초록 ▼

□ 연구개요
올리고당과 SCFA의 탈수축합반응(esterification)을 통하여 신규한 올리고당을 생산하여 두가지 소재의 단점을 극복하여 올리고당의 비피더스 선택성과 SCFA의 유해균 억제능 및 장건강 개선 효과를 극대화하는 소재를 개발하고 이들의 안전성과 효능을 검증하여 국제적 경쟁력이 있는 식품소재로 활용하는 기초 연구

□ 연구 목표대비 연구결과
1) SCFA로 수식된 신규 올리고당 생산 최적화 및 구조분석(목표 100% 달성): FOS,GOS 등 다양한 올리고당과 butyric acid, propio

□ 연구개요
올리고당과 SCFA의 탈수축합반응(esterification)을 통하여 신규한 올리고당을 생산하여 두가지 소재의 단점을 극복하여 올리고당의 비피더스 선택성과 SCFA의 유해균 억제능 및 장건강 개선 효과를 극대화하는 소재를 개발하고 이들의 안전성과 효능을 검증하여 국제적 경쟁력이 있는 식품소재로 활용하는 기초 연구

□ 연구 목표대비 연구결과
1) SCFA로 수식된 신규 올리고당 생산 최적화 및 구조분석(목표 100% 달성): FOS,GOS 등 다양한 올리고당과 butyric acid, propionic acid, acetic acid 등 다양한 SCFA를 농도, 반응 비율, 온도, pH 등을 달리하며 다양한 조건에서 연구하여 여러 종류의 신규한 화합물들을 개발하였는데 특히 butyryl-FOS (b-FOS)와 propionyl-FOS (p-FOS)가 신물질로서의 효용성이 우수하여 집중 연구하였음. 정제한 물질에 대하여 Transform Infrared(FT-IR), Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry, LC-ESI-MS, LC-ESI-MS/MS, NMR 등으로 분석한 결과 b-FOS는 GF2, GF3,GF4, GF5로 이루어져 있고 1 분자당 1 개 또는 2 개의 부틸기와 에스테르 결합을 한 것으로 규명하였고 p-FOS는 주로 GF2와 GF3가 1-3 개의 프로피오닐기와 에스테르로 결합한 신물질임을 규명.
2) 신규 올리고당의 in vitro 효능 평가: in vitro 효능 평가 (목표 100% 달성)
- 다양한 장내 균들에 대한 선택적 증식능과 분변을 이용한 in vitro 균총 평가를 통하여 b-FOS는 프로바이오틱스에 의한 선택적 이용능이 대조인 FOS보다 우수하였고 p-FOS는 유해균 및 non-probiotics 증식 억제 효과가 우수하여 b-FOS와 p-FOS는 새로운 프리바이오틱스 소재로서의 가능성을 제시하였음.
- in vitro에서 b-FOS의 장 상피세포에 대한 성장, 세포독성, 세포 장벽에 미치는 영향과 위와 장의 상피세포에 의한 b-FOS 대사 등을 분석하여 b-FOS가 위 상피세포에 의하여는 대사되지 않고 장 상피세포에 의하여 대사되며 유리되는 FOS는 균들의 선택적 증식에 작용하고 butyrate는 농도 의존적으로 장세포에 이용되어 장 세포의 성장 또는 억제에 작용할 것으로 분석됨. 동시에 b-FOS는 Bifidobacterium 등에 의하여 선택적으로 대사되고 이 때 유리되는 FOS는 프로바이오틱스 균들이 이용하고 butyrate는 장 세포에 공급될 것으로 분석됨. 따라서, b-FOS는 장 상피세포와 장내균총에 의하여 복합적으로 대사됨.
3) 신규 올리고당의 in vivo 효능 평가: in vitro 효능 평가 (목표 100% 달성)
- 실험동물을 이용한 신규 올리고당 소재의 효능 평가: 장내균총 개선효과를 metagenome 기법에 의한 마이크로바이옴 분석과 qrt-PCR에 의한 균총 정량 분석법으로 분석하여 b-FOS와 p-FOS가 FOS에 비하여 선택성이 더 우수한 프리바이오틱스 소재임을 확인
- In vivo 동물 실험에서 b-FOS는 DSS-유도 대장염 증상의 완화와 다양한 염증 지표들을 감소시켰으며 collagen-induced 류마티스관절염 모델에서 자가 면역의 염증을 저감화하고 다양한 관련 염증 지표들을 완화하였음.
4) SCFA로 수식된 신규 올리고당 안전성 평가: 급성 독성 및 신규 올리고당의 안전성 평가: 신규한 올리고당의 안전성 입증. 목표 100% 달성
5) 논문: 11 편의 SCI(E) peer-reviewed 학술 논문 발표 외 다수의 학술 발표

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구의 결과 개발한 butyl-FOS와 propionyl-FOS는는 신규한 소재로서 올리고당과 SCFA의 탈수축합반응(esterification)을 통하여 합성하였음. FOS, butyric acid, propionic acids는 각각의 효용성을 갖고 있지만 각각의 단점과 한계점을 갖고 있는데 이를 극복하여 새로이 개발한 올리고당들은 선택적 프로바이오틱스 성장능, 유해균에 대한 억제능, 장 면역 조절 및 염증 억제능, 장 마이크로바이옴 개선능, 섭취 후 장도달능, 자가면역 조절능 등이 우수하였으며 단회 독성 및 반복투여 아만성 독성 연구에서 조사한 다양한 항목에서 모두 안전한 소재로 나타났음. 따라서, 본 연구에서 개발한 SCFA수식 올리고 당 등은 실용화 연구를 통한 국제적 경쟁력이 있는 식품 소재로 개발할 가치가 우수함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 34