KR20190142160A - 식물 발효 추출물을 유효성분으로 하는 비만 또는 대사성 질환 예방 및 개선용 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식물 발효 추출물을 유효성분으로 하는 비만 또는 대사성 질환 예방 및 개선용 조성물에 관한 것으로, 특히 메밀에 대한 발효 추출공정을 거침으로서 그 효과를 더욱 증대할 수 있는 기술에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 상기 메밀의 발효 추출물은 55 내지 75 Brix의 농축액인 것이 효과적이다.
Description
본 발명은 식물 발효 추출물을 유효성분으로 하는 비만 또는 대사성 질환 예방 및 개선용 조성물에 관한 것으로, 특히 메밀에 대한 발효 추출공정을 거침으로서 그 효과를 더욱 증대할 수 있는 기술에 관한 것이다.
최근 경제적 발전과 과도한 영양 섭취 등의 식습관 변화에 의해 비만, 당뇨병, 고인슐린 혈증, 지질 이상증, 고혈압, 동맥경화 또는 간질환 등 다양한 질환을 포함하는 대사성 질환의 발병이 급증하고 있다. 이와 같은 질환들은 각각 발생하기도 일반으로 서로 밀접한 관련을 맺고 있으면서 여러 증상들이 복합적으로 동반 발생되는 경우가 대부분이다.
비만인 경우 일반적으로 체중이 많이 나가지만 비만이 아니더라도 근육이 많은 사람은 체중이 많이 나갈 수 있기 때문에 체내에 지방조직이 과다한 상태를 비만으로 정의한다. 남자는 체지방이 체중의 25%, 여자는 체중의 30% 이상일 때, 임상적으로는 BMI(Body Mass Index:체질량지수)가 30.1 이상인 경우를 비만이라 한다. 비만은 열량의 섭취와 소비 불균형으로 발생되는 대사성 질환의 일종으로, 지방조직의 기능에 필요한 지방량 보다 훨씬 많은 지방이 체내에 축적되어 있는 상태이며 이것이 원인이 되어 인체 내의 정상적인 생화학적 및 생리적 기능에 장애를 가지게 된다. 단순히 신체활동의 불편, 작업능률의 저하, 신체발육의 변칙적인 성장 뿐 아니라 당뇨병, 고지혈증, 고혈압, 혈중 콜레스테롤 상승, 신장질환, 뇌졸증, 지방간 및 관상동맥질환, 그리고 관절질환 등의 다양한 질병의 원인이 된다. 지난 수십년간 비만의 발생율은 급속히 증가함에 따라 비만에의 관심이 계속적으로 고조되면서 비만의 원인이 단순히 유전적인 원인에 있다기 보다는 에너지 균형을 파괴하는 환경적 요인과의 복합적인 요인에 의해 결정 된다고 인식 되고 있다.
지방세포의 체내기능은 몸에 필요한 에너지를 축적하는 세포로, 필요시 중성지방(triacylglyceride)을 분해시켜 이용한다. 지방조직은 에너지 축적의 기능뿐만 아니라, 내분비 기관으로 지방대사, 당 대사를 포함한 체내 에너지대사를 조절하는 기능을 수행하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 지방세포는 mesenchymal precursor에서 preadipocyte를 거쳐 지방세포로 분화되며, 분화과정 동안 형태적, 생화학적 변화를 통하여 체내 지방을 축적하며, 지방조직은 크기의 증가, 새로운 preadipocyte로부터 분화된다.
이러한, 지방세포의 크기는 일반적으로 식사 조절로 가능하지만 새로운 전구지방세포가 지방세포로 분화되는 과정은 식사조절로는 효과가 없기 때문에 비만의 근본적 치료 또는 억제를 제어하기 위해서는 지방세포의 분화과정을 조절하는 것이 중요하다. 지방세포 분화는 인슐린이나 인슐린 성장인자-I (insulin like growth factor-1), 성장호르몬 등의 자극에 의하여 촉진되며 이 과정에 CCAAT 인핸서 결합 단백질(CCAAT enhancer-binding protein (C/EBP)) 류(family), 퍼옥시좀 증식자-활성화 수용체 감마(peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) gamma)등의 전사인자들의 증가가 관찰된다. 이들, 전사인자들은 지방세포 조절인자와 더불어 지방세포의 분화를 촉진시키며 지방산 결합단백질인 aP2 나 지방산 생합성효소 (fatty acid synthase)과 같은 효소들의 발현량이 증가한다. 한편, 지방간의 진행에도 과다한 중성지방의 축적이 관여되고 있음이 보고되어 있다 [J. Clin. Invest.,98, 1575 ∼ 1584 (1996)]. 최근에는 지방세포의 분화를 저해할 수 있다면 생성되는 지방세포의 수를 조절할 수 있으며 그에 따라 축적되는 여분의 에너지를 배출할 수 있다는 아이디어를 바탕으로 하여 지방세포 분화를 저해하는 물질들을 탐색하고자 하는 연구가 진행되고 있다.
또한, 당뇨병은 일반적으로 복합적인 요인들로부터 유래된 질병화 과정을 의미하는 것으로, 구강 당부하 검사 동안 금식 상태 또는 글루코오스 투여 후 플라즈마 글루코오스의 증가된 정도 또는 고혈당증에 의해 특징지어 진다. 지속적이거나 조절되지 않은 고혈당증은 증가된 조기 이환율 및 사망률과 관련이 있다. 종종 비정상적인 글루코오스 항상성은 지방, 리포단백질 및 아포리포프로테인(apolipoprotein) 대사의 변이 및 다른 대사성 및 혈류역학(hemodynamic) 질병과 직접 및 간접적으로 관련이 있다. 유형 2 당뇨병을 가진 환자들은 관상동맥질환, 뇌졸증,말초혈관 질환, 고혈압, 신장병, 신경장애 및 망막증을 포함하는, 거대혈관 및 미세혈관의 합병증을 나타낸다.
소장에 존재하는 α-glucosidase는 탄수화물의 소화에서 마지막 단계를 촉진시켜 포도당으로 전환시키는 효소로서, 당뇨병 환자의 경우 α-glucosidase의 활성이 정상인에 비해 높아져 있어 탄수화물 섭취 시 혈당이 상승한다. 따라서 α-glucosidase 억제는 탄수화물의 분해를 지연하여 약화된 췌장에서 분비되는 인슐린만으로도 체내 혈당을 조절하여 당뇨병을 치료할 수 있다. 또한, α-glucosidase저해제는 고인슐린혈증이나 저혈당을 유발하지 않고, 인슐린분비를 촉진시키며 글루카곤 분비를 억제하는 glucagon-like peptide(glp1)의 소장에서의 분비를 촉진하는 장점을 가지고 있다. 이에, α-glucosidase 저해제는 섭취한 탄수화물의 흡수를 막고 바로 배출시켜 식후 혈당 저하를 유도하므로 typeⅡ 인슐린 비의존성 당뇨, 비만과 고지혈증 등의 대사성 질환 치료제로서의 개발 가능성으로서 관심을 받고 있는 물질이다.
메밀은 마디풀과의 메밀속에 속하는 일년생 초본으로 재배종과 야생종을 포함하여 20여종이 지구상에 분포되어 있다. 재배종에는 단메밀(Fagopyrum esculentum, 보통 메밀)과 쓴메밀(F. tataricum, 타타리 메밀)두 종이 주류를 이루며, 우리나라를 비롯한 중국, 일본 등의 대부분의 아시아지역과 유럽, 캐나다, 미국 등지에서는 주로 단메밀)이 재배되어 왔다. 쓴메밀은 달단메밀 또는 타타리메밀이라고도 불리며, 주요 재배지는 히말라야의 에베레스트 주변의 고산지대로 인도북부, 네팔, 부탄, 중국북부, 동북부 등이며, 타식성인 단메밀과 달리 자식성이므로 야생으로 남아있어 세계적으로는 범위가 넓은 작물이다(松本, 2000; Kreft et al., 2003).
또한, 메밀(Fagopyrum spp.)은 영양학적으로 매우 유용한 작물로, 많은 기능 성분들이 보고되어 있다. 메밀의 대표적인 phenol성 물질은 rutin, hyperin, qucertin, qucercitrin 등의 flavonols를 비롯하여, orientin, isoorientin, vitexin, isovitexin 등의 flavons 등 많은 종류의 플라보노이들이 함유 되어 있다고 보고되어 있다. 특히, rutin은 동맥경화(griffith et al., 1995), 뇌일혈 및 고혈압(Matsubara et al., 1995: Lee et al., 2000) 등 심혈관계질환 질환의 예방과 치료, 당뇨병(lee et al., 1994), 항산화 효과(Kwon, 1993: Christel et al., 2000: Holasova et al., 2002)등의 여러가지 생리 활성이 있음이 확인 되었다.
한편, 본 발명은 여러가지 생리적 기능을 가지는 쓴메밀의 추출물 보다 발효 공정을 통한 발효 추출물을 사용하는 경우, 항비만 및 대사성 질환에 대한 효과가 더 우수함을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 식물 발효 추출물을 유효성분으로 하는 비만 또는 대사성 질환 예방 및 개선용 조성물을 제공하고자 한다. 또한, 이를 활용하여 비만 및 대사성 질환 개선용 건강기능식품 조성물 내지 건강 기능음료 조성물을 제공하는 것이다.
이를 위한 본 발명은 메밀의 발효 추출물을 유효성분으로 하여 이루어진 비만 또는 대사성 질환 예방 및 개선용 조성물을 제공한다.
상기 메밀의 발효는 누룩균, 유산균 및 바실러스균으로 이루어진 군 중에서 선택되어 발효되는 것이 바람직하다.
상기 누룩균은 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 아시더스(Aspergillus acidus), 아스퍼질러스 카와치(Aspergillus kawachii), 아스퍼질러스 우사미(Aspergillus usamii), 아스퍼질러스 시로우사미(Aspergillus shirousamii), 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger) 및 아스퍼질러스 아와모리(Aspergillus awamori)로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
한편, 상기 메밀의 발효 추출물은 55 내지 75 Brix의 농축액으로 조절될 수 있으며, 특히 이를 동결 건조하여 사용될 수 있다. 이러한 추출물은 비만 예방 내지 개선을 위한 것을 특징으로 하는 조성물로 사용될 수 있다. 한편, 상기 조성물은 50 내지 400 mg/kg의 용량으로 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 100 내지 200 mg/kg의 용량으로 사용시 효과가 좋다.
본 발명의 상기 메밀의 발효 추출물은 15 내지 25 Brix로 농축되어 살균처리된 것일 수 있다. 이 경우 당뇨에 어느 정도 효과가 있는 조성물이 될 수 있다. 나아가, 상기 추출물이 55 내지 75 Brix로 재농축되어 재살균 처리후 동결건조한 것일 수 있는데, 이 경우 당뇨에 보다 효과적이다. 상기 조성물은 25 내지 400 ul/ml의 농도로 사용될 수 있다. 구체적으로는 15 내지 25 Brix로 농축되어 살균처리된 것의 경우 25 내지 200 ul/ml의 농도도 효과적이며, 55 내지 75 Brix로 재농축되어 재살균 처리후 동결건조한 것인 경우 100 내지 200 ul/ml의 농도로 사용되는 경우 매우 효과적이었다. 그리고, 50 내지 400 mg/kg의 용량으로 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 100 내지 200 mg/kg의 용량으로 사용시 효과가 좋다.
본 발명은 상기에서 설명한 조성물을 유효성분으로 포함하여 제조되는 다양한 기능성 식품을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 1) 메밀을 유기용매로 추출하는 단계; 2) 상기 유기용매 추출물을 발효하는 단계; 3) 발효된 메밀 추출물을 농축하고 살균하는 단계; 4) 상기 농축 살균한 추출물을 재농축하여 55 내지 75 Brix로 농축하고 재살균하는 단계; 및 5) 상기 재농축 재살균한 추출물을 동결건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메밀의 발효 추출물을 유효성분으로 하여 이루어진 비만 또는 대사성 질환 예방 및 개선용 조성물의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명은 좀더 상세히 설명한다.
일반적으로 메밀의 추출물이 비만이나 대사성 질환에 어느 정도의 효과가 있다는 내용들의 문헌이 많이 알려져 있다. 그러나, 해당 문헌을 통해 실험을 해보면 그 결과가 일률적이지 않은 경우가 많으며, 이는 여러 가지 조건에 따라 그 효과가 달라질 수 있음을 암시하고 있다. 또한 발효과정을 거친 경우에 따라 루틴 등의 함량의 차이가 나는 경우를 제시하는 문헌들도 찾아볼 수 있다.
그러나 보다 구체적인 조건들에 따라 효과의 차이가 있으며, 루틴 등의 함량이 반드시 비례적으로 특정 효과를 나타내는 것은 아니다. 한편, 추출물의 효과가 있다고 하더라도, 보다 인체 안전성을 고려하여야 하는 경우도 발생하게 된다.
본 발명에서 용어, "추출물(extract)"은 천연물로부터 분리된 활성성분을 의미한다. 추출물은 물, 유기용매, 또는 이의 혼합용매를 이용하는 추출과정으로 획득할 수 있으며, 추출액, 이의 건조 분말 또는 이를 이용하여 제형화된 모든 형태를 포함한다. 본 발명에서는 에탄올을 포함한 유기용매를 사용하여 메밀을 추출하여 실험을 하였다. 저급 알콜, 아세톤, 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 에테르, 에틸아세테이트, 헥산 등을 예시할 수 있다. 저급알콜로는 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올을 예시할 수 있으며, 에탄올이 가장 바람직하다. 다만, 식품 안전성 등을 고려하여 주정을 사용하는 것이 바람직하다. 하였다. 물론 추출용액은 다양하게 사용될 수 있다.
구체적으로 메밀 건조물 또는 분말에 대하여 3배의 70% 주정을 사용하여 약 80℃에서 4 시간 가량 추출하였다. 용매의 사용량, 추출시간은 적절하게 선택하여 이를 증가시킬 수 있다. 상기 추출액을 여과하여 얻어진 여액을 감압농축하여 제조할 수도 있으며 상기 추출방법들에서 추출 공정은 필요에 따라 2회 이상 반복하여 실시할 수 있으며, 여과 후 얻어진 추출물을 동결 건조 또는 감압건조시켜 분말 형태로 만들 수도 있다.
한편 상기 추출물은 기능성 식품은 물론 약제학적 조성물로도 사용가능하다. 이 경우 약제학적으로 허용가능한 담체를 포함할 수 있다. 상기 "약제학적으로 허용가능한 담체"는 신체의 한 기관 또는 부분으로부터 신체의 다른 기관 또는 부분으로 활성 성분을 수송하는 역할을 하는 액체 또는 고체 충진제, 희석제, 부형제 또는 용매와 같은 약제학적으로 허용되는 물질, 조성물 또는 운반체(vehicle)를 의미한다. 상기 담체로는 식염수, 완충 식염수, 물, 글리세롤 및 에탄올 등이 있으나 이에 한정되지 않으며, 당해 기술 분야에 알려진 적합한 제제(Remingtons's Pharmaceutical Science(최근판), Mack Publishing Company, Easton PA)를 모두 사용 가능하다. 또한, 본 발명에서, 약제학적으로 허용가능한 염이란 약리학적 또는 생리학적으로 허용되는 무기산, 유기산 및 염기로부터 유도된 염을 의미한다. 적합한 산의 예로는 염산, 브롬산, 황산, 질산, 과염소산, 푸마르산, 말레산, 인산, 글리콜산, 락트산, 살리실산, 숙신산, 톨루엔-p-설폰산, 타르타르산, 아세트산, 시트르산, 메탄설폰산, 포름산, 벤조산, 말론산, 나프탈렌-2-설폰산, 벤젠설폰산 등을 포함할 수 있다. 적합한 염기로부터 유도된 염은 알칼리 금속, 예들 들어, 나트륨, 알칼리토금속, 예들 들어, 마그네슘, 암모늄 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 추출물을 약제화하기 위한 제제는 임상 투여시에 경구로 투여가 가능하며 일반적인 의약품 제제의 형태로 사용될 수 있으며, 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 경구를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드, 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 또한 치료제의 효능 증진을 위해 칼슘이나 비타민 D3를 첨가할 수 있다. 이러한 조성물은 단위-용량(1회분) 또는 다중-용량(수 회분) 용기, 예를 들면, 밀봉된 앰풀 및 바이알에 제시될 수 있고, 사용 직전에 멸균성 액상 담체, 예를 들면, 주사용 수의 부가 만을 요구하는 동결-건조 조건 하에 저장할 수 있다. 즉석의 주사 용제 및 현탁제는 멸균성 산제, 과립제 및 정제로부터 제조할 수 있다.
본 발명의 제제는 대상의 연령, 성별, 상태, 체내에서 활성 성분의 흡수도, 불활성율 및 배설속도, 병용되는 약물에 따라 달리 적용될 수 있다. 본 발명은 또한 투약 단위의 제형들을 포함한다. 제형은 개별 투약 형태, 예를 들면 정제, 피복 정제, 캡슐제, 환제, 좌약 및 앰플제로 존재하고, 약제 중 유효 화합물의 함량은 개별 투약량의 분율 또는 배수에 해당한다. 투약 단위는, 예를 들면 개별 투여량의 1, 2, 3 또는 4배로, 또는 1/2, 1/3 또는 1/4배를 함유할 수 있다. 개별 투여량은 바람직하기로는 유효 화합물이 1회에 투여되는 양을 함유하며, 이는 통상 1일 투여량의 전부, 1/2, 1/3 또는 1/4배에 해당한다.
본 발명에서 상기 메밀의 발효는 누룩균, 유산균 및 바실러스균 등을 활용할 수 있다. 본 발명에서는 메밀의 경우, 발효 이후 적절한 Brix의 농도를 만들어 주는 것이 비만 내지 대사질환의 예방 내지 치료에 효과적이라는 것이 보다 중요하다. 또한 살균 과정을 거치는 것도 특히 당뇨와 관련된 효과에 영향이 있음을 확인하였다. 물론, 발효 종균에 따라 다소의 차이는 존재한다.
누룩곰팡이속에 속하는 종류만 해도 약 170종이 넘는다. 통상 아스페르길루스속은 푸른곰팡이(Penicillium속)와 유사한 성질을 보이지만 푸른곰팡이가 저온지대를 좋아하는 데 반하여, 아스페르길루스속 균은 온대를 좋아한다. 아스페르길루스속 균에는 청주, 된장, 간장 등 양조공업이나 발효공업상 중요한 균주가 많다. 좁은 의미로는 청주, 된장, 간장 양조용의 Aspergillus oryzae와 간장누룩균 A. sojae를 가리킨다. 이들은 어느 것이나 분생자가 백색 또는 황색, 황록색인 것에서부터 황누룩균이라고 한다. 이것에 대하여, 분생자가 흑색인 흑누룩균이 있고 이것에는 A. usanmii, A. saitoi, A. awamori 등이 포함된다. 이들은 엄밀히 흑곰팡이와 구별되고 있다.
바람직하게는 상기 누룩균은 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 아시더스(Aspergillus acidus), 아스퍼질러스 카와치(Aspergillus kawachii), 아스퍼질러스 우사미(Aspergillus usamii), 아스퍼질러스 시로우사미(Aspergillus shirousamii), 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger) 및 아스퍼질러스 아와모리(Aspergillus awamori)로 구성되는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
발효의 과정의 구체적 모습은 보다 다양하다. 본 발명에서는 대략적으로 메밀 추출물을 침지한 후 110℃에서 40분간 증자하고 발효균을 원료 대비 0.1% 접종후 30℃에서 44시간 배양하였다. 발효균은 Asp. oryzae SW 101을 사용하였다. 종균의 특성을 고려하여 어느 정도의 융통성을 가질 수 있음은 물론이다.
본 발명에서는 상기 메밀의 발효 추출물을 그대로 사용한 경우와, 농축하는 경우, 농축액을 살균 처리 하거나, 농축 농도를 달리 하는 등의 조건을 설정하여 실험을 하였다. 보다 다양한 형태에 대하여 테스트를 하였는데, 최종적으로 효과를 대비하기 위하여 후술할 샘플 1 내지 9의 조건을 선택하여 다양하게 실험을 하였다.
메밀을 발효시키지 않고 추출하는 경우에는 발효시킨 경우보다 세포독성적 측면에서 상대적으로 좋지 않는 결과를 보여주었다. 따라서 어느 정도 효과가 비슷한 경우라면, 메밀을 발효시킨 경우가 보다 바람직하다. 물론, 보다 효과가 좋은 경우라면 용량의 조절 등을 통해 적절히 이를 조절하는 것은 가능할 것이다.
본 발명에서는 메밀을 발효시킨 후 55 내지 75 Brix로 농축한 것이 특히 효과적이다. 비만과 관련하여서는 농축의 효과가 상당히 중요하였으며, 동결건조하는 과정을 거치는 것도 효과에 중요한 영향을 미쳤다. 사용용량은 50 내지 400 mg/Kg의 용량으로 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 100 내지 200 mg/kg이 효과적이었다.
당뇨와 관련하여서는 살균의 과정도 상당히 중요한 요인으로 작용하였다. 15 내지 25 Brix로 농축하고 살균과정을 거친 경우 당뇨에 상당히 효과적이었다. 그러나 이후 무조건 농축한다고 효과가 좋은 것은 아니었다. 다만 농축후 재살균 하고 동결건조한 경우에는 농축의 효과가 어느 정도 나타났다. 이때 농축은 55 내지 75 Brix가 바람직하였다.
3T3-L1 세포의 분화 억제 효능을 평가 함으로서 항비만 효과를 확인하였다. 메밀 추출물이 일반적으로 항 비만 효과가 있음을 확인하였으며, 특히 발효과정을 거친 후 추출한 물질을 적당한 농도로 농축한 경우 보다 효과가 뛰어남을 확인하였다.
α-glucosidase inhibition rate(%)를 확인하여 당뇨 완화 효능도 확인하였다. 알파 글루코시다제 억제제로 알려져 있고, 제2형 당뇨병에 사용되는 아카보즈와 대비하였을 경우에도 나쁘지 않은 결과를 보여주었다.
기타 항염증 실험 결과에서도 발효 후 추출한 물질을 일정농도로 농축한 경우가 가장 효과가 좋게 나타났다.
결국, 메밀을 국균 등으로 발효한 후 추출하여 특정 범위로 농축하는 경우 항 비만 내지 대사 질환에 효과적이라는 것을 확인할 수 있었다.
메밀 발효 추출물의 비만 및 대사성 질환 예방 및 개선용 조성물 및 이를 포함하는 기능성 식품은 안전하게 사용될 수 있고, 복용이 용이하고 장기간 보관이 가능하며, 비만 및 대사성 질환 예방 및 개선 효과가 우수하다.
도 1 내지 2는 메밀 추출물의 3T3-L1 세포의 분화 억제 효능을 평가한 결과를 보여준다. 과이다.
도 3 내지 4는 동물 실험을 통한 메밀 추출물 및 발효 추출물의 비만 완화 효능평가를 나타낸 것이다.
도 5 내지 8은 메밀 추출물의α-glucosidase inhibition rate(%) 확인을 통한 당뇨 완화 효능 평가한 결과이다.
도 9는 acarbose의 α-glucosidase inhibition rate(%) 확인을 통한 당뇨 완화 효능으로서 메밀 추출물과 대비하기 위한 결과이다.
도 10 내지 11는 동물 실험을 통한 메밀 추출물 및 발효 추출물의 당뇨 완화 효능평가를 나타낸 것이다.
도 12은 메밀 추출물 및 발효 추출물의 세포 독성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 메밀 추출물과 메밀 발효 추출물의 혈관 염증 억제 효능을 나타낸 것이다.
도 3 내지 4는 동물 실험을 통한 메밀 추출물 및 발효 추출물의 비만 완화 효능평가를 나타낸 것이다.
도 5 내지 8은 메밀 추출물의α-glucosidase inhibition rate(%) 확인을 통한 당뇨 완화 효능 평가한 결과이다.
도 9는 acarbose의 α-glucosidase inhibition rate(%) 확인을 통한 당뇨 완화 효능으로서 메밀 추출물과 대비하기 위한 결과이다.
도 10 내지 11는 동물 실험을 통한 메밀 추출물 및 발효 추출물의 당뇨 완화 효능평가를 나타낸 것이다.
도 12은 메밀 추출물 및 발효 추출물의 세포 독성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 메밀 추출물과 메밀 발효 추출물의 혈관 염증 억제 효능을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
<재료 및 방법>
쓴 메밀을 사용하여 공정별로 메밀 추출물을 수득하였다. 추출물을 얻는 공정은 9가지로 나누어 실시하였으며, 각 공정별 추출물에 대하여 다양한 실험을 하여 어떠한 방식의 추출물이 보다 효과가 있는지를 확인하였다.
1. 메밀 주정추출액(주정 70%, 3배수, 80℃, 4시간 )
2. 메밀 주정추출액 mesh 여과(60mesh)
3. 메밀 주정추출 여과액 (약 25 Brix)
4. 발효 메밀 배양 (44 시간, 30℃)
5. 발효메밀 여과
6. 발효메밀 농축액 (Brix 19)
7. 발효메밀 농축액 살균(95℃, 2시간)
8. 발효메밀 농축액 재 농축 및 재살균(brix 66.6, 95℃, 2시간)
9. 발효메밀 농축액 (65 Brix )
1번은 메밀을 분쇄하여 주정을 사용하여 통상적 방법으로 추출한 것이다. 2번은 1번 추출물을 메시망으로 걸러 남은 물질이며, 3번은 메시망을 통과한 여과액을 가열하여 주정을 제거하여 과정을 거쳐 농축된 것이다. 4번은 3번에 대하여 발효과정을 거친것으로, 1시간여 침지한 후에 110℃에서 40분간 증자하고 발효균을 원료 대비 0.1% 접종후 30℃에서 44시간 배양하였다. 발효균은 Asp. oryzae SW 101을 사용하였다. 5번은 발효과정 후 메시망으로 걸러 남은 물질이며, 6번은 메시말으로 여과한 액을 가열하여 농축한 것이다. 7번은 6번 물질을 살균한 것으로 농축과정에서의 미생물 오염으로 인한 문제를 예방하기 위한 것이다. 8번은 7번 농축액을 다시 농축하여 brix를 높인 추출액이며, 재농축의 과정에서 추가 오염의 가능성이 있어 다시 살균을 시행한 것이다. 9번은 8번에 대하여 동결건조한 것이다.
<지방 세포 분화 억제 효능 평가>
3T3-L1 세포의 분화 억제 효능을 평가 함으로서 항비만 효과를 확인하였다. 3T3-L1 세포는 Dulbecco's modified Eagle's medium high glucose(DMEM)에 10% calf serum, antibiotics를 첨가하여 5% CO2, 37℃ 인큐베이터에서 배양하였다. 세포가 confluent 상태가 되면 trypsin/EDTA를 처리하여 세포를 원심분리하여 세포를 모아서 3×105 cells/well의 밀도로 96 well에 분주한 후 100% confluency 상태에서 48시간 방치 후 DMEM에 10% BCS와 23 mg/mL IBMX, 5 mg/mL insulin, 1 mM dexamethasone이 첨가된 배지(MDI)를 처리하였다. 분화를 48시간 동안 유도하고 그 후 2일 마다 10% FBS DMEM배지에 5 mg/mL의 insulin이 첨가된 배지를 교체하였으며 시료의 처리는 분화유도 배지 첨가 시점부터 함께 처리하였다.
지방세포 분화억제 효능을 평가한 결과, 모든 샘플에서 대조군과 비교했을 때 어느 정도의 지방세포 분화가 억제됨을 확인하였다. 이는 지금까지 알려져 있는 메밀의 효능과 일치하는 결과를 보여준다. 다만, 발효과정을 거친 4번의 경우 우수한 효과를 나타내었으며, 특히 발효메밀 농축액 동결건조 샘플인 9번에서 가장 뛰어난 지방 세포 분화 억제 효능을 확인할 수 있었다. 4번과 9번의 결과를 도 1, 2에 나타내었다.
<동물 실험을 통한 메밀 추출물 및 발효 추출물의 비만 완화 효능평가>
고지방식이 (HFD)로 4주간 C/57 mouse의 비만을 유도하였다. 3번과 같이 발효를 거치지 않고 주정을 제거한 형태의 추출물과, 발효의 과정을 거친 후 여과하고 농축한 6번 형태의 쓴메밀 발효 추출물 50, 100, 200mg/kg를 매일 1회, 1주일 6회씩 10주간 투여하였다.
그 결과를 도 3, 4에 나타내었다. FT는 메밀 추출물이며, ferFT : 메밀 발효 추출물을 나타낸다. 초기 중량을 고려하여, HFD유도 비만 mouse의 체중 변화를 확인한 결과, 쓴메밀 발효 추출물 200mg/kg를 투여한 군의 효과가 보다 좋았다.
상기 과정의 경우 3번과 6번의 농도는 어느 정도 유사한 범위로 맞춘 것이나 다소의 농도 차이는 존재하며 일반적으로 농도가 높은 경우 더욱 효과가 좋을 것으로 생각되는데, 6번이 조금 더 농도가 다소 낮음에도 불구하고 효과가 좋았다. 한편, 8번과 9번에 대하여 추가적으로 동일 실험을 하여본 결과, 8, 9번 샘플의 경우가 6번에 비하여 유의미하게 비만 완화 효과가 월등한 결과를 보여주었으며 이는 농축 정도와 관련성이 있는 것으로 파악할 수 있다. 그러나, 8번과 9번의 경우 유사한 범위의 Brix임에도 불구하고 9번의 경우가 효과가 더욱 우수하였으며, 이는 동결건조의 과정에 의한 의미있는 효과 증진이 있는 것으로 파악된다.
<α-glucosidase inhibition rate(%) 확인을 통한 당뇨 완화 효능 평가>
α-glucosidase inhibition rate(%)를 확인하여 당뇨 완화 효능을 확인하였다. Water bath를 37℃로 데우고 Enzyme (0.5U α-glucosidase), Buffer (0.1M sodium phosphate buffer (pH 6.8)), Substrate (50mM Para-nitrophenyl glucopyranoside)를 각 well당 1μl, 5μl, 10μl 씩 넣어준 다음 측정할 시료를 농도 별로 10μl씩 처리하였다. 37℃에서 30분간 incubation 한 다음 2M NaOH를 200μl 처리하여 반응을 정지시킨 뒤 ELISA reader를 이용하여 405nm에서 측정하였다. 알파 글루코시다제 억제제로 알려져 있고, 제2형 당뇨병에 사용되는 아카보즈와 대비하였다. 아카보즈를 사용한 결과는 도 9에 나타내었다.
α-glucosidase 억제 효능 평가 결과, 살균 과정을 거친 경우 보다 우수한 효과를 보여주었다. 도 5에 6번 샘플의 결과를 도 6에 7번 샘플의 결과를 나타내었다. 이를 통해 살균 과정을 부정적 영향을 미치는 미생물들을 제거하는 과정이 필요한 것으로 판단된다. 한편, 도 7에 8번 샘플의 결과를 나타내었는데, 농축의 과정을 거친 경우 더 우수한 효과를 보여줄 것으로 예상하였으나 결과는 그렇지 않았다. 다만, 9번 샘플과 같이 동결건조한 경우에는 7번 보다도 더 우수한 효과를 보여주었으며 이를 도 8에 나타내었는데 특히 아카보즈와 대비할 때 100 ug/ml 이상에서는 9번이 아주 좋은 결과를 보여주었다. 또한 7번과 같이 발효 후 약 20 brix 정도로 농축하고 살균을 한 경우에는 25 내지 200 ug/ml의 범위의 농도의 사용도 효과적이었다.
<동물 실험을 통한 메밀 추출물 및 발효 추출물의 당뇨 완화 효능평가>
Sterptozotocin (STZ)는 췌장의 β세포를 손상시켜 인슐린 분비를 원활하게 하지 못하게 만들어 당뇨를 유발하였다. STZ로 유도한 당뇨 mouse에 고지방식이도 함께 유도하면 2형 당뇨 mouse 모델이 되고, 이렇게 유도한 mouse에 3번 형태의 쓴메밀 추출물 200mg/kg, 6번 형태의 쓴메밀 발효 추출물 50, 100, 200mg/kg를 매일 1회씩 6일, 10주간 투여하였다. STZ로 당뇨를 유발하면 음수량이 늘어나며, 체중이 급격히 빠지게 된다.
결과를 도 10 내지 11에 나타내었다. 결과적으로 발효과정을 거친 것이 보다 바람직하였다. 나아가, 7, 8, 9번에 대하여도 실험을 하였다. 그 결과, 7번과 9번의 결과가 보다 우수한 것으로 나타났다. 결국 살균 과정을 거치는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 농축하되 동결건조의 과정을 거치는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
<메밀 추출물 및 발효 추출물의 세포 독성 평가>
메밀추출물과 메밀발효추출물이 MOVAS 세포에서 세포독성이 있는지 알아보기 위하여 MTT assay를 수행하였다. 3번, 6번 형태의 것을 사용하였다.
메밀추출물과 메밀발효추출물을 농도별로 24시간 동안 처리한 결과, 메밀추출물에서는 50ug/ml 미만까지 독성이 나타나지 않았고, 메밀발효추출물에서는 모든 농도에서 독성이 나타나지 않았다. 해당 결과를 도 12에 나타내었다. 이를 고려할 때, 발효형태의 것이 바람직할 것으로 생각된다.
<메밀의 혈관염증 억제 효능 평가>
동맥경화 유발에 있어서 중요한 역할을 수행하는 부착분자인 VCAM-1은 혈관평활근세포에서 염증성 물질 중에 하나인 TNF-α에 의해 발현됨. 메밀추출물, 메밀발효공정샘플 및 유효성분이 VCAM-1의 발현에 어떤 영향을 미치는지 확인하고자 하였다. 1번과 6번의 샘플을 사용하였다. 생쥐 유래 혈관평활근세포(MOVAS)를 60mm cell culture dish에 3 x 105 cells/well로 분주하고 적응배양 후 샘플을 농도별로 2시간 전처리하였다. 이후, PBS로 세척하고 TNF-α 10ng/ml을 24시간동안 처리한 후, VCAM-1의 발현 억제 효능을 확인하였다. 도 13에 해당 결과를 나타내었으며, 발효 메밀의 효과가 더 나음을 알 수 있다.
<발효균에 따른 평가>
발효균에 따른 효과의 차이를 알아 보기 위하여 몇가지의 흑국균, 백국균에 대하여 특성을 평가하여 본 결과 전체적으로 유사한 결과를 얻었다.
<기능성식품의 제조>
<음료의 제조>
발효메밀 추출물 10 mg, 꿀 300mg, 치옥토산 아미드 3mg, 니코틴산아미드 5 mg, 염산리보플라빈 나트륨 2mg, 이노시톨 15 mg, 오르트산 25 mg, 물 100 ml를 사용하여 통상적인 방법을 사용하여 음료를 제조하였다.
<캔디의 제조>
발효메밀 추출물 1%, 설탕 55%, 물엿 40%, 오렌지향 0.1%, 물엿 잔량의 함량으로 캔디를 제조하였다.
<초코렛의 제조>
발효메밀 추출물 1%, 코코아버터 35%, 코코아 매스 15%, 레시틴 0.5%, 바닐라향 0.5%, 설탕 잔량의 함량으로 초코렛을 제조하였다.
종합적으로 평가한 결과, 메밀을 발효하는 것이 보다 바람직하며, 65 Brix 정도의 당도로 농축한 물질을 사용하는 것이 비만 관리 및 당뇨를 포함한 대사성 질환의 개선에 도움이 될 것으로 판단하였다.
Claims (11)
- 메밀의 발효 추출물을 유효성분으로 하여 이루어진 비만 또는 대사성 질환 예방 및 개선용 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 메밀의 발효는 누룩균, 유산균 및 바실러스균으로 이루어진 군 중에서 선택되어 발효되는 것을 특징으로 하는 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 누룩균은 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 아시더스(Aspergillus acidus), 아스퍼질러스 카와치(Aspergillus kawachii), 아스퍼질러스 우사미(Aspergillus usamii), 아스퍼질러스 시로우사미(Aspergillus shirousamii), 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger) 및 아스퍼질러스 아와모리(Aspergillus awamori)로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 메밀의 발효 추출물은 55 내지 75 Brix의 농축액인 것을 특징으로 하는 조성물. - 제 4항에 있어서,
상기 추출물은 동결 건조되어 사용되는 것을 특징으로 하는 조성물. - 제 5항에 있어서,
상기 추출물은 비만 예방 내지 개선을 위한 것을 특징으로 하는 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 메밀의 발효 추출물은 15 내지 25 Brix로 농축되어 살균처리된 것을 특징으로 하는 조성물. - 제 7항에 있어서,
상기 추출물은 55 내지 75 Brix로 재농축되어 살균 처리후 동결건조한 것을 특징으로 하는 조성물. - 제 7항 또는 8항의 어느 한 항에 있어서,
상기 추출물은 당뇨 예방 내지 개선을 위한 것을 특징으로 하는 조성물. - 제 1항 내지 9항 중의 어느 한 항의 조성물을 유효성분으로 포함하여 제조되는 기능성 식품.
- 1) 메밀을 유기용매로 추출하는 단계;
2) 상기 유기용매 추출물을 발효하는 단계;
3) 발효된 메밀 추출물을 농축하고 살균하는 단계;
4) 상기 농축 살균한 추출물을 재농축하여 55 내지 75 Brix로 농축하고 재살균하는 단계; 및
5) 상기 재농축 재살균한 추출물을 동결건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메밀의 발효 추출물을 유효성분으로 하여 이루어진 비만 또는 대사성 질환 예방 및 개선용 조성물의 제조방법.
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KR1020180069309A KR20190142160A (ko) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | 식물 발효 추출물을 유효성분으로 하는 비만 또는 대사성 질환 예방 및 개선용 조성물 |
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KR (1) | KR20190142160A (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112515179A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-19 | 安徽大学 | 一种利用黑曲霉液体发酵制备苦荞可溶性膳食纤维的方法 |
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2018
- 2018-06-15 KR KR1020180069309A patent/KR20190142160A/ko not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112515179A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-19 | 安徽大学 | 一种利用黑曲霉液体发酵制备苦荞可溶性膳食纤维的方法 |
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