KR101636468B1

KR101636468B1 - 항산화, 항주름 및 미백 활성이 증진된 톳 추출물의 제조방법

Info

Publication number: KR101636468B1
Application number: KR1020130165785A
Authority: KR
Inventors: 윤광섭; 최면
Original assignee: 대구가톨릭대학교산학협력단
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2016-07-05
Also published as: KR20150076997A

Abstract

본 발명은 톳 분말에 증류수를 첨가한 후 초고압 추출하여 제조하는 것을 특징으로 하는 항산화, 항주름 및 미백 활성이 증진된 톳 추출물의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 항산화, 항주름 및 미백 활성이 증진된 톳 추출물 및 상기 톳 추출물을 유효성분으로 함유하는 항주름 및 미백용 화장료 조성물에 관한 것이다.

Description

항산화, 항주름 및 미백 활성이 증진된 톳 추출물의 제조방법{Method for producing Hijikia fusiforme extract with increased antioxidant, anti-wrinkle and whitening activity}

멜라닌은 자외선으로부터 피부를 보호하는 역할을 하지만 과도하게 생성될 경우 피부에 색소가 침착되어 기미와 주근깨를 형성하며, 심할 경우 피부암의 원인이 되기도 한다. 따라서, 피부의 색소 침착 현상을 방지하기 위해서는 멜라닌 생성과정의 일부분을 저해하여 멜라닌 생성을 감소시켜야 한다. 멜라닌은 동, 식물과 미생물계에 널리 존재하는 페놀류의 고분자 천연색소로 표피 기저층에 존재하는 멜라닌 세포(melanocyte) 내의 멜라닌소체(melanosome)에서 합성이 된다. 멜라닌은 L-티로신(L-tyrosine)의 연속적인 산화반응으로 합성되는데, L-티로신은 티로시나아제(tyrosinase)에 의해 L-DOPA(3,4-dihydrozyphenylalanine)으로 전환되고, L-DOPA는 페닐아닌-3,4-퀴논으로 산화되며, 중간 대사산물을 거쳐 최종적으로 멜라닌이 된다. 따라서 피부 미백과 관련된 기능성 화장품의 소재를 개발하기 위해서는 그 물질이 티로시나아제의 활성을 저해하는지의 여부가 중요하다. 따라서 최근에는 천연물을 활용한 화장품 소재의 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며 피부에 안전하면서 미백효과가 뛰어난 소재의 개발에 대한 요구가 증가하고 있다.

최근 자연 지향적이고 환경 친화적인 소비추세에 따라 건강기능성 식품에 들어가는 유효성분도 식물 또는 동물 유래의 천연물이 그 기능성을 기반으로 하여 여러 가지 형태로 배합되어 사용되고 있으며, 근래에는 국내 외에서 소위, 웰빙의 욕구가 증가되어 건전한 식생활과 건강 및 예방을 위한 관심이 주목되고 있는 실정이다. 천연자원으로부터 신기능성 생리활성 물질들을 개발하려는 연구가 활발하게 진행되고 있으나 그 대상이 식물체에만 편중되어 추출기술 등이나 그 활용이 제한적인 것이 현실이다. 최근 해양에 대한 관심이 고조되면서 해양 생물자원에서도 새로운 생리활성 물질탐색 연구가 활발하다.

해조류는 고부가가치 물질의 생산과 인간생활의 질적 향상을 위한 자원의 하나로서 예로부터 아시아 지역에서 널리 섭취해 왔으며, 영양학적으로 열량은 매우 낮으면서 비타민과 무기질, 식이섬유소가 풍부하고, 육지 식물에는 없는 비소화성의 점질성 다당류를 다량 함유하고 있으며, 채소류와 비교해서 필수 아미노산과 불포화지방산이 많다는 것이 특징이다. 또한 해조류는 고지혈증 및 고혈압 예방, 항당뇨, 항돌연변이, 항암, 멜라닌 생성억제, 항염증 및 항응고 등의 기능들이 보고되면서 해조류를 건강기능성 식품원료로 인식하고 있으며, 근래에 들어 고부가가치 해조류 유래 기능성 신소재에 대한 관심이 높아짐에 따라 해조류의 활용성에 관한 다양한 연구들이 진행되고 있다.

한편, 톳(Hijikia fusiforme , Tott)은 우리나라의 중남 이남부에 분포하고, 특히 제주도와 서남해안에서 많이 생산되며 갈조류 모자반과에 속하며 형태는 원주상의 줄기로 체장 20~100 cm까지 성장하는 다년생 해조류이다. 톳은 독특한 맛과 함께 칼슘, 비타민 A 및 식이섬유소 함량이 풍부하여 당뇨병, 고혈압 예방, 대장암 및 변비 등에 효과가 좋으며 요오드 성분 함량이 많아 갑상선암 및 각기병 예방에 효과가 있다고 알려져 있다.

일반적으로 해조류의 유용성분을 추출할 때에는 열수 추출이나 산, 알칼리 또는 효소처리 등에 의하여 추출하는 방법을 사용하고 있다. 하지만, 그 중 효소적 방법은 특정한 결합만을 가수분해 시킬 수 있는 장점을 갖고 있으나, 효소 확보의 어려움, 효소반응을 위한 고분자 다당체의 낮은 용해도 그리고 산업화 공정에서 효소사용으로 인한 높은 생산 단자 등 실용화에 제한이 있으며, 산 및 알칼리 처리방법은 생산단가는 낮으나 유용성분의 특히, 단순히 온도에 의한 추출은 다당류로 이루어진 물질 표면의 조직이 물러지도록 하여 유용 활성 성분 효능에 한계점을 지니고 있다.

한편, 기능성 소재개발은 다양한 추출방법 및 정제방법의 기술이 요구되어지고 있다. 전통적인 추출방법으로는 용매 추출법, 열수 추출법, 고온용매 추출법, 기계적 압착법 등이 있다. 이러한 방법들은 유용성분을 효율적으로 얻지 못하고 독성 물질을 용출해 내는 단점이 있어 이를 보완하기 위해 복합 추출 공법을 개발하는 것이다. 여기에 특정 물질의 수율 향상과 새로운 가공법을 적용하기 위하여 아임계/초임계 CO₂, H₂O 추출법, 감마선 조사 추출법, 초고압법, 고전압펄스전기장, 초음파추출의 기술이 잘 알려져 있으며, 가열살균공정으로 고주파가열, 마이크로웨이브 가열이 이용되어 왔다. 이중에서도 식품산업 및 제약산업의 소재개발에 많이 적용하는 초고압(High-hydrostatic pressure(HHP)) 기술은 100~1,000 MPa의 압력을 이용하여 압력 매체로 물이나 오일을 이용해 압력을 순간적으로 균일하게 전달시키는 비가열처리 기술 중의 하나이며, 미생물의 형태, 생화학적 반응, 세포막 및 세포벽에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 주요 장점으로는 공정의 간편화와 시간 및 비용절감효과와 함께 상온 또는 저온에서 실행 가능하고, 단백질의 응고, 천연의 맛과 향미, 색, 신선도를 유지할 수 있으며, 모든 방향에서 압력이 균일하게 작용하므로 처리 정도의 차이가 존재하지 않고, 플라스틱 필름과 같은 파우치 형태의 백(bag)을 이용할 수 있어 실험을 용이하게 할 수 있다. 최근에는 여러 국가에서 초고압 기술을 산업적으로 사용하고 있는 추세가 늘고 있으며 고품질, 고기능성 제품에 활용도가 높아져 기능성 식품, 의약품 및 화장품 소재개발 적용에 중요성이 커지고 있으나 초고압의 최적 조건이나 해조류를 소재로 하는 연구는 아직 미비한 상태이다.

한국등록특허 제1182059호에는 항산화 활성을 갖는 톳 정유 추출물을 유효성분으로 함유하는 조성물이 개시되어 있으며, 한국공개특허 제2012-0111104호에는 이취가 제거된 유산균 발효 톳 분말의 제조방법이 개시되어 있으나, 본 발명의 항산화, 항주름 및 미백 활성이 증진된 톳 추출물의 제조방법과는 상이하다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기능성 성분 및 생리활성 효과가 증진될 수 있는 조건으로 톳을 초고압 추출하여 제조된 톳 추출물은 항산화, 지방산패 억제, 철이온 제거, 잔틴 산화 억제, 항주름 및 미백과 같은 생리활성 효과가 증진되어, 기능성 가공소재로 사용이 용이한 톳 추출물의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 톳 분말에 증류수를 첨가한 후 초고압 추출하여 제조하는 것을 특징으로 하는 항산화, 항주름 및 미백 활성이 증진된 톳 추출물의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 항산화, 항주름 및 미백 활성이 증진된 톳 추출물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 톳 추출물을 유효성분으로 함유하는 항주름 및 미백용 화장료 조성물을 제공한다.

본 발명의 방법으로 제조된 톳 추출물은 톳 유래 기능성 성분들을 효율적으로 추출하여, 항산화 활성, 엘라스타아제 저해 활성 및 티로시나아제 저해 활성 등과 같은 생리활성 효과가 우수하여 항노화 및 미백 효과가 증진될 뿐만 아니라, 잔틴 산화 억제 및 지방산패 억제 활성도 우수하여 다양한 기능성 식품, 화장품, 의약품 등의 가공소재로 적합한 톳 추출물을 제공할 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 톳 분말에 증류수를 첨가한 후 초고압 추출하여 제조하는 것을 특징으로 하는 항산화, 항주름 및 미백 활성이 증진된 톳 추출물의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 톳 추출물의 제조방법에서, 상기 초고압 추출은 바람직하게는 80~120 MPa의 압력 및 40~60℃의 온도에서 4~6시간 동안 추출할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 100 MPa의 압력 및 50℃의 온도에서 5시간 동안 추출할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 톳을 추출하는 것이 추출 효율을 향상시키고, 추출물의 지방산패 억제 활성, 철이온 제거효과, 항주름 및 미백 효과 등과 같은 기능성이 증진되어 항산화, 항주름 및 미백 활성 등과 같은 생리활성 효과가 향상된 추출물을 제조할 수 있었다.

본 발명의 톳 추출물의 제조방법은, 보다 구체적으로는 톳 분말에 증류수를 0.8~1.2:12~18 중량비로 첨가한 후 80~120 MPa의 압력 및 40~60℃의 온도에서 4~6시간 동안 초고압 추출할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 톳 분말에 증류수를 1:15 중량비로 첨가한 후 100 MPa의 압력 및 50℃의 온도에서 5시간 동안 초고압 추출할 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 항산화, 항주름 및 미백 활성이 증진된 톳 추출물을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 톳 추출물을 유효성분으로 함유하는 항주름 및 미백용 화장료 조성물을 제공한다. 상기 화장료는 스킨, 스킨 소프트너, 스킨토너, 아스트린젠트, 로션, 밀크로션, 모이스쳐 로션, 영양로션, 마사지크림, 영양크림, 아이 크림, 모이스쳐 크림, 핸드크림, 에센스, 영양에센스, 팩, 클렌징 폼, 클렌징 워터, 클렌징 로션, 클렌징 크림, 바디로션, 바디클렌져, 비누 및 파우더로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 제형을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기 화장료는 본 발명의 톳 추출물에 추가로 지방 물질, 유기 용매, 용해제, 농축제 및 겔화제, 연화제, 항산화제, 현탁화제, 안정화제, 발포제(foaming agent), 방향제, 계면활성제, 물, 이온형 또는 비이온형 유화제, 충전제, 금속이온봉쇄제 및 킬레이트화제, 보존제, 비타민, 차단제, 습윤화제, 필수 오일, 염료, 안료, 친수성 또는 친유성 활성제, 지질 소낭 또는 화장품에 통상적으로 사용되는 임의의 다른 성분과 같은 화장품학 분야에서 통상적으로 사용되는 보조제를 함유할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 들어 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

1. 재료 및 제조방법

(1) 실험재료

본 실험에 사용된 톳은 전남 완도군 (주)금일수산에서 구입하여 물로 3~4회 수세하여 염분과 불순물을 제거하고 건조한 후 분쇄하여 사용하였다.

(2) 톳 추출물의 제조

톳의 추출방법은 톳 건조분말에 15배 부피의 증류수를 가한 후 열수 추출, 초고압 추출로 추출물을 제조하였다. 열수 추출은 플라스크에 건조분말 100 g에 증류수 1500 mL를 가한 후 80℃에서 3시간씩 3회 반복하여 추출하였다. 초고압 추출은 건조분말 100 g에 증류수 1500 mL를 비닐 팩에 함께 넣어 공기가 들어가지 않도록 밀봉과 동시에 초고압 장치(TFS-SL, TOYO KOTASU Co., LTD)를 이용하여 100 MPa, 50℃의 조건으로 5시간 동안 추출하였다. 각각의 추출물은 여과지(Whatman No. 1)로 여과 후 감압농축기(rotary vacuum evaporator N-N series, Eyela, Tokyo, Japan)로 농축한 후에 동결건조(FD SFDSM12, Samwon, Korea)하여 분말을 제조하였으며, -50℃에 저장하면서 실험에 사용하였다.

2. 실험방법

(1) 철이온 제거효과

톳 추출물 1 mL, 80% 에탄올 0.8 mL, 2 mM FeCl₂·4H₂O[iron(II) chloride tetrahydrate] 용액 0.1 mL, 5 mM ferrozine[3-(2-pyridyl)-5,6-diphenyl-1,2,4- triazine -4',4''-disulfonic acid] 용액 0.1 mL를 첨가한 다음 혼합하여 실온에서 10분간 반응시킨 후 562 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조구는 대표적 킬레이트제(chelating agent)인 EDTA를 사용하였으며, 하기와 같은 계산식으로 계산하여 산출하였다.

철이온 제거효과(%) = 100 - [(샘플 흡광도 / 대조구 흡광도) × 100]

(2) 지방산패 억제효과

TBARS(Thiobarbituric acid reactive substances)는 어유(fish oil) 0.5 mL를 함유하는 0.1 M 말레산 버퍼(pH 6.5) 8 mL와 트윈-20 50 ㎕를 혼합하여 제조한 어유 유액(fish oil emulsion) 0.5 mL에 FeCl₂ 및 CuSO₄·5H₂O를 Fe² ⁺및 Cu² ⁺양으로 50 ppm이 되게 한 용액 0.1 mL 및 증류수 1 mL를 가하여 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 후 7.2% BHT(dibutylhydroxytoluene) 50 ㎕를 가하여 반응을 정지시켰다. 다음에 35% TCA와 0.75% TBA 1 mL씩 가하여 100℃ 수욕상에서 15분간 가열한 다음 3,000 rpm에서 15분간 원심분리하였으며, 상징액의 흡광도를 531 nm에서 측정하였다.

TBARS(%) = 100 - [(샘플 흡광도 / 대조구 흡광도) × 100]

(3) 잔틴 산화 억제활성

톳 추출물 0.1 mL와 0.1 M 인산칼륨 버퍼(pH 7.5) 0.6 mL에 2 mM 잔틴(xanthine) 기질액 0.2 mL를 첨가하고 잔틴 산화효소(0.2 U/mL) 0.1 mL를 가하였다. 그 다음 37℃에서 15분간 반응시킨 후 1 N HCl 1 mL를 가하여 반응을 종결시킨 다음, 반응액 중에 생성된 요산(uric acid)의 양을 292 nm에서 흡광도를 측정하였다.

잔틴 산화 억제활성(%) = 100 - [(샘플 흡광도 / 대조구 흡광도) × 100]

(4) 티로시나아제 저해활성

티로시나아제 저해활성은 0.175 M 인산염 버퍼(phosphate buffer) 용액(pH 6.8) 0.2 mL, 5 mM L-DOPA 용액 0.2 mL 및 콜라겐 용액 0.5 mL의 혼합액에 머쉬룸 티로시나아제(≥2,000 units/mg solid, EC 1.14.18.1, Sigma, USA, 100 units/mL) 0.1 mL를 첨가하여 37℃에서 3분간 반응시킨 후 475 nm에서 흡광도를 측정하였다.

티로시나아제 저해활성(%) = [1-(시료 흡광도-효소 대신에 증류수를 넣었을 때의 흡광도/시료 추출액 대신에 증류수를 넣었을 때의 흡광도)] × 100

(5) 엘라스타아제(elastase) 저해활성

엘라스타아제(elastase) 저해활성 측정은 0.2 M 트리스/HCl 버퍼 용액(pH 8.0) 1.0 mL에 N-숙시닐-(Ala)3-p-니트로아닐린(10.4 mM) 0.1 mL 및 콜라겐 시료(T) 0.1 mL를 가한 후, 25℃에서 5분간 반응시킨 다음 엘라스타아제(Pancreatic from porcine pancreas, 3-6 units/mg-protein, EC 3.4.21.36, Sigma, USA, 1 ㎍/mL) 0.1 mL를 가하고 즉시 405 nm에서 초기 흡광도를 측정한 후 다시 25℃에서 20분간 반응한 후의 흡광도를 측정하였다. 대조군(C)은 시료 대신 버퍼 용액을 사용하였다.

엘라스타아제(elastase) 저해활성(%) = [1 - {T(20분 뒤 흡광도 - 초기 흡광도)/C(20분 뒤 흡광도 - 초기 흡광도)}] × 100

(6) 통계처리

모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치와 표준편차로 나타내었고, 유의성 검증은 에스피에스에스(Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램을 이용하여 던컨식 통계(Duncan's multiple range test)를 행하였다.

실시예 1: 추출방법에 따른 톳 추출물의 철이온 제거, 지방산패 억제 및 잔틴 산화 억제 활성

체내에서 세포의 지질 및 단백질의 산화를 촉진하여 항산화 활성을 저하시키는 Fe² ⁺의 킬레이팅 효과와 지방산패 억제활성 및 잔틴 산화 억제활성을 측정한 결과는 표 1과 같다. 철이온 제거활성의 경우 10 mg/mL의 농도에서 열수 추출은 63.67%, 초고압 추출은 89.85%로 초고압 추출물에서 높은 활성을 나타내었다. 지방산패 억제활성은 5 mg/mL의 농도에서 초고압 추출이 61.93%로 열수 추출에 비하여 약 3배 이상 높은 활성을 나타내었다. 잔틴 산화 억제활성 역시 1 mg/mL의 농도에서 초고압 추출이 33.68%로 열수 추출물보다 높은 활성을 나타내었다.

추출방법에 따른 톳 추출물의 생리활성

추출방법¹⁾	철이온 제거활성 (%, 10 mg/mL)	지방산패 억제활성 (%, 5 mg/mL)	잔틴 산화 억제활성 (%, 1 mg/mL)
열수 추출	63.67±0.49²⁾ ^b3 ⁾	19.35±1.05^b	24.64±0.50^b
초고압 추출	89.85±2.12^a	61.93±0.39^a	33.68±0.84^a

¹⁾추출방법(열수 추출, 초고압 추출)

²⁾3회 반복측정치의 평균값 및 표준편차

³⁾각각의 열 내의 다른 윗첨자(a-b)는 유의차를 나타냄(p＜0.05)

실시예 2: 추출방법에 따른 톳 추출물의 티로시나아제 및 엘라스타아제 저해활성

티로시나아제는 티로신을 DOPA(dihydroxyphenylalanine)로의 전환에 관여할 뿐만 아니라 DOPA를 DOPA-퀴논으로 전환함으로써 적색의 멜라닌 색소를 생성하는 중간반응에 관여한다. 따라서 티로신 활성 저해제는 의약, 화장품 등에 널리 적용되며, 인체에 부작용이 적은 천연소재를 확보하기 위한 노력이 경주되고 있다. 엘라스타아제는 진피 내 피부탄력을 유지하는 기질 단백질인 엘라스틴의 분해에 관여하며, 콜라겐을 분해할 수 있는 비특이적 가수분해효소이다. 또한, 체내의 엘라스틴을 분해하는 백혈구 과립 효소 중의 하나로 이상조직에서는 활성이 높아져 조직파괴의 직접적인 원인이 되며, 피부의 주름 및 탄력성 소실 등을 유발한다. 따라서 엘라스타아제 저해제는 피부의 주름을 개선하는 효과가 있다.

추출방법에 따른 톳 추출물의 티로시나아제 및 엘라스타아제 저해활성을 나타낸 결과는 표 2와 같다. 1 mg/mL의 농도에서 열수 추출물 및 초고압 추출물의 미백 및 항주름을 측정한 결과, 초고압 추출물에서 각각 40.51%, 73.79%로 열수 추출물보다 최대 2배 이상의 활성을 나타내었다. 따라서 톳의 미백 및 항주름의 활성을 높이기 위해서는 열수 추출보다는 초고압 추출이 더 효과적인 것으로 나타났다.

추출방법에 따른 톳 추출물의 미백 및 항주름 효과

추출방법¹ ⁾	티로시나아제 저해활성 (%, 1 mg/mL)	엘라스타아제 저해활성 (%, 1 mg/mL)
열수 추출	16.06±2.39²⁾ ^b3 ⁾	53.48±2.66^b
초고압 추출	40.51±1.74^a	73.79±2.70^a

¹⁾추출방법(열수 추출, 초고압 추출)

²⁾3회 반복측정치의 평균값 및 표준편차

Claims

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톳 분말에 증류수를 1:15 중량비로 첨가한 후 100 MPa의 압력 및 50℃의 온도에서 5시간 동안 초고압 추출하여 제조된 톳 추출물을 유효성분으로 함유하는 미백용 화장료 조성물.