연은 크게 홍련과 백련으로 구분되어 연근, 하엽, 연화, 연꽃, 연자, 연밥, 연뿌리 등으로 나누어져 식용, 약용 및 관상용으로 이용되고 있는 수련과의 식물이다. 특히 씨, 뿌리줄기 및 건조된 잎은 지혈, 지사, 변혈, 어혈, 해열, 폐염, 신경쇠약, 요통, 임질, 신장염, 부인병 등의 약으로 활용되어 왔으며 연자육은 수렴, 진정, 자양작용으로서 우절은 수렴작용, 하엽은 혈관확장과 항균작용에 널리 사용되어 왔다. 또한 최근에는 백련을 약차, 가공식품 및 염료 소재로서도 이용하고 있으며 앞으로 백련의 활용성은 증가할 것으로 판단된다.
대한민국 등록특허 제479659호는 면류 제조시의 배합공정에서 백련 잎 추출액을 배합수로 사용하는 것을 특징으로 하고, 면류를 백련 잎 스팀박스를 통과시켜 알파화시키는 증숙공정을 더 포함하여 소맥분의 향을 현저히 제거하고, 유탕공정에서 흡착된 기름기를 현저하게 낮추어 느끼함을 없애고 단백한 맛을 나타내고, 식후 뱃속의 더부룩함이 현저히 저하시킨 백련 잎 추출액을 이용한 면류의 제조방법을 제공하고 있다.
또한 대한민국 등록특허 제395872호는 a) 백련 잎을 세척하는 세척단계, b) 세척한 백련 잎을 크게 2 내지 6등분하는 1차 절단단계, c) 수증기로 5 내지 30초간 증제하는 증제단계, d) 백련 잎을 커터기로 잘게 자르는 2차 절단단계, e) 열풍속에서 교반시켜 백련 잎의 수분이 60~85%가 되도록 하는 1차 건조단계, f) 90~160℃의 온도의 덖음솥에서 덖어준 다음 비빔기를 이용하여 비벼주는 과정을 2 내지 5회 반복하는 덖음 및 비빔단계, 및 g) 열풍으로 건조시켜 백련 잎차의 최종 수분함량이 3~10%가 되도록 하는 2차 건조단계로 이루어지는 백련 잎차의 제조방법을 제공하고 있다.
반면, 백련을 이용한 화장품 소재 개발에 대한 기술적 시도는 아직까지 활발히 이루어지고 있지 않다. 최근 녹차 추출물의 색소를 제거하기 위하여 감마선을 이용한 사례가 보고된 적이 있지만 이들의 결과는 상온 25℃에서 보관하게 되면 제거된 색상이 원래의 추출물 색상으로 환원이 된다는 문제점이 있으며, 이를 보완하 기 위하여 아스코브산(ascorbic acid)을 첨가제로서 이용하여 색상을 개선하고 있다(대한민국 공개특허 제10-2001-0055493호).
현재 많은 기능성 화장품 중에서는 합성물이 첨가되어 사용되기도 하지만 인체에 유익한 백련 성분을 이용한 화장품 조성물의 제조방법 및 상기 백련 성분을 적합한 화장품 성분으로 이용하기 위한 추출물의 탈색화 방법에 대한 기술적인 접근이 필요하다.
이에, 본 발명자들은 천연 백련의 항산화 활성을 유지하면서 백련 추출물의 색상을 제거하기 위한 방법을 연구하던 중, 방사선을 가함에 의한 상기 추출물의 탈색화 방법을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 백련을 건조 및 마쇄시킨 후 용매에 침지시키는 단계(단계 1); 및 상기 단계 1에서 추출된 백련 추출액에 방사선을 조사하여 색상을 제거하는 단계(단계 2)를 포함하는 백련 추출물의 탈색화 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 상기 단계 1은 용매를 통하여 백련 추출물을 추출하는 단계로서, 구체적으로는 백련의 각 부위를 마쇄 및 건조하고, 상기 건조물을 용매에 침지 및 정치시킨 후 상기 용액을 여과하고 감압농축시키는 단계이다.
상기 단계에서 백련의 부위는 잎, 줄기, 꽃, 뿌리 등을 사용할 수 있다. 이들 중 백련 잎이 항산화 활성을 갖는 폴리페놀을 풍부하게 함유하여 기능성 화장품 조성물의 유효성분으로 사용할 수 있다는 관점에서 백련 잎을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 단계에서 마쇄 후 건조는 상온에서 3~4일간 수행되는 것이 바람직하다.
상기 건조된 백련의 추출은 용매에 침지 및 정치시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 추출 용매로는 물, C1~C4의 알콜 또는 이들의 혼합용매를 사용할 수 있으며, 메탄올 또는 에탄올을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 단계에서 추출을 용이하게 하기 위하여 침지 및 정치시키는 단계는 상온에서 24~48 시간동안 수행되는 것이 바람직하다. 상기 정치 후 추출물을 여과지를 통하여 여과한 후 감압농축하여 최종 추출물을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 상기 단계 2는 백련 추출물에 방사선을 조사하여 상기 추출물을 탈색시키는 단계이다.
상기 단계 2에서 사용되는 방사선으로는 감마선, 전자선, 엑스선, 이온빔 등을 들 수 있다. 이들 중 감마선은 타 방사선보다 물질 투과력이 뛰어나다는 관점에서 감마선을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 추출물에 대한 방사선의 조사는 추출물의 항산화 활성에 영향을 주지 않으면서 백련 추출물을 효과적으로 탈색시킬 수 있다.
상기 단계 2에서의 방사선은 총흡수선량이 10~50 kGy의 범위가 되도록 조사하는 것이 바람직하다. 총흡수선량이 10 kGy 미만인 경우 탈색이 완전히 이루어지지 않는 문제점이 있으며, 50 kGy를 초과하여도 그 이상의 탈색이 이루어지지 않는 문제점이 있다. 상기 방사선 조사를 위한 장치로는 특정 시간동안 일정한 흡수선량 을 조사할 수 있는 장치라면 제한없이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 탈색방법에 의하여 얻어지는 백련 추출물을 유효성분으로 하는 항산화 기능성을 갖는 화장품 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 실시예 1~3의 백련 추출물의 경우, 실험예 1, 2 및 3을 통하여 감마선의 조사와 무관하게 항산화 활성이 유지됨을 알 수 있고, 실험예 4를 통하여 감마선 총흡수선량이 증가함에 따라 총색도의 차이가 증가하여 색도가 개선됨을 알 수 있다. 따라서, 상기 단계를 통하여 얻어진 백련 추출물은 천연 백련이 갖는 항산화 활성을 유지하면서 색도가 개선된 추출물로서 항산화 기능을 갖는 화장품 조성물의 유효성분으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
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실시예
1> 백련 잎의 추출공정 및 상기 추출물의 탈색공정 Ⅰ
단계 1: 백련 뿌리의 추출공정
백련의 잎(1.3 kg)을 상온에서 3일간 건조 후 마쇄하였다. 상기 마쇄 결과물을 70 % 에탄올(7.8 l)에 침지시키고, 상온에서 24 시간동안 정치하였다. 상기 추출액을 여과지를 통하여 여과시킨 후 감압 농축하였다.
단계 2: 추출물의 탈색공정
상기 추출액의 색소를 제거하기 위하여 감마선을 조사하였다. 감마선 조사를 위하여 선원 10만 Ci의 코발트-60 감마선 조사 시설(Point source AECL, IR-79, MDS Nordion International Co. Ltd., Ottawa, ON, Canada)을 사용하였으며, 상온(약 14 ℃)에서 시간당 10 kGy의 선량율로 1 시간동안 조사하여 총흡수선량이 10 kGy가 되도록 조절하였다.
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실시예
2> 백련 잎의 추출공정 및 상기 추출물의 탈색공정 Ⅱ
단계 1: 백련 잎의 추출공정
상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 추출공정을 수행하였다.
단계 2: 추출물의 탈색공정
감마선을 2 시간동안 조사하여 총흡수선량이 20 kGy가 되도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 1의 단계 2와 동일한 방법으로 탈색공정을 수행하였다.
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실시예
3> 백련 잎의 추출공정 및 상기 추출물의 탈색공정 Ⅲ
단계 1: 백련 잎의 추출공정
상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 추출공정을 수행하였다.
단계 2: 추출물의 탈색공정
감마선을 5 시간동안 조사하여 총흡수선량이 50 kGy가 되도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 1의 단계 2와 동일한 방법으로 탈색공정을 수행하였다.
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비교예
1> 백련 뿌리의 추출공정
백련의 뿌리(500 g)를 상온에서 3일간 건조 후 마쇄하였다. 상기 마쇄 결과물을 70 % 에탄올(2.5l)에 침지시키고, 상온에서 24 시간동안 정치하였다. 상기 추출액을 여과지를 통하여 여과시킨 후 감압 농축하였다.
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비교예
2> 백련 잎의 추출공정
백련의 잎을 건조 후 마쇄한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
<
비교예
3> 백련 줄기의 추출공정
백련의 줄기를 건조 후 마쇄한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
<
비교예
4> 백련 꽃의 추출공정
백련의 꽃을 건조 후 마쇄한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
상기 실시예 및 비교예에 의한 추출물의 항산화 활성 및 색도를 측정하기 위하여 하기와 같은 실험을 실시하였다.
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실험예
1> 백련 추출물의 항산화 활성 측정
상기 실시예 1~실시예 3 및 비교예 1~비교예 4에서 수득한 부위별 백련 추출물은 자유 라디칼인 1,1-디페닐-2-피크릴하이드라질(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH))을 사용한 항산화 활성 측정법(Nature, 181, 1199-1200, 1958)을 수정하여 항산화 활성을 조사하였다. 뿌리(125 ㎍/㎖), 잎(62.5 ㎍/㎖), 줄기(31.5 ㎍/㎖), 꽃(15.6 ㎍/㎖)의 추출물 및 감마선이 조사된 잎(7.8 ㎍/㎖) 추출물을 함유한 메탄올 용액 150 ㎕를 96공 마이크로플레이트(96 well microplate)에 재치하고 DPPH(0.1 mM) 용액 150 ㎕를 상기 플레이트에 첨가하고 10~15분동안 상온에서 반응시킨 후 595 nm에서 흡광도를 측정하였다. 항산화 활성은 50 % 저해율(IC50)값으로 나타내었고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
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감마선 조사선량 (kGy) |
항산화 활성 IC50(㎍/㎖) |
실시예 1 |
10 |
15.8 |
실시예 2 |
20 |
14.5 |
실시예 3 |
50 |
16.1 |
비교예 1 |
- |
136.2 |
비교예 2 |
- |
15.1 |
비교예 3 |
- |
18.3 |
비교예 4 |
- |
129.2 |
상기 표 1에서 비교예 1~비교예 4와 관련하여 나타난 바와 같이 각 부위별 백련 추출물의 항산화 활성은 잎에서 15.1 ㎍/㎖로 가장 강하게 나타났고, 추출물에 대한 감마선 조사선량의 변화에 의하여서는 백련 잎 추출물의 항산화 활성이 14.5 ㎍/㎖~16.1 ㎍/㎖ 범위에서 변화하여 큰 차이가 없었다. 이를 통하여 항산화 활성을 갖는 기능성 화장품 조성물의 유효성분으로 백련 잎이 가장 바람직함을 알 수 있고, 백련 잎 추출물에 대한 감마선 조사가 백련 잎 추출물의 항산화 활성에 영향을 주지 않음을 알 수 있다.
<
실험예
2> 초미세발광 분석기(
Ultra
weak
luminescence
analyzer
)를 이용한 슈퍼옥사이드(
superoxide
) 및
하이드록실
(
hydroxyl
)
라디칼
소거 활성 측정
슈퍼옥사이드 라디칼 측정의 경우, 석영둥근바닥(quartz round-bottom)플라스크에 루시게닌(lucigenin)(2 mM) 1 ㎖, 인산염생리식염완충액(phosphate buffered saline)(pH 7.4) 1 ㎖, 아르기닌(arginine)(1 M) 28 ㎕, 메틸글리옥살(methylglyoxal)(1.4 μM) 24 ㎕를 순서대로 넣어 혼합하였고, 하이드록실 라디칼 측정의 경우, IBG(3 μM) 1 ㎖, FeSO4(1 mM) 0.1 ㎖, H2O2(3 %) 1.6 ㎖, EDTA(10 mM) 0.05 ㎖를 넣어 혼합하였다. 그 후, 상기 석영둥근바닥플라스크를 초미세 화학발광 분석기(ultraweak chemiluminescence analyzer(BJL, Jye Horn Co. Taipei, Taiwan))의 블랙박스유닛(black-box unit)에 재치하고 초미세광자를 측정하였다. 광자가 안정화되었을 때 실시예 1~실시예 3 및 비교예 1~비교예 4의 추출물(1 mg/㎖) 2 ㎕를 반응 혼합물에 첨가하고 안정화된 카운트에서 갑작스런 하락 후 재안정화되면 다시 상기 추출물 2 ㎕를 첨가하는 단계를 반복하였다. 이를 통하여 농도-저해율 그래프를 그린 후, 50 % 저해율을 보이는 농도값(IC50)을 계산하여 상기 추출물들에 대한 라디칼 소거 효과를 결정하였다. 상기 측정을 위한 보정은 전압범위 860~867 V 사이에서 1000 photon count/s의 양을 산출하는 14C-light source를 이용하였고 6000 V에서 10 분간 수행되었다. 상기 측정의 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
|
감마선 조사선량 (kGy) |
슈퍼옥사이드 라디칼 소거능 IC50 (㎍/㎖) |
하이드록실 라디칼 소거능 IC50 (㎍/㎖) |
실시예 1 |
10 |
0.9 |
0.7 |
실시예 2 |
20 |
0.9 |
0.7 |
실시예 3 |
50 |
1.0 |
0.7 |
비교예 1 |
- |
4.2 |
3.1 |
비교예 2 |
- |
1.1 |
0.7 |
비교예 3 |
- |
3.2 |
2.4 |
비교예 4 |
- |
1.7 |
1.3 |
상기 표 2에서 비교예 1~비교예 4와 관련하여 나타난 바와 같이, 비교예 2의 추출물의 IC50 값이 1.1 ㎍/㎖(슈퍼옥사이드 라디칼 소거능) 및 0.7 ㎍/㎖(하이드록실 라디칼 소거능)로 나타나 백련 추출물 중 잎의 추출물에서 가장 강한 라디칼 소거 활성을 나타내었다. 이를 통해, 백련 잎 추출물의 항산화 활성이 가장 강함을 알 수 있다. 또한, 감마선 조사선량의 변화에 의한 백련 잎 추출물의 라디칼 소거능은 IC50 값이 0.9~1.1 ㎍/㎖(슈퍼옥사이드 라디칼 소거능) 및 0.7 ㎍/㎖(하이드록실 라디칼 소거능)로 나타나 큰 차이를 보이지 않았으며 이를 통해, 감마선 조사에 의하여 백련 잎 추출물의 라디칼 소거능이 저하되지 않음을 알 수 있다.
<
실험예
3> 백련 추출물의 폴리페놀(
polyphenol
) 함량 측정
상기 실시예 1~실시예 3 및 비교예 1~비교예 4에서 얻은 백련 추출물의 총 폴리페놀 함량을 공지의 방법(John Wiley & Sons, New York, units I .1.1.1-I .1.1.8)을 수정하여 측정하였다. 상기 추출물을 80 % 에탄올에 녹인 후 상기 용액 0.1 ㎖를 테스터 튜브(tester tube)에 재치하고, Folin-Ciocalteu's phenol reagent(Folin-cio : 증류수 = 1 : 2) 0.2 ㎖를 상기 테스터 튜브에 첨가 후, 약 1 분간 방치하였다. 상기 테스터 튜브에 5 % 소듐카보네이트(Na2CO3) 3 ㎖를 첨가한 후 상온에서 약 2 시간동안 교반하였다. 그 후, 마이크로플레이트 리더(Microplate reader, BioRad)를 이용하여 762 nm에서 흡광도를 측정하였다. 보정을 위한 총 폴리페놀 함량은 갈릭에시드 측정 곡선(gallic acid calibration curve)을 이용하였다. 상기 측정의 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
|
감마선 조사선량 (kGy) |
총 폴리페놀 함량 (mg/g) |
실시예 1 |
10 |
232.1 |
실시예 2 |
20 |
224.9 |
실시예 3 |
50 |
210.1 |
비교예 1 |
- |
43.2 |
비교예 2 |
- |
213.5 |
비교예 3 |
- |
182.7 |
비교예 4 |
- |
49.6 |
상기 표 3에서 비교예 1~비교예 4와 관련하여 나타난 바와 같이, 백련 잎 추출물이 항산화 기능을 갖는 폴리페놀을 가장 많이 함유하고 있으며(213.5 mg/g), 실시예 1~실시예 3 및 비교예 2와 관련하여, 감마선의 조사선량에 따라 총 폴리페놀의 함량은 210.1 mg/g~232.1 mg/g 범위에서 변화하여 감마선 조사는 폴리페놀 함량에 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있다. 이를 통하여, 백련 잎이 항산화 활성을 갖는 기능성 화장품 조성물의 유효성분으로 사용하기에 가장 바람직하며, 감마선 조사를 통하여 화장품 조성물의 유효성분으로 사용하기 위한 색도가 개선된 백련 잎 추출물을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
<
실험예
4> 감마선이 조사된 백련 잎 추출물의 색도 측정
상기 실시예 1~실시예 3 및 비교예 2의 색도 변화를 명도, 적색도 및 황색도를 통하여 측정하기 위하여 색차계(spectrophotometer, Minolta Co., Osaka, Japan)를 이용하였다. 상기 측정의 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
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조사선량 (kGy) |
명도 |
적색도 |
황색도 |
총 색도의 차이 |
실시예 1 |
10 |
16.85 |
-0.04 |
1.02 |
10.65 |
실시예 2 |
20 |
19.28 |
0.04 |
0.14 |
11.74 |
실시예 3 |
50 |
20.45 |
-0.23 |
-1.27 |
13.24 |
비교예 2 |
0 |
17.12 |
3.38 |
11.15 |
- |
상기 표에 나타난 바와 같이, 백련 잎 추출물의 명도는 감마선 20 kGy 및 50 kGy 조사군(실시예 2 및 실시예 3)에서 각각 19.28 및 20.45로 비조사군(비교예 2)의 17.12와 비교하여 명도가 개선됨을 알 수 있다. 적색도는 비교예 2에서 3.38로 나타난 반면, 실시예 2 및 실시예 3의 경우 각각 0.04 및 -0.23으로 나타나 적색도가 현저히 감소하는 것을 알 수 있다. 상기 백련 잎 추출물의 황색도 또한 비교예 2에서는 11.15로 나타난 반면, 실시예 2 및 실시예 3의 경우 각각 0.14 및 -1.27로 나타나 황색도가 현저히 감소되었음을 알 수 있다. 이를 통하여, 감마선 조사가 백련 잎 추출물의 색도를 개선함을 알 수 있고, 화장품 조성물의 유효성분으로 백련 잎을 사용하기 위한 상기 추출물의 탈색 방법으로 감마선 조사를 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있다.