KR20120134167A - 홍삼과 해조류의 유산균 발효에 의한 저분자 진세노사이드와 가바를 동시에 함유하는 기능성 발효산물의 제조방법 - Google Patents
홍삼과 해조류의 유산균 발효에 의한 저분자 진세노사이드와 가바를 동시에 함유하는 기능성 발효산물의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 a) 홍삼 및 해조류를 가압 추출하여 고분자 다당류 및 글루탐산을 추출하여 배지를 제조하는 단계; b) 상기 배지에 유산균을 접종하여 24시간 이내에 발효하는 단계; 를 포함하는 고농도의 진세노사이드와 가바(gamma-aminobutyric acid, GABA)를 함유하는 발효 산물의 제조방법과 이러한 제조 방법에 의하여 생산된 고농도의 진세노사이드와 가바를 포함하는 조성물 및 건강 기능 식품에 관한 것이다.
Description
본 발명은 홍삼과 해조류에서 고농도의 진세노사이드와 가바를 추출, 발효한 발효산물의 제조 방법 및 이러한 방법에 의하여 생산된 건강기능 식품에 관한 것이다.
식생활의 질이 향상되고 돈의 가치보다는 건강을 최우선 과제로 삼는 시대가 도래 했으며, 최근 각종 질병 발병의 주요 원인이 식생활에 있다는 것이 속속 밝혀지고 있고, 또한 의약품의 오남용에 따른 부작용이 널리 인식됨에 따라 건강 증진과 질병예방을 위해 기능성 식품에 대한 관심이 고조되고 있다.
일본에서는 이미 GABA를 건강보건용 식품에 널리 이용하고 있으며 GABA를 이용한 다양한 형태의 제품이 출시되고 있다. 국내에서는 건강기능식품으로 홍삼 관련 제품들을 가장 선호하며, 일본을 비롯한 미국과 유럽에서도 많은 인기를 끌고 있다. 뿐만 아니라 인삼은 1,500년 이상 유규한 역사를 지니고 있는 민족 유산이자 세계에 내 놓을 수 있는 천연 자원으로써 이 시대 최고의 자연 건강식품으로 인정받고 있다.
그러나 기능성 성분인 GABA와 저분자 ginsenoside를 동시에 함유하는 제품은 전세계적으로 전무하며, 때문에 홍삼과 해조를 융합하여 발효한 제품 역시 전무하다.
인삼의 주 효능을 나타내는 ginsenoside는 주로 major saponin으로 구성되어 있으며, 분자량이 크고 체내 흡수력이 홍삼, 흑삼에 비해 낮다. 따라서 인삼이나 홍삼의 기능성을 향상시키기 위한 목적으로 산 처리, 열처리, 효소처리, 발효 등의 방법을 이용하고 있으며, 그 중 열처리와 발효공법이 가장 현실적인 방법으로 사용되고 있다.
Ginsenoside Rg3, Rk1, Rg5 는 홍삼에 없거나, 극미량 함유된 성분으로 항전간효과, 항암효과, 암전이 억제효과, 항알러지 효과 등에 효과가 있으며, 인지기능 개선 효과에도 탁월하다는 보고가 있다. 때문에 홍삼의 발효를 통한 Ginsenoside Rg3, Rk1, Rg5 의 함량을 증가시키기 위한 연구가 활발이 진행되고 있다.
한편 GABA는 자연계에 널리 분포하는 비단백질 아미노산의 일종으로 포유동물의 뇌나 척수에 존재하며 흥분 억제성 신경전달물질(Inhibitory Neurotransmitter)이다. GABA는 인체의 많은 생리적인 메커니즘의 조절에 관여하여 뇌의 혈류를 활발하게 하고 산소 공급량을 증가시켜 뇌세포의 대사기능을 항진시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 성장호르몬의 분비 조절에도 관여하며 혈압강하 및 통증완화, 정시안정작용, 간, 신장기능 개선작용, 대장암억제작용 등에도 효과가 있는 것으로 알려져 있어 약리적으로 매우 주목 받는 물질이다.
최근에는 GABA가 학습능력을 유의적으로 증강시키고 장기 기억 촉진에 기여할 뿐만 아니라 혈압상승을 억제하며 식용과 포만감을 조절하는 요소로 작용한다고 발표되어 전 세계적으로 주목을 받고 있는 물질의 하나로서 경구적 처방약으로서는 5, 10mg의 환제가 시판되고 있으나 의약품의 합성 GABA 제제의 경우 식욕부진, 변비, 설사 등의 소화기계의 부작용이 있다고 한다.
이러한 GABA의 역할로 인해 의약품으로서뿐만 아니라, 최근에는 기능성식품소재로서의 GABA에 대한 관심이 고조되고 있다. GABA는 발아현미를 비롯한 발아곡류, 녹차, 배추 뿌리 등 곡물에서도 많이 검출되고 있으므로 경구적으로 섭취하는 것이 가능하다. 그러나 이들에 함유된 GABA의 양은 많지 않아 약리작용을 발휘하기 위한 필요량을 식품에서 섭취하는 것은 용이하지 않다. 이를 극복하기 위해 GABA가 다량 함유된 식품소재를 발굴하여 산업적으로 활용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한, 중추신경계의 대표적인 신경전달물질인 L-글루탐산은 신경세포 활성을 유도하는 물질로 알려져 있으며, 글루탐산 디카르복시나아제 (GAD, Glutamate Decarboxylase)의 촉매작용에 의해 탈탄산되어 L-글루탐산이 GABA로 전환된다. GABA는 1950년 Florey와 Robert에 의해 포유류의 뇌 추출액에서 처음 발견된 이래 연구가 활발하게 진행되고 있다. GABA는 분자량이 103.2 dalton으로 피페리인산으로 불리며 용융점이 202℃로 열에 안정한 편이며 C4H9NO2의 분자식을 가지며 물에 대한 용해성이 크다.
현재까지는 저분자 ginsenoside와 GABA를 모두 함유하는 물질의 제법이 개발되지 않고 있다. 따라서, 저분자 ginsenoside와 GABA를 모두 함유하는 물질의 갭발 필요성이 존재한다.
본 발명자들은 상기의 기능성 성분들을 동시에 함유하는 발효소재를 개발하고자 예의 노력한 결과, 상기의 기능성 성분들을 생산하는데 있어 공통적으로 적용되는 방법이 발효공법인 것에 착안하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 고농도의 진세노사이드와 가바를 함유하는 발효 산물의 제조방법과 이를 통해 제조된 고농도의 진세노사이드와 가바를 함유하는 조성물 및 건강 기능 식품을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 목적은 상기 발효 산물을 통해 천연 물질인 홍삼과 해조류로부터 추출한 고농도의 유용 물질을 함유하는 인지기능 개선, 항산화 효과, 간 기능 개선 등에 효과를 갖는 물질을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, a) 홍삼 및 해조류를 가압 추출한 후 고분자 다당류 및 글루탐산을 추출하여 배지를 제조하는 단계; b) 상기 배지에 유산균을 접종하여 24시간 이내에 발효하는 단계; 를 포함하는 고농도의 진세노사이드와 가바(gamma-aminobutyric acid, GABA)를 함유하는 발효 산물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 제조방법에 의하여 제조된 발효 산물을 포함하는 조성물 및 건강 기능식품을 제공한다.
본 발명에 따르면, 천연 물질로부터 유용 물질인 가바와 진세노사이드를 고농도로 포함하는 발효 산물을 얻을 수 있으며 이를 가공하여 건강 기능 식품으로써 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 홍삼과 해조류의 유산균 발효에 의한 GABA와 저분자 ginsenoside를 동시에 함유하는 기능성 발효산물을 제조하는 전체적인 공정의 흐름도이다
도 2는 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 발효전과 후의 사포닌 분석 결과이다.
도 3은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 acetylcholinesterase inhibitory activity를 나타내는 그래프이다.
도 4은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 prolylendopeptidase inhibitory activity를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 DPPH 라디컬 소거능을 나타내는 그래프 이다.
도 6은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 superoxide 라디컬 소거능을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 Xanthine oxidase 억제능을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 in-vivo test에서 GPT측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 in-vivo test에서 gamma GT측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 병리조직학적 관찰결과를 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 발효전과 후의 사포닌 분석 결과이다.
도 3은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 acetylcholinesterase inhibitory activity를 나타내는 그래프이다.
도 4은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 prolylendopeptidase inhibitory activity를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 DPPH 라디컬 소거능을 나타내는 그래프 이다.
도 6은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 superoxide 라디컬 소거능을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 Xanthine oxidase 억제능을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 in-vivo test에서 GPT측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 in-vivo test에서 gamma GT측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명에 의한 기능성 발효산물의 병리조직학적 관찰결과를 나타내는 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 a) 홍삼 및 해조류를 가압 추출하여 고분자 다당류 및 글루탐산을 추출하여 배지를 제조하는 단계; b) 상기 배지에 유산균을 접종하여 24시간 이내에 발효하는 단계; 를 포함하는 고농도의 진세노사이드와 가바(gamma-aminobutyric acid, GABA)를 함유하는 발효 산물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 고분자 다당류는 사포닌을 포함하는 것을 특징으로 하는 발효 산물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서, 가압 추출은 80 내지 130℃, 0.5 내지 1.5 기압으로 추출하는 것을 특징으로 하는 발효 산물의 제조방법일 수 있다. 또한. 본 발명의 추출은 10 내지 60분간 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법일 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 홍삼은 전체 중량의 10~20%가 되도록 첨가하고, 해조류는 10~30%가 되도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 발명은 상기 제조방법에 의하여 제조된 발효 산물을 포함하는 건강 기능식품을 제공할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은 홍삼으로부터 유래한 저분자 ginsenoside과 해조류로부터 유래한 GABA를 함유하는 기능성 발효소재를 제조할 수 있으며, 유산균에 의한 발효공법을 이용하여 기존의 홍삼에 함유된 고분자 ginsenoside(major saponin) Rb1, Rb2, Rg1 등을 뇌기능 개선에 탁월한 저분자 ginsenoside Rg3, Rk1, Rg5 로 변환하여 그 기능성을 향상시키는 것과, 해조류에 함유된 다량의 글루탐산을 GABA로 전환하여 홍삼의 저분자 ginsenoside와 더불어 기능성을 강화할 수 있다.
즉, 홍삼과 해조류를 동시에 추출하고 발효함으로써 기능성 물질인 저분자 ginsenoside와 GABA를 동시에 함유하는 발효산물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 제조방법에 의하여 제조된 발효 산물을 포함하는 조성물 및 건강 기능식품을 제공한다.
본 발명의 건강 기능 식품은 상기 발효 산물을 포함하는 조성물로써 분말제제, 액상제제 등으로 제공될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이하의 실시 예에 의해 제한되지 않는다.
<실시 예 1> 홍삼과 해조류의 원물을 이용한 추출물 제조
1) 원료의 전처리 단계 (1): 주원료인 홍삼에서 유입될 수 있는 흙이나 먼지를 제거하고, 해조류에서 유입될 수 있는 이물질이나 조체의 표면에 묻어 있는 염분을 제거하기 위하여 흐르는 물에 수세한다.
2) 홍삼과 해조류의 분쇄 단계 (2): 전 처리된 홍삼과 해조류를 추출 및 발효에 용이하도록 일정 크기로 분쇄한다. 분쇄는 습식분쇄기를 이용하여 직경이 1cm 이하가 되도록 하는 것이 중요하다. 분쇄물의 크기가 크면 발효과정에서 미생물이 이용하기에 적합하지 않으며, 발효조의 토출구가 막혀 발효 후 공정에 악영향을 끼친다.
3) 원료 투입 및 가수 단계 (3): 분쇄가 완료된 홍삼과 해조류를 홍삼은 전체중량의 10~20%가 되도록 첨가하고, 해조류는 10~30%가 되도록 첨가한 후, 홍삼과 해조류를 합한 중량의 10~20배가 되도록 정제수를 가하여 혼합한다.
4) 추출 단계 (4): 원료투입이 완료되면, 온도를 80~130℃의 범위로 가온하면서 압력은 0.5~1.5기압으로 조절하여 10~60분간 추출한다. 이때, 홍삼으로부터 다량의 고분자 다당류와 해조류로부터 GABA의 전구물질인 글루탐산이 추출된다.
5) 고액분리 단계 (5): 추출이 완료되면 추출된 추출액과 잔사를 분리한다. 고액분리는 진동채를 이용하여 분리하며, 이때 잔사로 묻어 나오는 추출액의 양을 줄이기 위하여 판원심분리기 또는 스크류 데칸터 원심분리기 등을 이용하는 것이 가장 바람직하다. 이는 고속의 회전력으로 잔사로 이동하는 추출액의 양을 최대한 줄임으로써 보다 많은 양의 추출액을 확보할 수 있기 때문이다.
6) 정밀여과 단계 (6): 추출액의 잔존하는 미세한 잔사를 제거하기 위하여 디스크세퍼레이터를 이용하여 정밀여과 한다.
7) 농축 단계 (7): 보관과 사용에 용이하도록 추출액을 농축한다. 농축은 30~40brix가 되도록 농축한다.
8) 포장 단계 (8): 농축된 홍삼과 해조류의 추출농축액을 발효원으로 사용하기에 용이하도록 용량 별로 포장한다.
<실시 예 2> 홍삼과 해조류를 이용한 기능성
발효산물의
제조
1) 원료의 준비 단계 (1): 상기 실시 예 1에서와 같이 홍삼과 해조류를 수세 및 분쇄한다.
2) 원료 투입 및 가수 단계 (2): 전처리된 홍삼과 해조류를 원물 또는 추출액 및 추출농축액 중에서 적어도 한가지 이상을 선택적으로 투입한다. 원물을 투입할 경우, 전처리된 홍삼은 전체중량의 10~20%가 되도록 첨가하며, 해조류는 전체중량의 10~30%가 되도록 첨가한 후, 홍삼과 해조류의 원물과 대비하여 10~20배가 되도록 가수한다. 홍삼과 해조류의 추출액 및 추출 농축액을 사용할 경우, 전체 배지가 5~20brix가 되도록 첨가한다.
3) 멸균 단계 (3) : 발효미생물인 락토바실러스 브레비스 BJ20이 단일균으로 생육할 수 있도록 상기 2)의 단계에서 준비된 배지 내에 존재할 수 있는 미생물을 사멸시킨다. 배지의 멸균은 100~121℃에서 10~20분간 수행하는 것이 바람직하며, 이때의 최종 압력은 1.0~1.5기압으로 설정하는 것이 바람직하다.
4) 냉각 단계 (4) : 발효미생물이 생육하기에 적합한 온도인 30~40℃까지 냉각한다.
5) 접종 단계 (5) : 발효 미생물인 락토바실러스 브레비스 BJ20을 배지의 1~5%가 되도록 접종한다.
6) 발효 단계 (6) : 발효미생물의 접종이 완료된 후, pH가 6~7, 교반속도는 20~80rpm, 온도는 30~40℃가 되도록 유지하는 것이 중요하다. 발효 중에 발생하는 CO2 가스로 인한 압력의 상승은 미생물의 생육에 저해를 주기 때문에 0.2~0.7기압이 될 경우, 자동으로 압력이 벤트되도록 설정한다.
7) 멸균 및 냉각 단계 (7) : 발효에 사용된 미생물인 락토바실러스 브레비스 BJ20을 사멸하기 위하여 멸균한다. 멸균은 상기의 3)단계와 동일한 방법으로 수행하며, 멸균이 완료되면, 고액분리를 위하여 30~50℃까지 냉각한다.
8)고액 분리 단계 (8) : 고액분리는 홍삼 및 해조류를 원물로 사용하였을 경우, 진동채 또는 판원심분리기, 스크류 데칸터 원심분리기 등을 이용하여 고상부분으로 이동하는 발효액을 최대한 줄일 수 있는 방법을 선택한다.
9) 정밀여과 단계 (9) : 건조 단계에서는 정밀여과를 거친 수용성의 발효액을 효율적으로 건조할 수 있는 방법이면 사용이 가능하며, 대표적으로는 분무건조, 진공건조, 동결건조 등이 있다.
9) 분쇄 단계 (9) : 건조된 수용성 발효액을 적당한 size로 분쇄한다.
10) 포장 단계 (10) : 분쇄된 수용성의 발효액 분말을 용량 별로 포장한다.
<실험 예 1>
HPLC
분석에 의한 홍삼과 해조류의 발효전과
발효후의
GABA
함량 변화
본 발명에 의해 제조되는 홍삼과 해조류(다시마)의 발효에 의한 기능성 발효산물은 다량의 가바를 함유하고 있으며, 이는 발효과정에서 발효 미생물의 GAD(Glutamic Acid Decarboxylase)에 의한 탈탄산 반응에 의하여 글루탐산이 GABA로 전환되어 생성되는 것으로 HPLC에 의한 분석이 가능하다.
아래의 표 1은 glutamic acid 및 GABA의 함량을 HPLC를 이용하여 분석하는 조건에 대한 것이며 표 2는 표 1의 조건에 의하여 분석한 결과를 나타낸 것이다. HPLC 분석에 사용된 시료는 상기의 방법에 의하여 20시간의 발효기간을 거쳐 제조된 홍삼과 해조류를 이용한 기능성 발효산물을 건조한 분말의 3%수용액을 제조하여 사용하였다.
| Items | Condition |
| Column | Hitachi HPLC 4.6 X 60 #2622PF Column |
| Columntemperature | 20~85? |
| Mobile phase |
pump 1 : Buffer solution pump 2 : Ninhydrin solution |
| Flow rate | pump 1 : 0.35mL/min pump 2 : 0.30mL/min |
| Injection volume | 15㎕ |
| Retection limit | 9 pmol(Asp) in ninhydrin reaction analysis |
| Reaction coil temperature range | 50~140? |
| Detector | Channel 1 : UV-570 nm Channel 2 : UV-440 nm |
| Thermostated autosampler | 100 samples |
| Analytical time | 30 min for protein hydrolysis amino acid 120 min for physiological fluid amino acid |
| HPLC 분석 조건 | |
| 분석 항목 | 효모 가바 내 함량 | |
| 발효 전 | 20시간 발효 후 | |
| Glutamic acid | 3789.419 ppm | 12.985 ppm |
| GABA | 2.087 ppm | 2268.295 ppm |
표 2에서와 같이 발효 전에 배지 내에 다량으로 존재하던 글루탐산이 20시간 발효 후에는 거의 남아 있지 않고 소진된 것으로 확인된 반면, GABA는 발효 전에 약 2ppm으로, 시료 내의 약 0.006%를 차지하고 있어 극 미량 존재하였지만, 발효 후에는 2268.295 ppm으로 약 7.56%를 차지하는 것으로 나타났다. 이는 발효 전에 존재하던 글루탐산이 유산균에 의하여 GABA로 전환되었기 때문이다.
<
실험예
2>
HPLC
분석에 의한 홍삼과 해조류의 발효전과
발효후의
사포닌의
본 실험 예는 상기의 실험예 1에서 사용된 홍삼과 해조류(다시마)를 이용하여 제조된 기능성 발효산물이 발효과정에서 사포닌을 포함하는 고분자 다당류로부터 유산균의 작용에 의해 다량의 저분자 ginsenoside Rg3, Rk1, Rg5를 함유하고 있음을 알아보기 위한 실험으로, HPLC 분석을 통하여 발효전과 발효 후 peak의 양상을 비교하였다. HPLC 분석에 사용한 column는 역상으로 분석시간에 따라 고분자 물질이 먼저 peak를 형성하면서 분석되는 특징을 가지고 있다. 따라서 사포닌을 포함하는 고분자 다당류는 저분자 다당류에 비하여 앞선 분석시간에서 확인이 되는 반면 저분자 다당류는 후반부의 분석시간에서 확인되는 것이다.
아래의 표 3은 HPLC를 이용한 사포닌의 분석 조건에 대하여 나타낸 것이다.
| Items | Condition |
| Column | TSKgel ODS-80Ts |
| Column temperature | 35℃ |
| Mobile phase | A: 3차 증류수 B: 90% ACN |
| Flow rate | 50ul |
| Detector | VWD 203nm |
| Analytical time | 120 min |
HPLC 분석에 의한 사포닌의 분석 결과는 도 2에 나타내었으며, 도 2에 나타낸 것과 같이 사포닌의 함량이 발효 전과 후에 확연한 차이를 보이는 것을 확인하였다. 도 2에서 발효 전에 Major saponin group인 고분자 ginsenoside Rb1, Rb2, Rg1 등이 다량으로 함유되어 있다가 발효공정 이후에 눈에 띄게 없어지고 발효 후에는 미량으로 존재하던 Minor sponin group인 저분자 ginsenoside Rg3, Rk1, Rg5등의 함량이 확연하게 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
<
실험예
3> 홍삼과 해조류를 이용한 기능성
발효산물의
인지기능 개선 효과
본 발명에 의해 제조된 기능성 발효산물의 인지기능 개선 효과를 알아보기 위하여 bio-marker로써 acetylcolinesterase inhibition activity와 prolylendopeptidase inhibition activity를 확인하였다.
실험예
3-1 기능성
발효산물의
acetylcolinesterase
억제능
본 발명에 의해 제조되는 홍삼과 해조류(다시마, 미역, 파래)를 이용한 기능성 발효산물의 인지기능 개선 효능을 알아보기 위하여 인지기능 개선과 관련되어 있는 bio-maker인 acetylcolinesterase 억제능에 대하여 알아보았다.
본 실험 예에서 사용된 시료는 홍삼을 공통적으로 첨가하고 해조류를 달리하여 제조한 기능성 발효산물로 sample A는 다시마를, sample B는 미역을, sample C는 파래를 첨가하였다. sample A, B, C 모두, 동일한 조건으로 20시간 동안 발효하였다.
자세한 실험방법은 다음과 같다. 효소는 일정량씩 분주하여 -80℃ 이하에서 보관한 후 사용하였다. 최종농도는 0.03 unit의 농도로 사용하였으며, 기질은 0.1M의 sodium phosphate buffer(pH8.0)에 녹인 1000 uM의 acetylcholine iodide를 사용하였다. 발색 시약은 39.6mg의 5,5-dithio-bis(2-nitrobenzoic acid)(DTNB)와 15mg의 NaHCO3를 0.1M의 sodium phosphate buffer(pH 7.0) 10ml에 녹여 제조하였다. 효소 반응은 다음과 같이 전개하였다. 2ml의 sodium phosphate buffer(pH8.0)에 200ul의 DTNB 용액과 100ul의 효소(0.03 U)를 가한 뒤 37℃에서 10분간 preincubation 하고 200ul를 가해 3분간 반응 후 흡광도 412nm에서 측정하였다.
실험 결과는 도 3에 나타내었으며, 3가지의 해조류를 이용하여 제조한 기능성 발효산물을 실험한 결과 모두 농도 의존적으로 높은 억제 활성을 나타내었다. Sample A는 0.5 mg/ml, 1.0 mg/ml의 농도에서 각각 45.86%, 59.24%를 나타내었고, sample B는 같은 농도에서 각각 48.10%, 58.32%로 확인되었으며, sample C는 동일한 농도에서 40.81%, 56.33%의 높은 억제율을 가지는 것으로 확인되었다.
실험예
3-2 기능성
발효산물의
prolylendopeptidase
억제능
본 실험 예에서는 상기의 sample A, B, C 에 대하여 인지기능 개선 효능을 검증하기 위한 bio-marker 중의 하나인 prolylendopeptidase inhibition activity를 알아보았다.
PEP 억제능의 측정은 0.1M Tris-HCl buffer(pH 7.0) 210ul, 2mM Z-Gly-Pro-pNA(in 40% dioxane) 20ul, sample 10ul, 0.1 unit/ml PEP 10ul의 mixture 250ul를 30℃에서 30분간 preincubation한 후, ELISA reader로 410nm에서 흡광도를 측정(A)하였으며, 별도로 0.1M Tris-HCl(pH 7.0) 240ul, sample 10ul의 mixture를 준비하여 역시 같은 방법으로 410nm에서 흡광도를 측정(B)한 후, 아래의 식으로 나타내어 활성의 지표로 삼았다.
식: Inhibition(%) =A410 of Control-(A-B)/A410 of Control× 100
Control은 sample 대신 증류수를 사용했을 때의 A410 값이다. 이 때의 positive control은 Z-Pro-prolinal을 사용하였으며, Z-Pro-prolinal의 IC50=0.022ppm이다. 실험은 2구 1반복하였고 결과는 평균치로 나타내었다.
실험 결과는 도 4에 나타내었으며, 3가지 샘플을 실험한 결과 모두 농도 의존적으로 높은 억제 활성을 나타내었다. Sample A는 1 mg/ml, 2 mg/ml의 농도에서 각각 22.23%, 31.56%를 나타내었고, sample B는 같은 농도에서 각각 20.04%, 51.56%로 확인되었으며, sample C는 동일한 농도에서 16.83%, 40.72%의 높은 억제율을 가지는 것으로 확인되었다.
<
실험예
4> 홍삼과 해조류를 이용한 기능성
발효산물의
항산화 효과
본 발명에 의해 제조된 홍삼과 해조류(다시마)를 이용하여 발효한 기능성 발효산물의 항산화 효과를 알아보기 위하여 DPPH radical scavenging activity, superoxide radical scavevging activity, xanthine oxidase inhibitory activity를 알아보았다.
본 발명에 의해 제조된 기능성 발효산물의 항산화 활성을 농도 별로 positive control인 BHA와 비교하여 알아보았다. 그 결과, 농도 의존 적으로 효과가 있는 것을 도 5, 6, 7에서 확인 할 수 있었다. 실험에 사용된 기능성 발효산물의 농도는 50ug/ml과 100ug/ml로 각각의 농도에서 DPPH 라디컬 소거능은 89.7%, 91.6%, superoxide 라디컬 소거능은 80.7%, 96.3%, xanthine oxidase inhibitory 활성은 88.1, 98.4%로 positive control인 BHA에 비하여 높은 양상을 나타내었다. 이는 상업적으로 사용되고 있는 항산화제인 BHA 보다 높은 수치이며, 농도에 의존적으로 증가하는 것으로 보아 홍삼과 해조류를 이용한 기능성 발효산물이 탁월한 항산화 효능을 가지는 것으로 판단된다.
<
실험예
5> 홍삼과 해조류를 이용한 기능성
발효산물의
간 기능 개선 효과
본 실험 예에서는 홍삼과 해조류(다시마)를 이용하여 발효한 기능성 발효산물의 간 기능 개선 효과를 알아보기 위하여 간 기능 개선과 관련된 bio-marker인 GPT, gamma GT, TC(total cholesterol) 측정을 비롯하여 병리조직학적인 관찰을 수행하였으며, 그 결과를 표, 4, 5, 6과 도 8, 9, 10에 나타내었다.
홍삼과 해조류를 이용한 기능성 발효산물의 간 기능 개선 효과를 알아보기 위하여 in-vivo test를 실시하였다. 렛드 간 손상 시험에서 사염화탄소 복강주사로 GPT의 증가 및 TC의 감소 등 기능적인 급성 간 손상을 유도하고, 경구를 통한 반복투여로 알코올로 인한 간 손상 지표인 gamma GT의 증가도 유발한 경우, 본 발명에 의한 기능성 발효산물은 간 독성물질에 의한 간 손상에 대하여 방호작용과 알코올에 의한 간 기능 저하에 대하여 완충작용을 나타내었다.
회복기를 거친 다음 적출한 간 조직에서 간세포의 지방변성, 공포변성 국소성 괴사 및 염증 등 병리조직학적 변화에도 본 발명에 의한 기능성 발효산물은 빠른 회복능을 보였다(도 10).
도 8~9는 혈액 생화학 분석 결과를 나타낸 것으로, 사염화탄소 투여 이전의 시료(pre-injury), 사염화탄소 일회 복강주사하고 24시간 뒤의 급성 간 손상 시료(acute injury), 사염화탄소 10일간 경구 투여한 뒤의 반복 간 손상 시료(repeated injury) 및 삼일 간의 회복기간을 거친 뒤의 부검 시료(recovery)에 대하여 실시한 GPT, γ-GT 측정 결과를 나타내고 있다.
GPT 측정결과(도 8 참조), 간 손상 대조군인 G1군의 경우 pre-injury 시료와 acute injury 시료를 분석하였을 때, 30 U/L에서 520 U/L로 급격하게 증가하여(P<0.01), 급성 간 손상이 유발되었음을 확인하였다. 또한 사염화탄소 반복 노출 이후의 repeated injury 시료에서도 644 U/L로 지속적인 증가 양상을 보일 뿐만 아니라, 3일간의 회복기를 거친 recovery 시료에서도 135 U/L로 비교적 높은 수치를 나타내었다.
시험물질을 투여한 시험군의 경우 acute injury 시료에서는 G1군에 비해 G2, G3, G4군 모두 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았지만, repeated injury 시료와 recovery 시료에서는 G1군에 비해 G2, G3, G4군 모두 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<0.05). 특히 recovery 시료에서 G2, G3, G4군 모두 정상적인 수준으로 회복되는 양상을 보였다.
이러한 결과는 시험물질이 간 독성 물질 노출에 대하여 어느 정도의 방호작용과 빠른 회복에 기여함을 시사한다. 고농도 시험물질을 투여한 G4군의 경우 감소된 효과는 고농도로 조제된 시험물질의 점도가 매우 높음에 따라 소화, 흡수, 분해의 부담감에 기인한 것으로 생각된다.
| Group | No. | GPT (U/L) | |||
| Pre-injury | Acute injury | Repeated injury | Recovery | ||
| G1 | 1 | 26 | 634 | 761 | 191 |
| 2 | 26 | 584 | 817 | 113 | |
| 3 | 32 | 374 | 666 | 82 | |
| 4 | 32 | 510 | 733 | 95 | |
| 5 | 32 | 497 | 642 | 103 | |
| Mean | 30 | 520 | 724 | 117 | |
| S.D. | 3 | 99 | 71 | 43 | |
| G2 | 6 | 30 | 462 | 344 | 45 |
| 7 | 35 | 349 | 518 | 74 | |
| 8 | 41 | 592 | 476 | 76 | |
| 9 | 28 | 349 | 493 | 45 | |
| 10 | - | - | - | - | |
| Mean | 34 | 438 | 458* | 60* | |
| S.D. | 6 | 116 | 78 | 17 | |
| G3 | 11 | 37 | 342 | 451 | 50 |
| 12 | 39 | 442 | 383 | 46 | |
| 13 | - | - | - | - | |
| 14 | 30 | 315 | 215 | 31 | |
| 15 | 39 | 365 | 473 | 48 | |
| Mean | 36 | 366 | 381* | 44* | |
| S.D. | 4 | 55 | 117 | 9 | |
| G4 | 16 | 33 | 303 | 430 | 54 |
| 17 | - | - | - | - | |
| 18 | 31 | 433 | 354 | 76 | |
| 19 | 28 | 605 | 469 | 56 | |
| 20 | 36 | 510 | 482 | 80 | |
| Mean | 32 | 463 | 434* | 67* | |
| S.D. | 3 | 128 | 58 | 13 | |
Statistically significant from control (*p<0.05)
γ-GT 측정결과(도 9 참조), G1군의 경우, pre-injury 시료와 acute injury 시료를 분석하였을 때, 4 U/L에서 5 U/L로 수치 변화가 없었으나, repeated injury 시료에서는 21 U/L로 증가 양상을 보였다. 이는 일반적으로 랫드에서 간 독성물질에 대하여 큰 변화를 보이지 않는 γ-GT도 지속적인 알코올 투여 상태에서 사염화탄소 반복 노출로 인한 상승효과에 기인하는 것으로 생각된다.
시험물질을 투여한 시험군의 경우, acute injury 시료에서는 G1군과 마찬가지로 변화를 보이지 않았지만, repeated injury 시료에서는 G2, G3, G4군 모두 수치의 증가 정도가 대조군에 비하여 현저히 적었으며(p<0.05) 분명한 농도 의존적 양상을 보였다. 특히 recovery 시료에서도 G1군에 비해 G2, G3, G4군 모두 통계적으로 유의한 차이를 나타내며 정상적인 수치로 떨어졌다.
이러한 결과는 시험물질인 GABA추출물이 알코올에 대한 간 기능 저하를 상당 부분 완충하고 있음을 시사한다.
| Group | No. | γ-GT (U/L) | |||
| Pre-injury | Acute injury | Repeated injury | Recovery | ||
| G1 | 1 | 3 | 3 | 28 | 18 |
| 2 | 5 | 8 | 23 | 8 | |
| 3 | 5 | 3 | 18 | 12 | |
| 4 | 3 | 8 | 23 | 8 | |
| 5 | 3 | 3 | 15 | 8 | |
| Mean | 4 | 5 | 21 | 11 | |
| S.D. | 1 | 3 | 5 | 4 | |
| G2 | 6 | 4 | 3 | 15 | 4 |
| 7 | 5 | 3 | 12 | 5 | |
| 8 | 5 | 3 | 13 | 5 | |
| 9 | 5 | 8 | 13 | 5 | |
| 10 | - | - | - | - | |
| Mean | 5 | 4 | 13* | 5* | |
| S.D. | 1 | 3 | 1 | 1 | |
| G3 | 11 | 4 | 8 | 5 | 3 |
| 12 | 3 | 3 | 8 | 4 | |
| 13 | - | - | - | - | |
| 14 | 4 | 3 | 8 | 8 | |
| 15 | 3 | 8 | 8 | 5 | |
| Mean | 4 | 6 | 7* | 5* | |
| S.D. | 1 | 3 | 2 | 2 | |
| G4 | 16 | 3 | 5 | 8 | 5 |
| 17 | - | - | - | - | |
| 18 | 4 | 8 | 5 | 5 | |
| 19 | 4 | 3 | 5 | 3 | |
| 20 | 3 | 3 | 8 | 5 | |
| Mean | 4 | 5 | 7* | 5* | |
| S.D. | 1 | 2 | 2 | 1 | |
Statistically significant from control (*p<0.05)
병리조직학적 관찰 결과(도 10 참조), 간 조직의 손상 정도는 지방변성(macrovesicular steatosis; 0~3점), 공포변성(hepatocellular ballooning; 0~2점), 소엽의 염증소견(lobular inflammation; 0~3점) 및 간문맥의 염증소견(portal tract inflammation; 0~3점) 점수를 부가하여 비교하였다.
G1군(손상군)의 경우, 에탄올 및 사염화탄소 투여에 의한 간세포의 지방변성, 공포변성, 국소성 괴사 및 염증소견을 나타내어 간 손상이 유발되었음을 확인할 수 있었다
시험물질을 투여한 시험군의 경우, 병리조직학적 손상 정도가 대조군에 비하여 감소하였다. 각 점수의 합산 값은 G1군 5.2점, G2군 3.8점, G3군 3.5점 그리고 G4군 3.0점으로 시험물질의 농도에 비례하여 감소하는 효과를 보였다.
이러한 결과는 시험물질인 GABA 추출물의 간 손상에 대한 방호작용과 회복능에 미치는 영향을 병리조직학적으로 뒷받침해준다.
| Group | 지방변성 (0~3) |
공포변성 (0~2) |
염증소견 | 합계 (11) |
||
| 소엽 (0~3) |
간문맥 (0~3) |
|||||
| G1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 6 |
| 2 | 1 | 1 | 0 | 1 | 3 | |
| 3 | 2 | 3 | 1 | 1 | 7 | |
| 4 | 1 | 2 | 0 | 1 | 4 | |
| 5 | 2 | 2 | 1 | 1 | 6 | |
| mean | 1.6 | 2.0 | 0.6 | 1.0 | 5.2 | |
| S.D. | 0.5 | 0.7 | 0.5 | 0.0 | 1.6 | |
| G2 | 6 | 1 | 2 | 1 | 1 | 5 |
| 7 | 0 | 2 | 0 | 0 | 2 | |
| 8 | 1 | 2 | 1 | 0 | 4 | |
| 9 | 2 | 1 | 0 | 1 | 4 | |
| 10 | - | - | - | - | - | |
| mean | 1.0 | 1.8 | 0.5 | 0.5 | 3.8 | |
| S.D. | 0.8 | 0.5 | 0.6 | 0.6 | 1.3 | |
| G3 | 11 | 2 | 1 | 0 | 1 | 4 |
| 12 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4 | |
| 13 | - | - | - | - | - | |
| 14 | 1 | 1 | 1 | 0 | 3 | |
| 15 | 1 | 2 | 0 | 0 | 3 | |
| mean | 1.3 | 1.3 | 0.5 | 0.5 | 3.5 | |
| S.D. | 0.5 | 0.5 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | |
| G4 | 16 | 2 | 1 | 0 | 0 | 3 |
| 17 | - | - | - | - | - | |
| 18 | 0 | 2 | 1 | 1 | 4 | |
| 19 | 1 | 2 | 0 | 0 | 3 | |
| 20 | 1 | 1 | 0 | 0 | 2 | |
| mean | 1.0 | 1.5 | 0.3 | 0.3 | 3.0 | |
| S.D. | 0.8 | 0.6 | 0.5 | 0.5 | 0.8 | |
Claims (9)
- a) 홍삼 및 해조류를 가압 추출하여 고분자 다당류 및 글루탐산을 추출하여 배지를 제조하는 단계;
b) 상기 배지에 유산균을 접종하여 24시간 이내에 발효하는 단계;
를 포함하는 고농도의 진세노사이드와 가바(gamma-aminobutyric acid, GABA)를 함유하는 발효 산물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고분자 다당류는 사포닌을 포함하는 것을 특징으로 하는 발효 산물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 가압 추출은 80 내지 130℃, 0.5 내지 1.5 기압으로 추출하는 것을 특징으로 하는 발효 산물의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 추출은 10 내지 60분간 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 홍삼은 전체 중량의 10~20%가 되도록 첨가하고, 해조류는 10~30%가 되도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제 5항의 제조방법에 의하여 제조된 발효 산물을 포함하는 조성물.
- 제6항의 조성물은 진세노사이드, Rg3, Rk1, Rg5, 가바를 고농도로 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제1항 내지 제 5항의 제조방법에 의하여 제조된 발효 산물을 포함하는 건강 기능식품
- 제8항에 있어서, 상기 발효 산물은 분말화 제형인 것을 특징으로 하는 건강기능 식품.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020110052483A KR101429665B1 (ko) | 2011-05-31 | 2011-05-31 | 홍삼과 해조류의 유산균 발효에 의한 저분자 진세노사이드와 가바를 동시에 함유하는 기능성 발효산물의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN107375374A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-11-24 | 东方红（通化）生物医药股份有限公司 | 一种具有辅助改善睡眠作用的西洋参/人参提取物的发酵提取方法 |
| KR101980450B1 (ko) * | 2017-11-15 | 2019-05-20 | 경남과학기술대학교 산학협력단 | 진세노사이드 Rd와 컴파운드 케이, 클로르제닉산 및 쿼르세틴이 증진된 활성산양삼 조성물 및 그 제조방법 |
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-
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