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 |
저작 후 |
0.89 ±0.07 |
실시예2 |
저작 전 |
0.83 ±0.09 |
저작 후 |
0.90 ±0.05 |
실시예3 |
저작 전 |
0.83 ±0.07 |
저작 후 |
0.97 ±0.04 |
비교예1 |
저작 전 |
0.84 ±0.05 |
저작 후 |
0.85 ±0.05 |
비교예2 |
저작 전 |
0.83 ±0.08 |
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 |
저작 후 |
22.71 ±4.46 |
실시예2 |
저작 전 |
18.24 ±5.78 |
저작 후 |
22.98 ±6.41 |
실시예3 |
저작 전 |
18.44 ±7.11 |
저작 후 |
23.87 ±6.94 |
비교예1 |
저작 전 |
18.77 ±6.10 |
저작 후 |
18.42 ±7.74 |
비교예2 |
저작 전 |
18.20 ±5.85 |
저작 후 |
19.26 ±4.71 |
구 분(중량%) |
뇨 중의 하이드록시프롤린 (㎍/㎗) |
실시예1 |
저작 전 |
11.24 ±1.28 |
저작 후 |
8.89 ±2.46 |
실시예2 |
저작 전 |
10.84 ±2.11 |
저작 후 |
8.81 ±1.69 |
실시예3 |
저작 전 |
11.37 ±1.45 |
저작 후 |
8.57 ±2.20 |
비교예1 |
저작 전 |
12.21 ±0.92 |
저작 후 |
11.41 ±1.99 |
비교예2 |
저작 전 |
11.91 ±1.45 |
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.