KR20100050192A - 프로토파낙사디올과 프로토파낙사트리올 비율을 조절하여 생리효과를 나타내는 인삼 추출 조성물 - Google Patents

프로토파낙사디올과 프로토파낙사트리올 비율을 조절하여 생리효과를 나타내는 인삼 추출 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조직에 따라 서로 다른 생리활성 효과를 나타내는 인삼 추출 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인삼을 동체, 지근 및 세근 중 어느 한 부위로 나누어 각각의 부위별로 분류하여 40 ~ 80℃에서 3 ~ 10 일간 건조하는 건조단계; 상기 건조단계에서 건조된 부위별 인삼을 각각 분쇄하는 분쇄단계; 상기 부위별 인삼을 프로토파낙사디올(Protopanaxadiol, PD)과 프로토파낙사트리올 (Protopanaxtriol, PT)의 중량비율이 0.8:1 내지 2.2:1이 되도록 혼합하는 혼합단계; 상기 분쇄된 부위별 인삼에 알콜을 혼합하여 성분을 추출하는 추출단계; 및 상기 추출된 부위별 추출물을 65 ~ 92 브릭스로 농축하는 농축단계로 구성되는 인삼 추출 조성물 제조방법 및 상기 제조방법에 의하여 제조되는 인삼 추출 조성물에 대한 것이다.
본 발명의 인삼 추출 조성물은 혈장 생화학 지표 검사결과 이상지혈증 치료효과가 뛰어난 것으로 확인되었으며, 간 손상 지표인 효소들의 수치를 저하시켜 간 손상을 억제하고, 간조직에 항염증효과 및 스트레스 반응을 억제하는 효과가 있는 것으로 확인되었다. 또한 심장조직의 생화학 수치 개선효과를 통해 심장조직의 생리기능을 활성화시키는 것으로 나타났고, 심장조직의 자가사멸 억제효과 및 항산화효과로 심혈관 질환을 개선하는 것으로 나타났다. 또한 지방조직에서의 아디포넥틴의 분비량이 증가하고 인슐린저항성이 개선된 것으로 확인되어 당뇨병 치료에도 효과가 있음이 입증되었다.
인삼, 진세노사이드, 프로토파낙사디올, 프로토파낙사트리올, 간, 심장, 지질, 당뇨

Description

프로토파낙사디올과 프로토파낙사트리올 비율을 조절하여 생리효과를 나타내는 인삼 추출 조성물 {The bio-functional ginseng extracts controlled by the ratio of protopanaxadiols and protopanaxtriols}
본 발명은 조직에 따라 서로 다른 생리활성 효과를 나타내는 인삼 추출 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인삼의 성분을 부위별로 분류하여 프로토파낙사디올과 프로토파낙사트리올의 비율을 조절하여 인체에 부작용 없이 간, 심장 및 지방조직의 생리활성을 증진시키고, 혈장의 지질수치를 개선하며, 항산화 효과를 주는 인삼 추출 조성물에 관한 것이다.
심혈관계 질환 (cardiovascular disease, CVD)은 당뇨와 관련된 사망률과 이환율의 주요 원인이며, 이상지혈증은 심혈관계 질환의 주요 위험요인 중 하나이다. 우리나라에서도 산업화로 인한 전반적인 생활수준 향상과 함께 식습관의 서구화와 생활양식 변화로 인해 체내 대사 이상으로 인한 만성질환 (고혈압, 비만, 당뇨, 이 상지혈증) 발병률이 증가함에 따라서 건강 향상을 목적으로 기능성 식품에 대한 관심이 급증하고 있다. 전 세계적으로 발병하고 있는 대사증후군은 인슐린 저항성, 당불내성, 복부비만, 고혈압, 저 HDL 농도와 고중성지방혈증 중에서 3개 이상에 해당되는 것으로 정의된다. 대사증후군 이환율은 대부분의 서양 국가에서 지난 십년간 급속하게 증가하였으며, 60세 이상 노년층에서도 높은 발병율을 보인다. 또한 대사증후군에 걸린 경우 죽상경화성 심혈관질환으로의 이환 가능성이 더 높아진다.
인삼(Panax ginseng C.A. Meyer; Panax ginseng, Korean ginseng)은 아시아에서 수 천 년 이상 수명연장과 만병통치약으로 사용되었다. 서양에서도 인삼은 신체기능 증강, 생리적 스트레스 반응에 대한 적응력 향상 등 면역반응을 증가시켜주는 자양강장제로써 건강을 향상시키기 위한 보조식품으로 많이 사용되고 있다. 인삼은 단백질과 핵산 합성을 촉진시키고 간 기능 회복 및 항진, 운동수행력 증대, 항피로 작용, 면역 증강, 항암 및 항산화 효과가 있으며, 체내 지방 대사를 촉진시키는 기능성 식품으로 잘 알려져 있다.
인삼에 존재하는 활성성분 중에서 가장 큰 생리활성을 지닌 진세노사이드(Ginsenoside)는 항염증, 항산화, 항암효과와 같은 여러 가지 유익한 영향을 다양하게 나타낸다. 진세노사이드는 인삼속 식물에만 존재하는 특유의 사포닌으로 프로토파낙사디올(Protopanaxadiols, PDs; Rb1, Rb2, Rc, Rd, Rg3, Rh2)과 프로토파낙사트리올(Protopanaxtriols, PTs; Rg1, Rg2, Re, Rf, Rh1)로 계열로 분류되며, 인삼의 종류에 따라서 진세노사이드는 구성성분은 2~20% 정도 차이가 나타난다. 또한 인삼의 부위별로 진세노사이드의 구성비율도 차이가 나타난다.
보통 인삼은 지근과 세근이 제거된 동체만을 다려서 복용하거나, 동체만을 조리하여 섭취하기 때문에 약리효과를 가진 진세노사이드가 일정한 비율로 함유되어 있지 아니하여 인삼을 복용할 때 마다 약리적 효과에 차이가 있을 수 있는 문제점 및 지근과 세근이 그대로 버려지는 문제점이 있다.
특히, 인삼은 종류, 생산지, 부위, 연근 및 가공처리 방법에 따라서 생리활성이 매우 다르게 나타나는 바, 약리적으로 사용할 인삼 제품의 품질이 일정하게 유지되지 않는 문제점도 있었다.
본 발명은 인삼 추출 조성물의 품질을 일정하게 유지하면서, 간, 심장 및 지방조직의 생리활성을 증진시키고 혈장의 지질수치 개선과 항산화 효과를 가져오는 인삼 추출 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 진세노사이드의 함량이 조절되는 인삼 추출 조성물의 제조방법은,
인삼을 동체, 지근 및 세근 중 어느 한 부위로 나누어 각각의 부위별로 분류하여 40 ~ 80℃에서 3 ~ 10 일간 건조하는 건조단계;
상기 건조단계에서 건조된 부위별 인삼을 각각 분쇄하는 분쇄단계;
상기 부위별 인삼을 프로토파낙사디올(Protopanaxadiol, PD)과 프로토파낙사트리올(Protopanaxtriol, PT)의 중량비율이 0.8:1 내지 2.2:1이 되도록 혼합하는 혼합단계;
상기 분쇄된 부위별 인삼에 알콜을 혼합하여 성분을 추출하는 추출단계; 및
상기 추출된 부위별 추출물을 65 ~ 92 브릭스로 농축하는 농축단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 인삼 추출 조성물 제조방법에 의하여 제조된 인삼 추 출 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 인삼 추출 조성물에 있어서, 상기 인삼 추출 조성물이 이상지혈증 치료, 간 기능 개선, 심장조직 자가 사멸 억제 또는 인슐린에 대한 저항성을 개선시켜주는 것을 특징으로 하는 인삼 추출 조성물을 제공한다.
본 발명의 인삼 추출 조성물은 혈장 생화학 지표 검사결과 이상지혈증 치료효과가 뛰어난 것으로 확인되었으며, 혈장의 간 효소 수치를 저하시키고, 간조직의 생화학 지표 검사 결과 생화학 수치의 개선효과가 있으며, 간조직에 항염증효과 및 스트레스 반응 억제효과가 있는 것으로 확인되었다. 또한 심장조직의 생화학 수치 개선효과를 통해 심장조직의 생리기능을 활성화시키는 것으로 나타났고, 심장조직의 자가사멸 억제효과 및 항산화효과를 확인하여 심혈관 질환을 개선하는 것으로 나타났다. 또한 지방조직에서의 아디포넥틴의 분비량이 증가하고 인슐린저항성이 개선된 것으로 확인되어 당뇨병 치료에도 효과가 있음이 입증되었다.
이하 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 다음과 같다.
"이상지혈증"이란 혈액 내에서 콜레스테롤, 트리글리세라이드(tri glyceride, TC), 또는 중성지방과 같은 지단백질(lipoprotein)의 비율이 정상수치에서 현저히 벗어난 질환을 의미한다.
"인삼의 부위"는 크게 동체, 지근 및 세근으로 구별하며, 동체는 인삼의 주뿌리를 의미하며, 지근은 동체로부터 분기되어 나온 뿌리를 의미하고, 세근은 지근으로부터 분기되어 나온 가는 뿌리를 의미한다.
E(+/+) : wild-type
E(-/-) : control group
COX-1 : cyclo-oxygenase-1 COX-2 : cyclo-oxygenase-2
Ikb-α : inhibitor of NF-kappa B-alpha
Phospho-Ikb-α : Phospho-inhibitor of NF-kappaB-alpha
NF-κB p65 : nuclear factor-kappa B p65
β-actin : 베타-액틴
MAPK : Mitogen-activated kinases
SAPK/JNK : stress activated protein kinase/Jun N-terminal kinase
cleaved-PARP : cleaved-poly-ADP ribose polymerase
IRS-1 : insulin receptor substrate-1
TG : triglyceride TC : total choletserol
HDL : high-density lipoprotein cholesterol
total LPO : total lipid peroxidation MDA : malondialdehyde
4-HNE : 4-hydroxynonenal
본 발명은 생리활성을 증가시키고, 세포의 자가사멸을 방지하며, 항산화 효과를 보여주는 인삼 추출 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 인삼 추출 조성물의 제조방법은,
인삼을 동체, 지근 및 세근 중 어느 한 부위로 나누어 각각의 부위별로 분류하여 40 ~ 80℃에서 3 ~ 10 일간 건조하는 건조단계;
상기 건조단계에서 건조된 부위별 인삼을 각각 분쇄하는 분쇄단계;
상기 부위별 인삼을 프로토파낙사디올(Protopanaxadiol, PD)과 프로토파낙사트리올(Protopanaxtriol, PT)의 중량비율이 0.8:1 내지 2.2:1이 되도록 혼합하는 혼합단계;
상기 분쇄된 부위별 인삼에 알콜을 혼합하여 성분을 추출하는 추출단계; 및
상기 추출된 부위별 추출물을 65 ~ 92 브릭스로 농축하는 농축단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 건조단계에서는 인삼을 동체, 지근 및 세근으로 각각 세절한 뒤 건조를 수행하며, 인삼의 종류별로 차등을 두어 4년근 수삼의 경우에는 수분함량이 12% 이 하가 되도록 40 ~ 80℃의 열풍 건조기 또는 드라이 오븐을 이용하여 3 ~ 10일간 기계적으로 건조하며, 6년근 수삼의 경우에는 같은 방법으로 수분함량이 12 내지 14%, 보다 바람직하게는 12.5 내지 13.5%가 되도록 건조한다.
상기 분쇄단계에서는 믹서(mixer)로 부위별 인삼을 분쇄한 뒤 각각 30 메쉬(mesh) 체를 이용하여 분말의 크기를 제한하였다.
상기 혼합단계에서는 PD와 PT의 비율을 조절하는 방법으로 동체, 지근 및 세근의 비율을 조절하였다. 상기 비율을 결정하기 위하여 건조된 수삼(백삼)의 연근별 부위별 진세노사이드의 양을 측정하였다. 상기 진세노사이드의 양을 측정하는 방법으로는 통상의 방법인 UV 검출기(detector) 를 사용하거나, Prevail 컬럼과 ELSD(Evaporative Light Scattering Detector)를 사용하여 측정할 수 있다.
본 발명에서는 상기 측정방법 중 Prevail 컬럼 및 ELSD를 이용하여 진세노 사이드의 양을 측정하였고, 측정한 결과는 하기 표 1과 같다.
단위 : 건물 중(%)
Area(uV.min) Rg1 Rf Re Rd Rc/Rb2 Rb1
4년근 동체 0.526 0.066 0.156 0.013 0.255 0.380
지근 0.732 0.141 0.021 0.089 0.599 0.605
세근 0.365 0.164 2.000 0.420 3.165 2.849
6년근 동체 0.420 0.058 0.114 0.007 0.121 0.279
지근 0.583 0.081 0.324 0.020 0.360 0.503
세근 0.763 0.244 1.776 0.223 2.576 3.156
상기 분석결과를 토대로 백삼의 종류(연근별, 부위별) PD/PT 함량을 결정하고, 이를 토대로 백삼의 부위별 혼합비율과 PD/PT의 비율과의 관계를 결정하였다.
단위 : Area(uV·min)
연근별 부위별 PT PD PD/PT
4년근 동체 146910.3 87933.6 0.598
지근 170737.3 198939.0 1.165
세근 540747 1005138.9 1.859
6년근 동체 115935.6 50834.5 0.438
지근 197497.2 121833.8 0.617
세근 582282.8 856120.2 1.470
위 표는 앞서 언급되었던 개별 진세노사이드(Ginsenoside)를 이용해 PD(Rb1+Rb2+Rc+Rd)와 PT(Re+Rf+Rg1+Rh1)를 각 면적의 비율대로 합산하여 나타내었다.
상기 결과를 토대로 실제 동체와 세근의 비율을 조절하여 혼합한 혼합물의 PD/PT 비율을 측정하였다(표 3).
동체/세근 PT PD PD/PT
1 : 1 687657.3 1093072.5 1.589
1 : 2 1228404.3 2098211.4 1.708
2 : 1 834567.6 1181006.1 1.415
1 : 3 1769151.3 3103350.3 1.754
3 : 1 981477.9 1268939.7 1.293
1 : 4 2309898.3 4108489.2 1.778
4 : 1 1128388.2 1356873.3 1.202
1 : 5 2850645.3 5113628.1 1.794
5 : 1 1275298.5 1444806.9 1.133
1 : 6 3391392.3 6118767 1.804
6 : 1 1422208.8 1532740.5 1.078
7 : 1 1569119.1 1620674.1 1.032
1 : 7 3932139.3 7123905.9 1.812
8 : 1 1716029.4 1708607.7 0.996
1 : 8 4472886.3 8129044.8 1.817
9 : 1 1862939.7 1796541.3 0.964
1 : 9 5013633.3 9134183.7 1.822
10 : 1 2009850 1884474.9 0.937
1 : 10 5554380.3 10139323 1.825
동체/지근 PT PD PD/PT
1 : 1 317647.68 286872.67 0.903
1 : 2 488385.06 485811.74 0.995
2 : 1 464557.98 374806.27 0.807
1 : 3 659122.44 684750.81 1.039
3 : 1 611468.28 462739.87 0.757
1 : 4 829859.82 883689.88 1.065
4 : 1 758378.58 550673.47 0.726
1 : 5 1000597.2 1082629 1.082
5 : 1 905288.88 638607.07 0.705
지근/세근 PT PD PD/PT
1 : 1 711484.38 1204078 1.692
1 : 2 1252231.4 2209216.9 1.764
2 : 1 882221.76 1403017 1.590
1 : 3 1792978.4 3214355.8 1.793
3 : 1 1052959.1 1601956.1 1.521
1 : 4 2333725.4 4219494.7 1.808
4 : 1 1223696.5 1800895.2 1.471
1 : 5 2874472.4 5224633.6 1.817
5 : 1 1394433.9 1999834.3 1.434
상기 결과를 토대로 본 발명에서는 PD:PT의 비율이 1:1 인 인삼 추출 조성물을 제조하기 위하여 중량비로 동체 : 세근의 비율을 5 : 1로 혼합하였고, PD:PT의 비율이 1.5:1이 되도록 하기 위하여 지근 : 세근의 비율을 3 : 1로 혼합하였으며, PD:PT의 비율이 2:1이 되도록 하기 위하여 지근 : 세근의 비율을 1:5로 혼합하여 사용하였다.
상기 결과는 인삼의 품종, 재배지역, 연근별, 부위별로 차이가 있을 수 있음은 자명하며, 상기와 같은 방법을 이용하여 PD:PT의 비율을 0.8:1 내지 2.2:1의 비율로 조절하는 것이 가능하다. 또한, 상기 기재된 비율의 범위외에서도 PD와 PT의 비율을 조절하여 생리활성을 증가시킬 수 있는 인삼 추출 조성물은 모두 본 발명의 권리범위에 포함된다.
상기 추출단계에서는 분쇄된 분말에 60 내지 90%의 알콜을 가하여 인삼의 약리성분을 추출한다. 상기 알콜은 C1~C4 알콜을 사용하는 것이 바람직하며, C2알콜인 에탄올을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 농축단계에서는 진공 증류(vaccum distillation) 또는 환류냉각추출 방법을 이용하여 농축하는 것이 바람직하며, 환류냉각추출 하는 경우에는 70 내지 80℃에서 2 내지 5시간 동안 환류냉각추출을 1회 또는 2회 이상 시행한 뒤, 여과시켜 감압 농축한다. 상기 감압 농축된 농축물은 투여 편의를 위해 당도를 65 브릭스 이상이 되도록 하되 92 브릭스를 초과하면 점도가 증가하여 유동성이 감소하므로 65 내지 92 브릭스 사이의 농도로 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 인삼 추출 조성물 제조방법에 의하여 제조된 PD:PT의 비율이 0.8:1 내지 2.2:1로 조절된 인삼 추출 조성물을 제공한다.
본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 인삼 추출 조성물은 이상지혈증 치료효과, 간 기능 개선, 심장조직의 자가사멸 억제 및 인슐린 저항성 개선에 효과가 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] 인삼 추출 조성물 제조
4년근 이상의 수삼을 원료로 하여 세척한 후 동체, 지근 및 세근으로 각각 절단하고, 60℃ 드라이 오븐(dry oven)에서 7일동안 열풍 건조한 뒤, 믹서(Mixer, Gold HM-5000)로 분쇄한 후, 30 메쉬 체에 통과시켜 분말을 얻었다.
상기에서 동체 부위 분말(이하 동체) : 세근 부위 분말 (이하 세근)을 중량비로 5:1로 혼합하여 PD:PT의 비율이 1:1이 되도록 하였다. 상기 혼합물 2g에 80% 에탄올 100ml을 가하여 인삼의 성분을 추출한 후, 80℃에서 3시간 동안 환류 냉각추출을 2회 반복한 후, 여과시켜 감압 농축시켜 인삼 추출 조성물을 제조하였다.
상기 인삼 추출 조성물을 HPLC 분석 시료로 사용하는 경우에는 물포화 n-부탄올 20ml을 이용하여 추출한 뒤 5ml methanol로 녹여 0.45㎛ membrane filter (MFS-13, advantec MFS, Inc. Tokyo. Japan)로 여과시켜 HPLC 분석에 시료로 사용하였다.
[실시예 2] 인삼 추출 조성물 제조
실시예 1에서 동체와 세근 대신 지근 부위 분말(이하 지근) : 세근의 비율을 중량비로 3:1로 혼합하여 PD:PT의 비율이 1.5:1이 되도록 하고 다른 방법은 실시예 1과 동일한 방법으로 인삼 추출 조성물을 제조하였다.
[실시예 3] 인삼 추출 조성물 제조
실시예 1에서 동체와 세근 대신 지근 : 세근을 중량비로 1:5로 혼합하여 PD:PT의 비율이 2:1이 되도록 하고 다른 방법은 실시예 1과 동일한 방법으로 인삼 추출 조성물을 제조하였다.
[실시예 4] 인삼 추출 조성물의 독성 검정
본 발명 인삼 추출 조성물의 치료효과 확인에 앞서 3T3-L1 전지방 세포주를 이용하여 PD/PT 비율을 조절한 인삼 추출 조성물의 세포 생존율을 확인하고 시표 의 독성을 검정하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 3의 시료를 증류수에 녹인 후 인삼 추출 조성물의 농도가 0.05ng/ml 내지 1000 μg/ml이 되도록 배지로 희석하여 실험에 사용하였다.
도1에 도시된 바와 같이, 상기 독성 실험결과 0.05ng/ml 내지 500 ng/ml의 농도범위에서는 모든 실시예에서 세포생존율이 최저 100% 이상으로 나타났으며, 50μg/ml까지 생존율이 60% 정도까지 감소하다가 500μg/ml에서 다시 생존율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 인삼 추출 조성물은 상기 0.05ng/ml 내지 500 ng/ml 농도 범위에서 3T3-L1 전지방세포의 생존율에 유의적인 영향을 미치지 않는 적정한 농도인 것으로 판단되었다.
[실험예]
본 발명 인삼 추출 조성물의 간조직 생화학 수치 개선효과를 조사하기 위하여 다음과 같은 실험을 실시하였다.
1) 실험동물 및 식이
Apo E 유전자를 가지고 있는 C57BL/6계열의 wild-type (E(+/+))과 apo E 유전자를 가지고 있지 않은 B6/KOR-apo E 계열 (E(-/-))수컷 마우스를 Japan SLC, Inc.에서 10주령 (25g)시 공급받아 처음 1주일 동안은 AIN-76(Dyets Inc.)으로 적응 사육하였다. 적응기간 후 무작위로 8마리씩 4군(wild-type (E(+/+)), control군 (E(-/-)), 실시예1("PD:PT=1"로 표시), 실시예3("PD:PT=2"로 표시))으로 나누어 총 12주간 사육하였다. 사육 기간 중 처음 8주간은 고콜레스테롤 식이(DYET#102068, Dyets Inc., 2508 Easton A Bethlehem, Pennsylyama 18017)를 제공하였다 (표4). 마지막 4주간은 고콜레스테롤 식이와 함께 복강 내로 wild-type과 control군에게는 생리 식염수를 복강내로 투여하였고 각 인삼추출군은 실시예 1 또는 실시예 3의 인삼 추출 조성물을 100mg/kg/day 농도로 복강 투여하였다. 동물사육실의 조건은 온도 21.4 ±1와 습도 55 ±1 %를 유지하였으며, 12시간 dark-light cycle(8:00 ~ 20:00)로 명암을 조절하였다.
Ingredients grams/kg kcal/kg
Casein 75.00 268.50
Sucrose 579.35 2371.40
Cornstarch 150.00 540.00
DL-Methionine 1.15 4.60
Cellulose 50.00 0.00
Cocoa Butter 75.00 675.00
Corn Oil 5.00 45.00
Mineral Mix #2000001) 35.00 16.45
Vitamin Mix #3000502) 10.00 39.20
Cholesterol 12.50 0.00
Sodium Cholate 5.00 0.00
Choline Bitrate 2.00 0.00
Total 1000.00 3906.15
1)Dyets #200000 AIN-76A Mineral Mix(g/kg, use at 35g/kg diet)
Calcium Phosphate Dibasic 500.00; Sodium Chloride 74.00; Potassuim Citrate H2O 220.00; Potassuim Sulfate 52.00; Magnesium Oxide 24.00; Manganous Carbonate 3.50; Ferric Citrate U.S.P. 6.00; Zinc Carbonate 1.60; Cupric Carbonate 0.30; Potassuim lodate 0.01; Sodium Selenite 0.01; Chromium Potassuim Sulfate 12H2O 0.55; Sucrose, finely powdered 118.03
2)Dyets #300050 AIN-76A Vitamin Mixture(g/kg, use at 10g/kg diet)
Thiamine HCl 0.60; Riboflavin 0.60; Pyridoxine HCl 0.70; Niacin 3.00; Calcium Pantothenate 1.60; Folic Acid 0.20; Biotin 0.02; Vitamin B12(0.1%) 1.00; Vitamin A Palmitate (500,000 IU/g) 0.80; Vitamin D3 (400,000 IU/g) 0.25; Vitamin E Acetate (500 IU/g) 10.00; Menadione Sodium Bisulfate 0.08; Sucrose finely powdered 981.15
2) 시료의 수집 및 처리
12주간의 사육기간 후 12시간 이상 절식시킨 다음 carotid artery에서 혈액을 채취하였다. 채취한 혈액은 EDTA tube에 담아 2000rpm에서 10분간 원심분리하여 혈장을 취한 후 -80℃에서 보관하면서 분석용으로 사용하였다. 채혈 후 개복한 뒤에 심장조직, 간조직 및 부고환 지방을 적출하였다. 심장조직은 혈액을 제거한 뒤, 포르말린을 주입하여 4℃에서 하루 보관한 후에 주변 근육 및 지방조직을 제거하여 TUNEL assay에 필요한 시료로 사용하였다. 간 조직 및 부고환 지방은 액체 질소가스로 급속 냉동시켜 -80℃에 보관하여 실험에 사용하였다.
3) 생화학적 분석
간 기능 정도를 측정하기 위해서 혈장에서 glutamate pyruvate transaminase (GPT)와 glutamic oxaloacetic transaminase (GOT) 효소활성은 decreasing kinetic method (IFCC, ASSEL S.r.l., Guidna, Italy)를 사용하여 확인하였다. 각 조직에서 지질 수치와 지질과산화물 함량을 측정하였다. Total cholesterol (TC), triglyceride (TG) 농도와 high density lipoprotein cholesterol(HDL) 농도는 효소비색법을 사용하여 측정하였다. 지질과산화물 (lipidperoxidation, LPO) 함량은 microplate assay kit(# fr 22; Oxford Biochemical Research, Oxford, MI, USA)로 측정하였으며, 4-hydroxynonenal (4-HNE) 함량은 total LPO 함량에서 malondialdehyde (MDA) 함량의 차이로 계산하였다.
4) Adiponectin 농도 측정
혈장과 부고환 지방, 간 조직에서의 adiponectin 농도는 quantitative sandwitch enzyme immunoassay(R&D system, MRP300)를 이용하여 측정하였다. 부고환 지방은 1X PBS buffer를 사용하여 균질화 시킨 후, -20℃ 이상에서 24시간 이상 보관하여 세포막을 파괴한 후, 5000 x g에서 5분 동안 원심분리하여 상층액을 사용하였다. mouse adiponectin에 대한 단일항체(globular domain adiponectin, gAcrp 30)가 미리 코팅되어진 microplate(96 well)에 시료를 넣어서 상온에서 3시간 동안 반응시켜 항체와 결합시킨다. 각 well을 wash buffer를 사용하여 씻어낸 후, mouse adiponectin 단일항체에 특이적인 enzyme-linked polyclonal antibody를 넣어서 상온에서 1시간동안 반응시킨 후, wash buffer를 사용하여 각 well을 깨끗하게 씻어낸다. 각 well에 기질액을 넣고 상온에서 30분간 반응시킨 후, 반응 종료액을 다시 각 well에 넣어서 반응을 정지시킨 후에, 흡광도계(Multiskan spectrum)를 이용하여 450/540nm에서 흡광도를 측정하였다. 농도별로 희석한 표준용액도 위와 동일한 방법으로 발색시켜 흡광도를 측정한 후, 시료의 흡광도와 비교하여 mouse adiponectin 농도를 측정하였다.
5) Western blot
간 조직에 100ul lysis buffer(1M Tris, 5M NaCl, 0.1M EDTA, pH 7.4)와 protenase inhibitor를 첨가하여 단백질을 분리하여 8%, 10%, 12%, 4~15% gradient 겔에 SDS-PAGE를 실시하였다. 혈장 역시 단백질 농도(Bradford method)를 측정한 후 4~15% gradient 겔에 SDS-PAGE를 실시하였다. 전기영동으로 분리된 단백질은 nirocellulose membrane(Schleicher & Schuell Grr, #401296)으로 12V에서 1시간 30분 동안 transfer한 후, 5% 탈지분유로 상온에서 1시간 동안 blocking 하였다. TBST 용액(20mM tris-HCl, 0.8% NaCl, 0.05% Tween-20)으로 membrane을 10분씩 3차례 씻어 준 후, 일차항체를 이용하여 4에서 membrane과 3시간 동안 반응시켰다. Membrane를 3차례 씻어준 다음 일차항체에 대한 특이적인 이차항체를 상온에서 1시간 30분 동안 membrane과 반응시켰다. 3차례 membrane을 씻어준 후 ECL 용액(Santa Cruz Biotechnology, Inc. #sc-2048)으로 발색 후 X-선 필름(FUJI medical X-ray film)에 노출시켜 확인한 후, 해당 band를 Image J(NIH) 프로그램을 사용하여 정량하였다.
6) TUNEL assay
심장 조직을 파라핀 블록으로 준비하여 8㎛의 절편으로 만들어 terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) 검사로 apoptosis 유도를 관찰하였다. TUNEL 염색은 In situ Apoptosis Detection Kit (TaKaRa Shuzo Co., Ltd. Japan)을 사용하였다. 4% paraformaldehyde로 고정한 심장절편을 슬라이드 글라스에 부착시키고 1주일간 실온에서 건조시켰다. 심장절편을 세척액(0.1 M PBS, pH 7.4)으로 세척하고 실온에서 20분간 proteinase K (20 μg/ml)처리 후 다시 PBS으로 세척 후 peroxidase의 활성을 억제하기 위하여 실온에서 5분간 3% H2O2로 내인성 peroxidase 활성을 차단하였다. 세척 후 얼음 위에서 2~5분간 세포막 투과 완충액(permeabilisation buffer)을 처리한 후 Fluorescein-dUTP (TdT+ Labeling safe buffer)로 37℃ 배양기에서 90분간 labeling하였다. 세척 후 Anti-FITC HRP conjugate를 37℃ 배양기에서 30분간 항체 반응 후 DAB (5 mg/ml, in Tris buffer, pH 7.0)로 실온에서 10~15분간 발색하여 광학현미경으로 관찰하였다.
7) 통계분석
본 실험에서 얻은 모든 결과는 SPSS 14.0K를 이용하여 분석하였다. 평균±표준편차(mean±SD)로 구하였고, t-test와 ANOVA test 후, p<0.05 수준에서 각 실험군 간의 유의차를 나타내었다.
[시험예1] 이상지혈증 치료효과
1) 세포주 실험결과
3T3-L1 전지방 세포주를 48시간 동안 배양 후, 분화배지로 교체하여 배양하였다. 분화배지에는 실시예 1 내지 실시예 3의 인삼 추출 조성물을 각각 0.1 μM, 1μM 및 10μM 의 농도로 희석하여 첨가하였다. 분화된 지방의 정량 분석을 위해 세포내 축적된 지방을 용해시켜 총지방산 함량을 측정한 결과(도2) 실시예 1 내지 실시예 3의 인삼 추출 조성물은 농도에 의존하여 총지방산 함량을 감소시켰으며, 실시예 2의 인삼 추출 조성물보다 실시예 1 및 실시예 3의 인삼 추출 조성물이 총지방산 함량 감소에 보다 효과적임을 확인하였다.
2) 혈장 내 지질수치 및 과산화물 함량 변화
고콜레스테롤 식이는 wild-type보다 control군의 AST와 ALT 활성을 증가시켰지만 상기 인삼 추출 조성물은 AST와 ALT 수치를 감소시켜주었고 특히 PD:PT=1은 각각 83%와 88% 수준으로 감소시켜 간 손상에 대한 치료 내지 보호효과를 나타낸 것을 확인하였다(표 5).
12주간의 고콜레스테롤식이는 wild-type군에 비해서 혈중 지질수치를 모두 유의하게 증가시켰다. TG 농도는 PD:PT=1과 PD:PT=2 처치 시 control군보다 각각 60%, 62% 수준으로 모두 유의하게 감소시켰고, TC 농도는 PD:PT=1 처치시만 76% 수준으로 유의하게 감소되었다. HDL의 경우 TG와 TC 농도 증가에 따라서 control군에서 유의하게 증가하였으나 PD:PT=1과 PD:PT=2군이 HDL 농도를 1.5배 이상 증가시켰다. 동맥경화 지수(AI-1/AI-2/AI-3) 역시 모든 인삼 추출물 투여군에서 control군 보다 유의적으로 감소시켜 혈중 지질수치 개선에 본 발명의 인삼 추출 조성물 투여가 효과적임을 확인하였다 (표 5).
조직과 세포에서 산화 스트레스 지표로 사용되는 지질과산화물 (lipid peroxidation, LPO)을 혈장에서 측정하였다 (표 5). control군에서 혈장의 total LPO 수치는 동맥경화 식이에 의해서 유의하게 3.7배 이상 증가되었으며, 인삼 추출 조성물 투여는 total LPO 수치를 모두 감소시켰다. 특히, PD:PT=1 처치는 control군보다 total LPO 수치를 약 84% 수준으로 유의하게 감소시켰다. 불포화지방산의 분해에 의해 생성되는 MDA와 4-HNE 수치의 경우, PD:PT=1과 PD:PT=2 모두 MDA 수치가 control군보다 유의하게 감소시켰으나, 4-HNE 수치는 변화가 없었다. 인삼 추출 조성물의 항산화효과를 보여줌으로써, 본 발명의 인삼 추출 조성물이 지질과산화물에 의한 산화적 손상에 대한 보호효과를 나타내는 것을 확인하였다 (표 5).
C57BL/6 E(-/-) GE (실시예1) GE (실시예3)
wild-type control PD:PT=1 PD:PT=2
Liver fuction AST (U/I) 18.6 ±1.5 44.8 ±6.4 36.8 ±2.7 42.8 ±9.7
ALT (U/I) 17.7 ±0.8 41.3 ±6.0 36.5 ±0.5 40.1 ±5.4
Lipid profiles TG (mg/ml) 223.2 ±63.0 1337.5 ±249.7 809.5 ±43.4 841.9 ±65.8
TC (mg/ml) 76.4 ±22.1 380.4 ±65.7 279.1 ±31.3 364.6 ±41.4
HDL (mg/ml) 33.8 ±15.8 77.2 ±5.4 109.3 ±10.6 106.7 ±7.1
AI-1 (TC-HDL)/HDL 6.2 ±2.6 16.5 ±4.2 6.5 ±0.9 6.9 ±0.9
AI-2 TC/HDL 7.2 ±2.6 17.5 ±4.2 7.5 ±0.9 7.9 ±0.9
AI-3 TG/HDL 2.7 ±.3 4.9 ±.7 2.6 ±.4 3.4 ±.5
Lipid- peroxides LPO (uM/ul) 321.0 ±39.5 1197.3 ±134.3 1003.3 ±97.7 1051.5 ±224.8
MDA (uM/ul) 160.7 ±27.8 711.9 ±53.2 614.9 ±45.5 569.8 ±89.0
4-HNE (uM/ul) 160.4 ±24.9 485.5 ±91.0 388.4 ±63.3 481.7 ±192.6
[시험예 2] 간조직 생화학 수치 개선 효과 조사
간조직에서도 고콜레스테롤 식이에 의해서 지질수치와 LPO 지표들을 증가시켰다(표 6). TG와 TC 수치를 PD:PT=1군은 76%와 63% 수준으로 감소시켰으며, PD:PT=2군은 69%, 61% 수준으로 감소시켰다. LPO 지표 중에서 PD:PT=1군은 control군에 비해서 total LPO, 4-HNE 수치를 각각 59%와 23% 수준으로 유의하게 감소시켜주어 상기 인삼 추출 조성물이 지질수치 및 지질과산화물 수치 감소에 효과적인 것을 확인하였다.
각 인삼 추출 조성물이 염증반응 및 세포사멸에 미치는 영향을 알아보기 위해서 이와 관련된 단백질 발현을 western blotting을 사용하여 확인하였다. 동맥경화식이는 염증 반응 물질(COX-1,-2/phospho-IκB-a/NF-κB), Mitogen-activated protein kinases(MAPKs;ERK/JNK/c-JUN)과 세포사멸(caspase-8,9/cleaved-PARP)과 관련된 단백질 발현을 wild-type에 비해 증가시켰다. 염증반응에 있어서 PD:PT=1, PD:PT=2 처치는 control군에 비해서 COX-2 발현을 각각 0.8배, 0.7배 감소시켜주었다. IκB-a 발현에서는 PD:PT=1과 PD:PT=2 모두 control군에 비해서 각각 1.9배, 1.2배 증가시켜 IκB-a 안정화에 효과적이었고, phospho-IκB-a 발현을 0.6배, 0.5배 감소시켰다. 염증반응의 주요 신호전달물질인 NF-κB p65 발현을 wild-type에 비해서 PD:PT=1과 PD:PT=2의 인삼 추출 조성물이 모두 억제시켜주는 것을 확인하였다. MAPKs signaling pathway에 미치는 인삼 추출 조성물의 영향을 확인하기 위해서 phospho-p-44/42/MAPK, phospho-p-54-SAPK/JNK, phospho-c-Jun 발현을 알아보았다. PD:PT=1과 PD:PT=2 인삼 추출 조성물들은 동맥경화식이에 의해 증가하였던 phospho-p-44/42/MAPK, phospho-p-54-SAPK/JNK, phospho-c-Jun 발현을 모두 감소시켰다. 특히 PD:PT=2 처치는 phospho-p-44/42/MAPK 발현 자체가 나타나지 않았으나, phospho-c-Jun 발현은 wild-type에 비해 0.9배 감소하였다. 결론적으로 인삼 추출 조성물은 proinflammatory and proatherogenic mediators이며 systemic insulin resistance를 일으키는 NF-κB 발현 억제 효과를 확인하였다. 또한 anti-apoptosis역할을 하여 세포내막에서 세포사멸을 억제하는 bcl-2 발현이 증가되었으며, R1 처치가 wild-type에 비해서 2.3배 증가하여 효과적이었다. 비록 PD:PT=1과 PD:PT=2 인삼 추출 조성물이 cytochrome C 관련성 caspase-3 발현을 억제하는 효과는 없었으나, caspase-8, capsase-9와 cleaved-PARP 발현을 모두 억제시켰으며, 특히 PD:PT=2 처치는 wild-type에 비해서 각각 0.5배 0.2배, 0.3배 감소시켰다. 따라서 본 연구결과에서는 인삼 추출 조성물이 anti-inflammation and anti-apoptotic 역할에 중요한 효과를 나타냈다.
또한, 시험예 1의 표 5에 기재된 바와 같이 본 발명의 인삼 추출 조성물은 간 조직에서 항염증효과(도 3), 스트레스 반응 억제효과(도 4) 및 간조직의 항세포 사멸 효과(도 5)가 있음을 알 수 있었다.
C57BL/6 E(-/-) GE(실시예1) GE(실시예3)
wild-type control PD:PT=1:1 PD:PT=2:1
Lipid profiles TG (mg/dl) (per protein 1mg) 39.9 ±9.0 39.5 ±5.4 30.5 ±5.5 27.8 ±5.5
TC (mg/dl) (per protein 1mg) 25.6 ±11.2 20.5 ±2.2 18.9 ±5.1 18.3 ±4.1
Lipid- peroxides LPO (uM/ul) (per protein 100mg) 38.7 ±11.1 64.6 ±31.1 35.6 ±4.7 50.4 ±10.0
MDA (uM/ul) (per protein 100mg) 23.4 ±1.9 27.9 ±7.0 27.7 ±2.8 28.0 ±4.5
4-HNE (uM/ul) (per protein 100mg) 15.3 ±10.2 36.7 ±24.7 7.9 ±2.5 22.4 ±11.8
[시험예 3] 심장조직 기능 개선 및 자가사멸 억제효과 조사
본 발명의 인삼 추출 조성물이 고콜레스테롤 식이를 제공한 apo E null mice에서의 TUNEL 양성 세포 발현에 미치는 효과를 확인하였다(도 6 및 도 7). 이때 TUNEL 양성세포는 진한 암갈색의 핵을 갖고 있는 것으로 관찰되었으며, apoptosis를 나타낸다. 이번 실험에 사용된 apo E null mice는 일반적으로 동맥경화동물 모델로 사용되어지는데, 12주간의 고콜레스테롤 식이는 wild-type 보다 control군에서 심장세포에 apoptosis 유도를 현저히 증가시켰다. PD:PT=1군은 control군보다 심장세포의 apoptosis 유도를 억제시켜 정상세포 수준을 증가시키는 데 효과적인 것을 확인하였다. 또한 심장조직의 경우 control군에 비해 PD:PT=2 처치가 PD:PT=1 보다 total LPO, MDA 및 4-HNE 등의 모든 LPO 지표를 유의적으로 감소시켰다. 비록 심장조직에서는 wild-type과 control군의 total LPO 차이가 뚜렷하지는 않았으나 인삼 추출 조성물이 지질대사 개선 및 항산화 효과를 통해 심혈관질환에 대해서도 예방작용을 나타낼 수 있음을 확인하였다 (표 7).
C57BL/6 E(-/-) GE(실시예1) GE(실시예3)
wild-type control PD:PT=1:1 PD:PT=2:1
Lipid profiles TG (mg/dl) (per protein 100mg) 9.6 ±1.7 20.9 ±7.0 12.9 ±3.0 12.8 ±1.2
TC (mg/dl) (per protein 100mg) 2.6 ±0.7 9.0 ±2.8 5.0 ±1.2 5.7 ±1.1
Lipid- perxides LPO (mg/dl) (per protein 100mg) 901.0 ±178.2 1035.1 ±267.6 884.2 ±59.1 558.5 ±104.3
MDA (mg/dl) (per protein 100mg) 234.7 ±61.7 249.9 ±48.5 272.5 ±53.4 159.6 ±34.4
4-HNE (mg/dl) (per protein 100mg) 666.3 ±142.3 785.2 ±220.1 611.8 ±92.0 398.8 ±78.3
[시험예 4] 인슐린 저항성 개선효과 조사
본 발명의 인삼 추출 조성물이 고콜레스테롤 식이를 제공한 apo E null mice에서 인슐린에 대한 저항성이 어떻게 변화하는지 확인하였다(도 8).
주로 지방조직에서 분비되는 adipokines으로써 식이섭취중추를 조절하고 아울러 insulin sensitivity를 증가시키는 adiponectin 농도를 측정한 결과, 혈장에서 wild-type과 control군에 비해 인삼 추출 조성물 투여군에서 오히려 감소하였다. 반면 지방조직에서의 adiponectin 농도는 wild-type과 control군에 비해 PD:PT=1, PD:PT=2 모두에서 유의적으로 증가하여 인삼 추출 조성물이 지방조직에서 adiponectin expression을 증가시켜 향후 혈장으로 유리될 것으로 생각된다.
Insulin signaling pathway와 관련된 단백질 발현조사로 phospho-IRS-1와 Insulin Receptor β(IR β)를 western blotting으로 살펴보았다. PD:PT=1과 PD:PT=2는 IR β를 증가시켰으며, phospho-IRS-1 발현은 감소시켰다. 특히 PD:PT=1 처치는 wild-type 보다 IR β 발현을 2.8배 증가시켰고, phospho-IRS-1 발현을 0.8배 감소시켜서 PD:PT=1이 인슐린 저항성 개선에 더 효과적임을 확인하였다.
C57BL/6 E(-/-) GE(실시예1) GE(실시예3)
adiponectin Wild type Control PD:PT=1 PD:PT=2
plasma (ng/ml) 0.7±0.1 0.6±0.2 0.6±0.2 0.4±0.0
fat tissue (ng/mg) 3.2±0.2 2.2±0.0 6.2±0.5 3.0±0.3
도 1은 본 발명 인삼 추출 조성물의 세포 독성 실험 결과.
도 2는 본 발명 인삼 추출 조성물의 총지방산 감소 효과 실험 결과.
도 3은 본 발명 인삼 추출 조성물의 간조직 항염증 효과 실험 결과.
도 4는 본 발명 인삼 추출 조성물의 간조직 스트레스 반응 억제 효과 실험 결과.
도 5는 본 발명 인삼 추출 조성물의 간조직 항세포 사멸 효과 실험 결과.
도 6은 본 발명 인삼 추출 조성물의 심장조직 자가사멸 억제 효과 실험 결과.
도 7은 본 발명 인삼 추출 조성물의 심장조직 자가사멸 억제 효과 실험 결과.
도 8은 본 발명 인삼 추출 조성물의 인슐린 저항성 개선효과 실험 결과.
<도면에 표시된 주요 약어 설명>
E(+/+) : wild-type
E(-/-) : control group
COX-1 : cyclo-oxygenase-1 COX-2 : cyclo-oxygenase-2
Ikb-α : inhibitor of NF-kappa B-alpha
Phospho-Ikb-α : Phospho-inhibitor of NF-kappaB-alpha
NF-κB p65 : nuclear factor-kappa B p65
β-actin : 베타-액틴
MAPK : Mitogen-activated kinases
SAPK/JNK : stress activated protein kinase/Jun N-terminal kinase
cleaved-PARP : cleaved-poly-ADP ribose polymerase
IRS-1 : insulin receptor substrate-1
TG : triglyceride TC : total choletserol
HDL : high-density lipoprotein cholesterol
total LPO : total lipid peroxidation MDA : malondialdehyde
4-HNE : 4-hydroxynonenal

Claims (3)

  1. 진세노사이드의 함량이 조절되는 인삼 추출 조성물의 제조방법에 있어서,
    인삼을 동체, 지근 및 세근 중 어느 한 부위로 나누어 각각의 부위별로 분류하여 40 ~ 80℃에서 3 ~ 10 일간 건조하는 건조단계;
    상기 건조단계에서 건조된 부위별 인삼을 각각 분쇄하는 분쇄단계;
    상기 부위별 인삼을 프로토파낙사디올(Protopanaxadiol, PD)과 프로토파낙사트리올(Protopanaxtriol, PT)의 중량비율이 0.8:1 내지 2.2:1이 되도록 혼합하는 혼합단계;
    상기 분쇄된 부위별 인삼에 알콜을 혼합하여 성분을 추출하는 추출단계; 및
    상기 추출된 부위별 추출물을 65 ~ 92 브릭스로 농축하는 농축단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 인삼 추출 조성물 제조방법.
  2. 제1항의 인삼 추출 조성물 제조방법에 의하여 제조된 인삼 추출 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 인삼 추출 조성물은 이상지혈증 치료, 간 기능 개선, 심장조직 자가 사멸 억제 또는 인슐린에 대한 저항성을 개선시켜주는 것을 특징으로 하는 인삼 추출 조성물.
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