KR20230077110A - 표고버섯 수확 후의 버섯폐배지 추출물을 포함하는 항균 조성물 - Google Patents

표고버섯 수확 후의 버섯폐배지 추출물을 포함하는 항균 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표고버섯(Lentinus edodes) 재배 시 부산물로 발생하는, 표고버섯 수확 후 버섯폐배지(spent mushroom substrate, SMS)의 추출물을 포함하는 항균 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 표고버섯 인공 재배용 배지에 표고버섯 종균을 접종 및 배양하여 표고버섯을 수확한 이후의 남은 버섯폐배지 열수 추출물의 에틸아세테이트 분획물을 포함하는 항세균 및 항진균 활성이 우수한 항균 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 광범위 항균 조성물의 유효성분으로서의 표고버섯 인공 재배시 부산물로 발생하는 버섯폐배지의 열수 추출물의 에틸아세테이트 분획물은 우수한 항균 활성을 나타내어, 항균용 약학 조성물, 건강 기능 식품, 화장료 조성물, 동물 사료 조성물, 식품, 화장품 또는 동물 사료용 첨가물, 각종 세정제 및 각종 청결제 등의 용도로 사용할 수 있는 뛰어난 효과가 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 표고버섯 인공 재배시 부산물로 발생하는 버섯폐배지의 열수 추출물의 에틸아세테이트 분획물은 열 안정성이 우수하고, pH 2의 산성조건 및 혈장 내에서도 활성의 손실이 나타나지 않아, 액상, 크림, 분말, 환, 정 등의 다양한 형태로 손쉽게 가공될 수 있어 제약 산업, 식품 산업, 축산업, 보건 산업 및 화장품 산업상 매우 유용하게 이용될 수 있다.

Description

표고버섯 수확 후의 버섯폐배지 추출물을 포함하는 항균 조성물{ANTIMICROBIAL COMPOSITION COMPRISING THE EXTRACT OF SPENT MUSHROOM SUBSTRATE FOR LENTINUS EDODES}
본 발명은 표고버섯(Lentinus edodes) 재배 시 부산물로 발생하는, 표고버섯 수확 후 버섯폐배지(spent mushroom substrate, SMS)의 추출물을 포함하는 항균 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 표고버섯 인공 재배용 배지에 표고버섯 종균을 접종 및 배양하여 표고버섯을 수확한 이후의 남은 버섯폐배지 열수 추출물의 에틸아세테이트 분획물을 포함하는 항세균 및 항진균 활성이 우수한 항균 조성물에 관한 것이다.
인류는 병원성 미생물의 침입을 방어하고, 식품 부패 미생물을 제어하기 위하여 다양한 항균제와 방부제를 사용하여 왔다. 그러나, 화학 항균제 및 방부제의 경우, 다양한 세균과 진균에 우수한 항균력을 보이는 반면, 장기간 사용시에는 알러지(allergy)에 의한 발적, 혈관성 부종, 골수 억제, 빈혈, 위염, 퇴행성 뇌질환 등의 많은 부작용이 나타나게 된다. 실제 미국에서는 클로람페니콜(chloramphenicol) 등의 부작용이 심한 항생제 사용을 금지한 바 있다. 따라서, 안전성이 확보되어 있으면서 장기간 사용 경험이 있는 천연물을 이용한 천연 항균제 개발에 관한 다양한 연구가 진행 중에 있다.
미국 질병관리예방센터(U.S. Center for Disease Control and Prevention)에 따르면, 병원 내 혈류 감염이 미국에서 주된 사망 원인 중 하나이다. 또한, 피부 및 연조직을 통한 병원성 세균 및 진균의 감염은 보편적인 의학적 질병으로 인식되어 있으며, 주로 외상 또는 수술에 의하여 유발되는 것으로 이해되고 있다. 많은 병원성 세균 및 진균의 감염은 감염의 중증도에 따라 그 처치 방법이 다르지만, 경구용 항미생물제 및 국소 청결로 성공적인 치료가 가능하다. 그러나, 근원적인 위험 인자(예를 들면, 혈관 혈류 이상, 당뇨) 및/또는 치료하기 어렵거나 다중-내성인 세균 및 진균에 의해 유발된 감염을 갖는 환자에서 흔히 발생하는 보다 심하거나 복잡한 감염은 정맥 내 항미생물제 치료 및 침입성 외과적 조직 제거 등의 조치가 필요할 수도 있다. 실례로, 글라이코펩타이드계 항생물질인 반코마이신은 다중-약물-내성 그람-양성균, 특히 MRSA, 응고효소-음성 스태필로코커스 및 엔테로코커스에 의해 야기된 심한 병원 내 감염에 대해 성공적으로 사용되어왔다. 그러나, 최근 반코마이신에 대해 내성을 갖는 균주의 분리가 증가하고 있음이 보고되고 있으며, 현재의 항생제로는 병원균 중 일부균에 의해 유발된 심한 감염에 대한 치료가 매우 제한되어 있는 것이 사실이다. 따라서, 점차 증가되고 있는 내성균에 대한 보다 효과적인 새로운 항생물질 개발의 필요성이 증가되고 있다.
한편, 표고버섯은 담자균강 주름버섯목 느타리과 잣버섯속에 속하는 식용 버섯으로 버섯 중 비타민 C의 함량이 가장 많으며, 각종 아미노산과 에르고스테롤 (ergosterol)을 다량 함유하고 있다. 건강 기능성 측면에서 항암, 폐질환 및 위장 질환 예방, 바이러스에 대한 면역 증강, 항체 생성 촉진, 혈압 강하, 동맥경화 예방, 혈중 지질 농도 조절 기능, 당뇨 억제 효과 등이 알려져 있다.
표고버섯과 관련된 특허로는 대한민국 등록특허 제10-1839507호 [표고버섯과 표고버섯 발효물이 함유된 양념 창난 젓갈 제조방법], 제10-1830763호 [표고버섯 추출물을 포함하는 쌀된장의 제조방법 및 이로부터 제조된 쌀된장], 제10-1823460호 [표고버섯분말을 이용한 반건조 우럭의 제조방법], 제10-1759312호 [표고버섯가루의 제조방법, 표고버섯가루를 이용한 영양바의 제조방법 및 이에 의해 제조된 영양바], 제10-1673573호 [표고버섯차의 제조방법 및 이로 제조된 표고버섯차]가 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허 제10-2004-0038957호 [표고버섯분말을 함유한 김(laver) 제조를 주제로 한 식품]이 공개되어 있다. 현재까지 알려진 대부분의 특허는 표고버섯 재배법 및 표고버섯을 이용한 다양한 식품 제조에 대한 것으로, 표고버섯의 유용 생리 활성에 대한 특허는 매우 제한되어 있는 실정이다.
또한, 표고버섯의 유용 생리 활성 관련 특허로는 대한민국 등록특허 제10-1487742호 [표고버섯과 천마 추출물을 포함하는 항산화 효능을 갖는 식품 조성물], 제10-1806808호 [표고버섯 균사체를 이용하여 발효시킨 적하수오 발효물을 유효성분으로 함유하는 여성 갱년기 증상의 예방, 개선 또는 치료용 조성물], 제10-1611947호 [혈관 질환 예방 및 개선용 건강 식품 조성물 및 그 제조방법], 제10-1266528호 [표고버섯 균사체 배양물에서 추출된 다당체를 유효성분으로 함유하는 보습 및/또는 미백용 화장료 조성물]이 개시되어 있으며, 공개특허 제10-2017-0036912호 [표고버섯 추출물을 유효성분으로 함유하는 아토피 및 접촉성 피부염 예방 및 개선용 조성물], 공개특허 제10-2003-0056753호 [표고버섯 균사체, 아가리쿠스 균사체, 수용성 키토산을 함유하는 비만 조절용 건강 식품 조성물], 제10-2008-0110212호 [표고버섯 열수 추출물을 이용한 골길이 성장에 도움을 주는 조성물]이 공개되어 있다.
국내 식용버섯의 년간 총 생산량은 2013년 173,354톤에서 2017년 162,292톤으로 보고되어 있으며, 2017년의 경우 느타리버섯이 58,784톤, 새송이버섯이 48,588톤, 팽이버섯이 38,092톤, 양송이버섯이 10,173톤이 생산되었으며, 표고버섯 생산량은 25,000톤으로 추정되고 있다(농림축산식품부, 2016. 특용작물 생산실적). 이러한 버섯 재배는 천연 배지에서 점차 특정의 인공 배지를 사용하는 방식으로 변화되고 있다. 버섯의 인공 재배 및 생산량이 증가하면서, 버섯폐배지의 배출도 급속도로 증가되고 있다. 일반적으로 버섯 1kg 생산에 버섯 배지가 5kg이 소비되는 것을 감안할 때, 국내 버섯폐배지는 년간 200만톤 이상이 배출되는 것으로 추정된다. 특히 표고버섯의 경우, 다양한 나무의 톱밥 배지를 사용하는데, 2015년 중국에서 수입된 톱밥 배지는 36,285톤으로 2012년 11,825톤이었던 수입량과 비교하면 3년만에 2배 이상 증가하였다(관세청 수출입통계; 주간조선, 2016. 4. 11).
인공 배지를 사용하는 경우, 버섯 재배에는 20~25%의 영양 성분이 소요된다고 알려져 있으며(Williams et al, 2001. Biores Technol. 79:227-230.; Bae et al, 2006. J Anim Sci & Technol Kor. 48:237-246). 따라서, 버섯폐배지에는 상당량의 영양성분이 잔존하게 된다. 또한, 버섯폐배지에는 이미 버섯 균사체가 대량 배양된 상태이므로 버섯 자실체 및 균사체로부터 유래하는 β-glucosidase, cellulase 등의 다양한 효소와 식물 생육 촉진 유효성분, 항균 물질, 병 저항성 유도체 등의 다양한 생리 활성을 가진 이차대사산물이 포함되어 있는 것으로 알려져 있다(Hautzel and Anke., 1990, Z Naturforsch. 45: 1093-1098; Lim et al., 2012. Mycobiology. 41: 160-166; Parada et al., 2012 Crop Protection 30: 443-450; Suess, 2006, Agriculture and Lands. pp. 1-101). 따라서, 버섯폐배지는 영양적으로나 생리 활성적으로 우수한 소재로 사용될 수 있다. 그러나, 현재까지 버섯폐배지를 이용한 고부가가치 기능성 소재로의 개발 연구는 매우 제한된 실정이며, 표고버섯 재 이후 발생하는 수확 후 버섯폐배지 추출물의 강력한 항균 조성물은 알려진 바 없는 실정이다.
국내의 경우, 버섯폐배지의 일부는 사료용으로 사용되기도 하였으며(정종천 외, 2012. J. Mushroom Sci. Prod. 10: 174-178), 버섯 재배에 10~30% 첨가하여 인공배지로 재이용(이남길 외, 2015. J. Mushrooms, 13: 310-313)되기도 하였으나, 인공 배지에 톱밥 함량이 높은 경우, 사료나 버섯 재배에 재이용되지 못하고 거의 퇴비로 사용되고 있는 실정이다. 최근, 외국에서는 버섯폐배지의 다양한 미생물 및 효소를 이용하여 축사 폐기물을 효율적으로 정화하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있어(Luo X 등, 2018, Bioresour. Technol. 250: 611-620; Meng L 등, 2018. Bioresour. Technol. 253: 197-203; Meng X 등, 2018. Bioresour. Technol. 251: 22-30), 향후 버섯폐배지는 새로운 환경정화제로 사용 가능성이 제시되고 있다.
버섯폐배지의 유용 물질 함량은, 버섯 접종 전의 배지 조성 및 배양 버섯의 종류 및 상태에 의해 달라지게 된다. 현재까지 대부분의 연구는 팽이버섯 버섯폐배지에 집중되어 있었으나(정종천 외, 2012. J. Mushroom Sci. Prod. 10: 174-178), 최근에는 노루궁뎅이버섯의 버섯폐배지(이상엽, 2015, The Korean Journal of Mycology 43: 185-190) 및 표고 톱밥 배지의 베타-글루칸 함량에 대해서도 연구되고 있다(박영애, 2016. 한국균학회지, 44: 296-299). 현재까지 버섯폐배지의 알려진 유용 생리 활성으로는 큰느타리버섯, 표고버섯, 노루궁뎅이버섯의 버섯폐배지의 실온에서의 물 추출물의 고추 생육 촉진 및 역병 억제 효과(곽아민 외, 2015. J. Mushrooms, 13: 16-20; Kang DS 외, 2017. Plant Pathology J. 33: 264-275) 및 느타리버섯 버섯폐배지의 물 추출물의 항염증 효과가 알려져 있다(Rivero-Perez N. 등, 2016. Indian J Pharmacol. 48: 141-144). 또한, 버섯폐배지의 주요 활성 성분으로는 수용성 고분자 다당류(polysaccharide)가 주로 보고되어 있으며, 최근 표고버섯 버섯폐배지에서 항산화 활성의 고분자 다당류가 보고된 바 있으며(Zhu H 등, 2018, Int. J. Biol. Macromol. 112: 976-978), 암세포 생육 억제 활성의 산성 다당류(Zhang Y 등, 2017. Int. J. Med. Mushrooms. 19: 395-403) 및 항균 활성의 다당류도 확인되어 있다(Zhu H, 2012, Int. J. Biol. Macromol. 50: 840-843). 그러나, 현재까지 표고버섯 버섯폐배지에서 강력한 항균 활성이 보고된 바는 없다.
또한, 버섯폐배지 관련 특허는 모두 버섯폐배지를 이용한 연료용 팰릿 제조(대한민국 등록특허 제10-1728233호, 버섯 재배 후의 폐배지 또는 폐목재를 활용한 연료용 펠릿 제조방법), 사료 제조(대한민국 공개특허 제10-2014-0066036호, 버섯 폐배지를 이용한 사료 및 이의 제조방법), 및 당화용 효소 제조(대한민국 등록특허 제10-1458628호, 버섯 폐배지로부터 당화효소를 제조하는 방법), 항혈전 활성 조성물(대한민국 등록특허 제10-2128625호, 표고버섯 수확후의 배지 추출물을 유효성분으로 함유하는 혈전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 건강기능식품) 및 옥살산을 활성성분으로 함유하는 고추역병/토마토 풋마름병 방제 조성물(대한민국 등록특허 제10-1873978호, 표고버섯 수확 후의 배지 추출물을 포함하는 식물병 방제용 조성물 및 그의 제조방법)에 대한 것이 알려져 있으나, 표고버섯 버섯폐배지의 열수 추출물로부터 수득되는 에틸아세테이트 분획물의 강력한 광범위 항세균 및 항진균 활성이 보고된 바는 없다.
KR 10-1611947 B KR 10-1873978 B
Zhu H, 2012, Int. J. Biol. Macromol. 50: 840-843 곽아민 외, 2015. J. Mushrooms, 13: 16-20 Kang DS 외, 2017. Plant Pathology J. 33: 264-275 유혜린 외, 2018. 한국버섯학회지 16: 170-174
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 표고버섯 인공 재배시 부산물로 발생하는 버섯폐배지의 추출물을 포함하는 항균 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 표고버섯(Lentinus edodes) 수확 후 버섯폐배지(Spent Mushroom Substrate, SMS) 추출물을 포함하는 항균 조성물을 제공한다.
상기 버섯폐배지는 표고버섯을 1~3회 수확 후의 버섯폐배지인 것이 바람직하다.
상기 추출물은 열수로 추출한 후 에틸아세테이트로 분획한 것이 바람직하다.
상기 항균 조성물은 약학 조성물, 건강 기능 식품, 화장료 조성물, 동물 사료 조성물, 식품 첨가물, 화장품 첨가물, 동물 사료용 첨가물, 세정제 및 청결제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명의 광범위 항균 조성물의 유효성분으로서의 표고버섯 인공 재배시 부산물로 발생하는 버섯폐배지의 열수 추출물의 에틸아세테이트 분획물은 우수한 항균 활성을 나타내어, 항균용 약학 조성물, 건강 기능 식품, 화장료 조성물, 동물 사료 조성물, 식품, 화장품 또는 동물 사료용 첨가물, 각종 세정제 및 각종 청결제 등의 용도로 사용할 수 있는 뛰어난 효과가 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 표고버섯 인공 재배시 부산물로 발생하는 버섯폐배지의 열수 추출물의 에틸아세테이트 분획물은 열 안정성이 우수하고, pH 2의 산성조건 및 혈장 내에서도 활성의 손실이 나타나지 않아, 액상, 크림, 분말, 환, 정 등의 다양한 형태로 손쉽게 가공될 수 있어 제약 산업, 식품 산업, 축산업, 보건 산업 및 화장품 산업상 매우 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 좌측으로부터 우측 방향으로 실험에 사용한 표고버섯 재배용 살균 배지, 살균 배지에 표고버섯 종균을 접종 및 배양하여 표고버섯을 1회 수확한 이후의 버섯폐배지, 3회 수확한 이후의 버섯폐배지, 및 수확한 표고버섯의 사진도이다.
도 2는 좌측으로부터 우측 방향으로 실험에 사용한 표고버섯 재배용 살균 배지, 살균 배지에 표고버섯 종균을 접종 및 배양하여 표고버섯을 1회 수확한 이후의 버섯폐배지, 3회 수확한 이후의 버섯폐배지, 및 수확한 표고버섯 각각의 열수 추출물을 나타낸 사진도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 발명자들은 표고버섯 버섯폐배지의 항균 효능을 검증하기 위하여, 표고버섯 재배를 위한 살균 배지(접종 이전의 새 배지), 살균 배지에 표고버섯 종균을 접종 및 배양하여 표고버섯을 1회 수확한 이후의 버섯폐배지, 3회 수확한 이후의 버섯폐배지 및 수확한 표고버섯 각각의 건조분말을 준비하였다. 이후, 일정 방법으로 각각의 열수 추출물을 조제하고, 이들의 항세균 및 항진균 활성을 평가한 결과, 모든 추출물에서 의미있는 항균 활성이 나타나지 않았다. 이는 기존 보고(대한민국 등록특허 제10-1873978호)에서와 같이 버섯폐배지의 옥살산을 농축하지 않는 경우, 표고버섯 분말, 살균 배지, 수확 후 배지에서는 항균활성이 매우 미약함을 의미하였다.
이후, 각각의 추출물로부터 헥센 분획물, 에틸아세테이트 분획물, 부탄올 분획물 및 유기용매 분획 후의 물 잔류물을 각각 조제하였으며, 이들에 대한 항균 활성 평가 결과, 표고버섯 재배 후의 버섯폐배지의 열수 추출물의 에틸아세테이트 분획물을 광범위 항균 활성 성분으로 회수하였으며, 상기 분획물은 인간 적혈구에 대해 용혈 활성은 전혀 나타내지 않으면서도, 열 안정성과 산 안정성이 우수한 특징을 가짐을 확인함으로써 상기 에틸아세테이트 분획물을 그람 양성 세균, 그람 음성 세균 및 진균 감염병에 대한 광범위 항균제 등으로 개발될 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
구체적으로, 본 발명자들은 표고버섯의 균사체 및 미성숙 자실체가 대량 배양된 후의 버섯폐배지에서 항균 조성물을 개발하기 위하여, 살균 배지, 표고버섯 1회 수확 후 버섯폐배지, 표고버섯 3회 수확 후 버섯폐배지, 표고버섯의 영양 성분 분석, 이화학적 특성 분석에 이어, 상기 시료들을 대상으로 열수 추출물을 각각 조제하고 항균 활성을 평가하였으며, 이후 각각의 추출물에 대상으로 순차적 유기용매 분획물을 조제하여 1회 및 3회 수확 후 버섯폐배지 열수 추출물의 에틸아세테이트 분획물에서 강력한 항세균 및 항진균 활성을 확인하였다. 또한, 상기 표고버섯 수확 후 버섯폐배지 열수 추출물의 에틸아세테이트 분획물은 인간 적혈구에 대한 용혈 활성은 나타내지 않음을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 본 발명은 표고버섯(Lentinus edodes) 수확 후 버섯폐배지(Spent Mushroom Substrate, SMS) 추출물을 포함하는 항균 조성물을 제공한다.
상기 버섯폐배지는 표고버섯을 1~3회 수확 후의 버섯폐배지인 것이 바람직하다.
상기 추출물은 열수로 추출한 후 에틸아세테이트로 분획한 것이 바람직하다.
상기 항균 조성물은 약학 조성물, 건강 기능 식품, 화장료 조성물, 동물 사료 조성물, 식품 첨가물, 화장품 첨가물, 동물 사료용 첨가물, 세정제 및 청결제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명의 표고버섯 인공재배 시의 수확 후 버섯폐배지 에탄올 추출물의 에틸아세테이트 활성 분획물의 제조 방법 및 효능 실험 등을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 표고버섯 인공 재배를 위한 살균 배지, 살균 배지에 표고버섯 종균을 접종 및 배양하여 표고버섯을 1회 수확한 이후의 버섯폐배지, 3회 수확한 이후의 버섯폐배지, 및 수확한 표고버섯의 각각의 분말을 준비하는 단계; 상기 4종 시료로부터 추출물을 조제하는 단계; 상기 추출물의 항세균 및 항진균 활성 평가 단계; 상기 열수 추출물들을 대상으로 헥센, 에틸아세테이트 및 부탄올의 순차적 유기용매 분획물 조제 및 이후 얻어지는 물 잔류물의 조제 단계; 및 상기 분획물의 항세균 및 항진균 활성 평가 단계 및 추출물과 활성 분획물의 활성 물질의 안정성 및 활성 분획물의 인간 적혈구 용혈활성 조사 단계를 포함한다.
본 발명의 조성물에 포함되는 "표고버섯 인공재배 시의 수확 후 버섯폐배지 추출물"은 표고버섯을 접종 및 배양한 후 표고버섯을 1~3회 수확한 이후의 폐기되는 버섯폐배지를 회수하여 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 버섯폐배지를 용매로 추출하는 단계 및 상기 추출액을 0.06mm 이하의 여과망을 사용하여 여과하고, 이를 감압농축하는 단계에 의해 수득될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용매는 물(냉수, 열수), 주정, 탄소수 1~4의 무수 또는 함수 저급 알코올(메탄올, 에탄올, 주정, 프로판올, 부탄올 등), 상기 저급알코올과 물과의 혼합용매 등을 이용할 수 있으며, 열수 추출이 가장 바람직하다.
상기 추출물, 바람직하게는 열수 추출물은 헥센, 에틸아세테이트 및 부탄올의 유기용매로 순차 또는 각각 분획하여 헥센 분획물, 에틸아세테이트 분획물, 부탄올 분획물 및 유기용매 분획 후의 물 잔류물을 추가적으로 수득할 수 있다.
본 발명의 표고버섯 인공 재배 시의 버섯 수확 후 버섯폐배지 추출물 및 이의 활성 분획물은 감압건조 및 동결건조, 또는 분무건조 등과 같은 통상적인 분말화 과정을 거쳐 분말로 제조될 수 있다. 이들은 혈장 내의 다양한 분해효소에 분해되지 않으며, 100 ℃의 열처리와 pH 2의 인체 위 내의 pH에서도 활성을 유지한다.
본 발명의 표고버섯 재배 후의 버섯폐배지의 열수 추출물의 에틸아세테이트 분획물은 강력한 항균 활성을 나타내어, 병원성 세균의 감염의 예방 또는 치료와 관련되는 약학 조성물, 건강 기능 식품, 화장료 조성물, 동물 사료 조성물, 식품, 화장품, 동물 사료용 첨가물 및 각종 청결제의 소재로 사용될 수 있다.
바람직한 구체예로서, 본 발명의 항균 조성물은 약학적 조성물의 용도로서 적용될 수 있다.
상기 약학적 조성물은 각각의 사용 목적에 맞게 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁제, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구 제형, 멸균 주사용액의 주사제 등 다양한 형태로 제형화하여 사용할 수 있으며, 경구 투여하거나 정맥 내, 복강 내, 피하, 직장, 국소 투여 등을 포함한 다양한 경로를 통해 투여될 수 있다. 이러한 약학적 조성물에는 추가적으로 담체, 부형제 또는 희석제 등이 더 포함될 수 있으며, 포함될 수 있는 적합한 담체, 부형제 또는 희석제의 예로는 락토오스, 덱스트로오스, 수크로오스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리쓰리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 비정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸하이드록시벤조에이트, 프로필하이드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 약학적 조성물은 충전제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제, 방부제 등을 추가로 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 약제학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명에서, "약제학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 환자의 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료 기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고, 종래의 치료제와 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물에서 항균 활성을 갖는 성분의 유효량은 환자의 나이, 성별, 체중에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로는 체중 당 1 내지 5,000mg, 바람직하게는 100 내지 3,000mg을 매일 또는 격일 투여하거나 1일 1 내지 3회로 나누어 투여할 수 있다. 그러나, 투여 경로, 질병의 중증도, 성별, 체중, 연령 등에 따라서 증감될 수 있으므로 상기 투여량이 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 약학적 조성물은 다양한 경로를 통하여 대상에 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁내 경막 또는 뇌혈관 내(intra-cerebroventricular) 주사에 의해 투여될 수 있다. 본 발명에서 "투여"는 임의의 적절한 방법으로 환자에게 소정의 물질을 제공하는 것을 의미하며, 본 발명의 약학적 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 일반적인 모든 경로를 통하여 경구 또는 비경구 투여될 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 유효성분을 표적 세포로 전달할 수 있는 임의의 장치를 이용해 투여될 수도 있다. 본 발명에서 "대상"은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 인간, 원숭이, 소, 말, 양, 돼지, 닭, 칠면조, 메추라기, 고양이, 개, 마우스, 쥐, 토끼 또는 기니아 피그를 포함하고, 바람직하게는 포유류, 보다 바람직하게는 인간을 의미한다.
바람직한 구체예로서, 본 발명의 항균 조성물은 건강 기능 식품의 용도로서 적용될 수 있다.
본 발명의 건강 기능 식품은 병원성 미생물의 감염 우려가 높은 대상으로부터 감염의 가능성을 낮추어 줄 수 있는 효과적인 식품 및 음료 등에 다양하게 이용될 수 있다. 본 발명의 항균 활성이 우수한 유효성분을 포함하는 식품으로는, 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강보조 식품류 등이 있고, 분말, 과립, 정제, 캡슐 또는 음료인 형태로 사용할 수 있다. 본 발명의 활성 성분은 일반적으로 전체 식품 중량의 0.01 내지 15중량%로 가할 수 있으며, 건강음료 조성물은 100 ml를 기준으로 0.02 내지 10g, 바람직하게는 0.3 내지 1g의 비율로 가할 수 있다. 본 발명의 건강 기능 식품은 지시된 비율로 필수 성분으로서 상기 화합물을 함유하는 것 외에 식품학적으로 허용 가능한 식품보조 첨가제, 예컨대, 천연 탄수화물 및 다양한 향미제 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 예로는 포도당, 과당 등의 단당류, 말토오스, 수크로오스 등의 이당류 및 덱스트린, 시클로덱스트린 등의 다당류와 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리쓰리톨 등의 당알코올이 있다. 상기 향미제로는 타우마틴, 레바우디오시드 A, 글리시르히진, 사카린, 아스파르탐 등을 사용할 수 있다. 상기 향미제의 비율은 본 발명의 건강 기능 식품 100ml당 일반적으로 약 1 내지 20g, 바람직하게는 약 5 내지 12g을 사용한다. 상기 외에 본 발명의 건강 기능 식품은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물, 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 건강 기능 식품은 천연 과일 주스 및 과일 주스 음료 및 야채 음료 등의 제조를 위한 과육을 함유할 수도 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 본 발명의 상기 활성 분획물 100 중량부 당 0.01 내지 약 20중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
바람직한 구체예로서, 본 발명의 항균 조성물은 화장료 조성물의 용도로서 적용될 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물은 본 발명의 항균 활성이 우수한 성분을, 예를 들어, 에센스, 영양크림, 바디로션, 린스, 샴푸, 바디클렌저, 로션, 스킨, 마스크팩 등의 형태로 제조될 수 있으며, 여기에 한정되는 것은 아니다. 상기 형태로의 제조는 당업자에게 알려진 다양한 제조 공정에 따라 용이하게 수행될 수 있을 것이다.
바람직한 구체예로서, 본 발명의 항균 조성물은 동물 사료 조성물의 용도로서 적용될 수 있다.
상기 동물은 식물에 대응하는 생물군으로 주로 유기물을 영양분으로 섭취하며, 소화나 배성 및 호흡기관이 분화되어 있는 것을 말하고, 구체적으로는 극피동물, 갑각류, 연체동물, 어류, 양서류, 파충류, 조류, 포유류일 수 있으며, 바람직하게는 성게류 또는 해삼류와 같은 극피동물, 게, 새우, 대하 등의 갑각류를 포함하는 절지동물, 두족류, 복족류 또는 이매패류 등의 연체동물, 참돔, 도미, 대구, 가자미, 넙치 등의 어류, 꿩 또는 닭 등의 가금류를 포함하는 조류 또는 돼지, 소, 염소 등의 포유류일 수 있다.
상기 동물 사료용 조성물은 본 발명의 항균 성분을 포함하는 항균 조성물에 곡물, 식물성 단백질 사료, 동물성 단백질 사료, 당분 또는 유제품을 추가로 포함할 수 있다. 상기 곡물은 구체적으로는 분쇄 또는 파쇄된 밀, 귀리, 보리, 옥수수 및 쌀일 수 있고, 상기 식물성 단백질 사료는 구체적으로는 평지, 콩 및 해바라기를 주성분으로 하는 것일 수 있으며, 상기 동물성 단백질 사료는 구체적으로는 혈분, 육분, 골분 및 생선분일 수 있고, 상기 당분 또는 유제품은 구체적으로는 각종 분유 및 유장 분말로 이루어지는 건조성분일 수 있다.
상기 동물 사료용 조성물은 추가로 영양 보충제, 소화 및 흡수 향상제, 성창 촉진제 또는 질병 예방제와 같은 성분을 함께 사용할 수 있다.
본 발명의 동물 사료용 조성물에 포함되는 항균 조성물은 사료의 사용목적 및 사용조건에 따라 달라질 수 있으며, 일 예로 최종 생산된 사료 1kg을 기준으로 상기 항균성 조성물이 0.1g 내지 100g 포함될 수 있다.
또한, 상기 사료 조성물은 성분들의 분쇄 정도에 따라 경점성의 조립 또는 과립 물질로 제조될 수 있으며, 상기 조성물은 메쉬로 공급되거나 추가 가공 및 포장을 위해 원하는 분리된 형상으로 형성시킬 수 있으며, 저장을 위해 펠렛화, 팽창화 또는 압출 공정을 거칠 수 있으며, 저장의 용이성을 위해 바람직하게는 과잉의 물을 건조 제거될 수 있다.
바람직한 구체예로서, 본 발명의 항균 조성물은 식품, 화장품 또는 동물 사료용 첨가제의 용도로서 적용될 수 있다.
상기 첨가제는 사용되는 식품, 화장품 또는 동물 사료에 보존성을 부여하기 위하여 첨가되는 것으로서, 상기 항균 조성물은 천연성분으로 인체에 유해하지 아니하므로 식품, 화장품 또는 동물용 사료에 안전하게 적용할 수 있다.
상기 첨가제는 그 사용 목적 및 용도에 따라 적의 선택된 추가적인 여타의 첨가물을 추가로 더 포함할 수 있으며, 통상적으로 사용되는 첨가물 등 다른 유효성분이나 색소, 계면활성제, 방부제 등의 첨가물과 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 첨가제는 그 사용 목적 및 용도에 따라 분말화, 과립화, 정제화 또는 액상화하여 제조될 수 있으며, 제품화를 위하여 포장을 위해 통상의 방법을 사용할 수 있다.
또한, 상기 첨가제 중 항균 조성물의 사용량은 사용목적과 적용형태, 적용부위, 적용대상물품 등에 따라 적절히 사용될 수 있으며, 예를 들면 전체 조성물 기준으로 0.01 중량부 내지 50 중량부를 포함할 수 있으나, 상기 항균 조성물의 함량은 이에 한정되는 것은 아니다. 본원 발명의 항균 조성물은 천연성분으로 인체에 유해하지 아니하므로, 그 제품의 특성상 적용목적을 달성할 수 있는 경우라면 다양한 양으로 사용가능하다.
바람직한 구체예로서, 본 발명은 항균 조성물은 세정제의 용도로서 적용될 수 있다.
상기 세정제는 바람직하게는 의류용 세제, 식기 세척제, 식품 세정제, 가전제품 세척제일 수 있다. 상기 항균 조성물은 천연성분으로 인체에 유해하지 아니하므로, 더욱 바람직하게는 주방용품 또는 식품세척 등을 포함하는 각종 생활용품의 세척이나 항균성 부여를 목적으로 사용할 수 있다.
상기 세정제는 그 사용 목적 및 용도에 따라 적의 선택된 첨가물을 추가로 포함할 수 있으며, 통상적으로 사용되는 세정제 등 다른 유효성분이나 색소, 계면활성제, 방부제 등의 첨가제와 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 세정제는 그 사용 목적 및 용도에 따라 분말화, 과립화, 정제화 또는 액상화하여 제조될 수 있으며, 제품화를 위하여 포장을 위해 통상의 방법을 사용할 수 있다.
또한, 상기 세정제 중 항균성 조성물의 사용량은 사용목적과 적용형태, 적용부위, 적용대상물품 등에 따라 적절히 사용될 수 있으며, 예를 들면 전체 조성물 기준으로 0.01 중량부 내지 50 중량부를 포함할 수 있으나, 상기 항균성 조성물의 함량은 이에 한정되는 것은 아니다. 본원 발명의 항균성 조성물은 천연성분으로 인체에 유해하지 아니하므로, 그 제품의 특성상 적용목적을 달성할 수 있는 경우라면 다양한 양으로 사용가능하다.
바람직한 구체예로서, 본 발명은 항균 조성물은 청결제의 용도로서 적용될 수 있다.
상기 청결제는 일상 생활에서 흔히 감염되기 쉬운 병원성 미생물의 체내 감염을 예방 차원에서 수행하기 위하여 간단한 방법으로 손, 구강 또는 여성용 청결제 등의 용도로 사용될 수 있다. 상기 항균 조성물은 천연성분으로 인체에 유해하지 아니하므로 손, 구강, 여성용 청결제로 사용하는 경우에도 안전하게 적용할 수 있다.
상기 청결제는 그 사용 목적 및 용도에 따라 적의 선택된 추가적인 여타의 첨가물을 추가로 더 포함할 수 있으며, 통상적으로 사용되는 첨가물 등 다른 유효성분이나 색소, 계면활성제, 방부제 등의 첨가물과 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 청결제는 그 사용 목적 및 용도에 따라 분말화, 과립화, 정제화 또는 액상화하여 제조될 수 있으나, 액상형의 경우 편리한 사용이 가능할 것이다.
또한, 상기 청결제 중 항균 조성물의 사용량은 사용목적과 적용형태, 적용부위 등에 따라 적절히 사용될 수 있으며, 예를 들면 전체 조성물 기준으로 0.01중량부 내지 50중량부를 포함할 수 있으나, 상기 항균 조성물의 함량은 이에 한정되는 것은 아니다. 본원 발명의 항균 조성물은 천연성분으로 인체에 유해하지 아니하므로, 그 제품의 특성상 적용목적을 달성할 수 있는 경우라면 다양한 양으로 사용가능하다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 구체예일 뿐이며, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예의 범위로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1: 표고버섯 재배용 살균 배지, 1 회 수확 후 버섯폐배지, 3 회 수확 후 버섯폐배지 및 표고버섯의 이화학적 특성 분석 및 색 분석
2017년 중국 금전시에 제조된 표고버섯 재배용 배지(조성: 참나무 80%, 밀기울 19%, 식용석고 1%)를 압착 밀봉하고, 이를 100℃에서 8시간 살균하여 무균 배지를 조제한 다음, 표고버섯 종균 808을 접종하여 약 120일간 배양실 배양하고, 다시 재배사에서 40일간 23℃, 습도 70% 조건에서 배양한 후 발생 작업을 하였다. 이후, 생성된 표고버섯을 1회 수확(1주기 수확)한 이후 1회 수확 후 버섯폐배지를 준비하였으며, 이후 표고버섯을 재발생하여 2회(2주기 수확) 및 3회 수확(3주기 수확)하였으며, 이후 남은 3회 수확 후 버섯폐배지를 회수하였다(도 1).
상기의 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지, 3회 수확 후 버섯폐배지 및 수확한 표고버섯의 사진도는 도 1에 나타내었으며, 이의 조단백, 조탄수화물, 조지질, 회분 및 수분함량을 식품공전에 따라 측정하여 열량을 표 1에 나타내었다.
[표 1] 살균 배지, 1 회 수확 후 버섯폐배지, 3 회 수확 후 버섯폐배지 및 표고버섯의 영양 성분 분석
Figure pat00001
수분함량은 초기 46.8%에서 1차 수확 후 52.6%, 3차 수확 후 54.0%로 변화하였으며, 조단백은 살균 배지에서 3.1%이었으나, 수확 후 버섯폐배지에서는 6.75~7.5%로 2배 이상 증가하였다. 회분 함량 역시 살균 배지에서는 6.55%이었으나, 수확 후 버섯폐배지에서는 14.77~14.93%로 급격히 증가하였다. 표고버섯의 회분 함량은 0.8%를 나타내었다. 반면, 조지질 함량은 변화가 미미하였으며, 조탄수화물은 1차 수확 후에는 43.3%에서 25.7%로 급격히 감소하였다가 3차 수확 후에는 23.2%를 나타내었다. 이는 1차, 3차 수확 후의 배지가 다량의 표고버섯 균사체 및 자실체를 함유하여 나타난 결과로 판단된다.
한편, 표고버섯 배지 및 표고버섯의 분쇄 후 각각의 시료의 색 분석 결과, 살균 배지는 상대적으로 낮은 명도, 적색도, 황색도를 나타내어 색차는 73.3을 나타내었으며, 1회 수확 후 버섯폐배지 및 3회 수확 후 버섯폐배지는 각각 46.3 및 44.75를 나타내어 유사한 명도, 적색도, 황색도를 나타내었다(표 2). 이때, 색차 분석은 Hunter Color Difference meter(Super color SP-80 Colormeter, Tokyo Denshoku Co., Japan)를 이용하여 측정하였으며, 명도(백색 100 ~ 0 검정색), 적색도(적색 100 ~ -80 녹색), 황색도(황색 70 ~ -80 검정색)를 측정하였다. 이때, 표준백판의 색도는 L 값이 92.44, a 값이 -0.06, b 값이 1.35로 기준을 정하였으며, 시료 당 3회 측정하여 평균값을 구하여 나타내었고, 색차(△E)는 다음의 식을 이용하여 계산하였다.
Figure pat00002
[표 2] 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지, 3회 수확 후 버섯폐배지 및 표고버섯 분말의 색차 분석
Figure pat00003
실시예 2: 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지, 3회 수확 후 버섯폐배지 및 표고버섯 열수 추출물 조제 및 이의 이화학적 특성 분석
실시예 1에서 준비된 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지, 3회 수확 후 버섯폐배지, 표고버섯 건조 분말을 대상으로 열수 추출물을 조제하였다. 각각의 시료에 대해 10배의 증류수를 가하고, 100℃에서 1시간 추출한 후, 얻어진 추출물의 pH, brix 및 색차를 측정하였으며, 그 결과는 표 3에 나타내었다.
[표 3] 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지, 3회 수확 후 버섯폐배지, 표고버섯 분말 열수 추출물의 이화학적 특성
Figure pat00004
살균 배지의 초기 pH는 5.6이었으나, 1회 및 3회 수확 후 버섯폐배지의 경우, 4.6으로 감소되었다. 또한, 살균 배지의 초기 brix는 6.0에서 1회 및 3회 수확 후 버섯폐배지는 16.0과 20.0으로 증가되었으며, 산도 역시 초기 0에서 1회 및 3회 수확 후 버섯폐배지는 0.83, 1.40으로 증가하였다. 반면, 열수 추출물의 색 분석에서는 수확 횟수 증가에 따라 명도와 적색도의 감소 및 황색도의 증가가 나타났으며, 색차는 초기 살균 배지 76.8에서 3차 수확 후 버섯폐배지에서는 78.2로 증가하였다. 즉, 표고버섯의 배양이 길어질수록 버섯폐배지는 산도 및 brix의 증가, 황색도의 증가가 두드러졌다(도 2).
실시예 3: 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지, 3회 수확 후 버섯폐배지 및 표고버섯 열수 추출물의 성분 분석
실시예 2에서 제조된 열수 추출물을 필터링한 후, 감압 농축하여 분말로 제조하였으며, 각각의 추출 효율 및 추출물의 성분 분석 결과는 표 4에 나타내었다. 성분 분석으로 총 폴리페놀, 총 플라보노이드, 총당 및 환원당 함량을 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 추출 검액 400μl에 50μl의 Folin-ciocalteau, 100μl의 Na2CO3 포화 용액을 넣고, 실온에서 1시간 방치한 후 725nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준시약으로는 tannic acid를 사용하였다. 총 플라보노이드 함량은 각각의 시료를 18시간 메탄올 교반 추출하고, 여과한 추출 검액 400μl에 90% diethylene glycol 4ml를 첨가하고, 다시 1N NaOH 40μl를 넣고, 37℃에서 1시간 반응 후 420nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준시약으로는 rutin을 사용하였다. 환원당은 DNS법으로, 총당은 phenol-sulfuric acid법을 이용하여 정량하였다.
[표 4] 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지, 3회 수확 후 버섯폐배지 및 표고버섯 열수 추출물의 성분 분석
Figure pat00005
표 4에 나타낸 바와 같이, 추출 효율은 살균 배지에서는 1%로 매우 낮았으나, 버섯폐배지는 5.1~9.2%의 높은 수율을 보였으며, 1차 수확 후 버섯폐배지(5.1%)보다 3차 수확 후 버섯폐배지(9.2%)가 약 1.8배 높은 추출 수율을 보였다. 표고버섯 건조 분말의 열수 추출물의 추출 효율은 34.7%로 매우 높았다. 이는 표고버섯 재배가 진행될수록 살균 배지의 분해로 인한 가용성 성분의 증가 때문으로 판단된다.
총 폴리페놀 분석 결과, 살균 배지는 20.5mg/g을 나타내어 표고버섯보다 2.5배 높은 함량을 보였으며, 1차 및 3차 수확 후 버섯폐배지의 경우 34.9~37.5mg/g을 함유하여 살균 배지 및 수확된 표고버섯보다 월등히 높은 함량을 보였다. 이러한 패턴은 총 플라보노이드 함량 분석에서도 동일하게 나타났다(표 4). 따라서, 1차 및 3차 수확 후 버섯폐배지는 버섯 재배용 살균 배지 및 수확한 표고버섯보다 우수한 생리 활성을 나타내리라 예측되었다.
한편, 총당의 경우 살균 배지에서 가장 높은 144.9mg/g함량을 나타내었으며, 환원당의 경우에는 1차 및 3차 수확 후 버섯폐배지에서 가장 높은 53.4~54.0mg/g 함량을 보였다. 반면, 표고버섯 추출물에서는 다른 시료와 달리 매우 낮은 총당(21.6mg/g) 및 환원당(19.7mg/g) 함량을 보였다.
실시예 4: 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지, 3회 수확 후 버섯폐배지 및 표고버섯 열수 추출물의 항균 활성
실시예 2에서 조제된 다양한 추출물을 대상으로 항균 활성을 평가하여 그 결과를 표 5에 나타내었다. 이때, 항균활성은 disc diffusion법을 사용하였으며, disc당 시료 농도은 0.5mg으로 조정하였다.
항균 활성 평가에 사용된 균주로는, 그람 음성균으로서 Escherichia coli KCTC 1682, Proteus vulgaris KCTC 2433, Pseudomonas aeruginosa KACC 10186, Salmonella typhimurium KCTC 1926을 사용하였고, 그람 양성균으로는 Staphylococcus aureus KCTC 1916, Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, Listeria monocytogenes KACC 10550, Bacillus subtilis KCTC 1924를 사용하였다. 한편, 항진균 활성 평가를 위해서는 Saccharomyces cerevisiae IF0 0233 및 캔디다증 진균감염증 원인균 Candida albicans KCTC 1940을 사용하였다.
먼저, 항세균 활성 평가의 경우, Nutrient broth(Difco Co., USA)에 각각의 세균을 접종하여 37℃에서 24시간 동안 배양한 후, 각 균주를 O.D.600 0.1로 조정하여 Nutrient agar(Difco Co., USA) 배지를 포함하는 멸균 petri dish(90mm, 녹십자, 한국)에 100μl씩 도말하고, 각각의 시료 5μl를 멸균 disc-paper(지름 6.5mm, Whatsman No. 2)에 가하여, 37℃에서 24시간 동안 배양하였으며, 진균의 경우에는, Sabouraud dextrose(Difco Co. USA)를 이용하여 동일한 방법으로 30℃에서 24시간 동안 배양 후, 생육저지환의 크기를 측정하여 항균활성을 평가하였다. 대조구로는 항세균제인 엠피실린(ampicillin)과 항진균제인 마이코나졸(miconazole, Sigma Co., USA)을 각각 1μg/disc 농도로 사용하였으며, 생육저지환의 크기는 육안으로 생육이 나타나지 않는 부분의 지름을 mm 단위로 측정하였고, 3회 이상 평가 후 대표 결과로 나타내었다.
[표 5] 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지, 3회 수확 후 버섯폐배지, 수확 표고버섯 분말 열수 추출물의 항균 활성
Figure pat00006
표 5에 나타낸 바와 같이, 항세균 활성 대조구로 사용된 엠피실린(1μg/disc)의 경우 대장균(E. coli)과 녹농균(P. aeruginosa)을 제외한 모든 세균에 20.0~30.0mm의 생육억제환을 나타내어 강력한 항세균 활성을 나타냄을 확인하였으며, 항진균제인 마이코나졸(1μg/disc)의 경우 C. albicansS. cerevisiae에 대해 각각 10.5mm 및 9.5mm의 생육억제환을 나타내었다. 한편, 표고버섯 재배를 위한 살균배지, 1회 수확 후 버섯폐배지, 3회 수확 후 버섯폐배지 및 표고버섯 건조분말의 열수 추출물은 500μg/disc 농도에서 실험 세균 및 진균 모두에 대해 전혀 생육억제환이 나타나지 않았다. 표고버섯 추출물의 경우 43.1mg/disc의 매우 고농도에서 항균활성이 보고(김용두 외, 2003. 한국식품저장유통학회지 10: 89-93)된 바 있으나, 이러한 고농도는 실제적 적용 가능한 부분을 넘어서므로 의미가 없는 보고이다(인간의 혈액을 4리터로 가정하는 경우, 43mg/disc 농도는 50g에 육박하는 항균제를 섭취해야 하는 농도임), 통상 1mg/disc 이하의 농도에서 활성이 인정되어야 실제 항균제로 이용 가능하다고 알려져 있으므로, 이러한 결과는 표고버섯 재배를 위한 살균배지, 1회 수확 후 버섯폐배지, 3회 수확 후 버섯폐배지 및 표고버섯 건조분말 추출물은 항세균 및 항진균 활성이 없음을 의미하고 있다.
실시예 5: 표고버섯 재배를 위한 살균배지, 1회 수확 후 버섯폐배지 및 3회 수확 후 버섯폐배지 열수 추출물의 순차적 유기용매 분획물의 조제 및 성분 분석
실시예 2에서 조제된 표고버섯 재배를 위한 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지와 3회 수확 후 버섯폐배지 열수 추출물의 활성 성분을 확인하기 위해, 각각의 추출물을 대상으로 헥센, 에틸아세테이트, 부탄올을 이용하여 순차적 유기용매 분획을 수행하였으며, 최종적으로 물 잔류물을 회수하였다. 각각의 회수된 분획물의 성분 분석은 실시예 3과 동일한 방법으로 성분을 분석하였으며, 그 결과는 표 6에 나타내었다.
[표 6] 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지와 3회 수확 후 버섯폐배지 열수 추출물의 순차적 유기용매 분획물의 조제 및 성분 분석
Figure pat00007
표 6에 나타낸 바와 같이, 표고버섯 재배를 위한 살균배지의 열수 추출물의 경우 90.7%는 물 잔류물로 이행되어 열수 추출물은 수용성 성분을 상당량 함유하고 있음을 알 수 있었다. 반면, 1회 수확 후 버섯폐배지 및 3회 수확 후 버섯폐배지의 추출물의 물 잔류물은 각각 69.3% 및 78.3%를 나타내어 상대적으로 수용성 성분이 감소됨을 알 수 있었다. 표고버섯 재배를 위한 살균배지, 1회 수확 후 버섯폐배지 및 3회 수확 후 버섯폐배지의 열수 추출물의 지용성 헥센 분획물은 각각 열수 추출물의 0.1, 0.2 및 0.1%를 차지하여 무시할 만 하였다. 반면, 폴리페놀, 플라보노이드 성분을 고농도로 함유하고 있는 에틸아세테이트 분획물의 수율은 각각의 열수 추출물에 대해 2.7, 5.7 및 8.1%를 차지하여 재배기간이 증가할수록 점차 증가하였다. 부탄올 분획물의 경우 살균배지, 1회 수확 후 버섯폐배지 및 3회 수확 후 버섯폐배지의 열수 추출물에서 각각 10.8, 24.3 및 17.2%를 차지하여 1차 수확 후 버섯폐배지에서 가장 높은 분획 수율을 나타내었다.
한편, 폴리페놀, 플라보노이드 성분을 고농도로 함유하고 있는 에틸아세테이트 분획물의 경우, 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 살균배지에서 가장 높게 나타났으며, 총당 함량의 경우에도 살균배지의 에틸아세테이트 분획물에서 가장 높게 나타났다. 그러나, 환원당 함량은 1회 및 3회 수확 후 버섯폐배지의 에틸아세테이트 분획물에서 상대적으로 높게 나타났다. 이러한 변화는 살균배지에 접종한 표고버섯이 성장하면서 배지성분인 참나무톱밥, 밀기울의 분해와 이용에 따라 나타난 변화로 이해된다.
특히, 각각의 분획물의 총 폴리페놀 함량 분석 결과, 살균 배지의 경우 에틸아세테이트 분획물이 가장 높은 185.7mg/g을 나타내었으며, 헥센 분획물 > 부탄올 분획물 > 물 잔류물 순으로 나타났다. 그러나, 1회 수확 후 버섯폐배지의 경우 헥센 분획물이 가장 높은 54.8mg/g을 나타내었으며, 에틸아세테이트 분획물 > 부탄올 분획물 > 물 잔류물 순으로 나타내었으며, 3회 수확 후 버섯폐배지의 경우, 에틸아세테이트 분획물이 가장 높은 95.4mg/g을 나타내었으며, 물 잔류물 > 부탄올 분획물 > 헥센 분획물 순으로 나타났다. 이러한 결과는 살균배지와 수확 후 버섯폐배지 추출물의 성분이 전혀 다르며, 또한 1회 수확 후 버섯폐배지 추출물과 3회 수확 후 버섯폐배지 추출물의 성분이 상이함을 의미하고 있다.
실시예 6: 표고버섯 재배용 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지 및 3회 수확 후 버섯폐배지의 열수 추출물의 순차적 유기용매 분획물의 항균 활성
실시예 5에서 얻어진 다양한 분획물들을 대상으로 항세균 및 항진균 활성을 실시예 4의 방법과 동일하게 평가하였다. 표 7에 나타낸 바와 같이, 표고버섯 재배용 살균배지, 1회 수확 후 버섯폐배지 및 3회 수확 후 버섯폐배지의 열수 추출물의 경우 항균 활성이 나타나지 않았으나, 각각의 추출물의 에틸아세테이트 분획물에서는 매우 강력한 항균 활성이 나타났으며, 특히 1회 수확 후 버섯폐배지 및 3회 수확 후 버섯폐배지의 열수 추출물의 에틸아세테이트 분획물에서는 그람 양성 세균, 그람 음성 세균 및 진균에 대해 광범위한 항균 스펙트럼과 함께 우수한 항세균 및 항진균 활성을 나타내었다. 1회 수확 후 버섯폐배지에서 제조된 에틸아세테이트 분획물의 경우 3회 수확 후 버섯폐배지에서 제조된 에틸아세테이트 분획물보다 전체적으로 항균력이 우수하였으며, 그람 양성세균에 대한 생육억제능이 더욱 강력하였다.
[표 7] 표고버섯 재배용 살균 배지, 1회 수확 후 버섯폐배지와 3회 수확 후 버섯폐배지의 열수 추출물의 순차적 유기용매 분획물의 항균 활성
Figure pat00008
실시예 7: 1회 수확 후 버섯폐배지와 3회 수확 후 버섯폐배지 열수 추출물 및 이의 활성 분획물의 인간 적혈구 용혈 활성
표고버섯은 오랫동안 식용과 약용으로 사용되어 왔으며, 표고버섯 수확 후 버섯폐배지는 사료로 사용되어 왔다. 본 발명에서는 버섯폐배지 추출물 및 이들의 활성 분획물의 급성 독성을 평가하기 위해 인간 적혈구 용혈 활성 시험을 하였으며, 그 결과는 표 8에 나타내었다. 이때, 용혈 활성은 기존의 보고(정인창, 손호용, 2014년, Korean J. Microbiol. Biotechnol. 42: 285-292)에 준해 평가하였으며, 간단하게는 PBS로 3회 수세한 인간 적혈구 100μl를 96-well microplate에 가하고, 다양한 농도의 시료용액 100μl를 가한 다음 37℃에서 30분간 반응시켰으며, 이후, 반응액을 10분간 원심분리(1,500rpm)하여 상등액 100μl를 새로운 microtiter plate로 옮긴 후 용혈에 따른 헤모글로빈 유출 정도를 414nm에서 측정하였다. 시료의 용매 대조구로는 DMSO(2%)를 사용하였으며, 적혈구 용혈을 위한 실험 대조구로는 Triton X-100(1mg/ml)를 사용하였다. 용혈 활성은 다음의 수식을 이용하여 계산하였다.
Figure pat00009
[표 8] 1회 수확 후 버섯폐배지와 3회 수확 후 버섯폐배지 열수 추출물 및 이의 활성 분획물의 인간 적혈구 용혈 활성
Figure pat00010
먼저, 대조구로 사용된 DMSO와 물은 적혈구 용혈 활성이 없었으며, triton X-100은 1mg/ml 농도에서 적혈구를 100% 용혈시킴을 확인하였다. 한편, 1회와 3회 수확 후 버섯폐배지 추출물 및 이의 활성 분획물들은 1mg/ml에서도 용혈 활성은 전혀 나타나지 않았다. 용혈 활성이 있다고 알려진 항암제인 엠포테라신 B는 0.00625mg/ml 농도에서 55.5%, 0.05mg/ml 농도에서 93.7%의 용혈활성을 나타냄을 고려할 때, 표고버섯 수확 후 버섯폐배지 추출물 및 이의 활성 분획물들은 용혈 활성이 없는 것으로 판단된다.
실시예 8: 1회 수확 후 버섯폐배지와 3회 수확 후 버섯폐배지 열수 추출물 및 이의 활성 분획물의 혈장, 산 및 열 안정성 평가
상기 실시예 2 및 실시예 5에서 얻어진 표고버섯 1회 수확 후 버섯폐배지 및 3회 수확 후 버섯폐배지 추출물의 에틸아세테이트 활성 분획물을 대상으로 항균 활성에 대한 열 안정성 및 산 안정성을 확인하였다. 상기 에틸아세테이트 활성 분획물들은 100℃에서 1시간 열 처리, pH 2(0.01M HCl)에서의 1시간 처리시에도 항세균 및 항진균 활성의 감소가 나타나지 않았다. 따라서, 상기의 활성 분획물은 다양한 식품, 화장품, 생활용품 제조 과정 중에도 항세균 및 항진균 활성을 유지할 것으로 예상된다.
[연구개발과제]
[과제고유번호] 2021-0357
[주관부처명] 중소벤처기업부
[연구관리전문기관] 안동대학교 산학협력단
[연구사업명] 경북지역센터 가치만드소(所) 스타기업 육성 R&D 연구
[연구과제명] 지역농산물을 이용한 고부가가치 제품 개발
[기여율] 100%
[연구기간] 2021. 09.27.-2021.12.25.
[주관기관] (재)장애인기업종합지원센터 경북지역센터
[연구수행기관] 안동대학교 식품영양학과

Claims (4)

  1. 표고버섯(Lentinus edodes) 수확 후 버섯폐배지(Spent Mushroom Substrate, SMS) 추출물을 포함하는 항균 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 버섯폐배지는 표고버섯을 1~3회 수확 후의 버섯폐배지인 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 추출물은 열수로 추출한 후 에틸아세테이트로 분획한 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 항균 조성물은 약학 조성물, 건강 기능 식품, 화장료 조성물, 동물 사료 조성물, 식품 첨가물, 화장품 첨가물, 동물 사료용 첨가물, 세정제 및 청결제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
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