KR101925585B1 - 커피생두 발효 추출물을 유효성분으로 포함하는 화장료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피생두 발효 추출물을 유효성분으로 포함하는 화장료 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 커피생두 발효 추출물은 세포 내 활성산소에 대해 높은 내성을 유도하여 세포의 증식 및 생존율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 커피생두 발효 추출물은 피부세포의 노화를 억제하고 세포 증식을 촉진하여 기능성 바디 및 헤어 세정제, 화장품 등의 개발에 유용하게 활용될 수 있다.

Description

커피생두 발효 추출물을 유효성분으로 포함하는 화장료 조성물{COSMETIC COMPOSITION COMPRISING FERMENTED EXTRACTS OF GREEN COFFEE BEANS}

본 발명은 커피생두 발효 추출물을 유효성분으로 포함하는 화장료 조성물에 관한 것이다.

사람들의 삶이 점점 윤택해지면서, 신체의 내적인 노화뿐만 아니라 외적인 부분에 발생하는 노화를 막고자 하는 관심이 증대되고 있다. 특히, 외적인 노화 연구에서는 피부에 대한 많은 연구가 진행되고 있는데, 피부 노화는 크게 내인성 노화와 외인성 노화로 구분된다. 내인성 노화는 외부 영향과 상관없이 시간이 지남에 따라 피부의 구조와 기능이 지속적으로 감퇴되는 것을 의미하며, 외인성 노화는 장기간에 걸친 자외선, 담배, 환경오염 등의 노출로 인해 발생하는 피부조직의 변화를 의미한다.

특히, 피부노화에 관한 연구에서 가장 중요하게 다루어지는 것은 활성산소(reactive oxygen species, ROS)이다. 활성산소는 산소와는 다르게 매우 강한 활성을 가진, 불안정한 상태이며, 환경오염, 화학물질, 자외선, 혈액순환장애, 스트레스 등으로 발생하게 된다. 이러한 활성산소는 적당량이 존재할 경우 세균 및 이물질로부터 우리 몸을 보호하지만, 과잉 생산되면 인체에 산화작용을 일으켜 피부세포에 산화적 스트레스를 가하게 되어 피부노화를 가속시키게 된다.

한편, 피부세포 노화 방지 기능을 갖는 원료들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 중 커피생두에 다량 함유된 폴리페놀 화합물의 일종인 클로로겐산에 대한 연구가 진행되고 있다. 클로로겐산(chlorogenic acid)은 신체 내에서 항노화, 항산화 작용을 한다고 알려져 있으며, 콜레스테롤 생합성 억제, 항암작용 등의 각종 긍정적인 효과도 있다(Park SH, 2011).

본 발명자들은 특정 균주로 발효시킨 커피생두 추출물이 발효시키지 않은 생두 추출물에 비해 활성산소에 대해 높은 내성을 유도하여 세포 생존율을 증가시킴을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

Park SH, Han SB, and Kim YS (2011) Physiological Activity of Polyphenol and Chlorogenic Acid. Journal of Biomedical Research. 12(2): 61-69.

본 발명의 목적은 산화 스트레스로부터 피부세포를 보호하여 노화를 억제하는 커피생두 발효 추출물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 커피생두 발효 추출물을 유효성분으로 포함하는 화장료 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 커피생두 발효 추출물은 세포 내 활성산소에 대해 높은 내성을 유도하여 세포의 증식 및 생존율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 커피생두 발효 추출물은 피부세포의 노화를 억제하고 세포 증식을 촉진하여 기능성 바디 및 헤어 세정제, 화장품 등의 개발에 유용하게 활용될 수 있다.

도 1은 커피생두 발효 추출물, 원두 추출물 및 생두 추출물의 농도별 처리에 따른 세포 생존율을 나타낸 그래프이다.
도 2는 농도별 H₂O₂ 스트레스 조건에서 커피생두 발효 추출물, 원두 추출물 및 생두 추출물 처리에 따른 세포 생존율을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 일 측면으로, 커피생두 발효 추출물을 유효성분으로 포함하는 화장료 조성물을 제공한다. 상기 화장료 조성물은 항산화 효과 및 우수한 피부 노화 방지 효과를 갖는다.

커피콩은 크게 생두 및 원두로 구분된다. 커피생두(green coffee bean)는 커피열매(coffee cherry)를 수확한 후에 그 과피와 과육을 제거하고 얻은 내부의 씨앗을 건조한 것을 의미한다. 커피생두는 커피존(Coffee zone) 또는 커피벨트(Coffee belt)라고 하는 남위 25도부터 북위 25도 사이의 지역에서 재배되는데, 커피의 품종, 재배지역의 특성, 재배방법, 기후조건, 수확방법, 건조방법, 로스팅, 분쇄 등의 다양한 요소에 따라 커피의 향미에 차이가 있는 것으로 알려져 있다.

커피생두의 품종은 크게 아라비카(Coffea arabica)와 로부스타(Coffea robusta) 품종으로 구분된다. 주로 남미, 중미 및 에티오피아 등 일부 아프리카의 해발 800m 이상의 서늘한 고산지대에서 재배되는 아라비카 커피콩는 전세계 커피콩 생산량의 65%를 차지하며, 향기 품질이 우수하고 적당한 신맛과 쓴맛이 조화를 이루므로 최상급의 커피로서 고급커피 전문점에서 사용하고 있다. 또한, 로부스타 커피콩은 전세계 생산량의 35% 를 차지하며, 베트남, 인디아, 인도네시아, 태국 등 동남아시아와 우간다, 코티드브아르 등 대부분의 아프리카 국가의 해발 600m 이하의 고온 다습한 지역에서 재배되며, 좋은 향은 약하고, 반면에 거칠고 강한 고무탄 냄새가 나며, 신맛이 적고 쓴맛이 강하므로 가격이 저렴하여 주로 인스탄트커피의 원료나 진한 에스프레소에 사용되고 있다.

커피생두는 크게 건식가공법과 습식가공법으로 건조된다. 상기 건식가공법은 자연건조법이라고도 하며, 크게 3단계(세척-건조-박피)의 과정으로 진행된다. 건식가공법은 물이 부족하고 햇빛이 좋은 지역에서 수확된 커피 열매의 불순물을 제거하고 흐르는 물에 세척을 한 후에 햇볕이 내리쬐는 넓은 공간에서 날씨에 따라 약 2주 내지 4주간 1차 건조시킨 후에, 건조된 체리과육을 제거하고 얻은 씨앗의 최종 수분함량이 10 내지 12%가 되도록 건조한다. 브라질, 에티오피아, 에콰도르, 인도네시아, 베트남 등에서 이 건식가공법을 많이 이용하고 있다. 상기 습식가공법은 수세건조법이라고도 하며, 기계장치를 통하여 외과피(fruit)를 제거하고, 내과피에 덮여있는 점액질(mucilage)을 물속에서 10 내지 24시간 동안 자연발효를 거쳐 점액질을 제거하고, 이를 세척하여 평균 수분함량을 약 57%로 적정한 다음, 열풍 건조 또는 자연건조 방식으로 건조시켜서 평균 수분함량이 10 내지 13%가 되도록 한다. 이 같은 습식가공법은 많은 설비와 노동력을 필요로 하지만 생두의 품질은 건식가공법에 비해 우수한 것으로 알려져 있으며, 콜롬비아, 자마이카, 하와이, 과테말라 등에서는 이 습식가공법을 이용하여 고급의 아라비카 커피를 생산하고 있다. 건조된 커피콩은 도정공장에서 외과피가 제거된 내과피 생두(parchment green bean)의 상태로 저장/보관하고, 판매시 내과피를 제거한 후 결점 생두선별, 크기별 등급분류 및 포장한 후 판매한다.

커피원두는 생두를 로스팅(roasting) 한 것이다. 이때 로스팅이란 생두에 열을 가하여 볶는 것으로, 커피 특유의 맛(flavor)과 향을 생성하는 공정을 말한다. 좀 더 구체적으로, 커피 로스팅이란 생두에 열을 가해 조직을 최대한 팽창시켜 생두가 가진 여러 성분(수분, 지방분, 섬유질, 당질, 카페인, 유기산, 탄닌 등)을 조화롭게 표현하는 일련의 작업을 말한다. 생두 상태에서는 아무 맛이 없고 그저 딱딱한 씨앗에 불과하여 음용 가능한 커피를 만들기 위해서는 로스팅 단계를 거쳐야 한다.

본 발명에 따른 커피생두 발효 추출물은 다음과 같이 제조할 수 있다. 커피생두를 분쇄한 후, 균주의 성장에 필요한 성분 및 정제수를 첨가하여 발효시킨다. 이후, 상기 발효된 커피생두액을 원심분리하고 여과지로 여과하여 미생물을 제거함으로써 제조될 수 있다.

상기 커피생두를 분쇄하는 단계에서, 커피생두를 50 ㎛ 내지 200 ㎛, 바람직하게는 90 ㎛ 내지 130 ㎛의 입자크기로 분쇄할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 50 g의 커피생두를 100 ㎛의 입자크기로 분쇄하였다.

또한, 상기 분쇄된 커피생두 분말을 발효시키는 단계에서, 발효공정에 사용되는 발효 균주로서는 Bacillus amyloliquefaciens가 사용될 수 있다. 이때, 발효는 28 내지 37℃에서 2 내지 15일 동안 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 균주를 이용하여 32℃에서 7일 동안 발효시켰다.

본 발명의 일실시예에서는 커피원두, 생두 및 생두 발효 추출물 처리에 따른 세포 생존율의 변화를 관찰하였다. 관찰 결과, 생두 발효 추출물을 처리한 세포의 생존율이 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 생두, 원두 순으로 높게 나타났다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 H₂O₂ 스트레스 조건에서 커피원두, 생두 및 생두 발효 추출물 처리에 따른 세포 생존율의 변화를 관찰하였다. 관찰 결과, H₂O₂ 스트레스 상황에서 생두 발효 추출물을 처리한 세포의 생존율이 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로는 생두, 원두 순으로 높게 나타났다. 이를 통해, 상기와 같이 제조된 생두 발효 추출물이 활성산소에 대해 높은 내성을 유도하여 세포의 생존율을 증가시킴을 확인하였다.

또한, 본 발명에 따른 커피생두 발효 추출물은 화장료 조성물의 전체 중량에 대하여 0.1 내지 30 중량% 함유될 수 있으며, 1 내지 20 중량% 함유될 수 있다.

본 발명의 화장료 조성물에 포함되는 성분은 상기 유효 성분 이외에 화장료 조성물에 통상적으로 이용되는 성분들을 포함할 수 있으며, 예컨대 항산화제, 안정화제, 용해화제, 비타민, 안료 및 향료와 같은 통상적인 보조제, 그리고 담체를 포함할 수 있다.

본 발명의 화장료 조성물은 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있으며, 예를 들어, 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 클렌징, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이 등으로 제형화 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

보다 상세하게는, 유연 화장수, 스킨로션, 스킨소프너, 스킨토너, 아스트린젠트, 로션, 영양 화장수(밀크로션), 수분로션, 영양로션, 영양 크림, 마사지 크림, 수분크림, 핸드크림, 파운데이션, 에센스, 영양 에센스, 아이크림, 클렌징 크림, 클렌징 폼, 클렌징 로션, 바디로션, 바디클렌저, 클렌징 워터, 팩, 비누, 스프레이 또는 파우더의 제형으로 제조될 수 있다.

본 발명의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물성유, 식물성유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 제형이 용액 또는 유탁액인 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용해화제 또는 유탁화제가 이용될 수 있고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 이용될 수 있다.

본 발명의 제형이 현탁액인 경우에는 담체 성분으로서 물, 에탄올 또는 프로필렌글리콜과 같은 액상의 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁제, 미소 결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 아가 또는 트라칸트 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오로히드로카본, 프로판/부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.

본 발명의 제형이 계면활성제 함유 클렌징인 경우에는 담체 성분으로서 지방족 알코올 설페이트, 지방족 알코올 에테르 설페이트, 설포숙신산 모노에스테르, 이세티오네이트, 이미다졸리늄 유도체, 메틸타우레이트, 사르코시네이트, 지방산 아미드 에테르 설페이트, 알킬아미도베타인, 지방족 알코올, 지방산 글리세리드, 지방산 디에탄올아미드, 식물성 유, 라놀린 유도체 또는 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 화장료 조성물이 비누, 계면활성제 함유 클렌징 제형 또는 계면활성제 비함유 클렌징 제형일 경우, 피부에 도포한 후 닦아내거나 떼거나 물로 씻어낼 수도 있다. 구체적인 예로서, 상기 비누는 액상비누, 가루비누, 고형비누 및 오일비누이며, 상기 계면활성제 함유 클렌징 제형은 클렌징 폼, 클렌징 워터, 클렌징 수건 및 클렌징 팩이며, 상기 계면활성제 비함유 클렌징 제형은 클렌징 크림, 클렌징 로션, 클렌징 워터 및 클렌징 겔이며, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 화장 방법은 본 발명의 화장료 조성물을 이용하는 모든 화장 방법을 일컫는다. 즉, 화장료 조성물을 이용하는 당업계에 공지된 모든 방법이 본 발명의 화장 방법에 속한다. 본 발명의 화장료 조성물은 단독 또는 중복하여 사용하거나, 본 발명 이외의 다른 화장료 조성물과 중복하여 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 화장료 조성물은 통상적인 사용방법에 따라 사용될 수 있으며, 사용자의 피부 상태 또는 취향에 따라 그 사용횟수를 달리할 수 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

비교예 1. 커피원두 및 생두 추출물의 제조

커피원두 및 커피생두 각각 50 g을 100 ㎛의 입자크기로 분쇄한 후, 증류수와 36시간 동안 교반하여 200 rpm에서 원심분리하고, 60℃에서 열수 추출하여 커피원두 및 생두 추출물을 제조하였다.

실시예 1. 커피생두 발효 추출물의 제조

50 g의 커피생두를 100 ㎛의 입자크기로 분쇄하였다. 분쇄한 생두에, 50 g의 사탕수수 분말 및 1 g의 소금을 첨가하고 정제수로 500 ㎖까지 맞춘 후, Bacillus amyloliquefaciens를 처리하여 32℃에서 2시간 동안 6μm파장의 적외선을 조사한 후 7일 동안 발효시켰다. 발효된 커피생두액을 4,700 rpm에서 15분 동안 원심분리한 후, 0.45 ㎛의 pore를 갖는 여과지를 이용하여 미생물을 제거하고 발효 추출물을 수득하였다.

실험예 1. 커피생두 발효 추출물 처리에 따른 세포 생존율 변화 확인

마우스의 피부 섬유아세포(#87022501, Sigma)를 2 mM의 글루타민 및 10% Fetal Bovine Serum (FBS)을 첨가한 DMEM 배지에 처리하여 5% CO₂ 및 37℃의 조건에서 4일 동안 배양하였다. 계대 배양을 통해 세포의 밀도가 2×10⁶ cells/well이 되었을 때, 이를 96 웰 플레이트에 1×10⁴ cells/well의 밀도로 배양하였다. 상기 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 커피원두, 생두 및 생두 발효 추출물을 각 웰에 0, 1, 10, 25, 50, 100 및 200 ㎍/㎖씩 각각 첨가하여 5%(v/v) CO₂ 및 37℃의 조건에서 24시간 동안 배양하였다. 이후, MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) 분석기법을 이용하여 각 플레이트의 세포 생존율을 측정하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1에 나타난 바와 같이, 커피생두 발효 추출물을 첨가한 플레이트의 세포 생존율이 생두 추출물을 첨가한 플레이트의 세포 생존율보다 약 25%, 원두 추출물을 첨가한 플레이트의 세포 생존율보다 약 38% 증가하였다. 또한, 각각의 추출물 농도가 10 ㎍/㎖ 이상일 때, 세포 생존율이 급격히 증가하였고, 10 ㎍/㎖ 이상의 추출물 농도에서 비슷한 세포 생존율이 관찰되었다. 이는 커피생두 발효 추출물의 세포 생존율을 증가시키는 효과가 10 ㎍/㎖ 이상의 추출물 농도에서 유효함을 나타낸다.

실험예 2. 커피생두 발효 추출물의 H ₂ O ₂ 스트레스에 대한 내성 효과 확인

마우스의 피부 섬유아세포(#87022501, Sigma)를 2 mM의 글루타민 및 10% Fetal Bovine Serum (FBS)을 첨가한 DMEM 배지에 처리하여 5% CO₂ 및 37℃의 조건에서 4일 동안 배양하였다. 계대 배양을 통해 세포의 밀도가 2×10⁶ cells/well이 되었을 때, 이를 96 웰 플레이트에 1×10⁴ cells/well의 밀도로 배양하였다. 각 플레이트에 0, 10, 20, 50, 100 및 150 μM의 H₂O₂만을 각각 처리한 대조군을 준비하였다.

또한, 상기 비교예 1 및 실시예 1에서 제조한 커피원두, 생두 및 생두 발효 추출물을 50 ㎍/㎖씩 플레이트에 각각 첨가한 후, 0 내지 150 μM의 H₂O₂를 각각 처리하여 실험군을 준비하였다. 대조군 및 각 실험군을 5%(v/v) CO₂ 및 37℃의 조건에서 24시간 동안 배양하였다. 이후, MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) 분석기법을 이용하여 각 플레이트의 농도별 산화 스트레스 상황에서의 세포 생존율을 측정하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2에 나타난 바와 같이, H₂O₂ 스트레스 조건에서 커피생두 발효 추출물을 첨가한 플레이트의 세포 생존율이 원두 및 생두 추출물을 첨가한 플레이트의 세포 생존율보다 약 25% 증가하였으며, 대조군의 세포 생존율보다 약 200% 증가하였다. 또한, 50 μM 이상의 H₂O₂ 농도에서, 커피생두 발효 추출물을 첨가한 플레이트의 세포 생존율이 원두 및 생두 추출물을 첨가한 플레이트와 대조군의 세포 생존율보다 높게 관찰되었다. 이는 커피생두 발효 추출물이 활성산소에 대해 높은 내성을 유도하여 세포의 증식 및 생존율을 증가시킴을 의미한다.

Claims (6)

1. 커피생두 발효 추출물을 유효성분으로 포함하고, 상기 발효는 Bacillus amyloliquefaciens 균주를 이용하는 것인, 항산화용 화장료 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 커피생두 발효 추출물은 하기의 단계를 통해 추출되는 것을 특징으로 하는, 화장료 조성물:
   1) 커피생두를 분쇄하는 단계;
   2) 분쇄된 커피생두 분말을 발효시키는 단계; 및
   3) 상기 발효된 커피생두액을 원심분리하고 여과지로 여과하여 미생물을 제거하는 단계.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 단계 2)의 발효가 28 내지 37℃에서 2 내지 15일 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 화장료 조성물.
5. 제2항에 있어서,
   상기 커피생두 발효 추출물이 화장료 조성물 총 중량 대비 0.1 내지 30 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 화장료 조성물.
6. 제1항에 있어서,
   상기 화장료 조성물이 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 클렌징, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이로 구성된 군으로부터 선택되는 제형을 갖는 것을 특징으로 하는, 화장료 조성물.

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