KR102340278B1 - 온주밀감, 비자, 편백 오일을 포함하는 마이크로캡슐 - Google Patents

Abstract

본 발명의 온주밀감, 비자, 편백 오일을 포함하는 항산화, 항균, 항아토피용 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물을 포함하는 휘발성이 큰 오일을 마이크로캡슐로 제작하여 조성물이 휘발되는 것을 방지하여 효과를 지속시킬 수 있으며, 상기 마이크로캡슐을 이용하여 항균 및 항아토피 효과를 가지는 기능성 섬유, 원단, 및 종이 제작에 활용할 수 있다.

Description

온주밀감, 비자, 편백 오일을 포함하는 마이크로캡슐{microcapsule including Citrus unshiu, Torreya nucifera, and Chamaecyparis obtusa}

본 발명은 온주밀감, 비자, 편백 오일을 포함하는 항균, 항산화, 항아토피용 마이크로캡슐과 상기 마이크로캡슐이 코팅된 섬유에 관한 것이다.

온주밀감(溫州蜜柑, Citrus unshiu)은 한국, 일본, 중남미, 흑해 등지에 분포하는 상록성 소교목이다. 온주밀감 열매는 편구형(扁球形)이고 지름은 5-8cm이며 황적색으로 성숙하며, 귤, 감귤(柑橘) 또는 밀감(蜜柑)이라고 불린다. 또한 과실 껍질이 잘 떨어지고 열매는 생식한다. 대한민국에서는 남해안 기후대에서 재배되며 조생종, 중생종, 만생종 등 10여 종류가 있다.

비자(榧子, Torreya nucifera)는 구과식물강 구과목 개비자와에 속하는 침엽수로 일본 남부가 원산지이며, 비자 열매 속에는 비자라고 부르는 씨가 들어 있는데 예로부터 구충제로 널리 사용되어 왔다.

편백(扁柏, Chamaecyparis obtusa)은 일본 원산의 상록교목이다. 높이는 30~40m, 폭은 1~2m 가량이며, 나무 껍질은 적갈색이고, 작은 바늘 모양의 잎이 가지에 밀생한다. 봄에 가지 위에 작은 꽃이 피며, 10월에 녹색의 구과가 붉은색으로 익는다. 잎과 목재에는 1%의 정유가 포함되어 있으며, 약용으로 이용되고 있다. 편백나무에는 피톤치드라는 천연 항균물질이 다량 함유되어 있어 살균 작용이 뛰어난 것으로 알려져 있다.

상기의 천연식물 자원은 한정되어 있으며, 천연 오일의 수율은 높지 않다. 따라서 천연오일의 단독 기능을 향상시켜, 천연오일의 효율적을 사용할 수 있는 기술이 필요하다.

대한민국 등록특허 제10-0905386호

본 발명의 하나의 목적은 온주밀감, 비자, 편백 오일을 7~8: 0~1: 2~3의 중량비(w/w)로 함유하는 혼합 오일을 유효성분으로 포함하는 항균, 항산화 또는 항아토피용 마이크로캡슐을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 온주밀감, 비자, 편백 오일을 7~8: 0~1: 2~3의 중량비(w/w)로 함유하는 혼합 오일을 유효성분으로 포함하는 항균, 항산화 또는 항아토피용 마이크로캡슐을 포함하는 생활화학제품 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 온주밀감, 비자, 편백 오일을 7~8: 0~1: 2~3의 중량비(w/w)로 함유하는 혼합 오일을 유효성분으로 포함하는 항균, 항산화 또는 항아토피용 마이크로캡슐이 코팅된 섬유제품을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 하나의 양태로 온주밀감, 비자, 편백 오일을 7~8: 0~1: 2~3의 중량비(w/w)로 함유하는 혼합 오일을 유효성분으로 포함하는 항균, 항산화 또는 항아토피용 마이크로캡슐을 제공한다.

본 발명의 용어 “온주밀감(Citrus unshiu)”은 한국, 일본, 중남미, 흑해 등지에 분포하는 상록성 소교목이다. 온주밀감 열매는 편구형이고 지름은 5-8cm이며 황적색으로 성숙하며, 귤, 감귤(柑橘) 또는 밀감(蜜柑)이라고 불린다. 또한 과실 껍질이 잘 떨어지고 열매는 생식한다.

본 발명의 용어 “비자(Torreya nucifera)”는 주목과에 속하는 상록 침엽교목으로 전세계적으로 우리 나라와 일본에만 제한되어 분포한다. 비자는 식용, 관상용, 공업용, 약용으로 쓰이고, 종자는 먹거나 기름을 짜내서 이용한다. 또한 한방과 민간에서는 과실을 구충, 발모, 건위, 조경, 장출혈 등에 약재로 이용하고, 목재는 건축재, 기구재, 선박용재 등에 사용하고 있다

본 발명의 용어 “편백(Chamaecyparis obtusa)”은 일본 원산의 상록교목이다. 높이 30~40m, 폭 1~2m 가량이며, 나무껍질은 적갈색이고, 작은 바늘 모양의 잎이 가지에 밀생한다. 봄에 가지 위에 작은 꽃이 피며, 10월에 녹색의 구과가 붉은색으로 익는다.

본 발명에서 용어 “오일”은 온주밀감, 비자 또는 편백에서 추출한 정유물질을 의미한다. 정유의 추출방법은 수증기 증류법, 압착법, 물 증류법, 용매추출법 등 당업계에 공지된 방법을 이용할 수 있다.

수증기증류법(Steam Distillantion)은 에센셜오일을 추출하는 방법 중에 가장 많이 사용하는 방법으로 거의 80% 이상은 수증기 증류법을 사용한다. 원료가 되는 식물을 스팀 리액터에 가열하면 증기가 발생한다. 100℃ 이상의 뜨거운 열로 인해서 식물세포의 세포벽이 파괴되고, 파괴된 식물의 혼합물들이 증기로 변하여 파이프에 모아지게 되고 수증기 형태의 혼합물들이 냉각장치로 인해서 액체로 변하게 된다. 오일은 상층부에 하부에는 증류수로 나누어져 추출하는 방법이다.

압착법(expression)은 에센셜오일을 추출하기 위해 사용하는 원료 중에 열에 민감하여 증류추출법을 사용할 수 없는 경우에 사용한다. 이러한 원료들은 될 수 있는 한 열을 가하지 않는 것이 좋은데, 압착법(expression)은 감귤류의 에센스오일 추출에 가장 널리 사용되는 저온추출법 가운데 하나이다. 주로 레몬, 오렌지. 버가못, 만 다린 등의 감귤류 겉의 껍질 있는 분비낭 세포를 압착하여 에센셜오일을 추출하는 방법으로, 열에 불안정한 감귤류를 저온에서 처리하는 방법이다. 보통 냉압착법이라고 하는데, 이런 압착법의 경우에는 시트러스 계열의 에센셜오일을 추출할 때 많이 사용하게 된다. 대부분의 감귤류 껍질의 외부에 오일이 들어 있기 때문에 껍질의 무기염류를 제거하고 추출하는 방법이다.

물 증류법(water distillation)은 식물을 완전히 물에 담그고 100℃ 이하의 온도와 낮은 압력으로 끓이는 추출법 이다. 열에 민감하지만 추출되는 시간에는 영향을 받지 않는 식물에 사용된다.

용매추출법(solvents extraction)은 큰 용기에 식물을 가득 넣고 뜨거운 용매를 부어 에센셜오일 성분이 용출 되면 용매와 수분을 진공 휘발시키는 추출법이다. 용매 추출법으로 오일 추출 후 용매가 제거된 반고형 물질을 콘크리트라고 한다. 식물의 천연왁스와 수지, 에센셜오일의 혼합물인 콘크리트를 헥산에 이중 증류하고 다시 알코올 정제해 추출한 것을 앱솔루트라고 한다. 쟈스민과 같은 수지성 에센셜오일을 추출하는 과정에서 용매추출 법을 많이 사용하며, 추출 시 사용되는 용매로는 헥산(hexane), 에테르(ether), 알코올(alcohol) 등이 있다.

본 발명에서 상기 온주밀감 오일은 온주밀감의 열매의 과육 또는 과피를 이용하여 제조할 수 있다.

본 발명에서 상기 편백 오일은 편백의 잎 또는 줄기를 이용하여 제조할 수 있다.

본 발명에서, 상기 비자 오일은 비자나무의 잎 또는 줄기를 이용하여 제조할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 온주밀감, 편백 또는 비자 오일의 단독오일 및 혼합비율을 달리한 혼합오일 12종(표 1)을 이용하여 항산화, 항균 및 주관적인 향기 평가를 확인하였다. 상기의 혼합비율은 반응표면분석을 이용하여 설계하였다.

항산화 활성은 DPPH 어세이를 수행하여 확인하였다. 분석결과, 상기 온주밀감, 비자 또는 편백 오일 단독오일의 경우, 비자 및 편백 오일은 각각 10% 미만의 자유라디칼 소거활성을 나타내었으며, 온주밀감이 약 15%의 자유라디칼 소거활성을 가짐을 확인하였다.

다음으로 혼합오일의 항산화 활성 분석결과, 단독오일을 처리할 때보다 동일 농도의 혼합오일을 처리할 때, 항산화 활성이 증가하는 것을 확인하였다. 구체적으로 시료 2(온주밀감 50%, 비자50%), 시료 10(온주밀감 75%, 편백 10%, 비자15%), 시료 12(온주밀감 75%, 비자 25%)를 처리할 경우 항산화 활성이 우수함을 확인하였으며, 특히 시료 12번의 경우 자유라디칼 소거활성이 32.9%로 확인되었으며, 시료 2 역시 23.8% 이상의 자유라디칼 소거활성을 나타내어, 온주밀감 및 비자의 함량이 높은 혼합오일이 항산화 활성이 우수함을 확인하였다.

다음으로, 온주밀감, 편백, 비자의 단독오일 및 혼합비율에 따른 혼합오일의 항균효과를 확인하고자, 여드름 원인균으로 알려진 프로피오니박테리움 아크네(P. acne)와 피부염 원인균으로 알려진 황색포도상구균(S. aureus)를 대상으로 항균성 평가를 수행하였다.

비자 오일 0.05%, 편백 오일 0.01%, 온주밀감(감귤) 오일 0.01% 농도로 P. acne와 S. aureus에 각각 처리하고 균의 생장율을 분석하였다. 분석결과, 상기 3종의 단독오일 처리시 균만 있는 양성대조군과 비교하여 균 생장율이 감소하는 것을 확인하였으며, 그 중 비자 0.05%를 처리한 P. acne 및 S. aureus의 균생장률이 75 내지 70%로 측정되어 3종의 오일 중 가장 항균활성이 우수함을 확인하였다.

다음으로 상기의 12종의 혼합오일의 항균활성을 분석한 결과, 혼합비율에 따라 단독오일보다 항균활성이 증가함을 확인하였다. 구체적으로 양성 대조군과 비교하여 혼합오일을 처리한 경우, P. acne 의 균 생장율이 78.1 내지 48.7%로 측정되었고, S. aureus의 생장율은 78.6 내지 38.5%로 측정되었다. 이중 시료 2를 처리한 경우, 균 생장률이 P. acne에서 58.1%, S. aureus에서 63.3%로 측정되었고, 시료 12를 처리한 경우 균 생장률이 P. acne에서 48.7%, S. aureus에서 38.5%로 측정되었다. 즉, 혼합비율에 따라 항균활성이 차이남을 확인하였으며, 이중 시료 2 및 시료 12의 항균활성이 가장 우수함을 확인하였다(도 3b).

주관적인 향기 평가는 20대 여성을 대상으로 평가하였으며, 향기에 대한 만족도를 0 내지 10 사이의 점수로 답하게 하였다.

온주밀감, 비자 또는 편백 오일의 단독오일 평가결과 비자 오일에 대한 향기 선호도가 가장 높게 측정되었으며, 편백오일에 대한 선호도가 가장 낮게 평가되었다.

상기 실시예에서 분석된 결과를 통계 분석하여 항산화, 항균, 주관적 만족도가 가장 우수한 혼합비율의 최적점을 도출하였다.

항산화, 항균성 및 주관적 만족도의 최적점을 도출한 결과, 온주밀감 70%, 편백 10%, 비자 20%가 공통됨을 확인하였다. 이에 최적혼합오일 비율을 검증하고자, 시료 13(온주밀감 70%, 편백 10% 및 비자 20%), 시료 14(온주밀감 70% 및 비자 30%), 시료 15(온주밀감 80% 및 비자 20%) 및 시료 16(온주밀감 80%, 편백 10% 및 비자 10%)의 혼합오일 4종을 제조하고 항산화, 항균 및 주관적 만족도를 분석하였다.

항산화 활성의 분석결과, 시료 15의 자유라디칼 소거활성이 40% 이상으로 가장 우수하였으며, 시료 13 및 시료 14 역시 30% 이상으로 측정되어 우수한 항산화 활성을 가짐을 확인하였다. 시료 16의 경우 20% 미만의 소거활성을 보여, 다소 항산화 활성이 미약함을 확인하였다(도 5b).

항균 효과 역시 위와 유사하게 시료 13 내지 15 모두 P. acne 와 S. aureus와 균 생장율을 양성대조군 기준으로 30% 이상 감소시켜 우수한 항균활성을 가짐을 확인하였으나, 시료 16의 경우 균의 생존율 약 75%으로 측정되어 항균효과가 다소 미약함을 확인하였다.

주관적인 향기 감성에 대한 평가 결과는 도 5e와 같다. 최적점 도출에 의해 제안한 혼합비율인 온주밀감 70%, 편백 10% 및 비자 20%로 구성한 시료 13은“편안한(F=1.08)”, “상쾌한(F=0.54)”, “맘에드는(F=1.15)”에 대한 점수가 다른 3개 시료보다 더 높은 결과를 나타내었다. 그러나 통계적으로 유의한 차이는 없었다. “강한”과 “새로운”에 대해서는 최적 혼합비율로 제안한 시료 13의 점수가 다른 시료들에 비하여 높지 않았다. 전반적으로 최적 혼합비율로 선정한 시료 13은 “편안한”과 “상쾌한”, “맘에드는”에 대해서 주관적으로 긍정적으로 높게 평가되어 주관적 만족도가 높음을 확인하였다.

또한, 혼합비율에 따른 오일의 항아토피 효과를 확인하고자, HaCaT 세포에 LPS와 표 1의 12종의 혼합오일(0.01%)을 처리하고 24시간 뒤의 염증 또는 아토피 바이오 마커의 발현을 분석하였다. 구체적으로 피부염증 바이오마커는 인터류킨-1β(IL-1β) 및 인터류킨-8(IL-8)을 분석하였으며, 아토피 바이오마커는 케모카인(CCL17, CCL22) 유전자를 분석하였다.

분석결과, 시료를 처리하지 않은 세포에서는 iNOS, IL-1β, IL-8, CCL17, CCL22가 모두 발현하지 않았으나, LPS를 처리한 세포에서 iNOS, IL-1β, IL-8, CCL17, CCL22 유전자 모두 발현이 유도됨을 확인하였다.

혼합비율이 상이한 12종의 혼합오일에서 시료 6를 제외하고 iNOS, IL-1β, IL-8, CCL17, CCL22 유전자 모두 발현이 억제되는 것을 확인하였다.

다음으로 상기에서 통계분석으로 도출한 최적비율로 도출된 혼합오일(시료13 내지 16)을 사용하여 혼합비율에 따른 혼합오일의 염증 및 아토피 억제 효과를 추가적으로 확인하였다. 추가 실험에서는 LPS 1㎍/㎖에 각 혼합오일을 0.05% 농도로 처리하였다.

분석결과, 시료 16을 0.05%로 처리한 세포에서 LPS에 의해 유도된 IL-1β, iNOS, CCL17 및 CCL22의 발현이 억제되지 않음을 확인하였으며, 시료 14는 CCL22의 발현 억제 효과가 높지 않았으나, 나머지 iNOS, IL-1β, IL-8, CCL17의 발현 억제 효과는 우수함을 확인하였다. 즉, 시료 16을 제외한 시료 13 내지 시료 15가 염증 또는 아토피 억제효과가 우수함을 확인하였다.

따라서 본 발명의 마이크로캡슐은 온주밀감, 비자, 편백 오일을 7~8: 0~1 : 2~3의 중량비로 함유하는 혼합 오일을 포함한다. 상기 혼합오일은 구체적으로 온주밀감, 비자, 편백 오일을 7:1:2 또는 8:0:2의 중량비로 함유할 수 있다.

상기 혼합 오일이 항균, 항산화 또는 항아토피가 우수함을 확인하였는 바, 본 발명의 마이크로캡슐은 항균, 항산화, 또는 항아토피 효과를 가진다.

또한, 주관적인 향기 감성 평가결과 만족도가 단독오일 보다 우수함을 확인하였는바, 본 발명의 마이크로캡슐은 향료로서 사용될 수 있다.

온주밀감, 비자 또는 편백 오일은 휘발성 성분이기 때문에 표면에 부유하는 경우, 대부분이 휘발된다. 따라서 상기 온주밀감, 비자 또는 편백 오일을 사용함에 따른 항산화, 항균 또는/및 항아토피 효과의 지속성이 길지 않으며, 상기 오일을 도포하여 사용하는 경우 효과 유지를 위해서 과량의 오일을 사용해야 하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 온주밀감, 비자 및 편백의 혼합오일을 마이크로캡슐로 제조하여 휘발되는 문제를 해결하였다.

본 발명의 마이크로캡슐은 압력을 가해질 경우 마이크로캡슐이 터지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서 마이크로캡슐의 벽물질로 멜라민과 포름알데히드를 사용하여 마이크로캡슐을 제조하였으며, 유화제로 스타이렌을 사용하였다. 또한 교반 속도를 조절하여 평균직경 3 또는 5㎛의 마이크로캡슐을 제조하였다. 구체적으로 6,000rpm으로 교반하여 제조한 마이크로캡슐의 평균직경 3.450㎛으로 측정되었으며, 4,000rpm으로 교반하여 제조한 마이크로캡슐의 평균직경 5.000㎛으로 측정되었다.

따라서 본 발명의 마이크로캡슐은 3㎛ 내지 5㎛의 평균직경을 가질 수 있다. 상기 마이크로캡슐은 6,000rpm 내지 4,000rpm으로 교반하여 제조된 것일 수 있다.

본 발명의 다른 양태로, 온주밀감, 비자, 편백 오일을 7~8: 0~1: 2~3의 중량비로 함유하는 혼합 오일을 유효성분으로 포함하는 항균, 항산화 또는 항아토피용 마이크로캡슐을 포함하는 생활화학제품 조성물을 제공한다.

본 발명에서 온주밀감, 비자, 편백, 오일에 관한 설명은 전술한 바와 같다.

본 발명에서 용어 생활화학제품은 홈케어 제품, 헤어제품, 피부 세정제 또는 구강 제품을 포함할 수 있다

구체적으로 상기 홈케어 제품은 의류세탁세제, 섬유유연제, 식기세정제, 식기 세척기용 세정제, 가정공간 세정제, 물티슈, 탈취제, 공기세정제, 실내방향제, 발향제, 다목적 세정제, 소독제 또는 제균제를 포함할 수 있다.

구체적으로 상기 헤어 제품은 샴푸, 린스, 트린트먼트, 헤어에센스 또는 두피팩을 포함할 수 있다.

구체적으로 상기 피부 세정제는 바디워시, 바디젤, 비누, 클렌징 폼을 포함할 수 있다.

구체적으로 상기 구강제품은 치약 또는 구강청결제를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태로 온주밀감, 비자, 편백 오일을 7~8: 0~1 : 2~3의 중량비로 함유하는 혼합 오일을 유효성분으로 포함하는 항균, 항산화 또는 항아토피용 마이크로캡슐이 코팅된 섬유제품을 제공한다.

본 발명에서 온주밀감, 비자, 편백, 오일에 관한 설명은 전술한 바와 같다.

본 발명에서 용어 “섬유”는 천연 또는 인조의 선상의 물체로 직물, 편물, 로프, 그물, 펠트 등의 섬유 제품의 원료 및 제지의 원료로 쓰이는 것을 의미한다.

상기 천연섬유에는 식물섬유, 동물섬유 및 광물섬유가 있으며, 식물섬유에는 면화, 케이폭면 및 코이어를 포함하는 종자섬유와 마닐라삼 및 사이잘삼을 포함하는 엽맥섬유, 그리고 아마,모시풀, 황마, 삼을 포함하는 인피섬유가 있다. 동물섬유에는 양모, 산양모, 낙타털 및 캐시미어를 포함하는 수모섬유와 가잠견 및 야잠견을 포함하는 견섬유가 있다. 그리고 광물섬유에는 석면이 있다.

인조 섬유는 무기섬유와 유기섬유가 있으며, 무기섬유는 금박사, 은박사를 포함하는 금속 섬유, 유리섬유, 암석섬유 및 광재 섬유를 포함하는 규산염섬유가 있다. 유기섬유에는 재생섬유, 반합성섬유, 합성 섬유가 있으며, 재생섬유로는 비스코스 레이온, 큐프라 레이온를 포함하는 섬유소섬유와 단백질섬유가 있고, 반합성섬유에는 아세테이트, 트라이아세테이트가 있으며, 합성섬유에는 폴리아마이드계, 폴리에스터계, 폴리우레탄계, 폴리우레어계, 폴리에틸렌계, 폴리염화비닐계, 폴리비닐리덴계, 폴리테트라플루오로에틸렌계, 폴리비닐알코올계, 폴리아크릴로나이트릴계, 폴리프로필렌계 섬유 등이 있다.

본 발명에서 섬유제품은 천연섬유 또는 인조섬유로 제조된 제품으로 종이 및 원단을 포함한다.

상기 섬유제품은 마이크로캡슐이 코팅된 섬유를 이용하여 제조된 종이 원단이거나, 종이 또는 원단의 1면 이상에 상기 마이크로캡슐이 코팅된 것을 특징으로 한다.

상기 섬유제품은 구체적으로 의류, 스카프, 넥타이 및 가방을 포함하는 패션제품, 벽지, 포장재, 인테리어용 원단을 포함할 수 있다.

상기 마이크로캡슐이 코팅된 원단은 사용자의 피부와의 마찰에서 가해지는 압력으로 마이크로캡슐이 파괴되고, 마이크로캡슐 내의 혼합오일이 피부와 접촉하여 항산화, 항균 또는 항아토피 효과를 낼 수 있다.

본 발명의 온주밀감, 비자, 편백 오일을 포함하는 항산화, 항균, 항아토피용 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물을 포함하는 휘발성이 큰 오일을 마이크로캡슐로 제작하여 조성물이 휘발되는 것을 방지하여 효과를 지속시킬 수 있으며, 상기 마이크로캡슐을 이용하여 항균 및 항아토피 효과를 가지는 기능성 섬유, 원단 및 종이 제작에 활용할 수 있다.

도 1a은 비자 잎, 편백, 온주밀감(감귤) 오일의 농도별 세포독성을 분석한 결과이다.
도 1b은 비자 잎, 편백, 온주밀감(감귤) 오일의 혼합비율에 따른 12종의 혼합오일 처리농도에 따른 세포독성을 분석한 결과이다.
도 2a는 아스코르빈산의 농도에 따른 자유라디칼 소거활성을 측정한 결과이다.
도 2b는 비자 잎, 편백나무, 온주밀감(감귤)의 각 단독오일의 처리농도에 따른 자유라디칼 소거활성을 측정한 결과이다.
도 2c는 비자 잎, 편백나무, 온주밀감(감귤)의 혼합오일의 자유라디칼 소거활성을 측정한 결과이다.
도 3a은 비자 잎 오일 0.05%, 편백나무 오일 0.01%, 온주밀감(감귤) 오일0.01% 농도에서 항균효과의 분석결과로, (A) P.acne 및 (B) S. aureus에 각 단독오일을 처리한 후 균의 생장률을 측정한 결과이다.
도 3b는 (A) P.acne 및 (B) S. aureus에 혼합오일 12종을 0.01%의 처리한 후 균의 생장률을 측정한 결과이다.
도 4a는 비자 잎, 편백나무, 온주밀감(감귤)의 단독오일의 주관적 향기 만족도를 분석한 결과이다.
도 4b는 비자 잎, 편백나무, 온주밀감(감귤)의 혼합오일 12종의 주관적 향기 만족도를 분석한 결과이다.
도 5a은 통계를 통해 도출된 최적혼합비율의 혼합오일 4종(시료 13 내지 시료 16)의 농도에 따른 세포독성을 분석한 결과이다.
도 5b은 통계를 통해 도출된 최적혼합비율의 혼합오일 4종(시료 13 내지 시료 16)의 항산화 활성을 분석한 결과이다.
도 5c는 통계를 통해 도출된 최적혼합비율의 혼합오일 4종(시료 13 내지 시료 16)의 P.acne 에 대한 항균효과를 분석한 결과이다.
도 5d는 통계를 통해 도출된 최적혼합비율의 혼합오일 4종(시료 13 내지 시료 16)의 S. aureus에 대한 항균효과를 분석한 결과이다.
도 5e는 통계를 통해 도출된 최적혼합비율의 혼합오일 4종(시료 13 내지 시료 16)의 주관적인 향기 만족도를 분석한 결과이다.
도 6a는 비자 잎, 편백나무, 온주밀감(감귤)의 혼합오일 12종의 피부염증 및 아토피 억제 효과를 분석한 결과이다.
도 6b는 통계를 통해 도출된 최적혼합비율의 혼합오일 4종(시료 13 내지 시료 16)의 피부염증 및 아토피 억제효과를 분석한 결과이다.
도 7a는 본 발명의 마이크로캡슐(3㎛)의 주사전자현미경 이미지이다.
도 7b는 본 발명의 마이크로캡슐(5㎛)의 주사전자현미경 이미지이다
도 7c는 상기 3㎛ 마이크로캡슐의 특성분석 결과이다.
도 7c는 상기 5㎛ 마이크로캡슐의 특성분석 결과이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다

1. 재료의 준비

온주밀감(Citurs unshiu)의 과육, 편백나무(Chamaecyparis obtusa)의 잎과 줄기, 비자(Torreya nucifera) 잎의 천연 오일을 사용하였다.

상기 3종의 오일을 반응표면분석을 이용하여 표 1의 조성으로 설계하여 서로 다른 중량의 혼합비를 가지는 12종의 혼합오일을 준비하였다.

시료번호	온주밀감 (%)	편백 (%)	비자 (%)
1	50	50	0
2	50	0	50
3	0	50	50
4	50	25	25
5	50	25	25
6	50	30	20
7	50	20	30
8	25	37.5	37.5
9	75	15	10
10	75	10	15
11	75	25	0
12	75	0%	25

2. 세포독성 평가

세포독성을 확인하고자, DMEM 배지로 배양한 HaCaT 세포에 각 시료를 처리하고, MTT 어세이를 수행하여 세포의 생존율을 측정하였다.

단독오일

먼저, 온주밀감, 편백나무 및 비자의 각 단독오일의 농도에 따른 세포독성을 분석하였다. 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2%(w/w)의 농도로 처리하여 세포독성 분석하였다. 세포는 인간 피부섬유아세포(HaCaT)를 사용하였다.

비자 오일은 0.1% 이상의 농도부터 세포생존율이 28.3 % 미만으로 감소하여 0.1% 이상의 농도에서 세포독성을 가짐을 확인하였으며, 편백나무 오일의 경우 0.05% 농도에서 세포생존율이 20.8 % 까지 감소함을 확인하였고, 온주밀감 오일 역시 0.05% 에서 세포생존율이 28.6 %로 감소하는 것을 확인하였는 바, 편백나무 및 온주밀감 오일은 0.05% 이상의 농도에서 세포독성을 가짐을 확인하였다(도 1a)

혼합오일

다음으로, 상기 표 1에서 온주밀감, 편백나무 및 비자의 오일을 혼합비율을 달리하여 제조한 12종의 혼합오일의 세포독성을 평가하였다. 단독오일과 비교하였을 때 혼합오일 12종 모두 0.1% 이상의 농도를 처리하였을 때, 세포 생존율이 현저하게 감소하는 것을 확인하였는바, 혼합오일이 동일농도에서 단독오일보다 세포독성이 다소 강함을 확인하였다. 그러나 상기 12종의 혼합오일 모두 0.01% 이하의 농도를 처리하는 경우 세포독성을 나타내지 않음을 확인하였다(도 1b)

3. 항산화 활성

항산화 활성은 DPPH assay을 이용하여 분석하였다. 항산화 활성을 검증하기 위한 양성 대조군으로 아르코르빈산을 사용하였다.

먼저 아스코르빈산의 처리 농도가 증가할수록 자유라디칼 소거활성이 증가하는 것을 확인하였으며, 100㎍/㎖ 처리하였을 때 40%의 자유라디칼 소거활성을 가짐을 확인하였다(도 2a).

단독오일

온주밀감, 편백나무 및 비자의 단독오일의 농도에 따른 자유라디칼 소거활성을 측정하였다. 오일의 처리농도는 상기 세포독성에서의 결과를 바탕으로 세포독성이 없는 농도인 0.005% 및 0.01%를 이용하였다.

분석결과, 비자 및 편백나무 오일의 경우 0.01% 농도에서 자유라디칼 소거활성이 10% 미만으로 미약함을 확인하였으며, 온주밀감(감귤) 오일을 0.01%의 농도로 처리시 약 15%의 자유라디칼 소거활성을 보여, 비자 잎과 편백나무 오일보다는 높은 자유라디칼 소거활성을 보였으나, 아스코르빈 산(약 40%)에 비해 항산화 효과가 미약한 것을 확인하였다(도 2b).

혼합오일

다음으로, 혼합오일 12종의 항산화 활성을 확인하였다. 세포독성이 없는 것으로 확인된 0.01%의 농도의 시료를 사용하였다. 측정결과, 동일 농도의 단독처리 오일을 처리할 때보다, 혼합오일 처리시 항산화 활성이 증가하는 것을 확인하였다.

구체적으로, 시료 2, 10, 12의 경우, 온주밀감(0.01%) 단독오일보다 동일농도에서 자유라디칼 소거활성이 높아 항산화 우수함을 확인하였다. 특히, 시료 12의 경우 저해활성이 32.9%로 온주밀감 단독처리보다 자유라디칼 소거 활성이 약 2배 증가 하였고, 시료 2는 23.8%, 시료 10은 18.8%의 자유라디칼 소거활성을 나타내어, 온주밀감 및 비자 오일의 함량이 높은 혼합오일이 항산화 활성이 우수함을 확인하였다(도 2c).

4. 항균성 평가

항균성 평가는 여드름 원인균으로 알려진 프로피오니박테리움 아크네(P. acne)와 피부염 원인균으로 알려진 황색포도상구균(S. aureus)를 대상으로 테스트를 수행하였다.

상기의 세포독성 평가를 바탕으로 세포독성이 없는 농도로 항균성을 평가하였다. 비자 잎 오일 0.05%, 편백나무 오일 0.01%, 온주밀감(감귤) 오일 0.01% 농도로 P. acne 와 S. aureus 에 각각 처리하고 균의 생장율을 분석하였다.

분석결과, 비자 잎, 편백나무, 온주밀감의 단독오일을 처리한 P. acne 균의 생장율이 균만 있는 대조군(100%)과 비교하여 비자 0.05% 처리시 78.1 %, 편백나무 0.01% 처리시 88.1 %, 감귤 0.01% 처리시 86.2 %로 측정되었다. 균생장률이 11.9 내지 21.9 %가 감소하여, 상기 3종의 오일 모두 P. acne에 대한 항균활성을 가짐을 확인하였다.

또한 S. aureus 균에 상기 오일을 처리하면 균만 있는 대조군(100%)에 비해, 비자 0.05 % 처리시 73.1 %, 편백 0.01% 처리시 78.1 %, 감귤 0.01 % 처리시 80.2 %로 균생존률이 측정되어, 균 생장률이 19.8 내지 26.9 %로 감소하여, 상기 3종의 오일 모두 S. aureus에 대한 항균활성을 가짐을 확인하였다(도 3a).

혼합오일

다음으로 혼합오일 12종의 항균성을 평가하였다. 세포독성평가 결과를 바탕으로 0.01%의 농도의 혼합오일을 이용하여 항균성을 평가하였다.

항균성 평가 결과, 대조군과 비교하여 혼합오일을 처리한 경우, P. acne 의 균 생장율이 78.1 내지 48.7%로 측정되었고, S. aureus의 생장율은 78.6 내지 38.5%로 측정 되었다. 이중 시료 2를 처리한 경우, 균 생장률이 P. acne 58.1%, S. aureus 63.3%로 측정되었고, 시료 12를 처리한 경우 균 생장률이 P. acne 48.7%, S. aureus 38.5%로 측정되었다.

즉, 혼합오일에서 항균활성이 대체적으로 단독 오일보다 높음을 확인하였으며, 혼합 비율에 따라 항균활성이 차이남을 확인하였으며, 이중 시료2 및 시료 12의 항균활성이 가장 우수함을 확인하였다(도 3b).

5. 주관적인 향기 감성 평가

후각이 정상인 20대 여성 18명에게 오일의 주관적인 향기 감성 평가를 수행하였다. 피험자는 실험전 24시간 동안 음주나 흡연을 하지 않은 상태로 실험에 참가하였다. 시향지에 혼합오일을 묻혀 피험자의 코에 가까이 대고 3초간 향기를 맡도록 하고 시향지를 제거하였고, 향기에 대한 만족도를 0 내지 10 사이의 점수로 답하게 하였다. 피험자 마다 2회의 반복 실험하여 평균값을 계산하였다.

단독오일

온주밀감, 비자 또는 편백나무의 단독오일을 이용하여 향기 감성 평가한 결과, 편백오일에 대해서 강하다고 느꼈으며, 편안함, 맘에 드는, 상쾌함에 대한 만족도는 가장 낮은 것으로 나타났고, 비자 오일에 대해서는 가장 편안하고 상쾌하며 새롭고 마음에 든다고 응답하였다.

즉, 주관적인 향기 평가에서 비자 오일 향기에 대한 선호가 높음을 확인하였고, 상대적으로 편백 오일에 대한 만족도는 다른 2종의 오일보다 뚜렷하게 낮은 결과를 확인하였다(도 4a).

혼합오일

후각이 정상인 20대 여성 18명을 대상으로 혼합오일 12종의 향기 감성 평가를 수행하였다. 평가 결과, 혼합오일 시료 2, 4, 5, 6, 10, 12의 경우 향기에 대한 주관적 만족도가 5 이상으로 집계되어, 단독오일 중에 향기 만족도가 가장 높은 비자 오일보다 높은 만족도를 가짐을 확인하였다(도 4b).

6. 최적 혼합오일 비율의 선별

최적혼합오일 비율의 설계

항균성, 항산화 활성, 주관적 만족도를 통계 분석하여 회귀 모형을 구하였다. 각 개별적인 추정치를 구하고 최적점을 도출하였으며, 상기 3가지 변인의 결과를 종합적으로 판단하여 최적혼합비율을 도출하였다. 이때 온주밀감의 경우 생산량과 부산물 이용가치를 고려하여 50% 이상이 되도록 설정하였다.

표 2 내지 표 5는 항균성, 항산화성, 주관적인 만족도 분석 결과를 통계 분석하여 최적점을 계산한 결과이다.

항균성-1(P. acne)의 최적점

온주밀감 (%)	편백 (%)	비자 (%)	세포생존률(%)	의견
60	0	40	65.9132	Best
70	0	30	62.6711	Best of best
70	10	20	67.5955	best

항균성-2(S. aureus)의 최적점

온주밀감 (%)	편백 (%)	비자 (%)	세포생존률(%)	의견
60	0	40	64.5716	Best
70	0	30	58.1471	Best of best
70	10	20	66.7937	best

항산화성의 최적점

온주밀감 (%)	편백 (%)	비자 (%)	라디칼소거능(%)	의견
70	0	30	19.0762	Best
70	10	20	18.2551	Best
80	0	20	22.0125	Best of best
80	10	10	18.2953	Best

주관적만족도의 최적점

온주밀감 (%)	편백 (%)	비자 (%)	주관적만족도	의견
60	10	30	5.4661	Best
60	20	20	5.6664	Best of best
70	10	20	5.5247	best

최적점 도출결과, 항균성과 항산화성을 고려하였을 때 (1) 온주밀감 70%, 편백 10 %, 비자 20%과 (2) 온주밀감 70%, 편백 0%, 비자 30%의 비율이 항균 및 항산화성이 우수한 최적비율으로 선별하였으며, 최종적으로 항균성, 항산화성, 주관적인 만족도의 종합하여 판단한 결과, (1) 온주밀감 70%, 편백 10%, 비자 20%를 최적혼합비율로 선별하였다.

최적혼합오일 비율의 검증

상기에서 도출된 최적혼합오일의 비율에 따른 혼합오일의 생리활성을 분석하고자, 표 6과 같은 혼합비의 혼합오일 4종을 제조하고, 세포독성, 항산화, 항균활성을 확인하였다.

시료명	온주밀감 (%)	편백 (%)	비자 (%)
시료 13	70	10	20
시료 14	70	0	30
시료 15	80	0	20
시료 16	60	20	20

세포독성 평가

세포독성은 전술한 실험과 동일하게 HaCaT 세포를 이용하여 MTT 어세이를 수행하였다. 각 시료는 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5 또는 1% 농도로 처리하였다. 분석결과 시료 13은 0.1% 농도에서 세포 생존률이 절반으로 감소하였으며, 시료 15의 경우 0.5% 농도로 처리한 세포의 생존률이 급격하게 감소함을 확인하였다. 따라서 이어지는 항산화 및 항균성 평가에서는 전체시료가 세포독성을 나타내지 않는 0.05%의 농도를 이용하였다(도 5a).

항산화성 평가

항산화 활성은 DPPH를 분석하여 평가하였으며, 양성 대조군으로 비타민 C를 이용하였다. 분석결과 시료 15가 자유라디칼 소거활성 40% 이상으로 우수하였으며, 시료 13 및 시료 14는 약 30% 내외의 항산화 활성을 보였으며, 시료 16은 20% 미만의 소거활성을 나타내 시료 13 내지 15와 비교하여 다소 항산화 효과가 미약함을 확인하였다(도 5b).

항균성

P. acne 및 S. aureus에서 시료 13 내지 시료 16을 각 0.05% 처리하여 항균효과를 분석하였다. 분석결과 시료 16는 세포 생존율이 75% 이상으로 측정되어 항균효과가 미약한 것을 확인하였으나, 시료 13 내지 15는 P. acne 및 S aure 에 대해 우수한 항균효과를 가짐을 확인하였다(도 5c-5d).

주관적 만족도

주관적인 향기 감성에 대한 평가 결과, 최적점 도출에 의해 제안한 혼합비율인 온주밀감 70%, 편백 10% 및 비자 20%로 구성한 시료 13는“편안한(F=1.08)”, “상쾌한(F=0.54)”, “맘에드는(F=1.15)”에 대한 점수가 다른 3개 시료보다 더 높은 결과를 나타내었다. 그러나 통계적으로 유의한 차이는 없었다. “강한”과 “새로운”에 대해서는 최적 혼합비율로 제안한 시료 13의 점수가 다른 시료들에 비하여 높지 않았다. 전반적으로 최적 혼합비율로 선정한 시료 13은 “편안한”과 “상쾌한”, “맘에드는”에 대해서 높게 평가되어 주관적 만족도가 높음을 확인하였다(도 5e).

7. 항아토피 활성

다음으로 혼합비율에 따른 혼합오일의 항아토피 활성을 분석하였다. HaCaT 세포에 LPS 1㎍/㎖와, 상기 12종의 혼합오일을 0.01% 농도로 동시에 처리하고, 24시간 뒤에 피부염증 바이오마커인 인터류킨-1β(IL-1β) 및 인터류킨-8(IL-8)와 아토피 바이오마커인 케모카인(CCL17, CCL22) 유전자의 발현 억제 효과를 분석하였다.

도 6은 염증을 유도하는 LPS와 혼합비율이 상이한 혼합오일 12종을 동시에 처리하여, 혼합비율에 따른 혼합오일의 염증 및 아토피 억제 효과를 확인한 결과이다. iNOS, 인터루킨-8, 인터루킨-1β, CCL17 및 CCL22의 유전자 발현을 1% 아가로스 겔(Agarose gel)에서 확인하였으며, GAPDH는 intra cellular control로 이용하였다.

각 유전자는 RT-PCR을 수행한 후, 1% Agarose gel에 로딩하여 전기영동하여 확인하였다.

분석결과, 시료를 처리하지 않은 세포에서는 iNOS, IL-1β, IL-8, CCL17, CCL22가 모두 발현하지 않았으나, LPS를 처리한 세포에서 iNOS, IL-1β, IL-8, CCL17, CCL22 유전자 모두 발현이 유도됨을 확인하였다.

혼합비율이 상이한 12종의 혼합오일에서 시료 6을 제외하고 iNOS, IL-1β, IL-8, CCL17, CCL22 유전자 모두 발현이 억제되는 것을 확인하였다(도 6a).

통계분석으로 도출한 최적비율로 도출된 혼합오일(시료 13 내지 16)을 사용하여 혼합비율에 따른 혼합오일의 염증 및 아토피 억제 효과를 추가적으로 확인하였다. 추가 실험에서는 LPS 1㎍/㎖에 각 혼합오일을 0.05% 농도로 처리하였다.

분석결과, 시료 16을 0.05%로 처리한 세포에서 LPS에 의해 유도된 IL-1β, iNOS, CCL17 및 CCL22의 발현이 억제되지 않음을 확인하였으며, 시료 14는 CCL22의 발현 억제 효과가 높지 않았으나, 나머지 iNOS, IL-1β, IL-8, CCL17의 발현 억제 효과는 우수함을 확인하였다(도 6b).

즉, 시료 16을 제외한 시료 13 내지 시료 15가 염증 또는 아토피 억제효과가 우수함을 확인하였다.

8. 혼합오일을 함유하는 서브마이크로캡슐 제조와 성질 평가

마이크로캡슐의 벽물질은 멜라민(Junsei Chemical, Japan)과 포름알데히드(Junsei Chemical, 일본)를 사용하여 제조하였으며, 유화제로는 스타이렌(Styren, Junsei Chemical, 일본)을 사용하였다.

증류수에 유화제인 스타이렌(Styren) 5%를 잘 녹인 후 혼합오일을 첨가하여 혼합용액을 제조하였다. 상기 혼합용액을 균질기(homogenizer, T.K MarkⅡ 2.5, Japan)를 이용하여 강하게 교반하여, O/W(oil in water) 에멀젼을 제조하였다. 상기 O/W 에멀젼을 멜라민-포름알데히드 프리폴리머에 첨가하고, 아세트산을 넣어 pH 4.8로 조정한 후, 70℃에서 90분 동안 균질기(homogenizer)를 이용하여 교반속도를 달리하여 서브마이크로캡슐을 제조하였다.

마이크로캡슐의 평균 직경을 3㎛과 5㎛의 2종으로 제조하고자, 교반속도를 달리하여 제조하였다. 이때 교반속도는 3㎛을 제조하기 위해 6,000rpm으로, 5㎛를 제조하기 위해 4,000rpm으로 수행하였다.

상기 2종의 서브마이크로캡슐의 평균 입자 크기 및 분포변화는 입도분석기(Mastersizer 2000, Malvern Instrument, U.K.)를 이용하여 레이저 회절에 의한 입도분석방법으로 측정하였다.

건조시킨 상기 서브마이크로캡슐의 형태 및 표면은 전계방사형 주사전자현미경(JSM-7500F, JEOL, Japan)를 이용하여 다양한 배율로 관찰하였으며(도 7a), 서브마이크로캡슐의 열적 특성은 열적중량분석계(TGA7, Perkin Elmer, USA)를 사용하여 측정하였다. 열적중량분석계의 온도는 30℃에서 1분간 홀딩 시킨 후, 50℃까지 분당 10℃씩 승온시켰다.

도 7c 내지 도 7d는 상기 마이크로캡슐의 입도를 분석한 결과이다. 붉은 선은 x축의 마이크로캡슐의 크기에 따른 전체 마이크로캡슐에 대한 백분율(%)를 의미하며, Y축 오른쪽(diff%)을 기준으로 하였다. 푸른 선은 누적 백분율(%) 의미하며 왼쪽 Y축(cumu%)을 기준으로 하였다.

혼합오일 함유 마이크로캡슐의 누적분포에서 직경의 최대값에 대하여 10%, 50%, 그리고 90% 에 해당하는 크기(size)값을 각각 D10, D50, D90으로 하였다. 그리고 D50을 전체 입자의 직경 평균값으로 분석하였다.

도 7c는 6,000rpm으로 교반하여 제조한 평균직경 3㎛ 마이크로캡슐을 측정한 결과로, 직경이 2㎛ 내지 5㎛ 이하의 입자가 55.28%의 비중을 차지하였으며, 그 중 입자직경 4.222- 4.699㎛가 전체 캡슐의 8.85%으로 가장 높은 비중을 차지하고 있음을 확인하였다. 또한 D50는 3.450㎛로 분석되었다.

도 7d는 4,000rpm으로 교반하여 제조한 평균직경은 5㎛의 마이크로캡슐을 측정한 결과로, 직경이 5㎛ 내지 10㎛의 입자가 47.41%의 비중을 차지함을 확인하였으며, 5㎛ 크기의 캡슐은 전체 캡슐의 약 9%를 차지함을 확인하였다. 또한 D50은 5.000㎛로 분석되었다.

Claims (8)

1. 혼합 오일을 유효성분으로 포함하는 마이크로캡슐로서,
   상기 혼합 오일은 온주밀감, 비자 및 편백 오일을 7:1:3의 중량비(w/w)로 포함하고,
   상기 혼합오일의 농도는 0.01%(w/w) 미만이며,
   상기 마이크로캡슐의 평균 직경은 3~5 ㎛인, 항균, 항산화 또는 항아토피용 마이크로캡슐.
2. 제 1항의 마이크로캡슐을 포함하는 생활화학제품 조성물.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 생활화학제품은 홈케어 제품, 헤어제품, 피부 세정제 및 구강 제품으로 이루어진 그룹 중 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 생활화학제품 조성물.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 홈케어 제품은 의류세탁세제, 섬유유연제, 식기세정제, 식기 세척기용 세정제, 가정공간 세정제, 물티슈, 탈취제, 공기세정제, 실내방향제, 발향제, 다목적 세정제, 소독제 및 제균제로 이루어진 그룹 중 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 생활화학제품 조성물.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 헤어 제품은 샴푸, 린스, 트린트먼트, 헤어에센스 및 두피팩으로 이루어진 그룹 중 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 생활화학제품 조성물.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 피부 세정제는 바디워시, 바디젤, 비누 및 클렌징 폼으로 이루어진 그룹 중 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 생활화학제품 조성물.
7. 제 3항에 있어서,
   상기 구강 제품은 치약 또는 구강청결제인 것을 특징으로 하는 생활화학제품.
8. 제 1항의 마이크로캡슐이 코팅된 섬유제품.

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