초록 ▼

○ 연구결과
- 우리나라 연안에서 쉽게 수득할 수 있고 예로부터 식자재로 사용된 해조류 잎파래로부터 치주질환의 대표적인 균인 치주염균(Porphyromonas gingivalis)과 치은염균(Prevotella intermedia)에 동시에 항균활성을 나타내는 물질인 불포화지방산, Stearidonic acid(SA)를 분리하였다. SA의 MIC(최소저해농도)값은 치주염균에서는 9.76㎍/㎖, 치은염균에서는 39.06㎍/㎖로 우수한 항균활성을 나타내었다. 이는 기존에 사용되고 있는 항생제인 chlorhexidine의 치주염균에

○ 연구결과
- 우리나라 연안에서 쉽게 수득할 수 있고 예로부터 식자재로 사용된 해조류 잎파래로부터 치주질환의 대표적인 균인 치주염균(Porphyromonas gingivalis)과 치은염균(Prevotella intermedia)에 동시에 항균활성을 나타내는 물질인 불포화지방산, Stearidonic acid(SA)를 분리하였다. SA의 MIC(최소저해농도)값은 치주염균에서는 9.76㎍/㎖, 치은염균에서는 39.06㎍/㎖로 우수한 항균활성을 나타내었다. 이는 기존에 사용되고 있는 항생제인 chlorhexidine의 치주염균에 대한 항균활성이 8㎍/㎖인 것과 비교했을 때 매우 높은 항균활성이라는 것을 나타내었고 부작용의 우려가 없는 천연물질인 것을 감안하면 그 개발가치는 매우 높을 것이다.

Abstract ▼

Introduction
Object
Seaweed off the coast of Korea appears to be a prominent source of bioactive substances, as compared to seaweed found in other areas, and has great industrial development value.
In this regard, there has been insufficient research performed on oral disease prevention mat

Introduction
Object
Seaweed off the coast of Korea appears to be a prominent source of bioactive substances, as compared to seaweed found in other areas, and has great industrial development value.
In this regard, there has been insufficient research performed on oral disease prevention material and the higher business value of the use of seaweed.
Periodontitis is a chronic inflammatory disease initiated by a group of gram-negative periodontal pathogens including Prevotella intermedia (P.intermedia) and Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis). P. intermedia and P.gingivalis have been implicated in the development of various forms of periodontal disease (Socransky et al. 1999).
Antibiotics or other drugs are rarely recommended to treat or prevent periodontitis(Leke N, Grenier D, Golgner M, Mayrand D et al. 1999).
Therefore, in most cases, periodontitis is cured by operative therapy or mechanotherapy.
Thus, we focused on the development and commercialization of natural oral health material through research into optimum isolation and purification methods and industrial applications of the seaweed E. linza.
Significance
The significance of the industrial and technical implications obtained from research and development goal achievements may be summarized as follows:
① Establishment of an effective isolation and purification method of the material from the seaweed E. linza that has antimicrobial activity against P. intermedia and P. gingivalis, which cause periodontal disease.
② Technological development, including mass production of antimicrobial compounds and physical properties of a prototype.
③ Contribution to the marine pollution solution by utilizing E. linza off the Cheju Island coast, thrown away as sea waste, to create resources and reduce economic losses involved in garbage gathering.
④ Contribution to income enhancement of the seaweed farming industry, seaweed industrialization, and natural product separation research revitalization through natural oral health material development through separation from seaweed resources.
Oral health material development from E. linza
- Development confirmed that the seaweed E. linza, which has been traditionally used as a food material and is easily obtained from the Korean seashore, showed specific antimicrobial activity against P. intermedia and P. gingivalis of typical periodontal disease.
- Polarity fractionation, Sephadex LH-20 gel chromatography and reverse-phase high-performance liquid chromatography (Alltima C18 column, 10 mm ID × 25 cm) were performed to identify the active component. The active compound was at 95% (in 6.2 min and 7.8 min) acetonitrile by RP-HPLC and identified as the unsaturated fatty acid, 6,9,12,15-octadecatetraenoic acid (stearidonic acid, C18:4, n-3) and 9,12,15-octadecatrienoic acid (gamma-linolenic acid, C_{18:3, n-6})by LC-MS, GC-MS, and ¹H NMR and ¹³C NMR spectroscopy.
- Stearidonic acid and gamma-linolenic acid yield from dried seaweed tissue was 6.33 × 10^-3H % and 6.47 × 10^-3H %, respectively. MIC values were 39.06 μg/mL against P. intermedia and 9.76 μg/mL against P. gingivalis. MIC value of chlorhexidine was 8 μg/mL against P. gingivalis. These data suggest, therefore, that E. linza extracts and stearidonic acid may prove useful for treatment of periodontitis.
- There were polyunsaturated fatty acids (PUFAs) present such as alpha-linolenic acid (ALA, 18:3n-3), eicosapentaenoic acid (EPA, 20:5n-3), docosahexaenoic acid (DHA, 22:6n-3), linoleic acid (LA, 18:2n-6) and arachidonic acid (AA, 20:4n-6), which show antimicrobial activity, as compared with stearidonic acid (SA) and γ-linolenic acid (GLA).
The clinical simplicity of E. linza antimicrobial activity
- We manufactured a gargle containing an E. linza extract created with ethanol fermentation for a relatively simple clinical manifestation of E. linza antimicrobial activity.
- We determined that the gargle, which had the E. linza extract, had a powerful antibacterial effect not only on the clinical index but also on the gram-negative periodontal pathogens P. intermedia and P. gingivalis.
Research into the industrial applications of the E. linza antibiotic material - An extract was manufactured using hexane to extract the polyunsaturated fatty acid, SA and GLA, which was the antibiotic material separated from E. linza.
- We confirmed antimicrobial activity against P. intermedia and P. gingivalis with the dentifrice prototype containing 2% of the E. linza hexane extract.
- We found no problem in this regard, apart from the fact that viscosity, index of refraction, pH, and color were concentration-dependent, as determined by the physical and chemical properties of the dentifrice prototype.
- The pigment elimination process was added to the extraction of E. linza by the hexane because of the advantage of the unique aroma of the extraction and the disadvantage of the extraction having its own pigment.
Research results and practical use plan
- The plan is to make buccal cavity goods (dentifrice, etc.) using Original Equipment Manufacturing (OEM) of Green Wonil Co. Ltd.
- It does not admitted to the experience using the extract containing the SA and GLA in domestic.
- Further study is needed because of a lack of exact data about the type and quantity of effective components.
- The plan is to industrialize the dosage from research on the safety and stability of E. linza containing SA and GLA, a polyunsaturated fatty acid.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 12
• 목 차 ... 13
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 19
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 19
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 19
• 제 2 장 국내외 관련기술의 현황 ... 25
• 제 1 절 국내 관련연구의 현황과 문제점 ... 25
• 제 2 절 국외 관련연구의 현황과 문제점 ... 34
• 제 3 절 시장규모 ... 37
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 39
• 제 1 절 연구수행 방법 ... 39
• 1. 잎파래로부터 구강건강 소재 개발 ... 39
• 가. 잎파래의 항균물질 추출조건 확립 ... 39
• (1) 해조류 잎파래의 전처리 ... 39
• (2) 해조류 에탄올 추출물 및 물 추출물의 제조 ... 39
• (가) 잎파래 에탄올 추출물 ... 39
• (나) 잎파래 물 추출물 ... 39
• (3) 잎파래 분획물의 제조 ... 39
• (가) 잎파래 분획물의 제조 ... 39
• (나) 분획물 I , 분획물 II ... 40
• (다) 분획물 Ⅲ ... 40
• (라) 분획물 Ⅳ ... 40
• (마) 분획물 Ⅴ ... 40
• (바) 보관 ... 40
• 나. 잎파래 추출물 및 분획물의 항균활성 ... 41
• (1) 잎파래의 항균활성 실험 방법 ... 41
• (가) 항균활성 실험 방법 ... 41
• (나) 대상 균주와 대상 배지 ... 41
• (2) 종이 디스크(paper disk)를 이용한 항균 활성 ... 41
• (3) 최소저지농도(MIC)를 이용한 항균 활성 ... 42
• 다. 잎파래의 항균물질 정제조건 확립 ... 43
• (1) 잎파래로부터 항균물질 정제 ... 43
• (가) 잎파래 분획물의 수율 ... 43
• (나) Sephadex LH-20 gel chromatography를 이용한 정제 ... 43
• (다) TLC를 이용한 정제 ... 43
• (라) HPLC를 이용한 정제 ... 44
• (2) 잎파래로부터 항균물질 규명 ... 44
• (가) ESI-MS를 이용한 분자량 분석 ... 44
• (나) 항균물질의 Methyl ester화 ... 44
• (다) GC/MS를 이용한 정성 분석 ... 44
• (라) NMR을 이용한 구조 분석 ... 45
• (마) 잎파래 항균물질 순도검정 ... 45
• 라. 잎파래로부터 정제된 항균물질의 항균활성 ... 45
• (1) 잎파래로부터 정제된 항균물질의 항균활성 ... 45
• (가) Sephadex 분획물의 항균활성 ... 45
• (나) HPLC 분획물의 항균활성 ... 45
• (다) Standard 물질의 항균활성 ... 46
• (라) 그 외 지방산의 항균활성 ... 46
• (마) 다양한 치주질환 원인균에 대한 항균활성 ... 46
• (2) 종이 디스크(paper disk)를 이용한 항균활성 ... 47
• (가) Standard 물질의 항균활성 ... 47
• (나) 그 외 지방산의 항균활성 ... 47
• 2. 잎파래 항균활성에 관한 간이임상 ... 48
• 가. 간이임상을 위한 시제품 제조 ... 48
• (1) 잎파래 추출물 제조 ... 48
• (2) 잎파래 sephadex 분획물 제조 ... 48
• (3) 간이임상을 위한 시제품 제조 ... 48
• (4) 간이임상을 위한 시제품의 항균활성 ... 49
• (5) 시제품의 품질 분석 ... 49
• (가) 총 폴리페놀 함량분석 ... 49
• (나) Chlorophyll a & b ... 49
• (다) 총 지방산 함량분석 ... 49
• (라) 유리 지방산 조성 및 함량분석 ... 50
• 나. 간이임상시험 연구 대상 ... 50
• 다. 간이임상시험 연구 설계 ... 50
• 라. 간이임상 지수 검사 ... 51
• (1) Plaque Index ... 51
• (2) Gingival Index ... 52
• (3) Bleeding on proving ... 52
• (4) P. gingivalis와 P. intermedia 수의 측정 ... 53
• (가) Subgingival plaque 수집 ... 53
• (나) Real time PCR법 시행 ... 53
• (5) 임상시험 대상군의 특징 ... 54
• 3. 잎파래 항균 물질의 산업화 연구 ... 57
• 가. 구강건강소재를 함유한 제품 결정 ... 57
• (1) 시제품 개발 ... 57
• (가) 구중청량제 시제품 개발 ... 57
• (나) 치약 시제품 개발 ... 57
• ① 치약 베이스 제조 ... 57
• ② 잎파래 주정 추출물 제조 ... 57
• ③ 순도검정 ... 57
• 나. 잎파래 항균물질 함유 시제품의 항균 효능 평가 ... 57
• (1) 종이 디스크(paper disk)를 이용한 항균 활성 ... 57
• (가) 주정 추출물의 항균활성 ... 57
• (나) 치약 시제품의 항균활성 ... 58
• 다. 잎파래 항균물질 함유 시제품의 물리・화학적 특성 확인 ... 58
• 라. Pilot 추출 생산 공정개발 ... 58
• (1) 잎파래 주정 추출물 제조 공정 ... 59
• (2) U/F 한외여과막 장치를 이용한 제조 공정 ... 59
• 제 2 절 연구내용 ... 61
• 제 3 절 연구결과 ... 62
• 1. 잎파래로부터 구강건강 소재 개발 ... 62
• 가. 잎파래의 항균물질 추출조건 확립 ... 62
• (1) 잎파래의 항균물질 추출 조건 ... 62
• (가) 잎파래의 에탄올 추출물 및 물 추출물 제조 ... 62
• (나) 잎파래 분획물의 제조 ... 63
• 나. 잎파래 추출물 및 분획물의 항균활성 ... 64
• (1) 종이 디스크(paper disk)를 이용한 항균 활성 ... 64
• (2) 최소저지농도(MIC)를 이용한 항균활성 ... 68
• 다. 잎파래의 항균물질 정제 조건 ... 70
• (1) 잎파래로부터 항균물질 정제 ... 70
• (가) 잎파래 분획물의 수율 ... 70
• ① 용매 분획물의 수율 ... 70
• ② Sephadex LH-20 gel chromatography 분획물의 수율 ... 70
• ③ HPLC 분획물의 수율 ... 72
• (나) Sephadex LH-20 gel chromatography를 이용한 정제 ... 73
• (다) TLC를 이용한 정제 ... 74
• (라) HPLC를 이용한 정제 ... 75
• (2) 잎파래로부터 항균물질 규명 ... 76
• (가) ESI-MS를 이용한 분자량 분석 ... 76
• (나) GC/MS를 이용한 정성 분석 ... 77
• (다) NMR을 이용한 구조 분석 ... 78
• (라) 잎파래 항균물질 추출 및 정제 과정 도식화 ... 85
• (마) 잎파래 항균물질 순도검정 ... 87
• 라. 잎파래로부터 정제된 항균물질의 항균활성 ... 89
• (1) 최소저지농도(MIC)를 이용한 항균활성 ... 89
• (가) Sephadex 분획물의 항균활성 ... 89
• (나) HPLC 분획물의 항균활성 ... 92
• (다) Standard 물질 및 그 외 지방산의 항균활성 ... 93
• (라) 다양한 치주질환 원인균에 대한 항균활성 ... 94
• (2) 종이 디스크(paper disk)를 이용한 항균활성 ... 95
• (가) Standard 물질 및 그 외 지방산의 항균활성 ... 95
• 2. 잎파래 항균활성에 관한 간이임상 ... 98
• 가. 간이임상을 위한 샘플 제조 ... 98
• (1) 간이임상을 위한 샘플 ... 98
• (2) 간이임상을 위한 샘플의 항균활성 ... 99
• (3) 간이임상을 위한 샘플의 품질 분석 ... 99
• (가) 총 폴리페놀, chlorophyll a, b, 총 지방산 함량분석 ... 99
• (나) 유리지방산 조성 및 함량분석 ... 100
• 나. 간이임상 연구 결과 ... 105
• (1) Plaque index, Gingival index, Bleeding on proving 결과 ... 105
• (2) Prevotella Intermedia균과 Porphyromonas gingivalis균의 Ct 값 변화량 ... 108
• 3. 잎파래 항균 물질의 산업화 연구 ... 110
• 가. 구강건강소재를 함유한 제품 결정 ... 110
• (1) 시제품 개발 ... 110
• (가) 구중청량제 시제품 개발 ... 110
• (나) 치약 시제품 개발 ... 111
• ① 치약 베이스 제조 ... 111
• ② 잎파래 주정 추출물 제조 ... 112
• ③ 순도검정 ... 113
• 나. 잎파래 항균물질 함유 시제품의 항균 효능 평가 ... 114
• (1) 종이 디스크(paper disk)를 이용한 항균 활성 ... 114
• (가) 주정 추출물의 항균활성 ... 114
• (나) 치약 시제품의 항균활성 ... 115
• 다. 잎파래 항균물질 함유 시제품의 물리․화학적 특성 확인 ... 116
• 라. Pilot 추출 생산 공정개발 ... 116
• (1) 잎파래 주정 추출물 제조 공정 ... 116
• (2) U/F 한외여과막 장치를 이용한 제조 공정 ... 117
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 118
• 제 1 절 연도별 연구목표 ... 118
• 제 2 절 평가의 착안점 및 달성도 ... 119
• 제 3 절 관련분야의 기여도 ... 120
• 제 5 장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 121
• 제 1 절 실용화•산업화 계획(기술실시 등) ... 121
• 제 2 절 교육, 지도, 홍보 등 기술확산 계획 등 ... 122
• 제 3 절 특허, 품종, 논문 등 지식재산권 확보계획 등 ... 122
• 가. 특허 계획 ... 122
• 나. 논문 계획 ... 122
• 제 4 절 추가연구, 타 연구에 활용 계획 등 ... 122
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 123
• 제 7 장 참고문헌 ... 127
• 끝페이지 ... 132