상기 목적에 따라, 본 발명은 소화효소 억제 작용 및 장의 연동운동 촉진 작용을 갖는 미생물 셀룰로오스를 함유하는 비만 억제용 바이오셀룰로오스를 제공한다.
상기 바이오셀룰로오스는 미생물 셀룰로오스, 과당(Fructose) 및 수분으로 구성됨을 특징으로 하며,
보다 구체적으로, 상기 바이오셀룰로오스는 미생물 셀룰로오스 45 - 60 중량 %, 과당(Fructose) 40 - 55 중량 % 및 수분 3 - 6 중량 %, 바람직하게는 미생물 셀룰로오스 50 중량 %, 과당 45 중량 % 및 수분 5 중량 %로 구성되는 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 바이오셀룰로오스는 미생물 셀룰로오스에 과당 및 수분을 첨가하여 하기와 같은 제조공정을 통하여 제조가능한데,
예를 들어, 미생물 셀룰로오스로부터 바이오셀룰로오스를 제조하기 위한 제조공정을 보다 구체적으로 설명하면,
미생물 셀룰로오스는 미생물 셀룰로오스 생산균주, 바람직하게는 아세토박터(Acetobacter)속의 균주를 미생물 셀룰로오스 생산배지, 바람직하게는 초산과 설탕이 함유된 과일쥬스에 접종하고 진탕 또는 에어 리프트(air lift)형 발효조에서 배양시켜 입자(particle) 또는 침전물(pellet)모양의 미생물 셀룰로오스가 분산된 형태로 생산 되도록 한 후, 전기 배양액 자체를 초모로 사용하여, 본 배양을 미생물 셀룰로오스 생산배지에 접종하고 정치배양한 다음, 반투명한 겔 상태의 미생물 셀룰로오스를 제조 할 수 있다.
또한, 상기와 같은 과정으로 제조된 반투명한 겔 상태의 미생물 셀룰로오스는 그 내부에 배지 성분 및 균체를 함유하고 있으므로, 물에 침지 및 세정하고 가열하여, 불순물이 제거된 겔 상의 미생물 셀룰로오스를 제조 가능하다. 이러한 겔 상의 미생물 셀룰로오스는 스폰지 또는 여과포를 이용하여 공압 또는 유압 압착기에서 압착하여 약 0.4 - 0.8mm 정도의 웨트 시이트(wet sheet)로 제조 될 수 있으며, 상기 제조된 웨트 시이트는 건조 시킨 후 분쇄가 용이 하도록 하기 위하여, 3 - 10% 과당 또는 설탕 용액 또는 부형제에 침지하여 미생물 셀룰로오스 웨트 시이트가 과당 또는 설탕 용액 또는 부형제를 흡수하도록 하여 웨트 시이트 두께가 2 - 4mm로 복원되도록 하고, 복원된 미생물 셀룰로오스 웨트 시이트를 공압 또는 유압 압착기로 재차 압착하여 두께 약 0.4 - 0.8mm인 바이오셀룰로오스 웨트 시이트가 제조 될 수 있다.
또한, 상기 바이오셀룰로오스 웨트 시이트를 건조실에서 열풍 또는 동결 건조시킨 후, 건조 된 시이트를 건식 분쇄기로 분쇄하여 30 - 50 메시(mesh) 체에 통과 시켜 바이오셀룰로오스 분말을 수득 할 수 있다.
상기의 제조공정을 통하여 수득된 바이오셀룰로오스 건조 분말의 1회 복용량인 5 g 내에는 식이섬유가 50.2 % 함유되어 있다.
본 발명의 바이오셀룰로오스는 건강을 위한 식품, 음료, 또는 음료첨가제로 사용할 수 있으며, 상기 바이오셀룰로오스는 식품 총 중량에 대하여 0.01 % 내지 10 중량%로 물에 혼합하여 체지방 및 체중 감량 효과를 갖는 비만억제용 제제로써 분말, 과립(Granule), 정제, 연질 또는 경질 캡슐, 드롭프스, 티백 또는 음료의 제형을 포함하며, 바람직하게는 분말형 제제이다.
상기 바이오셀룰로오스는 소화효소 억제 작용 및 장의 연동운동 촉진 작용이 있으므로, 본 발명의 바이오셀룰로오스는 포만감 충족, 소화효소 작용 억제, 배변효과 향상 및 영양성분 흡수 억제로 인한 체지방 및 체중 감량 효과를 갖음을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기의 제조공정에 따라 얻어진 바이오셀룰로오스를 유효성분으로 함유하는 비만 억제용 기능성 식품 조성물을 제공한다.
상기의 기능성 식품 조성물은 체지방 및 체중 감량 효과를 갖는 비만억제용 식품 및 음료 등에 다양하게 이용될 수 있다.
본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는, 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 캔디, 과자류, 차, 비타민 복합제, 건강기능 식품류 등이 있다.
본 발명의 음료 조성물은 지시된 비율로 필수 성분으로서 상기 성분을 함유하는 것 외에는 액체성분에는 특별한 제한점은 없으며 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 조성물 100 ㎖당 일반적으로 약 1 내지 20 g, 바람직하게는 약 5 내지 12 g이다.
상기 외에 본 발명의 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민류, 광물(전해질), 식이성분, 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 조성물들은 천연 과일 주스 및 과일 주스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 본 발명은 요쿠르트 등의 유산균 제제 음료 또는 페이스트 등의 혼합제로 사용할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 바이오셀룰로오스는 독성 및 부작용이 거의 없으므로 예방 목적으로 장기간 복용 시에도 안심하고 사용할 수 있다.
본 발명의 바이오셀룰로오스를 함유하는 식품 조성물은 체지방 및 체중 감량을 목적으로 식품 또는 음료에 첨가될 수 있다. 이 때, 식품 또는 음료 중에 본 발명의 상기 식품 조성물의 양은 일반적으로 전체 식품 중량의 0.01 내지 30 중량 %로 가할 수 있으며, 음료 조성물에는 100 ㎖를 기준으로 0.02 내지 30 g, 바람직하게는 0.3 내지 1 g의 비율로 본 발명의 식품조성물을 가할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 바이오셀룰로오스를 필수적으로 함유하는 식품 조성물을 제과·제빵류, 면류, 두부, 육가공류, 김치를 포함한 발효식품 등의 식품가공 생산 공정 과정이나 완제품 상에 5 내지 50,000 ppm의 농도로 첨가함으로써, 제품의 보존기간을 연장하고, 부패를 방지하며 유통기한을 연장시킬 수 있는 천연보존료 기능을 갖는 식품첨가물을 또한 제공한다.
또한, 본 발명은 식품첨가제를 식품에 대한 살균제, 향신료, 조미제, 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등 또는 식품소재의 필수원료로 사용하는 것을 특징으로 하는 식품첨가제의 이용방법을 제공한다.
이 때 식품첨가제는 식품을 침지, 분무 또는 혼합하여 상기 식품에 첨가할 수 있으며, 이러한 첨가제의 비율은 그렇게 중요하진 않지만 본 발명의 조성물 100 중량부 당 0.01 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
식품은 과일, 야채, 과일이나 야채의 건조제품이나 절단제품, 과일주스, 야채주스, 이들의 혼합주스이거나 산성음료수를 포함하는 음료류, 쿠키, 사탕, 카라멜, 껌 등과 같은 제과류, 제빵류, 아이스크림 제품류, 다(茶)류, 요구르트와 같은 발효유식품, 유가공식품, 양념류, 주류, 통조림 또는 병조림류, 면류, 축산 가공식품, 수산가공식품, 미생물발효식품, 두류식품, 곡류식품, 육가공류, 감초류, 허브류 중 어느 하나 또는 하나 이상이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 바이오셀룰로오스의 제조예
본 발명의 비만억제용 제제인 바이오셀룰로오스는 미생물 셀룰로오스에 과당 및 수분을 첨가하여 제조 할 수 있는데, 미생물 셀룰로오스를 제조하기 위하여 사과쥬스를 생수에 35%(v/v)가 되도록 희석하여 초산 1%(v/v)를 가한 배지(pH 3-4) 400 ㎖를 1L 삼각플라스크에 넣고, 아세토박터 균주(Acetobacter xylinum)를 접종하여 30℃, 150rpm 조건에서 1일 내지 3일간 진탕 시킨 후, 제조된 배양액 초모를 초산 1%(v/v)와 설탕 10%(v/v)가 포함된 35% 사과쥬스 희석액(pH 3-4) 400㎖가 들어 있는 1L 비이커에 5%(v/v)로 접종하고, 30℃에서 5-8일간 정치배양하였다.
상기의 과정을 통하여 제조된 5 - 8㎜ 두께의 반투명 겔 상의 미생물 셀룰로오스는 그 내부에 배지 성분 및 균체를 함유하고 있으므로, 물에 1-2일간 침지하고 맑은 물로 1-2회 세정한 후 100℃에서 20-60 분간 가열하여 불순물을 제거한다. 불순물이 제거된 겔 상의 미생물 셀룰로오스는 공압 압착기에서 스폰지를 이용하여 두께 약 0.4 - 0.8mm 정도로 압착하여 수분 함량이 85 - 95%의 미생물 셀룰로오스 웨트 시이트(wet sheet)를 제조하고, 제조된 웨트 시이트는 3% - 10% 과당 용액에 60 - 120분간 침지시킨다. 침지 후, 미생물 셀룰로오스는 과당액을 재 흡수하여 두께 2 - 4mm로 복원된다. 복원된 미생물 셀룰로오스를 공압 압착기로 재차 압착하면 두께 약 0.4 - 0.8mm인 바이오셀룰로오스 웨트 시이트가 제조된다.
제조된 바이오셀룰로오스 웨트 시이트는 50 - 80 ℃ 건조실에서 12 - 24 시간 건조시키고, 건조된 시이트를 건식 분쇄기로 분쇄하여 30 - 50 메시(mesh) 체에 통과 시켜 바이오셀룰로오스 분말을 제조하였다.
상기의 과정을 통하여 제조된 비만억제용 제제인 바이오셀룰로오스의 조성은 표 1과 같으며, 본 바이오셀룰로오스는 하기의 임상예의 시료로 사용하였다.
성분 |
% |
미생물 셀룰로오스 |
50.2 |
과당(Fructose) |
45.9 |
수분 |
3.9 |
섬유소직경(㎛) |
<300 |
임상예 1. 실험대상자 선정
인터넷과 전단 공고를 통하여 비만 치료를 원하는 20세 - 50세 미만의 여성 자원자를 모집하여 신체계측과 인터뷰(interview)를 통하여 BMI 25이상이며 아래의 제외기준에 해당되지 않는 여성을 선별하여 연구 대상으로 하였다. 또한, 면담을 통하여 실험대상자들의 일반적인 인적사항, 신체상황, 생리상태, 운동상태, 식습관 및 배변상황을 조사하고 연구의 목적과 진행과정, 부작용의 가능성에 대해 충분히 설명하였다. 복용 시험을 시작하는 날 선정된 피험자들에 대하여 신체계측을 행하고 공복상태에서 채혈을 하였으며 평소의 식품섭취 실태를 조사하였고, 하기의 제외기준을 적용하여 실험대상자를 선정하였다.
제외기준
1) 이뇨제를 복용하고 있는 고혈압 환자
2) 경구혈당강하제, 인슐린을 사용하는 당뇨환자
3) 심장, 신장, 간, 갑상선, 뇌혈관 질환자4) 위장관계, 통풍, 포피리아 질환자
5) 정신질환자
6) 항우울제, 식욕억제제, 피임약, 스테로이드 제제, 여성호르몬제 복용자
7) 임신이나 수유중인자
8) 연구 시작일부터 3개월 이내에 상업적인 비만 프로그램에 참여하였거나 다이어트 식품을 복용한 경우
상기의 과정을 통하여 선정된 실험대상자들은 총 15명이었으며, 실험에 끝까지 참여한 대상자는 총 13명이었다. 이중 1명은 알레르기 및 복통을 일으켜 실험을 중단하였으며, 1명은 개인적 사정으로 실험을 중단하였다. 실험대상자들 중 규칙적인 운동을 한 대상자는 4명이었으며, 이들의 초기 특성은 표 2에 나타난 바와 같았다.
계측항목 |
실험대상자 |
인원수 |
13 |
나이(year) |
37.2±7.5 |
체중(kg) |
69.1±7.4 |
BMI(kg/m2) |
28.3±2.7 |
W/H 비율 |
0.8±0.4 |
체지방율(%) |
35.9±3.2 |
체지방량(kg) |
24.8±4.3 |
수축기 혈압(mmHg) |
124.4±8.4 |
이완기 혈압(mmHg) |
79.3±8.2 |
임상예 2. 바이오셀룰로오스의 복용 방법
실험은 2004년 1월 12일부터 3월 13일 까지 9주간 시행되었고, 실험기간 동안 약 500 kcal 정도의 가벼운 한식 위주의 식사를 권유하였고, 일상 식사패턴을 유지하되 두 끼를 택하여 식전 30분에 상기 실시예 1의 바이오셀룰로오스를 복용하도록 하였다. 비만억제용 제제는 1회 복용량으로 5 g씩 복용하였으며, 5 g 내에는 식이섬유가 55.26%(2.76 g) 함유되어있다. 또한, 걷기, 수영, 에어로빅 등의 유산소 운동을 1주일에 3회 이상, 1회 시 약 300 kcal가 소비될 정도의 운동을 권유하였다.
임상예 3. 체중, 체지방율 및 신체계측치의 변화 측정
실험대상자들은 실험 실시 후 3 주에 한 번씩 연구소에 방문하게 하여 매 방문 시 마다 혈압, 신체계측, 체지방 측정을 실시하였고, 복용시의 부작용이나 기타 문제점들에 대해 조사하였다. 시험 종료 시에는 다시 한 번 공복 시 채혈을 실시하였다.
3-1. 신체계측
신장과 체중은 전자신장계(파닉스, 서울, 대한민국)를 이용하여 측정하였다. 신체계측은 매번 일정한 시간에 측정하도록 하였고 식사 전에 가벼운 복장으로 측정하도록 하였고 신장은 0.1cm, 체중은 0.1kg 이내로 측정하여 수치를 기재하고 BMI와 비만도를 산출하였다. 허리둘레와 엉덩이 둘레는 줄자를 사용하여 동일한 연구자가 측정하였으며 허리(waist)/엉덩이(hip)(W/H) 비율(ratio)을 산출하였다. 신체조성은 체성분 분석기인 인바디(Inbody) 3.0(바이오스페이스, 서울, 대한민국)을 이용하여 측정하였으며 체지방량, 체지방률, 제지방량(lean body mass), 체수분량 및 복부지방률을 산출하였다.
3-2. 식이 섭취조사
일일 섭취 열량과 영양소에 대한 분석을 위해서 일주일에 3회 식사일기를 기록하게 하여 연구자에게 매주 온라인으로 보내도록 하였으며 검토 후 부족한 기재 내용은 전화나 면담을 통한 인터뷰로 보완하도록 하였다. 수집된 식단은 한국영양학회에서 제작한 영양평가 프로그램 캔-프로 버전 2.0(Can-pro version 2.0)을 사용하여 영양소를 분석하였다.
상기 과정을 통하여 체중, 체지방율 및 신체계측치의 변화를 측정한 결과, 체중, BMI, 허리둘레, 체지방량, 체지방율에서 3주 째부터 감소되기 시작하였으며 엉덩이 둘레는 6주 째부터 감소되기 시작하였다. 9주간 비만억제용 제제 복용 후 체중은 1명을 제외하고(이 경우 6주까지 감소하다가 9주째 체중이 소폭으로 증가하여 총 증가량은 0.2kg이었음) 모두 감소하였으며 감소 범위는 1.0 - 3.9kg이었고 평균 감소량은 2.2±1.3kg이었다. 이에 따라 BMI도 역시 1인(이 경우 6-9주째에 증가하여 총 0.08kg 증가)을 제외하고 모두 감소하였으며 감소범위는 0.4 - 1.6이었고 평균 감소량은 0.9±0.5 이었다. 허리둘레는 1명(이 경우 6-9주째에 증가하여 총 증가량 0.60cm)을 제외한 다른 모든 대상자에서 1.4 - 7.0cm 감소하였으며 평균 감소치는 3.5±2.2cm이었다. 엉덩이 둘레는 6주 째부터 유의적으로 감소하여 9주 후에는 역시 1명(이 경우 총 증가량 2.2cm)을 제외하고 다른 모든 대상자에서 0.8 - 6.5cm 감소하여 평균 3.1±2.3cm 감소하였다. 허리/엉덩이 비율과 근육량은 9주간 유의적인 차이를 보이지 않았다. 체지방량은 3주 후부터 꾸준히 감소하여 1명(이 경우 6-9주째 증가하여 총 증가량 0.3kg)을 제외하고 나머지 모든 대상자에게서 0.2 - 2.4kg 감소하였으며 평균 감소량은 1.4±0.8kg으로 나타났다. 체지방률은 1인(총 증가량 0.4%)을 제외한 모든 대상자에서 0.2 - 2.5% 감소한 것으로 나타났으며 평균 1.2±0.9% 감소하였다.(*P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001)(표 3 및 표 4 참조).
게측항목 |
초기(Baseline) |
3주 |
6주 |
9주 |
체중(kg) |
69.1±7.4 |
68.2±7.2*
|
67.6±7.2***
|
66.9±7.0***
|
BMI |
28.3±2.7 |
27.9±2.8*
|
27.7±2.7***
|
27.4±2.7***
|
허리둘레(cm) |
87.0±6.1 |
85.3±7.2*
|
83.5±6.1**
|
83.5±6.3***
|
엉덩이 둘레(cm) |
103.4±6.4 |
102.6±6.0 |
101.1±6.2**
|
100.3±5.9***
|
W/H 비율 |
0.84±0.04 |
0.83±0.06 |
0.83±0.04 |
0.83±0.05 |
근육량(kg) |
41.5±3.7 |
41.5±3.3 |
41.6±3.5 |
41.2±3.2 |
체지방량(kg) |
24.8±4.3 |
24.1±4.2***
|
23.6±4.4***
|
23.4±4.2***
|
체지방률(%) |
35.86±3.16 |
35.18±2.83*
|
34.68±3.27***
|
34.68±2.97***
|
복부지방 |
0.93±0.05 |
0.92±0.04 |
0.91±0.05**
|
0.91±0.05**
|
계측항목 |
감소율(reduction,%) |
체중(kg) |
- 2.21±1.29**
|
BMI |
- 0.89±0.50**
|
허리둘레(cm) |
- 0.009±0.0.22*
|
엉덩이 둘레(cm) |
- 3.52±2.19***
|
W/H 비율 |
- 3.12±2.26**
|
근육량(kg) |
- 0.37±0.90 |
체지방량(kg) |
- 1.42±0.78**
|
체지방률(%) |
- 1.18±0.85 |
임상예 4. 혈압 측정 및 혈액 분석
실험대상자를 안정시킨 상태에서 디지털 방식의 자동혈압계(WS-210, Nissei, 일본)를 사용하여, 최고혈압과 최저혈압을 측정하였다. 채혈은 최소 12시간 이상의 공복을 유지한 상태에서 실시하였으며 1회용 주사기로 10㎖를 채혈하여 1㎖은 헤파린(heparine)을 처리하고 나머지는 혈청을 얻고자 분리하였다. 헤파린을 처리하여 얻은 전혈에서 일부를 취해 헤모글로빈을 측정하였으며 나머지 혈액은 분리하여 혈장을 얻어 혈청과 함께 -20℃에 보관하였다가 분석에 사용하였다.
혈액 분석은 헤모글로빈, 총 단백질, 혈당, 인슐린(insulin), C-펩타이드(pepetide), 총 콜레스테롤, 중성지방, BUN 및 빌리루빈(bilirubin) 등을 측정하고 간기능 검사를 위하여 GOT, GPT 및 알칼라인 포스파타제(alkaline phosphatase)의 활성을 측정하였다.
4-1. 헤모글로빈 측정
헤모글로빈은 시안메트헤모글로빈(cyanmethemoglobin)을 이용한 색소측정 방법(colorimetric method)으로 헤모-에스 시약(Hemo-s Reagent, 영동제약, 서울, 대한민국)을 사용하여 측정하였다. 혈액에 페리시안화 칼륨(potassium ferricyanide)과 시안화나트륨(sodium cyanide)을 가하여 모든 헤모글로빈을 시아노메트헤모글로빈(cyanomethemoglobin)으로 전화시킨 후 540nm에서 흡광도를 측정하여 정량하였다.
4-2. 글루코스(Glucose) 측정
혈당은 글루코스 옥시다제(glucose oxidase) 효소법으로 글루코스 키트(glucose E-kit, 영동제약, 서울, 대한민국)를 사용하여 분석하였다. 포도당, 산소, 물은 글루코스 옥시다제에 의해 글루코닉 산(gluconic acid)과 과산화수소(H2O2)를 형성한다. 과산화수소에 색소인 4-AA와 페놀(phenol)을 가하여 발색시키는 원리를 이용하여 측정한다.
4-3. 인슐린(Insulin) 및 C-펩타이드(peptide) 측정
인슐린은 외막-A-카운트 인슐린 키트(Coat-A-count insulin kit, DPC, USA)를 사용하였고, C-펩타이드는 이중 항체 C-펩타이드 키트(double antibody C-peptide kit, EURO DPC)를 사용하여 r-카운터(counter)(COBRA 5010 series Quantum, USA)로 분석하였다.
4-4. 총 단백질 측정
단백질에 뷰렛 시약(biuret reagent)인 알칼라인 쿠퍼 타르트레이트(alkaline copper tartrate)를 가하면 구리-단백질 복합체(copper-protein complex)인 보라색의 유색화합물이 형성되고, 이 물질이 단백함량과 비례하는 원리를 이용한 영동제약(서울, 대한민국)의 키트 시약을 사용하여 분석하였다.
4-5. 총 콜레스테롤(Total cholesterol) 측정
혈청 중에는 유리형 및 에스터형 콜레스테롤이 존재하며 에스터 형에 콜레스테롤에스터 하이드롤라제(cholesterolester hydrolase) 효소를 반응시키면 유리형과 지방산으로 분해 되고 유리형에 콜레스테롤 옥시다제(cholseterol oxidase)를 반응시키면 과산화수소와 4-δ-콜레스테롤이 생성된다. 생성된 과산화수소에 퍼옥시다제(peroxidase)와 4-아미노안티피린(aminoantipyrine) 및 페놀(phenol)을 동시에 반응시키면 산화적 축합반응으로 키논이 생성되며 이를 비색하여 콜레스테롤을 정량하게 되는 원리를 이용하여 측정하였다.
4-6. 중성지질농도(Triglyceride) 측정
혈청 중 중성지질농도(triglyceride)는 중성지질측정용 키트 시약(ASAN제약, 서울, 대한민국)을 사용하였다. 중성 지방을 지단백 가수 분해 효소(lipoprotein lipase)로 분해 시켜 얻은 글리세롤(glycerol)에 글리세롤키나제(GK)를 작용시켜 L-α-글리세롤 인산을 형성시킨다. 여기에 글리세롤 인산옥시다제(GPO)를 작용시켜 글리세롤 인산을 산화시키고, 발생되는 과산화수소에 4-아미노안티피린을 작용시켜 형성된 키노이드 색소를 측정하는 원리이다.
4-7. 요소 질소(Urea nitrogen) 측정
혈청 요소(urea)는 우레아제(urease) 효소법으로 측정하였다. 우레아제 효소법은 우레아제 효소 완충액에 혈청을 가하고 37℃에서 반응시키면 요소는 암모니아와 탄산으로 분해되며, 여기에 살리실산, 알칼리성 차아염소산을 가하면 암모니아는 크롤아민이 되고 또한 인도페놀이 생성되어 증색되면 이를 비색정량하는 방법으로 우레아 N-E 키트(Urea N-E kit, 영동제약, 서울, 대한민국)를 사용하였다.
4-8. 총 빌리루빈(bilirubin) 측정
에블린-말로이(Evelyn-Malloy) 변법(Malloy HT., et al., J. Biol. Chem., 119, pp481, 1937)에 따라 혈청 빌리루빈 성분의 다이아조(Diazo) 반응에 의한 아조빌리루빈(Azobilirubin) 증색을 비색정량하는 방법으로 영동제약(서울, 대한민국)의 키트를 사용하여 측정하였다.
4-9. 글루타메이트 옥살로아세테이트 트랜스마이나제(Glutamate oxaloacetate transaminase, GOT) 측정
혈청 중의 GOT 작용으로 아스파르틱 산(aspartic acid)과 α-케토글루타릭 산(α-ketoglutaric acid)는 옥살로아세틱 산(oxaloacetic acid)와 L-글루타믹 산(L-glutamic acid)으로 변화 된다. 다시 옥살로아세틱 산은 조효소 NADH의 존재하에서 MDH 작용으로 말레이트(malate)를 생성하는데 이 때 NADH가 NAD+로 산화되면서 감소되는 흡광도를 GOT 키트(영동제약, 서울, 대한민국)를 사용하여 측정하였다.
4-10. 글루타메이트 피루베이트 트랜스아미나제(Glutamate pyruvate transaminase, GPT) 측정
혈청중의 GPT 작용으로 L-알라닌(L-alanine)과 α-케토글루타릭 산은 피루빅 산(pyruvic acid)과 L-글루타믹 산으로 변화 된다. 생성된 피루베이트(pyruvate)는 조효소 NADH의 존재하에 LDH 작용으로 락테이트(lactate)를 생성하는데 이 때 NADH가 NAD+로 산화되면서 흡광도가 감소한다. 흡광도의 감소율을 측정함으로서 효소의 활성을 산출할 수 있다. GPT 활성은 GPT 키트(영동제약, 서울, 대한민국)를 사용하여 측정하였다.
4-11. 알칼라인 포스파타제(Alkaline phosphatase, ALP) 측정
페닐인산과 알카리성 인산효소의 반응에 의하여 분리되는 페놀과 4-아미노산 안티피린의 축합반응으로 생성되는 키논을 비색하여 정량하는 킹 킹(Kind King) 변법(Kind PR., et al., J. Clin. Path., 7, pp322, 1954)에 의하여 ALP 키트(영동제약, 서울, 대한민국)를 사용하여 측정하였다.
상기 과정을 통하여, 혈압 및 혈액 분석을 수행한 결과, 실험대상자들의 혈압은 WHO 기준의 정상 혈압 범위(수축기 <140mmHg, 이완기 <90mmHg)에 있었다. 실험대상자들의 체중과 최고 또는 최저 혈압간에는 유의적인 상관관계가 없었다. 또한 비만억제용 제제 섭취로 인한 유의적인 변화는 없는 것으로 나타났으며, 비만인의 경우 흔히 혈압이 올라가는 것으로 알려져 있으나 중등도의 비만 환자들인 본 실험대상자들의 혈압은 비교적 정상범위에 속해 있었다.
비만억제용 제제를 섭취하는 9주 동안 탄수화물 대사의 변화를 분석 하기위해 공복 시 측정한 혈당은 4.6% 증가하는 경향이 있었으나 유의적인 차이는 없었고, 혈장 인슐린은 68.3%로 유의적으로 증가하였으며 C-펩타이드의 변화는 유의적인 차이를 보여주지 않았다. 인슐린 민감도(insulin sensitivity)를 반영할 수 있는 어림치인 인슐린 저항성 지수(insulin resistance index, IRI)는 혈장 인슐린농도와 혈당의 곱으로 나타낼 수 있다. 실험대상자들의 IRI는 74.5% 증가하였는데, 이는 혈당보다 혈장 인슐린 농도가 증가했기 때문으로 볼 수 있는데, 혈장 인슐린의 증가는 C-펩타이드의 증가와 유의적인 양의 상관성을 보였으므로 췌장에서의 인슐린 분비가 증가했기 때문으로 볼 수 있다(P<0.01). 이러한 결과는 미생물 셀룰로오스 건조분말로 만들어진 비만억제용 제제 내에 글루코스(glucose)나 말토스(maltose) 등의 단당류나 이당류 등이 함유되어 있을 가능성을 시사한다. 표 2에 표기한 바와 같이, 미생물 셀룰로오스 건조 분말 내에 탄수화물이 40 %이하 함유되어 있다고 보고하였으므로, 이 중 단당류나 이당류의 함량이 어느 정도 되는지를 분석해 볼 필요가 있다.
실험 종료 시의 대상자들의 체중과 BMI와 유의적인 양의 상관성을 보여주어 공복 시 혈당이나 중성지방, 콜레스테롤 농도보다는 체중과 BMI가 인슐린 저항성과 관련성이 큰 것으로 나타났다. 그러나 체지방량이나 체지방 비율과 인슐린 농도간의 상관성은 보이지 않았다. 혈청 지질에는 변화가 없었으며 일반적으로 공복 시 인슐린과 혈당은 혈청이나 근육, 간, 췌장의 중성지방 함량과 양의 상관관계를 갖는 것으로 보고되어 있으나, 본 실험에서는 혈청 지수들간의 상관관계를 볼 수 없었다. 간기능 검사를 위하여 측정한 혈액 지수 중 요소질소(BUN)는 통계적으로 유의하게 감소하였고, 빌리루빈 수치는 감소경향을 나타내었지만 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. GOT는 유의한 변화를 보이지 않았고, GPT는 31.8% 증가하였으나 정상 범위내에 있었다. 알칼라인 포스파타제(ALP)는 변화를 보이지 않았으며 정상 범위에 있었다. 또한, 단식이나 절식시 산혈증(acidosis)이 증가함에 따라 BUN치가 증가한다고 보고되어 있으나, 본 실험에서는 열량섭취를 크게 제한하지 않으므로 그러한 부작용은 볼 수 없었다. 오히려 비만억제용 제제 내에 함유되어있는 식이섬유로 인하여 장내 세균이 활성화됨에 따라 높아진 질소요구로 인하여 질소원이 혈액으로부터 이동했을 가능성을 배제할 수 없으며 이러한 사실은 체내 노페질소의 대사개선이라는 바람직한 효과를 기대해 볼 수 있게 된다(표 5 참조).
계측항목 |
초기 |
9주 |
수축기 혈압(mmHg) |
124.4±8.4 |
124.8±6.8 |
이완기 혈압(mmHg) |
79.3±8.2 |
77.0±7.4 |
글루코스(mmol/L) |
4.4±0.4 |
4.6±0.4 |
인슐린(pmol/L) |
49.2±29.3 |
82.8±59.1**
|
IRI(pmol 인슐린 x mmol 글루코스/L2) |
213.5±12.2 |
372.5±251.0**
|
C-펩타이드(ng/mL) |
1.7±0.8 |
2.0±0.9 |
총 콜레스테롤(mg/dL) |
175.9±37.4 |
173.6±31.0 |
중성지질농도(mg/dL) |
96.4±81.6 |
96.6±54.5 |
BUN(mg/dL) |
15.9±4.7 |
11.9±3.2***
|
빌리루빈(mg/dL) |
0.5±0.7 |
0.5±0.1 |
ALP(U/L) |
5.2±1.2 |
4.8±1.0 |
GOT(U/L) |
19.5±3.4 |
25.0±11.7 |
GPT(U/L) |
10.2±3.1 |
13.4±4.4*
|
총 단백질(g/dL) |
7.9±0.5 |
7.6±0.4**
|
헤모글로빈(g/dL) |
12.3±0.7 |
13.0±1.3**
|
임상예 5. 변 배설의 변화
변 배설에 대하여는 주당 변 배설의 빈도와 1회 배변시간 및 변의 모양, 변의 색깔 등 4가지 부문에서 조사하였다. 표 6에 나타난 바와 같이, 3주째부터 변 배설시간은 유의적으로 감소하였으며 배변 횟수와 변 형태는 개선되는 경향을 보였으나 변의 색은 오히려 짙어지는 경향을 보여주었다. 변의 색은 빌리루빈 색소에 의해 결정되는데 빌리루빈은 산성 환경에서는 밝은 노랑색을 띄며 알칼리성에서는 녹갈색을 띄게 된다. 장내 미생물인 비피더스균들이 증식하게 되면 이들 균에 의해 생성된 초산과 유산 등의 저급지방산이 장내환경을 산성으로 변화시켜 변의 색을 밝게 하는 것으로 보고되어 있다(안국희 외, 비피더스균과 올리고당. 유한문화사. pp175-208, 1994). 본 발명의 비만억제용 제제 내에 함유되어 있는 미생물 셀룰로오스는 장내 비피더스균의 생육에는 영향을 주지 못하여 변의 색은 변화를 나타내지 못한 것으로 보여진다(*P<0.05).
계측항목 |
기초 |
3주 |
6주 |
9주 |
배변 빈도 |
2.2±0.9 |
2.3±0.9 |
2.2±0.9 |
2.5±1.1 |
배변 시간 |
5.3±3.5 |
3.6±2.6*
|
4.0±2.6 |
3.7±2.3*
|
변의 모양 |
2.7±0.5 |
2.5±0.7 |
2.5±0.5 |
2.5±0.5 |
변의 색깔 |
2.5±0.7 |
2.9±0.6 |
2.9±0.6 |
2.9±0.8 |
임상예 6. 자각 증상
비만억제용 제제를 섭취하면서 각 개인이 신체증상으로 느낀 것을 적도록 하여 표 7에 나타내었다. 실험시작 전 '몸이 무겁고 나른하며 항상 피곤하다(61.54%)', '머리가 뻐근하고 어깨, 팔, 다리가 저리다(38.46%)', '무릎이나 발목이 아프고 잘 붓는다(38.46%)' 등이 많이 나타났으며 모든 항목에서 9주 째 개선되어지는 효과를 보였다.
자각증상은 개인의 건강에 대한 주관적인 증상이므로 객관적인 평가라 보기는 어렵지만 본 실험대상자들은 비만억제용 제제를 섭취하는 동안 부정적인 자각증상이 감소한 것으로 나타나 무리 없는 체중감소 효과를 나타내었다.
계측항목 |
초기 |
3주 |
6주 |
9주 |
머리가 뻐근하고 어깨, 팔, 다리가 저리다 |
5(38.46) |
0(0.00) |
1(7.69) |
0(0.00) |
허리가 묵직하고 불편하다 |
2(15.38) |
0(0.00) |
1(7.69) |
1(7.69) |
어지럼증이 있다 |
3(23.08) |
2(15.38) |
3(23.08) |
1(7.69) |
잠이 잘 오지 않는다 |
2(15.38) |
0(0.00) |
0(0.00) |
0(0.00) |
생리가 불규칙하고 생리통이 심하다 |
3(23.08) |
0(0.00) |
0(0.00) |
0(0.00) |
몸이 무겁고 나른하며 항상 피곤하다 |
8(61.54 |
1(7.69) |
1(7.69) |
1(7.69) |
손발이 차다 |
3(23.08) |
0(0.00) |
1(7.69) |
2(15.38) |
가스가 찬 듯하다 |
3(23.08) |
0(0.00) |
3(23.08) |
1(7.69) |
소변을 자주보고, 보고 난 뒤에도 불편하다 |
2(15.38) |
0(0.00) |
0(0.00) |
0(0.00) |
무릎이나 발목이 아프고 다리가 잘 붓는다 |
5(38.46) |
0(0.00) |
0(0.00) |
1(7.69) |
가슴이 답답하고 숨이 차다 |
3(23.08) |
0(0.00) |
3(23.08) |
0(0.00) |
임상예 7. 영양소 섭취량
실험 초기와 종료(9주째) 시에 식사섭취량을 조사하였을 때, 표 8에 나타난 바와 같이, 초기 영양섭취량과 9주째의 영양섭취량에 차이가 없는 것으로 나타났다(*P<0.05, **P<0.01).
영양소 |
초기 |
9주 |
열량(kcal) |
1423.8±419.1 (71.2) |
1369.2±187.5 (68.5) |
단백질(g) |
(97.7) |
(96.8) |
식물성(Vegetal) |
28.2±8.7 |
27.1±5.0 |
동물성(Animal) |
25.5±11.2 |
26.1±4.6 |
지방(g) |
(74.2) |
(72.8) |
식물성(Vegetal) |
16.8±9.8 |
15.2±3.7 |
동물성(Animal) |
15.9±10.1 |
16.8±5.7 |
탄수화물 (Carbohydrate)(g) |
228.1±68.4 (70.2) |
217.4±37.4 (66.9) |
천연섬유소 (Crude fiber)(g) |
5.5±2.1 |
4.8±0.9 |
칼슘(mg) |
(56.1) |
(56.9) |
식물성(Vegetal) |
236.0±102.0 |
207.5±52.4 |
동물성(Animal) |
156.5±92.8 |
190.5±77.3 |
나트륨(mg) |
4127.8±970.9 |
3491.5±757.1 |
칼륨(mg) |
2243.1±939.3 |
1935.4±284.3 |
비타민 A(㎍ RE) |
552.1±263.0 (78.9) |
520.5±123.4 (74.4) |
비타민 B1(mg) |
0.8±0.3 (84.0) |
0.9±0.2 (90.0) |
비타민 B2(mg) |
0.8±0.3 (62.5) |
0.8±0.1 (70.0) |
비타민 B6(mg) |
1.4±0.5 (102.9) |
1.5±0.3 (105.7) |
비타민 C(mg) |
66.9±32.7 (95.5) |
94.2±56.5 (134.5) |
비타민 E(mg) |
10.3±8.7 (103.4) |
8.3±2.0 (82.5) |
하기에 상기 바이오셀룰로오스를 함유한 조성물의 제제예를 설명하나, 이는 본 발명을 한정하고자 함이 아닌 단지 구체적으로 설명하고자 함이다.
제제예 1. 캡슐제의 제조
바이오셀룰로오스 100 ㎎
유당 50 ㎎
전분 50 ㎎
탈크 2 ㎎
스테아린산마그네슘 적량
통상의 캡슐제 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합하고 젤라틴 캡슐에 충전하여 캡슐제를 제조한다.
제제예 2. 건강 식품의 제조
바이오셀룰로오스 1000 ㎎
비타민 혼합물 적량
비타민 A 아세테이트 70 ㎍
비타민 E 1.0 ㎎
비타민 B1 0.13 ㎎
비타민 B2 0.15 ㎎
비타민 B6 0.5 ㎎
비타민 B12 0.2 ㎍
비타민 C 10 ㎎
비오틴 10 ㎍
니코틴산아미드 1.7 ㎎
엽산 50 ㎍
판토텐산 칼슘 0.5 ㎎
기질 혼합물 적량
황산제1철 1.75 ㎎
산화아연 0.82 ㎎
탄산마그네슘 25.3 ㎎
제1인산칼륨 15 ㎎
제2인산칼슘 55 ㎎
구연산칼륨 90 ㎎
탄산칼슘 100 ㎎
염화마그네슘 24.8 ㎎
상기의 비타민 및 미네랄 혼합물의 조성비는 비교적 건강식품에 적합한 성분을 바람직한 실시예로 혼합 조성하였지만, 그 배합비를 임의로 변형 실시하여도 무방하며, 통상의 건강식품 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합한 다음, 과립을 제조하고, 통상의 방법에 따라 건강식품 조성물 제조에 사용할 수 있다.
제제예 3. 건강음료의 제조
바이오셀룰로오스 1000 ㎎
구연산 100 ㎎
올리고당 100 g
정제수를 가하여 전체 900㎖
통상의 건강음료 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합한 다음, 약 1시간동안 85 ℃에서 교반 가열한 후, 만들어진 용액을 여과하여 멸균된 2 L 용기에 취득하여 밀봉 멸균한 뒤 냉장 보관한 다음 본 발명의 건강음료 조성물 제조에 사용한다.