KR101829899B1 - 천연소재를 이용한 피부 모델링 팩용 화장료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유효성분으로서 황금누에고치에서 추출된 세리신의 피부 흡수를 용이하게 하여 미백효과 및 보습효과가 뛰어난 천연소재를 이용한 피부 모델링 팩용 화장료의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 황금누에고치 생사로부터 세리신을 추출하는 단계와, 추출된 세린신를 가수분해하는 단계와, 가수분해된 세리신을 한외여과막에 의하여 분획 및 여과하는 단계와. 한외여과막에 의한 분획물을 Biogel 분획에 의하여 아미노산 서열이 Ser(세린)-Ser(세린)으로 된 세리신펩타이드를 수득하는 단계와, 수득한 상기 세리신펩타이드를 포함하여 분말상의 피부 모델링 팩용 화장료로 제형하는 단계를 포함한다.

Description

천연소재를 이용한 피부 모델링 팩용 화장료의 제조방법{Manufacturing Method Of Cosmetic Material For Skin Modeling Pack Using Natural Material}

본 발명은 천연소재를 이용한 피부 모델링 팩용 화장료의 제조방법에 관한 것으로, 특히 황금누에고치로부터 추출한 세리신을 분획한 세리신 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 천연소재를 이용한 피부 모델링 팩용 화장료의 제조방법에 관한 것이다.

최근 천연물의 추출물을 함유하는 화장료에 대한 관심이 증대되어 왔으며, 이러한 천연물 중의 하나로서 누에고치 추출물에는 피부보습, 살균효과 등이 있음이 알려져 있어 화장료의 원료로 사용되어 왔다.

예를 들어, 한국공개특허 제2005-0015177호(이하, "특허문헌 1"이라 함.)은 "누에고치로부터 추출된 세리신 단백질을 함유하는 미용팩조성물"에 관한 것으로 누에고치로부터 추출한 세리신을 활성성분으로 함유하는 피부미용팩이 개시되어 있다.

또한, 최근에는 일반 누에고치보다 미백효과가 뛰어난 것으로 알려진 황금누에고치 추출물을 이용한 화장료에 관한 연구가 이루어지고 있는데, 예를 들어, 한국등록특허 제1,506,505호(이하, "특허문헌 2"라 함.)는 '황금누에고치 추출물을 유효성분으로 함유하는 화장료 조성물'를 개시하고 있으며, 한국등록특허 제1,457,372호(이하, "특허문헌 3"이라 함.)는 '황금누에고치 추출물을 함유한 모발 및 두피상태 개선용 화장료조성물'을 개시하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 기술들에 있어서는 "황금누에고치 추출물" 또는 "황금누에고치에서 추출된 세리신"을 이용하여 화장료를 조성하고 있는데, "황금누에고치 추출물" 이나 "세리신"은 대부분 고분자이기 때문에 실제 피부에 적용하였을 때, 피부의 표치 아래의 진피 층까지 흡수가 어렵다.

따라서, 이러한 종래의 기술들에 있어서는 실제 황금누에고치의 추출물인 세리신의 효과를 극대화시키기 어려운 문제가 있다.

특허문헌 1 : 한국공개특허 제2005-0015177호 특허문헌 2 : 한국등록특허 제1,506,505호 특허문헌 3 : 한국등록특허 제1,457,372호

본 발명은 상기와 같은 종래의 천연물로서 "황금누에고치 추출물" 또는 "황금누에고치에서 추출된 세리신"을 이용한 화장료의 문제점을 감안한 것으로, 유효성분으로서 황금누에고치에서 추출된 세리신의 피부 흡수를 용이하게 하여 미백효과 및 보습효과가 뛰어난 천연소재를 이용한 피부 모델링 팩용 화장료의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 의한 피부 모델링 팩용 화장료의 제조방법은, 황금누에고치 생사와 증류수의 욕비를 1:15~25로 하여 완전히 침지시킨 상태에서 80~120℃의 고온에서 1~3시간 동안 정련하여 황금누에고치로부터 세리신을 추출하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 추출된 세린신를 포함하는 수용액에 알칼라아제 효소, 플라보자임 효소 및 프로타멕스 효소를 상기 세리신에 대해 각 1.5%(w/w)비율로 첨가하여 60℃에서 36시간 동안 가수분해하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 가수분해된 세리신의 분말을 증류수와 혼합한 용액을 원심분리하여 상등액을 분리한 후 10Kda 필터의 한외여과막에 의하여 분획 및 여과하는 제3단계와. 상기 제3단계의 10Kda 필터의 한외여과막에 의한 분획물을 Biogel 분획에 의하여 용출순서에 따라 5종의 분출물로 분획하여 수득하되, 수득한 분출물의 아미노산 서열이 Ser(세린)-Ser(세린)으로 된 세리신펩타이드인 제4단계와, 상기 제4단계에서 수득한 세리신펩타이드 0.05 내지 1.0 중량부와, 규조토분말 65 내지 85 중량부와, 알긴산나트륨 5 내지 10 중량부와, 황산칼슘 5 내지 10 중량부와, 피로인산칼륨 1 내지 3 중량부를 포함하여 분말상의 피부 모델링 팩용 화장료로 제형하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 의하면, 황금누에고치에서 추출된 세리신를 분획하여 저분자량화 한 세리신펩타이드로 피부 모델링 팩용 화장료에 적용함으로써 실제 피부에 피부 모델링 팩용 화장료를 적용시 세리신 성분의 피부 흡수가 용이하기 때문에 뛰어난 미백효과 및 보습효과를 나타낼 수 있게 된다.

도 1은 황금누에고치에서 추출한 세리신의 GPC 분석 결과를 나타낸 그래프.
도 2는 한외여과막의 의한 분획물로서 10Kda 분획물의 분자량 분포를 나타낸 그래프.
도 3은 한외여과막의 의한 분획물로서 1.0Kda 분획물의 분자량 분포를 나타낸 그래프.
도 4는 Biogel 분획에 의한 분획물 5종을 나타낸 사진.
도 5는 Biogel 분획물 중 Prep 5의 분자량을 ESI(Electrospray ionization)로 분석한 결과를 나타낸 그래프.

본 발명에 의한 "천연소재를 이용한 피부 모델링 팩용 화장료(이하, "화장료"라 함.)은 황금누에고치에서 추출된 세리신을 분획한 세리신펩타이드를 유효성분으로 포함한다.

누에고치로부터 얻어지는 실크는 피브로인과 세리신이라는 두 단백질로 이루어져 있으며, 이 중 피브로인은 우리가 실크라고 부르는 섬유를 구성하고 세리신은 두 가닥의 피브로인을 감싸고 있는 단백질이다.

세리신의 아미노산 조성상 특징을 보면 세린이 약 30%를 차지하고 친수성 아미노산의 함량이 높은 특징을 갖고 있으며, 세리신의 아미노산 조성은 인체의 천연보습인자(natural moisturizing factor, NMF)와 유사하여 피부 보습효과가 우수한 소재로 알려져 있으며, 보습효과 이외에도 세리신은 황산화 효과가 있으며, 또한 지질과산화와 티로시나아제의 활성 억제에 의한 미백효과, 피부암 억제 등이 있는 것으로 알려져 있다.

특히 황금누에고치에서 추출된 세리신은 일반 누에고치에 비하여 피부에 유용한 효과, 즉 항산화, 피부주름개선 및 탄력개선, 보습효과 등이 우수하며, 특히 피부미백효과가 우수한 것으로 알려져 있다.

[황금누에고치로부터 추출한 세리신 분말의 제조]

(1) 세리신의 추출

누에고치로부터 뽑아낸 생사는 세리신이 피브로인을 코팅한 상태로 붙어 있기 때문에 거칠고 딱딱한 느낌이 난다. 따라서 실크는 정련 공정을 통하여 세리신이 제거하게 되는데, 이렇게 세리신이 제거가 된 후에야 실크 고유의 광택과 촉감이 나타나게 된다.

이와 같이, 누에고치로부터 세리신을 분리하는 방법으로는, 열수추출법, 비누정련법, 알칼리-염 정련법 등의 다양한 방법이 있다. 그동안 실크를 얻기 위한 산업분야에서는 비누정련법이나 알칼리-염 정련법이 많이 이용되어 왔으나, 그러나 비누정련법이나 알칼리-염 정련법은 발생된 정련 폐수를 폐기를 전제로 한 것으로, 이로부터 세리신을 회수하기 위해서는 정련 폐수에 남아있는 첨가된 계면활성제나 염기를 걸러내야 하는 별도의 공정이 필요하고 순수한 세리신을 회수하기 힘들다.

또한, 통상적으로 세리신은 친수성이 있어 물에 용해되기 쉬운 것으로 알려져 있으나, 실제 피브로인을 둘러싸고 있는 세리신은 외층에서 내층으로 갈수록 물에 용해되기 어려운 층상구조를 갖는다. 따라서, 50~60℃ 저온에서는 외층의 세리신의 일부만 물에 용해되어 나오고 내층의 세리신은 용해되지 않는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 있어서 황금누에고치로부터 세리신을 추출하는 방법으로 증류수를 이용한 열수추출법을 이용하였으며, 황금누에고치 생사와 증류수의 욕비를 1:15~25로 하여 완전히 침지시킨 상태에서 80~120℃의 고온에서 1~3시간 동안 정련하여 황금누에고치로부터 세리신을 추출하는 것이 바람직하다.

(2) 세리신의 가수분해

일반적으로 세리신은 친수성 단백질로 알려져 있지만 열수추출법에 의하여 제조된 세리신은 여전히 고분자 물질이어서 분말화가 된 후 물에 대한 용해도가 떨어진다. 이와 같이 물에 대한 용해도가 떨어지는 경우, 물과 섞어 사용하는 모델링 팩용 화장료로 사용하기 곤란하다는 문제가 있다. 따라서, 이와 같은 세리신의 용해도 문제를 해결하기 위하여, 가수분해를 통해 세리신의 저분자화 과정이 필요하다.

세리신의 가수분해방법으로 산 또는 연기 조건에서 세리신을 가수분해하는 방법을 알려져 있으나, 이 경우 중화 탈염의 추가적인 공정이 필요할 뿐만 아니라 세리신을 무차별적으로 가수분해하여 제품 성능의 재현성에 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 있어서는, 효소를 이용한 저분자화 방법을 이용하였다. 효소를 이용하는 경우 특이적 반응이 일어나 일정한 분자량을 갖는 세리신 분자를 재현성 있게 생산할 수 있으며 염산 또는 수산화나트륨과 같은 위해 물질을 사용하지 않게 되므로 더 안전한 공정으로 볼 수 있다.

구체적으로 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 세리신 추출공정에서 얻어진 세리신 수용액에 알칼라아제(alcalase) 효소, 플라보자임(flavourzyme) 효소 및 프로타멕스(protamex) 효소를 이용하여 가수분해를 시행하였다.

즉, 세리신에 대해 알칼라아제 효소, 플라보자임 효소, 및 프로타멕스 효소를 각 1.5%(w/w)비율로 첨가하여 60℃에서 36h 동안 가수분해시켰으며, 반응이 완전히 종료된 후, 효소를 불활성 시키기 위하여 1시간 동안 끊였다

(3) 가수분해된 세리신의 분자량 측정

황금누에고치에서 추출하여 가수분해된 세리신의 분자량을 분석하기 위하여,가수분해된 세리신 수용액을 12시간 정치 후 시료를 동결 건조하여 분말상태의 세리신을 획득하였으며, GPC(Gel Permeation Chromatography)분석을 하였다. 분석에 앞서 표준시료(PEG/PEO)를 이용하여 Calibration 및 Mw표준검량선을 작성하였으며, 신뢰성을 위하여 표준시료의 Mw표준검량선을 3~4회 반복실험 통하여 재현성 확인 후 표준검량선을 작성하고, 세리신분말 용액을 측정(분석) 하여 세리신 분말의 분자량을 측정하였다.

도 1은 황금누에고치에서 추출한 세리신의 GPC 분석 결과로서, 황금누에고치에서 추출한 세리신의 분자량은 50 내지 50,000Da의 분자량 분포를 가지며, Mw(평균분자량)는 5,881Da인 것으로 나타났다.

즉, 열수추출한 세리신의 분자량은 약 66kDa 정도인 점을 고려할 때, 효소에 의한 가수분해과정을 거치면서 상당히 저분자량화 되었음 알 수 있다.

(4) 한외여과막에 의한 분획

상기한 바와 같이, 가수분해에 의하여 열수추출한 세리신이 상당히 저분량화 되었지만, 여전히 세리신의 분자량 분포가 50 내지 50,000Da의 분자량 분포를 가지기 때문에 불용성의 세리신을 포함하게 된다.

따라서, 불용성의 고분자 세리신를 제거하기 위하여 한외여과(UF, Ultrafiltration)에 의한 분획을 실시하였다.

분획 방법으로는 황금누에고치 세리신 분말을 증류수를 이용하여 2%용액으로 제조하고, 2%용액을 원심분리(4000rpm/0.5hr)하여 상등액을 분리한 후 0.45 Nylon membrain filter이용 하여 여과하였다. 한외여과장치 실험 조건으로는 Membrain filter(76mm디스크필터 10Kda, 1.0Kda /Millipore 사)을 사용하였으며, 여과 압력으로는 1.0~2.0 bar(N2 gas) 조건에서 교반하면서 분획 여과하였다.

한외여과에 의한 분획물을 분석한 결과, 10Kda 필터에 의한 분획물(10Kda 분획물)에서는 분자량의 분포가 2.0 내지 5.0Kda로 나타났고(도 2 참조), 1.0Kda이하 필터에 의한 분획물(1.0Kda 분획물)의 경우 500 내지 50da 사이의 분자량 분포를 가지는 것으로 나타났다(도 3 참조).

즉, 한외여과막에 의한 분획에 의하여 불용성의 고분자 세리신이 제거되었음을 알 수 있다.

다만, 1.0Kda이하 필터에 의한 분획물(1.0Kda 분획물)의 경우 분자량 분포가500 내지 50da 사이로서, 피부에 적용하기에 적당하지만, 1.0Kda이하 필터로 분획하는 경우, 세리신의 손실이 과대해지는 문제가 있고, 10Kda 필터에 의한 분획물(10Kda 분획물)에서는 분자량의 분포가 2.0 내지 5.0Kda이므로 물에 대한 용해도는 증가했지만 여전히 피부에 적용했을 때, 피부에 침투가 용이하지 않은 문제가 있다.

(5) Biogel 분획

한외여과에 의한 10Kda 분획물을 저분자량의 세리신 펩타이드로 분획하기 위하여 Biogel 분획을 실시하였다.

분획방법은 Bio-Gel P2 Gel(Bio-rad co,)을 충진한 Column(3.0 x 96)을 사용 하여 10Kda 분획물 1g을 2ml의 증류수를 이용하여 용해시킨 후 20ml/hr 유속으로 증류수로 용출시켰으며, 이때 Ninhydrin Test를 통하여 분획물의 용출 여부를 확인하여 용출액을 Tube당 20ml 씩 분획하였고, 순번을 부여하여 최종 분획물 5종(샘플명 : Prep 1, Prep 2, Prep 3, Prep 4, Prep 5)을 제조 획득하였으며, 도 4는 Biogel 분획물 5종을 나타낸 사진이다.

Biogel 분획물 5종에 대한 평균 분자량을 분석한 결과 다음의 표 1과 같다.

순번	샘플명	분자량(Da)	분석장비
1	Prep 1	2147	MALDI TOF/TOF MS
2	Prep 2	679	MALDI TOF/TOF MS
3	Prep 3	568	MALDI TOF/TOF MS
4	Prep 4	441	MALDI TOF/TOF MS
5	Prep 5	193	ESI

즉, Biogel 분획물 5종의 분자량은 [표 1]에 나타낸 바와 같이 193 내지 2147Da로서 Biogel 분획에 의하여 저분자화된 것을 알 수 있으며, 뒤에 용출된 분획물일수록 분자량이 낮은 것으로 나타났다.

특히 최종 분출물(Prep 5)의 분자량은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 193,2Da이고, 아미노산 서열이 Ser(세린)-Ser(세린)으로 된 세리신펩타이드로 확인되었다. 즉, Biogel 분획에 의하여 저분자화된 세리신펩타이드를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 사용 목적에 따라 적절한 분자량의 세리신펩타이드를 획득할 수 있게 된다. 도 5는 Biogel 분획물 중 Prep 5의 분자량을 ESI(Electrospray ionization)로 분석한 결과를 나타낸 것이다.

즉, 한외여과막에 의한 분획과 Biogel 분획에 의해 저분자량의 세리신 펩타이드를 획득하여 분말화 함으로써 피부 모델링 팩용 화장료로서의 제형 및 사용이 용이할 뿐만 아니라 피부에 적용시 피부에의 침투가 용이하게 됨에 따라 미백 및 보습효과를 향상시킬 수 있게 된다.

[피부 모델링 팩용 화장료의 제조]

모델링 팩은 분말상의 화장료를 물과 혼합하는 경우에 경화 또는 겔화 반응이 일어나고, 그 결과 형성된 겔을 팩 형태로 피부에 도포하여 사용하는 필 오프 타입의 팩을 말한다.

즉, 모델링 팩은 주요 성분인 알긴산나트륨이 칼슘이온과 같은 2가의 양이온과 반응하여 겔화가 이루어지면서 고무처럼 굳어지는 원리를 이용하는데, 제형 반응의 특징상, 알긴산나트륨과 황산칼슘이 단독으로 존재할 때는 아무런 반응이 일어나지 않으나, 물과 혼합하면 황산칼슘이 칼슘이온으로, 알긴산나트륨이 알긴산으로 해리되고, 이때 칼슘이온과 알긴산이 서로 반응하여 겔화가 이루어지는 것이다.

따라서, 본 발명의 피부 모델링 팩 화장료는, 규조토분말 65 내지 85 중량부, 알긴산나트륨 5 내지 10 중량부, 황산칼슘 5 내지 10 중량부, 피로인산칼륨 1 내지 3 중량부, 및 황금누에고치로부터 추출된 세리신 0.05 내지 1.0 중량부를 포함하되, 분말상으로 제형된다.

상기 규조토 분말은, 팩의 베이스를 형성하는 분말로서 물과 혼합시 겔을 형성하는 기본성분으로서, 규조토는 미세한 입자로서 덩어리 지지 않는 성질을 가진 피부 부착 성 점토광물로서 제품의 제형을 부드럽고 매끈하게 유지하게 되며 피부 부착 성을 조절하는 역할을 함과 동시에 피부 표면에 부드럽게 작용하여 노화된 각질이나 노폐물을 제거해 줌으로서 피부 세정력과 피부 개선 효과가 있다.

또한, 상기 피로인산칼륨은 용해도가 크고 흡습성이 강한 물질로서, 겔화 조절제로서 이용된다. 즉, 피로인산칼륨의 함량이 1중량부 미만일 경우 겔 형성이 잘 이루어지지 않아 바람직하지 못하고, 3중량부를 초과하는 경우 형성되는 겔이 유연해지는 장점은 있으나, 겔 형성시간이 길어지고 겔 강도가 약해져 바람직하지 못하다.

또한, 황금누에고치로부터 추출된 세리신은, 상기한 바와 같이, 황금누에고치의 생사를 열수추출한 후 가수분해, 한외여과막에 의한 여과 및 Biogel 분획에 의하여 저분자화 된 세리신펩타이드가 바람직하다.

Claims (4)

1. 황금누에고치 생사와 증류수의 욕비를 1:15~25로 하여 완전히 침지시킨 상태에서 80~120℃의 고온에서 1~3시간 동안 정련하여 황금누에고치로부터 세리신을 추출하는 제1단계와,
   상기 제1단계에서 추출된 세리신을 포함하는 수용액에 알칼라아제 효소, 플라보자임 효소 및 프로타멕스 효소를 상기 세리신에 대해 각 1.5%(w/w)비율로 첨가하여 60℃에서 36시간 동안 가수분해하는 제2단계와,
   상기 제2단계에서 가수분해된 세리신의 분말을 증류수를 혼합한 용액을 원심분리하여 상등액을 분리한 후 10Kda 필터의 한외여과막에 의하여 분획 및 여과하는 제3단계와.
   상기 제3단계의 10Kda 필터의 한외여과막에 의한 분획물을 Biogel 분획에 의하여 용출순서에 따라 5종의 분출물로 분획하여 수득하되, 수득한 분출물의 아미노산 서열이 Ser(세린)-Ser(세린)으로 된 세리신펩타이드인 제4단계와,
   상기 제4단계에서 수득한 세리신펩타이드 0.05 내지 1.0 중량부와, 규조토분말 65 내지 85 중량부와, 알긴산나트륨 5 내지 10 중량부와, 황산칼슘 5 내지 10 중량부와, 피로인산칼륨 1 내지 3 중량부를 포함하여 분말상의 피부 모델링 팩용 화장료로 제형하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 모델링 팩용 화장료의 제조방법.
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