KR102474858B1 - 잡곡 혼합물을 포함하는 항당뇨용 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잡곡 혼합물을 포함하는 항당뇨용 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 특정 비율의 귀리, 수수, 손가락조, 팥 및 기장의 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 식품 조성물; 사료 조성물; 상기 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 특정 비율의 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 조성물은 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성, 공복혈당 감소, 내당능 개선 효과를 가지므로, 당뇨 개선을 목적으로 이용하는 혼합 잡곡류의 구성 및 비율에 대한 기준으로 유용하게 활용할 수 있으며, 당뇨병 예방, 치료 또는 개선 목적으로 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 특정 비율의 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 조성물은 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성, 공복혈당 감소, 내당능 개선 효과를 가지므로, 당뇨 개선을 목적으로 이용하는 혼합 잡곡류의 구성 및 비율에 대한 기준으로 유용하게 활용할 수 있으며, 당뇨병 예방, 치료 또는 개선 목적으로 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 잡곡 혼합물을 포함하는 항당뇨용 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 특정 비율의 귀리, 수수, 손가락조, 팥 및 기장의 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 식품 조성물; 사료 조성물; 상기 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.
당뇨병은 인슐린의 분비량이 부족하거나 정상적인 기능이 이루어지지 않아 혈중 포도당 농도가 높아져서 소변에 당을 배출하는 질병으로, 다뇨, 다음, 다식 등의 증상을 보이며, 병이 지속되는 경우 당뇨성 신경장애, 망막증, 동맥경화증, 뇌졸중, 심장병 등과 같은 당뇨 합병증을 초래한다. 이와 같은 당뇨병은 인슐린의 생산 유무에 따라 인슐린을 전혀 생산하지 못하는 인슐린 의존형 당뇨병인 제1형 당뇨병과 인슐린은 생산하나 상대적으로 부족한 인슐린 비의존형 당뇨병인 제2형 당뇨병으로 분류될 수 있으며, 우리나라의 경우 당뇨병 환자의 90% 이상이 제2형 당뇨병 환자로 알려져 있다.
제1형 당뇨병은 선천성 또는 바이러스 침입이나 췌장의 심각한 손상으로 인하여 췌장의 베타 세포가 파괴되어 체내에서 생성하는 인슐린이 없거나 극도로 적기 때문에 발병된다. 주로 소아기에 급성으로 발병하므로 소아 당뇨라고 불리기도 하며 인슐린 투여에 의해 혈당을 조절함으로써 치료한다. 제2형 당뇨병은 성인층에서 주로 발병하는데 기저 상태와 자극에 대한 인슐린 분비 장애, 간에서의 내인성 포도당 생성의 증가, 말초 조직에서의 당 이용도 저하로 나타나는 인슐린 저항성에 의하여 발생하는데, 이러한 원인으로는 유전적인 요인 외에 식생활의 서구화에 따른 고열량 및 고지방의 식단, 운동 부족, 스트레스, 비만, 약물 복용 등이 있다. 식사 조절이나 운동 등과 함께 혈당 강하제를 복용함으로써 치료한다.
제2형 당뇨병을 치료하기 위하여 사용되는 혈당 강하제는 식후 혈당을 조절하며, 저혈당을 일으키지 않도록 하는 것이다. 경구용 혈당 강하제로 주로 사용되고 있는 설포닐우레아(sulfonylurea) 제제, 비구아니드 (biguanide) 제제 등을 투여할 경우 음식을 먹은 후 혈중 당도는 빨리 증가하는 반면, 투여된 약물로 인한 인슐린의 혈액 내 출현은 상대적으로 느리기 때문에 식후 고혈당, 식사와 식사 사이에는 고인슐린혈증 및 저혈당 증세가 나타난다. 따라서, 종래의 혈액 내 포도당 농도를 조절하는 방법의 문제점을 극복하고자, 포도당의 혈액 내 흡수 자체를 막는 방법이 시도되었다. 그 중 하나가 알파-글루코시다아제 억제제를 당뇨병 치료제로서 이용하는 것으로, 알파-글루코시다아제 억제제는 혈액 내 포도당 흡수 자체를 억제하는 것이므로 당뇨병 이외에 비만 증 및 고지방증 등의 치료 및 예방에도 이용될 수 있다. 이의 대표적인 치료제로 아카보스(Acarbose, Glucobay, Bayer) 등을 들 수 있다.
알파-글루코시다아제 억제제는 소장에서 다당류의 분해를 억제하여 복합탄수화물의 소화와 흡수를 지연시켜 식후 고혈당을 억제하고 고인슐린혈증을 감소시킬 수 있는 것으로, 새로운 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 억제 기작을 갖는 제제를 획득하는 경우 당뇨 치료와 관련한 분야에서 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
잡곡류는 작목별로 페놀류 등 기능성분이 다양하게 함유되어 있고, 항산화 활성 등 다양한 생리활성을 가지고 있는 것으로 알려져 있으나, 소비자가 잡곡류를 섭취할 때 혼반 형태로 섭취하고 있으며, 혼합 잡곡류 및 가공제품에는 명확한 기준 없이 업체에 따라 식미 검정 등을 기준으로 다양한 잡곡류를 혼합하여 판매하고 있는 실정이다.
이러한 배경 하에, 본 발명자들은 잡곡류의 구성 및 비율에 따른 혼반 조건에 따라 기능성분, 활성 및 영양성도 다를 것으로 판단하여, 대사증후군 중 가장 많이 발생하는 질환 중의 하나인 알려진 당뇨병 예방 및 개선을 위하여 잡곡류의 최적 블렌딩 비율을 설정하고자 예의 노력한 결과, 귀리 25~35 중량%, 수수 25~35 중량%, 손가락조 10~20 중량%, 팥 10~20 중량% 및 기장 5~15 중량%를 포함하는 잡곡을 유효성분으로 포함하는 조성물의 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성, 공복혈당 감소, 내당능 개선 효과 등의 항당뇨 활성을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 하나의 목적은 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 사료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 하나의 목적은 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공하는 것이다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 본 발명에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 볼 수 없다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양태는, 잡곡 혼합물을 포함하는 항당뇨용 조성물을 제공한다.
구체적으로, 귀리 25~35 중량%, 수수 25~35 중량%, 손가락조 10~20 중량%, 팥 10~20 중량% 및 기장 5~15 중량%의 특정 비율로서 혼합된 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 용어, "귀리"는 베타글루칸과 같은 수용성 식이섬유질이 풍부한 공급원으로써, 이 성분은 혈당의 조절뿐만 아니라, 혈중 지질 수치의 개선 및 인슐린 감수성을 증가시킴으로서 당뇨병 환자에게 큰 도움이 될 수 있는 잡곡으로 알려져 있다. 특히 귀리는 베타글루칸 외에도 다른 곡물과 비교해 단백질, 비타민, 필수아미노산, 미네랄 등이 풍부한 슈퍼푸드로 불린다. 국산 귀리 품종인 "대양"은, 국내 다른 품종보다 식이섬유 및 베타글루칸 함량이 가장 많으며, 항산화 활성도 가장 높아 재배 면적이 가파르게 늘고 있다.
본 발명의 용어, "수수"는 리놀렌산이 풍부하게 함유되어 혈관에 쌓인 혈전을 녹여주고 콜레스테롤 수치를 낮추어 당뇨를 포함하여 혈관성 질환을 예방하는 잡곡으로 알려져 있다. 또한, 수수는 혈당과 관련 있는 글루코스와 인슐린 함량을 떨어뜨려 고혈당증 예방에 탁월하다. 국산 수수 품종인 "소담찰"은, 재래종보다 폴리페놀과 탄닌 등의 항산화 성분이 높다.
본 발명의 용어, "손가락조"는 millet류에 속하는 화본과 소립곡물로서, 항염, 항당뇨, 항균, 지사작용 등 다양한 생리적 활성을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 이러한 건강적 기능의 우수성은 풍부한 페놀성 화합물과 높은 식이섬유 함량에 기인한다. 또한, 대표적인 영양소인 칼슘 함량은 조의 10배, 쌀의 30배에 달한다. 국산 손가락조 품종인 "핑거1호"는 우리 재배환경에 적합하게 개량한 품종으로 밀양15호에 비하여 수량이 11% 높으며, 칼슘 함량이 비교적 높은 밀렛류 중에서도 가장 높은 조와 기장에 비해서도 15~17배 높은 특성을 보이고, 항산화 활성도 3.7~4.8배 높다.
본 발명의 용어, "팥"은 곡류 중에서 비타민 B1을 가장 많이 함유하고 있어 혈액순환을 원활히 하게하고, 인슐린 분비를 촉진해서 당뇨 완화에 도움이 되는 곡물이다. 또한, 사포닌과 콜린 함량이 많아 혈중 중성지방 조절에 도움을 준다. 국산 팥 품종인 "아라리"는 줄기가 잘 쓰러지지 않고 기계 수확할 수 있도록 만든 품종으로, 국산 팥을 쓰는 곳은 아라리 품종을 쓴다고 해도 과언이 아닐정도로 많은 판로에서 판매하고 있으며, 총 폴리페놀 함량 및 DPPH 라디칼 소거능이 다른 품종에 비해 높다.
본 발명의 용어, "기장"은 수수와 더불어 항당뇨, 항암 및 항산화 효과가 가장 높은 잡곡으로, 혈당상승을 억제하는 항당뇨효과가 시판 중인 혈당강하제 아카보스 당뇨약과 견줄정도로 우수하며, 혈당상승을 유발하는 알파-아밀라제와 알파-글루코시다아제를 저해하는 항당뇨 활성은 50%이상의 우수한 저해율이 보고된 바 있다. 국산 기장 품종인 "금실찰"은 항산화물질인 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 함량과 DPPH, ABTS 항산화활성이 대비품종인 황금기장 보다 높은 편이다.
본 발명에 있어서, 상기 귀리, 수수, 손가락조, 팥 및 기장은 각각 대양, 소담찰, 핑거1호, 아라리 및 금실찰 품종을 사용하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 용어, "추출물"은 목적하는 물질을 다양한 용매에 침지한 다음, 상온 또는 가온 상태에서 일정시간 동안 추출하여 수득한 액상성분, 상기 액상성분으로부터 용매를 제거하여 수득한 고형분 등의 결과물을 의미한다. 뿐만 아니라, 상기 결과물에 더하여, 상기 결과물의 희석액, 이들의 농축액, 이들의 조정제물, 정제물 등을 모두 포함하는 것으로 포괄적으로 해석될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서 제공하는 귀리, 수수, 손가락조, 팥 및 기장의 추출물은 이를 추출 처리하여 얻어지는 추출액, 상기 추출액의 희석액이나 농축액, 상기 추출액을 건조하여 얻어지는 건조물, 상기 추출액의 조정제물이나 정제물, 또는 이들의 혼합물 등, 추출액 자체 및 추출액을 이용하여 형성 가능한 모든 제형의 추출물을 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 본 발명에서 사용하는 추출물은 귀리, 수수, 손가락조, 팥 및 기장의 각 추출물을 최적의 비율로 나중에 혼합하거나, 5가지 작목을 최적의 비율로 미리 혼합하여 추출한 것을 추출물로 사용할 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.
본 발명의 추출물에 있어서 이의 추출 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 추출할 수 있다. 상기 추출 방법의 비제한적인 예로는, 열수 추출법, 유기용매 추출법, 초음파 추출법, 여과법, 환류 추출법 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 수행되거나 2종 이상의 방법을 병용하여 수행될 수 있다.
본 발명에서 상기 추출에 사용되는 용매의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에서 공지된 임의의 용매를 사용할 수 있다. 상기 추출용매의 비제한적인 예로는 물, 알코올 또는 이들의 혼합 용매 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용되거나 1종 이상 혼합하여 사용될 수 있으며, 구체적으로 물이 사용될 수 있다. 알코올을 용매로 사용하는 경우에는 구체적으로 탄소수 1 내지 4의 알코올을 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 에탄올을 용매로 사용할 수 있다.
또한, 상기 추출물은 추출 후 건조 분말 형태로 제조되어 사용될 수 있지만, 이제 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서는, 단일 잡곡에 대하여 99.9% 에탄올을 용매 추출로 사용하였으며, 귀리, 수수, 손가락조, 팥 및 기장 각각의 에탄올 추출물을 수득하였다.
본 발명의 용어, "항당뇨"는 당뇨병의 예방 및 치료에 효과가 있는 물질을 의미한다. 본 발명에서 사용하는 상기 귀리, 수수, 손가락조, 팥 및 기장을 포함하는 대부분의 잡곡은 항당뇨 효능을 포함하고 있으나, 작목에 따라 기능성분, 활성 및 영양성이 다름에 착안하여 잡곡류의 최적 블렌딩 비율을 설정하였다. 본 발명에 있어서, 상기 귀리, 수수, 손가락조, 팥 및 기장의 혼합 비율은 구체적으로, 귀리 25~35 중량%, 수수 25~35 중량%, 손가락조 10~20 중량%, 팥 10~20 중량% 및 기장 5~15 중량%일 수 있으며, 보다 구체적으로, 귀리 27~33 중량%, 수수 27~33 중량%, 손가락조 12~18 중량%, 팥 12~18 중량% 및 기장 7~12 중량%일 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 귀리 29~31 중량%, 수수 29~31 중량%, 손가락조 14~16 중량%, 팥 14~16 중량% 및 기장 9~11 중량%일 수 있으며, 가장 구체적으로는, 귀리 30 중량%, 수수 30 중량%, 손가락조 15 중량%, 팥 15 중량% 및 기장 10 중량%의 비율로 혼합된 것을 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 귀리, 수수, 손가락조, 팥 및 기장은 모두 상업적으로 판매되는 것을 구입하여 사용하거나, 자연에서 채취 또는 재배된 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 용어, "당뇨병(diabetes mellitus)"은 인슐린의 분비량이 부족하거나 정상적인 기능이 이루어지지 않는 등의 대사질환의 일종으로, 혈중 포도당 농도가 높은 것이 특징인 질환을 의미하며, 상기 당뇨병은 제1형 당뇨병과 제2형 당뇨병으로 구분되는데, 제1형 당뇨병은 인슐린을 전혀 생산하지 못하는 것이 원인이 되어 발생하는 질환이며, 제2형 당뇨병은 인슐린 저항성(insulin resistance; 혈당을 낮추는 인슐린 기능이 떨어져 세포가 포도당을 효과적으로 연소하지 못하는 것)을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 당뇨병은 제1형 당뇨병 또는 제2형 당뇨병일 수 있으며, 용어 "당뇨병" 또는 "당뇨"는 혼용하여 사용될 수 있다.
본 발명의 용어, "예방"은 본 발명에 따른 조성물의 투여에 의해 당뇨병의 발병을 억제시키거나 또는 지연시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 용어, "개선"은 본 발명의 조성물의 섭취에 의해 당뇨병 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 귀리(대양), 콩(청자4호, 소청자), 팥(아라리), 조(단아메, 삼다찰), 손가락조(핑거1호), 기장(금실찰, 이백찰) 수수(동안메, 남풍찰, 소담찰)의 작목별 각 품종에 대해 in vitro 항당뇨 활성을 실험하였으며, 구체적으로, 무기성분 및 총 폴리페놀 함량을 확인하고, 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성 및 glucose consumption을 확인하였다(표 1 내지 2 및 도 1 내지 도 2).
또한, 일 실시예에서는, 상기 in vitro 실험결과를 토대로 작목별로 한 품종씩 선택하고 동물모델을 이용하여, 공복혈당, 혈중 인슐린 측정, 경구 내당능 검사 및 인슐린 내성 검사를 진행하였다(도 3 내지 도 6).
또한, 일 실시예에서는, 작목별 in vitro, in vivo 실험결과를 근거로 항당뇨 활성이 우수한 작목 순서대로 첨가 비율을 설정하여 블렌딩한 후, 알파-글루코시다아제 저해 활성을 통해 활성이 가장 낮거나(blending 1) 높은(blending 2) 조합을 선정하였다(표 3 및 도 7).
또한, 일 실시예에서는, 당뇨병 유발 동물모델을 제작하고, 상기 모델을 이용하여 blending 1 및 2를 투여함으로써 항당뇨 활성을 비교 분석한 결과, blending 2에서 양성대조군인 메트포르민 보다 우수한 항당뇨 활성을 나타냄을 확인하였다 (도 9).
따라서, 본 발명의 귀리 25~35 중량%, 수수 25~35 중량%, 손가락조 10~20 중량%, 팥 10~20 중량% 및 기장 5 내지 15 중량%의 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 조성물은, 당뇨 개선을 목적으로 이용하는 혼합 잡곡류의 구성 및 비율에 대한 기준으로 유용하게 활용할 수 있다.
본 발명의 용어 "식품"이란, 육류, 소시지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올음료, 비타민 복합체, 건강기능식품 및 건강식품 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 식품을 모두 포함한다.
본 발명의 조성물을 건강기능식품 첨가물로 사용할 경우, 상기 귀리, 수수, 손가락조, 팥 및 기장 추출물 또는 이의 생리학적으로 허용가능한 염을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용할 수 있고, 통상의 방법에 따라 적절하게 사용할 수 있다. 유효 성분의 혼합량은 사용 목적(예방, 건강 또는 치료적 처치)에 따라 적합하게 결정될 수 있으며, 본 발명의 조성물은 안정성 면에서 문제가 없기 때문에 혼합량에 큰 제한은 없다.
본 발명의 식품 조성물은 일상적으로 섭취하는 것이 가능하기 때문에 당뇨병의 예방 또는 개선 효과를 기대할 수 있으므로, 건강 증진 목적으로 매우 유용하게 사용될 수 있다.
상기 용어, "건강기능식품"은 특정보건용 식품(food for special health use, FoSHU)과 동일한 용어로, 영양 공급 외에도 생체조절기능이 효율적으로 나타나도록 가공된 의학, 의료효과가 높은 식품을 의미한다. 여기서 '기능'이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 본 발명의 건강기능식품은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조 가능하며, 상기 제조시에는 당 업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 건강기능식품의 제형 또한 식품으로 인정되는 제형이면 제한 없이 제조될 수 있다. 본 발명의 식품 조성물은 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나므로, 본 발명의 건강기능식품은 당뇨병의 개선 효과를 증진시키기 위한 보조제로 섭취가 가능하다.
상기 건강기능식품은 일반식품에 비해 적극적인 건강유지나 증진효과를 가지는 식품을 의미하고, 건강보조식품(health supplement food)은 건강보조 목적의 식품을 의미한다. 경우에 따라, 건강기능식품, 건강식품, 건강보조식품의 용어는 혼용된다.
구체적으로, 상기 건강기능식품은 본 발명의 조성물을 음료, 차류, 향신료, 껌, 과자류 등의 식품 소재에 첨가하거나, 캡슐화, 분말화, 현탁액 등으로 제조한 식품으로, 이를 섭취할 경우 건강상 특정한 효과를 가져오는 것을 의미하나 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용이 없는 장점이 있다.
상기 식품 조성물은 생리학적으로 허용 가능한 담체를 추가로 포함할 수 있는데, 담체의 종류는 특별히 제한되지 않으며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 담체라면 어느 것이든 사용할 수 있다.
또한, 상기 식품 조성물은 식품 조성물에 통상 사용되어 냄새, 맛, 시각 등을 향상시킬 수 있는 추가 성분을 포함할 수 있다. 예들 들어, 비타민 A, C, D, E, B1, B2, B6, B12, 니아신(niacin), 비오틴(biotin), 폴레이트(folate), 판토텐 산(panthotenic acid) 등을 포함할 수 있다. 또한, 아연(Zn), 철(Fe), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 구리(Cu) 등의 미네랄; 및 라이신, 트립토판, 시스테인, 발린 등의 아미노산을 포함할 수 있다.
또한, 상기 식품 조성물은 방부제(소르빈산 칼륨, 벤조산나트륨, 살리실산, 데히드로초산나트륨 등), 살균제(표백분과 고도 표백분, 차아염소산나트륨 등), 산화방지제(부틸히드록시아니졸(BHA), 부틸히드록시톨류엔(BHT) 등), 착색제(타르색소 등), 발색제(아질산 나트륨, 아초산 나트륨 등), 표백제(아황산나트륨), 조미료(MSG 글루타민산나트륨 등), 감미료(둘신, 사이클레메이트, 사카린, 나트륨 등), 향료(바닐린, 락톤류 등), 팽창제(명반, D-주석산수소칼륨 등), 강화제, 유화제, 증점제(호료), 피막제, 검기초제, 거품억제제, 용제, 개량제 등의 식품학적으로 허용 가능한 식품 첨가물(food additives)을 포함할 수 있다. 상기 첨가물은 식품의 종류에 따라 선별되고 적절한 양으로 사용될 수 있다.
본 발명의 식품 조성물의 일 예로 건강음료 조성물로 사용될 수 있으며, 이 경우 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드; 말토스, 수크로스와 같은 디사카라이드; 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 폴리사카라이드; 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당 알콜일 수 있다. 감미제는 타우마틴, 스테비아 추출물과 같은 천연 감미제; 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 건강음료 조성물 100 ml 당 일반적으로 약 0.01 내지 0.04 g, 구체적으로 약 0.02 내지 0.03 g이 될 수 있다.
상기 외에 건강음료 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산, 펙트산의 염, 알긴산, 알긴산의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올 또는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 천연 과일주스, 과일주스 음료, 또는 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
이러한 첨가제의 비율은 크게 중요하진 않지만 본 발명의 건강음료 조성물 100 중량부당 0.01 내지 0.1 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 하나의 양태는, 귀리 25~35 중량%, 수수 25~35 중량%, 손가락조 10~20 중량%, 팥 10~20 중량% 및 기장 5 내지 15 중량%의 잡곡 혼합 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 사료 조성물을 제공한다.
상기 용어, 귀리, 수수, 손가락조, 팥, 기장, 추출물, 당뇨병, 예방 및 개선은 상술한 바와 같다.
본 발명의 용어 "사료"란, 동물이 먹고, 섭취하며, 소화시키기 위한 또는 이에 적당한 임의의 천연 또는 인공 규정식, 한끼식 등 또는 상기 한끼식의 성분을 의미한다.
상기 사료의 종류는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 사료를 사용할 수 있다. 상기 사료의 비제한적인 예로는, 곡물류, 근과류, 식품 가공 부산물류, 조류, 섬유질류, 제약 부산물류, 유지류, 전분류, 박 류 또는 곡물 부산물류 등과 같은 식물성 사료; 단백질류, 무기물류, 유지류, 광물 성류, 유지류, 단세포 단백질류, 동물성 플랑크톤류 또는 음식물 등과 같은 동물성 사료를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 사료 조성물에 포함되는 본 발명의 귀리 25~35 중량%, 수수 25~35 중량%, 손가락조 10~20 중량%, 팥 10~20 중량% 및 기장 5 내지 15 중량%를 포함하는 추출물은 사료의 사용목적 및 사용조건에 따라 달라질 수 있으며, 일 예로 가축 사료 조성물의 총 중량에 대하여 0.01 내지 100 중량%, 보다 구체적으로는 1 내지 80 중량%로 포함될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 하나의 양태는, 귀리 25~35 중량%, 수수 25~35 중량%, 손가락조 10~20 중량%, 팥 10~20 중량% 및 기장 5 내지 15 중량%의 잡곡 혼합물의 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
상기 용어, 귀리, 수수, 손가락조, 팥, 기장, 추출물, 당뇨병 및 예방은 상술한 바와 같다.
본 발명의 용어, "치료"는 상기 약학 조성물의 투여에 의해 당뇨병 의심 및 발병 개체의 증상이 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 약학 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 상기 잡곡 혼합물의 추출물을 0.001 내지 80, 구체적으로 0.001 내지 70, 더욱 구체적으로 0.001 내지 60 중량%로 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 약학 조성물은 약학 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 약학적으로 허용가능한 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함할 수 있고, 상기 담체는 비자연적 담체(non-naturally occuring carrier)를 포함할 수 있다. 상기 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다.
또한, 상기 약학 조성물은 각각 통상의 방법에 따라 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제, 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제, 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 경피흡수제, 겔제, 로션제, 연고제, 크림제, 첩부제, 카타플라스마제, 페이스트제, 스프레이, 피부 유화액, 피부 현탁액, 경피 전달성 패치, 약물 함유 붕대 또는 좌제의 형태로 제형화하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 제형화할 경우 통상 사용하는 충진제, 중량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제될 수 있다. 경구투여를 위한 고형제제로는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 고형제제는 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분, 칼슘 카보네이트, 수크로오스, 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제될 수 있다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제 등도 사용될 수 있다. 경구를 위한 액상물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등을 첨가하여 조제될 수 있다. 비경구투여를 위한 제제는 멸균된 수용액, 비수성 용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제 및 좌제를 포함한다. 비수성 용제 및 현탁제로는 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 오일, 에틸올레이트와 같은 주사가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로골, 트윈 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로젤라틴 등이 사용될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 하나의 양태는, 상기 약학 조성물을 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계를 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료 방법을 제공한다.
상기 용어, 약학 조성물, 당뇨병, 예방 및 치료는 상술한 바와 같다.
본 발명의 용어, "투여"는 어떠한 적절한 방법으로 개체에 본 발명의 약학 조성물을 도입하는 것을 의미하며, 본 발명의 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한, 경구 또는 비경구의 다양한 경로를 통하여 투여될 수 있다.
본 발명에 따른 약학 조성물의 투여 방식은 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방식에 따를 수 있다. 상기 투여 방식의 비제한적인 예로, 조성물을 경구투여 또는 비경구투여 방식으로 투여할 수 있다. 비경구투여시 피부 외용 또는 복강내주사, 직장내주사, 피하주사, 정맥주사, 근육내 주사 또는 흉부내 주사 주입방식을 선택하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 약학 조성물은 목적하는 투여 방식에 따라 다양한 제형으로 제작될 수 있다.
본 발명의 약학 조성물의 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설률 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 다양하다. 예를 들어, 본 발명의 약학적으로 유효한 양은 0.0001 내지 10 g/일 수 있고, 구체적으로 0.001 내지 1 g/kg일 수 있으며, 하루 1 내지 6회 투여될 수 있다. 그러나, 투여경로, 질병의 중증도, 성별, 체중, 연령 등에 따라서 증감될 수 있으므로 상기 투여량이 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 투약 단위는, 예를 들면 개별 투약량의 1, 2, 3 또는 4배를 함유하거나 또는 1/2, 1/3 또는 1/4배를 함유할 수 있다. 개별 투약량은 구체적으로 유효 약물이 1회에 투여되는 양을 함유하며, 이는 통상 1일 투여량의 전부, 1/2, 1/3 또는 1/4배에 해당한다.
상기 용어, "개체"는 당뇨병 관련 질환이 발병되었거나 발병할 가능성이 있는 인간을 포함한 모든 동물을 의미할 수 있다. 상기 동물은 인간뿐만 아니라 이와 유사한 증상의 치료를 필요로 하는 소, 말, 양, 돼지, 염소, 낙타, 영양, 개, 고양이 등의 포유동물일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 "약학적으로 유효한 양"이란, 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 상기 조성물의 적합한 총 1일 사용량은 올바른 의학적 판단범위 내에서 처치의에 의해 결정될 수 있으며, 일반적으로 0.001 내지 1000 mg/kg의 양, 구체적으로 0.05 내지 200 mg/kg, 나아가 0.1 내지 100 mg/kg의 양을 일일 1회 내지 수 회로 나누어 투여할 수 있다. 그러나 본 발명의 목적상, 특정 환자에 대한 구체적인 치료적 유효량은 달성하고자 하는 반응의 종류와 정도, 경우에 따라 다른 제제가 사용되는지의 여부를 비롯한 구체적 조성물, 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료기간, 구체적 조성물과 함께 사용되거나 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자와 의약 분야에 잘 알려진 유사 인자에 따라 다르게 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 특정 비율의 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 조성물은 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성, 공복혈당 감소, 또는 내당능 개선 효과를 가지므로, 당뇨 개선을 목적으로 이용하는 혼합곡류의 구성 및 비율에 대한 기준으로 유용하게 활용할 수 있으며, 당뇨병 예방, 치료 또는 개선 목적으로 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 작목별 각 품종의 추출물에 대한 in vitro 알파-글루코시다아제 저해 활성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 작목별 각 품종의 추출물에 대한 in vitro glucose consumption을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 작목별 추출물을 투여한 랫트의 공복혈당을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 작목별 추출물을 투여한 랫트의 경구 내당능 검사(oral glucose tolerance test, OGTT) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 작목별 추출물을 투여한 랫트의 혈액 내 인슐린 함량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 작목별 추출물을 투여한 랫트의 인슐린 내성 검사(insulin tolerance test, ITT) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 항당뇨 활성을 가지는 잡곡류 블렌딩 후보군을 선정하기 위한 8가지 조건의 알파-글루코시다아제 저해 활성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 귀리, 수수, 손가락조, 팥이 혼합된 blending 1과 기장이 추가된 blending 2 추출물의 in vitro 세포독성 및 glucose consumption을 확인한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 blending 1과 blending 2 추출물을 투여한 랫트의 공복혈당 및 경구 내당능 검사 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 작목별 각 품종의 추출물에 대한 in vitro glucose consumption을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 작목별 추출물을 투여한 랫트의 공복혈당을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 작목별 추출물을 투여한 랫트의 경구 내당능 검사(oral glucose tolerance test, OGTT) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 작목별 추출물을 투여한 랫트의 혈액 내 인슐린 함량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 작목별 추출물을 투여한 랫트의 인슐린 내성 검사(insulin tolerance test, ITT) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 항당뇨 활성을 가지는 잡곡류 블렌딩 후보군을 선정하기 위한 8가지 조건의 알파-글루코시다아제 저해 활성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 귀리, 수수, 손가락조, 팥이 혼합된 blending 1과 기장이 추가된 blending 2 추출물의 in vitro 세포독성 및 glucose consumption을 확인한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 blending 1과 blending 2 추출물을 투여한 랫트의 공복혈당 및 경구 내당능 검사 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실험예 1. 재료준비
귀리, 콩, 팥, 조, 손가락조, 기장, 수수를 사용하여 이들의 기능성분 및 항당뇨 활성을 검토하였으며, 상기 작목별 품종은 재배면적이 많거나 기능성이 높은 품종을 선택하여 표 1에 나타내었다.
| 작목 | 품종 | 기호 |
| 귀리 | 대양 | O-01 |
| 콩 | 청자4호 | B-01 |
| 소청자 | B-02 | |
| 팥 | 아라리 | A-01 |
| 조 | 단아메 | I-01 |
| 삼다찰 | I-02 | |
| 손가락조 | 핑거1호 | I-03 |
| 기장 | 금실찰 | P-01 |
| 이백찰 | P-02 | |
| 수수 | 동안메 | S-01 |
| 남풍찰 | S-02 | |
| 소담찰 | S-03 |
상기 작목별 품종을 이용하여, 알파-글루코시다아제 저해 활성, glucose consumption, 무기성분 및 총 폴리페놀에 대한 in vitro 실험, 및 동물실험을 통해 공복혈당, 인슐린 측정, 경구 내당능 검사 및 인슐린 내성 검사를 실시하였다.
실험예 2. 추출물 제조
각 단일 작목 및 잡곡 혼합물에 대해 에탄올을 추출용매로 하여 추출물을 제조하였다.
구체적으로, 귀리(대양), 수수(소담찰), 손가락조(핑거1호), 팥(아라리) 및 기장 (금실찰) 작목별 및 잡곡 혼합 에탄올 추출물은 원물을 분쇄기(CAU-800, Charmingart Co., Busan, Korea)를 사용하여 분쇄하고 시료 100 g당 99.9% 에탄올 1 L를 사용하여 실온(25℃에서 600 rpm의 속도로 24시간 동안 진탕하면서 추출하였다. 추출물은 여과지 #2(Advantec Toyo Kaisha Ltd., Tokyo, Japan)를 통한 후 회전 감압 농축기(Eyela NE-2001, Tokyo Rikakikai Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 50℃에서 농축시킨 다음 추출물을 -80℃ deep freezer)에서 보관하면서 사용하였다. In vitro 실험의 경우, 농축액을 dimethyl sulfoxide(DMSO)로 재용해한 후 0.22 μm 멸균 필터로 여과하고 분석 전까지 -20℃에서 보관하였다.
실험예 3. 작목별 및 잡곡 혼합의 항당뇨 활성에 대한 in vitro 실험
1) 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성 분석
상기 표 1의 작목별 각 품종 및 잡곡 혼합 추출물을 대상으로, 알파-글루코시다아제 저해 활성을 대조물질인 아카보스(acarbose)와 함께 실험하였으며, nitrophenol 분석법을 통해 측정하였다.
구체적으로, 알파-글루코시다아제(0.6 U/mL)와 potassium phosphate buffer(100 mM, pH 6.8)에 녹인 기질 p-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside(p-NPG) 0.07%를 사용하여 측정하였으며, 모든 시료는 DMSO에 녹였다. 반응 혼합물에는 시료용액 50 μL와 p-NPG 용액 100 μL를 넣고 buffer 1 mL를 넣은 후 37℃에서 10분 동안 반응시킨 후 알파-글루코시다아제 용액을 50 μL 첨가하였다. 15분 뒤 반응을 종료시키기 위해 sodium hydroxide(1 N, 1 mL)를 첨가하였다. p-NPG로부터 유리된 p-nitrophenyl의 양을 spectrophotometer를 이용하여 400 nm에서 측정하였다.
2) Glucose consumption 평가
마찬가지로 상기 표 1의 작목별 각 품종 및 잡곡 혼합 추출물을 대상으로, glucose consumption 활성을 알아보았다.
구체적으로, HepG2 세포는 75 cm2 culture dish에서 10% fetal bovine serum, 100 unit/mL penicillin, 50 μg/mL streptomycin을 함유한 Dulbecco's modified Eagle's medium을 사용하여 5% CO2가 공급되는 incubator(Sanyo Electric Biomedical Co., Ltd., Osaka, Japan)에서 37℃로 배양하였다. 세포 수는 1Х105 cells/mL의 농도로 seeding 하였다. Glucose consumption 측정 시 seeding 후 80% confluence에 도달하면 시료를 처리하고 24시간 뒤에 배지 안의 glucose를 glucose colorimetric assay kit ± Inc., San Francisco, CA, USA)를 이용하여 측정하였다.
3) 총 폴리페놀 및 무기성분 측정
작목 및 품종별 기능성분 및 영양성분 분석을 위해 대표적 기능성분인 총 폴리페놀 함량과 영양성분 중 무기성분(칼륨, 마그네슘, 인, 철, 아연) 함량을 분석하였다.
구체적으로, 총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteu phenol reagent가 추출물의 폴리페놀 화합물에 의해 환원되어 몰리브덴 청색으로 발색하는 것을 원리로 하여 측정하였다. 각 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가하고 3분 방치한 후 50% Folin-Ciocalteu's reagent 100 μL를 가하였다. 5분 반응 후 반응액의 흡광도를 750 nm에서 측정하였고 표준물질로 0.1% gallic acid를 이용하여 표준 곡선을 작성한 후 시료의 총 폴리페놀 함량(gallic acid equivalent, GAE)을 계산하여 mg GAE/g residue로 나타내었다.
시료의 무기성분 함량은 유리시험관에 건조시료 약 0.3 g과 황산 6 mL를 가한 후 일주일 간 상온에 방치한 후 380℃까지 서서히 승온하여 2시간 동안 가열분해 한 후, 분해액이 백색투명해질 때까지 과산화수소를 1-2 방울 가하였다. 분해액을 냉각시킨 후 증류수를 가해 100 mL로 정용 후 여과지로 여과한 용액 15 mL를 시험관에 옮겨 Inductively coupled plasma spectrometer(Integra XL, Gbc scientific equipment, Victoria, Australia)를 이용하여 분석하였다. 무기질 분석을 위한 각 원소의 흡수파장은 Ca 318.128 nm; Mg 279.079 nm; P 213.618 nm; Fe 238.204 nm; Zn 213.856 nm이었다.
실험예 4. 작목별 추출물의 항당뇨 활성에 대한 동물실험
1) 동물실험 조건 및 평가 항목
상기 실험예 2에서 제조한 작목별 추출물의 항당뇨 효능을 확인하기 위해, 5주령 수컷의 SD계 랫트를 두열바이오텍에서 구매하여 일주일간 적응기간을 거친 후 실험을 진행하였다. 사료와 물은 자유롭게 공급하였으며, 명암 주기가 12시간 단위로 조절되는 실험동물실에서 사육하였다. 작목별 추출물 투여에 의한 공복혈당 측정, 경구 내당능 검사(oral glucose tolerance test, OGTT), 혈중 인슐린 농도 측정, 인슐린 내성 검사(insulin tolerance test, ITT)를 진행하였다.
2) 식이 및 시료 투여 방법
실험기간 동안 정상대조군은 일반식이를 급이하였고, 당뇨유도군은 고지방식이 (45% kcal fat) 사료를 급이하였다. 투여 처리는 정상대조군(saline), 당뇨대조군(saline), 양성대조군(metformin 200 mg/kg)과 작목별 추출물 저농도(250 mg/kg) 및 고농도(500 mg/kg) 투여군으로 나누어 5주간 경구투여를 진행하였다.
3) 당뇨 유도 방법
당뇨 연구에 널리 사용하는 스트렙토조토신(streptozotocin, STZ)과 니코틴아마이드(nicotinamide, NA) 투여를 통해 동물의 당뇨를 유도하였다.
구체적으로, 60 mg/kg 스트렙토조토신과 120 mg/kg 니코틴아마이드를 랫트에 1회 복강투여하여 당뇨를 유도하였고, 혈당 200 mg/dL 이상의 랫트만을 선별하여 시험에 사용하였다.
4) 공복혈당 측정 방법
시험물질을 투여한 후, 16시간 절식시킨 다음 꼬리 끝에서 혈액을 채취하여 혈당측정기를 이용하여 측정하였다.
5) 경구 내당능 검사(oral glucose tolerance test, OGTT) 방법
시험물질을 투여한 후, 16시간 절식시킨 다음 2 g/kg의 글루코스를 경구투여하였다. 0, 30, 60, 90, 120, 180분 총 6회에 걸쳐 혈당을 측정하여 경구 내당능 검사를 진행하였다. 혈당은 공복혈당 측정 방법과 동일한 방법으로 측정하였다.
6) 혈청 분리 및 혈중 인슐린 농도 측정 방법
실험 종료 시점에, 실험동물의 복대정맥에서 약 1.5 mL을 채혈하여 90분간 방치 후, 원심분리하여 혈청을 분리하였다. 혈청 내 인슐린은 ELISA kit(Elabscience, U.S.A)를 사용하여 분석하였다.
7) 인슐린 내성 검사(insulin tolerance test, ITT) 방법
시험물질을 투여한 후, 16시간 절식시켜 2 unit/kg의 인슐린을 랫트의 복강 내 주사하였다. 0, 30, 60, 90, 120분 총 5회에 걸쳐 혈당을 측정하여 인슐린 내성 검사를 진행하였다. 혈당은 공복혈당 측정 방법과 동일한 방법으로 측정하였다.
실험예 5. 잡곡 혼합 추출물의 항당뇨 활성에 대한 동물실험
1) 동물실험 조건 및 평가 항목
5주령 수컷의 SD계 랫트를 코아텍에서 구매하여 일주일간 적응기간을 거친 후 실험을 진행하였다. 사료와 물은 자유롭게 공급하였으며, 명암 주기가 12시간 단위로 조절되는 실험동물실에서 사육하였다. 두 가지 조건의 잡곡 혼합 추출물 투여에 의한 공복혈당 측정 및 경구 내당능 검사(oral glucose tolerance test, OGTT)를 진행하였다.
2) 식이 및 시료 투여 방법
동물모델의 식이 조건은 상기 실험예 4의 2)와 같으며, 투여 처리는, 정상대조군(saline), 당뇨대조군(saline), 양성대조군(metformin 200 mg/kg)과 두 가지 조건의 잡곡 혼합 추출물 (500 mg/kg) 투여군으로 나누어 6주간 경구투여를 진행하였다.
3) 당뇨 유도 방법
동물모델 당뇨 유도는 상기 실험예 4의 3)과 같으며, 스트렙토조토신과 니코틴아마이드를 랫트에 일주일 간격으로 2회 복강투여하여 당뇨를 유도하였고, 혈당 200 mg/dL 이상의 랫트만을 선별하여 시험에 사용하였다.
4) 공복혈당 측정 방법
시험물질을 투여한 후, 6시간 절식시킨 다음 꼬리 끝에서 혈액을 채취하여 혈당측정기를 이용하여 측정하였다.
5) 경구 내당능 검사 (oral glucose tolerance test, OGTT) 방법
시험물질을 투여한 후, 6시간 절식시킨 다음, 2 g/kg의 글루코스를 경구투여하였다. 0, 30, 60, 90, 120, 180분 총 6회에 걸쳐 혈당을 측정하여 경구 내당능 검사를 진행하였다. 혈당은 공복혈당 측정 방법과 동일한 방법으로 측정하였다.
실시예 1. 작목별 각 품종의 항당뇨 활성에 대한 in vitro 실험
상기 실험예 2에서 제조한 추출물의 알파-글루코시다아제 저해 활성, glucose consumption, 총 폴리페놀 및 무기성분을 상기 실험예 3의 방법을 통해 평가하였다.
알파-글루코시다아제 저해 활성은 도 1에 나타난 바와 같이, 수수(S-01~S-03)의 경우, 양성대조군으로 사용한 아카보스 보다 알파-글루코시다아제 저해 활성이 2배 이상 현저히 우수하였으며, 검정콩(B-01 및 B-02)의 경우, 다른 작목에 비해 활성이 가장 낮음을 확인하였다.
Glucose consumption은 도 2에 나타난 바와 같이, 알파-글루코시다아제 저해 활성과 유사한 경향을 보였으며, 수수의 경우, 양성대조군으로 사용한 메트포르민(Met)보다 우수한 활성을 보였으며, 검정콩의 경우 활성이 낮은 측에 속하였다.
총 폴리페놀 함량은 하기 표 2에 나타난 바와 같이, 수수의 경우 다른 작목에 비해 높은 총 폴리페놀 함량을 보인 반면 기장(P-01 및 P-02)에서는 총 폴리페놀 함량이 가장 낮음을 알 수 있었다.
또한, 무기성분 분석결과, 칼슘은 모든 작목 및 품종 중에서 손가락조 품종인 핑거1호(I-03)가 가장 높았으며, 특히 핑거1호는 칼슘 함량이 콩의 2배 정도로 높은 경향을 보였다.
실시예 2. 작목별 추출물의 항당뇨 활성에 대한 동물실험
실시예 2-1. 공복혈당 분석
상기 스트렙토조토신(STZ)과 니코틴아마이드(NA)는 투여 시 포도당에 대한 인슐린 반응에 이상이 있는 중증 고혈당을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 동물모델을 이용하는 당뇨 연구에 널리 사용된다. 실험예 4의 방법을 통해, 실험동물에 고지방식이를 통한 인슐린 저항성 및 STZ-NA를 주입을 통한 인슐린 분비 저하를 유도하여 혈당 상승을 유도한 후 각 작목에 의한 혈당 변화를 측정하였다.
그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 정상대조군에 비해 당뇨대조군의 공복혈당이 유의적으로 증가하였고, 상기 당뇨대조군에 비해 250 및 500 mg/kg의 귀리 추출물 및 250 mg/kg 팥 추출물 투여군에서 혈당이 유의하게 낮아짐을 확인하였다.
실시예 2-2: 경구 내당능 검사
동물모델에서의 내당능 개선 효과를 확인하기 위하여, 경구 내당능 검사(oral glucose tolerance test, OGTT)를 실시하였다. 경구 내당능 검사는 공복 상태에서 당을 섭취한 후 정맥혈청 혈당의 증가 추이를 측정하며, 당뇨, 내당능 장애 또는 인슐린 분비 장애 등의 진단에 이용된다. 경구 내당능 검사는 실험예 4의 방법을 통해 실시하였다.
그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 시간에 따른 혈당 변화를 곡선하 면적(area under the curve, AUC)으로 산출한 결과, 당뇨대조군에 비해 귀리 추출물(250, 500 mg/kg), 수수 추출물(500 mg/kg) 및 팥 추출물(500 mg/kg) 투여군에서 유의하게 낮아짐을 확인하였다.
실시예 2-3: 혈중 인슐린 함량 분석
동물모델에서의 인슐린 분비 개선 효과를 확인하기 위하여, 실험예 4의 방법을 통하여 혈중 인슐린 함량을 측정하였다.
그 결과, 도 5에 나타난 바와 같이, 당뇨대조군에 비해 귀리 추출물(500 mg/kg) 및 조 추출물(250, 500 mg/kg) 투여군에서 혈중 인슐린 양이 유의적으로 증가함을 확인하였다.
실시예 2-4: 인슐린 내성 검사
동물모델에서의 인슐린 내성 개선 효과를 확인하기 위하여, 인슐린 투여 후 혈당의 감소 정도를 평가함으로써 인슐린 저항성을 수치화 하는 방법을 수행하였다.
그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 혈당 상승폭을 곡선하 면적(area under the curve, AUC)으로 산출한 결과, 당뇨대조군에 비해 기장 추출물(250 mg/kg) 투여군에서 유의하게 낮아짐을 확인하였다
상기 작목 및 품종별 in vitro, in vivo 실험결과를 종합하였을 때, 귀리(대양), 수수(소담찰)가 타 작목에 비해 항당뇨 활성이 우수하여 위 두 작목을 중심으로, 항당뇨 활성을 가지며 칼슘 함량이 높은 손가락조(핑거1호), 팥(아라리), 기장(금실찰)을 항당뇨 목적 블렌딩 작목으로 선정하였고, 검정콩의 경우 in vitro, in vivo 모두에서 항당뇨 활성이 없는 것으로 나타나 블렌딩 작목에서 제외하였다.
실시예 3. 블렌딩 조건별 잡곡 혼합 추출물의 알파-글루코시다아제 저해 활성
상기 작목별 실험결과를 토대로 한 in vitro, in vivo 결과를 근거로 항당뇨 활성이 우수한 작목 순서대로 첨가비율을 설정하여 하기 표 3과 같이 8가지 조건으로 블렌딩한 후, in vitro 알파-글루코시다아제 저해 활성을 분석하였다.
|
귀리
(대양) |
수수
(소담찰) |
손가락조
(핑거1호) |
팥
(아라리) |
기장
(금실찰) |
|
| A-1 | 50 | 50 | - | - | - |
| A-2 | 40 | 40 | 20 | - | - |
| A-3 | 40 | 40 | - | 20 | - |
| A-4 | 40 | 40 | 10 | 10 | - |
| A-5 | 35 | 35 | 15 | 15 | - |
| A-6 | 30 | 30 | 20 | 20 | - |
| A-7 | 35 | 35 | 10 | 10 | 10 |
| A-8 | 30 | 30 | 15 | 15 | 10 |
그 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 다섯 작목이 모두 혼합된 8번 블렌딩 시료가 다른 조건의 시료에 비해 알파-글루코시다아제 저해 활성이 높은 것을 확인하였다.
실시예 4. 블렌딩 조건별 잡곡 혼합 추출물의 항당뇨 활성에 대한 in vitro세포실험
상기 실시예 3의 분석 결과를 토대로, 알파-글루코시다아제 저해 활성이 가장 낮았던 A-5번 시료와 가장 활성이 좋았던 A-8번 시료를 각각 blending 1 및 blending 2로 명명하고, 이를 대상으로 먼저 in vitro 세포실험을 수행하였다.
실시예 4-1. 세포 독성 분석 및 glucose consumption 평가
상기 blending 1 및 blending 2가 세포에 미치는 독성을 평가하기 위해, 이를 세포에 처리하여 세포 생존율을 측정하였으며, 상기 세포 생존율은 MTT assay로 측정하였다.
그 결과, 도 8A에 나타난 바와 같이 blending 1 및 blending 2 모두 20 μg/ml에서 세포 생존율 약 100%를 나타내어 세포 독성을 나타내지 않는 것을 확인하였다.
상기 세포 독성이 없음을 확인한 후, 각 시료의 glucose consumption을 확인한 결과, 도 8B에 나타난 바와 같이, blending 2가 blending 1보다 높음을 확인하였다.
실시예 5. 블렌딩 조건별 잡곡 혼합 추출물의 항당뇨 활성에 대한 동물실험
상기 blending 1 및 blending 2 두 시료의 추출물을 사용하여, 이들 잡곡 혼합 추출물의 각 공복혈당 측정 및 경구 내당능 검사를 상기 실험예 5의 방법으로 실시하여, 항당뇨 효과를 알아보았다.
그 결과, 도 9A에 나타난 바와 같이, 당뇨대조군에 비해 blending 1 및 blending 2 추출물 투여군 모두에서 유의하게 낮아짐을 확인하였으며, blending 1 추출물에 비해 blending 2 추출물 투여군에서 공복혈당이 유의하게 낮아짐을 확인하였다.
또한, 도 9B에 나타난 바와 같이, 경구 내당능 검사를 수행한 후 곡선하 면적을 계산한 결과, 당뇨대조군에 비해 blending 1 및 blending 2 추출물 투여군에서 유의하게 낮아짐을 확인하였다.
상기 결과를 종합하면, 귀리 25~35 중량%, 수수 25~35 중량%, 손가락조 10~20 중량%, 팥 10~20 중량% 및 기장 5 내지 15 중량%의 비율의 잡곡 혼합물을 포함하는 조성물은 혈당 강하 및 내당능 개선을 통해 당뇨 개선 효과가 있음을 확인함으로써, 당뇨 개선을 목적으로 이용하는 혼합 잡곡류의 구성 및 비율에 대한 기준으로 유용하게 활용할 수 있음을 확인하였다.
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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 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.
Claims (7)
- 귀리 29~31 중량%, 수수 29~31 중량%, 손가락조 14~16 중량%, 팥 14~16 중량% 및 기장 9~11 중량%의 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 식품 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 귀리, 수수, 손가락조, 팥 및 기장의 품종은 각각 대양, 소담찰, 핑거1호, 아라리 및 금실찰인 것인, 식품 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 추출물은 물, 탄소수 1 내지 4의 알코올 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종으로 추출한 것인, 식품 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물은 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성, 공복혈당 감소 또는 내당능 개선 중 하나 이상을 나타내는 것인, 식품 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 당뇨병은 제1형 당뇨병 또는 제2형 당뇨병인 것인, 식품 조성물.
- 귀리 29~31 중량%, 수수 29~31 중량%, 손가락조 14~16 중량%, 팥 14~16 중량% 및 기장 9~11 중량%의 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 사료 조성물.
- 귀리 29~31 중량%, 수수 29~31 중량%, 손가락조 14~16 중량%, 팥 14~16 중량% 및 기장 9~11 중량%의 잡곡 혼합 추출물을 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료용 약학 조성물.
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