine)아미노산, 시투룰린(L-Citrulline)아미노산을 혼용하여 체내 복용시 기체상태의 산화질소(NO)가 발생하여 체내에 순환되며, 상기 산화질소(NO)의 일부가 혈관내피세포(Endothelium)를 자극하여 혈관을 둘러싼 평활근을 이완시킴에 의해 혈행개선효과를 나타내는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 건강기능성 조성물은 파우치스틱, 캡슐. 타블렛 제형을 포함하는 식품조성물인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명에 따르면 마늘을 원료로 사용하여 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentym)종과 웨이셀라 치바리아(Weissella cibaria)종의 단독 또는 혼합 미생물을 발효를 통해 생성한 천연 글루타치온 성분은 체내 흡수시 함께 흡수된 진세노사이드에서 유래되었거나 체내에서 다른 기전으로 발현된 기체 형태의 산화질소와 결합하여 설퍼니트로소글루타치온(GSNO, S-Nitroso-glutathione)을 생성시켜 장시간 혈액내 운반이 가능해져 지속적으로 산화질소의 생성을 유도하여 장시간 혈류의 흐름을 개선시킬수가 있는 우수한 효과가 있다.
[도 1]은 산화질소 센서가 내장된 복합개스측정장치(MultiRAE Lite모델, Japan)
[도 2]는 위장관내 모방조건에서 발생된 산화질소량 측정 그래프 (A1~A5)
[도 3]은 위장관내 모방조건에서 발생된 산화질소량 측정 그래프 (B1~B5)
[도 4]는 본 발명의 유산균주(수탁번호 : KCTC 13782BP) 기탁증명서
[도 2]는 위장관내 모방조건에서 발생된 산화질소량 측정 그래프 (A1~A5)
[도 3]은 위장관내 모방조건에서 발생된 산화질소량 측정 그래프 (B1~B5)
[도 4]는 본 발명의 유산균주(수탁번호 : KCTC 13782BP) 기탁증명서
본 발명은, 홍삼 진세노사이드가 퐁부한 홍삼 분말 성분에 유산균종과 바실러스종을 이용하여 마늘을 발효시키는 과정에서 생성된 글루타치온을 일정비율 혼합한 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 유산균주(수탁번호 : KCTC 13782BP)는 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentym)종과 웨이셀라 치바리아(Weissella cibaria)종의 단독 또는 혼합 미생물인 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 유산균주(수탁번호 : KCTC 13782BP)는 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentym)종과 웨이셀라 치바리아(Weissella cibaria)종의 1:1 혼합균주를 사용하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 유산균주(수탁번호 : KCTC 13782BP)를 이용하여 마늘을 발효시키는 과정은 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentym)종과 웨이셀라 치바리아(Weissella cibaria)종의 단독 또는 혼합 미생물을 사용하여 혐기와 호기조건을 병행하여 단백질을 분해하여 시스테인 아미노산을 생성시켜 글루타치온을 생성하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 유산균주(수탁번호 : KCTC 13782BP)를 이용하여 마늘을 발효시키는 과정은 산성에서 발효가 시작되어 알키리인 pH 8 직전에서 작업이 종료되고 최종 제품이 약 알카리성 상태로 제조되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 유산균주(수탁번호 : KCTC 13782BP)를 이용하여 마늘을 발효시키는 과정에서 발효 조건으로는 상기 유산균주(수탁번호 : KCTC 13782BP)를 25℃의 항온이 유지되는 MRS 배지를 사용하여 10*10 CFU까지 배양을 시킨 후 원심분리기를 사용하여 상등액인 배양액은 버리고 순수 균총만을 취한 후, 정제수 80~95중량% 및 마늘 5~20중량% 비율로 조성된 발효액에 접종하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 혈행개선효과는 상기 건강기능성 조성물을 체내 복용시 진세노사이드에 의해 생성된 산화질소가 글루타치온의 시스테인 아미노산의 티올기에 결합되어 생성되는 설퍼니트로소글루타치온(GSNO, S-Nitroso-glutathione) 성분이 장시간 체내를 순환됨으로써 혈행개선을 유도하는 작용에 의해 나타나는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 조성물은 산화질소의 유도물질인 엽산, 알기닌(L-Arginine)아미노산, 시투룰린(L-Citrulline)아미노산을 혼용하여 체내 복용시 기체상태의 산화질소(NO)가 발생하여 체내에 순환되며, 상기 산화질소(NO)의 일부가 혈관내피세포(Endothelium)를 자극하여 혈관을 둘러싼 평활근을 이완시킴에 의해 혈행개선효과를 나타내는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 건강기능성 조성물은 파우치스틱, 캡슐. 타블렛 제형을 포함하는 식품조성물인 것을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및/또는 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및/또는 도면에 한정되지 않는다.
먼저, 본 발명의 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물은, 홍삼 진세노사이드가 퐁부한 홍삼 분말 성분에 발명자가 남해산 마늘에서 동정하여 보관중인 유산균주(수탁번호 : KCTC 13782BP)를 이용하여 마늘을 발효시키는 과정에서 생성된 글루타치온을 일정비율 혼합하여 조성된다.
우선, 본 발명자는 홍삼 진세노사이드와 글루타치온에 관하여 오랜동안 연구한 결과, 혈관확장 유도물질로 알려진 산화질소(Nitric oxide, NO)를 식물에 풍부하게 존재하는 질산염(Nitrate, NO3-)으로부터 질산염 환원박테리아(NRB)를 통해 Nitric oxide의 체내 전구물질인 아질산염(Nitrite, NO2-)을 생성시키는 과정에 대한 장기간의 연구 단계에서, 체내 흡수되어 환원된 NO의 일부는 글루타치온의 중심축인 시스테인 아미노산의 티올(Thiol)기에 공유 결합된다는 사실을 알게 되었다.
즉, 산화질소 운반체로서의 글루타치온을 미생물 마늘발효기술을 사용한 발효추출물의 고농축 단계와 열풍건조 과정을 거쳐 발효액 대비 무게비를 약 1/1,500까지 줄이게 되면서 고농축된 글루타치온 분말제를 만들고, 홍삼유래 진세노사이드를 통해 체내에서 생성시킨 산화질소를 마늘발효에서 유래된 글루타치온의 시스테인 아미노산에 다음 그림과 같이 탑재시킴으로써 혈액을 통해 장시간 전신을 순환케 하여 체내 저산소조건이나 산성조건에서 유용하게 산화질소가 발현되게 할 수 있는 기전을 개발하였으며, 이에 진세노사이드가 퐁부한 홍삼 분말 성분에 마늘을 미생물 발효에 의해 생성시킨 천연 글루타치온 성분을 일정비율 함유하게 되면 구강 섭취시 혈행 개선에 도움을 줄 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
<글루타치온에 산화질소(NO)가 결합된 설퍼니트로소글루타치온(GSNO) 구조도>
보다 구체적으로, 본 발명은 본 발명자 보유 유산균주(KCTC 13782BP)로서 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentym)종과 웨이셀라 치바리아(Weissella cibaria)종의 단독 또는 혼합 미생물을 사용하여 혐기와 호기조건을 병행함으로서 마늘에서 유래된 황 성분을 통해 단백질을 분해하여 시스테인 아미노산을 생성시키고 이를 통해 높은 농도의 글루타치온을 생성하는 조건을 찾아낸 것이다.
본 발명에서 사용되는 유산균주(KCTC 13782BP)는 [도 4]에 도시한 바와 같이 수탁번호 KCTC 13782BP인 균주를 사용하였으나, 이는 실시예를 위한 구체적 설명일 뿐, 마늘을 발효시켜 그루타치온을 만들어 낼 수 있는 우산균종과 바실러스종에 포괄적으로 적용될 수 있다.
이렇게 만들어진 천연 글루타치온과 체내 산화질소 유도물질로 밝혀진 홍삼의 진세노사이드를 혼용하여 복용케 함으로써 쉽게 사라지거나 아질산염으로 전환되려는 특징을 강하게 갖고 있는 체내 생성 산화질소를 장시간 고정화시킬수 있게 되면서 저산소상태나 산성상태에서 산화질소의 발현을 빈번하게 만들어 혈압을 내리거나 혈액 흐름을 개선시키면서 홍삼이 갖는 면역력개선, 피로개선, 기억력개선, 갱년기증상 완화와 같은 부가적인 체내 생리적 활성을 높이게 되었다.
이렇게 산화질소 성분의 유익한 기능을 극대화하면서 혹시라도 과잉으로 공급되는 산화질소로 인한 역기능적인 활성산소종의 생성은 익히 알려진 홍삼이 가지고 있는 페놀 성분을 통해 산화질소의 환원체인 과잉 아질산염이 소기(Scavenge)되는 효과를 통해 산화질소의 순기능과 역기능을 동시에 해결하고자 하는 제조 방법이라 하겠다.
특히, 본 발명자는 새로이 밝혀진 홍삼의 산화질소 기전을 활용하였고, 자체 보유기술인 미생물 대사에 의해 마늘에서 글루타치온 성분을 고농도로 축약시켜 약리적 효과를 배가시킨 두 재료의 조합을 통해 새로운 제품을 개발하게 되었고 홍삼 종주국으로서의 위상을 높이고자 하였다.
글루타치온을 고농도화 시키기 위한 발효단계로 마늘에서 분리하여 자체 보관하고 있는 유산균주(KCTC 13782BP)인 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentym)종과 웨이셀라 치바리아(Weissella cibaria)종의 1:1 혼합균주를 사용한다.
한편, 발효 조건으로는 상기균주를 당해 분야의 기술자들에게 익히 알려진 25℃의 항온이 유지되는 MRS 배지를 사용하여 10*10 CFU까지 배양을 시킨 후 원심분리기를 사용하여 상등액인 배양액은 버리고 순수 균총만을 취하여, 정제수 80~95% 무게비 비율에 마늘을 5~20% 비율로 조성된 발효액에 접종한다.
여기서 10*10 CFU를 기준하는 이유는 마늘을 멸균할 경우 단백질의 변성이 생겨서 글루타치온 생성이 어렵게 되기 때문이며, 멸균을 하지 않은 마늘 자체에 내생하는 여러 균총들의 성장을 제압하고 의도적으로 접종된 배양균의 숫적 우세에 따른 발효목적 균주의 우점화를 시키기 위함이다.
그리고 통상 산업적 발효 공정에서는 균주배양액을 함께 발효액으로 사용하거나 또는 균주 배양단계의 배지내에 마늘을 1~2% 함께 넣어 균주의 마늘 성분에 적응력을 높이도록 하나, 본 발명에서는 발효액 전체 1%를 차지하는 MRS배지에 함유된 여러 가지 화학적 성분들로 인해 글루타치온 합성이 불리하게 된다는 오랜 경험적 판단에 의해 고단위로 배양된 순수 균총만을 사용하게 되며, 아울러 남해산 마늘에서 분리 동정후 보관된 유산균주(KCTC 13782BP)는 이미 마늘의 알리인과 알리신 성분에 내성을 갖고 있는 균종으로 확인이 되었기 때문이다.
접종 후 20~30℃의 온도 범위에서 초기에는 혐기조건을 수행함으로서 pH를 4.0이하로 끌어 내린 후 마늘에 자생된 균주를 대부분 사멸 시키거나 비활성 상태로 만든 후, 미세한 압축 공기를 불어 넣어 호기 조건으로 전환하게 되면 산성 환경에 강한 유산균주 KCTC 13782BP는 발효액내에서 빠르게 성장을 거듭하게 되면서 우점종화 되어 활발한 대사를 하게 되며, 이후 48~96 시간의 발효과정에서 글루타치온 성분의 생성이 시작하게 되는데 pH 8이 넘지 않을 때 작업을 종료하고 20~100배의 농축 작업을 실시하는 방법을 특징으로 한다.
pH가 8 이상이 되게 되면 글루타치온의 생성 속도가 더디어지고 분말화를 위한 농축과정에서 pH의 상승이 지나치게 높게 이루어져 강알카리화 되어 복용시 문제가 될 수 있을 뿐만 아니라 위산을 중화시켜 소화기능을 떨어뜨리게 되기 때문이다.
여기서 pH 측정값을 통해 공정 작업을 수행하는 또 다른 이유는 발효과정중 실시간으로 글루타치온 함량을 측정하기 보다는 pH의 변화를 통해 발효액내 균총의 변화와 글루타치온 함량의 변화에 따른 상관관계에 대한 정보를 오랜 연구과정에서 취득하였기 때문이며 현장에서 손쉽게 제어할 수 있는 방법이기 때문이다.
발효가 끝난 발효액은 바로 분말화 과정으로 넘어갈 수도 있으나, 감압증발농축기를 사용하여 무게비 기준으로 20~100배 농축을 시킨 농축액을 사용하여 분말화 시키는 공정과 비교시 수율, 작업시간, 경제성 측면에서 불리하기 때문에 가능하다면 농축 단계를 거치는 것이 유리하다.
고 농축된 발효액은 멸균 과정을 하지 않고 분말화 과정을 들어가는데, 동결건조(Freezing Dry) 또는 순간 열풍건조(Spraying Dry) 방식을 사용하여 농축액 무게비 기준 1/30~50 비율로 분말화 작업을 거쳐 천연 글루타치온이 0.01~0.1%의 고농도 함유된 마늘 추출 분말을 얻을 수 있게 된다.
멸균 과정은 분말을 알루미늄 파우치에 넣고 열압착 방식으로 실링 작업을 마친 후 125℃에서 30분간 1.5기압의 수증기압 조건하의 챔버에서 멸균 처리하는 것을 특징으로 한다.
앞서의 농축과정은 일반적으로 사용되는 진공감압방식을 사용하게 되며, 그 이유는 열에 약한 아미노산간 펩타이드 결합을 깨지 않게 하기 위해서이며 수분이 없는 상태로 분말화 이후에 멸균과정을 거치는 것도 같은 이유라 하겠다.
Rg1이나 Rb1과 같은 기본진세노사이드는 물론이고 Rg3, Rh2와 컴파운드-K의 특이진세노사이드가 함유된 홍삼추출분말 제형은 시판중인 홍삼분을 이용하여 본 발명자가 보유중인 또 다른 미생물 발효기술을 통해 제조할 수는 있으나, 생산 원가를 고려하여 효소발효를 통해 특이 진세노사이들를 고함량화시킨 제품을 구매하여 사용하도록 하였다.
효소발효 처리된 특이진세노사이드 함유 홍삼추출 분말은 시중에 널리 알려진 많은 제품들중 조사포닌을 다공성 수지인 HP20 레진을 사용하여 PPD(protopanaxadiol)타입과 PPT(Protopanaxatriol)타입으로 분리를 시킨 후, PPD계열에 속한 Rb1, Rd2, Rc, Rd등의 일반(메이저) 진세노사이드를 누룩유래균 아스퍼길루스 투빈젠시스(Aspergillus tubingensis C2)를 이용한 효소전환기술을 통해 Rg3, Rh2, Compound-K의 특이(희귀, 마이너)진세노사이드로 전환을 시킴으로써 본 발명에서 원하는 특정 진세노사이드를 고함량화 시킬 수 있도록 특별히 주문 설계하여 제조된 제품만을 원료로 사용하도록 하였다.
이렇게 하는 이유는 현재까지의 제조 공법상 고농도의 특이 진세노사이드를 제조할 수 있으면서 경제성 측면에서 가장 유리하기 때문이다.
[1단계 : 마늘 발효단계]
MRS 배지인 Difco사의 Lactobacilli MRS broth를 정제수에 55g/L로 제조하여 오토클레이브(Auto clave)에서 121℃, 30분간 멸균처리를 한 후, 유산균주 KCTC 13782BP를 접종하여 CFU값이 10*10(10의 10승)이 될 때까지 연속 배양을 하였다.
여기서 CFU값은 최소 10*8이상이 되어야 하는데, 그 이유는 멸균을 하지 않은 마늘 자체에 내생하는 여러 균총들의 성장을 제압하고 의도적으로 접종된 배양균의 숫적 우세에 따른 발효목적 균주의 우점화를 시키기 위함이다.
CFU값이 10*10 이상이면 더욱 좋겠지만 배양단계에서 개체 증식이 이루어진 미생물 개체수는 상호 경쟁에 의해 사멸하는 과정으로 되돌아가는 임계 CFU값이라는 것을 이미 경험적으로 알고 있기 때문이다.
멸균한 마늘의 경우에는 열적 변성에 의해 조단백질 성분 분해가 먼저 일어나게 되어 발효과정에서 글루타치온의 생성에 영향을 미치기 때문에 반드시 가열되지 않은 마늘분을 사용해야 하여야 한다.
마늘은 생마늘을 여러 방법으로 분쇄하여 사용할 수도 있으나 공정과정을 단순화 하기 위해, 시중에서 분말화되어 판매되고 있는 마늘 분말을 사용하는데 역시 분말화 과정에서도 단백질 변성을 막기 위해서는 열풍건조가 아닌 동결건조된 마늘 분말을 사용하는 것이 훨씬 유리하다는 것은 통상의 기술자에게는 익히 공지된 사실이다.
정제수 또는 일반 수돗물을 사용하여 무게비 기준 마늘 분말을 5~20%로 넣은 후, 앞서 배양한 특허균주 KCTC 13782BP를 CFU값 10*10을 기준으로 전체 발효액 무게비의 1%를 기준으로 접종을 실시한다.
이때 마늘 분말이 5% 이하가 되면 대사산물의 농도가 낮게 되며, 20% 이상이 되면 건조된 마늘 분말이 수분을 흡수하게 되면서 걸쭉한 형태로 과농도가 되어 발효가 어렵게 되기 때문이며 가장 바람직하게는 10%가 적정하다고 판단 하였다.
균주의 접종량은 굳이 제한을 두지 않을 수는 있으나 접종후 빠르게 숫적 우위를 점우하여 특허균주의 우점화를 시키기 위해서는 최소 0.5%가 바람직하며, 미생물의 개체증식이 2*n의 속도로 증식하기 때문에 2% 이상은 비효율적이라는 판단하에서 본 실험에서는 1%의 무게비를 기준으로 접종 하였지만, 접종량이 특허의 한계를 벗어나는 것은 아니라고 생각한다.
균주의 접종은 배양액을 원심분리하여 상등액을 최대한 버리고 순수 균체집단을 사용하였으며, 발효액에 균총들이 충분히 섞이기 위해서 발효액으로 충분히 희석후 접종하도록 하였으며, 상등액인 배양액을 사용하지 않는 이유는 배양액의 여러 가지 화학적 성분들이 대사산물과의 결합을 이루기 때문이며, 또한 접종 미생물들이 부족해진 배양액 대신 마늘의 영양성분을 빠르게 대사시키기 위함이다.
발효온도는 유산균주 KCTC 13782BP의 최적 생장온도인 20~40℃ 범위에서 설정을 하였으며, 이 온도 범위를 벗어나게 될 경우에는 락토균의 성장이 더디어질뿐더러 온도 제어를 위한 광열비용의 증가로 인해 대량 생산시 많은 설비투자와 비용의 증가가 따르기 때문에 바람직하게는 25~30℃ 온도 범위를 유지하였다.
본 발효조건의 특징은 혐기조건을 거쳐 호기조건으로 전환하는 것인데, 발효 초기에 혐기조건을 두는 이유는 혐기조건을 수행함으로서 피루베이트(Pyruvate)를 거쳐 락테이트(Lactate)를 생성시켜 pH를 4.0이하로 끌어 내려서 마늘에 자생된 균주를 대부분 사멸 시키거나 비활성 상태로 만들게 되고, 산성 환경에 강한 특허균주인 락토균은 빠르게 개체증식이 가능해 지게 되면서 우점종화 되기 때문이다,
pH4가 된 시점에서 미세한 압축 공기를 불어 넣어 호기 조건으로 전환하게 되면 개체 증식에 성공한 특허균주는 마늘에 함유된 당, 조단백질성분, 알리인(Alliin), 알리신(Allicin), 설퍼-알릴-엘-시스테인 등의 성분을 대사 분해하기 시작하면서 글루타메이트(Glutamate), 시스테인(Cysteine), 글라리신(Glysine)등의 아미노산이 만들어지고 결국 이 세가지 아미노산이 결합된 글루타치온이 생성되게 된다.
공기의 유입은 일반적인 송품기를 사용하기도 하지만 본 실험에서는 콤프레서를 사용한 압축공기를 사용하였으며, 이는 대용량 시설의 경우 수압을 이겨내기 위해서는 최소한의 압력이 필요하기 때문이며 본 실험에서는 1.5kg/cm2의 압력 공기를 발효조에 연속적으로 투입하여 용존산소인 D.O(Dissolved Oxygen)값을 일반 대기중의 산소 농도와 동일한 21±5%를 수준을 유지시키는게 중요하다.
여기서 산소농도가 낮게 되면 혐기발효로 되돌아 가기 때문이며, 산소농도가 지나치게 높게 되면 질산성 질소이온의 형성이 가속화 되어 탈질화 과정으로 들어가 유용성분이 모두 기체로 전환되어 빠져 나가기 때문에 바람직하게는 D.O값으로 21±2%를 유지시키면서 발효를 진행하게 되었다.
단백질의 분해과정은 폴리펩타이드[NH2-CHR-CO-(NH-CHR-CO-)n-NH-CHR1-COOH]구조에서 단위 펩타이드(NH-CHR-CO)가 분리되게 되면서 아미노산[R1CH(NH2)COOH)]이 지속적 생성이 되는데, 이때 생성된 아미노산은 호기조건에서 공급되는 산소와 반응하여 발열반응과 함께 암모늄이온(NH4 +)을 생성하게 되면서 pH를 끌어올리게 된다.
R1CH(NH2)COOH+O2→ CO2↑+H2O+NH4 ++Energy
발효시간은 48~96시간 범위내에서 이루어지지만 이는 원료조건, 온도, 미생물 생육상태, pH등의 여러 변수에 의해 가감될 수 있기 때문에 특별히 한정하지는 않으나, 최소 48시간 이상은 발효가 지속되어야 함은 미생물의 성장과 대사에 필요한 최소한의 시간이 요구되기 때문이며, 단지 발효 종료점은 여러 변수에 의한 함수관계에 있으므로 기한을 따로 설정하기는 어렵지만 장시간 발효는 다음과 같은 화학적 변화가 수반되어 질산성이온(NO2 -, NO3 -) 생성이 가속화 되기 시작한다.
NH4 ++1.5O2→ NO2 -+2H++H2O+240~250KJ
NO2 -+0.5O2→ NO3 -+65~90KJ
따라서 본 실험에서는 발효 종료싯점의 지표인자로 pH 8±0.5로 선정하게 되었는데, 그 이유는 pH 가 낮으면 호기발효 단계에서 단백질의 분해가 덜 이루어 졌기 때문이며, pH가 지나치게 높게되면 이후 농축 과정에서 강알카리화 되어 복용에 문제가 되기 때문은 물론이고 발효시간이 길어질수록 질산성이온이 증가하기 때문인데, 현장에서 가장 손쉽게 제어할 수 있는 지표인자로 pH를 선정하게 되었고, 가장 바람직하게는 7.5~8.0 범위로 관리하고자 한다.
[2단계 : 농축 및 분말화 단계]
pH 8 이상이 되면 발효 작업을 중단하고 하루이상을 정치시켜 둔 후, 상등액을 10 마이크론 필터를 사용하여 여과한 후, 농축을 실시하게 되는데 맑은 상등액의 경우 무게비 기준으로 최소 20~100배 농축을 해야 하는 이유로는 20배 이하로 농축을 할 경우에는 분말화 과정에서 수율이 낮아지고 시간도 많이 소요되어 비용의 증가가 수반되기 때문이며, 지나치게 고농축을 하게되면 농추 과정에서의 증발 손실로 인해 수율의 감소와 어렵게 형성된 아미노산의 열적 변성을 일으키게 되기 때문이다.
본 실험에서는 일반적으로 널리 알려진 저온 감압농축 방식으로 50배 농축을 실시하였으며 농축조건은 특별한 기술적 요구사항이나 노하우가 수반되지 않는 공정이라 특별히 그 조건의 기재는 생략한다.
농축액은 분말화 과정을 거치게 되는데, 일반적으로 알려진 열풍건조는 높은 온도로 인해 아미노산 성분의 변성을 가져오며, 가장 많이 사용하는 동결건조는 비용과 시간이 많이 소요되기 때문에 분무건조(Spraying Dry)방식을 택하였으며, 농축조건 역시 특별한 기술적 요구사항이나 노하우가 수반되지 않는 공정이라 특별히 그 조건의 기재는 생략한다.
본 실험에서는 앞서 기술한 공정 제어방법과 순서에 의해 시판중인 마늘 분말에 특허균주 KCTC 13782BP를 접종하여 발효, 농축, 분말 과정을 거쳐 총 1,275그램의 마늘 발효 추출분말을 수득할 수가 있었으며, 이는 30톤 발효조의 50%에 해당하는 15톤의 발효액에 무게비 10%의 마늘분말이 투입되어 나타난 수득량으로 무게비 기준으로 마늘 원물대비 약 1,176배 농축된 추출물이라 하겠다.
발효 추출물의 성분 분석은 분말 그램당 알리신(Allicin), 알리인(Alliin), SAC (S-Allyl-Cysteine), 글루타치온(GSH,Glutathione), 질산염(Nitrate,NO3 -), 아질산염(Nitrite,NO2 -)의 농도를 각 3회 분석하여 평균치로 다음과 [표 1]과 같은 결과를 얻었다.
| 알리신 | 알리인 | SAC | GSH | Nitrate | Nitrite | |
| 생마늘 분말 | 1.766 | 9.871 | 3.783 | ND | 0.054 | 0.012 |
| 발효후 추출물 | ND | ND | ND | 14.658 | 0.219 | 0.082 |
SAC, 알리신, 알리인 성분은 Thermo ACCELA HPLC 장비와 TSQ Quantum Access Max system (Fisher Scientific Inc., USA)을 이용하여 측정하였고, 글루타치온은 형광분석 장치가 탑재된 HPLC(Agilent 1260 Infinity, USA)장비를 사용하였으며, 질산염과 질산염은 Griess용액을 사용해 아조 컴파운드를 형성시켜 그 농도를 비색정량으로 측정하였다.(USA, HANNA사 HI96707, HI96786기종)
[표 1]의 분석 결과를 보면 미생물에 의한 마늘 발효후에는 알린, 알리신, SAC 가 모두 사라지고 대신 글루타치온이 생성된 것을 알수가 있으며, 이미 학계에 보고된 다음 그림에 나타난 글루타치온과 알리인과의 형성 메카니즘과 정확히 일치하는 것을 확인 할 수가 있었다.
여기서, 질산염과 아질산염의 생성이 두드러진 이유는 암모늄 이온이 호기 과정에서 산화되어 나타난 것으로 가능한 본 발명에서는 중요한 지표 성분으로 두지 않고 있으며, 단지 숫자가 커질수록 탈질화가 가속되어 완전 분해되는 과정으로 넘어가는 것으로 이해를 하면 된다.
<글루타치온과 알리인과의 형성 계통도>
다음 [표 2]는 글루타치온이 많이 함유된 대표적 식품의 함량을 나타낸 것으로 본 실험에서 얻은 글루타치온 함량이 자연 식품상태에서 글루타치온이 가장 많이 함유되어 있다는 시금치(1.66 mg/g)와 돼지고기(1.17 mg/g)에 비해 약 10배 수준을 상회한다는 것을 알 수가 있다.
백인 남녀 69명을 대상으로 한 미국 에모리 대학교의 연구에 따르면, GSH 섭취량은 하루평균 34.8 mg/g인 것으로 발표되었으며 이를 근거로 하였을 때 마늘 발효추출 분말의 경우 2.37그램을 복용하는 것 만으로도 하루 평균 섭취량에 근접하게 됨을 알 수 있다.
[3단계 : 혼합단계]
특허균주(KCTC 13782BP)를 사용하여 마늘 분말을 발효시켜 수득한 발효추출 분말에 홍삼을 효소발효시켜 고농축화한 특이진세노사이드 분말을 일정비율로 혼합하여 골고루 섞은 시료를 만들어 최적의 함량을 찾고자 하였다.
시판중인 홍삼분말을 사용하여 당사 보유중인 미생물 발효기술을 통해 특이진세노사이들를 추출해 사용할 수도 있으나 편의상 홍삼의 효소발효를 전문적으로 생산하는 업체에 특별히 진세노사이드 함량을 조성한 제품을 OEM 형태로 납품받아 사용하기로 하였다.
본 발명에서 사용한 효소발효 처리된 특이진세노사이드 함유 홍삼추출물은 조사포닌을 다공성 수지인 HP20 레진을 사용하여 PPD(protopanaxadiol)타입과 PPT (Protopanaxadiol)으로 분리를 시킨 후, PPD계열에 속한 Rb1, Rd2, Rc, Rd등의 일반(메이저) 진세노사이드를 누룩유래균 아스퍼길루스 투빈젠시스(Aspergillus tubingensis C2)를 이용한 효소전환기술을 통해 Rg3, Rh2, Compound-K의 특이(희귀, 마이너)진세노사이드로 전환을 시킴으로써 본 발명에서 원하는 특정 진세노사이드를 고함량화 시킬 수 있도록 특별히 주문 설계하여 제조된 것이다.
건강기능성 원료로 사용될 경우에는 진세노사이드 함량은 Rg1+Rb1+Rg3의 합이 최소 2.4mg을 시작으로 최대 80mg/일 복용을 기준으로 식약처에서 고시를 해 놓았으며, 본 발명에서는 면역력증진, 피로개선, 기억력개선, 항산화도움, 혈소판응집억제, 여성갱년기 완화에 도움을 줄 수 있는 6가지 항목을 모두 만족하는 함량으로 Rg1+Rb1+Rg3의 합이 최소 25mg/일 섭취가 되도록 하고, 그 우수성이 매우 강조되고 있는 특이진세노사이드 함량으로는 Rg3(R+S) 16mg 이상, 컴파운드-K 10mg 이상 함유하도록 성분 함량을 설계하였다.
건강기능식품으로 판매를 하기 위해서는 기본적으로 파우치스틱, 캡슐. 타블렛등의 제형이 가장 보편적이고 휴대성, 보관성, 복용성이 우수하다고 판단되어 맛과 향미 증진제를 첨가한 상태에서 최종 혼합시의 제품 용량은 캡슐과 타블릿의 경우 1,000mg 이내, 파우치스틱의 경우 2,000mg 이내에서 제품 함량을 결정하기로 하였다.
[4단계 : 데이터 측정 및 분석]
다음 [표 3]은 마늘 발효추출물과 홍삼발효 추출물과의 적정 혼합비를 결정하기 위한 기본적 구성비로서 이를 근거로 일반적으로 공지된 위액 모방조건에서 각 구성비에 따른 산화질소의 발생량을 측정하였다.
| 성분별 함량 | 홍삼 추출 진세노사이드 함량 (mg/g) | ||
| Rg1+Rb1+Rg3=25, Rg3=16, C-K=10 |
Rg1+Rb1+Rg3=20, Rg3=8, C-K=4 |
||
| 마늘 추출물 함량 (mg/g) |
25 | A1 | B1 |
| 50 | A2 | B2 | |
| 100 | A3 | B3 | |
| 150 | A4 | B4 | |
| 500 | A5 | B5 | |
구강을 통해 음식물을 섭취하게 되면 타액과 섞여 잘게 쪼개진 음식물은 바로 pH 2~3 수준의 강한 위산에 의해 녹아 분해가 시작되는데, 본 발명에서 서술한 마늘과 홍삼 추출물 역시 강한 산성분위기에 분해가 시작되어 본 발명에서 지표물질로 삼고 있는 산화질소가 빠르게 생성되며 일부는 다시 Nitrite로 전환되거나 일부는 함께 복용된 글루타치온의 구성 아미노산인 시스테인과 결합하여 혈관 순환계를 흐르게 된다.
따라서 인간의 위 조건과 유사한 환경을 만들어 [표 3]에서 구성된 프로토콜을 순서대로 위액 모방조건과 반응시켜 산화질소 생성량을 측정 하였으며, 이는 본 발명에서 제시한 제품을 마치 사람이 직접 복용했을 때의 체내 반응을 모사한 것이라 하겠다.
위액 모방조건은 전세계 35개국 이상이 참여하여 설립한 INFOFEST 네트워크에 의해 개발된 국제적 합의를 기반으로 하여 표준화된 프로토콜을 사용하였으며 그 구성은 다음 [표 4]와 같다.
| Constituent | 타액 모방조건 | 위액 모방조건 | ||
| ml / 400L | ml / 1L | ml / 400L | ml / 1L | |
| KCl | 15.1 | 37.75 | 6.9 | 17.25 |
| KH2PO4 | 3.7 | 9.25 | 0.9 | 2.25 |
| NaHCO3 | 6.8 | 17.00 | 12.5 | 31.25 |
| NaCl | 11.8 | |||
| MgCl2(H2O)6 | 0.5 | 1.25 | 0.4 | 1.00 |
| (NH4)2CO3 | 0.06 | 0.15 | 0.5 | 1.25 |
| NaOH | - | |||
| HCl | 0.09 | 0.23 | 1.3 | 3.25 |
| CaCl2(H2O)2 | 0.025 | 0.06 | 0.005 | 0.01 |
| water | Up to 400 | 934.31 | Up to 400 | 943.74 |
[표 4]를 근거로 제조된 타액 모방조건액 100ml, 위액 모방조건액 200ml, 타액 아밀라아제효소 75U/ml, 펩신 2,000U/ml, 테스트용 시료를 물에 용해시킨 100ml로 총 400ml의 산화질소 반응액을 체온과 같은 37℃가 유지도록 항온조를 구성하고 비이커 내부에는 위의 연동운동을 모방하기 위해 150 rpm의 마그네틱이 스터러를 작동되도록 구성하였으며, 발생되는 산화질소를 포집하기 위해 상단의 출구는 막은 채 측면 토출구를 통해 개스측정기의 내부 모터에 의해 흡입되게 최종적으로 구성하였다.
위액 모방조건에서 용해되기 시작하면서 발생하기 시작하는 산화질소는 실시간으로 기록되어 측정되며, 이때 사용된 기기는 일본의 복합가스측정기기 전문업체인 Rae System사의 휴대용 무선가스 측정기(MultiRAE Lite모델)를 기반으로 산화질소 개스 측정센서를 특수하게 탑재하여 주문제작 한 장비를 사용하였다.
[도 1]은 산화질소 센서가 내장된 복합개스측정장치(MultiRAE Lite모델) 구성 실험장치로서 본 발명자가 많은 선행 연구자료를 바탕으로 특별히 고안하여 사용하게 되었으며, 표준물질을 사용한 검량곡선으로 신뢰성을 검증한 이후 실험에 사용하게 되었음을 밝혀둔다.
[도 2]는 상기 구성된 측정 장치를 활용하여 위장관내 모방조건에서 [표 3]에 구성된 시료들의 산화질소량을 실시간으로 측정한 그래프이다.
[도 2]에 나타난 바와 같이, 마늘 발효 추출물의 농도가 가장 낮은 A1부터 가장 높은 A5까지 마늘 추출물의 농도에 비례하여 산화질소의 발현량이 높게 나타나고 있음을 확인 할 수 있으며, 발생된 기체 상태의 용존 산화질소는 마늘 추출물에 함유된 고 농도의 글루타치온에 결합되어 시간을 두고 6시간 이후까지도 천천히 발현되는 것을 알 수가 있다.
A1은 캡슐형제로 캡슐이 위산에 대해 보호 작용을 하기 때문에 발효추출물의 분해 시작이 다소 늦게 나타나고 있으며, A3 역시 타블릿인 알약 제형으로 위산에 의해 붕해되는 시간이 늦어져 산화질소의 발현 속도를 늦추고 있음을 알 수 있다.
[도 3은] 상기 구성된 측정 장치를 활용하여 위장관내 모방조건에서 [표 3]에 구성된 시료들의 산화질소량을 실시간으로 측정한 그래프이다.
[도 3]에 나타난 바와 같이, 마늘 발효 추출물의 농도가 가장 낮은 B1부터 가장 높은 B5까지 마늘 추출물의 농도에 비례하여 A 그룹과 동일하게 산화질소의 발현량이 높게 나타나고 있음을 확인 할 수 있으며, 역시 시간을 두고 천천히 산화질소가 발현되는 것은 마늘 추출물에 함유된 고농도의 글루타치온 영향으로 판단되며, 진세노사이드 함량이 A 그룹에 비해 낮은 이유로 인해 전체적인 산화질소 발현량이 낮게 나타나는 것은 진세노사이드가 산화질소의 발생을 자극하는 매개체 역할을 한다는 것을 입증한다 하겠다.
B1은 캡슐형제로 캡슐이 위산에 대해 보호 작용을 하기 때문에 발효추출물의 분해 시작이 다소 늦게 나타나며, B3 역시 타블릿인 알약 제형으로 위산에 의해 붕해되는 시간이 산화질소의 발현 속도를 늦춰지게 하는 것은 A형 그룹과 일치된 결과를 나타낸다.
다만, 진세노사이드 함량이 적은 B2가 함량이 많은 A2에 비해 초기 발현 속도에서 산화질소가 강하게 나타나는 특징이 있으나, 전체적인 산화질소 누적량을 비교하기 위해 적분값을 구해 확인하였을 때는 A2 > B2로 나타나 실험오차에 의한 초기 이상값으로 판단하였다.
결론적으로, 본 발명은 유산균주(KCTC 13782BP)를 이용하여 마늘을 발효시키는 과정에서 고농도의 천연 글루타치온을 생성하고, 특이 진세노사이드와 혼용 복용시 진세노사이드가 위산에 의해 분해 흡수되어 체내에서 산화질소를 빠르게 발현하며, 개스 상태로 존재해야만 하는 산화질소는 마늘 발효 추출물에 고함량으로 존재하고 있는 글루타치온의 구성 아미노산인 시스테인의 티올기와 결합을 하여 체내에서 일정 시간 이상을 유지하면서 천천히 산화질소를 지속적으로 발생시키다는 것을 확인 할 수가 있었다.
이를 바탕으로 체내에서 산화질소를 생성을 유도한다고 익히 알려진 엽산, 알기닌, 시트루린과 같은 다양한 산화질소 또는 산화질소 전환효소 유도 물질과의 조합을 통해 그 결과가 유사할수 있다는 사실을 조심스럽게 예축해 볼 수 있겠다.
이상과 같이, 본 발명은 마늘 발효를 통해 생성된 고농도의 글루타치온에 산화질소를 결합시킨 설퍼니트로소글루타치온 성분을 만들어, 장시간 체내를 순환시키게 함으로서 혈행개선을 유도하는 효과를 타나내도록 건강기능성 조성물 또는 건강기능성 식품조성물을 제조할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및/또는 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및/또는 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 타액, 위액, 효소와 발효제품이 녹아들어간 시료
2 : 온도계
3 : 체온 37℃ 를 유지하기 위한 항온조
4 : 온도유지와 위의 연동운동을 모방할 마그네틱 스터러
5 : 발생개스 토출 통로
6 : 휴대용 복합 개스측정기
7 : 개스측정기와 연동되어 이송된 자료를 바탕으로 실시간 그래프 구성
2 : 온도계
3 : 체온 37℃ 를 유지하기 위한 항온조
4 : 온도유지와 위의 연동운동을 모방할 마그네틱 스터러
5 : 발생개스 토출 통로
6 : 휴대용 복합 개스측정기
7 : 개스측정기와 연동되어 이송된 자료를 바탕으로 실시간 그래프 구성
Claims (9)
- 홍삼 진세노사이드를 함유한 홍삼 분말 성분에 유산균주 또는 바실러스종을 이용하여 황 함유량이 많은 마늘을 발효시키는 과정에서 생성된 고농도의 천연글루타치온을 혼합한 것을 특징으로 하는 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물
- 제1항에 있어서,
상기 유산균주는 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentym)종과 웨이셀라 치바리아(Weissella cibaria)종의 혼합 미생물인 것을 특징으로 하는 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 유산균주를 이용하여 마늘을 발효시키는 과정은 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentym)종과 웨이셀라 치바리아(Weissella cibaria)종의 혼합 미생물을 사용하여 혐기와 호기조건을 병행하여 단백질을 분해하여 시스테인 아미노산을 생성시켜 글루타치온을 생성하는 것을 특징으로 하는 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물
- 제1항에 있어서,
상기 유산균주를 이용하여 마늘을 발효시키는 과정에서 발효 조건으로는 상기 유산균주를 25℃의 항온이 유지되는 MRS 배지를 사용하여 10*10 CFU까지 배양을 시킨 후 원심분리기를 사용하여 상등액인 배양액은 버리고 순수 균총만을 취한 후, 정제수 80~95중량% 및 마늘 5~20중량% 비율로 조성된 발효액에 접종하는 것을 특징으로 하는 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물
- 제1항에 있어서,
상기 혈행개선효과는 상기 건강기능성 조성물을 체내 복용시 진세노사이드에 의해 생성된 산화질소가 글루타치온의 시스테인 아미노산의 티올기에 결합되어 생성되는 설퍼니트로소글루타치온(GSNO, S-Nitroso-glutathione) 성분이 장시간 체내를 순환됨으로써 혈행개선을 유도하는 작용에 의해 나타나는 것을 특징으로 하는 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물
- 제1항에 있어서,
상기 발효조건은 혐기상태의 산성조건에서 발효를 시작하여 호기상태로 전환되어 알카리 상태로 발효를 완성하는 것을 특징으로 하는 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성
- 제1항에 있어서,
상기 조성물은 산화질소의 유도물질인 엽산, 알기닌(L-Arginine)아미노산, 시투룰린(L-Citrulline)아미노산을 혼용하여 체내 복용시 기체상태의 산화질소(NO)가 발생하여 체내에 순환되며, 상기 산화질소(NO)의 일부가 혈관내피세포(Endothelium)를 자극하여 혈관을 둘러싼 평활근을 이완시킴에 의해 혈행개선효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 건강기능성 조성물은 파우치스틱, 캡슐. 타블렛 제형을 포함하는 식품조성물인 것을 특징으로 하는 홍삼 진세노사이드와 미생물 마늘발효에서 유래된 글루타치온 성분이 함유된 혈행개선효과를 가지는 건강기능성 조성물
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