KR20020044046A - 복합 생균제를 소재로 한 장기능 개선용 건강기능성식품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유산균, 비피더스균, 당화균에 장내생육능력을 배가시키는 효모균을 첨가한 장기능 개선에 탁월한 효능을 갖는 건강기능성식품에 대한 것으로서, 상세하게는 변비치료와 설사의 개선, 장내 유해균의 억제에 의한 장내 부패산물의 감소 등의 효과를 더욱 높이기 위하여 기존의 단일 미생물제제나 몇 종류의 생균제를 첨가한 기존의 발명품에 대한 한계를 극복한 장내에서 우수한 효능을 가지는 유산균, 비피더스균, 당화균, 효모균 미생물 복합 생균제제의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 장기능 개선에 탁월한 효능을 갖는 건강기능성식품에 대한 것으로서, 상세하게는 변비치료와 설사의 개선, 장내 유해균의 억제에 의한 장내 부패산물의 감소 등의 효과를 더욱 높이기 위하여 기존의 단일 미생물제제나 몇 종류의 복합 생균제가 갖는 한계를 극복한 미생물 복합 생균제의 제조방법에 관한 것이다.
1950년대에 항생제가 인체 및 가축용으로 널리 사용되기 시작한 이후로 세균성 질환의 치료에 우수한 성과를 이루었으나, 한편으로는 항생제 내성 세균의 출현과 장기간 복용으로 인한 부작용이 문제화되기 시작하였다. 또한 항생제의 경구 투여시 정상적인 장내 균총의 변화로 인하여 소화기관도 좋지 않은 영향을 받게 되었다. 이를 극복하기 위해서 항생제를 대체할 수 있는 방법에 관하여 관심이 집중되게 되었고, 유산균이 분비하는 항균성 물질인 박테리오신(Bacteriocin)에 대한 연구가 수행되었다. 그 결과 유용 생균제(Probiotics)를 장질환 보조치료제로 활용하게 되었고, 대장뿐만 아니라 소장과 위장에도 효과가 있는 것으로 밝혀지면서 더욱 각광을 받게 되었다. 최근 몇 년 사이에 위궤양과 위암의 원인균인 헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori)균을 저해할 수 있는 유산균이 발견되어, 이의 효능을 평가하는 연구가 한국과 일본에서 활발하게 수행되었고, 현재 이를 첨가한 기능성 요구르트 제품도 판매되고 있다.
변비와 설사, 그리고 과민성대장증후군과 같은 장질환의 개선을 위하여 여러 가지 유형의 제품들이 연구되어 왔는데, 그 대표적인 예로 식이섬유제품과 알로에제품이 있고, 또 유산균제품이 있다. 이중에서 본 발명과 연관이 있는 국내연구로는 특허공개번호 제2001-0000325호가 당화균과 맥주효모, 기타조성물을 첨가한 정장기능성 식품이 있으며, 당화균과 황국균을 이용한 사료첨가용 미생물생균제가 특허공개번호 제2001-0003233호가 있고, 특허등록번호 제 01655955에서는 아연 함유 유산균이 포함되어 있는 사료첨가제에 대한 연구 결과가 있다. 또한 국외연구로는 유럽의 공개특허번호 제1998-063570호에서 두종류 이상의 유산균으로 구성된 생균제품에 한가지 이상의 올리고당의 혼합물을 함유하는 식이용조성물에 관한 것이 있으며, 미국의 제5718894호에서 유산균과 당화균을 이용한 장질환 개선 생균제품에 대한 연구를 하였다. 이런 종래의 기술들은 단일 생균제제나 몇가지 종류의 미생물제제를 혼합하여 만든 것이어서 효능 효과가 단편적이거나 제한적이며 다양한 증상의 장질환에 부분적인 효과밖에는 기대할 수 없었다. 또한 한국인의 곡류와 채소위주의 음식 섭취 문화에 적합한 미생물의 선발없이, 대부분의 제품이 우유에서 잘 자라는 유산균을 주성분으로 사용하고 있다.
본 발명자는 위와 같은 점에 착안하여 유산균, 비피더스균 당화균에 효모균을 첨가하여 생균제들이 장내에 안전하게 도달하며 효모균을 첨가하여 장내 유익균들의 시너지효과를 통한 정장내균총의 정상화와 장내질환의 개선등에 더 우수한 효능효과를 갖는 복합적인 생균제제를 개발하여 한국인의 음식습관과 장질환의 증상별, 원인별로 적절하게 효과를 나타낼 수 있는 제조방법을 완성하였고, 이를 통하여 사람들이 더욱 건강한 삶을 누리는데 기여할 수 있도록 하고자 하였다.
본 발명은 생균제의 특성을 갖추고 있을 것으로 추정되는 후보 미생물을 다양한 경로를 통하여 확보하고, 이중에서 균주마다 갖고 있는 고유의 특성들을 비교 평가함으로써 최종적으로 용도에 적합한 미생물을 선발하여, 변비와 설사, 또는 과민성대장증후군에 적절히 응용하는 것을 근간으로 하고 있다.
또한 장내에 존재하는 미생물의 종류가 400여종으로 추산되고 있는데, 과연 선발하여 조합한 생균제제가 어느정도의 효과를 발휘할 수 있는가 하는 환경적인 영향력을 평가해보아야 한다. 단일 종류의 유산균제제도 나름대로 효과를 갖고 있는 것으로 연구결과가 나와있기는 하지만, 여러 가지의 환경조건에서도 모두 탁월한 효과가 있다고 보기는 어렵다. 이런 점 때문에 본 발명이 지향하는 기술적인 과제는 다양한 종류의 미생물 복합체가 여러 환경적 조건에서도 만족할 만한 영향력을발휘할 수 있도록 제품을 디자인하는데 초점을 맞추었다.
한국인은 과식과 소화불량, 과도한 스트레스 등으로 인하여 위장의 기능이 매우 저하되어 있는 편이며, 또한 음식 자체도 짜거나 맵거나 하는 정도가 서양보다 심하여서 이러한 자극적인 식습관이 더욱 소화기질환을 가속화하고 있다고 생각된다. 따라서 이러한 한국적인 상황을 고려한다면, 외국모방의 생균제가 유아기에는 유사한 효과를 발휘할 지는 몰라도 성인에게는 효과가 낮아질 수 있기 때문에 우리나라 고유의 생균제 선발과 제조방법을 깊이 연구해야할 필요가 있다.
본 발명은 위장에 작용하는 유산균, 소장에서 작용하는 당화균과 효모, 유산균, 그리고 대장에서 작용하는 비피더스균들을 선발하여 이를 효과적으로 조합함으로써 그 효과를 크게 상승시킬 수 있도록 연구하였다. 선발된 미생물들을 다양하게 조합하면서 시너지효과(Synergy effect)를 극대화하는 조건을 확립하였고, 또한 장내유해균의 저해작용을 극대화하는 조건도 동시에 만족시키도록하였다. 또한, 미생물들이 분비하는 소화효소의 역가가 높은 것을 선발함으로써 위장과 소장에서의 소화작용을 촉진할 수 있도록 하였다.
본 발명은 위장과 소장과 대장에 이르는 전 소화기관의 기능성 활성화를 촉진하기 위하여 다양한 미생물을 수집 평가하였고, 유산균과 비피더스균, 당화균, 그리고효모균중에서 프로바이오틱스로서의 가치가 있는 균주들을 엄선하여 [표1]에서 보는 바와 같이 조합예를 완성하였으며, 장내 이상 질환자를 대상으로 하여 만든 조성물이다.
실시예 1
미생물의 선발을 위하여 전 세계적으로 상업적 판매를 하고 있는 미국의 마샬(Marshall)균주와 컬처시스템(Culture System)의 균주, 그리고 독일의 Wiesby균주와 덴마아크의 Chr. Hansen의 균주들 중에서 각 균주들중 효능이 뛰어난 균주들을 1차 선발하였고, 한편으로 한국인의 식습관에 적합한 균주의 선발을 위하여 한국식품개발연구원에 기탁되어 있는 균주들을 검토하였다. 전통식품에서 분리한 균주들의 경우는 음식의 소화흡수를 용이하게 하는 효소의 분비가 많을 것으로 생각되어서 한국식품개발원에서 소장중인 당화균주와 효모속균주를 검토하여 선발하였다.
유산균은 위장에서 작용하는 균주와 소장과 대장에서 작용하는 균주들로 구분되는데, 위장에서는 위액의 분비로 인하여 pH 2.0 내외로 매우 낮으므로 위산에 강한 유산균의 특성이 요구된다. 이에 적합한 균주로서 락토바실러스 가세리(Lactobacillus gasseri)가 있는데, 이 균주는 위산에서의 생존률이 좋을 뿐만 아니라 헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori)에 대한 저지능력이 있어서위염과 위궤양, 그리고 위암의 예방작용을 할 수 있다. 소장과 대장에서는 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus)와 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei),락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)등의 통성혐기성 유산균들이 소화촉진 및 유해균의 억제작용 등을 한다. 소장에서는 담즙산이 분비되므로 담즙산에서의 생존률도 높아야만 생균제로서의 역할을 잘 수행할 수 있다. 따라서 본 발명에서 지향하는 복합생균제를 만들기 위해서는 위산과 담즙산에 모두 강한 내성을 갖고 있어야 하므로 내성 평가시험을 통하여 이에 적합한 균주들을 선발하였다.
비피더스균의 경우 주로 대장에서 활동하므로 유산균과 마찬가지로 위산과 담즙산에 대한 내성이 탁월한 것을 선발하였고, 대장에 존재하는 유해균과의 길항작용, 즉 저지능력이 우수하고 장내 정착성이 좋으며, 발암물질을 생성하는 효소의 감소효과를 검증하였다. 발암물질은 주로 대장에서 유해미생물에 의하여 만들어지는데, 발암물질을 생성하는 효소로는 베타 글루코시데이즈(β-glucosidase)와 베타 글루쿠로니데이즈(β-glucuronidase)가 일반적으로 알려져 있다. 최근 연구에 의하면 비피더스균주가 이러한 발암효소의 활성을 억제시키며, 또한 발암효소를 생성하는 유해균주의 생육을 저해시켜 부패산물을 감소시키는 연구결과가 있다.
당화균과 효모는 모두 산소를 필요로하는 호기성 미생물인데, GRAS로 인정된 식품유래의 미생물중에서 선발을 검토하였으며, 분비하는 효소의 종류와 생산능력 등을 중심으로 평가하였다. 따라서 한국인이 많이 섭취하는 곡류와 채소류, 고기류 등의 존재하에서 잘 증식하는 균주들을 중점적으로 선발하였다. 또한 당화균이 분비하는 항균성 물질인 박테리오신에 의해 유산균의 저해가 있는지를 확인하여서 저해작용이 없는 것을 선발하였고, 효모와 유산균의 공존시 생존력과 증식력에 얼마나 상승효과가 있는지도 검증하였다. 이러한 과정을 통하여 유산균과 비피더스균, 그리고 당화균과 효모균이 각각 독립적으로 활성을 잘 유지할 뿐만 아니라 복합시 서로 협동함으로써 활성을 장기간 유지할 수 있는 조합을 완성하였다.
[표 1] 복합생균제의 균주의 조성
분류 | 균주명 | 공급처 |
유산균 | Lactobacillus acidophilusNCFMLactobacillus acidophilusLa-5Lactobacillus casei107Lactobacillus casei705Lactobacillus gasseriLG351Lactobacillus plantarumLP-1Pediococcus acidilacticiPA-1 | (미)Marshall (덴)Chr.Hansen (미)Culture system (독)Wiesby (미)Culture system (미)Culture system (미)Culture system |
비피더스균 | Bifidobacterium infantisBBIBifidobacterium longumBBLBifidobacterium longumBL730Bifidobacterium bifidumBb-12 | (미)Marshall (미)Marshall (미)Culture system (덴)Chr.Hansen |
당화균 | Bacillus coagulansKFRI 00841Bacillus subtilusKFRI 00183Bacillus nattoKFRI 00170 | (한)식품개발연구원 (한)식품개발연구원 (한)식품개발연구원 |
효모 | Kluyveromyces marxianusKFRI 00102Saccharomyces cerevisiaeKFRI 00104Debaryomyces hanseniiDH-2 | (한)식품개발연구원 (한)식품개발연구원 (독)Wiesby |
실시예 2
이상과 같이 선발된 미생물들은 위산과 담즙산에 대한 내성이 탁월하고, 소화효소의 분비력도 좋으면서 장내 유해균의 억제효과와 발암효소의 역가도 낮추는 등 장기능개선을 위하여 필요하다고 하는 효능을 골고루 갖추고 있다고 보여서 실험적으로 장내 인공위액과 담즙액에 대한 내성효과를 평가하였다. 먼저 0.1M 염산(HCl)과 펩신(pepsin 1000U/ml)을 첨가한 pH 2.0-2.5의 인공위액에 유산균, 비피더스균, 당화균, 효모균을 각각 2% 첨가후 37℃, 2시간동안 반응후 1ml를 취해 멸균되 생리식염수에 10배수 희석법으로 생존율을 확인 하였으며, 인공위액에서 내성을 보인 균주를 0.3% 담즙산에 2% 접종후 37℃, 24시간동안 반응후 위액내성과 같은 방법으로 평판배지에 10배수 희석 평판도말법으로 확인하였다. 실험적 장내소화액에 대한 내성의 결과는 [표2]에 나타내었다.
[표 2] 복합생균제의 인공위액 및 담즙액 내성효과 (in vitro)
분류 | 균주명 | 생존율(%) | |
인공위액내성 | 담즙액내성 | ||
유산균 | Lactobacillus acidophilusNCFMLactobacillus acidophilusLa-5Lactobacillus casei107Lactobacillus casei705Lactobacillus gasseriLG351Lactobacillus plantarumLP-1Pediococcus acidilacticiPA-1 | 80758080857570 | 75708080807070 |
비피더스균 | Bifidobacterium infantisBBIBifidobacterium longumBBLBifidobacterium longumBL730Bifidobacterium bifidumBb-12 | 80708080 | 70708080 |
당화균 | Bacillus coagulansKFRI 00841Bacillus subtilusKFRI 00183Bacillus nattoKFRI 00170 | 608070 | 909090 |
효모 | Kluyveromyces marxianusKFRI 00102Saccharomyces cerevisiaeKFRI 00104Debaryomyces hanseniiDH-2 | 707060 | 808070 |
실시예 3
복합생균제 복용시 장내 미생물균총의 변화 및 복용균주들간의 상호공생작용을 알아보기 위하여 인체와 동물의 장에 유익한 프로바이오틱스인 락토바실러스 아시도필러스 NCFM, 바실러스 서브틸러스 KFRI 00183를 용량비 2%로 첨가후 500ml의 플라스크에서 37℃, 150rpm으로 48시간 배양하였다. 또한 복합생균제의 실험으로는 대조실험군에 활성이 우수한 사카로마이세스 세레비지에 KFRI 00104을 첨가하여 접종 하였으며, 배양환경은 대조군과 동일하게 유지하였다.
실험용 배지로는 미국의 디프코회사의 제품을 이용하였으며, 혼합배양시는 MRS배지를 이용하였으며, 실험결과시 미생물의 균수를 확정하기 위한 선별배지로는 유산균은 MRS배지를 이용하였으며, 당화균은 TSA배지를 그리고 효모균은 YPD배지를 이용하였다.
유산균의 경우 대수증식기까지의 빠른 성장을 보였으며, 이는 효모의 첨가에 의한 효모 대사합성물의 세포외 분비에 의해 유산균의 빠른 증식이 있었으며, 당화균의 경우 혼합배양시 유의성 있는 저해효과가 없었으며. 이는 복합미생물에 의한 공생작용이 있슴을 알수 있었다.
[표 3] 유산균, 당화균 그리고 효모의 성장에 따른 미생물수의 변화
대조구(cfu/ml) | 실험구(cfu/ml) | ||||||
배양시간(시간) | 유산균 | 비피더스 | 당화균 | 유산균 | 비피더스 | 당화균 | 효모 |
0 | 5.2×105 | 4.9×105 | 5.8×105 | 5.1×105 | 5.0×105 | 5.8×105 | 4.8×105 |
12 | 6.8×106 | 6.5×106 | 7.1×107 | 7.0×106 | 6.7×106 | 6.8×107 | 6.5×106 |
24 | 8.8×108 | 7.8×108 | 8.0×107 | 8.3×108 | 8.0×108 | 7.8×107 | 7.8×106 |
48 | 2.2×108 | 3.2×108 | 3.2×107 | 8.8×108 | 8.4×108 | 4.5×107 | 4.2×105 |
실시예4
인공위액내성과 담즙액 내성에서의 우수한 효과를 지니며, 장내공생작용이 우수한 생균제를 이용한 장질환 개선 및 장기능 활성에 우수한 효과를 검증하기 위해 유산균으로는 락토바실러스 아시도필러스 NCFM, 락토바실러스 아시도필러스 La-5, 락토바실러스 카제이 107, 락토바실러스 카제이 705, 락토바실러스 가세리 LG351, 락토바실러스 플란타룸 LP-1, 페디오코카스 아시디락티시 PA-1의 최소 2종류 이상이 3∼30%함유(중량비)를 이용하였고, 비피더스균으로는 비피도박테리움 인펜티스 BBI. 비피도박테리움 롱검 BBL, 비피도박테리움 롱검 BL-730, 비피도박테리움 비피덤 Bb-12 의 최소 2종류 이상이 3∼30%함유(중량비) 하였으며, 당화균으로는 바실러스 코아굴란스, 바실러스 서브틸러스 KFRI 00183, 바실러스 나토 KFRI 00170 의 최소 1종류 이상이 2∼15%함유(중량비), 효모속으로는 클루이베로마이세스 마르시아누스 KFRI 00102, 사카로마이세스 세레비지에 KFRI 00104, 데바리오마이세스 한세니 DH-2 의 최소 1종류 이상이 2∼10%함유(중량비)를 함유 하였으며, 덱스트린, 올리고당, 비타민 및 미네랄을 5-15% 함유(중량비) 첨가하여 장내균총의 불균형증세, 설사, 변비 또는 과민성대장증후군등의 장기능 이상증상자등 실험대상자로서 성인남녀 20명(30∼40대 연령층)을 자원 받아서 10g 포장 제품을 하루 식후 3회 3주간 투여하여 그 전후 결과를 비교, 평가하였다. [표2]에 장내생존율의 결과를 표시한 바와 같이 매우 안정한 결과를 얻을 수 있었고, 개인적으로 응답한 주관적인 평가에서도 [표4]에서와 같이 장내유해균의 저해와 변비개선효과 매우 우수한 것으로 나타났다.
[표 4] 성인에게 복합생균제를 투여시 복용전, 복용후의 결과 비교표
복용전 | 복용1주후 | 복용2주후 | 복용3주후 | ||
1회이하2∼3회4∼5회6회 이상 배변자 / 주 | 21530 | 11270 | 08102 | 05123 | |
분변의 pH | 6.8∼7.2 | 6.8∼7.0 | 6.6∼6.8 | 6.6 | |
유익균의 분포(cfu/g) | 유산균의 수 | 5.8×107 | 7.8×107 | 2.5×108 | 6.2×108 |
비피더스균의 수 | 1.1×109 | 1.5×109 | 2.5×109 | 3.2×109 | |
당화균의 수 | 3.3×105 | 4.0×105 | 1.5×106 | 2.2×106 | |
효모균의 수 | 2.1×104 | 3.1×104 | 5.5×104 | 5.4×104 | |
유해균의 분포(cfu/g) | E. coli의 수 | 7.5×106 | 6.7×105 | 4.1×104 | 3.5×104 |
Staphylococcus의 수 | 2.1×105 | 1.0×105 | 6.6×104 | 1.8×104 | |
Clostridium의 수 | 6.6×105 | 2.0×105 | 5.1×104 | 3.8×104 |
단일 생균제보다 다양한 작용기작과 생육시 많은 생산물을 생성하는 복합적인 생균제는 그 효과가 매우 클 것이라고 추측되고 확인결과도 매우 양호한 결과를 얻었다. 여러종류의 유산균과 비피더스균, 그리고 소화를 촉진하는 당화균과 효모균의 조합은 음식물의 섭취후에 체내에서 일어나는 다양한 대사활동에 관여하면서 헬리코박터 파일로리의 억제에서 부터 아밀라제나 프로타아제, 리파아제와 같은 소화효소의 분비를 통한 소화력의 증진, 유해세균의 억제를 통한 설사의 개선 및 장내 균총의 정상화와 발암물질의 생성억제, 그리고 암모니아가스나 황화수소의 발생량 저하 등의 여러 효과를 기대할 수 있다. 또한 유해세균을 억제하는 유산균에 의하여 설사성 질환에 사용하는 항생제를 대체하는 효과를 얻을 수 있다. 효모균체 성분은 그 자체로서도 고단백질의 급원과 비타민B군의 급원이 되며, 세포벽 성분인 베타 글루칸(β-glucan)은 대장에서의 변비해소를 위한 식이섬유로서 작용하는 등의 효과를 얻을 수 있다. 또한 복합생균제 제품의 저장중 호기성미생물과 혐기성미생물이 공존함으로 인하여 미생물의 활성을 장기간 유지하는 품질보존성 증대효과도 있다.
Claims (4)
- 유산균, 비피더스균, 당화균에 장내 시너지효과가 우수한 효모속으로 이루어진 복합생균제로서 장기능 개선에 우수한 건강기능성식품
- 위 1항의 생균제에 있어서, 유산균으로는 락토바실러스 아시도필러스 NCFM, 락토바실러스 아시도필러스 La-5, 락토바실러스 카제이 107, 락토바실러스 카제이 705, 락토바실러스 가세리 LG351, 락토바실러스 플란타룸 LP-1, 페디오코카스 아시디락티시 PA-1의 최소 2종류 이상이 3∼30%함유(중량비), 비피더스균으로는 비피도박테리움 인펜티스 BBI. 비피도박테리움 롱검 BBI, 비피도박테리움 롱검 BL-730, 비피도박테리움 비피덤 Bb-12 의 최소 2종류 이상이 3∼30%함유(중량비), 당화균으로는 바실러스 코아굴란스, 바실러스 서브틸러스 F2006, 바실러스 나토 00170 의 최소 1종류 이상이 2∼15%함유(중량비), 효모속으로는 클루이베로마이세스 마르시아누스 00102, 사카로마이세스 세레비지에 00104, 데바리오마이세스 한세니 DH-2 의 최소 1종류 이상이 2∼10%함유(중량비)을 함유하는 건강기능성식품
- 위 1항의 생균제에 있어서, 생균제의 활성증가를 위해 덱스트린이나 식이섬유, 올리고당, 비타민 및 미네랄과 기타 생리활성물질을 5∼15%함유(중량비) 첨가하여 분말이나 과립형의 형태로 제조된 건강기능성식품
- 유산균, 비피더스균, 당화균 및 효모속으로 이루어진 복합 생균제 분말이 함유된 사료첨가제, 과자류, 캔디류, 아이스크림류 및 껌류 등에 첨가된 건강기능성식품
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