KR20040071349A

KR20040071349A - 골다공증 예방 및 치료용 기능성 식품 조성물

Info

Publication number: KR20040071349A
Application number: KR1020030007268A
Authority: KR
Inventors: 박재웅; 박치걸; 이의선; 권익부
Original assignee: 롯데제과주식회사
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-12
Also published as: KR100509177B1

Abstract

본 발명은 골다공증 예방 및 치료용 기능성 식품 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 골다공증 예방 및 치료에 효능이 있는 것으로 알려진 이소플라본, 해조칼슘, 비타민 D3, 유단백 가수분해물(Casein Phospho Peptide, CPP)에 골형성 촉진과 골흡수 억제 기능을 동시에 갖는 효과와 안전성이 뛰어난 우유로부터 분리 정제된 유염기성 단백질(Milk Basic Protein, MBP)을 유효성분으로 일정 비율 함유시킴으로써 골다공증과 이와 함께 유발되는 골절을 예방 및 치료할 수 있는 기능성 식품 조성물에 관한 것이다.

Description

골다공증 예방 및 치료용 기능성 식품 조성물{Composition of functional food for prevention and treatment of osteoporosis}

우리 인간의 뼈는 다른 신체 조직과 마찬가지로 끊임없는 변화를 계속하는데 오래된 뼈는 파괴되고 다시 새로운 뼈를 만들어 내는 재형성 과정을 거친다. 이러한 교체(Turnover) 중의 오래된 뼈의 파괴 또는 골흡수(Bone Resorption)는 혈액세포에서 생기는 파골세포(Osteoclast)에 의해 이루어지며, 이는 뼈에 흠집(Pits)을 내어 뼈 속의 칼슘이 혈액으로 용출되어 근육수출, 혈액응고 등과 같이 신체 기능을 유지하는데 사용된다. 한편, 이와 반대되는 새로운 뼈를 만드는 골형성(Bone Formation)은 골세포에서 생성된 골아세포(Osteoblast)가 파골세포로 의해 뼈에 난 흠집(Pits)을 콜라겐으로 채우고 칼슘과 인의 침착물(Hydroxyapatite)을 덮어서 새롭고 단단한 뼈를 만드는 것이다. 이러한 인간의 골밀도는 노령화 현상에 따라 감소하는 경향이 있고, 특히 여성들에게는 폐경기 이후에 급격히 감소하여 소위 폐경기 골다공증은 매우 심각한 건강문제로 대두되고 있는 현실이다.

폐경기 이후 여성의 약 30%에서 발병하는 골다공증은 가장 흔한 대사성 골질환으로 노년기 골절의 주요한 원인이 되며 우리나라에서도 약 300만명 정도의 골다공증 환자가 있는 것으로 알려지고 있다. 골다공증이 발병되는 주요 부위로는 척추, 대퇴골, 경골, 상완골로 조그마한 충격에도 쉽게 골절이 일어나며 사소한 골절이 잘 낫지 않고 골수염과 같은 중병으로 악화되어 이에 인한 경제적, 사회적 손실은 실로 막대하다. 골반 골절의 경우 골절 1년 내에 12 ∼ 20%가 사망하게 되고 생존자중의 50%는 정상으로 회복되지 않는다. 골다공증은 골형성과 골흡수 대사의 불균형으로 인하여 골격의 화학적 조성에는 변화가 없고 단위 용적당 뼈의 밀도가 감소하여 척추, 요골 및 대퇴골의 골절을 쉽게 일으키는 질병으로 원인으로는 칼슘, 에스트로겐, 부갑상선 호르몬, 식사습관, 가족력 등 여러 요인에 기인한다고 한다.

폐경기 이후에 오는 급격한 골손실이나 수술로 난소를 제거한 젊은 여성에게 나타나는 빠른 골손실은 에스트로겐 결핍으로 인한 경우로, 폐경기 이후로는 30대이후에 발생하는 골손실의 정도보다 5 ∼ 10배 가속화된다. 폐경으로 인한 에스트로겐 감소는 칼슘 이용률을 저하시키고 부갑상선 호르몬에 의한 폐경 후 많은 여성들이 겪고 있는 심각한 질병으로 현재 골다공증 치료제로 사용되고 있는 물질로는 칼슘제제, 인산염, 불소제제, 이프리플라본(Ipriflavone), 비타민 D3 등이 있으며 미국 식품의약청(FDA)에서 골다공증의 예방과 치료제로 인정한 약물은 여성 호르몬인 에스트로겐(Estrogen), 알렌드로네이트(Alendronate), 랄록시펜(Raloxifen) 3가지이며 칼시토닌(Calcitonin)은 치료제로서만 인정되고 있다.

한편, 종래 골다공증 예방, 치료제는 대부분이 에스트로겐 계통의 물질로서 에스트로겐 계통의 물질을 장기간 복용할 경우에는 담석, 혈전증과 같은 부작용과 유방암, 자궁암과 같은 암발생 가능성이 증가한다. 그러나, 골다공을 예방·치료하기 위해서는 약물을 단기간 복용하는 것만으로는 효과가 없기 때문에 장기간의 복용이 필수적이다. 따라서, 장기간 복용하여도 상기와 같은 부작용 없이 골다공을 예방 및 치료할 수 있는 소재에 대한 연구가 현재 많이 진행되고 있다.

유염기성 단백질(Milk Basic Protein. MBP)은 우유에서 추출한 천연소재로서 우유에는 3.2% 정도의 유단백이 존재하는데 그 중 카제인(Casein)이 81.2% 이며 유장 단백질(Whey protein)이 18.8%의 비율로 구성되어 있다. 유염기성 단백질(MBP)은 이중 유장 단백질에서 이온교환수지를 통해 얻어진 미량 성분으로 카제인보다 리신과 아르기닌 함량이 높아 염기성을 띠고 있다. 이 염기성 단백질의 최대 생리학적 특징으로는 골아세포(Osteoblast)에 의한 골형성을 촉진시킬뿐만 아니라 파골세포(Osteoclast)에 의한 골흡수를 억제하는 기능을 동시에 갖는다는 것이다. 위에서 언급한 골다공증 예방에 효과가 있는 소재들은 일반적으로 골형성과 골흡수 대사 중 어느 한쪽에만 유효한 효능을 갖는 반면, 유염기성 단백질(MBP)는 뼈를 만드는 골아세포(Osteoblast) 증식을 촉진시키고, 또한 이 골아세포에 의해서 뼈 구조에 있어 철근구조와 같은 역할을 하는 콜라겐 생성을 촉진하는 등 골형성 대사에 직접적으로 영향을 미칠 뿐만 아니라 [Biochemical and Biophysical Research Communications 261(1999), 113-117, 269(2000) 628-632] 골손실을 유발시키는 파골세포(Osteoclast)의 생성을 억제함과 동시에 생성된 파골세포에 의한 골흡수 억제기능[Int. Dairy Jcurnal 7(1997) 821-825]을 동시에 갖는 매우 획기적인 단백질이다.

이러한 유염기성 단백질(MBP)을 식품에 적용한 예는 아직까지 보고된 바 없다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구한 결과, 유염기성 단백질(MBP)을 유효성분으로 함유하여 장기간 복용하여도 부작용이 없는 골다공증의 예방 및 치료 효과가 있는 기능성 식품을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 골다공증 예방 및 치료용 기능성 식품 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 유염기성 단백질(MBP) 0.05 ∼ 1.50 중량%를 유효성분으로 하고, 추가적으로 이소플라본 0.05 ∼ 1.0 중량%, 해조칼슘 0.1 ∼ 2.0 중량%, 비타민 D3 0.00001 ∼ 0.0001 중량% 및 유단백 가수분해물(CPP) 0.005 ∼ 0.5 중량% 중에서 선택된 2종 이상을 포함하는 골다공증 예방 및 치료용 기능성 식품 조성물을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 이소플라본, 해조칼슘, 비타민 D3, 유단백 가수분해물(Casein Phospho Peptide) 등의 골다공증 예방 및 치료에 효능이 있는 소재에 유염기성 단백질(Milk Basic Protein, MBP)을 유효성분으로 일정 비율 포함함으로써 골형성 촉진과 골흡수 억제 기능을 동시에 갖는 효과와 안전성이 뛰어난 골다공증 예방 및 치료용 기능성 식품 조성물에 관한 것이다.

먼저, 본 발명에서 사용하는 특징적인 물질로서는 우유에서 치즈를 제조하는 과정에서 발생하는 부산물로 취급하던 유장 단백질을 이온 교환수지를 통해 정제하여 얻어진 유염기성 단백질(Milk Basic Protein, MBP)로, 이는 리신, 아르기닌 등의 염기성 단백질을 많이 함유하고 있는 펩타이드의 일종이다. 이소플라본, 해조칼슘, 비타민 D3, 유단백 가수분해물(Casein Phospho Peptide)와 같은 골다공증 예방 및 치료에 효과가 있는 성분들이 골형성, 골흡수 대사에 있어 어느 한쪽에만 효능을 갖는 반면, 유염기성 단백질(MBP)은 두 대사에 모두 관여하여 골형성을 촉진시킴과 동시에 골흡수를 억제하여 튼튼한 골구조를 유지시킬 수 있는 성분으로 본 발명에서는 0.05 ∼ 1.50 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 만일 이의 함량이 0.05 중량% 미만이면 골다공증 예방 및 치료 효과를 기대할 수 없으며 1.50 중량% 초과하면 제품에 점성이 발생하며 제품 품질에 문제가 발생할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 이소플라본은 식물체에 들어있는 색소물질 중의 한 종류로 C₆-C₃-C₆를 기본구조로 하는 페놀계 화합물로서 자연계에 존재하는 이소플라본의 대부분은 배당체 형태로 존재하며 크게 3종류의 이소플라본(Genistein, Daidzein, Glycitein)이 당과 결합된 형태로 존재하는데 이러한 배당체가 체내에서 전환 과정을 거쳐 흡수되어 생리활성을 나타내게 되며 그 기능으로는 혈중 칼슘 이온의 농도를 일정하게 유지시키기 위해 골조직으로부터 칼슘 이온을 방출시키는 부갑상선 호르몬(Parathyroid Hormone)의 기능을 방해하여 골흡수가 일어나지 않도록하며, 또한 여성 호르몬과 유사한 기능을 갖기 때문에 폐경기 이후의 골다공증 예방에 효과적일 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 이소플라본 0.05 ∼ 1.0 중량%를 사용하며, 이의 함량이 0.05 중량% 미만이면 골다공증 예방 효과가 미비하고 1.0 중량% 초과하면 조성물 완제품에 이취를 발생시킬 수 있는 요인이 된다.

본 발명에서 사용하는 해조칼슘은 천연 식물성 칼슘으로서 세계 최고의 청정해역인 북대서양 아일랜드 남서부 카스텔 타운베어(Castel townbere)에서 자생하는 홍조류(학명:Phymatilithon calcareum&Lithothamium calcareum)의 줄기를 가공하여 얻어지며 높은 칼슘 함량과 고흡수율로 다른 칼슘식품에 비해 인체에 적합하게 이용되고 뼈의 밀도와 함량을 증가시켜주는 좋은 칼슘 공급원으로 사용된다. 이의 함량은 0.1 ∼ 2.0 중량%가 바람직하며, 이의 함량이 0.1 중량% 미만이면 칼슘 공급원으로서 효과가 미비하며 2.0 중량% 초과하면 제품 조직 및 식감을 저해시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 비타민 D3는 이미 잘 알려진 바와 같이 소장 점박세포에서 칼슘의 결합 단백질(Binding Protin)의 합성을 촉진시켜 능동흡수를 증가시킴과 동시에 이소플라본의 기능과 같은 부갑상성 호르몬(Parathyroid Hormone)의 분비를 억제시켜 골흡수를 방지하는 기능을 한다. 본 발명에서 비타민 D3의 함량은 0.00001 ∼ 0.0001 중량%가 바람직하며, 이의 함량이 0.00001 중량% 미만이면 골다공증 예방 효과를 기대할 수 없으며 0.0001 중량% 초과하면 조성물 완제품에 원하지 않는 이취, 이미를 발생시킬 수 있다.

본 발명에서 사용한 유단백 가수분해물(Casein Phospho Peptide. CPP)은 우유에 트립신 등의 단백질 분해효소를 작용시켜 얻을 수 있는 소재로서 일반적인 칼슘 공급원들이 불용성 형태로 존재하여 인체의 소화기간으로의 흡수 및 이용율이 낮아 체내에서 침전이 이루어지는 경우가 많으나, 상기 유단백 가수분해물은 pH 중성 부근인 소장내에서 인산의 존재하에서도 칼슘을 가용성 상태로 유지시킬 수 있으므로 칼슘의 인체 내 흡수를 촉진시키는 효과가 있다. 본 발명에서 이의 함량은 0.005 ∼ 0.5 중량% 가 바람직하며, 이의 함량이 0.005 중량% 미만이면 칼슘과 유단백 가수분해물과의 결합력이 약해지므로 체내 흡수율이 떨어지며 0.5 중량%를 초과하면 카제인 특유의 쓴맛이 강하게 발생한다.

상기와 같이 골다공증 예방 식품의 필수 유효성분으로서 유염기성 단백질(Milk Basic Protein. MBP)에 이소플라본, 해조칼슘, 비타민 D3, 유단백 가수분해물(Casein Phospho Peptide. CPP)을 첨가함으로써 골 밀도의 향상 효과를 얻을 수 있었다.

상기 성분들을 음식물에 첨가시키는 방법으로는 당해 제품의 제조과정의 어떠한 때에 첨가하여도 무방하며 잔여원료와 혼합사용도 가능하며 90 ℃에서 10분간 가열하여도 그 활성을 잃지 않으므로 제조 공정시 가열 공정이 포함되어 있는 제품에도 그 사용이 가능하다.

본 발명에서는 예컨대 상기 골다공증 예방 및 치료가 가능한 식품으로 츄잉껌에 적용하여 제조한 바, 이러한 츄잉껌을 저작하면 자연스럽고 간편하게 골다공증을 예방·치료할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 그 외에도 상기와 같은 본 발명의 골다공증 예방·치료 효과를 기대할 수 있는 식품으로서 껌, 캔디, 정과, 크림제리, 초콜릿, 스낵, 비스켓 등의 과자류; 아이스크림, 샤베트, 아이스 밀크와 같은 빙과류; 햄, 소시지 등의 축육제품; 발효유, 우유 등의 유제품류; 음료; 퓨린; 스프; 잼 등의 다양한 예가 있다.

이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 2: 츄잉껌 제조

다음 표 1과 같은 조성과 함량으로 통상적인 방법을 사용하여 츄잉껌을 제조하였다.

구분(중량%)	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
껌베이스	25.000	25.000	25.000	25.000	25.000
설탕	45.000	45.000	45.000	45.000	45.000
물엿	10.000	10.000	10.000	10.000	10.000
포도당	6.000	6.000	6.000	6.000	6.000
소르비톨액	0.500	0.500	0.500	0.500	0.500
글리세린	0.500	0.500	0.500	0.500	0.500
향료	1.800	1.800	1.800	1.800	1.800
감미개선제	10.81293	10.80793	10.76293	10.938	10.43793
히스티딘	0.002	0.002	0.002	0.002	0.002
해조칼슘	0.260	0.260	0.260	0.260	0.260
비타민 D3	0.00007	0.00007	0.00007	-	0.00007
이소플라본	0.045	-	0.045	-	0.450
CPP	-	0.050	0.050	-	0.050
MBP	0.080	0.080	0.080	-	-
총 량	100.000	100.000	100.000	100.000	100.000

시험예

상기 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 2에서 제조된 츄잉껌을 다음과 같은 조건으로 실험하였다.

1. 실험 대상자 선정 : 건강한 40 내지 50세의 여성이며, 각각 5집단으로 나누어 실시하며 각 집단의 신체적 특징은 다음 표 2에 나타내었다.

2. 실험 대상 저작껌 : 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 2의 조성으로 제조된 츄잉껌.

3. 연구 내용 : 실시예 1 ∼3 및 비교예 1 ∼ 2에서 제조된 츄잉껌을 실험대상자에게 내용물에 대한 언급 없이 매일 하루에 3회씩 10분간 6개월동안 저작하도록 하였다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
실험자 수	16	16	16	16	16
나이(yr)	44 ±4	45 ±3	44 ±3	45 ±4	42 ±3
체중(kg)	55 ±3	55 ±2	52 ±4	56 ±4	54 ±4
신장(m)	1.60 ±0.03	1.58 ±0.05	1.61 ±0.03	1.61 ±0.05	1.63 ±0.02

1) 골 밀도 측정

실험자들의 골 밀도 측정은 이중에너지 방사선 골밀도 측정기(Dual Energy X-ray Absorptiometry, Hologic QDR 4500 A, Waltham, MA, USA)를 이용하여 요골의 골 밀도를 측정하였으며, 상기 실시예 1 ∼ 3과 비교예 1 ∼ 2의 조성으로 제조된 츄잉껌을 저작하기 전과 6개월간 저작한 후의 골 밀도 변화를 다음 표 3에 나타내었다.

구 분(중량%)	골밀도 (g/cm³)
실시예1	저작 전	0.84 ±0.07
실시예1	저작 후	0.89 ±0.07
실시예2	저작 전	0.83 ±0.09
실시예2	저작 후	0.90 ±0.05
실시예3	저작 전	0.83 ±0.07
실시예3	저작 후	0.97 ±0.04
비교예1	저작 전	0.84 ±0.05
비교예1	저작 후	0.85 ±0.05
비교예2	저작 전	0.83 ±0.08
비교예2	저작 후	0.85 ±0.03

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에 따라 통상의 츄잉껌 조성물에 해조칼슘, 비타민 D3, 이소플라본, MBP을 첨가하여 제조 후 저작 실험을 한 결과 골 밀도가 저작 전에 비해 저작 후 약 5.95% 증가하였으며 상기 실시예 2에 따라 해조칼슘, 비타민 D3, CPP, MBP를 첨가하여 제조한 츄잉껌을 저작한 결과 약 8.43%의 골 밀도의 증가가 있었다. 상기 실시예 3에 따라 해조칼슘, 비타민 D3, 이소플라본, CPP, MBP이 모두 첨가한 츄잉껌을 저작한 결과 약 16.87%의 높은 골 밀도 향상을 나타낸 반면 해조칼슘만을 첨가하여 제조한 츄잉껌과 MBP를 제외한 해조칼슘, 비타민 D3, 이소플라본, CPP를 모두 첨가하여 제조한 츄잉껌의 결과는 각각 1.19%, 2.41%로 다소 미약한 골 밀도 증가를 나타내었다.

2) 골대사의 생화학적 표지자(Bone Marker) 검사

골대사의 변화를 측정하는 방법으로 골 밀도 측정 이외에 생화학적 표지자를 이용한 실험 방법이 많이 이용되고 있으며, 본 발명에서는 골형성 표지자로 혈청 ALP(Alkaline Phosphatase)를 선정, ALP 반응시약 킷트(Alkaline Phosphatase Reagent Kit)[Chiron Diagnotics Co., USA]를 이용하여 혈액 자동 생화학 분석기(Autoanalyzer)[RA-XT, Technicon Co.]로 활성을 측정하였으며 골흡수 표지자로는 하이드록시프롤린(Hydroxyproline)을 선정하여 Jamall의 방법[Jamall, S., Finelli, V.N. and Qui, S.S. ; A simple Method to Determine Nanogram Lebels of 4-Hydroxyproline in Biological Tissues. Anal. Biochem. 112. 70∼75, 1981]으로 비색정량하여 활성을 측정하였다. ALP의 활성을 측정하기 위해 실시예 1 ∼ 3, 비교예 1 ∼ 2의 조성으로 제조된 츄잉껌을 6개월간 저작한 실험자들의 체혈을 실시하였으며 최소 8시간 단식 후 오전 9시에서 11시 사이에 체혈한 혈액을 이용하였다. 또한, 하이드록시프롤린은 아침 식사전 오전 9시에서 10시 사이에 실험자들의 소변을 채집하여 냉동 보관하였다가 분석하여 측정하였다.

구 분(중량%)	혈청 ALP (U/L)
실시예1	저작 전	18.62 ±7.62
실시예1	저작 후	22.71 ±4.46
실시예2	저작 전	18.24 ±5.78
실시예2	저작 후	22.98 ±6.41
실시예3	저작 전	18.44 ±7.11
실시예3	저작 후	23.87 ±6.94
비교예1	저작 전	18.77 ±6.10
비교예1	저작 후	18.42 ±7.74
비교예2	저작 전	18.20 ±5.85
비교예2	저작 후	19.26 ±4.71

구 분(중량%)	뇨 중의 하이드록시프롤린 (㎍/㎗)
실시예1	저작 전	11.24 ±1.28
실시예1	저작 후	8.89 ±2.46
실시예2	저작 전	10.84 ±2.11
실시예2	저작 후	8.81 ±1.69
실시예3	저작 전	11.37 ±1.45
실시예3	저작 후	8.57 ±2.20
비교예1	저작 전	12.21 ±0.92
비교예1	저작 후	11.41 ±1.99
비교예2	저작 전	11.91 ±1.45
비교예2	저작 후	11.46 ±2.80

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 골형성 대사를 반영하는 ALP의 활성을 비교하여 보면 실시예 1 ∼ 3이 매우 높은 활성증가를 보인 반면 비교예 1 및 2의 경우에는 비교예 1은 6개월간 저작 전, 후의 차이가 없었으며 비교예 2는 미약한 증가만을 나타내었다.

또한, 골흡수 대사를 나타내는 뇨 중의 하이드록시프롤린의 함량 수치의 변화를 나타낸 상기 표 5에서는 실시예 1 ∼ 3이 6개월간 저작 후 뇨 중 하이드록시프롤린의 수치가 감소한 것으로 보아 골흡수 대사가 어느 정도 억제되었다고 판단되나 비교예 1 및 2의 경우에는 뇨 중 하이드록시프롤린의 수치변화가 거의 없는 것으로 나타났다.

따라서, 생화학적 표지자를 이용한 검사를 통해서 알아본 결과 실시예 1 ∼3의 조성으로 제조된 츄잉껌을 저작한 실험자들은 골형성이 촉진됨과 동시에 골흡수가 억제되는 현상을 보였으나 비교예 1 및 2의 실험자들은 골형성 촉진 및 골 흡수 억제 효과가 미비한 것으로 나타났다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 우유에서 분리 정제한 유염기성 단백질(MBP)을 유효성분으로 하는 기능성 식품은 종래의 골다공증 예방 소재에 비해 골형성 촉진 능력 및 골흡수 억제 능력이 매우 우수하며 인체에 안전성이 보장되므로 어떠한 식품에 적용하여도 골다공증 예방 및 치료에 기여할 수 있는 효과가 있다.

Claims

유장 단백질을 이온교환수지를 통해 얻어진 유염기성 단백질(Milk Basic Protein) 0.05 ∼ 1.50 중량%를 유효성분으로 하고, 추가적으로 이소플라본 0.05 ∼ 1.0 중량%, 해조칼슘 0.1 ∼ 2.0 중량%, 비타민 D3 0.00001 ∼ 0.0001 중량% 및 유단백 가수분해물(Casein Phospho Peptide) 0.005 ∼ 0.5 중량% 중에서 선택된 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 치료용 기능성 식품 조성물.