KR20040071764A - ２―Ｏ―（β―Ｄ―글루코피라노실）아스코르브산, 그의제조, 및 이를 함유하는 조성물 포함 식품 및 화장품 - Google Patents

２―Ｏ―（β―Ｄ―글루코피라노실）아스코르브산, 그의제조, 및 이를 함유하는 조성물 포함 식품 및 화장품 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 통상 알려진 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 비해 체내에서 개선된 안정성과 체내에서 연장된 수명을 가지는 프로비타민 C로써의 신규한 아스코르브산 유도체를 제공한다.
신규한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 화합물을 함유하는 조성물은, NingxiaLycium barbarum L.및/또는Lycium ChinenseMill과 같은 식물에서 추출된다. 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 조성물은 β-D-글루코실트랜스퍼라제를 이용해 효소 합성 가능하다. 순수한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 그러한 조성물로부터 생성 가능하다. 이와 다르게, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 화학합성에 의해 제조 가능하다. 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은, 해당 α-D-글루코피라노실 유도체에 비해 체내로 섭취시, 비타민 C의 높은 안정성과 연장된 수명을 도모하고, 따라서 화장품 및 식품에서 프로비타민 C로 사용하기 매우 적절하다.

Description

２―Ｏ―（β―Ｄ―글루코피라노실）아스코르브산, 그의 제조, 및 이를 함유하는 조성물 포함 식품 및 화장품{２―Ｏ―（β―Ｄ―GLUCOPYRANOSYL)ASCORBIC ACID, PROCESS FOR ITS PRODUCTION, AND FOODS AND COSMETICS CONTAINING COMPOSITIONS COMPRISING IT}
비타민 C는, 콜라겐 합성과 같은 각종 생리 효과를 갖는 것으로 알려져 있고, 이의 결핍은, 스커비 (scurvy)의 주요 원인인자로서, 시토크롬 C의 철이온 산화 환원 반응에 기여하며, 체내에서 생성된 자유 라디칼 제거를 위한 생물 항산화제로 작용하고 또한, 항암, 면역활성, 및 콜레스테롤 형성 억제 및 따라서 항 심경색 효과를 가진다. 피부에 대해서, 이는, 항산화 및 콜라겐 합성 촉진에 의해 광노화 억제, UV 손상 예방 및 색소화 억제의 각종 효과를 가지며, 따라서, 화장품 첨가제로 사용된다 (Fragrance Journal, Vol.25, Special Issue, Mar. 1997). 또한, 항산화제로 식품 및 화장품에 첨가된다. 비타민 C의 중요한 문제 중 하나는, 광, 열, 산소 및 금속 이온에 대해 극히 불안정하다는 것이다.
비타민 C의 불안정성 개선 또는 그의 특성을 변화시켜 체내에서 유지 및 흡수를 개선코자 하는 많은 변형이 연구되었다 (Nihon Rinsho, Vol.57, No.10, p.170, 1999).
비타민 C의 항산화 잔기이며 그 불안정성의 원인인 2,3-엔디올의 히드록시기에 치환체를 도입하여, '프로비타민 C'로 알려진 비타민 C의 보다 안정한 형태를 개발하려는 목적의 연구가 있어 왔다. 그 예는, 2-히드록시 위치에서의 설페이트기의 도입 (Biochemistry, 8, 2652, 1969) 또는 포스페이트 기의 도입 (Gazz. Chim. Ital., 91, 964, 1961 및 Chem. Pharm, Bull., 17, 381, 1969)을 포함한다. 이들 화합물은 보통 비타민 C에 비해 안정성을 상당히 제고시키며, 생체 내에서 설파타제 또는 포스파타제의 세포내 가수분해에 의해 비타민 C로 전환하는 것으로 알려져 있다. 이들 유도체는, 화장품 및 유사 약물에서 이미 사용된다. 2- 또는 3- 히드록시 기에서 글리코실화된 비타민 C의 안정한 형태가 또한 알려져 있다. 이들은, 글리코실트랜스퍼라제로 수득한 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산 (Biochim. Biophys. Acta, 1035, 44, 1990, 일본 미심사 특허 공개 평 3-135992, 3-139288, 3-183492, 5-117290), 갈락토시다제로 수득한 2-O-(β-D-갈락토피라노실)아스코르브산 (일본 미심사 특허 공개 평 6-263790) 및 화학 합성으로 수득한 3-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 (일본 미심사 특허 공개 소 53-98954, 58-198498)등을 포함한다.
이들 중, 대부분의 연구는, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 집중되었고, 이는, 화장품 및 유사 약물에서 이미 사용되며, 식품 첨가제로서의 승인 심사 중이다. 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산은, 아스코르빌-2-포스페이트와 유사하게 각종 산화 조건 하에서 매우 안정하고, 산성 조건 하에서 매우 안정하다. 구강 섭취시, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산은, 위장관 점막 내의 α-글루코시다제에 의해 가수분해되어, 비타민 C의 활성 형태로 전환된다. 이는 또한, 배양 세포의 세포막에 존재하는 효소에 의해 약하게 가수분해되며, 비타민 C의 활성이 계속적으로 나타난다.
산화에 대한 안정성 개선과 무관하게, 6-O-팔미토일 및 스테아로일아스코르브산과 같이 지용성 물질 내에서 쉽게 녹는 6- 위치의 아스코르브산 지방산 에스터는, 식품 첨가제에서 식품 항산화제로 사용된다. 또한, 6-글리코시드는 효소적 방법으로 합성된다 (Vitamins, 43, 205, 1971; Biochim. Biophys. Acta, 1035, 44,1990; 일본 미심사 특허 공개 평 5-320185). 5- 글리코시드 또한 효소적 합성에 의한 2-0-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산의 부산물로 공개되었다 (일본 미심사 특허 공개 평 5-112594).
따라서, 각종 프로비타민 C 물질이 이미 공지이나, β-D-글루코시드, 특히 신규한 2-O-글루코시드 물질, 특히 본 발명의 신규한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 화합물은 미공지이다. β-D-글루코피라노실 L-아스코르브산 유도체가 체내에서 분해될 수 없음을 밝힌 일본 미심사 특허 공개 평 3-13599는, β-글루코시드가 체내에서 이용될 수 없으며 따라서 무용지물임을 시사한다.
일본 미심사 특허 공개 소 53-98954는, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산과 각종 아스코르브산 유도체를 개시하나, 명료한 제조예가 없고, 실시예 방법에 의한 실제 합성에서도 3-히드록시 기가 바람직하게 글루코실화되어, 3-글루코실화 생성물에 대해 2- 위치에 글루코실화된 2,3-디글루코시드를 결국 생성하는 것으로 보인다. 따라서 2-위치에서만 글루코실화된 생성물을 얻는 것은 불가능 하다.
β-D-글루코피라노실 L-아스코르브산 유도체의 효소 합성에 관한 유일한 보고는 β-글루코실 주게로서 셀로비오즈를 사용하여 아먼드로부터 β-글루코시다제에 의한 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조에 관한 것이다 (Agric, Biol. Chem., 54, 1697, 1990). 이 경우, 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 전환 수율 값은 매우 낮은 1.5% 로서, 따라서, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조에 관한 언급은 없다. 따라서, 효소 방법에 의한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조에 관한 경우는 절대적으로 부재하다.
Lycium chinenseMill. (중국 결혼 덩굴)은,Solanaceae패밀리의 식물로서, 중국 고대 의학 서적 "Compendium of Materia Medica"에 귀한 음식으로 적혀있고,lycii fructus로 알려진 그의 과일과lycii folium으로 알려진 그의 잎은 식품으로 사용되며,lycii cortex radicis로 알려진 뿌리껍질은, 중국 한약초로 사용된다 (Genshoku Wakanyaku Zukan [Illustrated Compendium of Oriental Drugs], Vol.I, 289, 1980).Lycium chinense Mill.은 비테인, 캐로틴, 니코틴산 및 제아잔틴을 포함하며, 항혈당, 항고혈압, 지방 친화성 및 간기능 보호 효과를 가지는 것으로 알려져 있다. 특히, 지방 친화성 및 간기능 보호 효과는, 비테인에 기인하며, 이는 메틸기 주게로 작용한다 (Folia Pharmacol. Japon, 56, 151, 1960). 또한,Lycium genuse식물 추출물은 락트산 박테리아의 성장 및 산 생성을 촉진하는 것으로 알려져 있다 (C.A. 64:20530b, 1965). 그러나,Lycium genuse식물 중 성분에서 비타민 C 유도체의 존재는 미공지이다.
본 발명은, 신규한 프로비타민 C인, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산에 관계되며, 이는 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산과 같은 공지의 프로비타민 C 물질에 비해, 증가된 안정성, 늘어난 반감기 및 신체내에서 활성 지속성이 긴 것이다. 본 발명은 또한, 신규한 중간체인 2-O-(테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실)아스코르브산, 중간체로 2-O-(테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실)아스코르브산 유도체를 사용하는 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조 방법, 식물로부터 추출한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조 방법, 특히,Lycium genuse, L. chinenseMill., L barbarum L.및 그의 관련 종 식물에서 추출한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조 방법, 수득한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 조성물, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는, 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 및 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 조성물의 효소적 제조 방법, 및, 식품 및 화장품으로서의 이들 조성물의 용도에 관련된다.
Lycium genuse식물 및 그의 활성 성분의 복잡한 효과에 집중된 상당한 연구 결과, 본 발명자들은, 그 안에 함유된 새 물질을 발견하고, 물질이 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산임을 검증함에 의해 본 발명의 한 구현을 완성하였다. 본 발명은 따라서 신규한 물질인 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산,Lycium genuse식물에서 추출한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함유 조성물 및 이들의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 신규한 물질은 프로비타민 C로써 유용하다. β 글루코시다제는, 소장 조직에서 막결합 형태 및 간 및 신장 조직에서 세포질 형태로 존재하는 것으로 알려져 있다 (FEBS Letters, 436, 71, 1998). 반면, α-글루코시다제는, 침, 장 소화액 및 소장관에 넓게 분포하여, 경구 섭취시 물질을 아스코르브산으로 분해하는 것으로 알려져 있다. 야마모토 등에 의한 연구는 (J. Pharmacobio-Dyn. 13, 688, 1990) 래트에 경구 투여한 실험에서 아스코르브산만이 혈액 내에서만 검출되므로, 체내에서 넓게 분포하는 α-글루코시다제에 의한 활성화 대신, 덜 넓게 분포하는 β-글루코시다제에 의한 분해 및 활성화가, 조직 내로의 전달 및 장기간 작용 면에서 보다 유리한 것을 개시하였다: 프로비타민 C의 β-글루코시드는 따라서 보다 더 바람직한 특성을 나타낼 것으로 기대된다.
본 발명의 신규 화합물 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 활성 연구에 따라, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 비해 체내에서 개선된 안정성 및 지속 효과에 의해 프로비타민 C로써 매우 유용함을 밝혀내었다. 또한, 식품 및 화장품 사용을 위한 산업상 제조를 위한 방법을 연구하여, 천연 식물에서 추출 및 화학 합성에 의한 제조 방법 및, 효소 제조 방법 성립에 의해 본 발명을 완성하였다.
이에 따라, 본 발명은, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 비해 우수한 생리활성을 가지며, 화장품, 유사 약물, 의약 및 식품 분야에 적용되는 신규 물질 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 제공하며, 또한, 이의 신규한 중간체로 2-O-(테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실) 아스코르브산, 중간체를 통한 화학합성에 의한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조 방법, 식물 특히,Lycium genuse, L. chinenseMill., L. barbarum L.식물에서 추출한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 조성물의 제조 방법, 및 β-D-글루코실 트랜스퍼라제를 이용한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 조성물의제조 방법, 수득한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 조성물 및, 이 조성물을 포함한 식품 및 화장품을 제공한다.
본 발명은 또한, 글리코실트랜스퍼라제를 이용한 반응에 의해 수득한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 조성물을 제공한다. 또한, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 용액으로부터 오염물을 용이하게 제거하는 방법과, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 다량 및 고순도로 산업적 규모로 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 명세서 중, '조성물'이라는 용어는, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 식물로부터의 증가된 함량의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 추출물, 또는 아스코르브산 및 β-D-글루코시드 화합물을 β-글루코실트랜스퍼라제를 사용하여 반응시켜 수득한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 반응 생성물을 포함하는 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 각종 임의 조성물을 의미한다.
본 명세서 전반에 걸쳐, '프로비타민 C'라는 용어는, 자체로는 비타민 C 활성이 약하거나 없지만, 체내에서 분해되어 비타민 C를 생성하는 화합물 및, 그러한 화합물을 함유한 조성물을 집합적으로 의미한다.
도 1은,lycii fructus로부터 추출한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 이온 교환 크로마토그래피 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는, 도 1의 19-25 분획 일부를 이용한 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC)에 의한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 추가 정제 결과를 나타내며, 화학 합성된 생성물의1H-NMR 과 비교한 것이다. 상부 챠트는,lycii fructus유도된 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 스펙트럼이고, 하부 챠트는, 화학 합성된 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 스펙트럼이다.
도 3은,1H-NMR 기초한, 화학 효소 합성 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 (물질 Y)을 합성 생성물과 비교한 결과를 나타낸다. 상부 챠트는, 화학 합성된 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 스펙트럼이고, 하부 챠트는, 효소 합성된 2-O-(β-D-글루코피라노실) 아스코르브산의 스펙트럼이다 (물질 Y).
도 4는, 효소 합성한 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 (물질 X)을 화학 합성 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산과 비교한 HSQC 스펙트럼을 나타낸다. 상부 챠트는, 효소 반응 생성물인 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 (물질 X)의 스펙트럼이고, 하부 챠트는, 화학 합성된 2-O-(β-D-글루코피라노실) 아스코르브산의 스펙트럼이다.
도 5는, UVB 조사에 의하여 유도된 인간 피부 상피 케라티노사이트 (HaCaT)의 세포 사멸에 대한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 사전 투여 보호 효과를 나타낸다.
도 6은, 인간 피부 상피 케라티노사이트에서의 세포내 아스코르브산 농도에 대한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 효과를 나타낸다.
도 7은, 정상의 인간 피부 섬유아세포 (NHDF)에 의한 콜라겐 합성에 대한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 촉진 효과를 나타낸다.
도 8은, 100 mg/kg으로, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 경구 투여 이후, 래트의 문맥 혈액 및 혈장 농도를 나타낸다.
도 9는, 정상의 인간 피부 섬유아세포 (NHDF) 세포의 2배 개수 수준(PDL)에 대한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 효과를 나타낸다. 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은, 현저한 생명 유지 효과를 나타낸다. 즉, 아스코르브산 유도체가 없는 경우 20.1의 PDL에서 노화로 NHDF가 사멸하는데 반해, 상기 아스코르브산 유도체 존재하에서는, 2.62 배 이상의 NHDF의 PDL이 나타났다. 이러한 결과는, NHDF의 생명동안의 세포 유지 활성이, 22.62초과로 나타나며, 본 발명의 아스코르브산 유도체는, 피부를 노화로부터 보호하고, 피부내 죽은 세포를 보상하는데 큰 공헌을 하는 것이다.
도 10은, 텔로미어 길이의 감소 속도에 대한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 효과를 나타낸다. 아스코르브산 유도체 결핍하의 평균 감소 속도 225 bp/PDL는, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 첨가에 의해 94 bp/PDL로 감소하였다. 노화에 의한 세포 사멸시의 텔로미어의 결정적 길이는 일정한 것으로 알려져 있으므로, 본 발명의 아스코르브산 유도체는, 텔로미어 길이를 결정적길이로 감소시키는 속도를 약 42% 정도로 감소시켜 세포주의 생명 길이에 연장 효과를 나타내는 것으로 보인다.
본 발명자들은,Lycium genuse식물에서 발견된 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 신규 물질과 이상적인 프로비타민 C를 제조하는 목적 하에 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 합성하는 방법에 관한 상당한 연구를 실시하여 그 결과, 2-O-(테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 중간체로 사용한 화학 제조가 가능함을 발견하였다. 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 식물 및 세균을 찾는 추가의 막대한 노력 결과,Lycium genuse 및 lycii fructus의 식물에 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산이 존재함을 발견하였다.
본 발명자들은 또한, 셀룰라제 효소의 글리코실트랜스퍼 반응에 의해 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 제조할 수 있고, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 실제로 우수한 프로비타민 C로써, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 비해, 인간 피부 상피 케라티노사이트의 UVB 조사에 의한 세포 사멸을 현저히 억제하고, 정상 인간 피부 섬유아세포 내의 콜라겐 합성을 현저히 촉진하는 것을 밝혀내었다. 본 발명은 이러한 발견에 의해 완성되며, 하기에 기초한 것이다.
2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 비해 프로비타민 C로써 더욱 우수한 성능을 나타내는 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조는, 중간체로 2-O-(테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 사용한 합성법 및, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 천연 물질로부터 추출법, 그리고 효소 합성법에 의해 달성된다.
합성법에서, 해당 아스코르브산 유도체의 3-히드록시기는, 선택적으로 벤질화되어, 3-O-벤질-5,6-O-이소프로필리덴아스코르브산을 얻고, 이는 에스터 보호된 글루코스 1-카보네이트 에스터와 축합하여, 이소프로필리덴을 제거하고 벤질을 제거하여 생성물을 수득한다.
천연 물질로부터의 추출법에서, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 조성물은,Solanaceae패밀리 식물, 특히Lycium genuse식물의 신선한 과일 또는 말린 과일 (lycii fructus)에서 온수 또는 물-알콜 추출에 의해 수득 가능하다. 필요시에는, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 이들 조성물에서 추가로 정제된다. 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 또한, 셀룰라제의 글리코실전환 반응에 의해 효소 합성 가능하며, 이에 의해 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함유 조성물을 수득한다. 필요시에는, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 이들 조성물로부터 추가로 정제된다.
본 발명에서 개시된 바와 같이, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 인간 피부 상피 케라티노사이트의 UVB 조사 시 세포 사멸을 현저히 억제하고, 정상의 인간 피부 섬유아세포 중의 콜라겐 합성을 현저히 향상시키고, 비타민 C로 세포내 전환하여, 구강 섭취에 의해 흡수되고, 따라서 피부 화장품 및 피부 보호제로 유용하고, 프로비타민 C로 식품에서 유용할 것으로 기대된다.
바람직한 구현
본 발명은, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 제공하며, 이는, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 비해 현저한 생리 작용을 나타내고, 화장품, 유사 약물, 의약 및 식품 분야에 적용될 것이 기대되며, 또한, 이들의 중간체로서의 2-O-(테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실)아스코르브산과, 중간체를 이용한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조 방법, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한Lycium genuse, L. chinenseMill., L. barbarum L.또는 관련 종 식물에서의 추출물을 함유한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함유 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 글루코실트랜스퍼라제 반응에 의해 수득한 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 조성물을 제공한다. 또한, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 용액으로부터 오염물을 용이하게 제거하는 방법과, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 다량 및 고순도로 산업적 규모로 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 이제 하기에 보다 자세히 설명된다.
1) 중간체의 제조: 2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)아스코르브산
2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)아스코르브산 중간체는 하기의 방법으로 제조 가능하다. 구체적으로, 시판되는 5,6-O-이소프로필리덴아스코르브산을 공지의 방법으로 3-히드록시기에서 선택적으로 벤질화하여 (J. Med. Chem., 31, 793, 1988) 3-O-벤질-5,6-O-이소프로필리덴아스코르브산을 제조한다.아글리콘으로서의 3-O-벤질화 화합물을, 공지의 글리코실화 반응으로 글리코실화하여, 2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실)-3-O-벤질-5,6-O-이소프로필리덴아스코르브산을 수득한다. 일례로, (2,3,4,6-테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)카본산 에스터 (Komura, H., Tokyo Institute of Technology 박사 논문, 1977)는 용매 없이 또는 비극성 용매내의 3-O-벤질화 화합물과 100-200℃에서 가열함으로써 수득 가능하다. 사용한 카본산 에스터는 알킬-, 할로겐화 알킬- 또는 임의 치환된 아릴-카본산 에스터이다. 이와 다르게는, (2,3,4,6-테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)할라이드를, 클로로포름 또는 메틸렌 클로라이드와 같은 할로겐화 탄화수소 용매 또는 벤젠 또는 톨루엔과 같은 방향족 탄화수소 용매에서, 탈수제의 첨가와 함께 수은염 또는 은염의 존재하에 사용 가능하다 (Lodd's Chemistry of Carbon Compounds IF, 320, 1967, Elsevier).
2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)-3-O-벤질-5,6-O-이소프로필리덴아스코르브산의 이소프로필리덴기는, 그 제거를 위해 산 촉매로 가수분해 가능하다. 일례로, 이소프로필리덴기의 제거는, 30-80% 초산 수성 용액에서 40-100℃에서 실시 가능하다. 이와 다르게는, p-톨루엔설폰산의 존재하에 아세톤 또는 메틸에틸케톤 내의 실온으로부터 환류 온도로써 수행 가능하다. 동일한 반응에 물을 대신 사용 가능하다.
2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)-3-O-벤질아스코르브산의 벤질기는, 통상의 수소분해로 제거 가능하다. 일례로, 벤질기의 제거는, 초산 또는 알콜과 같은 양자성 극성 용매 또는 벤젠, 톨루엔 또는 에틸 아세테이트와 같은 비극성 용매에서 실시 가능하며, 이는 팔라듐-카본, 팔라듐 블랙, 플래티넘-카본 또는 플래티넘 블랙을 촉매로 하는 수소의 존재하에 실시된다.
탈보호화 단계는 역순으로 실시 가능하다. 즉, 2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)-3-O-벤질-5,6-O-이소프로필리덴아스코르브산의 벤질기 제거 반응 이후, 결과의 2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)-5,6-O-이소프로필리덴아스코르브산은 산 촉매에 의해 이소프로필리덴기를 제거할 수 있다.
표제 중간체인 2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)아스코르브산은, 상기한 방법으로 수득 가능하다.
아세틸인 표제 중간체의 아실기로 적절하다.
2) 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 화학 합성
2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은, 2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)아스코르브산 아실기의 알칼리 가수분해에 의해 수득 가능하다. 사용하는 알칼리는, NaOH 또는 KOH의 수용액, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 또는 탄산수소칼륨과 같은 탄산 수성 용액, 또는, 소듐 메틸레이트와 같은 금속알콜레이트이다. 용액은 에탄올 또는 메탄올과 같은 알콜을 함유함으로써, 출발 물질로서의 2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실) 아스코르브산을 녹인다. 반응 온도는 적절하게는 0℃ 내지 실온이다. 반응 용액은 염산, 황산 또는 양이온 교환 수지로 중화한다. 염산 또는 황산의 경우, 생성되는 염 제거가 필요하나, 양이온 교환 수지의 경우에는, 소듐 및 포타슘 염이 흡착됨에 따라 탈염 과정이 불필요하다. 중화된 용액은 감압하에 동결건조 또는 농축되어 목적 화합물을 수득한다. 목적에 따라, 화합물은 컬럼 크로마토그래피에 의해 추가 정제 가능하다.
3) Lycium genuse, L. chinense Mill. , L, barbarum L. 식물로부터 추출에 의한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함유 조성물 제조
Lycium genuse, L. chinenseMill., L, barbarum L.식물의 신선한 또는 말린 과일 (lycii fructus)을, 온수 또는 수성 에탄올과 같은 수성 용매에 직접 또는 분말화한 후 담그고, 고체/액체 분리에 의해 수득한 추출물은 감압하 농축 또는 동결건조하거나 또는 스프레이 건조하여 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함유 추출물을 수득한다. 담그는 과정 중의 알콜 농도는 바람직하게는 10-95%이고, 담그는 것은 바람직하게 3-7일 동안 지속한다.
lycii fructus추출물 중의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 함량은 보통 0.86-1.2%이나, 하기에 의한 방법에 의해 보다 높은 함량을 가진 조성물을 수득 가능하다. 특히,lycii fructus추출물은 증류수에 녹이거나 또는 5-50 부피 바람직하게는 8-10 부피의 용매 중에 출발 물질을 담가 수득한 추출물을 증류수로 희석하여, 이후 강염기성 음이온 교환수지 [일례로 DowexTM1-X8 (Dow Chemical Co.) 또는 Amberlite IRA-400 (Rohm & Haas Co.)]에 통과시킴으로써 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 흡착시킨다. 물로 완전 세척후, 목적 물질 함유 분획을, 초산 등의 산용액을 사용하여 단계 용출 또는 농도 구배 용출에의해 수득한다. 분획을 감압하 농축 또는 동결건조하여 초산을 제거하고 따라서 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 조성물을 약 30-50%의 수율로 수득한다.
4) 효소법에 의한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함유 조성물 제조
시판 효소 제제를 열심히 연구한 결과, β-글루코실트랜스퍼라제 활성은 하기의 효소 제제에서 나타남을 발견하였다: 셀룰라제 "Onozuka" 및 Pancelase BR (Yakult Pharmaceutical Ind. Co., Ltd.), Cellulosin (Hankyu Kyoei Bussan), Cellulase (Sigma), β-글루코시다제 (Toyobo) 및 β-글루코시다제 (Nacalai Tesque). 본 발명에 사용된 글리코실트랜스퍼라제는, β-글루코실기 함유 화합물 및 아스코르브산을 함유하는 용액에 작용하여 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 글리코실화 반응에 의해 합성하는 임의의 것으로, 그 공급원 및 타입은 제한되지 않는다: 그러나, 수율 면에서, 아먼드의 β-glucosidases및Trichoderma에서 얻은 셀룰라제가 바람직하다.
트랜스퍼라제 반응을 위한 셀로비오스 및 아스코르브산 농도는 가능한 높은 것이 바람직하여 바람직하게는 각각 0.3M 및 0.2M 이다. 효소 기질로서의 셀로비오스는 적절한 히드롤라제와 조합된 셀룰로스 또는 카복시메틸셀룰로스와 같은 고분자 글루칸과 같은 β-글루코실기를 함유한 다른 화합물로써 공급 가능하다. 각 효소는 통상 방법에 의해 적절한 지지체에 고정화되어 효소 반응기를 형성함으로써 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 효과적 생성을 촉진할 수 있다. 한편, 트랜스퍼 반응에서 받게로 작용하는 아스코르브산은 바람직하게는 반응의 안정성 및 트랜스퍼 수율 면에서 자유산이지만, 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염 또는 그들의 혼합물과 같은 염의 형태로 또한 아스코르브산을 사용 가능하다. 또한, 자유산 형태 또는 그 염 형태의 이소아스코르브산이 트랜스퍼 반응에서 받게로 유사하게 작용함을 알아내었다. 그 결과, 아스코르브산 또는 아스코르브산 유도체는 목적에 따라 트랜스글리코실화 반응에 사용 가능하며, 대부분의 경우, 소듐 아스코르베이트, 칼슘 아스코르베이트 등이, 필요에 따라 자유 아스코르브산 단독 대신 사용된다.
효소 반응은 pH 2-8 영역의 수용액에서 진행하나 바람직하게는 효소의 최적 pH를 고려하여 pH 4-6에서 진행한다. 반응온도는 20-60℃이나, 바람직하게는 효소 안정성과 최적 온도를 고려하여 약 30-40℃에서 유지한다. 첨가한 효소의 양은 바람직하게는 셀로비오스 1그램당 20-400유닛이다 (1유닛은, 1분당 p-니트로페놀 1 μ몰을 방출하는 효소 활성).
효소는 한꺼번에 가하거나 또한 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC)에 의해 반응을 모니터링하며 수회로 가할 수 있다. 반응은 효소 반응기로서의 이온 교환 수지 또는 소수성 수지와 같은 적절한 수지 기질 상에 효소를 고정함에 의해 또한 진행 가능하다. 반응 시간은 약 1-4일이 충분하나, 반응의 종결점은 반응 모니터링에 따라 결정한다.
반응 종결시에 생성된 조성물 중의 아스코르브산 유도체는 필요시에는 막분리, 이온 교환 컬럼 크로마토그래피, 활성 탄소 컬럼 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피, 실리카 젤 컬럼 크로마토그래피 등의 일반 분리 방법에 의해 추가 분리한다. 일례로, 강산성 양이온 교환 수지로서, 알칼리 금속염 타입, 알칼리 토금속염 타입 또는 설폰화 스티렌-디비닐벤젠 가교된 코폴리머 수지의 H+타입을 적절히 사용 가능하다. 시판되는 제품은 다음을 포함한다; DowexTM5OW x 8 (Dow Chemical Company), AmberliteTMCG-120 (Rohm & Haas Co.) 및 DiaionTMSK104 (Mitsubishi Chemical Industries Co., Ltd.). 크로마토그래피에 의해 분리된 미반응 아스코르브산 및 β-글루코실기 함유 화합물은 다음 라운드의 효소 반응에 출발 물질로 사용 가능하다.
높은 생성물 순도 달성을 위해, 정제는 HPLC에 의해 수행 가능하다.
특히, 슈가/유기산 분석 컬럼 및 초산, 트리플루오로아세트산과 같은 휘발산의 조합, 또는 승화성 암모늄 포메이트의 ODS 컬럼과 산성 물질 분석에 사용되는 휘발성 이온쌍 시약인 디-n-부틸아민 아세테이트의 조합을 취함에 의해 순수 생성물을 얻을 수 있다. 목적 화합물의 동정은, 화학 합성한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산에 대한 질량 스펙트럼 또는 NMR 비교 분석에 의해 달성 가능하다.
2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은, 식품, 화장품 또는 약물에 적절한 염형태로 사용 가능하다. 염의 예는, 무기 또는 유기 알칼리염으로, 이는 소듐염, 포타슘염, 칼슘염 및 아민염을 포함한다. 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은, 체내에서 용이하게 가수분해되는 이탈기로 히드록시기가 치환 가능하다. 치환기의 예는 다음을 포함한다; 아세틸 (C2), 프로피오닐 (C3), 부티릴 (C4), 옥타노일 (C8), 팔미토일 (C16), 및 스테아로일 (C18).
5) 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 활성
(1): UV 조사 손상 억제
2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 아스코르브산 또는 동일한 농도의 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 비해 UVB 조사에 의해 유도되는 인산 피부 상피 케라티노사이트 (HaCaT)의 세포 사멸 예방에 분명히 강한 효과를 가진다.
털이 없는 마우스 피부의 일부에 태양광 파장 스펙트럼에 가까운 빛을 조사하면 (290-400nm), 아스코르브산 (비타민 C)의 감소가 마우스 피부의 항산화 인자 중 매우 빠르게 발생하는 것으로 알려졌다 (Photodermatol, Photoimmunol. Photomed., 10(5), 183, 1994). 또한, 털을 깎은 기니아 피그 등 피부에 UVB를 조사하여 유도한 피부 염증은, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는 아스코르브산의 외부 적용에 의해 억제되며, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산이 효과가 더 컸다 (Fragrance Journal, Vol.25, No.3, p.55, 1997). 10% 아스코르브산 수용액을 피그 피부에 3일 내지 1주일간 매일 적용하면, UV 광 손상을 경감하는 것으로 또한 알려졌다 (Br. J. Dermatol., 121, 247, 1992).
그러나, UV 광 조사에 의해 유도된 피부 염증 및 기타 UV 광 손상에 대한 2-O-(β-D-글루코피라노실) 아스코르브산의 효과는 아스코르브산 또는 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산 보다 높았다. 상기한 바와 같이, 그 이유는, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 비교하여, β 화합물이 조직 내에서 잘 이동하며 또한 긴 수명을 가지는 탓으로 믿어진다.
인간 피부 상피 케라티노사이트 중의 세포내 아스코르브산 농도와 관련하여, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 또한 오랜 시간 동안 고농도로 유지된다. 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산에 의한 세포내 아스코르브산의 고농도 유지는, UVB 조사에 대해 세포를 보호하는 그 활성에 기인하는 것으로 보인다. 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 또한 세포내에서 아스코르브산으로 전환되는 프로비타민 C로 작용하는 것이 명백하다.
2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 활성
(2): 주름과 처짐의 예방
정상 인간 피부 섬유아세포 (NHDF)에 의한 콜라겐 합성의 검사는, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는 아스코르브산에 비해 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산이 증가된 활성을 가짐을 나타낸다. 이는 또한, 세포내 아스코르브산의 지속적이며 보다 높은 농도 때문인 것으로 보인다. 즉, 아스코르브산의 콜라겐 합성 촉진 효과는, 피부 유도된 섬유아세포에서도 발생하여, 피부의 재생 및 재구성에 작용한다. 실제, 아스코르브산의 안정한 형태로서의 아스코르브산 2-포스페이트의 화상 환자에 대한 적용은, 반흔형성 없이 완치를 촉진하는 것으로 보고되었다 (Lecture Summaries of the Japanese Cosmetic Science Society, p.50, 1998). 반면에, 아스코르브산은 콜라겐 분해 효소 및, 피부 탄성에 필수인 엘라스틴을 분해하는 효소를 억제하는 것으로 또한 알려져 있다(Bioantioxidant Provitamin C, p.63, 1999, Fragrance Journal Co.). 이들 결과는 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산이 주름 및 처짐에 대한 효과를 가짐을 나타낸다.
2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 활성
(3): 미백
아스코르브산이 티로시나제를 억제하여 멜라닌 합성을 억제하고 따라서 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 크림이 UV 조사에 의한 색소화를 억제한다는 사실에 기초하여 (Fragrance Journal, Vol.25, No p.55, 1997), 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 또한 유사한 미백 효과를 가지며 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 비해 강한 효과를 가짐을 제안한다.
2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 활성
(4): 구강 섭취의 다이내믹스
2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 래트에게 구강 섭취시키면, 비전환 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산이 혈액내에서 검출되는데, 이는, 장관을 통해 비전환 형태로 흡수됨을 나타낸다. 한편, 상기한 바와 같이, 래트에게 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산을 구강 섭취시키면, 혈액내 비전환 아스코르브산이 검출되지 않으며, 흡수시 장관에서 거의 완전히 분해되어 아스코르브산으로 혈액내 존재한다 (J. Pharmacobio-Dyn., 13, 688, 1990). 즉, 구강 섭취시, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산은 아스코르브산으로 흡수되어 혈액 내에 보다 빨리 분해되는 것이다. 한편 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은혈액내에서도 조차 비전환 상태로 존재하여 조직내로 비전환상태로 이동하여, 조직 및 세포 내에서 아스코르브산으로 활성화되는 것으로 보인다.
상기한 실험결과 및 관측은, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 및 그를 함유한 조성물은, 피부 보호 및 건강한 피부 유지에 유용한 프로비타민 C로써, 피부 화장품 및 피부 보호제 또는 식품에서, 신체 및 조직으로 아스코르브산의 효과적 이동을 가능케 하는 프로비타민 C로 작용함을 명백히 나타낸다.
6) 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함유 조성물
본 발명에 따른 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함유 조성물을 피부 화장품 또는 피부 보호제로 사용시, 그 양은 특히 제한이 없는 광범위 내일 수 있으나, 보통 조성물 총량의 0.1-30 중량% 및 바람직하게는 0.5-10 중량%이다. 조성물 형태에서, 이는, 화장품에서 보통 사용되는 기타 성분, 일례로 오일 성분, 계면활성제, UV 흡수제, 저급 알콜, 보존제, 박테리아살균제, 착색제, 파우더, 아로마, 수용성 폴리머, 완충제 등과, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한 적절히 조합 가능하다. 이러한 조성물은 피부 화장품뿐 아니라, 로션, 에멀젼, 크림, 팩, 비누 또는 기타 의약 화장품과 같은 유사 약물, 또는 로션, 에멀젼, 크림, 연고 형태의 약물 또는 기타 외피 적용제로 사용된다.
2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 본 발명 조성물이 식품으로 사용시, 이는 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 관한 일본 특허 2832848에 기재된 바와 동일하게 식품 제품에 적용하여, 비타민 C 강화식품을 제공할 수 있다. 일본 특허 2832848을 인용하는 것은 특히, 산성, 소금성, 아스트린젠트, 제스트, 및 쓴 맛 등의 각종 풍미의 각종 물질과 상용성이며, 산 저항성 및 열 저항성이 높고, 비타민 C 강화제, 향미 증강제, 산성 풍미제, 품질 개선제, 안정화제, 항산화제 등으로 다음을 포함하는 각종 통상의 식품 제품 및 풍미제에 사용될 수 있기 때문이다: 간장, 분말 간장, 염화 된장, 분말 염화 된장, 비정제 사케, 염화 몰트, 생선 밀가루, 마요네즈, 드레싱, 식초, 사케/간장/식초 소스, 분말 스시 식초, 중국 양념, 템푸라 국물, 국수 국물, 소스, 케첩, 로스트 미트 그레이비, 커리 분말, 스튜 양념, 수프 양념, 스탁 양념, 혼합 컨디먼트, 단 사케, 저알콜 단 사케, 식탁 설탕 및 커피 설탕과 같은 각종 양념; 쌀과자, 쌀떡 덩어리, 조/쌀떡, 튀긴 도우떡, 전분 페이스트, 쌀떡, 콩잼 채운 빵, 단 쌀 젤리, 묵, 단팥 페이스트, 연단팥 페이스트, 단 볼, 젤리, 카스텔라 스펀지 떡 및 토피와 같은 일본 단 것; 빵, 비스캣, 과자, 쿠키, 파이, 푸딩, 크림 퍼프, 와플, 스펀지 케익, 도넛, 초콜릿, 츄잉검, 캬랴멜 및 캔디와 같은 단 것 (confectionary); 아이스크림 및 셔벳과 같은 얼린 디저트; 과일 시럽 및 얼린 넥타와 같은 시럽; 버터 크림, 커스터드 크림, 꽃 페이스트, 땅콩 페이스트 및 과일 페이스트와 같은 스프레드 및 페이스트; 잼, 마말레이드, 시럽 및 당화 과일과 같은 가공 과일 또는 야채 제품; 빵, 국수, 쌀제품 및 인공 고기 제품과 같은 가공 곡물 제품; 샐러드 오일 및 마가린과 같은 지방 및 오일 제품; 피클화 슬라이싱한 야채, 신선한 래디쉬 피클, 피클화 터닙 및 피클화 스캘리온과 같은 피클; 피클화 래디쉬 스탁 및 피클화 양배추 스탁과 같은 피클 스탁; 햄 및 소시지와 같은 가금류 제품; 생선 햄, 생선 소시지, 익힌 생선 페이스트, 파운딩한 생선 케이크 및 성게알 페이스트와 같은 생선육 제품; 염화 오징어 또는 오징어 내장, 식초 절인 탱글, 말린 오징어 줄기 및 햇볕 건조한 복어와 같은 음식; 간장 졸인 야채 또는 김으로 만든 생선, 먹을 수 있는 야생식물, 말린 오징어, 작은 생성 또는 패류; 익힌 콩, 감자 샐러드, 탱글 롤 및 템푸라와 같은 야채 음식; 익힌 달걀, 우유 음료, 버터 및 치즈와 같은 유제품; 병 또는 캔 생선육, 가금육, 야채 및 과일; 합성 사케, 향미 사케, 과일 와인 및 서양 알콜음료와 같은 술; 커피, 코코아, 쥬스, 탄산음료, 락트산 음료 및 락트산 박테리아 음료와 같은 소프트 드링크; 및 푸딩 믹스, 핫케익 믹스, 쥬스 믹스, 커피 믹스, 붉은콩 수프 믹스, 수프 믹스 등의 각종 인스턴트 제품. 이는 또한, 가금류, 조류, 벌, 누에, 생선 등과 같은 동물 사육을 위한 사료 또는 여물에서 비타민 C 강화제, 향미 증강제, 항산화제, 맛 개선제 등으로 간편하게 사용될 수 있다.
발명의 효과
본 발명은, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산보다 우수한 생리 작용을 가지며 화장품, 유사 약물, 의약 및 식품 분야에 적용될 것으로 기대되는 신규 물질인 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산, 이의 신규한 중간체로서의 2-O-(테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실)아스코르브산, 중간체를 사용한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조 방법 및Lycium genuse식물로부터 추출 및 정제에 의한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함유 조성물 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는 글리코실트랜스퍼라제 반응에 의해 수득한 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는조성물을 제공한다. 또한 나아가, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 용액에서 불순물을 용이하게 제거하는 방법과, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 고함량 및 고순도를 가지는 제품의 산업적 대량 생산을 제공한다.
본 발명은 이제 실시예를 통해 보다 자세히 설명되며, 발명의 범위는 이들 실시예에 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 합성
5,6-이소프로필리덴아스코르브산 (2 g, 9.3 mmol)을 DMSO 20ml에 녹인 후, 탄산칼륨 (1.3 g, 9.4 mmol) 및 벤질 브로마이드 (1.1 ml, 9.3 mmol)를 가하고, 혼합물을 50℃에서 4시간 동안 교반한다. 물을 반응 용액에 가하고, 이후 1N 염산으로 산성화하고 에틸 아세테이트로 추출하고 물 및 이후 포화 염수로 세척하여, 무수 MgSO4로 건조하고, 감압하 농축 및 실리카 젤 크로마토그래피 정제하여 (AcOEt/n-헥산 = 3:1), 1.1 g의 3-O-벤질-5,6-O-이소프로필리덴아스코르브산 (39% 수율)을 수득하였다.
상기 벤질 유도체 (0.6 g, 2.0 mmol) 및 2,3,4,6-테트라-O-아세틸 1-0-(2,2,2-트리클로로에톡시카보닐)-β-D-글루코피라노스 (2.1 g, 4.0 mmol)의 혼합물은 120-130℃에서 가열하여 녹인다. 반응 3시간 후, 반응 용액을 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 (25%-50% AcOEt/n-헥산 농도 구배), 850mg의 2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실)-3-0-벤질-5,6-O-이소프로필리덴아스코르브산 (67% 수율)을 수득한다.
상기 글루코시드 (850 mg, 1.3 mmol)를 에틸 아세테이트 (40 ml)에 녹이고, 10% Pd-C (200 mg)을 가해 수소화분해한다. 2시간 후, 촉매를 걸러내고 여과액을 농축하여 약 750mg의 2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실)-5,6-O-이소프로필리덴아스코르브산을 수득한다.
벤질기가 제거된 화합물 (500 mg, 0.9 mmol)을 초산 (5 ml)에 가하고, 물 (5 ml)을 첨가하고 혼합물을 1.5시간 동안 50-60℃에서 교반하며 가열하였다. 반응 용액을 농축한 후, 수득한 잔류물을 에틸아세테이트로 추출하고, 물 및 이후 포화 염수로 세척하여, 무수 MgSO4로 건조하고, 감압하 농축하고, 이후 수득한 잔류물을 에틸아세티아트/헥산으로 재결정하여, 320mg의 2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실) 아스코르브산 (48% 수율)을 수득하였다.
1H-NMR (δppm, DMSO-d6); 1.94-2.01(12H), 3.42(3H, m), 3.7-4.3(4H, m), 4.7- 5.1(4H, m), 5.3-5.4(2H, m), 12.00(lH, br).
FABMS(+) m/z: 507.
실시예 2
2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 합성
2-O-(2,3,4,6-테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실)아스코르브산 (300 mg, 0.6 mmol)을 메탄올 (10 ml)에 녹인 후, 물 9ml 중의 탄산칼륨 (600 mg)을 가하고 혼합물을 30분간 교반한다. 반응 용액을 IR-120(H+)으로 중화하고, 수지를 여과해 버리고, 메탄올 및 50% 메탄올 수성 용액으로 세척한다. 여과액 및 세척 용액을 수합하여 농축하고, 이후 물을 가하고 혼합물을 동결건조하여 무정형 결정의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 수득하였다 (190 mg, 100% 수율).
1H-NMR (δppm, D20); 3.1-3.3(4H, m), 3.4-3.5(3H, m), 3.58(1H, d), 3.80 (lH, t), 4,61(lH, d), 4.66(lH, d).
FABMS(-) m/z: 337.
실시예 3
Lycium genuse식물 중의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함량 측정
3g의 상이한 건조 식물을 10배 부피의 70% 에탄올에 실온에서 7일간 담가 수득한 추출물을 1.5%의 메타인산/5M KOH (pH 3.5)로 10배 희석하고, 합성 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 HPLC에서의 체류시간 2.63분에 기초한, 천연 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 동정을 위한 시험 샘플로 사용하였다 (LC-1OAi System, Shimadzu Co., Ltd.; 컬럼: Inertsil ODS-3 (GL Science Co., Ltd,, 4.6 x 150 mm, 5 μm), 이동상: 20% MeOH-20 mM 인산-5 mM 테트라-n-아밀암모늄 브로마이드, 유속: 1.0 ml/분, 컬럼 온도: 35℃, 측정 파장: 254 nm). 그 결과, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산에 해당하는 피크를 NeimonggolLyciumbarbarum L.,NingxiaLycium barbarum L.및 HebeiLycium ChinenseMill의lycii fructus추출물에서 검출하였다. 70% 에탄올 2배 양을 100g의 신선한 NingxiaLycium barbarum L의 신선한 과일에 가해 유사하게 제조한 샘플에서도 동일한 결과를 얻었다. 각 고체 추출물은, 동결건조 및 감압하에 액체 추출물 5ml의 농축후 중량 측정에 의해 측정하였다.
고체 추출물 및 화학 합성 제품을 사용하여 수득한 보정 곡선, 추출물의 농도 및 희석의 정도를 고려할 때, 추출물의 함량은 0.86% 내지 1.2%인 것으로 밝혀졌다.
실시예 4
lycii fructus중의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 정제
100 g의 NingxiaLycium barbarum L.을 분말화한 이후 (Model TS-10M 정제 분말기, Tosho Co,, Ltd.), 800 ml의 30% 에탄올을 가하여 실온에서 6 일간 담근 후, 여과하고 감압 농축 후 동결건조하여 65.7 g의 생성물을 수득하였다. 1.94 g 분량의 추출물 (2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함량: 0.86%)을 증류수에 녹여 40ml가 되게 한다 (pH 4.5, 전기 전도도: 1.7 mS/cm). 샘플을 Dowex 1-X8 컬럼 (아세테이트 형태, 1.5 x 12 cm)으로 SV=l에 통과시켰다. 이후 약 10배의 컬럼 부피 (200 ml) 증류수로 세척하고, 0-0.1M 초산의 직선 농도 구배 용출 (100 ml x 2)시키고, 0.1-1.0M 초산의 직선 농도 구배 용출 (100 ml x 2)시켜, 1.0M 초산으로 용출한다. 280nm에서의 흡수를 측정하고, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 용출을, 화학 합성 생성물의 체류 시간과 비교하여 HPLC로 측정한다. 기구 및 컬럼 온도는 실시예 1과 동일하나 다른 조건은 다음과 같이 변화시켰다. 컬럼: Inertsil ODS-3 (GL Science Co., Ltd., 3.0 x 150 mm, 5 μm), 유속: 0.3 ml/분, 측정 파장: 245 nm, 이동상: 2% MeOH-0.2M KH2PO4/H3PO4(pH 3.0)-0.2 mM EDTA-0.5 mM 도데실트리메틸암모늄 클로라이드. 화학 합성된 생성물인 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 이들 조건 하에서의 체류 시간은 6.5분이었다. HPLC 시험 결과, 컬럼에 흡착된 물질을 직선 용출의 0.1-1.0M 초산에 의해 19-25 분획에서 용출되는 것으로 나타났다 (19-25 분획에 대해, 26 mg, 78% 총 수율, 50% 순도).
결과를 도 1에 나타내었다.
2-0-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산에 해당하는 19-25 분획의 일부를 HPLC에 가하여 고순도 생성물을 수득하였다. 조건은 다음과 같다. LC System, Gilson Co. (Type 305 Master Pump, Type 116 UV 검출기), 컬럼: ODS-UG-5 (4.6 x 250 mm, 5 μm, Nomura Chemical Co., Ltd. 사 제품), 이동상: 5% 메탄올/20 mM 암모늄 포메이트/5 mM 디-n-부틸아민 아세테이트, 유속: 0.5 ml/분, 측정 파장: 254 nm, FC-203 Type B Fraction Collector (Gilson Co.)를 이용한 0.5 분 증가의 분획화. 해당 분획을 감압하에 농축하여 동결건조하고, 중수에 녹여 NMR 스펙트럼을 측정하고 합성 생성물과 비교한다. 결과는 도 2에 나타내었다.
실시예 5
2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 효소 합성
시판되는 셀룰라제, β-글루코시다제 및 β-글루카나제 효소 시약을, 화학 합성된 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 컬럼 체류 시간 5.2 분과 비교하여 검사하였다: LC System, Gilson Co. (Type 305 Master Pump, Type 116 UV 검출기), 컬럼: Inertsil ODS-3 (DL Science Co., Ltd,, 4.6 x 150 mm, 5 μm), 이동상: 20% MeOH-20 mM 인산-5 mM 테트라-n-아밀암모늄 브로마이드, 유속: 0.5 ml/분, 측정 파장: 254 nm. 효소 반응 시스템은, 10 mM 아세테이트 완충액 (pH 5.0)에 녹여 1 ml로 하여, 0.3 M 셀로비오스 및 0.2 M 아스코르브산이 되게 한다. 50 ㎕ 분량의 효소 용액을 이후 여기에 가하고 반응을 37℃에서 개시하였다. 반응 종결을 위해 100℃에서 5분간 가열후, 생성된 β-D-글루코피라노실아스코르브산을 HPLC로 분석하였다. 그 결과, 셀룰라제 (Sigma), β-글루코시다제 (Toyobo, Nacalai Tesque), Cellulosin T2 (Hankyu. Kyoei Bussan), 셀룰라제 "Onozuka" RS, "Onozuka" FA 및 Pancelase BR (Yakult Pharmaceutical Ind, Co,, Ltd.)에 있어 β-트랜스글리코실화 활성이 검출되었다.
자유 아스코르브산은 4.0분 위치에 나타나지만, 인접 위치한 3.6분 및 5.2분에서도 피크가 또한 관측되며 이들은 각각 물질 X 및 물질 Y로 정하였다. 물질 X에 대한 트랜스글리코실화 비율은 15.7%, 물질 Y에 대한 것은 0.8% 이었다. 물질 X 및 Y를 화학 합성 생성물과 함께 크로마토그래피시, 물질 X는 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 체류 시간, 물질 Y는 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 체류 시간과 일치하였다.
제거 분자량 10000의 UF 막으로 오염 단백질 제거후, 자유 아스코르브산을HPLC를 이용한 분획화로 제거하였다 [LC System, Gilson Co. (Type 305 Master Pump, Type 116 UV 검출기), 컬럼: SUGAR SH1011 (Showa Denko Co., Ltd,), 이동상: 0.1 M 초산, 유속: 0.5 ml/분, 컬럼 온도: 30℃, 검출: 미분 굴절계, 0.25 ml 분획화]. 분획 29-31에서 용출된 물질 X 및 물질 Y를 함유한 분획 및, 24.7㎍의 샘플을 96% 수율로 수득하였다.
이를 이후 HPLC에 걸어 고순도 생성물을 수득하였다. 조건은 다음과 같다; LC System, Gilson Co. (Type 305 Master Pump, Type 116 UV 검출기), 컬럼: ODS-UG-5 (4.6 x 250 mm, 5 μm, Nomura Chemical Co., Ltd.사 제품). 이동상: 5% 메탄올/20 mM 암모늄 포메이트/5 mM 디-n-부틸아민 아세테이트, 유속: 0.5 ml/분, 측정 파장: 254 nm, FC-203 Type B Fraction Collector (Gilson Co.)를 사용한 0.5분에서의 분획화.
물질 X 및 물질 Y에 해당하는 분획을 감압하에 농축하여 동결건조하고, 중수에 녹여 NMR 스펙트럼을 측정하고 화학 합성 생성물 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 스펙트럼과 비교한다. HSQC 스펙트럼에서, 화학 합성된 생성물의 아스코르브산 잔기의 4- 위치, 5- 위치 및 6- 위치의 탄소들의 화학 이동값은, 각각 73, 73 및 66 ppm이고, 물질 X의 4- 위치, 5- 위치 및 6- 위치의 탄소들의 화학 이동값은, 모두 73 ppm로써, 6- 위치의 탄소에 대해서만 낮은 자기장으로의 이동이 관측되었다. 물질 X는 따라서, 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산으로 결론지어진다.
물질 Y는 화학 합성된 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 1차원 NMR스펙트럼과 비교하여 일치하였고, 따라서 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산으로 결론지어진다. 결과를 도 4 및 도 3에 나타내었다.
실시예 6
트랜스퍼라제 반응 조건
1) 암모늄 설페이트 분획화
셀룰라제 시약 (Sigma)을 20 mM 아세테이트 완충액에 녹여 (pH 5.0) 그 농도가 4% 되게 하고, 20% 그레이딩된 포화의 암모늄 설페이트 용액을 연속으로 가해 0-20%, 20-40%, 40-60% 및 60-80%의 포화 암모늄 설페이트 침전 분획을 제조하였다. 각 분획을 20mM의 아세테이트 완충액 (pH 5.0)에 녹인 후, 트랜스퍼 생성물을 실시예 5에 따라 확인하였다. 그 결과, 트랜스퍼 활성은 암모늄 설페이트 20-40% 농축 분획에서 발견되었다.
2) pH 효과
시험 물질을 각종 pH 수준으로 조절된 0.1M 아세테이트 완충액 1ml에 녹여, 셀로비오스 0.3M 및 0.2M의 자유 아스코르브산 농도가 되게 한다. 40시간 동안 37℃에서의 반응을 위해 50 ㎕의 효소 용액 부분을 거기에 가하였다. 반응 후, 생성된 (β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 HPLC로 분석하였다.
결과를 표 1에 나타내었다. 트랜스글루코실화 생성물은 pH 3 또는 높은 pH에서 발견되었고, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은, pH 5 반응에서 0.8%, pH 6 반응에서 1.0%로 생성되었다. 또한, 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 pH 5 반응에서 11.8%, pH 6 반응에서 11.2%로 생성되었다.
3) 아스코르브산 유도체와의 반응
시험 물질을 각종 pH 수준으로 조절된 0.1M 아세테이트 완충액 1ml에 녹여, 셀로비오스 0.3M 및 0.2M 각각의 자유 아스코르브산, 소듐 아스코르베이트, 칼슘 아스코르베이트, 자유 이소아스코르브산 및 소듐 이소아스코르베이트 농도가 되게 한다. 20시간 동안 37℃에서의 반응을 위해 50 ㎕의 효소 용액 부분을 거기에 가하였다. 이후, (β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 상기한 바와 동일한 방식으로 분석하였다.
결과를 표 2에 나타내었다. 각각의 아스코르브산 유도체는 트랜스퍼 반응 박게로 작용하며, 각각 2-O-(β-D-글루코피라노실) 유도체를 생성하였다.
4) 부분 정제
효소 단백질의 암모늄 설페이트 침전 후, 셀룰라제 시약 (Sigma), 셀룰라제 "Onozuka" RS 및 Pancelase BR (Yakult Pharmaceutical Ind, Co., Ltd.)을 각각 20mM 아세테이트 완충액 (pH 5.0)으로 이퀼리브레이션한 Q-Sepharose 이온 교환 수지 (Amersham Pharmacia Biotech Co.)에 가하고 이후, 트랜스퍼 활성 모두가 플로우쓰루 분획에서 발견되었다. 결과를 표 3에 기재하였다.
5) 효소 고정화
식품 첨가제로 시판되는 효소 시약 Pancelase BR는, 효소 (5%) 외에, 락토스를 95% 함유한다. 60ml의 20 mM 아세테이트 완충액 (pH 5.0)에 6g의 효소 시약 Pancelase BR을 가한 이후, 혼합물을 동일한 완충액으로 이퀼리브레이션된 Marathon WBA (2 ml 수지, Dow Chemical Co.사 제품)에 가하고, 플로우쓰루 분획을 수득하였다. 암모늄 설페이트를 20% 포화로 가하고, 혼합물을 수지상에 고정화하여 고정화 효소를 제조하였다 [Chitopearl BCW3510 (2 ml 수지, Fuji Spinning Co., Ltd.사 제조). 고정화 효소 수지를 0.35g의 아스코르브산 및 1g의 셀로비오스를 녹인 10ml의 20% 포화 암모늄 설페이트/20mM 아세테이트 완충액 (pH 5.0)에 가해 37℃에서 반응시켰다. 결과를 표 4에 기재하였다.
실시예 7
(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 정제
1ml의 20 mM 아세테이트 완충액 (pH 5.0)에 20mg 분량의 셀룰라제 시약 (Sigma)을 녹인 이후, 혼합물을 동일한 완충액으로 이퀼리브레이션된 Marathon WBA (0.5ml 수지, Dow Chemical Co.사 제품)에 가하고, 플로우쓰루 분획을 수득하였다. 효소 용액을 0.35g의 아스코르브산 및 1g의 셀로비오스를 녹인 10ml의 20mM 아세테이트 완충액 (pH 5.0)에 가해 혼합물을 37℃에서 2일간 반응시켜, 11.8%의 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 및 0.8% 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유한 반응 용액을 수득하였다. 용액을 UF 막으로 여과하여 수합 및 효소를 제거하고, 결과의 용액 (pH 4.3, 전기 전도도: 1.6 mS/cm)을 컬럼에 통과시켰다: Dowex 1-X8 column (아세테이트 형태, 1.5 x 12 cm), SV=2.5. 이후, 약 10배의 컬럼 부피 (200 ml) 증류수로 세척하고, 0-0.1M 초산의 직선 농도 구배 용출 (80 ml x 2)시키고, 0.1-1.0M 초산의 직선 농도 구배 용출 (80 ml x 2) 한다. 분획화는 높은 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함량 분획 (분획 65-68), 높은 미반응 아스코르브산 함량 분획 및 높은 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함량 분획 (분획101-108)을 성공적으로 생산하였다. 분획 101-108을, 높은 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 함량 분획 (2.4mg, 45% 수율)으로 수합하였다.
실시예 8
UVB 조사에 의해 유도된 인간 피부 상피 케라티노사이트 (HaCaT) 의 세포 사멸에 대한 2-O-(β-D-글루코피라노실) 아스코르브산의 보호 효과
인간 피부 상피 케라티노사이트 주 HaCaT (Heidelberg University의 Professor Fusenig으로부터 제공 받음)을, 10% 소 태아 혈청 (FBS)을 함유한 Dulbecco 개질 Eagle 배양액 (DMEM)으로 각 웰당 10,000개의 세포로 24웰 플레이트에 도말하고, 18 시간 이후, 세포를 35 밀리주울/제곱 센티미터 (mJ/cm2)로 UVB 광을 조사하였다 (최대 파장 312nm). 조사 2시간 전, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 20-100 μ몰로 가하고, 조사 직전 린싱하여 제거한다. 조사는,화학 시약이 없는 상태에서 PBS 내에서 실시하고, 이후 배양은 10% FBS를 함유한 DMEM 배양액에서 계속하여, 2-(4-요오도페닐)-3-(4-니트로페닐)-5-(2,4-디설포페닐)-2H-테트라졸륨 모노소듐 염 (WST-1)을 이용한 미토콘드리아 디하이드로게나제 활성 측정에 의해 조사 24시간 이후 살아있는 세포 개수를 측정하였다. 결과는 도 5에 나타내었다. 비교를 위해, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산 및 아스코르브산을 동일한 방식으로 분석하여, 결과를 또한 도 5에 나타내었다.
실시예 9
인간 피부 상피 케라티노사이트 중 세포 내 아스코르브산 농도에 대한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 효과:
인간 피부 상피 케라티노사이트 세포 HaCaT를, 370,000의 세포 개수로 100mm 직경 디쉬에 도말하였다. 16시간 배양이후, 10% FBS 및 40%의 24시간 동안 무혈청인 HaCaT 용액을 함유한 DMEM 중에 녹인 100 μ몰의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 가하였다. 배양액을 첨가 후 3-24시간후 제거하고, 빙냉 PBS로 2회 린싱하고 세포 시트를 트립신 처리하여 분리 세포를 수득하였다. 이들을 50μ몰 디티오트레이톨 (DTT)을 함유한 PBS로 현탁하고 원심분리로 3회 세척한다. 동결-해동을 2회 거친 세포를 Potter-타입 테플론 호모게나이저로 얼음 상에서 30초 동안 부순다. 세포 균질화물을 5℃에서 원심분리하여, 상층액을 분리하고 얼음상에 보관한다. 상층액은, Molcut (Nihon Millipore Co., Ltd. 사 제조; 고압 초여과 유닛, 노미널 분자량 한계 (NMWL): 1O,OOO, 폴리에테르설폰 막)으로 처리하고, 세포내 아스코르브산의 양을 쿨로메트릭 전기화학 측정기를 이용한 (ESA Co., Bedford, MA, 200 mV) HPLC에 의해 분석하였다 [AS-8020 System, Toso Co,, Ltd., 컬럼: Shodex ODSpak (4.6 x 150 mm, Showa Denko Co. Ltd 사 제조), 이동상: 0.1 M KH2PO4-H3PO4(pH 2.35)-O.1 mM EDTA-2 Na, 유속: 1.5 ml/분].
결과를 도 6에 도시하였다. 비교를 위해, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산 및 아스코르브산을 동일한 방식으로 분석하여, 결과를 또한 도 6에 나타내었다.
실시예 10
정상 인간 피부 섬유아세포 (NHDF)에 의한 콜라겐 합성에 대한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 촉진 효과:
정상 인간 피부 섬유아세포 세포 (NHDF)를, 370,000의 세포 개수로 100mm 직경 디쉬에 도말하였다. 16시간 배양이후, 10% FBS 및 40%의 24시간 동안 무혈청인 NHDF 배양 용액을 함유한 DMEM 중에 녹인 100 μ몰의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 가하였다. 1시간 후, 0.12ml의 (120μCi) L-[2,3-3H]프롤린을 가하고, 배양을 48 시간 동안 지속하였다. 배양후 배양액을 제거하고, 세포 시트를 PBS로 4회 세척한다. 세포를 이후 트립신 처리하고, 알칼리로 용해시키고 중성화하여 세포내 단백질을 수득하였다.Clostridium콜라게나제로 상기 단백질을 소화하여 얻은 분획을, Scintisol EX-H를 사용한 액체 신틸레이션 카운터로 방사능을 측정하였다. 콜라게나제로 처리하지 않은 세포내 단백질 분획 또한 액체 신틸레이션 카운터로 방사능을 측정하였다. 방사능의 차이를 계산하여, 콜라겐 합성 활성으로 기록하였다. 결과를 도 7에 도시하였다. 비교를 위해, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산 및 아스코르브산을 동일한 방식으로 분석하여, 결과를 또한 도 7에 나타내었다.
실시예 11
래트에서의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 장내 흡수:
Milli-Q Ultrapure Water (Millipore Corporation) (100 mg/4 ml) 중의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 용액을 피딩 튜브를 이용하여 100mg/kg의 투여량으로, Nihon Charles River Co.에서 구입한 밤새 단식시키고 깨어있는 10주령 수컷 Wistar 래트 (n=3)에게 구강 투여하였다. 0, 0.5, 2 및 4 시간후, 헤파린화 혈액 샘플을 문맥 정맥으로부터 수집하여, 각 샘플의 혈장을 원심분리에 의해 분리하였다 (6000 x g, 10분). 빙냉 10% 메타인산 (40 mM 디페록사민 메실레이트 함유)의 해당량을 가하고, 혼합물을 원심분리하여 (10,000 x g, 10분) 단백질 제거된 문맥 정맥 혈장을 얻고, 그 중의 비전환 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 및 아스코르브산 농도를 HPLC에 의해 측정하였다 (LC-lOAi System, Shimadzu Co., Ltd., 컬럼: Inertsil ODS-3 (GL Science Co., Ltd., 3.0 x 150 mm, 5 μm), 이동상: 15% MeOH-17 mM KH2PO4/H3PO4(pH 3.5)-5 mM 테트라-n-아밀암모늄 브로마이드, 유속: 0.3 ml/분, 컬럼 온도: 35℃, 측정 파장: 254 nm). 비전환 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 및 대사물 (아스코르브산)은, 투여후 30분에 최대 양으로 존재하였다. 결과는 도 8에 나타내었다.
이들 결과는, 본 발명의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산이, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산에 비해 안정성 및 연장된 활성 면에서 우수한 생리 효과를 가지는 프로비타민 C임을 나타낸다. 따라서, 식품, 화장품 및 유사 약물 또는 약물 분야에 적용을 가질 것으로 기대된다. 또한, 2-O-(테트라-O-아세틸-β-D-글루코피라노실)아스코르브산은, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조에 유용한 신규 중간체이다. 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 조성물은,Lycium genuse식물에서 추출로 수득 가능하다. 화학 합성에 더해, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산은 또한 글리코실트랜스퍼라제 반응에 의해 수득 가능하다.
실시예 12
인간 피부 섬유아세포의 개수 2배화 (PDL)에 대한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 효과
정상 인간 피부 섬유아세포 (NHDF) 세포를, 370,000의 세포 개수로 100mm 직경 디쉬에 도말하였다. 10% FBS를 함유한 DMEM 중에서 16시간 배양이후, 10% FBS 강화되고, 100μ몰 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 40%의 도메스틱 조절화된 배양으로 공급된 DMEM으로 배양액을 교체하였다. 배양을 46-188 시간 동안 지속하여, 세포가 거의 컨플루언트 상태에 이르게 한다. 도메스틱 조절된 배양은, NHDF 세포를 거의 컨플루언트할 때까지 분리 배양함으로써 제조하고, 이를 무혈청 배양액에서 24시간 동안 추가로 배양하고, 배양 상층액을 수합하고, 3일 내에 사용할때까지 냉장고에 보관한다. 상기 46-188 시간 동안의 배양과 관련하여, 배양액을 10% FBS 강화되고, 100μ몰 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 40%의 도메스틱 조절화된 배양으로 공급된 신선한 DMEM으로 3일마다 교체하였다. 배양액 교체시, 사용한 배양액 중의 세포 개수를 계수하고, PDL 평가에 사용하였다. 플레이트에 흡착된 세포 개수를 Coulter 카운터로 계수하였다. 배양 개시점의 PDL 값을 0으로 잡고, 이후의 PDL 값은 하기식에 의해 계산하였다:
PDL = log2(회수한 세포 개수/ 시딩한 세포 개수).
결과를 도 9에 개시하였다. 비교를 위해, 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 대신 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산 및 아스코르브산으로 대체하여 유사한 시험을 실시하여 결과를 또한 도 9에 나타내었다.
실시예 13
텔로미어 길이 감소 속도에 대한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 효과
NHDF 세포의 제놈 DNA 추출물을, 텔로미어 서열을 분해하지 않는 제한 효소로 처리하여, 텔로미어 전체 길이를 함유하는 DNA 단편 (Terminal Restriction Fragments, TRF)을 제조하였다. TRF를 전기영동으로 분리하여 텔로미어 DNA의 길이를 텔로미어에 특이 결합하는 레벨링된 프로브로 정량하였다. 본 연구에 사용한 방법의 자세한 것은 문헌에 공지이다 (Life Sciences, Vol.63, No.11, 935-948 (1998)).
NHDF 세포로부터 TRF의 제조 및 아가로스 젤 전기영동
인간 피부 상피의 섬유아세포 세포 (NHDF)를, 트립신 처리에 의해 분산하여, 1.5ml 튜브에 튜브 당 106개로 가하고, 2분간 4℃에서 1,200rpm에서 원심분리하고, 상층액을 버린다. 펠릿을 RNase가 없는 PBS(-) 1ml로 2회 세척후, 상층액을 가능한 한 충분히 제거하고, 세포를 -80℃에서 저장하였다. 냉동 샘플을 주변 온도로 복구시켜, 제놈 DNA를 키트를 사용하여 추출하였다 (IsoQuick Nucleic Acid Extraction Kit (ORCA Research Inc.)). 추출한 DNA를 10 mM Tris-HC1, 1mM EDTA, pH 8.0에 녹여 4℃에서 저장하였다. DNA 함량은 DNA 결합 시약 Hoechist 33258를 이용해 형광리더 (Cytofluor 2350, Millipore Corporation)로 측정하고, TRF를 HinfI 처리로 제한 소화하여 제조하였다. 제한 소화는 다음과 같이 실행하였다. 1.5ml 튜브에, 2㎕의 10 x H 완충액 (TaKaRa. Kyoto)을 가하고, 추출한 제놈 DNA (2 μg)의 용액, 소독수를 가하여 19㎕를 만들고, 마지막에 1㎕의 HinfI (6U/㎕, TaKaRa, Kyoto)를 가하였다. 반응은 37℃에서 3-4시간 실시하고, 혼합물을 -20℃에 저장하였다. 아가로스의 젤 플레이트 (type I, Sigma)를 제조하여, 브릿지 및 베드상의 아가로스 농도가 각각 1% 및 0.8%가 되게 하였다. 1 x Boyer 완충액 (50 mM Tris-HC1, 20 mM 소듐 아세테이트, 2 mM EDTA, 18 mM NaCl, pH 8.0)을 사용하였다. 각 래인당 0.5㎍의, 1 Kb DNA Ladder (GIBCO BRL)를 사이즈 마커로 사용하고, 3㎕의 로딩 완충액 중의 혼합물 샘플을 젤상에 가하고, 전기영동을 35 V/cm에서 20시간 동안 실시하였다.
트랜스블랏
전기 영동 이후, 아가로스 젤을 잘라 에티듐 브로마이드 (2㎍/ml)로 15분간 염색하여, 젤 사진을 UV 트랜스일루미네이터 상에서 찍었다. 이후, 젤을 변성 용액에 담가 (0.2 N NaOH, 0.6 M NaCl), 25분간 주변온도에서 진탕후, 증류수로 1회 세척하였다. 젤을 다시 중성화 용액에 담그고 30 분간 진탕하였다. 젤을 6x SSC로 채운 블라팅 장치에 놓인 3MM 여과지에 놓되, 공기가 들어가지 않게 주의한다. 이후, 6x SSC로 미리 담근 니트로셀룰로스 막 여과지 (OPTITRAN BA-S85, Schleicher & Schuel), 6x SSC로 미리 담근 3MM 여과지, 종이 타월, 유리판, 및 누르개 (2 kg)를 순서대로 젤상에 올려놓고, 블라팅을 밤새 실시하였다. 블라팅 이후, 막 여과지를 3x SSC에 담가, 물을 간단히 따라내고, 이후 웰의 위치를 UV 트랜스일루미네이터 상에서 체크하였다. 막 여과지를 여과지 사이에 샌드위치 시켜, 이후 밤새 80℃에서 가열하였다 (베이킹).
(TTAGGG) 4 프로브 레벨링 및 혼성화
베이킹된 여과지를 3x SSC에 담가, 이후 혼성화 완충액 (10x Denhart 용액, 1M NaCl, 50 mM Tris-HCl (pH 7.4), 10 mM EDTA, 0.1% SDS, 50 ㎍/ml 변성화 연어 정자 DNA)에 담가, 3-4시간 동안 65℃에서 진탕하여 예비 혼성하였다. 예비혼성 이후, 막여과지를 실딩백에 넣고, [32P] 5'-말단 레벨링된 (TTAGGG)4프로브 (TaKaRa) 및 1㎕의 10mg/ml 변성 연어 정자 DNA가 첨가된 혼성화 완충액 2ml를 가하였다. 백을 밀폐하여, 공기가 생기지 않도록 한다. 이후, 밤새 백을 50℃에서 인큐베이션하여 혼성화를 실시하였다.
오토래디오그라피
혼성화 이후, 막 여과지를 세척 완충액 (4x SSC, 0.1% SDS)에 담가, 15분간 55℃에서 진탕하였다. 상기 과정 4회 반복 후, 여과지 상의 물을 충분히 제거하고, 이후 여과지를 X 레이 필름 (Scientific Imaging Film, Kodak)과 함께, 강화 스크린을 가진 카세트에 함께 세팅하여, 오토래디오그라피를 밤새 실시하였다. 뭉개져 나타난 TRF 밀도 피크를 레이져 덴시토미터 (Ultroscan XL, Pharmacia)로 측정하고, 이동성을 측정하였다.
결과를 도 10에 개시하였다. 비교를 위해, 2-O-(α-D-글루코피라노실)아스코르브산 및 아스코르브산의 결과를 수득하여 결과를 또한 도 10에 나타내었다.

Claims (21)

  1. 하기식 1의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는 그의 생물학적으로 수용되는 염 또는 에스터:
    [화학식 1]
  2. 식물에서 추출된 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 프로비타민 C 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서, 식물이Solanaceae패밀리 식물인 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서, 식물이Lycium genuse식물 또는Lycium genuse의 신선한 또는 말린 과일인 조성물.
  5. 식물로부터 추출에 의한 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 식물이Solanaceae패밀리 식물인 제조 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 식물이Lycium genuse식물 또는Lycium genuse의 신선한 또는 말린 과일인 제조 방법.
  8. 하기식 2의 2-O-(테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)아스코르브산:
    [화학식 2]
    (식 중, 각 R은 독립적으로 C1-5알킬기를 나타냄).
  9. 제 8 항에 있어서, 식 2 중의 모든 R기가 아세틸기인 화합물.
  10. 중간체로서 2-O-(테트라-O-아실-β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 사용하여 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 제조하는 방법.
  11. β-D-글루코실트랜스퍼라제를 이용하여, 아스코르브산 및 β-D-글루코실 화합물의 반응에 의해 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 제조하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산과 함께 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 생산함을 특징으로하는 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, β-D-글루코실트랜스퍼라제가 셀룰라제임을 특징으로하는 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산의 제조 방법.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 프로비타민 C 조성물.
  15. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 및 6-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산을 함유하는 프로비타민 C 조성물.
  16. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 14 항 또는 제 15 항 중 어느 한 항의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는 프로비타민 C로 동일한 것을 포함하는 조성물을 함유하는 식품.
  17. 제 16 항에 있어서, 비타민 C 강화된 식품인 식품.
  18. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 14 항 또는 제 15 항 중 어느 한 항의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는 프로비타민 C로 동일한 것을 포함하는 조성물을 함유하는 자외선 손상 보호제.
  19. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 14 항 또는 제 15 항 중 어느 한 항의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는 프로비타민 C로 동일한 것을 포함하는 조성물을 함유하는 미백 화장품.
  20. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 14 항 또는 제 15 항 중 어느 한 항의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는 프로비타민 C로 동일한 것을 포함하는 조성물을 함유하는 주름/처짐 예방 화장품.
  21. 제 1 항의 2-O-(β-D-글루코피라노실)아스코르브산 또는 그의 생물학적으로 수용되는 염 또는 에스터 또는 프로비타민 C 성분으로 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 14 항 또는 제 15 항 중 어느 한 항의 조성물을 함유하는, 피부 노화 예방 약학 조성물.
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