KR20130001163A - 수명 연장제 - Google Patents

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마사시 사토
가즈히로 오쿠마
겐 이즈모리
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고쿠리츠다이가쿠호우징 카가와다이가쿠
가부시키가이샤 기쇼토 세이산 기쥬츠 겐큐쇼
마쓰다니가가꾸고오교가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 수명 연장제에 관한 것으로서, 간편하게 섭취가 가능하고, 또한 안전하여, 통상의 음식과 유사한 형태로 섭취 가능한 수명 연장제, 및 수명 연장 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 감미료로서 사용 가능한 희소당을 유효 성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 수명 연장제를 제공한다.

Description

수명 연장제{LIFESPAN EXTENDING AGENT}
본 발명은, 감미료로서 사용 가능한 당 조성물로 이루어지는 수명 연장제에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 감미료로서 사용 가능한 D-프시코오스 및/또는 D-알로오스를 포함하는 당 조성물로 이루어지는 수명 연장제에 관한 것이다.
일본 뿐만 아니라, 선진국에서는 고령화가 심각한 사회 문제가 되고 있다. 수명이나 노화의 제어와 관련된 인자 중, 가장 확실하게 수명을 연장시킬 수 있는 것은 칼로리 제한이며, 현재는 선충(線蟲)으로부터 포유류까지, 폭 넓은 생물종에 있어서 그 효과가 확인되어 있다(예를 들면, 비특허 문헌 1). 그러나, 칼로리 제한은, 매일의 식사를 줄이는 것이며, 현실적인 방법은 아니다.
수명 연장에 대해서는 많은 연구가 이루어져 있지만, 완전히 밝혀졌다고 볼 수는 없다. 노화 현상 지연 효과가 수명 연장 효과와 동일한 의미로 볼 수 없으며, 예를 들면, 동물 실험에 의해 노화 현상을 지연시키는 효과가 발견된 비타민 E에 대하여, 마우스나 랫에 대한 수명 연장 효과가 기대되어 연구되었지만, 현재 비타민 E의 명확한 수명 연장 효과는 발견되지 않는 것으로 여겨지고 있다(특허 문헌 1).
수명 연장에 대한 몇 가지 보고에 의하면, 예를 들면, 과실(사과) 유래 폴리페놀은, 심부전 또는 울혈성 심부전을 예방하고, 울혈성 심부전 모델 마우스의 수명을 연장시키는 것으로 보고되어 있다(특허 문헌 2). 또한,α-리놀렌산 및 리놀레산을 포함하는 특정 물성의 유지(油脂) 조성물은, 뇌졸중이 발생되기 쉬운 랫(stroke-prone spontaneously hypertensive rat)의 수명을 연장시킬 수 있는 것으로 보고되어 있다(특허 문헌 3). 이들 수명 연장 효과는, 특정 질환의 모델 마우스, 고칼로리식을 섭취한 마우스 등에서 나타나는 것이며, 특정 질환 또는 병적인 상태를 예방 또는 치료함으로써, 수명을 연장시키고 있는 것으로 여겨진다.
정상적인 개체의 수명을 연장시킬 수 있는 조성물로서, 특정 키토산(특허 문헌 4), 퍼옥시다아제(특허 문헌 5), 및 활성탄(특허 문헌 6)을 유효 성분으로 하는 것에 대하여 보고되어 있다. 활성탄은, 생체 내에 흡수되는 화합물은 아니며, 특허 문헌 6에 의하면, 상기 키토산이나 퍼옥시다아제의 수명 연장 효과가 현저하지는 않았다.
일본 특허출원 공개번호 평 8-176006 일본 특허출원 공개번호 2007-197374호 공보 일본 특허출원 공개번호 2005-210978호 공보 일본 특허출원 공개번호 2005-289839호 공보 일본 특허출원 공개번호 평 5-124980호 공보 일본 특허출원 공개번호 2010-208969호 공보 일본 특허출원 공개번호 2002-17392호 공보 WO2008/142860호 공보 일본 특허 제3333969호 공보 WO2010/113785호 공보 일본 특허출원 공개번호 2007-91696호 공보
나베시마 요이치, "노화의 생물학", (주)메디컬·사이언스·인터내셔널(2000) p287 The 3rd Symposium of International Society of Rare Sugars. Sulston, J.E. and Brenner, S.(1974) Genetics 77, 95-104 Piper, M.D.W. and Bartke, A., Cell Metab 8,99-104(2008) Colman, R.J. et al., Science 325, 201-204(2009) Heilboronn, L.K. and Ravussin E., Am J Clin Nutr 78, 361-369(2003) Ingram, D.K. et al., Aging Cell 5, 97-108(2006) Braeckman, B.P. and Vanfletren J.R., Exp Gerontol 42, 90-98(2007)
본 발명의 목적은, 음식과 유사한 형태로 계속적으로 사용해도, 안전하고 효과적으로 수명을 연장시킬 수 있는 수명 연장제를 제공하는 것으로서, D-프시코오스, D-알로오스 등의 감미료로서 사용되는 희소당을 동물에 섭취시킴으로써 수명 연장을 가능하도록 하고자 하는 것이다.
섭취 칼로리 제한에 의한 다이어트에 의해 선충류, 파리, 쥐, 원숭이 등의 동물의 수명을 연장시키는 것에 대해서는 잘 알려져 있다. 또한, 섭취 칼로리 제한에 의한 다이어트는 노화와 관련된 질환, 예를 들면, 당뇨병, 암, 알츠하이머 병 등의 발병을 지연시켜, 인간의 수명을 연장시키는 것에 대하여 알려져 있다. 그러나, 현실적으로는, 섭취 칼로리 제한에 의한 다이어트를 장기간 지속하는 것은 곤란하기 때문에, 섭취 칼로리 제한 다이어트와 동일한 효과를 가지는 수단이 요구되고 있다. 본 발명은, 이와 같은 종래의 수명 연장 수단과 동일한 메커니즘에 의해 과제를 해결하는 유용한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 감미료로서 사용 가능한 희소당을 유효 성분으로 하는 조성물이, 수명 연장에 공헌하는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 본 발명은, 하기 (1) 내지 (6)의 수명 연장제인 것을 요지로 한다.
(1) 감미료로서 사용 가능한 희소당을 유효 성분으로 하는 것을 특징으로 하는 수명 연장제.
(2) 희소당이, D-프시코오스 및/또는 D-알로오스인 상기 (1)에 기재된 수명 연장제.
(3) 희소당이, D-프시코오스 및/또는 D-알로오스를 포함하는 당 조성물인 상기 (1)에 기재된 수명 연장제.
(4) 당질 함량에 대하여, D-프시코오스를 0.5∼17.0 % 및 D-알로오스를 0.2∼10.0 % 함유하는 당 조성물인 상기 (3)에 기재된 수명 연장제.
(5) D-글루코오스 및/또는 D-프럭토오스를 원료당으로 하고, 전체 당질 함량에 대하여 D-프시코오스가 0.5∼17.0 % 및 D-알로오스가 0.2∼10.0 %로 되도록 변환한 혼합당인 상기 (4)에 기재된 수명 연장제.
(6) 감미료로서 사용 가능한 희소당 함유 이성화당인 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 수명 연장제.
(7) 슈퍼옥사이드디스뮤타제(SOD), 및 카탈라아제의 생성 또는 그 활성을 증강시킴으로써 수명 연장을 달성하는, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 수명 연장제.
(8) 섭취 칼로리 제한 상태에 있어서의 수명 연장과 동일한 메커니즘에 의해 수명 연장을 달성하는, 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 수명 연장제.
본 발명에 의하면, 감미료로서 사용 가능한 희소당, 바람직하게는 D-프시코오스 및/또는 D-알로오스를 유효 성분으로 하는, 음식과 유사한 형태로 계속적으로 사용해도 안전하고 효과적으로 수명을 연장시킬 수 있는 수명 연장제를 제공할 수 있다.
보다 구체적으로는, 감미료로서 사용 가능한 당 조성물로 이루어지고, 상기 당 조성물이, D-글루코오스 및/또는 D-프럭토오스를 원료당으로 하고, 전체 당질 함량에 대하여 D-프시코오스가 0.5∼17.0 % 및 D-알로오스가 0.2∼10.0 %로 되도록 변환한 혼합당이며, 상기 D-프시코오스 및/또는 D-알로오스를 유효 성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 수명 연장제를 제공할 수 있다.
슈퍼옥사이드디스뮤타제(SOD), 및 카탈라아제의 생성 또는 그 활성을 증강시킴으로써 수명 연장을 달성하는 수명 연장제를 제공할 수 있다. 또한, 섭취 칼로리 제한 다이어트에 의하면 동일한 메커니즘에 의해 수명 연장이 달성되는 수명 연장제를 제공할 수 있다.
도 1은 선충 N2에 의한, 0.25%의 D-프시코오스 함유 조성물 처리 시의 생존율을 도시한 그래프이다.
도 2는 선충 N2에 의한, 0.5%의 D-알로오스 함유 조성물 처리 시의 선충의 생존율을 도시한 그래프이다.
도 3은 선충 N2에 의한, 0.5%(w/v) D-프시코오스 함유 조성물 처리 시의 생존율을 도시한 그래프이다.
도 4는 선충 mev-1에 의한, 0.25%(w/v) D-프시코오스 함유 조성물 처리 시의 생존율을 도시한 그래프이다.
도 5는 선충 N2 및 mev-1에 있어서의 SOD 유전자 발현의 D-프시코오스에 의한 영향을 나타내는 그래프이다.
도 6은 선충 N2 및 mev-1에 있어서의 SOD 활성의 D-프시코오스에 의한 영향을 나타내는 그래프이다.
도 7은 선충 N2 및 mev-1에 있어서의 카탈라아제 유전자 발현의 D-프시코오스에 의한 영향을 나타내는 그래프이다.
도 8은 선충 N2에 있어서의 카탈라아제 활성의 D-프시코오스에 의한 영향을 나타내는 그래프이다.
도 9는 D-프시코오스에 의한 수명 연장 메커니즘을 나타낸 도면이다.
본 발명은, 감미료로서 사용 가능한 희소당을 유효 성분으로 하는 수명 연장제에 관한 것이며, 희소당으로서, D-프시코오스 및/또는 D-알로오스를 예로 들 수 있다.
본 발명의 수명 연장제는, 예를 들면, 슈퍼옥사이드디스뮤타제(SOD), 및 카탈라아제의 생성을 증강시킴으로써 동물의 수명을 연장한다. SOD는, 슈퍼옥사이드 음이온(·O2 -)을 산소와 과산화 수소로 불균일화하는 산화 환원 효소이다. 활성 중심으로 구리(II) 이온과 아연(II) 이온(Cu, ZnSOD), 또는 망간(III) 이온(MnSOD)이나 철(III) 이온(FeSOD)과 같이 2가 또는 3가의 금속 이온을 가진 효소로서, 세포질(Cu, ZnSOD)이나 미토콘드리아(MnSOD)에 국지적으로 많이 존재하고 있다. 전술한 것은 산화 스트레스를 감소시키는 역할을 한다. SOD는, 사람(모든 포유동물과 대부분의 척추동물도 포함)에는 3종류 있으며, SOD1은 세포질, SOD2는 미토콘드리아, SOD3는 세포 밖 공간에 존재하고 있다. SOD1과 SOD3는 구리와 아연을 포함하는 데 비해, SOD2는 망간을 활성 중심으로 가진다. 선충에 있어서는 5종류의 SOD가 있으며, SOD-1, -5가 세포질, SOD-2, -3이 미토콘드리아, SOD-4가 세포 밖 공간에 존재하고 있다.
카탈라아제는 과산화 수소를 산소와 물로 불균일화하는 산화 환원 효소이다. 그 활성 중심에 철(III) 이온을 가진다. 미생물, 동식물 등 호기성 생물에 널리 분포하고 있지만, 동물에는 간, 신장 세포 중의 퍼옥시좀과 같은 세포의 소기관에, 또는 적혈구에 많이 존재하고 있다. 선충에 있어서는 2종류의 카탈라아제가 있으며, CTL-1이 세포질에, CTL-2가 퍼옥시좀에 존재하고 있다.
이와 같이, SOD 및 카탈라아제는 동물에 공통적으로 존재하므로, 본 발명은 광범위한 동물에 대하여 수명 연장제의 작용 효과를 발휘하는 것으로 여겨진다.
본 발명에서는, 야생형 C.clegans N2와, 산소 감수성 변이종인 mev-1에 의해 수명을 측정하는 시험을 행한 바, N2에서는 0.5%(w/v)의 D-프시코오스에 의해 17%수명이 연장되며, mev-1에서는 실시간 정량(定量) RT-PCR에 의해 측정한 바, 미토콘드리아 국재성 Mn-SOD(sod-3) 유전자의 발현량이 1.7배로 되었다. SOD 효소의 활성도에 대해서는 N2 및 mev-1에서는, 각각 1.5배, 1.3배로 되었다. 또한, N2에서는 0.5%(w/v)의 D-프시코오스에 의해, 세포질 국재성 및 퍼옥시좀카탈라아제(각각 ctl-1, ctl-2)의 유전자 발현량이 양쪽 모두 1.5배로 되었다.
이와 같이, D-프시코오스는 산화 스트레스 내성 증강에 의한 수명의 연장 작용을 발휘한다. 섭취 칼로리 제한 상태에서의 선충의 수명 연장은 인슐린/IGF 시그널 경로에 의해 조절된 항산화 단백질(SOD, 카탈라아제 등)의 유도에 의한 것으로 보고되어 있다(비특허 문헌 8). 희소당에 의한 SOD와 카탈라아제에 대한 거동은, 섭취 칼로리 제한에 의한 다이어트와 동일한 과정에 의한 것이며, 양자는 동일한 결과를 나타낸다. D-프시코오스 섭취에 의한 수명 연장은 도 9에 기재된 메커니즘에 의한 것으로 여겨진다.
섭취 칼로리 제한제와 유사한 작용 효과를 가지는 화합물로서는, 예를 들면, 2-데옥시-D-글루코오스는 해당계(解糖系)를 저해하고, 와인의 폴리페놀인 레스베라트롤(resveratrol)은 시르투인(sirtuin)을 활성화시키고, 면역 억제제인 라파마이신은 TOR을 억제하고, 항당뇨병제인 메트포민(metformin)은 AMPK를 활성화시킨다. 이들 화합물은, 독성이 크며 효과가 낮고 충분하지 않은 등의 이유에 의해 실용화는 되어 있지 않다.
한편, 식용 가능한 감미료로서도 사용되고 있는 본 발명의 희소당은 인체에 대한 영향이 없으며 작용 효과도 크다는 특성을 가지므로 실용화가 용이하다.
이하에서 본 발명의 희소당에 의한 수명 연장제에 대하여 상세하게 설명한다.
[희소당]
당의 기본 단위인 단당 중, 자연계에 대량으로 존재하는 D-글루코오스(포도당)로 대표되는 "천연형 단당"에 대하여, 자연계에 미량밖에 존재하지 않는 단당을 "희소당"으로 정의하고 있다. 단당은 전부 59 종류가 있으며, 그 중 천연형 단당은 7 종류, 희소당은 52 종류가 확인되어 있다. 희소당의 존재량은 매우 적으며, 예를 들면, D-알로오스는, D-글루코오스(포도당)에 비해 존재량이 매우 적다.
현재 대량 생산되고 있는 희소당은, D-프시코오스와 D-알로오스이다. D-프시코오스는, 희소당에 속하는 케토헥소오스로 분류되는 프시코오스의 D체이며 6탄당(C6H12O6)이다. 이와 같은 D-프시코오스는, 자연계로부터 추출된 것, 화학적 또는 생물학적인 합성법에 의해 합성된 것 등을 포함하여, 어떤 수단에 의해 입수된 것이라도 된다. D-알로오스(D-알로헥소오스)는, 알도오스(알도헥소오스)로 분류되는 알로오스의 D체이며, 융점이 178℃인 6탄당(C6H12O6)이다. 최근에는, 특허 문헌 7에 기재되어 있는 D-프시코오스를 함유하는 용액에 D-크실로오스·이소머라아제를 작용시켜, D-프시코오스로부터 D-알로오스를 생성하는 제법이 존재한다. 전술한 바와 같이, D-프시코오스, D-알로오스는 천연에 미량이나마 존재하는 단당으로서, 이들 희소당은 사람에 대한 독성의 보고는 없으며, 동물에 대한 독성은 낮은 것으로 여겨진다.
그리고, D-프시코오스 감미는 고상하고(elegant) 상쾌해서, 사카린과 같은 쓴 맛이나 떫은 맛을 동반하는 불쾌감은 없고, 오히려 프럭토오스의 감미와 유사하다. 감미도는 슈크로오스의 약 70%이다. 또한, D-프시코오스 및/또는 D-알로오스는 칼로리제로(calorie-free)이며, 건강 면에서도 바람직한 감미료로서 사용되고 있는 희소당이다.
[수명 연장제로서의 희소당을 유효 성분으로서 함유하는 감미료로서 사용 가능한 당 조성물 1]
수명 연장제로서의 희소당을 유효 성분으로서 함유하는 감미료로서 사용 가능한 당 조성물의 구체적 태양은, 프럭토오스의 비율이 20∼80 중량부, 글루코오스와 프시코오스의 합계 비율이 80∼20 중량부 정도이며, 글루코오스 및 프시코오스의 합계를 100 중량부로 한 경우, 프시코오스가 5 중량부 이상, 바람직하게는 10 중량부 이상의 비율의 설탕의 감미도 및 미질과 유사한, 비만 등의 생활 습관병을 예방하는 감미료이다(특허 문헌 8).
이 감미료는, 그 성분인 프럭토오스, 글루코오스, 프시코오스의 혼합물이며, 각 성분을 혼합하여 얻어진다. 프럭토오스, 글루코오스는, 천연계에서 일반적으로 존재하는 단당이며, 천연계로부터 단리시켜 얻어지고 또한 그 외의 방법으로서, 프럭토오스는, 글루코오스를 글루코오스이소머라아제 처리하여 얻어진 과당 포도당 액당 등으로부터 분리하여 얻어진다. 또한, 글루코오스는, 전분을 가수분해하여 제조되고 있다. 또한, 프시코오스는, 천연계에서는, 조금밖에 존재하지 않는 희소당의 1종이며, 프럭토오스를 케토헥소오스 3-에피머라아제 처리함으로써 얻어진다. 그 제조 방법은, 각 구성 성분의 혼합으로도 얻어지지만, 포도당을 원료로 하여 글루코오스이소머라아제를 작용시켜 제조되는 과당 포도당 액당에 D-프시코오스를 첨가해도 얻어지며, 전술한 바와 같이 얻어진 과당 포도당 액당을, 또한 D-케토오스 3-에피머라아제를 작용시켜, 프럭토오스의 일부를 D-프시코오스로 변환시킴으로써도 얻어진다. 또한, 글루코오스 용액에 글루코오스이소머라아제와 D-케토오스 3-에피머라아제를 동시에 작용시켜, 글루코오스, 프럭토오스, D-프시코오스를 전술한 특정 범위의 비율로 함유하는 새로운 감미료를 하나의 공정으로 제조할 수도 있다. 비용을 고려하면, 글루코오스의 글루코오스이소머라아제 처리(이성화) 공정과 D-케토오스 3-에피머라아제 처리 공정을 직결한 제조법이나, 글루코오스이소머라아제와 D-케토오스 3-에피머라아제의 혼합 효소계에서, 글루코오스로부터 한번에 목적으로 하는 당 조성물을 제조하는 것이, 비용 면에서 유리하다.
D-프시코오스의 배합 비율은, 프럭토오스와(글루코오스와 프시코오스의 합계)의 비는 80∼20 중량부 : 20∼80 중량부가 바람직하다. 프럭토오스는, 80중량부 이상으로 되면 단맛이 증가하는 반면 바디감(sense of body)이 저하된다. 또한, 프럭토오스가 20중량부 이하에서는, 단맛이 약간 부족한 듯한 경향이 있다. 또한, 글루코오스 및 프시코오스의 합계를 100 중량부로 한 경우, 프시코오스가 5 중량부 이상의 비율이면 설탕의 감미도 및 미질을 가지는 감미료가 되지만, 10 중량부 이상의 비율이면 비만을 예방하는 효과를 나타낸다.
제조 방법은, 과당 포도당 액당, 글루코오스, 또는 전분을 출발 원료로 할 경우, 각종 방법을 사용할 수 있다.
예를 들면, (1) 과당 포도당 액당을, 전분 또는, 글루코오스로부터 만들고, 또한 케토오스 3-에피머라아제를 작용시켜, 프시코오스를 만든다. (2) 전분을 분해한 분해 포도당 액당에 글루코오스이소머라아제와 케토오스 3-에피머라아제를 혼합 효소의 상태로 작용시킨다.
(I) 연속 플랜트를 사용한 방법(분해 과당 포도당 액당⇒케토오스 3-에피머라아제)
(1) 분해 과당 포도당 액당액의 제조
분해 과당 포도당 액당은, 정법에 따라 옥수수, 감자 또는 사탕수수 등의 전분을 원료로 하여, 고정화하거나 또는 배치(batch)에 의해 알파아밀라아제, 글루코아밀라아제, 글루코오스이소머라아제 등의 효소를 사용하여 제조한다. 전분 원료 및 사용하는 효소의 종류는 전술한 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 필요에 따라서는 산 분해에 의한 포도당액 제조, 알칼리를 사용한 이성화를 행해도 된다.
(2) 과당 포도당 액당액으로부터 D-프시코오스의 제조
생성된 분해 이성화당액에 연속적으로 에피머라아제를 작용시켜, 글루코오스 및 프럭토오스 및 프시코오스의 혼합당액을 생성한다.
(II) 혼합 효소를 사용한 방법(분해 포도당 액당⇒글루코오스이소머라아제 + 케토오스 3-에피머라아제)
이소머라아제 및 에피머라아제가 포함되는 고정화 효소를 적절한 컬럼에 충전하고 분해 포도당 액당을 연속적으로 유입시켜, 반응액을 분취(分取)한다. 또한, 이 경우, 출발 물질을 글루코오스가 아닌 전분으로 하고, 알파아밀라아제와 글루코아밀라아제를 더욱 조합한 혼합 효소계를 사용할 수도 있다.
본 발명의 당 조성물을 제조할 때, 글루코오스이소머라아제는, 글루코오스에 작용하고, 그 일부를 프럭토오스로 변환하는 효소이며, 정제 효소를 사용해도 되고, 상기 효소를 생산하는 미생물이라도 된다. 또한, 케토헥소오스 3-에피머라아제는, 프럭토오스 등의 케토헥소오스의 3번 위치의 OH를 이성화하는 효소이며, D-타가토오스 3-에피머라아제나 D-프시코오스 3-에피머라아제가 알려져 있다(특허 문헌 9: 슈도모나스속에 속하는 세균으로부터 얻을 수 있는 D-케토헥소오스·3-에피머라아제, 및 비특허 문헌 2). 또한, 정제 효소, 또는 상기 효소 생산 미생물을 고정화한 고정화 효소, 고정화 미생물이라도 된다.
또한, 통상적으로 사용되는, 프럭토오스 42 중량부 및 글루코오스 58 중량부를 구성당으로 하는 이성화당에 케토헥소오스 3-에피머라아제로서 타가토오스 3-에피머라아제를 작용시키면 글루코오스 58 중량부, 프럭토오스 34 중량부, 프시코오스 8 중량부가 생성된다. 그러나, 글루코오스이소머라아제와 타가토오스 3-에피머라아제의 혼합 효소를 글루코오스에 작용시키면, 예상외로 글루코오스 41 중량부, 프럭토오스 48 중량부, 프시코오스 11 중량부의 혼합물을 얻을 수 있었다. 어느 쪽 혼합물도 종래의 과당 포도당 액당에 비해, 감미도, 미질이 설탕과 유사한 것을 알 수 있었다. 또한, 이들 혼합물에, 과당, 글루코오스를 더욱 첨가함으로써, 감미도나 미질을 조정할 수 있다.
[수명 연장제로서의 희소당을 유효 성분으로서 함유하는 감미료로서 사용 가능한 당 조성물 2]
D-프시코오스와 D-알로오스를 함유하는 당 조성물로서 희소당 함유 이성화당이 예시된다.
현재, 실용화되어 있는 당의 혼합물 중에서도, "이성화당"으로 불리는 D-글루코오스와 D-프럭토오스로 이루어지는 액당은, 음식품 등의 제조 시에, 가장 이용 빈도가 높은 액당이다. 이성화당에는, 포도당 과당 액당, 과당 포도당 액당, 고과당 액당 등이 있지만, 이들은 현재로서는, 글루코오스이소머라아제에 의해 D-글루코오스(포도당)를 D-프럭토오스(과당)로 변환하는 이성화 반응으로만 공업적으로 실용화되어 있으므로 이성화당으로 총칭되고 있다. 특정 헥소오스가 가지는 생리적인 작용에 착안하여, 특정 헥소오스를 함유하는 당 조성물을 얻을 목적으로 제조되는 혼합당은, 신규한 당 조성물이다.
예를 들면, 생리적 효과가 우수한 D-프시코오스 및 D-알로오스를 목적으로 하는 헥소오스로 하고 D-글루코오스와 D-프럭토오스를 주조성으로 하는 혼합당으로서 넓게 포함하는 "이성화당"으로부터 D-프시코오스 및 D-알로오스를 포함하는 변환형의 이성화당을 제조한 경우, 제조 목적으로 하는 헥소오스를 소정량 포함하는 원료당과는 상이한 당 조성의 혼합당은, 신규한 당 조성물이다.
목적으로 하는 기능의 종류나 정도, 사용 태양, 사용량 등에 따라, 당질 함량에 대하여, 목적으로 하는 헥소오스의 함유량을 결정하고, 이것을 얻을 목적으로 가장 적합한 제조 조건에서 처리함으로써 목적으로 하는 조성의 혼합당을 제조할 수 있다. 즉, 원료당으로서의 D-글루코오스와 D-프럭토오스를 주조성으로 하는 혼합당인 이성화당, 또는 D-글루코오스 및/또는 D-프럭토오스로 이루어지는 원료당액을, 알칼리성 이온 교환 수지, 알칼리, 및 칼슘염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이 존재하는 계에서 처리함으로써, 원료당으로서의 D-글루코오스와 D-프럭토오스를, 목적으로 하는 D-프시코오스와 D-알로오스로 변환하는 평형 반응(equilibrium reaction)인 이성화 반응을 일으켜, 원료의 이성화당과는 상이한 당 조성의 D-프시코오스 및 D-알로오스를 포함하는 당 조성물로서, 그 조성이, 당질 함량에 대하여 0.5∼17.0 %의 D-프시코오스 및 0.2∼10.0 %의 D-알로오스를 포함하는 당 조성물을 제조할 수 있다(특허 문헌 10 참조). 상기 헥소오스 조성물은, D-프시코오스 및 D-알로오스를 동시에 함유하는 것에 그 특징이 있고, 당질 함량에 대하여 1.0∼15.0 %의 D-프시코오스와 0.4∼8.0 %의 D-알로오스를 함유하는 조성으로 이루어지는 것이 바람직하며, 2.5∼8.0 %정도의 D-프시코오스 및 1.5∼5.0 %의 D-알로오스를 함유하는 조성으로 이루어지는 것이 가장 바람직한 것으로 예시할 수 있다. D-프시코오스와 D-알로오스가 공존하는 헥소오스 조성물에는 현저한 효과가 있으며, D-프시코오스 또는 D-알로오스가 단독일 때의 효과와 대비하여 예기치 못한 상승(上乘) 효과가 있다. 예를 들면, 생리적인 면에서 우수한 효과가 발휘된다. 이러한 상승 효과는, 특히, 체중 감소율, 체지방 감소율이나 섭식량 감소율에 있어서 특이적인 효과가 나타나고 있다. 또한, D-프시코오스 및 D-알로오스를 함유하는 당 조성물을 섭취한 경우에는, 혈당치의 감소, 인슐린치의 저하도 인식된다. 당 조성물에 의한 인슐린치의 저하에 대해서는, 지금까지 D-프시코오스 또는 D-알로오스를 단독으로 섭취한 시험에서는 알려지지 않았던 효과이다.
당 조성물이 전술한 바와 같이 우수한 효과를 발휘하기 위해서는, D-프시코오스와 D-알로오스의 전체 당질에 대한 비율에 대해서, D-프시코오스가 0.5∼15.0 %가 바람직하고, 1.0∼15.0 %가 더욱 바람직하며, 2.5∼8 %가 가장 바람직한 범위이다. 또한, D-알로오스는 0.2∼10.0 %가 바람직하며, 0.4∼8.0 %가 더욱 바람직하고, 1.5∼5.0 %가 가장 바람직한 범위이다.
D-프시코오스와 D-알로오스의 총량으로서는, 0.7∼25.0 %가 바람직하며, 1.4∼23.0 %가 더욱 바람직하고, 4.0∼13.0 %가 가장 바람직한 범위이다.
이 당 조성물은, 기호에 따라, 슈크로오스, 당 알코올, 아스파탐(aspartame)이나 스테비아 등의 감미료와 병용할 수도 있다. 또한, 바디감 부여 등을 위하여, 감미도가 낮은 수용성 식물 섬유(폴리덱스트로오스, 이눌린이나 난소화성 덱스트린 등), 또한 목적이나 기호에 따라, 다른 생리 활성 성분과 병용 혼합하여 사용할 수도 있다.
[본 발명의 수명 연장제의 사용 및 용도]
본 발명의 수명 연장제는, 의약품 또는 의약부외품, 구강용 조성물, 화장품, 식품, 보건용 식품, 환자용 식품, 식품 소재, 보건용 식품 소재, 환자용 식품 소재, 식품첨가물, 보건용 식품첨가물, 환자용 식품첨가물, 음료, 보건용 음료, 환자용 음료, 음료수, 보건용 음료수, 환자용 음료수, 약제, 제제(製劑) 원료, 사료, 환축(患畜) 및/또는 환수용(患獸用) 사료에 사용할 수 있다.
본 발명의 수명 연장제를 식품에 이용하는 경우, 그대로의 형태, 물 등에 희석한 형태, 오일 등에 현탁(懸濁)시킨 형태, 유액상(乳液狀) 형태식품, 또는 식품 업계에서 일반적으로 사용되는 담체(擔體)를 첨가한 형태 중 어떠한 형태로라도 조제해도 된다. 음료의 형태는, 비알코올 음료 또는 알코올 음료이다. 비알코올 음료로서는, 예를 들면, 탄산계 음료, 과즙 음료, 넥타 음료 등의 비탄산계 음료, 청량 음료, 스포츠 음료, 차, 커피, 코코아 등이 있으며, 또한, 알코올 음료의 형태로서는 맥주, 발포주, 제3 맥주, 청주, 매실주, 와인, 샴페인, 리큐어, 츄하이, 약용주 등의 형태를 예로 들 수 있다.
본 발명의 수명 연장제의 식품 소재 또는 식품첨가물로서의 사용 형태로서는, 정제, 캡슐제, 음료 등에 용해시키는 분말 또는 과립 등의 고형제, 젤리 등의 반고형체, 음료수 등의 액체, 희석하여 사용하는 고농도 용액 등이 있다. 임의의 성분으로서, 통상적으로 식품에 첨가되는 비타민류, 탄수화물, 색소, 향료 등을 적절하게 배합할 수 있다. 식품은 액상 또는 고형의 임의의 형태로 섭취할 수 있다. 젤라틴 등으로 외포(外包)하여 캡슐화한 연(軟)캡슐제로서 섭취할 수도 있다. 캡슐은, 예를 들면, 원료 젤라틴에 물을 부가하여 용해시키고, 이것에 가소제(글리세린, D-소르비톨 등)를 부가함으로써 조제한 젤라틴 피막으로 만들어진다.
영양 보조 식품 또는 기능성 식품의 예로서는, 당류, 지방, 미량 원소, 비타민류, 화제(化劑), 향료 등이 배합된 유동식, 반소화형태 영양식, 성분 영양식, 드링크제, 캡슐제, 경장(經腸) 영양제 등의 가공 형태를 들 수 있다. 전술한 각종 식품에는, 예를 들면, 스포츠 드링크, 영양 드링크 등의 음식물은, 영양 밸런스, 풍미를 양호하게 하기 위하여, 아미노산, 비타민류, 미네랄류 등의 영양 첨가물이나 조성물, 향신료, 향료, 색소 등을 더 배합할 수도 있다.
본 발명의 수명 연장제는, 가축, 가금, 애완동물류의 사료용에 응용할 수 있다. 예를 들면, 드라이 도그 푸드, 드라이 캣 푸드, 웨트 도그 푸드, 웨트 캣 푸드, 세미모이스트(semi-moist) 도그 푸드, 양계용 사료, 소, 돼지 등의 가축용 사료에 배합할 수 있다. 사료 자체는, 통상적인 방법에 따라 조제할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 수명 연장제는, 사람 이외의 동물, 예를 들면, 소, 말, 돼지, 양 등의 가축용 포유류, 닭, 메추리, 타조 등의 가금류, 파충류, 조류 또는 소형 포유류 등의 애완동물류, 양식 어류 등에도 사용할 수 있다.
본 발명의 수명 연장제의 수명 연장 효과를 살린 약제는, 이들을 단독으로 사용하고, 그 외에 일반적 부형제, 안정제, 보존제, 결합제, 붕괴제 등의 적절한 첨가제를 배합하고, 액제, 과립제, 세립제, 가루약, 정제, 캡슐제, 환약, 연고제, 첩부제(adhesive skin patch), 산포제, 스프레이제 또는 주사제 등의 적절한 제형을 선택하여 제제화하여, 경구적(經口的), 경비적(經鼻的), 경피적(經皮的) 또는 경정맥적(經靜脈的)으로 투여할 수 있다.
경구 투여, 경비 투여, 경피 투여 또는 경정맥 투여에 적합한, 의약용의 유기 또는 무기의 고체, 반고체 또는 액체의 담체, 용해제 또는 희석제를, 본 발명의 조성물을 약제로서 조제하기 위해 사용할 수 있다. 물, 젤라틴, 유당, 전분, 스테아르산 마그네슘, 탈크, 동·식물성 기름, 벤질 알코올, 검, 폴리알킬렌글리콜, 석유 수지, 야자유, 라놀린, 또는 의약에 사용되는 다른 캐리어(담체)는 모두, 본 발명의 조성물을 포함하는 약제의 담체로서 사용할 수 있다. 또한, 안정제, 습윤제, 유화제나, 침투압을 변경하거나, 배합제의 적절한 pH를 유지하기 위한 염류를 보조 약제로서 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 수명 연장제는 화장품에 사용할 수도 있다. 최근, 화장품 등의 제제화에, 가용성(可溶性) 필름이 사용되고 있다. 예를 들면, 향료 등을 유지시킨 플래이버(flavor) 필름 등으로서, 기분 전환, 구취 예방 등을 목적으로 하여, 식용 가능한 가용성 필름이 사용되고 있다. 또한, 보습제 등을 유지시킨 화장품용 필름을, 팩으로서 사용하거나, 물에 혼합하여 유액으로서 사용하는 아이디어도 나와 있으므로 이들을 이용할 수 있다.
나아가서는, 식품, 의약품 등의 포장재로서, 또는 식품, 의약품 등의 유효 성분을 유지하는 담체로서, 우수한 용해성과 필름 특성을 나타내고, 이들 용도에 바람직하게 사용할 수 있는 가용성 필름이 제안되어 있으므로(특허 문헌 11), 이것도 이용할 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 수명 연장제를 음식품, 식품 첨가제, 의약품, 의약부외품, 구강용 조성물, 화장품, 사료 등의 각종 용도에 적용할 수 있다.
본 발명을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
실험: D-프시코오스, D-알로오스의 선충 수명 연장 효과
(가) 시험 방법
(1) 실험동물
선충 Caenorhabditis elegans의 야생형인 N2 주를 사용하였다.
(2) 배지
선충의 배양에는 complete S 액체 배지(비특허 문헌 3)를 사용하였다. 배지에 D-프시코오스 또는 D-알로오스를 0.25%(14 mM), 0.5%(28 mM)가 되도록 첨가했다. 먹이로서 대장균 E.coli OP50 주를 30 mg 습중(濕重)/mL가 되도록 첨가했다. 생식 세포로부터의 수명에 대한 영향을 제거하기 위하여, 세포 분열 억제 물질인 2'-데옥시-5-플루오로우리딘을 40μM이 되도록 첨가했다.
(3) 선충의 생존율과 평균 수명의 측정
4일령의 젊은 성충을 생존율과 평균 수명의 측정에 사용하였다. 조제한 액체 배지는 직경 3.5 cm의 플라스틱 샬레 10개에 각각 2 mL씩 분주했다. 샬레 1개에 대하여 10 마리의 선충(합계 100마리)을 샬레로 옮겨 20℃에서 배양했다. 3일째까지는 매일, 그 이후는 2∼3 일 간격으로 새로운 배지에 계대 배양했다. 관찰은 옮겨서 배양할 때 행하였고, 생존수를 기록하였다.
(나) 시험 결과
(1) 날짜 경과에 따른 선충 생존율
0.25%, 0.5%의 D-프시코오스, 0.5%의 D-알로오스 첨가 시의, 날짜 경과에 따른 선충 생존율의 변화를 도 1 및 도 2에 나타낸다. 또한, 컨트롤군의 선충 생존율의 변화도 도 1 및 2에 나타낸다.
(2) 수명 연장 효과
날짜 경과와 선충 생존율로부터 계산한 평균 수명의 비교 결과는 하기와 같았다.
1) 0.25%의 D-프시코오스 처리 시의 평균 수명은 18.9일(컨트롤 15.8일)이 되어, 평균 수명은 20% 연장되었다.
2) 0.5%의 D-알로오스 처리 시의 평균 수명은 15.8일(컨트롤 12.5일)이 되어, 평균 수명은 26% 연장되었다.
(다) 결과에 대하여
이상의 결과로부터, 희소당을 유효 성분으로 하는 조성물에 의한 처리에 의해, 평균 수명은 최대 26% 연장된 것이 확인되었다.
[실시예 2]
선충 Caenorhabditis elegans의 야생종인 N2를 사용하였고, D-프시코오스의 농도를 0.5%(w/v)로 한 점 이외는 실시예 1과 동일하게 배양하여 수명을 측정하였다. D-프시코오스 함유 조성물 처리 시의 선충 N2의 생존율을 도시한 그래프를 도 3에 나타내고, D-프시코오스 농도 0.5%에서의 평균 수명은 27일로서, D-프시코오스가 존재하지 않는 컨트롤군의 23일보다 수명이 연장되어 있다.
[실시예 3]
선충 Caenorhabditis elegans의 산소 감수성 변이종인 mev-1을 사용하였고, D-프시코오스 농도를 0.25%로 한 점 이외는 실시예 1과 동일하게 배양하여, 수명을 측정하였다. D-프시코오스 함유 조성물 처리 시의 선충 mev-1의 생존율을 도시한 그래프를 도 4에 나타내고, D-프시코오스 농도 0.25%에서의 평균 수명은 16일로서, D-프시코오스가 업는 컨트롤군의 12일보다 수명이 연장되어 있다.
[실시예 4]
선충 Caenorhabditis elegans의 야생종인 N2 및 산소 감수성 변이종인 mev-1을 사용하여, D-프시코오스 농도를 0.5%(w/v)로 한 액체 배지 10 mL 중에서 배양을 행하였다. 배지는 직경 10 cm의 플라스틱 샬레에 분주하고, 샬레 1개에 대하여 약 1000마리의 선충을 넣었다. 전술한 점 이외는 실시예 1과 동일하게 배양하여, 배양 제6일째에 시료를 채취하여 SOD의 mRNA 유전자의 발현을 비교하여 도 5에 나타낸다. 미토콘드리아의 Mn-SOD, 세포질 졸(sol)의 Cu/Zn-SOD의 RNA 유전자 레벨을 측정하였다. 양쪽 선충 모두 SOD 유전자의 발현이 증대되어 있는 것을 나타내고 있다.
[실시예 5]
선충 Caenorhabditis elegans의 야생종인 N2 및 산소 감수성 변이종인 mev-1을 사용하여, 실시예 4와 동일하게 사육했다. 사육 제8일째에 시료를 채취하여 용해물(lysate) 중의 SOD의 활성을 측정하여, 도 6에 나타낸다. 양쪽 선충 모두 D-프시코오스에 의해 SOD 활성이 증가하고 있는 것이 밝혀졌다.
[실시예 6]
선충 Caenorhabditis elegans의 야생종인 N2 및 산소 감수성 변이종인 mev-1을 사용하여, 실시예 4와 동일하게 배양하고, 배양 제6일째에 시료를 채취하여 카탈라아제의 mRNA 유전자의 발현을 비교하여 도 7에 나타낸다. 세포질 졸의 ctl-1, 퍼옥시좀의 CTL-2의 RNA 유전자 레벨을 측정하였다. 양쪽 선충 모두 SOD 유전자의 발현이 증대되어 있는 것을 나타내고 있다.
[실시예 7]
선충 Caenorhabditis elegans의 야생종인 N2를 사용하여, 실시예 4와 동일하게 사육했다. 사육 제8일째에 시료를 채취하여 용해물 중의 카탈라아제의 활성을 측정하여, 도 8에 나타낸다. 양쪽 선충 모두 D-프시코오스에 의해 카탈라아제 활성이 증가하고 있는 것이 밝혀졌다.
[실시예 8]
D-프시코오스를 랫에게 급이(給餌)하여 그 생육 상태를 검토했다.
(실험 방법)
3주령의 수컷 Wistar계 랫 24 마리를 4군(각 군 6마리)으로 나누고,
(1) CE-2(일본 크레아 주식회사 제조)에 2.5%의 과당을 첨가한 사료(CE-2-F),
(2) CE-2에 2.5%의 D-프시코오스를 첨가한 사료(CE-2-P),
(3) 이성화당을 함유하는 사료(이성화당 유래 당질 28.5% + 스타치 28.5%(w/w): HFCS),
(4) "희소당 함유 시럽"(주식회사 레어스위트 제조)을 함유하는 사료("희소당 함유 시럽" 유래 당질 28.5% + 스타치 28.5%: RSS)의 각 사료와 물을 자유롭게 섭취시키고, 10개월간 사육했다.
사육 종료 후, 각 랫의 체중을 측정하고 해부하여, 뇌를 비롯한 각 장기의 중량을 측정하였다. 측정치는, 평균치 ± 표준 편차로 나타내며, t-검정을 행하였다.
(결과)
사육 종료 시의 랫 체중(g)은, CE-2-F군: 452±11, CE-2-P군: 436±12, HFSC군: 417±12, RSS군: 391±17이며, CE-2-F군과 CE-2-P군 사이, HFSC군과 RSS군 사이의 각 군 사이에 유의한 체중 감소가 인정되었다. 한편, 각 장기 중량도, CE-2-F군과 CE-2-P군 사이, HFSC군과 RSS군 사이에서 각각 비교했지만, 뇌 중량 및 근육 중량에 있어서 유의적인 차이가 인정되지 않았다.
이상에 의해, 10개월의 장기 사육 시에도, D-프시코오스 또는 D-프시코오스나 D-알로오스 등의 희소당을 함유하는 "희소당 함유 시럽"은, 비만을 억제하는 한편, 노령기에 자주 나타나는 뇌 중량 및 근육량의 감소가 보이지 않으므로, 노화에 따른 뇌의 위축이나 근육량의 저감을 억제하고 있는 가능성이 시사되었다.
본 발명에 의해, 천연에 미량이나마 존재하는 단당(희소당)의 신규한 특성이 발견되어 새로운 용도가 개발되었다.
본 발명에 의하면, 감미료로서 사용 가능한 희소당, 바람직하게는 D-프시코오스 및/또는 D-알로오스를 포함하는, 간편하게 섭취가 가능하고, 또한 안전하여, 통상의 음식과 유사한 형태로 섭취 가능한 수명 연장제를 제공할 수 있다.
최근 개발된, 자연계에 다량으로 존재하는 단당으로부터 희소당을 생산하는 방법으로 얻어지는 희소당의 새로운 용도가 본 발명에 의해 제공되므로, 산업상 이용 가능성은 크다.

Claims (6)

  1. 감미료로서 사용 가능한 희소당을 유효 성분으로 하는, 수명 연장제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 희소당이, D-프시코오스 및/또는 D-알로오스인, 수명 연장제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 희소당이, D-프시코오스 및/또는 D-알로오스를 포함하는 당 조성물인, 수명 연장제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 희소당이, D-프시코오스 및/또는 D-알로오스를 포함하는 당 조성물이며, 당질 함량에 대하여, D-프시코오스를 0.5∼17.0 % 및 D-알로오스를 0.2∼10.0 % 함유하는 당 조성물인, 수명 연장제.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 희소당이, D-프시코오스 및/또는 D-알로오스를 포함하는 당 조성물이며, D-글루코오스 및/또는 D-프럭토오스를 원료당으로 하고, 전체 당질 함량에 대하여 D-프시코오스가 0.5∼17.0 % 및 D-알로오스가 0.2∼10.0 %로 되도록 변환한 혼합당인, 수명 연장제.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 희소당이, D-프시코오스 및/또는 D-알로오스를 포함하는 당 조성물이며, D-글루코오스 및/또는 D-프럭토오스를 원료당으로 하고, 전체 당질 함량에 대하여 D-프시코오스가 0.5∼17.0 % 및 D-알로오스가 0.2∼10.0 %로 되도록 변환한 감미료로서 사용 가능한 희소당 함유 이성화당인, 수명 연장제.
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