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KR102636801B1 - 뜸부기 추출물을 유효성분을 포함하는 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

뜸부기 추출물을 유효성분을 포함하는 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR102636801B1
KR102636801B1 KR1020210021370A KR20210021370A KR102636801B1 KR 102636801 B1 KR102636801 B1 KR 102636801B1 KR 1020210021370 A KR1020210021370 A KR 1020210021370A KR 20210021370 A KR20210021370 A KR 20210021370A KR 102636801 B1 KR102636801 B1 KR 102636801B1
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KR
South Korea
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extract
composition
diabetes
fucoidan
supernatant
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김경태
석동욱
손성범
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동의대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 뜸부기 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물에 관한 것으로, 뜸부기 추출물을 포함하여, 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 및 혈당 상승 억제 활성을 나타내고, 뜸부기 추출물의 천연물을 포함함으로써 장기간 복용에도 부작용의 문제가 없는 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

뜸부기 추출물을 유효성분을 포함하는 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물 및 이의 제조방법{COMPOSITION COMPRISING EXTRACT OF PELVETIA SILIQUOSA FOR TREATING OR PREVENTING DIABETES AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 뜸부기 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 뜸부기 추출물을 포함하여, 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 및 혈당 상승 억제 활성을 나타내는 것으로, 뜸부기 추출물의 천연물을 포함함으로써 장기간 복용에도 부작용의 문제가 없는 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 생활환경과 식생활 패턴의 변화 등으로 현대인들의 노화를 포함한 각종 성인병 발생의 빈도가 증가하고 연령대가 낮아지고 있어 심각성이 대두되고 있다. 특히 활성산소는 동맥경화 및 당뇨병의 주원인 중의 하나로 주목받고 있다. 활성산소는 생체 내 정상적인 세포대사과정에서 생성되며, 체내에서 세포막 손상, DNA 변성, 지질 산화, 단백질 분해 등을 초래하는 것으로 알려져 있다.
생체내에는 활성산소에 대한 방어 기작을 가지고 있는데, GST tag (glutathione S-transferase), 글루타티온과산화효소 (glutathione peroxidase), 초과산화물 불균등화효소 (superoxide dismutase), 그리고 카탈레이스 (catalase) 등의 효소뿐만 아니라, 비타민 A, C, E, flavonoid계 색소, 폴리페놀 류 등이 존재하여 생체내에서 정상적인 대사과정 뿐만 아니라 외부스트레스에 의해 발생한 활성산소를 제거한다. 그러나 과음, 과식, 흡연 및 과도한 스트레스는 생체내 방어능을 초과하는 활성산소 발생을 유도하게 되고, 이러한 산화적 스트레스는 노화뿐만 아니라 암, 심혈관계 질환, 당뇨, 신경계 질환, 골다공증과 같은 다양한 질병을 유발하는 원인으로 보고되고 있다.
따라서 동맥경화 및 당뇨 등의 예방 및 치료를 위해서는 활성산소의 적절한 제거가 필수적인 것으로 최근에 보고되고 있다.
활성산소가 LDL(low density lipoprotein) 단백질을 산화시키면 이것이 혈관에 축적되어 독성을 나타내고, 여기에 염증 반응이 일어나면서 혈관에 피해를 주고, 더 많은 활성산소를 생성시키며, 혈관평활근세포(vascular smooth muscle cell, SMC)의 성장을 촉진하여 동맥경화가 유발된다. 즉, 혈관평활근세포의 필요이상으로 과도한 증식이 동맥경화의 주요 요인이다. 또한 혈소판유래 성장인자(PDGF-BB)의 자극은 이러한 이상증식을 유발하며, 또한 혈소판유래 성장인자는 활성산소의 발생을 유도하는 많은 세포내 신호전달과정에 관여된다고 보고되어 있다.
인슐린을 생산하는 췌장소도세포(pancreatic islet beta cell)의 사멸로 인한 당뇨유발에는 활성산소에 의한 췌장소도세포의 자가면역반응 증가와 사멸이 관여되어 있다. 인슐린을 분비하려면 생체 유지에 필요한 ATP를 소비하게 된다. 그러나 미토콘드리아 유전자에 장애가 있어서 ATP 제조가 저하되면 인슐린의 분비가 약해져 혈당치가 올라가게 된다. 췌장소도세포는 높은 농도의 포도당에 노출되면 포도당 대사를 높이게 되고, 포도당 대사 증기함에 따라 활성산소의 생성이 증가된다. 활성산소의 과다 증가는 미토콘드리아나 DNA에 손상을 주고 결과적으로 췌장소도세포의 사멸을 가져오게 된다. 따라서 활성산소의 소거작용은 췌장소도세포의 사멸을 막아 인슐린 분비를 정상적으로 작동하게 하고 당뇨를 막는 기전으로 쓰인다.
한편, 해조류는 우리나라와 일본을 비롯한 아시아지역에서 식용 및 사료, 또는 각종 해조산업의 원료로 이용되며, 우리나라의 경우 약 500종이 밝혀져 있는데 그 중 김, 미역, 다시마를 포함한 약 50여 종이 식용되고 있다.
일반적으로 해조식품은 단백질과 지방의 함량이 낮고, 탄수화물은 소화율이 낮아서 영양가는 적지만, 칼륨, 요오드, 칼슘 등 각종 무기염류와 비타민A, C 등의 함량이 높고, 혈액 속의 콜레스테롤 함량 저하, 항균작용 그리고 생체 내 활성산소 소거 등 항산화 작용에 의한 항동맥경화, 당뇨병합병증 억제작용 등에 탁월한 효과가 있음이 밝혀져 있다.
해조류 유래 추출물의 항산화 활성 및 여러 가지 성인병 억제 활성은 최근에 다양한 문헌에서 보고되고 있다,
그러나 아직까지 우리나라에서의 해조류 추출물에 대한 연구는 항산화 활성 분석에 초점이 맞추어져 있고, 일부 성인병 억제 활성이 보고되고 있기는 하지만 아직 시작 단계에 불과하며 갈조류를 소재로 하여 성인병 예방 등과 관련된 제품화 기술개발에 관한 본격적인 연구는 이루어지지 못하고 있다. 갈조류 유래 성인병 억제 소재가 선진국에서 여러 분야의 다양한 제품으로 활용되고 있음을 감안한다면, 갈조류를 이용한 항산화 활성 및 성인병 억제 활성 소재의 개발 및 특징 분석, 그리고 산업적 경제성 분석을 통한 산업화 적용 등 관련 연구가 시급히 요구된다.
KR 10-1976941 B1 KR 10-0992527 B1
본 발명의 목적은 뜸부기 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것으로, 뜸부기 추출물을 포함하여, 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 및 혈당 상승 억제 활성을 나타내는 당뇨병을 예방 및 개선용 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 뜸부기 추출물의 천연물을 포함함으로써 장기간 복용에도 부작용의 문제가 없는 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물은 뜸부기(Pelvetia siliquosa) 추출물을 유효성분으로 포함하는 것이다.
상기 뜸부기 추출물은 후코이단(fucoidan)인 것이다.
상기 조성물은 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성 및 혈당 상승 억제 활성을 통해 당뇨병의 예방 및 개선 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 당뇨병의 예방 및 치료용 약학 조성물 은 상기 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물을 유효성분으로 포함하는 것이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 당뇨병의 예방 및 개선용 식품 조성물은 상기 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물을 유효성분으로 포함하는 것이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물을 제조방법은 1) 뜸부기와 염화칼슘 수용액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 2) 상기 1)단계에서 제조된 열처리 및 교반단계; 3) 상기 2)단계에서 열처리 및 교반된 혼합물을 원심분리하여 상등액만을 분리하는 제1 분리 단계; 4) 상기 3)단계에서 분리한 상등액을 감압여과하는 단계; 5) 상기 4)단계의 감압여과하는 단계를 거친 상등액을 알코올 용액에 침전시키는 제1 침전단계; 6) 상기 5)단계의 제1 침전단계를 거친 상등액을 원심분리하여 상등액만을 분리하는 제2 분리단계; 7) 상기 6)단계에서 분리한 상등액을 알코올 용액에 침전시키는 제2 침전단계; 8) 상기 7)단계의 제2 침전단계를 거친 상등액을 원심분리하여 상등액을 제외한 침전물만을 분리하는 제3 분리단계; 및 9) 상기 8)단계의 제3 분리단계를 거쳐 분리된 침전물을 건조하여 후코이단(fucoidan)을 추출하는 단계; 를 포함한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서 전체에서, 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.
본 명세서 전체에서 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 명세서 전체에서 "당뇨병(diabetes mellitus)"은 인슐린의 분비량이 부족하거나 정상적인 기능이 이루어지지 않는 등의 대사질환으로, 혈중 포도당 농도가 높은 것을 특징으로 하는 질환을 말한다. 상기 당뇨병은 제1형 당뇨병 또는 제2형 당뇨병일 수 있다.
본 명세서 전체에서 "예방"은 조성물의 투여에 의해 당뇨병 증상의 발생을 억제하거나 그의 발병을 지연시키는 모든 행위를 말한다.
본 명세서 전체에서 "개선"또는 "치료"는 조성물의 투여에 의해 당뇨병의 증세가 호전되거나 이롭게 변경하는 모든 행위를 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물은 뜸부기(Pelvetia siliquosa) 추출물을 유효성분으로 포함하는 것이다.
상기 당뇨병은 신체 세포들이 글루코즈(glucose)를 정상적으로 사용할 수 있는 능력에 장애가 생겨 혈당치가 증가하여, 글루코즈(glucose)가 혈액 속에 점점 많이 쌓이게 됨에 따라 과량의 당분이 소변으로 배설되는 대사성 질환이며, 인슐린(Insulin)의 절대량이 부족하거나, 인슐린 이외의 다른 호르몬이 많이 분비되어 상대적으로 부족할 경우 발병한다.
상기 당뇨병은 두가지 유형으로 나뉘는데, 먼저 인슐린 의존형인 제1형 당뇨병(type 1 diabetes mellitus)은 혈액 내의 글루코스 조절 호르몬인 인슐린(Insulin)의 분비 결핍으로 야기되며, 주로 10 내지 20대의 젊은 연령층에서 발병되기 때문에 소아당뇨병(juvenile diabetes)이라 불리기도 한다. 상기 제1형 당뇨병은 일종의 자가면역질환으로써 인슐린을 분비하는 췌장 랑게르한스섬에 있는 베타세포의 파괴로 발생한다. 이에, 제1형 당뇨병은 인슐린의 투여, 췌장 이식, 랑게르한스섬 베타세포 이식 등을 통해 인슐린의 절대적인 량을 증가시켜줄 수 있도록 함으로써 치료할 수 있다.
당뇨병의 또 다른 유형인 제2형 당뇨병(type 2 diabetes mellitus)은, 주로 40대 이후에 발병되며, 우리나라 당뇨병 환자의 대부분을 차지한다. 제1형 당뇨병과는 달리 성인형 당뇨병이라 불리며 복합적인 이유로 발병하나, 베타 세포 비활성화, 인슐린 저항성, 만성 염증 반응 등 복합작용으로 인해 발생된다.
보다 구체적으로, 상기 베타 세포가 인슐린을 효과적으로 분비하지 못하거나, 근세포(또는 근육), 간, 지방세포 조직 등 인슐린의 표적세포에서 인슐린 저항성이 생겨 고혈당증이 지속되고 각종 증세가 나타난다.
상기 인슐린 분비의 이상은 공복 시 혈당 증가와 관련이 있으며, 인슐린 저항성은 식후 지속적인 고혈당 증상의 원인이 된다.
혈당 조절에 이상이 생겨 발생하는 고혈당 증상은 말초신경계 염증, 안질환, 심혈관계 질환 및 신장 손상 등 합병증을 나타내어 심한 경우 하지 절단, 시력 상실, 심근경색 및 말기 신부전증과 같은 결과를 초래할 수 있다.
이에, 인슐린 저항성으로 인한 고혈당 증상을 완화하여 혈당을 가능한 정상치에 가깝게 조절하는 것이 바람직하며, 현재 치료방법으로는 약물요법, 식이요법 및 운동요법이 있다. 상기 약물요법 중 당뇨병 환자에게 사용되는 경구 혈당 강하제로 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 억제제, 설포닐우레아(sulfonylurea) 제제 및 비구아니드(biguanide) 제제가 있으며, 이 중에서도 알파-글루코시다아제 억제제는 섭취한 식이 중의 탄수화물의 소화와 흡수를 지연시켜 식후 혈당 및 혈중 인슐린의 상승을 감소시킴으로써 당뇨병의 치료효과를 나타낸다.
이에 본원발명에서는 뜸부기(Pelvetia siliquosa) 추출물을 유효성분으로 포함함으로써 알파-글루코시다아제 저해활성을 나타냄으로써 혈당 상승 억제 활성을 나타낼 수 있다.
뜸부기(Pelvetia siliquosa)는 갈조식물 뜸부기과의 바닷말로, 조간대 상부의 암반에 뭉쳐서 나며, 몸은 5 내지 15cm이고 직립한다. 식물체의 뿌리는 반상이고, 원기둥 모양의 줄기와 복차상으로 가지로 이루어져 있다. 가지는 상부로 갈수록 약간 납작하고 가지 끝부분이 불룩해져서 기포(氣胞)를 이룬다. 남해안과 서해안에서 자라며, 한국산 뜸부기는 일본에서 나는 ‘Pelvetia wrightii’와 같은 종으로 알려졌으나 중국의 해조학자가 서해 연안에서 나는 종류가 일본산과는 달리 몸이 작고 직립하는 특징을 지닌다하여 ‘P. siliquosa’라는 새로운 이름을 붙였다. 뜸부기는 알긴산 원료로도 이용된다.
상기 뜸부기 추출물은 후코이단(fucoidan)인 것이다.
상기 후코이단(fucoidan)은 푸코이단이라고도 하며, 끈적끈적한 점질 구조의 황산염화한 다당류로 고미역, 다시마 등 갈조류에 들어있는 성분으로, 분자량은 평균 MW 20KDa이며 후코스(Fucose)라는 기본당과 황산기가 결합되어 있다.
후코이단은 콜레스테롤의 배설을 도와 혈중 콜레스테롤 수치를 낮추며 혈관 질환을 예방할 수 있고 비만이 성인병으로 연결되는 것을 미리 예방하여 준다.
본원발명의 당뇨병 예방 및 개선용 조성물은 뜸부기에 함유되어 있는 후코이단(fucoidan)을 유효성분으로 포함함으로써 당뇨병의 예방 및 개선 효과를 나타낼 수 있다.
상기 당뇨병 예방 및 개선용 조성물은 도랭이 사초(Carex nubigena var. albata) 추출물, 골병꽃나무(Weigela hortensis (Sieb. et Zucc.) K. Koch) 추출물 및 가솔송(Phyllodoce coerulea (L.) Bab.) 추출물을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 도랭이 사초(Carex nubigena var. albata)는 외떡잎식물 벼목 사초과의 여러해살이풀로, 산과 들에서 자란다. 뿌리줄기는 짧고, 줄기는 가늘고 길며 세모지고 뭉쳐나며 곧게선다. 높이는 30cm 정도이다. 잎은 뭉쳐나고 줄 모양이며 끝이 뾰족하다. 잎은줄기보다 짧거나 길며 나비 3mm 정도이다. 꽃은 4∼6월에 핀다. 꽃이삭은 줄기 끝에 곧게 서고 원기둥 모양이며 길이 25∼40mm 정도이다. 밑동에 짧은 줄 모양의 포가 있고 작은이삭은 양성으로 길이가 5mm 정도이다. 암꽃영은 달걀 모양으로 끝이 뾰족하고 다갈색이다. 과낭은 달걀 모양바소꼴로 길이 4∼5mm이고 영보다 길며, 암술대는 2개이다. 전라북도, 경기도, 평안남도, 평안북도, 함경남도, 함경북도 등지에 분포한다.
상기 골병꽃나무(Weigela hortensis (Sieb. et Zucc.) K. Koch)는 쌍떡잎식물 산토끼꽃목 인동과의 낙엽 관목으로, 낙엽활엽 관목으로 높이 2~3m이고 어린 가지는 자갈색을 띠며 털이 있고 수피는 회색으로 세로로 갈라진다. 잎은 대생하고 타원형 또는 난상 타원형으로 길이 7~10㎝, 너비 2.5~5㎝이며 끝은 뾰족하고 밑은 둥글거나 넓은 쐐기 모양이며 가장자리에 잔 톱니가 있고 뒷면에 흰색의 부드러운 털이 밀생하여 흰빛을 띠며 엽병은 길이 4~8㎜이다. 꽃은 6월에 홍색으로 피고 작은 가지의 잎짬과 끝에 2~3개씩 달리며 포는 피침형 또는 선형이다. 꽃받침은 5개로 완전히 갈라지고 열편은 선상 피침형으로 길이 3~7㎜이며 퍼진 털이 있다. 화관은 깔때기처럼 점차 넓어지고 길이 3~3.5㎝이며 암술대가 밖으로 나온다. 과실은 삭과로 원주형이며 종자에 날개가 있다. 본종은 병꽃나무에 비해 잎 뒷면에 흰색의 연모(軟毛)가 밀생하여 흰빛을 띠고 꽃은 홍색이다. 관상용으로 쓰인다.
상기 가솔송(Phyllodoce coerulea (L.) Bab.)은 쌍떡잎식물 진달래목 진달래과의 상록 소관목으로 높은 산의 꼭대기에서 자란다. 높이는 10~25 cm이고, 밑동이 옆으로 누우며 가지가 많이 갈라진다. 잎은 4~10 mm로서 빽빽이 나며 끝이 약간 둥근 줄 모양이다. 표면에 털이 없고 1개의 홈이 있으며 뒷면 가운데에 흰색 털이 나고 가장자리에 잔 톱니가 있다. 7월에 단지 모양 자홍색 꽃이 핀다. 꽃은 길이 7~8mm로 가지 끝에 2~6개씩 곧추 달리고 아래쪽을 향하며, 작은꽃자루는 2~2.5cm로서 액을 분비하는 선모와 잔털이 있다. 수술에는 털이 나지 않고, 꽃받침잎은 줄 모양 또는 바소꼴이며 길이 4mm 정도로 선모가 있다. 열매는 길이 4 mm 정도의 삭과이며 9월에 익는다. 한국(함남, 함북), 일본, 중국 북동부, 시베리아, 북아메리카 등지에 분포한다. 흰색 꽃이 피는 것을 흰가솔송(for. albida)이라 한다.
상기 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물은 뜸부기 추출물 이외에 도랭이 사초 추출물, 골병꽃나무 추출물 및 가솔송 추출물을 추가로 더 포함하는 경우, 상기 추출물의 혼합 사용에 따른 상승효과로 상기 뜸부기 추출물 단독으로 사용한 경우에 비해 우수한 당뇨 예방 및 개선 활성을 나타낼 수 있다.
또한, 뜸부기 추출물은 해조류 특유의 이취미로 인해 떨어질 수 있는 기호도를 상기 도랭이 사초 추출물, 골병꽃나무 추출물 및 가솔송 추출물을 더 포함함으로써 향상시킬 수 있다.
바람직하게, 상기 당뇨병이 예방 및 개선용 조성물은 뜸부기 추출물 100 중량부에 대하여, 도랭이 사초 추출물 40 내지 60 중량부, 골병꽃나무 추출물 40 내지 60 중량부 및 가솔송 추출물 40 내지 60 중량부를 포함할 수 있다.
상기 범위에 의하는 경우 뜸부기 추출물 단독으로 사용하는 경우에 비해, 추출물 간의 상호작용에 의한 상승효과로 임계적 의의가 있는 정도의 상승효과가 발현되며, 상기 범위를 벗어나는 경우 상승효과가 급격히 저하되거나 거의 없게 된다.
상기 도랭이 사초 추출물, 골병꽃나무 추출물 및 가솔송 추출물은 물, C1 내지 C6의 저급 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 추출 용매를 이용하여 추출하는 것이다.
구체적으로, 상기 천연 추출물을 제조하기 위해서는 천연물을 세척하는 단계; 세척 후 건조시키는 단계; 건조 후 천연물을 분쇄하는 단계; 유기 용매를 사용하여 상기 분쇄물을 침출시키는 단계; 시료를 침출 후 건조시키는 단계; 물을 이용하여 침출시키는 단계; 및 침출하는 단계를 포함하여, 천연 추출물을 획득할 수 있다.
상기 유기 용매를 사용하여 추출한 천연 추출물은 유기 용매를 사용하여 분획을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 추출물을 제조하는 방법은 초음파 추출법, 침출법 및 환류 추출법 등 당업계의 통상적인 추출 방법일 수 있다. 구체적으로 세척 및 건조로 이물질이 제거된 천연물을 물, 탄소수 1 내지 6의 알코올 또는 이들의 혼합 용매로 추출한 추출물일 수 있으며, 상기 용매들을 순차적으로 시료에 적용하여 추출한 추출물일 수 있다.
상기 초음파 추출법은 30 내지 50℃, 0.5 내지 2.5시간 동안 반응을 진행하며, 추출용매는 물 또는 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다. 구체적으로는 40 내지 50℃, 1 내지 2.5시간 동안 추출하며, 추출용매로 물 또는 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다.
상기 침출법은 15 내지 30℃, 24 내지 72시간 동안 진행하며, 추출 용매로 물 또는 탄소수 1 내지 6의 알코올을 이용한다. 보다 구체적으로는 20 내지 25℃, 30 내지 54시간 동안 진행하며, 추출 용매는 물 또는 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다.
상기 환류 추출법은 물, 탄소수 1 내지 6의 알코올 100 mL기준으로, 천연물의 분쇄물 10 내지 30g, 환류 시간 1 내지 3시간 및 탄소수 1 내지 6의 알코올 또는 물에 의한다. 보다 구체적으로, 탄소수 1 내지 6의 알코올 100 mL 또는 물 100 mL 기준으로, 천연물의 분쇄물 10 내지 20g, 환류 시간 1 내지 2시간 및 탄소수 1 내지 4의 알코올 또는 물에 의한 것이다.
상기 추출 용매는 시료의 중량 기준으로 2 내지 50배를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 2 내지 20배이다. 추출을 위해 시료는 추출 용매에서 침출을 위해 1 내지 72시간 동안 방치될 수 있으며, 보다 구체적으로 24 내지 48시간 동안 방치될 수 있다.
추출 후, 추출물은 새로운 분획 용매를 순차적으로 적용하여 분획할 수 있다. 분획 시 사용하는 분획 용매는 상기 용매는 물, 헥산, 부탄올, 에틸아세트산, 에틸 아세테이트, 메틸렌클로라이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이며, 바람직하게는 에틸아세테이트 또는 메틸렌클로라이드이다.
추출물 또는 분획물을 얻은 후에는 농축 또는 동결건조 등의 방법을 추가적으로 사용할 수 있다.
상기 조성물은 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성 및 혈당 상승 억제 활성을 통해 당뇨병의 예방 및 개선 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 알파-글루코시다아제는 소장 상피세포 내막에 위치하며, 탄수화물 분해효소로 작용하며 이당가수분해효소 (disaccharidase) 또는 과당가수분해효소 (oligosaccharidase)라고 불린다.
일상에서 많이 섭취하게 되는 탄수화물은 전분이 많이 함유된 음식으로, 상기 전분이 체내에 흡수되기 위해서는 효소를 통해 분해되어 포도당 형태가 되어야 한다. 상기 전분은 수백만개의 포도당 성분이 서로 연결되어 이루어진 거대 분자임에 따라, 효소를 통해 전분의 포도당 분해가 이루어져야 된다. 상기 효소는 소장에서 분비되는 것으로 효소의 종류로는 알파-글루코시다아제(α-glucosidase), 알파-아밀라아제(α-amylase) 등이 있다. 상기 효소를 통해 소장 내에서 분해된 포도당은 혈액 내로 흡수된다.
상기 알파-글루코시다아제(α-glucosidase)는 소장에서 전분을 신속하게 유리 포도당으로 전환시키고, 전환된 유리 포도당은 소장에서 혈액으로 빠르게 흡수됨에 따라, 혈당이 상승하게 되므로, 당뇨병 환자의 경우 이 효소의 활성을 저해함으로써 식후 혈당 상승을 억제하여 당뇨병을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 당뇨병의 예방 및 치료용 약학 조성물은 상기 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물을 유효성분으로 포함하는 것이다.
상기 약학 조성물은 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 및 희석제로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 약학 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다.
본 발명에서, 상기 약학적 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 제제화 할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다.
경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 추출물과 이의 분획물들에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘 카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는 데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.
비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
상기 본 발명의 약학 조성물은 약제학적으로 유효한 양으로 투여될 수 있는데, 본 발명의 용어 "약제학적으로 유효한 양"이란 의학적 치료 또는 예방에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료 또는 예방하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 질환의 중증도, 약물의 활성, 환자의 연령, 체중, 건강, 성별, 환자의 약물에 대한 민감도, 사용된 본 발명 조성물의 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율 치료기간, 사용된 본 발명의 조성물과 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 단독으로 투여하거나 공지된 면역치료제와 병용하여 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 당뇨병의 예방 및 개선용 식품 조성물은 상기 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물을 유효성분으로 포함하는 것이다.
이 때, 식품 또는 음료 중의 상기 추출물의 양은 전체 식품 중량의 약 0.01 내지 15 중량%로 가할 수 있으며, 건강음료 조성물은 100 ㎖를 기준으로 약 0.01 내지 10g의 비율로 가할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 식품 조성물이 음료 조성물인 경우, 지시된 비율로 필수 성분으로서 상기 추출물을 함유하는 외에는 다른 성분에는 특별한 제한이 없으며 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알코올이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 추출물 (예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진등) 및 합성 향미제 (사카린, 아스파탐 등)를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 조성물 100 ㎖ 당 일반적으로 약 1 내지 20g의 범위일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 외에 본 발명의 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물 (전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제 (치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
그 밖에 본 발명의 조성물은 천연 과일 주스 및 과일 주스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있고, 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 중요하지는 않지만 본 발명의 조성물 100 중량부 당 약 0.1 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 당뇨병의 예방 및 개선용 건강기능식품은 상기 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물을 유효성분으로 포함하는 것이다.
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.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물을 제조방법은 1) 뜸부기와 염화칼슘 수용액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 2) 상기 1)단계에서 제조된 열처리 및 교반단계; 3) 상기 2)단계에서 열처리 및 교반된 혼합물을 원심분리하여 상등액만을 분리하는 제1 분리 단계; 4) 상기 3)단계에서 분리한 상등액을 감압여과하는 단계; 5) 상기 4)단계의 감압여과하는 단계를 거친 상등액을 알코올 용액에 침전시키는 제1 침전단계; 6) 상기 5)단계의 제1 침전단계를 거친 상등액을 원심분리하여 상등액만을 분리하는 제2 분리단계; 7) 상기 6)단계에서 분리한 상등액을 알코올 용액에 침전시키는 제2 침전단계; 8) 상기 7)단계의 제2 침전단계를 거친 상등액을 원심분리하여 상등액을 제외한 침전물만을 분리하는 제3 분리단계; 및 9) 상기 8)단계의 제3 분리단계를 거쳐 분리된 침전물을 건조하여 후코이단(fucoidan)을 추출하는 단계; 를 포함한다.
상기 1)단계의 혼합물을 제조하는 단계는 세척한 뜸부기를 염화칼슘(CaCl2) 수용액과 혼합하는 단계로, 뜸부기에는 알긴산, 후코이단, 라미나린 등 여러 다당이 혼합되어 있어, 알긴산 만을 선택적으로 제거하기 위해 뜸부기와 염화칼슘 수용액을 혼합하여 알긴산을 겔화하기 위함이며, 이후 2)단계 및 3)단계에서 겔화된 알긴산은 제거하게 된다.
상기 뜸부기와 염화칼슘 수용액은 1:20 내지 1:40의 중량 비율로 혼합할 수 있으며, 바람직하게는 1:30 이지만, 이에 국한되지 않는다.
뜸부기와 염화칼슘 수용액의 중량 비율이 1:20 미만인 경우, 즉 염화칼슘 수용액을 상기 중량 비율보다 미만으로 포함하는 경우에는 이후 단계인 2) 단계에서 뜸부기에 포함된 알긴산의 겔화가 온전히 진행되지 않아 3) 단계에서의 알긴산의 완전한 제거가 어려울 수 있으며, 뜸부기와 염화칼슘 수용액의 중량 비율이 1:40을 초과하는 경우, 즉 염화칼슘을 상기 중량 비율보다 초과하여 포함하는 경우에는, 1:20 내지 1:40의 중량비율로 혼합하여 형성되는 알긴산의 량과 큰 차이가 없어, 염화칼슘을 낭비하게 됨에 따라 경제성이 떨어지게 된다.
따라서, 뜸부기와 염화칼슘 수용액의 중량비율은 1:20 내지 1:40 인 경우가 바람직하다.
상기 2)단계는 1)단계에서 제조된 혼합물은 열처리 및 교반하는 단계로, 2 내지 6시간 동안 70 내지 100℃의 온도에서 교반하는 것이며, 보다 구체적으로는 4시간 동안 85℃이 온도 조건에서 교반하는 것이 바람직하다. 상기 교반 시간이 2시간 미만인 경우 뜸부기에 포함된 알긴산의 겔화가 온전히 이루어지지 않으며, 6시간을 초과하는 경우 겔화 정도의 차이가 2시간 내지 6시간의 경우에 비해 미미하거나 유사함에 따라 2시간 내지 6시간 동안 교반을 진행하는 것이 바람직하나, 이에 국한하는 것은 아니다.
상기 3)단계는 2)단계에서 열처리 및 교반된 혼합물을 원심분리하여 상등액만을 분리하는 제1 분리단계로, 10 내지 30분 동안 원심분리하여 상등액 만을 분리하는 것이며, 이때 원심분리 속도 조건은 5000 rpm 내지 8000 rpm이며, 바람직하게는 6500rpm이지만 예시에 국한되지 않는다. 상기 바람직한 원심분리 속도로 교반을 진행하는 시간에 있어 10분 미만인 경우, 침전물과 상등액의 분리가 온전히 이루어지지 않을 수 있으며, 30분을 초과하는 경우 후코이단까지 침전될 수 있어 10분 내지 30분동안 원심분리를 진행하는 것이 바람직하나, 이에 국한하는 것은 아니다.
상기 4)단계는 3)단계에서 분리한 상등액을 감압여과하는 단계로, 사용되는 여과지는 한정하지 않으나 빠른 여과 실험 시 사용하는 여과지로, 겔 형태로 형성된 알긴산을 제거하기 위해 진행하는 과정으로 젤리 등과 같은 유기 고체를 여과하는데 사용되는 정성여과지를 사용하는 것이 바람직하며, NO.4(Whatman) 여과지를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 5)단계는 4)단계의 감압여과하는 단계를 거친 상등액을 알코올 용액에 침전시키는 제1 침전단계로, 상기 알코올 용액은 에탄올(ethanol) 용액으로, 2 내지 6시간 동안 침전시킬 수 있으며, 상등액 내 후코이단 이외에 포함되어 있는 라미나린(laminarin)을 침전시키기 위한 단계로, 감압여과하는 단계를 거친 상등액을 알코올 용액에 침전시키는 침전 시간이 2시간 미만인 경우, 라미나린의 침전이 미미하며, 6시간 초과하는 경우 라미나린 뿐 아니라 후코이단의 침천이 일어나게 되어 최종적으로 추출되는 후코이단의 수율이 낮아질 수 있다.
상기 알코올 용액은 30 내지 50% 희석된 에탄올 용액일 수 있으며, 보다 바람직하게는 40%로 희석된 에탄올 용액인 것이다.
상기 6)단계는 5)단계의 제1 침전단계를 거친 상등액을 원심분리하여 상등애간을 분리하는 제2 분리단계로, 10 내지 30분 동안 5000rpm 내지 8000rpm 속도로 원심분리하여 상등액만을 분리하는 것이며, 상기 제1 분리단계와 동일하게 원심분리 속도 조건은 5000rpm 내지 8000rpm이며, 바람직하게는 6500rpm이지만 예시에 국한하지 않으며, 원심분리를 진행하는 시간 조건은 10분 미만 또는 30분 초과인 경우 라미나린 뿐 아니라 후코이단이 침전되어 10분 내지 30분동안 원심분리를 진행하는 것이 바람직하다.
상기 7)단계는 6)단계에서 분리한 상등액을 알코올 용액에 침전시키는 제2 침전단계로, 2 내지 6시간동안 침전시킬 수 있으며, 상기 제1 침전단계 침전 시간 조건은 동일하나, 상기 제2 침전단계는 상등액 내 후코이단을 침전시키기 위한 단계로, 제2 분리단계를 거친 상등액의 침전 시간이 2시간 미만인 경우, 후코이단의 침전이 온전히 진행되지 않으며, 6시간을 초과하는 경우 2시간 내지 6시간에 침전되는 후코이단의 침전량과 큰 차이가 없어 2시간 내지 6시간동안 제2 침전단계를 진행하는 것이 바람직하다.
상기 7)단계에서 상등액을 침전시키는 알코올 용액은 60 내지 80%로 희석된 에탄올 용액일 수 있으며, 보다 바람직하게는 70%로 희석된 에탄올 용액인 것이다.
상기 8)단계는 7)단계의 제2 침전단계를 거친 상등액을 원심분리하여 상등액을 제외한 침전물만을 분리하는 제3 분리단계로, 10 내지 30분 동안 5000rpm 내지 8000rpm 속도로 원심분리하여 상등액을 제외한 침전물만을 분리하는 것이며, 상기 제2 침전단계를 거친 상등액 내 후코이단의 침전물을 수득하기 위해 진행하는 단계로, 제1 분리단계, 제2 분리단계와 동일하게 원심분리 속도 조건은 5000rpm 내지 8000rpm이며, 바람직하게는 6500rpm이나 이에 제한하지 않는다. 상기 원심분리를 진행하는 시간 조건은 10 분 내지 30분동안 진행되는 것이 바람직하며, 상기 시간 범위 미만이거나 초과하는 경우 최종적인 후코이단의 수율이 낮아질 수 있다.
상기 7)단계 및 8)단계를 진행하지 않고, 상기 6)단계에서 상등액이 아닌 침전물을 분리하여 이후 건조시키는 경우, 침전물의 대부분은 라미나린이 포함되어 있으므로, 최종적으로 건조되는 추출물에 포함되는 후코이단의 량은 소량이거나 없게 된다.
따라서, 라미나린을 제거하고 후코이단을 침전시켜 최종적인 후코이단 수율을 향상시키기 위해 상기 7)단계 및 상기 8)단계를 포함하여 후코이단을 추출하는 것이 가장 바람직하다.
상기 9)단계는 8)단계의 제3 분리단계를 거쳐 분리된 침전물을 건조사여 후코이단을 추출하는 단계로, 12시간 내지 36시간동안 건조시킬 수 있으며, 상기 제3 분리단계를 거쳐 분리된 침전물 내 후코이단 만을 추출하기 위해 건조를 진행하는 단계로, 상기 건조방법은 열풍건조방법 또는 동결건조방법이 사용될 수 있으며, 동결 건조방법으로 건조되는 것이 바람직하나 이에 제한하는 것은 아니다. 상기 건조하여 후코이단을 추출하는 단계는 12시간 내지 36 시간동안 건조를 진행하는 것이 바람직하며, 24시간 동안 진행하는 것이 보다 바람직하다.
본원발명은 상기 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물 제조방법을 통해 제조된 해조류으로부터 추출된 유효성분인 후코이단을 포함함으로써, 당뇨병의 예방 및 개선 활성이 보다 우수하게 나타날 수 있다.
본 발명은 뜸부기 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 뜸부기 추출물을 포함하여, 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 및 혈당 상승 억제 활성을 나타내고, 뜸부기 추출물의 천연물을 포함함으로써 장기간 복용에도 부작용의 문제가 없는 당뇨병의 예방 및 개선용 조성물 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뜸부기 추출물(후코이단) 투여 후 시간에 따른 혈당 농도에 대한 실험 결과이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뜸부기 추출물(후코이단) 투여에 따른 혈청 포도당 및 혈액 당화헤모글로빈 농도 측정에 대한 실험 결과이다.
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.
[제조예 1: 뜸부기 추출물의 제조]
뜸부기(Pelvetia siliquosa)를 세척한 후, 뜸부기와 염화칼슘 수용액을 1:30의 비율로 혼합(S1)하여 제조된 혼합물을 4시간동안 85℃온도에서 교반(S2)한 뒤, 원심분리기를 이용하여 6500rpm 속도로 20분 동안 원심분리하여 상등액만을 분리(S3)한다.
상기 분리된 상등액은 NO.4 여과지를 이용하여 여과(S4)한 뒤, 여과된 상등액은 다시 40%로 희석된 에탄올(ethanol) 용액에 첨가하여 4시간 동안 침전(S5)시킨 후 원심분리기를 이용하여 6500rpm 속도로 20분 동안 원심분리하여 다시 상등액 만을 분리(S6)한다.
상기 분리된 상등액을 70%로 희석된 에탄올(ethanol) 용액에 다시 침전(S7)시킨 후 원심분리기를 이용하여 6500rpm 속도로 20분 동안 원심분리하여 상등액을 제외한 침전물 만을 분리(S8)하고, 분리된 침전물은 24시간동안 동결건조기를 사용하여 동결건조(S9)함으로써 뜸부기 추출물(PF1)을 제조하였다.
상기 S7 및 S8 단계의 포함 여부에 따른 후코이단의 수율을 평가하기 위해 S7 및 S8 단계를 제외하고, S5 단계 이후 상등액이 아닌 침전물을 분리(S6')한 후, 상기 분리된 침전물은 24시간동안 동결건조기를 사용하여 동결건조(S6'')함으로써 뜸부기 추출물(PF2)을 제조하였다.
<뜸부기 추출물(PF)의 제조 단계>
S1 : 뜸부기와 염화칼슘 수용액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계
S2 : 상기 S1 단계에서 제조된 혼합물을 2 내지 6시간 동안 70 내지 100℃의 온도에서 교반하는 교반단계
S3 : 상기 S2단계에서 교반된 혼합물을 10 내지 30분 동안 5000 rpm 내지 8000 rpm 속도로 원심분리하여 상등액만을 분리하는 제1 분리 단계
S4 : 상기 S3단계에서 분리한 상등액을 감압여과하는 단계
S5 : 상기 S4단계의 감압여과하는 단계를 거친 상등액을 에탄올(ethanol) 용액에 2 내지 6시간동안 침전시키는 제1 침전단계
S6 : 상기 S5단계의 제1 침전단계를 거친 상등액을 10 내지 30분 동안 5000rpm 내지 8000rpm 속도로 원심분리하여 상등액만을 분리하는 제2 분리단계
S7 : 상기 S6단계에서 분리한 상등액을 에탄올(ethanol) 용액에 침전시키는 제2 침전단계
S8 : 상기 S7단계의 제2 침전단계를 거친 상등액을 10 내지 30분 동안 5000rpm 내지 8000rpm 속도로 원심분리하여 상등액을 제외한 침전물만을 분리하는 제3 분리단계
S9 : 상기 S8단계의 제3 분리단계를 거쳐 분리된 침전물을 12시간 내지 36시간동안 건조하여 후코이단(fucoidan)을 추출하는 단계
S6' : 상기 S5단계의 제1 침전단계를 거친 상등액을 10 내지 30 분 동안 5000rpm 내지 8000rpm 속도로 원심분리하여 침전물 만을 분리하는 침전물 분리단계
S6'' : 상기 S6'단계의 침전물 분리단계를 거쳐 분리된 침전물을 12시간 내지 36시간동안 건조하여 후코이단(fucoidan)을 추출하는 단계
[실험예 1: 뜸부기 추출물로부터 추출된 후코이단의 수율 평가]
상기 제조예 1에서 뜸부기 추출물 제조 단계에 차이를 두어 제조한 PF1 및 PF2의 후코이단의 수율을 평가하기 위해 수득된 후코이단의 수율을 아래 식에 따라 계산하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
후코이단의 수율(%) = 후코이단의 중량/뜸부기의 중량 × 100
구분 PF1 PF2
수율(%) 5.5 2.2
(단위 : %)
상기 표 1을 참조하면, 제조방법의 차이에 따라 후코이단의 수율 차이가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있으며 이는 S7 및 S8단계의 차이에 의한 것임을 알 수 있다. 상기 S7 및 S8 단계는 S5 및 S6 단계 이후에 분리된 상등액을 70%로 희석된 에탄올(ethanol) 용액에 한 번 더 침전시킨 뒤, 침전단계를 거친 상등액을 원심분리하여 상등액을 제외한 침전물 만을 분리하는 단계로, 상기 S7 및 S8 단계를 진행함으로써 상등액 내에 포함되어 있는 후코이단을 침전시켜 최종적인 후코이단의 생산 수율이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
이에 본원발명의 S7 및 S8 단계를 포함하는 경우 뜸부기로부터 후코이단의 추출 수율이 보다 향상됨을 알 수 있다.
[제조예 2: 기타 추출물의 제조]
1. 도랭이 사초 추출물의 제조
도랭이 사초를 세척 및 건조한 후, 분쇄하여 분쇄물을 제조하였다. 상기 분쇄물과 추출 용매 30%로 희석된 에탄올을 1;10(w;v)의 비율로 가한 다음 완전히 침지 시킨 후, 80℃에서 환류시키면서 2시간씩 3회 반복 추출하였다. 추출액은 여과 및 농축하여 도랭이 사초 추출물(CE)를 제조하였다.
2. 기타 천연추출물의 제조
상기 도랭이 사초 추출물(CE)과 동일한 방법을 이용하여 골병꽃나무 추출물(KE) 및 가솔송 추출물(SE)을 제조하였다.
3. 복합 추출물의 제조
혼합에 의한 상승효과를 확인하기 위하여 하기의 [표 2]와 같은 조성에 따라 복합 추출물을 제조하였다.
DM1 DM2 DM3 DM4 DM5 DM6 DM7 DM8 DM9
PF1 100 100 100 100 100 100 100 100 100
CE - 50 - - 30 40 50 60 70
KE - - 50 - 30 40 50 60 70
SE - - - 50 30 40 50 60 70
(단위 : 중량부)
[실험예 1: 알파-글루코시다아제 저해 활성]
제조예 1에서 제조한 뜸부기 추출물(PF1)을 디메틸설폭사이드에 0.5 mg/mL의 농도로 용해시켜 용액을 제조한 다음, 알파-글루코시다아제 저해 활성을 Watanabe 방법[Watanabe J, et al., Biosci. Biotechnol. Biochem, 61, 177-178 (1997)]에 따라 측정하였다. 뜸부기 추출물(PF1)을 효모(yeast) 알파-글루코시다아제를 함유한 효소 반응액에 넣어 알파-글루코시다아제의 저해 정도를 측정하였다.
본 실험에 사용한 효모 알파-글루코시다아제는 시그마사(Sigma, Louis, MO, USA)로부터 구매하여 사용하였으며, 효소기질은 피라노시드(paranitrophenyl-alpha-D-glucopyranoside)를 사용하였고, 양성대조군으로는 혈당상승 억제제로서 임상적으로 사용되고 있는 아카보스(상품명: 글루코바이, 바이엘-코리아)를 사용하였다. 결과 값의 비교를 위해 아카보스의 알파-글루코시다아제 저해 활성을 지수 1로하여 비교 배수로 그 결과 값을 나타내었다.
하기의 지수 값은 숫자가 클수록 알파-글루코시다아제 저해 활성이 우수함을 나타내며, 상기 측정은 3회 반복하였고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
PF1 아카보스
알파-글루코시다아제 저해 활성 9.1 1
(단위 : 지수)
상기 표 3에 따르면, 아카보스 처리 시, 알파-글루코시다아제 저해 활성이 지수 1인 반면, 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)을 처리한 경우 지수 9.1로 아카보스에 비해, 뜸부기 추출물이 보다 더 우수한 알파-글루코시다아제 저해 활성을 나타냄을 확인하였다.
[실험예 2: 혈당 상승 억제 활성]
시험관내(In vitro) 실험에서 탁월한 알파-글루코시다제 저해활성을 보인 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)의 생체 내(in vivo) 혈당강하 효과를 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
보다 구체적으로, 5주령 수컷 C57BL/6J(n=15)를 구입한 후, 체중이 25 내지 30 g이 될 때까지 물과 사료(chow)를 자유롭게 섭취하도록 하였고, 온도(23±2℃), 습도(55±10%) 및 명암주기(12시간)는 자동으로 조절되도록 하여 사육하였다.
본 발명의 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)의 식후 혈당강하 효과를 측정하기 위하여, 생쥐(25-30g)를 난괴법으로 대조군(n=5), 보리수군(n=5), 아카보스군(n=5)으로 나누었다. 대조군은 맥아당(maltose, 1 g/㎏)만을, 후코이단 투여군은 맥아당(1 g/㎏) 및 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)(500 ㎎/㎏)을 투여하였으며, 아카보스 투여군은 맥아당(1 g/㎏) 및 아카보스(50 ㎎/㎏)를 투여하였다. 투여 전(0분), 투여 후(30분, 60분, 90분 및 120분)에 꼬리 정맥에서 채혈하여 혈청을 수집하였다. 혈당은 포도당 assay kit(아산제약)를 이용하여 효소법으로 측정하였다. 그 결과는 하기 도 1 및 표 4에 나타내었다.
투여 전 혈당 농도(mg/dl) 투여 후 혈당 농도(mg/dl)
시간 0분 30분 60분 90분 120분
대조군 0 120 65 48 33
후코이단(PF1) 투여군 0 49 40 33 22
아카보스(acarbose)
투여군		 0 51 43 39 26
(단위 : mg/dl)
상기 표 4를 참조하면, 대조군의 경우 식후 혈당 증가치는 식후 30분의 경우 120mg/dl, 식후 60분 후 65mg/dl의 혈당치를 나타내는 반면, 본원발명의 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)을 함께 투여한 후코이단 투여군이 경우 대조군에 비해 식후 30분 및 60분 후의 혈당치는 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다.
또한, 양성대조군인 아카보스를 투여한 아카보스 투여군의 경우, 본원발명의 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1) 투여군과 비슷하거나 보다 높은 정도의 혈당치를 나타냄을 확인하였다.
따라서, 본원발명의 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)의 식후 혈당 증가치는 아카보스 투여군과 비교하여 유사하거나 보다 우수한 혈당 억제 활성을 통해 당뇨 동물모델의 식후 혈당 조절 효과가 우수함을 확인하였다.
[실험예 3: 공복 혈당 저해 효과]
5주령의 수컷 C57BL/Ks-db/db mouse(제2형 당뇨 동물 모델)를 1주간의 적응기간을 거친 후, 난괴법으로 3군으로 나누었다. 식이 조성은 대조군(n=5)에게는 AIN-93G 식이를 제공하고, 후코이단 투여군(n=5)에게는 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)을 0.6%로 함유한 식이를, 양성대조군(n=5)에게는 아카보스(0.06%)를 함유한 식이를 7주간 제공하였다. 해당 식이를 7주간 섭취시킨 동물을 12시간 절식시킨 후 심장채혈법으로 희생시켰다. 혈청 포도당 농도(혈당)를 포도당 assay kit(아산 제약)를 이용하여 효소법으로 측정하였다. 또한 혈액 당화헤모글로빈 농도는 이지에이원씨(인포비아)를 이용하여 크로마토그래피법으로 측정하였다. 모든 결과는 평균 ± 표준오차로 나타내었으며, 각 군 사이의 유의성 검정은 일원분산분석을 사용하여 실시하였고, 터키즈 테스트(Tukey's test)를 사후검정법으로 사용하였다(p<0.05). 각 군의 체중 및 식이섭취량을 하기 표 5에 나타내었다. 또한, 각 군에 대한 당뇨쥐의 혈청 포도당 및 혈액 당화헤모글로빈 농도를 하기 표 6 및 도 2에 나타내었다.
그룹 체중(g) 식이섭취량(g/d)
대조군 40.1 ± 1.1 4.1± 0.5
후코이단(PF1) 투여군 40.8± 1.0 4.2 ± 0.8
아카보스(acarbose) 투여군 41.0 ± 0.9 4.0 ± 0.1
(단위 : g, g/d)
그룹 혈청 포도당(mg/dL) 혈액 당화헤모글로빈(%)
대조군 451.8 ± 15.9 8.1 ± 0.4
후코이단(PF1) 투여군 315.6 ± 14.9 6.8 ± 0.9
아카보스(acarbose) 투여군 322.4 ± 16.5 7.1 ± 0.2
(단위 : mg/dL, %)
상기 표 5를 참조하면, 대조군, 후코이단(PF1) 투여군 및 아카보스(acarbose) 투여군의 식이섭취량 및 체중의 큰 차이는 없음을 확인하였다.
그리고, 상기 표 6을 참조하면, 각 군의 당뇨쥐에 대한 혈청 포도당 및 혈액 당화헤모글로빈 농도를 측정한 결과, 대조군에 비해 본원발명의 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)을 투여한 투여군의 경우 보다 낮은 정도의 혈청 포도당 및 혈액 당화헤모글로빈을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
또한, 후코이단(PF1) 투여군과 아카보스(acarbose) 투여군을 비교한 결과, 아카보스(acarbose) 투여군에 비해 본원발명의 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)을 투여한 군의 경우 혈청 포도당은 약 8mg/dL 정도 낮은 것으로 나타났으며, 혈액 당화헤모글로빈의 경우에도 후코이단 투여군에서 더 낮은 정도의 혈액 당화헤보글로빈(%)를 나타냄을 확인하였다.
따라서, 본원발명의 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)에 의해 제2형 당뇨동물 모델인 db/db mouse에 있어서 공복 혈당을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였으며, 이는 본원발명의 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)에 의해 당뇨병의 예방 및 치료가 가능함을 나타낸다.
[실험예 4: 복합 추출물의 당뇨병의 예방 및 개선 효과]
상기 제조예 1에서 제조된 뜸부기로부터 추출된 후코이단(PF1, DM1)에 제조예 2에서 제조된 도랭이 사초 추출물(CE), 골병꽃나무 추출물(KE) 및 가솔송 추출물(SE)을 더 포함함으로써 알파-글루코시다아제 억제 활성, 식후 혈당 강하 및 공복 혈당 강하 효과를 확인하기 위하여, 시료만 변경하여 상기 실험예 1 내지 3과 동일한 방식으로 실험을 진행하여, 복합 추출물(DM2 내지 DM8)의 알파-글루코시다아제 억제 활성, 식후 혈당 강하 및 공복 혈당 강화 효과를 확인하였다.
상기 효과의 상대적인 비교를 위하여 비교예 1로 아카보스 투여군을 지수 1로 고정하였으며, 실험예 1 내지 3에서 실험한 뜸부기로부터 추출한 후코이단(PF1)을 비교예 2로 하여 지수 3으로 고정하였다.
상대적인 비교 값을 하기 표 7에 나타내었다.
비교예1
(아카보스)		 비교예2
(DM1,PF1)		 DM2 DM3 DM4 DM5 DM6 DM7 DM8 DM9
알파-글루코시다아제 억제 활성 1 3 5 4 5 7 8 9 9 8
식후 혈당 강하 효과 1 3 5 4 4 8 7 7 9 8
공복 혈당 강하 효과 1 3 4 5 4 8 8 9 9 8
(단위 : 지수)
상기 표 7에 따르면, 복합 추출물 DM2 내지 DM9의 경우, 비교예1 및 비교예2(PF1)에 비해 보다 우수한 실험 결과를 나타내는 것을 확인하였다.
특히, DM2, DM3 및 DM4의 경우, 뜸부기로부터 추출된 후코이단(PF1)에 도랭이 사초 추출물(CE), 골병꽃나무 추출물(KE) 및 가솔송 추출물(SE)을 각각 포함함으로써 알파-글루코시다아제 억제 활성, 식후 혈당 및 공복 혈당 강하 효과가 소폭 상승한 것을 알 수 있다.
그러나, 상기 추출물을 각각 포함하는 경우에 비해, 보다 바람직한 중량부로 혼합하여 포함하는 DM6 내지 DM8의 경우, 그 활성이 더욱 향상됨에 따라 본원발명의 뜸부기로부터 추출된 후코이단(PF1)에 도랭이 사초 추출물(CE) 40 내지 60 중량부, 골병꽃나무 추출물(KE) 40 내지 60 중량부 및 가솔송 추출물(SE) 40 내지 60 중량부로 포함하는 경우 당뇨병 예방 및 개선 효과가 우수함을 확인하였다.
[제조예 3: 관능성 실험]
상기 DM1 내지 DM9에 대해 기호성 평가를 진행하였다. 상기 DM1 내지 DM8을 차로 제조한 후, 20대 내지 50대의 성인남녀 30명에게 제공한 후 맛과 향에 대한 평가를 요청하였다.
평가 점수는 각 항목 당 1 내지 10 점으로 평가를 요청하였으며, 평가 결과는 평균 점수로 환산하고 반올림하여 하기 표 8에 나타내었다. 또한, 상기 지수는 그 숫자가 높을수록 기호도가 높음을 의미한다.
DM1 DM2 DM3 DM4 DM5 DM6 DM7 DM8 DM9
맛 2 3 3 3 4 6 7 7 5
향 1 3 2 3 4 5 6 8 5
종합기호도(평균) 2 3 3 3 4 6 7 8 5
(단위 : 지수)
상기 표 8을 참조하면, DM1의 경우 후코이단(PF1)만을 포함함에 따라 해조류 특유의 맛과 향으로 인해 기호도가 떨어짐을 확인하였다.
반면, 도랭이 사초 추출물(CE), 골병꽃나무 추출물(KE) 및 가솔송 추출물(SE)을 각각 포함하는 DM2 내지 DM4의 경우 DM1에 비해 기호도가 소폭 상승함을 확인하였다.
또한, 각각의 추출물을 모두 포함하는 DM5 내지 DM9중에서 바람직한 중량부로 포함하는 DM6 내지 DM8의 경우 상대적으로 우수한 맛과 향을 나타내는 것으로 확인되어 기호도가 높은 조성물로의 제공이 가능함을 확인하였다.
결과적으로, 뜸부기로부터 추출된 후코이단(PF1)만을 포함하는 경우에는 당뇨병의 예방 및 개선 효과에 비해 기호도가 떨어지는 문제가 나타났으나, 도랭이 사초 추출물(CE), 골병꽃나무 추출물(KE) 및 가솔송 추출물(SE)를 모두 포함하는 복합 조성물로의 제조 시, 당뇨병의 예방 및 개선 효과가 유지 또는 향상되면서도 맛 및 향이 우수하여 보다 기호성이 높은 식품 또는 식품 조성물로의 보급이 가능함을 확인하였다.
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. 뜸부기(Pelvetia siliquosa) 추출물, 도랭이 사초 추출물, 골병꽃나무 추출물 및 가솔송 추출물을 유효성분으로 포함하는
    당뇨병의 예방 및 개선용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 뜸부기 추출물은 후코이단(fucoidan)인
    당뇨병의 예방 및 개선용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성 및 혈당 상승 억제 활성을 통해 당뇨병의 예방 및 개선 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는
    당뇨병의 예방 및 개선용 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는
    당뇨병의 예방 및 개선용 약학 조성물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는
    당뇨병의 예방 및 개선용 식품 조성물.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는
    당뇨병의 예방 및 개선용 건강기능식품.
  7. 삭제
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