KR101468921B1 - 미강을 이용한 피틴산 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 피틴산 및 이를 함유한 기능성 화장품 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 미강으로부터 피틴산을 추출하는 단계를 포함하는 피틴산 제조방법, 상기 피틴산 제조방법에 의히 제조된 피틴산 및 상기 제조된 피틴산을 유효성분으로 포함하는 기능성 화장품 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 제조방법에 의해 피틴산을 제조하는 경우, 벼 도정 부산물로 그 사용이 비료 또는 사료 등으로 제한되어 사용하고 있는 미강으로부터 간단한 방법으로도 고부가가치 기능성 물질인 피틴산을 높은 순도로 고효율로 생산할 수 있어, 농가의 소득 증대뿐만 아니라 자원의 재활용이란 측면에서 환경적으로도 우수한 효과가 있을 것으로 기대되어, 우리나라 농촌 지역사회의 소득 증대 및 쌀 산업 발전에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

Description

미강을 이용한 피틴산 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 피틴산 및 이를 함유한 기능성 화장품 조성물{A METHOD OF PREPARING PHYTIC ACID USING RICE BRAN, A PHYTIC ACID PREPARED BY THE SAME METHOD AND A FUCTIONAL COSMETICS COMPRISING THE PHYTIC ACID}
본 발명은 미강으로부터 피틴산을 추출하는 피틴산 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 피틴산 및 상기 피틴산을 유효성분으로 포함하는 화장품 조성물에 관한 것이다.
쌀에는 다양한 기능성을 갖는 우수한 성분, 일 예로 피틴산(phytic acid), 토코페롤(tocopherol), 토코트리에놀(tocotrienol) 또는 γ-오리자놀(γ-oryzanol) 등의 항산화 성분을 비롯하여 식이섬유와 γ-아미노부티르산 등 다양한 생리활성 성분이 함유되어 있다. 상기와 같은 성분들은 대부분 쌀겨라고도 하는 쌀의 배아, 호분층 및 과피를 포함하는 미강(rice bran)에 분포되어 있다. 한편, 상기 미강부위는 지질 함량이 높고 도정 후 리파아제(lipase)나 리폭시다아제(lipoxydase)의 작용으로 산패가 급격히 일어나 이에 의한 열화가 생기는 문제점이 있으므로, 도정 과장에서 미강은 폐기되거나 사료 또는 비료로 제한적으로 사용되고 있는 실정이다.
특히, 미강에 높은 함량으로 존재하는 피틴산은(phytic acid) 강력한 항산화 효과와 미백 효과로 화장품 소재나 식품변질방지 위한 식품 첨가제, 발효촉진제등으로 식품 첨가제로 활용되고 있어 효율적인 추출방법 및 이를 이용한 기능성 제품 개발이 요구되고 있다.
또한, 피틴산은 체내 흡수되는 철분, 칼슘 등과 결합 인체 내 영양분 흡수를 저하시키는 반작용이 존재하나, 강력한 항산화 효과, 미백효과, 혈중 콜레스테롤 저하 효과, 조혈작용, 비만방지 효과 및 a-mylase, protease, B-glucosidase lipase 등 효소작용을 통한 당뇨병 예방 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
또한, 피틴산 또는 이노시톨 포스페이트(inositol-6-phosphate)는 체내에서 세포로 흡수된 다음 탈인산화되어 이노시톨(inositol)로 전환되는데, 상기 피틴산 대사물질인 이노시톨이 세포 내 신호전달체로서 중요한 역할을 하는 이노시톨 3인산(inositol-1,4,5-triphosphate)의 구조와 매우 비슷하여 세포의 신호체계에 혼란을 야기 시킴으로써 암세포와 같은 이상세포생육을 억제한다고 보고되고 있다.
현재까지 이처럼 기능성이 높은 피틴산 성분을 식물로 추출하고자 하는 연구가 진행되고 있으나, 상기 피틴산의 회수 효율과 순도가 낮으며, 분리과정에 이온교환수지칼럼 정제, 한외여과막분리, 또는 Anion exchange HPLC법 등 고비용이 요구되는 방법이 이용된다는 문제점이 있었다.
일 예로, 옥수수 침지액이나 쌀겨 등에 염기를 가해서 최종 pH가 7.0 내지 8.0이 되도록 중화시켜 생성되는 침전물을 분리(이하 "중화법"이라 함)하는 분리법의 경우에는 효율과 순도가 낮다는 문제점이 제기되어 왔고, 미강 등에 산처리를 하여 피틴을 추출한 후, 이를 이온교환수지탑을 통과시켜 분리하여 피틴산을 제조하거나 상기 방법에 한외여과막을 이용하는 과정을 추가하는 방법은 낮은 수율과 높은 제조비용의 문제점이 지적되어 왔다.
그러므로, 쌀을 주식으로 하는 우리나라에서 부산물로 폐기되거나 제한적으로 이용되는 미강을 이용하여, 경제성이 뛰어난 저비용으로 높은 순도 및 우수한 수율을 유지하면서 피틴산을 제조하는 방법을 제한하고자 하는 연구의 필요성이 증대되고 있다.
KR 0471558 B KR 2001-0104149 A KR 2011-0072637 A
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 미강으로부터 피틴산을 추출하는 단계를 포함하는 피틴산 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 다른 목적은 상기 피틴산 제조방법에 의해 제조된 피틴산을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조된 피틴산을 유효성분으로 포함하는 기능성 화장품 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 알긴산 수용액을 제조하는 알긴산 수용액 제조과정, 칼슘 및 철이 첨가된 칼슘 및 철 수용액을 제조하는 칼슘 및 철 혼합용액 제조과정, 및 상기 알긴산 수용액을 교반하면서, 상기 칼슘 및 철 혼합용액을 적하하는 적하과정을 포함하는 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 제조하는 단계; 미강 분말에 0.01N HCl 용액을 주입한 후, 90℃ 내지 110℃에서 3시간 내지 9시간 동안 환류추출하여 추출액을 제조하는 미강 조 추출액 제조단계; 상기 제조된 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 적층시킨 친화성 크로마토그래피용 컬럼에 상기 미강 조 추출액을 투입하는 단계; 및 상기 미강 조 추출액을 투입한 컬럼에 1% 염산(HCl) 수용액을 투입한 후 용출액을 수득하는 피틴산 추출물 수득단계를 포함하는 미강으로부터 피틴산을 추출하는 피틴산 추출물 제조방법에 관한 것이다.
상기 칼슘 및 철 혼합용액 제조과정은 물에 염화칼슘(CaCl2) 함량이 0.1M이 되고, 염화철(FeCl3) 함량이 0.1M이 되도록 철 및 칼슘을 첨가하는 방법으로 수행하는 것일 수 있다. 또한, 상기 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 제조하는 단계는 상기 제조된 비드를 키토산 아세트산용액을 이용하여 코팅하는 키토산 코팅 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 일 실시예는 상기 제조방법에 의해 제조된 피틴산 추출물일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다른 일 실시예는 상기 피틴산 추출물을 유효성분으로 포함하는 미백용 화장품 조성물일 수 있다.
본 발명의 발명자는 벼의 도정 과정에서 발생되는 부산물인 미강을 이용하여 피틴산을 고효율 및 저비용으로 추출하는 추출방법 및 이에 의해 제조된 피틴산 추출물의 항산화효과 및 미백효과를 입증함으로써 기능성 화장품 조성물로의 용도를 제공하기 위한 연구를 진행하던 중, 종래의 이온친화적 크로마토그래피 법과 달리 피틴산에 대한 친화적 크로마토그래피를 수행하는 경우 보다 높은 순도와 우수한 수율로 피틴산을 생산할 수 있다는 점을 착안하고, 이에 대해 추가적인 연구를 수행하였으며, 이러한 연구 결과 기존 알긴산 비드 제조 과정과 달리 알긴산 수용액에 칼슘 및 철 혼합용액을 주사기로 적하하여 비드를 생산하는 경우, 반복적인 크로마토그래피법의 수행에 적합한 경도를 가질 뿐만 아니라 피틴산의 추출수율도 우수한 크로마토그래피용 비드를 생산할 수 있으며, 이러한 비드를 키토산으로 코팅하는 경우, 비드의 경도 및 추출수율도 개선될 수 있으며, 상기 비드에 흡착된 피틴산을 회수하기 위하여 산용액, 구체적으로 염산 용액을 사용하는 경우 염산 용액의 농도에 따라 추출수율이 변화됨을 확인하여, 0.01%(w/v) 및 0.1%(w/v)의 염산 수용액으로 각각 순차적으로 처리한 후, 1%(w/v)의 염산 수용액을 처리하고, 상기 염산 수용액 처리에 의한 용출액을 수득하는 경우 간단한 방법만으로도 고순도의 피틴산을 우수한 수율로 수득할 수 있다는 것을 실험적으로 확인하여, 본 발명을 완성하였다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, 친화성 크로마토그래피란 서로 생물학적으로 높은 특이적 친화성을 갖는 2종류의 물질 중 한 쪽을 고정상으로 사용하여 그 고정상에 대한 친화성의차이를 이용해 목적물질과 불순물을 분리하는 크로마토그래피를 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, 피틴산(phytic acid)은 피트산 또는 이노시톨 헥사키스 포스페이트(Inositol hexakisphosphat)라고도 하며, 식물종자, 특히 두류나 곡류의 외피부분이나 어린 식물에 함유된 저장형태의 물질을 의미한다. 상기 피틴산의 칼슘, 마그네슘, 아연 또는 나트륨 염은 피틴이라고 하며, 상기 피틴은 식물에 있어서 인(P) 또는 인산의 저장물질로, 씨앗의 발아 및 초기생육에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 상기 피틴은 종자의 발아과정에 의해 피타아제(phytase)에 의해 분해되며, 핵산이나 막의 성분 또는 인산화에 이용된다. 피틴은 산에 잘 녹으며 물에는 불용성인 무취의 백색분말이다. 상기 피틴산은 식품첨가제로 사용되며, 금속봉쇄제, 발효조정제 또는 항산화제로 사용되고, 테그네피틴산 키트(kit)와　영양제, 주사제 및 안정제로 사용되기도 한다.
상기 피틴산과 관련하여, 최근에는 대장암 억제능 및 항암 작용, 항산화 작용, 신장 담석증 치료 효능 등의 다앙한 기능성에 대한 연구가 보고되고 있다.
본 발명은 미강으로부터 피틴산 추출물 제조방법에 관한 것이다. 상기 피틴산 추출물 제조방법으로 미강으로부터 피틴산을 추출하는 피틴산 추출물 제조방법일 수 있다.
상기 피틴산 추출물 제조방법은 친화성 크로마토그래피법으로 수행할 수 있고, 이러한 측면에서 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 적층시킨 친화성 크로마토그래피용 컬럼을 이용하여 피탄산을 추출하는 방법일 수 있다.
구체적으로 본 발명은 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 제조하는 단계; 미강 조 추출액 제조단계; 상기 제조된 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 적층시킨 친화성 크로마토그래피용 컬럼에 상기 미강 조 추출액을 투입하는 단계; 및 상기 미강 조 추출액을 투입한 컬럼으로부터 피틴산을 용출시켜 피틴산을 회수하는 단계를 포함하는 미강으로부터 피틴산을 추출하는 피틴산 추출물 제조방법일 수 있다.
상기 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 제조하는 단계는 알긴산 수용액을 제조하는 알긴산 수용액 제조과정, 칼슘 및 철이 첨가된 칼슘 및 철 혼합용액을 제조하는 칼슘 및 철 혼합용액 제조과정, 및 상기 알긴산 수용액을 교반하면서, 상기 칼슘 및 철 혼합용액을 적하하는 적하과정을 포함하는 방법으로 수행할 수 있다.
상기 알긴산 수용액을 제조하는 과정은 알긴산을 용매에 첨가하고, 70℃ 내지 150℃ 또는 90℃ 내지 110℃에서 교반하면서 충분히 녹이는 방법으로 수행할 수 있다. 상기 교반조건은 50 rpm 내지 300 rpm 또는 70 rpm 내지 150 rpm 또는 90 rpm 내지 110 rpm일 수 있다. 상기 알긴산 용액의 용매는 물일 수 있고, 이러한 측면에서 상기 알긴산 용액은 알긴산 수용액일 수 있다. 상기 알긴산 용액에 포함된 알긴산의 함량은 최종적으로 제조된 알긴산 수용액의 농도를 기준으로 정하여질 수 있으며, 상기 알긴산 수용액의 알긴산의 농도는 0.01M 내지 1M 또는 0.05M 내지 0.5M 또는 0.75M 내지 0.2M일 수 있다.
칼슘 및 철이 첨가된 칼슘 및 철 혼합용액을 제조하는 과정은 칼슘 및 철을 용매에 첨가하여 제조할 수 있다. 상기 칼슘 및 철 용액의 용매는 물일 수 있고, 이러한 측면에서 상기 칼슘 및 철 용액은 칼슘 및 철 수용액일 수 있다. 상기 칼슘 및 철 용액에 포함된 칼슘 및 철의 함량은 최종적으로 제조된 칼슘 및 철 수용액의 농도를 기준으로 정하여질 수 있으며, 상기 칼슘 및 철 수용액의 칼슘의 농도는 0.05M 내지 0.15M 또는 0.09M 내지 0.11M일 수 있고, 철의 농도는 0.05M 내지 0.15M 또는 0.09M 내지 0.11M일 수 있다.
상기 적하과정은 상기 알긴산 수용액을 교반하면서, 상기 칼슘 및 철 혼합용액을 적하하는 방법으로 수행할 수 있고, 상기 적하하는 방법은 주사기 또는 바늘이 달리 비드 제조장치 등을 이용하여 소량씩 적하하는 방법으로 수행하였다.
상기 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 제조하는 단계는 상기 제조된 비드를 키토산으로 코팅하는 과정을 더욱 포함할 수 있다.
상기 키토산으로 코팅하는 과정은 상기 알긴산 수용액에 상기 칼슘 및 철 혼합용액을 적하하여 제조된 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 키토산 용액으로 코팅하는 방법으로 수행할 수 있다. 상기 키토산 용액은 키토산 아세트산용액일 수 있고, 상기 키토산 아세트산용액은 키토산을 0.2% 내지 0.6% 또는 0.3% 내지 0.5%의 아세트산(acetic acid) 수용액에 첨가하고 교반하는 방법으로 제조할 수 있다. 상기 키토산 아세트산용액에 포함된 키토산의 함량은 0.2%(w/v) 내지 0.6%(w/v) 또는 0.3%(w/v) 내지 0.5%(w/v)일 수 있다.
상기 코팅하는 방법은 상기 키토산 아세트산용액에 상기 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 30분 내지 2시간 또는 45분 내지 1시간 30분 동안 침지시키는 방법으로 수행할 수 있다. 상기 키토산 코팅 과정은 상기 침지 후, 건조시키는 과정을 더욱 포함할 수 있다.
상기 미강 조 추출액 제조단계는 미강 분말을 산으로 처리하는 방법으로 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 미강 분말에 산 수용액, 일 예로 0.01N HCl 용액을 주입한 후, 90℃ 내지 110℃에서 3시간 내지 9시간 동안 환류추출하여 추출액을 제조하는 방법으로 수행할 수 있다.
상기 산은 유기산 또는 무기산은 모두 사용 가능하며, 상기 산 수용액은 일 예로, pH가 pH 2 내지 pH 4인 것일 수 있다. 상기 피틴을 추출하기 위한 추출시간은 특별한 제한을 받지 않으며, 부가되는 미강 분말의 양에 따라 적절하게 조절될 수 있으며, 미강 분말의 양이 증가되는 경우 추출시간이 길어져야 하고, 미강 분말의 양이 동일한 경우 추출시간을 길게 가져갈수록 추출 효율이 높아질 수 있다.
이러한 측면에서 상기 미강 조 추출액 제조단계의 추출시간 및 추출온도는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 목적, 미강 분말의 양 등을 조건을 고려하여, 적절하게 조절할 수 있다.
상기 미강 조 추출액 제조단계는 상기 추출액을 제조한 후, 미강 분말을 포함한 잔여물을 제거하는 추가적인 공정을 더욱 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 추출액을 5,000 rpm 내지 20,000 rpm 또는 7,500 rpm 내지 15,000 rpm 또는 9,000 rpm 내지 11,000 rpm의 회전 조건 및 1℃ 내지 10℃ 또는 3℃ 내지 5℃의 온도 조건에서 1분 내지 1시간 또는 10분 내지 40분 또는 15분 내지 25분 동안 원심분리를 수행하고, 상기 원심분리에 의해 분리된 상등액을 수득하여 침전물을 제거하는 공정 및 상기 상등액을 여과하는 공정을 포함하는 방법으로 수행할 수 있다. 상기 여과 공정은 여과지를 이용할 수 있다. 상기 여과공정만을 수행하는 경우, 미강 분말에 의해 여과 구멍이 쉽게 막힐 수 있으므로, 상기 여과공정을 수행하기 전에 원심분리 과정을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 미강 조 추출액으로부터 피틴산 추출물을 제조하는 과정은 상기 미강 조 추출액을 상기 제조된 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 컬럼에 투입하여 피틴산을 상기 컬럼 내의 비드에 흡착시킨 후, 상기 비드로부터 피틴산을 회수하는 방법으로 수행할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명에서는 상기 제조된 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 적층시킨 친화성 크로마토그래피용 컬럼에 상기 미강 조 추출액을 투입하는 단계 및 상기 미강 조 추출액을 투입한 컬럼에 염산을 투입한 후, 용출액을 수득하는 피틴산 추출물 수득단계를 포함하는 방법으로 수행할 수 있다.
상기 제조된 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 적층시킨 친화성 크로마토그래피용 컬럼에 상기 미강 조 추출액을 투입하는 단계는 상기 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 적층시킨 친화성 크로마토그래피용 컬럼에 상기 미강 조 추출액을 투입한 후, 반응시키는 방법으로 수행할 수 있다. 상기 미강 조 추출액에 포함된 피틴산이 상기 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드에 충분히 흡착될 수 있도록 상기 반응은 10℃ 내지 40℃ 또는 20℃ 내지 37℃에서 10분 내지 5시간 또는 30분 내지 2시간 동안 상기 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드에 상기 미강 조 추출액을 접촉시키는 방법으로 수행할 수 있다.
상기 미강 조 추출액을 투입한 컬럼으로부터 피틴산을 용출시켜 피틴산을 회수하는 단계는 상기 미강 조 추출액을 투입한 컬럼에 1% 염산(HCl) 수용액을 투입한 후 용출액을 수득하는 방법으로 수행할 수 있다.
보다 높은 순도의 피틴산을 우수한 수율로 수득하기 위해서 상기 용출시켜 피틴산을 회수하는 단계는 상기 미강 조 추출액을 투입한 컬럼에 0.01% 염산(HCl) 수용액을 투입하고 반응시키는 과정; 상기 0.01% 염산 수용액으로 반응시킨 컬럼에 0.1% 염산(HCl) 수용액을 투입하고 반응시키는 과정; 및 상기 0.1% 염산 수용액으로 반응시킨 컬럼에 1% 염산(HCl) 수용액을 투입한 후 용출액을 수득하는 과정을 포함하는 방법으로 수행할 수 있다.
상기 컬럼에 0.01% 염산 수용액을 투입하고 반응시키는 과정 및 상기 컬럼에 0.1% 염산 수용액을 투입하고 반응시키는 과정에서, 상기 반응은 1분 내지 10분 또는 3분 내지 7분 동안 수행할 수 있고, 상기 반응을 수행한 후, 증류수를 주입하여 상기 컬럼을 세척하는 과정을 더욱 수행할 수 있다. 상기 증류수 주입하여 컬럼을 세척함으로써, 0.01% 염산 또는 0.1% 염산이나 이물질을 제거하여 최종적으로 수득되는 피틴산 추출액의 순도 즉, 추출액에 포함된 피틴산의 함량을 향상시킬 수 있다.
상기 0.01% 염산 또는 0.1% 염산의 경우, 용출액에 포함된 피틴산의 함량이 매우 소량이므로, 상기 0.01% 염산 또는 0.1% 염산으로 반응시킨 용출액을 제거하고, 다른 농도에 비하여 현저하게 피틴산 함량이 높은 0.1% 염산 수용액으로 반응시킨 용출액만을 수득하는 경우에는 간단한 방법으로 피틴산을 고순도 및 고수율로 수득할 수 있다.
상기 컬럼에 0.1% 염산 수용액을 투입하고 반응시키는 과정도 1분 내지 10분 또는 3분 내지 7분 동안 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 피틴산 추출물일 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 피틴산 추출물은 높은 순도의 피틴산을 포함할 뿐만 아니라, 피틴산 표준 물질과 비교하여 항산화 효과가 81%이고, 지질산패억제효고가 78%이며, 아질산염 소거효과가 63%로, 단순한 미강 추출물에 비하여 항산화활성을 포함한 기능성이 매우 우수하고, 오히려 피틴산보다도 높은 미백 활성을 갖는 것으로 확인되엇다.
이러한 측면에서, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 피틴산 추출물을 유효성분으로 포함하는 미백활성이 있는 화장품 조성물 즉, 미백용 화장품 조성물일 수 있다.
상기 미백용 화장품 조성물은 상기와 같은 미백활성을 갖는 피틴산 추출물을 유효성분으로 하며, 상기 유효성분을 전체 조성물에 대하여 각각 0.001 내지 99 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 90 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 50 중량%, 더더욱 바람직하게는 0.75 내지 5 중량% 포함하는 것일 수 있다. 즉, 최소한의 피부 미백효과를 달성할 수 있도록 유효성분의 함량은 상기 최소치 이상인 것이 바람직하며, 과량 첨가에 따른 사용감 저하 및 각종 제형에의 적용 가능성을 고려하여 유효성분의 함량은 상기 최대치 이하인 것이 바람직하다. 이때, 유효성분의 함량은 제형 또는 미백 조성물에 함유되는 성분들의 함량에 따라 상기 범위 내에서 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
상기 미백 조성물은 화장품, 세제 및 섬유 등의 피부에 접촉하는 피부접촉물질로 제조할 수도 있다. 또한, 상기 미백 조성물은 투여 경로에 제한이 없으나, 미백 목적상, 경피 투여, 피하 투여 등의 국부 투여가 바람직하다.
상기 미백활성이 있는 화장품 조성물에는 유효성분과 함께 추가로 일반 피부화장품에 배합되는 유분, 물, 계면활성제, 보습제, 저급알콜, 증점제, 킬레이트제, 색소, 방부제, 향료 등의 성분을 필요한 만큼 적용 배합할 수 있다. 또한, 상기 미백활성이 있는 화장품 조성물은 피부에 사용하는 것으로서 유연화장수(스킨), 수렴화장수, 영양화장수(로션), 영양크림, 마사지크림, 에센스, 팩, 파우더, 연고, 서스펜션, 에멀젼, 스프레이, 미용액, 비누, 샴푸, 피부접착용 패취, 또는 피부접착용 겔 등의 제형으로 제조될 수 있으며, 이들 각 제형에 적합하고 당업계에 주지된 각종의 통상적인 담체와 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 혼합가능한 부형제로는, 글리세린, 전분, 유당, 물, 알코올, 프로필렌글리콜, 살리실산, 다히아드로초산 및 생리식염수가 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 미백활성이 있는 화장품 조성물은, 기초화장품, 메이크업 화장품, 바디 화장품, 두피용 화장품 또는 면도용 화장품의 용도로 제공될 수 있다. 상기 기초화장품의 예로는 크림, 화장수, 팩, 마사지 크림, 유액 등이 있으며, 상기 메이크업 화장품으로는 파운데이션, 메이크업 베이스, 립스틱, 아이새도, 아이라이너, 마스카라, 아이브로우 펜슬 등이 있으며, 바디 화장품으로는, 비누, 액체 세정제, 입욕제, 선스크린 크림, 선 오일 등이 있으며, 두피용 화장품으로는 헤어 토닉, 스칼프 트리트먼트가 있으며, 상기 면도용 화장품으로는 애프터셰이브로션, 셰이빙 크림 등이 있다.
본 발명에 따른 제조방법에 의해 피틴산을 제조하는 경우, 벼 도정 부산물로 그 사용이 비료 또는 사료 등으로 제한되어 사용하고 있는 미강으로부터 고부가가치 기능성 물질을 효율적으로 생산할 수 있어, 농가의 소득 증대뿐만 아니라 자원의 재활용이란 측면에서 환경적으로도 우수한 효과가 있을 것으로 기대되어, 우리나라 농촌 지역사회의 소득 증대 및 쌀 산업 발전에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 각각의 제조방법에 의해 제조된 종류별 알긴산 비드를 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 미강으로부터 피틴산을 추출하기 위해 제조된 친화적 칼럼을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 미강으로부터 분리된 피틴산의 미백 기능성을 확인하기 위하여, 멜라닌생성 억제효과를 확인한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 적미의 미강으로부터 분리된 피틴산 추출물을 이용하여 제조한 피부를 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1. 피틴산 추출용 비드의 제조
친화성 크로마토그래피(Affinity chromatography)를 통하여 미강으로부터 피틴산을 추출하기 위하여, 친화성 크로마토그래피용 컬럼(Affinity chromatography column)에 사용할 비드를 제조하였다. 상기 비드의 제조방법은 아래와 같다.
구체적으로, 우선 알긴산을 물에 첨가하고, 100℃에서 100 rpm으로 교반하면서 충분히 녹여서 0.1M의 알긴산 수용액을 제조하였다. 또한, 염화칼슘(CaCl2) 및 염화철(FeCl3)을 각각 또는 혼합하여 물에 첨가하여, 칼슘 용액, 철 용액 또는 칼슘 및 철 혼합용액을 제조하였다. 상기 칼슘 용액은 칼슘(CaCl2) 함량이 0.2M이 되도록 물에 첨가하여 제조하였고, 상기 철 용액은 철(FeCl3) 함량이 0.2M이 되도록 물에 첨가하여 제조하였으며, 상기 철 및 칼슘 혼합용액은 칼슘(CaCl2) 함량이 0.1M 및 철(FeCl3) 함량이 0.1M이 되도록 칼슘 및 철을 첨가하여 제조하였다.
상기 알긴산 용액을 교반하면서 상기 칼슘 용액, 철 용액 또는 철 및 칼슘 혼합용액, 구체적으로 0.2M 염화칼슘(CaCl2, Sigma. USA), 0.2M 염화철(FeCl3, Sigma. USA), 또는 0.1M 염화칼슘(CaCl2, Sigma. USA) 및 0.1M 염화철(FeCl3)의 혼합용액을 주사위를 이용해 천천히 떨어뜨려 칼슘, 철 또는 칼슘 및 철이 함유된 지름이 2 내지 3 mm의 알긴산 비드를 제조하였다.
또한, 각각 제조된 비드를 키토산을 0.4% 아세트산(acetic acid)에 0.4%(w/v) 함량으로 첨가하여 제조된 키토산 수용액에 첨가하고 1시간 동안 코팅한 키토산 코팅 비드를 제조하였다. 상기 제조된 비드는 도 1에 나타내었다.
상기 제조된 알긴산 비드는 질량을 기준으로 20 g씩 구분하여, periplastic column에 채운 후, 사용전까지 0.025% NaN2용액에 충진해 보관하였다.
상기 제조된 비드와 관련하여, 경도, 무게 및 색도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 상기 경도는 Texture Analyser을 이용 TPA 방법으로 측정하였고, 상기 무게는 제조된 비드 20개를 무작위로 골라 20개의 무게를 측정하였으며, 색도는 Colorimeter를 이용 제품 표면 중의 Lab 값을 측정하였다.
비드종류 경도(g/cm2) 무게(g/20개) 색도
L a b
무처리 CaCl2 28.16 0.294 46.14 -0.01 1.71
FeCl3 16.48 0.591 39.23 0.83 18.93
CaCl2+FeCl3 23.14 0.680 35.42 2.79 19.49
키토산코팅 CaCl2 32.55 0.334 49.14 -0.15 1.79
FeCl3 16.07 0.671 34.13 0.63 16.81
CaCl2+FeCl3 29.70 0.820 31.22 1.99 14.49
상기 도 1 및 표 1에 나타낸 바와 같이, 철만이 첨가된 비드의 경우에는 경도가 낮아 반복사용에 문제가 있을 것으로 예상되었으나, 기존 비드의 제조방법에 사용되는 칼슘과 철을 함께 사용한 경우에는 칼슘만 사용한 것과 거의 유사한 경도를 나타내어 반복사용에 적합한 것으로 확인되었다. 특히, 키토산으로 코팅한 경우, 철만이 첨가된 비드는 오히려 경도가 개선되지 않는 것으로 확인되었으나, 칼슘과 철을 함께 사용하는 경우에는 칼슘만 첨가한 경우에 비해서도 더욱 경도가 향상된 것이 확인되었으며, 칼슘만을 첨가한 경우와 거의 유사한 경도를 갖는 것이 확인되었다.
따라서, 반복사용의 측면에서 칼슘과 철을 함께 첨가하여 제조된 비드에 키토산을 코팅한 것 또는 칼슘만 첨가하고 제조된 비드에 키토산을 코팅한 것이 바람직할 것으로 예상되었다.
실시예 2. 피틴산 추출용 미강 조 추출물의 제조
상기 실시예 1에 의해 제조된 비드를 이용하여 제조된 친화성 크로마토그래피용 컬럼(Affinity chromatography column)을 이용하여 미강으로부터 피틴산을 제조하기 위해, 우선 미강 조추출물을 제조하였다.
보다 구체적으로, 대한민국 전라남도 나주시 소재의 정미소에 대한민국 전라남도 지역에서 2010년 및 2011년 생산된 일미의 도정단계에서 수득된 미강을 수득하였다. 상기 수득된 미강을 분쇄기로 분쇄한 미강 분말에 0.01N HCl 용액을 주입한 후, 100℃에서 6시간 동안 환류추출하였다. 상기 추출액에 대해 10,000 rpm 및 4℃의 조건에서 20분 동안 원심 분리를 수행하고, 상등액을 수득하여 침전물을 제거한 후, 상기 상등액을 600 μm의 여과지(filter, #30)를 이용하여 여과해서 미강 조 추출물을 제조하였다.
상기 제조된 미강 조 추출물은 피틴산 제조를 위해 친화성 크로마토그래피용 컬럼에 투입하기 전 0.45μm 여과지(filter)로 다시 여과한 후, 상기 미강 조 추출물에 0.025% NaN3 첨가하여 사용하였다.
실시예 3. 피틴산 추출용 최적 비드 생산 조건 확인
상기 실시예 1에 의해 제조된 비드를 이용하여 제조된 친화성 크로마토그래피용 컬럼을 이용하여 상기 실시예 2에 의해 제조된 미강 조 추출물로부터 피틴산을 제조하기 위한 최적 비드 생산 조건을 확인하였다.
상기 최적 비드 생산조건은 비드의 반복 사용가능성과 관련하여 반복 실험에 의한 비드의 경도를 확인하였고, 피틴산 추출수율을 이와 함께 확인하였다. 우선, 상기 실시예 1에서 제조된 6종의 비드 중에서 키토산 처리를 하지 않은 3종의 비드와 키토산 처리에 의해 경도가 향상된 칼슘 및 철이 함유된 알긴산 비드를 대상으로 실험을 수행하였다.
상기 피티산 추출수율은 상기 각각의 비드가 10 g 함유된 컬럼에 60 mg 피틴산 함유된 상기 실시예 2의 미강 조 추출액 20 mL을 주입하고, 20℃에서 1시간 동안 반응시킨 후, 미강 조 추출액을 제거하고, 증류수로 1번 씻어낸 후, 0.01% 염산 수용액, 0.1% 염산 수용액 및 1% 염산 수용액을 순차적으로 각각 처리하고, 용출액을 수집한 후, 증류수로 컬럼을 씻어내는 방식으로 수득한 용출액 혼합액에 포함된 피틴산의 함량을 식품첨가물공전에서 제시된 피틴산 정량법인 Wada reagent의 변형된 방법을 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구체적으로, 상기 피틴산 함량 측정은 상기 시료인 용출액 혼합액 0.5 g에 3% TCA (trichloroacetic acid) 용액 25 mL를 가하고, 45분간 진탕한 후 상등액을 취해 FeCl3, 황산나트륨(sodium sulfate) 및 1.5N KSCN 용액을 첨가해 480 nm에서 질산 제2철(ferric nitrate)을 표준물질로 이용하여 피트산 함량을 측정하는 방법으로 수행하였다.
비드 종류 추출양(mg) 추출효율(%)
CaCl2 27.33 45.60
FeCl3 38.53 64.22
CaCl2+FeCl3 36.40 60.67
CaCl2+FeCl3(키토산 코팅) 38.25 63.80
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 칼슘만 함유된 알긴산 비드는 피틴산의 추출효율이 45.60%로 낮은 것으로 확인되었고, 철만 함유된 알긴산 비드의 경우, 64.22%로 가장 우수한 것으로 확인되었다. 한편, 칼슘 및 철이 함유된 알긴산 비드는 철이 0.1M 함유된 것에 비하면 60.67%로 우수한 추출효율을 갖는 것으로 확인되었고, 키토산 코팅을 한 경우에도 추출효율이 향상되는 것이 확인되었다.
상기와 같은 0.01% 염산 수용액, 0.1% 염산 수용액 및 1% 염산 수용액을 순차적으로 각각 처리하는 추출과정을 수행한 후, 0.02% NaNO3 수용액으로 비드를 씻어내고 6시간 동안 냉장고를 이용하여 4℃에서 냉장보관한 후, 동일한 과정을 3회 반복하면서 경도의 변화를 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
CaCl2(g/cm2) FeCl3(g/cm2) CaCl2+FeCl3(g/cm2) CaCl2+FeCl3(코팅)(g/cm2)
0회 28.16 16.48 23.14 29.70
1회 26.89 14.37 22.20 29.29
2회 25.52 11.16 20.74 27.71
3회 24.96 6.61 18.72 25.68
상기 표 3과 같이, 철만 함유된 알긴산 비드의 경우, 경도가 현저하게 감소하는 것으로 확인하였고, 3회째 사용한 후에는 비드의 형태가 물러져 거의 재사용하기 어려운 상태에 이르는 것으로 확인되었다. 한편, 칼슘만 함유된 알긴산 비드의 경우에는 다소 경도가 낮아지기는 하였으나, 계속되는 재사용에도 커다란 문제가 없는 것으로 확인되었다. 한편, 칼슘 및 철이 함유된 알긴산 비드는 철이 0.1M 함유되었음에도, 경도의 감소 정도가 낮았으며, 3회 사용한 후에도 경도가 18.72 g/cm2으로 컬럼에 사용될 수 있을 것으로 확인되었다. 상기 결과로부터 추출수율 및 경도의 측면을 고려하면, 피티산 추출을 위한 크로마토그래피 수행에 있어서, 칼슘 및 철이 함유된 알긴산 비드가 가장 적합한 것으로 확인되었다.
또한, 키토산으로 코팅한 경우에 칼슘 및 철이 함유된 알긴산 비드가 보여준 경도의 감소는 물론 칼슘만 함유된 알긴산 비드 보다도 경도 감소율이 낮은 것으로 확인되어, 키토산 코팅의 경우 추출수율을 향상시킬 뿐만 아니라 경도의 개선 즉, 비드의 재활용 측면에서도 큰 상승효과를 부여하는 것으로 확인되었다.
상기 결과에 따라, 비드의 재활용이 부적격한 것으로 확인된 철만 함유된 알긴산 비드를 제외한 3종의 비드에 대해 반복추출에 의한 추출효율을 확인하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
사용회수 CaCl2 CaCl2+FeCl3 CaCl2+FeCl3(키토산코팅)
(mg PT) (%) (mg PT) (%) (mg PT) (%)
1회 27.33 45.60 36.40 60.67 38.25 63.80
2회 26.88 44.80 31.96 53.27 37.37 62.28
3회 23.60 39.34 30.85 51.40 36.22 60.36
상기 표 4와 같이, 칼슘만 함유된 알긴산 비드의 경우에는 감소폭이 작기는 하였으나, 피틴산 함량이 지속적으로 감소하였고, 추출수율도 50% 미만인 것으로 확인되었다. 한편, 칼슘 및 철이 함유된 알긴산 비드는 추출수율이 감소되기는 하였으나, 3회 사용의 경우에도 50% 이상의 추출수율을 확인하였다. 또한, 키토산으로 코팅된 경우에 칼슘 및 철이 함유된 알긴산 비드가 보여준 추출수율은 다른 비드에 비하여 거의 추출수율이 감소되지 않은 것으로 확인될 수 있을 정도로 추출수율의 감소 정도가 낮은 것으로 확인되어, 키토산 코팅의 경우 추출수율을 향상과 경도의 개선뿐만 아니라 추출수율 측면에서도 내구성 즉, 추출수율의 감소 억제 효과가 있는 것으로 확인되었다.
실시예 4. 피틴산 추출용 최적 생산 조건 확인
상기 실시예 3에서 확인된 키토산으로 코팅된 경우에 칼슘 및 철이 함유된 알긴산 비드로 충진된 친화성 크로마토그래피용 컬럼을 이용하여 상기 실시예 2에 의해 제조된 미강 조 추출물로부터 피틴산을 제조하기 위한 최적 생산 조건을 확인하였다.
상기 피틴산 생산 조건으로는 회수과정과 관련된 염산의 농도 및 NaCl의 농도에 따른 추출수율과 반응조건 즉, 비드와 미강 조 추출액의 반응 온도에 따른 추출수율을 확인하였다.
우선, 상기 키토산으로 코팅된 경우에 칼슘 및 철이 함유된 알긴산 비드가 10 g 함유된 충진된 컬럼에 60 mg 피틴산 함유된 상기 실시예 2의 미강 조 추출액 20 mL을 주입하고, 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 후, 미강 조 추출액을 제거하고, 증류수로 1번 씻어낸 후, 각각의 염산 수용액 또는 NaCl 수용액을 처리하고, 용출액을 수집한 후, 용출액에 포함된 피틴산의 함량을 상기 실시예 3과 같은 방법으로 측정하여, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
추출용매 용매조건 추출된 피틴산함량(mg) 추출효율(%)
HCl 농도 0.01% 3.74 6.2
0.1% 6.53 10.9
1% 37.15 61.9
5% 10.55 17.6
10% 2.04 3.3
NaCl농도 0.1M 11.61 19.3
0.5M 9.61 16.0
1M 13.01 21.7
상기 표 5에 나타낸 바와 같이, NaCl 수용액의 경우에는 추출수율이 낮은 것으로 확인되어, 상기 컬럼에 의한 크로마토그래피는 이온교환 크로마토그래피라기 보다는 철 및 칼슘과 피틴 산에 의한 친화성 크로마토그래피로 판단되었다. 또한, 염산을 이용한 경우, 염산의 산도가 증가한 경우에 처음에는 추출수율이 증가하였으나, 일정 농도 이상에서는 오히려 추출수율이 감소되어, 10%의 염산 수용액의 경우 추출수율이 3.6%에 불과한 것으로 확인되었다.
상기 결과로부터 다른 조건에 비하여 1%의 염산 수용액을 사용하는 것이 현저하게 우수한 것으로 확인되어, 1% 염산 수용액을 사용하였으며, 순도의 측면에서 고순도 피틴산 추출물을 수득하기 위해서는 0.01% 염산 수용액 및 0.1% 염산 수용액을 제거한 후, 1% 염산 수용액만을 수득하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.
또한, 컬럼의 피틴산 친화성 비드와 피틴산을 포함한 미강 조 추출액의 반응 조건과 관련하여 반응온도를 4℃, 20℃, 37℃ 및 50℃로 조절하면서 추출수율을 확인하였다. 상기 칼슘 및 철이 함유된 알긴산 비드가 10 g 함유된 충진된 컬럼에 60 mg 피틴산 함유된 상기 실시예 2의 미강 조 추출액 20 mL을 주입하고, 반응온도를 각각 4℃, 20℃, 37℃ 및 50℃에서 1시간 동안 반응시킨 후, 미강 조 추출액을 제거하고, 증류수로 1번 씻어낸 후, 각각 1% 염산 수용액을 처리하고, 용출액을 수집한 후, 용출액에 포함된 피틴산의 함량을 상기 실시예 3과 같은 방법으로 측정하여, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
추출용매 용매조건 추출된 피틴산함량(mg) 추출효율(%)
온도 조건 4℃ 7.18 12.0
20℃ 27.33 45.6
37℃ 37.15 61.9
50℃ 10.63 17.7
상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 피틴산 친화성 비드와 피틴산을 포함한 미강 조 추출액의 반응 조건과 관련하여, 반응온도도 추출수율에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 상기 반응온도가 4℃ 또는 50℃의 경우에는 현저하게 추출수율이 감소되는 것이 확인되어, 기존 반응온도를 20℃로 처리한 경우와 그 결과가 현저하게 다른 것으로 확인되었다. 또한, 상기 반응온도가 37℃인 경우에 추출효율이 61.9%로 현저하게 우수한 것으로 확인되어, 최적의 반응온도는 37℃로 확인되었다.
실시예 5. 피틴산 추출물의 기능성 및 효능 확인
상기 실시예 3을 통하여 확인된 키토산 코팅된 칼슘 및 철이 함유된 알긴산 비드를 이용한 친화성 컬럼 크로마토그래피로 37℃에서 반응시킨 후, 1M 염산 수용액으로 피틴산을 회수하여 제조된 피틴산 추출물과, 실시예 2의 미강 조 추출액 및 피틴산을 이용하여 기능성을 확인하였다. 기능성과 관련하여 항산화 활성의 경우, 대표적 항산화 물질인 비타민 C와의 동등량으로 환산화여 확인하였고, 지질산패억제효과는 비타민 E와의 동등량으로 환산화여 확인하였으며, 미백기능은 알부틴의 타이로시나제 저해 활성과 비교하여 확인하였다.
상기 기능성과 관련하여, 상기 피틴산 표준물질(Na-Phytic acid, Sigma. Co) 0.1 mg, 1 mg 및 10 mg과 미강 조 추출액 10 mg 및 피틴산 추출액 10mg 을 시료로 사용하였고, 항산화 효과, 지질산패 억제효과 및 아질산 소거능 효과와 미백 효과 즉, 타이로시나제(Tyrosinase) 저해 활성 효과는 다음과 같은 방법으로 확인하였다.
구체적으로, 항산화 효과는 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)를 이용한 DPPH 법을 이용 측정하였고, 아질산소거능은 10 mM sodium nitroprusside 수용액에 sulfanilic acid(0.33% in 20% acetic acid)와 상기 각각의 시료를 혼합하고 방치한 후, 0.1%(w/v) naphthylethylene-diamine dihydrochloride용액(in 20% acetic acid)을 첨가하여 비색법으로 측정하였으며, 지질산패 억제효과는 chemiluminescence를 이용하는 항산화능 측정 장치인 HP-CLA(Tohoku, 일본)에서 루미놀(luminal) 및 자유라디칼(free radical)이 들어있는 ARA-L kit와 표준물질(Trolox)를 이용해 측정하였다. 또한, 미백 효과는 멜라닌생성효소인 타이로시나제를 억제하는 정도를 기질인 L-DOPA 이용하여, 시료를 농도별로 0.1 내지 500 ug/mL 범위에서 처리하며 식약청승인 미백물질인 알부틴을 표준물질로 비교하며 미백효과를 조사하였다. 상기 측정 결과를 하기 표 7 및 도 3에 나타내었다.
항산화효과 지질산패억제효과 아질산소거능(%)
(%) VitC eq. (mg) (%) VitE eq. (mg)
PT(0.1mg) 17.32 0.97 40.06 5.616 10.68
PT(mg) 72.13 4.07 59.80 3.358 31.58
PT(10mg) 97.02 5.47 70.83 6.878 59.20
미강추출액 38.79 2.22 28.97 2.09 15.53
PT 추출액 81.49 4.59 78.02 7.70 63.19
상기 표 7에 나타낸 바와 같이, 미강 조 추출액의 경우 항산화 효과가 38.79%이고, 아질산소거능이 15.53%이며, 지질산패억제효과도 28.97%인 반면에, 본 발명의 피틴산 추출물은 항산화효과가 81%이고, 지질산패억제효과는 78%이며, 아질산염 소거효과는 63%로 피틴산 표준물질과 거의 유사한 활성을 갖는 것으로 확인되었다.
또한, 상기 도 3에 나타낸 바와 같이, 50 μg/mL를 처리시, 알부틴의 경우 타이로시나제 억제율이 60.3%이고, 피틴산 표준물질이 35% 및 미강 조 추출액이 29%로 확인된 반면, 본원발명의 피틴산 추출물은 43%로 미강 조 추출액은 물론, 피틴산 표준물질 보다도 우수한 미백 효과를 나타내었고, 알부틴의 약 71%에 해당하는 타이로시나제 억제효과가 확인되어, 우수한 미백효과를 갖는 것으로 확인되었다.
상기 결과로부터 항산화 활성이 뛰어나고, 타이로시나제 억제 효과가 우수하여 멜라닌 생성을 억제할 수 있는 즉, 미백 효과가 우수한 본원발명의 피틴산 추출물은 미백 화장품 조성물의 원료로 사용할 수 있을 것으로 예상되었다.
실시예 6. 미강 추출물을 이용한 기능성 비누의 제조
상기 실시예 2에 기재된 미강 조추출물 제조방법을 이용하여, 전라남도 나주지역에서 2011년 생산된 일미, 찰미, 적미 및 흑미의 미강으로부터 피틴산이 함유된 미강 조추출액을 제조하였다.
상기 각각 제조된 추출물을 이용하여 기능성 비누를 제조하였다. 상기 비누는 비누 베이스 1 kg을 70℃에서 30분 동안 녹인 후, 글리세린 및 비타민 E(Vit E)를 첨가하고, 각각 상기의 미강 조추출액을 중량을 기준으로 비누 베이스 대비 함량 별(0 중량부, 0.5 중량부, 1 중량부, 2.5 중량부 및 5 중량부)로 첨가하고, 이와 함께 로즈마리오일을 첨가한 후 혼합하여 비누반죽을 제조하고, 비누 형상 틀에 50% 에탄올을 뿌린 후, 상기 비누반죽을 붓고 굳혀서 제조하였다. 상기 방법으로 제조한 비누 중에 적미의 미강 조추출액을 첨가하여 제조한 비누를 도 4에 나타내었다.
상기 제조된 비누의 이화학적 특성 및 비누 외관에 대한 기호도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 8 및 표 9에 나타내었다.
미강추출물
첨가량		 pH 무게(g) 수분(g) 색도 경도(g) 팽윤도(%)
L a b
0 중량부 9.92 102.1 9.2 87.00 -2.44 6.77 5022 12.5
0.5 중량부 9.87 105.1 8.9 49.74 6.67 10.92 5667 12.4
1 중량부 9.96 107.8 8.9 37.07 9.63 10.64 6011 11.6
2.5 중량부 9.74 110.4 8.9 27.02 8.12 6.52 6085 11.5
5 중량부 9.76 112.4 8.5 27.22 7.79 5.29 4015 11.7
미강추출물 첨가량 뭉침 색 향 전체기호도
0 중량부 7.22 7.11 5.33 6.33
0.5 중량부 6.67 6.89 5.78 7.00
1 중량부 6.22 6.67 7.00 7.25
2.5 중량부 5.67 6.11 6.67 6.00
5 중량부 6.38 6.11 6.33 5.25
상기 표 8에 나타낸 바와 같이, 비누를 제조함에 있어서 미강 조추출액을 첨가하는 경우, 1 중량부의 미강 조추출액을 첨가하는 것이 무게 및 수분 팽윤도가 가장 높고, 경도도 뛰어난 것으로 확인되어, 이화학적 특성의 측면에서 1 중량부로 첨가하는 것이 바람직한 것으로 검토되었다. 또한, 상기 표 9에 나타낸 바와 같이, 비누를 제조함에 있어서 미강 조추출액을 첨가하는 경우, 1 중량부의 미강 조추출액을 첨가하는 것이 뭉침성, 색 및 향을 종합적으로 판단한 전체기호도에서 가장 우수한 것으로 확인되었다. 따라서, 상기 미강 조추출액을 비누 제조에 사용하는 경우, 비누 베이스 중량 대비 1중량부의 함량으로 첨가하는 것이 바람직한 것으로 평가되었다.
실시예 7. 미강 추출물을 이용한 기능성 화장품의 제조
상기 실시예 2에 기재된 미강 조추출물 제조방법을 이용하여, 전라남도 나주지역에서 2011년 생산된 일미, 찰미, 적미 및 흑미의 미강으로부터 피틴산이 함유된 미강 조추출액을 제조하였다.
상기 각각 제조된 추출물을 이용하여 기능성 화장품, 구체적으로 영양로션을 제조하였다. 상기 영양로션의 제조는 하기 표 10에 기재된 바와 같이, 실시예 2의 미강 추출물 및 로션에 포함되는 원료물질을 혼합하여 수행하였다. 하기 표 10에 기재된 수치는 전체 조성물 즉, 영양로션의 중량을 기준으로 한 중량%이다.
구분 원료 제형예1 제형예2 제형예3 제형예4 제형예5 제형예6
1 흑미강 추출물 0 0.5 1 2.5 5.0 10.0
2 세테아릴알코올 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7
3 스테아릭산 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
4 세라마이드 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
5 폴리솔베이트80 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
6 콜레스테롤 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
7 디세틸포스페이트 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
8 글리세린 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
9 호호바씨오일 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0
10 카르복시비닐폴리머 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
11 산탄검 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
12 방부제 미량 미량 미량 미량 미량 미량
13 향료 미량 미량 미량 미량 미량 미량
14 정제수 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량
구체적으로, 상기 영양로션의 제조는 다음과 같은 방법으로 수행하였다. 우선, 상기 원료물질 2번 내지 6번(세테아릴 알코올, 스테아릭산, 세라마이드, 폴리솔베이트 80 및 콜레스테롤)을 일정한 온도에서 균질화하여 비이온계 양친매성 지질을 제조한 후, 상기 비이온계 양친매성 지질과 미강 추출물, 디세틸포스페이트, 글리세린 및 정제수를 혼합하고 일정한 온도에서 균질화하여 고압균질기를 통과시킨 후, 호호바씨오일을 일정한 온도에서 서서히 첨가하면서 균질화한 후, 다시 고압균질기를 재차 통과시켰다. 그 후, 카르복시비닐폴리머, 산탄검, 방부제 및 향료를 투입하여 분산시켜 안정화한 후, 숙성시키는 방법으로 제조하였다.
상기 제조된 로션의 품질과 로션에 대한 기호도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 11 및 표 12에 나타내었다. 구체적으로 상기 로션의 품질은 물성분석기(Texture Analyser)을 이용하여 비중을 측정하고, 비색계(Colorimeter)를 이용하여 제품 표면 중의 색도(L값, a값 및 b 값)을 측정하였다.
추출물 첨가량 pH 비중(g/L) 색도 피틴산 함유랑(mg/100ml)
L a b
0 중량% 6.98 0.87 82.71 -0.53 -0.37 0
0.5 중량% 6.96 0.94 82.71 -0.22 -0.15 1.71
1 중량% 6.94 0.79 84.69 0.25 1.86 3.42
2.5 중량% 6.96 0.91 83.30 0.88 1.93 8.58
5 중량% 6.96 0.80 81.71 1.35 3.39 17.16
10 중량% 6.98 1.10 79.52 2.69 5.71 34.32
미강추출물 첨가량 촉감 색 향 보습력 전체기호도
0 중량% 5.9 5.8 4.8 7.0 5.5
0.5 중량% 6.7 5.6 4.8 6.5 6.1
1 중량% 7.6 6.0 5.0 6.6 6.5
2.5 중량% 7.6 7.3 5.1 7.0 7.0
5 중량% 6.1 7.0 5.1 6.9 6.9
10 중량% 6.3 7.0 4.7 6.9 6.5
상기 표 11 및 표 12에 나타낸 바와 같이, 흑미강 추출물을 포함하는 로션의 품질평가 결과, 미강 추출물이 2.5% 첨가된 제품이 보습력도 우수하면서, 전체적으로 기호도도 높아, 미강 추출물의 첨가량은 전체 로션 조성물의 중량 대비 2.5 중량% 포함시키는 것이 선호되는 것으로 확인되었다.
상기 최적의 미강 추출물 첨가량인 전체 중량 대비 2.5 중량%를 기준으로, 로션 제조를 위한 최적의 미강 종류를 확인하기 위하여, 일반미의 미강 추출물 및 유색미의 미강 추출물을 이용하여 미강의 종류에 따른 로션의 기호도 및 품질특성을 상기와 같은 방법으로 확인하였으며, 그 결과를 하기 표 13 및 표 14에 나타내었다.
추출물 종류
(첨가량 2.5중량%)		 pH 비중(g/L) 색도 피틴산 함유랑
(mg/100ml)
L a b
일반미 미강 추출물 7.00 1.10 86.18 0.11 -0.42 8.58
찰미 미강 추출물 6.99 0.94 86.75 0.07 -0.37 7.16
적미 미강 추출물 7.00 1.06 85.10 0.10 -0.25 8.34
흑미 미강 추출물 6.96 0.91 83.30 0.88 1.93 8.58
추출물 종류(첨가량 2.5중량%) 촉감 색 향 보습력 전체기호도
일반미 미강 추출물 7.8 6.8 5.7 7.1 6.4
찰미 미강 추출물 7.3 6.7 5.4 6.8 6.9
적미 미강 추출물 6.9 7.9 5.4 7.3 6.9
흑미 미강 추출물 7.9 7.2 6.0 7.8 7.5
상기 표 13 및 표 14에 나타낸 바와 같이, 흑미의 미강 추출물 및 찰미의 미강 추출물이 로션의 비중이 낮은 것으로 확인되었고, 피틴산 함량의 경우, 흑미와 일반미의 미강 추출물의 함량이 높은 것으로 확인되었으며, 기호도의 측면에서도 보습력 및 전체 기호도의 측면에서도 흑미가 가장 우수한 것으로 확인되어, 미강 추출물의 경우, 흑미 미강 추출물을 사용하는 것이 가장 바람직한 것으로 확인되었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

  1. 알긴산 수용액을 제조하는 알긴산 수용액 제조과정, 칼슘 및 철이 첨가된 칼슘 및 철 혼합 수용액을 제조하는 칼슘 및 철 혼합 수용액 제조과정, 및 상기 알긴산 수용액을 교반하면서, 상기 칼슘 및 철 혼합 수용액을 적하하는 적하과정을 포함하는 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 제조하는 단계;
    미강 분말에 0.01N HCl 용액을 주입한 후, 90℃ 내지 110℃에서 3시간 내지 9시간 동안 환류추출하여 추출액을 제조하는 미강 조 추출액 제조단계;
    상기 제조된 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 적층시킨 친화성 크로마토그래피용 컬럼에 상기 미강 조 추출액을 투입하는 단계; 및
    상기 미강 조 추출액을 투입한 컬럼에 1% 염산(HCl) 수용액을 투입한 후 용출액을 수득하는 피틴산 수득단계
    를 포함하는 미강으로부터 피틴산을 추출하는 피틴산 추출방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 및 철 혼합 수용액 제조과정은 물에 염화칼슘(CaCl2) 함량이 0.1M이 되고, 염화철(FeCl3) 함량이 0.1M이 되도록 철 및 칼슘을 물에 첨가하는 방법으로 수행하는 것인 피틴산 추출방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 제조하는 단계는 상기 제조된 비드를 키토산 아세트산용액을 이용하여 코팅하는 키토산 코팅 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피틴산 추출방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피틴산 수득단계는 0.01% 염산(HCl) 수용액을 투입하고 반응시키는 과정; 상기 0.01% 염산 수용액으로 반응시킨 컬럼에 0.1% 염산(HCl) 수용액을 투입하고 반응시키는 과정; 및 상기 0.1% 염산 수용액으로 반응시킨 컬럼에 1% 염산(HCl) 수용액을 투입한 후 용출액을 수득하는 과정을 포함하는 방법으로 수행하는 것인 피틴산 추출방법.
  5. 알긴산을 물에 첨가하고, 90℃ 내지 110℃에서 90 rpm 내지 110 rpm으로 교반하면서 수용액을 제조하는 0.1M 알긴산 수용액 제조과정, 칼슘 및 철이 첨가되어, 칼슘의 농도가 0.09M 내지 0.11M이고, 철의 농도가 0.09M 내지 0.11M 인 칼슘 및 철 수용액을 제조하는 칼슘 및 철 혼합용액 제조과정, 상기 알긴산 수용액을 교반하면서, 상기 칼슘 및 철 혼합용액을 주사기를 이용하여 적하하여 비드를 형성하는 과정 및 상기 형성된 비드를 키토산을 0.3% 내지 0.5%의 아세트산(acetic acid) 수용액에 첨가하여 제조된 0.3%(w/v) 내지 0.5%(w/v)의 키토산 수용액에 45분 내지 1시간 30분 동안 침지시키는 방법으로 수행하는 키토산 코팅 과정을 포함하는 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 제조하는 단계;
    미강 분말에 0.01N HCl 용액을 주입한 후, 90℃ 내지 110℃에서 3시간 내지 9시간 동안 환류추출하여 추출액을 제조하는 과정; 상기 추출액에 대해 원심 분리를 수행한 후, 상등액을 수득하는 과정; 상기 상등액을 여과하는 과정을 포함하는 미강 조 추출액 제조단계;
    상기 제조된 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드를 적층시킨 친화성 크로마토그래피용 컬럼에 상기 미강 조 추출액을 투입하고 20℃ 내지 37℃에서 30분 내지 2시간 동안 상기 피틴산 추출용 친화성 크로마토그래피용 비드에 상기 미강 조 추출액을 접촉시키는 방법으로 수행하는 미강 조 추출액을 투입하는 단계; 및
    상기 미강 조 추출액을 투입한 컬럼에 0.01% 염산 수용액을 투입하고 반응시키는 과정; 상기 0.01% 염산 수용액으로 반응시킨 컬럼에 0.1% 염산 수용액을 투입하고 반응시키는 과정; 및 상기 0.1% 염산 수용액으로 반응시킨 컬럼에 1% 염산 수용액을 투입한 후 용출액을 수득하는 과정을 포함하는 방법으로 수행하는 것인 피틴산 수득단계
    를 포함하는 미강으로부터 피틴산을 추출하는 피틴산 추출방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
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