KR20200043250A

KR20200043250A - 바실러스 서브틸리스의 발효배양액 및 비타민 b6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방, 개선 또는 치료용 조성물

Info

Publication number: KR20200043250A
Application number: KR1020180148412A
Authority: KR
Inventors: 백인경; 전누리
Original assignee: 국민대학교산학협력단
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-04-27
Also published as: KR102149404B1

Abstract

본 발명은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 발효배양액 또는 폴리감마글루탐산과 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방, 개선 또는 치료용 약학 조성물 또는 식품 조성물에 관한 것이다. 이에 의하여, 본 발명의 약학 조성물 또는 식품 조성물은 청국장 유래의 바실러스 서브틸리스를 이용하여 폴리감마글루탐산을 제조한 것으로, 불면증 등의 수면장애를 예방, 개선 또는 치료하고, 수면의 질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

바실러스 서브틸리스의 발효배양액 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방, 개선 또는 치료용 조성물 {COMPOSITION FOR PREVENTING, IMPROVING OR TREATING SLEEP DISORDERS COMPRISING FERMENTATION BROTH OF BACILLUS SUBTILIS AND VITAMIN B6 AS AN EFFECTIVE INGREDIENT}

본 발명은 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물, 및 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물에 관한 것이다.

미국의 불면증 치료제 시장 규모는 약 2조원에 달하고, 최근에는 매년 20% 이상의 성장률을 보이고 있다. 미국의 대표적인 수면장애 의약품은 스틸녹스라는 제품으로 미국뿐 아니라, 국내 수면제 시장의 약 50% 의 시장 점유율을 나타내고 있다. 일반적으로 수면제는 단기적 사용시 효과가 좋지만, 4주 이상의 장기 복용은 의존성 및 부작용의 문제를 가지고 있고, 특히 불면증 유병률이 높은 노인에게는 복용 시 부작용의 주의가 요해진다. 따라서 수면제를 대체할 수 있는 천연허브 수면보조제에 대한 관심이 점차 높아져 그 시장 규모가 확대되어가고 있는 실정이다. 현재 미국과 유럽 국가에서 가장 흔히 사용되고 있는 천연 수면보조제가 10종 이상이 되는데, 불면증 치료에 대한 이들 수면보조제의 효과를 과학적 연구를 통해 보여준 보고는 매우 제한적이다. 미국의 소비자 보고서에 의하면 수면제를 이용한 사람들의 64%, 수면보조제를 이용한 사람들의 20%가 수면증진 효과를 경험한 것으로 나타나 실제로 수면보조제의 유용성이 매우 낮음을 알 수 있다. 국내의 경우, 현재 식품의약품안전처에서 인정한 수면증진 및 개선용 건강기능식품인 국내 천연 수면보조제 제품은 전무하고, 관련 기능성 원료에 대한 연구도 제한적이다. 향후 노인 인구의 증가와 함께 의료비를 줄이면서 불면증을 해결하려고 하는 요구도가 높아질 것으로 예측되는데, 의사 처방없이 저렴한 가격으로 구입이 가능한 천연 수면증진 식품소재의 발굴이 요구된다.

폴리감마글루탐산은 식품의약품안전처에 의해 건강기능성 원료로 인정 고시된 바 있다. 폴리감마글루탐산은 1000 mg/일 용량 섭취로 면역력 증진 기능성이 현재까지 인정 고시된 바 있다. 그 외 인정 고시된 기능성은 아니지만, 논문 발표에 의해 알려진 기능성은 비만개선, 고지혈증 개선, 장내 칼슘 흡수 개선 등이 있다. 폴리감마글루탐산 섭취로 인한 수면장애의 개선과 관련된 연구는 아직 이루어지지 않고 있다.

한국등록특허공보 제10-0947353호

본 발명의 목적은 청국장 유래의 바실러스 서브틸리스를 이용하여 폴리감마글루탐산을 제조하고 이의 투여로 불면증 등의 수면장애를 예방 또는 치료하고, 수면의 질을 향상시킬 수 있는 약학 조성물을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 청국장 유래의 바실러스 서브틸리스를 이용하여 폴리감마글루탐산을 제조하고 이를 기능성 식품으로 응용하여 불면증 등의 수면장애를 예방 또는 개선하고, 수면의 질을 향상시킬 수 있는 식품 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면,

바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 발효배양액 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물이 제공된다.

상기 발효배양액은 폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid)을 포함할 수 있다.

상기 폴리감마글루탐산의 평균 분자량은 1 내지 15,000 kDa 일 수 있다.

상기 약학 조성물은 마그네슘(Mg)을 추가로 포함할 수 있다.

상기 수면장애는 불면증, 수면관련 호흡장애, 지연성 또는 전진성 수면위상 증후군, 및 비행시차 증후군 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면,

폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물이 제공된다.

본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면,

바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 발효배양액 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물이 제공된다.

상기 식품 조성물은 마그네슘(Mg)을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면,

폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 식품학적으로 허용가능한 염 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물이 제공된다.

본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면,

(a) 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 준비하는 단계; (b) 상기 균주를 배양액에서 발효시켜 발효배양액을 제조하는 단계; (c) 상기 발효배양액을 분리 및 정제하여 폴리감마글루탐산을 포함하는 정제물을 수득하는 단계; 및 (d) 비타민 B6를 추가하는 단계; 를 포함하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면,

폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염에 비타민 B6를 혼합하는 단계를 포함하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면,

(a) 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 준비하는 단계; (b) 상기 균주를 배양액에서 발효시켜 발효배양액을 제조하는 단계; (c) 상기 발효배양액을 분리 및 정제하여 폴리감마글루탐산을 포함하는 정제물을 수득하는 단계; 및 (d) 비타민 B6를 추가하는 단계; 를 포함하는 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면,

폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 식품학적으로 허용가능한 염에 비타민 B6를 혼합하는 단계를 포함하는 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 약학 조성물은 청국장 유래의 바실러스 서브틸리스를 이용하여 폴리감마글루탐산을 제조하고 이의 투여로 불면증 등의 수면장애를 예방 또는 치료하고, 수면의 질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 식품 조성물은 청국장 유래의 바실러스 서브틸리스를 이용하여 폴리감마글루탐산을 제조하고 이를 기능성 식품으로 응용하여 불면증 등의 수면장애를 예방 또는 개선하고, 수면의 질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 혈중 GABA 측정 동물실험의 디자인을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 PGA 및 VitB6의 단독 또는 조합에 의한 백서 내 혈중 GABA 농도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 수면뇌파검사 동물실험의 디자인을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 투여 전후 수면뇌파검사 상의 평균 수면시간 변화 비교 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 투여 전후 수면뇌파검사 상의 평균 수면시간 변화율 비교 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 분자량이 다른 PGA 및 비타민B6 투여 전후 수면뇌파검사 상의 평균 수면시간 변화율 비교 결과를 나타낸 것이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물에 대해 설명하도록 한다.

본 발명의 약학 조성물은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 발효배양액 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함한다.

바람직하게는, 상기 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)는 기탁번호 KCTC 0697BP로 기탁된 바실러스 서브틸리스 청국장(Bacillus subtilis Chungkookjang)일 수 있다.

상기 바실러스 서브틸리스는 공시 균주로서 분양받아 사용할 수 있으며, 경우에 따라 전통 청국장 발효에 의해 얻을 수 있다.

상기 발효배양액은 폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리감마글루탐산의 평균 분자량은 1 내지 15,000 kDa 인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 100 내지 10,000 kDa, 더욱 더 바람직하게는 500 내지 5,000 kDa 일 수 있다.

폴리감마글루탐산의 분자량이 커짐에 따라 분자 구조 내 유리 카르복실기수가 커짐으로써 양이온 미네럴과의 반응성이 높아져 효과적인 미네럴 전달체의 역할을 할 수 있다. 고분자(2,000 kDa)의 폴리감마글루탐산을 투여한 실험 동물에서만 항암능을 나타낸 결과가 있다.

종래 바실러스 서브스틸리스 나토(Bacillus subtilis Natto)에 의해 제조된 폴리감마글루탐산은 300 내지 700 kDa의 분자량을 가지는 것에 비하여 분자량이 큰 것을 특징으로 한다.

상기 발효배양액은 분리 및 정제 공정을 거침으로써, 폴리감마글루탐산 외에 바실러스 서브스틸리스 균주, 배양액, 불순물을 제거할 수 있다.

상기 약학 조성물은 폴리감마글루탐산과 비타민 B6가 50:1 내지 1:50의 중량비로 포함될 수 있고, 바람직하게는 10:1 내지 1:10, 더 바람직하게는 10:1 내지 1:1, 가장 바람직하게는 8:1 내지 3:1의 중량비일 수 있다.

상기 약학 조성물은 마그네슘(Mg)을 추가로 포함할 수 있다.

상기 수면장애는 불면증, 수면관련 호흡장애, 지연성 또는 전진성 수면위상 증후군, 비행시차 증후군 등이 있으나, 본 발명의 범위가 여기에 한정되지 않으며 다양한 형태의 수면장애가 포함될 수 있다.

또한, 본 발명은 폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물이 제공된다. 상기 폴리감마글루탐산은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 발효배양액에서 수득할 수 있는 것에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명의 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 준비한다(단계 a).

상기 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)는 기탁번호 KCTC 0697BP로 기탁된 바실러스 서브틸리스 청국장(Bacillus subtilis Chungkookjang)인 것이 바람직하다.

상기 균주는 공시 균주로서 분양받아 사용할 수 있고, 경우에 따라 청국장의 전통 발효방법에 따라 얻을 수도 있다.

다음으로, 상기 균주를 배양액에서 발효시켜 발효배양액을 제조한다(단계 b).

발효는 28 내지 40도에서 수행하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 35 내지 39도에서 수행할 수 있다.

이후, 상기 발효배양액을 분리 및 정제하여 폴리감마글루탐산을 포함하는 정제물을 수득한다(단계 c).

분리 및 정제는 여과 및 알코올 침전법 등에 따라 수행될 수 있다.

마지막으로, 폴리감마글루탐산의 입자 크기를 조절하기 위하여 분쇄공정을 추가로 수행할 수도 있다.

상기 정제된 폴리감마글루탐산을 포함하는 정제물에 비타민 B6를 혼합(단계 d)하여 본 발명의 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제조한다.

본 발명에서는 또한, 상기와 같이 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 직접 이용하여 수면장애 예방 또는 치료용 조성물을 제조하는 방식 외에도, 폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염에 비타민 B6를 혼합하는 단계를 포함하여 수면장애의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제조할 수도 있다.

한편, 본 명세서에서 용어 "유효성분으로 포함하는"이란 폴리감마글루탐산의 효능 또는 활성을 달성하는 데 충분한 양을 포함하는 것을 의미한다. 본 발명의 한 구체예에서, 본 발명의 조성물 내에서 폴리감마글루탐산은 예를 들어, 0.001 mg/kg 이상, 바람직하게는 0.1 mg/kg 이상, 보다 바람직하게는 1 mg/kg 이상, 보다 더 바람직하게는 10 mg/kg 이상 포함된다. 폴리감마글루탐산은 천연물로서 과량 투여하여도 인체에 부작용이 없으므로 본 발명의 조성물 내에 포함되는 폴리감마글루탐산의 양적 상한은 당업자가 적절한 범위 내에서 선택하여 실시할 수 있다.

본 발명의 약학 조성물은 상기 유효 성분 이외에 약학으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등을 사용할 수 있다.

상기 약학 조성물은 투여를 위해서 상기 기재한 유효 성분 이외에 추가로 약학으로 허용 가능한 담체를 1종 이상 포함하여 약학 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다.

상기 약학 조성물의 제제 형태는 과립제, 산제, 정제, 피복정, 캡슐제, 좌제, 액제, 시럽, 즙, 현탁제, 유제, 점적제 또는 주사 가능한 액제 등이 될 수 있다. 예를 들어, 정제 또는 캡슐제의 형태로의 제제화를 위해, 유효 성분은 에탄올, 글리세롤, 물 등과 같은 경구, 무독성의 약학으로 허용 가능한 불활성 담체와 결합될 수 있다. 또한, 원하거나 필요한 경우, 적합한 결합제, 윤활제, 붕해제 및 발색제 또한 혼합물로 포함될 수 있다. 적합한 결합제는 이에 제한되는 것은 아니나, 녹말, 젤라틴, 글루코스 또는 베타-락토오스와 같은 천연 당, 옥수수 감미제, 아카시아, 트래커캔스 또는 소듐올레이트와 같은 천연 및 합성 검, 소듐 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 소듐 벤조에이트, 소듐 아세테이트, 소듐 클로라이드 등을 포함한다. 붕해제는 이에 제한되는 것은 아니나, 녹말, 메틸 셀룰로스, 아가, 벤토니트, 잔탄 검 등을 포함한다.

액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용 가능한 약학 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사용액, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 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.

본 발명의 약학 조성물은 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 비경구 투여인 경우에는 정맥 내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입, 경피 투여 등으로 투여할 수 있으며, 바람직하게는 경구 투여이다.

본 발명의 약학 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하며, 보통으로 숙련된 의사는 소망하는 치료 또는 예방에 효과적인 투여량을 용이하게 결정 및 처방할 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 약학 조성물의 1일 투여량은 0.001-10 g/㎏이다.

본 발명의 약학 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약학으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화 함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.

본 명세서에서 용어, "약학적으로 허용가능한 염"은, 화합물이 투여되는 유기체에 심각한 자극을 유발하지 않고 화합물의 생물학적 활성과 물성들을 손상시키지 않는, 화합물의 제형을 의미한다. 상기 약학적 염은, 본 발명의 화합물을, 염산, 브롬산, 황산, 질산, 인산 등의 무기산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, p-톨루엔술폰산 등의 술폰산, 타타르산, 포름산, 시트르산, 아세트산, 트리클로로아세트산, 트리플루오로아세트산, 카프릭산, 이소부탄산, 말론산, 숙신산, 프탈산, 글루콘산, 벤조산, 락트산, 푸마르산, 말레인산, 살리실산 등과 같은 유기 카본산과 반응시켜 얻어질 수 있다. 또한, 본 발명의 화합물을 염기와 반응시켜, 암모니움 염, 나트륨 또는 칼륨염 등의 알칼리 금속염, 칼슘 또는 마그네슘염 등의 알칼리 토금속염 등의 염, 디시클로헥실아민, N-메틸-D-글루카민, 트리스(히드록시메틸) 메틸아민 등의 유기염기들의 염, 및 아르기닌, 리신 등의 아미노산 염을 형성함으로써 얻어질 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 약학 조성물은 인간용 또는 동물용으로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 발효배양액 및 비타민 B6를 개체(subject)에 투여하는 단계를 포함하는 수면장애의 예방 또는 치료 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 비타민 B6를 개체(subject)에 투여하는 단계를 포함하는 수면장애의 예방 또는 치료 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 발효배양액 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.

상기 식품 조성물에 대한 설명은 상술한 본 발명의 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물에 대한 설명과 동일하므로 구체적인 내용은 그 부분을 참고하기로 한다.

또한, 본 발명은 폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 식품학적으로 허용가능한 염 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물이 제공된다. 상기 폴리감마글루탐산은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 발효배양액에서 수득할 수 있는 것에 한정되지 않는다.

또한, 본 발명은 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물의 제조방법을 제공한다.

상기 식품 조성물의 제조방법에 대한 설명은 상술한 본 발명의 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물의 제조방법에 대한 설명과 동일하므로 구체적인 내용은 그 부분을 참고하기로 한다.

본 발명에 따른 식품 조성물은 기능성 식품으로 이용하거나, 각종 식품에 첨가할 수 있다. 본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는 예를 들어, 음료류, 알코올 음료류, 과자류, 다이어트바, 유제품, 육류, 초코렛, 피자, 빵류 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류, 비타민 복합제, 건강보조식품류 등이 있다.

본 발명의 식품 조성물은 유효성분으로서 폴리감마글루탐산 뿐만 아니라, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함한다. 상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 향미제로서 천연 향미제 [타우마틴, 스테비아 추출물 (예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등]) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제와 음료류로 제조되는 경우에는 폴리감마글루탐산 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 및 각종 식물 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.

본 발명은 폴리감마글루탐산 또는 이의 식품학적으로 하용가능한 염 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애의 개선 또는 예방용 식품 조성물을 포함하는 건강기능식품을 제공한다. 건강기능식품이란, 폴리감마글루탐산을 음료, 차류, 향신료, 껌, 과자류 등의 식품소재에 첨가하거나, 캡슐화, 분말화, 현탁액 등으로 제조한 식품으로, 이를 섭취할 경우 건강상 특정한 효과를 가져오는 것을 의미하나, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 건강기능식품은, 일상적으로 섭취하는 것이 가능하기 때문에 매우 유용하다. 이와 같은 건강기능식품에 있어서의 폴리감마글루탐산의 첨가량은, 대상인 건강기능식품의 종류에 따라 달라 일률적으로 규정할 수 없지만, 식품 본래의 맛을 손상시키지 않는 범위에서 첨가하면 되며, 대상 식품에 대하여 통상 0.01 내지 50 중량%, 바람직하기로는 0.1 내지 20 중량%의 범위이다. 또한, 환제, 과립제, 정제 또는 캡슐제 형태의 건강기능식품의 경우에는 통상 0.1 내지 100 중량% 바람직하기로는 0.5 내지 80 중량%의 범위에서 첨가하면 된다. 한 구체예에서, 본 발명의 건강기능식품은 환제, 정제, 캡슐제 또는 음료의 형태일 수 있다.

본 명세서에서 용어, "식품학적으로 허용가능한 염"은, 화합물이 투여되는 유기체에 심각한 자극을 유발하지 않고 화합물의 생물학적 활성과 물성들을 손상시키지 않는, 화합물의 제형을 의미한다. 상기 식품학적 염은, 본 발명의 화합물을, 염산, 브롬산, 황산, 질산, 인산 등의 무기산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, p-톨루엔술폰산 등의 술폰산, 타타르산, 포름산, 시트르산, 아세트산, 트리클로로아세트산, 트리플루오로아세트산, 카프릭산, 이소부탄산, 말론산, 숙신산, 프탈산, 글루콘산, 벤조산, 락트산, 푸마르산, 말레인산, 살리실산 등과 같은 유기 카본산과 반응시켜 얻어질 수 있다. 또한, 본 발명의 화합물을 염기와 반응시켜, 암모니움 염, 나트륨 또는 칼륨염 등의 알칼리 금속염, 칼슘 또는 마그네슘염 등의 알칼리 토금속염 등의 염, 디시클로헥실아민, N-메틸-D-글루카민, 트리스(히드록시메틸) 메틸아민 등의 유기염기들의 염, 및 아르기닌, 리신 등의 아미노산 염을 형성함으로써 얻어질 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 식품 조성물은 인간용 식품 또는 동물용 사료나 사료첨가제 등으로 사용될 수 있다.

본 발명의 약학 조성물 또는 식품 조성물은 혈중 GABA(γ-aminobutyric acid) 농도를 증가시켜 수면의 예방, 개선 또는 치료 효과를 나타낸다(실시예 1).

[실시예]

I. PGA(poly-gamma glutamic acid)의 생산

1. 발효공정

전통발효식품인 청국장 유래 바실러스 서브틸리스 청국장(Bacillus subtilis Chungkookang, KCTC 0697BP) 균주를 준비하였다. 생산용 기본배지(글루코스 5%, L-글루탐산 5%, (NH₄)₂SO₄ 1%, KH₂PO₄ 0.27%, Na₂HPO_4·12H₂O 0.42%, NaCl 0.05%, MgSO_4·7H₂O 0.3%, 비타민용액 1 ㎖/L, pH 6.8)를 이용하여 50 L 발효조에서 32도, 150 rpm, 공기주입속도 1 vvm의 조건에서 24시간 배양하여 발효배양액을 제조하였다.

2. 분리정제공정

상기 발효공정을 통해 제조된 발효배양액을 필터 프레스(filter press)로 1차 여과한 후, UF 멤브레인(Ultra-filtration Membrane)을 이용한 정제 및 농축을 수행하고, 2차로 필러 프레스 여과를 수행하였다. 다음으로, 에탄올 침전시켜 불순물을 제거하고, 세척 후 재용해하고, 마지막으로 동결건조시킨 후 분쇄하여 평균 분자량 약 2000 kDa인 폴리감마글루탐산 분말을 얻었다. 실시예에서 사용된 폴리감마글루탐산은 상기 방법에 따라 제조된 것을 사용하였다.

Ⅱ. 실시예 1: 혈중 감마아미노부틸산(GABA) 농도 측정

1. 연구재료 및 방법

실험 동물

본 실험에서는 10주령(체중: 220~250g)인 Wistar 수컷 백서 40마리를 사용하였다(Raon bio Korea Co., Republic of Korea). 모든 백서는 일정한 온도(20-21°C)에서 12시간 간격의 명암주기(오전 8시에 점등)에 적응시켰고 물과 식이는 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다.

실험 설계

실험 설계 도면은 도 1에 나타난 바와 같다. 모든 실험 백서는 수면 제한 동물 모델로 만들기 위해 카페인(caffeine)(Acros Organics, USA)을 경구 투여하였다. 앞선 연구(Yanik 등, Brain Res, 1987; Oyunbileg 등, Sleep Biol Rhythms, 2018) 결과에 의하면 카페인 20 mg/kg/day의 섭취가 백서에서 수면 제한 효과를 나타낸 바 있기 때문에 동일한 카페인 용량을 사용하였다. 실험 백서를 4군, 즉 1) 비교군; 2) 폴리감마글루탐산 (poly-gamma glutamic acid, PGA) 투여군; 3) 비타민 B6(VitB6)(JUNSEI, Japan) 투여군; 4) PGA+VitB6 투여군 등으로 나누어 각 군마다 10마리씩을 무작위로 배정하였다. 비교군에게는 카페인만을, PGA 투여군에게는 카페인과 함께 PGA 50 mg/kg/day을, VitB6 투여군에게는 카페인과 함께 VitB6 7 mg/kg/day을, PGA+VitB6군에게는 카페인과 함께 PGA 50 mg/kg/day 및 VitB6 7 mg/kg/day을 투여하였다. 카페인, PGA, VitB6 등은 각 백서의 체중에 비례하여 양이 결정되었고 각 군마다 적절한 시험물질을 생리식염수 3ml에 충분히 녹인 후 주사기에 부착된 존드(sonde)를 사용하여 경구 투여하였다. 이러한 경구 투여는 1주 동안 매일 반복되었고, 1주일 후 희생하여 혈액시료를 채취하였다.

혈중 GABA 측정 방법

GABA의 분석은 GABA ELISA(LDN, Nordhorn, Germany)을 이용하여 측정 및 분석하였다.

2. 연구결과

도 2에서 나타난 바와 같이, 혈중 GABA 평균 측정치는 비교군의 경우 637.0 ng/mL, PGA군은 557.0 ng/mL, VitB6군은 196.5 ng/mL, PGA+VitB6군은 1074.0 ng/mL로 나타나, PGA+VitB6군에서 분석된 GABA 농도는 비교군에 비해 약 2배 가량의 높은 수치를 보였다.

Ⅲ. 실시예 2: 수면뇌파 측정

1. 연구재료 및 방법

실험 동물

본 실험에서는 10주령(체중: 220~250g)인 Wistar 수컷 백서 20마리를 사용하였다. 모든 백서는 일정한 온도(20-21°C)에서 12시간 간격의 명암주기(오전 8시에 점등)에 적응시켰고 물과 식이는 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다.

실험 설계

실험 설계 도면은 도 3에 나타난 바와 같다. 모든 실험 백서에서 1차 수면뇌파 검사를 실시하였다. 이후 수면 제한 동물 모델로 만들기 위해 카페인(caffeine)을 경구 투여하였다. 앞선 연구(Yanik 등, Brain Res, 1987; Oyunbileg 등, Sleep Biol Rhythms, 2018) 결과에 의하면 카페인 20 mg/kg/day의 섭취가 백서에서 수면 제한 효과를 나타낸 바 있기 때문에 동일한 카페인 용량을 사용하였다. 실험 백서를 3군, 즉 1) 비교군; 2) PGA 투여군; 3) VitB6 투여군; 3) PGA+VitB6 투여군으로 나누어 각 군마다 5마리씩을 무작위로 배정하였다. 따라서 비교군에게는 카페인만을, PGA 투여군에게는 카페인과 함께 PGA 25 mg/kg/day을, VitB6 투여군에게는 카페인과 함께 VitB6 7 mg/kg/day을, PGA+VitB6 투여군에게는 카페인과 함께 PGA 25 mg/kg/day, VitB6 7 mg/kg/day을 투여하였다. 카페인, PGA, VitB6 등은 각 백서의 체중에 비례하여 양이 결정되었고 각 군마다 적절한 시험물질을 생리식염수 3 ml에 충분히 녹인 후 주사기에 부착된 존드(sonde)를 사용하여 경구 투여하였다. 이러한 경구 투여는 2주 동안 매일 반복되었고, 마지막 날에는 경구 투여 후 2차 수면뇌파 검사를 실시하였다.

수면뇌파 측정 방법

백서의 수면상태 분석을 위해 뇌파검사(Electroencephalography, EEG)(Pinnacle Technology Inc, USA)와 근전도 검사(Electromyography, EMG)(Pinnacle Technology Inc, USA)를 수행하였다. 검사를 위한 장치를 두개골에 이식하기 위해 수술을 진행하였는데, 그 방법은 다음과 같다. 깊은 마취상태를 유도하여 백서의 머리털을 전통 커터를 이용해 깎은 후 stereotaxic device(RWD Life Science Co. Ltd., China)에 머리를 고정시키고 메스를 이용해 두개골이 보이도록 두피와 피하 결합조직을 함께 절개하였다. 치과용 드릴(Saeshin precision co. ltd. Republic of Korea)을 이용하여 두개골 4부위에 구멍을 뚫은 후 EEG 측정을 위해 EEG 전극을 삽입하였고, EMG 측정을 위해 목 근육 2부위에 EMG 전극을 삽입한 후, 비 흡수성 실(B. Braun, Spain) 및 치과용 아크릴(Lang Dental Manufacturing Co. Inc., USA)을 이용하여 고정시켰다. 절개 부분을 봉합하고 소독한 후 3일 동안 복강 내로 항생제(Chongkundang, Republic of Korea)를 투여하여 수술로 인한 염증을 예방하였다. 수술 후 상처 부위를 세척하면서 최소 14일간의 회복 기간을 가진 후 1차 수면뇌파 측정 실험이 시작되었다. EEG 및 EMG 기록은 오전 10시부터 시작하여 12시간 동안 지속적으로 진행되었다. EEG 및 EMG 기록 및 분석 방법은 다음과 같다. Sampling rate는 200 Hz로 설정하고 EEG는 0.1-30 Hz, EMG는 20-200 Hz로 filter range를 설정하여 뇌파 신호를 처리 한 후 데이터를 기록하였다. 수면 단계의 분석을 위해 수면 측정기(Sirenia Sleep Pro, Pinnacle Technology, Oregon ST, USA)를 통해 증폭되어 기록되었다. 수면 단계 분류는 뇌파 및 근전도 파형의 진폭 값에 따라 각성 상태(wake) 및 수면상태(non-rapid eye movement 및 rapid eye movement)로 구분되었고, 각 파형의 주파수 영역을 delta 0.5-4 Hz, theta 4-8 Hz, alpha 8-13 Hz로 설정하여 분석하였다.

2. 연구결과

모든 실험 백서에서 1차 수면뇌파검사 결과를 획득하였다. 2주간 투여가 완료된 후 2차 수면뇌파검사를 실시하였고 1주째와 2주째 측정된 검사 결과를 획득하였다. 카페인 및 시험물질 투여 전후의 수면뇌파검사 결과를 분석하여 총 수면시간을 군에 따라 비교하였다. 도 4에서 나타난 바와 같이, 카페인 투여 전 평균 수면시간은 비교군의 경우 440.6분, PGA군은 455.7분, VitB6군은 430.0분, PGA+VitB6군은 339.2분으로 나타났고, 카페인 및 시험물질을 2주간 투여한 후 측정한 1주째와 2주째의 평균 수면시간은 비교군의 경우 343.7분, PGA군은 409.3분, VitB6군은 413.5분, PGA+VitB6군은 349.2분으로 나타나, 투여 후에 PGA+VitB6군만이 평균 수면시간이 증가된 것으로 나타났다. 수면시간 변화는 비교군은 97분 감소, PGA군은 46분 감소, VitB6군은 17분 감소에 비해, PGA+VitB6군은 오히려 10분 가량 증가하였다. 도 5는 군에 따라 초기 수면시간을 고려한 수면시간 변화율을 비교한 결과이다. 비교군의 수면시간 변화율은 -23%인데 비해, PGA군은 -12%, VitB6군은 -7%, PGA+VitB6 투여군은 +3%의 수면시간 변화율을 나타내어, PGA+VitB6 투여군의 경우 카페인의 수면감소 영향을 시험물질이 거의 회복시켜 카페인 투여 전의 수면시간을 갖도록 해주었다.

Ⅳ. 실시예 3: 분자량이 다른 PGA를 구입하여 사용한 실험에서 수면뇌파 측정

1. 연구재료 및 방법

실험 동물

본 실험에서는 10주령(체중: 220~250g)인 Wistar 수컷 백서 10마리를 사용하였다. 모든 백서는 일정한 온도(20-21°C)에서 12시간 간격의 명암주기(오전 8시에 점등)에 적응시켰고 물과 식이는 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다.

실험 설계

실험 설계 도면은 도 3과 유사하다. 다만 PGA+VitB6 투여 후 1주일후의 수면뇌파 결과를 비교하였으며, PGA+VitB6군을 2군으로 나누어 각 군마다 백서 5마리씩을 무작위로 배정하였다. 2군의 차이는 PGA 분자량(제조사가 다름)이었으며, 한 군 (PGA_1+VitB군)은 PGA 분자량이 2000 KDalton(BioLeaders Corporation, Republic of Korea)이였고, 다른 군(PGA_2+VitB군)은 PGA 분자량이 1040 KDalton(VEDAN Co., Taiwan)이였다. 두 군 모두 카페인(20 mg/kg/day)과 함께 PGA 25 mg/kg/day, VitB6 7 mg/kg/day을 투여하였다. 카페인, PGA, VitB6 등은 각 백서의 체중에 비례하여 양이 결정되었고 각 군마다 적절한 시험물질을 생리식염수 3 ml에 충분히 녹인 후 주사기에 부착된 존드(sonde)를 사용하여 경구 투여하였다. 이러한 경구 투여는 1주 동안 매일 반복되었고, 마지막 날에는 경구 투여 후 2차 수면뇌파 검사를 실시하였다.

수면뇌파 측정 방법

앞선 내용과 동일하다.

2. 연구결과

PGA_2+VitB군에서 1마리의 백서에서 뇌파를 얻지 못하였고 그 외 실험 백서에서 1차 수면뇌파검사 결과를 획득하였으며, 1주간 투여가 완료된 후 2차 수면뇌파검사를 실시하였고 1주째 측정된 검사 결과를 획득하였다. 카페인 및 시험물질 투여 전후의 수면뇌파검사 결과를 분석하여 총 수면시간을 군에 따라 비교하였다. 도 6에서 나타난 바와 같이, 카페인 투여 전 평균 수면시간은 PGA_1+VitB6군은 339.2분, PGA_2+VitB6군은 309.8분으로 나타났고, 카페인 및 시험물질을 1주간 투여한 후 측정한 평균 수면시간은 PGA_1+VitB6군은 346.4분, PGA_2+VitB6군은 325.6분으로 나타났다. 즉, 두 군 모두에서 투여 후에 평균 수면시간이 증가된 것으로 나타나 분자량 및 제조사에 따른 PGA 차이는 크게 나타나지 않았다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims

바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 발효배양액 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 발효배양액은 폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물.
제 2 항에 있어서,
상기 폴리감마글루탐산의 분자량은 평균 분자량은 1 내지 15,000 kDa인 것을 특징으로 하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 약학 조성물은 폴리감마글루탐산과 비타민 B6가 50:1 내지 1:50의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 수면장애는 불면증, 수면관련 호흡장애, 지연성 또는 전진성 수면위상 증후군, 및 비행시차 증후군 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물.
폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물.
제 6 항에 있어서, 상기 수면장애의 예방 또는 치료는 혈중 GABA(γ-aminobutyric acid) 농도의 증가에 의한 것을 특징으로 하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물.
바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)의 발효배양액 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물.
제 8 항에 있어서,
상기 발효배양액은 폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물.
폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 식품학적으로 허용가능한 염 및 비타민 B6를 유효성분으로 포함하는 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물.
(a) 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 준비하는 단계;
(b) 상기 균주를 배양액에서 발효시켜 발효배양액을 제조하는 단계;
(c) 상기 발효배양액을 분리 및 정제하여 폴리감마글루탐산을 포함하는 정제물을 수득하는 단계; 및
(d) 상기 정제물에 비타민 B6를 혼합하는 단계;
를 포함하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물의 제조방법.
제 11 항에 있어서,
단계 (b)의 발효는 28 내지 40도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물의 제조방법.
제 11 항에 있어서,
단계 (c) 이후, 상기 정제물을 분쇄하여 상기 폴리감마글루탐산의 입자의 크기를 조절하는 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물의 제조방법.
폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염에 비타민 B6를 혼합하는 단계를 포함하는 수면장애 예방 또는 치료용 약학 조성물의 제조방법.
(a) 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 준비하는 단계;
(b) 상기 균주를 배양액에서 발효시켜 발효배양액을 제조하는 단계;
(c) 상기 발효배양액을 분리 및 정제하여 폴리감마글루탐산을 포함하는 정제물을 수득하는 단계; 및
(d) 상기 정제물에 비타민 B6를 혼합하는 단계;
를 포함하는 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물의 제조방법.
폴리감마글루탐산(poly-gamma glutamic acid) 또는 이의 식품학적으로 허용가능한 염에 비타민 B6를 혼합하는 단계를 포함하는 수면장애 예방 또는 개선용 식품 조성물의 제조방법.