KR20220148985A - 효소처리 로얄젤리의 제조방법, 이에 의해 제조된 효소처리 로얄젤리, 및 이를 포함하는 관절건강 개선용 조성물 - Google Patents

효소처리 로얄젤리의 제조방법, 이에 의해 제조된 효소처리 로얄젤리, 및 이를 포함하는 관절건강 개선용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 효소처리 로얄젤리를 제조하기 위하여 이용되는 3종의 단백분해효소 각각을 상이한 조건 하에 순차적으로 효소처리 하는 단계를 포함하는 효소처리 로얄젤리의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 상기 제조방법을 통해 효소처리 로얄젤리를 제조할 경우, 유리 아미노산의 함량이 증가되고 항산화 효과가 우수할 뿐 아니라 관절염 유발 인자의 발현을 억제 및 감소시켜 관절염 예방, 개선 및 치료 효과가 우수한 효소처리 로얄젤리를 제조할 수 있다.

Description

효소처리 로얄젤리의 제조방법, 이에 의해 제조된 효소처리 로얄젤리, 및 이를 포함하는 관절건강 개선용 조성물{MANUFACTURING METHODS OF ENZYME TREATED ROYAL JELLY, ENZYME TREATED ROYAL JELLY MANUFACTURED BY THEREOF AND COMPOSITION FOR IMPROVING JOINT HEALTH}
본 발명은 효소처리 로얄젤리의 제조방법, 이에 의해 제조된 효소처리 로얄젤리, 및 이를 포함하는 관절 관련 질환을 개선 또는 치료하기 위한 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 효소처리 로얄젤리를 제조하기 위하여 이용되는 3종의 단백분해효소 각각을 상이한 조건 하에 순차적으로 효소처리 하는 단계를 포함하는 효소처리 로얄젤리의 제조방법, 이에 의해 제조된 효소처리 로얄젤리 및 이를 포함하는 관절 관련 질환을 개선 또는 치료하기 위한 조성물에 관한 것이다.
관절(joint)은 뼈와 뼈가 연결된 부분으로서 팔, 다리 등 신체 여러 부위의 움직임을 가능하게 해준다. 관절을 이루는 뼈 끝은 매끈한 연골로 덮여있고 이 주위를 활막이 둘러 싸고 있으며, 활막 바깥에는 관절주머니 있다. 활막은 활액을 분비해 관절이 부드럽게 움직이도록 하고, 관절 주변 근육은 힘줄에 의해 뼈에 연결되어 관절을 움직일 수 있는 동력을 제공하며, 인대는 뼈 사이를 연결하여 관절 조직이 한 덩어리로 움직일 수 있게 한다.
관절염은 관절에 염증 및 통증이 발생되는 질환으로서, 주요하게 골관절염(퇴행성 관절염, osteoarthritis) 및 류마티스 관절염(rheumatoid arthritis)으로 나눌 수 있다. 골관절염은 특정한 기질적 원인이 없이 주로 노화에 의해 많이 발생되며, 류마티스 관절염은 주로 30, 40대에서 잘 발생하며 여성에게서 더 높은 비율로 나타나는 것으로 알려져 있다. 이러한 관절염은 사망에 이르는 중증 질환은 아니지만 관절의 통증, 활동 제한 등으로 삶의 질을 현저히 저하시키며, 치료 목적에 따른 개인 국가의 의료비 등 경제적 부담이 증가하고 있다.
로얄젤리는 꿀과 화분을 일벌들이 소화 흡수한 뒤 인두부를 경유해서 만들어진 물질로 봉군 내 어린 유충 및 여왕벌 유충의 먹이로 사용된다. 로얄젤리는 신맛이 강하고 향이 있는 하얀 젤리 모양을 하고 있으며, 단백질이 풍부하고 특이 지방산 10-hydroxy-2-decenoic acid(10-HDA)을 포함하는 것 외에 비타민 및 판토텐산 등이 함유되어 있다. 로얄젤리의 성분 중 10-HDA는 면역력 향상, 골다공증 예방, 피부미용 등에 예방 및 개선 효과가 있다고 알려져 있으며, 로얄젤리 또는 10-HDA를 포함하는 다양한 용도의 선행기술들이 공개되어 있다. 구체적으로, 한국공개특허 제2016-0042538호는 10-HDA를 함유하는 로열젤리를 유효성분으로 포함하는 면역 활성 증강용 조성물에 관한 것으로, 10-HDA를 함유하는 로열젤리가 면역세포 초기 활성화 신호전달에 관여하는 포스파티딜이노시톨-특이적 포스포리파아제 C(PLC) 활성을 증가시킴으로써 면역 활성을 증강시킬 수 있음이 개시되어 있다. 한국등록특허 제0703180호는 혼합 생약제 추출물을 포함하는 골다공증 질환의 예방 및 치료를 위한 약학 조성물에 관한 것으로, 약학 조성물로서 로얄젤리가 포함될 수 있음이 개시되어 있다. 그러나 상기 종래 기술들에는 효소처리된 로얄젤리를 이용하는 구성이 개시되어 있지 않다.
한편, 로얄젤리 중에는 생체에 알레르기 반응을 일으키는 여러 가지 알레르기성 물질(Allergen)이 함유되어 있다. 이러한 성분으로 인해 로얄젤리는 알레르기 유발 우려가 있어 로얄젤리의 여러 가지 유용성에도 불구하고 로얄젤리의 섭취를 꺼려하는 등 로얄젤리 함유 식품 산업 위축의 원인이 되고 있다. 따라서 로얄젤리의 알레르기성을 감소시키기 위한 방법으로 로얄젤리에 단백질 분해효소 및 당 분해 효소를 처리하여 항원으로 작용하는 알레르기성 물질의 구조를 파괴 또는 변형하여 알레르기성을 감소시키는 방법이 알려져 있다. 구체적으로 한국등록특허 제1418067호는 효소처리를 통한 저알레르기성 로얄젤리 제조방법에 관한 것으로, 단백질 분해 효소와 비전분 다당류 분해효소를 로얄젤리에 처리하는 단계를 통해 저알레르기성 로얄젤리를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 상기 종래 기술은 한 종류의 단백질 분해효소만을 이용하고 있어 효율성이 낮다는 문제점이 있으며 종래기술에서는 효소처리된 로얄젤리의 관절기능 개선 효과 또는 관절염 치료 효과에 대한 기재는 없다. 또한 한국등록특허 제1900258호는 효소처리 로얄젤리 제조방법에 관한 것으로, 세 종류의 단백질 분해효소를 한 번에 로얄젤리에 첨가하고 여러 차례에 걸쳐 온도 및 시간 조건을 변경하여 효소처리를 함으로써 효소처리된 로얄젤리를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 상기 종래 기술은 각 효소마다 활성화되는 최적의 조건을 맞출 수 없어 활성이 우수한 효소처리 로얄젤리를 제조하기 어렵다는 문제점이 있으며, 상기 기술에도 효소처리된 로얄젤리의 관절기능 개선 효과 또는 관절염 치료 효과에 대한 기재는 없다.
이에, 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 효소처리 로얄젤리를 제조하기 위하여 이용되는 3종의 단백분해효소 각각을 상이한 조건 하에 순차적으로 효소처리 하는 단계를 통해 효소처리 로얄젤리를 제조할 경우, 유리 아미노산의 함량이 증가되고 항산화 효과가 우수할 뿐 아니라 관절염 개선 및 치료효과가 우수한 효소처리 로얄젤리를 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
KR 10-2016-0042538 A KR 10-1418067 B1 KR 10-1900258 B1
따라서, 본 발명의 주된 목적은 유리 아미노산의 함량이 증가되고 항산화 효과가 우수할 뿐 아니라 관절염 개선 및 치료효과가 우수한 효소처리 로얄젤리를 제조할 수 있는 효소처리 로얄젤리의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 효소처리 로얄젤리의 제조방법을 통해 제조된 효소처리 로얄젤리를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 효소처리 로얄젤리의 제조방법을 통해 제조된 효소처리 로얄젤리를 포함하는 관절건강 개선용 건강기능식품 조성물, 식품 조성물, 식품 첨가제 조성물, 또는 관절염 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 동결건조된 로열젤리에 정제수를 혼합하여 원료를 준비하는 단계, (b) 상기 (a) 단계의 원료에 제1 단백분해효소로 제1 효소처리하여 제1 효소처리물을 수득하는 단계, (c) 상기 제1 효소처리물을 제2 단백분해효소로 제2 효소처리하여 제2 효소처리물을 수득하는 단계, (d) 상기 제2 효소처리물을 제3 단백분해효소로 제3 효소처리하여 제3 효소처리물을 수득하는 단계, 및 (e) 상기 제3 효소처리물을 건조한 후 분말화하여 효소처리 로얄젤리를 수득하는 단계를 포함하는 효소처리 로얄젤리의 제조방법을 제공한다.
종래에 효소처리 로얄젤리를 제조하기 위한 여러 종류의 단백분해효소를 한 번에 혼합하여 효소처리하는 방법은 각 효소마다 가지고 있는 활성조건을 충분히 충족시켜주지 못하여 활성이 우수한 효소처리 로얄젤리를 수득하는데 어려움이 있었다. 이에 본 발명자들은 단백분해효소 각각을 상이한 조건 하에서 순차적으로 효소처리할 경우, 현저한 활성을 갖는 효소처리 로얄젤리를 제조할 수 있음을 확인하였다.
단백분해효소, 즉 프로테아제(protease)는 단백질과 펩타이드 등의 펩타이드 결합을 가수분해하는 효소의 총칭으로, 동식물, 미생물의 체외 효소, 체내 효소로서 널리 존재한다. 프로테아제 종류는 매우 다양하며 각 프로테아제 종류에 따라 최적 반응 조건이 상이하여, 최적의 반응을 위해서는 해당 프로테아제의 활성화 조건을 충족시켜주는 것이 중요하다. 이에 따라 본 발명에서는 단백분해효소의 최적의 반응을 위해 단백분해효소를 개별처리하고 각 단백분해효소의 최적의 조건에서 효소처리를 진행하고자 하였다.
본 발명의 효소처리 로얄젤리의 제조방법에 있어서, 상기 제1 단백분해효소는 엔도형 단백분해효소이고, 상기 엔도형 단백분해효소는 세균성 엔도형 단백분해효소일 수 있으며, 예컨대 메탈로엔도펩티다아제(metalloendopeptidase, 세린프로테아제(serineprotease) 또는 티올프로테아제(thiolprotease)일 수 있다. 메탈로엔도펩티다아제는 바실로라이신(bacillolysin, Alphalase NP)일 수 있고, 세린프로테아제(serinprotease)는 서브틸리신(subtilisin, Foodpro alkaline protease)일 수 있고, 티올프로테아제(thiolprotease)는 파파인(papain, PA)일 수 있으며, 가장 바람직하게는 바실로라이신(bacillolysin, Alphalase NP)일 수 있다. 상기 엔도형 단백분해효소는 로얄젤리 총 중량 대비 1 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 3 중량%로 혼합될 수 있다. 엔도형 단백분해효소가 1 중량% 미만일 경우 효소활성이 불충분할 수 있고, 3 중량% 초과할 경우 효소량 대비 분해율이 감소될 수 있다. 또한, 제1 효소처리는 6.5 내지 7의 pH, 0.3atm 내지 0.6atm의 기압, 48℃ 내지 52℃의 온도에서 3시간 내지 5시간 동안 수행할 수 있으며, 바람직하게는 pH 7, 기압 0.5atm, 온도 50℃에서 4시간 동안 수행한다. 상기 제1 효소처리 조건을 벗어날 경우 제1 단백분해효소가 활성화되지 않아 충분한 효소처리가 이루어지기 어렵다.
본 발명의 효소처리 로얄젤리의 제조방법에 있어서, 상기 제2 단백분해효소는 엑소형 단백분해효소이고, 상기 엑소형 단백분해효소는 진균성 엑소형 단백분해효소일 수 있으며, 바람직하게는 루신아미노펩티다아제(leucyl aminopeptidase, Prozyme 2000P)일 수 있다. 상기 엑소형 단백분해효소는 로얄젤리 총 중량 대비 1 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 3 중량%로 혼합될 수 있다. 엑소형 단백분해효소가 1 중량% 미만일 경우 효소활성이 불충분할 수 있고, 3 중량% 초과할 경우 효소량 대비 분해율이 감소될 수 있다. 또한, 제2 효소처리는 5.5 내지 6.0의 pH, 0.6atm 내지 0.8atm의 기압, 53℃ 내지 58℃의 온도에서 3시간 내지 5시간 동안 수행할 수 있으며, 바람직하게는 pH 6, 기압 0.7atm, 온도 55℃에서 4시간 동안 수행한다. 상기 제2 효소처리 조건을 벗어날 경우 제2 단백분해효소가 활성화되지 않아 충분한 효소처리가 이루어지기 어렵다.
본 발명의 효소처리 로얄젤리의 제조방법에 있어서, 상기 제3 단백분해효소는 엔도 및 엑소형 단백분해효소이고, 상기 엔도 및 엑소형 단백분해효소는 진균성 엔도 및 엑소형 단백분해효소일 수 있으며, 바람직하게는 아미노펩티다아제(aminopeptidase)와 카르복시펩티다아제(carboxypeptidase) 혼합효소(Probeef 2000P)일 수 있다. 상기 엔도 및 엑소형 단백분해효소는 로얄젤리 총 중량 대비 1 중량% 내지 8 중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 5 중량%로 혼합될 수 있다. 엔도형 단백분해효소가 1 중량% 미만일 경우 효소활성이 불충분할 수 있고, 5 중량% 초과할 경우 효소량 대비 분해율이 감소될 수 있다. 또한, 제3 효소처리는 8.5 내지 9.5의 pH, 0.9atm 내지 1.1atm의 기압, 43℃ 내지 48℃의 온도에서 3시간 내지 5시간 동안 수행할 수 있으며, 바람직하게는 pH 9, 기압 1.0atm, 온도 45℃에서 4시간 동안 수행한다. 상기 제3 효소처리 조건을 벗어날 경우 제3 단백분해효소가 활성화되지 않아 충분한 효소처리가 이루어지기 어렵다.
본 발명의 효소처리 로얄젤리의 제조방법에 있어서, (b) 단계 및 (c) 단계 사이와 (c) 단계와 (d) 단계 사이, 즉 제1 효소처리 단계와 제2 효소처리 단계 사이와 제2 효소처리 단계와 제3 효소처리 단계 사이에 냉각하는 단계를 더 포함한다. 상기 냉각하는 단계는 냉각하는 단계 전에 처리하였던 단백분해효소의 반응을 정지시키는 단계이다.
본 발명의 효소처리 로얄젤리의 제조방법에 있어서, 상기 (e) 단계의 건조는, (e-1) 액체질소동결기(liquid nitrogen freezer, LNF)를 이용하여 제3 효소처리물을 -180℃ 내지 -195℃에서 급속동결하는 단계, 및 (e-2) 상기 (e-1) 단계에서 급속동결된 제3 효소처리물을 -35℃ 내지 -45℃에서 동결건조하는 단계를 통해 수행한다. 본 발명에서는 동결건조 전에 액체질소동결기로 급속동결 단계를 추가함으로써 동결건조 작업시간을 단축시키고, 원료의 갈변화 현상을 방지하며, 유효성분을 유지하도록 하였다.
본 발명의 일 실험예에 따르면, 본 발명과 같이 단백분해효소 각각을 상이한 조건 하에서 순차적으로 효소처리하여 로얄젤리를 제조할 경우(실시예), 여러 종류의 단백분해효소를 한 번에 혼합 및 효소처리하여 로얄젤리를 제조한 경우(비교예)보다 항산화 효과를 증가시킬 수 있는 유리 아미노산의 함량이 증가한 것을 확인하였다(실험예 1 참조). 또한, 유리 아미노산의 함량이 증가한 실시예가 비교예보다 항산화 효과가 더 우수한 것을 확인하였다(실험예 2). 더욱이, 관절염을 유발하는 인자들의 발현을 억제하고 감소시키는 효과 또한 더 우수한 것을 확인하였다(실험예 3 및 4). 이러한 결과로 볼 때, 관절염을 예방, 개선 및 치료하기 위한 효소처리 로열젤리를 제조함에 있어 단백분해효소 각각을 상이한 조건 하에서 순차적인 효소처리를 통해 단백분해효소의 활성화 조건을 충족시켜주는 것은 항산화 효과 등의 현저한 효과를 갖는 효소처리 로얄젤리를 제조함에 있어 중요한 구성 요소임을 시사한다.
본 발명의 다른 한 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 동결건조된 로열젤리에 정제수를 혼합하여 원료를 준비하는 단계, (b) 상기 (a) 단계의 원료에 제1 단백분해효소로 제1 효소처리하여 제1 효소처리물을 수득하는 단계, (c) 상기 제1 효소처리물을 제2 단백분해효소로 제2 효소처리하여 제2 효소처리물을 수득하는 단계, (d) 상기 제2 효소처리물을 제3 단백분해효소로 제3 효소처리하여 제3 효소처리물을 수득하는 단계, 및 (e) 상기 제3 효소처리물을 건조한 후 분말화하는 단계를 통해 제조된 효소처리 로얄젤리를 제공한다.
본 발명에 따른 제조방법을 통해 제조된 효소처리 로얄젤리는 항산화 효과를 증가시킬 수 있는 유리 아미노산의 높은 함량에 의해 관절염에 효과를 나타낼 수 있는 항산화능을 향상시킬 수 있으며, 관절염을 유발하는 인자의 발현을 억제 및 감소시킬 수 있으므로, 본 발명에 따른 효소처리 로얄젤리는 관절기능을 개선하고 관절염을 치료하기 위한 조성물로 이용가능하다.
본 발명의 다른 한 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 동결건조된 로열젤리에 정제수를 혼합하여 원료를 준비하는 단계, (b) 상기 (a) 단계의 원료에 제1 단백분해효소로 제1 효소처리하여 제1 효소처리물을 수득하는 단계, (c) 상기 제1 효소처리물을 제2 단백분해효소로 제2 효소처리하여 제2 효소처리물을 수득하는 단계, (d) 상기 제2 효소처리물을 제3 단백분해효소로 제3 효소처리하여 제3 효소처리물을 수득하는 단계, 및 (e) 상기 제3 효소처리물을 건조한 후 분말화하는 단계를 통해 제조된 효소처리 로얄젤리를 포함하는 관절건강 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 한 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 동결건조된 로열젤리에 정제수를 혼합하여 원료를 준비하는 단계, (b) 상기 (a) 단계의 원료에 제1 단백분해효소로 제1 효소처리하여 제1 효소처리물을 수득하는 단계, (c) 상기 제1 효소처리물을 제2 단백분해효소로 제2 효소처리하여 제2 효소처리물을 수득하는 단계, (d) 상기 제2 효소처리물을 제3 단백분해효소로 제3 효소처리하여 제3 효소처리물을 수득하는 단계, 및 (e) 상기 제3 효소처리물을 건조한 후 분말화하는 단계를 통해 제조된 효소처리 로얄젤리를 포함하는 관절건강 개선용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 관절건강 개선용 건강기능식품 조성물 또는 식품 조성물에 있어서, 상기 효소처리 로얄젤리를 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효성분의 혼합양은 사용 목적에 따라 적합하게 결정될 수 있으며, 바람직하게는 건강기능식품 총 중량 대비 10 중량% 내지 100 중량% 포함될 수 있다. 효소처리 로얄젤리 분말이 10중량% 미만으로 포함될 경우 관절 개선 효과가 미미할 수 있으며, 100 중량% 초과할 경우 효소처리 로얄젤리 양 대비 효과가 현저하지 못하여 경제적인 측면에서 바람직하지 못하다.
상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 본 발명의 효소처리 로얄젤리를 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소시지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스낵류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 수프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올 음료, 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 건강식품을 모두 포함한다.
본 발명의 다른 한 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 동결건조된 로열젤리에 정제수를 혼합하여 원료를 준비하는 단계, (b) 상기 (a) 단계의 원료에 제1 단백분해효소로 제1 효소처리하여 제1 효소처리물을 수득하는 단계, (c) 상기 제1 효소처리물을 제2 단백분해효소로 제2 효소처리하여 제2 효소처리물을 수득하는 단계, (d) 상기 제2 효소처리물을 제3 단백분해효소로 제3 효소처리하여 제3 효소처리물을 수득하는 단계, 및 (e) 상기 제3 효소처리물을 건조한 후 분말화하는 단계를 통해 제조된 효소처리 로얄젤리를 포함하는 관절건강 개선용 식품 첨가제 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 한 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 동결건조된 로열젤리에 정제수를 혼합하여 원료를 준비하는 단계, (b) 상기 (a) 단계의 원료에 제1 단백분해효소로 제1 효소처리하여 제1 효소처리물을 수득하는 단계, (c) 상기 제1 효소처리물을 제2 단백분해효소로 제2 효소처리하여 제2 효소처리물을 수득하는 단계, (d) 상기 제2 효소처리물을 제3 단백분해효소로 제3 효소처리하여 제3 효소처리물을 수득하는 단계, 및 (e) 상기 제3 효소처리물을 건조한 후 분말화하는 단계를 통해 제조된 효소처리 로얄젤리를 포함하는 관절염 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 약학적 조성물은 효소처리 로얄젤리를 0.1 내지 50 중량% 포함하며, 함량은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 환자의 상태 및 질환의 종류 및 진행 정도에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 효소처리 로얄젤리를 포함하는 약학적 조성물의 바람직한 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 기간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 그러나 바람직한 효과를 위해서, 본 발명의 조성물은 1일 0.01 mg/kg 내지 10 g/kg으로, 바람직하게는 1 mg/kg 내지 1 g/kg으로 투여하는 것이 좋다. 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수회 나누어 투여할 수 있다. 따라서, 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 효소처리 로얄젤리를 포함하는 약학적 조성물은 쥐, 생쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁내 경막 또는 뇌혈관내(intracerebroventricular) 주사에 의해 투여될 수 있다. 본 발명의 효소처리 로얄젤리를 포함하는 약학적 조성물의 투여 형태는 이들의 약학적 허용 가능한 염의 형태로도 사용될 수 있고, 또한 단독으로 또는 타 약학적 활성 화합물과 결합뿐만 아니라 적당한 집합으로 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 효소처리 로얄젤리를 제조하기 위하여 이용되는 3종의 단백분해효소 각각을 상이한 조건 하에 순차적으로 효소처리하는 단계를 통해 효소처리 로얄젤리를 제조할 경우, 유리 아미노산의 함량이 증가되고 항산화 효과가 우수할 뿐 아니라 관절염 유발 인자의 발현을 억제 및 감소시켜 관절염을 예방, 개선 및 치료할 수 있는 효소처리 로얄젤리를 제조할 수 있다.
또한, 상기 방법을 통해 제조된 효소처리 로얄젤리는 항산화 효과가 우수할 뿐 아니라 관절염 유발 인자의 발현을 억제 및 감소시킴으로, 관절건강을 개선하기 위한 건강기능식품 조성물, 식품 조성물, 식품 첨가제 조성물, 또는 관절염을 치료하기 위한 약학적 조성물로 이용할 수 있다.
도 1은 실험예 3에 따라 산화질소의 발현량을 확인한 결과이다.
도 2는 실험예 3에 따라 PGE2의 발현량을 확인한 결과이다.
도 3은 실험예 3에 따라 TNF-α의 발현량을 확인한 결과이다.
도 4는 실험예 3에 따라 MMP-9의 발현량을 확인한 결과이다.
도 5는 실험예 4에 따라 연골조직의 손상정도를 확인한 결과이다(**; p<0.01 VS NOR, #; p<0.05, VS CON, ##; p<0.01, VS CON).
도 6은 실험예 4에 따라 Micro-CT를 이용한 무릎관절 손상정도를 확인한 결과이다.
도 7은 실험예 4에 따라 PGE2의 발현량을 확인한 결과이다(***; p<0.001 VS NOR, ##; p<0.01, VS CON, ###; p<0.001, VS CON).
도 8은 실험예 4에 따라 COX-2의 발현량을 확인한 결과이다(COX-2 발현 시험 결과 *; p<0.05 VS NOR, #; p<0.05, VS CON, ##; p<0.01, VS CON).
도 9는 실험예 4에 따라 TNF-α의 발현량을 확인한 결과이다(**; p<0.01 VS NOR, ##; p<0.01, VS CON).
도 10은 실험예 4에 따라 IL-6의 발현량을 확인한 결과이다(**; p<0.01 VS NOR, #; p<0.05, VS CON, ##; p<0.01, VS CON).
도 11은 실험예 4에 따라 MMP-2의 발현량을 확인한 결과이다(**; p<0.001 VS NOR, #; p<0.05, VS CON, ##; p<0.01, VS CON).
도 12는 실험예 4에 따라 MMP-9의 발현량을 확인한 결과이다(**; p<0.01 VS NOR, #; p<0.05, VS CON, ##; p<0.01, VS CON).
도 13은 실험예 4에 따라 MMP-13의 발현량을 확인한 결과이다( ***; p<0.001 VS NOR, ###; p<0.001, VS CON).
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예: 효소처리 로열젤리의 제조
동결건조된 로얄젤리 분말을 칭량하고, 정제수를 로얄젤리 분말 중량의 5배로 첨가하여 혼합하였다. 그 다음 상기 혼합물에 단백분해효소 3종을 각각 순차적으로 처리하여 개별 효소처리를 진행하였다. 구체적으로, 로얄젤리 분말 및 정제수 혼합물에 로얄젤리 중량 대비 2% 엔도형 단백분해효소(Alphalase NP, 제1 단백분해효소)를 혼합한 후 pH 7.0, 기압 0.5 atm, 온도 50℃ 조건에서 4시간 동안 효소처리하여 제1 효소처리물을 수득한 후, 30℃에서 30분간 냉각시켰다. 냉각된 제1 효소처리물에 로얄젤리 중량 대비 2% 엑소형 단백분해효소(Prozyme 2000P, 제2 단백분해효소)를 혼합한 후 pH 6.0, 기압 0.7 atm, 온도 55℃ 조건에서 4시간 동안 효소처리하여 제2 효소처리물을 수득한 후, 30℃에서 30분간 냉각시켰다. 냉각된 제2 효소처리물에 로얄젤리 중량 대비 3% 엔도 및 엑소형 단백분해효소(Probeef 2000P, 제3 단백분해효소)를 혼합한 후 pH 9.0, 기압 1.0 atm, 온도 45℃ 조건에서 4시간 동안 효소처리하여 제3 효소처리물을 수득하였다. 상기 제3 효소처리물을 90℃에 15분간 단백질분해효소의 비활성화 및 멸균시켰다. 그 다음 LNF 처리(액체질소동결기(liquid nitrogen freezer, LNF)를 이용하여 -180℃ 내지 -195℃에서 급속동결) 및 동결건조(-35℃ 내지 -45℃) 후 분쇄하여 효소처리된 로열젤리를 제조하였다.
비교예: 효소처리 로열젤리의 제조
동결건조된 로얄젤리 분말을 칭량하고, 정제수를 로얄젤리 분말 중량의 5배로 첨가하여 혼합하였다. 그 다음, 로얄젤리 분말 및 정제수 혼합물에 엔도형 단백분해효소(Alphalase NP), 엑소형 단백분해효소(Prozyme 2000P), 엔도 및 엑소형 단백분해효소(Probeef 2000P) 3종을 각각 로얄제리 중량 대비 1%씩 혼합한 후 특정 조건(55℃: 3시간, 45℃: 3시간, 50℃: 3시간, 0.5 atm, pH 6)에서 통합 효소처리를 하였다. 상기 효소처리물을 90℃에 15분간 단백질분해효소의 비활성화 및 멸균시켰다. 그 다음 동결건조(-35℃ 내지 -45℃) 후 분쇄하여 효소처리된 로열젤리를 제조하였다.
실험예 1: 단백질분해효소 처리에 따른 총 유리아미노산 분석
효소처리 로얄젤리의 제조방법에 따라 제조된 효소처리 로얄젤리에서 유리아미노산의 함량을 확인하였다. 실시예 및 비교예에서 제조된 효소처리 로열젤리의 유리아미노산의 함량은 식품공전의 시험법을 참고하여 확인하였다. 간략하게는 실시예 및 비교예에서 제조한 효소처리 로얄젤리 1g에 증류수 9mL을 첨가하여 100℃ 워터배스(water bath)에서 가열한 후, 원심분리하여 상등액을 취하고 0.2um 시린지 필터로 여과하여 시험용액을 준비하고, HPLC 분석(Dionex ultimate 3000)을 통해 분석을 진행하였다. 분석 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
총 유리아마노산(mg/100ml)
실시예 643.3±2.8
비교예 574.1±3.7
그 결과 상기 표 1에서 확인할 수 있듯이, 단백분해효소 3종을 각각 순차적으로 처리하여 개별 효소처리한 실시예의 효소처리 로얄젤리가 단백분해효소 3종 통합처리하여 효소처리한 비교예의 효소처리 로얄젤리보다 유리아미노산의 함량이 약 60mg 증가하였다.
실험예 2: 효소처리 로얄젤리의 항산화 효능 확인
효소처리 로얄젤리의 제조방법에 따라 제조된 효소처리 로얄젤리의 항산화 효능을 확인하였다. 항산화 활성의 경우 DPPH 시험법으로 시험을 진행하였다. DPPH(2,2-dipheyl-1-picrylhydrazyl)는 산화된 형태에서 free radical을 가지고 있어 전자공여체인 항산화제와 만나면 전자를 얻어 환원이 되는 원리를 이용한 시험법으로써, DPPH를 시료와 반응시킨 후 분광 광도계(Spectrophotometer)를 이용하여 흡광도를 측정하여 결과를 확인하였다. 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
DPPH 소거능(%)
실시예 18.51±0.05
비교예 11.35±0.02
그 결과 상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 단백분해효소 3종을 각각 순차적으로 처리하여 개별 효소처리한 실시예의 효소처리 로얄젤리가 단백분해효소 3종 통합처리하여 효소처리한 비교예의 효소처리 로얄젤리보다 DPPH 소거능이 약 7%정도 증가되는 것으로부터 항산화 효능이 우수한 것을 확인하였다.
실험예 3: 효소처리 로얄젤리의 관절염 유발 인자 억제능 확인
단백분해효소 3종을 각각 순차적으로 처리하여 제조한 로얄젤리(실시예) 및 단백분해효소 3종을 통합 처리하여 제조한 로얄젤리(비교예)의 관절염 유발 인자 억제 효과를 확인하였다.
시험은 RAW 264.7 마우스 대식세포를 이용하여 시험을 진행하였다. 10% fetal bovine serum(FBS)와 penicillin streptomycine 100units/ml이 함유된 DMEM 배지를 이용하여 배양하였으며, 37℃, 5% CO2 인큐베이터에서 환경에서 배양하였고, 3일에 한번씩 계대배양을 통해 수득한 세포를 이용하여 확인하였다.
1) 산화질소 및 PGE2 발현량 확인
RAW 264.7 세포를 10% FBS, 1% 페니실린을 함유한 RPMI 배지를 사용하여 배양하고, 24-well plate에 RAW 264.7 세포를 5*104 cell/well로 seeding하고, 24시간 동안 인큐베이션 하였다. 그 다음 시험 물질을 각각 처리하고, 1시간 뒤 LPS로 자극한 다음 18시간 후에 cell Media를 수거하여 분비된 NO 및 PGE2를 측정하였다. NO는 Griess reagent를 이용하여 확인하였고, PGE2는 ELISA kit를 이용하여 측정하였다. 결과는 도 1 및 도 2에 나타내었다.
그 결과 도 1 및 도 2에서 확인할 수 있듯이, LPS에 의해서 증가된 NO 및 PGE2의 발현량이 효소처리된 로열젤리에 의해 감소되었으며, 특히 단백분해효소 3종을 각각 순차적으로 처리하여 제조한 로얄젤리(실시예)가 단백분해효소 3종을 통합 처리하여 제조한 로얄젤리(비교예)보다 NO 및 PGE2를 감소시키는데 더 우수한 것으로 나타났다.
2) 염증성 Cytokine의 변화 확인
RAW 264.7 세포를 24-well plate에 seeding(1.5*105 cells/ml)하고, 10% FBS가 첨가된 DMEM 배지를 이용하여 18시간 안정화 시킨 후, 각각의 샘플을 LPS와 동시 처리하여 24시간 동안 배양하였다. 24시간 후, 염증성 사이토카인의 생성량을 확인하기 위하여 상층액을 분리한 후, 각각의 TNF-α ELISA kit를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
그 결과 도 3에서 확인할 수 있듯이, LPS에 의해서 증가된 TNF-α 발현량이 단백분해효소 3종을 각각 순차적으로 처리하여 제조한 로얄젤리(실시예)에 의해 현저히 감소한 것을 확인하였다.
3) MMP-9
RAW 264.7 세포를 24-well plate에 seeding(1.5*105 cells/ml)하고, 10% FBS가 첨가된 DMEM 배지를 이용하여 18시간 안정화 시킨 후, 각각의 샘플을 LPS를 동시 처리하여 24시간 동안 배양하였다. 24시간 후, MMP-9 생성량을 확인하기 위하여 상층액을 분리한 후, MMP-9 ELISA kit를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
그 결과 도 4에서 확인할 수 있듯이, LPS에 의해서 증가된 MMP-9 발현량이 단백분해효소 3종을 각각 순차적으로 처리하여 제조한 로얄젤리(실시예)에 의해 현저히 감소한 것을 확인하였다.
상기 결과를 종합해 볼 때, 단백분해효소 3종을 각각 순차적으로 처리하여 제조한 로얄젤리(실시예)가 단백분해효소 3종을 통합 처리하여 제조한 로얄젤리(비교예)보다 관절염 유발 인자 및 연골조직을 분해하는 단백질인 MMP-9의 억제능이 우수하였다. 이러한 결과를 따라 이하 관절염 유효성 평가는 본 발명의 제조방법에 따라 제조한 효소처리 로얄젤리만을 이용하여 확인하였다.
준비예: 관절염 유효성 평가를 위한 동물모델 제작
SD-Rat을 다물사이언스로부터 8주령을 구입하였다. 구입 후 사육시설에서 7일간 순화 기간을 거친 후 실험에 투입하였다. 사육은 온도 22±2, 습도 40~60%, 명암주기 12시간의 조건 하에서 사료·음수 자율 섭취, 자율 운동하도록 하여 사육하였다. 사육실 온·습도는 8시간 단위로 확인하였다.
관절염은 MIA 3mg/kg의 농도로 슬관절에 1cc 주사기로 투여하여 유도하였으며, 관절염 유효성 평가를 위한 시험군으로는 하기 표 3과 같이 설정하였다.
구분 시험군 투여물질
NOR 음성대조군 PBS
CON 대조군 PBS, MIA 3mg/kg 처리
ERJ50 실시예 저농도 실시예 50mg/kg, MIA 3mg/kg 처리
ERJ100 실시예 중농도 실시예 100mg/kg, MIA 3mg/kg 처리
ERJ200 실시예 고농도 실시예 200mg/kg, MIA 3mg/kg 처리
PC 양성대조군 초록입홍합추출물 200mg/kg, MIA 3mg/kg 처리
실험예 4: 효소처리 로얄젤리의 관절염 유효성 평가
1) 연골조직의 손상정도 확인
상기 준비예에서 관절염을 유도한 뒤 실시예에서 제조한 효소처리 로얄젤리를 50, 100, 200mg/kg의 농도로 경구투여용 존데(Feeding needle catheter for mice and rats)를 이용하여 매일 일정한 시간에 강제경구투여 하였고, 시험은 총 4주간 투여한 뒤 해부를 통하여 골관절염 관련 유효성을 평가하였다.
관절염의 손상정도 및 치료에 따른 개선정도를 객관적으로 평가하기 위하여 표 4를 참고하여 Mankin법에 의한 분류에 따른 스코어를 매겨서 확인하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
Parameters Description Grade
Structure Normal
Surface irregularities
Pannus and surface irregularities
Clefts to transitional zone
Clefts to radial zone
Clefts to calcified zone
Complete disorganization
0
1
2
3
4
5
6
Cells Normal
Diffuse hypercellularity
Cloning
Hypocellularity
0
1
2
3
Staining Normal
Slight reduction
Moderate reduction
Severe reduction
No dye noted
0
1
2
3
4
그 결과 도 5에서 확인할 수 있듯이, MIA에 의해 유도된 관절염이 본 발명에 의해 제조된 효소처리 로열젤리를 처리함에 따라 농도 의존적으로 감소 효과가 나타났다.
2) Micro-CT를 이용한 무릎관절 손상정도 확인
Micro-CT를 이용하여 MIA에 의해 무릎연골의 손상 정도 등에 따른 효소처리 로얄젤리의 효과를 확인하기 위하여 시험을 진행하였다. 시험 종료 후 시험동물의 측정부위를 10% 중성포르말린을 이용하여 고정처리한 뒤 Micro-CT를 촬영하여 연골 부위의 손상의 정도를 확인하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
그 결과 도 6에서 확인할 수 있듯이, 대조군의 경우 음성대조군에 비하여 연골조직이 찢어지고 형태가 무너진 것을 알 수가 있었으며, 효소처리 로얄젤리를 투여할 경우, 손상된 부분이나 손상의 정도가 약해진 것으로 보아 MIA 유도에 따른 조직 손상을 보호해 주는 것으로 보인다.
3) 관절연골조직의 염증성 인자 변화 확인
관절염이 유도되면 다양한 Cytokine들이 발현되는 것으로 알려져 있으며, 특히 연골조직을 파괴하는 MMP(Matrix Metalloproteinase)나 Prostaglandin E2(PGE2)의 농도가 증가되어 통증이 증가된다고 보고되어 있다. 관절염의 유도에 따른 염증성 cytokine의 변화를 확인하기 위하여 모든 실험동물을 마취시킨 후 심장에서 혈액을 취하여 3,000 rpm에서 15분간 원심 분리하여 분리한 혈청으로부터 혈중 염증성 사이토카인 함량 분석을 진행하였다. 각 각의 사이토카인에 대해서 ELISA 시험법을 이용하여 결과를 확인하였다.
3-1) PGE2, COX-2 및 염증성 Cytokine의 변화 확인
MIA에 의한 연골 조직의 손상에 의해서 계속적인 통증 및 염증이 발생되게 되며, 그 중 특히 PGE2의 증가가 특징적으로 나타나게 된다. PGE2의 증가는 COX-2의 합성이 증가되며 계속적인 염증성 Cytokine의 생산으로 염증반응이 악화 되게 된다. 이에 따라 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 효소처리 로얄젤리의 처리에 따른 PGE2, COX-2 및 염증성 사이토카인의 변화 확인하였으며, 그 결과를 도 7 내지 도 10에 나타내었다.
그 결과 도 7 및 도 8에서 확인할 수 있듯이, 관절염이 유도됨에 따라 PGE2의 발현이 유의적으로 증가되어 COX-2 합성 또한 증가되었으며, 본 발명에 따라 제조된 효소처리 로얄젤리 투여 시 농도 의존적으로 PGE2 및 COX-2가 감소되는 것으로부터 관절염에 의한 염증 및 통증을 억제할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 도 9 및 도 10에서 확인할 수 있듯이, 관절염이 유도됨에 따라 증가한 사이토카인의 수준이 본 발명에 따라 제조된 효소처리 로얄젤리 투여 시 농도 의존적으로 감소하는 것을 확인하였으며, 이러한 결과로부터 관절염에 의한 염증 및 통증을 억제할 수 있음을 알 수 있다.
3-2) MMP 발현 변화 확인
연골조직 등을 파괴하는 것으로 알려진 MMP's 단백질 변화를 MMP's 단백질 변화는 ELISA kit를 이용하여 측정함으로써 확인하였으며, 그 결과를 도 11 내지 13에 나타내었다.
그 결과 도 11 내지 13에서 확인할 수 있듯이, 관절염이 유도됨에 따라 MMP's 단백질이 증가하는데 반해 본 발명에 따라 제조된 효소처리 로얄젤리를 처리할 경우 MMP's 단백질의 합성이 억제되는 것을 확인하였다.

Claims (11)

  1. 하기 단계를 포함하는 효소처리 로얄젤리의 제조방법:
    (a) 동결건조된 로열젤리에 정제수를 혼합하여 원료를 준비하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계의 원료에 제1 단백분해효소로 제1 효소처리하여 제1 효소처리물을 수득하는 단계;
    (c) 상기 제1 효소처리물을 제2 단백분해효소로 제2 효소처리하여 제2 효소처리물을 수득하는 단계;
    (d) 상기 제2 효소처리물을 제3 단백분해효소로 제3 효소처리하여 제3 효소처리물을 수득하는 단계; 및
    (e) 상기 제3 효소처리물을 건조한 후 분말화하여 효소처리 로얄젤리를 수득하는 단계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단백분해효소는 엔도형 단백분해효소이고, 제1 효소처리는 6.5 내지 7의 pH, 0.3atm 내지 0.6atm의 기압, 48℃ 내지 52℃의 온도에서 3시간 내지 5시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 효소처리 로얄젤리의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단백분해효소는 엑소형 단백분해효소이고, 제2 효소처리는 5.5 내지 6.0의 pH, 0.6atm 내지 0.8atm의 기압, 53℃ 내지 58℃의 온도에서 3시간 내지 5시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 효소처리 로얄젤리의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단백분해효소는 엔도 및 엑소형 단백분해효소이고, 제3 효소처리는 8.5 내지 9.5의 pH, 0.9atm 내지 1.1atm의 기압, 43℃ 내지 48℃의 온도에서 3시간 내지 5시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 효소처리 로얄젤리의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    (b) 단계 및 (c) 단계 사이와 (c) 단계와 (d) 단계 사이에 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 효소처리 로얄젤리의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계의 건조는,
    (e-1) 액체질소동결기(liquid nitrogen freezer, LNF)를 이용하여 제3 효소처리물을 -180℃ 내지 -195℃에서 급속동결하는 단계; 및
    (e-2) 상기 (e-1) 단계에서 급속동결된 제3 효소처리물을 -35℃ 내지 -45℃에서 동결건조하는 단계;를 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 효소처리 로얄젤리의 제조방법.
  7. 제1항의 제조방법을 통해 제조된 효소처리 로얄젤리.
  8. 제7항에 따른 효소처리 로얄젤리를 포함하는 관절건강 개선용 건강기능식품 조성물.
  9. 제7항에 따른 효소처리 로얄젤리를 포함하는 관절건강 개선용 식품 조성물.
  10. 제7항에 따른 효소처리 로얄젤리를 포함하는 관절건강 개선용 식품 첨가제 조성물.
  11. 제7항에 따른 효소처리 로얄젤리를 포함하는 관절염 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
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KR101418067B1 (ko) 2012-12-20 2014-07-14 주식회사 삼양제넥스 효소처리를 통한 저알레르기성 로얄젤리 제조방법
KR20160042538A (ko) 2014-10-10 2016-04-20 대한민국(농촌진흥청장) 10-hda를 함유하는 로열젤리를 유효성분으로 포함하는 면역 활성 증강용 조성물
KR101900258B1 (ko) 2016-08-16 2018-09-19 (주) 바이텍 효소처리 로얄젤리 제조방법 및 효소처리 로얄젤리

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