KR101681646B1 - 다환 방향족 탄화수소를 흡착하는 소맥피로부터 추출된 식이섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다환 방향족 탄화수소를 흡착하는, 소맥피로부터 추출된 식이섬유에 관한 것으로, 상기 식이섬유를 이용하여 발암 물질인 다환 방향족 탄화수소를 흡착함으로써, 발암 위험성을 감소시킬 수 있다.

Description

다환 방향족 탄화수소를 흡착하는 소맥피로부터 추출된 식이섬유{The dietary fiber extracted from wheat bran for adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons}
본 발명은 다환 방향족 탄화수소를 흡착하는, 소맥피로부터 추출된 식이섬유에 관한 것이다.
식이섬유는 식품 중에서 채소, 과일 및 해조류 등에 많이 들어 있는 섬유질 또는 셀룰로오스로 알려진 성분으로, 사람의 소화효소로는 소화되지 않고 몸 밖으로 배출되는 고분자 탄수화물이다.
1970년대 초, 식이섬유를 적게 섭취하는 사람에게 대장암을 비롯해서 심장병 또는 당뇨병 등의 성인병이 많다는 학설이 발표되면서 식이섬유에 대한 관심이 높아졌다.
사람은 체내에서 에너지를 생성하는 탄수화물, 지방 및 단백질 등 영양소를 섭취해야 살 수 있으나, 식이섬유는 상기 영양소와 그 기능이 다르다. 식이섬유는 대장 내의 세균에 영향을 끼쳐 발암 물질의 작용을 억제하여 대장암을 예방한다. 또한, 콜레스테롤의 흡수를 막아주므로 성인병을 예방하며, 위장의 공복감을 덜 느끼게 하고, 음식물의 흡수를 더디게 하여 콜레스테롤을 걸러낸다. 어떤 식이섬유는 장내에서 식염과 결합하여 몸 밖으로 배출시켜 혈압이 올라가는 것을 막아준다. 따라서, 고혈압의 치료와 예방에 도움이 된다. 비만인 사람은 식이섬유를 충분히 섭취하면 영양분의 소화와 흡수를 억제하면서 만복감을 주기 때문에 과식을 하지 않게 된다. 또한, 대장의 운동을 촉진시켜 변이 내장을 통과하는 시간을 짧게 하고 배변량을 증가시켜 다이어트에도 효과적이다. 그러나 과다하게 섭취하면 물에 녹지 않는 불용성 식이섬유일 경우 무기질의 흡수를 방해하므로 바람직하지는 않다.
많은 연구 결과를 통하여, 식이섬유들은 각 원재료에 따라 물에 용해되는 성질, 분자량, 구성 성분 등이 매우 상이하여, 상기와 같은 기능을 나타내는 특성과 유효 섭취량 또한 달라지게 된다고 보고되었다.
상기 기능 중 발암 물질을 억제하는 기능이 향후 신약 개발 및 건강 음료 등에 매우 유용할 것으로 보이며, 그에 따라 발암물질을 억제할 수 있는 특성을 갖는 식이섬유의 개발이 필요한 상황이다.
[선행 특허 문헌]
대한민국 특허공개번호 제10-2009-0131495호
본 발명은 발암 물질인 다환 방향족 탄화수소를 흡착하는, 소맥피로부터 추출된 식이섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 식이섬유를 포함하는 발암물질 흡착제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유를 이용하여 인체 내 발암물질을 효과적으로 제거하여 발암 위험성을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 다환 방향족 탄화수소를 흡착하는, 소맥피로부터 추출된 식이섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유를 포함하는 다환 방향족 탄화수소 흡착제를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유를 이용한 다환 방향족 탄화수소 제거 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유를 포함하는 약학 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유를 포함하는 건강식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 소맥피로부터 추출된 식이섬유는 발암물질 중에서도 다환 방향족 탄화수소를 흡착할 수 있어, 인체 내 발암물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 소맥피로부터 추출된 식이섬유는 암 발생을 예방할 수 있는 약학 조성물 또는 건강식품 조성물로 사용할 수 있다.
도 1은 다환 방향족 탄화수소에 대한 소맥피로부터 추출된 식이섬유 및 소맥피의 등온흡착선 그래프이다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 발명은 다환 방향족 탄화수소를 흡착하는, 소맥피로부터 추출된 식이섬유에 관한 것이다.
식이섬유는 그것을 함유하고 있는 원재료에 따라 그 특성이 달라지게 된다. 본 발명에서는 식이섬유의 특성 중에서도 발암 위험성을 잠재적으로 낮출 수 있는 식이섬유를 선택하여 발암물질을 제거함으로써 발암 위험성을 감소시키고자 하였다.
즉, 본 발명에서는 발암 물질 중에서도 다환 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)를 흡착하여 제거할 수 있는, 소맥피(wheat bran, WB)로부터 추출된 식이섬유를 제공하고자 한다.
상기 식이섬유는 소맥피로부터 추출된 것이며, 소맥피는 밀을 도정할 때 나오는 부산물로 식이섬유를 풍부하게 함유하고 있으며, 발암성 화학물질 중에서도 다환 방향족 탄화수소를 흡착할 수 있는 특성을 지니고 있다.
상기 소맥피로부터 식이섬유의 추출은 효소-화학추출법(enzyme-chemical extraction method)으로 수행될 수 있다.
보다 구체적으로, 소맥피로부터 식이섬유를 추출하기 위하여 소맥피를 탈염수로 세척하고, 건조하여 체를 이용하여 걸러낸다. 걸러진 소맥피 분말에 물을 첨가한 후 가열한다. 그 후 α-아밀라아제 및 당화효소(saccharifyingenzyme)를 혼합한 용액을 첨가하여 가열한다. 효소를 불활성시킨 후, 수산화 나트륨 용액을 이용하여 가수분해를 실시한다. 잔유물은 걸러내며, 중성수를 이용하여 세척하고, 무게가 일정해질 때까지 건조하여 수분을 제거함으로써 식이섬유를 추출할 수 있다.
상기 추출방법을 통해 소맥피로부터 추출된 식이섬유는 상대적으로 거친 표면을 가지고 있어 다환 방향족 탄화수소를 보다 용이하게 흡착할 수 있다.
상기 다환 방향족 탄화수소는 나프탈렌(naphthalene, Nap), 아세나프텐(acenaphthene, Ace), 페난트렌(phenanthrene, Phe) 및 파이렌(pyrene, Pyr)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
또한, 상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유는 물과의 분배계수(distribution coefficients, Kd)가 200 내지 20000이며, 바람직하게는 230 내지 16000이다. 상기와 같이 소맥피로부터 추출된 식이섬유와 물은 매우 높은 분배계수를 나타낸다. 일반적으로 다환 방향족 탄화수소는 수계 내 또는 토양 내의 물이 용매로 사용되므로, 소맥피로부터 추출된 식이섬유가 다환 방향족 탄화수소를 흡착하는 효과를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유를 포함하는 다환 방향족 탄화수소 흡착제에 관한 것이다.
상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유는 표면이 거칠어 다환 방향족 탄화수소를 흡착하는 것이 매우 용이하여 효율적으로 다환 방향족 탄화수소를 흡착시킬 수 있다.
또한, 상기 다환 방향족 탄화수소는 나프탈렌(naphthalene, Nap), 아세나프텐(acenaphthene, Ace), 페난트렌(phenanthrene, Phe) 및 파이렌(pyrene, Pyr)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
상기 흡착제는 발암성 화학물질인 다환 방향족 탄화수소를 흡착함으로써, 인체 내 다환 방향족 탄화수소를 제거할 수 있으며, 이에 따라 발암 위험성을 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 인체 내 오염물질 제거에도 활용이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유를 이용한 다환 방향족 탄화수소 제거 방법에 관한 것이다.
본 발명의 소맥피로부터 추출된 식이섬유는 다환 방향족 탄화수소를 흡착할 수 있으며, 그에 따라 다환 방향족 탄화수소를 제거할 수 있다.
상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유는 표면이 거칠어 다환 방향족 탄화수소를 흡착하기 매우 용이하다. 보다 자세하게는, 높은 분자량을 가지는 다환 방향족 탄화수소가 평형 시간에 따른 셀룰로오즈 내 무정형 부분에 용이하게 흡착될 수 있다. 또한, 소수성 분획에 의해 리그닌의 무정형 구조에 용이하게 흡착될 수 있으며, 식물체의 지방질(lipids)의 고유한 친유성에 의하여 다환 방향족 탄화수소를 흡착하여 제거할 수 있다.
상기 다환 방향족 탄화수소는 나프탈렌(naphthalene, Nap), 아세나프텐(acenaphthene, Ace), 페난트렌(phenanthrene, Phe) 및 파이렌(pyrene, Pyr)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유를 포함하는 약학 조성물을 제공한다.
상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유는 발암 물질인 다환 방향족 탄화수소를 흡착하여 제거할 수 있으므로, 발암 물질을 저감할 수 있는 약학 조성물로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유를 포함하는 건강식품 조성물을 제공한다.
상기 소맥피로부터 추출된 식이섬유는 발암 물질인 다환 방향족 탄화수소를 흡착하여 제거할 수 있으므로, 발암을 예방할 수 있는 건강식품 조성물로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 실험예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 소맥피로부터 식이섬유 추출
상기 소맥피로부터 식이섬유의 추출은 효소-화학추출법(enzyme-chemical extraction method)을 사용하여 실시하였다.
상기 소맥피로부터 식이섬유를 추출하기 위하여 소맥피를 탈염수로 30분간 세척하고, 55℃에서 24시간 건조한 후 50 메쉬(mesh)에서 체거름을 실시하였다.
체거름한 소맥피 분말 10g에 100mL 물을 첨가한 후, 65℃에서 20분 동안 가열하였다. 그 후, 1g α-amylase(>3700 U/g)와 4g saccharifyingenzyme(>100000 U/g)을 첨가하였고, 최종 부피를 120mL한 용액을 65℃에서 100분 동안 가열을 실시하였다.
효소는 100℃에서 10분 동안 불활성시킨 후, 5% NaOH 용액을 이용하여 60℃에서 70분 동안 가수분해를 실시하였다. 잔유물은 걸러내고, 중성수를 이용하여 세척한 후 105℃에서 무게가 일정해질 때까지 건조하여 수분을 제거하여 식이섬유를 추출하였다.
실험예 1. 다환 방향족 탄화수소 흡착 측정
상기 실시예 1에서 추출한 식이섬유 및 소맥피의 다환 방향족 탄화수소 흡착 능력을 등온 흡착선을 통하여 측정하였으며, 분배계수를 구하였다.
다환 방향족 탄화수소는 나프탈렌(naphthalene, Nap), 아세나프텐(acenaphthene, Ace), 페난트렌(phenanthrene, Phe) 및 파이렌(pyrene, Pyr)을 사용하였다.
실험 방법은 인체 온도와 유사한 37℃에서 등온 흡착 배치 실험법을 적용하였다.
나프탈렌(naphthalene, Nap), 아세나프텐(acenaphthene, Ace), 페난트렌(phenanthrene, Phe) 및 파이렌(pyrene, Pyr)의 각각의 모액(stock solution)을 용해도 이하의 농도로 준비하였고, 등온 흡착 실험을 위하여 단계별로 희석하였다.
이온강도를 유지하기 위해 0.02 mol/L NaCl과 생분해 되는 것을 막기 위해 0.02% NaN3를 모든 시료에 첨가하였다. 또한, 조절 가능한 수용성 상태를 조성하기 위하여 어떠한 소화액도 첨가하지 않았다. 정확한 등온선을 얻기 위하여 상이한 용량의 소맥피 및 식이섬유를 투입하여 다환 방향족 탄화수소의 제거율을 30% 내지 70%로 유지하였다.
준비된 각각의 시료는 테프론 스크류 마개를 이용하여 밀봉한 후, 교반기에서 24시간 교반하고 3000rpm에서 10분간 원심분리하였다.
원심분리 후, 상등액 5mL를 10mL 비색튜브에 넣은 후 HPLC(high performance liquid chromatography) 등급의 메탄올을 이용하여 총 부피를 10mL로 희석하였다. 희석된 시료는 유동상을 메탄올과 물 9:1의 부피비를 적용하였고, 역상 C18 컬럼(4.6×150mm)과 형광 측정기가 장착된 Agilent 1260 HPLC를 사용하여 분석하였으며, 각각의 시료는 2번 반복하여 측정하였다.
소맥피 및 식이섬유에 흡착된 상이한 농도의 다환 방향족 탄화수소를 아래 수학식 1을 사용하여 계산하였다.
[수학식 1]
Figure 112015055260615-pat00001
Q e : 평형 농도(Ce)에서 소맥피 및 식이섬유에 흡착된 다환 방향족 탄화수소의 평형 흡착량
상기 방법으로 측정한 실험 결과를 하기 표 1에 나타내었으며, 등온흡착선 결과를 도 1에 첨부하였다.
PAHs 소맥피로부터 추출된
식이섬유(DF)		 소맥피(WB)
분배계수(Kd) r2 분배계수(Kd) r2
나프탈렌(Nap) 241 0.9987 99.52 0.9977
아세나프텐(Ace) 1130 0.9987 602.4 0.9982
페난트렌(Phe) 4198 0.9946 1608 0.9884
파이렌(Pyr) 15970 0.9779 5794 0.9958
상기 표 1의 결과에서, 분배계수는 소맥피의 다환 방향족 탄화수소 흡착보다 소맥피로부터 추출된 식이섬유의 다환 방향족 탄화수소 흡착이 월등히 우수한 값을 보였다.
또한, r2 값을 통하여 다환 방향족 탄화수소의 농도가 높아질수록 흡착량도 증가하였으며, 높은 직진성을 보이는 것을 알 수 있었다.
상기의 결과는 다환 방향족 탄화수소의 흡착이 분배 과정을 통해 주로 발생한다는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명의 소맥피로부터 추출된 식이섬유는 다환 방향족 탄화수소를 흡착할 수 있으며, 발암 물질인 상기 다환 방향족 탄화수소를 흡착함으로써, 발암 위험성을 감소시킬 수 있는 효과를 지니고 있는 것을 알 수 있었다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 소맥피를 탈염수로 세척하고, 건조한 후 체를 이용하여 걸러낸 후, 걸러진 소맥피 분말에 물을 첨가한 후 가열한 후 α-아밀라아제 및 당화효소(saccharifying enzyme)를 혼합한 용액을 첨가한 후 반응을 시킨 후, 가열하여 효소를 불활성시킨 후, 수산화 나트륨 용액을 이용하여 가수분해를 실시한 후, 잔유물은 걸러내며, 중성수를 이용하여 세척하고, 건조하여 얻어진 식이섬유 추출물에 나프탈렌(naphthalene, Nap), 아세나프텐(acenaphthene, Ace), 페난트렌(phenanthrene, Phe) 및 파이렌(pyrene, Pyr)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 다환 방향족 탄화수소를 흡착시키는 단계를 포함하는 소맥피 식이 섬유 추출물을 이용한 나프탈렌(naphthalene, Nap), 아세나프텐(acenaphthene, Ace), 페난트렌(phenanthrene, Phe) 및 파이렌(pyrene, Pyr)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 다환 방향족 탄화수소를 제거하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 다환 방향족 탄화수소는 나프탈렌, 아세나프텐, 및 페난트렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는
    소맥피 식이 섬유 추출물을 이용한 다환 방향족 탄화수소를 제거하는 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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