KR102349533B1 - 유효 성분의 흡수율이 증대된 단백질 조성물 - Google Patents
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Abstract
분지쇄 아미노산(BCAA)의 소화 흡수력을 높이면서 소장 세포벽 보호에 긍정적인 영향을 줄 수 있는 단백질 보충용 조성물을 제공한다. 본 발명의 단백질 보충용 조성물은 단백질 공급원 100 중량부에 대하여, 대두레시틴 3 중량부 내지 7 중량부, 산화아연 0.02 중량부 내지 0.1 중량부 및 식이유황 4 중량부 내지 8 중량부를 포함하고, 상기 단백질 공급원은 동물성 단백질과 식물성 단백질을 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 보충용 조성물을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 식품 조성물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 단백질 조성물에 관한 것이다.
단백질은 지방 및 탄수화물과 함께 3대 영양 성분 중의 하나로서 생체 내 효소, 호르몬, 항체 등을 구성하여 생명 활동을 유지하며, 근육 등의 체조직을 구성한다. 상기 단백질은 생체를 구성하고 생체 내의 반응 및 에너지 대사에 참여하는 중요한 유기물이며, 단백질을 이루는 아미노산 중에서도 필수 아미노산은 체내에서 합성할 수 없어 반드시 식품으로 섭취해야 한다.
상기 필수 아미노산의 섭취를 위해, 현대 사회에서 많은 사람은 단백질 섭취를 증가시키는 것이 유익하다. 예를 들어, 운동선수는 단백질을 많이 섭취할수록 근육이 더 증강될 수 있기 때문에 단백질 섭취를 증가시키는 것이 유익하다.
한편, 인간은 노화로 인해 소화력과 흡수력이 떨어지고, 특히 중장년층에 해당하는 40대부터는 해마다 1%씩 체내 근육량이 감소하게 된다. 마찬가지로, 극심한 다이어트나 격렬한 운동을 하는 사람들도 체중이 감소하면서 근육도 함께 감소하는 ‘근손실’을 겪게 된다. 근육이 감소하면 척추나 무릎에 무리가 가 관절 건강이 악화될 수 있기 때문에, 근육 합성에 도움이 되는 단백질을 섭취해 소화력을 높임으로써 근육 손실을 최소화하는 것이 중요하다.
따라서, 단백질의 섭취를 통해 근육 합성에 도움을 줄 수 있는 아미노산의 소화성 및 소장 내 흡수력을 증대시키면서 관절 건강에 도움을 줄 수 있는 성분이 첨가된 단백질 보충 조성물이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동물성 단백질과 식물성 단백질을 적정 비율로 사용하여 아미노산의 소화력 및 흡수력을 높이면서 소장 세포벽 보호 효과를 갖는 단백질 보충용 조성물을 제공함에 있다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 단백질 보충용 조성물을 제공한다. 상기 단백질 보충용 조성물은 필수 아미노산 중 근육과 밀접한 관계를 가지고 있는 분지쇄 아미노산(BCAA)의 소화력 및 흡수력을 높이면서 소장 세포벽 보호에 효과적일 수 있다.
상기 조성물은 단백질 공급원 100 중량부; 대두레시틴 3 중량부 내지 7 중량부; 산화아연 0.02 중량부 내지 0.1 중량부 또는 식이유황 4 중량부 내지 8 중량부를 포함하고, 상기 단백질 공급원은 동물성 단백질과 식물성 단백질을 포함할 수 있다.
상기 동물성 단백질은 농축 유청 단백질 및 분리유 단백질의 혼합물일 수 있다.
상기 동물성 단백질과 식물성 단백질은 1 : 1 내지 2 : 1의 비율로 함유될 수 있다.
상기 동물성 단백질과 식물성 단백질은 2 : 1 내지 1 : 2의 비율로 함유될 수 있다.
상기 동물성 단백질과 식물성 단백질은 1.2 : 1 내지 1 : 1.2의 비율로 함유될 수 있다.
상기 식물성 단백질은 분리대두단백질(soy protein isolate, SPI)일 수 있다.
상기 단백질 보충용 조성물은 소장 세포내 분지쇄 아미노산의 흡수 촉진용일 수 있다.
상기 단백질 보충용 조성물은 산화아연 및 식이유황을 동시에 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 동물성 단백질과 식물성 단백질을 적정 비율로 사용하여 분지쇄 아미노산의 소화 흡수력을 높이면서 관절 건강에 긍정적인 영향을 줄 수 있는 단백질 보충용 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제조예 1 내지 5에 따른 단백질 보충용 조성물을 생체 소화 모사 시스템에 활용하여 상기 조성물 내 분지쇄 아미노산의 소화성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 제조예 1 내지 5에 따른 단백질 보충용 조성물을 소화 산물 상층액의 소장 세포(Caco-2) 처리 후 류신, 이소류신, 발린, 총 BCAA의 소장 세포 투과량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제조예 1 내지 5에 따른 단백질 보충용 조성물을 소화 산물 상층액의 소장 세포(Caco-2) 처리후 배양 시간 동안의 세포강직도(TEER) 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 제조예 1 내지 5에 따른 단백질 보충용 조성물을 소화 산물 상층액의 소장 세포(Caco-2) 처리 후 류신, 이소류신, 발린, 총 BCAA의 소장 세포 투과량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제조예 1 내지 5에 따른 단백질 보충용 조성물을 소화 산물 상층액의 소장 세포(Caco-2) 처리후 배양 시간 동안의 세포강직도(TEER) 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실험예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단백질 보충용 조성물에 있어서, 상기 조성물은 단백질 공급원 100 중량부에 대하여, 레시틴 3 중량부 내지 7 중량부, 아연 0.02 중량부 내지 0.1 중량부 또는 식이유황 4 중량부 내지 8 중량부를 포함하고, 상기 단백질 공급원은 동물성 단백질과 식물성 단백질을 포함한다.
상기 동물성 단백질은 이에 한정되지는 않으나, 예를 들어 전유단백질, 유청 단백질(whey protein), 분리유 단백질(milk protein isolate, MPI), 카세인, 및 카세인염 등을 사용할 수 있으며, 이는 분말 형태로 사용될 수 있다. 동물성 단백질은 1 종류만을 사용해도 되고, 또한 2 종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 일 예로서, 상기 동물성 단백질은 유청 단백질(whey protein)과 분리유 단백질(MPI)을 모두 포함할 수 있다.
상기 유청 단백질(whey protein)은 우유 단백질의 성분으로 수분에 잘 녹고 빠르게 소화 및 흡수되며 면역기능을 지원한다. 또한, 필수 아미노산 중 근육과 밀접한 관계를 가지고 있는 분지쇄 아미노산(branched-chain amino acid, BCAA)을 다량 함유하고 있어 근육성장에 지대한 역할을 할 수 있다.
상기 유청 단백질(whey protein)은 보통 치즈를 만드는 과정에서 나오는 맑은 액체인데, 이 액체에 담긴 단백질의 품질은 소고기나 콩 단백질에 비해 우수할 뿐만 아니라 다른 어떤 단백질보다 우수할 수 있다. 이는 유청 단백질(whey protein)이 다른 여타의 단백질보다 근육 내 흡수되는 비율이 더 뛰어나고 근육 합성을 최적으로 유지할 수 있는 아미노산 성분을 다량 포함하고 있기 때문이다.
상기 유청 단백질(whey protein)의 종류는 크게 단백질 순도와 흡수도에 따라 농축 유청 단백질(whey protein concentrates, WPC), 분리 유청 단백질(whey protein isolates, WPI) 및 가수분해 유청 단백질(whey protein hydrolysates, WPH)로 나뉠 수 있다. 본 실시예에서 상기 유청 단백질(whey protein)은 상기 농축 유청 단백질(WPC)일 수 있다. 상기 농축 유청 단백질(WPC)은 우유를 농축시켜 만든 분말로 원재료인 우유에 대하여 침전, 여과, 투석의 물리적인 분리과정을 통해 단백질의 성분을 높혀 제조될 수 있다.
상기 분리유 단백질(MPI)는 탈지유에서 유청 단백질(whey protein)과 카세인을 침전시킨 것으로 분리유 단백질은 불순물 제거과정을 거쳐 수득될 수 있다.
상기 식물성 단백질은 주로 곡류나 두류에 포함된 단백질일 수 있으며, 분리대두단백질 분말이 사용될 수 있다. 상기 분리대두단백질(soy protein isolate, SPI)은 대두에서 단백질 부분만을 분리하여 제품화한 것으로서, 탄수화물, 지방이 제거되어 영양학적으로 완벽한 식물성 단백질원이며 식품제조시 사용 및 응용범위가 매우 넓은 식품소재일 수 있다. 특히, 분리대두단백질(SPI)은 90 중량%이상의 단백질을 함유하고 있고 필수아미노산을 풍부하게 제공할 수 있는 양질의 식물성 단백질로써 동물성 단백질과 비교하여 동물성 단백질의 대체식품으로 사용될 수 있다.
본 실시예의 단백질 보충용 조성물에서 상기 단백질 공급원에 포함된 동물성 단백질과 식물성 단백질의 함량비는 2:1 내지 1:2 일 수 있으며, 자세하게는 1.5:1 내지 1: 1.5일 수 있고, 더욱 자세하게는 1.2:1 내지 1:1.2 일 수 있다.
본 실시예의 단백질 보충용 조성물에서 상기 단백질 공급원의 소장 세포 내로의 투과력, 흡수력 및 소장 세포벽의 보호를 통한 흡수 촉진을 위해 상기 레시틴, 아연 또는 식이유황(MSM)이 첨가될 수 있다.
상기 레시틴은 인체내 생체막의 구성 성분으로 투과성, 유화성 등 생체막의 성질을 결정하는 중요한 생명 현상과 관련이 있다. 본 발명에서 레시틴은 유화제로 사용되어 단백질 조성물의 소화를 도우며, 더욱 자세하게는 상기 단백질 조성물이 소화되어 아미노산으로 분해된 후 수용화되는 것을 도울 수 있다.
또한, 상기 레시틴은 담즙염(bile salt)의 활성을 억제하여 소장 세포막의 손상을 막음으로써 필수 아미노산의 흡수를 도울 수 있다. 상기 담즙염(bile salt)는 소화 과정에서 지방의 흡수를 도우나, 상기 담즙염(bile salt)이 소장 세포막을 공격해 손상하면, 필수 아미노산의 흡수가 효과적으로 이루어지기 어려울 수 있다.
본 실시예에서 사용된 레시틴의 종류는 대두 레시틴(soybean lecithin)으로, 상기 대두 레시틴(soybean lecithin)은 대두유를 여과하여 수소화하여 분리 추출하여 제조될 수 있다.
본 실시예의 단백질 보충용 조성물에서 상기 레시틴은 단백질 공급원 100 중량부에 대하여, 3 중량부 내지 7 중량부가 포함될 수 있으며, 자세하게는 4 중량부 내지 6 중량부일 수 있고, 더욱 자세하게는 4.5 중량부 내지 5.5 중량부일 수 있다.
상기 아연은 굴이나 육류 등의 동물성 식품에 많이 들어있는 미네랄로, 성인의 체내에는 약 2.5g 정도의 아연이 모든 세포에 존재한다. 특히, 상기 아연은 뼈와 근육, 피부, 눈 등 신진 대사가 활발한 세포에 특히 많이 존재하며, 핵산과 단백질의 합성에 관여하고 새로운 세포를 만들기 위해 성장과 건강 유지에 필수적인 성분이다.
본 실시예에서 사용된 아연은 산화아연으로, 상기 산화아연은 체내에서 인지질합성에 필요한 무기질로 체내에서 단백질의 합성과 세포의 성장을 위해 필수적인 영양소이다. 상기 산화아연은 식품첨가물로서도 스낵과자류, 영양 보충식품 등에 영양강화제의 목적으로 첨가되어 사용될 수 있다.
상기 식품첨가물로서 사용된 산화아연은 세포신호물질의 역할을 하여 호르몬분비나 신경자극을 전달할 때 필요한 성분이다. 상기 산화아연은 특정 신호전달 경로를 통해 소장 내 장벽기능을 향상시켜 영양소의 수송을 조절할 수 있다. 더욱 자세하게는 산화아연의 신호전달 특성에 의해 단백질의 흡수가 촉진될 수 있다.
본 실시예의 단백질 보충용 조성물에서 상기 산화아연은 단백질 공급원 100 중량부에 대하여 0.02 중량부 내지 0.1 중량부가 포함될 수 있으며, 자세하게는 0.03 중량부 내지 0.06 중량부일 수 있고, 더욱 자세하게는 0.04 중량부 내지 0.05 중량부일 수 있다.
상기 식이유황(MSM)은 디메틸설폭사이드(Dimethyl Sulfoxide, DMSO)의 산화과정에서 생성되는 천연물로서, 통증 완화작용, 염증 억제작용, 우수한 약물 전달계에서 약물 전달 담체로서의 용도, 혈관팽창 및 혈액 흐름의 개선작용, 노화 방지 및 장의 연동작용에 의한 변비 개선작용을 도우며, 콜라겐(Collagen)의 교차 결합 과정을 변화시켜 흉터 조직의 재생을 촉진시켜 준다. 또한, 노화로 인하여 체내에서 황의 결핍이 누적되면 관절 등의 신체 조직의 이상을 유발할 수 있으며, 이 때 체내에 존재하는 콜라겐과 연골 형성에 필요한 요소인 상기 식이유황(MSM)을 섭취하면 관절염 증상지수가 낮아져 통증이 줄고 관절의 불편했던 부분도 완화될 수 있다.
본 발명에서는 상기 식이유황(MSM)을 단백질 조성물에 첨가하여 사용함으로써 소장 세포벽의 보호 효과 및 분지쇄 아미노산(BCAA)의 흡수를 촉진하는 역할을 할 수 있다.
본 실시예의 단백질 보충용 조성물에서 상기 식이유황(MSM)은 단백질 공급원 100 중량부에 대하여 4 중량부 내지 8 중량부가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 5 중량부 내지 7 중량부일 수 있고, 더욱 바람직하게는 5.5 중량부 내지 6.5 중량부일 수 있다.
본 실시예의 단백질 보충용 조성물은 위에서 설명한 바와 같이, 단백질 공급원인 동물성 단백질 및 식물성 단백질의 혼합물에 상기 대두레시틴, 산화아연, 및 식이유황(MSM)을 포함할 수 있다. 상기 단백질 공급원에 대두레시틴만을 단독으로 추가한 것 대비, 추가로 산화아연 또는 식이유황(MSM)을 첨가한 경우 소장으로 분지쇄 아미노산(BCAA)의 흡수가 촉진될 뿐만 아니라 소장 세포벽을 보호하여 상기 분지쇄 아미노산(BCAA)의 흡수가 극대화된 단백질 보충용 조성물을 제공할 수 있다. 특히 산화아연 및 식이유황(MSM)을 동시에 추가한 경우 소장 세포내 아미노산의 소화력 및 흡수력을 높이면서 소장 세포벽 보호에 있어 시너지 효과를 발휘할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실험예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실험예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
단백질 원료 혼합물 함유 조성물 제조
[제조예 1]
동물성 단백질로 농축유청단백질 분말 0.96 g과 분리유단백질 분말 0.35 g을 사용하고, 식물성 단백질은 분리대두단백질 분말 1.18 g을 사용하였다. 상기 동물성 단백질과 식물성 단백질을 혼합하여 단백질 원료 혼합물을 제조하였다.
[제조예 2]
제조예 1에 따른 단백질 원료 혼합물에 대두 레시틴 0.12 g(단백질 공급원 100 중량부 대비 4.8 중량부)를 혼합하여 혼합 분말 형태의 단백질 조성물을 제조하였다.
[제조예 3]
제조예 2에 따른 단백질 보충용 조성물에 산화아연 0.0011 g(단백질 공급원 100 중량부 대비 0.044 중량부)를 혼합하여 혼합 분말 형태의 단백질 조성물을 제조하였다.
[제조예 4]
제조예 2에 따른 단백질 보충용 조성물에 식이유황 0.15 g(단백질 공급원 100 중량부 대비 6 중량부)를 혼합하여 혼합 분말 형태의 단백질 조성물을 제조하였다.
[제조예 5]
제조예 2에 따른 단백질 보충용 조성물에 산화아연 0.0011 g(단백질 공급원 100 중량부 대비 0.044 중량부)와 식이유황 0.15 g(단백질 공급원 100 중량부 대비 6 중량부)를 혼합하여 분말 형태의 단백질 조성물을 제조하였다.
<실험예 1: 분지쇄 아미노산(BCAA) 함량 분석>
분지쇄 아미노산(BCAA)의 함량을 확인하기 위해 40 ℃의 컬럼(Intrada Amino Acid, 3.0x150mm, 3μm, Imtakt Corporation, Japan)이 장착된 UPLC-ESI-MS/MSn(LCQ fleet, Thermo Fisher Scientific, USA)을 사용하여 분석하였다. 이를 위해 약 6 mg의 농축유청단백질 분말, 분리유단백질 분말 또는 분리대두단백질 분말 각각에 6 N 염산 3 mL를 가한 후 105 내지 110 ℃에서 24 시간 동안 가수분해하였다.
이후 4 ℃에서 식혀 가수분해를 종결시킨 다음 질소농축기를 이용해 염산을 모두 증발시켰다. 염산이 증발한 후 남은 잔여물에 5 mL 물을 가해 완전히 용해시킨 다음 0.45 ㎛ 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 필터로 여과시킨 여과액을 UPLC 분석 샘플로 사용하였다. 이동상은 A(Acetonitrile/formic acid=100/0/3, HPLC grade)와 B(Acetonitrile/100mM ammonium formate=20/80, HPLC grade)가 사용되었으며, 유속은 0.6 mL/min, 주입량은 5 μL로 설정되었다. 농도 구배(gradient)는 이동상 B를 0분 내지 5분(20 %), 5분 내지 11분(20 % 내지 35 %), 11분 내지 20분(35 % 내지 100 %), 20분 내지 24분(100 %), 24분 내지 24.1분(20 % 내지 100 %), 24.1분 내지 30분(20 %)로 설정하였다.
이온화는 양이온 모드(positive ion-mode)에서 전기분무이온화(Electrospray ionization, ESI)의 선택이온검출모드(Selected ion monitoring, SIM)를 사용하였고, 모세혈관 전압(capillary voltage)은 35 V, 모세혈관 온도(capillary temperature)는 275 ℃로 설정하여 검출하였다. 모든 샘플은 초고성능 액체크로마토그래피(UPLC) 분석기에 주입되기 전 0.45 ㎛ PVDF 필터로 여과시킨 후 분석하였다. 이 때, 상기 분지쇄 아미노산(BCAA) 3종은 류신(leucine), 이소류신(isoleucine) 및 발린(valine)이다.
| 함량(mg/g powder) | |||
| 농축유청단백질 | 분리유단백질 | 분리대두단백질 | |
| 류신 | 76.68 ± 8.58ab | 97.02 ± 8.84a | 62.38 ± 3.80b |
| 이소류신 | 62.45 ± 4.57a | 52.38 ± 6.45a | 45.92 ± 2.88a |
| 발린 | 77.20 ± 4.07a | 86.02 ± 4.63a | 78.24 ± 5.55a |
| 총 BCAA | 216.33 ± 19.12a | 235.45 ± 15.26a | 186.54 ± 14.90a |
표 1은 분지쇄 아미노산(BCAA) 함량 분석예에 따른 농축유청단백질, 분리유단백질 및 분리대두단백질 분말에 함유된 류신(leucine), 이소류신(isoleucine),발린(valine) 및 총 분지쇄 아미노산(BCAA)의 함량을 나타낸 것이다.
표 1을 참조하면, 분리유 단백질에 총 분지쇄 아미노산(BCAA)의 함량이 가장 높은 것을 알 수 있으며, 농축유청단백질과 분리대두단백질이 그 뒤를 이었다. 더욱 자세하게는 분리유단백질에 류신(leucine)과 발린(valine)의 함유량이 다른 원료에 비해 높으며, 농축유청단백질에는 이소류신(isoleucine)의 함량이 높은 것을 확인할 수 있다.
<실험예 2: 생체 소화 모사 시스템을 통한 분지쇄 아미노산(BCAA)의 소화성 평가>
상기 제조예 1 내지 5에 따른 단백질 보충용 조성물을 in vitro에서의 생체 소화 모사 평가 모델인 인공 소화액에서 3 시간 가량 동안 연속 배양하였고, 소장 단계 후의 최종 소화 산물을 취한 후 UPLC-ESI-MS/MSn 장비 분석 조건은 상기 BCAA 함량 분석예에 기재된 바와 같다.
구체적으로는, 단백질 원료 혼합물 함유 조성물 제조예 1 내지 5에 따라 제조된 조성물을 6 mL의 인상 완충용액에 녹이고, 8 mL의 펩신 용액을 첨가한 후 염산으로 pH를 2.0으로 조절한 뒤 37 ℃에서 1시간 배양하였다. 소장 전 단계의 조건을 위해 탄산수소나트륨(NaHCO3)용액을 가해 pH 5.3으로 조정하고, 소장 내 소화 효소인 판크레아틴(pancreatin), 담즙산(bile acid), 리파아제(lipase) 용액을 각각 4 mL씩 첨가한 후, 수산화나트륨(NaOH) 용액을 이용하여 pH 7.0으로 조절하였다. 이후 37 ℃에서 2시간 동안 배양한 후 원심분리를 거쳐 상등액만 취하여 LC-MS를 이용하여 분지쇄 아미노산(BCAA) 3종의 함량을 분석한 후 소화성(Bioaccessibility, % of control)을 평가하였다. 상기 소화성(Bioaccessibility)은 생체접근성이라고도 하며, 활성성분이 생체 내부의 소화과정에서 용출되는 정도를 나타낸 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조예 1 내지 5에 따른 분지쇄 아미노산(BCAA)의 소화성을 평가한 그래프이다. 도 1을 참조하면, 제조예 1의 류신(leucine), 이소류신(isoleucine),발린(valine) 또는 총 분지쇄 아미노산(BCAA)의 소화성을 100 %로 가정하였다. 먼저, 류신(leucine)의 소화성은 제조예 2에서 109.36 %, 제조예 3에서 103.13 %, 제조예 4에서 97.53 %, 제조예 5에서 107.91 %로 나타났으며, 제조예 3과 제조예 5가 95 %의 유의성에서 대조군인 제조예 1과 유의적인 차이가 나타남을 알 수 있다.
또한, 이소류신(isoleucine)의 경우, 제조예 5가 109.69 %로 대조군과 1 %에서 유의적인 차이를 보였으나, 제조예 2 내지 4에서는 유의적인 차이를 나타내지 않음을 확인할 수 있다. 반면, 발린(valine)의 소화성은 제조예 4를 제외한 나머지 제조예에서 소폭 증가했으나 제조예 1과 유의적인 차이를 보이지 않았다.
총 분지쇄 아미노산(BCAA)의 함량을 고려했을 때, 제조예 2가 107.51 %, 제조예 5가 107.14 %로 99 %의 유의성에서 제조예 1과 유의적인 차이를 보임을 확인하였다. 한편, 제조예 4는 류신(leucine), 이소류신(isoleucine), 발린(valine) 및 총 분지쇄 아미노산(BCAA)에서 모두 제조예 1보다 감소하는 것으로 보아 소화성이 떨어짐을 확인하였다. 따라서, 단백질 원료 혼합물에 제조예 2와 같이 대두레시틴만 단독으로 첨가되거나, 제조예 5와 같이 대두레시틴, 산화아연 및 식이유황이 모두 첨가된 경우, 단백질 원료 혼합물이 단독으로 사용된 제조예 1에 비하여 좋은 소화성(bioaccessibility)를 나타냄을 확인할 수 있다.
<실험예 3: 분지쇄 아미노산(BCAA)의 소장 세포 내 수송 평가>
소장 내 상피세포(Caco-2)는 American Type Culture Collection에서 얻은 세포를 사용하였다. 상기 세포는 10 % 송아지혈청(FBS), 1% 항생제(penicillin/streptomycin)를 포함한 DMEM(Dulbecco’s Modified Eagle’s medium) 배양액을 통해 37 ℃, CO2 5 %의 대기조건에서 배양되었다. 계대 번호(passage number) 46 ~ 50번 사이의 Caco-2 세포 2 x 105개를 각각 미세기공 멤브레인(microporous membrane)을 구비하는 12 transwell에 7~14일간 배양하여 90~100 % confluency 상태를 만들었다. TEER(Trans-epithelial electrical resistance) 값은 Millicel ERS-2 system(Merck Millipore Corporation, USA)을 이용해서 측정했고, TEER 값이 250 Ω/cm2을 초과하는 세포를 분지쇄 아미노산(BCAA) 수송 실험에 사용하였다.
상기 실험예 2의 소화 모사 시스템을 거친 소화 산물 샘플의 상층액을 혈청이 들어있지 않은 DMEM 배양액을 사용해 1 : 10의 비율로 희석시킨 후, 0.2 ㎛ PVDF 필터를 이용해 여과시킨 희석액 0.5 mL를 상기 confluency 상태에 있는 장내 상피 세포의 상층부(apical area)에 처리하였다. 배양 30분 후, 상기 세포에 일정량의 기저액을 취하여 분지쇄 아미노산(BCAA)의 수송량을 측정하여 도 2에 나타내었다. 또한, 배양하는 2시간 동안 매 30분의 간격으로 TEER 값을 측정하여 도 3 및 표 2에 나타내었다.
| 소장세포의 세포강직도, TEER of epitherial membrane (% of control) | ||||||
| Time(min) | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | |
| 제조예 1 | 평균 | 100.0 | 80.6 | 80.1 | 79.4 | 81.1 |
| 표준편차 | 0.3 | 2.4 | 1.1 | 0.8 | 0.5 | |
| 제조예 2 | 평균 | 100.0 | 85.3 | 82.5 | 82.0 | 83.1 |
| 표준편차 | 0.3 | 2.7 | 0.9 | 0.3 | 0.3 | |
| 제조예 3 | 평균 | 100.0 | 95.5 | 86.9 | 83.8 | 84.9 |
| 표준편차 | 0.8 | 0.6 | 1.1 | 0.6 | 1.2 | |
| 제조예 4 | 평균 | 100.0 | 97.3 | 90.2 | 87.6 | 89.9 |
| 표준편차 | 1.1 | 0.5 | 1.4 | 1.8 | 1.9 | |
| 제조예 5 | 평균 | 100.0 | 97.9 | 90.6 | 90.0 | 92.8 |
| 표준편차 | 0.6 | 1.1 | 0.6 | 0.2 | 0.5 | |
표 2는 제조예 1 내지 5의 TEER 값을 매 30분 간격으로 총 3번씩 실험하여 얻은 평균값과 표준편차 값이다.
도 2는 제조예 1 내지 5에 따른 단백질 원료 혼합물 함유 조성물을 소장 세포 내 수송 평가를 위하여 류신(leucine), 이소류신(isoleucine), 발린(valine) 및 총 분지쇄 아미노산(BCAA)의 소장세포 내 투과량을 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 류신(leucine), 이소류신(isoleucine), 발린(valine) 모두 투과량이 유사함을 확인할 수 있으며, 대조군인 제조예 1과 비교하여 제조예 2 내지 5 모두 유의적으로 투과량이 증가함을 알 수 있다. 더욱 자세하게는, 제조예 2에 따른 단백질 조성물 내 류신(leucine)의 투과량은 제조예 1과 비교하여 95%의 유의성 기준에서 증가하였으나 제조예 3 내지 5를 비롯하여 이소류신(isoleucine) 및 발린(valine)의 소장 세포 투과량은 99 %의 유의성 기준에서 유의미하게 증가하였다. 또한, 발린(valine)은 류신(leucine) 및 이소류신(isoleucine)에 비하여 높은 투과량을 보임을 확인할 수 있다.
분지쇄 아미노산(BCAA) 3종의 총 함량을 고려했을 때 제조예 2 내지 5 모두 제조예 1과 비교하여 99 %의 유의성 수준에서 차이를 보이며, 투과량은 제조예 5가 가장 높고, 제조예 4, 제조예 3, 제조예 2, 제조예 1의 순으로 나타남을 확인할 수 있다. 이를 통해 각각의 분지쇄 아미노산(BCAA)의 소장 세포 내 투과량의 경향이 총 분지쇄 아미노산(BCAA)의 투과량에도 반영됨을 알 수 있다.
도 3은 제조예 1 내지 5의 단백질 조성물의 희석된 소화 산물의 소장 세포의 세포 강직도(TEER) 값을 나타낸 그래프이다. 상기 소장 세포의 세포 강직도(TEER) 값은 높게 유지될수록 소장세포벽이 튼튼함을 나타내며, 분지쇄 아미노산(BCAA)과 같은 유효성분의 흡수 증대 및 불순물의 흡수를 막을 수 있다.
도 3 및 표 2를 참조하면, 소화 산물 처리 직후(0 분)의 소장 세포의 세포 강직도(TEER) 값을 100 %로 하였을 때, 소화 산물 처리 30분 후 제조예 1과 2의 소장 세포의 세포 강직도(TEER) 값은 각각 80.6 %와 85.3 %로 다소 크게 감소하였으나, 향후 90분간 거의 일정하게 유지되는 모습을 보이다가 마지막 120분에서 각각 81.1 %, 83.1 %인 것을 확인할 수 있다.
반면, 제조예 3 내지 5는 소화 산물 처리 30 분 후 2.1~4.5 % 감소하여 제조예 1과 2에 비해 감소폭이 적었으며, 60 분 후 7.1~8.6 %가량 더 감소하였다. 특히, 소화 산물 처리 90 분 후 제조예 3과 4는 각각 3.1 %와 2.6 % 더 감소하였고, 마지막 120 분에 이르렀을 때, 제조예 1 내지 5 모두에서 90 분에 비해 비약적으로 증가하는 경향을 보이는 것을 확인할 수 있다.
또한, 소화 산물을 처리 후 90 분 후 소장 세포의 세포 강직도(TEER) 값을 비교했을 때, 대두레시틴을 첨가(제조예 2)한 경우와 대두레시틴에 산화아연을 추가로 첨가한 경우(제조예 3), 각각 82.0 %, 83.8 %로 측정되어 그 차이가 1.8 %로 산화아연에 의한 TEER 증가가 관찰되었고, 대두레시틴에 식이유황(MSM)을 추가로 첨가한 경우(제조예 4)는 87.6 %로 측정되어 상기 제조예 2와 비교했을 때 그 차이가 5.6 %로 식이유황(MSM)에 의한 TEER 값의 증가가 관찰되었다.
한편, 대두레시틴에 산화아연 및 식이유황(MSM)이 동시에 첨가된 경우(제조예 5) 90.0 %로 측정되어 상기 제조예 2와 비교했을 때 그 차이가 8.0 %로 나타났으며, 상기 제조예 2와 3의 차이인 1.8 %(산화아연에 의한 TEER 증가값) 및 상기 제조예 2와 4의 차이인 5.6 %(식이유황에 의한 TEER 증가값)를 더한 값인 7.4 %보다 산화아연 및 식이유황(MSM)에 의한 더 높은 TEER 값의 증가가 관찰되었다. 따라서, 산화아연을 단독으로 사용한 것 대비 식이유황(MSM)과 산화아연을 동시에 사용할 때 소장 세포의 보호에 시너지 효과가 있음을 알 수 있다.
또한, 소화 산물을 처리한 직후(0 분)와 120분 후 소장 세포의 세포 강직도(TEER) 값을 비교했을 때, 제조예 5에서 약 7.18 % 가장 낮은 감소폭을 보임을 알 수 있다. 따라서, 단백질 원료 혼합물이 단독으로 사용(제조예 1)되는 것에 비해 대두레시틴, 산화아연 및 식이유황을 복합적으로 사용(제조예 5)할 때, 소장 세포 보호 효과를 확인할 수 있으며, 특히 대두레시틴이 포함되었을 때는 산화아연과 식이유황의 단독처리(제조예 3, 4) 또는 복합처리(제조예 5)시 모두 효과적임을 알 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실험예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실험예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
Claims (7)
- 단백질 공급원 100 중량부;
대두레시틴 3 중량부 내지 7 중량부;
산화아연 0.02 중량부 내지 0.1 중량부; 및
식이유황 4 중량부 내지 8 중량부를 포함하고,
상기 단백질 공급원은 동물성 단백질과 식물성 단백질을 포함하며,
상기 동물성 단백질과 상기 식물성 단백질은 1.2 : 1 내지 1 : 1.2의 비율로 함유되고,
소장 세포내 분지쇄 아미노산의 흡수 촉진용인 단백질 보충용 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 동물성 단백질은 농축 유청 단백질 및 분리유 단백질의 혼합물인 것을 특징으로 하는 단백질 보충용 조성물. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 식물성 단백질은 분리대두단백질(soy protein isolate, SPI)인 것을 특징으로 하는 단백질 보충용 조성물. - 삭제
- 삭제
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