초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종목표
강원도 자생 도라지발효물을 활용한 면역과민반응에 의한 피부 상태 개선소재 개발 및 건강식품 출시

○ 전체내용
1. 연구개발 개요 및 목표
(1) 강원도 자생식물을 활용한 건강식품 개발의 필요성
- 강원지역의 산업분포에서 건강식품은 큰 비중을 차지하고 있고 강원도 자생식물을 활용한 다양한 웰니스식품이 개발되고 있음.
- 중앙정부 지역전략산업 계획에 따라 강원도는 '천연물바이오소재' 산업을 지역특화산업으로 선정하여 육성하고 있음.
- 강원도에서 자

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종목표
강원도 자생 도라지발효물을 활용한 면역과민반응에 의한 피부 상태 개선소재 개발 및 건강식품 출시

○ 전체내용
1. 연구개발 개요 및 목표
(1) 강원도 자생식물을 활용한 건강식품 개발의 필요성
- 강원지역의 산업분포에서 건강식품은 큰 비중을 차지하고 있고 강원도 자생식물을 활용한 다양한 웰니스식품이 개발되고 있음.
- 중앙정부 지역전략산업 계획에 따라 강원도는 '천연물바이오소재' 산업을 지역특화산업으로 선정하여 육성하고 있음.
- 강원도에서 자생하거나 재배되는 생물자원은 총 3,200여종 중에서 건강기능식품학적 가치가 높은 식물은 80여종임.
- 해외에서 자생식물 소재로부터 유용성분을 추출하여 natural herbal medicine 및 natural supplement와 같은 제품들이 다수 개발되어 의약품의 대체 소재로서 사용되고 있음.
(2) 면역과민반응에 의한 피부상태 개선 소재 개발의 필요성
- 아토피 피부염은 가려움증을 특징으로 피부발적, 태선화 및 피부감염 등을 보이는 만성 난치성 염증성 피부질환이며, 피부의 면역과민반응을 특징으로 함.
- 아토피 피부염은 원인과 발생기전이 다양하고 호전과 악화를 반복하는 만성 질환으로 장기간의 꾸준한 치료가 필요하며, 재발을 반복하는 질병의 특성상 성인이 된 이후까지 중증화, 난치화 되는 경우도 많음.
- 2016년 국민건강보험공단 발표 자료에 따르면 우리나라 2015년 건강보험 적용 인구를 기준으로 전체 아토피 피부염 환자 93만 3,000명 중12세 이하 어린이가 거의 절반에 가까운 48.6%를 차지하며, 국내뿐만 아니라 세계적으로도 전체인구의 10~20%에서 나타나는 질환임.
- 현재 아토피피부염의 치료는 증상의 정도에 따라 항히스타민제, 광치료, 면역반응 외용제, 면역억제제 등을 사용하고 있으나, 오랜 기간 비특이적 치료제로 인해 많은 부작용이 나타나, 보다 효과적이고 부작용이 적은 새로운 아토피피부염 치료를 위한 타겟 개발이 필요함.
(3) 개발 대상 제품
- 본 연구에서는 강원도에서 재배되는 도라지를 이용하여 면역과민반응완화 효능을 가지는 원료 및 건강식품을 개발하고자 함.
- 개발하고자 하는 도라지발효물은 도라지를 추출하여 김치유산균으로 발효과정을 통하여 생산된 제품임.
- 안전성과, 면역조절 효능으로 알려진 유산균을 이용한 도라지 발효를 통하여 얻어진 발효도라지 추출물의 in vitro 및 in vivo 실험을 통한 면역조절 메커니즘에 대한 이해를 증가하고 이를 통하여 건강식품 원료 및 제품개발에 대한 연구를 진행함.

2. 연구개발 내용 및 결과
㈜콤비메드
⦁ 원료 표준화 및 대량생산공정확립
⦁ 원료 기준규격 설정
⦁ 제형 연구

⦁ 원료 표준화 (산지별, 발효 조건별 등)
⦁ 지표성분 시험분석법 확립
⦁ 대량생산 시스템 확립
⦁ 면역과민반응 완화용 제품 개발
⦁ 원료의 영양성분 및 유해물질분석
⦁ 원료 기준규격 설정
⦁ 원료 안정성 확인
⦁ 건강식품 출시

강원대학교 산학협력단
⦁ 후보 소재의 in vitro 면역과민반응완화 효능평가 및 작용기전 구명
⦁ 동물실험을 통한 과민면역반응 완화 효능평가 및 작용기전 구명

⦁ 후보 소재의 in vitro 면역과민반응완화 효능평가 및 작용기전 구명
⦁ 후보소재별 면역과민반응 완화 활성 평가: HaCaT 세포주를 이용하여 평가
⦁ 면역과민반응 완화 작용기전 구명: 후보 소재 및 지표성분에 대한 작용기전
⦁ 아토피 피부염 유발 동물모델에서 후보소재의 면역과민반응 완화 효능평가
⦁ 후보소재에 대한 바이오마커 변화관찰
⦁ 면역과민반응 완화에 대한 동물시험 작용기전 연구

(1) 도라지의 원료표준화
⦁ 유사종 혼입방지를 위한 유전자분석법 확립
- 유사종 혼입 예방을 위한 종판별 유전자 분석법 확립.
- 산지별(강원 영월, 경북 영주, 강원 횡성) 도라지의 원재료 판별 분석 완료 .
⦁ 산지별 지표성분 함량 분석
- 산지별 지표성분 함량분석 분석완료. (3지역: 강원 영월, 경북 영주,강원 횡성)
⦁ 강원도산 도라자의 추출 및 배양성 확인
- 강원도산 도라지의 추출방법 및 배양조건에 대한 표준화 확립.
⦁ 지표성분 선정 및 분석법 밸리데이션
- 지표성분 시험분석법 타당성 검토를 위해, 특이성, 정량한계, 정확성,정밀성 등을 확인.
- 공인인증기관의 시험법 밸리데이션 완료.
⦁ 발효시간 및 유산균 접종농도에 따른 지표성분 함량 분석
- 발효시간(0, 5, 10, 15, 35, 50, 80 시간)에 따른 지표성분 함량분석완료.
- 유산균 접종 농도(1, 5%)에 따른 지표성분 분석 함량분석 완료.
⦁ 대량생산공정 확립
- 대량생산 시스템 확립. (추출 및 발효 scale up 및 공정개선)
⦁ 원료의 영양성분 및 유해성분 분석
- 원료의 영양성분, 미생물, 중금속, 잔류농약분석 완료. (공인인증기관)
⦁ 원료의 안정성확인
- 대량생산된 발효도라지 추출물의 안정성 조사. (추출물의 열 및 습도안정성을 평가하고자 저장기준 중 지표성분 변화 관찰)
⦁ 기능성원료 기준규격설정
- 성상, 지표성분(자체분석 및 공인인증기관 실시) 함량, 유해물질 함량에 바탕으로 기준규격을 설정함.

(2) 발효도라지의 면역과민반응 완화 in vitro 효능검증
⦁ 발효도라지 추출물의 세포독성평가
- 발효 전/후 도라지 추출물 및 표준화된 발효도라지의 세포독성 평가 결과, 각질형성세포주(HaCaT cell line)에서 200 μg/mL 농도까지 세포독성을 나타내지 않았음.
⦁ 발효도라지 추출물의 과민면역반응 개선 바이오마커 평가
- 아토피 피부염 유발 인자인 Th2 림프구를 유도하는 cytokine(IL-6 및 IL-1β)의 생성량을 평가한 결과 표준화된 발효도라지 추출물을 처리한 군에서 농도 의존적으로 cytokine 생성이 저해됨을 확인하였음.
- 아토피 피부염 유발 인자인 Th2 림프구를 염증부위로 이동을 유도하는 chemokine(MDC 및 TARC) 생성량을 평가한 결과 표준화된 발효도라지 추출물을 처리한 군에서 농도 의존적으로 chemokine 생성이 저해됨을 확인하였음.
- 면역과민반응을 유도하는 chemokine(MDC 및 TARC)의 생성 기전인 NFκb 및 STAT1의 활성화를 평가한 결과 표준화된 발효도라지 추출물을 처리한 군에서 농도 의존적으로 저해됨을 확인하였음.

(3) 발효도라지의 면역과민반응 완화 in vivo 효능검증
⦁ 조직학적 분석을 통한 발효도라지의 면역과민 반응 개선 평가
- DNCB로 아토피 질환이 유도된 NC/Nga mouse clinical skin severity를 측정한 결과, DNCB를 바른 음성 대조군과 비교하여 발효도라지 및 지표성분인 PD/PE 투여 군에서 농도 유의적으로 감소함.
- DNCB처리로 인해 증가된 표피층의 두께 및 비만세포 (mast cell)수는 발효도라지 및 지표성분인 PD/PE 투여 군에서 농도 유의 적으로 감소함.
⦁ 혈액 분석을 통한 발효도라지의 염증성 바이오마커 개선 평가
- DNCB를 바른 음성 대조군과 비교하여 발효도라지 및 지표성분인 PD/PE 투여 군에서 Immunoglobulin E의 혈중 농도가 유의적으로 감소함.
⦁ 등 피부조직 분석을 통한 발효도라지의 염증성 바이오마커 개선 평가
- Th2세포에서 주로 발현되는 사이토카인 (IL-6, IL-31, IL-31R, CCR3)의 mRNA 발현은 발효도라지 및 지표성분인 PD/PE 투여 군에서 농도가 유의적으로 감소함.
⦁ 비장에서 분리한 세포에서의 발효도라지의 염증성 바이오마커 개선평가
- 발효도라지 및 지표성분인 PD/PE 투여 군에서 Th2세포에서 주로 발현되는 사이토카인(IL-4, IL-5, IL-13)의 발현은 감소되었으며, Th2세포에서 주로 발현되는 사이토카인(IFN-γ)의 발현은 증가되었음.
⦁ 면역세포분석을 통한 발효도라지의 염증성 바이오마커 개선 평가
- 림프절, 비장, 등 피부조적 및 혈액 중 PBMC 에서의 아토피 유도세포 표지인자(CD4, CD8, CD23, CD11b, B220, Gr-1, SiglecF)의 양을 측정하였으며, 발효도라지 및 지표성분인 PD/PE 투여 군에서 감소하였음.

(4) 제품개발
⦁ 대량생산 시스템 확립을 통한 개발원료를 활용한 제품 개발
- 기존 본사의 브랜드를 활용한 상표개발 및 디자인 개발 완료.
- 최근 소비자가 요구하는 이너뷰터 식품 트랜드에 맞게 콜라겐을 활용한 레시피 개발 완료.
⦁ 관능 평가를 통한 최적 레시피 선정
- 개발제품의 향미 특성을 평가하기 위한 용어 도출 및 향미 평가완료
- 관능평가는 공인인증기관에 의뢰하여 평가하였음.
⦁ 디자인개발
- 개발제품은 도라지추출발효물과 저분자피쉬콜라겐을 주원료로 하는 제품으로서 장건강 및 피부탄력에 도움을 주는 이너뷰티 제품컨셉을 가지고 있어 “효소시대미인콜라겐C" 로 최종 네이밍을 선정하였음.
- 개발제품은 피부면역과민반응 완화 느낌을 강조함과 동시에 제품의 특징을 이미지로 표현할 수 있는 디자인으로 개발을 진행함.
⦁ 품목제조보고
- 면역과민반응 완화에 따른 피부상태개선을 목적으로 하는 건강식품개발완료 및 품목제조보고 완료.

□ 연구개발성과
(1) 기술적 성과
⦁ 상표출원 1건
- 출원상표명 : 효소시대미인콜라겐C (출원 번호: 40-2021-0084508)
- 상품류 : 제29류
⦁ 품목제조신고 1건
- 제품명 : 효소시대미인콜라겐C
- 식품의 유형 : 기타가공품
⦁ 특허출원 1건
- 출원특허명 : 면역과민반응에 의한 피부상태 개선 도라지 발효물 제조방법(출원 번호: 10-2021-0052749)
⦁ 논문게재 4건
- 발효된 도라지 추출물의 지표성분(Platycoside E 및 Platycodin D) 분석법 검증. (2020, Journal of Agricultural, Life and Environmental Sciences, 32, 116-126)
- Physicochemical, nutritional and functional properties of Cucurbita moschata. (2021, Food Science and Biotechnology, 30, 171-183.)
- Lactobacillus plantarum CM에 의해 발효한 황백 추출물의 항산화 및 항염증 활성. (2021, Journal of Food Hygiene and Safety, 36, 196-203)
- Fermented Platycodon grandiflorum extract alleviates TNF-α/IFN-γ-induced inflammatory response in HaCaT cells and modulates immune balance on 1-chloro-2,4-dinitrobenzene-induced atopic dermatitis in NC/Nga mice. (Journal of Functional Foods, In under review)

(2) 경제적 성과
⦁ 고명 : 1명
⦁ 매출증대 : 5.6 억원
⦁ 매출액 : 2.24 억원 [(개발기술 적용 일반식품 매출액 × 40% (기술기여도)]

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
(1) 기술적 기대효과
⦁ 발효도라지 추출물에 대한 면역과민반응개선 기능성 평가로 면역성 피부질환을 겪고 있는 환자의 예방학적 차원에서의 접근이 가능할 것으로 기대됨.
⦁ 발효도라지 추출물을 이용한 면역과민반응에 의한 피부상태 개선에 도움을 주는 개별인정형 기능성 원료로 식품의약품안전처에 등록 시 기초자료로 활용될 전망임.
⦁ 원료에 대한 산지별 지표성분 함량 분석, 지표성분의 분석법 개발 및 검증(validation), 공정별 지표성분의 함량 분석 및 유사종판별법 등의 표준화의 결과를 바탕으로 개별인정형 건강기능식품 개발을 위한 토대를 마련함으로써 강원도의 도라지를 활용한 건강기능식품개발에 유용한 자료로 활용되어질 것이라 사료됨.
⦁ 본 기술 개발에서 수행한 in vitro 및 in vivo 모델을 이용한 면역과민반응개선 효능평가 결과를 토대로 국내산(강원도) 도라지는 면역과민반응 개선에 도움을 주는 건강기능식품 원료 및 부원료로 활용 가능할 것으로 사료됨.
⦁ 스테로이드 계열의 면역억제방식의 부작용에서 벗어나 독성과 의존성 없이 안심하고 섭취할 수 있는 건강식품 개발로, 근본적인 면역학적 조절을 통한 치유 및 질환 방지를 통한 전체적인 국민생활건강의 증진에 기여할 수 있음.
⦁ 원료표준화 자료와 in vitro, in vivo 효능평가 자료를 바탕으로 개별인정형 건강기능식품 개발과 관련된 연구를 진행 할 예정임.

(2) 경제적 기대효과
⦁ 아토피성 피부질환 관련 시장은 화장품 및 의약품으로 구분되어지나 대부분 대기업의 제품으로 특히 원료 부분은 수입되고 있으나, 도라지를 활용한 면역조절로 원료 수입대체 효과까지 기대됨.
⦁ 국내 재배되는 도라지 중 강원도산 도라지가 비교적 우수한 성분함량을 나타내고 있으며 생산량의 여력도 충분한 상황임. 또한 강원도 농협을 통하여 일정한 수매와 공급이 이루어지고 있어, 도라지의 부가가치와 활용도를 높이는 효과를 기대할 수 있음.
⦁ 원료 표준화 및 공정 최적화를 통한 원가 절감, 생산력 증대를 통한 가격 경쟁력 확보가 가능함.

(출처 : 요약 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 ... 3
• 보고서 요약 ... 4
• 목차 ... 9
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 10
• 1) 개발기술의 중요성 및 타당성 ... 10
• 2) 국내·외 관련 기술의 현황 ... 16
• 3) 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 26
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 29
• 1) 목표 ... 29
• (1) 종합목표 ... 29
• (2) 기술개발 목표 ... 30
• (3) 경제적 성과목표(사업기간내) ... 31
• 2) 기술개발 수행 과정 및 수행 내용 ... 31
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 52
• 1) 연구수행 결과 ... 52
• (1) 정성적 연구개발성과 ... 52
• (2) 정량적 연구개발성과 ... 173
• (3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 194
• (4) 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 199
• 2) 목표 달성 수준 ... 200
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 201
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 201
• 2) 자체 보완활동 ... 201
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 201
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 202
• 1) 면역기능 건강기능식품 및 조제식품의 시장현황 ... 202
• 2) 국내 아토피 피부염 환자 및 치료 현황 ... 202
• 3) 발효를 통한 기능성이 강화된 도라지의 소재화 ... 203
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 203
• 1) 원재료 판별 및 공정별에 대한 지표성분 함량분석 (표준화) ... 203
• 2) 지표성분 분석법 개발 및 검증 ... 203
• 3) In vitro 및 In vivo 효능 평가 ... 204
• 별첨1. 성실이행 서약서 ... 205
• 별첨2. 자체보안관리진단표 ... 206
• 실적증빙 별첨자료 ... 207
• 끝페이지 ... 375