KR20190131782A - 철 및 아연 함량이 증진된 안전한 스피룰리나 생산방법 및 이의 용도 - Google Patents
철 및 아연 함량이 증진된 안전한 스피룰리나 생산방법 및 이의 용도 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 철 및 아연 함량이 증진된 안전한 스피룰리나 생산방법 및 이의 용도에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 철 화합물 및 아연 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나 생산방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법으로 생산된 스피룰리나는 매우 높은 함량의 필수 미량원소인 철 및/또는 아연을 다량 함유하고 있으며, 체내 독성이 없어 안정성이 우수하므로 건강기능성 식품, 의약품 및 화장품 등 다양한 산업분야의 원료에 널리 활용될 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 철 및 아연 함량이 증진된 안전한 스피룰리나 생산방법 및 이의 용도에 관한 것이다.
해양 미세조류는 생장이 빠르며 배양이 비교적 용이하여 의약품과 건강식품의 소재, 염료 및 화장품 소재(carotenoids, biliprotein 등), 정제 화학약품(bioflocculant, polyols, 탄수화물 등), 바이오 연료(oil, 탄화수소 등) 등에 사용될 수 있고 나아가 환경(수질과 토양 정화)과 농업 분야(생물학적 비료, 생육증진제 등)까지 그 활용도가 매우 폭넓은 우수한 생물 소재이다.
한편, 스피룰리나(Spirulina(Arthrospira))는 시아노박테리아(Cyanobacteria)에 속하는 원핵생물로 균체의 70% 이상이 고단백질을 함유하고 있어 단백질원으로 사용될 수 있고, 카로틴(carotene), 오메가 3, 오메가 6-이중결합을 가진 지방산(omega 3,omega 6 polyunsaturated fatty acids)을 생산할 수 있으며, 일반 영양원에서 부족하기 쉬운 라이신, 메티오닌 등과 같은 필수 아미노산을 풍부하게 함유하고 있어 의약품 대용 식품 또는 체질 개선용 식품으로 널리 인식되고 있다. 또한, 스피룰리나는 단백질의 함량이 높을 뿐만 아니라 그 필수 아미노산의 조성이 매우 균형적이어서 소화 흡수율(95 % 이상) 등의 생체 이용률이 매우 높고, 많이 먹어도 인체에 축적될 수 있는 성분이 별로 없을 뿐만 아니라 그 지방산 조성, 미네랄 성분이 인체의 건강증진에 이상적으로 되어 있고 강력한 항산화 활성 물질인 베타-카로틴 등의 카로티노이드의 함량이 어떤 식품보다 높은 완전식품으로 알려져 있다. 초기에는 단순한 양식어류의 먹이 사료로서 배양되기 시작하여 현재에는 건강식품 개발, 기능성 물질인 감마-리놀렌산 추출 등 그 연구가 증가되어 가고 있는 실정으로 그 이용 범위가 점점 확대되어 가고 있다.
또한, 스피룰리나는 면역촉진 효과(immune-promoting effects), 산화억제 효과를 가지는 비타민 B12(Estrada et al. 2001)의 훌륭한 원료이기도 하다(Xue et al. 2002). 높은 단백질 바이오매스, 건조(arid), 반건조(semi-arid) 지역의 적합성 및 소금물(saline water)에서의 배양 가능성 등은 스피룰리나가 가지고 있는 장점이다.
한편, 인체 필수 미량원소는 체내 조직 중에 미량으로 존재하며 결핍되면 특유의 생리적 장애나 구조적인 이상을 일으키는 물질로서, 일반적인 섭취 음식으로는 그 필요량이 충족되기 어렵다.
특히 인체 필수 미량원소 중 하나인 철(Fe)은 혈액 내에서 산소를 운반하고 세포에서 이산화탄소를 제거하는 헤모글로빈의 주성분으로 에너지 생성에 도움을 준다. 그러나 이러한 철이 우리 몸에 부족하게 되면 발달 장애, 인지 능력의 손상, 빈혈과 같은 증상이 발생하게 된다.
아연(zinc) 역시 생명체의 필수 미량원소로 효소의 구성 요소로서 탄수화물, 단백질, 지질, 핵산의 합성과 분해에 관여한다. 특히 핵산 DNA와 RNA 합성에 관여하여 세포의 분화, 증식 및 유전자 발현 과정에서 필수적인 역할을 하여 성장, 조직 및 골격 형성, 생식, 면역 기능 등이 원활하게 이루어지도록 한다. 또한, 세포막 단백질, 특정 호르몬, 유전자 전사 인자(gene transcription factor)의 구조를 안정화 시킨다.
그러나 이러한 아연이 결핍되면 위장관이나 폐 조직 내막의 손상이 흔히 나타나며 다핵림프구, 자연살해세포 기능에도 영향을 미친다. 아연 결핍이 심하면 식욕 감퇴, 성장 지연, 피부 변화, 면역 기능 저하 등이 나타나며, 좀 더 심각한 아연 결핍 시에는 성선기능저하증(hypogonadism), 왜소증 등이 나타난다.
아연은 체내에 저장되지 않기 때문에 식이를 통한 섭취가 지속적으로 필요하다. 육류, 해산물, 유제품, 견과류 등에 널리 포함되어 있으나 이 식품군의 섭취가 부족하거나 소장 점막의 손상 등으로 흡수가 잘 되지 않는 경우에 결핍이 초래될 수 있으며 특히, 영아나 어린 유아에서는 빠른 성장에 따른 요구량의 증가로 인해 아연 결핍이 발생할 수 있다.
따라서 이러한 철과 아연과 같은 인체 필수 미량원소는 체내 중요한 역할을 담당하고 있고 결핍 시 각종 질환을 유발할 수 있어 건강식품, 건강보조제, 음료 등을 통해 외부로부터 공급이 되도록 할 필요가 있다.
그러나 아직까지 인체 필수 미량원소인 철 및 아연을 체내로 공급할 수 있는 소재로서 스피룰리나를 이용한 예가 없다.
이에 본 발명자들은 스피룰리나의 체내 활성 기능을 더욱 증진시키기 위한 방법으로 스피룰리나 내의 철 및 아연 함량을 증진시키는 방법을 확립함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나 생산방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명의 방법으로 제조된 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 유효성분으로 포함하는 식품 또는 식품첨가물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 유효성분으로 포함하는 사료를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 철 화합물 및 아연 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나 생산방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 철 화합물은 황산 제일철(FeSO4·7H2O)이고, 상기 아연 화합물은 황산아연(ZnSO4·7H2O)일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 철 화합물 또는 아연 화합물은 100~200ppm의 농도로 배지에 첨가하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 철 화합물 또는 아연 화합물은 상기 배지에 0.30ml/min ~ 0.40ml/min의 유속으로 주입하는 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 배양은 28~32℃의 온도, 광량 200 μmol/㎡/s 및 광주기 낮(Light) : 밤(Dark)이 16:8인 조건 하에서 10일~ 12일 동안 배양하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명의 방법으로 제조된 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 제공한다.
또한, 본 발명은 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 유효성분으로 포함하는 식품 또는 식품첨가물을 제공한다.
또한, 본 발명은 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 유효성분으로 포함하는 사료를 제공한다.
본 발명은 철 및 아연 함량이 증진된 안전한 스피룰리나 생산방법 및 이의 용도에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 철 화합물 및 아연 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나 생산방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법으로 생산된 스피룰리나는 매우 높은 함량의 철 및/또는 아연을 함유하고 있어 건강 기능성 식품, 의약품 및 화장품의 원료에 널리 활용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 철 및 아연 함량이 증진된 스피룰리나를 마우스에 섭취시킨 후, 마우스 체내 방사능 농도 변화로부터 도출된 유기 및 무기물 형태의 51Cr, 59Fe, 65Zn 흡수효율을 나타낸 것이고(1a), 마우스 배설물의 방사능 농도 변화로부터 도출된 유기 및 무기물 형태의 51Cr, 59Fe, 65Zn의 흡수효율을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서 본 발명의 철 및 아연 함량이 증진된 스피룰리나의 독성 여부를 확인한 결과로서, 2a는 대조군 스피룰리나를 섭취시킨 마우스군(왼쪽: 수컷, 오른쪽: 암컷)의 체중 변화를 측정한 것이고, 2b는 철 함량이 증진된 본 발명의 스피룰리나를 섭취시킨 마우스군(왼쪽: 수컷, 오른쪽: 암컷)의 체중 변화를 측정한 것이고, 2c는 아연 함량이 증진된 본 발명의 스피룰리나를 섭취시킨 마우스군(왼쪽: 수컷, 오른쪽: 암컷)의 체중 변화를 측정한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서 본 발명의 철 및 아연 함량이 증진된 스피룰리나의 독성 여부를 확인한 결과로서, 2a는 대조군 스피룰리나를 섭취시킨 마우스군(왼쪽: 수컷, 오른쪽: 암컷)의 체중 변화를 측정한 것이고, 2b는 철 함량이 증진된 본 발명의 스피룰리나를 섭취시킨 마우스군(왼쪽: 수컷, 오른쪽: 암컷)의 체중 변화를 측정한 것이고, 2c는 아연 함량이 증진된 본 발명의 스피룰리나를 섭취시킨 마우스군(왼쪽: 수컷, 오른쪽: 암컷)의 체중 변화를 측정한 것이다.
본 발명은 인체 필수미량원소인 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나 생산방법을 제공함에 특징이 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 인체 필수 미량원소는 체내 조직 중에 미량으로 존재하며 결핍되면 다양한 질환을 유발시킬 수 있으며 일반적인 섭취 음식으로는 그 필요량이 충족되기 어렵다. 그러나 현재까지 미세조류의 내체 생리활성물질의 이용은 베타-카로틴과 아스타잔틴에만 국한되어 있었다.
이에 본 발명자들은 의약품, 건강식품, 화장품 등 다양한 산업에 응용할 수 있는 바이오신소재로서, 인체 필수 미량원소인 철과 아연의 함량이 증진된 스피룰리나의 최적 생산공정을 확립하였다.
그러므로 본 발명은 철 화합물 및 아연 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나 생산방법을 제공한다.
특히 본 발명의 일실시예에서 상기 철 화합물은 황산 제일철(FeSO4·7H2O)을 사용하였고, 상기 아연 화합물은 황산아연(ZnSO4·7H2O)을 사용하였다.
상기 철 화합물 또는 아연 화합물은 100~200ppm의 농도로 배지에 첨가할 수 있고, 이때 상기 배지에 0.30ml/min ~ 0.40ml/min의 유속으로 주입한다.
또한, 상기 배양은 28~32℃의 온도, 광량 200 μmol/㎡/s 및 광주기 낮(Light) : 밤(Dark)이 16:8인 조건 하에서 10일~ 12일 동안 배양한다.
특히 본 발명의 방법에서는 철과 아연의 함량이 증진된 스피룰리나를 생산하기 위해, 배양배지에 철 화합물 및/또는 아연 화합물을 첨가하여 배양함으로써, 이들 무기 화합물 첨가에 따른 배양 과정에서 스피룰리나가 이들 철 화합물 및/또는 아연 화합물을 흡수시켜 미세조류 내에서 유기 철 화합물 및/또는 유기 아연 화합물로 합성시키는 메카니즘을 통해, 궁극적으로 본 발명의 스피룰리나를 함유한 제품을 포유동물이 섭취하게 되면 유기 철 /또는 유기 아연의 필수 미량원소를 섭취하게 되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 철 화합물 또는 아연 화합물은 100~200ppm의 농도로 배지에 첨가하여 스피룰리나를 배양하는 것이 바람직한데, 이는 100ppm 미만으로 사용하게 되면 스피룰리나 내로 철 또는 아연 화합물의 흡수가 미비하여 목적하는 효과를 도출할 수 없게 되며, 200ppm을 초과하여 사용하게 되면 스피룰리나 내부의 대사과정에 이상을 초래하게 되어 유기철 및/또는 유기 아연의 합성반응이 일어나지 않아 이 또한 목적하는 효과를 도출할 수 없게 된다.
또한, 본 발명에서는 철 화합물 또는 아연 화합물을 상기 배지에 0.30ml/min ~ 0.40ml/min의 유속으로 첨가하여 유동배양으로 배양하였는데, 0.40ml/min의 유속을 초과하여 첨가하게 되면 너무 빠른 속도로 상기 화합물이 배지에 첨가하게 되므로 스피룰니라의 배양 환경을 급속하게 변화시켜 스피룰리나의 정상적인 배양을 유도할 수 없게 되고 미세조류의 이상 반응을 유도하게 되는 문제점이 발생한다.
또한, 0.30ml/min의 유속 미만으로 첨가하게 되면 너무 느린 속도록 배지에 첨가되므로 스피룰리나에 흡수되기 이전에 배지 바닥에 침전될 수 있는 문제가 있다.
따라서 상기 유속의 범위 내에서 상기 화합물들을 배지에 첨가하는 것이 중요하다.
상기 조건에서 배양하여 수득한 스피룰리나는 철 및/또는 아연 함량이 현저하게 증진되어 있음을 확인하였는데, 특히 철 함량은 스피룰리나 중량 기준 7,100 mg/kg으로 함유되어 있었고, 아연 함량은 스피룰리나 중량 기준 14,000 mg/kg으로 함유되어 있음을 확인하였다.
따라서 본 발명은 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나 생산방법의 제공과 함께 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 본 발명의 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 유효성분으로 포함하는 식품 또는 식품첨가물을 제공할 수 있으며, 본 발명의 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 유효성분으로 포함하는 사료를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 식품은 식품 제조에 사용되는 공지의 성분과 함께 혼합하여 식품 조성물 형태로 제조할 수 있으며, 식품학적으로 허용가능한 식품보조첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 식품 조성물은 기능성 식품(functional food), 영양 보조제(nutritional supplement), 건강식품(health food) 및 식품 첨가제(food additives) 등의 모든 형태의 식품에 대한 조성물을 포함한다. 상기 유형의 식품 조성물은 당 업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다. 예를 들면, 건강식품으로는 본 발명의 방법으로 제조된 스피룰리나를 함유하는 껌, 비타민 복합체, 차, 쥬스 및 드링크 형태로 제조 할 수 있으며, 본 발명의 스피룰리나를 유효성분으로 하는 식품 조성물을 과립화, 캡슐화 또는 분말화하여 섭취할 수 있다. 본 발명의 기능성 식품 조성물은 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소 및 조미제를 포함할 수 있다.
본 발명에서 정의되는 식품첨가물은 당업계에 통상적인 식품첨가제, 예를 들어 향미제, 풍미제, 착색제, 충진제, 안정화제 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 건강 음료 조성물은 지시된 비율로 필수 성분으로서 상기 스피룰리나를 함유하는 외에는 액체 성분에는 특별한 제한 점은 없으며 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물의 예로는 예를 들어, 포도당, 과당 등의 모노사카라이드, 말토스, 슈크로스 등의 디사카라이드, 덱스트린, 시클로덱스트린 등의 폴리사카라이드 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어, 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등)) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 조성물 100㎖당 일반적으로 약 1 내지 20g, 바람직하게는 약 5 내지 12g이다. 상기 외에 본 발명의 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 본 발명의 조성물들은 천연 과일 쥬스 및 과일 쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 그렇게 중요하진 않지만 본 발명의 조성물 100 중량부 당 0 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
본 발명의 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 함유한 건강기능성 원료는 원료 조성물의 형태로 제조될 수 있으며, 액상, 펠렛, 분말 형태 등으로 개발될 수 있다.
한편, 철분은 생체 내에서 이루어지는 대부분의 대사에 필수적인 성분으로 다른 영양소와 비교해 볼 때, 상대적으로 소량만 필요하지만 철분의 결핍은 많은 질환의 원인이 된다. 따라서 철 결핍 증후군 또는 철 빈혈과 같은 철 결핍으로 유발되는 질환의 경우 철의 공급에 의해 치료된다.
그러므로 본 발명의 방법으로 제조된 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나는 철 결핍으로 유발될 수 있는 질환의 예방 및 치료를 위한 약학적 조성물로 사용될 수 있다.
따라서 본 발명은 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 함유한 철 결핍 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공할 수 있으며, 철 결핍 증상 또는 철 결핍 빈혈 또는 이와 연관된 증상을 치료하는데 사용할 수 있고, 구체적으로 이에 제한되지는 않으나, 임신한 여성에 있어서의 철 결핍 빈혈, 아동 및 청소년에 있어서의 잠복성 철 결핍 빈혈, 위장관 이상에 따른 철 결핍 빈혈, 혈액 손실로 인한 철 결핍 빈혈, 궤양, 암종, 치질, 염증성 질환, 아세틸살리실산 섭취에 의한 위장관 출혈을 포함하는 위장관 출혈, 월경으로 인한 철 결핍 빈혈, 상처로 인한 철 결핍 빈혈, 스푸루(spurue)에 기인하는 철 결핍 빈혈, 편식하는 아동 및 청소년에 있어서, 식이 철 섭취 감소를 포함하는 철분이 부족한 식이에 기인하는 철 결핍 빈혈, 철 결핍 빈혈에 기인하는 면역결핍, 철 결핍 빈혈에 기인하는 뇌기능 손상, 철 결핍 빈혈에 기인하는 하지불안증후군, 암 환자에서의 철 결핍 빈혈, 화학요법에 기인하는 철 결핍 빈혈, 염증에 의해 유발된 철 결핍 빈혈 (AI), 울혈성 심부전의 경우의 철 결핍 빈혈 (CHF; 울혈성 심부전), 만성 신부전 단계 3-5 (CKD 3-5; 만성 신장질환 단계 3-5)의 경우의 철 결핍 빈혈, 만성 염증에 의해 유발되는, 철 결핍 빈혈(ACD), 류마티스성 관절염 (RA)의 경우의 철 결핍 빈혈, 전신 홍반 루푸스 (SLE)의 경우의 철 결핍 빈혈 및 염증성 장질환 (IBD)의 경우의 철 결핍 빈혈 질환을 예방 또는 치료하는데 사용될 수 있다.
또한, 아연은 수 세기 동안 상처치유에 필요한 요소로 알려져 왔는데, 피부의 항산화성, 항노화성, 항암성 및 피부질환에 중요한 역할을 하며 비타민 A와 함께 피부의 보습과 탄력유지에 중요한 콜라겐과 엘라스틴의 생성작용 및 피지선 연구에서 정상적인 기능에 도움을 준다고 알려져 있다. 뿐만 아니라 아연은 인슐린과 핵산, 단백질을 합성하는 효소의 활성에 필요한 물질로, 육류나 해조류에 많이 포함되어 있으며, 만일 섭취가 부족하게 되면 출산 시 기형아나 저체중아를 낳을 수 있으며 성장발육에 문제를 일으키게 된다. 이와 같이 아연은 조골세포의 조골화를 촉진시키는 기능 또는 골형성을 촉진할 수 있다. 최근 연구결과에 의하면 아연은 혈관 평활근 세포의 석회화를 억제할 수 있는 것으로 알려져 있다.
따라서 철 및/또는 아연 함량이 증가된 본 발명의 스피룰리나를 유효성분으로 함유하는 조성물은 유방암, 색소동맥경화증, 신장병, 당뇨병, 말기 신부전 및 갑상선암과 같은 혈관 석회화 매개 질환; 노화; 암 및 피부질환을 예방 또는 치료할 수 있는 약학적 조성물로 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 “약학적 조성물”은 약학적으로 허용되는 담체를 추가로 포함할 수 있으며, 약학적으로 허용 가능한 담체는 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액 및 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. 더 나아가 당 분야의 적정한 방법으로 또는 Remington's Pharmaceutical Science(최근판), Mack Publishing Company, Easton PA에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 바람직하게 제제화할 수 있으며, 이들 약제학적으로 허용되는 담체, 약제학적 조성물의 제제, 이들 제제를 제조하는 방법의 실례는 공지된 방법에 의한다.
또한, 이들 약학적 조성물은 상기 기술된 바와 같이, 철 또는 아연 겹핍으로 매개되는 질병을 치료하기 위하여 본 발명의 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 유효성분으로 포함하는 조성물을 개체에 투여할 수 있다. 본 발명의 조성물은 투여되는 개체에서 대상 질병을 치료하는데 유효한 양으로 제공되며, 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 다양하며, 당업자는 적절한 양을 편의하게 결정할 수 있다.
본 발명의 조성물은 목적하는 바에 따라 경구 투여하거나 비경구 투여 (예를 들어, 정맥 내, 피하, 복강 내, 근육 내, 혈관 내 또는 피하투여)할 수 있으며, 바람직하게는 경구 투여이다. 경구투여를 위한 제제는 캡슐, 정제, 분말, 과립 또는 현탁액으로 제공될 수 있다. 또한, 이들 제제는 락토오스, 만니톨, 옥수수 전분 또는 감자 전분과 같은 통상적인 첨가제를 함유할 수 있으며, 이들 제제에 사용될 결합제로는 결정성 셀룰로오스, 셀룰로오스 유사체, 아카시아, 옥수수 전분 또는 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스가 제공될 수도 있다.
이들 제제에는 또한 이염기성 인산칼슘 또는 무수성 나트륨 전분 글리콜레이트가 제공될 수도 있다. 최종적으로 이들 제제에는 윤활제, 예를 들면 활석 또는 스테아르산 마그네슘이 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 대상 질병의 예방 또는 치료를 위하여 단독으로, 또는 수술, 호르몬 치료, 약물 치료 및 생물학적 반응 조절제를 사용하는 방법들과 병용하여 사용할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
철 및 아연 함량이 강화된 스피룰리나의 배양 및 생산
<1-1> 스피룰리나의 스탁 배양액 제조
철 및 아연 함량이 강화된 스피룰리나를 생산하기 위해 먼저 하기 조건으로 스피룰리나를 배양하였고, 스피룰리나 스탁 배양액을 이용하여 이후 철 및 아연 함량이 강화된 스피룰리나 생산을 위한 대량 배양을 수행하였다.
먼저, 스피룰리나 스탁 배양액 제조를 위해 하기 표 1의 조건으로 배양된 스피룰리나를 멸균처리 한 해수 100ml이 담긴 배양용기에 NaNO3 50㎕, KH2PO4 50㎕, tracemetalsolution 50㎕, F/2 A, B 13.2㎕씩 첨가한 다음, 클린벤치에서 새 배지에 10%(10ml)가 되도록 접종하여 일주일 간격으로 배양하는데, 이때 온도는 28~32℃, 광량은 200 μmol/㎡/s 조건에서 배양하였으며, 광주기 조건 L(light): D(dark)는 16:8 시간으로 수행하여 스피룰리나 스탁 배양액을 제조하였다.
여기서 상기 Zarrouk 배지의 조성은 상기 표 2와 같고, 5L의 배지 제조의 경우, NaHCO3 84g, K2HPO4 2.5g, NaNO3 12.5g, K2SO4 5g, NaCl 5g, MgSO4*7H2O 0.05g, CaCl2 0.2g, FeSO4*7H2O 0.05g, Na2EDTA 0.4g, Solution A5 5ml, Solution B6 5ml를 증류수 5L에 넣어 2일 정도 폭기시켜 녹인 후, 사용하였다.
<1-2> 철 및 아연 함량이 강화된 스피룰리나 배양 및 생산
상기 <1-1>에서 제조한 스피룰리나 스탁 배양액을 변형된 Zarrouk 배양액에 대해 1/10의 비율로 접종하였다. 이때 광량은 200μ mol photons·m-2s-1로 조사하였고, 온도는 28 ~ 32℃, 광주기는 L(light): D(dark)는 16:8 주기로 배양하였으며, 배양 시 필터링된 에어호스를 이용하여 유동 배양시켰다. 또한 스피룰리나 내의 철 및 아연 함량 증진을 위해 무기미네랄인 황산 제1철(FeSO4·7H2O) 및 황산아연(ZnSO4·7H2O)을 첨가하여 배양하였는데, 투입 방법은 유속 0.35 mL/min 으로 각각 150 ppm으로 투여하였고, 배양시작 이후 7일에서 9일까지 2일 동안 투여하였으며, 총 11일 동안 배양하였다. 상기 기술된 철 및 아연 함량이 증가된 스피룰리나의 배양은 하기 표에 기재된 배양조건으로 배양하였다.
배양이 완료되면 이후 80 μ mesh 필터를 이용하여 여과한 후, 52℃의 온도로 72시간 동안 건조시킨 다음, 냉동보관 하였고 냉동보관된 철 및 아연 함량이 증가된 스피룰리나의 배양물은 분쇄하여 분말화시킨 후, 500g, 1000g, 2000g 단위로 암포장하여 철 및 아연 함량이 증가된 스피룰리나 제품을 제조하였다.
<
실시예
2>
철 및 아연 함량이 강화된 스피룰리나 섭취에 따른 철 및 아연 흡수율 측정
본 발명자들은 상기 본 발명의 방법으로 생산한 철 및 아연 함량이 강화된 스피룰리나를 마우스에 섭취하게 한 후, 철 및 아연의 흡수율을 측정하였다. 이를 위해 철과 아연에 대한 방사능 동위원소를 사용하였는데, 즉, 방사능 동위원소로 표지된 59Fe 및 65Zn을 상기 실시예 1에서 황산 제1철 및 황산아연 대신 첨가하여 배양하고 배양된 스피룰리나를 마우스에 섭취시켰으며, 섭취는 syringe와 feeding needle을 이용하여 마우스에 약 100 ㎕씩 섭식시켰다. 이때, 각각의 개체에게 섭식시킨 정확한 방사능 농도를 계산하기 위하여 섭식 전과 후의 feeding needle과 syringe의 방사능 농도를 측정하였다.
또한 본 발명자들은 상기와 같은 실험을 통해 유기 59Fe 및 유기 65Zn의 흡수율 측정과 함께 무기 59Fe 및 무기 65Zn의 흡수효율도 측정하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해, 유기 철 및 유기 아연의 섭식 실험과 동일한 농도의 미세조류를 이용하는데, 상기 실험에 사용한 동일 농도의 미세조류(스피룰리나)를 분리 및 제조하고, 증류수에 재부유된 스피루리나에 방사능 동위원소로 표지된 무기 59Fe와 무기 65Zn을 유기 철 및 유기 아연과 동일 농도로 첨가하였고, 배양된 스피룰리나를 상기 동일한 방법으로 마우스에 섭식시킨 후, 무기 59Fe 및 무기 65Zn의 흡수율을 측정하였다.
그 결과, 유기화된 철과 아연 그리고 무기 철과 아연의 모든 경우는 95%이상의 방사능이 24시간 이내에 배설물을 통하여 몸 밖으로 배출되는 것을 확인 할 수 있고, 59Fe와 65Zn는 유기화 형태로 섭식시켰을 때(즉, 본 발명의 방법으로 제조된 스피룰리나를 섭식시킨 경우) 무기 형태보다 약 15~20% 높은 농도로 쥐의 체내에 흡수되어 있는 것으로 나타났다(도 1a 및 1b 참조).
또한, 48시간 동안 유·무기 철과 아연의 마우스 체내 흡수효율 결과를 살펴본 결과, 유기화 형태로 섭취할 때가 무기 형태보다 흡수효율이 높은 것으로 나타났다(도 1a 및 1b 참조).
구체적으로, 도 1a에 나타낸 바와 같이 마우스 체내의 방사능 농도 변화로부터 도출된 미네랄의 흡수효율 결과를 보면, 상대적으로 마우스 체내에 흡수되지 않는 화학종으로 알려진 51Cr의 경우에는 59Fe 및 65Zn보다 낮은 흡수효율을 보였으며, 59Fe은 유기화 형태로 섭식한 경우가 무기 형태로 섭식한 경우보다 약 2.7배 높았으며, 65Zn의 경우에도 유기화 형태로 섭식했을 경우가 무기 형태로 섭식했을 경우보다 약 1.4배 높게 나타났다.
또한, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 마우스 배설물 내 방사능 농도 변화를 이용하여 유·무기 철과 아연의 흡수효율을 계산한 결과, 모든 화학종에서 마우스 체내의 방사능 농도를 활용한 경우보다 배설물의 농도 변화를 활용한 경우가 상대적으로 높은 흡수효율 범위를 보였다.
상기 실험결과에서 확인한 바와 같이, 본 발명의 결과를 통해 무기태 철과 무기태 아연을 스피룰리나 배양에 첨가하여 배양함으로써 첨가한 무기태 아연과 철이 스피룰리나 생체 내에서 유기화된 것임을 알 수 있었으며, 배양 시 첨가한 무기태 철은 황산제1철(FeSO4·7H2O)이고, 무기태 아연은 황산아연(ZnSO4·7H2O)이며, 이들 무기 성분들은 스피룰리나 내에서 유기화되어 철의 유기화(유기태 철) 형태인 Ferritin, Fe-EDTA, Aminate Type Fe, DTPA-Fe으로 변환되고, 아연의 유기화 (유기태 아연) 형태인 Zn-methionine으로 변환되어 있음을 알 수 있었다. 따라서 상기 실험에서 유기화 형태로의 섭식은 본 발명의 방법으로 배양되어 제조된 스피룰리나를 마우스에 섭취시키는 형태를 의미하는 것이다.
<실시예 3>
본 발명의 철 및 아연 함량이 강화된 스피룰리나의 독성 여부 테스트
본 발명의 방법으로 제조된 철 및 아연 함량이 강화된 스피룰리나의 안정성 여부를 확인하기 위해 마우스를 이용한 단회투여에 따른 독성반응을 관찰하였다. 이를 위해, 아무것도 처리하지 않고 배양배지로 배양한 스피룰리나 투여군(대조군), Fe 함량이 강화된 스피룰리나 투여군(황산 제1철 첨가하여 배양한 군), Se 투여군(셀레늄 첨가하여 배양한 군), Zn 투여군(아연을 첨가하여 배양한 군)으로 각각 그룹핑 하여, ICR계 암수 6주령 마우스에 각 스피룰리나를 단회 경구 투여한 후, 2주일 사육하는 동안 나타나는 독성반응을 관찰하였다. 참고로 스피룰리나의 투여는 각 실험군에 대해 0, 500, 1000 및 2000mg/kg씩 투여하였으며, 분석은 일반증상 관찰 및 체중 측정을 실시하였고, 관찰기간 종료 시에 안락사시켜 부검하였다. 본 실험은 “의약품등의 독성시험기준” 식품의약품안전처 고시 제2015-82호 (2015년11월11일)의 시험기준에 근거하여 실시하였다.
분석 결과, 관찰 기간 동안 500, 1000 및 2000mg/kg 투여군에서는 모두 마우스가 사망한 사례가 없었고, 일반증상에서는 투여당일 및 투여 후 1일에 암수 500, 1,000 및 2,000 mg/kg 투여군에서 스피룰리나색의 변이 관찰되었으나, 투여 후 2일부터 일반증상의 이상은 관찰되지 않았다. 또한, 분석 기간 동안 특별한 체중변화가 있지 않았다(도 2 참조).
따라서 이러한 결과를 통해 본 발명자들은 본 발명의 방법으로 제조된 철 및 아연 함량이 강화된 스피룰리나는 체내 독성을 유발시키지 않아 안정성이 있다는 것을 알 수 있었고, 그러므로 의약품, 건강기능성 식품 및 화장품 등 다양한 산업분야의 원료로 널리 활용될 수 있음을 알 수 있었다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (8)
- 철 화합물 및 아연 화합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나 생산방법.
- 제1항에 있어서,
상기 철 화합물은 황산 제일철(FeSO4·7H2O)이고, 상기 아연 화합물은 황산아연(ZnSO4·7H2O)인 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 철 화합물 또는 아연 화합물은 100~200ppm의 농도로 배지에 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 철 화합물 또는 아연 화합물은 상기 배지에 0.30ml/min ~ 0.40ml/min의 유속으로 주입하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 배양은 28~32℃의 온도, 광량 200 μmol/㎡/s 및 광주기 낮(Light) : 밤(Dark)이 16:8인 조건 하에서 10일~ 12일 동안 배양하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항의 방법으로 제조된 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나.
- 제6항의 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 유효성분으로 포함하는 식품 또는 식품첨가물.
- 제6항의 철 및/또는 아연 함량이 증가된 스피룰리나를 유효성분으로 포함하는 사료.
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| KR (1) | KR20190131782A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202000002206A1 (it) * | 2020-02-05 | 2021-08-05 | Medical Network Liaison Srl | Procedimento per ottenere alghe arricchite |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130011515A (ko) | 2011-07-22 | 2013-01-30 | 박영엽 | 스피루리나를 이용한 건강보조식품 및 그 제조방법 |
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2018
- 2018-05-17 KR KR1020180056610A patent/KR20190131782A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130011515A (ko) | 2011-07-22 | 2013-01-30 | 박영엽 | 스피루리나를 이용한 건강보조식품 및 그 제조방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202000002206A1 (it) * | 2020-02-05 | 2021-08-05 | Medical Network Liaison Srl | Procedimento per ottenere alghe arricchite |
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