KR20210068951A - 생체 내 나트륨 배출 조절을 위한 애기수박 천일염 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 애기수박 천일염 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생체 내 나트륨/칼륨 펌프 조절에 관여하는 칼륨(kalium)과 이뇨작용을 활성화 시키는 시트룰린(citrulline)이 풍부한 애기수박 추출물을 천일염과 적절하게 배합하여 섭취, 가공, 식품 첨가 시에 소금 고유의 맛은 유지하되 생체 내 필요 이상의 나트륨은 체외로 배출시켜 인체의 항상성(homeostasis) 유지를 통해 만성질환(비만, 고혈압, 심혈관, 뇌졸중, 위암, 신장병 등)을 예방 또는 지연이 가능하도록 하는 애기수박 천일염 제조 방법에 관한 것이다.

Description

생체 내 나트륨 배출 조절을 위한 애기수박 천일염 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 애기수박 천일염{WMCS producing method for controlling sodium ions in vivo, and WMCS manufactured by the method}

본 발명은 천일염에 애기수박 추출물을 첨가하여 애기수박 천일염을 제조하는 방법과 이를 이용하여 제조된 애기수박 천일염에 관한 것이다.

본 발명은 소금 고유의 맛은 유지하고 생체 내 축적된 나트륨을 배출시키기 위해 기존의 천일염보다 칼륨성분이 보다 많고 이뇨작용을 상승시키는 시트룰린 성분이 다량으로 함유되도록 하기 위해 애기수박 추출물에 국내산 천일염을 적절한 비율로 혼합하여 높은 온도에 녹여 혼합액상(애기수박추출물+천일염)으로 제조한 다음 수분을 단계별로 제거시켜 소금 결정체로 형성되도록 한 애기수박 천일염 제조방법에 관한 것이다.

소금은 인간이 생명을 유지함에 있어 반드시 필요한 무기질 중의 하나이지만 지속적으로 일일권장량(소금 5g 중에 나트륨 2g 함유, WHO의 성인 1일 권장량)을 초과하여 체내에 과다 축적되었을 때는 만성질환(비만, 고혈압, 심혈관, 뇌졸중, 위암, 신장병 등)을 유발하는 것으로 알려져 있다.

따라서 국내를 포함한 전 세계는 소금 성분의 대부분을 차지하고 있는 “나트륨과의 전쟁”이라고 할 정도로 식품의 저염화가 이슈로 등장하면서 그에 따른 다양한 저염성 소금 제품들이 개발되어 판매되고 있다.

그러나 현재 국내를 비롯하여 전 세계적으로 시판되고 있는 저염식 소금 제품은 제품 자체에 나트륨 함량만 다소 줄였을 뿐이지 실제적으로 섭취 후 결국 체내 축적되는 나트륨 배출을 유도하는 기능을 가진 소재와 제품은 제시되지 않고 있으며 또한, 이에 대한 연구개발도 전무후무한 상황이다.

따라서, 전 세계인이 소금 섭취를 통해서 식품 고유의 맛을 느낌과 동시에 체내 혼입된 필요 이상의 나트륨을 잘 배출할 수 있는 소재개발은 인체의 항상성 유지로 만성질환 등을 지연시켜 인간의 삶의 질을 개선할 수 있는 요소이기 때문에 “생체 내 나트륨 조절 글로벌 뉴솔트(New salt)”의 개발이 필요한 상황이어서 사업화가 되면 시대적 정서에 맞게 적용과 응용이 무궁무진한 소금 시장에 있어서 프리미엄급 블루오션 제품이 될 것으로 예상되어 진다.

수박(Citrullus vulgaris)은 박과에 속하고 민간요법에서 전신 부종 등에 이용되어 왔으며 수박 과피나 씨 속에 아미노산으로 알려진 시트룰린(citrulline) 성분이 1.3∼1.9mg/g 포함되어 있어 이뇨작용을 도와 신장병에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 수박 과피에는 생체 내 나트륨/칼륨 펌프의 항상성을 유지하는데 필요한 무기질 성분인 칼륨이 102mg/100g 정도로 다량 함유되어 있는 것으로 나타나고 있다.

이에 본 발명자들은 일일권장량을 초과하여 소금을 섭취 했을 때 생체 내 축적되는 나트륨을 배출시켜 만성질환을 예방 또는 지연 시킬 수 있는 소재를 발굴하기 위해 탐색하던 중 수박 농가에서 버려지는 애기수박은 사업적 경제성이 높고 시판되는 일반 수박보다 과피 층이 두꺼워 칼륨과 시트룰린 성분이 다량 함유되어 있어 애기수박의 추출물과 천일염으로 제조한 애기수박 천일염이 나트륨 배출 효과가 있음을 전임상시험을 통하여 규명하고 그 원인을 성분분석을 통하여 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명과 관련된 선행기술문헌 중에서 천연소재가 소금에 적용된 문헌을 살펴보면 다음과 같다. 대한민국 공개특허공보 10-2014-0119463 '개똥쑥 소금의 제조방법'에는 개똥쑥 농축액을 이용하여 소금을 제조하는 것이, 공개특허공보 10-2017-0137482 '흑마늘 소금의 제조방법'에는 흑마늘 진액으로 소금을 코팅하는 것이, 공개특허공보 10-2017-0129366 '이슬송이버섯 조성물을 이용한 소금 제조방법'에는 이슬송이버섯 분말의 열수 추출물을 이용하여 소금을 제조하는 것이, 공개특허공보 10-2016-0107988 '장수버섯 옻나무 추출물을 이용한 옻 소금의 제조방법 및 그에 의해 제조된 옻 소금'에는 장수버섯 옻나무 추출물을 소금과 혼합하는 것이, 공개특허공보 10-2013-0088644 '마늘소금 제조방법'에는 마늘 슬라이스와 천일염을 볶는 것이 각각 기재되어 있다. 그러나 이들 문헌에 기재된 소금들을 염도를 낮추는 것에만 초점이 있을 뿐 칼륨과 시트룰린을 이용하여 체내 축적되는 나트륨을 저감시키는 기술에 관한 것이 아니다.

한편, 대한민국 등록특허공보 10-1396441 '나트륨 조절용 고 칼륨 김치양념 및 이를 이용하여 제조된 김치'에는 본 발명의 착안점과 유사하게 고 칼륨 양념을 이용하는 것이 기재되어 있다. 그러나 본 발명에 적용된 애기수박에 대해서는 기재가 없고 더욱이 시트룰린을 이용하는 착안점에 대해서도 시사하는바가 없다.

한편, 대한민국 공개특허공보 10-2014-0136263 '수박무 피클의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 수박무 피클'을 살펴보면, 수박무와 천일염을 이용하는 것이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 발명의 착안점에 대해서는 전혀 시사하는 바가 없는 것으로 단지 수박무에 양념으로 천일염을 사용한 것이다.

대한민국 등록특허공보 10-1396441 (2014.05.20 공고)

본 발명은 최초로 제시한 애기수박 천일염에 관한 것으로, 소금 고유의 맛을 유지하면서 나트륨을 효과적으로 배출할 수 있도록 하는 생체 내 나트륨 배출 조절용 애기수박 추출물 및 이를 이용하여 제조/가공된 애기수박 천일염을 제공하는 것을 해결 과제로 한다,

본 발명은 상기의 과제를 해결 위하여, 본 발명에 의한 애기수박 천일염은 애기수박 추출물을 이용하여 기존의 천일염 보다 칼륨 성분이 보다 많이 함유되고 이뇨작용을 촉진시키는 아미노산의 하나인 시트룰린이 함유되도록 제조된 것을 특징으로 한다.

상기의 나트륨 배출 조절을 위해 사용한 소재는 성숙된 수박껍질을 사용하는 것이 아니라 과피가 두꺼운 애기수박 전체를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 애기수박 추출물은 천일염과 혼합하였을 때 염수액 농도의 균일성을 유지하기 위해 2∼4브릭스(brix) 로서 제조된 것을 특징으로 한다.

상기 천일염의 나트륨 성분 대 칼륨 성분의 비(Na/K)는 0.02, 애기수박 추출물의 나트륨 성분 대 칼륨 성분의 비(Na/K)는 0.02이고 최종적인 애기수박 천일염의 나트륨 성분 대 칼륨 성분의 비(Na/K)는 0.02∼0.03인 것을 본 발명의 특징으로 한다.

상기 애기수박 추출물의 시트룰린 함량은 7.7(mg/g)이고 애기수박 천일염의 시트룰린 함량은 5.1(mg/g)인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 소금 자체의 고유한 조미 맛과 생체 내 축적된 나트륨을 배출시키는 효과를 통해서 저염 복합조미료, 저염장류, 저염가공식품, 저염조미식품 등에 적용하여 만성질환(비만, 고혈압, 심혈관, 뇌졸중, 위암, 신장병 등)의 예방 및 지연과 삶의 질이 떨어지는 고혈압 환자의 식단 개선에 발명의 효과를 기대한다.

본 발명에 따른 애기수박 천일염은 애기수박에 포함된 시트룰린과 칼륨의 영향으로 체내 나트륨을 저감시키는 효과가 있다.

도 1은 표준 시트룰린 용액을 1,000ppm으로 제조하여 단계적으로 희석한 용액 각각 10μl씩 취하여 HPLC 207nm에서 표준 시트룰린 검량선을 작성한 그래프이다.
도 2는 애기수박 추출물과 애기수박 천일염을 이용하여 시트룰린 함량을 측정한 그래프이다.
도 3은 천일염, 애기수박 추출물 및 애기수박 천일염을 각각 촬영한 사진이다.
도 4 내지 도 7은 복수의 시험군에서 측정된 나트륨 이온 및 염소 이온 농도값과 각각 혈청 내 전해질 농도값을 도시한 그래프이다.

본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예, 참조예 및 도면에 기술된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 일 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

실시예 1. 시료 제조

1-1: 애기수박 추출물의 제조

애기수박은 전북 익산 재배 농가에서 구입하여 사용하였으며 천일염은 전남 신안에서 판매하는 2년 이상 묵은 간수가 제거된 천일염을 사용하였다. 애기수박 30kg을 세척하고 얇게 절편하여 건조시킨 후 취득한 2.4kg을 추출 용기에 투입하고 정제수 5배수를 가하고 100℃에서 3시간 열수추출을 2회 반복하였다. 추출액은 모아서 여과하여 2∼4 브릭스로 최종 조절하였다.

1-2: 애기수박 천일염의 제조

애기수박 추출액(2∼4 브릭스)을 가마솥에 넣고 온도를 100℃에서 끓이면서 국산 천일염 1kg을 서서히 투입하고 저어가면서 천일염이 녹아서 염수로 될 때까지 저어준다.

완전한 염수액(애기수박 추출물과 천일염이 균일하게 혼합되도록 하기 위함)의 상태로 되면 고운체에 걸러서 불순물을 제거하고 정제한 염수액을 재차 가마솥에 투입하여 200℃ 정도의 끓는 온도에서 염수가 완전히 제거되어 소금 알갱이가 형성될 때 까지 열을 가하면서 저어준다.

이로 인하여 형성된 소금 알갱이는 3일 이상 음지에서 자연건조 시킨 다음 건조기에 넣어 60℃에서 4시간 정도 건조 시킨다. 건조 후 소금 알갱이를 고운체(2mm×2mm)로 걸러서 분쇄하고 재차 건조기에 넣어 80℃에서 4시간 정도 건조한다. 건조된 소금 알갱이는 고운체(2mm×2mm)로 또 다시 걸러서 최종적으로 소금을 채취한다. 채취한 소금을 용량별로 포장용기에 담으면 애기수박 천일염이 완성된다.

실시예 2. 시트룰린 분석

2-1: 애기수박 추출물과 애기수박 천일염의 시트룰린(citrulline) 분석

생체 내 이뇨작용을 통해 나트륨 배출을 유도하는 시트룰린의 함량을 비교 분석하기 위해 애기수박 추출물(WM)과 애기수박 천일염(WMCS)을 대상으로 HPLC를 이용하여 분석을 실시하였다.

표준 시트룰린 용액을 1,000ppm으로 제조하여 0, 20, 40, 60, 80μg/ml의 농도로 단계적으로 희석하고 각각 10μl씩 취하여 HPLC 207nm에서 표준 시트룰린 검량선을 작성하였다. 컬럼은 YMC-Triart C18 (250 × 4.6mml.D. S-5㎛, 12nm)을 사용하였고, 이동상은 3mM Phosphoric acid와 acetonitrile이 70:30으로 혼합된 용매를 사용하였으며, 흐름 속도는 0.7ml/min으로 하여 상온에서 수행하였다. 표준 시트룰린의 결과는 도 1에 나타내었으며, 상기 검량선을 이용하여 얻은 수식을 하기 수학식 1에 나타내었다.

수학식 1. y=17.22×+23.72, R²=0.9986

동일한 방법으로 애기수박 추출물(WM)과 애기수박 천일염(WMCS)도 HPLC를 이용하여 시트룰린 함량을 측정하여 도 2와 표 1에 나타내었다.

[표 1]
시 료	RT	시트룰린 함량(mg/g)
WM(애기수박 추출물)	3.029	7.7
WMCS(애기수박 천일염)	3.029	5.1

표 1과 도 2에 제시한 바와 같이 애기수박 추출물(WM)은 3.029(RT)분에서 7.7(mg/g)을 나타냈고 애기수박 천일염(WMCS)은 동일 시간대에서 5.1(mg/g)의 함량을 나타냈다. 여기서, 애기수박 천일염(WMCS)의 시트룰린 함량 감소는 천일염에 애기수박 추출물이 혼합되어 전체 양이 증가되기 때문에 감소된 것으로 나타났다.

실시예 3. 미네랄 분석

3-1: 천일염, 애기수박 추출물 및 애기수박 천일염의 미네랄 분석

천일염(CS), 애기수박 추출물(WM) 및 애기수박 천일염(WMCS)을 대상으로 생체 내 나트륨/칼륨 펌프에 관여하여 생체 항상성을 유지하도록 하는 칼륨의 함량을 비교 분석하여 표 2에 나타냈다.

[표 2]
시 료	미네랄 함량(mg/kg)
	나트륨	칼륨
천일염(CS)	26.37	1065.98
애기수박 추출물(WM)	18.69	894.32
애기수박 천일염(WMCS)	38.16	1359.89

표 2에 제시한 바와 같이 국내 전남 신안에서 판매하는 천일염의 나트륨 함량은 26.37, 칼륨 함량은 1065.98(Na/K의 비, 0.02)을 나타냈고, 애기수박 추출물(WM)의 나트륨 함량은 18.69, 칼륨 함량은 894.32(Na/K의 비, 0.02)을 나타냈다.

반면에 본 발명에서 제조한 애기수박 천일염(WMCS)의 나트륨 함량은 38.16, 칼륨 함량은 1359.89(Na/K의 비, 0.02∼0.03)로서 애기수박 추출물(WM)로부터 나트륨과 칼륨이 혼입되면서 함량이 28%가 증가된 것으로 나타났다.

실시예 4. 전임상시험

4-1: 실험재료

본 실험에 사용되어진 시료는 전남 신안에서 판매하는 2년 이상 묵은 간수가 제거된 천일염(CS)과 실시예 1의 방법으로 제조한 애기수박 추출물(WM)과 애기수박 천일염(WMCS) 시료를 ultra-Low temperature freezer (CLU-51U, hankookfreezer, Korea)에서 -80 ℃에서 동결시킨 후 5일간 동결건조 (PVTFD10R, Ilshin Lab, Korea) 시켜 얻은 분말(도 3)을 실험 농도별로 각각 증류수에 녹여 사용하였다.

4-2: 실험동물 및 군 구성

본 실험에서 사용한 실험동물은 8주령 수컷 Sprague Dawley Rat을 샘타코 (Osan, Korea)에서 구입하여 일주일 간 순화기간을 거친 다음 사용하였다. rat의 평균 무게는 250~300 g 으로 실험 실시 전날 오전 9시부터 실험 당일 오전 9시까지 약 24시간동안 절식시켰다. 시료는 실험 실시 단회 경구 투여하였다. 실험동물 사육실은 12시간 간격으로 명암을 조절하였고, 온도는 23 ± 2℃, 습도는 50 ~ 60%를 유지하였다.

실험동물은 4개 군으로 분류되었으며 아무 처리도 하지 않고 증류수를 투여한 정상군(DW), 천일염 380 mg/kg 를 투여한 대조군(CS), 애기수박 추출물 380 mg/kg 투여군 (WM), 애기수박 천일염 380 mg/kg 투여군 (WMCS)으로 투여 농도별로 표 3과 같이 분류하였다. 군 구성 마리수의 산정은 3R의 원칙에 준하여 통계적 의미를 가리는 최소수를 사용 하였다.

Group		Meterial	Dose	n
1	DW	증류수	-	5
2	CS	천일염	380 mg/kg	5
3	WM	애기수박 추출물	380 mg/kg	5
4	WMCS	애기수박 천일염	380 mg/kg	5

4-3: 혈청의 나트륨과 염소 이온 농도 측정

실험 전날 절식 후 실험 시작하면서 채뇨가 끝난 동물은 isoflurane (Ifran liquid Hana Pham. Co., Ltd)으로 흡입 마취하여 마취가 확인되면 개복 후 복대정맥에서 채혈을 실시하였다. 채혈한 혈액은 15~20분 동안 실온에 방치하여 응고시킨 후 3,000 rpm 으로 20분간 원심 분리하여 혈청을 분리하였다. 분리 후 나트륨과 염소이온의 농도는 ion sensitive electrode automatic analyzer를 이용하여 측정하였다.

각각의 시료를 투여 전과 투여 60분 후에 혈청 내 전해질 농도를 측정한 결과는 표 4 와 같다. CS 군에 비해 WM 군과 WMCS 군의 혈청 내 나트륨 농도와 염소이온의 농도가 유의적으로 낮게 나타내었다.

Measurement		Group
		DW	CS	WM	WMCS
Serum sodium (mmol/L)	0 min	85.0 ± 5.2	95.0 ± 10.8	82.7 ± 21.4	95.7 ± 14.7
	60 min	101 ± 2.6	131.0 ± 2.0	99.0 ± 10.1*	111.7 ± 8.7*
Serum chloride (mmol/L)	0 min	63.3 ± 7.4	66.0 ± 3.6	57.3 ± 4.2	59.3 ± 8.5
	60 min	70.0 ± 7.2	86.7 ± 2.5	62.3 ± 3.5*	71.7 ± 7.5*

나트륨 (Na+) 이온 측정 결과는 도 4 에 나타내었으며, 시료를 투여 전과 투여 60분 후에 혈청 내 전해질 농도를 측정한 결과는 도 5 와 같다. 천일염(CS) 투여한 rat에서 나트륨 (Na⁺) 함량이 43.2 ± 7.6% 증가한 반면 애기수박 천일염(WMCS)은 21.5 ± 6.6% 유의적으로 낮은 증가를 나타내었다.

염소 (Cl-) 이온 측정 결과는 도 6 에 나타내었으며, 시료를 투여 전과 투여 60분 후에 혈청 내 전해질 농도를 측정한 결과는 도 7 와 같다. 천일염(CS) 투여한 rat에서 염소 (Cl^-) 이온 함량이 31.5 ± 4.8% 증가한 반면 애기수박 천일염(WMCS)은 21.2 ± 4.7% 유의적으로 낮은 증가를 나타내었다.

4-4. 통계처리

본 실험에 얻어진 결과는 평균±표준편차 (mean ± SD)로 나타내었다. 각 시험군의 유의성에 대한 통계는 대조군과 실험군 간의 통계학적 비교를 위해 One-way Anova SPSS v.12를 사용하여 분석하였으며, Duncan's 사후검정을 실시하여 (p < 0.05)이하일 때 통계적으로 유의한 것으로 판단하였다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 애기수박을 절편 후 열수로 추출하여 애기수박 추출액을 제조하는 단계;
   상기 애기수박 추출액과 천일염을 혼합하여 가열하여 염수액을 제조하는 단계; 및
   상기 염수액을 여과, 가열 및 건조하여 애기수박 천일염을 제조하는 단계를 포함하는, 애기수박 천일염의 제조방법.
   
2. 청구항 1의 제조방법에 따라 제조된 애기수박 천일염.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 애기수박 천일염은 동일한 천일염을 복용하는 경우에 비하여 체내 나트륨과 염소량을 저감시키는 효능을 보유하는 것을 특징으로 하는 애기수박 천일염.
   
4. 청구항 3의 애기수박 천일염을 이용하여 제조된 식품 조성물.
   
5. 청구항 3의 애기수박 천일염을 이용하여 제조된 양념 조성물.
   

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