KR102083470B1 - 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 예방, 치료용 조성물 - Google Patents
흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 예방, 치료용 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 흑효모(Aureobasidium pullulans)를 탄소원, 질소원 및 무기질을 포함하는 배지 조성물에 접종하여 배양함으로써 제조된 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 치료용 약학 조성물과, 장내 균총 개선 및 비만 예방용 식품 조성물 에 관한 것이다. 이에 의하여, 자연유래의 성분을 사용함으로써 제조가 용이하고, 제조비용을 절감할 수 있으며, 인체에 안전하게 장내 균총을 개선하고 비만을 억제할 수 있다.
Description
본 발명은 장내 균총 개선 및 비만 예방, 치료용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흑효모(Aureobasidium pullulans) 유래의 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 예방용 식품 조성물과 장내 균총 개선 및 비만 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.
인간의 장내 미생물총은 크게 4개의 문으로 구분되는데, 그람음성균인 Bacteroidetes와 Proteobacteria, 그람양성균인 Firmicutes와 Actinobacteria이다. Bacteroides종으로 구성된 Bacteroidetes와 Clostridia강이 대부분인 Firmicutes가 대부분을 차지하고, 10% 미만이 나머지 문이다. 비만이 장내 미생물총의 변화와 연관이 있다는 최초의 증거는 Leptin 결핍 ob/ob 생쥐의 장내 미생물총에서 Firmicutes문이 증가하고 Bacteroidetes문이 감소한다는 연구이다. 야생형 쥐에게 고지방 고단백 식사를 제공하면 Firmicutes문이 증가하고 Bacteroidetes문이 감소하는 미생물총으로 변화한다. 같은 열량을 섭취하더라도 비만한 생쥐의 장 미생물을 투여받은 무균 생쥐가 마른 생쥐로부터 장 미생물을 받은 생쥐보다 체중이 더 증가한다.
이 결과는 장내 미생물이 에너지 축적과 비만 발생에 중요한 역할을 하는 것을 의미한다. 비만한 사람의 장내 미생물총에서도 Firmicutes / Bacteroidetes의 비가 증가한 것이 관찰되는데, 저탄수화물 식사나 저지방 식사를 공급하면 Bacteroidetes의 분율이 증가한다. 쌍둥이 대상 연구에서는 비만한 사람의 장내 미생물의 다양성이 감소하고 Bacteroidetes가 감소하며 탄수화물과 지방대사에 관여하는 유전자를 가진 미생물이 풍부하다. 그러나 비만한 사람에서 Firmicutes/Bacteroidetes의 비가 감소한다는 상반된 결과와 비만한 사람과 마른 사람에서 문 수준(phylum level)의 차이가 없다는 보고도 있다.
위 우회(gastric bypass) 수술을 받은 사람에서는 정상 체중, 비만한 사람에 비해서 Firmicutes가 감소하고 Gammaproteobacteria의 비율이 증가하는데, 수술 후 위가 줄어들고 소장이 짧아짐으로써 장의 환경과 식사 섭취가 변화하기 때문인 것 같다. 비만한 사람에서 수소를 생산하는 Prevotellaceae과와 수소를 이용하는 고세균이 증가해 있는데, 이것은 식물의 다당류 발효를 증진하여 단쇄지방산이 생성되므로 에너지 축적이 증가하는 것으로 보인다.
Enterotype을 규명한 연구에서 사람의 체질량지수와 ATPase complex와 같은 세 개의 표지분자(marker molecules)가 상관관계를 보이는데, 문 구성의 차이보다는 metagenomics로 분석한 기능적 생물지표(functional biomarker)가 더 중요하다는 것을 시사한다.
생쥐에게 고지방 식사를 주면 장의 투과성이 증가하여 미생물의 외막성분인 lipopolysaccharide (LPS)가 혈중에서 증가하고, LPS의 증가는 비만, 낮은 수준의 염증, 인슐린저항을 유발한다. LPS를 인지하는 toll-like receptor (TLR)-4를 제거하면 음식으로 유발되는 비만과 인슐린 저항을 예방할 수 있다. Flagellin을 인지하는 TLR-5가 결핍된 생쥐는 장내 미생물총의 변화와 함께 대사증후군이 발생한다. 이러한 결과들은 장내 미생물이 숙주의 TLR을 통해서 선천면역체계와 상호작용하여 대사 조절에 관여하는 것을 시사한다. Prebiotics를 비만생쥐에게 투여하여 Bifidobacteria가 증가하면 glucagon-like peptide 2의 생성을 증가시켜 장의 투과성이 감소하고 혈중 LPS 농도가 감소하여 염증과 포도당 내성이 호전된다. 대사증후군 환자에게 마른 사람의 장내 미생물총을 이식하면 butyrate를 생산하는 장내 미생물의 변화와 더불어 인슐린 민감도가 증가한다.
비만이 장내 미생물 균총의 환경을 변화시킬 수 있음이 밝혀졌고, 역으로 미생물 균총의 구성이 비만을 유발하는 지에 대한 연구도 이루어졌다. 장내 미생물 균총은 불소화성의 음식을 분해하여 에너지 대사에 관여하게 되는데, 무균 쥐에게 정상 쥐의 장내 미생물 이식시 음식 섭취의 증가가 없었음에도 불구하고 체지방이 60% 증가하고 인슐린 저항성이 높아진 연구 결과에서, 장내 미생물 균총의 구성 성분이 음식으로부터 에너지를 얻는 효율에 영향을 미쳤다고 생각할 수 있다.
즉, 비만한 쥐의 장내 미생물 균총이 마른 대조군에 비해 음식으로부터 영양을 얻어내어 저장하는 것에 더 효율적으로 작용한다고 볼 수 있는 것이다. 다른 연구에서도 leptin 결핍 비만 쥐의 미생물 균을 마른 무균 쥐의 장에 이식하였을 때 2주 뒤 지방이 증가되었으며, 이는 마른 쥐의 미생물을 이식받은 대조군 쥐에 비해 유의성 있는 차이를 나타내었다. 종합하여 보면 음식으로부터 열량을 추출하는 효율의 차이는 미생물 균총의 구성비에 의한 것으로 볼 수 있으며, 이로 인해 체중의 차이가 나타나는 것으로 보여 진다.
미생물이 체중 증가를 일으키는 기전은 첫째 장내 당질 흡수의 증가, 둘째 불소화성 음식으로부터 열량 흡수의 증가(발효를 통한 짧은 지방산 사슬의 형성), 셋째로 높은 혈당으로 인한 고인슐린 혈증을 초래하여 지방생성(lipogenesis)을 촉진하여 생기는 것으로 설명할 수 있다.
지방저장에 관여하는 지방분해 효소(Lipoprotein lipase, LPL)는 다당류를 단당이나 짧은 사슬 지방산으로 발효하여 흡수시켜 간에서의 중성지방의 형성을 촉진하게 되는데, 장관 상피세포에 있는 fasting induced adipose factor(FIAF)는 LPL의 활성도를 저해하는 역할을 한다. 장내 미생물 균총의 변화로 인해 FIAF가 억제되면 결과적으로 지방세포에서 LPL 활성을 유발하여, 간에서 생성되는 중성지방의 축적을 증가시키게 된다. 무균쥐의 장에 정상 쥐의 장내 미생물을 이식하였을 때 나타난 체중 증가는 FIAF의 억제로 인한 LPL의 활성으로 볼 수 있다. 이러한 실험 결과는 장내 미생물 균총이 에너지 저장을 조절하여 체중에 영향을 주는 것으로 볼 수 있다.
초기 장내 미생물 균총의 획득은 병원균에 대한 보호와 자연적인 면역 과정의 발달로 볼 수 있으며, 유전체와 환경은 이러한 장내 환경의 균형을 결정하는 중요한 인자이다. 초기 획득된 장내 미생물 균총이 장차 비만에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구가 이루어졌는데, 비만한 소아와 정상 체중의 소아의 유아기 시절 장내 미생물 균총을 비교한 결과 정상 체중의 소아는 유아기 때 비만 소아에 비해 bifidobacteria가 많았으며, 비만 소아는 Staphylococcus aureus가 많은 것으로 나타났다. 생후 첫 달에 모체 피부를 통해 대개의 유아들은 S. aureus를 전위 받는데, 이는 후에 염증 전구물질을 운반하는 초항원(superantigen) 같은 독소를 생성하게 된다. 이러한 유아시절의 장내 미생물 균의 S. aureus 같은 균들의 전위는 전신 염증 표지자인 CD14를 증가시켜 지속적인 염증상태를 유발하여 비만과 관여되는 것으로 보인다.
장내 미생물의 구성이 비만에 밀접한 영향을 주는 것이 밝혀짐에 따라, 비만치료에 도움이 되는 미생물들의 연구도 활발해지고 있다. 고지방 식이로 비만이 유발된 쥐에서 prebiotic oligofructose의 섭취는 장 내 bifidobacteria의 수를 회복시키고, 혈청 LPS 농도를 정상화시켜, 염증 상태를 감소시키고 내당능과 인슐린 분비의 개선을 보였다. 다른 연구에서도 prebiotic의 섭취가 bifidobacteria을 증가시켜 체중이나 지방간, 대사장애 등에 효과적이었다고 보고하였다.
체지방을 줄이는 등의 효과로 비만에 도움이 된다고 잘 알려진 Conjugated linoleic acid (CLA)는 대개 음식 섭취를 통해서 공급 되는데, 장내 lactic acid-producing bacterium (LABs) 계열의 probiotics가 발효 과정을 통해 trans-10, cis-12-CLA를 공급하여 비만치료에 효과를 보일 것으로 기대된다. 특히 probiotics는 장에서 지속적으로 CLA를 공급할 수 있으므로, 순수한 형태의 CLA를 먹는 것보다 더 오래 효과를 발휘할 수 있는 장점이 있다. Probiotics가 LDL 콜레스테롤 농도를 낮춘다는 연구 결과가 있는데, Enterococcus faecium과 Streptococcus thermophilus 등의 프로바이오틱스가 함유된 요구르트를 섭취하여 LDL 콜레스테롤의 수치를 8.4% 감소시켰다고 보고하였다. 하지만 프로바이오틱스마다 효과가 다양하게 나타나 Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Bifidobacterium bifidum을 사용한 연구에서는 체중이나 지방률, 콜레스테롤에 별다른 영향을 주지 못해, 연구가 더 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 흑효모를 배양함으로써 얻어지는 다당체인 흑효모 발효 다당체를 사용함으로써 제조가 용이하고, 제조비용을 절감할 수 있으며, 경구투여가 용이한 장내 균총 개선 및 비만 치료용 약학 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 흑효모 유래의 발효 다당체를 사용함으로써 제조가 용이하고, 제조비용을 절감할 수 있으며, 다양한 식품에 첨가하여 용이하게 섭취할 수 있는 장내 균총 개선 및 비만 예방용 식품 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
흑효모(Aureobasidium pullulans)를 탄소원, 질소원 및 무기질을 포함하는 배지 조성물에 접종하여 배양함으로써 제조된 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 치료용 약학 조성물이 제공된다.
상기 배지 조성물에서 상기 탄소원은 액상과당이고, 상기 질소원은 암모늄염이고, 상기 무기질은 비타민 C, 인산수소칼륨(K2HPO4) 및 황산마그네슘(MgSO4)을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 베타 글루칸은, β-1,4 글루칸; 및 β-1,3 결합으로 연결된 포도당 주쇄를 포함하고, 상기 주쇄의 포도당 중 적어도 어느 하나는 β-1,6 결합으로 다른 포도당과 연결된 β-1,3/1,6-글루칸; 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 흑효모 발효 다당체는, β-1,4 글루칸 100중량부에 대하여, α-1,4/1,6-글루칸 40 내지 50중량부; 및 β-1,3/1,6-글루칸 20 내지 30중량부;를 포함할 수 있다.
상기 흑효모 발효 다당체는 장내 미생물 중 퍼미큐티스(Firmicutes)를 억제하고 박테로이데테스(Bacteroidetes)를 증가시키는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면,
흑효모(Aureobasidium pullulans)를 발효시켜 제조된 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 예방용 식품 조성물이 제공된다.
본 발명의 장내 균총 개선 및 비만 치료용 약학 조성물은 흑효모 유래의 흑효모 발효 다당체를 사용함으로써 제조가 용이하고, 제조비용을 절감할 수 있으며, 경구투여가 용이하다.
또한, 본 발명의 장내 균총 개선 및 비만 예방용 식품 조성물은 흑효모 유래의 흑효모 발효 다당체를 사용함으로써 제조가 용이하고, 제조비용을 절감할 수 있으며, 다양한 식품에 첨가하여 용이하게 섭취할 수 있다.
도 1은 시험예 2에 따른 장내 미생물의 문(phylum) 수준 분류 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 시험예 2에 따른 문(Phylum) 수준에서 처리구 간의 장내 미생물의 유사성을 나타낸 것이다.
도 3은 시험예 2에 따른 장내 미생물의 강(Class) 수준 분류 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 시험예 4에 따른 qPCR을 이용한 장내 유산균 및 장내 미생물 분석결과를 나타낸 것이다.
도 2는 시험예 2에 따른 문(Phylum) 수준에서 처리구 간의 장내 미생물의 유사성을 나타낸 것이다.
도 3은 시험예 2에 따른 장내 미생물의 강(Class) 수준 분류 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 시험예 4에 따른 qPCR을 이용한 장내 유산균 및 장내 미생물 분석결과를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 장내 균총 개선 및 비만 치료용 약학 조성물에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 장내 균총 개선 및 비만 치료용 약학 조성물은 흑효모(Aureobasidium pullulans)를 탄소원, 질소원 및 무기질을 포함하는 배지 조성물에 접종하여 배양함으로써 제조된 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 흑효모 발효 다당체는 상기 배양 후 배양액을 여과한 여과액을 농축 및 건조하여 수득될 수 있다.
바람직하게는, 상기 배지 조성물에서 상기 탄소원은 액상과당이고, 상기 질소원은 암모늄염이고, 상기 무기질은 비타민 C, 인산수소칼륨(K2HPO4) 및 황산마그네슘(MgSO4)을 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 배지 조성물에서 액상과당 100 중량부에 대하여, 암모늄염 3 내지 10 중량부, 비타민 C 1 내지 10 중량부, 인산수소칼륨(K2HPO4) 1 내지 8 중량부 및 황산마그네슘(MgSO4) 1 내지 8 중량부를 포함할 수 있다.
상기 암모늄염은 염화암모늄(NH4Cl), 인산암모늄((NH4)2HPO4), 질산암모늄((NH4)NO3), 황산암모늄((NH4)2SO4) 및 초산암모늄(CH3COONH4) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 흑효모 발효 다당체는 알파 글루칸 및 베타 글루칸을 포함한다.
상기 알파 글루칸은 α-1,4/1,6-글루칸인 것이 바람직하다.
상기 α-1,4/1,6-글루칸은 α-1,4 결합으로 연결된 포도당 주쇄를 포함하고, 상기 주쇄의 포도당 중 적어도 어느 하나는 α-1,6 결합으로 다른 포도당과 연결된 것을 의미한다.
상기 베타 글루칸은, β-1,4 글루칸 및 β-1,3/1,6-글루칸 중에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 β-1,3/1,6-글루칸은 β-1,3 결합으로 연결된 포도당 주쇄를 포함하고, 상기 주쇄의 포도당 중 적어도 어느 하나는 β-1,6 결합으로 다른 포도당과 연결된 것을 의미한다.
더욱 바람직하게는, 상기 흑효모 발효 다당체는, β-1,4 글루칸 100중량부에 대하여, α-1,4/1,6-글루칸 40 내지 50중량부; 및 β-1,3/1,6-글루칸 20 내지 30중량부;를 포함할 수 있다.
상기 흑효모 발효 다당체는 장내 미생물 중 퍼미큐티스(Firmicutes)를 억제하고 박테로이데테스(Bacteroidetes)를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 본 발명의 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 치료용 약학 조성물의 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 구체적으로, 상기 흑효모 발효 다당체를 제조하는 방법은 아래와 같다.
먼저, 흑효모(Aureobasidium pullulans)를 상술한 배지 조성물에 접종한 후 배양하여 종균 배양액을 제조한다(단계 a).
본 단계의 배양은 25 내지 35 ℃에서 150 내지 200 rpm으로 1 내지 2일 동안 수행하여 종균 배양액을 제조하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 종균 배양액을 상술한 배지 조성물에 1 내지 2 중량%로 접종하여 호기적인 조건에서 2 내지 3일 동안 배양하여 배양액을 제조한다(단계 b).
본 단계의 배양은 20 내지 30 ℃에서 150 내지 200 rpm의 호기적인 조건에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 배양 조건을 벗어나는 경우 최종 수득되는 흑효모 발효 다당체의 수율이 저하될 수 있고, 특히 본 단계의 배양을 수행하지 않을 경우에는 흑효모 발효 다당체가 거의 생성되지 않는다.
이후, 상기 배양액을 원심분리하여 상등액을 수득한다(단계 c).
상기 원심분리는 5000 내지 7000 xg로 10 내지 30분 동안 원심분리하여 균체를 제거한 상등액을 수득하는 것이 바람직하다.
다음으로, 수득된 상등액을 한외여과막(UF)으로 여과시킨다(단계 d).
이와 같은 여과에 의하여 상기 상등액 내의 염성분이 포함된 저분자 물질을 제거할 수 있다.
마지막으로, 여과된 여과물을 동결건조시켜 흑효모 발효 다당체를 수득한다(단계 e).
한편, 본 명세서에서 용어 ‘유효성분으로 포함하는’이란 흑효모 발효 다당체의 효능 또는 활성을 달성하는 데 충분한 양을 포함하는 것을 의미한다. 본 발명의 한 구체예에서, 본 발명의 조성물 내에서 흑효모 발효 다당체는 예를 들어, 0.001 mg/kg 이상, 바람직하게는 0.1 mg/kg 이상, 보다 바람직하게는 10 mg/kg 이상, 보다 더 바람직하게는 100 mg/kg 이상, 보다 더욱 더 바람직하게는 250 mg/kg 이상, 가장 바람직하게는 1 g/kg 이상 포함된다.
흑효모 발효 다당체는 천연물로서 과량 투여하여도 인체에 부작용이 없으므로 본 발명의 조성물 내에 포함되는 흑효모 발효 다당체의 양적 상한은 당업자가 적절한 범위 내에서 선택하여 실시할 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 상기 유효 성분 이외에 약학으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등을 사용할 수 있다.
상기 약학 조성물은 투여를 위해서 상기 기재한 유효 성분 이외에 추가로 약학으로 허용 가능한 담체를 1종 이상 포함하여 약학 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다.
상기 약학 조성물의 제제 형태는 과립제, 산제, 정제, 피복정, 캡슐제, 좌제, 액제, 시럽, 즙, 현탁제, 유제, 점적제 또는 주사 가능한 액제 등이 될 수 있다. 예를 들어, 정제 또는 캡슐제의 형태로의 제제화를 위해, 유효 성분은 에탄올, 글리세롤, 물 등과 같은 경구, 무독성의 약학으로 허용 가능한 불활성 담체와 결합될 수 있다. 또한, 원하거나 필요한 경우, 적합한 결합제, 윤활제, 붕해제 및 발색제 또한 혼합물로 포함될 수 있다. 적합한 결합제는 이에 제한되는 것은 아니나, 녹말, 젤라틴, 글루코스 또는 베타-락토오스와 같은 천연 당, 옥수수 감미제, 아카시아, 트래커캔스 또는 소듐올레이트와 같은 천연 및 합성 검, 소듐 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 소듐 벤조에이트, 소듐 아세테이트, 소듐 클로라이드 등을 포함한다. 붕해제는 이에 제한되는 것은 아니나, 녹말, 메틸 셀룰로스, 아가, 벤토니트, 잔탄 검 등을 포함한다.
액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용 가능한 약학 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사용액, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 비경구 투여인 경우에는 정맥 내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입, 경피 투여 등으로 투여할 수 있으며, 바람직하게는 경구 투여이다.
본 발명의 약학 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하며, 보통으로 숙련된 의사는 소망하는 치료 또는 예방에 효과적인 투여량을 용이하게 결정 및 처방할 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 약학 조성물의 1일 투여량은 0.001-10 g/㎏이다.
본 발명의 약학 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약학으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 예방용 식품 조성물을 제공한다.
상기 흑효모 발효 다당체에 대한 설명은 상기 약학 조성물에서 설명한 바와 동일하므로 상세한 내용은 상술한 내용을 참조하기로 한다.
본 발명에 따른 식품 조성물은 기능성 식품으로 이용하거나, 각종 식품에 첨가할 수 있다. 본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는 예를 들어, 음료류, 알코올 음료류, 과자류, 다이어트바, 유제품, 육류, 초코렛, 피자, 빵류 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류, 비타민 복합제, 건강보조식품류 등이 있다.
본 발명의 식품 조성물은 유효성분으로서 흑효모 발효 다당체 뿐만 아니라, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함한다. 상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 향미제로서 천연 향미제 [타우마틴, 스테비아 추출물 (예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등]) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제와 음료류로 제조되는 경우에는 본 발명의 흑효모 발효 다당체 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 및 각종 식물 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 예방용 식품 조성물을 포함하는 건강기능식품을 제공한다. 건강기능식품이란, 흑효모 발효 다당체를 음료, 차류, 향신료, 껌, 과자류 등의 식품소재에 첨가하거나, 캡슐화, 분말화, 현탁액 등으로 제조한 식품으로, 이를 섭취할 경우 건강상 특정한 효과를 가져오는 것을 의미하나, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 건강기능식품은, 일상적으로 섭취하는 것이 가능하기 때문에 매우 유용하다. 이와 같은 건강기능식품에 있어서의 흑효모 발효 다당체의 첨가량은, 대상인 건강기능식품의 종류에 따라 달라 일률적으로 규정할 수 없지만, 식품 본래의 맛을 손상시키지 않는 범위에서 첨가하면 되며, 대상 식품에 대하여 통상 0.01 내지 50 중량%, 바람직하기로는 0.1 내지 20 중량%의 범위이다. 또한, 환제, 과립제, 정제 또는 캡슐제 형태의 건강기능식품의 경우에는 통상 0.1 내지 100 중량% 바람직하기로는 0.5 내지 80 중량%의 범위에서 첨가하면 된다. 한 구체예에서, 본 발명의 건강기능식품은 환제, 정제, 캡슐제 또는 음료의 형태일 수 있다.
[실시예]
실시예
:
흑효모
발효 다당체 제조
배지 조성물은 NH4Cl 0.2 중량부, 비타민 C 0.2 중량부, 인산수소칼륨(K2HPO4) 0.05 중량부 및 황산마그네슘(MgSO4) 0.05 중량부가 포함된 것을 사용하였으며, 탄소원으로 액상과당을 2.5 중량부 혼합하여 멸균한 후 사용하였다. 전 배양은 고체배지에서 일정시간 배양한 흑효모(Aureobasidium pullulans SM2001(KCCM 10307))를 취하여 250 ㎖ 용량의 플라스크에 멸균하여 준비된 100 ㎖의 배지 조성물에 접종한 후, 25 ℃에서 200 rpm의 진탕 속도로 36시간 진탕 배양하여 종균 배양액을 제조하였다. 본 배양은 상기 배양된 종균 배양액을 500 ㎖ 용량의 플라스크에 멸균되어 준비된 200 ㎖의 상기와 동일한 배지 조성물에 2 중량%로 접종하여 상기 전 배양과 동일한 방법으로 3일간 배양하여 배양액을 수득하였다. 이후, 상기 배양액을 7000Xg의 범위에서 20분간 원심분리하고 균체를 제거한 상등액을 회수하였다. 상기 회수한 상등액을 2일 동안 한외여과막(UF)으로 여과한 여과물을 동결건조시켜 분말형태의 흑효모 발효 다당체를 회수하였다.
이와 같이 제조된 흑효모 발효 다당체는 탄수화물 79.5%, 단백질 4.2%, 지방 0.3%, 수분 3.2%, 회분 및 기타성분 12.8%의 중량비로 구성되었다. 또한, 상기 탄수화물 성분은 α-1,4/1,6-글루칸 19.4%, β-1,4 글루칸 44.0%, β-1,3/1,6-글루칸 11.6%, 기타 탄수화물 25%의 중량비로 구성되었다.
[시험예]
흑효모 발효 다당체의 효능을 조사하기 위하여 6주령의 수컷 SD rat 36마리를 사양실험에 이용하였다. 군 분리는 각 군당 총 9마리를 사용하여 케이지 당 3마리씩 3반복하였다. 기초사료를 먹인 대조구(C), 기초사료에 0.1중량% 흑효모 발효다당체 첨가구(T1), 기초사료에 0.2중량% 흑효모 발효다당체 첨가구(T2), 기초사료에 0.4 중량% 흑효모 발효다당체 첨가구(T3)로 나누어 총 28일간 급여하였다.
시험예
1: 혈액성분 분석
흑효모 발효다당체가 혈액성분에 미치는 효과를 조사하기 위해 대조구(C), 흑효모 발효다당체 0.1% 처리구(T1), 흑효모 발효다당체 0.2% 처리구(T2), 흑효모 발효다당체 0.4% 처리구(T3)로 구분하여 4주간 실험동물 사양실험을 한 후 혈액을 채취하여 혈장과 혈청을 분리하여 혈액의 생화학적 성분을 조사하여 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
| 항목 | C | T1 | T2 | T3 |
| 총콜레스테롤(mg/dL) | 81.25±8.77 | 83.50±11.33 | 74.75±5.25 | 80.75±10.78 |
| 총중성지방 (mg/dL) | 60.00±9.83 | 50.50±7.19 | 52.50±17.82 | 40.00±8.16 |
| 저밀도 콜레스테롤(mg/dL) | 15.50±4.51 | 15.75±4.11 | 14.00±1.83 | 15.75±4.57 |
| 고밀도 콜레스테롤(mg/dL) | 62.00±3.83 | 64.25±9.22 | 53.25±4.65 | 58.00±6.48 |
| 렙틴 (ng/mL) | 0.83±0.23 | 0.85±0.34 | 0.93±0.31 | 1.53±0.30 |
이에 따르면, 혈액성분 중 중성지방의 농도는 대조구가 60.00 mg/dL로 가장 높았으며, 흑효모 발효 다당체 0.4% 처리구는 40.00 mg/dL로 유의적으로 가장 낮은 값을 나타내었다.
시험예
2: 장내
균총
분석
대조구(C), 흑효모 발효다당체 0.1% 처리구(T1), 0.2% 처리구(T2), 0.4% 처리구(T3)의 장내 균총 형성을 조사하기 위하여 각 처리구별 28일간 사양실험 후 각 처리구 당 3반복의 파이로시퀀싱(pyrosequencing)을 수행하였다.
각 그룹의 동물로부터 얻어진 분변 시료의 genomic DNA를 ZR Fecal DNA MiniPrep™(Zymo Research Corporation, USA)로 추출하며, Illumina HiSeq 2500 (Chunlab Inc., Seoul, Korea)를 사용하여 차세대 염기서열 분석(Next-genenration sequencing)을 수행하고 Derakhshani 등의 방법을 변형하여 바이오인포매틱스(bioinformatics)를 분석하였다.
분석된 미생물 균총은 Phyla(문), Class(강), Order(목), Family(과), Genus(속), 및 Species(종) 수준에서 계통분류하며, 장내 병원성 미생물과 유산균의 변화를 파이로시퀀싱(pyrosequencing)의 read 수를 아래의 표 2에 나타내었다.
| 항목 | C | T1 | T2 | T3 |
| Phyla(문) | 7 | 8 | 8 | 7 |
| Class(강) | 11 | 15 | 13 | 11 |
| Order(목) | 14 | 19 | 17 | 13 |
| Family(과) | 41 | 42 | 47 | 38 |
| Genus(속) | 188 | 186 | 179 | 142 |
| Species(종) | 434 | 468 | 411 | 322 |
이에 따른 결과에 따르면, 종(species) 수준에서 대조구(C)에서 434종, T1에서 468종, T2에서 411종, T3에서 322종을 확인할 수 있었다. 특히 T1은 대조구(C)에 비해 34종 이상 증가하여 장내 미생물의 다양성이 가장 크게 증가하는 경향을 나타내었다.
도 1은 흰쥐의 분변에 존재하는 미생물의 phylotype을 문(phylum) 수준에서 분류한 결과이다. 이에 따르면, Firmicutes와 Bacteroidetes가 각 처리구 모두에서 90% 이상을 차지하여 장내 미생물 중 우점균 임을 알 수 있었다.
도 2는 문(Phylum) 수준에서 처리구 간의 장내 미생물의 유사성을 나타낸 것이다. 이에 따르면, 기초사료를 먹인 대조구(C)에 비교하여 흑효모 발효다당체 처리구인 T1, T2, T3는 Firmicutes가 감소하고 Bacteroidetes가 증가한 것으로 나타났다. 흑효모 발효 다당체는 장내 미생물 중 Firmicutes를 억제하고, Bacteroidetes를 증가시켜서 비만을 억제할 수 있다. 염증유발과 인슐린작용을 포함한 지방세포의 지방축적의 신호전달체계가 상호 관련되는 부분이 있어서, 염증과 비만은 상관관계가 높다.
도 3은 흑효모 발효 다당체 급여에 따른 장내 미생물의 강(Class) 분류 결과를 나타낸 것이다. 이에 따르면, 장내 미생물을 구성하고 있는 주요 강(class)은 Clostridia(44~66%), Bacilli(13~45%), Erysipelotrichi (4~10%)인 것으로 나타났으며, 모든 처리구에서 Clostridia가 가장 많이 우점하는 미생물로 나타났다. 유해 미생물이 많이 포함된 Clostridia의 경우 대조구(C)와 T1 처리구에서 65%, 66%를 차지하여 나머지 다른 구에 비해 높게 나타났으며 T2와 T3 처리구에서는 각각 57%, 44%를 나타내어 감소하는 경향을 보였다. 특히 흑효모 발효다당체 0.4% 처리구(T3)에서 가장 낮게 나타났다. 유산균을 포함하는 Bacilli는 T3 처리구가 45%를 차지하여 가장 높았으며, T1 처리구가 13%로 가장 낮게 나타났다. 병원성 미생물로 알려진 Mollicutes의 경우 대조구에서는 0.65%로 가장 높았으며 T3 처리구는 0.1% 수준으로 감소하는 경향을 보였다. 강(Class) 수준에서 흑효모 발효 다당체의 급여는 유해균을 감소시키고 유익균을 증가시키는 것으로 나타났다.
시험예
3: 장내 병원성 미생물 및 유산균 변화 분석
표 3은 흑효모 발효다당체 급여에 따른 장내 병원성 미생물 변화, 표 4는 흑효모 발효다당체 급여에 따른 장내 유산균의 변화를 파이로시퀀싱(pyrosequecing)의 read 수로 나타낸 것이다.
| 강(Class) | 속(Genus) | 종(Species) | C | T1 | T2 | T3 |
| Clostridia | Hungatella | Clostridium asparagiforme | 1 | 0 | 0 | 0 |
| Bacteroidia | Bacteroides | Bacteroides _ uc | 2 | 3 | 0 | 0 |
| Bacteroidia | Bacteroides | Bacteroides xylanisolvens | 1 | 1 | 0 | 0 |
| Mollicutes | EU381820 _g | 4 P003335 _s | 1 | 0 | 0 | 0 |
| Mollicutes | EF445272 _g | HM124127 _s | 36 | 10 | 9 | 5 |
| Mollicutes | AM275436 _f_ uc | AM275436 _f_ uc _s | 15 | 6 | 7 | 3 |
| Mollicutes | EF445272 _g | EF445272 _g_ uc | 8 | 10 | 5 | 3 |
| Mollicutes | EF445272 _f_ uc | EF445272 _f_ uc _s | 7 | 2 | 3 | 1 |
| Mollicutes | EU844239 _g | AB702926 _s | 2 | 0 | 0 | 0 |
| Mollicutes | AM275436 _o_ uc _g | AM275436 _o_ uc _s | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 강(Class) | 속(Genus) | 종(Species) | C | T1 | T2 | T3 |
| Actinobacteria _c | Bifidobacterium | Bifidobacterium pseudolongum | 0 | 6 | 19 | 24 |
| Bacilli | Lactobacillus | Lactobacillus johnsonii | 1240 | 686 | 1540 | 2897 |
| Bacilli | Lactobacillus | Lactobacillus taiwanensis | 91 | 48 | 124 | 319 |
| Bacilli | Lactobacillus | Lactobacillus _ uc | 22 | 14 | 33 | 52 |
| Bacilli | Pediococcus | Pediococcus acidilactici group | 0 | 0 | 2 | 8 |
| Bacilli | Lactobacillus | Lactobacillus rodentium | 0 | 0 | 0 | 3 |
| Bacilli | Lactobacillus | Lactobacillus ruminis | 0 | 0 | 0 | 1 |
| Bacilli | Leuconostoc | Leuconostoc lactis | 0 | 0 | 0 | 84 |
| Bacilli | Leuconostoc | Leuconostoc _ uc | 0 | 0 | 0 | 1 |
| Bacilli | Enterococcus | Enterococcus thailandicus group | 0 | 0 | 0 | 3 |
| Bacilli | Enterococcus | Enterococcus lactis | 0 | 0 | 0 | 1 |
| Bacilli | Streptococcus | Streptococcus _ uc | 0 | 0 | 0 | 1 |
| Bacilli | Lactobacillus | EU454989 _s | 1 | 0 | 0 | 0 |
| Bacilli | Enterococcus | Enterococcus casseliflavus | 4 | 0 | 0 | 0 |
이에 따르면, 장내 병원성 미생물은 Clostridium asparagiforme를 비롯한 10종(species)이 흑효모 발효 다당체 급여에 의하여 감소하였다. 장내 유산균은 EU454989_s를 비롯한 2종(species)이 감소하였으나, Bifidobacterium pseudolongum을 비롯한 5종(species)이 흑효모 발효 다당체 급여량에 의존적으로 증가했으며, 7종(species)의 유산균은 흑효모 발효 다당체 고농도구(T3)에서만 나타났다.
시험예
4:
Quantitative
PCR
(
qPCR
)을 이용한 장내 유산균 및 장내 미생물 분석
흑효모 발효 다당체가 장내 균총을 형성하는데 미치는 영향을 분석하기 위하여, 장내 유산균 및 주요 미생물 12종에 대한 specific primers를 이용하여 사양실험 종료 후 real-time PCR을 수행하여 그 결과를 도 4 및 표 5에 나타내었다.
| 종(Species) | C | T1 | T2 | T3 |
| Bacteroides spp . | 1.00ab | 1.26±0.235b | 0.51±0.080a | 0.049±0.038a |
| Roseburia spp . | 1.00c | 0.18±0.081b | 0.08±0.068ab | 0.03±0.025a |
| Faecalibacterium prausnitzii | 1.00b | 0.24±0.035a | 0.09±0.025a | 0.19±0.197a |
| Ruminococcus spp . | 1.00ab | 2.09±0.356c | 1.24±0.082b | 0.41±0.165a |
| Bifidobacterium spp . | 1.00a | 6.15±3.746a | 22.22±7.122b | 534.51±158.462c |
| Methanogens | 1.00a | 1.31±0.458ab | 1.16±0.292ab | 2.26±0.316b |
| Oscillospira spp . | 1.00a | 5.75±1.246b | 0.46±0.182a | 0.56±0.258a |
| Leuconostoc mesenteroides | 1.00a | 1.02±0.159a | 0.83±0.075a | 1.84±0.443b |
| Leuconostoc citreum | 1.00b | 0.84±0.137ab | 0.61±0.140a | 8.62±0.162c |
| Weissella cibaria | 1.00c | 0.37±0.173b | 0.02±0.015a | 0.28±0.167ab |
| Weissella koreensis | 1.00 | 0.87±0.235 | 0.98±0.251 | 0.67±0.341 |
| Lactobacillus sakei | 1.00ab | 1.11±0.029b | 0.82±0.085a | 0.85±0.201a |
이와 같은 12종의 대표적인 장내 유산균 및 미생물의 qPCR 결과, 유산균인 Bifidobacterium spp ., Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc citreum, Methanogens는 대조군에 비교하여 흑효모 발효 다당체 처리량에 따라 의존적으로 증가하였다.
시험예
5:
흑효모
발효 다당체 급여에 따른 성장효율 분석
흑효모 발효 다당체의 급여가 흰쥐의 성장효율에 미치는 영향을 조사하기 위해 총 사양기간 중의 일당증체량, 일당 사료섭취량, 사료효율을 계산하여 아래의 표 6에 나타내었다.
| 항목 | C | T1 | T2 | T3 |
| 초기 체중 (g) | 243.2±15.1 | 244.4±13.1 | 245.0±11.9 | 245.6±11.2 |
| 최종 체중 (g) | 365.4±22.4 | 339.6±18.7 | 324.8±15.4 | 320.9±12.7 |
| 평균 일체중증가량 (g) | 4.36±1.35 | 3.40±0.57 | 2.85±0.51 | 2.69±0.37 |
| 평균 일사료섭취량 (g) | 20.64±1.79 | 17.30±3.07 | 17.63±2.89 | 17.67±3.01 |
| 사료전환율 | 21.14 | 19.64 | 16.16 | 15.28 |
이에 따르면, 사양기간 동안 일당증체량은 대조구 4.36g에 비해 T1, T2, T3 처리구에서 각각 3.40g, 2.85g, 2.69g으로 나타나 상대적으로 처리구에서 감소한 경향을 보였으며, T3 처리구에서 가장 낮은 일당증체율을 나타내었다. 일당 사료섭취량은 T1, T2, T3 처리구에서 각각 17.30g, 17.36g, 17.67g으로 나타난 것에 비해 대조구는 20.64g으로 유의적으로 높은 일당 사료섭취량을 나타내었다.
평균 일체중 증가량과 평균 일사료섭취량에 따라 사료전환율을 계산한 결과 흑효모 발효 다당체의 급여량이 많을수록 사료전환율이 낮아져 체중감량에 효과를 나타내는 것으로 나타났다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
Claims (8)
- 흑효모(Aureobasidium pullulans)를 탄소원, 질소원 및 무기질을 포함하는 배지 조성물에 접종하여 배양함으로써 제조된 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선용 약학 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 배지 조성물에서 상기 탄소원은 액상과당이고, 상기 질소원은 암모늄염이고, 상기 무기질은 비타민 C, 인산수소칼륨(K2HPO4) 및 황산마그네슘(MgSO4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장내 균총 개선용 약학 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 흑효모 발효 다당체는 알파 글루칸 및 베타 글루칸을 포함하는 것을 특징으로 하는 장내 균총 개선용 약학 조성물. - 제3항에 있어서,
상기 알파 글루칸은, α-1,4 결합으로 연결된 포도당 주쇄를 포함하고, 상기 주쇄의 포도당 중 적어도 어느 하나는 α-1,6 결합으로 다른 포도당과 연결된 α-1,4/1,6-글루칸인 것을 특징으로 하는 장내 균총 개선용 약학 조성물. - 제3항에 있어서,
상기 베타 글루칸은,
β-1,4 글루칸; 및
β-1,3 결합으로 연결된 포도당 주쇄를 포함하고, 상기 주쇄의 포도당 중 적어도 어느 하나는 β-1,6 결합으로 다른 포도당과 연결된 β-1,3/1,6-글루칸; 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 장내 균총 개선용 약학 조성물. - 제3항에 있어서,
상기 흑효모 발효 다당체는,
β-1,4 글루칸 100중량부에 대하여,
α-1,4/1,6-글루칸 40 내지 50중량부; 및
β-1,3/1,6-글루칸 20 내지 30중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장내 균총 개선용 약학 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 흑효모 발효 다당체는 장내 미생물 중 퍼미큐티스(Firmicutes)를 억제하고 박테로이데테스(Bacteroidetes)를 증가시키는 것을 특징으로 하는 장내 균총 개선용 약학 조성물. - 흑효모(Aureobasidium pullulans)를 탄소원, 질소원 및 무기질을 포함하는 배지 조성물에 접종하여 배양함으로써 제조된 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선용 식품 조성물.
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|---|---|---|---|
| KR1020180067993A KR102083470B1 (ko) | 2018-06-14 | 2018-06-14 | 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 예방, 치료용 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180067993A KR102083470B1 (ko) | 2018-06-14 | 2018-06-14 | 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 예방, 치료용 조성물 |
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| KR20190141349A KR20190141349A (ko) | 2019-12-24 |
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Family
ID=69022208
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020180067993A KR102083470B1 (ko) | 2018-06-14 | 2018-06-14 | 흑효모 발효 다당체를 유효성분으로 포함하는 장내 균총 개선 및 비만 예방, 치료용 조성물 |
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-
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