KR102005031B1 - 알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함하는 인삼열매 추출물 및 그 제조 방법 - Google Patents

알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함하는 인삼열매 추출물 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인삼열매로부터 알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함하는 추출물을 제조하는 방법에 관한 것이며, 상세하게는 인삼열매 과육 동결건조물을 이용하여 제조한 인삼열매 냉동 파쇄물에 펙티나아제, 셀룰라아제 및 헤미-셀룰라아제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 가수분해 효소를 이용하여 효소 반응을 처리하고, 45~55℃의 온도를 유지하며 주정 추출법으로 추출하여, 진세노사이드의 총 함량이 증가하고, 동시에 알코올에 대한 간 세포 보호효과를 가지는 고품질의 인삼열매 추출물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함하는 인삼열매 추출물 및 그 제조 방법 {The Ginseng-Berry extract including alcoholic liver injury prevention functional ingredients and method for manufacturing it}
본 발명의 목적은 인삼열매로부터 알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함하는 추출물을 추출하는 방법에 관한 것이다.
우리나라의 인삼은 약 1,000년 전부터 제조된 역사적 기록을 가지고 있으며, 현재는 약 35억달러의 세계시장규모로 형성되어 국내벤처기업들이 세계시장에 진입하기 좋은 고유의 전통한약재 또는 건강기능 식품이다.
인삼은 다년생 반음지성 식물로 오가피과에 속하는 것으로서 중국, 한국의 다양한 의서에서 그 효능이 널리 알려져 있어 예로부터 많은 분야의 한약재로 사용되어 왔으며, 인삼의 성분은 탄수화물(60~70%), 함질소화합물(12~16%), 사포닌(3~6%), 지용성성분(1~2%), 회분(4~6%), 비타민(0.005%) 등을 함유하고 있다. 인삼의 생리 활성은 최근 체계적인 약리학적 접근으로 자양 강장 효과, 성기능 및 생식기능 부전 개선 효과, 항고혈압 및 항동맥경화 효과, 조혈기능 하인 및 빈혈치료 효과, 혈당 대사 및 당뇨병 개선 효과, 항암효과, 간장기능 부전 개선 효과, 숙취해소 효과, 기생충 감염 방지 효과, 진통 소염 작용 등이 있다. 현대에 와서 인삼에 대해 널리 연구한바, 인삼에는 다량의 진세노사이드(Ginsenoside)가 함유되어 있는 것으로 알려져 예로부터 사용되는 약재 이외에도 근래에는 식품에 적용하여 건강식품의 재료로 많이 사용하고 있다. 인삼은 보통 재배기간이 4년 이상 소요되며, 또한 최고 품질의 인삼을 얻기 위해서는 6년간 재배하여야 하는데 재배기간이 오래 걸리고, 또한 재배하는 동안 각종 병충해, 자연재해 등 여러 가지 이유로 인해 최초 재배량보다 수확량이 적게 되어 가격이 비싸며, 인삼을 얻기까지 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.
인삼은 3년차 이상에서 인삼의 꽃이 피기 시작하며, 5월경에는 초록빛 색깔의 열매가 생기게 된다. 7월 중순이 되면 인삼의 초록빛 열매가 무르익으면서 붉게 변하면서 결실하게 된다.
그러나, 인삼재배 농가에서는 인삼의 뿌리를 주로 활용하기 때문에 생식 성장보다는 뿌리의 성장을 촉진하기 위해 인삼열매가 생기기 시작하면 인삼열매를 따서 버리고 있는 실정이다.
하지만, 인삼뿌리보다 인삼열매에 월등히 많은 진세노사이드 Re는 중추신경억제 작용, DNA 및 RNA 촉진작용, 프라스민 활성화 작용, 부신피질자극호르몬 분비 촉진작용을 하는 것으로 알려져 있고, Rd 는 부신피질 호르몬 분비촉진 작용을 하며, Rb2는 중추신경억제 작용, DNA 및 RNA 합성 촉진 작용, 프라스민 활성화 작용, 부신피질자극호르몬 분비촉진작용, 항당뇨 작용을 하는 것으로 알려져 있다.
진세노사이드(Ginsenoside)는 인삼에 함유된 사포닌(Saponin)을 의미하며, 인삼에는 다양한 종류의 진세노사이드 성분이 함유되어 있다. 인삼의 진세노사이드는 파낙사디올(Panaxadiol, PD)계, 파낙사트리올(Panaxatriol, PT)계, 올레안(Oleanane)계 등이 있다. 또한, 인삼에는 상기 진세노사이드 성분 이외에도 비진세노사이드 물질로서 전분 등의 탄수화물, 폴리아세틸렌의 항산화성방향족 화합물, 간장을 보호하는 고미신(Gomisin N-A), 유사인슐린 작용을 하는 산성 펩티드 등이 있다.
진세노사이드의 주요 약리작용은 중추신경계를 비롯하여, 내분비계, 면역계, 대사계등에 영향을 미쳐 신체조절 기능에 다양한 효과를 발휘한다. 그 이외에도 진세노사이드(ginsenoside)는 지방분해력이 크고, 영양분흡수와 소화를 촉진시키며, 세포내의 효소활성화로 신진대사촉진, 에너지를 증가시켜 원기회복, 피로, 무력감, 식욕부진 개선, 혈청단백질 합성을 촉진 등의 효과가 있다고 알려져 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 효율적으로 인삼열매 추출물을 제조하는 방법의 제공을 목적으로 하며, 보다 상세하게는 인삼열매로부터 추출물을 추출함으로써, 진세노사이드의 총 함량이 증가하여 고품질의 인삼열매 추출물 및 추출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 알코올에 대한 간 세포 보호효과를 가지는 인삼열매 추출물 및 이를 제조하는 방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함하는 인삼열매 추출물의 추출 방법에 있어서, a)인삼열매를 동결 건조하여 인삼열매 냉동 파쇄물을 제조하는 단계와 b)상기 인삼열매 냉동 파쇄물에 효소를 첨가하여 효소 반응시키는 단계와 c)주정을 이용하여 상기 효소 반응시킨 혼합물을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 인삼열매는 파쇄하여 씨를 제거시킨 열매과육을 -25 ~ -35℃에서 3일 동안 동결 건조하여 냉동 파쇄물로 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 효소 반응에 이용되는 효소는 Pectin 및 cellulose를 가수분해 할 수 있는 효소들 중 pectinase, cellulase, 및 hemi-cellulase로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 효소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 pectinase가 80000u/g이상 포함하는 효소를 반응 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 효소는 40~65℃의 온도에서 pH 3.0~5.0의 조건으로 효소 반응 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 주정 추출 단계는 45~55℃의 온도를 유지하며 상기 효소 반응 시킨 혼합물을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인삼열매 추출물의 제조 방법은 원료인 인삼열매를 동결 건조하여 사용함으로써, 인삼열매로부터 얻을 수 있는 총 진세노사이드의 수율을 향상시킬 수 있고, 가수분해 효소 반응 후에 주정을 이용한 추출을 수행함으로써, 총 진세노사이드의 수율 향상 및 항산화능을 가지게 되어 간 세포의 손상 방지효과를 높일 수 있기 때문에 기존 인삼열매를 증숙하거나 효소 반응을 처리하지 않은 제품보다 뛰어난 품질의 제품을 제공할 수 있는 장점을 지니고 있다.
도 1은 인삼열매 추출 pilot 생산 공정을 나타낸 것이며, 원료에 대하여 pilot scale의 생산결과 수율이 3.5~4.8%로 효소첨가량이 많을수록 높다는 것을 나타낸 것이다.
도 2는 알코올성 간 독성으로 유도된 HepG2 세포에서 인삼열매 처리에 따른 간 효소(ALT, AST)의 수치 변화를 나타낸 것이다.
도 3의 (A)는 헛개나무 시료에 대한 MTT assay 결과를 나타낸 그래프이며, (B)는 인삼열매-A에 대한 MTT assay 결과를, (C)는 인삼열매-B에 대한 MTT assay 결과를 각각 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 에탄올 투여에 의한 간 독성 유도 결과를 간 독성의 지표인 GOT/AST, GPT/ALT 및 LDH의 혈중 농도를 특정하여 그래프로 나타낸 것이다.
도 5는 혈중 GOT/AST 및 GPT/ALT의 수치를 각각 막대 그래프로 나타낸 것이다.
도 6은 알콜성 간 질환에 대하여 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B에 의한 LDH의 혈중 농도를 측정한 것을 막대 그래프로 나타낸 것이다.
도 7은 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여 또는 전처리 후 에탄올 투여에 의한 간(liver) 및 비장(spleen)의 중량을 계측한 것을 막대 그래프로 나타낸 것이다.
도 8은 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여 또는 전처리 후 에탄올 투여에 의한 체중 증가율을 막대 그래프로 나타낸 것이다.
도 9는 항산화 활성 관련 효소인 SOD(Superoxide dismutase)와 카탈라아제(catalase)의 발현량을 측정한 것을 나타내는 막대 그래프이다.
도 10은 염증 관련 분자인 COX-2, HO-1, iNOS 및 TGF-β1의 발현을 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B를 투여한 군 및 전처리 후 투여한 군의 웨스턴 블랏(Western blot) 결과를 나타낸 것이다.
도 11은 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여에 따른 혈중 간 수치의 변화를 측정하여 막대 그래프로 나타낸 것이다.
도 12는 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B를 투여한 마우스의 간 조직을 해부학적으로 관찰한 것이다.
도 13은 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B를 전처리한 후 에탄올을 투여한 간 조직을 해부학적으로 관찰한 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시를 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 발명의 실시 예는 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, a)인삼열매를 동결 건조하여 인삼열매 냉동 파쇄물을 제조하고, b)상기 인삼열매 냉동 파쇄물에 효소를 첨가하여 효소 반응시킨 혼합물을 수득하며, c)주정을 이용하여 상기 효소 반응시킨 혼합물로부터 인삼열매 추출물을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함하는 인삼열매 추출물을 제조할 수 있다.
또한, 상기 인삼열매는 파쇄하여 씨를 제거시킨 열매 과육을 -25 ~ -35℃에서 3일 동안 동결 건조하여 냉동 파쇄물로 제조하는 것을 특징으로 하는 알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함할 수 있다.
또한, 상기 효소는 펙틴 및 셀룰로오스를 가수분해할 수 있는 효소들 중 펙티나아제, 셀룰라아제 및 헤미-셀룰라아제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 효소를 포함하는 것을 특징으로 하는 알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함하는 인삼열매 추출물을 제조할 수 있다.
또한, 상기 효소 반응시킨 혼합물을 수득하는 단계는, 상기 펙티나아제가 80000u/g이상 포함되는 효소를 반응시키는 단계를 포함하여 알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함하는 인삼열매 추출물을 제조할 수 있다.
상기 효소 반응시킨 혼합물을 수득하는 단계는, 상기 효소를 40~65℃의 온도에서 pH 3.0~5.0의 조건으로 효소 반응시키는 단계를 포함하여 알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함하는 인삼열매 추출물을 제조할 수 있다.
상기 추출하는 단계는, 45~55℃의 온도를 유지하며 상기 인삼열매 추출물을 추출하는 단계를 포함하여 알코올성 간 손상 예방 기능성 성분을 포함하는 인삼열매 추출물을 제조할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 상기 기재된 방법으로 제조한 인삼열매 추출물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 상기 기재된 방법으로 제조한 추출물을 포함하는 간 손상 예방 기능성 건강보조식품을 포함할 수 있다.
1. 인삼열매 냉동 건조 및 파쇄
본 발명에서 인삼열매에 함유되어 있는 총 진세노사이드의 성분함량을 증대시키도록 하기 위하여 인삼으로부터 채취한 인삼열매를 정제수로 세척한 다음, -25 ~ -35℃의 온도에서 동결 건조시키는 것이 바람직하다. 본 발명에서 인삼열매의 동결 건조는 3일 동안 실시하는 것이 인삼열매의 수분 4.55%가 되도록 하는 것이 좋다. 본 발명자는 동결 건조한 제품들은 파쇄성이 좋음을 가짐과 동시에 또한 원료가 가지는 영양소 등의 물질변화를 최소화시키는 특징을 이용하여, 총 진세노사이드의 함량을 증가시키는 인삼열매 냉동 파쇄물을 제조하였다.
2. 인삼열매 냉동 파쇄물의 주정 추출 조건 선별
본 발명에서 총 진세노사이드의 성분함량을 증대시킴과 동시에 항산화능이 뛰어난 인삼열매 추출물을 제조하기 위하여, 주정을 이용한 추출 조건을 다음과 같은 방법으로 설정하였다. 인삼열매 냉동 파쇄물 1kg에 주정 95%를 100%(v/v) 첨가 후 50℃ 환류 진탕수욕조에서 3, 5시간 동안 각각 추출하여 부직포 여과한 후 여과액을 동결건조하여 분석 시료로 사용하였다. 주정을 이용하여 추출한 인삼열매의 항산화능 특성을 조사한 결과는 하기 표 1과 같다.
Type 처리 시간(hr) The DPPH radical scavenging activity IC50(ppm)
대조군 0 0 449.3
대조군 3 3 321.12
대조군 5 5 342.91
에탄올(EtOH) 3 355.98
5 328.16
상기 표 1에 나타난 바와 같이 인삼열매 자체 과육의 DPPH radical 소거 IC50은 449.3ppm으로 나타났으며, 50℃로 온도를 유지하여 시간처리에 따른 변화를 확인결과 3시간에서 IC50값이 가장 낮은 321.12ppm으로 나타났으며, 이후 5시간에서는 342.91ppm으로 약간 증가하는 경향으로 나타났다. 주정 추출에서는 대조군과 달리 추출 시간이 오래될수록 IC50값이 감소하는 경향으로 나타났다. 이를 통하여 인삼열매 냉동 파쇄물을 추출하는 경우, 추출 시간을 길게 하는 것이 항산화능을 가지는 성분들의 함량을 높이는 것을 예측할 수 있다.
3. 인삼열매 가수분해 효소제의 선별
본 발명에서 인삼열매의 알코올성 간 손상 예방 기능성 성분의 효율적인 추출을 위하여 다음과 같은 방법을 이용하여 효소 추출조건을 선별하였다. 인삼열매 냉동 파쇄물 1kg에 가온 정제수를 100%(v/v) 첨가 후 효소 종류를 달리하여 각각 0.05, 0.2% 첨가하여 50℃ 환류 진탕수욕조에서 각각 3, 5시간 가수분해하여 부직포 여과한 후 여과액을 동결 건조하여 분석 시료로 사용하였다. 펙틴 및 셀룰로오스 가수분해 효소처리에 따른 항산화능 특성을 조사한 결과는 하기 표 2와 같다.
효소 종류 효소 농도(%) 효소 처리 시간(hr) The DPPH radical scavenging activity IC50(ppm)
대조군 0 0 0 449.3
대조군 3 0 3 321.12
대조군 5 0 5 342.91
효소 A 0.05 3 314.3
5 381.5
0.2 3 329.3
5 377.6
효소 B 0.05 3 359.3
5 345.4
0.2 3 386.2
5 428.7
상기 표 2는 효소 종류, 처리 농도 및 시간에 따른 DPPH radical에 대한 IC50의 값을 나타낸다. 상기 표 2의 효소 A는 수미자임 SPC로써, 펙틴 및 셀룰로오스를 가수분해할 수 있는 효소들 중 펙티나아제, 셀룰라아제 및 헤미-셀룰라아제를 배합한 것이며, 특히 펙티나아제를 80000u/g 이상 포함하는 것을 특징으로 가진다. 이 때, 1u는 시그마 법으로써 pH 4.0, 25℃의 조건에서 폴리갈락투론산을 분해하여 1분에 1μmol의 갈락투론산을 생성할 수 있는 효소량을 뜻한다. 효소 A의 경우 40~65℃의 온도에서 pH 3.0~5.0의 조건으로 효소 반응을 처리한다.
상기 표 2의 효소 B는 플란테아제 TCL로써, 펙틴 및 셀룰로오스를 가수분해할 수 있는 효소들 중 펙티나아제 및 셀룰라아제를 배합한 것이며, 특히 펙티나아제를 190u/g, 셀룰라아제를 1495U/g이상 포함하는 것을 특징으로 가진다. 이 때, 1U는 기질 카르복실메틸셀룰로오스를 분해하여 1분에 1μmol의 포도당을 생성할 수 있는 효소량을 뜻한다. 효소 B의 경우 40~60℃의 온도에서 pH 2.0~5.5의 조건으로 효소반응을 처리한다.
효소 A의 경우, 적은 시간으로 효소처리를 하였을 때 IC50값이 낮은 경향으로 나타났으며 이후 5시간 처리한 경우 대조군과 같이 증가하는 경향으로 나타났다. 효소 B에서도 3시간 처리구간에서 낮은 IC50값을 보였으나 대조군에 비하여 높게 나타나 제외하여 진행하였다. 이를 통하여 인삼열매에 효소 A를 첨가하여 주정 추출하는 방법이 항산화능을 가지는 성분들의 함량을 증대시킬 것을 예측할 수 있다.
4. 인삼열매 효소 가수분해 및 주정 추출에 따른 진세노사이드 성분 변화
본 발명에서 인삼열매의 효율적인 총 진세노사이드 추출을 위하여 인삼열매에 식품으로 사용 가능한 효소 및 주정을 이용하여 추출하여 진세노사이드 함량을 측정였고, 그 결과는 하기 표 3과 같다.
Sample Compound
Rg1 Re Rf F5 F3 Rb1 Rg2 Rh1 Rc Rb2 Rb3 F1 Rd F2 총함량
대조군 0 5.18 0.92 0.10 0.27 0.56 0.22 0.12 0.01 0.34 0.37 0.04 0.08 0.36 0.26 8.84
대조군 3 5.39 0.99 0.08 0.27 0.56 0.27 0.13 0.02 0.45 0.49 0.05 0.09 0.49 0.29 9.58
대조군 5 5.07 0.92 0.08 0.25 0.53 0.25 0.13 0.02 0.40 0.46 0.05 0.09 0.44 0.26 8.94
에탄올
3hr
6.74 0.96 0.09 0.27 0.56 0.26 0.21 ND 0.40 0.46 0.05 0.09 0.44 0.27 10.82
에탄올
5hr
6.60 0.95 0.10 0.28 0.56 0.28 0.17 0.01 0.44 0.51 0.06 0.09 0.49 0.28 10.84
효소 A 0.05%, 3hr 5.87 1.09 0.09 0.25 0.52 0.19 0.12 0.02 0.43 0.47 0.06 0.10 0.52 0.31 10.03
효소 A 0.2%, 3hr 6.32 1.16 0.09 0.19 0.60 0.19 0.14 0.02 1.26 1.58 0.18 0.18 2.03 0.43 14.39
효소 A 0.05%, 5hr 5.32 0.95 0.09 0.26 0.57 0.21 0.13 0.01 0.40 0.47 0.06 0.09 0.49 0.29 9.33
효소 A 0.2%, 3hr 4.93 1.00 0.07 0.23 0.53 0.17 0.12 0.01 0.37 0.45 0.05 0.09 0.50 0.30 8.83
효소 B 0.05%, 3hr 5.91 1.06 0.09 0.26 0.58 0.31 0.14 0.02 0.68 0.78 0.09 0.12 0.84 0.35 11.23
효소 B 0.2%, 3hr 5.73 1.17 0.09 0.24 0.54 0.16 0.14 0.02 0.45 0.49 0.05 0.10 0.57 0.36 10.11
효소 B 0.05%, 5hr 5.69 1.02 0.10 0.25 0.55 0.37 0.14 0.02 0.76 0.90 0.10 0.12 0.96 0.34 11.31
효소 B 0.2%, 3hr 5.42 0.97 0.09 0.25 0.54 0.18 0.13 0.01 0.37 0.44 0.03 0.14 0.45 0.27 9.28
표 3은 인삼열매 효소 가수분해 및 주정 추출에 따른 진세노사이드 성분 변화를 나타낸다. 상기 표 3을 살펴보면 전반적으로 Rg1의 함량이 가장 높게 나타났으며 Re, Rd, Rb2, F3, Rc, F2, F5, Rb1, Rg2, F1, Rf, Rb3, Rh1 순으로 높게 나타났다. 대조군에서 3시간 추출하였을 때 총 진세노사이드의 함량이 9.58%로 가장 높게 나타났으며 주정 추출군에서는 3시간, 5시간이 10.82~10.84%로 비슷한 수치를 나타냈다. 효소처리구간에서는 효소 A, 0.2%, 3시간 구간에서 14.39%로 가장 높게 나타났으며 효소 B, 5시간 구간에서 11.31%로 가장 높게 나타났다. 본 실시예 4의 결과 효소 A에서 DPPH radical에 대한 IC50의 값이 가장 낮게 나타났으며, 진세노사이드의 총 함량이 가장 높게 검출되는 것을 확인함으로써, 효소 A를 이용하여 인삼열매의 가수분해 반응을 처리한 후, 주정 추출하는 방법이 총 진세노사이드의 함량을 증가시킬 것을 예측할 수 있다.
5. 인삼열매 가수분해 최소 시험 생산규모 추출
본 발명에서 알코올성 간 손상 보호에 효능이 있는 인삼열매 추출물을 제조하고자 앞선 연구에서 선발된 효소 A의 농도를 달리하여 최소 시험 생산규모 추출공정을 도면 1과 같이 진행하였다. 본 공정에서는 실험실에서와 달리 생산 및 제품으로 진행 시 품질관리에 필요한 공정인 효소 실활, 농축 및 살균 공정을 추가하였으며, 생산단가 절감을 위하여 분무건조를 실시하였다.
도 1은 인삼열매 추출 최소 시험 생산규모 생산 공정을 나타낸 것이다.
도 1에 나타난 바와 같이 본 원료에 대하여 최소 시험 생산규모의 생산결과 수율이 3.5~4.8%로 효소 첨가량이 많을수록 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
6. 인삼열매의 알코올성 간 손상 보호 효과 측정
본 발명에서 인삼열매의 알코올성 간 손상 보호 효과에 대한 효능을 검증하고자 알코올성 간 독성과 관련된 실험에 사용하는 세포주 중에서 인간의 간 암종으로부터 유래되어 확립된 세포인 HepG2 세포를 사용하여 알코올로 유발된 독성반응에 대한 효과를 측정해 본 결과, 인삼열매 처리에 따른 간의 효소(ALT, AST)의 수치 변화를 확인할 수 있으며, 도 2와 같다.
도 2는 알코올성 간 독성으로 유도된 HepG2 세포에서 인삼열매 처리에 따른 간 효소(ALT, AST)의 수치 변화를 나타낸 것이다.
도 2에 나타난 바와 같이 생체 외에서 간 독성 확인은 세포의 배양 배지 내에 트랜스아미나아제가 방출된 양을 측정함으써로 확인할 수 있으며, HepG2와 같은 간세포에 에탄올을 24시간 처리하게 되면 세포 내로 ALT(Alanine transaminase)와 AST(Aspartate transaminase)의 방출이 증가하게 된다. 본 실험에서는 에탄올 처리 시 ALT와 AST의 수치가 증가하였으며, 인삼열매 시료를 선 처리한 후 에탄올을 처리한 경우, 시료의 추출 조건에 따라 정도의 차이가 나타났지만, 알코올에 대한 간 세포 보호 효과를 가지는 것을 확인할 수 있다.
<실시예 1> 인삼열매 추출물에 대한 세포 독성 실험
효소 A를 이용하여 제조한 인삼열매 추출물(이하, 인삼열매-A) 및 효소 B를 이용하여 제조한 인삼열매 추출물(이하, 인삼열매-B)에 대한 세포 독성을 확인하기 위하여, RAW 264.7 세포에 헛개나무, 인삼열매-A 및 인삼열매-B 시료를 여러 농도로 희석하고 48시간 배양한 후, MTT assay를 통해 세포 독성을 측정하였다.
도 3의 (A)는 헛개나무 시료에 대한 MTT assay 결과를 나타낸 그래프이며, (B)는 인삼열매-A에 대한 MTT assay 결과를, (C)는 인삼열매-B에 대한 MTT assay 결과를 각각 그래프로 나타낸 것이다. 각각의 그래프에서 가로축은 투여량(㎍/ml)이며, 세로축은 세포 성장률(%)을 뜻한다.
상기 도 3에 나타난 그래프를 통해 헛개나무, 인삼열매-A 및 인삼열매-B 시료에 대한 세포 독성을 살펴보면, 3가지의 시료 모두 500㎍/ml 이상 투여했을 경우 세포 성장률이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 헛개나무, 인삼열매-A 및 인삼열매-B 시료는 250㎍/ml의 농도까지는 안전한 것을 확인할 수 있다.
상기 기재된 in vitro 실험에서의 세포 독성 실험 데이터를 기초로 in vivo 실험에서 사용할 시료의 투여량을 결정하는 것은 어려우나 2~3mg/mouse까지의 투여량은 안전할 것으로 추정되며, in vivo 실험에서는 0.5 및 2mg/mouse로 시료를 투여하였다.
<실시예 2> 에탄올 투여에 의한 간 독성 유도 실험
5주령의 수컷 Balb/c 마우스에 25% 에탄올을 5g/kg의 투여량으로 1일 1회 총 7일간 경구 투여하여 알콜성 간질환을 유발하였다.
도 4는 에탄올 투여에 의한 간 독성 유도 결과를 간 독성의 지표인 GOT/AST, GPT/ALT 및 LDH의 혈중 농도를 특정하여 그래프로 나타낸 것이다. 도 4의 (A)는 GOT/AST(U/I)의 혈중 농도를 나타낸 그래프이며, (B)는 GPT/ALT(U/I)의 혈중 농도를 뜻하는 그래프이고, (C)는 LDH(U/I)의 혈중 농도를 뜻하는 그래프이다.
상기 도 4에 나타난 그래프를 통해, 25% 에탄올을 5g/kg의 투여하지 않은 대조군(NONE)보다 25% 에탄올을 투여한 실험군(EtOH only)에서 GOT/AST, GPT/ALT 및 LDH의 혈중 농도가 모두 증가한 것을 확인할 수 있었다.
이에 따라, 25% 에탄올을 투여함으로써 간 세포가 손상되고, 독성이 발현되는 것을 확인할 수 있다.
<실시예 3> 인삼열매 추출물의 간 독성 억제 확인 실험
헛개, 인삼열매-A 및 인삼열매-B를 에탄올 투여 3일 전부터 0.5mg/mouse 및 1mg/mouse의 양으로 1일 1회 총 10회 경구 투여한 마우스의 혈청 중 GOT/AST 및 GPT/ALT를 정량하여 시료의 간질환 억제 활성을 확인하였다. 이 때, 에탄올 투여를 종료한 후 1일째의 혈청 시료를 이용하여 혈중 GPT/ALT, GOT/AST 및 LDH를 정량화하였다.
도 5는 혈중 GOT/AST 및 GPT/ALT의 수치를 각각 막대 그래프로 나타낸 것이다. 도 5의 (A)에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 에탄올을 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 에탄올과 헛개나무 추출물 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 헛개나무 추출물 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 1mg을 함께 투여한 군을 나타내며, 세로축은 혈중 GOT/AST(U/I) 수치를 뜻한다. 통계학적 유의성은 에탄올만을 처리한 그룹에 대하여 스튜던트의 t-검정(Student´s two tailed t-test)을 통해 검토하였으며, *은 p<0.05인 것을 뜻한다.
또한, 도 5의 (B)에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 에탄올을 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 에탄올과 헛개나무 추출물 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 헛개나무 추출물 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 1mg을 함께 투여한 군을 나타내며, 세로축은 혈중 GPT/ALT(U/I) 수치를 뜻한다. 통계학적 유의성은 에탄올만을 처리한 그룹에 대하여 스튜던트의 t-검정(Student´s two tailed t-test)을 통해 검토하였으며, *은 p<0.05인 것을 뜻한다.
상기 도 5에 나타난 그래프를 통해, 에탄올 투여에 의해 상승한 혈중 GOT/AST 및 GPT/ALT의 수치는 인삼열매-A 및 인삼열매-B를 투여한 실험군에서 감소한 것을 확인할 수 있었다. 특히, 인삼열매-A는 비교군인 헛개나무 추출물과 동등하거나 혹은 그 이상의 억제 효과를 나타내는 것을 상기 도 5를 통하여 확인할 수 있었다.
또한, 간질환이 발생할 경우 간 세포가 손상되고, 간 세포 내에 존재하는 LDH 효소의 혈중 농도가 증가하는 점을 이용하여 알콜 투여에 의해 유도된 간질환에 대한 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 간 손상 억제 효과를 관찰하였다.
도 6은 알콜성 간 질환에 대하여 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B에 의한 LDH의 혈중 농도를 측정한 것을 막대 그래프로 나타낸 것이다. 도 6의 그래프에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 에탄올을 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 에탄올과 헛개나무 추출물 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 헛개나무 추출물 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 1mg을 함께 투여한 군을 나타내며, 세로축은 혈중 LDH(U/I)를 뜻한다. 통계학적 유의성은 에탄올만을 처리한 그룹에 대하여 스튜던트의 t-검정(Student´s two tailed t-test)을 통해 검토하였으며, *은 p<0.05인 것을 뜻하고, **은 p<0.01인 것을 뜻한다.
상기 도 6에 나타난 그래프를 통해, 혈중 LDH 농도의 상승에 대한 헛개나무, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 간 손상 억제 효과를 관찰한 결과, 인삼열매-A 및 인삼열매-B 모두 헛개나무 추출물을 투여한 것보다 혈중 LDH 농도의 상승 억제 효과가 좋은 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 알콜성 간질환이 발생하였을 경우, 간 세포의 손상 또한 억제할 수 있을 것으로 추측할 수 있다.
한편, 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여 또는 전처리 후 에탄올 투여에 의해 장기에 대한 독성의 발현 수준을 측정하기 위하여, 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B 투여군 및 상기 시료의 전처리 후 에탄올 투여군의 간(liver) 및 비장(spleen)의 중량을 계측하였다.
도 7은 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여 또는 전처리 후 에탄올 투여에 의한 간(liver) 및 비장(spleen)의 중량을 계측한 것을 막대 그래프로 나타낸 것이다.
도 7의 (A)에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 에탄올을 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 헛개나무 추출물 0.5mg을 투여한 군, 헛개나무 추출물 1mg을 투여한 군, 인삼열매-A 0.5mg을 투여한 군, 인삼열매-A 1mg을 투여한 군, 인삼열매-B 0.5mg을 투여한 군, 인삼열매-B 1mg을 투여한 군을 나타내며, 세로축은 간(liver)의 중량(g)을 나타낸다.
도 7의 (B)에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 에탄올을 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 에탄올과 헛개나무 추출물 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 헛개나무 추출물 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 1mg을 함께 투여한 군을 나타내며, 세로축은 간(liver)의 중량(g)을 나타낸다.
도 7의 (C)에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 에탄올을 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 헛개나무 추출물 0.5mg을 투여한 군, 헛개나무 추출물 1mg을 투여한 군, 인삼열매-A 0.5mg을 투여한 군, 인삼열매-A 1mg을 투여한 군, 인삼열매-B 0.5mg을 투여한 군, 인삼열매-B 1mg을 투여한 군을 나타내며, 세로축은 비장(spleen)의 중량(g)을 나타낸다.
도 7의 (D)에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 에탄올을 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 에탄올과 헛개나무 추출물 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 헛개나무 추출물 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 1mg을 함께 투여한 군을 나타내며, 세로축은 비장(spleen)의 중량(g)을 나타낸다.
상기 도 7의 (A) 내지 (D)에 나타난 그래프를 통해, 헛개나무, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여에 의한 장기(간, 비장)의 중량 감소뿐만 아니라, 전처리 후 에탄올을 투여한 군에 있어서도 장기(간, 비장)의 중량 감소에는 유의한 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있다.
체중 증가율 또한, 도 8의 막대 그래프에 나타난 수치의 유의한 변화가 관찰되지 않는 것을 통하여, 헛개나무, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여군 및 전처리 후 에탄올 투여군에서 뚜렷한 체중 증가는 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
상기 도 8의 막대그래프에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 에탄올을 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 헛개나무 추출물 0.5mg을 투여한 군, 헛개나무 추출물 1mg을 투여한 군, 인삼열매-A 0.5mg을 투여한 군, 인삼열매-A 1mg을 투여한 군, 인삼열매-B 0.5mg을 투여한 군, 인삼열매-B 1mg을 투여한 군, 에탄올과 헛개나무 추출물 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 헛개나무 추출물 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 1mg을 함께 투여한 군을 뜻하고, 세로축은 체중 증가율(% 증가율)을 뜻한다.
<실시예 4> 간 조직 내 항산화 활성 분석
간 조직 중 항산화 활성과 관련된 효소인 SOD(Superoxide dismutase)와 카탈라아제(catalase)의 발현량을 정량하여 헛개나무, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여와 항산화 활성과의 관계를 분석하였다. 이 때, SOD 및 catalase는 에탄올의 투여를 종료한 후 1일째의 간 조직을 용해(lysis)시켜 간 조직 중의 SOD 및 catalase를 정량화하여 분석하였다.
도 9는 항산화 활성 관련 효소인 SOD(Superoxide dismutase)와 카탈라아제(catalase)의 발현량을 측정한 것을 나타내는 막대 그래프이다. 도 9의 (A)에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 에탄올을 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 에탄올과 헛개나무 추출물 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 헛개나무 추출물 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 1mg을 함께 투여한 군을 나타내며, 세로축은 SOD(Superoxide dismutase)의 발현량(U/ml)을 나타낸다.
도 9의 (B)에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 에탄올을 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 에탄올과 헛개나무 추출물 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 헛개나무 추출물 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-A 1mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 0.5mg을 함께 투여한 군, 에탄올과 인삼열매-B 1mg을 함께 투여한 군을 나타내며, 세로축은 카탈라아제(catalase)의 발현량(U/ml)을 나타낸다. 통계학적 유의성은 에탄올만을 처리한 그룹에 대하여 스튜던트의 t-검정(Student´s two tailed t-test)을 통해 검토하였으며, *은 p<0.05인 것을 뜻하고, **은 p<0.01인 것을 뜻한다.
상기 도 9의 (A) 및 (B)에 나타난 그래프를 통해, 헛개나무, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여에 의해 SOD의 발현량은 차이가 없으나 catalase의 발현량은 약간 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 헛개나무, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여에 의해 항산화 활성 또한 증가할 수 있을 것으로 예측할 수 있다.
<실시예 5> 간 조직 내 염증 인자 분석
헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B와 간 세포 중의 COX-2, iNOS, HO-1, TGF-β1 등의 염증 관련 인자의 상관 관계를 확인하기 위하여, 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B를 투여한 군과 전처리 후 에탄올을 투여한 군에서의 상기 COX-2, iNOS, HO-1, TGF-β1의 발현량을 웨스턴 블랏(Western blot)을 통하여 측정하였다.
도 10은 염증 관련 분자인 COX-2, HO-1, iNOS 및 TGF-β1의 발현을 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B를 투여한 군 및 전처리 후 투여한 군의 웨스턴 블랏(Western blot) 결과를 나타낸 것이다.
상기 도 10에 나타난 웨스턴 블랏 결과를 참조하면, COX-2, iNOS 및 TGF-β1의 발현은 변화가 관찰되지 않았으나, 염증 억제 작용을 하는 HO-1 분자의 경우, 인삼열매-A 및 인삼열매-B를 전처리한 후 에탄올을 투여하면 HO-1 분자의 발현량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 6> 조직 해부학적 검사
헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 안전성을 확인하기 위하여 상기 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여에 따른 혈중 간 수치의 변화를 측정하였다.
도 11의 (A)에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 아무것도 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 헛개나무 추출물 0.5mg을 투여한 군, 헛개나무 추출물 1mg을 투여한 군, 인삼열매-A 0.5mg을 투여한 군, 인삼열매-A 1mg을 투여한 군, 인삼열매-B 0.5mg을 투여한 군, 인삼열매-B 1mg을 투여한 군을 나타내며, 세로축은 GOT/AST의 농도(U/I)를 나타낸다.
도 11의 (B)에서 가로축은 왼쪽에서부터 차례대로 아무것도 투여하지 않은 군(NONE), 에탄올만 투여한 군(EtOH only), 헛개나무 추출물 0.5mg을 투여한 군, 헛개나무 추출물 1mg을 투여한 군, 인삼열매-A 0.5mg을 투여한 군, 인삼열매-A 1mg을 투여한 군, 인삼열매-B 0.5mg을 투여한 군, 인삼열매-B 1mg을 투여한 군을 나타내며, 세로축은 GPT/ALT의 농도(U/I)를 나타낸다.
상기 도 11의 (A) 및 (B)에 나타낸 그래프를 통해, 헛개나무, 인삼열매-A 및 인삼열매-B의 투여에 따른 혈중 간 수치는 아무것도 투여하지 않은 군의 수치보다 유의하게 변화하지 않았으므로, 특이한 독성이 없는 것을 확인할 수 있다.
도 12는 마우스의 간 조직을 해부학적으로 관찰한 것이다. 상기 도 12에 따른 해부학적 관찰 결과, 에탄올을 투여한 군에서는 혈관의 주위 조직에서 약간의 세포 손상이 관찰되었으나 헛개나무 추출물(0.5mg 및 1.0mg), 인삼열매-A(0.5mg 및 1mg) 및 인삼열매-B(0.5mg 및 1mg)를 투여한 군에서는 현저한 세포 손상이 관찰되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B를 단독으로 투여한 군에서도 조직학적으로 유의한 변화는 관찰되지 않았다.
도 13은 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B를 전처리한 후 에탄올을 투여한 간 조직을 해부학적으로 관찰한 것이다. 상기 도 13에 따른 관찰 결과, 에탄올 투여군에서 현저한 간 손상이 관찰되지 않아 판독이 난해하지만, 헛개나무 추출물, 인삼열매-A 및 인삼열매-B를 전처리한 마우스에서는 간 조직의 손상이 관찰되지 않은 것을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 진세노사이드의 총 함량이 풍부하면서 간 세포 보호 효과가 높은 인삼열매추출물을 포함하는 건강보조식품을 포함하며, 상기 건강보조식품은 액상의 음료 제형으로 제공될 수 있다.
상기의 건강보조식품의 일례로 인삼열매의 추출물을 분무 건조와 같은 방법을 이용하여 분말화하고, 이러한 분말을 정제, 환, 산제, 타브렛, 캡슐제 중에서 선택된 어느 하나 이상의 고상 제형으로 제공될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 개량 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 및 개량 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (8)

  1. a) 인삼열매를 동결 건조하여 인삼열매 냉동 파쇄물을 제조하는 단계;
    b) 상기 인삼열매 냉동 파쇄물에 셀룰라아제, 헤미-셀룰라아제 및 펙티나아제로 이루어진 효소를 상기 파쇄물 전체 중량을 기준으로 0.05 ~ 0.1% 농도로 첨가하여 40~65℃의 온도에서 pH 3.0~5.0의 조건으로 효소 반응시킨 혼합물을 수득하는 단계; 및
    c) 주정을 이용하여 상기 효소 반응시킨 혼합물로부터 인삼열매 추출물을 추출하는 단계;를 포함하는 공정을 수행하여 인삼열매 추출물을 수득하며, 수득된 상기 인삼열매 추출물을 유효성분으로서 200 ~ 300㎍/㎖ 의 농도로 포함하는 알코올성 간 손상 예방용 조성물 제조용 인삼열매 추출물 제조방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인삼열매는 파쇄하여 씨를 제거시킨 열매 과육을 -25 ~ -35℃에서 3일 동안 동결 건조하여 냉동 파쇄물로 제조하는 것을 특징으로 하는 알코올성 간 손상 예방용 조성물 제조용 인삼열매 추출물의 제조 방법
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 효소 반응시킨 혼합물을 수득하는 단계는, 상기 펙티나아제가 80000u/g 이상 포함하는 효소를 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알코올성 간 손상 예방용 조성물 제조용 인삼열매 추출물의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 추출하는 단계는,
    45~55℃의 온도를 유지하며 상기 인삼열매 추출물을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알코올성 간 손상 예방용 조성물 제조용 인삼열매 추출물의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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