KR20090062381A

KR20090062381A - 카테친 또는 에피카테친을 함유하는 것을 특징으로 하는퓨란 생성 억제제

Info

Publication number: KR20090062381A
Application number: KR1020070129592A
Authority: KR
Inventors: 김영석; 이서남
Original assignee: 이화여자대학교 산학협력단
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-06-17

Abstract

본 발명은 카테친(catechin) 또는 에피카테친(epicatechin)을 함유하는 것을 특징으로 하는 퓨란(furan) 생성 억제제에 관한 것이다. 본 발명의 퓨란 생성 억제제는 퓨란 생성을 억제하기 위한 식품 첨가용 조성물로 이용될 수 있으며, 당과 아미노산의 가열반응에서 당과 아미노산과 함께 첨가하여 퓨란 생성을 억제하는 방법으로 유용하게 이용될 수 있다.

카테친, 에피카테친, 퓨란

Description

카테친 또는 에피카테친을 함유하는 것을 특징으로 하는 퓨란 생성 억제제{Furan formation inhibitor comprising catechin or epicatechin}

본 발명은 카테친(catechin) 또는 에피카테친(epicatechin)을 함유하는 것을 특징으로 하는 퓨란(furan) 생성 억제제에 관한 것이며, 또한 상기 퓨란 생성 억제제를 함유하는 것을 특징으로 하는 식품 첨가용 조성물 및 상기 퓨란 생성 억제제를 당과 아미노산의 가열반응에서 상기 당과 아미노산과 함께 첨가하는 퓨란 생성 억제방법에 관한 것이다.

퓨란(furan)은 5 원자로 구성된 방향족 성질이 있는 헤테로 고리화합물로 저분자 물질이며, 낮은 끓는점(31.4 ℃)과 높은 휘발성을 가지고 있는 물질이다. 상기 퓨란은 동물실험 결과 고농도로 섭취 시 암을 유발한다고 밝혀졌고, 미국 보건복지부는 퓨란을 발암물질 목록에 게재하고 있으며 국제암연구소에서도 인체발암가능물질(Group 2B)로 규정하고 있다(IARC, Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, 63: 3194-3407, 1995).

상기 퓨란은 다양한 경로를 통해 생성되는 것으로 알려져 왔다(European Food Safety Authority, The EFSA Journal , 137: 1-20, 2004). 구체적으로 미국 식품의약국의 보고에 의하면, 탄수화물과 아미노산의 혼합물, 지질, 또는 비타민 C인 아스코르브산 등의 다양한 성분들로부터 퓨란이 형성될 수 있다고 보고하였다. 그러나 퓨란은 주로 메일라드 반응, 즉 환원당과 아미노산의 가열 반응에 의해 생성되는 것으로 알려져 있으며 상기 메일라드 반응은 대부분의 가열 식품에서 공통적으로 일어날 수 있다. 구체적으로 퓨란은 당과 아미노산이 반응하여 생성된 글리코알데히드(glycoaldehyde)와 같은 퓨란 전구체를 통하여 생성되는 것으로 알려져 있다(Perez Locas, C. et.al, J. Agric . Food Chem, 52: 6830-6836, 2004).

상기와 같은 이유로 퓨란은 당과 아미노산을 함유한 식품 원료를 이용하여 가열 조리되는 수많은 가공 식품에 다량 함유될 수 있다. 특히 미국 식품의약국은 다수의 식품에서 퓨란 함량을 실제 조사한 결과 0 ~ 0.1 ppm 수준으로 검출되었고(http://www.cfsan.fda.gov/~dms/furandat.html.), 고기 통조림 제품에서는 4000 ㎍/㎏까지 검출되었다고 보고 하였다(Maga, J. A., Furans in foods . CRC Crit . Rev. Food Sci . Nutr, 11: 355-400, 1979). 국내 식품의약안전청 (Korea Food and Drug Administration)에서도 국내에서 유통 중인 유아용 식품 (100건), 통조림류 (50건) 및 커피류 (20건)를 포함한 총 170건의 식품에 대한 퓨란 함량을 조사한 결과, 유아용 분유에서 평균 3.60 ppb, 이유식에서는 평균 21.03 ppb, 통조림류에서는 과일 통조림이 2.4 ppb, 참치, 기타 수산물 통조림에서는 평균 25.20 ppb와 59.17 ppb이 검출되었으며 인스턴트 커피류에서는 평균 90.06 ppb, 원두커피에서는 814.1 ppb 수준으로 검출되었다고 보고하였다.

상기와 같이 분유, 이유식, 통조림 및 커피를 포함한 인스턴트 식품등의 가공식품을 제조하는 과정에서 퓨란이 다량 생성될 수 있으므로, 발암물질인 퓨란의 생성을 억제하는 물질 및 방법에 관한 연구에 관심이 증대되고 있다. 그러나 현재까지 퓨란 생성을 억제하는 물질에 대해서는 잘 알려진 바가 없다.

한편 카테친과 에피카테친은 주로 녹차에 많이 함유되어 있는 물질로, 그 중에서도 카테친류는 자연계에 14종류가 있으며 녹차에는 약 6종류가 있는 것으로 알려져 있다. 카테친은 혈중 콜레스테롤 저하와 항균작용, 중금속류 제거작용, 항암작용, 중추 신경계 활성화, 항 돌연변이, 항 알레르기 작용 및 항산화 작용 등의 다양한 생리활성이 있는 것으로 보고된 바 있으나(이순재, 한국식품영양과학회 학술대회발표집, 5: 21-27, 2003), 카테친 또는 에피카테친이 퓨란 생성 억제 활성이 있는 것으로 알려진 바는 없다.

이에 본 발명자들은 퓨란 생성을 억제하는 물질에 대해 연구하던 중 카테친 또는 에피카테친이 퓨란 생성을 억제하는 활성이 있음을 밝힘으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 과제는 당과 아미노산의 가열 반응, 또는 이들이 함유된 가열 처리 식품에서 퓨란 생성을 억제하는 물질 및 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 카테친(catechin) 또는 에피카테친(epicatechin)을 이용하여 퓨란(furan) 생성을 억제하는 물질 및 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 퓨란 생성 억제제를 함유하는 것을 특징으로 하는 식품 첨가용 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 당과 아미노산의 가열 반응에 있어서, 당과 아미노산에 상기 퓨란 생성 억제제를 첨가하는 퓨란 생성 억제방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 카테친(catechin) 또는 에피카테친(epicatechin)이 퓨란 생성 억제 활성이 있음을 알아보기 위해, 당과 아미노산의 가열반응에서 생성된 퓨란을 고체상 미량 추출법(Solid Phase Microextraction, SPME)을 이용하여 추출(실시예 <1-2> 참조)한 후, 기체 크로마토그래피(GC, Gas Chromatography)/질량 분석법(MS, Mass Spectrometry)을 이용하여 분석 및 정량하였다(실시예 <1-3> 참조). 그 결과 카테친(catechin) 또는 에피카테친(epicatechin)을 첨가하여 당과 아미노산의 가열반응을 수행한 경우 첨가하지 않은 경우에 비해 퓨란 생성이 현저히 억제됨을 확인하였다.

따라서 카테친(catechin) 또는 에피카테친(epicatechin)은 본 발명의 퓨란 생성 억제제의 유효한 성분으로 사용될 수 있다.

또한 상기 퓨란 생성 억제제는 이를 함유하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 식품 첨가용 조성물로 이용될 수 있다.

또한 상기 퓨란 생성 억제제는 당과 아미노산의 가열 반응에 있어서 당과 아미노산과 함께 첨가되어 본 발명의 퓨란 생성 억제방법에 이용될 수 있다.

상기 카테친(catechin) 또는 에피카테친(epicatechin)은 바람직하게는 (-)-카테친, (+)-카테친, (-)-에피카테친(EC), (-)-에피갈로카테친(EGC), (-)-에피카테친-3-갈레이트(ECG), (-)-갈로카테친-3-갈레이트(GCG), (-)-에피갈로카테친-3-갈레이트(EGCG), 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 가장 바람직하게는 (+)-카테친, (-)-에피카테친(EC) 및 이들의 혼합물일 수 있다.

본 발명의 퓨란 생성 억제제는 카테친(catechin) 또는 에피카테친(epicatechin)을 유효한 성분으로 하여 퓨란 생성의 억제 효과를 나타내는 것으 로 그 제형 및 제조 방법은 한정되지 않으나 바람직하게는 각각 당업자에 공지된 방법에 따라 분말, 과립, 현탁액, 에멀젼, 시럽 등으로 제형화될 수 있으며, 퓨란 생성 억제 효과를 나타내는 경우라면 이에 한정되지는 않지만 바람직하게는 카테친 또는 에피카테친을 유리 아미노산 또는 유리당 함량 대비 1% 내지 100% 로 함유할 수 있으며 가장 바람직하게는 카테친 또는 에피카테친을 10% 로 함유할 수 있다.

본 발명의 퓨란 생성 억제제를 함유하는 것을 특징으로 하는 식품 첨가용 조성물은 식품을 제조하는 경우 식품 원료와 함께 첨가될 수 있는 조성물을 말하며 본 발명의 식품 첨가용 조성물에는 카테친 또는 에피카테친 외에 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 미네랄, 합성 풍미제, 천연 풍미제, 착색제, 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜등이 독립적으로 또는 조합하여 첨가될 수 있다. 상기 조성물을 첨가할 수 있는 식품은 바람직하게는 육가공식품 또는 수산가공식품을 포함한 식품류, 육류, 음료수, 초코렛, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류, 알콜음료류, 비타민 복합제, 건강보조식품류일 수 있으며 가장 바람직하게는 분유, 이유식, 통조림, 커피 및 빵으로 이루어진 군에서 선택된 식품일 수 있다.

본 발명의 퓨란 생성 억제방법은 당과 아미노산의 가열반응에 있어서 상기 당과 아미노산에 본 발명의 퓨란 생성 억제제를 첨가하여 퓨란 생성을 억제하는 방 법을 말한다. 상기 당과 아미노산의 가열반응은 바람직하게는 모든 식품에서 자연발생적으로 일어나는 환원당과 아미노산의 가열반응, 즉 메일라드(Maillard) 반응일 수 있으며 상기 환원당에는 이에 한정되지 않으나 포도당, 과당, 말토오스(맥아당) 등이 포함되며 아미노산 등과 반응하여 갈색 물질을 만들 수 있는 모든 당일 수 있다. 따라서 본 발명의 퓨란 생성 억제방법은 상기 당과 아미노산의 가열반응이 일어나는 모든 식품의 제조단계에서, 본 발명의 퓨란 생성 억제제를 당과 아미노산이 함유된 식품 원료와 함께 첨가하여, 퓨란 생성을 억제하는 방법을 말한다. 이때 본 발명의 퓨란 생성 억제제의 첨가량은 퓨란 생성의 억제 효과를 나타낼 수 있는 양이면 이에 한정되지는 않으나 당과 아미노산의 종류, pH 및 반응 온도에 따라 결정될 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 카테친(catechin) 또는 에피카테친(epicatechin)은 퓨란 생성을 억제하는 활성이 있어 퓨란 생성 억제제로 유용하게 이용될 수 있다. 또한 상기 퓨란 생성 억제제는 퓨란 생성을 억제하기 위한 식품 첨가용 조성물로 이용될 수 있으며, 당과 아미노산의 가열반응에서 당과 아미노산과 함께 첨가하여 퓨란 생성을 억제하는 방법으로 유용하게 이용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1>

카테친 ( catechin ) 및 에피카테친(epicatechin)의 퓨란 생성의 억제 효과

<1-1> 메일라드 반응에 의한 퓨란의 생성

메일라드 반응을 위해 당과 아미노산의 가열반응을 수행하였다. 구체적으로 D-글루코즈(D-glucose)와 세린(serine) 또는 D-글루코즈(D-glucose)와 알라닌(alanine) 또는 D-프럭토스(fructose)와 세린(serine)을 각각 50 mM, 98 %의 카테친((+)-catechin) 수화물 또는 에피카테친((-)-epicatechin)을 5 mM이 되도록 50 mL의 인산염 완충용액(phosphate buffer, 0.1 M, pH 7.0)에 넣어, 20 분간 교반하여 반응액을 제조하였다. 이 때 상기 카테친 수화물 및 에피카테친을 첨가하지 않은 군을 대조군으로 하였다.

상기 반응액을 200 mL의 스테인리스 스틸 실린더에 넣어 180 ℃로 가열한 열풍건조기(EYELA NDO-600SD, Rikakikai Co. Ltd., Rokyo, 일본)에서 90 분간 반응시킨 후, 흐르는 물에서 20 분간 냉각시켰다.

<1-2> 고체상 미량 추출법( Solid Phase Microextraction , SPME )에 의한 퓨란의 추출

상기 <실시예 1-1>에서 생성된 퓨란을 추출하기 위해 고체상 미량 추출법(Solid Phase Microextraction, SPME)을 이용하였다. 실리콘/테플론 격막(Silicone/teflon septum, Supelco, Bellefonte, PA, 미국)이 장착된 60 mL의 바틀(bottle)에 <실시예 1-1>에서 제조된 반응액 20 mL를 넣은 후 d₄-퓨란(1,982 ppm, 메탄올에서 W/V) 5 uL 와 n-데칸(100 ppm, 메탄올에서 W/V) 2 uL를 내부표준물질로 첨가하여 60 ℃로 유지된 항온 수조(water bath)에서 30분 동안 400 rpm으로 교반하면서 평형시킨 후 75 um의 카복센/폴리디메틸실록산 SPME 파이버(CAR/PDMS SPME fiber, Supelco INC., Bellefonte, 미국)를 사용하여 20분 동안 흡착시켜 200 ℃의 기체크로마토그래피 주입구에 주입하여 5분 동안 분할 모드(split mode)로 탈착하였다.

<1-3> 기체 크로마토그래피( GC , Gas Chromatography )/질량 분석법( MS , Mass Spectrometry)에 의한 카테친 및 에피카테친의 퓨란 생성의 억제 효과 확인

상기 <실시예 1-2>에서 사용된 기체 크로마토그래프(Agilent 6890 gas chromatograph)에 연결된 질량 분석 검출기(5975 inert mass selective detector, Agilent Technologies)에 컬럼(DB-17 capillary column, 30 m 길이 × 0.25 mm 내경 × 0.25 um 필름 두께, J&W Scientific, Folsom, CA, 미국)을 장착하고 운반 기체로 He을 사용하여 0.8 mL/min속도로 정량(constant flow) 방식으로 주입하였으며, 질량 스펙트럼은 70 eV에서 전자이온화(elctron ionization) 방식에 의해 얻어 졌다. 또한 상기 기체 크로마토그래피의 오븐 온도는 40 ℃에서 8 분 동안 유지시킨 뒤 180 ℃까지 4 ℃/분 속도로 증가시켰으며, 180 ℃에서 1분 동안 유지시켜 총 44 분을 소요하였다. 주입기와 검출기의 온도는 각각 200 ℃ 와 280 ℃로 하고, 질량 스캔 범위(mass scan range)는 m/z 35 ~ 330으로 설정하였다. 각 시료에 함유된 퓨란과 d₄-퓨란은 선택된 이온-모니터링(selected ion-monitoring, SIM) 방식으로 분석하였으며, m/z 68(퓨란)과 m/z 72 (d₄-퓨란)에서 각각 정량을 수행하였다.

그 결과 도 1에 각각의 당과 아미노산 반응 모델에서 생성된 퓨란과 d₄-퓨란의 GC/MS 이온 크로마토그램을 나타내었으며, 도 2에 당과 아미노산 반응 모델에서 생성된 퓨란과 휘발성 성분들의 모든 GC/MS 이온 크로마토그램을 나타내었다. 또한 상기 실험을 각 시료에 대해 3회 반복하여 각 시료 내 퓨란의 함량을, 하기 수학식 1로 계산하여 유의수준(p<0.05)에서 분산분석(ANOVA, Analysis of Variance)을 수행하여 실험 결과간의 유의성을 검증하고, 그 결과를 표 1 및 도 3에 나타내었다.

카테친(catechin) 또는 에피카테친(epicatechin)의 퓨란 생성의 억제 효과

반응 모델	퓨란의 상대적인 피크 면적(평균± 표준편차)^a
반응 모델	대조군	카테친 첨가	에피카테친 첨가
글루코즈+세린	1.57 ± 0.08b^b	1.39 ± 0.11ab	1.16 ± 0.15a
글루코즈+알라닌	2.37 ± 0.16a	2.29 ± 0.20a	2.03 ± 0.16a
프럭토스+세린	1.90 ± 0.21b	1.29 ± 0.14a	1.53 ± 0.15a

^a d₄-퓨란과 비교하여 퓨란의 상대적인 피크 면적

^b 한 열에 다른 문자로 표시된 시료 사이에 던칸의 일변량 비교 테스트(Duncan's univariate comparison test)를 사용하여 p<0.05 수준에서 반응 모델간의 유의성을 검증함.

상기 표 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 카테친 및 에피카테친을 첨가한 경우 메일라드 반응에 의한 퓨란 생성이 전체적으로 3.38 ~ 32.06 % 수준으로 감소하였다. 상기 결과는 카테친 및 에피카테친이 아미노산과 당으로부터 생성된 아세트알데히드(acetaldehyde)와 글리코알데히드(glycoaldehyde)와 같은 퓨란 전구체들의 카르복실기와 반응하여 퓨란 합성을 저해하기 때문인 것으로 보여 진다. 따라서 카테친 및 에피카테친은 퓨란 생성 억제제의 유효한 성분으로 이용될 수 있음을 알 수 있었다.

도 1은 메일라드 반응 모델에서 생성된 퓨란과 d₄-퓨란의 GC/MS 이온 크로마토그램을 나타내는 그림이다.

도 2는 메일라드 반응 모델에서 생성된 퓨란과 휘발성 성분들의 모든 GC/MS 이온 크로마토그램을 나타내는 그림이다.

도 3은 본 발명의 카테친과 에피카테친의 메일라드 반응에서 퓨란 생성의 억제 효과를 나타내는 그래프이다.

Claims

카테친(catechin) 또는 에피카테친(epicatechin)을 함유하는 것을 특징으로 하는 퓨란(furan) 생성 억제제.
제1항의 퓨란 생성 억제제를 함유하는 것을 특징으로 하는 식품 첨가용 조성물.
제2항에 있어서, 상기 식품은 분유, 이유식, 통조림, 커피 및 빵으로 이루어진 군으로 선택된 것임을 특징으로 하는 식품 첨가용 조성물.
당과 아미노산의 가열 반응에 있어서, 상기 당과 아미노산에 제1항의 퓨란 생성 억제제를 첨가하는 퓨란 생성 억제방법.