KR20050072413A - 혈당 강하 효과를 갖는 청국장 또는 그 추출물을 함유한조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 청국장 또는 그 추출물을 함유한 혈당조절용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에서 제조된 청국장을 첨가한 식이투여시, 제1형 당뇨 또는 제2형 당뇨가 유발된 실험쥐에서 고혈당을 개선하고 식후혈당증가를 낮추었으며, 혈액 당화 헤모글로빈 농도를 낮추는 효과를 보임으로써, 본 발명에서 제조된 청국장 또는 그 추출물을 함유한 당뇨병 치료 및 혈당강하용 의약품 및 건강기능식품으로 이용할 수 있다.

Description

혈당 강하 효과를 갖는 청국장 또는 그 추출물을 함유한 조성물{Composition comprising Chongkukjang or its extract having blood glucose-lowering activity}
본 발명은 청국장 또는 그 추출물을 함유한 혈당조절용 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 청국장 또는 그 추출물을 유효성분으로 하는 당뇨병의 예방 및 치료용 조성물에 관한 것이다.
우리 국민의 당뇨병으로 인한 사망률은 1990년에 인구 십만명 당 11.8명에서 2000년에 22.6명으로, 최근 10년 사이에 91.5%가 증가하였다. 따라서 당뇨병으로 인한 사망자 수도 급증하여 현재 당뇨병은 한국인 사망요인 중 제 4위를 차지하고 있다(Korea National Statistical Office. Annual Report on the Cause of Death Statistics 19. 1999; Korea National Statistical Office. Annual Report on the Cause of Death Statistics 21. 2002). 당뇨병은 고혈당을 특징으로 하는 일련의 대사질환군으로, 만성적인 고혈당은 적절한 치료를 하지 않으면 대혈관합병증, 미세혈관합병증, 당뇨병성 신경병증 및 신장 질환과 같은 합병증을 야기하게 된다(Defronzo, R.A. Diabetologia, 21, pp165-171, 1981; Steiner, G., et al.; American Journal of Physiology, 246, pp187-192, 1984). 당뇨병의 치료법으로는 일반적으로 약물요법과 식이요법, 운동요법을 병행하는데, 치료목표는 지속적으로 혈당을 정상치에 가깝게 유지하여 당뇨병성 합병증을 예방하고 지연하는 것이다(Heo, G.B. Diabetes Mellitus, 9, pp5-10, 1985; Koivisto, V.A. Diabetes Care, 16, pp29-39, 1993).
청국장은 한국에서 전통적으로 섭취하고 있는 콩 발효식품이다. 청국장의 주원료인 콩은 혈당지수가 낮아서 당뇨병에 효과가 있으며, 우수한 단백질 급원일 뿐 아니라 식이섬유, 올리고당, 이소플라본 등의 생리활성 물질을 함유한 우수한 식품으로 알려져 있다(David, J.A., et al., American Journal of Clinical Nutrition ,34, pp362-366, 1981; Adlercreutz, H. and Mazur, W., Annals Medicine, 29. pp95-120, 1997). 청국장은 콩에 함유되어 있는 다양한 생리활성 물질을 함유하고 있을 뿐 아니라, 발효과정 중에 새로운 생리활성 물질이 생성될 수 있는 가능성도 가지고 있어서 건강에 도움을 줄 것으로 기대되고 있다(Kim, O.H., et al., Food Industry and Nutrition ,4, pp40-46 1999).
중국의 전통 콩 발효식품인 타우치 물 추출물을 제2형 당뇨동물 모델 및 당뇨환자에게 장기간 섭취시켰을 때 혈당을 감소시켰다고 보고되어, 콩 발효식품이 혈당저하 효과를 가지고 있을 가능성을 제시하였다(Fujita, H., Yamagami, T. Life Science, 70, pp219-227, 2001, Fujita, H., et al.; Nutrition Research , 23, pp713-722, 2003).
청국장과 관련된 기술로는 특허공개 제2001-2980호, 제1999-70171호, 제1999-60113호, 제93-11894호, 제93-1812호, 제91-7446호, 제88-5879호, 제2001-18095호, 제1999-72468호, 제2001-25273호, 제2001-18094호, 제97-64430호, 제1999-65689호, 제1990-12548호 및 제1998-8040호와 특허공고 제1994-10744호, 제1992-2675호, 제1993-2356호 및 제1996-16567호 등이 있다. 그러나 이 기술들은 모두 청국장의 이취 제거와 물성 개선에 초점이 맞추어져 있다.
국내특허공개 제2002-21178호는 기능성 청국장 및 그 제조방법에 관한 것으로 항암 기능성 청국장을 기재하고 있고, 특허공개 제 2003-59985호에서는 대두발효추출물을 함유하는 성인병 예방용 발효유 및 그 제조방법을 기재하고 있으며, 이의 혈청콜레스테롤 감소 및 혈압 저하 효과를 개시하고 있다.
그러나 상기 문헌 어디에도 청국장이 당뇨병에 사용된다는 교시나 개시된 바 없다.
이에 본 연구자들은 우수한 혈당강하 기능을 갖는 고품질의 청국장을 제조하기 위하여 연구한 결과, 본 발명에서 제조된 청국장을 사용하여 제 1형 및 2형 당뇨동물 모델과 당뇨환자에 대한 혈당강하효과를 관찰하여 혈당강하기능이 우수함을 확인함으로서 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 혈당강하활성을 갖는 청국장을 제조하여 이를 함유하는 당뇨병 예방 및 치료용 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 세척한 대두를 침지, 탈수, 증자, 방냉 후 바실러스 서브틸리스 균으로 접종 및 발효를 통하여 제조된 기능성 청국장 또는 그 추출물을 함유하는 당뇨병 예방 및 치료용 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 기능성 청국장 또는 그 추출물은 하기와 같이 수득될 수 있다.
먼저, 대두를 세척하고 12시간 내지 24시간 동안 부피의 3배 내지 5배의 물에 침지시킨 다음, 10분 내지 2시간동안 탈수시키고, 가압증자기를 이용하여 100 내지 150℃, 바람직하게는 121℃ 에서 10분 내지 2시간, 바람직하게는 15분 증자한 후, 온도가 50 내지 70℃가 되도록 방냉한다. 배양된 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바람직하게는 바실러스 서브틸리스 SNU816, 바실러스 서브틸리스 ATCC9327, 바실러스 서브틸리스 ATCC6633, 바실러스 서브틸리스 ATCC9466, 더욱 바람직하게는 바실러스 서브틸리스 SNU816 균주를 대두 무게의 1-3중량%, 바람직하게는 2중량%로 접종하여 37℃에서 40시간 내지 80시간, 바람직하게는 72시간동안 발효시키고, 부가적으로 동결건조시켜 본 발명의 기능성 청국장을 수득할 수 있다.
또한 상기 제법에 추가적으로 당업계의 통상적인 추출방법, 예를 들어 주정 또는 정제수로 온침 또는 냉침 추출하는 방법을 통하여 엑기스 형태로 얻은 후 이를 동결건조와 같은 건조방법을 수행하여 건조추출물 형태를 얻음으로써 본 발명의 조성물에 사용될 수 있다.
본 발명의 상기 방법으로 수득된 기능성 청국장은 당뇨를 유발한 흰쥐에게 경구 투여하였을 때 내당능을 개선시켰으며, 기능성 청국장을 장기간 섭취시킨 경우 혈장 포도당 농도 및 혈액 당화헤모글로빈 농도를 감소시키는 효과를 보였으며, 전혀 급성 독성을 나타내지 않는 등 부작용이나 독성 등의 문제가 없어, 안전하게 투여할 수 있는 약재로 당뇨병을 예방 및 치료하기 위한 치료제로 이용하거나 기능성 식품의 유효성분으로도 이용할 수 있다.
본 발명은 상기 방법으로 수득된 기능성 청국장 또는 그 추출물을 유효성분으로 함유하는 당뇨병 예방 및 치료용 약학조성물을 제공한다.
본 발명의 당뇨병 예방 및 치료용 조성물은, 조성물 총 중량에 대하여 상기 청국장 또는 그 추출물을 0.1 ~ 80 중량%로 포함한다.
본 발명의 청국장 또는 그 추출물을 포함하는 조성물은 약학적 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물에는 필요에 따라 상기 청국장 또는 그 추출물 이외에 인체의 당흡수를 억제하여 당뇨병을 예방 및 치료하는데 사용되는 공지 물질 또는 새로운 물질을 추가로 포함하여 상승작용을 발휘할 수 있다.
본 발명에 따른 청국장 또는 그 추출물을 포함하는 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있으며, 청국장 또는 그 추출물을 포함하는 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 청국장 또는 그 추출물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는 데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈 (tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 청국장 또는 그 추출물의 약학적 투여 형태는 단독으로 또는 타 약학적 활성 분획물과 결합뿐만 아니라 적당한 집합으로 사용될 수 있다.
본 발명의 청국장의 사용량은 환자의 나이, 성별, 체중에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 0.01 내지 1000 mg/㎏의 양, 바람직하게는 0.1 내지 100 mg/㎏의 양을 일일 1회 내지 수회로 나누어 투여할 수 있다. 또한 그 청국장의 투여량은 투여경로, 질병의 정도, 성별, 체중, 나이, 합병증 등을 포함한 환자의 상태에 따라 증감될 수 있다. 이 외에 환자의 생활스타일과 같은 환자의 요소와 약리학적 요소 등을 고려하여 환자에게 제공하여야 한다. 따라서, 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 약학 조성물은 쥐, 생쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁내 경막 또는 뇌혈관내 (intracerebroventricular) 주사에 의해 투여될 수 있다.
본 발명은 혈당 강하 또는 당뇨병의 예방 효과를 나타내는 상기 제조방법으로 제조된 청국장 또는 그 추출물 및 식품학적으로 허용 가능한 식품보조 첨가제를 포함하는 건강기능식품을 제공한다. 본 발명의 건강기능식품은 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 환제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 약학투여형태 또는 건강음료형태가 바람직하다. 기능성 청국장을 첨가할 수 있는 식품으로는, 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강기능 식품류 등이 있다.
또한 혈당 강하 또는 당뇨병의 예방을 목적으로 식품 또는 음료에 첨가될 수 있다.
이 때, 식품 또는 음료 중의 상기 청국장의 양은, 일반적으로 본 발명의 건강기능식품 조성물의 경우는 전체 식품 중량의 0.1 내지 80 중량 %, 바람직하게는 1 내지 50 중량 %로 가할 수 있으며, 건강 음료 조성물에는 100㎖를 기준으로 1 ∼ 30 g, 바람직하게는 3 ∼10 g의 비율로 가할 수 있다.
본 발명의 건강 음료 조성물은 지시된 비율로 필수 성분으로서 상기 청국장을 함유하는 외에는 액체성분에는 특별한 제한점은 없으며 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨, 소르비톨, 에리스리톨 등의 당알콜이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 청국장(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등), 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 조성물 100 ㎖ 당 일반적으로 약 1 ∼ 20 g, 바람직하게는 약 5 ∼ 12 g이다.
상기 외에 본 발명의 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 본 발명의 조성물들은 천연 과일 쥬스 및 과일 쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 그렇게 중요하진 않지만 본 발명의 조성물 100 중량부 당 0 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
참조예 1. 청국장 성분 분석
청국장의 일반성분을 AOAC법으로 분석하였다. 수분, 조단백질, 조지방, 조회분 및 총 식이섬유 함량을 측정하였다. 수분은 상압가열건조법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조단백질은 세미 마이크로(semi-micro) Kjeldhal법, 조회분은 회화법을 이용하여 분석하였다(신효선. 식품분석(이론과 실험), 신광출판사, pp69-87, 1992). 총식이섬유 함량은 프로스키 등에 의해 개발 수정된 AOAC법으로 측정하였다(Prosky, L. et al., Journal-Association of Official Analytical Chemists, 71, pp1017-1023, 1988).
실시예 1. 청국장 제조
실험에 사용된 콩은 국산 대두를 사용하였다. 콩을 세척한 후 18시간동안 물에 담구어 불린 다음 물빼기를 하고 가압증자기를 이용하여 121℃에서 15분간 증자(autoclave)한 후, 온도가 60℃가 되도록 방냉하였다. 2.4% 영양 한천(nutrient agar) 배지를 121℃에서 15분간 멸균시킨 뒤 패트리 접시에 담아 굳도록 한 다음 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtillus) SNU816 균주를 4분도말하여 인큐베이터에서 24시간 보관하였다. 0.8%의 액체배지를 제조하여 가압증자기에서 121℃에서 15분간 멸균한 뒤 60℃로 식힌 후, 패트리 접시에 4분도말하였던 바실러스 서브틸리스를 백금이를 이용해 액체배지로 옮겨 37℃에서 48시간동안 배양하였다. 액체배지에서 배양한 바실러스 서브틸리스를 콩 무게의 2%로 접종하여, 인큐베이터에서 37℃에 72시간 동안 발효시킨 후, 본 발명의 청국장을 수득하였으며, 이를 참고예의 방법에 따라 함량을 분석하였다. 또한, 부가적으로 이를 동결건조하고 분말화하여 함량을 측정하였다.
청국장의 일반성분 함량은 수분 55.7%, 단백질은 19.7%, 조지방은 8.3%, 조회분은 2.4% 그리고 총 식이섬유는 7.0%이었다. 동결건조한 청국장의 수분함량은 8.6%, 단백질은 44.5%, 지방은 18.7%, 회분은 5.4%, 그리고 총 식이섬유는 15.8 %, 탄수화물은 7.0% 이었다.
실험예 1 : 제1형 당뇨동물 모델에서의 혈당 강하 효과 시험
1-1. 실험동물 및 당뇨유발
평균체중 302.0±8.0g의 SD계 수컷 흰쥐에게 AIN-76 식이를 3주간 공급한 후 스트렙토조토신(streptozotocin, STZ; Sigma Co., USA)을 대퇴부 근육에 투여하여(50mg/kg) 당뇨를 유발시켰다. 스트렙토조토신은 시트르산 완충액(citrate buffer, 0.1M, pH 4.5)에 용해시켜 투여하였고, 정상대조군(n = 10)은 동량의 시트르산 완충액을 투여하였다. 스트렙토조토신 투여 2일 후, 공복시 동물의 꼬리정맥으로부터 채혈하여 간이혈당계(Glucotrend; Germany)로 측정한 혈당이 200mg/dL 이상인 경우, 당뇨병이 유발된 것으로 간주하여 실험에 사용하였다.
당뇨쥐(n = 20)를 평균 체중이 비슷하도록 난괴법으로 당뇨대조군과 당뇨청국장군으로 나누고, 정상대조군(n = 10)과 당뇨대조군에는 AIN-76 식이을 기초로 한 대조식이(basal 식이)를, 당뇨청국장군은 동결건조하여 분쇄한 청국장 함유식이를 자유급식법으로 8주간 섭취시켰다.
각 식이의 성분 및 함량은 표 1에 나타내었다.
청국장함유 식이는 동결건조한 청국장을 39.3 % 함유하도록 제조하여, 대조식이의 단백질 급원은 카제인(casein), 청국장함유 식이의 단백질 급원은 청국장으로 하였다. 두 종류 식이의 단백질, 지방, 총 식이섬유의 함량을 동량이 되게 하였고, 복합당과 단순당의 함량도 유사하도록 하였다. 사육실의 온도 및 습도는 20∼25℃, 50∼60%로 유지하였고, 명암은 12시간 간격으로 점등 및 소등을 하였다. 동물 체중과 식이섭취량은 매주 3회 측정하였다.
대조식이(basal diet)과 청국장함유 식이(Chongkukjang containing diet)의 식이 조성
조성 대조 식이 (%) 청국장 함유 식이 (%)
옥수수 녹말1 15.0 12.8
카제인(casein)2 20.0 0.6
D,L-메티오닌2 0.3 0.3
수크로오스3 46.5 42.3
알파-셀룰로오스4 6.2 -
미네랄 혼합물2 3.5 3.5
비타밀 혼합물2 1.0 1.0
콜린 바이타르트레이트4 0.2 0.2
콩 오일5 7.3 -
동결건조한 청국장 - 39.3
1 대상사2 아이시엔사, 미국3 삼양사4 시그마사, 미국5 제일제당
실험식이를 8주간 공급한 후 정상대조군의 체중은 449.2±3.4g 이었고, 당뇨대조군의 체중은 262.4±6.1g으로 유의적으로 낮았다. 당뇨청국장군의 체중은 315.1±5.1g으로 나타나, 정상대조군 보다는 작고 당뇨대조군보다 크게 나타나, 청국장의 섭취는 당뇨병으로 인한 체중 감소를 완화시키는 효과가 있음을 알 수 있었다. 당뇨대조군(40.2±1.4g) 및 당뇨청국장군의 식이 섭취량(36.5±1.7g)은 정상대조군(27.6±0.7g)에 비해 유의적으로 높게 나타났다. 그 결과는 표 2에 나타내었다.
정상대조군, 당뇨대조군 및 당뇨청국장군 흰쥐 및 STZ을 투여한 흰쥐의 체중변화 및 식이 섭취량
정상대조군 당뇨대조군 당뇨청국장군
초기 체중 (g) 371.4 ±1.5 376.0 ±3.5 374.0 ±2.7
최종 체중 (g) 449.2 ±3.4c 262.4 ±6.1a 315.1 ±5.1b
체중 증가량 (g/day) 1.4 ±0.1c - 2.0 ±0.1a -1.1 ±0.1b
식이 섭취량 (g/day) 27.6 ±0.7a 40.2 ±1.4b 36.5 ±1.7b
* P < 0.05
하기 실험의 모든 결과는 평균±표준오차로 나타내었으며, 정상대조군, 당뇨대조군과 당뇨청국장군 사이의 유의성 검정은 분산분석(ANOVA) 후 투키 검정법(Tukey's test)으로 α = 0.05 수준에서 검정하였다.
1-2. 경구당 부하검사
식이 섭취 8주 후 경구 당 부하 검사를 실시하였다. 밤동안 14시간 절식시킨 동물에게 포도당(Glucose) 용액(1g/kg)을 경구 투여하고, 0, 30, 60, 90, 120, 180분에 꼬리 정맥에서 혈액을 채취한 후, 간이혈당계(Glucotrend; Germany)를 사용하여 혈당을 측정하였다. 각 시점마다 혈당을 3회 측정하여 평균값을 사용하였다. 각 시점의 혈당치를 공복혈당과 비교하여 혈당증가치를 계산한 후 혈당증가곡선을 구하고, 혈당증가곡선의 면적(area under the curve, AUC)을 계산하였다.
해당 식이 섭취 8주 후 경구 당 부하검사 결과는 도2에 나타내었다. 정상대조군, 당뇨대조군 및 당뇨청국장군의 공복혈당은 각각 123.9±2.0, 432.2±13.0, 362.6±13.4 mg/dL로 나타나, 당뇨청국장군의 혈당이 정상대조군보다 유의적으로 높게, 당뇨대조군보다 유의적으로 낮게 나타났다.
정상대조군의 혈당 증가는 30, 60, 90, 120, 180분에 각각 42.1±3.1, 28.7±2.8, 16.2±1.1, 7.7±1.3, -3.7±1.6 mg/dL로 나타나 당뇨대조군 및 당뇨청국장보다 유의적으로 낮았다. 당뇨대조군의 30, 60, 90, 120, 180분의 혈당 증가는 각각 181.5±14.1, 123.5±7.9, 72.7±7.9, 52.3±6.0, 10.1±4.4 mg/dL로 나타났으며, 당뇨청국장군의 경우 30, 60, 90, 120, 180분에 각각 121.9±12.5, 109.8±12.4, 55.5±11.8, 22.3±6.6, -4.3±6.6 mg/dL로 나타나, 당뇨청국장군의 혈당증가가 당뇨대조군에 비해 30분, 120분에 유의적으로 낮았다(P < 0.01). 또한 정상대조군, 당뇨대조군 및 당뇨청국장군의 식후혈당증가곡선의 곡선하 면적(AUC)는 각각 2,276±166, 11,272±595, 7,882±425 mg/dL로 나타나, 당뇨청국장군의 AUC는 정상대조군보다 유의적으로 높게, 당뇨대조군보다 유의적으로 낮게 나타났다(표 3).
식후 고혈당증은 중증의 당뇨병 뿐만 아니라, 공복시에는 고혈당증이 나타나지 않는 경미한 당뇨병에서도 관찰되는 증상으로 알려져 있다(Defronzo, R.A. Diabetologia, 21, pp165-171, 1981; Young, I.R., Stout, R.W., Diabetes Metabolism, 13, pp301-306, 1987). 식후 고혈당은 인슐린 민감도를 감소시키고(Koivisto ,V.A., Diabetes Care, 16, pp29-39, 1993) 대혈관 합병증 및 미세혈관 합병증을 일으킨다고 보고되었다(Steiner, G., Haynes, F., Yoshino, G., American Journal of Physiology, 246, pp187-192, 1984). 마더(Madar, Z. American Journal of Clinical Nutrition, 38, pp388-393, 1983)는 콩식이섬유를 6주간 섭취시킨 당뇨쥐에 있어서 경구 당 부하검사 결과 60분과 120분에 대조군보다 혈당이 유의적으로 감소하였다고 보고하였으며, 킨가 등(Kinga, M., Janusz, P., Jaek, K., Diabetes Research and Clinical Practice, 51, pp79-85, 2001)은 유럽 콩의 종류인 브라디키닌(bradykinin) 을 당뇨쥐에게 섭취시켰을 때 내당능이 개선되었다고 보고하였다. 콩을 원료로 하여 만들어지는 청국장의 섭취는 포도당 투여 후 혈당증가 및 식후혈당증가곡선의 면적을 대조군에 비해 유의적으로 감소시켰다. 따라서 청국장의 장기간 섭취는 인슐린 민감도를 개선시켜 당뇨병 치료 및 합병증 예방에 효과가 있을 것으로 사료되어진다.
정상쥐 및 STZ 투여로 당뇨가 유발된 쥐의 식후혈당증가곡선의 면적
식후혈당증가 면적 (mg?min/dL)
정상대조군 2,276 ±166a
당뇨대조군 11,272 ±595c
당뇨청국장군 7,882 ±425b
1-3. 혈장 포도당 농도
식이 섭취 8주째 실험동물을 희생하였다. 실험동물은 희생하기 전 14시간 절식시킨 후 이산화탄소 가스로 질식시켜 EDTA(ethylene diamine tetraacetic acid)를 10㎎씩 넣은 주사기로 심장에서 채혈하였다. 혈액은 3,000rpm에서 15분간 원심 분리하여 혈장을 수집하여 -70℃에서 보관하였다. 공복시 혈장 중의 글루코스(glucose) 함량은 어세이 키트(assay kit; 시그마사, 미국)를 이용한 글루코스 옥시다아제(glucose oxidase) 효소법으로 측정하였다.
식이 섭취 8주 째 공복 시 혈장 포도당 농도를 측정한 결과는 도 2에 나타내었다. 정상대조군의 경우 128.1±2.9 mg/dL이었고, 당뇨대조군 및 당뇨청국장군은 각각 438.2±8.9 mg/dL, 360.0±11.7 mg/dL로 나타나, 정상대조군의 혈장 포도당 농도는 당뇨대조군 및 당뇨청국장군에 비해 유의적으로 낮았다(p〈0.05). 당뇨쥐에 있어서 청국장군의 혈장 포도당 농도는 대조군에 비해 유의적으로 낮았으며, 이것은 장기간 청국장의 섭취는 당뇨치료의 일차 목표인 혈당조절에 효과가 있을 것으로 사료되어진다.
1-4. 혈액 당화헤모글로빈 농도
식이 섭취 8주째 심장채혈로 동물을 희생시키고 채취한 혈액의 당화헤모그로빈(HbA1C)을 어세이 키트(assay kit; 시그마사, 미국)를 이용한 크로마토그래피법 (Paisey, R.B., et al., Diabetologia, 19, pp3431-3460, 1980)으로 측정하였다.
혈액 당화헤모글로빈의 결과는 도 3에 나타내었다. 정상대조군의 당화헤모글로빈의 농도는 1.92±0.06 %로 당뇨군들에 비해 유의적으로 낮았다. 당뇨청국장군의 당화헤모글로빈 농도는 4.53±0.15 %로 당뇨대조군(5.12±0.13 %)에 비해 유의적으로 낮았다(도 3 참조).
당뇨 환자의 혈당 조절에 있어서 공복시 혈당 조절도 중요하지만, 최근 2개월간의 평균 혈당을 나타내는 당화헤모글로빈의 농도 또한 중요성이 크다. 이는 이 수치가 합병증의 발병 및 진전에 큰 영향을 미치기 때문이다. 적혈구의 평균수명은 120일인데 이 기간동안 고혈당이 지속되면 적혈구 내의 혈색소(hemoglobin)에서 비효소적이고 비가역적인 당화작용이 계속해서 일어나게 되어 당뇨병에 있어서 당화헤모글로빈치는 증가하게 된다. 따라서 장기간의 혈당조절 효과 조사에는 공복시 혈당보다 당화헤모글로빈의 측정이 더 의미가 있다고 보고되었다(Gabbay, K.H., et al., The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 44, p859-864, 1977). 당뇨병은 고혈당, 고인슐린혈증, 고지혈증 등과 같은 상태가 상당기간 지속됨으로서 당뇨병성 미세혈관 합병증이 발생되며 이때 당화헤모글로빈의 농도가 공복 혈당보다 당뇨 환자의 망막병증 발생과 진행에 대해 더 의미있는 지표임이 보고되었다(Klein, R., et al., Journal of the American Medical Association, 260, pp2864-2971, 1988). 따라서 당화 헤모글로빈은 당뇨병 치료와 장기간 혈당 조절을 나타내는 중요한 지표가 되어 당뇨 합병증 예방에 있어서 중요하다. 청국장의 장기간 섭취는 당화헤모글로빈 농도를 감소시켜 혈당 조절 및 당뇨 합병증 예방에 효과가 있음을 나타내었다.
실험예 2 : 제2형 당뇨동물 모델에서의 혈당 강하 효과 시험
2-1. 실험동물 및 당뇨유발
스프라그 도올리(Sprague Dawley, SD)계 흰쥐를 출생 5일째에 0.1 M 시트르산 완충액(citrate buffer, pH 4.5)에 용해시킨 스트렙토조토신(STZ; Sigma Co., USA, 100mg/kg BW)을 복강에 주사하여 제2형 당뇨병을 유발하였다. 스트렙토조토신을 투여한 10주일 후 공복상태의 동물의 꼬리정맥으로부터 채혈하여 간이혈당계(Glucotrend; Germany)로 측정한 혈당이 혈당이 150 mg/dL 이상일 때 당뇨병이 유발된 것으로 간주하여 실험에 사용하였다. 두 군의 평균체중이 비슷하도록 난괴법으로 분리하여 대조군에게는 AIN-93M basal 식이를, 청국장군에게는 동결건조 청국장을 단백질 급원으로 하는 식이를 8주 동안 섭취시켰다. 식이와 식수는 자유롭게(ad libitum) 공급하였으며, 사육실의 온도 및 습도는 20～25℃, 50～60%로 유지하였고, 명암은 12시간 간격으로 점등 및 소등을 하였다. 두 식이의 탄수화물, 단백질, 지방, 총 식이섬유, 회분의 함량을 동량이 되게 하였고, 복합당과 단순당의 비율도 동일하도록 하였다(표 4 참조). 청국장 식이는 40.1%의 청국장을 함유하도록 하였다.
대조군(control)과 청국장군(Chongkukjang)의 식이 조성
조성 대조군 식이 (%) 청국장군 식이 (%)
옥수수 녹말1 38.7 33.1
카제인(casein)2 20.0 -
덱스트리나이즈드 전분 13.2 13.2
수크로오스3 10.0 8.6
알파-셀룰로오스4 6.3 -
미네랄 혼합물5 3.5 3.5
비타밀 혼합물5 1.0 1.0
L-시스틴5 0.3 0.3
콜린 바이타르트레이트3 0.25 0.25
Tert-부틸하이드로퀴논 0.0014 0.0014
콩 오일6 7.5 -
청국장 - 40.1
1 대상사2 머리고울번사, 오스트레일리아3 삼양사4 시그마사, 미국5 ICN 바이오케미컬, 미국6 제일제당
동물 체중과 식이섭취량은 일주일에 3회 측정하였다. 청국장식이를 공급하기 전 대조군 및 청국장군의 체중은 각각 184.9±9.8 g, 176.0±10.5 g이었고, 식이 섭취 8주째 체중은 대조군이 251.6±10.0 g, 청국장군이 242.9±10.9 g로 체중증가는 유의적인 차이가 없었다. 대조군의 식이효율은 4.6±0.9 %로 청국장군(4.7±0.6 %)과 유의적인 차이가 없었다. 그 결과는 표 5에 나타내었다.
STZ 투여한 제2형 당뇨쥐의 대조군과 청국장군의 체중변화, 식이 섭취 및 식이 효율
대조군 청국장군
초기 체중 (g)1 184.9 ± 9.8 176.0 ±10.5
최종 체중 (g)2 251.6 ±10.0 242.9 ±10.9
식이 섭취량 (g/day) 27.0 ± 1.1 25.8 ± 1.4
식이 효율 (%) 4.6 ± 0.9 4.7 ± 0.6
1 10주 체중2 18주 체중
하기 실험의 결과는 평균±표준오차로 나타내었으며, 대조군과 당뇨청국장군 사이의 유의성 검정은 스튜던트 T-검정(Student's t-test)을 사용하여 실시하였다(α= 0.05).
2-2. 경구당 부하검사
경구당부하검사는 실험예 1-2에 기재된 방법과 동일하게 측정하였으며, 해당 식이 섭취 8주 후 경구 당 부하검사 결과는 다음과 같다.
대조군의 공복혈당은 389.0±14.5 mg/dL이었고, 청국장군의 공복혈당은 385.4±13.4 mg/dL이었다. 대조군의 혈당 증가수치는 30, 60, 90, 120, 180분에 각각 124.9±9.8, 157.1±10.2, 108.8±15.3, 68.0±10.8, 4.3±10.2 mg/dL으로 나타났다. 청국장군의 경우 30, 60, 90, 120, 180분의 혈당 증가가 각각 117.3±13.2, 123.4±11.6, 90.4±17.8, 40.9±10.9, 4.6±4.5 mg/dL로 나타나, 식후 60분에 청국장군의 혈당증가가 대조군에 비해 유의적으로 낮게 나타났다(P < 0.05)(도 4 참조). 또한 청국장군의 식후혈당증가곡선의 AUC(area under curve)는 대조군에 비해 낮은 경향을 보였다(표 6 참조).
STZ 투여로 제2형 당뇨를 유발한 쥐의 식후혈당증가곡선의 면적
식후혈당증가 면적 (mg?min/dL)
대조군 14,982 ±1,144
청국장군 12,015 ±1,308*
* significantly different at p〈0.05)
출생 후 5일 이내에 스트렙토조토신을 투여받은 흰쥐는 생후 10주 경에 제 2형 당뇨가 유발되어(Schaffer, S.W. and Mozaffari, M. CRC Press. pp231-255, 1996), 인슐린 저항성을 나타내게 된다(Murali, B. Upadhyaya, U.M. and Goyal, R.K., J. Ethnopharmacol., 81, pp199-204, 2002). 제 2형 당뇨환자는 인슐린 민감도가 낮아져 내당능 장애를 나타내게 되며, 식후 고혈당은 당뇨합병증을 유발한다고 알려져있다(Steiner, G. et al., American Journal of Physiology, 246, pp187-192, 1984). 하네펠드 등(Hanefeld, M., Temelkova, K.T., Diabetic Medicine, 14, ppS6-S11, 1997)은 공복혈당보다 식후 혈당이 심혈관질환과 더 밀접한 관계가 있다고 보고하였다. 이노우에 등(Inoue, I., et al., Diabetes Research Clinical Practice, 36, pp143-151, 1997)은 식후 최고치 혈당을 강하시키는 약물이 AUC도 감소시키는 효과를 나타내므로, 식후 혈당 개선효과가 탁월하다고 보고하였다.
청국장투여군은 청국장의 장기간 섭취로 포도당 투여 후 혈당이 최고점에 이르는 60분의 혈당증가가 대조군에 비해 유의적으로 낮았으며, 식후혈당증가곡선 또한 대조군에 비해 낮은 경향을 나타내었다. 이것은 청국장의 섭취로 인슐린 민감도가 개선되었기 때문으로 당뇨합병증 예방에 효과가 있을 것으로 사료되어진다.
2-3. 혈장 포도당 농도
실험예 1-3의 방법에 따라, 식이 섭취 8주 째 공복 시 혈장 포도당 농도를 측정한 결과, 청국장군의 경우 202.1 ±17.6 mg/dL이고 대조군의 경우(253.9 ±11.7 mg/dL)에 비해 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05)(도 5 참조).
타우치 추출물을 장기간 섭취한 KKAy 쥐에서 공복 혈청 포도당 농도가 감소되었으며, 이것은 타우치의 α-글루코시다제(glucosidase) 저해활성 때문인 것으로 보고하였다(Fujita H., Yamagami T., Life Science. 70, pp219-227, 2001). α-글루코시다제 저해활성이 높은 청국장의 장기간 섭취는 혈당조절에 도움을 줄 것으로 사료된다.
실험예 3 : 당뇨환자에 있어서 혈당 강하 효과
본 연구에서는 제 2형 당뇨환자 9명(남자 4명, 여자 5명, 평균연령 63.4±3.2세)에게 실시예 1에서 제조한 청국장을 제공하여, 12주간 매일 청국장 100 g을 섭취하도록 하였다.
환자는 실험 기간동안 실험 시작 이전부터 복용해 온 경구혈당강하제를 지속적으로 복용하였으며, 일상적인 생활습관을 유지하였으며, 총 열량 섭취량 및 탄수화물, 단백질, 지질에서 얻는 열량의 비율도 실험 시작 전과 유사하도록 하였다.
실험시작 전 환자의 심장과 체중을 측정하여 체질량지수(body mass index, BMI, kg/m2)를 계산하였고, 혈압을 측정하였으며, 바이오임페던스 분석기(Bioimpedance analyzer; 타니카사, 일본)으로 체지방을 측정하였다.
청국장 섭취기간 시작 전 및 종료 후 손끝에서 채혈하여 간이혈당계로 모세혈관 혈당을 측정하였고, 공복 정맥 혈액의 혈장 포도당 농도는 어세이 키트(assay kit; 시그마사, 미국)를 이용한 글루코스 옥시다아제(glucose oxidase) 효소법으로 측정하였다.
공복 혈액 당화헤모글로빈(glycated hemoglobin) 농도는 크로마토그래피법 (Cole, R.A., et al., Metabolism, 27, pp289-301, 1978)으로, 공복 혈장의 프락토사민(fructosamine) 농도는 효소법(Johnson, R.N., et al., Clinica Chimica Acta., 127, pp87-95, 1982)으로 측정하였다.
모든 결과는 평균±표준오차로나타내었으며, 청국장 섭취기간 전 및 12주간의 섭취기간 종료 후의 측정치에 대한 유의성 검증은 대응표본 T 검정(paired t-test)를 사용하여 실시하였다(α= 0.05).
실험대상자의 평균연령은 63.8±3.9세로 평균 유병기간은 6.5년±1.8 년이었다. 실험대상자의 평균체질량지수는 28.1±4.5 kg/m2, 체지방은 28.4±2.1 %이었으며, 최고 혈압 및 최저혈압은 각각 144.6±8.0 mmHg, 81.5±2.8 mmHg이었다. 당뇨환자 중에서 8명은 경구혈당 강하제로 설폰요소제를, 1명은 비구아나이드를 복용하였다.
하기 표 7의 결과를 보면, 당뇨환자의 공복 모세혈관 혈당은 청국장 섭취 전에 157.9±13.7 mg/dL이었으나, 12주간 청국장을 섭취한 후에 유의적으로 감소하여(28.0±5.2 mg/dL) 129.9±10.3 mg/dL으로 나타났다. 공복 정맥 혈당은 청국장 섭취 전에 167.3±19.5 mg/dL이었으나, 섭취 후 141.0±13.4 mg/dL로 유의적으로 감소하였다(26.3±6.9 mg/dL). 공복 혈액 당화헤모글로빈의 농도는 청국장 섭취 전에 8.7±0.4 %이었으나, 청국장 섭취 12주 후에 유의적으로 감소하여(0.7±0.2%) 8.0±0.3 %로 나타났다. 당화헤모글로빈은 최근 2개월간의 평균 혈당을 나타내는 수치로 중요한 혈당 조절 지표로 이용되고 있으며, 당뇨 합병증의 발생과 진행에 있어서 공복 혈당보다도 더 의미있는 지표로 보고되었다(Klein, R. et al., Journal of the American Medical Association, 260, pp2864-2971, 1988).
프락토사민은 최근 2-3주간의 혈당 조절 정도를 나타내는 수치(Jennie, B.M. et al., Diabetes Care, 25, pp2261-2267, 2003)로 청국장 섭취 전, 후에 각각 401.2±26.2 μmol/L 및 354.7±18.5 μmol/L로 나타나, 청국장의 섭취로 인해 46.6±10.2 μmol/L 감소하였다. 제 2형 당뇨환자에게 중국의 콩 발효식품인 Touchi 추출물을 2개월간 섭취시켰을 때 공복 혈당이 섭취전보다 유의적으로 감소하였다고 보고되었다(Fujita, H. et al., Nutrition Research, 23, pp713-722, 2003).
본 연구에서 당뇨환자에 있어서 청국장의 장기 섭취는 공복 혈당을 감소시키고 당화헤모글로빈 및 프락토사민 농도를 감소시킨 것으로 나타났으므로, 청국장은 당뇨환자의 혈당을 조절하여 치료에 도움을 줄 것으로 사료된다.
당뇨환자에 있어서 청국장 섭취 전, 후의 공복 정맥 혈당, 모세혈관 혈당 및 프락토사민 농도
혈장 성분 복용 전 복용 후 감소량
모세혈관 혈당 (mg/dL) 157.9±13.7a* 129.9±10.3b 28.0±5.2
정맥 혈당 (mg/dL) 167.3±19.5a* 141.0±13.4b 26.3±6.9
당화헤모글로빈 (%) 8.7±0.4a* 8.0±0.3b 0.7±0.2
프락토사민 (μmol/L) 401.2±26.2a* 354.7±18.5b 46.6±10.2
* significantly different at p〈0.05
본 발명에서 제조된 청국장을 제 1형 및 제 2형 당뇨가 유발된 쥐 및 당뇨환자에 투여하였을 때, 혈당강하효과를 나타내어, 본 발명의 청국장을 함유하는 당뇨병 예방 및 치료용 의약품 또는 건강기능식품으로 이용할 수 있다.
도 1 은 STZ 투여 제 1형 당뇨를 유발한 쥐의 포도당 부하 후의 혈당변화를 나타낸 도이고,
도 2 는 STZ 투여 제 1형 당뇨를 유발한 쥐의 공복시 혈장 포도당 농도를 나타낸 도이고,
도 3 은 STZ 투여 제 1형 당뇨를 유발한 쥐의 혈액 당화헤모글로빈 농도를 나타낸 도이고,
도 4 는 STZ 투여 제 2형 당뇨를 유발한 쥐의 포도당 부하 후의 혈당 변화를 나타낸 도이고,
도 5 는 STZ 투여 제 2형 당뇨를 유발한 쥐의 공복시 혈장 포도당 농도를 나타낸 도이다.

Claims (1)

  1. 세척한 대두를 12시간 내지 24시간 동안 3 내지 5배 부피비의 물에 침지 및 탈수후, 100 내지 150℃에서 10분 내지 2시간 동안 증자하고, 50 내지 70℃에서 방냉후, 바실러스서브틸리스 SNU816균주로 접종 및 발효하는 공정을 통하여 제조된 기능성 청국장 및 그 추출물을 함유하는 혈당강하용 당뇨병 예방 및 치료용 약학조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100886109B1 (ko) * 2007-12-27 2009-02-27 장흥군 생약재 발효추출물을 함유한 기능성 비누의 조성물
KR101226548B1 (ko) * 2011-01-07 2013-01-28 대구대학교 산학협력단 바실러스 속 ｋｈ-15의 콩 발효물을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 및 치료용 조성물

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