KR19990076458A

KR19990076458A - 아제티딘 유도체와 이를 유효성분으로 하는 비피두스균분열촉진 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR19990076458A
Application number: KR1019980013199A
Authority: KR
Inventors: 다카시 마스다
Original assignee: 다카시 마스다; 도아 야쿠힌 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 1999-10-15
Also published as: DE69901976D1; DE69901976T2; KR100310333B1; CN1229076A; KR20000071886A; JPH11269142A; KR100319162B1; US6063935A; EP0943609A1; EP0943609B1

Abstract

본 발명은 장내에 상존하는 유익세균인 비피두스균의 증식을 활성화시키는 화학식(Ⅰ)로 표시되는 3,3-디히드록시 아제티딘 또는 그 염으로 이루어지는 아제티딘 유도체와 이를 유효성분으로 하는 비피두스균 분열촉진조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 바실루스속균을 배양하여 그 배양액 중에서 상기 아제티딘 유도체를 생산하여 채취함을 특징으로 한다. 본 발명물질은 비피두스균 분열촉진작용이 있으므로 비피두스균 증식인자로서 사용은 물론, 사람과 동물에 경구투여하여 장내 비피두스균을 활성화 시켜 설사, 변비 등의 변통이상을 개선할 수 있다.

Description

아제티딘 유도체와 이를 유효성분으로 하는 비피두스균 분열촉진조성물 및 그 제조방법

본 발명은 신규한 아제티딘(azetidine)유도체와 이를 유효성분으로 하는 비피두스균 분열촉진조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

비피두스균은 건강한 생체의 분변(糞便) 1g당 100억개 이상 존재하는 상재균(常在菌)으로서 장 상피세포의 영양원, 수분, 전해질의 흡수를 촉진시키는데 유효한 각종 단쇄지방산을 생성하며, 또한 장관(腸管)면역기능을 촉진시킨다. 이와 같이 유용한 특성을 가지는 비피두스균은 생체의 환경변화나 외적인 요인 및 나이의 증가등에 따라 갑작스럽게 감소된다. 그 결과 통변에 이상이 오게 되기 때문에 생체에 본래부터 서식하고 있는 비피두스균의 감소 내지 증식 활성의 저하를 다시 부활시키는 것이 중요하게 되었다. 미생물의 증식은 원래 한 개의 세포가 분열을 반복하여 증가하게 되고, 그 지표로서는 배가속도가 참고가 된다. 세포의 배가속도는 세포분열로 부터 다음 세포분열까지의 1세대의 시간을 말하는 것으로 평균적으로 각 미생물의 배가속도는 대장균의 경우 17분, 유산균의 경우 20분, 바실루스속의 경우 30분, 효모의 경우 120분이다. 또한 분열을 촉진시키는 물질로는 키노론 화합물등의 보효소(補酵素)를 들 수 있으나, 본래 미생물이 갖고 있는 증식 능력을 일정 수준이상으로 빠르게 하는 것은 쉽지 않다. 또 각각의 미생물이 갖고 있는 최적환경을 벗어날 경우, 예를 들면, 혐기성균인 비피두스균을 호기적 조건하에서 장시간 방치하면 생육활성을 잃게 된다. 생체의 장내에서도 질병, 환경의 변화, 노화 등에 의해 장내용물중의 비피두스균이 저하되거나 정상적인 균수가 유지되는데도 통변에 이상이 생기는 경우가 있다.

이와같은 경우는 비피두스균의 증식활성이 떨어져 있다는 것을 예상할 수 있다. 이 경우 비피두스균의 배가속도를 빠르게 하는 인자의 공급은 유효한 수단이 된다. 현재까지 비피두스균의 증식촉진인자에 대하여는 많은 보고가 있지만, 특히 올리고당을 중심으로 한 배당체는 십수종이 이미 시중에 나와 있다. 그러나 이들 비피두스균 증식촉진물질은 선택적인 영양원으로서 특색이 강하나, 증식활성이 떨어진 비피두스균을 부활시킨다는 점에서는 충분하지 못하였다. 또 현재까지의 비피두스 인자라고 불리워지는 인자는 복용하더라도 비피두스 균 증식에 의한 제반작용은 완화하므로 기대효과가 발현되기까지 시간을 요하는 등의 결점이 있었다.

본 발명은 이상의 관점에서 보아 장내에서 안정적으로 공급가능하고 특이적으로 비피두스균의 분열을 빠르게 하는 작용을 하며 특히 개개인이 원래부터 갖고 있는 비피두스균의 증식을 촉진시켜 즉효성을 기대할 수 있는 것이다.

본 발명은 비피두스균의 분열증식을 촉진시킬 수 있는 화합물, 이로부터 이루어지는 비피두스균 분열촉진조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 바실루스 메센테리커스(Bacillus mesentericus)의 대사산물중에서 각종 비피두스균(Bifidobacterium longum, B. breve, B. infantis, B. adolescentis등)에 대해 증식분열을 촉진하는 작용이 있는 추정분자량 800∼900인 물질을 발견하고 (특개평5-344882호), 바실루스 메센테리커스의 배양상청중에서 분자량 90의 신규물질인 아제티딘(azetidine)유도체가 비피두스균 분열촉진작용을 갖는다는 것을 알아내고 이의 공업생산방법을 확립하여 본 발명에 이른 것이다. 즉 본 발명은 화학식(Ⅰ)로 표시되는 3,3-디히드록시 아제티딘 또는 그 염으로 이루어지는 아제티딘유도체,

상기 화학식 (Ⅰ)로 표시되는 아제티딘 유도체를 유효성분으로 하는 것을 특징으로 하는 비피두스균 분열촉진조성물, 및 상기 화학식(Ⅰ)로 표시되는 아제티딘 유도체를 생산하는 미생물을 배양하고, 배양액중에서 상기 아제티딘 유도체를 생산시켜 이를 채취하는 것을 특징으로 하는 아제티딘 유도체의 제조방법에 관한 것이다.

도 1 은 비피도박테리움 롱검 M101-2(Bifidobacterium longum M101-2)의 증식속도

에 대한 BM-S의 영향을 나타내는 그래프

본 발명의 신규한 아제티딘 유도체는 화학식(Ⅰ)

로 표시되는 3,3-디히드록시 아제티딘 또는 그 염으로 이루어진다. 염으로는 예를 들면 염산염, 초산염, 나트륨염, 칼륨염등의 부가염을 들 수 있다.

본 발명 물질의 생산은 미생물에 의한 발효생산이 효율적이다. 본 발명 물질을 생산할 수 있는 균주로는 바실루스속균, 예를들면 바실루스 메센테리커스(Bacillus mesentericus), 바실루스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실루스 나토(B. natto) 등을 들 수 있으나, 바실루스 메센테리커스 TO-A(微工硏菌寄 제8934호 FERM P-8934)가 가장 적합한 균주이다.

본 발명 물질의 제조방법은 다음과 같다.

전술한 균주를, 호기성균을 증식시키는데 잘 사용되는 영양원으로 이루어진 배지에서 호기적으로 배양한다. 최적의 배지 성분으로서는 육엑기스, 펩톤, 자당 등으로 이루어진 배지이다. 배양방법은 호기성 배양이 이용되어지며 특히 통기 교반배양이 가장 적합하다. 배양온도는 30∼37℃, 배지의 PH는 중성이 바람직하다. 배양시간은 12시간 배양하면 충분하고 그 이상의 배양은 본 발명 물질의 생산량에 영향을 주지 않는다. 배양종료후 배양상청과 균체를 분리하고, 배양상청을 분리정제에 사용한다.

분리정제방법은 우선 원심분리법에 의해 배양상청을 분리하고 여과한 다음, "DEAE-Sepharose CL-6B"칼럼에 흡착시킨 후, 완충액에 의해 유출시키고 자외선 흡수 스펙트럼의 흡수피크에 의해 세 개의 분획을 얻는다. 비피두스균 분열촉진활성(이하 "활성"이라고 한다)이 가장 강한 분획을 농축시킨 후 세파덱스 G-25 수퍼파인(Sphadex G-25 Superfine)에 의해서 네 개의 분획을 얻는다. 그 중 가장 활성이 강한 분획을 활성분획으로 하여 시료로 한다. 얻어진 시료를 에테르로 추출하여 농축건조시키면 백색의 침상결정을 얻게 되는데, 이것이 본 발명 물질이다.

본 발명 물질은 원래 생균제제(비오스리: 상품명, 일본 토아 야쿠힌고교가부시키가이샤 제품)에 함유된 균주로 부터 얻어지는 것으로서 안전성에는 문제점이 없고 특이적으로 비피두스균을 분열촉진시키므로 장내 세균총을 개선시켜 통변이상을 개선시키는 목적의 의약품, 식품, 건강식품, 기능성식품 또는 특정 보건용 식품 등으로 응용할 수 있다.

또한 공업적으로 비피두스균을 생산할 때 장기간 보존으로 생육활성이 떨어진 시이드주(종균)을 부활화시키는 증식 자극제로서 또는 대량 배양시 비피두스균의 영양보조제로서도 유효하다.

본 발명 물질은 100℃, 30분의 가열에도 내성을 나타내므로 제품형태는 여러가지가 있을 수 있다. 예를들어 분말, 정제, 과립은 물론이고 노인용식품으로 유효한 액상제로도 이용가능하다. 또한 가열 공정을 요하는 펠렛제제에의 첨가도 가능하다.

본 발명 물질은 종래의 비피두스 인자의 성상과는 달리 비피두스균의 분열증식을 촉진시키는 것이 그 특징이므로 증식활성이 저하된 비피두스균을 부활화시킬 수 있다. 실제로 본 발명자가 실시하는 비피두스균 증식활성측정방법에 있어서, 공기중에 폭로되어 증식활성이 저하된 비피두스균의 균체를 배양한 후 본 발명 물질을 첨가함으로써 원래와 같은 수준의 증식활성이 재현되었다. 비피두스균의 분열촉진작용은 본 발명의 가장 큰 특징이다.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

실시예1

균주는 바실루스 메센테리커스 TO-A(Bacillus mesentericus TO-A 이하 "BM"이라 약칭함 微工硏菌寄제8934호 (FERM P-8934))를 사용하였다. "BM"을 121℃에서 1.5분간 고압증기멸균시킨 보통액체 배지(榮硏株式會社제품) 10ml에 접종하여 37℃에서 12시간 진탕배양시켜 종균을 얻었다. 계속하여 121℃에서 15분간 고압증기멸균시키고 냉각한 BM배지(육엑기스1%, 펩톤1%, 자당1%, 염화나트륨 0.5%(PH7.0))500ml에 종균을 접종하고 37℃에서 24시간 침투배양하였다. 배양종료후 원심분리기 (5000rpm, 10분간)에 의해 균체와 상청으로 나누고, 얻어진 상청을 0.22㎛의 멤브레인필터에 의해 제균(除菌)여과시키고 조추출액 (이하 "BM-S"라 약칭함)약 100ml를 얻었다.

위에서 얻은 "BM-S"를 "DEAE-Sepharose CL-6B"칼럼 (칼럼의 길이 20㎝, 칼럼의 직경 3㎝「파루마시아」제품)을 사용한 이온교환 크로마토그라피에 의해 분석하였다. 0.02M Tris-HCl(PH 7.2)로서 세척한 후 0.1M, 0.2M, 0.3M 및 0.4M NaCl-0.02M Tris-HCl 을 용출액으로 하여 각 100ml 씩 용출시켰다. 280㎚의 자외선 흡수 스펙트럼에 의해 3개의 피크를 얻었다. 얻어진 분획을 후술하는 비피두스균 분열촉진작용 측정법에 의해 생물학적 분석(bioassay)을 한 결과 FII분획(이하 "FII"이라 약칭함)에서 활성이 확인되었다.

계속하여 "FII" 50ml를 진공건조시켜 1/10용량까지 농축시키고 이 1ml을 겔여과칼럼 "Sephadex G-25 Superfine (칼럼의 길이 70㎝, 칼럼의 직경 1.6㎝「파루마시아」제품)에 충진시켰다.

0.02M Tris-HCl(PH 7.2)를 용출액으로 하여 유속 30ml/시간, 분획싸이즈 5ml/시험관의 조건으로 하여 분획을 얻었다.

자외부흡수를 측정한 결과 네 개의 피크를 얻었으며, 활성이 가장 큰 G-4를 얻었다.

이와같이 하여 얻은 "G-4"를 농축시켜 16mg의 결정을 얻었다. 이를 다시 탈염하고 "Bond Elut C18카트리지를 사용하여 정제물을 얻고 이를 분석한 결과 다음과 같은 이화학적 성상을 나타내었다.

(1) 분자식

C₃H₈O₂NCl

(2) 분자량

125.5 (M⁺m/z 90.0618, C₃H₈O₂N⁺)

(3) 융점

145 ∼ 147℃

(4) 적외선 흡수 스펙트럼

수산기 : 3250 ㎝^-1및 1040 ㎝^-1,

암모늄: 3000∼2000 ㎝^-1및 1640㎝^-1

(5) 500 MHz¹H핵자기공명스펙트럼

[용매: CD₃OH, 내부표준물질 : (CH₃)₄Si]

δ: 3.669(s)

3.308(ddd, J=1.7Hz)

(6) 125MHz¹³C 핵자기공명스펙트럼

[용매: CD₃OH, 내부표준물질 : (CH₃)₄Si]

δ: 61.06(메틸렌탄소)

62.80(4급탄소)

(7) 용해성

메 탄 올: 용해

클로로포름: 난용

피 리 딘: 난용

물 : 쉽게 용해

(8) 성상 및 외관

무색 판상결정

상기와 같은 분석결과에 따라 얻어진 정제물은 화학식(Ⅰ')로 표시되는 염산3,3-디히드록시 아제티딘으로 동정되었다.

실시예2

비피두스균 분열촉진작용의 확인방법에 대하여 설명한다. 121℃에서 15분간 고압증기 멸균시킨 PY 액체배지 10ml[트립티케이스 1%, 효모엑기스 (Difco) 0.5%, 염류용액4%, L-시스테인 0.05%(PH 7.2)]에 비피도박테리움 롱검 M 101-2(Bifidobacterium longum M 101-2)를 접종하고 기상을 CO₂가스로 치환시킨 후 37℃에서 24시간 배양하여 비피도박테리움 롱검 배양액을 얻었다.

나사부입구가 달린 L자형 시험관에 무균적으로 분주(分注)한 PY배지 조성에 대하여 실시예1에서 얻은 "BM-S"를 0.1% 첨가한 배지에, 상기 배양액을 접종한다. 이때에 비피도박테리움 롱검(B.longum)이 1×10⁴CFU로 되게 하였다.

접종 후 기상을 CO₂가스로 치환하고 밀폐시킨 후 37℃에서 바이오포토레코더 TN-2612(아도반테크)내에서 배양하였다. 배양중에는 10분마다 660㎚에서 흡광도를 측정하도록 조건을 기억시키고 비피두스균의 증식곡선을 작성하였다.

대조로서 "BM-S"대신에 신선한 BM배지를 혼화하여 시험을 실시하였다.

이와같이 하여 실시한 배양곡선은 도1과 같이 유의하게 대조구와 비교하여 대폭적인 유도기의 단축과 대수증식기의 비증식(比增殖)속도의 향상이 확인되었다.

본 발명 물질에 있어서, 이와 같은 확인방법을 써서 측정한 결과, 적정한 희석농도에서 비피두스균의 분열촉진 작용이 가장 강하게 나타났다. 즉 4×10^-2㎍/ml인 경우 가장 비피두스균 분열촉진작용이 강하다는 것이 확인되었다.

그 결과를 표1에 나타낸다.

표 1

※발명물질의 최적농도

시험균주	본 발명 물질의 농도 (㎍/ml)
시험균주	0	4×10	4×10^-2	4×10^-5	4×10^-8	4×10^-10
비피도박테리움 롱검 M 101-2(Bifidobacterium longum M 101-2)	*0.515	1.074	1.268	1.257	1.153	1.035
* 배양개시후 26시간 뒤의 탁도 (O.D=600㎚)

실시예3

본 발명 물질의 각 장내 세균에 대한 영향에 대하여 설명한다. 실시예2의 방법에 의해 비피도박테리움 롱검, 비피도박테리움 아도레센티스(B.adolescentis), 비피도박테리움 인펀티스(B.infantis), 비피도박테리움 서모필룸(B.thermophilum), 비피도박테리움 비피둠(B.bifidum), 비피도박테리움 수도롱검(B.pseudolongum), 비피도박테리움 서브타일(B.subtile), 비피도박테리움 브레브(B. breve), 비피도박테리움 수이스(B.suis), 비피도박테리움 그로보섬(B. globosum), 비피도박테리움 수도카테눌라툼(B.pseudocatenulatum), 락토바실루스 카세이(Lactobacills casei), 락토바실루스 아시도필루스(L.acidophilus), 살모넬라 티피무리움(Salmonella typhimurium), 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli), 수도모나스 아에루기노사 (Psudomonas aeruginosa), 크렙시엘라 옥시토카 (Klebsiella oxytoca), 프로테우스 불가리스(proteus vulgaris)에 대한 영향을 검토하였다.

그 결과 각종 비피두스균 및 락토바실루스에 대해서는 분열촉진작용을 하는 것이 확인되었지만 에스케리키아 콜라이, 수도모나스 아에루기노사에 대해서는 억제적이고, 기타 세균에 대해서는 아무런 작용이 없었다.

그 결과를 표2, 표3에 나타내었다.

표 2

※각종 비피도박테리움에 대한 본 발명 물질의 영향

시험균주	본 발명 물질의 농도 (㎍/ml)
시험균주	0	4×10^-2
비피도박테리움 롱검 M101-2	0.515 *	1.268
비피도박테리움 아도레센티스 A234-4	0.518	1.002
비피도박테리움 인펀티스 I-10-5	0.500	0.652
비피도박테리움 서모필룸 IV-29	0.520	0.581
비피도박테리움 비피둠 A234-4	0.407	0.578
비피도박테리움 수도롱검 IV-70	0.073	0.730
비피도박테리움 서브타일 IV110	0.502	0.635
비피도박테리움 브레브 I-53-8	0.471	0.466
비피도박테리움 수이스 ATCC27533	0.705	1.275
비피도박테리움 그로보섬 IV-91	0.308	0.451
비피도박테리움 수도카테눌라툼 BB-110	0.533	1.010
*O.D=600㎚

표 3

※장내의 각종 세균에 대한 본 발명물질의 영향

시험균주	본 발명 물질의 농도 (㎍/ml)
시험균주	0	4×10^-2
락토바실루스 카세이 NRIC 1042	0.420 *	0.420
락토바실루스 아시도필루스 NRIC 1030	0.403	0.542
살모넬라 티피무리움 TA 98	0.190	0.190
에스케리키아 콜라이 EF 72	0.408	0.250
수도모나스 아에루기노사 PAO	0.390	0.290
크렙시엘라 옥시토카 GIFU 3162	0.435	0.388
프로테우스 불가리스 IID 824	0.330	0.340
*O.D= 600㎚

실시예4

각종 바실루스(Bacillus)속균의 비피도박테리움 증식촉진효과에 대하여 검토하였다. 시험할 각종의 바실루스속균을 실시예1에 기재된 바와 같이 바실루스 메센테리쿠스 TO-A의 조 추출액 작성법에 따라 각각의 배양구액을 작성하고 생물학적 분석을 행하였다. 14시간 후의 대조구에 대한 각각의 바실루스 배양구액의 비피도박테리움 증식촉진작용은 본 발명 물질을 생산하는 바실루스 메센테리커스 TO-A가 가장 높은 값을 나타내었다.

그 결과는 표4와 같다.

표 4

※ 각종 바실루스 속균의 배양구액의 비피도박테리움 증식촉진효과

시험균주	O.D(= 600㎚)	대조구에 대한 비율
대조구	0.515 *	-
바실루스 메센테리커스TO-A	1.144	2.22
바실루스 서브틸리스(나토)A	1.01	1.96
바실루스 서브틸리스(나토)B	0.736	1.43
바실루스 서브틸리스 IAM 1168	0.881	1.71
바실루스 서브틸리스 IFO 3009	1.035	2.01
바실루스 서브틸리스 IFO 3034	1.067	2.07
바실루스 서브틸리스IFO 13179	1.031	2.00
*O.D= 600㎚

실시예5

HM 펙틴 10g, 젤라틴 1g, 자당 10g 및 본발명 물질을 0.001g을 혼화시키고 충분히 교반한다. 혼합물을 원형모양의 셀룰로이드제의 형(型)(직경40mm)에 유입시킨후 냉각시켜 젤리식품 500입을 제조하였다.

실시예6

유산균 원말 50g, 낙산균 원말 20g, 당화균 원말20g, PSL(감자 전분과 유당과의 혼합 조립품)910g 및 본 발명물질 0.001g를 잘 혼합한 다음 타정기를 사용하여 1정당 200mg의 정제를 4000정 제조하였다.

본 발명 물질은 비피두스균 분열촉진작용이 있으므로 생체외에서 비피두스균 증식인자(비피두스균 증식자극제 또는 비피두스균 부활화제등)로서는 물론, 사람과 동물에 경구 투여하여 장내에 서식하고 있는 비피두스균을 활성화시킬 수 있다.

그 때문에 장내 세균총의 환경을 개선시켜 설사, 변비 등의 변통 이상을 개선할 수 있다.

Claims

화학식(Ⅰ)로 표시되는 3,3-디히드록시 아제티딘 또는 그 염으로 이루어지는 아제티딘 유도체
제1항에 있어서,

아제티딘 유도체가 염산 3,3-디히드록시 아제티딘임을 특징으로 하는 아제티딘 유도체
화학식(Ⅰ)로 표시되는 3,3-디히드록시 아제티딘 또는 그 염으로 이루어지는 아제티딘 유도체를 유효성분으로 하는 것을 특징으로 하는 비피두스균 분열촉진조성물
제3항에 있어서,

비피두스균 분열촉진 조성물이 비피두스균 증식촉진을 목적으로 하는 식품인 것을 특징으로 하는 비피두스균 분열촉진조성물
제3항에 있어서,

비피두스균 분열촉진 조성물이 비피두스균 증식촉진을 목적으로 하는 의약품임을 특징으로하는 비피두스균 분열촉진 조성물
제3항에 있어서,

비피두스균 분열촉진조성물이 비피두스균 증식촉진을 목적으로 하는 동물용 의약품임을 특징으로 하는 비피두스균 분열촉진조성물
제3항에 있어서,

비피두스균 분열촉진조성물이 비피두스균 증식촉진을 목적으로 하는 동물용 사료첨가제 임을 특징으로 하는 비피두스균 분열 촉진 조성물
화학식(Ⅰ)로 표시되는 3,3-디히드록시 아제티딘 또는 그 염으로 이루어지는 아제티딘 유도체를 생산하는 미생물을 배양하고, 배양액중에서 상기 아제티딘유도체를 생산하여 이를 채취함을 특징으로 하는 아제티딘 유도체의 제조방법
제8항에 있어서,

아제티딘 유도체의 생산균으로서 바실루스속을 사용함을 특징으로 하는 아제티딘 유도체의 제조방법