보고서 정보
주관연구기관 |
해와솔 |
연구책임자 |
고장호
|
참여연구자 |
강양규
,
신선후
,
방제현
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2021-11 |
과제시작연도 |
2021 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
과제관리전문기관 |
농촌진흥청 Rural Development Administration |
등록번호 |
TRKO202200009548 |
과제고유번호 |
1395071614 |
사업명 |
농업실용화기술R&D지원(R&D) |
DB 구축일자 |
2022-09-17
|
키워드 |
반려동물.항비만.관절염.기능성 천연물.대사성 질환.Companion animals.anti-obesity.arthritis.functional natural products.metabolic diseases.
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초록
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□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
한방천연물을 주원료로 반려동물 비만 및 지질관련 대사성 질환의 예방과 치료용 조성물 개발 및 건강보조 시제품 제작
○ 전체 내용
O. 개발 기획
반려동물에 대한 수요는 1인 가구 및 핵가족의 증가, 인구 고령화 등으로 인해 점차 증가하고 있다. 국내 반려동물 양육 가구수는 2010년 전체 가구수의 17.4%에서 2017년 28.1%로 꾸준히 증가하고 있다. 반려동물 양육 증가와 관련하여 국내 반려동물 연관 시장 규모 역시 빠른 성장세를 나타내어 2027년에는
□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
한방천연물을 주원료로 반려동물 비만 및 지질관련 대사성 질환의 예방과 치료용 조성물 개발 및 건강보조 시제품 제작
○ 전체 내용
O. 개발 기획
반려동물에 대한 수요는 1인 가구 및 핵가족의 증가, 인구 고령화 등으로 인해 점차 증가하고 있다. 국내 반려동물 양육 가구수는 2010년 전체 가구수의 17.4%에서 2017년 28.1%로 꾸준히 증가하고 있다. 반려동물 양육 증가와 관련하여 국내 반려동물 연관 시장 규모 역시 빠른 성장세를 나타내어 2027년에는 6조원 이상의 시장규모로 성장할 것으로 예상됨.
현재 전 세계 반려견 및 반려묘의 40% 이상이 비만 문제를 겪는 것으로 추정됨. 비만은 당뇨병, 하부요로계 질환 및 관절염과 같은 병을 유발할 수 있으며 기대수명을 2.5년까지 단축시킬 수 있다. 시판되고 있는 합성물 항비만제로는 이 물질들은 원래 항우울제로 사용된 약물로서 심각한 부작용을 일으켰다. 부작용으로는 심혈관작용, 중추작용, 간장장애 및 신장장애 등이 있는 것으로 보고되었다. 향후 장기 섭취 등에 따른 부작용이 없고 비만 예방과 치료를 겸한 고부가가치의 다기능성 제품의 개발이 시급한 실정임.
심혈관작용, 중추작용, 간장장애 및 신장장애 등 여러 부작용을 해결할 수 있는 인삼 추출물 분말 및 우방자 추출물 분말, 의이인 추출물 분말 및 귤피 추출물 분말 등을 유효성분으로 함유하는 비만 및 지질관련 대사성 질환의 예방 및 치료용 조성물과 제조방법을 활용하여 기호성까지 만족시킬 수 있는 반려 동물용 항비만 건강보조식품을 만들고자 함.
선행 연구된 우방자 등의 소재를 복합적으로 사용하며 반려동물의 기호성을 감안한 제형 개발로 기존의 제품보다 부작용이 없으면서 비만 및 지질 관련 대사성 질환의 예방 및 치료를 할 수 있는 제품을 출시할 경우 시장 경쟁력이 있다고 판단됨.
O. 연구과정
(1) 계획 수립 및 자료 조사
- 반려동물 비만 및 지질 관련 대사성 질환의 예방과 치료용 조성물 개발을 위한 시장 타당성 및 자료 조사 : 반려견 식품의 경우 국내업체 PB제품이 가장 높은 점유율(24.6%)을 가지고 있으며, 국내업체 점유율(54.8%)이 수입업체 점유율(45.2%)보다 높게 나타남. 프리미엄 제품 출시, 품목의 다양화 등과 같은 변화로 인해 시장의 양적 성장은 물론, 반려동물들의 건강까지 고려한 기능성 고급 소재 제품의 소비가 증가하는 질적 성장 또한 함께 나타나고 있음. 특히, 반려동물을 가족의 일원으로 생각하는 보호자들이 증가함에 따라 프리미엄 제품에 대한 소비가 향후 지속될 것으로 예상됨.
- 최근 변화되고 있는 소비자 브랜드 인지도와 관련, 반려동물 사료 구매 시 국내산과 수입산에 대한 선호도를 조사한 결과 국내산을 선호한다는 응답(66.9%)이 수입산 (33.1%)에 비해 높게 나타남. 또한 최근 간식의 경우에는 천연소재로 간식을 제조하는 업체들이 증가하고 있고, 식품업체 및 사료 제조를 전문으로 하는 대기업들도 국내 OEM 형식으로 제조를 의뢰하는 경우가 많아 향후 반려견 간식을 제조하는 국내 업체의 수와 시장점유율은 계속 증가될 것으로 예상됨.
(2) 지방 전구 세포에 대한 추출물과 요오드의 세포독성 확인 및 농도 설정
- 실험 결과, 3T3-L1에 추출물을 최고 농도 1000 μg/ml로 처리하였을 때 500μg/ml까지는 유의적인 세포 생존율 변화가 없었음.
- 또한, 3T3-L1에 요오드를 최고 농도 200 μM로 처리하였을 때 50 μM까지는 유의적인 세포 생존율 변화가 없었음.
- 이를 통하여, 추가 실험에 사용할 농도를 추출물은 250, 500μg/ml로, 요오드는 50 μM로 설정함
(3) 지방전구세포의 분화 및 지방생성에 대한 추출물과 요오드의 효과 확인
(4) 추출물 및 요오드 처리에 의한 지방생성 관련 인자의 mRNA 발현 변화 확인
- 지방전구세포의 분화 시 지방생성에 관여된 인자들인 PPARγ, C/EBPα, LPL, FAS, ap2, Adiponectin의 mRNA 발현 변화를 확인함.
(5) 추출물 및 요오드 처리에 의한 지방생성 관련 인자의 단백 발현 변화 확인
- 지방전구세포의 분화 시 지방생성에 관여된 인자들인 PPARγ, C/EBPα의 단백질 발현 변화를 확인함.
(6) 추출물과 요오드를 활용한 비만 관련 동물실험 설계
- 마우스에 고지방식이를 섭취하게끔 하여 비만을 유도하는 동안, 추출물과 요오드, 추출물+요오드를 투여하여 체중 감소 및 지방생성 등을 확인함.
(7) 동물실험을 통한 추출물과 요오드의 체중 감소 및 지방생성정도 확인
(8) 조직 및 혈청 분석을 통한 추출물과 요오드의 지방세포 크기 변화 확인
- 간과 부고환지방을 확보하여 포름알데하이드로 고정한 후 파라핀 블록으로 만들어 조직 절편을 H&E statining하여 지방생성 및 지방세포의 크기 변화를 확인함
(9) 혈청 분석을 통한 추출물과 요오드의 안전성 확인
- 혈청을 확보하여 간과 신장 관련 수치를 확인하고자 AST, ALT, creatinine, BUN의 분석을 의뢰함. 고지방식이+추출물 또는 요오드 투여군과, 추출물과 요오드만을 투여한 두 가지 실험에서 확보한 혈청으로 의뢰함
(10) 추출물과 요오드에 의한 간과 부고환지방에서의 지방생성 관련인자 발현 변화 확인
- 간과 부고환지방에서 RNA를 추출하여 cDNA로 합성 후, 지방생성 관련 인자인 PPARγ, C/EBPα의 발현 변화를 RT-PCR로 확인함
(11) 분석
- 세포독성이 없는 농도의 추출물과 요오드를 처리한 결과, 추출물 500 μg/ml에 요오드를 같이 처리해준 경우 가장 지방생성 억제 효과가 크게 나타남
- 지방생성과 관련된 인자들의 발현 변화를 확인하고자 mRNA는 real-time RT-PCR로, 단백질은 western blot으로 확인함
- 결과적으로 orlistat군>sample+요오드>sample 순으로 체중 증가가 보임. 그렇지만, statin계열의 비만치료제인 orlistat의 투여에 의해 마우스들의 다툼이 잦아지고 중간에 격리를 시키는 일이 발생한 반면, sample+요오드 투여군은 그런 일 없이 간에서의 지방 축적과 피하지방 축적을 억제하여 체중 감소를 나타내는 것으로 보임
(12) 결론
- 지방전구세포를 이용한 세포 실험 결과, 추출물+요오드는 추출물 단독 처리보다 지방생성을 더 많이 억제하였으며, 이는 지방생성 관련 인자들의 발현 변화로도 확인됨
- 안전성을 알아보기 위한 실험에서 마우스에게 추출물, 요오드, 추출물+요오드를 투여하였을 때 모두 대조군과 비슷한 수준의 혈청 인자들(AST, ALT, creatinine, BUN)이 나타났으므로, 투여용량에 대한 안전성이 확보되었다고 사료됨.
- 고지방식이로 유도한 비만 마우스에서도 추출물+요오드 투여가 추출물 단독 투여보다 더 체중 증가의 감소 및 지질 생성억제에 영향을 주었음
- 추출물+요오드 투여는 양성대조군인 orlistat 투여군과 유사한 체중 증가의 감소 및 지질 생성 억제를 보였으나, orlistat 투여군 마우스들에게서 나타나는 성격 변화(다툼, 격리 등)가 나타나지 않고 상태가 비교적 양호한 것으로 볼 때 장기적인 복용이 가능하고 반려동물의 관리 차원에서 제품을 구매하려고 하는 소비자들의 니즈를 충족시킬 수 있을 것이라 판단됨
O. 시제품 제작
- 도출된 한방복합제 레시피를 바탕으로 보조사료 개발
- 빠른 효과와 기호성을 고려한 생균제를 첨가항 공정을 개발하여 보조 사료의 베이스로 삼고, 소비자(보호자) 접근성을 고려하여 150g을 기본 용량으로 삼음.
- 대량생산용 표준 공정도 개발 및 보조사료 등록을 마침.
□ 연구개발성과
< 정성적 성과 >
O. 인체용 기능성 평가에 그친 기존 기술이전 특허의 반려동물용 기능성 평가 등의 수정 및 보완을 통해 우리나라의 우수한 한방 천연물의 부작용 없는 고부가가치 실현은 물론, 건강보조제 역할을 넘어, 기능성 사료첨가제(B2B)시장으로의 진입을 기대함.
O. 과학기술적 측면
반려동물에 특정한 복합천연물 소재의 기능성 평가 등은 사람에게 좋으니 동물에게도 좋을 것이다라는 매우 낮은 수준에 머물러 있었으나, 기존 인체용 기능성 레시피의 재해석과 적용을 통해 앞으로 다양한 천연물의 연구활성이 기대되며, 급이가 어려운 반려동물의 기호성에 대한 연구활성과 제형 연구 또한 활발히 진행될 것올 기대함.
O. 경제 산업적 측면
건강에 문제가 있는 반려동물만을 대상으로 동물병원 등에서 처방 받는 것에 그치지 않고, 상시로 급이할 수 있는 건강보조제 시장 진출로 관련 산업의 동반 성장을 기대하고 있으며, 가장 기본이 되는 고급 사료시장의 확대에 발맞추어 사료첨가제 시장의 확대도 기대함.
특히, 노령이나 비만으로 인한 합병증으로 건강에 문제가 있는 반려 동물에 대한 보조제품 시장의 확대가 될 것임.
< 정량적 성과 >
□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
지역 내 한방천연물 생산 농가와의 계약 재배 등의 협업을 기대하고 있으며, 우수한 품질의 한방재료들을 안정적으로 공급받을 수 있을 것이라 기대함.
개발 완료 후 2년간은 OEM 생산체계이어서 마케팅 분야의 인력과 연구분야의 인력만 각각 1~2인씩 추가 고용 예정이나, 자가 공장을 기획하는 개발 완료 후 3년차에는 최소 10인 이상의 고용을 기대함.
(출처 : 요약문 4p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 서 약 서 ... 2
- 최종보고서 ... 3
- 요 약 문 ... 4
- 사업성과 요약서 ... 9
- 목차 ... 10
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 11
- 가. 기술 개요 ... 11
- 나. 시제품 개요 ... 15
- 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 16
- 가. 추진 과정 및 방법 ... 16
- 나. 선행연구 내용 ... 17
- 다. 연구개발 제품의 핵심공정도 ... 25
- 라. 연구절차 ... 26
- 다. 시제품 제작 ... 38
- 라. 온라인 마케팅 ... 49
- 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 53
- 1) 정성적 연구개발성과 ... 53
- (1) 목표 달성 수준 ... 53
- 2) 정량적 연구개발성과 ... 53
- (1) 성과지표 및 달성현황 ... 53
- (2) 성능지표 및 달성현황 ... 54
- (3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 55
- 5. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 ... 58
- 1) 성과활용(사업화) 계획 ... 59
- 2) 기대효과 ... 63
- 6. 중요 연구변경 사항 ... 64
- 끝페이지 ... 64
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