한국특허로본비타민관련기술의최근동향 윤혜진조사분석2팀. 서론 비타민은생체내필수영양소로서미량이필요하지만대부분생체내에서합성이되지않기때문에외부에서섭취해야하는영양소이다. 비타민은전형적인결핍증세가있을뿐아니라, 1980년대이후로항산화제, 면역계의기능증진, 암예방과암치료의보충요법등각종효과와효능이밝혀졌으며, 이에대한연구는계속되고있다. 또한일부비타민이피로예방, 노화방지에효과가있다는것은이미널리알려진사실이며, 피곤과스트레스, 공해로지친현대인들에게비타민제제는건강보조식품및영양제로서꾸준히인기를얻어왔다. 국내비타민시장의규모는연간 2,000억원정도로알려져있으며, 비타민시장에서특이할만한점은 2 년전인 2001년하반기부터마시는비타민제제가급속하게국내비타민시장의점유율을높이고있다는점이다. 광동제약의비타500은비타민C 드링크제제의선두주자로서이러한비타민제제열풍을대표하는제품이라할수있다. 비타민C는정제, 츄어블정제등의형태로꾸준히사랑받고있었으나, 최근에와서는건강을최우선가치로삼는 웰빙족 의증가와휴대가간편한드링크제로의개발이시기적으로적절하게어우러져판매가비약적으로증진되고, 수많은관련상품들이국내시장에연이어출시되고있는것이다. 1999년기준으로전세계비타민시장의규모는 32억 6천만불이며, 국내에서소비되고있는비타민원료는 90% 정도가수입품이라고한다. 앞으로최근 (2000년이후 ) 에출원된한국특허를중심으로비타민관련하여어떠한특허들이출원되고있는지대략살펴보기로하고앞으로의비타민시장의향방에대해논의하기로하겠다.. 비타민의개요 - 1 -
1. 비타민의종류 비타민은식품에영양강화제로서, 비타민 A, 비타민 B 1, 비타민 B 2, 비타민 C, 비타민 D, 비타민 B 6,, 비타민 P 및기타비타민등이사용되고있고, 이외에도의학적목적으로합성되거나다양한형태로개발되어사용되고있다. 비타민은수용성인것과유용성인것으로분류하는데, 유용성에는비타민 A,D와칼시페롤 (Vitamin-D 2 ), 콜레칼시페롤 (Vitamin-D 3 ), 에르고스테롤및디히드로콜레스테롤이있고, 수용성에는비타민 B 1, B 2, C, P, 판토텐산염, 니코틴산염, 폴산등이있다. 표 1> 수용성비타민과지용성비타민의대표적인예 수용성비타민 지용성비타민 B1 thiamine A1 retinol B2 riboflavin A2 dehydroretinol B3 niacin A( 기타 ) retinyl ester, retinal, retinoic acid B5 B6 pentotenic pyridoxine (PIN), pyridoxal (PAL), pyridoxamine biotin A 의전구물질 D2 D2 의전구물질 carotenoids ergocalciferol ergosterol cholin D3 cholecalciferol phoracin D3의전구물질 7-dehydrocholesterol B12 cyanocobalamin E tocoperol, tocotrienol 등동족체 8종 C 엽산 ascorbic acid folic Acid 비타민은다른합성약제들에비해매우안전한화합물로서, 지용성비타민은 10배, 수용성비타민은 50배까지섭취해도안전한것으로여겨지고있다. 그러나지용성비타민 A, D, E, K는신체에축적되어오랜기간동안과량을섭취하면해가될수도있는것으로알려져있다. 이중몇몇비타민의효능에대해서구체적으로알아보기로하겠다. 2. 비타민의효능 2-1. Carotenoids Cartenoids는당근에서첫번째로분리된오렌지색중그대표군인베타카로틴으로부터그이름이유래되었으며, 고등식물, 조류, 곰팡이, 세균등에서발견되는황색, 오렌지및붉은색을띤자연색소이다. 카로테노이드는광합성생물에서흡수된광에너지는클로로필로이동시키는기능을하며, 세포가가시선에의해파괴되는것을막는광보호작용을한다. 또한카로테노이드는항산화제로작용하여세포와생체를산화적파괴로부터보호하며,. - 2 -
자외선조사에의해유도된피부암의생성을저해하는효과도있다. 실제로카로테노이드는오렌지색또는붉은색색소로이용되고있으며, 의학적으로는비타민 A 결핍증치료및예방, 식물체내에서광민감성질병의치료, 암예방물질로사용되고있다. 2-2. 비타민 A(Retinoids) 비타민 A는 retinol의생물학적활성을가지는화합물의일반적인종류들이다. Retinol과비슷한구조적유사성때문에 retinoids라고부른다. 자연계에서비타민 A는시력에관계하며, 생식기능을유지하기위한필수영양소이며, 상피세포의분화, 감기예방및치료에효과가있으며, 상피세포와관련된인체암에대해항암적인활성을나타내기도한다. 최근에는레티놀유도체들이특히주름예방과제거에탁월한효과가입증됨으로서화장품산업에커다란붐을불러일으키기도하였다. 2-3. 비타민 D VD는 Ca과 P대사에필수생체조절인자의하나로매우중요하다. 펩타이드홀몬인 parathyroid(pth, 부갑상선 ) 와 calcitonin(ct, 칼시토닌 ) 과함께 Ca와 P의항상성유지에중요한역할을한다. 아이들에게는구루병, 성인에게는골연화증의원인이된다. 인체가햇빛에노출되는동안피부에서 previtamin D 3 가자연적으로합성되며, 지금까지알려진효과, 효능으로는항종양효과및세포분화유도효과가있고, 소장에서 Ca과 P를흡수하는데관여하고있다. 2-4. 비타민 E VE는알파토코페롤의생물학적활성을나타내는 tocol과 tocotrienol의모든유도체를말하며, 6-chromonol 유도체로화학적으로비슷한 8개의성분을함유한물질군으로자연계에존재한다. 토코페롤은생체막에서항산화제로작용하며, 할발암, 항암효과가알려져있다. VE의암예방효과는 Se 연구로부터발견되었는데, 암발생을저해하는 Se의기능을도와준다. 또한면역기능을강화하는역할을한다. 의학적인용도로서간담즙성계의질병치료, 용혈성빈혈의예방, 신경근육이상증예방, 중금속유해물질에대한방어적역할을한다. 2-5. 비타민 C VC는항괴혈병적성질을가져 ascorbic acid(aa) 라하는데 AA의생물학적활성을나타내는모든화합물이다. VC는생화학적산화환원계를대표하며많은전자전달반응에관여한다. 이것은 collagen 합성, 4-hydroxy phenylpyruvate의파괴, noradrenalin의합성, 지방산의탈포화계식물조직에서전자전달반응등을포함한다. 이외에도면역기능을강화하고, 생체계에서산소의독성감소효과가있으며, 항산화제와산화촉진제초서의역할을수행하기도한다. 암환자한테투여할시생명연장의효과가있다고보고된바있다. 가장널리알려진농도로서감기와암예방효과가있으며, 흡연자에게는특히 VC의섭취가비흡연자의 2배정도로요구된다. - 3 -
3. 비타민관련기술 비타민관련기술에있어서비타민의손실을방지하고, 안정성을강화시키는것이가장중요하다. 비타민을강화식품, 영양강화첨가제이라부르는이유는, 비타민의가공, 저장시의손실, 분석상의부정확, 체내에서완전대사가불가능한점을고려하여비타민의양을실제규정양보다 30~50% 정도더강화하여넣기때문이다. 특히빛과열, 알칼리에약하거나 ( 수용성비타민 ), 산화되기쉬운특성 ( 유용성비타민 ) 이있으므로비타민의안정성에상당한주의를기울여야한다. 그리고체내에서흡수율을높이는방법으로지용성비타민을수용성비타민으로전환시켜사용하는방법도고려될수있다. 이제최근한국특허에서비타민관련하여어떤기술들이출원되어있는지살펴보기로하겠다.. 비타민관련기술의최근한국특허출원동향 1. 특허분석기준및출원건수동향 천연으로부터추출, 정제하거나이를이용하여합성, 변형한비타민제제에관련된기술을한국특허에서 2000년도이후출원분에한해검색한결과, 총 177건이검색되었다. 단순히야채나과일을첨가함으로서비타민이첨가되었다고가정한단순첨가관련기술들은모두제외되었다. 출원건수는 2000년에 52건, 2001년에 66건, 2002년에 39건, 2003년에 20건으로년 44건정도출원되고있는것으로나타났다. 2. 국가별 / 출원인분석 한국기업 27% 외국개인 3% 한국개인 15% 외국정부 1% 외국기업 54% 그래프 1> 출원인별백분율 - 4 -
표 2> 비타민관련출원다출원인 출원인 합계 에프호프만-로슈 17 P&G 9 코리아나화장품 9 스미토모제약 6 레오파마 6 유니레버 5 쥬가이제약 6 엘지생명과학 5 한국특허에서의국내출원인은 42% 로외국인출원보다적은편이었다. 특히개인출원이그중 15% 로상당히큰비중을차지하고있는것으로나타났다. 출원인별로분석해보면다국적제약회사인에프호프만로슈사가최다출원을한것으로나타났는데, 출원내용에있어서비타민관련물질특허의합성에관한출원이총출원건수 17 건중 13 건에이를정도로신물질개발에주력하고있는것으로나타났다. 2 번째로많이출원한 P&G 와코리아나화장품은화장품분야출원이주였으며일본의스미토모제약은물질특허만 6 건을출원하였다. 레오제약도의학분야에서물질특허를출원하였으며유니레버는화장품위주로출원하였다. 대체적으로외국기업들은비타민의합성을요지로하는물질특허의출원이주를이루었으며, 한국특허는의약품, 화장품, 식품, 사료에의응용, 첨가를주요기술내용으로하였다. 3. 기술분석 표3> 비타민관련기술의응용분야 IP C 기술분야 합계 A01G 재배 1 A01N 구제 3 A23D 유지 1 A23K 사료 7 A23L 식품 15 A24B 담배 1 A47K 목욕용품 2 A61B 의학적진단 1 A61J 의료용정제의제조장치 2 A61K 화장품, 치약, 의약품 101 비타민의응용기술분야가표 3 에나타나있다. 가장많이응용되는분야는 A61K 의화장품, 치약, 의약품분야이다. 비타민은새로운의학적효능이계속하여발표되고있으며, 좀더효과적이고전문적인치료를위한 ( 주로합성을통한 ) 신물질의탐색이계속하여이루어지고있다. 그리고용도를밝히지않은새로운물질의합성에관한특허도 41 건이나되었다. 이외에식품, 사료, 제초제, 목용용품으로의응용에관한문헌이소수있었다. B01D 분리, 정제 2 C07C, C07D 신물질 ( 합성 ) 41 합계 177-5 -
비타민종류별로보면화장품산업에서붐을불러일으켰던비타민 A 관련출원이제일많았으며, 화장품제형내에서안정화하기위해, 또는피부에좀더빨리, 효과적으로침투하기위한물질의개량이주를이루었다. 비타민 C에관한출원도많았는데, 이는경구또는경피흡수를통해몸의피로를풀어주는효과가있기때문에그응용범위도의약품, 화장품, 식품, 목욕용품등으로다양했다. 비타민 C의안정성과항산화효과는이미너무나유명하다. 표4> 비타민종류별특허출원건수 비타민 합계 비타민 합계 비타민 16 B2 3 비타민 ( 수용성 ) 1 B3 5 비타민 ( 지용성 ) 2 B5 4 A 34 B5,E,B3 1 A( 전구 ) 13 B6 6 A,A( 전구 ) 1 C 30 A,C 2 D 24 A,E 1 D( 전구 ) 1 A1 3 D2 1 A1,A( 전구 ) 1 D2( 전구 ) 1 B 1 D3 4 B1 2 E 17 B10 1 K 2 총합계 177 결론 원재료의대부분을외국에서수입하고있는현실로볼때, 천연물로부터비타민을분리, 정제하거나, 합성비타민을대량생산하기위한기초적인연구부터매우부족한것이국내비타민관련기술의현실이다. 특히, 특허를통해봤을때, 외국의유수한제약회사들이각종질병치료에더욱유용한새로운비타민신소재의개발에주력하고있는데반해, 국내출원인들은단순첨가에관심을기울이고있는것을알수있었다. 특허로출원되는비타민관련기술은주로의학적용도로서합성등을통한새로운비타민신소재의개발, 화장품제형내에서보다더안정하게비타민을유지하고, 피부에빠르고효율적으로흡수시키기위한기술, 식품이나사료에비타민을안정하게첨가할수있게하는기술, 기타방법으로비타민을체내에공급하기위한기술등으로나눌수있다. 앞서서론에서언급한최근에유행하는비타민드링크제는식품내에서비타민을보다간편하게체내로공급하기위한제형개발기술에속한다고볼수있으며, 기술적으로어려운기술은아니지만국내소비자트랜드와맞물려져히트상품이된것이라할수있다. 비타민등건강보조식품을선호하는경향은앞으로당분간지속될것으로보이며, 비타민시장도내외에서점점확대될것으로보인다. 국내에서는비타민을단순히첨가, 개량, 응용하는데서그칠것이아니라, 비타민을생산하는기초공정은물론, 고부가가치의의료용신소재의개발에도눈을돌려야할때라고생각한다. - 6 -
[ 참고자료 ] - 지성규, 식품첨가물, 이론과실제, 식품저널, 2000 - 송재철, 박현정, 식품첨가물학, 내하출판사, 2000 - 생체기능조절천연소재연구회, 식품신소재학, 도서출판한림원, 1996 본리포트에대한상세특허정보DB를신청하고자하거나기타문의사항이있으신분은한국특허정보원 (www.kipi.or.kr) 으로연락주시기바랍니다. Tel : 02-3452-8144 ( 교532) Fax : 02-3453-2966 Homepage : 한국특허정보원 www.kipi.or.kr Kipis 온라인서비스 www.kipris.or.kr 선행기술조사본부 www.forx.org - 7 -