KR100872454B1

KR100872454B1 - 식물에서 기능성 화장품 성분 추출 방법

Info

Publication number: KR100872454B1
Application number: KR1020070018735A
Authority: KR
Inventors: 임상빈; 현선희; 정성근; 좌미경; 김지훈; 송창길
Original assignee: 제주대학교 산학협력단
Priority date: 2007-02-24
Filing date: 2007-02-24
Publication date: 2008-12-05
Also published as: KR20080078753A

Abstract

본 발명은 식물에서 기능성 화장품 성분 추출 방법에 관한 것으로, 기능성 화장품 성분 함유 식물은 잎, 가지 또는 열매에 주름 개선 효과 또는 미백 효과를 가지는 성분을 함유하는 식물에 있어서, 상기 식물은 자금우(Ardisia japonica), 산딸나무(Cornus kousa), 소귀나무(Myrica rubra), 이삭여뀌(Persicaria filiformis), 붉나무(Rhus javanica)를 포함하는 군에서 선택되는 것으로서 피부 미백과 주름개선에 우수한 효과를 나타내는 기능성 화장품 소재로 이용 가능하다.

주름개선, 미백, 화장품, 추출, 유기용매

Description

식물에서 기능성 화장품 성분 추출 방법{Method for extraction of cosmeceuticals from plant resources}

본 발명은 식물에서 기능성 화장품 성분 추출 방법에 관한 것으로, 식물을 대상으로 한 고압유기용매 추출에 의하여 미백효과, 주름개선효과를 나타내는 기능성 소재 추출 방법에 관한 것이다.

지금까지 보고된 대부분의 기능성 화장품 소재는 식물 유래로서 주로 폴리페놀 화합물인 것으로 알려져 있는데, 특히 flavonoids는 지질의 산화, 활성산소의 소거 및 산화적 스트레스를 막는 역할을 함으로써 노화방지, 암 및 심장질환 등을 예방하거나 지연하는 효과가 있어서 오늘날 식품, 의약품, 화장품 등 많은 분야에 활용되고 있다.

삭제

한편 자연 지향적이고 환경 친화적인 소비 추세에 따라 다양한 천연소재를 이용한 미백, 항노화(주름), 자외선차단 기능을 가진 기능성화장품의 개발이 활발히 이루어고 있다.

Tyrosinase는 polyphenol oxidase의 일종이며 구리를 함유하는 효소로서 색소세포에서 tyrosine을 3,4-dihydroxyphenylalanine(DOPA)로 변환하고 효소적 산화 반응에 의해 단계적으로 dopaquinone, dopachrome으로 변환하여 melanin을 생합성한다.

이와 같이 tyrosinase는 melanin 중합체를 생성하는 핵심 효소로서, 세포내 색소세포에서 활성화되어 melanin이 과잉 생산되면 기미, 주근깨, 점, 검버섯 등의 색소침착이 일어나 피부노화 및 손상을 초래하므로, tyrosinase 활성억제 효과는 미백원료 개발의 1차 탐색 단계에서 필수적이다.

Tyrosinase 저해물질로 알려진 것에는 ascorbic acid, kojic acid, hydroquinone, benzoic acid, corticosteroids, retinoids, arbutin 등이 있는데, 특히 kojic acid와 arbutin은 강한 미백효과를 가지고 있으나 제품 안전성 및 경제성 등의 문제로 사용에 어려움이 있다.

따라서 피부 친화적이고 안정적인 미백 및 주름 개선 소재로서 식물 추출물을 대상으로 화장품 기능성을 확인하여 유효물질을 찾아내는 것은 중요하다.

식물은 오랜 기간 동안 인류가 이용하여 왔기 때문에 인간에게 비교적 안전한 성분을 함유할 것으로 생각되므로, 보다 안전한 제품으로 이용이 가능하도록 식물을 원료로 하는 기능성 화장품 소재가 요구되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 미백효과, 주름개선 효과가 검정된 기능성 화장품 소재 물질을 함유한 식물 또는 상기 식물로부터 기능성 성분 물질을 추출할 수 있는 고압 유기용매 추출에 의한 추출 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기능성 화장품 성분 함유 식물은 잎, 가지 또는 열매에 주름 개선 효과 또는 미백 효과를 가지는 성분을 함유하는 식물에 있어서, 상기 식물은 자금우(Ardisia japonica), 산딸나무(Cornus kousa), 소귀나무(Myrica rubra), 이삭여뀌(Persicaria filiformis), 붉나무(Rhus javanica)를 포함하는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 기능성 화장품 성분 추출 방법은 자금우(Ardisia japonica), 산딸나무(Cornus kousa), 소귀나무(Myrica rubra), 이삭여뀌(Persicaria filiformis), 붉나무(Rhus javanica)를 포함하는 군에서 선택되는 식물의 잎, 가지 또는 열매로부터 건조 시료 50g 당 70% 유기 용매 500ml를 가하여 실온 암소에서 주름 개선 효과 또는 미백 효과를 가지는 성분을 추출하는 것을 특징으로 하는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 기능성 화장품 성분 추출 방법은 자금우(Ardisia japonica), 산딸나무(Cornus kousa), 소귀나무(Myrica rubra), 이삭여뀌(Persicaria filiformis), 붉나무(Rhus javanica)를 포함하는 군에서 선택되는 식물의 잎, 가지 또는 열매로부터 주름 개선 효과 또는 미백 효과를 가지는 성분을 유기용매를 40℃, 13.6MPa로 가압하여 고압 챔버에서 건조 시료를 일정 시간 동안 정치 추출한 후에 고압 유기용매를 일정한 유속으로 통과시켜 소정 시간 동안 추출하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 기능성 화장품 성분 추출 방법에 있어서, 상기 유기 용매는 메탄올을 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의해 한정되지 않음은 당업자에게 자명한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예로서 기능성 화장품 성분을 포함하는 식물은 자금우(잎, 가지), 산딸나무(잎, 가지, 열매), 소귀나무(잎, 가지), 이삭여뀌(잎, 줄기), 붉나무(잎, 가지)를 포함한다.

상기 열거된 식물에서 상기 기능성 화장품 성분을 추출하기 위한 재료로서 처리하기 위하여 2005년 제주도 전역에서 채취된 상기 식물을 세척·음건한 후 분쇄기(MF 10.1, Ika Work, Inc., USA)로 분쇄한 후 30 mesh를 통과하는 입자를 취하여 -20℃ 냉동고에 보관하면서 추출용 재료로 사용하였다.

<상압유기용매 추출>

상기와 같이 처리된 시료 50 g에 70% 메탄올 용액 500 mL을 가하여 실온 암소에서 24시간 정치 추출하고 이 과정을 3회 반복하였다.

추출물은 여과지로 여과하여 잔사를 제거하고 회전진공증발농축기로 감압농축한 후 동결건조 하여 냉동고(-20℃)에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다.

<고압유기용매 추출>

상기 실시예에서 사용한 고압용매 추출장치(SFX 3560, Isco Inc., USA)는 시린지 펌프(syringe pump), 펌프컨트롤러(pump controller), 샘플 카트리지(sample cartridge)가 장착되는 고압 챔버, 유량 조절을 위한 리스트릭터(restrictor) 그리 고 콜렉션 바이알(collection vial)로 구성되어 있다.

고압용매 추출은 시료 1 g을 카트리지(cartridge)에 충전하고 고압 챔버에 장착한 후, 유기용매(메탄올)는 시린지 펌프에서 가압되었고 공급 밸브를 통하여 카트리지로 주입되었다.

40℃와 13.6 MPa에서 3분 동안 정치추출한 후에, 고압 유기용매는 시료가 충전된 카트리지를 통과하면서 30분 동안 추출을 행하였고, 추출물은 리스트릭터를 통하여 콜렉션 바이알에 포집되었다.

이때 고압 시린지 펌프의 유속은 1 mL/min이었다. 추출물은 회전진공증발농축기로 농축하였고 메탄올로 10 mL 정용하여 -20℃에서 저장하면서 분석용 시료로 사용하였다.

<총페놀 함량 측정>

총페놀 함량은 Peschel 등(Peschel W, Sanchez-Rabaneda F, Diekmann W, Plescher A, Gartzia I, Jimenez D, Lamuela-Raventos R, Buxaderas S, Codina C. An industrial approach in the search of natural antioxidants from vegetable and fruit wastes. Food Chem. 97: 137-150 (2006))의 방법에 의하여 측정하였다.

즉, 시료 용액(1,000 ppm) 0.1 mL에 증류수 7.9 mL와 Folin-Ciocalteu's phenol 시약 0.5 mL를 가하였다.

2분 후 20% 탄산나트륨 용액 1.5 mL를 가하여 혼합하였고, 2시간 후 765 nm에서 흡광도를 측정하였다.

총페놀 함량은 gallic acid를 표준품으로 200∼1000 ㎍/L 농도로 검량선을 작성한 후 gallic acid equivalents(mg GAE acid/g 건조시료)로 나타내었다.

삭제

<미백효과(trosinase 저해활성) 측정>

Tyrosinase 저해활성은 Kubo와 Kinst-Hori(Kubo I, Kinst-Hori I. Tyrosinase inhibitors from cumin. J. Agric. Food Chem. 46: 5338-5341 (1998))의 방법으로 측정하였다.

즉, 0.1 M potassium phosphate buffer(pH 6.8) 1.8 mL에 증류수 0.6 mL를 가하였다.

여기에 일정 농도의 시료용액 0.1 mL와 mushroom tyrosinase(78 units) 용액 0.1 mL을 순서대로 가하여 25℃에서 5분간 배양하였다.

6.3 mM L-DOPA(L-3,4-dihydroxyphenylalanine) 용액 0.4 mL을 가하고 475 nm에서 2분 동안 흡광도의 직선적 증가 경향을 측정하였다.

대조군은 시료 대신 potassium phosphate buffer를 사용하였다.

<주름개선효과(elastase 저해활성) 측정>

Elastase 저해활성은 Yamauch 등(Yamauchi R, Mukouyama D, Yamaguchi K. Screening of inhibitory activities for elastase and collagenase in the edible parts of fish and shellfish. Fish. Sci. 66: 798-800 (2000))의 방법으로 측정하였다.

즉, 50 mM Tris-HCl buffer(pH 8.0, Sigma, USA)와 elastase(10 ㎍/mL, in 50 mM Tris-HCl buffer, pH 8.0)을 각각 0.5 mL 가하고 일정농도의 시료용액 0.1 mL을 가하여 혼합한 후, 37℃에서 5분간 배양하였다.

여기에 기질용액(0.8 mM N-succinyl-(L-Ala)₃-p-nitroanilide, in 50 mM Tris-HCl buffer(pH 8.0)를 1.0 mL 가하여 37℃에서 10분간 반응시킨 후 405 nm에서 흡광도 변화를 측정하였다.

상술한 측정 실험 결과 상압유기용매 추출물의 총페놀함량, 미백효과는 다음과 같이 나타났다.

페놀성 화합물은 식물계에 널리 분포되어있는 2차 대사산물의 하나로 다양한 구조와 분자량을 가지며, phenolic hydroxyl가 단백질 및 기타 거대 분자들과 결합하여 화장품 기능성 및 항암 등의 다양한 생리활성을 나타낸다.

상기 실시예의 식물 추출물의 총페놀 함량(표 1)은 자금우가 261.6 mg GAE/g로 가장 높았고, 소귀나무, 붉나무, 산딸나무, 이삭여뀌도 각각 229.2, 212.8, 194.7, 191.7 mg GAE/g 이상의 높은 함량을 나타내었다.

비교예로서 울릉도산 산채류 추출물의 폴리페놀 함량을 측정한 결과 물엉겅퀴와 섬고사리 잎 추출물에 각각 130.2와 120.6 ㎍/mg이 함유되어 있었다고 보고된 바 있는데, 이들 결과와 비교하여 볼 때 상기 실시예의 식물 추출물에는 다량의 폴리페놀이 함유되어 있는 것으로 나타났다.

상압유기용매 추출물(10,000 ppm)의 미백효과는 이삭여뀌가 93.1%로 가장 높았고, 붉나무, 소귀나무, 자금우가 80% 이상의 높은 효과를 나타내었다.
표 1. 상압유기용매 추출물의 총페놀함량, 미백효과

삭제

식물명	총페놀함량 (mg GAE/g)	미백효과 (Tyrosinase % 저해효과)
자금우(Ardisia japonica)	261.6±6.2	84.4±2.4
산딸나무(Cornus kousa)	194.7±7.7	71.9±4.0
소귀나무(Myrica rubra)	229.2±7.5	85.5±1.4
이삭여뀌(Persicaria filiformis)	191.7±6.9	93.1±0.5
붉나무(Rhus javanica)	212.8±5.6	89.4±0.4

상술한 측정 실험 결과 고압유기용매 추출물의 총페놀함량, 미백효과는 다음과 같이 나타났다.

고압유기용매 추출물의 미백효과는 붉나무가 98.4%로 가장 높았으며, 소귀나무, 자금우, 산딸나무가 각각 93.1, 86.7, 78.6%의 높은 효과를 나타내었다.

이는 고압 유기용매 추출법이 고압 용매에 의하여 성분들에 대한 용해도를 증가시키고 시료 매트릭스간의 상호작용을 감소시켜 목적 성분의 용출이 용이하기 때문인 것으로 판단된다.

따라서 상압 유기용매 추출법이 고압 유기용매 추출법에 비하여 장기간의 추출 시간과 다량의 유기용매가 소비된다는 것을 고려한다면, 고압 유기용매 추출법이 더 간편하고 경제적일 수도 있을 것이다.

표 2. 고압유기용매 추출물의 미백효과

식물명	미백효과 (Tyrosinase % 저해효과)
자금우(Ardisia japonica)	86.7±2.0
산딸나무(Cornus kousa)	78.6±1.4
소귀나무(Myrica rubra)	93.1±2.0
붉나무(Rhus javanica)	98.4±9.0

전통적인 유기용매 추출법은 추출수율 면에서는 좋으나, 과도한 유기용매 사용으로 인간의 건강과 안전, 그리고 환경에 유해요소로 작용한다. 따라서 유기용매 사용을 최소화하는 추출방법들이 많이 개발되어 왔으나, 이들 방법은 추출 효능이 좋지 않고 비용이 많이 드는 단점을 가지고 있다.

그 중 pressurized liquid extraction(PLE) 또는 accelerated solvent extraction은 최근에 phytochemicals를 추출하는데 이용되고 있는데, PLE에서는 추출용제로 소량의 유기용매를 사용하여 고압과 고온에서 행함으로써 빠르고 효율적으로 추출할 수 있는 장점이 있다.

상기 고압유기용매 추출물의 미백효과와 주름개선효과에 대한 반수 유효 농도(IC₅₀)는 다음과 같이 나타났다.

미백효과에 대한 반수 유효 농도(IC₅₀)(tyrosinase 활성을 50% 감소시키는데 요하는 추출물의 농도)(표3)는 자금우가 802 ppm으로 가장 낮았고, 소귀나무, 붉나무, 이삭여뀌, 산딸나무는 각각 959, 1,494, 3,989, 5,296 ppm을 나타내었다. 미백효과의 대조물질인 kojic acid의 IC₅₀(53 ppm)과 비교할 때 식물추출물의 IC₅₀은 높 지만, 식물추출물은 단일물질이 아니라는 점에서 미백 소재로서 가치가 있다고 추정된다.

고압 유기용매 추출물을 대상으로, 피부 각질층의 엘라스틴을 분해하여 피부의 탄력성을 소실시켜 피부에 주름을 일으키는 elastase의 저해활성을 측정하였다.

주름개선효과에 대한 반수 유효 농도(IC₅₀)(elastase 활성을 50% 감소시키는데 요하는 추출물의 농도)는 소귀나무가 66 ppm으로 가장 낮았고, 자금우, 붉나무, 산딸나무, 이삭여뀌가 각각 88, 100, 170, 282 ppm을 나타내었다.

표3. 고압유기용매 추출물의 미백효과와 주름개선효과에 대한 반수 유효 농도(IC₅₀)

식물명	반수 유효 농도(IC₅₀)
식물명	미백효과	주름개선효과
자금우( Ardisia japonica)	802	88
산딸나무( Cornus kousa )	5,296	170
소귀나무( Myrica rubra )	959	66
이삭여뀌(Persicaria filiformis)	3,989	282
붉나무( Rhus javanica )	1,494	100

이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명으로부터 자금우, 산딸나무, 소귀나무, 이삭여뀌, 붉나무는 피부 미백과 주름개선에 우수한 효과를 나타내고 있으므로 기능성 화장품 소재로 이용 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 기능성 화장품 성분 추출 방법에 의하면 자금우, 산딸나무, 소귀나무, 이삭여뀌, 붉나무로부터 피부미백과 주름 개선에 우수한 화장품 성분을 추출 가능하게 된다.

Claims

산딸나무(Cornus kousa)의 잎, 가지 또는 열매로부터 추출되는 주름 개선 효과 또는 미백 효과를 가지는 기능성 화장료 조성물.
산딸나무(Cornus kousa)의 잎, 가지 또는 열매로부터 주름 개선 효과 또는 미백 효과를 가지는 성분을 건조 시료 50g 당 70% 유기 용매 500ml를 가하여 실온 암소에서 추출하는 것을 특징으로 하는 식물에서부터 기능성 화장료 조성물의 추출 방법.
자금우(Ardisia japonica), 산딸나무(Cornus kousa), 소귀나무(Myrica rubra), 이삭여뀌(Persicaria filiformis), 붉나무(Rhus javanica)를 포함하는 군에서 선택되는 식물의 잎, 가지 또는 열매로부터 주름 개선 효과 또는 미백 효과를 가지는 성분을 유기용매를 40℃, 13.6MPa로 가압하여 고압 챔버에서 건조 시료를 일정 시간 동안 정치 추출한 후에 고압 유기용매를 일정한 유속으로 통과시켜 소정 시간 동안 추출하는 것을 특징으로 하는 식물에서부터 기능성 화장료 조성물의 추출 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 유기 용매는 메탄올을 사용하는 것을 특징으로 하는 식물에서부터 기능성 화장료 조성물의 추출 방법.