KR100910120B1

KR100910120B1 - 오징어 외피 유래 콜라겐 및 이를 함유한 미용 마스크 팩

Info

Publication number: KR100910120B1
Application number: KR1020070028840A
Authority: KR
Inventors: 김상무; 남경아; 유상권
Original assignee: 강릉원주대학교산학협력단
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2009-08-03
Also published as: KR20080086751A

Abstract

본 발명은 오징어의 가공 부산물인 외피에서 알카리 불용성 콜라겐을 추출하는 방법 및 이로부터 제조된 오징어 외피 유래 콜라겐과 이를 미용 마스크 팩 제조의 원료로 첨가하여 제조된 미용 마스크 팩에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조한 오징어 외피 유래 콜라겐은 환경오염의 원인이 되는 오징어 가공 부산물을 효과적인 이용할 수 있고, 상업용 콜라겐을 각종 동물성 질병 전염성의 우려가 없는 해양 생물 유래 콜라겐으로 대체할 수 있으며, 비교적 용이한 알카리 추출 방법으로 콜라겐을 추출함으로써 이를 실제 산업화에 용이하게 사용할 수 있고, 상기의 콜라겐이 첨가된 미용 마스크 팩은 기존의 마스크 팩과 비교하여 동등한 관능성을 나타내었다.

오징어, 콜라겐, 마스크 팩

Description

오징어 외피 유래 콜라겐 및 이를 함유한 미용 마스크 팩{Collagen extracted from outer skin of cuttlefish and cosmetic mask pack containing the same}

도 1은 본 발명의 오징어 외피 유래 콜라겐과 상업용 우피 콜라겐의 SDS-PAGE 패턴을 나타낸 도이다.

본 발명은 오징어 외피 유래 콜라겐 및 이를 함유한 미용 마스크 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 오징어의 가공 부산물인 외피에서 알카리 불용성 콜라겐을 추출하는 방법 및 이로부터 제조된 오징어 외피 유래 콜라겐과 이를 미용 마스크 팩 제조의 원료로 첨가하여 제조된 미용 마스크 팩에 관한 것이다.

콜라겐은 섬유상 단백질로서 인간과 동물들의 신체적인 구조에 주로 관여하는 단백질로, 힘줄, 연골, 혈관, 뼈와 피부 등에 널리 존재하고 있다. 콜라겐은 3 중 나선형태로 존재하지만, 독특한 구조적인 특징은 아미노산 조성, (Gly-X-Y)의 반복 패턴, 번역 후 변성 정도, 특징적인 분자간 상호작용 등에 의존한다. 콜라겐은 전통적으로 소나 돼지의 피부로부터 추출되어 산업적으로 이용되고 있다. 콜라겐의 주요 산업적인 활용은 가죽제조, 화장품 원료, 상처치료제나 약물 전달 매체 등 의약품의 원료, 그리고 식품산업에서는 젤라틴의 제조에 널리 이용되고 있다.

최근 소나 돼지 유래의 광우병 및 구제병 등의 인간으로 전염에 대한 소비자들의 불안 때문에 산업체에서는 육상동물 유래 콜라겐의 사용에 상당한 제재가 가해지고 있는 실정이다. 그렇게 때문에, 최근에는 콜라겐 확보에 있어서 다른 공급원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 질병 전염성이 낮고 상대적으로 원료의 확보가 용이한 해양성 동물 유래의 껍질, 뼈, 비늘 및 연체동물의 근육 및 껍질에서 추출한 콜라겐의 활용에 대한 연구가 수행되어 오고 있다.

오징어는 한국과 일본에서 매우 중요한 상업용 어종으로, 국내에서 연간 약 180,000톤의 오징어가 가공된다. 가정이나 식당 또는 공장에서 오징어 가공 시, 외피나 내피 등은 가공 부산물로서 폐기되며, 심각한 환경 오염을 야기시키고 있다. 그렇기 때문에 오징어 가공 부산물을 효과적으로 활용할 수 있는 방안이 마련되어야 하는 실정이다.

최근의 한 연구에서 오징어 외피에서 추출한 콜라겐이 소나 돼지에서 추출한 콜라겐의 대체물로 상당히 가능하다는 것을 보여주었다(Nagai et al. 2001). 오징어 외피 유래 콜라겐의 분자 구조적인 특징과 화학적인 특징의 연구는 오징어 외피 유래 콜라겐의 상업적인 이용에 매우 중요하다. 하지만, 현재까지 오징어 외피에 서 유래한 콜라겐의 분자구조적인 특징에 대한 연구는 매우 초기적인 상태까지만 진행되어 왔다. 뿐만 아니라, 오징어 외피 유래 콜라겐의 화장품에 첨가는 현재까지 진행되어 있지 않으며, 실제로 활용되었을 때, 화장품의 주원료들과 상호 작용하는 방법과, 관능적으로 어떤 효과를 미칠 지에 대해서는 거의 연구가 진행되어 있지 않고 있다.

그리하여, 본 발명자들은 상기와 같은 점에 착안하여 예의 연구를 거듭한 결과 오징어 추출 콜라겐이 미용 마스크 팩에 첨가 되었을 때 기존의 팩과 유사한 기능성을 나타낸다는 사실을 밝혀내고 본 발명에 이르게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 오징어 외피로부터 콜라겐을 추출하여, 이를 적용한 기능성 마스크 팩 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 오징어 외피에서 비교적 콜라겐 추출이 용이한 알카리 추출법을 이용하여, 콜라겐을 추출한 후, 콜라겐의 분자구조적인 분석 및 화학적 특성을 규명하고, 추출한 콜라겐을 미용 마스크 팩에 첨가하여, 기능성 미용 마스크 팩을 제조함으로써 달성되었다.

본 발명은 오징어 외피를 물로 수세하고, 물을 가한 후, 분쇄하는 단계; 상기 분쇄물을 원심분리하여 침전물을 수득하는 단계; 상기 침전물에 NaOH를 가하고, 교반하는 단계; 및 이를 원심분리하고, 중화 과정을 거쳐서 동결 건조하여 오징어 외피 유래 콜라겐을 수득하는 단계로 구성되는 오징어 외피로부터 콜라겐의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조된 오징어 외피 유래 콜라겐을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기의 오징어 외피 유래 콜라겐이 첨가된 미용 마스크 팩을 제공한다

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 기준으로 하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

<실시예 1>

오징어 외피 유래 콜라겐의 추출

오징어 외피는 해우물산 (강원도 양양군, 한국)에서 제공 받았으며, 영하 20도에서 저장 하였다. 오징어 외피 조각들을 약 10 ℃의 물에서 해동하며, 30 분 동안 계속적으로 수세하였다. 표준물질인 우피 콜라겐은 시그마사 (Sigma-Aldrich, Seoul, Korea)에서 구매하였다.

이어서, 오징어 외피의 기본 성분 분석 (수분함량, 조지방, 회분, 조단백질)을 AOAC(Association of Official Analytical Chemists) 방법에 의해 실시하였다.

오징어 외피는 수분 95.03 중량%, 조 단백질 3.78 중량%, 조 회분 0.15 중 량%, 그리고 조 지방 0.32 중량% 를 포함하고 있는 것으로 나타났다 (표1 참조).

<표 1>

오징어 외피의 구성 성분

성분	함량 (중량%)
수분	95.03
조 단백질	3.78
조 회분	0.15
조 지방	0.32

상기에서 해동과 수세를 거친 오징어 외피에 10배의 물을 가하고, 3분간 분쇄한 후, 원심분리하여 침전물을 수득하였다. 상기 침전물에 10배의 0.1M NaOH를 가하고, 4℃에서 24시간 동안 교반한 후, 원심분리 하였다. 상층액을 제거한 후, 침전물에 증류수 약 10배를 가하고, 마그네틱 교반기로 10분간 교반한 후, 원심분리 하였다. 상층액을 제거한 후, 증류수 첨가와 교반과정을 pH가 중성이 될 때 까지 계속해서 반복하였다. 이와 같이 중화 과정을 거친 후, 동결 건조하여 오징어 외피 유래 콜라겐을 수득하였다.

<실시예 2>

오징어 외피 유래 콜라겐의 이화학적 분석

1. 오징어 외피 유래 콜라겐의 아미노산 조성

본 실시예에서는 상기 실시예 1에서 수득한 오징어 외피 유래 콜라겐을 6N-HCl로 110℃ 에서 24시간 가수분해한 후, 수득한 가수분해물로부터 아미노산 분석기 (Hitachi L-8800, Japan)을 이용하여 아미노산 조성을 분석하였다. 닌히드 린(Ninhydrin)에 의한 유도체가 아미노산 조성의 측정을 위해 사용되었는데, 그 유도체들은 570nm에서 분광도로 측정되었다. 하지만, 프롤린(proline)과 하이드록시프롤린(hydroxyproline)은 440nm의 흡광도에서 측정되었다. 아미노산 함량은 1,000개의 잔기 당 수로 표시되었다.

<표 2>

오징어 외피 유래 콜라겐의 아미노산 조성

아미노산	오징어 외피 유래 콜라겐	우피 콜라겐
Asp	65	47
Thr	27	17
Ser	39	29
Glu	111	92
Gly	292	278
Ala	72	90
Val	26	24
Met	0	2
Ile	20	15
Leu	32	27
Tyr	5	4
Phe	21	19
Lys	17	27
His	10	7
Arg	82	76
Pro	98	137
Hyp	83	109
Total	1,000	1,000

상기의 표 2는 오징어 외피에서 추출한 콜라겐과 상업용 우피 콜라겐의 아미노산 조성을 보여준다. 콜라겐의 구성 아미노산중 글리신이 약 30%정도의 비율로 가장 풍부한 아미노산인 것을 알 수 있었다. 또한 오징어 외피 유래 콜라겐은 비교적 프롤린, 하이드록시프롤린, 글루탐산, 알라닌, 아르기닌과 아스파르트산을 많이 포함하고 있는 것으로 보였다. 오징어 외피 유래 콜라겐은 우피 콜라겐보다, 아스파르트산, 글루탐산, 아르기닌, 트레오닌과 세린의 함량이 비교적 높았으며, 반면, 알라닌, 프롤린 그리고 하이드록시프롤린의 함량은 상대적으로 낮았다.

펩타이드 3중 나선체에서 각각의 사슬은 3번째 아미노산으로 글리신을 필요로 한다. 각각의 펩타이드 사슬은 이미노산에 의해서 안정화된다. 그리하여, 프롤린의 수산화반응은 콜라겐 3중 나선사슬의 열 안정성에 직접적으로 영향을 미치는 것으로 보인다. 오징어 콜라겐의 아미노산 조성은 다른 해양 생물에서 추출한 아미노산 조성과 매우 유사한 것으로 나타났다. 이는 전통적으로 콜라겐 추출에 사용되어 왔던 펩신-가용화(pepsin-solubilization) 방법을 비교적 간단한 알카리 처리에 의한 콜라겐 추출방법으로 대체할 수 있는 가능성을 보여주고 있다.

2. 오징어 외피 유래 콜라겐의 SDS-PAGE 패턴

단백질의 전기영동(SDS-PAGE, polyacrylamide gel electrophoresis )은 램나이(Laemmli, 1970) 분석 방법을 사용하여 콜라겐을 측정하였는데, 7.5% 분리겔(running gel)과 5% 스태킹(Stacking)겔을 사용하여, 5mg의 콜라겐 샘플을 2-머캅토에탄올(2-mercaptoethanol)을 포함하는 1mL 샘플버퍼에 녹인 후 측정하였다. 약 20uL의 샘플 용액을 샘플 웰에 주입하였고, 표준물질과 함께 전기영동 되었다. 겔을 0.1% 쿠마씨 브릴리언트 블루(Coomassie Brilliant Blue) R250에 의해 염색한 후, 5% 메탄올과 7.5% 아세트산으로 탈색하였다.

오징어 외피 유래 콜라겐과 상업용 우피 콜라겐의 SDS-PAGE 패턴을 도 1에 도시하였다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 오징어 외피 유래 콜라겐은 적어도 2종류의 서로 다른 -사슬이 존재하는 것으로 나타났으며, 그 사슬들은 또한 서로 상호결합하고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 서로 다른 2종류의 사슬(α 및 β)이 존재한다는 것은 오징어 외피의 주 콜라겐이 Type-I형 콜라겐이라는 것을 암시한다. 또한 오징어 외피 유래 콜라겐은 매우 진한 1 사슬(α) 대역과 흐린 2 사슬(β) 대역을 보여주는데, 이는 콜라겐이 헤테로트라이머(heterotrimer) 사슬로 존재한다는 것을 나타내며, 2개의 1-사슬(α₁ 및 α₂)과 1개의 2-사슬(β)로 구성되어 있다는 것을 보여준다. 오징어 외피 유래 콜라겐을 우피 콜라겐과 비교했을 때, 우피 콜라겐의 1-사슬과 2-사슬의 분자량이 오징어 외피 유래 콜라겐의 사슬들 보다 현저하게 높은 것을 볼 수 있었다.

3. 오징어 외피 유래 콜라겐의 변성점

약 2-3mg의 동결 건조된 샘플을 시차 주사 열량계(differential scanning calorimeter, DSC, TA Instrument, USA) 용기에서 10uL의 증류수에 침지 한후, DSC로 변성점을 측정하였다. 모든 샘플의 측정은 10℃부터 50℃ 까지, 0.5℃/min의 가열속도로 측정했으며, 콜라겐의 변성점은 제조업체에서 공급된 소프트웨어에 의해 계산되었다.

콜라겐의 열 안정성은 환경과 신체 온도와 상관관계가 있는 것으로 알려져 있다. 높은 변성점을 가지는 콜라겐은 주위온도에 더 안정성이 뛰어난 것으로 보고된다. 최근의 연구들에 의하면 해양생물 유래 콜라겐의 변성점이 육상생물 유래 콜라겐보다 더 낮은 것으로 보고되었다(Senaratne et al. 2006, Lin et al. 2005, Ogawa et al. 2004, Nagai et al. 2001). 이는 본 발명의 결과들과 매우 잘 일치하는 것으로 나타났다. 본 발명에서는 오징어 외피 유래 콜라겐이 우피 콜라겐 보다 약 9℃정도 낮은 것으로 나타났다 (표 3 참조). 또한 이미노산 함량이 콜라겐의 3중 나선사슬의 변성점에 직접적으로 비례해서 영향을 미친다고 보고되는데 (Wong 1989, Yoshimura et al. 1996, Nomura et al. 2000, Nagai et al. 2000, Li et al. 2004, Liu et al. 2005), 이는 본 발명의 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다 (표 2 참조).

<표 3>

오징어 외피 유래 콜라겐의 변성점

구분	변성점(Td, ℃ )
오징어 외피 유래 콜라겐	27.3
우피 콜라겐	36.0

<실시예 3>

오징어 외피 유래 콜라겐을 함유한 미용 마스크 팩의 제조
본 발명에 따른 오징어 외피 유래 콜라겐을 이용하여 미용 마스크 팩을 제조하기 위하여, 하기 실험예 1에 대조구로서 사용된 유사 마스크 팩 제품의 구성 성분을 채용하여 본 발명의 미용 마스크 팩을 제조하였다. 본 실시예에서는 대조구로 사용된 시중에 시판중인 유사제품과 비교하기 위하여 방부제 향료와 미용성분은 동일한 성분을 사용하였다.

1. 오징어 외피 유래 콜라겐 5% 함유 미용 마스크 팩의 조성

정제수 64.4%, 보습제로서 프로필렌글리콜 및 하이알루로닉액시드 7.0%, 오징어 외피 유래 콜라겐 5.0%, 방부제 향료 및 미용성분 5.6%와 증점제 3.0%를 용해시켜 혼합한 후, 혼합물을 여과하고, 여액을 마스크 시트에 적셔 오징어 외피 유래 콜라겐을 함유한 마스크 팩을 제조하였다.

2. 오징어 외피 유래 콜라겐 10% 함유 미용 마스크 팩의 조성

정제수 69.4%, 보습제로서 프로필렌글리콜 및 하이알루로닉액시드 7.0%, 오징어 외피 유래 콜라겐 10.0%, 방부제 향료 및 미용성분 5.6%와 증점제 3.0%를 용해시켜 혼합한 후, 혼합물을 여과하고, 여액을 마스크 시트에 적셔 오징어 외피 유래 콜라겐을 함유한 마스크 팩을 제조하였다.

3. 오징어 외피 유래 콜라겐 20% 함유 미용 마스크 팩의 조성

정제수 79.4%, 보습제로서 프로필렌글리콜 및 하이알루로닉액시드 7.0%, 오징어 외피 유래 콜라겐 20.0%, 방부제 향료 및 미용성분 5.6%와 증점제 3.0%를 용해시켜 혼합한 후, 혼합물을 여과하고, 여액을 마스크 시트에 적셔 오징어 외피 유래 콜라겐을 함유한 마스크 팩을 제조하였다.

<실험예 1>

미용 마스크 팩의 품질 평가

오징어 외피 유래 콜라겐 함유 마스크 팩의 품질을 평가하기 위한 항목으로, 내용물의 물리적 상태, 피부 부착 정도, 피부 흡수성, 사용 후 피부의 상태, 피부 보습력 유지, 피부 유연감, 지속성, 향취강도, 피부 자극 정도, 트러블 제어 정도, 종합적인 품질 등을 설정하여 10명의 평가요원이 관능적으로 평가하였다. 각각 콜라겐 함량이 5%, 10% 및 20%인 마스크 팩과, 대조구로서 유사 마스크팩 제품을 사 용하여 평가를 실시하고, 결과를 표 4에 나타내었다.

<표 4>

오징어 콜라겐을 함유한 마스크팩의 품질평가 결과

평가기준	평가결과(5 scale)
평가기준	5%	10%	20%	유사제품
내용물의 상태(유연성이나 색상 등의 상태)	3.5	3.5	3.5	4
부착정도(얼굴에 마스크 팩이 잘 부착되는 정도)	3	3.5	3.5	4.5
흡수성(성분이 피부에 겉돌지 않고 잘 흡수되는 정도)	3.5	4	4	4
사용 후 피부의 상태(산뜻함이나 끈적임이 느껴지는 여부)	4	4	4.5	4.5
사용 후 피부에서 느껴지는 촉촉함의 정도	4	4	4	4
사용 후 피부에서 느껴지는 부드러움이나 탄력감의 정도	4.5	4	4.5	4
사용 후 피부에서 보습이나 피부 유연감이 느껴지는 정도	4	4	4.5	4.5
사용 시 향취의 강도 및 만족도	4.5	4.5	4.5	4
사용 시 얼굴이 따끔거리거나 눈에 자극을 주는지 여부	2	2.5	3	4.5
사용 후 트러블의 제어 및 피부 청결도	4	4.5	4.5	4
종합적인 품질(유사제품과 품질 비교)	3.5	3.85	4	4.2

5 scale : 1, 매우 열등함; 2, 열등함; 3, 보통; 4, 우수함; 5, 매우 우수함

상기의 결과로부터, 5% 콜라겐을 함유하는 마스크 팩은 사용시 피부의 상태, 즉, 피부에 느껴지는 부드러움이나 탄력감, 또는 사용 시 향취의 강도면에서 대조구로 사용된 유사제품과 유사하거나 우수한 것으로 나타났지만, 팩의 부착성과 흡수성, 또한 피부에 자극성이 대조구보다 열등한 것으로 나타났다. 10% 콜라겐을 함유한 미용 팩은 5% 콜라겐을 포함한 미용 팩보다 좀 더 우수한 특성을 나타내었고, 대조구와 거의 유사한 값을 보였지만, 피부 자극성에서 대조구보다 조금 떨어지는 것으로 나타났다. 20% 콜라겐을 함유한 미용 팩은 피부에 느껴지는 부드러움이나, 유연감 및 탄력감이 대조구보다 우수하였고, 대조구에 비해 피부 자극정도를 약간 보였지만, 5% 와 10% 콜라겐을 포함한 미용 팩보다 우수한 것으로 나타났다. 그리하여, 종합적인 결과를 볼 때, 5%와 10% 콜라겐을 함유한 미용 팩은 대조구 보다 관능적인 측면에서 조금 열등하게 나타났지만, 20% 콜라겐을 함유한 미용팩은 대조구와 비교해서 거의 유사한 관능적인 특성을 보여주었다.

이상의 결과로부터 오징어 외피 유래 콜라겐은 우피 콜라겐의 분자구조적인 차이를 분석해 보았을 때, 콜라겐 조성 분자와 그 분자들의 아미노산 조성 비율 또한 변성점 등에서 차이를 보였지만, 오징어 콜라겐의 산업적 활용가능성이 상당히 높은 것을 볼 수 있었고, 오징어 외피에서 추출한 콜라겐을 함유한 미용 팩을 제조하여 관능검사를 수행한 결과, 오징어 외피를 함유한 팩이 기존 유사제품과 비교해서 뒤지지 않는 평가결과를 보였다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조한 오징어 외피 유래 콜라겐은 환경오염의 원인이 되는 오징어 가공 부산물을 효과적인 이용할 수 있고, 상업용 콜라겐을 각종 동물성 질병 전염성의 우려가 없는 해양 생물 유래 콜라겐으로 대체할 수 있으며, 비교적 용이한 알카리 추출 방법으로 콜라겐을 추출함으로써 이를 실제 산업화에 용이하게 사용할 수 있고, 상기의 콜라겐이 첨가된 미용 마스크 팩은 기존의 마스크 팩과 비교하여 동등한 관능성을 나타낸 결과, 본 발명은 미용 산업상 및 기타 콜라겐이 사용되는 산업상 매우 우수한 발명인 것이다.

Claims

삭제
삭제
오징어 외피를 물로 수세하고, 10배 양의 물을 가한 후, 분쇄하는 단계;

상기 분쇄물을 원심분리하여 침전물을 수득하는 단계;

상기 침전물에 10배 양의 0.1M NaOH를 가하고, 4℃에서 24시간 동안 교반하는 단계;

이를 원심분리하고, 중화 과정을 거쳐서 동결 건조하여 오징어 외피 유래 콜라겐을 수득하는 단계;

정제수 64.4 내지 79.4 중량%에 상기 오징어 외피 유래 콜라겐 5.0 내지 20.0 중량%, 보습제 7.0 중량%, 방부제 향료와 미용성분 5.6 중량% 및 증점제 3.0 중량%를 용해시켜 혼합하는 단계; 및

상기 혼합물을 여과하여 마스크 시이트에 첨가하는 단계

로 이루어진 오징어 외피 유래 콜라겐을 첨가한 미용 마스크 팩의 제조 방법.
제3항의 방법에 따라 제조된 오징어 외피 유래 콜라겐을 첨가한 미용 마스크 팩으로서,

상기 미용 마스크팩은 정제수 64.4 내지 79.4 중량%, 오징어 외피 유래 콜라겐 5.0 내지 20.0 중량%, 보습제 7.0 중량%, 방부제 향료와 미용성분 5.6 중량% 및 증점제 3.0 중량%로 이루어진 혼합물이 첨가되며,

상기 오징어 외피 유래 콜라겐이 2개의 1-사슬(α₁ 및 α₂)과 1개의 2-사슬(β)로 구성된 헤테로트라이머 사슬로 존재하는 Type I형 콜라겐이며, 아미노산 잔기 1,000 개 당 프롤린 및 하이드록시프롤린의 함량이 각각 98 및 83으로 낮고, 변성점이 27.3 ℃

인 것을 특징으로 하는 오징어 외피 유래 콜라겐을 첨가한 미용 마스크 팩.