KR20040083742A - 자몽종자 추출물 및 중탄산나트륨을 포함하는 항균 조성물및 그의 제조방법 - Google Patents

자몽종자 추출물 및 중탄산나트륨을 포함하는 항균 조성물및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자몽종자 추출물 및 중탄산나트륨, 추가로 글라이신을 포함하는 개선된 항균 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 약알칼리성 조건하에서도 공중 부유 세균 및 진균과 식품 부패균 및 식중독균에 대하여 생육억제 및 살균효과가 있고, 추가로는 살균제 및 천연식품 보존제로서 유용하다.

Description

자몽종자 추출물 및 중탄산나트륨을 포함하는 항균 조성물 및 그의 제조방법{Antimicrobial composition comprising grape fruit seed extract and sodium bicarbonate and preparation method thereof}
본 발명은 자몽종자 추출물 (Grapefruit seed extract, GFSE) 및 중탄산나트륨 (Sodium bicarbonate, SB)을 포함하는, 진균 및 세균에 대하여 생육억제 및 살균효과가 있는 개선된 항균 조성물에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 자몽종자 추출물, 중탄산나트륨 및 글라이신을 포함하는, 살균제 및 천연식품 보존제로서 유용한 항균 조성물 및 그의 방법에 관한 것이다.
우리 생활주변에 서식하는 각종 병원성 미생물이나 식품부패균에 대한 주의가 요구되고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 미생물의 오염을 방지하거나 증식을 억제하는 항균제에 대한 연구와 함께 기존의 항균제의 효과를 높이기 위한 연구도 진행되고 있다. 최근 생합성 및 화학적 항균제의 사용으로 내성을 갖는 균이 증가함에 따라 천연항균제를 이용하여 내성을 방지하고 기존 항균제에 대하여 내성을 갖는 균에 대한 항균제로서의 천연항균제 개발이 다각도로 검토되고 있다.
천연항균제란 천연 자원이나 미생물 자원으로부터 선택성이나 생화학적, 생리학적 차이를 극대화하여 바이러스, 세균, 효모, 곰팡이 등을 선택적으로 제어하며 인체에는 무해하게 또는 독성을 최소화한 항균제를 말한다.
현재 알려진 천연 항균제중 널리 사용되고 있는 소재중 하나는 자몽종자 추출물이며 식품첨가물공전에 천연첨가물로 등재되어 사용량 및 사용대상 식품의 제한이 없으며 인체에 무해하고 (Harich, J. 1982 U.S. Patent 1, 354, 818), 환경용 세척제, 천연식품보존료 및 화장품 업체나 의약업체에서는 치료용 제품으로 나오고 있다.
자몽종자 추출물은 자체가 약산성으로 산성에서 광범위한 항균 효과가 보고되고 있다. 따라서, 약알칼리성에서는 안정성이 떨어지고 그 효과가 저하되기 때문에 환경 및 식품첨가용 제제는 에탄올에 0.5% ~ 1.0%의 농도로 첨가되어 pH 1.5 ~ 3.0의 범위에서 출시되고 있는 실정이다. 그러나, 중성이나 약알칼리성 식품의 보존제 또는 산에 저항성이 있는 균주에 대한 항균제로서 사용하기 부적절하여, 약알칼리성하에서도 안정성이 유지되는 혼합 제제의 개발이 요구되고 있다.
본 발명자들은 자몽종자 추출물에 특히, 중탄산나트륨을 가하면 자몽종자 추출물은 약알칼리성 조건임에도 불구하고 항균 효과를 가질 수 있고, 추가로 글라이신을 가하면 약알칼리성 pH 7~9에서 자몽종자 추출물의 안정성이 유지되어 그의 효과가 증진된다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 약알칼리성 조건하에서 진균 및 세균에 대하여 생육억제 및 살균효과가 있는, 자몽종자 추출물 및 중탄산나트륨, 및 추가의 글라이신을 포함하는 개선된 항균 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 중성이나 약알칼리성 식품의 보존제 또는 산에 저항성이 있는 균주에 대한 항균효과가 있으며, 약알칼리성하에서도 안정성이 유지되는 항균 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 E. coli O156:H7에 대한 본 발명의 조성물의 항균 효과를 나타낸 도.
도 21a 내지 도 1h는 각 진균에 대한 본 발명의 조성물의 항균 효과를 나타낸 도.
도 31a 내지 도 1h는 각 세균에 대한 본 발명의 조성물의 항균 효과를 나타낸 도.
본 발명은 약알칼리성 조건, 즉 pH 7~9에서 진균 및 세균에 대하여 생육억제 및 살균효과가 있는, 자몽종자 추출물과 상기 자몽종자 추출물의 pH를 조절하는 pH조절제를 포함하는 항균 조성물에 관한 것이다.
이때, 상기 pH조절제는 중탄산나트륨 또는 탄산나트륨 중 어느 하나이며, 상기 중탄산나트륨 또는 탄산나트륨 및 자몽종자추출물의 중량비가 0.1-1.0%: 0.1-1.0%일 수 있다.
또한, pH완충제를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 pH완충제는 글라이신일 수있다. 이때, 중탄산나트륨:글라이신:자몽종자 추출물의 중량비는 0.01 ~ 10:0.1 ~ 1:0.1 ~ 1일 수 있다.
본 발명은 또다른 측면에서, 정제수에 0.01~10%(w/v)의 중탄산나트륨을 용해시키고, 0.1~1%(w/v)의 글라이신을 가한 후 0.1~1.0%(v/v)의 자몽종자 추출물을 가하는 것을 특징으로 항균 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 항균 조성물은 용액을 진균이나 세균 등에 직접 투여하여 항균효과를 얻을 수 있으나, 용액을 대기중에 분무하여 대기중의 진균이나 세균 등을 살균할 수도 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 보다 구체적으로 설명하지만 이들에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
실시예 : 항균 조성물 및 그 제조방법
정제수에 중탄산나트륨(또는 탄산나트륨), 글라이신을 용해시키고, 상기의 혼합액에 자몽종자 추출물을 가하고 진탕시키면서 완전하게 혼합하여 본 발명의 항균 조성물을 제조하였다. 각 조성물내 포함된 구성물의 함량을 하기 표 1에 나타내었다.
이때 중탄산나트륨:글라이신:자몽종자 추출물의 중량비는 0.01 ~ 10:0.1 ~ 1:0.1 ~ 1 이며, 나머지는 증류수이다.
또한, 본 발명에 따른 항균 조성물의 제조방법은 정제수에 0.01~10%(w/v)의 중탄산나트륨을 용해하고, 0.1~1%(w/v)의 글라이신을 가한 후 0.1~1.0%(v/v)의 자몽종자 추출물을 가하는 것이다.
SB (혹은 탄산나트륨)(%) Gly (%) GFSE (%) 정제수
1 10 1.0 1.0 잔량
2 2 - 0.5 잔량
3 2 0.5 0.18 잔량
4 2 0.1 0.3 잔량
5 0.4 0.1 0.3 잔량
6 0.2 0.1 0.3 잔량
7 0.1 0.1 0.1 잔량
SB :중탄산나트륨 ; Gly: 글라이신 ; GFSE: 자몽종자 추출물 (Grapefruit Seed Extract 50-60% in Glycerin)
진균에 대한 저해효과를 증진시키기 위해 본 발명의 항균 조성물을 약알칼리 용액으로 제조된다.
자몽종자 추출물은 자몽 종자를 물, 에틸알콜 또는 글리세린으로 추출하여 제조하며 통상적으로 추출용매인 글리세린과 50-60% 혼합물로 상용화되고 있다. 주성분은 아스코르브산, 스테롤, 데하이드로 아스코르브산, 토코페롤, 팔미트산 등으로 되어있다. 자몽종자 추출물의 작용기작은 미생물의 세포막 관련 효소 활성을 약화시키고 그 투과성을 약화시키며 세포 호흡 작용의 억제를 도모함으로써 미생물의 생육을 저해하는 항균기작을 소유하고 있는 것으로 보고되어 있다. 특히 바이오플라보노이드인 나린진이 주성분으로 함유되어 있으며 이 나린진은 금속복합체형성능력이 있어 미생물 분비효소나 세포막 기능에 영향을 주어 정균작용을 하는 성분으로 알려져 있다. 이와 같이, 자몽종자 추출물은 항균 및 항산화작용이 뛰어나 천연식품 보존제로의 이용효과가 뛰어나다.
본 발명에서 사용되는 중탄산나트륨(또는 탄산나트륨)은 무색 또는 백색의 결정 덩어리 또는 백색의 결정성 분말이며, 무독성이고 물에 잘 녹는 성질을 갖는다. 중탄산나트륨은 본 발명의 항균 조성물에서 자몽 종자 추출물의 산성 pH를 높이는 조절 작용을 하고 지방 성분을 용해하는 작용을 도와 표면에 잔류하는 세균을 노출시키도록 함으로써 살균력을 증대시키는 작용을 갖는다. 중탄산나트륨(또는 탄산나트륨)은 자몽종자 추출물을 중성 또는 약알카리성화하는 pH조절제로써 사용된 것이다.
본 발명에서 사용되는 글라이신은 첨가시 금속이온 특히 칼슘이온과 킬레이트화는 성질을 가지고 있으며 산화 방지 작용을 높이고 자몽종자추출물을 낮은 농도로 첨가하여도 충분한 살균작용을 발휘하도록 제균성의 효과를 높인다. 또한 아민기와 카르복시기를 가지고 있는 양쪽성 이온을 가지고 있기 때문에 완충능력이 있어 항균용액의 pH를 안정화시키는 작용을 하여 항균제의 효과를 안정화 시키고 저장성 증대에 기여한다. 글라이신은 항균용액의 pH완충제 또는 pH안정제로써 사용된 것이다.
특히 보고된 바와 같이 글라이신은 비타민C를 안정화시킬 수 있기 때문에 자몽종자출물의 주요 성분중의 하나인 비타민C를 안정화시킬 수 있다. 또한, 하기 실시예에서 입증되는 바, 글라이신의 완충작용에 의해 중탄산나트륨의 최저 농도인0.1%에서 자몽종자 추출물의 첨가로도 pH 강하되지 않는다.
실시예 1 : 글라이신의 완충작용 시험
글라이신의 완충작용을 시험하기 위하여 각 단일성분 물질 또는 혼합물을 증류수에 녹여 농도별로 pH 변화를 확인하여 표2(각 성분별 또는 조합별 pH 변화)에 나타내었다.
SB 농도 (%) 0.1 0.2 0.4 1.0 2.0
pH 8.69 8.62 8.58 8.53 8.43
Gly 농도 (%) 0.1 0.2 0.3 0.5 -
pH 6.56 6.34 6.46 6.46 -
GFSE 농도 (%) 0.1 0.18 0.3 0.6 1.0
pH 4.25 3.94 3.93 3.59 3.40
SB/Gly 농도 (%) 10/0.5 2/0.5 0.4/0.1 0.2/0.1 -
pH 7.91 7.99 8.36 8.35 -
Gly/GFSE 농도 (%) 0.1/0.18 0.1/0.3 0.5/0.18 0.5/0.3
pH 4.29 4.22 4.84 4.70
SB/GFSE 농도(%) 0.1/0.1 0.2/0.18 0.4/0.3 1.0/0.6 2.0/1.0
pH 8.51 8.48 8.46 8.45 8.38
a) SB/Gly/GFSE 농도 (%) 0.2/0.1/0.3 0.4/0.1/0.3 2/0.5/0.18 10/0.5/0.18 -
pH 8.36 8.36 8.08 7.89 -
SB :중탄산나트륨 ; Gly: 글라이신 ; GFSE: 자몽종자 추출물 (50-60% in Glycerin)
상기 결과와 같이 자몽종자 추출물은 0.1% 농도에서도 산성이며 중탄산나트륨은 0.1-2% 농도에서 pH 8 이상의 약 알칼리성을 나타내었다(8.43-8.69). 글라이신은 1~10% 농도에서 pH는 5.5 ~ 7.0의 범위를 나타내는데, 측정 결과 글라이신 단독으로는 pH 6 범위에서 벗어나질 않았다. 중탄산나트륨과 글라이신을 섞은 용액은 글라이신에 의한 약간의 pH 변화가 있으나 미미하게 변화하였고, 글라이신과 자몽종자 추출물을 섞은 경우는 pH를 높이는 결과를 나타내었으나 알칼리성으로 변화시키지는 못하였다.
특히, a)SB/Gly/GFSE에 나타난 바와 같이, 중탄산나트륨의 농도를 2배 또는 5배로 하여 첨가한 경우에도 혼합물의 pH는 동일하거나 pH 변화는 크지 않았다. 이로써 글라이신의 완충작용을 확인할 수 있었다.
실시예 2 : 본 발명의 항균 조성물의 시너지 효과 시험
A. 유효살균농도 측정
각 성분의 유효살균농도를 측정하기 위하여 E. coli O156:H7을 배지 (Nutrient broth; Beef extract 0.3%, peptone 0.5%, pH 6.8±0.2)에 접종하여 37 ℃에서 24시간동안 배양한 후, 통상의 microdilution method에 따라 균의 성장이 없는 가장 낮은 농도의 배지에서 각 성분의 농도를 조사하여 최소저해농도를 결정하고 그 결과를 표 3(E. coliO157:H7에 대한 본 발명의 조성물의 유효살균농도(%))에 나타낸다.
성 분 MIC
SB 1.5625
Gly 5
GFSE 0.0122
SB/GFSE 0.313/0.0056
(SB/Gly/GFSE) 0.313/0.01565/0.0056
SB :중탄산나트륨 ; Gly: 글라이신 ; GFSE: 자몽종자 추출물
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 중탄산나트륨과 글라이신의 최소저해농도는 각각 1.56%, 5.0%으로 나타났으며, 자몽종자 추출물은 0.0122%(122ppm)으로 나타났다. 그러나 모두 조합된 용액의 유효살균농도에서의 성분 함량은 0.313/0.01565/0.0056 (중탄산나트륨/글라이신/자몽종자 추출물)으로 나타나 각 성분에 의한 시너지 효과가 있는 것으로 확인되었다.
B. 시너지 항균 효과 시험
본 발명의 항균용액의 시너지 효과를 시험하기 위하여 상기 실시예 2.A에 사용된 E. coli O157:H7를 사용하였다. 약 105x CFU/mL로 희석된 0.1mL의 균액을 배지 (Nutrient Agar)에 도말한 후, 음성 대조군(어느 성분도 포함하지 않은 것), 양성 대조군 1)2% SB, 2)0.1% Gly, 3)0.3% GFSE 및 처리군 (구체적으로, 상기 제조 실시예에서 제조된 4번 조성물 또는 2% SB + 0.1% Gly + 0.3% GFSE을 혼합한 용액)을 0.3g씩 분무한 후 24시간동안 항온인큐베이터 (37oC)에서 배양하였다. 집락이 형성되었는지를 육안으로 관찰하고, 상기 결과를 도 1에 나타낸다.
도 1a 내지 도 1d에 나타낸 바와 같이, 24시간 경과 후 음성 대조군에서는 E. coli O157:H7의 집락이 ~105CFU/ml 형성되어 여전히 오염되어 있음을 알 수 있었고, 반면에 양성 대조군에서는 ~104CFU/ml 형성되었으며 반면에, 처리군에서는 집락이 형성되지 않았다. 따라서, 본 발명이 가장 우수한 항균 효과를 갖고 있음을 확인할 수 있었다.
실험예: 본 발명의 항균 효과
A. 진균에 대한 항균 효과
본 발명의 진균에 대한 항균 효과를 알아보기 위하여 사면배지(Potato dextrose broth: potato starch 20%, dextrose 2%, agar 1.5%, pH 5.6±0.2)에 25℃에서 5일 동안 배양시켜 형성된 포자를 0.8% 멸균 생리식역수와 혼합하여 수거하여 현탁시켜 105mycellia/mL로 조정하고 포테이토 덱스트로스 아가에 접종시켜 도말한 후 제조 실시예에서 제조된 3번 조성물을 0.5g씩 분무한 후 항온인큐베이터(25℃) 내에서 5일간 배양하고 포자 형성 유무를 따라 항균 효과를 판별하였다.
사용된 진균별로 결과를 하기 표 4(진균에 대한 항균 효과) 및 도 2a 내지 도 2h에 나타낸다.
균종 처리군 미처리군
아스페르길루스 나이저(Aspergillu niger) - +
리조푸스 스톨로니퍼(Rizopus stolonifer) - +
클라도스포륨 레시나에(Cladosporium resinae) - +
푸자리움 옥시스포럼(Fusarium oxysporum) - +
뮤코 라세모수스(Mucor racemosus) - +
뉴로스포라 시토필라(Neurospora sitophila) - +
페니실리움 디기타튬(Penicillium digitatum) - +
페니실리움 엑스판숨(Penicillium expansum) - +
- : 포자 형성되지 않음 + : 포자 형성
B. 세균에 대한 항균 효과
본 발명의 세균에 대한 항균 효과를 알아보기 위하여 대수증식기의 균을 수거하여 0.8% 멸균생리식염수와 혼합하고 현탁시킨 후 약 106x CFU/ml의 농도로 조정하고 영양 배지(또는 tryptic soy 아가)에 도말하고 제조 실시예에서 제조된 3번 조성물을 0.5g씩 분무한 후 24시간동안 항온 인큐베이터(25℃) 내에서 배양하였다. 이후, 배양된 세균의 생육 여부를 육안으로 관찰하여 저해 여부를 판별하였다.
사용된 세균별로 결과를 하기 표 5(세균에 대한 항균 효과) 및 도 3a 내지 도 3h에 나타낸다.
균종 처리군 미처리군
장염비브리오균(Vibrio parahaemylyticus) - +
슈도모나스 플루오레슨스(Psuedomonas fluorescens) - +
황색포도상구균 (Staphylococcus aureus) - +
살모넬라균(Salmonellaspp.) - +
병원성 대장균 O157:H7 (E. coliO157:H7) - +
쉬겔라균(Shigellaspp.) - +
리스테리아균 (Listeria monocytogenes) - +
캠필로박터 제주니 (Camphylobacter jejuni) - +
마이크로코커스 플라부스(Micrococcus flavus) - +
- : 균의 생육이 억제됨 + : 균의 생육이 억제되지 않음
결론적으로, 상기 두개의 실험예에 나타난 바와 같이 본 발명의 조성물은 진균 및 세균에 대하여 강한 생육 저해 활성을 갖는 것을 관찰 할 수 있었고, 이로써항균 효과를 확인할 수 있었다.
한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 위 실시예에서 본 발명에 따른 항균 조성물에 글라이신이 포함되는 것으로 기재하였으나, 글라이신이 포함되지 않더라도 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 있다. 즉, 중탄산나트륨이나 탄산나트륨이 자몽종자추출물을 알칼리성화하므로 염기성 식품의 보존제 또는 산에 저항성이 있는 균주에 대한 항균효과를 충분히 얻을 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 항균 조성물 및 그 제조방법은 자몽종자 추출물과 pH조절제 및 pH완충제를 포함하므로, 중성 및 약알칼리성 조건하에서도 공중 부유 세균 및 진균과 식품 부패균 및 식중독균에 대하여 생육억제 및 살균효과가 있고, 추가로는 살균제 및 천연식품 보존제로서 유용한 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 자몽종자 추출물과 상기 자몽종자 추출물의 pH를 조절하는 pH조절제를 포함하는 항균 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 pH조절제는 중탄산나트륨 또는 탄산나트륨 중 어느 하나이며, 상기 중탄산나트륨 또는 탄산나트륨 및 자몽종자추출물의 중량비가 0.1-1.0%: 0.1-1.0%인 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, pH완충제를 추가로 포함하는 항균 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 pH완충제는 글라이신이며, 중탄산나트륨:글라이신:자몽종자 추출물의 중량비는 0.01 ~ 10:0.1 ~ 1:0.1 ~ 1인 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
  5. 정제수에 0.01~10%(w/v)의 중탄산나트륨을 용해시키고, 0.1~1%(w/v)의 글라이신을 가한 후 0.1~1.0%(v/v)의 자몽종자 추출물을 가하는 것을 특징으로 항균 조성물의 제조 방법.
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