KR20230004158A - 고 함량의 c-피코시아닌 추출물 제조방법 및 이를 이용한 건강기능식품 - Google Patents

고 함량의 c-피코시아닌 추출물 제조방법 및 이를 이용한 건강기능식품 Download PDF

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Abstract

본 고 함량의 C-피코시아닌 추출물 제조방법 및 이를 이용한 건강기능식품에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고 함량의 C-피코시아닌 추출물 제조방법은 스피루리나에 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합물에 1 내지 300분 동안 초음파를 가하는 초음파추출단계; 상기 초음파 처리단계 이후에 상기 혼합물을 방치하는 방치단계; 및 상기 혼합물을 여과하는 단계;를 포함하는 것이다.
본 발명은 C-피코시아닌(C-Phycocyanin)의 함량이 높은 조성물의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법을 통하여 제조된 조성물을 통하여 다양한 제형의 식품 또는 기능성 식품을 제공할 수 있다.

Description

고 함량의 C-피코시아닌 추출물 제조방법 및 이를 이용한 건강기능식품{METHOD FOR MANUFACTURING HIGH CONTENT OF C-PHYCOCYANIN EXTRACT AND HEALTH FUNCTIONAL FOOD USING THE SAME}
본 고 함량의 C-피코시아닌 추출물 제조방법 및 이를 이용한 건강기능식품에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 스피루리나으로부터 고 함량의 C-피코시아닌(C-Phycocyanin)의 추출물을 제조할 수 있는 추출방법을 제공한다. 또한 본 발명은 상기 추출방법으로 제조된 조성물을 유효성분으로 포함하는 식품 또는 기능성 식품을 제공한다.
염증성 질환은 가장 중요한 건강 문제 중 하나로 인식되고 있다. 염증은 일반적으로 외부 물질 또는 해로운 자극에 의한 숙주 침입에 대해 신체 조직의 국소화된 보호 반응이다. 염증의 원인은 박테리아, 바이러스 및 기생충과 같은 감염성 원인, 화상 또는 방사선 조사와 같은 물리적 원인, 독소, 약물 또는 산업적 제제와 같은 화학 약품, 알러지 및 자가면역 반응과 같은 면역적 반응, 또는 산화성 스트레스와 연관된 상태일 수 있다. 염증은 통증, 적화 현상, 부기, 열 및 감염된 영역의 궁극적인 기능 손실을 그 특징으로 한다. 이들 증상은 면역계의 세포 사이에서 일어나는 일련의 복잡한 상호작용의 결과이다. 세포의 반응으로 인해 결과적으로 여러 그룹의 염증 매개자의 상호작용 네트워크가 생성된다: 단백질(예를 들면, 사이토카인, 효소(예를 들면, 프로테아제, 퍼옥시다아제), 주요 염기성 단백질, 점착 분자(ICAM, VCAM), 지질 매개자(예를 들면, 에이코사노이드, 프로스타글란딘, 류코트라이엔, 혈소판 활성화인자(PAF)), 반응성 산소종(예를 들면, 하이드로퍼옥사이드, 슈퍼옥사이드 음이온 O2-, 산화질소(NO) 등). 그러나, 염증의 이들 매개자중 대부분은 또한 정상적인 세포 활성의 조절자이다. 따라서, 염증 반응의 결핍으로 인해 숙주가 제어되지 않으면서 손상(즉, 감염)되고, 따라서 만성 염증으로 인해 부분적으로는 상기 언급된 매개자 중 여럿이 과다 생성됨으로써 매개되는 염증성 질환이 야기된다.
한편, C-피코시아닌(C-phycocyanin)이라는 청색의 천연색소 단백질이 많이 함유된 것으로 알려져 있다. C-피코시아닌은 수용성이며 아주 강한 형광을 나타내고 항산화 기능이 매우 뛰어나, 식품, 의약품 및 화장품 원료로서 주목을 받고 있다. 일례로, 씨-피코시아닌은 담즙 색소와 같이 지방의 소화를 도와주고, 면역조절 기능, 항산화, 항암, 항혈액응고 및 항바이러스 효과 등을 의료에 이용하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 또한 씨-피코시아닌은 염증을 유발하는 COX-2 효소의 억제제로서 알레르기성 염증 반응을 억제하는 것으로 알려져 있어, 아토피성 피부염과 같은 알레르기성 질환의 개선 및 치료 용도로도 연구되고 있다.
C-피코시아닌 관련 선행기술로는 한국공개특허 제2017-0036879호에 화장품 원료로 이용하기 위한 피코시아닌의 추출 및 안정화 방법이 개시되어 있고, 한국공개특허 제2015-0143914호에 스피루리나 추출물을 유효성분으로 함유하는 비만 예방 및 치료용 약학적 조성물이 개시된 바 있다.
KR 10-2017-0036879 A KR 10-2015-0143914 A
본 발명의 목적은 C-피코시아닌(C-Phycocyanin)의 함량이 높은 조성물의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 스피루리나로부터 C-피코시아닌(C-Phycocyanin) 함량이 높은 조성물을 제조할 수 있는 추출방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 상기 방법을 통하여 항산화, 항염증 및 염증성 장질환을 예방 및 개선할 수 있는 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 상기 조성물을 유효성분으로 포함하는 식품 또는 기능성 식품을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고 함량의 C-피코시아닌 추출물 제조방법은 스피루리나에 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합물에 1 내지 300분 동안 초음파를 가하는 초음파처리단계; 상기 초음파 처리단계 이후에 상기 혼합물을 방치하는 방치단계; 및 상기 혼합물을 여과하는 단계;를 포함하는 것이다.
상기 혼합단계에서 용매는 물, 탄소수 1 내지 10의 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 고 함량의 C-피코시아닌 추출물 제조방법에 있어서, 상기 용매는 0.0001 내지 0.1 중량%의 인산나트륨(Sodium phosphates)이 함유되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 염증 질환 및 염증성 장질환 예방 및 개선용 조성물의 제조방법은 스피루리나에 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합물에 1 내지 300분 동안 초음파를 가하는 초음파처리단계; 상기 초음파 처리단계 이후에 상기 혼합물을 방치하는 방치단계; 상기 혼합물을 여과하여 스피루리나 추출물을 제조하는 단계; 및 상기 스피루리나 추출물에 산골취 추출물을 혼합하는 추출물혼합단계를 포함하는 것이다.
상기 혼합단계에 있어서, 상기 용매는 0.0001 내지 0.1 중량%의 인산나트륨(Sodium phosphates)이 함유되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식품은 상기 제조방법에 따라 제조된 조성물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 건강기능식품은 상기 제조방법에 따라 제조된 조성물을 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고 함량의 C-피코시아닌 추출물 제조방법은 스피루리나에 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합물에 1 내지 300분 동안 초음파를 가하는 초음파처리단계; 상기 초음파 처리단계 이후에 상기 혼합물을 방치하는 방치단계; 및 상기 혼합물을 여과하는 단계;를 포함하는 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 '추출물'은 상술한 바와 같이 당업계에서 조추출물(crude extract)로 통용되는 의미를 갖지만, 광의적으로는 추출물을 추가적으로 분획(fractionation)한 분획물도 포함한다.
즉, 천연 추출물은 추출용매를 이용하여 얻은 것뿐만 아니라, 여기에 정제과정을 추가적으로 적용하여 얻은 것도 포함한다. 예컨대, 상기 추출물을 일정한 분자량 컷-오프 값을 갖는 한외 여과막을 통과시켜 얻은 분획, 다양한 크로마토그래피(크기, 전하, 소수성 또는 친화성에 따른 분리를 위해 제작된 것)에 의한 분리 등, 추가적으로 실시된 다양한 정제 방법을 통해 얻어진 분획도 본 발명의 천연 추출물에 포함되는 것이다.
본 발명에서 이용되는 천연 추출물은 감압 증류 및 동결 건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과 정에 의해 분말 상태로 제조될 수 있다.
본 명세서에서 용어 '유효성분으로 포함하는'이란 하기의 천연 추출물의 효능 또는 활성을 달성하는 데 충분한 양을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 중, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
상기 스피루리나는 스피롤리나로도 불리며, 시아노박테이라(남세균의 일종이다. 인간과 동물이 섭취할 수 있으며, Arthrospira platensis, A. fusiformis, A. maxima. 3종이 알려져 있다. 본 발명에서 말하는 녹색을 띄는 스피루리나 및 스피루리나는 청색을 띄는 블루 스피루리나를 포함한다.
본 연구에서는 경우 상기 스피루리나의 지표물질로 C-피코시아닌(C-Phycocyanin)를 확인하였으며, 상기 스피루리나 추출물을 포함하는 경우 상기 C-피코시아닌(C-Phycocyanin) 및 기타 유효성분을 통하여 염증 질환 및 염증성 장질환을 예방 및 개선하는 효과가 우수하다는 점을 확인하였다.
상기 추출물은 물, 탄소수 1 내지 10의 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 용매로 추출된 것일 수 있다.
바람직하게 상기 추출물은 물, 탄소수 1 내지 6의 저급 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 추출 용매를 이용하여 추출되는 것이다.
상기 초음파 처리단계는 30 내지 50℃, 0.1 내지 2.5시간 동안 반응을 진행하며, 추출용매는 물 또는 50 내지 100%의 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다. 구체적으로는 40 내지 50℃, 1 내지 2.5시간 동안 추출하며, 추출용매로 물 또는 70 내지 80%의 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다.
상기 초음파처리단계를 거치는 경우 본 연구에서 스피루리나의 지표물질로 사용하는 C-피코시아닌(C-Phycocyanin)의 함량이 높아지며, 기타 유효성분과 각 유효성분의 상호 작용에 따라 함염 및 염증성 장질환을 예방 및 개선하는 효과가 높아진다는 점을 확인하였다.
상기 추출 용매는 시료의 중량 기준으로 2 내지 50배를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 2 내지 20배이다.
상기 방치단계는 추출을 위해 시료는 추출 용매에서 침출을 위해 1 내지 72 시간 동안 방치되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 3 내지 48시간 동안 방치될 수 있다.
상기 여과단계 이후에 얻어진 추출물은 새로운 분획 용매를 순차적으로 적용하여 분획할 수 있다. 분획시 사용하는 분획 용매는 상기 용매는 물, 헥산, 부탄올, 에틸아세트산, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이다.
또한 상기 여과 단계 이후에 추출물 또는 분획물을 얻은 후에는 농축 또는 동결건조 등의 방법을 추가적으로 사용할 수 있다.
상기 혼합단계에 있어서, 상기 용매는 0.0001 내지 0.1 중량%의 인산나트륨(Sodium phosphates)이 함유되는 것일 수 있다.
상기 용매를 물로 하고, 인산 나트륨(Sodium phosphates)이 0.0001 내지 0.1 중량%로 함유되는 경우 추출물에 포함된 C-피코시아닌(C-Phycocyanin)의 함량이 크게 높아지며, 기타 유효성분의 수득량 및 그 활성을 증가로 함염 및 염증성 장질환을 예방 및 개선하는 효과가 상당히 높아질 수 있다.
특히 상기 인산나트륨이 함유된 용매를 사용하면서, 초음파처리단계를 진행하는 경우 추출물에 포함된 C-피코시아닌(C-Phycocyanin)의 함량이 매우 높아 고 함량의 C-피코시아닌 추출물이 얻어질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 염증 질환 및 염증성 장질환 예방 및 개선용 조성물의 제조방법은 스피루리나에 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합물에 1 내지 300분 동안 초음파를 가하는 초음파처리단계; 상기 초음파 처리단계 이후에 상기 혼합물을 방치하는 방치단계; 상기 혼합물을 여과하여 스피루리나 추출물을 제조하는 단계; 및 상기 스피루리나 추출물에 산골취 추출물을 혼합하는 추출물혼합단계를 포함하는 것이다.
염증성 장질환 (Inflammatory bowel disease, IBD)은 장관에 원인미상의 만성 염증을 일으키는 질환으로 악화와 호전을 반복하면서 진행하는 임상경과를 보이며, 궤양성 대장염과 크론병이 대표적인 질환이다. 염증성 장질환의 발생 원인이나 병태생리에 대해서는 아직까지 명확히 알려져 있지 않지만, 유전적 요인, 장내 세균이나 음식물 등의 환경적 요인, 면역학적 요인 등이 복합적으로 발생기전에 관여하는 것으로 추정되고 있다.
장 면역계의 지속적이거나 부적절한 활성화는 만성 점막성 염증의 병태생리에 중요한 역할을 하며, 특히 호중구, 대식세포, 림프구 및 비만세포의 침윤에 의해 결국 점막 파괴 및 궤양을 초래한다. 침윤되고 활성화된 호중구는 활성산소종 및 활성질소종의 중요한 원인이 되며, 이러한 활성종은 세포독성 물질로서 가교 단백질, 지질 및 핵산을 분해하는 산화적 스트레스를 유도하고 상피성 기능장애 및 손상을 초래한다.
염증성 장질환의 근본적 치료법은 아직 확립되어 있지 않아 증상을 완화시킬 수 있는 약제가 사용되고 있다. 주로 프로스타글란딘(prostaglandins)의 생성을 차단하는 5-아미노살리실산(5-aminosalicylic acid, 5-ASA) 계통 약물, 예를 들어 설파살라진(sulfasalazine) 등을 이용하거나, 스테로이드류의 면역억제제를 사용하고 있다.
그러나 상기 설파살라진은 복부허실(fullness), 두통, 발진, 간질환, 백혈구 감소증, 무과립구증, 남성 불임 등과 같은 부작용 또는 역효과를 일으키기 쉽다. 또한, 설파살라진이 장의 환부를 절개한 환자 또는 차도가 있는 환자에게 충분한 재발 억제 효과가 있는지는 불분명하다.
한편, 스테로이드류의 면역억제제는 부신피질 스테로이드로서, 단기적인 효과는 인정받고 있지만, 장기적인 예후를 향상시킬 수는 없다. 또한, 유도된 감염성 질환, 2차 부신피질 부전증, 소화성 궤양, 당뇨병, 정신장애, 스테로이드성 신장병 등과 같은 부작용의 측면에서 단지 급성인 경우에만 사용되어야 한다는 한계점을 가진다.
다시 말해, 아직까지 염증성 장질환에 대해 신뢰할 만한 치료요법이 없으므로, 부작용이 없고 저렴하면서도 치료 효과가 우수한 새로운 치료제의 개발이 필요한 실정이며, 그 예로 천연물 추출물을 사용한 염증성 장질환 예방 또는 치료용 조성물 등이 개발되고 있다.
상기 추출물혼합단계에 따라 산골취 추출물을 더 포함하는 경우 상기 스피루리나 추출물과 서로 다른 매커니즘에 의한 항염 및 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선 활성을 통하여 조성물 사용에 따른 항염 및 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선 활성이 높아지는 점을 확인할 수 있다.
따라서 상기 추출물혼합단계에 의하는 경우 더 포함하여 보다 적은 함량으로 우수한 항염 및 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선 효과를 가지는 조성물을 제공할 수 있다. 이는 세포 독성 등의 부작용의 위험을 낮춤면서 우수한 효과를 낼 수 있기 때문에 장기간 복용하면서 항염 및 염증성 장질환을 예방 및 개선하도록 하는 점에서 상당히 유리한 특성이 될 수 있다.
바람직하게 상기 추출물혼합단계는 스피루리나 추출물 100 중량부에 대하여 산골취 추출물 1 내지 10 중량부가 포함되도록 혼합하는 것일 수 있다. 특히 상기 혼합범위에서 우수한 효과가 달성된다. 상기 산골취 추출물이 1 중량부 미만으로 포함되는 경우 산골취 추출물의 함량이 상대적으로 적어 상기 산골취 추출물에 포함된 항염 및 염증성 장질환을 예방 및 개선하는 활성 나타내는 효과가 미미하며, 상기 산골취 추출물이 10 중량부를 초과하는 경우 산골취 추출물의 함량이 상대적으로 높아 조성물 전체의 항염 및 염증성 장질환을 예방 및 개선하는 효과가 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
더 바람직하게 상기 추출물혼합단계는 상기 스피루리나 추출물 100 중량부에 대하여 마늘 추출물 5 내지 15 중량부; 생강 추출물 5 내지 15 중량부; 비름 추출물 1 내지 5 중량부를 더 포함하도록 혼합되는 것일 수 있다.
상기 조합에 의하는 경우 스피루리나 추출물에 포함된 유효성분과 다른 매커니즘을 가진 유효성분의 활성으로 항염 효과가 크게 증진되는 효과를 달성할 수 있다. 이에 따라 상대적으로 적은 함량으로 우수한 항염 및 염증상 장질환을 예방 및 개선하는 효과를 달성할 수 있으므로, 장기간 사용에 따른 세포독성 등의 문제가 없고, 우수한 항염 효과와 함께 염증성 장질환을 예방 및 개선하는 효과를 지속적으로 나타내도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식품은 상기 제조방법에 따라 제조된 조성물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 식품 조성물은 분말, 과립, 정제, 캡슐, 시럽 또는 음료의 형태로 제공될 수 있으며, 이외에 다른 식품 또는 식품 첨가물과 함께 사용되고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효성분의 혼합 양은 그의 사용 목적 예를 들어 예방, 건강 또는 치료적 처치에 따라 적합하게 결정될 수 있다.
구체적인 예로, 상기 식품 조성물을 이용하여 안질환 예방 또는 개선 효과를 증강시킬 수 있는 가공식품을 제조할 수 있다. 이런 가공식품에는 예를 들어, 과자, 음료, 주류, 발효식품, 통조림, 우유가공식품, 육류가공식품, 국수 등을 포함한다. 과자는 비스킷, 파이, 케익, 빵, 캔디, 젤리, 껌, 시리얼 등을 포함한다. 음료는 음용수, 탄산음료, 기능성 이온음료, 기능성 이온음료, 주스(예를 들어, 사과, 배, 포도, 알로에, 감귤, 복숭아, 당근, 토마토 주스 등), 식혜 등을 포함한다. 주류는 청주, 위스키, 소주, 맥주, 양주, 과실주 등을 포함한다. 발효식품은 간장, 된장, 고추장 등을 포함한다. 통조림은 수산물 통조림(예들 들어, 참치, 고등어, 꽁치, 소라 통조림 등), 축산물 통조림(쇠고기, 돼지고기, 닭고기, 칠면조 통조림 등), 농산물 통조림(옥수수, 복숭아, 파일애플 통조림 등)을 포함한다. 우유가공식품은 치즈, 버터, 요구르트 등을 포함한다. 육류가공식품은 돈까스, 비프까스, 치킨까스, 소세지. 탕수육, 너겟류, 너비아니 등을 포함한다. 밀봉포장생면 등의 국수를 포함한다. 이 외에도 상기 조성물은 레토르트식품, 스프류 등에 사용될 수 있다.
본 발명의 식품 조성물을 식품첨가물로 사용하는 경우, 상기 식품 조성물을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효성분은 그의 사용 목적(예방 또는 개선)에 따라 적절하게 사용될 수 있다.
일반적으로, 식품 또는 음료의 제조시 본 발명의 조성물은 원료에 대하여 15 중량부 이하, 바람직하게는 10 중량부 이하의 양으로 첨가된다. 그러나 건강을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 건강기능식품은 상기 제조방법에 따라 제조된 조성물을 포함하는 것일 수 있다. 또한 상기 건강기능식품은 항산화, 항염 또는 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선을 위한 것일 수 있다.
본 발명에서 말하는 "건강기능식품"은 건강보조의 목적으로 특정성분을 원료로 하거나 식품원료에 들어있는 특정성분을 추출, 농축, 정제, 혼합 등의 방법으로 제조, 가공한 식품으로 건강보조식품을 포함하며, 기타, 식품성분이 갖는 생체방어, 생체리듬의 조절, 질병의 방지와 회복 등 생체조절기능을 생체에 대하여 충분히 발휘할 수 있도록 설계되고 가공된 식품으로서, 질병의 예방 및 질병의 회복 등과 관련된 기능도 갖는 것을 모두 포함하는 것으로 한다.
상기 건강기능식품의 종류에 특별한 제한은 없다. 본 발명의 식품 조성물은 식품, 특히 기능성 식품으로 제조될 수 있다. 본 발명의 기능성 식품은 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함하며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소 및 조미제를 포함한다. 예컨대, 드링크제로 제조되는 경우에는 유효성분 이외에 천연 탄수화물 또는 향미제를 추가 성분으로서 포함시킬 수 있다. 상기 천연 탄수화물은 모노사카라이드(예컨대, 글루코오스, 프럭토오스 등), 디사카라이드(예컨대, 말토스, 수크로오스 등), 올리고당, 폴리사카라이드(예컨대, 덱스트린, 시클로덱스트린 등) 또는 당알코올(예컨대, 자일리톨, 소르비톨, 에리쓰리톨 등)인 것이 바람직하다. 상기 향미제는 천연 향미제(예컨대, 타우마틴, 스테비아 추출물 등)와 합성 향미제(예컨대, 사카린, 아스파르탐 등)를 이용할 수 있다. 상기 건강기능식품 조성물 이외에 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 더 함유할 수 있다.
본 발명은 C-피코시아닌(C-Phycocyanin)의 함량이 높은 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 스피루리나로부터 C-피코시아닌(C-Phycocyanin) 함량이 높은 조성물을 제조할 수 있는 추출방법을 제공한다.
본 발명은 상기 방법을 통하여 항산화, 항염증 및 염증성 장질환을 예방 및 개선할 수 있는 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기 조성물을 유효성분으로 포함하는 식품 또는 기능성 식품을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고 함량의 C-피코시아닌 추출물 제조방법에 관한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염증 질환 및 염증성 장질환 예방 및 개선용 조성물의 제조방법에 관한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물의 C-Phycocyanin 함량분석을 위한 HPLC 결과에 관한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물의 C C-Phycocyanin 함량분석을 위한 HPLC 결과에 관한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물의 C-Phycocyanin 함량분석을 위한 HPLC 결과에 관한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물의 라디칼 소거 활성 분석에 관한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물의 항염 활성 분석결과에 관한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물과 관련하여 염증성 대장염질환모델을 이용한 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선활성을 평가에 관한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물과 관련하여 염증성 대장염질환모델을 이용한 염증반응 사이토카인 및 염증인자 분석에 관한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[실험예 1: 추출법의 분석]
1. 추출법의 분석
(1) 정제수 추출법
건조 및 분쇄된 스피루리나에 고형분 기준 10배수의 정제수를 첨가하여 30 내지 50 ℃에서 추출한 뒤 여과하여 스피루리나 추출물(E1)을 제조하였다.
(2) 정제수를 이용한 초음파 추출법
건조 및 분쇄된 스피루리나에 고형분 기준 10배수의 정제수를 첨가하여 30 내지 50 ℃에서 추출하면서 5 내지 20분간 초음파 추출법에 따라 초음파를 처리한 후 방치하여 추출하였다. 이후 여과하여 스피루리나 추출물(E2)을 제조하였다.
(3) 인산나트륨 혼합용매를 이용한 초음파 추출법
상기 (2)와 동일한 방법으로 추출물을 제조하되, 정제수에 인산나트륨이 0.01w%로 혼합된 용액을 용매로 하여 스피루리나 추출물(E3)을 제조하였다.
2. 추출법에 따른 C-피코시아닌(C-Phycocyanin) 함량의 분석
각 추출법에 따라 제조된 스피루리나 추출물 E1 내지 E3에 함유된 C-피코시아닌(C-Phycocyanin)의 함량을 비교하기 위하여 HPLC 분석을 진행하였다.
위 HPLC 분석의 조건은 Instrument: shimadzu HPLC system; C4 column(5μm, 4.0mm × 250mm); Detector: shimadzu HPD-20AV UV detector; column Temp.:30℃; Wavelength: 620nm; Flow 0.8mL/min; injection vol.: 10μL으로 진행하였다.
상기 분석에 따라 E1 내지 E3에 포함된 C-Phycocyanin 함량을 분석하였다. 하기의 도 3은 E1, 도 4는 E2, 도 5은 E3에 대한 HPLC 결과에 대한 것이다.
하기의 도 3 내지 도 5를 참조하면, 분석결과 E1 내지 E3에서 모두 C-Phycocyanin가 확인되었다. 또한 E3에 의하는 경우 C-Phycocyanin의 함량이 크게 높아지는 점을 확인할 수 있다.
[실험예 2: 각 추출물의 활성 분석]
1. 자유라디칼 소거능 평가
추출방법이 서로 다른 E1 내지 E3 추출물에 있어서, 각각의 자유라디칼 소거능에 대한 차이를 확인하기 위하여, DPPH 라디칼 소거활성을 측정하였다. 각 시료 100 μl와 0.1mM DPPH 100 μl를 96 well plate에 분주한 다음 실온에서 30분 동안 반응시키고, microplate reader(EL-800, BioTek Instruments, Winooski, VT, USA)의 210nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군은 시료 대신 에탄올을 첨가하였으며, 비교를 위해 합성 항산화제인 BHA를 사용하였다. DPPH 라디칼소거활성은 하기의 식 1과 같이 계산하였다.
[식 1]
DPPH 라디칼 소거능(%) = [(Ac As)/Ac] × 100
(Ac: 대조군 흡광도, As: 시료군 흡광도)
라디칼 소거활성에 대하여 각 조성물 별로 객관적인 비교평가가 될 수 있도록 하기 위하여, E1의 결과를 지수 1로 고정하고, E2 및 E3에 대한 항산화 활성을 지수로 표현하여 하기의 도 6에 나타내었다. 하기의 도 6은 그 숫자가 높을수록 항산화 활성이 우수한 것이다.
하기의 도 6을 참고하면, 추출방법에 따라 자유라디칼 소거능이 향상될 수 있다는 점을 알 수 있다. 특히 E3에 의하는 경우 자유라디칼 소거능이 일반 정제수 추출방식으로 제조된 E1에 비하여 크게 높아진다는 점을 확인할 수 있다.
2. 항염 활성 평가
가공방법에 서로 다른 스피루리나 추출물에 대하여 각각의 항염 활성의 차이를 확인하기 위하여 항염 활성을 평가하였다. 6 well plate에 마우스 대식세포주 RAW 264.7를 분주하고, 37℃, 5% CO2 조건에서 24 시간 배양한 다음, 각 추출물을 처리하고 1시간 후 LPS (100 ng/ml)로 24 시간 동안 배양한 다음, 세포배양액 중에 존재하는 NO2-의 생성농도를 측정하였다.
생성된 NO 양은 그리스(Griess) 시약을 이용하여 세포배양액 중에 존재하는 형태로 측정하기위해 그리스(Griess) 시약 A는 distilled water (DW) 35 ml, 100% acetic acid 15 ml, sulfanilamide 0.5 g을 혼합하여 제조하였다. 그리스(Griess) 시약 B는 DW 20 ml, 100% acetic acid 30 ml과 N-(1-Naphthyl) ethylenediamine 0.05 g을 넣어 준비하였다. 또한 음성대조군(Negative control)으로 정제수를 사용하였다. 세포배양 상등액 100μl와 그리스(Griess) 시약 100μl를 혼합하여 상온에서 10분 동안 반응시킨 후 530nm에서 흡광도를 측정하고, 이는 세포배양액 중에 존재하는 형태이며, 생성된 NO의 양은 Sodium nitrite (NaNO2)를 기준으로 비교하였다.
한편, 객관적인 비교평가를 위하여 E1의 결과를 지수 1로 고정하고, E2 및 E3에 대한 항염 활성을 지수로 표현하여 하기의 도 7에 나타내었다.
하기의 도 7을 참조하면, 추출방법에 따라 항염 활성이 높아질 수 있다는 점을 알 수 있다. 특히 E3에 의하는 경우 항염 활성이 일반 정제수 추출방식으로 제조된 E1에 비하여 크게 높아진다는 점을 확인할 수 있다.
3. 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선활성 평가
(1) DSS 동물모델 평가
염증성 대장염질환모델을 이용하여 E1 내지 E3의 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선활성을 평가하였다. 8주령 수컷 마우스를 이용하여 DSS(Dextran sodium sulfate)을 통하여 염증성 장질환 모델을 수립하였다. DSS는 포도당 분자에 따라 최고 3개의 황산기를 포함하는 헤파린과 비슷한 다당류로서, 구강 투여하면 흰쥐에서 급성, 만성 대장염이 유발된다(Krieqlstein CF, Cerwinka WH, Spraque AG, Laroux FS, Grisham MB, Koteliansky VE, et al. Collagen-binding integrin alpha1beta1 regulates intestinal inflammation in experimental colitis. J Clin Invest 2002;110(12):1773-8). 실험을 위하여 입수된 마우스는 7일 간 검역 및 순화과정을 거쳤으며, 각 군별로 분류된 마우스 군에 7일 동안 멸균수돗물; E1; E2 및 E3를 투여하였다. 이후 5일 간 각 시료와 함께 2.5w%의 DSS를 각 군의 마우스에 급수하였다.
이후, 각 군별로 con과 비교하여 DSS 섭취에 따른 변의 경도변화(설사지수, stool consistency); 혈변지수(bloody stool); 염증성 장질환의 질환활성지수(DAI score)를 평가하고, DSS 투여 전후의 결과를 비교하여 그 결과를 하기의 도 8에 나타내었다. 각 지수는 그 숫자가 낮을수록 염증성 장질환에 대한 개선활성이 우수한 것이다. 또한 각 군별로 평가결과를 정량화 하기 위하여 각 군별로 con 대비 지수 감소량을 d(Comprehensive evaluation index)로 나타내었다.
하기의 도 8을 참조하면, E1 내지 E3의 경우 염증성 대장염질환모델에서 염증성 장질환에 대한 개선 활성이 나타나는 점을 확인할 수 있다. 특히 각 지수 및 d를 참조하면, E3에 의하는 경우 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선활성이 가장 우수하다는 점을 확인할 수 있다.
또한, 각 군의 마우수의 대장을 적출하여 대장길이를 분석하여 하기의 도 9에 나타내었다. 하기의 도 9를 참조하면, 정제수 및 DSS만 처리한 군(DSS)은 대장길이가 정상대조군(None)에 비하여 약 17.5% 감소하는 것을 알 수 있다. 또한 E1 내지 E3에 의하는 경우 DSS가 적용된 모델에서도 마우수의 대장길이의 감소현상이 억제되는 것을 알 수 있다.
(2) 염증반응 사이토카인 및 염증인자 분석
상기 DSS 동물모델 평가에서 각 군별로 마우스의 혈액을 분석하여 혈액내 염증반응 사이토카인의 생성을 분석하였다. TNF-α, IL-1β, IL-6는 염증반응을 유도하는 대표적인 사이토카인으로 염증성 장질환과 관련된 염증매개체이다. 따라서 상기 사이토카인의 생성이 증가하면, 염증성 장질환의 염증반응이 촉진되는 것으로 볼 수 있다.
객관적인 비교평가를 위하여 각 사이토카인의 변화량을 종합하여 정제수 및 DSS가 처리된 con의 결과를 지수 1로 고정하고, E1 내지 E3와 비교평가하였다.
또한 궤양성 대장염의 장점막 손상을 유발하는 물질인 Prostaglandin E2 (PGE2)를 분석하였다. 이 역시 con의 결과를 지수 1로 고정하고, E1 내지 E3와 1 내지 10의 지수로 비교평가하였다.
그 결과를 하기의 [표 1]에 나타내었다. 하기의 [표 1]에서 상기 지수는 그 숫자가 높을수록 염증반응을 억제하는 효과가 우수한 것으로, 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선 활성이 우수한 것이다.
Con E1 E2 E3
Inflammatory cytokine index 1 2.2 2.8 3.3
PGE2 index 1 3.1 4.2 6.2
(단위: 지수)
상기 [표 1]을 참조하면, E1 내지 E3에 의하는 경우 상기 DSS 동물모델 평가에서 염증반응 사이토카인의 생성이 억제되는 점과 PGE2 생성이 억제되는 점을 알 수 있다. 이를 통하여 상기 E1 내지 E3에 의하는 경우 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선활성이 있다는 사실을 확인할 수 있다.
특히 E3에 의하는 경우 염증반응 사이토카인 및 PGE2 생성이 가장 효과적으로 억제되는 점을 알 수 있다. 따라서 E1의 추출방법에 의하는 경우 다른 추출방법에 의한 조성물에 비하여 염증성 장질환을 예방 및 개선하는 유효성분 및 그 활성이 가장 우수하다는 점을 확인할 수 있다. 이를 통하여 E3에 의하는 경우 가장 적은 함량으로 뛰어난 염증성 장질환을 예방 및 개선 효과를 달성할 수 있다.
[실험예 3: 상승 활성평가]
1. 제조예
(1) 혼합제형의 제조
건조된 산골취를 분쇄하고 열수추출하였다. 이후 여과 및 농축하여, 산골취 추출물(AD1)을 제조하였다. 또한 상기 산골취 추출물과 동일한 방법으로 마늘 추출물(AD2); 생강 추출물(AD3) 및 비름 추출물(AD4)를 제조하였다.
또한 상기 E3에 대한 상승활성을 평가하기 위하여, 하기의 [표 2]와 같은 조성으로 혼합추출물을 제조하였다.
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10
E3 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
AD1 0.1 1 5 10 20 5 5 5 5 5
AD2 - - - - - 1 5 10 15 30
AD3 - - - - - 1 5 10 15 30
AD4 - - - - - 0.1 1 3 5 10
(중량부)
2. 실험예
(1) 자유라디칼 소거능 평가
상기 실험예 2와 동일한 방법으로 M1 내지 10에 대한 DPPH 라디칼 소거활성을 측정하였다. 각 혼합조성에 대한 상승활성을 객관적으로 평가하기 위하여 E3에 대한 결과를 지수 1로 고정하고, M1 내지 M10의 결과를 이와 비교하여 1 내지 10의 지수로 평가하였다.
그 결과를 하기의 [표 3]에 나타내었다. 상기 지수는 그 숫자가 높을수록 자유라디칼 소거능이 우수한 것이다.
E3 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10
antioxidant activity 1 0.9 2.2 2.4 2.6 1.2 2.1 3.5 3.6 4.1 2.4
(단위: 지수)
상기 [표 3]을 참조하면, M2 내지 M4에 의하는 경우 상승활성을 관찰할 수 있다. 이는 AD1에 의한 항산화 활성의 경우 E1과 다른 매커니즘에 의하여 제공되는 것으로 일정한 혼합범위에 의하는 경우 각 유효성분의 조합으로 상승효과가 나타나는 것으로 이해될 수 있다. 또한 M7 내지 M9의 경우 추가적인 상승 효과가 타나는 점을 확인할 수 있다.
따라서 상기 혼합제형에 의하는 경우 우수한 상승효과를 통하여 보다 적은 함량으로 우수한 라디칼 소거능을 나타내도록 할 수 있다는 점이 확인된다.
(2) 항염 활성 평가
상기 실험예 2와 동일한 방법으로 M1 내지 10에 대한 NO2-의 생성농도를 측정하였다. 혼합조성에 대한 상승활성을 객관적으로 평가하기 위하여 E3에 대한 결과를 지수 1로 고정하고, M1 내지 M10의 결과를 이와 비교하여 1 내지 10의 지수로 평가하였다.
그 결과를 하기의 [표 4]에 나타내었다. 상기 지수는 그 숫자가 높을수록 항염 활성이 우수한 것이다.
E3 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10
antioxidant activity 1 1 1.6 1.8 1.6 1.1 1.5 2.3 2.4 2.5 1.4
(단위: 지수)
상기 [표 4]를 참조하면, 항염 활성에 있어서도, M2 내지 M4과 같이 AD1이 일정한 혼합범위로 포함되는 경우 상승효과가 달성되는 것을 확인할 수 있다. 이는 각 추출물에 포함된 유효성분의 매커니즘의 차이 및 유효성분의 상호 작용에 의한 결과로 해석된다.
또한 라티칼 소거능과 마찬가지로, M7 내지 M9의 경우 추가적인 상승 효과가 타나는 점을 확인할 수 있다.
이를 통하여 상기 혼합조성을 이용한 조성물에 의하는 경우 보다 적은 함량으로 우수한 항염 활성을 나타낼 수 있고, 다양한 제형으로 보급되어 장기간 사용에 있어서도 부작용 등의 문제없이 우수한 항산화 및 항염 활성이 달성되도록 할 수 있다.
(3) 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선활성 평가
1) DSS 동물모델 평가
상기 실험예 2와 동일한 방법으로, 염증성 대장염질환모델을 이용하여 M1 내지 M10의 DSS 섭취에 따른 변의 경도변화(설사지수, stool consistency); 혈변지수(bloody stool); 염증성 장질환의 질환활성지수(DAI score)를 평가하고, 각 군별로 E3에 비하여 상승활성을 평가하기 위하여 con 대비 지수 감소량을 d(Comprehensive evaluation index)을 계산하여 하기의 [표 5]에 나타내었다.
E3 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10
d 28 26.4 33.4 32.4 35.1 26.1 32.7 38.4 35.7 37.2 30.2
2) 염증반응 사이토카인 및 염증인자 분석
상기 실험예 2와 동일한 방법으로, 염증성 대장염질환모델에서 마우스의 혈액을 분석하여 염증성 사이토 카인의 생성 및 PGE2 생성 정도를 분석하였다. 혼합조성에 대한 상승활성을 객관적으로 평가하기 위하여 E3에 대한 결과를 지수 1로 고정하고, M1 내지 M10의 결과를 이와 비교하여 1 내지 10의 지수로 평가하였다. 그 결과를 하기의 [표 6]에 나타내었다. 상기 지수는 그 숫자가 높을수록 염증성 장질환에 대한 예방 및 개선활성이 우수한 것이다.
E3 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10
Inflammatory cytokine index 1 1.1 1.8 1.6 1.8 1 1.6 2.2 2.6 2.4 1.4
PGE2 index 1 1.2 2.8 3.2 3.1 1.4 3.1 4.5 4.6 4.4 3.1
(단위: 지수)
상기 [표 5] 및 [표 6]을 참조하면, DSS가 적용된 염증성 대장염질환모델에서, M2 내지 M4의 혼합조성에 의하는 경우 염증성 장질환이 개선된다는 점을 알 수 있다. 또한 염증반응 사이토카인 및 염증인자 역시 동일한 결과를 확인할 수 있다. 이를 통하여 상기 범위에 의하는 경우 각 추출물의 유효성분의 활성 작용 및 상호작용에 의한 상승효과로 염증성 장질환을 예방 및 개선하는 효과를 향상시킬 수 있다는 점을 확인할 수 있다.
한편, M7 내지 M9의 조성에서 추가적인 상승효과를 관찰할 수 있다. 이는 상기 범위의 혼합 및 복합조성을 통하여 염증성 장질환을 예방 및 개선하는 효과를 높여 보다 적은 함량으로 우수한 효과를 나타내도록 할 수 있다.
특히, 염증성 장질환의 경우 지속적인 유효성분의 전달이 이를 예방 및 개선하는데 큰 도움이 될 수 있다. 나아가 천연물 기반의 건강기능식품으로 제공되는 경우 지속적으로 복용할 수 있으면서도 장기간 복용에 따른 부작용의 문제가 없는 것이 중요하다.
따라서 상기 범위의 복합조성에 의하는 경우 상승활성을 통하여 보다 적은 함량으로 우수한 효과를 낼 수 있으므로, 다양한 제형으로 제조되어 장기간 복용하면서 염증성 장질환을 예방 및 개선하도록 하는데 큰 도움이 될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

  1. 스피루리나에 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계;
    상기 혼합물에 1 내지 300분 동안 초음파를 가하는 초음파처리단계;
    상기 초음파 처리단계 이후에 상기 혼합물을 방치하는 방치단계; 및
    상기 혼합물을 여과하는 단계;를 포함하는
    고 함량의 C-피코시아닌 추출물 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합단계에서 용매는 물, 탄소수 1 내지 10의 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인
    고 함량의 C-피코시아닌 추출물 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 용매는 0.0001 내지 0.1 중량%의 인산나트륨(Sodium phosphates)이 함유되는 것인
    고 함량의 C-피코시아닌 추출물 제조방법.
  4. 스피루리나에 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계;
    상기 혼합물에 1 내지 300분 동안 초음파를 가하는 초음파처리단계;
    상기 초음파 처리단계 이후에 상기 혼합물을 방치하는 방치단계;
    상기 혼합물을 여과하여 스피루리나 추출물을 제조하는 단계; 및
    상기 스피루리나 추출물에 산골취 추출물을 혼합하는 추출물혼합단계를
    염증 질환 및 염증성 장질환 예방 및 개선용 조성물의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 혼합단계에 있어서, 상기 용매는 0.0001 내지 0.1 중량%의 인산나트륨(Sodium phosphates)이 함유되는 것인
    염증 질환 및 염증성 장질환 예방 및 개선용 조성물의 제조방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 따라 제조된 조성물을 포함하는 식품.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 따라 제조된 조성물을 포함하는 건강기능식품.
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