KR20190133552A - 산조인 추출물을 포함하는 카페인으로 인한 수면장애 개선용 식품 첨가제 조성물, 및 이를 포함하는 식품 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항불면 식품 첨가제 조성물에 관한 것으로, 산조인(Zizyphus jujuba Miller) 추출물을 유효성분으로 포함하는 식품 첨가제 조성물이 제공된다.

Description

산조인 추출물을 포함하는 카페인으로 인한 수면장애 개선용 식품 첨가제 조성물, 및 이를 포함하는 식품 조성물{A FOOD ADDITIVE COMPOSITION FOR IMPROVING SLEEP DISORDER CAUSED BY CAFFEINE COMPRISING ZIZIPHUS JUJUBA MILLER EXTRACT, AND FOOD COMPOSITION COMPRISING THE SAME}

본 발명은 산조인(Zizyphus jujuba Miller) 추출물을 유효성분으로 포함하는 카페인으로 인한 수면장애 개선용 식품 첨가제 조성물에 관한 것이다.

카페인(Caffeine)은 일부 식물의 열매, 잎, 씨앗 등에 함유된 알칼로이드(alkaloid)의 일종으로 커피 열매의 씨앗, 찻잎, 카카오와 콜라 열매 등에 들어있다.

카페인은 커피, 초콜릿, 콜라, 차, 소프트드링크, 강장음료 및 약품 등 다양한 식품에 함유되어 있으며, 커피는 카페인이 함유되어 있는 식품 중 가장 대중적인 음료로 각광받고 있다.

커피는 200mL 기준으로 대략 50~150 mg의 카페인을 함유하고 있다. 커피에 함유된 카페인은 피로회복 및 각성작용 등의 효과를 나타내므로, 스트레스와 피로에 지친 현대인들은 하루에 한 잔 이상 커피를 마시고 있다.

하지만 카페인을 다량 복용하거나 심신이 허약한 사람이 카페인을 복용하는 경우, 불안, 신경과민, 불면증, 두통, 심장 떨림, 심계항진 등이 발생할 수 있다(한국등록특허 제10-1265253호).

따라서 카페인으로 인한 수면장애 등의 부작용을 최소화할 수 있는 새로운 식음 제품을 개발하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있으나, 대중들의 기호를 충족시킬 수 있도록 카페인의 함량을 유지하면서 카페인에 의한 부작용을 보완할 수 있는 방법은 아직까지 부재한 실정이다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 식품 본연의 맛을 해지지 않으면서 수면장애 예방 또는 개선 효과가 우수한 식품 첨가제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 산조인(Zizyphus jujuba Miller) 추출물을 유효성분으로 포함하는 카페인으로 인한 수면장애 예방 또는 개선용 식품 첨가제 조성물이 제공된다.

일 실시예에 있어서, 상기 추출물은 물, 알코올, 에틸아세테이트, 아세톤, 핵산, 디클로로메탄 또는 이들의 혼합 용매로 추출될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 식품 첨가제 조성물을 유효성분으로 포함하는 식품 조성물이 제공된다.

일 실시예에 있어서, 상기 식품 조성물은 카페인으로 인한 수면장애가 최소화될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 식품 첨가제 조성물을 유효성분으로 포함하는 커피 조성물이 제공된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 천연물인 산조인 추출물을 식품 첨가제로서 사용함으로써 우수한 항불면 효과를 구현할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 산조인 추출물 처리 유무에 따른 중추신경활성 정도를 측정한 결과이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

수치 범위는 상기 범위에 정의된 수치를 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최대의 수치 제한은 낮은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 낮은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최소의 수치 제한은 더 높은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 높은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 수치 제한은 더 좁은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼, 더 넓은 수치 범위 내의 더 좋은 모든 수치 범위를 포함할 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 기술하나, 하기 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 아니함은 자명하다.

본 발명의 일 측면에 따른 카페인으로 인한 수면장애 예방 또는 개선용 식품 첨가제 조성물이 산조인(Zizyphus jujuba Miller) 추출물을 유효성분으로 포함할 수 있다.

본 발명자들은 카페인으로 인한 수면장애에 대하여 예방 또는 개선 활성을 갖는 우수한 조성물을 발굴하기 위해, 다양한 천연물에 대한 추출 방법을 구체화하였으며, 수면장애 활성이 극대화된 상기 수면장애 예방 또는 개선용 조성물을 개발하였다.

상기 “산조인”은 멧대추 씨앗의 껍데기로, 한방에서는 우울증 치료제로 상용화되고 있으며, 볶은 후 분말화하여 사용하는 것이 일반적이다.

상기 “추출물”은 용매와 추출재료를 특정 조건하에서 접촉시킴으로써 추출재료에 함유된 유효성분을 분리해낸 것으로, 상기 추출물은 산조인 추출물에 대한 추출 공정에 의해 원료 내의 유효성분을 포함할 수 있다.

상기 산조인 추출물은 천연물로부터 추출물을 추출하는 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라, 즉, 통상적인 온도, 압력의 조건 하에서 통상적인 용매를 사용하여 추출할 수 있다.

예컨대, 상기 산조인 추출물은 물, 알코올, 에틸아세테이트, 아세톤, 핵산, 디클로로메탄 또는 이들의 혼합 용매를 사용하여 추출할 수 있으며, 바람직하게는 물을 사용할 수 있다.

상기 추출 방법은 열수 추출, 냉침 추출, 환류 추출, 초음파 추출 등의 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 열수 추출을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 “유효성분으로 포함하는”은 이를 섭취하는 개체에 대한 항불면 효과를 제공하기에 충분한 양을 포함하는 것을 의미하며, 산조인 추출물은 생체 안전성이 우수하므로 당업자가 다양한 변수를 고려하여 양적 상한을 적절히 조정할 수 있다.

상기 "수면"은 뇌가 발달된 동물들의 중요한 생리기능으로서, 생존을 위해 불가결한 행동을 말한다. 뇌는 질 좋은 수면이 있어야 비로소 고차원의 정보를 처리할 수 있는 능력을 발휘할 수 있다.

상기 “수면장애”는 회복되지 않은 채로 기상하는 것, 한밤중에 기상하는 것, 깬 후 다시 잠드는 데 어려움을 겪는 것, 잠드는 데 어려움을 겪는 것 또는 너무 일찍 기상하는 것 등으로 특징지어지는 병태를 의미하고, 우리나라 연간 전체 성인 가운데 약 15 % 정도에 영향을 주는 것으로 보고된 질환이다.

상기 수면장애는 임의의 및 모든 수면 상실의 유형 및 등급을 의미하는 것으로서 널리 사용되고 있다. 수면 장애는 급성 또는 만성으로 지속될 수 있다.

상기 수면장애는 당업계에서 알려져 있는 모든 종류의 수면장애를 포함할 수 있고, 스트레스, 건강 상태, 통증, 투약, 시차증(jet lag) 또는 소음 등에 의한 수면장애일 수 있으며, 구체적으로 카페인에 의한 수면장애일 수 있다.

상기 카페인은 아데노신과 아데노신 수용체(Adenosine A1 Recetor 및 Adenosine A2a Receptor) 결합의 억제제로 작용할 수 있으며, 상기 카페인에 의해 억제된 아데노신 수용체는 신경전달물질을 과발현시키고 GABA의 생성을 억제할 수 있다.

상기 카페인(1,3,7-trimethylxanthine)은 적정량 섭취 시에는 중추신경계와 말초신경계를 자극하여 집중력 향상, 졸음방지에 도움을 주지만 과하게 섭취할 경우 신경과민, 흥분, 불면을 유발하며 내분비계에도 영향을 미칠 수 있다.

아데노신은 신경 조절자로 신경전달물질의 생성 억제 및 GABA(감마-아미노부티르산) 생성 촉진을 통해 수면을 촉진하고 각성을 억제한다.

상기 GABA는 불안 완화, 경련 예방 또는 개선, 진정 작용, 및 수면 유도 및 개선 효과와 관련이 있으며, GABA의 불활성화에 의해 수면장애가 발생할 수 있다.

상기 GABA의 이러한 수면 유도 효과는 카페인과 함께 작용할 때는 카페인의 효과보다 우월하여 GABA의 수면 유도 효과가 제대로 발휘되지 못한다.

본 발명은 이러한 기존의 난점을 극복하는 방법으로 아데노신 수용체에 카페인과 경쟁적으로 결합하는 화합물을 찾아 카페인으로 인한 수면장애 효과를 완화시키는데 역점을 두었다.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 산조인 열수 추출물을 수득하였다. 수득된 산조인 추출물은 카페인으로 인한 신경활성을 유의적으로 완화시키고(도 1), 카페인으로 인한 수면시간의 감소 또한 유의적으로 개선시킬 수 있다.

상기 산조인 추출물은 카페인과 경쟁적으로 작용하여 아데노신 수용체를 길항시킴으로써 신경활성물질의 생성을 억제하고, GABA의 생성을 효과적으로 증가시켜 항불면 효과를 구현할 수 있다.

상기 “길항”은 구조가 유사한 물질끼리 한정된 특정 결합 부위(bindin gsite)를 둘러싸고 경합하는 것이다.

상기 “예방”은 수면장애의 발생을 사전에 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미한다. 예방은 완전할 수 있으며 또는 부분적일 수도 있다. 이 경우 개체의 수면장애 정도가 상기 수면장애 예방 또는 개선용 조성물을 사용하지 않은 경우와 비교하여 감소하는 현상을 의미할 수 있다.

상기 "개선"은 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미한다.

상기 산조인 추출물은 화학물질 등과 달리 천연물 유래의 물질을 그대로 이용하는 것이므로, 이의 섭취 내지 투여에 따른 치명적인 부작용이 최소화될 수 있다.

상기 산조인 추출물은 수면장애 예방 또는 개선 목적으로 식품에 첨가될 수 있다.

식품 첨가제는 식품의 제조, 가공, 또는 보존을 위해 식품에 첨가, 혼합, 침윤 기타의 방법에 의해 사용되는 물질을 의미한다.

상기 식품 첨가제는 천연물과 합성품이 있으며, 기능과 용도에 따라 분류할 수 있다. 현재 한국에 식품첨가물로 허가되어 있는 품목은 화학적 합성품 370여종, 천연첨가물 50여종이며, 주로 용도에 따라 보존료, 살균제, 산화방지제, 착색료, 발색제, 표백제, 조미료, 감미료, 착향료, 팽창제, 강화제, 개량제, 유화제, 증점제(호료) 및 안정제, 피막제, 껌 기초제, 소포제, 용제, 이형제, 방충제, 품질개량제와 기타 식품제조용 첨가제 등으로 분류되어 쓰이고 있다.

상기 식품첨가제의 형태는 분말, 과립, 정제, 캡슐 또는 액상 형태를 포함할 수 있다.

상기 정제 형태의 첨가제는 산조인 추출물 또는 이의 분획물, 부형제, 결합제, 붕해제 및 다른 첨가제와의 혼합물을 통상의 방법으로 과립화한 다음, 활택제 등을 넣어 압축 성형하거나, 상기 혼합물을 직접 압축 성형하여 제조할 수 있다.

상기 정제 형태의 첨가제는 필요에 따라 교미제 등을 함유할 수 있으며, 필요에 따라 적당한 제피제로 제피할 수도 있다.

상기 캡슐 형태의 식품 조성물 중 경질캡슐제는 통상의 경질캡슐에 가지 추출물 및 부형제 등의 첨가제와의 혼합물 또는 그의 입상물 또는 제피한 입상물을 충진하여 제조할 수 있으며, 연질캡슐제는 산조인 추출물 또는 이의 분획물, 및 부형제 등의 첨가제와의 혼합물을 젤라틴 등 캡슐기제에 충진하여 제조할 수 있다. 상기 연질캡슐제는 필요에 따라 글리세린 또는 솔비톨 등의 가소제, 착색제, 보존제 등을 함유할 수 있다.

상기 과립형태의 식품 조성물은 산조인 추출물 또는 이의 분획물, 부형제, 결합제, 붕해제 등의 혼합물을 적당한 방법으로 입상으로 제조할 수 있으며, 필요에 따라 착향제, 교미제 등을 함유할 수 있다

또한, 상기 부형제, 결합제, 붕해제, 활택제, 교미제, 착향제 등에 대한 용어 정의는 당업계에 공지된 문헌에 기재된 것으로 그 기능 등이 동일 내지 유사한 것들을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 식품 첨가제 조성물을 유효성분으로 포함하는 식품 또는 커피 조성물이 제공되며, 상기 식품 또는 커피 조성물은 카페인으로 인한 수면장애가 최소화될 수 있다.

상기 식품 조성물은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조된 식품일 수 있다. 예컨대, 상기 식품 조성물은 껌, 비타민 복합체, 차, 쥬스 및 드링크일 수 있고, 과립화, 캡슐화 또는 분말화된 식품일 수 있다.

특히, 상기 산조인 추출물은 커피에 첨가됨으로써 커피 본연의 맛을 변질시키지 않으며, 카페인과 경쟁적으로 작용함으로써 카페인에 의해 유발될 수 있는 불면 효과를 최소화할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 서술하나, 하기 실시예에 의해 본 발명이 제한되지 아니함은 자명하다.

실시예 . 산조인 추출물(SF)의 제조

볶은 산조인(Zizyphus jujuba Miller) 50 g을 증류수 1000 mL에 첨가하여 100℃에서 2시간 동안 열수 추출 후 2시간 냉각하고, 여과한 후, 동결건조하여 산조인 추출물 5.7 g을 수득하였다.

실험예 1. 카페인에 의한 신경활성 예방 또는 개선 평가

산조인 추출물이 카페인 섭취로 인한 신경활성의 증가를 예방 또는 개선시킬 수 있는지 확인하기 위해, 상기 추출물을 카페인과 함께 처리할 경우 카페인에 의해 증가된 해마조직의 신경활성에 미치는 영향을 평가하였다.

1-1. 백서 해마 절편(organotypic hippocampal slice culture) 준비

7일령 수컷 백서(Sprague-Dawley strain, 오리엔트 바이오, Korea) 뇌는 즉시 얼음으로 차가워진 HBSS-배지(LB 003-01, Sigma, St.Louis, Mo, USA)에 담궈 해마를 분리한 후, 조직 분쇄기(tissue choppe; Mickle Laboratory Engineering Co., Surrey, UK)를 이용하여 400 ㎛ 두께로 절단하였다.

잘린 절편은 membrane insert(polytetrafluorethlene membranes, 0.4 ㎛, Millicell-CM, Millipore Co., Bedford, MA, USA)에 두었고, 이를 배양액으로 채웠다.

배양액 조성은 MEM-배지(25 %(v/v) 행크 평형염 용액(Hank's balanced salt solution), 20 mM HEPES, 6 g/L D-글루코오스, 1 mM L-글루타민, 25 %(v/v) 말혈청(horse serum) 및 1% 페니실린-스트렙토마이신)이고, pH는 7.1로 조절하였다.

배양액은 2 내지 3일마다 한번씩 교환하였고, 배양기(36 ℃, 95 % O₂, 5 % CO₂)에서 된 해마 절편들은 14일 뒤에 실험에 이용하였다.

1-2. 전기생리학적 기록

14일이 된 해마조직을 membrane insert로부터 떼어낸 후 0.01 % 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI)으로 코팅된 8x8 MEA(multielectrode array)에 붙여, MEA1060 증폭기의 인터페이스로 이동한 후 인공수액(aCSF; 조성: 10mM glucose, 114 mM NaCl, 3 mM KCl, 26 mM NaHCO₃, 2 mM CaCl₂, 1 mM MgCl₂, 20 mM HEPES, pH 7.4)을 3 mL/min로 관류시켜주며 30분간 안정화시켰다.

MEA와 관류(Washing) 시켜주는 aCSF의 온도는 33 ℃로 유지시켰다.

1-3. 실시예 1 및 비교예 1 내지 4에서 수득한 추출물의 처리

실험 기록은 총 9분간 진행하였다. 첫 3분간은 aCSF(pre, 음성대조군)만 관류시켰고, 중간 3분은 시약(카페인(caffeine, 대조군) 또는 상기 추출물과 혼합한 카페인(caffeine+SF)을 aCSF에 첨가하여 관류시켰으며, 마지막 3분은 다시 aCSF로 관류시켰다.

1-4. 데이터 분석

안정화가 종료되면 MEA의 모든 채널에서 해마조직의 신경활성(neural activity)을 측정하며 측정되는 샘플 레이트는 25 kHz로 하였다.

MEA 전체에서 처리하는 시약에 따른 활성 전위의 빈도를 알아내기 위하여 4차 밴드 패스 필터 방식을 이용하여 임계값을 정의하였으며, 그 식은 하기와 같다.

[수학식 1]

상기 식에서 X값은 노이즈에 대한 실효값(RMS)이다.

데이터는 첫 3분간 기록된 spike의 총 수를 100으로 정상화(normalize)하여, 시약을 처리한 중간 3분 및 마지막 관류한 3분의 변화값을 나타내었다.

1-5. 통계 분석

실험결과값은 평균 ± 표준오차로 표시되었으며, 통계적 분석은 SPSS 23.0 for windows (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하였고, 각 군별 데이터들이 통계적으로 유효한 차이가 나타나는지 t-test를 이용하여 분석하였다.

통계적으로 유효한 차이의 여부는 p-value를 이용하여 판별하였으며, p<0.05일 때 통계적으로 유효한 차이가 있는 것으로 판별하였다.

도 1을 참조하면, 대조군의 경우 카페인 처리 전과 비교하여 신경활성이 유의하게 증가하였다.

실시예의 산조인 추출물은 카페인 처리 전과 유사하게 신경활성을 완화시켰고, 상기 효과는 처리 후에도 계속되었다.

상기 결과는 산조인 추출물에 카페인에 의한 신경활성을 완화시키는 효과가 있음을 시사한다.

실험예 2. 카페인에 의한 수면장애 예방 또는 개선 평가

산조인 추출물이 카페인 섭취로 인한 수면장애를 예방 또는 개선시킬 수 있는지 확인하기 위해, 상기 추출물을 카페인과 함께 처리할 경우 수면시간에 미치는 영향을 평가하였다.

모든 과정은 경희대학교 실험동물 윤리위원회의 방침과 동물실험관련 규정 (IRB 승인번호: KHUASP(SE)-17-039)을 준수하였다.

6주령의 수컷 백서(Sprague-Dawley strain, 오리엔트 바이오, Korea)는 25℃, 습도 50%, 12시간 명/암이 자동적으로 유지되는 환경에서 하루 동안 적응기간을 거치고 카페인(caffeine, 대조군) 또는 상기 추출물과 혼합한 카페인을 오전 10시에 경구 투여한 후 5시간 동안 수면패턴을 측정하였다.

분석에는 멀티 채널 스톱워치를 이용하여 수면을 시작하는 시점부터 수면을 끝마칠 때까지의 시간을 합산하였다. 음성대조군(control)은 식염수를 경구 투여하였다.

카페인을 처리한 실험군의 수면시간은 약 30분에 불과하였으나, 실시예의 산조인 추출물을 함께 처리한 경우 음성대조군과 비슷한 수준인 약 130분으로 유의하게 증가하였다(P<0.05).

상기 결과는 산조인 추출물에 카페인 섭취로 인한 수면장애를 완화시키는 효과가 있음을 시사한다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

1. 산조인(Zizyphus jujuba Miller) 추출물을 유효성분으로 포함하는 카페인으로 인한 수면장애 예방 또는 개선용 식품 첨가제 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 추출물은 물, 알코올, 에틸아세테이트, 아세톤, 핵산, 디클로로메탄 또는 이들의 혼합 용매로 추출된 식품 첨가제 조성물.
3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항의 조성물을 유효성분으로 포함하는 식품 조성물.
4. 제3항에 있어서,
   카페인으로 인한 수면장애가 최소화된 식품 조성물.
5. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항의 조성물을 유효성분으로 포함하는 커피 조성물.

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