KR20120021349A - 유산균 발효를 이용한 돼지감자의 당뇨병 치료? 예방용 기능성 식품 및 약제학적 조성물. - Google Patents

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Abstract

본 발명은 당뇨병의 치료 또는 예방 효능이 있는 돼지감자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유산균을 이용하여 돼지감자를 발효시킴으로써 항당뇨 효능이 우수하며 기호성이 높은 기능성 식품 및 약제학적 조성물로 사용될 수 있다.

Description

유산균 발효를 이용한 돼지감자의 당뇨병 치료? 예방용 기능성 식품 및 약제학적 조성물. {Functional food and pharmaceutical composition for treatment and prevention of diabetes using Yerusalem artichoke fermented by lactic acid bacteria}
본 발명은 유산균에 의해 발효된 돼지감자가 지닌 기능성 물질을 이용하여 질병에 대한 약리적 효능을 얻을 수 있으며, 특히 혈당을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 췌장을 강화시켜 인슐린 분비가 활성화 되어 당뇨에 효과가 있는 돼지감자 발효물에 관한 것이다.
본 발명자들은 돼지감자 발효물을 이용하여 당뇨병 환자들에게 거부감 없는, 맛과 섭취가 용이한 형태를 가지는 기능성 식품 및 약제학적 조성물을 제조하고자 하며, 이는 당뇨병의 치료 또는 예방에 매우 유용하게 사용될 수 있다.
최근 급속한 생활수준의 향상으로 고칼로리 음식의 과다 섭취, 운동 부족 및 산업 사회의 고도화에 따른 스트레스로 인하여 질병 양상도 점점 성인병 위주로 서구화되고 있다. 대표적인 성인병의 예로는 고혈압, 당뇨병, 비만증, 고지혈증 등을 언급할 수 있으며, 특히 당뇨병은 모든 만성 혈관질환의 원인이 되고 있다. 당뇨병은 췌장의 β세포에서 분비되는 인슐린이 부족하거나 그 기능을 제대로 발휘하지 못하여 체내에서 포도당이 에너지원으로 이용되지 못하고 혈액 내에 고농도로 남아 있다가 소변으로 배설되는 질환이다. 그러나 이러한 현상들은 당뇨병 발병 초기에 나타나는 급성 증상에 불과하다. 당뇨병은 그 질환 자체의 심각성 보다는 치료가 늦어져서 만성이 되며 이로 인한 합병증, 예를 들면 혈액순환 장애, 만성적인 피로, 고혈압, 심근경색, 당뇨병성 신경병증, 망막병증(시력장애, 실명, 망막출혈), 백내장 등으로 발전하여 인체의 전반적인 대사기능 및 감각기능이 저하되어 종래에 치명적인 결과를 초래할 수 있다.
현재 흔히 사용되는 당뇨병 치료제는 크게 경구용 혈당강하제와 인슐린 주사제로 구분된다. 일반적으로, 체내에서 인슐린분비가 없는 인슐린 의존형 당뇨병 환자나 임신성 당뇨병 환자, 경구용 혈당강하제로 혈당조절이 제대로 안되는 인슐린 비의존형 당뇨병 환자에게는 식사용법과 운동요법을 병행함에도 불구하고 적절한 혈당조절이 되지 않는다. 따라서 인슐린 비의존형 당뇨병 환자는 경구용 혈당강하제를 복용하게 하는 것이 통설이다.
한편, 돼지감자(Jerusalem artichoke)는 북아메리카가 원산지이며 국화과의 다년초 식물인데 야생작물이므로 비료를 주지 않아도 잘 자라며 병충해에도 강하고 나쁜 기후조건에도 잘 자란다. 예로부터 한방의중요 약재로 활용될 만큼 인체에 유익한 구근작물로 알려져 왔으며, 다량의 이놀린(inulin)이 함유되어 있어 체내에서 잘 분해되지 않아 섭취 후 혈당을 상승시키지 않고 오히려 떨어뜨려 췌장을 강화시킴으로써 인슐린 분비가 잘 되게 한다고 알려져 있다. 돼지감자와 같은 천연 식물소재는 다양한 생리활성 물질과 항산화 물질을 함유하고 있어 항당뇨, 항노화, 항암, 항염, 면역 기능 개선 등 다양한 효과를 보이지만, 추출된 이후에는 불안정하고 때론 자극적이어서, 인체에 독성을 띄는 경우도 종종 있다. 따라서 최근에는 천연 추출물을 안정화시키거나, 독성을 줄이거나, 안정한 유도체로 전환시켜 효과를 높이려는 시도가 많이 진행되고 있다. 또한 그 일환으로 미생물이나 효소를 이용한 생물학적 전환 방법이 개발되고 있으며, 대표적 방법으로 발효를 예로 들 수 있다. 발효는 미생물이 가지고 있는 효소를 이용하여 유기물을 분해시켜 인간 생활에 유용하게 사용되는 물질을 제조하는 과정이다. 인체에 유용한 물질을 만들어내는 대표적인 발효 미생물로는 유산균, 효모 등이 있고, 다양한 식품들이 발효 과정에 의해서 생산된다. 유산균 및 효모 등의 미생물 발효에 의해서 천연 식물소재의 효능을 극대화시키거나 안전성 문제를 해결하기 위한 시도는 다양한 식품, 화장품, 약품 등의 개발에 있어서 중요한 의미를 갖는다.
본 발명에서 사용한 유산균 중 김치유산균으로는 류코노스톡 김치아이(Leuconostoc kimchii), 류코노스톡 시트레움(Leuconostoc citreum), 류코노스톡 메센테로이드스(Leuconostoc mesenteroides), 류코노스톡 가시코미타툼(Leuconostoc gasicomitatum), 류코노스톡 락티스(Leuconostoc lactis), 락토바실러스 플랜타룸(Lactobacillus plantarum) 및 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei)을 사용한다. 우유유산균으로는 락토바실러스 엑시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 비피도박테리움 론굼(Bifidobacterium longum), 스트렙토코커스 써머필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스 (Lactobacillus bulgaricus)를 사용한다. 본 발명에서는 복합 유산균을 사용하였는데 그 이유는 유산균의 종류마다 그 발효 메카니즘이 상이하여 상호 보완을 통해 발효취를 없애고 풍부한 발효산물을 만들 수 있기 때문이다.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는, 유산균에 의한 발효를 효과적으로 활용함으로써, 돼지감자의 유산균 발효 효율을 극대화할 수 있는 발효방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는, 안전성 및 안정성이 매우 뛰어나고 우수한 항당뇨 효능을 갖는 돼지감자 발효물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는, 돼지감자 발효물을 함유하는 기능성 식품 및 약제학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 돼지감자를 주성분으로 하는 기능성 식품 및 약제학적 조성물로서, 혈당 강하에 효과적인 식품을 제공하는 효과를 가진다. 본 발명은 돼지감자에 류코노스톡 김치아이(Leuconostoc kimchii), 류코노스톡 시트레움(Leuconostoc citreum), 류코노스톡 메센테로이드스(Leuconostoc mesenteroides), 류코노스톡 가시코미타툼(Leuconostoc gasicomitatum), 류코노스톡 락티스(Leuconostoc lactis), 락토바실러스 플랜타룸(Lactobacillus plantarum) 및 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei)을 사용하고, 우유유산균으로는 락토바실러스 엑시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 비피도박테리움 론굼(Bifidobacterium longum), 스트렙토코커스 써머필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus) 등의 유산균을 접종하여 발효시킨다. 복합 유산균을 사용하여 얻은 발효물은 혈당 조절이 필요한 당뇨병 환자가 거부감 없이 섭취할 수 있는 형태의 기능성 식품 및 약제학적 조성물을 제공하며, 본 발명에 따른 기능성 식품 및 약제학적 조성물은 부작용 없이 상시 섭취할 수 있어 혈당을 조절할 수 있다.
본 발명은 돼지감자의 다양한 생리활성을 더욱 안정적이고, 독성이 적으며, 효과적으로 이용하기 위해서, 이러한 천연소재에 대한 생물학적 전환 방법으로서 발효과정을 이용하고자 하였다. 본 발명에서 사용가능한 유산균으로는, 류코노스톡 김치아이(Leuconostoc kimchii), 류코노스톡 시트레움(Leuconostoc citreum), 류코노스톡 메센테로이드스(Leuconostoc mesenteroides), 류코노스톡 가시코미타툼(Leuconostoc gasicomitatum), 류코노스톡 락티스(Leuconostoc lactis), 락토바실러스 플랜타룸(Lactobacillus plantarum) 및 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei) 또는 그 혼합 균주를 예로 들 수 있으며, 우유유산균으로는 락토바실러스 엑시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 비피도박테리움 론굼(Bifidobacterium longum), 스트렙토코커스 써머필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus) 등을 사용할 수 있다. 또한 여기에는 효모균인 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) 균주를 더 첨가할 수도 있다. 상기 유산균 또는 효모균의 접종량은 접종 초기 균수가 105 내지 108 cfu/g 또는 105 내지 108 cfu/㎖인 것이 바람직한데, 접종 초기 균수가 105 cfu/g 또는 105 cfu/㎖ 미만인 경우에는 발효시간이 길어지는 문제점이 있고, 108 cfu/g 또는 108 cfu/㎖를 초과하는 때에는 효과의 증가가 크지 않음에도 접종량이 과도한 문제가 있다. 상기 유산균들은 한국 전통식품인 김치 또는 된장 등으로부터 용이하게 분리 가능하며, 상기 효모균 역시 청주 제조 시에 사용되는 균주를 사용할 수 있다. 한편, 유산균 배양을 통한 발효 단계는, 최적의 유산균 발효 조건을 고려할 때에, 15 내지 40℃의 온도에서 18 내지 120 시간 동안 수행될 수 있다.
본 발명의 돼지감자 발효물은 비만/당뇨(ob/ob mouse) 마우스 모델에서 유의 있게 혈당을 감소시킴으로서 제 2 형 당뇨병 억제 효과가 있음을 시사하였다.
본 발명에 따른 돼지감자 발효물은 염, 바람직하게는 약제학적으로 허용 가능한 염의 형태로 사용될 수 있다. 상기 염으로는 약제학적으로 허용 가능한 유리산(free acid)에 의하여 형성된 산 부가염이 바람직하다. 상기 유리산으로는 유기산과 무기산을 사용할 수 있다. 상기 유기산은 이에 제한되는 것은 아니나, 구연산, 초산, 젖산, 주석산, 말레인산, 푸마르산, 포름산, 프로피온산, 옥살산, 트리플로오로아세트산, 벤조산, 글루콘산, 메타술폰산, 글리콜산, 숙신산, 4-톨루엔술폰산, 글루탐산 및 아스파르트산을 포함한다. 또한 상기 무기산은 이에 제한되는 것은 아니나, 염산, 브롬산, 황산 및 인산을 포함한다.
인슐린 저항성 당뇨병 치료의 목적으로 임상적으로 투여되는 경우에 본 발명의 조성물은 경구투여에 적합한 단위투여형의 약제학적 제형으로 제제화시켜 사용할 수 있다. 일반적인 의약품의 형태로 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구 투여를 위한 고형 제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형 제제는 상기 돼지감자 발효물에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분, 탄산칼슘, 수크로스 또는 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구 투여를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 돼지감자 발효물을 래트(rat)에 경구 투여시의 독성 실험을 수행한 결과, 경구 독성시험에 의한 50 % 치사량(LD50)은 2,000 mg/kg 이상인 것으로 나타났다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 단, 다음의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이로 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 돼지감자 발효물 제조
돼지감자 100g을 30℃ 이하의 냉수로 약 30분 정도 세척하고, 300 mesh로 분쇄한 다. 준비된 시료는 멸균 가능 플라스크에서 121℃ 15분 동안 멸균한 후 락토바실러스 엑시도필루스(Lactobacillus acidophilus)를 접종한다. 상기 유산균의 접종량은 접종 초기 균수가 107 cfu/㎖의 농도가 되도록 한다. 한편, 유산균 배양을 통한 발효 단계는, 최적의 유산균 발효 조건을 고려하여, 37℃의 온도에서 120 시간 정치 배양하였다. 이때 발효액의 pH는 5.0이었다.
< 실험예 1> 비만/당뇨( ob / ob mouse ) 마우스 모델에서 돼지감자 발효물의 항당뇨효과 검정
당뇨 모델 동물로서 이용된 비만/당뇨 마우스(ob/ob mouse)는 렙틴(leptin) 유전자의 결핍으로 식욕이 조절되지 않아 지속적으로 음식을 과도하게 섭취하게 된다. 그 결과, 지방이 체내에 과도하게 축적되며 일반 마우스에 비하여 높은 혈당을 보이는 전형적인 제 2 형 당뇨병의 모델이 된다. 따라서 당뇨예방 및 치료효과를 알아보기 위하여 성숙한 10 주령의 비만/당뇨 마우스(ob/ob mouse)를 실험군 마다 각각 7마리씩 사용하였고, 실험군으로는 <실시예 1>에서 제조된 돼지감자 발효물을 500 mg/kg의 투여농도로 1일 1회씩 10일 동안 일정한 시간에 투여하였으며, 돼지감자 발효물을 투여하지 않은 군을 대조군으로 하였다. 투여시작 후 10일째에 실험군과 대조군의 혈당을 측정하여 분석하였다.
경구 투여시작 10일 후에 실험군과 대조군의 혈당을 측정한 결과, 대조군의 경우 혈당이 318.58± 13.94 mg/dl로 정상 마우스의 혈당 188.74± 13.07 mg/dl에 비해 고혈당으로 유지되는 것과 비교하여, 돼지감자 발효물을 처리한 군은 244.73 ± 17.74mg/dl로 유의하게(*, p < 0.01) 혈당이 23% 감소하는 현상을 보여 당뇨의 개선효과를 관찰할 수 있었다.

Claims (3)

  1. 유산균을 이용한 돼지감자의 발효물을 포함하는 기능성 식품 및 약제학적 조성물.
  2. 1 항에 있어서, 유산균은 류코노스톡 김치아이(Leuconostoc kimchii), 류코노스톡 시트레움(Leuconostoc citreum), 류코노스톡 메센테로이드스(Leuconostoc mesenteroides), 류코노스톡 가시코미타툼(Leuconostoc gasicomitatum), 류코노스톡 락티스(Leuconostoc lactis), 락토바실러스 플랜타룸(Lactobacillus plantarum) 및 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 우유유산균으로 락토바실러스 엑시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 비피도박테리움 론굼(Bifidobacterium longum), 스트렙토코커스 써머필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus) 를 포함하는 단일 균주 또는 그 혼합 균주.
  3. 1항에 있어서, 상기 돼지감자 발효물의 혈당 조절용 기능성 식품 및 약제학적 조성물.
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