KR20230138679A - 홍경천 발효물을 포함하는 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물 - Google Patents

홍경천 발효물을 포함하는 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홍경천(Rhodiola Sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 함유하는 인지능력 개선용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 뇌 조직의 산화적 손상으로부터 조직을 보호하여 기억력 개선 및 증진, 학습능력 향상 효과가 우수하여 인지능력 개선에 효과적이다.

Description

홍경천 발효물을 포함하는 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물{COMPOSITION FOR PREVENTING OR IMPROVING RECOGNITIVE FUNCTION DISORDER OR MEMORY DISORDER COMPRISING FERMENTED RHODIOLA SACHALINESIS}
본 발명은 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 발효물을 포함하는 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 생물전환시켜 인지개선 활성을 갖도록 한 홍경천 추출 발효물을 포함하는 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물에 관한 것이다.
의학 기술의 발달로 수명이 연장됨에 따라 노령화가 빠르게 증가하고 있고 이에 따라 노화에 의한 퇴행성 질환의 발병도 증가하여 이들 질병의 치료에 대한 관심이 집중되고 있다. 대표적인 퇴행성 질환으로 기억력 장애를 일으키는 것을 치매라고 한다.
알츠하이머 병이 가장 일반적인 치매의 유형이며, 사회적인 문제로 대두되고 있는데, 상기 알츠하이머 병은 인지능력 저하 및 언어장애 등으로 일상 생활에 큰 장애를 일으킨다. 상기 알츠하이머 병의 발생 원인은 정확하게 밝혀지지 않았으며, 통일된 가설이 없다. 여러 원인이 동시에 일어날 수 있는데, 여러 연구보고에 의하면, 병의 발병 기전은 산화적 스트레스에 의한 뇌신경 세포의 사멸, 신경세포의 아밀로이드 베타 단백질로 구성된 노인성 반점(senile plaque)과 과인산화 타우 단백질(hyperphosphorylated tau protein)로 구성된 신경섬유매듭(neurofibrillary tangle)의 축적, 그리고 아세틸콜린에스터라제(AchE)에 의한 신경 전달 물질인 아세틸콜린(Ach)의 감소 등이 있다.
비타민 E와 셀레질린(Selegiline) 같은 항산화제나 AchE 억제제인 타크린(Tacrine)과 아리셉트(Aricept) 등이 치매 치료제로 사용되고 있다. 이들 치료제는 완벽하게 치매를 치료하는 것이 아니라, 치매를 늦추거나 예방하는 정도의 효과를 나타낸다. 또한 일시적인 간독성, 위장관 장애 그리고 심장 서맥 유발 등의 부작용을 일으키기 때문에 새로운 치료제들의 개발이 요구되고 있다.
본 발명과 관련된 종래기술로는 미백 활성을 갖는 홍경천 발효 추출물을 포함하는 화장료 조성물(대한민국 등록특허공보 제10-1661545호), 본 발명자들의 이전 연구인 찹쌀떡버섯으로 발효한 홍경천 추출물을 함유하는 피부노화 예방 또는 개선용 조성물(대한민국 공개특허공보 제10-2020-0138870호) 등이 개시되어 있다.
그러나, 상기 종래기술은 홍경천을 동충하초균류(Cordyceps sinensis, Paecilomyces japonica)의 균사체로 발효시켜 추출한 홍경천 발효 추출물을 유효성분으로 포함하는 피부 미백 또는 주름 개선용 화장료 조성물, 또는 홍경천 추출물을 찹쌀떡버섯으로 생물전환하였을 때, 높은 항산화 효과를 얻을 수 있는 것을 발견한 것일 뿐, 본 발명과는 생물전환을 위해 사용한 발효용 균사체가 상이하거나, 그 용도에 있어서 큰 차이가 있다.
대한민국 등록특허공보 제제10-1661545호 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0138870호
본 발명자들은 인지개선 및 뇌 건강 개선에 대한 직접적인 효과가 있으면서 부작용이 없고, 뇌막(brain membrane)을 통과하여 생리활성 효능을 나타낼 수 있는 천연원료를 찾기 위해 노력하던 중, 선행연구에서 홍경천의 추출물을 찹쌀떡버섯을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물이 높은 항산화력을 나타내는 것을 인지하여, 홍경천 발효물을 실험동물에 급여하였을 때 단장기 기억력 개선, 학습능력 향상 및 인지능력 감소 억제 효과가 현저하게 증가됨을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 홍경천 추출물을 발효를 통하여 생물전환시킴으로써, 종래에 알려져 있지 않은 인지기능 또는 기억력 개선 효능을 갖는 홍경천 발효물의 새로운 용도를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예로 상기 조성물은 기억력 증진, 인지능력 감소 억제, 또는 학습효과 개선 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 구현예로 상기 조성물은 단기 및 장기 기억능력 개선, 기억력 감퇴 억제, 또는 공간학습능력 개선 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 구현예로 상기 홍경천 추출물은 홍경천 뿌리를 용매로 추출할 수 있다.
본 발명의 일 구현예로 상기 홍경천 발효물은 조성물의 총 중량에 대하여 0.001 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 구현예로 상기 인지기능 장애는 뇌 신경세포의 손상으로 발생하는 장애일 수 있다.
본 발명의 일 구현예로 상기 인지기능 장애는 건망증, 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 혈관성 치매, 두부손상에 의한 치매 또는 파킨슨씨병 (Parkinson's disease)을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는, 건망증, 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 혈관성 치매, 두부손상에 의한 치매, 또는 파킨슨씨병 (Parkinson's disease)의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는, 건망증, 집중력 장애, 공간지각력 손실, 학습능력의 둔화, 또는 인지력 상실의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는, 건망증, 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 혈관성 치매, 두부손상에 의한 치매, 또는 파킨슨씨병 (Parkinson's disease)의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는 동물의 인지기능 장애 또는 기억력 장애의 예방 또는 개선용 사료 조성물을 제공한다.
본 발명의 홍경천 발효물을 유효성분으로 함유하는 조성물은 혈중 항산화능을 증가시키고, 뇌 조직내 지질과산화물의 생성을 억제시켜 단장기 기억력을 개선하고, 학습능력 향상과 인지능력 감퇴를 억제 시키는데 효과적이다.
도 1은 홍경천 추출물의 생물전환 전과 후에 검출된 살리드로사이드(salidroside)와 타이로솔(tyrosol)의 함량 분석 결과를 나타낸 HPCL 크로마토그램을 나타낸 것이다.
도 2는 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 추출 발효물을 경구로 급여 받은 실험동물의 수동회피 실험을 통한 기억력 및 학습능력 개선 효과 시험 결과를 나타낸 것이다.
도 3. 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 추출 발효물을 경구로 급여 받은 실험동물의 Y-maze 실험을 통한 기억력 (학습능력 포함) 개선 효과 시험 결과를 나타낸 것이다.
도 4a는 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 추출 발효물을 급여 받은 실험동물의 Water maze 실험을 통한 기억력 실험 결과를 나타낸 것이다,
도 4b는 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 추출 발효물을 급여 받은 실험동물의 Water maze 실험을 통한 학습능력 개선효과 실험 결과를 나타낸 것이다.
본 발명의 제1 구현예는 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제2 구현예는 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는, 건망증, 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 혈관성 치매, 두부손상에 의한 치매, 또는 파킨슨씨병 (Parkinson's disease)의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제3 구현예는 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는, 건망증, 집중력 장애, 공간지각력 손실, 학습능력의 둔화, 또는 인지력 상실의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제4 구현예는 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는, 건망증, 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 혈관성 치매, 두부손상에 의한 치매, 또는 파킨슨씨병 (Parkinson's disease)의 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제5 구현예는 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는 동물의 인지기능 장애 또는 기억력 장애의 예방 또는 개선용 사료 조성물에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서, "홍경천((Rhodiola sachalinensis)"은 피자식물문 돌나무과에 속하며, 이의 아종, 변종을 포함함은 물론이다. 또한, 상기 홍경천은 당업계에서 자명하고 본 발명의 예방, 개선 또는 치료 목적과 동일 또는 유사한 용도로 사용할 수 있는 동속 생약을 포함한다.
상기 홍경천은 피자식물문 돌나무과 돌꽃속에 속하는 다년생 약용식물로 아시아의 서부와 북부의 고산지대에 분포되어 있다. 온도가 낮고 건조하며 산소가 적고 강한 자외선이 비치며 낮과 밤의 온도차가 큰 해발 1,700~2,300m에서 생존할 수 있는 특수한 적응성을 가지는 식물로, 열악한 환경인자(물리적, 화학적, 생물학적 인자)에 대한 적응능력을 향상시키고, 생물체의 생리적 기능을 조절하여 생명활동을 정상상태로 유지시키며, 높은 항산화 활성이 있는 것으로 보고되고 있다.
홍경천은 식용, 약용으로 쓰이고 민간에서는 진정제, 해열제, 수렴제로 사용되어 왔으며, 한의학에서는 강장약, 특히 노인성 심장쇠약, 음위에 효과가 뛰어나며, 당뇨병, 빈혈, 담낭질병에 좋은 약제로 사용되고 전신 및 육체 피로, 신경쇠약, 산후 치료약제로 사용되고 있다.
홍경천의 약리성분으로는 살리드로사이드(Salidroside), 로사빈(Rosavin), 로진(Rosin), 로자린(Rosarin) 등의 주요 4가지 성분과 함께 20여 가지의 아미노산 및 18종의 미량원소가 있는 것으로 보고되고 있다. 여러 가지 약리 효능 중에서 한국 식품의약품안전처는 홍경천을 스트레스로 인한 피로 개선 효능을 갖는 건강기능식품 원료로 인정하고 있다.
본 발명에서 "기억" 또는 "기억력"은 주위 환경으로부터 얻은 새로운 정보나 학습된 경험, 지식을 습득하여 뇌의 특정부위에 부호화하여 저장하고 이를 다시 회상할 수 있는 능력을 의미한다. 본 발명의 조성물은 상기와 같은 기억력을 개선시킬 수 있는 효과가 있으며, 이러한 효과에는 정상인의 기억력을 증진시키는 효과 뿐만 아니라 손상된 기억력 또는 기억력 장애를 회복시키는 모든 효과를 포함할 수 있다.
본 발명에서 "기억력 장애"는 외상, 주의력 결핍, 노화, 질병 등의 다양한 원인에 의하여 상기 기억력이 정상인에 비해 낮아진 상태를 의미하며, 건망증, 집중력 장애, 공간지각력 손실, 학습능력의 둔화, 인지력 상실 등을 포함하는 개념이다.
본 발명에서 "인지기능"은 지식과 정보를 효율적으로 조작하는 능력으로서, 본 발명의 목적상 인지기능 장애는 상기와 같은 인지기능이 저하되어 생기는 상태, 그에 따른 질환, 그를 증상으로 하는 모든 질환을 포함할 수 있는 개념으로써, 바람직하게는 뇌 신경세포의 손상으로 발생하는 장애를 의미할 수 있다. 본 발명의 인지기능 장애에는 건망증, 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 혈관성 치매, 두부손상에 의한 치매 또는 파킨슨씨병(Parkinson's disease) 등이 포함될 수 있다.
본 발명에서, "예방"은 본 발명에 따른 조성물의 투여에 의해 인지기능 장애의 발생, 확산 및 재발을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미하고, "치료"는 상기 조성물의 투여에 의해 인지기능 장애의 의심 및 발병 개체의 증상이 호전되거나 이롭게 변경하는 모든 행위를 의미한다.
또한, 본 발명에서 "개선"은 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명에서 "홍경천 발효물"은 홍경천 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 발효액이나 건조하여 얻은 분말 등을 의미한다.
홍경천을 용매로 단순 추출한 홍경천 추출물의 경우, 생체 외에서는 유효한 효능을 나타내지만, 추출물에 함유되어 있는 물질들의 크기 등으로 인해 뇌막을 통과하여 뇌에서 생리활성 효과를 나타내는 경우에는 실질적으로 그 효과가 만족스럽지 못한 문제점이 있었다.
본 발명자들은 이전 연구에서, 홍경천 추출물에서 효능을 나타내는 주요 성분이 저분자의 폴리페놀과 플라보노이드 화합물들인 것을 확인하였고, 홍경천 추출물을 다양한 버섯 균사체로 발효시킨 후 폴리페놀과 플라보노이드 화합물의 함량을 확인한 결과, 찹쌀떡버섯 균사체로 발효시킨 홍경천 추출물 발효액이 홍경천 추출물 또는 다른 종류의 버섯 균사체로 발효시킨 홍경천 발효물 대비 총 페놀함량 및 총 플라보노이드 함량 증가 효과가 가장 우수하다는 것을 확인하였다.
또한, 본 발명의 하기 실시예에 의하면, 본 발명의 홍경천 발효물은 자유 라디칼 소거효과(표 2), 혈중 항산화 활성(표 6), 뇌 조직에서 지질과산화물 생성 억제(표 7), 동물 행동실험에서 단기(도면 2), 장기 기억력 개선(도면1), 학습능력 향상(도면 3), 인지능력 감퇴 억제(도면 4) 등의 인지능력과 관련한 요소에서 효과가 우수하게 나타나, 인지능력 개선용 조성물의 유효성분으로 유용하게 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 홍경천 추출물은 홍경천 뿌리를 저탄소수 알코올 용매를 이용하여 초음파 추출기로 추출할 수 있다.
상기 홍경천 뿌리는 시중에서 일반적으로 판매되는 건조된 뿌리 또는 그 분말을 사용할 수 있다. 또한 홍경천의 뿌리를 세절한 후 건조시켜 직접 제조할 수도 있다.
상기 저탄소수 알코올 용매로는 메탄올, 에탄올, 프로판디올 및 이들의 혼합용매를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 에탄올을 사용하는 것이 좋다. 에탄올을 추출용매로 사용하여 홍경천 추출물을 얻을 경우 추출물에 물을 첨가하여도 유효성분의 용출 또는 침전현상이 일어나지 않으므로 다양한 후속 공정을 적용할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따른 홍경천 추출물은 상기와 같이 홍경천 뿌리를 저탄소수 알코올 용매를 이용하여 추출한 1차 추출물을 극성이 다른 유기용매를 사용하여 추가로 분획할 수 있다. 또한, 다양한 크로마토그래피 및 역삼투압-막분리 등을 이용하여 추가로 정제된 분획을 얻을 수도 있다. 따라서 본 발명에 있어서 "홍경천 추출물"은 이와 같이 추출, 분획 또는 정제의 각 단계에서 얻어지는 모든 추출액, 분획 및 정제물, 그들의 희석액, 농축액 또는 건조물을 포함하는 개념이다.
본 발명에서 사용한 찹쌀떡버섯은 2-4cm의 크기로, 다소 구형이며 유럽과 캘리포니아에서 주로 자생한다. 식용으로 사용되나, 그 효능에 대해서는 아직까지 구체적으로 알려진 바가 없다. 본 발명에서 상기 찹쌀떡버섯은 주름버섯목 주름버섯과에 속하며, 이의 아종, 변종을 포함함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기와 같은 찹쌀떡버섯으로 발효시켜 생산된 홍경천 발효물은 본 발명의 조성물 총 중량 대비 0.001 내지 50 중량%의 범위로 함유할 수 있다. 0.001 중량% 미만일 경우 조성물의 실질적인 인지능력 개선 효과를 기대하기 어렵고, 50 중량%를 초과할 경우 초과투입에 따른 상승 효과가 적어 경제적이지 못하다.
본 발명의 조성물은 인지능력 개선 용도를 갖는다. 본 발명의 조성물에서 유효성분인 홍경천 발효물은 세포독성이 낮으면서, 높은 농도의 저분자 항산화물질 함유 및 생성, 혈중 내 지질과산화물 생성억제를 통하여 기억력 개선 및 학습능력 향상 효능을 발휘한다(실험예 1, 2, 3, 4 및 5).
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 약학적 조성물일 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 경구 또는 비경구 투여할 수 있으며, 바람직하게는 경구 투여 방식으로 적용된다.
본 발명의 약학적 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 다양하게 처방될 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물의 투여량은 성인 기준으로 1 내지 100mg/kg 범위 내이다.
본 발명의 약학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질 중의 용액, 현탁액, 시럽제 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 산제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 건강기능식품 조성물일 수 있다.
본 발명의 조성물이 건강기능식품 조성물인 경우, 유효성분인 홍경천 발효물 이외에, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미료 및 향미제를 포함할 수 있다. 상술한 탄수화물의 예로는 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드; 말토오스, 수크로오스, 올리고당과 같은 디사카라이드; 및 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 폴리사카라이드 등의 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 이리트리톨 등의 당알코올이다. 향미제로는 천연 향미제 및 합성 향미제를 사용할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제로 제조되는 경우에는 본 발명의 유효성분으로 홍경천 발효물 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 두충 추출액, 대추 추출액, 감초 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 사료 조성물일 수 있다.
본 발명의 조성물이 사료 조성물인 경우, 당업계에 통상적으로 사용되는 성분 및 방법이라면 제한없이 사용될 수 있다. 예컨대 옥수수, 대두박, 소맥, 우지, 당밀, 인산칼슘제, 석회석, 소금, 본 발명의 홍경천 발효물을 혼합함으로써 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기 사료 조성물이 대상으로 하는 동물로서는, 예를 들면 소, 돼지, 닭, 양, 산양, 말, 개, 고양이, 가금류(집에서 기르는 새) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 조성물에 유효성분으로 포함되는 상기 홍경천 발효물은 예컨대, (a) 홍경천 뿌리를 저탄소수 알코올 용매를 이용하여 추출하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계에서 얻어진 추출물을 찹쌀떡버섯을 이용하여 발효시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (a) 단계에서 홍경천 뿌리는 시중에서 일반적으로 판매되는 분말을 사용할 수 있다. 또한 홍경천의 뿌리를 수분 함유량이 8 내지 15 중량%가 될 때까지 건조시킨 후 분쇄하여 제조할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (a) 단계에서 저탄소수 알코올 용매를 이용하여 추출할 경우, 저탄소수 알코올 용매로는 메탄올, 에탄올, 프로판디올 및 이들의 혼합용매를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 에탄올을 사용하는 것이 좋다.
상기 (b) 단계는 홍경천 추출물에 찹쌀떡버섯 균사체 또는 이의 전 배양액을 혼합한 후 본 배양하여 홍경천 추출물을 발효시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 본 배양은 배양액의 pH를 5.0~7.0으로 하고, 찹쌀떡버섯 균사체를 4~6%(v/v) 되도록 접종한 후, 온도 22~32℃, 회전수 120~180rpm, 통기량 1.2~1.8vm 조건에서 5~7일간 배양할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 실시예 및 시험예에 근거하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명이 하기의 실시예나 시험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[비교예 1] 홍경천 추출물의 제조
세절하여 음건한 홍경천뿌리 500g을 30℃로 고정한 초음파추출기(SJC-II-50L, GREENAPPLE사, 중국)에서 50%(v/v) 에탄올 수용액에서 1시간 정치한 다음, 1,000 W의 출력에서 20 KHz의 주파수로 30분 동안 추출하였다.
추출 후 추출물을 10,000 rpm에서 원심분리하여 그 여액(1)을 따로 취한 후 남겨진 잔류물을 같은 조건에서 초음파 추출하고, 10,000 rpm에서 원심분리하여 새로운 여액(2)를 얻었다. 여액 (1)과 (2)를 혼합한 후 감압농축장치를 이용하여 에탄올을 제거한 후 동결건조하여 홍경천뿌리 추출물 분말을 획득하였다.
[실시예 1] 홍경천 발효물의 제조
포테이토덱스트로오즈 한천배지에서 계대배양하며 보관 중인 찹쌀떡버섯 균사체를 무균적으로 균질화하여, 비교예 1에서 수득한 홍경천 추출물과 효모-맥아즙이 혼합된 배지에 찹쌀떡버섯 균사체가 5%(v/v) 되도록 접종한 후 발효조 내에서 온도 25℃, 회전수 150 rpm, 통기량 1.5 vm, pH 7.0의 조건으로 6일간 배양하였다.
배양액을 Whatmann No. 2 여과지로 여과하여 찹쌀떡버섯 균사체를 제거한 다음, 그 여액을 동결건조하여 홍경천 발효물 분말을 수득하였다.
[실험예 1] 홍경천 발효물에 함유된 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량 측정
본 실험예 1에서는 상기 비교예 1에서 제조된 홍경천 추출물과 실시예 1에서 제조된 홍경천 발효물의 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량을 정량하였다. 비교예 1과 실시예 1의 추출물을 각각 10 mg/㎖의 농도로 시험 용액을 조제하여 하기 실험에 사용하였다.
총 폴리페놀 함량을 측정하기 위해 각각의 추출물 용액 1 ㎖에 95% 에탄올 1㎖과 증류수 5㎖을 첨가하고, 0.5 ㎖의 Folin-Ciocalteu phenol reagent를 첨가하여 혼합한 다음 실온에서 5분간 반응하였다. 이 반응물에 10% 소듐 카보네이트 (Na2CO3) 용액을 1 ㎖을 첨가하여 혼합한 다음, 상온에서 1시간 반응시킨 후 725 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 지표물질은 탄닌산(tannic acid)을 사용하였고, 미리 작성한 표준 검량곡선으로부터 환산하여 정량하였다.
총 플라보노이드 함량은 비교예 1과 실시예 1의 추출물 용액 0.5 ㎖에 각각 10% 알루미늄 나이트레이트 0.1 ㎖, 1 M 퍼태슘 아세테이트 0.1 ㎖ 및 에탄올 4.3 ㎖씩 넣고 혼합한 다음, 상온에서 40분간 반응시킨 후 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 지표물질은 퀘르세틴(quercetin)을 사용하였다.
홍경천 추출물 발효 전 후의 총 폴리페놀과 총 플라보노이드의 함량을비교한 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
시료명 총 폴리페놀 함량
(㎍/㎖ of extract)
총 플라보이드 함량
(㎍/㎖ of extract)
비교예 1 382.7±0.32 47.8±0.41
실시예 1 827.8±0.22 82.9±0.37
총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과, 상기 표 1에서와 같이 생물전환 전(비교예 1)에는 382.7±0.32 ㎍/㎖의 총 폴리페놀 함량이 생물전환 후(실시예 1)에는 827.8±0.22 ㎍/㎖으로 약 2.1배 증가하였고, 총 플라보노이드 함량은 47.8±0.41 ㎍/㎖에서 82.9±0.37 ㎍/㎖으로 약 1.73배 증가하는 것으로 나타나, 찹쌀떡버섯 균사체를 이용한 6일 동안의 발효에 의해 홍경천 추출물의 생리활성 성분이 증가하는 것을 알 수 있었다.
이는 찹쌀떡버섯 균사체의 배양과정에서 홍경천 추출물에서 유래한 분자간 결합되어 있는 고분자의 페놀 화합물 등이 효소의 분해 작용으로 인해 저분자로 분해되고, 전환효소에 의해 새로운 페놀 화합물들로 전환되었기 때문이라 사료된다.
[실험예 2] 항산화 활성 분석
본 실험예는 상기 실시예 1에서 수득한 물질의 항산화 효과를 측정하기 위하여 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능을 측정하여 분석하였다. DPPH 라디칼 소거능은 Yoshida 등(1989)이 사용한 방법을 약간 변형하여 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼에 대한 소거 효과를 측정하였다.
DPPH는 안정한 자유 라디칼로서 보라색을 나타내므로, 시료가 라디칼을 소거함에 따라 보라색이 제거되는 정도를 측정하는 것이다. 먼저, DPPH를 1×10-4 M 농도로 메탄올에 녹여, 이 용액 0.15 ㎖를 시험관에 넣었다. 여기에 각 농도의 시료 0.15 ㎖을 넣고, 상온에서 20분간 반응 후 565 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 양성 대조군으로서는 실시예의 물질 대신 비타민 C를 사용하였다.
각 시료의 자유 라디칼 소거효과는 라디칼을 50% 소거하는 농도를 구하여 SC50으로 표시하였다. 이때 음성 대조군으로는 시료를 처리하지 않은 액의 반응 흡광도로 하였다.
ABTS 라디칼 소거 활성을 측정하기 위하여, Roberta 등의 방법을 변형하여 이용하였다. ABTS 라디컬 용액의 제조는 증류수에 7 mM ABTS와 2.45 mM 황산칼륨을 첨가하여 상온에서 16시간 동안 ABTS 양이온을 생산시켰다. 이때 734 nm에서 흡광도의 값이 0.7 이하가 되도록 희석하여 제조하였다.
ABTS 용액 950 ㎕에 각 농도별 시료 50 ㎕를 첨가하여 10분동안 반응시킨 후, 734 nm에서 흡광도를 측정하였다. 양성 대조군으로서는 BHA를 사용하였다. 각 시료의 자유 라디칼 소거효과는 라디칼을 50% 소거하는 농도를 구하여 SC50으로 표시하였다. 이때 음성 대조군으로는 시료를 처리하지 않은 반응액의 반응 흡광도로 나타냈다.
홍경천 추출물의 발효 전 후의 항산화 활성을 비교한 결과를 하기 표 2에 나타냈다.
시료명 DPPH 라디칼 소거능
SC50(㎍/㎖)
ABTS 라디칼 소거능
SC50(㎍/㎖)
비교예 1 28.34±1.71 7.85±1.25
실시예 1 13.70±0.82 3.14±0.23
비타민 C 1.52±0.75 -
BHA - 1.63±0.82
생물전환 홍경천 추출물의 항산화 활성을 위하여, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능을 측정하였다. 상기 표 2에서 보는 바와 같이, DHHP의 경우 양성대조군인 비타민C는 1.52 ㎍/㎖에서, 비교예 1은 28.34 ㎍/㎖, 실시예 1은 13.7 ㎍/㎖에서 각각 DPPH 라디칼을 50% 소거하는 것으로 나타났다.
ABTS의 결과에서도 양성대조군인 BHA는 1.63 ㎍/㎖에서, 비교예 1은 7.85 ㎍/㎖, 실시예 1은 3.14 ㎍/㎖에서 각각 ABTS 라디칼을 50% 소거하는 것으로 나타났다. 이 결과는 찹쌀떡버섯 균사체를 이용한 홍경천 추출물에 대한 생물전환이 단일성분인 비타민C나 BHA에는 미치지는 못하지만, 우수한 항산화 활성을 갖는다는 것을 나타낸다.
이는 버섯 균사체로 발효하는 과정에서 배양액으로 분비한 전환효소에 의해 항산화 활성이 낮는 화합물이 항산화 활성이 높은 물질로 생물 전환되거나, 배당체의 당쇄 결합(glycosidic bond)을 분해하는 효소에 의해 고분자 배당체에서 항산화 활성을 갖는 저분자 물질로 분해되어 항산화 활성이 높아진다는 보고와 유사하다.
[실험예 3] 지표물질 살리드로사이드를 이용한 분해 물질 타이로솔의 생성 확인 시험
살리드로사이드(Salidroside)는 홍경천의 주요한 지표물질로서, 홍경천의 품질 등을 시험할 때 표준물질로 이용한다. 본 실험예에서는 찹쌀떡버섯 균사체의 발효가 홍경천 추출물에 존재하는 고분자 물질을 저분자 물질로 전환시키는 것을 확인하기 위하여, HPLC 분석방법을 이용하여 생물전환에 따른 살리드로사이드가 타이로솔(tyrosol)로 분해되어 타이로솔의 농도가 증가하는 지를 시험하였다.
살리드로사이드와 타이로솔은 다음 방법에 따라 분석하였다. 살리드로사이드와 타이로솔을 메탄올에 용해시킨 후, 표준 원액으로 하여 이를 메탄올로 적당히 희석하여 표준액으로 하였다. 실험 검체는 0.45 ㎛ 멤브레인 필터로 여과하여 물로 50배 희석하여 검액으로 하였다. 표준액과 검액을 HPLC로 분석한 후 각각의 크로마토그램에서 얻은 피크의 면적비를 산출하여 검액 중에 있는 살리드로사이드와 타이로솔의 함량을 구하였다.
홍경천의 주요 활성성분이 Salidoside(glycoside)라는 것은 주요 문헌을 통해 잘 알려져 있으며, 본 연구에서도 홍경천 추출물 내 주요 활성성분인 살리도사이드가 존재함을 표준품과의 비교를 통해 확인하였다.
홍경천 추출물을 찹쌀떡버섯 균사체로 생물전환시킨 결과, 도 1에서와 같이 생물전환 전에 비해 살리도사이드의 함량은 감소한 반면, 새로운 활성성분인 타이로솔(aglycone)이 생물전환 공정 중에 생성되어 증가한 것을 확인하였다.
이는 생물전환 공정 중 찹쌀떡버섯 균사체 배양액으로부터 생산된 효소의 대사작용으로 인해 일반적으로 천연물에 상당수 존재하는 플라보노이드 배당체(glycoside) 성분이 효소의 활성으로 당이 분해된 비배당체(aglycone) 형태로 전환된다는 것을 추정할 수 있었다.
이러한 결과는 상기 표 1에서 나타낸 총 폴리페놀과 총 플라보노이드의 함량이 생물전환으로 인해 증가한다는 것을 입증하는 기기분석 결과라고 할 수 있다. 또한, 이 결과는 상기 표 2의 생물전환에 의해 홍경천 추출믈의 항산화 활성이 증가하는 것을 뒷받침하는 것으로서, 생물전환 후 살리드로사이드가 감소함에 따라 그 비배당체인 타이로솔이 증가하였는데, 홍경천 추출물 내의 활성물질로 알려진 타이로솔은 대표적인 항산화 물질로 알려져 있다. 즉, 찹쌀떡버섯 균사체가 홍경천 추출물을 탄소원으로 하여 배양되는 과정에서 타이로솔과 같은 항산화 물질들이 증가되어 항산화 활성이 높아진 것이다.
[실험예 4] 동물실험을 통한 인지기능 개선 효능평가 시험
<4-1> 실험동물 및 약물투여
실험동물은 다양한 사람의 유형과 가장 유사한 ICR mice (수컷) 72마리를 효창사이언스로부터 구입하여 각 군당 14마리씩, 총 6개의 실험군으로 나누어 실험에 사용하였다. 동물은 한 케이지 당 7마리씩 수용하여 사육하였으며, 사육환경은 온도 21~25℃, 습도 50~60%가 되도록 유지하였고, 12시간 명암주기 (07:00 점등, 19:00 소등)로 조절되는 환경에서 사육하였다.
실험기간 동안 사료는 실험동물용 고형사료를 공급하였고, 음수는 증류수를 사용하여 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다. 실험 전 주위 환경에 적응하도록 1주일 사육 후 실험을 진행하였다. 무스카린성 수용체(Muscarinic receptor)의 길항제인 스코폴라민(scopolamine)은 정상대조군을 제외한 모든 처리구에 1 mg/Kg 용량으로 염류용액(saline)에 녹여 실험 시작 30분 전에 복강 투여하여 기억 손상을 유발하였다.
양성대조군으로서 Donepezil(DNPZ)을 1 mg/Kg 용량으로 염류용액에 녹여 실험 시작 30분 전에 경구 투여하였다. 시험 시료인 홍경천 발효물을 50 mg/Kg, 100 mg/Kg, 200 mg/Kg의 용량으로 준비하여 실험시작 30분 전에 경구 투여하였다.
동물실험에 관련된 모든 과정은 실험동물보호법(NIH Publication No. 83-23, revised 1985)과 건양대학교 동물 사용 및 관리 가이드라인 원칙에 준하여 수행하였다(protocol #: 21-41-A-01). 하기 표 3은 동물 실험에 적용한 시료를 설명한 것이다.
구분 내 용
정상대조군 (Nor) 무처리군
약물투여군 (Con) Scopolamine 1 mg/Kg 투여군
Bio-HKC 50 실시예 1 50 mg/Kg과 Scopolamine 1 mg/Kg 투여군
Bio-HKC 100 실시예 1 100 mg/Kg과 Scopolamine 1 mg/Kg 투여군
Bio-HKC 200 실시예 1 200 mg/Kg과 Scopolamine 1 mg/Kg 투여군
양성대조군 (DNPZ) Donepezil 1 mg/Kg과 Scopolamine 1 mg/Kg 투여군
<4-2> 수동회피 실험
수동회피 실험은 장기기억능력을 시험하기 위한 방법으로서, 본 실험은 차단 문으로 나누어진 두 개의 챔버로 구성된 상자에서 진행하였다. 한 챔버는 밀폐되지 않은 밝은 공간으로 구성하고, 다른 챔버는 빛을 차단하여 어두운 공간으로 구성되었다. 또한 바닥에 스테인레스 스틸 막대로 전기충격판을 설치하여, 마우스를 밝은 챔버에 배치 시 마우스가 주변을 살피다가 어두운 챔버로 들어가게 되는데, 이 때 어두운 챔버에 마우스가 들어가면 차단문이 자동으로 닫히고 전기충격이 가해지도록 구성되어 있다.
첫째 날에는 마우스를 밀폐되지 않은 밝은 챔버에 배치하고 5분간 어두운 챔버에 들어가는 시간을 기록하였다. 24시간 뒤, 마우스를 동일하게 배치시키고 5분간 자유롭게 수동회피상자를 탐색하도록 하고 밝은 챔버에 머무르는 시간을 측정하였다. 이 때, 마우스가 어두운 챔버에 들어가면 문이 차단되면서 0.1 mv정도 전기충격을 가했다. 그 후 24시간 뒤, 마우스를 동일하게 배치시키고 5분간 자유롭게 수동회피 상자를 탐색하도록 하고 밝은 챔버에 머무르는 시간을 측정하였다.
수동회피 실험 첫날과 비교해 둘째 날(Retention trial) 수동회피실험에서의 결과는 도 2에 나타냈다. 정상대조군의 step-through latency는 121.8초였고, scopolamine을 투여한 약물투여군(Con)군은 58.6초였다. 약물투여군이 정상대조군에 비해 step-through latency가 감소되어 기억력 손상이 잘 유도되었음을 확인할 수 있었다.
그에 비해, 실시예 1을 투여한 시험구에서는 경구 급여 농도가 증가할수록 농도에 의존적으로 step-through latency 값이 유의성 있는 증가를 나타냈고, Bio-HKC 100에서는 양성대조구(DNPZ 투여구)과 유사하게 각각 76.4초와 77.6를 나타내어 찹쌀떡버섯 균사체로 발효한 홍경천 발효물이 기억력 손상이 일어난 실험동물에서 수동회피 능력을 개선시키는 것을 알 수 있었다.
(3) Y-maze 실험
스코폴라민(Scopolamine)을 투여한 기억력 감퇴 마우스를 이용하여 실시예 1의 공간 학습 및 단기 기억력 개선 효과를 확인하기 위하여 Y-maze 실험을 실시하였다. Y-maze 실험은 단기 기억력을 측정하는 실험으로 순차적으로 행동하는 능력을 평가하기 위한 방법으로, 측정장비는 세 개의 가지로 구성되어 있으며 세 개의 가지를 각각 A, B, C로 정한 뒤에 실험을 진행하였다.
실험동물을 넣고 10분 동안 각 가지에 마우스의 꼬리까지 들어갈 때의 횟수와 각 가지에 차례로 들어간 경우를 헤아려 1점씩 부여하였다(실제변경, actual alternation). 변경 행동력(spontaneous alternation)은 세 가지 모두에 겹치지 않게 들어가는 것으로 정의되며, 다음의 수학식에 의해 계산하였다.
<수학식 1>
변경 행동력 (%) = 실제변경 / 최고변경 (maximum alternation) × 100
상기 수학식 1에서, 최고변경은 총입장횟수-2이다.
실험 결과, 정상대조군의 자발적 변경 행동력은 68.5%이었으나, 스코폴라민의 투여로 인한 기억력이 손상된 약물투여군은 50.7%로 정상대조군과 비교하여 74.1% 수준으로 감소하여 유의적인 차이를 나타냈다 (p<0.001). 이는 단기 기억이 손상된 것으로 판단되어 스코폴라민으로 인한 기억을 손상시킨 실험동물 모델이 잘 형성된 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1을 각각 50, 100, 200 mg/Kg을 투여한 처리군들에서 자발적 변경 행동력이 각각 54.7%, 58.8%, 61.2로 농도 의존적으로 증가하는 것으로 나타났고, 이는 정상대조군의 79.9%, 85.8%, 89.3% 수준으로 회복하는 것을 의미한다. 한편 양성대조군(DNPZ)은 실시예 1을 급여 받은 처리군들보다 낮은 63.1%로 나타났다.
(4) Morris water maze 실험
스코폴라민를 투여한 기억력 감퇴 마우스를 이용하여 생물전환 HKC 추출물의 공간학습 및 장기기억 개선 효과를 확인하기 위하여 모리스 수중미로 실험을 실시하였다.
Morris water maze에 사용되는 수조는 무작위로 3부분으로 나누어 각각의 위치에 서로 다른 표식을 붙여 놓았다. 실험기간 중 물의 온도는 26±2℃로 유지시켰으며, 물에 잘 녹고 독성이 없는 검정색 물감을 타서 마우스가 플랫폼을 찾을 수 없도록 물을 불투명하게 유지시켰다.
한 삼분면의 중앙에 플랫폼을 두고, 훈련기간동안 플랫폼의 위치를 변화시키지 않으며, 수조의 각 삼분면의 벽에 3개의 서로 다른 표식을 부착하여 플랫폼을 찾아가도록 하는 시간적 공간 단서를 제공하였다. 훈련기간은 5일동안 30분 간격으로 3회씩 실시하였다. 훈련 전 플랫폼 위에 2분간 마우스를 그대로 둠으로써 현재의 위치를 파악하도록 하였다.
그리고 훈련기간동안 마우스를 임의의 시작점에서 수조에 넣어 1분동안 자유롭게 숨겨진 플랫폼을 찾을 수 있도록 하고 시간을 기록하였다. 플랫폼을 찾으면 플랫폼에서 20초가량 휴식을 허용하고 60초 이내에 플랫폼을 찾지 못한 경우에는 마우스를 플랫폼으로 유도하여 40초 동안 플랫폼이 있는 삼분면의 공간단서를 인지시켜 플랫폼의 위치를 인식시켰다.
훈련이 완료된 5일째에는 이전과 같은 방법으로 숨겨진 플랫폼을 찾아가는 시간을 기록하였고, 연이어 플랫폼을 제거하고 플랫폼이 있는 삼분면에 머문 시간을 측정하였다.
도 4a 및 도 4b에서 보는 바와 같이, 모든 실험군이 학습을 진행할수록 도피대를 찾아가는데 걸리는 시간이 감소하였으나, 스코폴라민을 투여한 약물처리군(Con)에서는 다른 군들과 비교하여 감소되는 시간이 첫날과 비슷한 수준이었고(> 60초), 정상대조군(Nor)과 비교하여 유의미하게 많은 시간이 소요되었다. 이는 스코폴라민의 투여로 인하여 도피대를 기억하지 못하는 것으로 판단되어, 장기 기억 손상 모델이 잘 형성된 것을 의미한다.
실시예 1을 투여한 모든 처리군에서 학습 셋째날부터 약물처리군과 비교하여 유의하게 도피대를 찾아가는데 걸리는 시간이 감소하였으며(도 4a), 실험 마지막날 진행한 프로브 테스트에서는 정사대조군은 25.1초로 나타났고, 약물처리군(Con)은 정상대조군(Nor)의 60.6% 수준인 15.2초로 감소하여 공간 지각력 역시 손상 받은 것을 확인할 수 있었다.
이에 비해 실시예 1의 Bio-HKC 50, Bio-HKC 100, Bio-HKC 200은 정상대조군의 68.5%, 78.9%, 92.1% 수준인 17.2초, 19.8초, 23.1초로 손상된 기억이 개선되었고, 특히 Bio-HKC 100과 Bio-HKC 200 처리군에서는 유의적인 기억력 개선에 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다(도 4b).
[실험예 5] 실험동물의 생리학적 및 생화학적 분석 실험
<5-1> 실험동물의 처리
찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 발효물을 급여 받은 실험동물의 체중변화, 뇌 무게 변화 및 생리학적, 생화학적, 조직학적 분석 실험을 위하여 모든 실험군들을 실험사육 최종일에 isoflurane으로 호흡마취 후, 해부하여 하기 실험을 실시하였다.
혈액은 심장에서 채혈하였으며, 4℃에서 40분간 방치한 후 3,000 rpm에서 15분간 원심분리(FLETA-5, Hanil science Inc. Korea)하여 혈청을 취해 -70℃에 보관하였다. 각각의 실험동물로부터 뇌조직을 적출하여 실험분석 전까지 액체질소에 보관하였다가 사용하였다.
<5-2> 체중과 뇌 무게의 변화
3주간 사육한 실험동물의 체중 및 뇌 무게를 측정한 결과는 하기 표 4와 같다.
구분 체 중 (g) 뇌 무게 (g)
정상대조군 34.2 ± 0.5 0.45 ± 0.17
약물투여군 32.7 ± 0.7 0.42 ± 0.07
Bio-HKC 50 33.8 ± 0.3 0.44 ± 0.10
Bio-HKC 100 33.4 ± 0.4 0.43 ± 0.06
Bio-HKC 200 34.1 ± 0.6 0.44 ± 0.04
양성대조군 33.8 ± 0.3 0.46 ± 0.05
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 체중은 다른 군에 비하여 기억력이 손상된 약물처리군이 비교적 낮았고, 기억력 손상과 함께 실시예 1의 처리군들은 정상군과 거의 비슷한 수준으로 나타났다.
또한 Bio-HKC 처리군 간에는 유의적인 차이가 없었고, 농도 차이에 의한 체중의 증감도 없었다. 뇌의 무게 또한 실험군 간에 유의적인 차이가 없었다.
<5-3> 간 및 신장 독성 실험
모든 시험군의 간독성을 평가하기 위해 채취한 혈액에서 분리한 혈청내 글루타믹 옥살로세틱 트랜스아미나제(GOT)와 글루타믹 피루빅 트랜스아미나제(GPT)의 활성을 측정하였다. 혈청 GOT와 GPT 활성은 측정용 키트 시약 (FUJI DRI-CHEM SLIDE)을 사용하여 혈액자동분석기 (FUJI DRI-CHEM FDC35001, Tokyo, Japan)로 측정하였다.
실험동물의 신장독성을 평가하기 위하여, 혈청 크레아티닌 농도와 혈중 요소 질소 (Blood Urea Nitrogen, BUN) 농도를 측정용 키트 시약 (FUJI DRI-CHEM SLIDE)을 사용하여 혈액자동분석기 (FUJI DRI-CHEM FDC35001, Tokyo, Japan)에서 측정하였다.
하기 표 5는 3주간 사육한 실험동물의 간장독성 평가를 위하여, 혈청의 GOT, GTP 활성을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
구분 GOT
(U/L)
GPT
(U/L)
크레아틴
(mg/dL)
BUN
(mg/dL)
정상대조군 39.24±2.3 a 39.24±2.3 0.62±0.02 a 19.5±1.8 a
약물투여군 41.16±1.3 ab 39.26±1.8 0.65±0.01 b 22.2±1.3 b
Bio-HKC 50 40.09±1.7 a 38.16±2.1 0.61±0.02 a 20.5±1.7 a
Bio-HKC 100 41.09±0.8 ab 39.11±2.3 0.61±0.02 a 19.2±1.4 a
Bio-HKC 200 39.14±1.1 a 38.38±2.3 0.62±0.01 a 19.9±1.1 a
양성대조군 42.31±1.3 b 41.24±2.1 0.61±0.02 a 20.5±1.3 ab
상기 표 5에서, a-b 항산화 효소 활성에서 얻은 결과치의 어깨 글씨가 다른 값들은 통계적으로 유의적인 차이가 있음을 나타낸다(p<0.05).
상기 표 5에 나타난 바와 같이, GOT 농도는 정상군에 비해 기억력을 손상시킨 약물처리군에서 다소 높게 나타났으나, GPT 농도는 양성대조군을 제외한 모든 실험군에서 거의 동일한 수치를 나타냈다.
실시예 1의 처리군들에서는 GOT 및 GPT 농도가 정상대조군의 쥐에 비해 다소 높아지거나, 같은 수준인 것으로 보아 실시예 1의 투여로 인한 간장 독성은 관찰되지 않았다. 신장독성 평가를 위하여 혈청의 크레아틴과 BUN 활성을 측정한 결과, 혈청 크레아틴의 농도는 실험군 간에 유의적인 차이는 없었다.
BUN 농도는 스코폴라민을 투여하여 기억력을 손상시킨 약물 처리군에서 가장 높게 나타났으나, 모든 실험군에서 정상 범위 안의 수치(8~20 mg/dL)를 나타냈기 때문에, 실시예 1 및 DNZP 투여로 인한 신장 독성은 없었다.
<5-4> 혈청 중 항산화 활성 측정
홍경천 발효물(Bio-HKC)의 항산화 효과가 인지기능 개선에 미치는 영향을 시험하기 위하여, 혈청 중의 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD) 및 카탈라제(CAT) 항산화 활성을 측정하였다. 혈청 SOD 활성은 SOD 어세이 키트(A001, Nanjing Bio Co., Nanjing China)를 사용하여 측정하였다.
즉, 혈청 5 ㎕에 Reagent I 시약 1 ㎖, Reagent II, III, IV를 각각 0.1 ㎖을 넣고 잘 혼합한 후, 37℃에서 40분간 가온시켰다. 발색시약 2 ㎖을 넣어 다시 혼합한 후 상온에서 10분간 방치시키고, 550 nm에서 흡광도를 측정하였다.
혈청 CAT 활성은 CAT 어세이 키트(A007-1, Nanjing Bio Co., Nanjing China)를 사용하여 측정하였다. 준비된 혈청 20 ㎕에 Reagent I과 II를 혼합한 시약 3 ㎖을 큐벳(cuvette)에 즉시 넣고, 240 nm에서 흡광도를 1차 측정한 후 1분 경과 뒤 2차 측정하였다. 결과값은 측정치의 log 함수로 표시하였다.
혈액 중 항산화 활성에 대한 분석 결과, 즉 실험 동물의 혈청 중 항산화 효소 함량은 하기 표 6과 같다.
구분 SOD
(unit/mL)
카탈라제
(Log unit/g protein)
정상대조군 287.84±45.36 b 4.56±0.05 d
약물투여군 262.56±35.26 a 4.21±0.03 a
Bio-HKC 50 277.29±40.11 ab 4.23±0.04 a
Bio-HKC 100 281.35±38.89 ab 4.32±0.05 b
Bio-HKC 200 284.65±36.98 b 4.51±0.03 d
양성대조군 276.49±41.22 ab 4.46±0.05 c
상기 표 6에서, a-d 는 항산화 효소 활성에서 얻은 결과치의 어깨 글씨가 다른 값들은 통계적으로 유의적인 차이가 있음을 나타낸다(p<0.05).
상기 표 6에 나타난 바와 같이, SOD 활성은 정상군에 비해 약물처리군이 유의적으로 낮게 나타났으며, 이에 비해 실시예 1의 Bio-HKC 투여군은 농도 의존적으로 증가하여 Bio-HKC 200군에서는 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 카탈라제 활성 또한 유사한 결과를 나타냈다.
이러한 결과는 표 1과 표 2에서 제시하는 높은 농도의 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량에서 기인하는 높은 항산화 활성에서 기인하는 것으로 사료된다. 일반적으로 천연물 내에는 미량의 유효물질을 포함하여 비타민 C, 비타민 E, 카로티노이드, 플라보노이드 및 페놀산 등 식물체의 모든 부위에 존재하는 페놀성 화합물이 주요 활성 물질이며(Lee et al., 2012), 이들 성분은 대부분 항산화 활성을 가지고 있음이 확인되었다.
알츠하이머 성 치매를 유발시킨 동물의 기억력과 항산화능에 미치는 영향을 조사한 결과(Byun SN, 2010), 항산화성을 가진 천연물을 급여 받은 실험동물군에서 치매 유발군에 비해 농도의존적으로 SOD 활성 및 CAT 활성이 증가한 것으로 보고되었으며, α-토코페롤(Sano et al., 1997), 비타민 C(Zandi et al., 2004)나 은행(DeFeudia & Drieu 2000), selegilin(Sano et al., 1997) 등의 항산화제를 복용한 경우, AD의 발생위험이 낮아질 것이라는 보고들이 있다.
즉, 인체 내 여러 기관에 비해 활성산소에 대한 산화방지 효소계나 저분자의 산화방지제가 상대적으로 적어, 유해 활성산소나 라디칼에 의한 산화적 손상에 대한 방어가 매우 취약한 뇌에서는 활성산소에 의한 세포막 손상과 신경세포의 사멸유도 등에 의해 파킨스병, 알츠하이머 등을 포함한 퇴행성 신경질환 발생에 관련이 깊은 것으로 보고됨에 따라, 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 발효물의 급여로 체내 항산화 효소 활성을 유의적으로 증가시켜 스코폴라민 투여에 의한 기억력 감퇴를 개선시키는 것으로 사료된다.
<5-5> 뇌 조직 중의 말론디알데하이드(MDA) 함량 측정
마우스의 뇌 조직에 존재하는 지질 과산화 중간 생성물인 MDA 함량을 측정하여 실시예 1의 뇌 조직의 산화 억제 효과를 살펴보았다. 뇌 조직 내 MDA 수준은 뇌조직의 산화를 평가하는 좋은 지표인데, 활성산소에 의해 뇌 조직의 산화가 발생하면 과산화 지질이 다량 생성되고, 이러한 과산화지질의 최종 분해산물이 MDA이기 때문이다.
인산완충 생리식염수를 이용하여 추출한 흰쥐의 뇌 조직 균질액을 조제하였다. 균질액 160 ㎕에 1% 인산 960 ㎕를 혼합한 후 0.67% 티오바비투르산(thiobabitruic acid) 320 ㎕를 넣고, 95℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응액은 5,000 rpm에서 10분간 원심분리하고, 532 nm에서 상등액의 흡광도를 측정하였다. MDA 함량은 mg 단백질 당 nmole의 농도로 표시하였다.
하기 표 7은 각 실험군에서 적출한 뇌 조직 중 말론디알데하이드 함량을 나타낸 것이다.
구분 MDA (nmol/mg protein)
정상대조군 8.23±0.13 a
약물투여군 16.17±1.18 d
Bio-HKC 50 14.99±0.78 cd
Bio-HKC 100 12.93±1.08 bc
Bio-HKC 200 10.91±0.09 b
양성대조군 13.69±1.15 c
상기 표 7에서, a-d 말론디알데하이드 함량에서 얻은 결과치의 어깨 글씨가 다른 값들은 통계적으로 유의적인 차이가 있음을 나타낸다(p<0.05).
상기 표 7에 나타난 바와 같이, MDA 함량은 정상대조군에 비해 약물투여군이 약 96%가 증가한 16.17 nmol/mg protein으로 나타난 반면, 실시예 1의 Bio-HKC를 100 mg/Kg과 200 mg/Kg을 투여한 군에서 각각 20.1%와 32.5%가 감소하여 12.93 nmol/mg protein 및 10.91 nmol/mg protein으로 나타났다. 양성대조군에서는 약물투여군과 비교했을 때에 15.4%가 감소하여 13.69 nmol/mg protein으로 나타났다.
이러한 결과는 Bio-HKC가 항산화 효소의 활성을 증가시킴에 따라 뇌 조직의 지질 과산화물질의 생성을 감소시킨 것으로 생각된다. 이전 보고들에서 항산화물질로 알려진 퀘르세틴(quercetin)을 투여하였을 때 치매를 유발시킨 마우스에 비해 뇌 조직 내 MDA 생성을 약 17% 억제시켰으며(Choi GN, 2011), 강황 추출물을 투여하였을 때에도 농도의존적으로 MDA의 수치가 낮아진다(Lee et al., 2007)는 결과들을 고찰하였을 때, 뇌조직 내 지질 과산화 억제 효과는 투여하는 추출물 내 항산화 활성과 상관관계가 있음을 알 수 있다.
<5-6> 뇌 조직 중의 아세틸콜린에스터라제(AChE) 활성 측정
아세틸콜린(ACh)은 신경세포에서 발견되는 신경 전달물질로 중추신경계의 콜린성 시스템과 매우 관련성이 높다. Ach는 아세틸 CoA와 콜린 아세틸트랜스퍼라제의 효소작용으로 합성되고, AChE의 작용으로 아세테이트와 콜린으로 분해된다. 분해된 콜린은 고친화성 콜린 수송체(high affinity choline transporter)에 의해 다시 프리시냅스(presynaps)로 상승되어 ACh 합성반응에 관여하게 된다.
실험동물 및 임상연구에서 콜린성 신경계의 붕괴는 초기 알츠하이머 질환의 주요 원인으로 알려졌다(Park et al., 1996). 적출한 마우스의 뇌에 10배의 용해 완충액(lysis buffer)를 넣고 Glass col homogenizer로 균질한 후 12,000 rpm에서 30분간 원심분리(FLETA-5, Hanil science Inc. Korea)하여 그 상등액을 아세틸콜린에스터라제 활성실험에 사용하였다.
모든 추출공정은 4℃에서 수행하였으며, 추출한 효소액의 단백질 함량을 측정하기 위하여, BCA 단백질 어세이 키트(Invitrogen Co., Carlsmbad, Ca., USA)를 이용하여 측정하였다. 효소 5 ㎕에 50 mmM 인산나트륨 버퍼 65 ㎕를 넣고, 37℃에서 15분간 프리-인큐베이션한 후, 반응 혼합물에 Ellman's reaction mixture 70 ㎕를 첨가한 후 405 nm에서 10분 동안 2분 간격으로 흡광도를 측정하였다. 마우스 뇌조직 중의 AChE 활성은 정상군 대비 mg 단백질 당 % 활성으로 나타냈다.
하기 표 8은 마우스의 뇌를 적출하여 AChE 활성을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
구분 아세틸콜린에스터라제 활성
(%mg protein)
정상대조군 101.86±4.21 a
약물투여군 128.46±2.19 e
Bio-HKC 50 121.32±2.23 d
Bio-HKC 100 116.54±1.19 c
Bio-HKC 200 108.65±1.99 b
양성대조군 115.68±2.56 c
상기 표 8에서, a-e 는 아세틸콜린에스터라제 활성 시험에서 얻은 결과치의 어깨 글씨가 다른 값들은 통계적으로 유의적인 차이가 있음을 나타낸다(p<0.05).
상기 표 8에 나타난 바와 같이, AChE 활성은 약물 투여군에서 가장 높았으며, 정상대조군에서 가장 낮게 나타났다. 실시예 1의 Bio-HKC를 50, 100, 그리고 200 mg/Kg 농도로 투여한 실험군에서는 농도의존적으로 효소 활성이 감소하였다. 특히 200 mg/Kg 투여군 (108.65%mg 단백질)에서는 양성대조군 (115.68%mg 단백질) 보다도 낮게 나타났다.
즉, 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 추출 발효물은 DNPZ와 같은 AChE 저해재로서의 기능을 갖고 있어 ACh를 분해하는 AChE 활성을 억제하여 ACh의 활성을 촉진함으로써, 기억과 학습능력 개선에 효과가 있는 것으로 사료된다(Giacobini E., 2004).
[통계학적 분석]
실험 결과의 통계학적 분석은 SPSS 13.0 통계전용 소프트웨어인 'Independent-Sample-T-Test법'을 이용하여 분석하였고, 평균수치±기준차로 표기하였다. 또한, 다중비교는 LSD법으로 표기하였고, P>0.05: 차이가 뚜렷하지 않다, P<0.05: 차이가 뚜렷하다를 의미한다.
<제조예 1> 분말 제제의 제조
실시예 1에서 수득한 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 발효물이 함유된 인지능력 개선 제제는 통상의 동결건조 방법이나 열풍건조 방법으로 건조한 다음, 부형제와 혼합하여 제조하였다.
<제조예 2> 식음료(건강기능식품) 조성물의 제조
<2-1> 음료의 제조
음료는 당업계에서 통상적으로 수행되는 방법에 따라 하기에 제시된 제제의 재료를 혼합함으로써 제조되었다. 꿀 522 mg, 치옥토산아미드 5 mg, 니코틴산아미드 10 mg, 염산리보플라빈나트륨 3 mg, 염산피리독신 2 mg, 이노시톨 30 mg, 오르트산 50 mg, 실시예 1에서 수득한 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 발효물 분말 1 g, 물 200 mL.
<2-2> 프로바이오틱스제의 제조
분말제는 당업계에서 통상적으로 수행되는 방법에 따라 실시예 1에서 수득한 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 발효물 분말 2 g, 복합생균제(1×1010 CFU/g) 2 g, 유당 5 g, 탈크 1 g을 혼합하고 기밀포에 충진하여 분말제를 제조하였다.
<2-3> 정제의 제조
정제(tablet)는 당업계에서 통상적으로 수행되는 방법에 따라 실시예 1에서 수득한 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 발효물 분말 250 mg, 옥수수전분 150 mg, 유당 100 mg, 스테아린산 마그네슘 20 mg을 혼합한 후 통상의 정제의 제조 방법에 따라서 타정하여 정제를 제조하였다.
<2-4> 캡슐제의 제조
캡슐제는 당업계에서 통상적으로 수행되는 방법에 따라 실시예 1에서 수득한 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 발효물 분말 50 mg, 결정성 셀룰로오스 3 mg, 락토오스 14.8 mg, 마그네슘 스테아레이트 0.2 mg를 통상의 캡슐제 제조방법에 따라 혼합하고, 젤라틴 캡슐에 충전하여 캡슐제를 제조하였다.
<2-5> 혼합 분말제의 제조
혼합 분말제는 당업계에서 통상적으로 수행되는 방법에 따라 실시예 1에서 수득한 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 발효물 분말 5 g, 비타민 혼합물 적량(비타민 A 아세테이트 70 μg, 비타민 E 1.0 mg, 비타민 B1 0.13 mg, 비타민 B2 0.15 mg, 비타민 B6 0.5 mg, 비타민 B12 0.2 μg, 비타민 C 10 mg, 비오틴 10 μg), 니코틴산아미드 1.7 mg, 엽산 50 μg, 판토텐산 칼슘 0.5 mg, 무기질 혼합물 적량(황산제1철 1.75 mg, 산화아연 0.82 mg, 탄산마그네슘 25.3 mg, 제1인산칼륨 15 mg, 제2인산칼슘 55 mg, 구연산칼륨 90 mg, 탄산칼슘 100 mg, 염화마그네슘 24.8 mg)을 통상의 건강기능식품 제조 방법에 따라 혼합한 다음, 과립을 제조하고, 통상의 방법에 따라 건강기능식품 조성물을 제조하였다.
상기의 비타민 및 미네랄 혼합물의 조성비는 비교적 건강기능식품에 적합한 성분을 바람직한 제조예로 혼합 조성하였지만, 그 배합비를 임의로 변형 실시하여도 무방하다.
<제조예 3> 사료 조성물의 제조
당업계에서 통상적으로 수행되는 방법에 따라 사료용 조성물은 옥수수 45 g, 대두박 30 g, 소맥 15 g, 우지 4 g, 당밀 3 g, 인산칼슘제 2 g, 석회석 0.4 g, 소금 0.2 g, 실시예 1에서 수득한 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 발효물 분말 5 g을 혼합함으로써 제조되었다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 제조예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기와 같이, 본 발명의 찹쌀떡 버섯 균사체로 발효한 홍경천 발효물은 인지개선에 탁월한 효과가 있어 천연물 의약품, 건강기능식품 등의 개발 및 생산에 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 기억력 증진, 인지능력 감소 억제, 또는 학습효과 개선 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 단기 및 장기 기억능력 개선, 기억력 감퇴 억제, 또는 공간학습능력 개선 효과를 갖는 것을 특징으로 하는, 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 홍경천 추출물은 홍경천 뿌리를 용매로 추출한 것을 특징으로 하는 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 홍경천 발효물은 조성물의 총 중량에 대하여 0.001 내지 50 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인지기능 장애는 뇌 신경세포의 손상으로 발생하는 장애인 것을 특징으로 하는, 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인지기능 장애는 건망증, 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 혈관성 치매, 두부손상에 의한 치매 또는 파킨슨씨병 (Parkinson's disease)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 인지기능 장애 또는 기억력 장애 예방 또는 개선용 조성물.
  8. 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는, 건망증, 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 혈관성 치매, 두부손상에 의한 치매, 또는 파킨슨씨병 (Parkinson's disease)의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물.
  9. 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는, 건망증, 집중력 장애, 공간지각력 손실, 학습능력의 둔화, 또는 인지력 상실의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물.
  10. 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는, 건망증, 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 혈관성 치매, 두부손상에 의한 치매, 또는 파킨슨씨병 (Parkinson's disease)의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  11. 홍경천(Rhodiola sachalinensis) 추출물을 찹쌀떡버섯(Bovista plumbea)을 이용하여 발효시킨 후 얻은 홍경천 발효물을 유효성분으로 포함하는 동물의 인지기능 장애 또는 기억력 장애의 예방 또는 개선용 사료 조성물.
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CN117694541A (zh) * 2023-12-14 2024-03-15 江苏新申奥生物科技有限公司 一种改善记忆力益生菌组合物及其制备方法

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