KR20160101578A - 컬러푸드를 이용한 항산화 및 항염증 건강기능식품 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에는 컬러푸드를 이용한 기능성 건강식품 조성물 및 그 제조방법이 개시된다. 상기 기능성 건강식품 조성물은 자색옥수수 농축물; 아사이베리 농축물; 및 포도, 아로니아, 라즈베리, 블루베리, 스트로베리, 크랜베리, 빌베리 및 인삼 미성숙 열매로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 부가 농축물을 포함한다.
Description
본 명세서에는 컬러푸드를 이용한 기능성 건강식품 조성물 및 그 제조방법이 개시된다.
최근 전 세계적으로 인구 고령화 현상이 급속하게 진행되고 소득증대로 건강한 삶에 대해 관심이 높아지면서 항산화 효능을 바탕으로 한 건강기능식품 산업이 부상하고 있으며, 이러한 현상은 학계와 산업계를 비롯하여 하나의 사회적 현상으로 확대되고 있다.
산소는 생명유지에 절대적으로 필요한 것이지만 반응성이 큰 활성산소로 전환되면 생체에 치명적인 독성을 일으키는 양면성을 지니고 있어 세포구성성분인 지질 단백질, 당, DNA 등에 대하여 비선택적, 비가역적인 파괴작용하고 암을 비롯한 뇌졸중, 파킨슨병, 염증, 류마치스, 자가면역질환 등 각종 질병과 노화를 일으키는 원인이 된다.
항산화제의 응용 면에서 볼 때 장기적으로는 의약품으로서의 활용 가능성이 있지만 단기적으로 기능성 건강식품으로서의 활용이 기대되나 건강식품과 관련된 기능적 현상만을 앞세워 안전성을 깊이 고려하지 않고 오히려 오용 내지는 남용함으로써 오는 피해가 적지 않다.
일반적으로 천연색소 중 안토시아닌은 적색, 자색, 청색을 나타내는 수용성 flavonoid계 색소이며 이들은 착색물질로서의 역할뿐만 아니라 생체 내 다양한 생리활성(항암, 항알러지, 항바이러스, 면역증강 등)에도 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 플라보놀과 안토시아닌은 동일한 전구체(dihydrokaemferol)로부터 합성되는데, 하드록실화(hydroxylation)에 따라 색, 안정성, 항산화활성 등이 결정될 뿐만 아니라 작물의 색깔, 맛, 영양 가치 등도 영향을 받는다.
안토시아닌을 포함하는 폴리페놀성 화합물은 잠재적인 건강 기능성 특징과 안정성을 가지고 있으며, 이들을 포함하는 자색 식물의 품질을 평가할 수 있는 지표로서 자색 식물 자체와 자색 식물을 이용하여 만든 제품에 대한 향과 색깔에 영향을 미치는 주요한 인자로 인식되고 있다.
안토시아닌은 열에 불안정한 색소로서, 90 ℃에서 1분 이상 가열 시 색소의 파괴율이 높아진다고 보고되어 있으며, 단순 열수추출 공정은 용매의 소재 내 조직으로의 효과적인 침투가 어려워 안토시아닌의 추출이 용이하지 않다는 단점을 가지고 있다. 따라서 기존의 열수추출 방법 외에 주로 사용하는 용매추출 방법으로 메탄올, 에탄올, 아세톤 등을 사용하고 있으며, 열수추출에 비하여 각각 20, 50, 73%의 수율 증가 효과가 있는 것으로 보고된 바 있다.
그러나 식품에서는 메탄올 독성 때문에 일반적으로 에탄올 추출법을 이용하며 그 외의 추출방법으로서 초임계 추출, 초음파 추출, 유산균 발효 추출, 마이크로웨이브 추출 등이 알려져 있으나 그에 대한 연구는 미비한 실정이다.
일 측면에서, 본 명세서는 컬러푸드를 이용한 기능성 건강식품 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 명세서는 컬러푸드의 종류 및 성분 함량을 최적화함으로써 우수한 항산화 및 항염 효과뿐만 아니라 부작용 없이 안전하고 우수한 관능적 특성을 나타내는 기능성 건강식품 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 측면에서, 본 명세서는 컬러푸드에서 항산화 및 항염 효과를 나타내는 페놀 및 플라보노이드 계열의 화합물과 안토시아닌 계열의 유효성분을 안정적으로 추출하여 기능적 및 관능적 특성을 동시에 향상시킨 기능성 건강식품 조성물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 자색옥수수 농축물; 아사이베리 농축물; 및 포도, 아로니아, 라즈베리, 블루베리, 스트로베리, 크랜베리, 빌베리 및 인삼 미성숙 열매로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 부가 농축물을 포함하는 기능성 건강식품 조성물을 제공한다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 자색옥수수 농축물, 아사이베리 농축물, 및 부가 농축물은 기능성 건강식품 조성물 전체 중량을 기준으로 각각 10 내지 20 중량%, 2 내지 4 중량%, 및 3 내지 8 중량%로 포함되는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 자색옥수수 농축물, 아사이베리 농축물, 및 부가 농축물은 고형분이 각각 38 내지 42 중량%, 18 내지 22 중량%, 및 63 내지 67 중량%인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 건강식품 조성물은 기능성 건강식품 조성물 전체 중량을 기준으로 자색옥수수 농축물 10 내지 20 중량%, 아사이베리 농축물 2 내지 4 중량%, 포도 농축물 2 내지 4 중량% 및 아로니아 농축물 1 내지 4 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 건강식품 조성물은 기능성 건강식품 조성물 전체 중량을 기준으로 프락토올리고당 8 내지 12 중량%, 복합황금추출물 0.01 내지 0.03 중량% 및 구연산 0.005 내지 0.02 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 건강식품 조성물은 항산화 및 항염용인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 건강식품은 열량이 40 내지 45 kcal/100g이고 고형분이 12 내지 18 중량%인 건강음료인 것일 수 있다.
다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 기능성 건강식품 조성물의 제조방법으로서, (1) 자색옥수수에 물을 첨가하여 추출한 후 감압농축하여 농축물을 제조하는 단계; (2) 아사이베리에 물을 첨가하여 추출한 후 감압농축하여 농축물을 제조하는 단계; 및 (3) 상기 제조된 자색옥수수 농축물과 아사이베리 농축물에 포도, 아로니아, 라즈베리, 블루베리, 스트로베리, 크랜베리, 빌베리 및 인삼 미성숙 열매로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 부가 농축물을 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계;를 포함하는 기능성 건강식품 조성물의 제조방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 (1)단계에서 농축물은 자색옥수수 전체 100 중량부에 대하여 400 내지 500 중량부의 물을 첨가하여 50 내지 60 ℃에서 6 내지 10 시간 동안 추출한 후 고형분 38 내지 42 중량%가 되도록 감압농축한 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 감압농축 조건은 55 내지 65 ℃ 및 0.8 kg/cm2인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 (2)단계에서 농축물은 아사이베리 전체 100 중량부에 대하여 1500 내지 2500 중량부의 물을 첨가하여 80 내지 95 ℃에서 10 내지 15 시간 동안 추출한 후 고형분 18 내지 22 중량%가 되도록 감압농축한 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 감압농축 조건은 55 내지 65 ℃ 및 0.8 kg/cm2인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 (3)단계에서 부가 농축물은 57 내지 63 ℃에서 자색옥수수 농축물과 아사이베리 농축물에 첨가하여 혼합하는 것일 수 있다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 자색옥수수와 아사이베리를 포함하는 컬러푸드를 이용한 기능성 건강식품 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
다른 측면에서, 본 명세서는 자색옥수수와 아사이베리를 포함하는 컬러푸드의 종류 및 성분 함량을 최적화함으로써 상승적 작용에 의한 우수한 항산화 및 항염 효과뿐만 아니라 부작용 없이 안전하고 우수한 관능적 특성을 나타내는 기능성 건강식품 조성물을 제공하는 효과가 있다.
또 다른 측면에서, 본 명세서는 자색옥수수와 아사이베리를 포함하는 컬러푸드에서 항산화 및 항염 효과를 나타내는 페놀 및 플라보노이드 계열의 화합물과 안토시아닌 계열의 유효성분을 안정적으로 추출하여 기능적 및 관능적 특성을 동시에 향상시킨 기능성 건강식품 조성물의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 명세서의 시험예에 따른 DPPH 라디칼 소거 활성 평가 그래프를 나타낸다.
도 2는 본 명세서의 시험예에 따른 환원력 평가 그래프를 나타낸다.
도 3은 본 명세서의 시험예에 따른 SOD 유사활성 평가 그래프를 나타낸다.
도 4는 본 명세서의 시험예에 따른 탄닌산 검량선 그래프를 나타낸다.
도 5는 본 명세서의 시험예에 따른 총 페놀성 화합물의 함량 그래프를 나타낸다.
도 6은 본 명세서의 시험예에 따른 농도별 세포독성 평가 그래프를 나타낸다.
도 7은 본 명세서의 시험예에 따른 LPS로 유도된 raw 264.7 cell에서의 NO 생성량 평가 그래프를 나타낸다.
도 2는 본 명세서의 시험예에 따른 환원력 평가 그래프를 나타낸다.
도 3은 본 명세서의 시험예에 따른 SOD 유사활성 평가 그래프를 나타낸다.
도 4는 본 명세서의 시험예에 따른 탄닌산 검량선 그래프를 나타낸다.
도 5는 본 명세서의 시험예에 따른 총 페놀성 화합물의 함량 그래프를 나타낸다.
도 6은 본 명세서의 시험예에 따른 농도별 세포독성 평가 그래프를 나타낸다.
도 7은 본 명세서의 시험예에 따른 LPS로 유도된 raw 264.7 cell에서의 NO 생성량 평가 그래프를 나타낸다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
컬러푸드(color food)에는 노화를 예방하는 검은색 식품(검은콩, 검은깨, 검은쌀, 메밀 등), 면역력과 항암 효과를 높이는 주황색 식품(당근, 호박, 고구마, 감 등), 혈관과 위장을 깨끗하게 하는 초록색 식품(녹차, 부추, 브로콜리, 솔잎 등), 콜레스테롤을 낮추는 하얀색 식품(마늘, 양파, 콩, 흰 채소), 심장병 예방과 독소를 제거하는 보라색 식품(포도, 자두, 블루베리, 가지 등), 피부가 좋아지는 노란색 식품(오렌지, 옥수수, 자몽 등), 빨간색 식품(토마토, 사과, 석류, 고추 등) 등이 있다. 본 명세서에 개시된 기술은 항산화 및 항염 효과가 우수한 컬러푸드를 이용하여 기능적 및 관능적 특성을 향상시킨 기능성 건강식품 조성물과 이의 제조방법에 관한 것이다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 자색옥수수 농축물; 아사이베리 농축물; 및 포도, 아로니아, 라즈베리, 블루베리, 스트로베리, 크랜베리, 빌베리 및 인삼 미성숙 열매로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 부가 농축물을 포함하는 기능성 건강식품 조성물을 제공한다.
본 명세서에서 "농축물"이란 컬러푸드 원료로부터 얻은 추출물의 고체 성분의 농도를 높인 물질로서, 추출물을 감압농축한 농축물 또는 추출물의 건조물 형태로 이용될 수 있다. 구체적으로, 추출물을 열풍건조, 감압건조, 진공건조, 비등건조, 분무건조, 상온건조 또는 동결건조하여 추출용매가 제거된 농축된 액상의 농축물 또는 고형상의 농축물을 이용할 수 있다. 즉, 농축물은 농축액의 형태 또는 건조된 분말 형태 등 모두 형태를 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 "부가 농축물"이란 자색옥수수 농축물과 아사이베리 농축물에 부가적으로 첨가되는 컬러푸드 농축물을 의미하는 것으로서, 구체적으로 포도 농축물, 아로니아 농축물, 라즈베리 농축물, 블루베리 농축물, 스트로베리 농축물, 크랜베리 농축물, 빌베리 농축물 및 인삼 미성숙 열매 농축물로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있다.
본 명세서에서 "인삼 미성숙 열매"란 성숙한 인삼 열매가 아닌 녹색 또는 녹황색을 띠는 미성숙한 인삼 열매로서, 열매가 성숙하기 전에 수확한 것을 말한다.
자색옥수수(Perple corn, Zea mays L.)는 벼과(Graminese)에 속하는 1년생 식물로서 주로 라틴 아메리카의 페루에서 수천 년 전부터 재배되어 왔으며, 식이섬유소, 폴리페놀, 식물성 스테롤, 토코페놀 유도체 및 카로티노이드 등의 다양한 기능성 물질들을 함유하고 잎은 진한 녹색이며, 잎맥, 낱알, 속대는 진한 보라색을 띤다.
아사이베리(Acaiberry, Euterpe Oleracea)는 브라질의 열대 우림지역에서 주로 서식하는 식물의 열매로서 수세기 동안 원주민들이 질병 해독제, 천연 최음제 및 에너지와 활력을 증가시키는 강장제로 사용하여 왔다. 모양은 포도와 같고 크기는 큰 블루베리 정도이며, 포도맛과 산딸기 같은 맛이 나며, 주로 와인, 주스로 사용되고 있고 과즙은 보라색이다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 자색옥수수 농축물, 아사이베리 농축물, 및 부가 농축물은 기능성 건강식품 조성물 전체 중량을 기준으로 각각 10 내지 20 중량%, 2 내지 4 중량%, 및 3 내지 8 중량%로 포함되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 자색옥수수 농축물, 아사이베리 농축물, 및 부가 농축물은 기능성 건강식품 조성물 전체 중량을 기준으로 각각 10 내지 15 중량%, 2 내지 3 중량%, 및 3 내지 6 중량%로 포함되는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 자색옥수수 농축물, 아사이베리 농축물, 및 부가 농축물은 고형분이 각각 38 내지 42 중량%, 18 내지 22 중량%, 및 63 내지 67 중량%인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 건강식품 조성물은 기능성 건강식품 조성물 전체 중량을 기준으로 8 내지 12 중량%의 프락토올리고당 및 0.005 내지 0.02 중량%의 구연산을 더 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 건강식품 조성물은 고형분이 38 내지 40 중량%인 자색옥수수 농축물, 고형분이 18 내지 20 중량%인 아사이베리 농축물, 고형분이 63 내지 65 중량%인 포도 농축물, 고형분이 63 내지 65 중량%인 아로니아 농축물, 고형분이 73 내지 75 중량%인 프락토올리고당, 구연산 및 물을 포함할 수 있으며, 이들은 각각 기능성 건강식품 조성물 전체 중량을 기준으로 10 내지 20 중량, 2 내지 4 중량%, 2 내지 4 중량%, 1 내지 4 중량%, 8 내지 10 중량%, 0.005 내지 0.02 중량% 및 잔량으로 물이 포함될 수 있다. 이때, 상기 기능성 건강식품 조성물은 고형분이 33 내지 35 중량%인 복합황금추출물을 기능성 건강식품 조성물 전체 중량을 기준으로 0.01 내지 0.03 중량% 포함할 수 있다. 상기 기능성 건강식품 조성물에 이용된 컬러푸드, 이의 함량 및 이의 고형분 조건으로부터 종래에 비해 항산화, 항염 효능이 우수하면서도 관능적 특성이 우수한 상품성 및 경제성이 높은 기능성 건강식품 조성물의 제공이 가능하다.
포도 농축물은 백포도, 적포도 등 종류에 제한이 없이 사용 가능하며 구체적으로 적포도일 수 있다.
황금 추출물은 식품에서 천연 방부제 역할을 하는 것으로서, 황금은 염증과 산화적 스트레스를 동반하는 다양한 질병을 치료하기 위한 약용 작물로 사용되어 왔다. 복합황금추출물은 일반적으로 상품화되어 판매되고 있는데, 황금, 감초, 대추, 황기 추출액을 사용할 수도 있고, 황금, 대황, 황백에서 추출한 것이나, 황금, 어성초, 인진쑥, 녹차를 발효한 후 혼합하여 사용하기도 하며, 필요에 따라 더 많은 한약재에서 추출하여 사용하기도 한다. 본 명세서에서 복합황금추출물은 황금 추출물이 함유된 것이라면 제한 없이 사용이 가능하다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 건강식품 조성물은 항산화 및 항염용인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 기능성 건강식품은 열량이 40 내지 45 kcal/100g이고 고형분이 12 내지 18 중량%, 구체적으로 15 내지 18 중량%인 건강음료인 것일 수 있다.
다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 기능성 건강식품 조성물의 제조방법으로서, (1) 자색옥수수에 물을 첨가하여 추출한 후 감압농축하여 농축물을 제조하는 단계; (2) 아사이베리에 물을 첨가하여 추출한 후 감압농축하여 농축물을 제조하는 단계; (3) 상기 제조된 자색옥수수 농축물과 아사이베리 농축물에 포도, 아로니아, 라즈베리, 블루베리, 스트로베리, 크랜베리, 빌베리 및 인삼 미성숙 열매로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 부가 농축물을 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계; (4) 상기 제조된 혼합물을 살균하는 단계; 및 (5) 상기 살균된 혼합물을 여과하는 단계;를 포함하는 기능성 건강식품 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 (1)단계와 (2)단계는 순서에 제한이 없이 제조가 가능하다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 (1)단계에서 농축물은 자색옥수수 전체 100 중량부에 대하여 400 내지 500 중량부의 물을 첨가하여 50 내지 60 ℃, 구체적으로 50 내지 55 ℃에서 6 내지 10 시간 동안 추출한 후 고형분 38 내지 42 중량%가 되도록 감압농축한 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 감압농축 조건은 55 내지 65 ℃ 및 0.8 kg/cm2인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 (2)단계에서 농축물은 아사이베리 전체 100 중량부에 대하여 1500 내지 2500 중량부의 물을 첨가하여 80 내지 95 ℃, 구체적으로 80 내지 90 ℃에서 10 내지 15 시간, 구체적으로 10 내지 14 시간 동안 추출한 후 고형분 18 내지 22 중량%가 되도록 감압농축한 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 감압농축 조건은 55 내지 65 ℃ 및 0.8 kg/cm2인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 (3)단계에서 부가 농축물은 57 내지 63 ℃에서 자색옥수수 농축물과 아사이베리 농축물에 첨가하여 혼합하는 것일 수 있다. 또한, 부가 농축물의 제조방법은 특별한 제한이 없이 당해 기술분야의 통상의 기술자가 일반적인 추출 및 농축 방법을 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 (4)단계에서 살균 조건은 80 내지 85 ℃ 및 1 시간 이하인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 (5)단계에서 여과는 80 내지 100 mesh 필터를 이용한 것일 수 있다.
상기와 같은 추출, 농축 및 살균 조건으로부터 화학적으로 불안정한 안토시아닌을 안정적으로 추출하고 추출 수율 저하 등과 같은 문제를 예방하고 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 기능성 건강식품 조성물의 제조방법은 기능성 건강식품 제조를 위한 원료의 특성을 고려하여 각 원료에 적합한 추출, 농축 및 살균 조건을 제공함으로써, 항산화 및 항염 효과를 나타내는 페놀 및 플라보노이드 계열의 화합물과 안토시아닌 계열의 유효성분을 안정적으로 추출하여 기능적 및 관능적 특성을 동시에 향상시키고, 실제 산업 공정에서 효율적인 대량 생산 조건을 제공하는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 기능성 건강식품으로는 음료류, 면류, 냉동식품, 유가공식품, 육가공식품, 조미식품, 추출가공식품, 생식류 등을 그 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예. 기능성 건강음료의 제조
자색옥수수의 전체 중량 대비 정제수 4~5배수를 첨가하여 55±5℃에서 6~10시간 동안 순환 추출한 후 0.8 kg/cm2, 60±5℃에서 감압농축하고, 살균 온도 및 시간을 80~85℃, 1시간 미만으로 설정하여 생산수율 25%(고형분 40%)의 자색옥수수 농축물을 제조하였다.
아사이베리의 전체 중량 대비 정제수 20배수를 첨가하여 85±5℃에서 10~15시간 동안 순환 추출한 후 0.8 kg/cm2, 60±5℃에서 감압농축하고, 살균 온도 및 시간을 80~90℃, 1시간 미만으로 설정하여 생산수율 40%(고형분 20%)의 아사이베리 농축물을 제조하였다.
이후, 상기 제조한 자색옥수수 농축물과 아사이베리 농축물에 포도 농축물, 아로니아 농축물, 프락토올리고당, 복합황금추출물, 구연산 및 정제수를 60±3℃에서 배합하고, 배합된 액을 80~85℃에서 1시간 미만으로 살균한 후 80~100 mesh의 필터로 여과하여 기능성 건강음료를 제조하였다. 구체적인 기능성 건강음료의 배합비는 하기 표 1과 같다.
시험예 1. 시료 준비
하기 표 2에 따라 샘플들의 시료를 구매하고, 인삼미숙과와 자색옥수수는 (재)홍천메디칼허브연구소에 보관 중인 건조시료를 분쇄하여 시료 중량 대비 20배의 물을 이용하여 24시간 동안 실온에서 1차 침지한 뒤 상층액을 회수하고 동량의 추출용매로 다시 24시간 동안 추출한 후 여과 및 감압 농축한 뒤 동결건조기(일신바이오베이스, TFD8503, Korea)에서 72시간 동안 -80℃, 20 mTorr 조건에서 동결건조하여 시료로 사용하였다. 또한, 이들 시료를 하기 시험예에서 이용하였다.
시험예 2. 항산화 활성 평가
(1) DPPH 라디칼(1.1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical) 소거능 측정
준비된 시료를 각 농도별(62.5, 125, 250, 500 μg/ml)로 물에 녹여 제조한 시료 0.1 ml에 0.2 mM의 MeOH에 녹인 DPPH 0.1 ml을 가하고 vortexing 후 30℃의 Dark chamber에 30분간 반응하여 515 nm에서 흡광도(Multiplater spectrophotometer ELx800TM, BioTek, USA)를 측정하여 농도에 따른 DPPH 라디칼 소거능을 확인하였다. 시료를 첨가하지 않은 Negative control과 비교하여 자유라디칼 소거활성은 백분율로 나타내고, Positive control로는 Vitamin C의 한 종류인 ascobic acid와 BHT를 사용하였다.
Scavenging rate (%) = [1-(A1-A2)/A0]x100
A0: Control의 흡광도
A1: Sample의 흡광도
A2: Blank(without sample)의 흡광도
항산화 분석에 사용되는 DPPH는 안정한 free-radical 분자를 구성하는 어두운 색의 염료이며, 520 nm에서 가장 큰 파장을 흡수하는데 이는 solution 상태에서 진한 보라빛을 나타내고 중성화되었을 때 색을 잃거나 옅은 노란빛을 나타내는 특성을 이용하여 최초 radical의 수를 측정할 수 있게 한다. 이를 이용하여 각 시료에 대한 radical 소거능을 측정하여 도 1에 나타내었다.
대부분의 시료에서 DPPH에 대한 항산화 활성이 농도 의존적으로 나타나는 것을 확인하였으며, 그 중 가장 높은 활성을 나타낸 시료는 자색옥수수, 아사이베리, 아로니아, 적포도, 크랜베리 순으로 나타나, 자색옥수수와 아사이베리의 항산화능이 가장 우수함을 확인하였다.
또한, 동일한 항산화 활성을 비교하기 위해 DPPH 라디칼 소거 활성의 IC50 값을 구하여 표 3에 나타내었다. 자색옥수수, 아사이베리, 아로니아, 적포도, 크랜베리에 대한 IC50 값은 각각 19.76±01.98, 24.86±1.66, 109.10±02.46, 188.23±15.35, 269.92±26.44 μg/ml로 나타났다.
(2) 환원력(Reducing power)의 측정
Moreni 방법에 의거하여 시료의 reducing power를 측정하였다. 0.1 mg/ml의 농도로 조제한 시료 0.2 ml에 0.2 M의 phosphate buffer(pH 6.6) 0.5 ml과 1% potassium ferricyanide[K3Fe(CN)6] 0.5 ml을 넣은 다음 50℃에서 30분간 반응시켰다. 반응 후, 0.5 ml의 10% TCA(Trichloroacetic acid) 용액을 넣은 뒤 실온에서 10분간 놓아두고 상층액 0.5 ml을 취해 3차 증류수 0.5 ml과 0.1%의 FeCl3을 0.1 ml 넣어 발색 반응을 유도시킨 다음, UV/VIS 분광광도계(Optizen 2120UV, Mecasys, Korea)를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. Positive control로써 Vitamin E의 한 종류인 α-tocopherol을 100% EtOH에 녹여 같은 농도로 사용하였다.
환원력이 강한 물질은 생성된 활성산소를 다시 환원시켜 항산화제로서의 기능을 한다. 각 시료의 환원력을 측정한 결과 가장 높은 활성을 나타낸 추출물은 각각 아사이베리, 자색옥수수, 아로니아, 나일블루베리, 적포도 순으로 나타났으며, 이는 앞선 DPPH 라디칼 소거 활성과 유사한 결과를 나타내어 자색옥수수와 아사이베리가 기능성 건강식품의 우수한 항산화능을 제공할 수 있음을 확인하였다(도 2).
(3) Superoxide dismutase(SOD) 유사활성 측정
SOD 유사활성은 Marklund의 방법을 변형한 방법을 이용하여 실험하였다. 즉, tris-HCl buffer(50 mM tris[hydroxymethyl] amino-methane＋10 mM EDTA, pH 8.5)를 이용하여 pH 8.5로 반응액을 제조하였다. 각각의 추출물을 1 mg/ml의 농도로 만든 뒤 0.2 mL을 취하여 tris-HCl buffer(pH 8.5) 3 mL와 7.2 mM pyrogallol을 0.2 mL 가하고 25℃에서 10분간 방치 한 다음 1 N HCl 1 mL로 반응을 정지시킨 후 UV/VIS 분광광도계(Optizen 2120UV, Mecasys, Korea)를 이용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하여, 시료 첨가구 및 무 첨가구 간의 흡광도 차이를 백분율로 나타내었다.
SOD 유사활성(%) ＝ (1－A/B)×100
A: 추출물 첨가구의 흡광도
B: 추출물 무 첨가구의 흡광도
단, A, B는 대조구의 흡광도를 제외한 수치임.
생체 내 superoxide를 정상 상태의 산소로 환원시켜 주는 역할을 하는 SOD는 superoxide가 일으키는 여러 질병이나 노화를 억제할 수 있는 효소로 알려져 있으며, SOD 유사활성물질은 생체 내에 존재하는 SOD와 유사한 역할을 하는 저분자 물질로서 superoxide의 반응을 억제하고 superoxide의 발생을 줄여 산화적 장애를 방어하고 노화 억제의 효과를 기대할 수 있다.
도 3은 각 시료의 SOD 유사활성을 측정한 결과이다. 각각의 추출물을 500 μg/ml의 농도로 제조한 뒤 SOD 유사활성을 측정한 결과, 백포도, 아사이혼합베리, 인삼미숙과, 아사이베리, 적포도 순으로 22.32, 20.77, 18.18, 16.92, 12.31%로 활성을 나타내었으며, 대조군으로 사용된 ascorbic acid와 tannic acid는 각각 81.93, 13%로 나타났다. SOD 유사활성의 실험과정에서 발색에 의한 UV 측정값을 측정하게 되는데 앞선 결과에서 높은 값을 나타내었던 자색옥수수와 아로니아, 아사이베리의 경우 추출물 자체의 색상으로 인해 활성에 비해 적은 값을 나타낸 것으로 판단된다.
(4) 총 페놀성 화합물 함량 측정
총 페놀성 화합물 함량은 페놀성 물질이 phosphomolybdic acid와 반응하여 청색으로 발색되는 것을 이용한 Folin-Denis 방법에 따라 분석하였다. 1 mg/ml의 농도로 조제한 추출물 0.25 ml에 Folin-Denis reagent 0.5 ml을 넣고 탄산나트륨(Na2CO3,0.35g/ml) 용액을 0.5 ml 넣어준 다음 실온에서 30분간 보관한 뒤 UV/VIS 분광광도계(Optizen 2120UV, Mecasys, Korea)를 이용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도는 Vitamin A의 한 종류인 탄닌산(Tannic acid)을 이용하여 작성된 표준곡선을 이용하여 검량선을 작성한 뒤 각 시료 추출물의 총 페놀성 화합물 함량을 계산하였다.
식물의 페놀성 화합물은 화학적으로 이질적인 물질들이 포함되는데, 유기용매에만 녹는 지용성인 것도 있고, 수용성의 카르복실산이나 배당체 (glycoside), 그리고 크기가 큰 중합체도 이에 포함되며 이들의 기능은 그 구조적 다양성 만큼이나 다양하다. 이들이 가지는 Phenolic hydroxyl기는 단백질 및 거대분자들과 결합하는 성질을 가지며 항산화 효과 등의 생리활성을 가진다. 따라서 각 시료 추출물의 총 페놀성 화합물의 함량을 Tannic acid를 이용한 검량선을 그린 후 식에 대입하여 구하였다(도 4).
Tannic acid를 각 농도별로 제조한 뒤 760 nm에서 흡광도를 측정하여 그래프를 작성하고 R2값을 구한 결과 R2=0.9999로 나타나 검량선으로 사용 가능하였다. 각 소재 추출물을 식에 대입하여 총 페놀성 함량을 구한 결과 아사이베리, 자색옥수수, 아로니아가 각각 171.98, 103.53, 43.36 mg/g으로 높게 나타나 우수한 항산화능을 갖는 것을 확인하였다(도 5).
시험예 3. 항염 활성 평가
(1) Cytotoxicity 측정
각각 추출물의 세포에 대한 독성은 Desai 등의 방법에 준하여 측정하였다. 이는 mitochondrial dehydrogenases에 의하여 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide(MTT)가 formazan으로 전환되는 것을 측정하는 것으로 96 well plate에 1.0×106 cells/well로 Raw 264.7 세포를 분주하고 16시간 동안 배양한 후 시료를 처리하여 24시간 동안 배양하였다. 배양 후, 20 μL의 MTT solution을 첨가한 후 CO2 배양기(37℃, 5% CO2)에서 4시간 동안 반응시킨 후, 550 nm에서 흡광도의 변화를 측정하여 대조군에 대한 세포 생존율을 백분율로 표시하였다
13종의 시료에 대한 raw 264.7 cell에서의 세포독성을 평가한 결과, 각 시료들은 100~400 μg/mL의 농도에서 대두분 80% 이상의 cell viability를 나타내었다(도 6). 결과를 종합하여 볼 때 이후 raw 264.7을 이용한 NO 생성 저해 능력을 측정하기 위한 농도로 100~400 μg/mL의 농도를 설정함에 무리가 없는 것을 알 수 있다.
(2) Raw 264.7 cell을 이용한 NO 생성 저해 능력 측정
실험에 사용한 마우스의 대식세포주인 RAW 264.7 세포는 한국세포주은행(KCLB)에서 분양 받았으며, 세포배양을 위해 10% FBS과 1% penicillin-streptomycin을 포함하는 DMEM 배지를 사용하였으며, 세포는 CO2 배양기(37℃, 5% CO2, MCO-15AC, SANYO, Japan)에서 배양하였다. NO의 생성을 위해서 Raw 264.7 세포주에 lipopolysaccharide(LPS)를 처리하여 자극하였다. 즉, 96-well plate에 RAW 264.7 세포주를 1×106 cells/well로 분주하여 16시간 동안 배양한 후 시료와 10 μL LPS를 동시에 첨가하여 24시간 배양시켰다. 배양시킨 혼합물의 상등액 50 μL에 Griess reagent 50 μL(1% sulfanilamide, 0.1% N-1-naphthylethylenediamine과 5% phosphoric acid)을 첨가하고 실온에서 5분간 반응시킨 후 550 nm에서 흡광도를 측정하였다. NO의 농도는 sodium nitrate(NaNO2)를 사용하여 표준곡선을 작성한 후 정량하였다.
LPS로 염증이 유도된 raw 264.7 cell에서 200 μg/mL의 농도의 시료 처리에 따른 NO 생성량의 감소를 통해 항염증 효과를 평가한 결과, LPS 0.5 μg/mL을 처리한 positive control 군에서 38 uM의 NO가 측정되었고, 13종의 시료 중 NO 생성이 감소되는 경향을 보인 시료는 아로니아, 아사이베리와 자색옥수수인 것으로 관찰되었다. 이중 아로니아는 감소되는 경향은 보이지만 통계적인 유의성은 없었으며, 아사이베리와 자색옥수수만이 통계적인 유효성을 갖는 것으로 확인되어 우수한 항염증 효과를 확인하였다(도 7).
시험예 4. 안토시아닌 함량 평가
먼저 pH 1.0 Buffer (Potassium chloride 0.025 M)와 pH 4.5 Buffer (Sodium acetate, 0.4 M)를 제조한 뒤 시료를 적당량 희석하고 같은 희석배수를 사용해 pH 1.0 및 4.5 Buffer에 각각 녹인 후 샘플의 흡광도를 520과 700 nm에서 각각 측정하였다. 측정된 총 안토시안 함량은 다음 식에 의해 산출하였다.
MW; 449.2 g/mol, DF; 희석배수, ε; 2,6900 mol-1cm-1
103; g을 mg으로 환산하기 위해 보정, 1; Cell의 길이
AOAC 실험법으로 안토시아닌 함량을 측정한 결과는 표 4에 나타내었다. 13종의 총 안토시아닌 함량을 측정한 결과, 앞선 항산화 결과와 유사하게 자색옥수수, 아로니아, 아사이베리에서 각각 465.06, 419.14, 209.57 mg/L인 것으로 나타나 자색옥수수와 아사이베리가 우수한 항산화 및 항염 효과와 더불어 총 안토시아닌 함량이 높은 것을 알 수 있었다. 안토시아닌은 기능성 건강식품의 항산화 기능뿐만 아니라 향, 색 등의 관능적 특성에 영향을 미쳐 본 명세서에 개시된 기능성 건강식품 조성물은 우수한 항산화능과 더불어 우수한 관능적 특성을 나타내는 효과가 있다.
시험예 5. 품질 및 영양성분 평가
(1) 상기 실시예 1 내지 3의 기능성 건강음료에 대해 훈련된 관능 검사 요원을 대상으로 기호성을 나타내는 관능적 요소로 색, 향기, 맛, 전체적인 기호도를 조사한 결과, 실시예 1의 기능성 건강음료가 향, 맛에서 가장 높은 특성을 나타냈으며, 전체적인 기호도 면에서 실시예 1의 기능성 건강음료가 가장 우수한 관능적 특성을 나타내는 것으로 확인되었다.
또한, 상기 실시예 1의 기능성 건강음료에 대해 식약처에서 고시된 성상, 이물, 대장균군, 세균수를 평가하였다. 각 시험법은 식품공전을 참고하여 일반세균은 식품공전 제 10. 일반시험법 3.5.1 일반세균수 측정법, 대장균군은 식품공전 제 10. 일반시험법 3.7.1 대장균군 측정법, 성상,이물은 시료 일정량을 취하여 비이커에 담아 색상을 비교해 보고 밝은 빛을 투과하여 이물혼입여부를 확인하고 제품 고유의 색택과 향미를 가지며 성상, 이물이 없음을 확인하였다.
(2) 상기 실시예 1 내지 3의 기능성 건강음료에 대해 열량, 탄수화물, 지방, 단백질, 당류, 포화지방, 트랜스지방, 콜레스테롤, 나트륨의 영양성분을 분석하였다.
열량은 에트워터 계수를 사용하여 검체 100 g 중의 조단백질, 조지방 및 탄수화물 또는 당질의 함량에 단백질 4, 지방 9, 당질 4의 계수를 곱하여 각각의 에너지를 킬로칼로리(Kcal)단위로 산출하였으며, 각각의 함량은 식품공전 시험법을 준수하여 진행하였다. 탄수화물은 검체 100 g 중에서 수분, 조단백질, 조지방, 조섬유 및 회분의 양을 감하여 얻은 양으로서 표시하였다. 지방은 식품공전 9. 일반시험법. 1.1.5.1 조지방 시험법에 따라 분석하였다. 단백질은 식품공전 9. 일반시험법. 1.1.3.1 총질소 및 조단백질 시험법에 따라 분석하였다. 당류는 식품공전 9. 일반시험법. 1.1.4.1.4 기기분석법에 의한 당류의 정성 및 정량 시험법에 따라 분석하였다. 포화지방은 식품공전 9. 일반시험법. 1.1.5.4. 지방산 시험법에 따라 분석하였다. 트랜스지방은 식품공전 9. 일반시험법. 1.1.5.4. 지방산 시험법에 따라 분석하였다. 콜레스테롤은 식품공전 9. 일반시험법. 1.1.5.5. 콜레스테롤 시험법에 따라 분석하였다. 나트륨은 식품공전 9. 일반시험법 1.2.1.6 나트륨 콜레스테롤 시험법에 따라 분석하였다.
본 발명의 일측면에 따른 조성물의 제형예를 아래에서 설명하나, 다른 여러 가지 제형으로도 응용 가능하며, 이는 본 발명을 한정하고자 함이 아닌 단지 구체적으로 설명하고자 함이다.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.
Claims (12)
- 자색옥수수 농축물; 아사이베리 농축물; 및 포도, 아로니아, 라즈베리, 블루베리, 스트로베리, 크랜베리, 빌베리 및 인삼 미성숙 열매로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 부가 농축물을 포함하는 기능성 건강식품 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 자색옥수수 농축물, 아사이베리 농축물, 및 부가 농축물은 기능성 건강식품 조성물 전체 중량을 기준으로 각각 10 내지 20 중량%, 2 내지 4 중량%, 및 3 내지 8 중량%로 포함되는, 기능성 건강식품 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 자색옥수수 농축물, 아사이베리 농축물, 및 부가 농축물은 고형분이 각각 38 내지 42 중량%, 18 내지 22 중량%, 및 63 내지 67 중량%인, 기능성 건강식품 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 기능성 건강식품 조성물은 기능성 건강식품 조성물 전체 중량을 기준으로 자색옥수수 농축물 10 내지 20 중량%, 아사이베리 농축물 2 내지 4 중량%, 포도 농축물 2 내지 4 중량% 및 아로니아 농축물 1 내지 4 중량%를 포함하는, 기능성 건강식품 조성물.
- 제 4항에 있어서,
상기 기능성 건강식품 조성물은 기능성 건강식품 조성물 전체 중량을 기준으로 프락토올리고당 8 내지 12 중량%, 복합황금추출물 0.01 내지 0.03 중량% 및 구연산 0.005 내지 0.02 중량%를 더 포함하는, 기능성 건강식품 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 기능성 건강식품은 열량이 40 내지 45 kcal/100g이고 고형분이 12 내지 18 중량%인 건강음료인, 기능성 건강식품 조성물.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 기능성 건강식품 조성물의 제조방법으로서,
(1) 자색옥수수에 물을 첨가하여 추출한 후 감압농축하여 농축물을 제조하는 단계;
(2) 아사이베리에 물을 첨가하여 추출한 후 감압농축하여 농축물을 제조하는 단계; 및
(3) 상기 제조된 자색옥수수 농축물과 아사이베리 농축물에 포도, 아로니아, 라즈베리, 블루베리, 스트로베리, 크랜베리, 빌베리 및 인삼 미성숙 열매로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 부가 농축물을 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계;를 포함하는 기능성 건강식품 조성물의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 (1)단계에서 농축물은 자색옥수수 전체 100 중량부에 대하여 400 내지 500 중량부의 물을 첨가하여 50 내지 60 ℃에서 6 내지 10 시간 동안 추출한 후 고형분 38 내지 42 중량%가 되도록 감압농축한 것인, 기능성 건강식품 조성물의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 감압농축 조건은 55 내지 65 ℃ 및 0.8 kg/cm2인, 기능성 건강식품 조성물의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 (2)단계에서 농축물은 아사이베리 전체 100 중량부에 대하여 1500 내지 2500 중량부의 물을 첨가하여 80 내지 95 ℃에서 10 내지 15 시간 동안 추출한 후 고형분 18 내지 22 중량%가 되도록 감압농축한 것인, 기능성 건강식품 조성물의 제조방법.
- 제 10항에 있어서,
상기 감압농축 조건은 55 내지 65 ℃ 및 0.8 kg/cm2인, 기능성 건강식품 조성물의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 (3)단계에서 부가 농축물은 57 내지 63 ℃에서 자색옥수수 농축물과 아사이베리 농축물에 첨가하여 혼합하는, 기능성 건강식품 조성물의 제조방법.
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