초록 ▼

1. 개발목표
1-1. 1차년 개발목표
가. 산업화가 가능한 40%락툴로즈 화학적 공정의 개발
나. 산업화가 가능한 40%락툴로즈 생물학적 공정의 개발
다. 개발된 공정을 이용한 산업적 수준의 생산 공정 확립
라. 개발된 락툴로즈의 생리적 기능규명
마. 시장조사
바. 40%락툴로즈를 이용한 완제품 연구, 개발

1-2. 2차년 개발목표
가. 산업화가 가능한 50%락툴로즈 화학적 공정의 개발
나. 산업화가 가능한 50%락툴로즈 생물학적 공정의 개발
다. 산업화를 위한 현

1. 개발목표
1-1. 1차년 개발목표
가. 산업화가 가능한 40%락툴로즈 화학적 공정의 개발
나. 산업화가 가능한 40%락툴로즈 생물학적 공정의 개발
다. 개발된 공정을 이용한 산업적 수준의 생산 공정 확립
라. 개발된 락툴로즈의 생리적 기능규명
마. 시장조사
바. 40%락툴로즈를 이용한 완제품 연구, 개발

1-2. 2차년 개발목표
가. 산업화가 가능한 50%락툴로즈 화학적 공정의 개발
나. 산업화가 가능한 50%락툴로즈 생물학적 공정의 개발
다. 산업화를 위한 현장 최적조건 수립
라. 개발 된 락툴로즈의 생리적 기능규명
마. 50%락툴로즈를 이용한 완제품 연구, 개발

1-3. 3차년 개발목표
가. 순도 60%락툴로즈의 화학적 공정의 개발
나. 순도 60%락툴로즈의 생물학적 공정의 개발
다. 락툴로즈의 피부기능평가 (간이임상)
라. 개발된 락툴로즈를 이용한 시제품 제작
마. 50%락툴로즈의 사업화

2. 개발내용 및 결과
2-1. 1차년 개발내용 및 결과
가. 산업화가 가능한 40%락툴로즈 화학적 공정의 개발완료
- 유당(lactose) -> 용해 -> 알칼리 약품반응(이성화반응) -> 발효 ->여과/탈색 -> 이온정제 -> 농축 -> 고순도 액상제품
- 기존의 고액의 크로마토그래피 분리 공정 대신에 효소반응 후 발효공정을 추가함으로서 생산수율 21.3%, 43.41% 락툴로즈 시생산 완료함.

나. 산업화가 가능한 40%락툴로즈 생물학적 공정의 개발
- 다양한 균주의 cellobiose 2-epimerase 유전자 확보하여 유전자 shuffling와 random mutation을 통한 전환효소의 개량하고 전환 수율의 증가 및 반응 온도가 높은 전환 효소의 개발을 완료함.
- 온도에 따른 용해도 차이에 의한 침전법을 이용하여 수율 24.19%,47.46% 락툴로즈를 확보함.

다. 개발된 공정을 이용한 산업적 수준의 생산 공정 확립.
- 개발된 락툴로즈의 물리화학적 특성을 규명하고, 이를 반영한 품질관리 기준을 확립.

라. 락툴로즈의 생리적 기능규명
- in vivo에서 L. acidophilus, L. casei, B.bifidum, B. longum 의 유산균 성장곡선을 나타냄으로써 유산균증식에 효과를 확인함.
- in vitro에서 식이섭취량, 장기무게, 혈청을 분석한 결과 비교군 대비 유의적 차이가 없어 독성이 없는 것으로 판단됨.
- 경표피수분손실량(TEWL), 피부수분보유량 측정결과 고농도의 락툴로즈 처리 시 유의적인 차이를 나타내는 것을 확인 하였으며, 피부미용에 개선되는 경향을 가지고 있는 것을 확인하였음.

마. 시장조사(일본)
- 장내의 모든 비피더스균에 대해 자원화성을 나타내는 비피더스 균 생장 촉진 효과와 미네랄 흡수 촉진 효과를 나타내는 원료 시장 의 규모는 약 500톤 규모로서 안정적으로 추세임.
- 일본의 락툴로즈 시장은 모리나가 유업이 100%독점하고 있으며, 의약품 용도로 이탈리아, 프랑스, 미국의 수입품이 일부 사용되고 있는 상황임.

바. 40%락툴로즈를 이용한 완제품연구 및 개발

2-2. 2차년 개발내용 및 결과
가. 산업화가 가능한 50%락툴로즈 화학적 공정의 개발
1) 제조공정 수립
- 유당(lactose) -> 용해 -> 이성화반응 -> 결정화 -> 효소반응 -> 발효 -> 이온정제 -> 여과/탈색 -> 농축 -> 고순도 액상제품
- 높은 생산수율과 성상 개선을 위하여 약품반응조건 개선을 위하여 유당 결정화 공정과 발효공정 개선을 한 결과 통해 50.7% 락툴로즈와 생산수율 34.06%를 확보함.

나. 산업화가 가능한 50% 락툴로즈 생물학적 공정의 개발
1) 제조공정수립
- 유당(lactose) -> 용해 -> 효소반응 -> M/F -> 반응액 분리 -> concetration (60℃) -> 결정화 -> filtering -> 시제품
- 고온반응이 가능한 내열성 효소의 확보와 락툴로즈 정제 공정을 통해 58.3% 락툴로즈 와 생산 수율 32.2%를 확보함.

다. 산업화를 위한 현장 최적조건 수립
- 시제품 생산을 통한 제조공정을 수립하였고, 표준제조지시서를 작성하였음.

라. 락툴로즈의 생리적 기능규명
- in vitro에서 그룹간 식이섭취량, 체중변화량, 음수량,장기무게을 분석한 결과, 독성을 나타내지 않는 것을 확인하였음.
- UV를 피부에 조사하여 비교한 결과, 수분손실량은 유의적으로 감소하였고, 수분보유력은 락툴로즈 고섭취군에서 높은 결과를 나타내는 것을 확인하였음.
- 피부의 collagen을 파괴하여 주름을 생성하는 MMP-9(matrix metalloproteinases) level이 유의적으로 감소하였고, 피부의 두께가 유의적으로 감소하였으며 replica를 이용해 주름의 생성이 감소하였음을 확인하였음.

마. 50%락툴로즈를 이용한 시제품 연구 및 개발

2-3. 3차년 개발내용 및 결과
가. 순도 60%락툴로즈의 화학적 공정의 개발
- 제조공정 수립
유당(lactose) -> 용해 -> 4회 반복 이성화반응 -> 효소반응 -> 발효 -> 이온정제 -> 여과/탈색 -> 농축 -> 고순도 액상제품
- 생산수율을 높이고 락툴로즈 성상 개선을 위해 약품반응 조건을 개선하였고, 유당 결정화 공정과 발효공정개선을 통해 66.0% 락툴로즈와 생산수율 41.01%를 확보함.

나. 순도 60%락툴로즈의 생물학적 공정의 개발
1)제조공정수립
유당(lactose) -> 용해 -> 효소반응(전환율53.5%) -> M/F -> 반응액분리 -> concetration (60℃) -> 3회 반복 결정화 -> filtering -> 시제품 고온반응이 가능한 내열성 효소의 확보와 락툴로즈 정제 공정을 통해 74.2% 락툴로즈 와 생산 수율 40.8%를 확보함.

다. 락툴로즈의 피부기능평가 (간이임상)
- 락툴로즈의 수분보유량은 2주 후부터 8주까지 시간의 흐름에 따라 통계적으로 유의하게 증가하였고(p<0.01, p<0.001), 대조군과의 군간의 비교에서 2주(p<0.01), 4주차(p<0.01)에 유의적인 차이를 나타내었으며,경표피수분증발량(TEWL)은 2주 후부터 8주 후까지 감소하는 경향을 확인 하였음.

라. 개발된 락툴로즈를 이용한 시제품 제작

3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
- 국내 락툴로즈의 경우 100%로 수입에 의존하고 있어 수입대체를 위하여 국내 개발이 필요한 상태임.
- 일반적으로, 락툴로즈는 하제의 효과를 가진 변비 개선제로 널리 이용되고 있고 국내의 연구결과에 따르면 변비의 기준인 일주일에 2회 이하의 배변을 가지고 있는 우리나라 인구는 약 10% 정도이고, 기혼여성의 경우 30%이상이 변비약을 습관적으로 복용한다는 결과가 있음.
- 본 과제를 통해 개발된 락툴로즈는 하제로써의 변비개선과 신바이오틱스로써의 생리적 기능을 규명하였으며, In vivo model 인 hairless mouse와 인체적용 시험인 간이 임상을 통해 피부개선에 대한 효능 또한 확인 하였기 때문에 최근 각광받고 있는 이너뷰티 제품 시장 진출할 수 있는 토대를 마련하였음.
- 또한, 본과제를 수행함으로써 2012년 이후 총 23명의 고용성과를 이루었으며 수요기관들의 경우 개발된 락툴로즈를 적용힌 완제품 개발 및 제품출시가 계획되어 있어, 정체되어 있던 락툴로즈 시장의 성장을 이룰수 있을 것으로 기대함.
- 그리고, 주관기관인 ㈜네오크레마는 락툴로즈의 양산 및 사업화를 위해 전북익산에 조성되고 있는 식품클러스터 에 약3000평의 토지를 분양 받았으며, 2017년 말까지 대량생산을 위한 공장과 물류창고를 구축할 계획임.
- 그리고 락툴로즈 생산과 품질관리 및 품질개선을 위해 20명의 추가고용을 계획하고 있고 공장완공 이후 국내업체 및 일본 업체와의 제품 적용에 대한 MOU체결을 진행 중에 있으며, 2017년 50-100톤 규모의 생산을 시작으로, 양산 체제의 구축를 통해, 2018년부터 본격 생산에 돌입하여, 국내와 일본을 필두로 적극적인 글로벌 판매에 돌입할 계획하고 있음.

4. 적용분야
- 락툴로즈는 기존의 변비개선 기능으로 변비약, 변비치료제․보조제, 분유 등에 적용되었음.
- 최근 동안 및 안티에이징(anti-aging)에 대한 이너뷰티(Inner beauty)에 대한 선호가 확산 되면서 피부건강의 관심과 니즈가 늘어나고 있는 트렌드에 따라 본 과제를 통해 개발된 락툴로즈의 피부미용효과를 기반으로 하여 이너뷰티 제품인 캡슐, 음료, 젤리 등 다양한 식품제형들에 대한 적용이 가능함.

( 출처: 최종보고서 초록 4p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최 종 보 고 서 제 출 서 ... 2
• 제 출 문 ... 3
• 부품소재기술개발사업 최종보고서 초록 ... 4
• 목차 ... 10
• 제 1장 서론 ... 12
• 제 1절 개요 ... 12
• 1. 락툴로즈의 개요 ... 12
• 2. 락툴로즈의 기능 ... 13
• 3. 락툴로즈의 생산 핵심기술 ... 14
• 4. 국내·외 제품·기술 및 시장 현황 ... 17
• 제 2절 기술개발 목표 ... 23
• 1. 최종목표 ... 23
• 2. 개발기술의 평가 방법 및 평가 항목 ... 24
• 제 3절 기술개발 내용 ... 25
• 1. 산업화가 가능한 화학적 공정의 개발 ... 25
• 2. 산업화가 가능한 생물학적 공정의 개발 ... 26
• 3. 개발된 공정을 이용한 산업적 수준의 생산 공정 확립 ... 27
• 4. 락툴로즈의 생리적 기능 규명 ... 27
• 5. 개발된 소재를 이용한 제품 개발 ... 27
• 제 2장 본론 ... 29
• 제 1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 29
• 1. 기술개발의 목표 달성여부 ... 29
• 2. 기술개발의 내용 수행실적 ... 30
• 3. 기술적 해결방법 수행실적 ... 33
• 4. 기술개발의 내용에 대한 보호대책 수행실적 ... 35
• 5. 수요기업과의 협력방안 수행실적 ... 40
• 6. 정량적 목표에 대한 시험 결과 ... 41
• 7. 산업재산권 출원·등록 및 논문 게재·발표 ... 43
• 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 46
• 1. 수행주체별 담당내용 수행실적 ... 46
• 2. 수행 주체별 협력 수행실적 ... 243
• 3. 수행주체별 인력 및 연구기자재·시설의 투입 실적 ... 245
• 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 251
• 제3장 결론 ... 254
• 끝페이지 ... 258