KR20160041087A

KR20160041087A - 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20160041087A
Application number: KR1020140134016A
Authority: KR
Inventors: 정미자; 장고은; 정영숙; 천정환; 이애리; 김민지; 노은영; 김정현; 강희정; 김연아
Original assignee: 광주대학교산학협력단; 주식회사 광주김치감칠배기
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2016-04-18
Also published as: KR101645809B1

Abstract

본 발명은 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치와 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 더덕, 잔대, 도라지, 민들레, 질경이의 분말과 추출액을 이용하여 산화적 스트레스에 의한 신경세포 사멸을 억제하여 뇌질환을 예방하고 개선할 수 있는 뇌신경세포 보호용 기능성 김치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치는 더덕 추출액, 잔대 추출액, 도라지 추출액, 민들레 추출액이 혼합된 혼합추출액과 더덕 분말, 잔대 분말, 도라지 분말, 민들레 분말이 혼합된 혼합분말을 함유한다.

Description

뇌 신경세포 보호용 기능성 김치 및 이의 제조방법{Kimchi having function of protection of brain neuronal cells and method of preparing the same}

본 발명은 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치와 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 더덕, 잔대, 도라지, 민들레, 질경이의 분말과 추출액을 이용하여 산화적 스트레스에 의한 신경세포 사멸을 억제하여 뇌질환을 예방하고 개선할 수 있는 뇌신경세포 보호용 기능성 김치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

뇌졸중, 치매 등과 같은 뇌 질환에 의한 사망률이 암 및 순환기질환 다음으로 높다(한국통계연감, 성 연령계층별 사인별 사망자수, 1996). 대표적인 뇌 질환으로 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 파킨슨병(Parkinson's diease), 뇌졸중(stroke) 등이 있는데, 이들은 노인성 뇌질환으로 노인인구가 급속하게 증가와 함께 이들 질병들 때문에 고통받는 노인들의 수도 증가하여 심각한 사회문제가 되고 있다.

알츠하이머병, 파킨슨병 그리고 뇌졸중과 같은 뇌신경질환은 자유 라디칼(free radical)과 같은 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)이 중요한 역할 한다고 알려져 있다. 이들 뇌질환은 뇌세포 내에서 산화적 스트레스에 의해 생성되는 각종 활성산소종이 신경세포군을 손상시키는 것이 주요한 병인에 해당한다(Smith MA. 1997. Neurochem. Supp. S1, 69, 19).

특히, 뇌조직은 자유 라디칼 공격에 대해서 민감한 것으로 알려져 있는데, 이러한 이유는 뇌 신경세포에는 방어 메커니즘이 충분하지 못하며 산화되기 쉬운 다가불포화지방산(long chain unsaturated fatty acids)이 고농도로 존재하고, 라디칼 형성시 촉매로 이용되는 금속이온(Fe² ⁺, Cu² ⁺)이 존재하기 때문이다(Olney et al. 1974. Brain Res. 77, 507-512).

따라서, 이들 신경질환을 효과적으로 예방 또는 치료할 수 있는 약물을 개발하기 위한 노력의 일환으로 항산화 작용을 나타내는 물질에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 많은 종류의 항산화 물질은 국소 또는 전체 뇌허혈 동물모델에서 효과를 발현하는 것으로 보고되어 있고(Clemens, 2000. Free Radic. Biol. Med. 28, 1526), 또한 a-토코페롤은 심한 기억력 손상을 수반한 알츠하이머병 환자의 질병의 진행속도를 완화시키는 것으로 알려졌다. 또한 파킨슨병 치료도 활성산소종 소거작용을 나타냄으로 치료효과에 기여하는 약들이 사용되고 있다(Ebadi et al. 1996. Prog. Neurobiol. 48, 1). 그러나 현재 알츠하이머병, 파킨슨병 등과 같은 뇌질환을 완전히 치료할 수 있는 방법은 없으므로 예방이 가장 중요하다.

높은 항산화 활성을 갖는 천연물로부터 뇌질환을 예방하고자 하는 의약에 관한 연구는 많이 시도되었으나 우리가 어디서나 쉽게 접할 수 있는 식품의 섭취를 통해 뇌질환을 예방하고 개선할 수 있는 연구는 부족한 실정이다.

대한민국 공개특허 제 2007-0095485호에서와 같이 천연물(감초, 소맥 및 대조의 혼합 생약 추출물)을 함유하여 뇌신경 보호 효과를 나타내는 식품첨가제가 개시되어 있으나, 아직까지 천연물로서 민들레, 더덕, 잔대, 도라지 및 질경이를 이용한 뇌질환 예방 효과를 갖는 기능성 식품에 대한 보고는 전무하다.

민들레, 더덕, 잔대, 도라지 및 질경이의 다양한 생리활성 기능들에 대한 많은 연구 보고가 있으나 이들 분말, 추출물을 첨가한 양념을 사용하여 제조한 기능성 김치가 뇌신경세포 사멸억제 효과, 특히 이들 분말과 추출물을 함유한 기능성 김치 섭취가 산화적 스트레스로부터 뇌신경세포를 보호하여 뇌질환 예방 효과가 있을 것이라는 발명에 대한 보고는 없었다.

본 발명자는 다양한 식물을 대상으로 항산화 활성을 가진 뇌신경 세포 사멸을 억제시키는 천연물질들을 연구하던 중 민들레, 더덕, 잔대, 도라지 및 질경이 를 첨가한 김치 양념으로 제조한 김치 추출물이 항산화 작용 및 뇌신경 세포 보호효과를 나타내는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다. 더하여 본 발명은 일반 김치보다 염도 함량이 낮고 유산균 수가 많다는 것을 실험적으로 확인하였다.

따라서 본 발명은 한국인의 식단에서 항상 볼 수 있는 부식인 김치를 이용하여 부작용이 없고 산화적 스트레스에 의한 신경세포 사멸을 억제하여 뇌질환을 예방하고 개선할 수 있는 뇌신경세포 보호용 기능성 김치와 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치는 더덕 추출액, 잔대 추출액, 도라지 추출액, 민들레 추출액이 혼합된 혼합추출액과 더덕 분말, 잔대 분말, 도라지 분말, 민들레 분말이 혼합된 혼합분말을 함유하는 것을 특징으로 한다.

상기 혼합추출액은 상기 더덕 추출액:상기 잔대 추출액:상기 도라지 추출액:상기 민들레 추출액이 1:1:1:1의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 한다.

상기 혼합분말은 질경이 분말이 더 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 혼합분말은 더덕 분말:잔대 분말:도라지 분말:질경이 분말:민들레 분말이 1:1:1:1:0.1의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 한다.

상기 민들레 분말은 민들레에 추출용매로 70% 주정을 가해 추출한 후 동결건조시켜 수득한 것을 특징으로 한다.

상기 김치는 산화적 스트레스에 의하여 유도된 뇌 신경세포의 사멸을 억제하는 것을 특징으로 한다.

상기 뇌 신경세포의 사멸 억제는 항산화 활성에 의한 산화적 스트레스를 억제에 의해 일어나는 것을 특징으로 한다.

상기 김치는 뇌 신경세포 보호를 통해 퇴행성 뇌질환을 예방하고 개선하는 효과를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치의 제조방법은 배추를 염수에 절이는 절임단계와; 양념장 100중량부에 대하여 더덕 추출액, 잔대 추출액, 도라지 추출액, 민들레 추출액이 1:1:1:1의 중량비로 혼합된 혼합추출액 20 내지 60중량부와, 더덕 분말, 잔대 분말, 도라지 분말, 질경이 분말, 민들레 분말이 1:1:1:1:0.1의 중량비로 혼합된 혼합분말 10 내지 30중량부를 첨가하는 첨가단계와; 상기 혼합추출액 및 상기 혼합분말이 첨가된 양념장을 상기 절인 배추에 버무리는 버무림단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 버무림단계 후 5℃에서 1주일간 발효시키는 발효단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 민들레, 더덕, 잔대, 도라지, 질경이의 분말 및 추출액을 함유한 양념으로 담은 김치가 강한 항산화 활성을 가지며, 산화적 스트레스 조건하에서 사람의 신경모세포종 SK-N-SH에 처리했을 때 세포내 생성되는 ROS를 강하게 소거시키고, 산화적 스트레스에 의해 사멸하는 뇌신경세포 사멸을 억제시키는 효과가 있음을 확인하였다. 이들 세포내 ROS의 소거작용은 본 발명의 강한 항산화 효과에 기인 된 것일 것이라는 것을 강한 DPPH radical 소거작용으로 알 수 있었다.

따라서 본 발명의 뇌신경세포 보호용 기능성 김치는 산화적 스트레스에 의하여 유도된 신경 세포의 사멸을 우수한 항산화 활성으로 억제시킨다.

또한, 본 발명은 일반 김치와 비교하여 염도는 낮고, 유산균 수는 많아 김치의 기능성을 더욱 증대시킨다.

그리고 식재료로 식용되고 있는 천연 소재인 민들레, 더덕, 잔대, 도라지 그리고 질경이를 이용한 본 발명은 부작용이 전혀 없는 뇌질환 개선 건강식품으로서 언제 어디서나 쉽게 섭취가 가능하며, 뇌질환 예방 및 개선을 위한 다양한 식품, 신약 개발 및 의약품 개발 등을 위한 소재로 유용하게 활용될 수 있다.

도 1은 일반김치 추출물(NKE)과 본 발명의 김치 추출물(DKE)의 DPPH radical 소거실험을 나타낸 그래프이다. NKE보다 DKE가 더 높은 DPPH radical 소거작용을 가지고 있었다. 각 값은 평균±표준편차(n=5)로 나타내었다. 다른 알파벳은 군 간의 통계학적으로 유의적 차이가 있다는 것을 의미한다.
도 2는 산화적 스트레스 조건하에서 일반김치 추출물(NKE) 그리고 본 발명의 김치 추출물(DKE)의 세포내 ROS 소거작용을 나타낸 것이다. 즉 사람의 신경모세포종 SK-N-SH에 500uM H₂O₂와 NKE 또는 DKE을 각각 동시에 처리했을 때 NKE와 DKE에 의해 현저하게 ROS 생성이 억제되는 것을 보여주고 있다. 각 값은 평균±표준편차(n=5)로 나타내었다. 다른 알파벳은 군 간의 통계학적으로 유의적 차이가 있다는 것을 의미한다.
도 3은 일반김치 추출물(NKE) 그리고 본 발명의 김치 추출물(DKE)의 세포 독성을 나타낸 결과인 데 NKE 그리고 DKE 모두 0.1~2mg/mL에서 세포독성이 없었다. 각 값은 평균±표준편차(n=5)로 나타내었다. NS는 각 군 간에 통계학적으로 유의적 차이가 없다는 것을 의미한다.
도 4는 산화적 스트레스에 대항하여 일반김치 추출물(NKE) 그리고 본 발명의 김치 추출물(DKE)의 뇌신경세포 사멸 억제효과를 나타낸 것이다. 즉 사람의 신경모세포종 SK-N-SH에 500uM H₂O₂와 NKE 또는 DKE을 각각 동시에 처리했을 때 산화적 스트레스에 의한 뇌신경세포 사멸을 NKE와 DKE가 현저하게 억제하는 것을 보여주었고 고농도에서는 DKE가 NKE보다 더 효과적이었다. 각 값은 평균±표준편차(n=5)로 나타내었다. 다른 알파벳은 군 간의 통계학적으로 유의적 차이가 있다는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치 및 이의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 뇌신경세포 보호용 기능성 김치는 혼합추출액과 혼합분말을 함유한다. 가령, 혼합추출액과 혼합분말은 양념장에 첨가되어 김치의 제조에 이용될 수 있다.

본 발명에서 혼합추출액은 더덕 추출액, 잔대 추출액, 도라지 추출액, 민들레 추출액이 혼합된 것을 의미한다. 바람직하게 혼합추출액은 더덕 추출액:잔대 추출액:도라지 추출액:민들레 추출액이 1:1:1:1의 중량비로 혼합된 것이다.

각 추출액은 다양한 방법으로 추출이 가능하다. 가령, 추출용매를 가하여 열수추출, 냉침 또는 온침 추출할 수 있다. 이 경우 추출용매를 중량비로 5 내지 50배를 가하여 혼합한 후 10 내지 150℃에서 1 내지 24시간 동안 추출한다. 여기서 추출용매로 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올로 메탄올, 에탄올 등을 이용할 수 있다. 바람직하게 저급 알코올로 식용가능한 주정을 이용하는 것이다.

그리고 다가 알코올로 부틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜, 펜틸렌글리콜 등을 이용할 수 있다. 그리고 혼합물로는 물 및 저급 알코올의 혼합물, 물 및 다가 알코올의 혼합물, 저급 알코올 및 다가 알코올의 혼합물, 또는 물 및 저급알코올 및 다가 알코올의 혼합물을 이용할 수 있다.

본 발명에서 혼합분말은 더덕 분말, 잔대 분말, 도라지 분말, 민들레 분말이 혼합된 것이다. 이 경우 혼합분말은 더덕 분말:잔대 분말:도라지 분말:민들레 분말이 1:1:1:0.1의 중량비로 혼합될 수 있다.

혼합분말의 다른 예로 질경이 분말이 더 포함될 수 있다. 이 경우 혼합분말은 더덕 분말:잔대 분말:도라지 분말:질경이 분말:민들레 분말이 1:1:1:1:0.1의 중량비로 혼합될 수 있다.

각 분말은 다양한 건조 방법으로 수득할 수 있다. 예를 들면 더덕, 잔대, 도라지, 질경이, 민들레를 자연건조, 열풍건조 등의 통상적 건조 방식으로 건조시킨 후 분쇄하여 분말을 얻을 수 있다.

또한, 추출용매를 가해 추출액을 추출한 다음 감압농축하고 동결건조시킨 후 분쇄하여 분말을 얻을 수 있다. 가령, 민들레 분말은 민들레에 추출용매로 70% 주정을 가해 추출한 후 동결건조시켜 수득할 수 있다.

본 발명에 사용한 민들레, 더덕, 잔대, 도라지 그리고 질경이는 예부터 식용으로 사용되고 있는 산채류 및 한약재로써 장기간 섭취에도 부작용이 없고 환자의 내성을 유발하지 않는 천연소재이다.

민들레(Taraxacum officinale)는 국화과에 속하는 다년생 초본식물로서 오래전부터 약용식물로 사용되고 있으며, 잎은 샐러드나 채소와 같은 나물로 식용되고 있다(Oh et al. 2000. J East Asian Soc Dietary Life 10, 129-135; Lee et al. 2007. Korean J Med Crop Sci 15, 62-66).

더덕(Codonopsis lanceolata)은 초롱꽃과에 속하는 다년생 초본으로 독특한 맛과 향이 특징이며 우리나라 산간지방에 널리 분포되어 있는 산채류로서 예로부터 뿌리를 식용과 약용으로 사용하고 있다(Hwang et al. 2011. J Korean Soc Food Sci Nutr 40, 798-803; Hong et al. 2006. Korean J Food Cookery Sci 22: 181-192).

잔대(Adenophora triphylla)는 다양한 질병 치료를 위해 민간요법에 이용되는 약용식물로서 뿌리와 봄에 나오는 어린싹은 나물로 식용되고 있다(Ham et al. 2009. J Korean Soc Food Sci Nutr 38, 274~279).

도라지(Platycodon grandiflorum DC)는 다년생초로서 산간지방에 자생하며 우리나라에서는 약용과 식용으로 사용되고 있다. 조리 시 독특한 쓴맛과 향긋한 풍미는 식품으로 기호성을 높여 주고 생리활성도 우수하여 약용보다는 식용으로 더 많이 활용되고 있다(Lee et al. 2013. J Korean Soc Food Sci Nutr 42, 1405~1411).

질경이(Plantago asiatica L.)은 다년생 초본식물로 우리나라 전국 산야, 도로 및 건물주변 등에 자생하고 있다. 한방에서는 차전초와 질경이 종자인 차전자로 이용되며, 둘 다 다양한 생리활성이 알려져 있다. 또한 질경이는 예로부터 잎과 줄기는 나물 또는 육류와 섞어 고추장에 무쳐서 먹었다(Jeong et al. 2004. J Korean Soc Food Sci Nutr 33, 1601-1605).

상술한 혼합추출액 및 혼합분말이 함유된 본 발명의 김치는 뇌 신경세포를 보호하여 뇌질환 예방 및 개선 효과가 있다는 것이 실험적으로 확인되었다. 즉, DPPH radical 소거작용, 세포 내 ROS 소거작용, 그리고 사람의 신경모세포종 SK-N-SH에 H₂O₂로 산화적 스트레스를 주고 본 발명의 김치 추출물을 처리했을 때 뇌 신경세포 사멸에 미치는 실험을 통해 확인되었다.

본 발명의 김치는 일반김치보다 더 높은 강한 항산화 활성(DPPH radical 소거작용)을 가지며, 산화적 스트레스 조건하에서 사람의 신경모세포종 SK-N-SH에 처리했을 때 세포내 생성되는 ROS를 강하게 소거시키고, 산화적 스트레스에 의해 사멸하는 뇌 신경세포 사멸을 억제시킨다. 이러한 뇌 신경세포의 사멸 억제는 높은 항산화 활성에 의한 산화적 스트레스를 억제시키는 것에 의해 수행된다.

이와 같이 본 발명은 뇌신경 세포 보호를 통해 퇴행성 뇌질환을 예방하고 개선하는 효과를 갖는다.

더덕 추출액, 잔대 추출액, 도라지 추출액, 민들레 추출액이 혼합된 혼합추출액과 더덕 분말, 잔대 분말, 도라지 분말, 민들레 분말이 혼합된 혼합분말을 함유하는 본 발명은 식품의 형태로 제공된다. 식품의 형태로 김치를 예로 들고 있으나 김치 외에 다양한 식품의 형태로 제공될 수 있음은 물론이다.

혼합추출액과 혼합분말의 합은 식품 전체 중량의 1 내지 10중량%로 함유될 수 있다. 건강 및 위생을 목적으로 하거나 건강 조절을 목적으로 하는 장기간 섭취의 경우에는 상기 범위 이하일 수 있으며, 더덕, 잔대, 도라지, 질경이, 민들레는 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 상기 범위 이상의 양으로 사용될 수 있으므로 상기 범위에 한정되는 것은 아니다.

상술한 '식품'이란, 영양소를 한 가지 또는 그 이상 함유하고 있는 천연물 또는 가공품을 의미하며, 바람직하게는 어느 정도의 가공 공정을 거쳐 직접 먹을 수 있는 상태가 된 것을 의미하며, 통상적인 의미로서, 식품, 식품 첨가제, 기능성 식품 및 음료를 모두 포함하는 것을 말한다.

식품으로는 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 기능성 식품 등이 있다. 추가로, 본 발명에서 식품에는 특수영양식품(예, 조제유류, 영,유아식 등), 식육가공품, 어육제품, 두부류, 묵류, 면류(예, 라면류, 국수류 등), 빵류, 건강보조식품, 조미식품(예, 간장, 된장, 고추장, 혼합장 등), 소스류, 과자류(예, 스넥류), 캔디류, 쵸코렛류, 껌류, 아이스크림류, 유가공품(예, 발효유, 치즈 등), 기타 가공식품, 김치, 절임식품(각종 김치류, 장아찌 등), 음료(예, 과실 음료, 채소류 음료, 두유류, 발효음료류 등), 천연조미료(예, 라면 스프 등)를 포함하나 이에 한정되지 않는다.

나아가 본 발명은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 충진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있으며, 상기 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.

바람직하게 본 발명은 뇌신경세포 보호 효과를 갖는 김치로 제공된다. 김치는 남녀노소 누구나 손쉽게 식사 때 부식으로 섭취가 가능하다.

본 발명의 뇌신경세포 보호용 기능성 김치는 산화적 스트레스에 의하여 유도된 뇌 신경세포의 사멸을 억제시킨다. 여기서 뇌 신경세포의 사멸은 산화적 스트레스에 의한 것이고 본 발명은 높은 항산화력에 기인하여 세포 사멸 경로를 억제하거나 차단하여 신경 세포의 사멸을 억제시킨다.

본 발명은 뇌신경 세포 보호를 통해 뇌질환, 특히 퇴행성 뇌질환을 예방하고 개선하는 효과를 갖는다. 본 발명이 예방하거나 개선시킬 수 있는 퇴행성 뇌질환으로 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 파킨슨병(Parkinson's disease), 루게릭병(Amyotrophic lateral sclerosis), 허혈성 뇌졸중(Hypoxic-ischemic injury)을 들 수 있다.

본 발명의 뇌신경세포 보호용 기능성 김치는 일 예로 아래와 같은 방법으로 제조될 수 있다.

먼저, 배추를 염수에 절인다. 가령, 6 내지 10%의 염수에 10 내지 20시간 동안 담가 절인다. 배추를 절인 후 체에 반나절 동안 올려놓아 물기를 제거한다.

다음으로 양념장을 준비한다. 양념장은 고춧가루, 마늘, 생강, 양파, 찹쌀죽, 액젓, 새우젓, 설탕을 혼합하여 만든다. 준비된 양념장에 혼합추출액과 혼합분말을 첨가한다. 양념장 100중량부에 대하여 혼합추출액 20 내지 60중량부와, 혼합분말 10 내지 30중량부를 첨가할 수 있다.

다음으로, 혼합추출액 혼합분말이 첨가된 양념장을 절인 배추에 골고루 버무려 김치를 제조한다.

한편, 버무림 후 일정조건에서 발효시키는 발효단계를 더 수행할 수 있다.

예를 들어 5℃에서 1주일간 보관하여 발효시킨다. 이와 같이 발효된 김치는 맛이 우수함과 동시에 염도는 낮고, 유산균 수는 많아 건강에 매우 유용하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시 예를 제시하나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예)

1. 혼합추출액의 준비

혼합추출액의 재료로 강원도 횡성에서 생산된 민들레, 잔대, 도라지 및 더덕을 구입하여 건조 후 분쇄하였다. 그리고 각 재료 50g에 음용수 1500mL을 가하여 90℃에서 2시간 30분간 추출한 후 여과하여 민들레 추출액, 잔대 추출액, 도라지 추출액, 더덕 추출액을 각각 준비하였다. 각 추출액은 일정 중량비로 혼합하여 혼합추출액을 만들었다.

2.혼합분말의 준비

강원도 횡성에서 생산된 잔대, 도라지, 더덕 및 질경이를 구입하여 건조 후 분쇄하여 잔대 분말, 도라지 분말, 더덕 분말, 질경이 분말을 준비하였다.

그리고 민들레 분말은 다음과 같이 준비하였다.

강원도 횡성에서 생산된 민들레를 구입하여 건조 후 분쇄하였다. 분쇄한 민들레 50g에 70% 농도의 주정 500mL를 가하여 실온(20℃)에서 8시간 동안 추출하였다.

이와 같은 방법으로 3회 반복하여 총 24시간 동안 추출한 후 여과하여 고형분을 제거한 액상의 민들레 추출액을 수득하였다. 그리고 진공농축기(Rotary Vacuum Evaporator)를 이용하여 감압농축한 다음 진공동결건조기를 이용하여 동결건조시킨 후 분쇄하여 민들레 분말을 준비하였다.

위에서 준비한 잔대 분말, 도라지 분말, 더덕 분말, 질경이 분말, 민들레 분말은 일정 중량비로 혼합하여 혼합분말을 만들었다.

3.혼합추출액 및 혼합분말의 최적 혼합비 선정

각 추출액을 다양한 중량비로 혼합한 혼합추출액을 9명의 관능검사 요원들에 의해 향미, 야생초 맛, 독특한 맛, 종합적인 기호도를 평가한 결과 가장 높은 점수를 받은 혼합추출액을 선택하였다. 그 혼합추출액은 더덕 추출액:잔대 추출액:도라지 추출액:민들레 추출액이 1:1:1:1의 중량비로 혼합된 것이었다.

그리고 각 분말을 다양한 중량비로 혼합한 혼합분말 역시 9명의 관능검사 요원들에 의해 향미, 야생초 맛, 독특한 맛, 종합적인 기호도를 평가하였다. 평가결과 가장 높은 점수를 받은 혼합분말을 선택하였고, 그 혼합분말은 더덕 분말:잔대 분말:도라지 분말:질경이 분말:민들레 분말이 1:1:1:1:0.1의 중량비로 혼합된 것이었다.

4.김치의 제조

배추를 4조각으로 절단한 후 염도 8% 염수에 15시간 동안 담가 배추를 절였다. 절인 배추를 체에 6시간 정도 올려놓아 물기를 제거하였다.

그리고 절인 배추 1kg을 기준으로 125g의 양념장에 무 채 210g, 물 20g을 섞은 후 혼합추출액 45g과 혼합분말 20g을 첨가하였다. 상기 양념장은 고춧가루 43g, 마늘 29g, 생강 5g, 양파 10g, 찹쌀죽 20g, 까나리액젓 8g, 새우젓 5g, 설탕 5g의 비율로 혼합하여 준비하였다.

무 채, 물, 혼합추출액, 혼합분말이 혼합된 양념장은 절인 배추와 잘 버무려 본 발명의 김치(DK)를 제조하였다.

(비교예)

비교 예로 사용될 일반김치(NK)는 혼합추출물 및 혼합분말을 양념장에 첨가하지 않았으며, 까나리액젓과 새우젓, 물을 더 많이 넣었고, 그 외에 다른 조건은 동일하게 하였다.

상기 실시예와 비교예의 김치 배합을 하기 표 1에 정리하였다.

재료	비교예(NK)	실시예(DK)
절임배추	1000g	1000g
무채	210g	210g
고추가루	43g	43g
마늘	29g	29g
생강	5g	5g
양파	10g	10g
찹쌀죽	20g	20g
까나리액젓	16g	8g
새우젓	10g	5g
설탕	5g	5g
물	65g	20g
혼합추출액	-	45g
혼합분말	-	20g

<관능검사>

실시예 및 비교예에 따른 김치의 관능검사는 20~25세의 남녀 대학생 40명을 선정하여 5점 척도법으로 실시하였다. 관능검사 설문조사에서 비교예의 김치를 대조군으로 하여 실시예의 김치와 비교하여 평가하는 방식으로 이루어졌다.

관능평가 항목은 김치 외관(appearance), 색상(color), 향미(flavor), 조직감(texture), 맛(taste), 짠맛(salty taste), 신맛(sour taste), 야생초 맛, 종합적인 기호도(overall acceptability)에 대하여 매우 좋다(5점), 좋다(4점), 그저 그렇다(3점), 강하다(4점), 그저 그렇다(3점), 약하다(2점), 아주 약하다(1점)로 평가하였다.

관능검사에 참여한 지원자들은 설문지에 나이와 성별 등을 기록하고 김치 10g을 입 안에 넣고 20초간 씹어 구강표피를 골고루 자극한 후 뱉어내고, 한 시료의 평가를 마칠 때마다 물로 입을 세척하고 10분 경과된 후 다음 시료를 평가하였다.

관능검사 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

항목	비교예(NK)	실시예(DK)
외관(appearance)	3.28 ± 0.99	3.45 ± 0.88
색상(color)	3.35 ± 1.00	3.23 ± 0.86
향미(flavor)	3.15 ± 0.92	2.83 ± 0.78
조직감(texture)	3.25 ± 0.67	3.48 ± 0.64
맛(taste)	2.93 ± 0.80	2.63 ± 0.87
짠맛(salty taste)	2.80 ± 0.93	2.83 ± 0.75
신맛(sour taste)	1.35 ± 0.48	2.45 ± 1.06
야생초 맛	1.53 ± 0.78	3.58 ± 0.98
종합적인 기호도 (overall acceptability)	2.75 ± 0.93	2.88 ± 0.76
매우 좋다(5점), 좋다(4점), 그저 그렇다(3점), 나쁘다(2점), 매우 나쁘다(1점) 짠맛, 신맛, 야생초 맛: 매우 강하다(5점), 강하다(4점), 그저 그렇다(3점), 약하다(2점), 아주 약하다(1점)

상기 표 2의 결과를 참조하면, 외관, 색상, 조직감, 맛 그리고 짠맛은 실시예의 김치와 비교예의 김치가 비슷한 점수를 받았으나 향미는 실시 예의 김치가 비교예의 김치보다 다소 낮았고, 신맛과 야생초 맛은 실시예의 김치가 비교예의 김치 보다 더 강하게 느껴지는 것으로 나타났다. 종합적인 기호도는 비교예의 김치와 실시예의 김치가 유사한 점수를 받았다.

따라서 실시예 및 비교예의 김치의 소비자 기호도는 비슷한 것으로 나타났다, 하지만 실시예의 김치는 항산화 효과에 의한 뇌질환 개선 효과를 나타내는 기능성과 유산균을 많이 함유한 기능성 그리고 저염 김치라는 점에서 우수한 장점을 갖는 것으로 확인되었다.

<최적의 김치 선정>

혼합추출액과 혼합분말의 첨가량에 따른 최적의 김치를 선정하기 위해 3종류의 김치를 이용하여 관능평가를 실시하였다.

먼저, 3종류의 김치를 DK, DK1, DK2로 구분하였다. DK는 상기 실시예의 김치이다.

DK1은 절인 배추 1kg을 기준으로 125g의 양념장에 무 채 210g, 물 20g을 섞은 후 혼합추출액 45g과 혼합분말 10g을 첨가하여 제조하였다. 그리고 DK2는 절인 배추 1kg을 기준으로 115g의 양념장에 무 채 210g, 물 20g을 섞은 후 혼합추출액 45g을 첨가하였다. DK1과 DK2에 사용된 양념장은 DK에 사용된 양념장과 같다.

상기에 제시한 관능평가 방법으로 비교예 김치(NK)와 DK 김치, DK1 김치, DK2 김치를 관능검사 한 결과 DK가 DK1과 DK2보다 더 높은 점수를 받아 하기의 계속되는 실험에서 실시예의 김치(DK)만 사용하였다.

< pH , 산도 및 염도 측정>

실시예의 김치(DK)와 비교예의 김치(NK)를 플라스틱 용기에 옮겨 담아 밀폐 후 5℃에서 1주간 발효시켰다. 그리고 발효기간 동안 각 김치의 pH, 산도 및 염도를 측정하였다. pH, 산도 및 염도는 시료 10g을 증류수 100mL로 균질화하여 여과한 후 pH meter(Pocu-ph, Sartotius, Gottingen, Germmany)로 측정하였고, 산도는 AOAC 표준시험법(AOAC. 1990. Official methods of analysis. Association of Official Analytical Chemistry, Washington, DC, USA. p79)에 따라 시료에 0.1N NaOH를 가하여 pH 8.4가 될 때까지 소비된 0.1N NaOH mL 수를 측정하였다. 적정한 값은 유산(lactic acid)의 함량%로 환산하여 나타내었으며, 그 수식은 acidity(%)=[(mL of 0.1 N NaOH×normality of NaOH×0.09)/weight of sample(g)]x100으로 산출하였다. 염도는 염도계(PAL-ES3, ATAGO, Tokyo, Japan)로 측정하였다.

하기 표 3과 같이 비교 예와 실시 예는 발효 3일째 pH는 6.60과 6.22로 유사하였다. 그리고 발효 7일째에는 비교 예와 실시 예는 유사한 경향으로 감소하여 각각 pH 5.63과 pH 5.20으로 나타났다. 비교 예와 실시 예의 초기 산도는 각각 0.13%과 0.19%였으나 발효기간 동안 증가하는 경향을 나타내어 발효 7일째 비교예와 실시예의 산도는 0.39%와 0.41%이였다. 발효 3일째 비교예와 실시예의 염도는 1.6%와 1.4% 였고, 발효 7일째 염도 변화는 없었다. 염도 측정을 통해 실시 예는 비교예보다 염도가 낮은 것으로 나타났다.

	비교예(NK)	실시예(DK)
pH
발효 3일	6.60±0.01	6.22±0.01
발효 7일	5.63±0.01	5.20±0.01
산도(%)
발효 3일	0.13±0.01	0.19±0.01
발효 7일	0.39±0.01	0.41±0.01
염도(%)
발효 3일	1.6±0.02	1.4±0.01
발효 7일	1.6±0.03	1.4±0.01

<유산균 수 측정>

유산균은 김치 10g에 멸균수 90mL을 혼합하여 십진법으로 희석하였으며, BCP agar(Eiken chemical Co. LTD., Tokyo, Japan)를 이용하여 pour plate법으로 37 incubator(JSGI-50L, JSR, Chung-Nam, Korean)에서 24시간 배양 후 colony 수를 계수하여 생성 콜로니 개수(colony forming units per gram, CFU/g)로 유산균수를 측정하였다.

실시예의 김치(DK)와 비교예의 김치(NK)의 유산균 수를 측정한 결과는 하기 표 4와 같다. 발효 3일째에 비교예와 실시예의 유산균 수는 유사하였으나 발효 7일째에는 비교예와 비교하여 실시예의 유산균 수가 현저하게 높았다.

	유산균 수(평균, CFU/g)
	비교예(NK)	실시예(DK)
발효 3일째	2.32×10⁵	2.07×10⁵
발효 7일째	6.95×10⁷	1.29×10⁸

<김치 추출물의 제조>

발효 3일이 지난 실시예의 김치(DK)와 비교예의 김치(NK)로부터 분말 형태의 김치 추출물을 각각 제조하였다.

김치를 동결건조 한 후 분쇄한 분쇄물 50g에 70% 농도의 주정 500mL를 가하여 실온(20℃)에서 8시간 동안 추출하였다. 이와 같은 방법으로 3회 반복하여 총 24시간 동안 추출한 후 여과하여 고형분을 제거한 액상의 김치 추출물을 수득하였다. 그리고 수득한 김치 추출물은 진공농축기(Rotary Vacuum Evaporator)를 이용하여 감압농축한 다음 진공동결건조기를 이용하여 각각 동결건조시킨 후 분쇄하여 분말 형태의 김치 추출물을 수득하였다. 실시 예의 김치로부터 추출된 개발 김치추출물(DKE)과 비교예의 김치로부터 추출된 일반 김치추출물(NKE)은 -20℃의 냉동고에 보관하면서 이하의 모든 실험에 이용하였다.

<김치 추출물의 항산화 효과>

본 실험에서는 DPPH 라디칼 소거활성능을 측정하여 개발 김치추출물(DKE)의 항산화 효과를 일반 김치추출물(NKE)과 비교하여 살펴보았다. 각 김치추출물은 40% 에탄올로 50mg/mL 농도로 만든 후 메탄올을 가해 일정 농도(0.05~10mg/mL)로 희석하여 시료로 사용하였다.

시료 1.8mL에 1.5×10^-4M의 DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) 1.2mL를 교반한 후 37℃에서 30분간 반응시킨 다음 517nm에서 흡광도를 측정하였다. 라디칼소거활성능은 시료 첨가구와 대조구의 흡광도 감소율로 나타내었다. 대조구는 시료 대신에 증류수를 이용하였다. 라디칼 소거 활성능은 다음과 같은 식에 의해 계산하여 도 1에 나타내었다.

라디칼소거활성능(%) = (1-시료첨가구의 흡광도/대조구의 흡광도)×100

도 1을 참조하면, DKE는 농도 의존적으로 DPPH radical를 소거하였고 2.5∼10mg/mL 처리군에서는 NKE보다 높은 항산화 효과를 나타내었다.

<김치추출물의 뇌신경세포 사멸 억제 효과 측정>

본 실험에서는 산화 스트레스 조건하에서 개발 김치추출물(DKE)의 뇌신경세포 사멸 억제 효과를 일반 김치 추출물(NKE)과 비교하여 살펴보았다.

1. 세포 배양 및 처리

사람의 신경모세포종 SK-N-SH를 10% 비활성화 우태아 혈청(fetal bovine serum)과 1% 페니실린-스트렙토마이신 용액(penicillin/streptomycin)을 넣은 EMEM 배양액으로 5% CO₂가 공급되는 배양기에서 37℃ 조건으로 배양하였다.

충분한 세포를 얻기 위해 배양용 플라스크(T75cm²)에서 세포를 배양하고, 2-3일에 한 번씩 배지를 80% 교체하여 충분히 자랐을 때 trypsin-EDTA(ethylene diamine tetraacetic acid) 용액(1x)을 사용하여 부착된 세포를 떼어낸 후 성장배지에 세포수를 1×10⁴cells/well와 2×10⁴cells/well로 조정하여 96-well plates에 세포를 깔아주고 24시간 동안 배양하여 MTT assay와 세포 내 ROS를 검출하기 위하여 사용하였다.

개발 김치 추출물(DKE)과 일반 김치 추출물(NKE)은 40% 에탄올로 50mg/mL 농도로 만든 후 배지를 가해 일정 농도로 희석하여 시료로 사용하였다. 개발 김치 추출물(DKE)에 성장배지를 가해 희석한 시료를 시험시료로 하였고, 일반 김치 추출물(NKE)에 성장배지를 가해 희석한 시료를 비교시료로 하였다.

우태아 혈청과 항생제를 첨가하지 않은 성장배지로 각 시료를 희석하여 24시간 단독 처리하여 김치 추출물의 세포독성을 알아보고 그 결과를 도 3에 나타내었다.

그리고 산화적 스트레스에 대항하는 김치 추출물의 뇌신경세포 보호효과를 알아보기 위해 각 시료를 500μM H₂O₂와 30분간 동시에 처리하여 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에서 대조군(C) 및 양성 대조군(H₂O₂)은 각각 무처리군과 500μM H₂O₂ 처리군이다.

2.세포내 활성산소종(reactive oxygen species, ROS) 측정

SK-N-SH 세포내에서 산화적 스트레스(oxidative stress)의 유무 및 시료가 뇌신경세포내 ROS를 소거할 수 있는지를 확인하기 위해서 2,7-dichlorofluorescein diacetate(DCF-DA)을 prove로 이용한 SK-N-SH 세포내 생성된 ROS 양을 측정하였다. 10mM DCF-DA를 만들어 10농도가 되도록 PBS로 희석시켰다. 세포에 배지를 제거한 후 10DCF-DA 용액을 세포에 더한 후 37℃에서 45분간 배양하였다. DCF-DA 용액을 제거한 후 PBS로 남아 있는 DCF-DA를 완전히 제거한 후 PBS를 더하여 5분간 배양시켰다. 세포내 형광 광도의 변화를 형광 광도계를 이용하여 488nm(excitation)와 525nm(emission)에서 측정하였다.

시험시료 및 비교시료 각각을 500μM H₂O₂와 동시에 처리했을 때 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 대조군(C) 및 양성 대조군(H₂O₂)은 각각 무처리군과 500μM H₂O₂ 처리군이다.

도 2를 참조하면, DKE와 NKE 처리는 500μM H₂O₂ 의해 증가된 세포내 ROS를 현저하게 억제시켰다. DKE의 세포내 ROS 생성 억제 효과는 농도 의존적이었고 NKE보다 DKE가 ROS 소거작용이 고농도(0.5mg/mL, 1.0mg/mL)에서는 높았으나 통계학적으로 유의적 차이는 나타나지 않았다.

3.세포 생존율 측정

배양이 끝난 SK-N-SH 세포의 생존율은 Chung 등이 사용한 MTT[3-(4,5-dimethythiazol-2-yl)-2,5-dipheyl terazolium bromid]환원 방법을 이용하여 측정하였다. 즉, 각 well MTT 용액(5mg/mL)을 성장배지의 10분의1을 가해주고 다시 37℃에서 4시간 더 배양하여 MTT를 환원시켜 생성된 formazon이 배지에 따라 나가지 않도록 배지를 조심스럽게 제거하였다. 남아있는 배지를 완전히 제거하기 위해 실온에서 30분간 방치한 후 DMSO를 이용하여 용해시킨 시료를 570nm에서 흡광도를 측정하였다. 흡광도 측정시 대조군은 DMSO로 하였고, 세포의 생존율은 아래와 같이 계산하였다.

세포 생존율(%)=[시료 처리군의 흡광도/대조군의 흡광도]x100

도 3을 참조하면, 0.1~2mg/mL 농도의 NKE와 DKE를 단독처리했을 때 세포 독성은 나타나지 않았다.

그리고, 도 4를 참조하면, 일반김치 추출물(NKE) 또는 개발김치 추출물(DKE)을 500μM H₂O₂와 동시에 처리했을 때 500μM H₂O₂ 단독처리인 양성 대조군(H₂O₂)과 비교하여 뇌신경세포 SK-N-SH는 현저하게 높은 생존율을 나타내었고, 0.25∼1mg/mL 농도에서는 NKE 처리군보다 DKE 처리군이 현저하게 높은 세포 생존율을 나타내었다.

상기 실험에서와 같이 천연소재를 첨가한 본 발명의 기능성 김치가 일반김치보다 더 효과적으로 산화적 스트레스에 대항하여 뇌신경세포 보호작용이 있다는 것을 확인하였다. 이와 같은 결과는 본 발명이 산화적 스트레스에 의해 유발되는 알츠하이머를 비롯한 여러 퇴행성 뇌질환을 예방하거나 치료할 수 있는 건강 기능성 김치라는 것을 충분히 뒷받침하는 것이다.

<통계처리>

상기 실험결과들은 평균(mean)±표준편차(standard deviation, SD)로 표시하였고 실험군간의 평균의 차이는 one-way ANOVA로 유의성을 확인한 후 Duncan's multiple range test를 이용하여 사후 검정하였으며 P<0.05 수준에서 유의성의 여부를 검정하였다. 모든 통계 분석은 SPSS(Statistical Package for the Social Science) version 12.0 프로그램(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 분석하였다.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

더덕 추출액, 잔대 추출액, 도라지 추출액, 민들레 추출액이 혼합된 혼합추출액과 더덕 분말, 잔대 분말, 도라지 분말, 민들레 분말이 혼합된 혼합분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치.
제 1항에 있어서,
상기 혼합추출액은 상기 더덕 추출액:상기 잔대 추출액:상기 도라지 추출액:상기 민들레 추출액이 1:1:1:1의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치.
제 1항에 있어서,
상기 혼합분말은 질경이 분말이 더 포함된 것을 특징으로 하는 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치.
제 3항에 있어서,
상기 혼합분말은 더덕 분말:잔대 분말:도라지 분말:질경이 분말:민들레 분말이 1:1:1:1:0.1의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치.
제 1항에 있어서,
상기 민들레 분말은 민들레에 추출용매로 70% 주정을 가해 추출한 후 동결건조시켜 수득한 것을 특징으로 하는 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치.
제 1항에 있어서,
상기 김치는 산화적 스트레스에 의하여 유도된 뇌 신경세포의 사멸을 억제하는 것을 특징으로 하는 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치.
제 6항에 있어서,
상기 뇌 신경세포의 사멸 억제는 항산화 활성에 의한 산화적 스트레스를 억제에 의해 일어나는 것을 특징으로 하는 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치.
제 1항에 있어서,
상기 김치는 뇌 신경세포 보호를 통해 퇴행성 뇌질환을 예방하고 개선하는 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치.
배추를 염수에 절이는 절임단계와;
양념장 100중량부에 대하여 더덕 추출액, 잔대 추출액, 도라지 추출액, 민들레 추출액이 1:1:1:1의 중량비로 혼합된 혼합추출액 20 내지 60중량부와, 더덕 분말, 잔대 분말, 도라지 분말, 질경이 분말, 민들레 분말이 1:1:1:1:0.1의 중량비로 혼합된 혼합분말 10 내지 30중량부를 첨가하는 첨가단계와;
상기 혼합추출액 및 상기 혼합분말이 첨가된 양념장을 상기 절인 배추에 버무리는 버무림단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치의 제조방법.
제 9항에 있어서,
상기 버무림단계 후 5℃에서 1주일간 발효시키는 발효단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌 신경세포 보호용 기능성 김치의 제조방법.