출원번호 | 10-2021-0008188 |
출원일자 | 2021년01월20일 |
특허권자 | 코스맥스엔비티 주식회사 코스맥스엔에스 주식회사 주식회사 에이치이엠파마 |
등록번호(일자) | 10-2302336 (2021년09월09일) |
발명의 명칭 | 프로바이오틱스의 장내 생존율과 부착능을 향상시키기 위한 동결 건조 프로바이오틱스의 재활성화 조성물 |
프로바이오틱스는 적당량을 섭취하면 인체에 이로움을 주는 살아 있는 균을 총칭하는 것으로, 면역 장애의 완화, 염증성 장질환, 제2형 당뇨병, 동맥경화증에서 프로바이오틱스가 미치는 유익한 영향에 대한 연구가 계속 축적되다. 이에 프로바이오틱스 제품의 대한 수요가 증가하고 있다. 한국건강기능식품 협회에 d[ 따르면, 2016년 기준 1905억원에 불가하던 프로바이오틱스 시장 규모가, 급격히 성장하여 2018년에는 5000억원을 돌파하였고, 해마다 급성장하여 2020년에는 비타민을 꺽고 시장 규모 2위를 기록하였다(그림1).
[그림1] 국내 건강기능식품 원료 빅 3의 시장 규모
프로바이오틱스 특성을 가지는 균쥬는 발효식품을 통해서 섭취할 수 있지만, 최근에는 운송이 용이하며, 유통기한 보장을 위해 포 또는 캡슐에 포장된 동결 건조 프로바이오틱스 분말 제형이 시장에서 빠르게 확대되어 유통되고 있다. 그러나, 프로바이틱스는 동결 건조 공정에서 살아있는 박테리아에 스트레스를 주어, 섭취 균주의 생존율이 낮아진다.
프로바이오틱스가 효과적인 기능을 하는데 필요한 세포 생존율과 장부착능을 유지하는데 세포벽을 보존하는 것이 중요하다. 면역조절 및 대사기능을 촉진하고 내장의 장벽을 강화하는데 도움을 주며, 병원균의 부착을 경쟁적으로 억제하기 위해서는 프로바이오틱스가 위산에 노출되는 스트레스에도 살아남고, 장벽에 적절하게 부착되어야만 한다.
코스맥스의 본 특허는 동결 건조 프로바이오틱스를 단시간 내에 활성화 시키기 위한 재활성화 조성물에 관한 것으로, 코스맥스는 프로바이오틱스에 음전하의 제타 포텐셜(zeta-potential)을 부여하는 재활성화제가 동결 건조 프로바이오틱스를 활성화하여 장내 생존율 및 부착능을 향상시키며, 동결 건조에 의한 세포 손상을 회복하는 것을 확인하였다.
구체적으로 세포벽을 보존하는 역할을 할 수 있는 탄수화물, 아미노산, 단백질 중에서 특히 L-라이신(Lysine), L-오르니틴(Ornithine), L-티로신(Tyrosine) 및 L-히스티딘(Histidine)으로 이루어진 군에서 선택되는 아미노산이 다양한 동결 건조된 프로바이오틱스 균주에 대해 재활성화제로 사용되는 경우 동결 건조 프로바이오틱스의 세포 표면에 음전하의 제타 포텐셜(zeta-potential)을 부여하여 재활성화하는데 매우 효과적임을 확인하였다.
본 특허의 실시예에서 동결건조된 Lactobacillus plantarum HACO3에 9가지의 아미노산(L-티로신, L-오르니틴, 말산, L-라이신, L-히스티딘, L-아스파르트산, L-아스코르브산, L-아르기닌, 프롤린) 단일 성분으로 혼합하고, pH 2.5(위의 산성조건)에서 제타 포텐셜 값을 분석하였다.
HAC03을 동결 건조한 후, 박테리아 세포의 제타 포텐셜은 배양된 생균(fresh)과 비교하여 현저하게 탈극화되었다. 여기에 9가지의 아미노산 성분을 각각 혼합한 경우, L-티로신, L-오르니틴, L-라이신 및 L-히스티딘 성분은 HAC03의 생균과 같이 제타 포텐셜을 음전하(negative)로 변화시켰다. 그러나, 나머지 5가지 성분인 L-아르기닌, L-아스파르트산, 말산, L-아스코르브산 및 프롤린은 탈극화된 제타포텐셜을 음전하로 변화시키지 못하고, 양전하(positive)의 제타 포텐셜 값을 나타내었다(그림2).
[그림2] 동결건조 균주에 아미노산 성분 첨가한 경우의 제타 포텐셜값 그래프
다음으로 각 아미노산이 장내 생존율에 미치는 영향을 분석하였다. 내담성(위산 조건), 및 내담성(담증 조건)을 평가한 결과, 음전하의 제타 포텐셜을 부여하는 4가지 성분(L-오르니틴, L-라이신, L-티로신, L-히스티딘)에서는 동결 건조 프로바이오틱스의 내산성과 내담즙성이 증가하여 생균보다 장내 생존율이 증가하였다. 반대로, 제타 포텐셜을 음전하로 변화시키지 못하는 4종 성분(아르기닌, 아스코르브산, 아스파르트산, 말산)에서는 장내 생존율이 동결 건조 프로바이오틱스에 증류수를 혼합한 경우(생존율 3.40%)에 훨씬 못 미치는 생존율을 나타내었다.
[표 1] 아미노산 성분에 따른 내산성 및 내담성 분석
이로부터 동결 건조 프로바이오틱스의 세포 표면에 음전하의 제타 포텐셜을 부여하는 물질이, 동결 건조 프로바이오틱스의 장내 생존율 증가에 유의미한 효과가 있는 것을 확인하였다.
동결 건조 프로바이오틱스에 음전하의 제타 포텐셜을 부여하고 장내 생존율을 증가시키는 4가지 성분 중 가장 높은 생존율 증가 효과를 보인 L-라이신으로 동결 건조 프로바이오틱스를 재활성화하여 장 부착능 증가 효과를 확인하였다.
[그림3] 동결 건조 프로바이오틱스를 재활성화할 수 있는 성분의 장 부착능에 미치는 영향 분석
그림3의 A 내지 D는 각각 Lactobacillus casei Lc-11, Bifidobacterium longum Bl-05, Lactobacillus plantarum Lp-115 및 7-strain mix(400B)의 생균, 동결 건조 프로바이오틱스, L-라이신에 의해 활성화된 동결건조 프로바이오틱스, 프롤린과 혼합된 동결 건조 프로바이오틱스의 장부착능 평가 결과 부착된 박테리아 수를 나타내는 그래프이고, E 내지 H는 각각 Lactobacillus casei Lc-11, Bifidobacterium longum Bl-05, Lactobacillus plantarum Lp-115 및 7-strain mix(400B)의 생균, 동결 건조 프로바이오틱스, L-라이신에 의해 활성화된 동결 건조 프로바이오틱스, 프롤린과 혼합된 동결 건조 프로바이오틱스의 상대 부착 비율(%)(대조군의 부착된 박테리아 수에 대한 실험군의 부착된 박테리아 수)을 나타내는 그래프이다.
분석결과, L-라이신과 같이 동결 건조 프로바이오틱스의 세포 표면에 음전하의 제타포텐셜을 부여할 수 있는 물질에 의해 동결 건조 프로바이오틱스가 재활성화되어 장 부착능이 증가할 수 있는 반면, 그렇지 않은 물질(양전하의 제타포텐셜을 부여하는)은 장 부착능 증가 효과를 나타내지 않는다. 이로부터 세포 표면의 음전하의 제타 포텐셜이 장 부착능의 향상과 관계가 있음이 확인된다(그림3).
코스맥스의 특허에 따른 조성물은 동결 건조 프로바이오틱스의 생존율과 장 부착능을 향상시키고, 프로바이오틱스의 세포벽 손상을 회복할 수 있다. 따라서 프로바이오틱스의 기능성을 증진시키는 효과를 낼 수 있다. 이러한 효과로 대량의 동결 건조 프로바이오틱스 투입을 통해 효능을 보장 해왔던 프로바이오틱스 시장에서 원가 절감 및 더 우수한 효능을 제공할 수 있어, 앞으로 개발되는 다양한 제품들에 유용하게 적용 가능할 것으로 판단된다.
특허법인 ECM
변리사 최자영
jychoi@ecmpatent.com
02-568-2675
참조
'파죽지세' 프로바이오틱스, 1조 시장 눈앞…홍삼도 넘본다, 이투데이, 2021년 1월 12일
출원번호
10-2021-0008188
출원일자
2021년01월20일
특허권자
코스맥스엔비티 주식회사
코스맥스엔에스 주식회사
주식회사 에이치이엠파마
등록번호(일자)
10-2302336 (2021년09월09일)
발명의 명칭
프로바이오틱스의 장내 생존율과 부착능을 향상시키기 위한 동결 건조 프로바이오틱스의 재활성화 조성물
프로바이오틱스는 적당량을 섭취하면 인체에 이로움을 주는 살아 있는 균을 총칭하는 것으로, 면역 장애의 완화, 염증성 장질환, 제2형 당뇨병, 동맥경화증에서 프로바이오틱스가 미치는 유익한 영향에 대한 연구가 계속 축적되다. 이에 프로바이오틱스 제품의 대한 수요가 증가하고 있다. 한국건강기능식품 협회에 d[ 따르면, 2016년 기준 1905억원에 불가하던 프로바이오틱스 시장 규모가, 급격히 성장하여 2018년에는 5000억원을 돌파하였고, 해마다 급성장하여 2020년에는 비타민을 꺽고 시장 규모 2위를 기록하였다(그림1).
[그림1] 국내 건강기능식품 원료 빅 3의 시장 규모
프로바이오틱스 특성을 가지는 균쥬는 발효식품을 통해서 섭취할 수 있지만, 최근에는 운송이 용이하며, 유통기한 보장을 위해 포 또는 캡슐에 포장된 동결 건조 프로바이오틱스 분말 제형이 시장에서 빠르게 확대되어 유통되고 있다. 그러나, 프로바이틱스는 동결 건조 공정에서 살아있는 박테리아에 스트레스를 주어, 섭취 균주의 생존율이 낮아진다.
프로바이오틱스가 효과적인 기능을 하는데 필요한 세포 생존율과 장부착능을 유지하는데 세포벽을 보존하는 것이 중요하다. 면역조절 및 대사기능을 촉진하고 내장의 장벽을 강화하는데 도움을 주며, 병원균의 부착을 경쟁적으로 억제하기 위해서는 프로바이오틱스가 위산에 노출되는 스트레스에도 살아남고, 장벽에 적절하게 부착되어야만 한다.
코스맥스의 본 특허는 동결 건조 프로바이오틱스를 단시간 내에 활성화 시키기 위한 재활성화 조성물에 관한 것으로, 코스맥스는 프로바이오틱스에 음전하의 제타 포텐셜(zeta-potential)을 부여하는 재활성화제가 동결 건조 프로바이오틱스를 활성화하여 장내 생존율 및 부착능을 향상시키며, 동결 건조에 의한 세포 손상을 회복하는 것을 확인하였다.
구체적으로 세포벽을 보존하는 역할을 할 수 있는 탄수화물, 아미노산, 단백질 중에서 특히 L-라이신(Lysine), L-오르니틴(Ornithine), L-티로신(Tyrosine) 및 L-히스티딘(Histidine)으로 이루어진 군에서 선택되는 아미노산이 다양한 동결 건조된 프로바이오틱스 균주에 대해 재활성화제로 사용되는 경우 동결 건조 프로바이오틱스의 세포 표면에 음전하의 제타 포텐셜(zeta-potential)을 부여하여 재활성화하는데 매우 효과적임을 확인하였다.
본 특허의 실시예에서 동결건조된 Lactobacillus plantarum HACO3에 9가지의 아미노산(L-티로신, L-오르니틴, 말산, L-라이신, L-히스티딘, L-아스파르트산, L-아스코르브산, L-아르기닌, 프롤린) 단일 성분으로 혼합하고, pH 2.5(위의 산성조건)에서 제타 포텐셜 값을 분석하였다.
HAC03을 동결 건조한 후, 박테리아 세포의 제타 포텐셜은 배양된 생균(fresh)과 비교하여 현저하게 탈극화되었다. 여기에 9가지의 아미노산 성분을 각각 혼합한 경우, L-티로신, L-오르니틴, L-라이신 및 L-히스티딘 성분은 HAC03의 생균과 같이 제타 포텐셜을 음전하(negative)로 변화시켰다. 그러나, 나머지 5가지 성분인 L-아르기닌, L-아스파르트산, 말산, L-아스코르브산 및 프롤린은 탈극화된 제타포텐셜을 음전하로 변화시키지 못하고, 양전하(positive)의 제타 포텐셜 값을 나타내었다(그림2).
[그림2] 동결건조 균주에 아미노산 성분 첨가한 경우의 제타 포텐셜값 그래프
다음으로 각 아미노산이 장내 생존율에 미치는 영향을 분석하였다. 내담성(위산 조건), 및 내담성(담증 조건)을 평가한 결과, 음전하의 제타 포텐셜을 부여하는 4가지 성분(L-오르니틴, L-라이신, L-티로신, L-히스티딘)에서는 동결 건조 프로바이오틱스의 내산성과 내담즙성이 증가하여 생균보다 장내 생존율이 증가하였다. 반대로, 제타 포텐셜을 음전하로 변화시키지 못하는 4종 성분(아르기닌, 아스코르브산, 아스파르트산, 말산)에서는 장내 생존율이 동결 건조 프로바이오틱스에 증류수를 혼합한 경우(생존율 3.40%)에 훨씬 못 미치는 생존율을 나타내었다.
[표 1] 아미노산 성분에 따른 내산성 및 내담성 분석
이로부터 동결 건조 프로바이오틱스의 세포 표면에 음전하의 제타 포텐셜을 부여하는 물질이, 동결 건조 프로바이오틱스의 장내 생존율 증가에 유의미한 효과가 있는 것을 확인하였다.
동결 건조 프로바이오틱스에 음전하의 제타 포텐셜을 부여하고 장내 생존율을 증가시키는 4가지 성분 중 가장 높은 생존율 증가 효과를 보인 L-라이신으로 동결 건조 프로바이오틱스를 재활성화하여 장 부착능 증가 효과를 확인하였다.
[그림3] 동결 건조 프로바이오틱스를 재활성화할 수 있는 성분의 장 부착능에 미치는 영향 분석
그림3의 A 내지 D는 각각 Lactobacillus casei Lc-11, Bifidobacterium longum Bl-05, Lactobacillus plantarum Lp-115 및 7-strain mix(400B)의 생균, 동결 건조 프로바이오틱스, L-라이신에 의해 활성화된 동결건조 프로바이오틱스, 프롤린과 혼합된 동결 건조 프로바이오틱스의 장부착능 평가 결과 부착된 박테리아 수를 나타내는 그래프이고, E 내지 H는 각각 Lactobacillus casei Lc-11, Bifidobacterium longum Bl-05, Lactobacillus plantarum Lp-115 및 7-strain mix(400B)의 생균, 동결 건조 프로바이오틱스, L-라이신에 의해 활성화된 동결 건조 프로바이오틱스, 프롤린과 혼합된 동결 건조 프로바이오틱스의 상대 부착 비율(%)(대조군의 부착된 박테리아 수에 대한 실험군의 부착된 박테리아 수)을 나타내는 그래프이다.
분석결과, L-라이신과 같이 동결 건조 프로바이오틱스의 세포 표면에 음전하의 제타포텐셜을 부여할 수 있는 물질에 의해 동결 건조 프로바이오틱스가 재활성화되어 장 부착능이 증가할 수 있는 반면, 그렇지 않은 물질(양전하의 제타포텐셜을 부여하는)은 장 부착능 증가 효과를 나타내지 않는다. 이로부터 세포 표면의 음전하의 제타 포텐셜이 장 부착능의 향상과 관계가 있음이 확인된다(그림3).
코스맥스의 특허에 따른 조성물은 동결 건조 프로바이오틱스의 생존율과 장 부착능을 향상시키고, 프로바이오틱스의 세포벽 손상을 회복할 수 있다. 따라서 프로바이오틱스의 기능성을 증진시키는 효과를 낼 수 있다. 이러한 효과로 대량의 동결 건조 프로바이오틱스 투입을 통해 효능을 보장 해왔던 프로바이오틱스 시장에서 원가 절감 및 더 우수한 효능을 제공할 수 있어, 앞으로 개발되는 다양한 제품들에 유용하게 적용 가능할 것으로 판단된다.
특허법인 ECM
변리사 최자영
jychoi@ecmpatent.com
02-568-2675
참조
'파죽지세' 프로바이오틱스, 1조 시장 눈앞…홍삼도 넘본다, 이투데이, 2021년 1월 12일