KR20220129915A - 홍도라지 발효물을 유효성분하는 호흡기 질환 예방, 치료 및 면역력 강화용 건강기능식품 조성물, 약학 조성물 및 이의 제조에 사용되는 신균주 - Google Patents
홍도라지 발효물을 유효성분하는 호흡기 질환 예방, 치료 및 면역력 강화용 건강기능식품 조성물, 약학 조성물 및 이의 제조에 사용되는 신균주 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 오랫동안 약용 및 식용으로 사용되어온 도라지를 유산균으로 발효한 홍도라지 발효물을 유효성분으로 함유하고, 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환을 예방, 증상개선 및 치료, 그리고 면역력 강화할 수 있는 건강기능식품 조성물과, 상기 조성물의 제조에 유용하게 사용할 수 있는 새로운 균주에 관한 것이다.
Description
본 발명은 홍도라지 발효물을 포함하는 미세먼지로 유발되는 호흡기 질환의 예방, 치료 또는 증상개선 및 면역력 강화용 건강기능식품 조성물 및 약학 조성물, 그리고 이의 제조에 사용되는 신규한 균주에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 미세먼지 관련 염증반응이 발생하는 천식, 호흡기, 심혈관계 질환 등의 면역력을 강화시켜 이러한 질병을 예방하거나 치료할 수 있는 건강기능식품 조성물, 약학 조성물 및 이들의 제조에 사용되는 신규한 균주에 관한 것이다.
일반적으로, 도라지(Platycodon grandiflorus)는 한국, 중국 및 일본 등지에서 널리 자생하는 쌍떡잎식물 초롱꽃목 초롱꽃과의 여러해살이풀로 봄·가을에 뿌리를 채취하여 날것으로 먹거나 나물로 먹는다. 생약 제제로 쓰이는 길경(桔梗)의 학명은 Platycodi Radix로 도라지의 뿌리 주피를 벗기거나 그대로 말린 것으로, 한약재로서 대한약전(the Korean Pharmacopoeia; KP)상 규격 기준은 회분 4.0% 이하 엑스함량이 묽은 EtOH 엑스 25.0% 이상이다. 엑스함량이란 생약을 물, 묽은에탄올, 에텔로 추출할 때 용출되는 성분량(%)을 의미한다. 우리나라에서는 주로 식용으로 많이 쓰였으나, 약리 성분 및 약리학적인 기능을 인정받아 식용 뿐만 아니라 건강기능식품으로서도 소비량이 증가하면서 그 재배면적이 확대되고 있는 추세다.
홍도라지란 찌고 말리는 발효 숙성과정을 거치면서 색이 붉게 변한 도라지를 의미한다. 도라지는 당질, 칼슘과 철분 등이 풍부하게 들어있는 알칼리성 식품으로 사포닌(saponin)을 주요 약리 성분으로 한다.
상세하게는 상기 사포닌은 플라티코디제닌(platycodigenin)을 아글리콘(aglycone)으로 하는 플라티코딘(platycodin) A, C, D, D2, D3, 플라티코디제닌 산(platycodigenic acid) A1~A5, C, 폴리갈라시 산(polygalacic acid), 폴리갈라신(polygalacin) D, D2, 플라티코디제닌, 플라티코디젠-3-O-β-D-글루코피라노시드 등이다.
한의학에서는 예부터 치열(治熱)·폐열·설사에 쓰였는데, 특히 진해, 거담 작용 및 진통, 항염증 작용이 뛰어나 거담·진해약으로 기침·기관지염에 많이 쓰이고 있다.
진통·항염증작용과 관련하여, 플라티코딘 D를 척수에 투여하면 통증에 대한 감수성이 현저하게 낮아짐을 확인하였는데, 여기에는 GABA알파, GABA베타, NMDA 및 non-NMDA 수용체가 관여한다 (Choi SS et al. (2002) PlantaMed 68: 794-798).
한편, 세계보건기구(WHO)는 미세먼지를 1군의 발암물질로 분류하였고, 10㎛ 이하인 미세먼지는 매우 작아서 코, 구강 및 기관지에서 걸러지지 않고 우리 몸속에까지 스며들어 염증반응을 발생시킨다. 최근 미세먼지의 농도가 높아짐에 따라 염증반응이 심화되어, 천식, 호흡기 및 심혈관계 질환을 앓고 있는 환자가 급증하고 면역력의 중요성이 부각되고 있다.
그러나 최근까지도 발효 홍도라지를 이용한 미세먼지로 유발되는 천식 및 호흡기 질환의 예방 및 면역력 강화용 건강기능식품 조성물, 약학 조성물 등에 관한 종래기술은 보고된 바 없다.
또한 생물전환능이 우수한 미생물을 이용하여 홍도라지를 발효시켜 생체 이용률이 증진된 종래기술은 보고된 바 없다.
본 발명은 오랫동안 약용 및 식용으로 사용되어온 도라지를 유산균으로 발효하여, 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방, 증상개선 및 면역력 강화용 건강기능식품 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 오랫동안 약용 및 식용으로 사용되어온 도라지를 유산균으로 발효하여, 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방, 치료 및 면역력 강화용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 생물전환능이 우수한 미생물을 이용하여 홍도라지를 발효시켜 생체 이용률이 증진하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 조성물의 제조에 유용하게 사용할 수 있는 신 균주를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도라지를 유산균으로 발효한 홍도라지 발효물을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방, 증상개선 및 면역력 강화용 건강기능식품 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 유산균은 신균주인 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis) VT2023 균주이다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 유산균은 베타-글루코시다제 활성(β-glucosidase activity)을 갖는다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 홍도라지 발효물은 홍도라지 발효물 1g당 3.0~4.0 mg의 platycodin D로 생물전환하게 된다.
전술한 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도라지를 유산균으로 발효한 홍도라지 발효물을 유효성분으로 함유하고, 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방, 치료 또는 증상개선 및 면역력 강화용 약학 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 유산균은 신균주인 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis) VT2023 균주인 것을 특징으로 하는 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방, 치료 및 면역력 강화용 약학 조성물이다.
이상과 같이 본 발명의 홍도라지 발효물을 함유한 조성물은 유산균 발효에 의해 도라지에 비해 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방 및 치료 또는 증상개선, 그리고 면역력 강화에 대한 효능이 더욱 현저하게 향상되어 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방 및 치료 또는 증상개선, 그리고 면역력 강화를 위한 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
이하 첨부된 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
이하에서, 호흡기계 질환은 미세먼지에 의해 유발되는 염증 반응으로 발생되는 천식, 호흡기 및 심혈관계 질환을 모두 총칭하는 것으로 정의한다. 또한 홍도라지 발효물은 도라지를 증숙 후 발효과정을 거쳐 추출된 발효 홍도라지 추출물을 의미한다.
본 발명의 조성물은 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방 및 치료 또는 증상개선용 약제로 이용하기 위하여, 약제학적 분야에서 공지의 방법에 의하여 제조될 수 있으며, 그 자체 또는 약학적으로 허용되는 담체(carrier), 부형제(forming agent), 희석제 등과 혼합하여 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물은 경구 또는 비경구 투여용 제제로 제형화하여 호흡기계 질병의 예방 및 치료 또는 증상개선용 약제로 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 유효성분의 투여량은 체내에서 활성성분의 흡수도, 제제의 형태, 환자의 연령, 성별 및 상태, 증상의 정도 등에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고 수회 나누어 투여할 수도 있다. 일반적인 투여량은 000.1mg/kg·일~10g/kg·일이다. 본 발명의 조성물은 독성 및 부작용이 없이 안전하게 사용할 수 있으므로 예방 목적으로 장기간 복용 시에도 안심하고 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 홍도라지를 유산균으로 발효한 홍도라지 발효물을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 유발 호흡기계 질환의 예방 및 증상개선 및 면역력 강화용 건강기능식품 조성물에 관한 것이다. 상기 홍도라지 발효물은 본 발명의 건강기능식품 조성물에 바람직하게는 0.01~100 중량%로 하여 첨가될 수 있다. 본 발명의 건강기능식품 조성물의 유효용량은 상기 약학적 조성물의 유효용량에 준해서 사용할 수 있으나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 범위 이하일 수 있으며, 유효성분은 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다. 본 발명의 건강기능식품은 각종 식품류의 첨가제, 정제, 캡슐제, 환제 또는 액제 등의 형태를 포함하며, 본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는, 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 과자, 주류, 초콜릿, 비타민 복합제, 건강기능성식품류 등이 있다.
본 발명의 유산균 발효 홍도라지 추출물(또는 홍도라지 발효물)의 제조방법은 다음과 같다. 도라지 외피를 제거하고 25℃ 이하의 냉수로 세척한 후 도라지를 증숙기로 60 내지 120℃, 상대 습도 90 내지 110%에서 2 내지 24시간 동안 증숙하는 1차 증숙한다.
이 때, 미온수를 이용하여 세척하는 경우 세척이 빠르게 진행되고 외피를 제거도 훨씬 수월할 수 있으나, 미생물 번식이 유발될 가능성이 있고, 도라지 내부의 사포닌을 포함한 약리 성분이 용출될 수 있으므로 냉수를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 냉수는 25℃ 이하일 수 있고, 바람직하게는 상기 냉수는 10 내지 15℃일 수 있다.
한편, 증숙은 쪄서 익히는 것을 의미한다. 증숙은 스팀, 단순 가열, 또는 그 외에 열을 가하여 익히는 방식을 이용하여 이루어질 수 있다.
상기 증숙 과정에 의하여 도라지의 육질을 연질화 할 수 있다. 상기 1차 증숙 단계에 의하여 도라지 고유의 아린 맛 및 쓴 맛이 제거되고, 가열시 상대습도를 높여서 충분한 과포화 수증기에 의해 도라지를 증숙하므로 수용성 성분의 용출을 최소화하면서 도라지를 익혀 홍도라지를 제조한다.
상기 증숙된 홍도라지 100 중량부에 대하여 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis) 3~10 중량부를 접종하여 홍도라지를 발효시킨다. 유산균을 접종한 홍도라지를 배양기에 넣고 35~45℃에서 10일간 배양시킨다.
상기 발효된 홍도라지를 건조기에 넣고 30 내지 100℃에서 6 내지 72시간 건조하는 1차 건조 단계를 수행한다. 상기 1차 건조 단계는 약 100℃를 초과하는 경우 암 유발물질인 벤조피렌 생성의 우려가 있으며, 도라지 조직이 갈라지는 등의 상품성이 떨어지는 문제가 생길 수 있다. 또한 약 30℃ 이하에서는 미생물로 인하 부패가 염려된다.
발효 홍도라지 무게 10배의 증류수를 가하여 85℃에서 3회 반복 추출하여 발효 홍도라지 추출물(또는 홍도라지 발효물)을 제조한다.
발효 홍도라지 추출물로부터 팔라티코딘 D를 분리 정제하기 위하여 발효 홍도라지 추출물 1g을 물10g으로 완전히 녹인 다음 RP-18, Diaion HP-20, 그리고 이온 교환 겔 컬럼(Ion exchange gel column)을 이용하여 각 분획 별 활성을 확인한 후 활성을 보이는 분획만을 얻어내었고, 추가 HPLC 과정을 통해 각 단일 활성성분을 분리 정제하였다.
○ 분석기기
- HPLC system : Agilent 1260 series
- Column : kinetex C18 column (2.6㎛, 4.6mm x 100mm, Phenomenex, Germany)
- 검출기 : Alltech ELSD 2000
○ HPLC 및 ELSD 조건
시료는 Agilent 1260 series HPLC를 이용하여 분석하였다. 컬럼은 C18column (2.6㎛, 4.6mm x 100mm, Phenomenex, Germany)을 사용하였으며, 이동상은 0.15% 포름산(A), 아세토니트릴(B), 메탄올(C)를 사용하였고, 다음과 같은 조건으로 기울기용매흘림(gradient flow) 방법으로 대상물질인 플라티코딘 D를 분석하였다. 기울기 용매흘림 완료 후 컬럼의 안정화를 위해 10분간 0.15% 포름산(A) : 아세토니트릴(B) : 메탄올(C) = 75 : 20 : 5(v/v) 로 post-run을 실시하였다. 이때, 시료의 주입량 및 유속은 20 ㎕ 와 0.6ml/min 로 조정하였다.
플라티코딘 D 시료의 검출은 ELSD 검출기를 이용하였으며, 이때 건조가스는 질소를 사용하였으며 유속 및 온도는 1.5L/min 및 80℃ 로 설정하여 플라티코딘 D 를 정량한 결과, 홍도라지 발효물 1g당 3.0~4.0 mg의 platycodin D로 생물전환하는 것을 확인하였다.
본 발명자들은 한양대학교에 의뢰하여 홍도라지 발효물의 미세먼지에 의해 유발되는 호흡기계 질환 세균에 대한 면역 활성 검증 및 호흡기 면역 활성을 검증하였다.
실시예
실시예 1-1: 신균주의 분리
김치, 깎두기 등의 전통식품에서 분리한 유산균주 45종의 홍도라지 배지에서 생육 가능성을 검토하기 위하여, 홍도라지액 10 brix를 20% 첨가한 MRS 배지에 각각 분리 균주를 toothpicking을 실시한 후 37℃ 인규베이터에서 48시간 배양하여 콜로니 생육 유무 및 정도를 확인하였다.
실시예 1-2: β-glucosidase 활성 균주 선발
β-glucosidase 활성이 있는 균주를 선발하기 위하여 esculin agar법을 이용하였으며, esculin agar의 배지 조성은 표 1과 같다. esculin은 β-glucosidase에 의해 glucose와 esculin으로 분리되며 esculin은 ferric 시트라산암모늄(ammoinum citrate)과 반응하여 콜로니 주위에 black complex를 형성하게 된다. 분리된 유산균주를 csculin agar 배지에 tooth-picking 하여 37℃에서 48시간 배양한 후 콜로니 주위에 생성되는 검은색 환이 생성되는 균주들을 β-glucosidase 활성을 갖는 균주로 판단하였다.
| 성분 | 함량(g/L) |
| peptones | 18.0 |
| ferric citrate | 1.0 |
| esculin | 1.0 |
| agar | 1.5 |
실시예 1-3: 신균주의 동정
실시예 1-2에서 선발된 β-glucosidase 활성을 갖는 신규주를 확인하기 위하여 16r DNA 유전자 염기서열을 분리하였으며, 상동성 분석을 통해 신균주를 동정하였다. 도 1은 상동성 분석을 통한 신균주의 계통도를 나타낸 것이다. 신균주는 동정결과 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis)와 상동성을 나타내어 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis) VT2023 균주로 명명하였으며, 2021년 3월 10일 한국미생물보존센터(KCCM)에 기탁하였다(기탁번호 KCCM 미정).
실시예 1-4: 락토바실러스 브레비스(
Lactobacillus brevis
)로 발효한 홍도라지 발효물의 제조
도라지 외피를 제거하고 25℃ 이하의 냉수로 세척한 후 도라지를 증숙기로 60 내지 120℃, 상대 습도 90 내지 110%에서 2 내지 24시간 동안 증숙하는 1차 증숙하여 홍도라지를 제조한다.
상기 증숙된 홍도라지 100 중량부에 대하여 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis) VT2023 균주 3~10 중량부를 접종하여 배양기에 넣고 35~45℃에서 10일간 배양시켰다.
상기 발효된 홍도라지를 건조기에 넣고 30 내지 100℃에서 6 내지 72시간 건조하는 1차 건조 단계를 수행하여 발효 홍도라지 추출물을 제조하였다.
발효가 끝나면 발효 홍도라지 추출물의 무게의 10배의 증류수를 가하여 85℃에서 3회 반복 추출하였다.
추출한 시료를 여과하고 감압 농축기(Eyela, Japan)로 65℃에서 감압 농축한 후 동결 건조할 수도 있다(FTF, 열수 추출물 수율 50.2%).
ELSD 검출기로 검출한 결과, 실시예 1-4의 발효 홍도라지 추출물(또는 홍도라지 발효물) 1g당 platycodin 3.0~4.0mg 함유하는 것을 확인하였다.
실시예 2: 발효되지 않은 홍도라지 추출물 제조
본 발명의 효과를 확인하기 위하여 실시예 2에서는 발효과정이 없는 홍도라지의 추출물을 제조하였다. 실시예 2는 실시예 1-4와 동일한 공정을 거치며, 단지 발효 과정만 생략하였다.
ELSD 검출기로 검출한 결과, 실시예 2의 홍도라지 추출물 1g당 platycodin 1.3mg을 함유하였다.
실시예 3: 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)로 발효한 홍도라지 발효물의 제조
본 발명의 효과를 확인하기 위하여 실시예 3에서는 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)로 발효한 홍도라지의 추출물을 제조하였다. 실시예 3은 실시예 1-4와 동일한 공정을 거치며, 단지 균주만 다르다.
실시예 3의 제조에 사용된 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 균주는 esculin agar법을 이용한 결과 β-glucosidase 활성이 없고, 실시예 3의 홍도라지 발효물은 ELSD 검출기로 검출한 결과, 홍도라지 추출물 1g당 platycodin 1.4mg을 함유하였다.
Claims (6)
- 도라지를 유산균으로 발효한 홍도라지 발효물을 유효성분으로 함유하고, 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방, 증상개선 및 면역력 강화용 건강기능식품 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 유산균은 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis) VT2023 균주인 것을 특징으로 하는, 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방, 증상개선 및 면역력 강화용 건강기능식품 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 유산균은 베타-글루코시다제 활성(β-glucosidase activity)을 갖는 것을 특징으로 하는, 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방, 증상개선 및 면역력 강화용 건강기능식품 조성물. - 청구항 1에서,
상기 홍도라지 발효물은 홍도라지 발효물 1g당 3.0~4.0 mg의 platycodin D로 생물전환하는 것을 특징으로 하는, 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방, 증상개선 및 면역력 강화용 건강기능식품 조성물. - 도라지를 유산균으로 발효한 홍도라지 발효물을 유효성분으로 함유하고, 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방, 치료 및 면역력 강화용 약학 조성물.
- 청구항 5에 있어서,
상기 유산균은 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis) VT2023 균주인 것을 특징으로 하는, 미세먼지로 유발되는 호흡기계 질환의 예방, 치료 및 면역력 강화용 약학 조성물.
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| KR20170125744A (ko) | 2016-05-04 | 2017-11-15 | 주식회사 비타민나무 | 고품질 홍도라지 제조 방법 및 그 제조 방법으로 제조된 홍도라지 |
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2021
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