KR102377447B1

KR102377447B1 - 폴리페놀 함량이 증대된 칠면초 및 화산송이 복합 발효물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 화장료 조성물

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Publication number: KR102377447B1
Application number: KR1020200109584A
Authority: KR
Inventors: 강상문; 이기영; 전용승; 최광순; 김예린; 차상주; 강현; 이성규; 박광열
Original assignee: 에이앤펩주식회사; 주식회사 송이산업; 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2022-03-24
Also published as: KR20220030386A

Abstract

다양한 기능성 천연 추출물을 활용하고, 화산송이를 적용한 신 발효 공법을 개발하고자 하며, 일반적인 천연 추출물에 비해 효능증대, 피부 자극 감소, 취 저감 된 신규 메디컬 화장품용 소재로 활용될 수 있는 복합 발효물로서, 특히, 폴리페놀 함량이 극대화된 복합 발효물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 화장료 조성물이 개시된다. 본 발명은 칠면초 에탄올 추출물에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 접종시켜 화산송이를 포함하는 배지에서 발효된 발효물로서, 바닐릭 산(vanilic acid)이 200 ㎍/g 이상 함유된 복합 발효물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 화장료 조성물을 제공한다.

Description

폴리페놀 함량이 증대된 칠면초 및 화산송이 복합 발효물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 화장료 조성물{Suaeda japonica and scoria Complex fermentation product having increased polyphenol content, preparing method the same and cosmetic composition by using the same}

본 발명은 식물 추출 발효물 및 이를 함유하는 화장료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미생물을 이용하여 식물 추출물을 발효시킨 발효물 및 이를 함유하는 화장료 조성물에 관한 것이다.

발효는 미생물이 가지고 있는 효소가 원재료를 변화시켜 이로운 성분을 만들어내는 과정을 뜻한다. 발효 과정 중에는 유효 성분들이 추출되며 기능성 물질의 함량이 증가한다.

그리고 발효기술은 생물전환, 생합성, 생촉매 등의 용어와 의미상 중복성을 가지며, 미생물이 갖고 있는 효소적 기능을 이용하여 전구물질로부터 원하는 산물을 제조하는 기술을 말을 의미한다, 따라서 생체기능을 세포 또는 효소단계에서 이용하는 발효 기술은 유용물질 생산을 주요 목적으로 하여 현재의 생물공업을 구성하는 주요한 공정과정이라 할 수 있다.

발효 식품이 자연적으로 발생하는 미생물을 활용하는 1차원적인 발효 기술을 활용했다면 발효 화장품은 더 앞선 기술을 필요로 하며, 단순히 전통적인 발효방법을 이용한 것이 1세대 발효라면 2세대 발효는 효능물질의 실용화 기술개발이었고 유용한 생리활성 물질만을 대량으로 생산할 수 있는 고도의 발효생산 기술을 통하여 화장품 기능성 소재산업의 기틀을 마련한 생물전환 발효 기술이 3세대 발효기술로 자리매김하고 있다.

우리나라 국민들은 김치, 된장 등 발효식품을 많이 이용하기 때문에 발효라는 개념이 매우 친숙하며 발효 원료를 이용한 화장품 역시 거부감 없이 사용하고 있다. 그리고 일반 대중에게도 발효기술을 이용하여 새로운 소재를 개발할 경우 기존 소재와 완전히 새로운 효능을 보이거나 유해한 많은 성분들이 안전한 성분으로 변화된다고 알려져 있어 발효 화장품에 대한 선호도가 높으며 이에 따른 기술개발도 타 선진국에 비해 뒤지지 않는 수준이지만, 현재 화장품에 적용되는 많은 발효소재들이 천연발효 또는 자연숙성에 가까운 발효 방법을 사용하는 것으로 알려져 있다.

최근 국내 발효기술의 연구 트랜드는 천연발효 또는 자연숙성에 가까운 발효 방법을 사용하는 것으로 알려져 있으며, 자연발효란 가공하지 않은 다양한 원료를 있는 그대로 두고 물과 바람, 대지, 계절 등 자연의 힘을 이용하여 피부에 유용한 성분을 자연스럽게 생산하는 방식으로 비록 시간이 오래 걸리지만 다양한 물질들을 얻을 수 있어 보습과 항산화, 주름개선, 세포활성, 피부결 개선 등의 효과를 얻을 수 있다는 것이 강점이지만, 천연발효 또는 자연숙성 방식의 발효는 생산 배치(batch) 별로 일정한 품질의 발효생성물을 얻기 어려우며, 품질의 관리도 어려운 단점이 있다.

발효물은 크게 발효여과물(Ferment Filtrate)과 발효용해물(Ferment Lysate)로 분류될 수 있는데, 발효여과물은 발효가 완료된 후 여과장치를 통해 미생물을 제거한 상등액(supernatant)을 활용하는 것이고, 발효용해물은 발효 완료 후 미생물을 열, pH, 효소(Lysozyme), 고압 등을 활용하여 균을 사멸하여 활용하는 방법이다.

발효 화장품의 선호도 증가와 많은 제품 출시에도 불구하고 발효 화장품 혹은 화장품용 발효 원료를 선택하지 않는 가장 큰 이유 중 하나는 발효물의 특이 취이며 발효특이 취는 발효 과정 중, 혹은 미생물의 발효를 위해 첨가하는 배지의 냄새가 원인이 되고 있다.

이러한 발효물의 특유 취를 없애기 위해 현재 사용하고 있는 기술은 발효 후 활성탄을 이용한 향의 흡착, 다른 강한 향을 추가하여 향을 가리는 방법(fragrance masking), 특유 취를 제거한 배지를 사용하는 방법 등을 활용하고 있으나, 가격, 공정의 어려움 등의 원인으로 완벽한 해결책으로 보기는 어려운 상황이다.

화산송이(Scoria)는 화산이 폭발할 때 분출된 여러 물질 가운데 다공질의 화산암, 화산 모래, 기타 화산회 등이 혼합되어 고열에서 소성된 소성체로 이루어진 기공률이 높은 화산토를 일컬으며, 송이는 기생화산(오름)으로 생성되어 우리나라에서는 제주 전역에 거쳐 분포되어 있으며, 색상에 있어서 적갈색, 황갈색, 검정색 및 암회색의 색상으로 크게 구분되고, 가장 일반적으로 적갈색을 띄는 송이가 가장 많이 분포되어 있다. 예로부터 고온 다습한 환경인 제주도에서는 화산석 송이를 이용하여 가옥의 지붕, 내외 벽에 사용하여 보온, 단열, 방음, 방습제로 사용하였고, 마당 도로에 깔아 복사열 방지는 물론, 우천 시 흙탕물 방지와 여과제로 널리 이용되어 왔으며, 최근에는 토양 개량제, 비료 첨가제, 사료 첨가제, 천연염색제, 화장품 원료 등으로 개발되고 있다. 특히 항균, 항염, 보습 효과와 같은 효능들이 있지만 이에 대한 체계적인 연구가 부족한 실정이다.

광물은 다공성의 특징을 가지고 있으며 화산송이 역시 광물로 주성분이 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ 등이 있는데, 이 성분들은 탈취성분의 주원료로 90% 이상의 탈취 기능을 가지고 있으며, 이러한 광물은 화산송이에서 악취 및 휘발성 유기물질을 흡착하여 악취 등을 없애주므로 바이오 필터 등 산업적으로 이용되고 있다.

화산송이의 기능을 발효 시 이용하여 천연물 발효 시 강한 천연물의 냄새를 잡아줌으로써 천연물 발효의 단점인 냄새에 대한 부분을 잡아주고 여기에 화산송이의 우수한 미네랄 및 영양성분을 기존의 천연물의 기능과 더해져 기능이 올라가고 더 안정적으로 발효할 수 있도록 도와준다.

화산송이는 항균기능을 가지고 있기 때문에 발효 시 유익균의 증식에는 많은 미네랄과 영양분을 공급하는 반면 유해균에 대해서는 항균 작용을 하여 오랜기간 발효 시 유해균의 번식을 막아준다. 한국 등록특허 제1695403호는 화산송이 첨가 시 소주의 숙성기간을 단축시키고 소주의 부드러운을 배가 시키고 소주를 더 안정화시키는 기술에 관해 개시하고 있으며, 한국 공개특허 제2011-0046600호는 화산송이는 흑마늘의 숙성 및 안정성을 유지시키고, 화산송이를 발효 시 첨가 함으로써 발효 물질이 안정적으로 유지시키고 천연물이 가지고 있는 독성물질을 감소시키며, 또한 발효 기간을 단축시킬 수 있고 유해균의 번식을 막으며 품질의 균일성 및 안정성을 유지 시키는데 도움을 준다고 기재하고 있다.

염생식물(halophyte)은 염분이 있는 곳에서 생장하고 생활사를 마감하는 식물로 ‘바닷가 식물’ 또는 ‘갯가 식물’이라고 부르고 있다. 갯벌, 강하구의 연안습지, 사구, 염전을 포함하는 해안, 내륙의 건조지대 및 반건조지대의 염습지, 염호 등은 모두 염생식물의 생육지가 됨 생리적으로 염생식물들은 내륙에 사는 식물들과는 달리, 발아와 생장 단계에서 염분이 필요하거나, 필요하지는 않지만 염분에 견디는 능력을 가지고 있으며, 식용, 약용 자원으로 활용 가치가 높고, 체내에 염분을 함유하고 있는 염생식물은 천연 조미료로 활용도 가능하다.

또한, 염생식물은 해안 연안습지 생태계를 구성하는 중요한 종으로서 파괴된 해안생태계 조성 및 습지복원에 활용되며 토양의 침식 방지 및 비산먼지 저감, 부영양화 물질 정화, 다양한 생물의 서식처 및 먹이 제공하는 역할을 하기도 한다.

염생식물의 일종인 칠면초(七面草, Suaeda japonica)는 명아주과에 속하며 한국·일본의 바닷가에서 군생하는 한해살이풀로서 높이가 15 내지 50 cm이다. 어릴 때 채취하여 나물로 사용할 수 있는 식물로 만조 때에 침수되는 낮은 지대부터 건조한 지역까지 그 생육지의 범위가 넓을 뿐만 아니라 내염성이 강하며 장기간의 침수 상태에서도 생육할 수 있는 대표적인 호염성 식물이다. 가지가 윗부분에서 많이 나오고, 잎은 어긋나기하고 잎자루가 없으며, 줄모양이나 거꿀달걀꼴로 처음에 녹색이었다가 나중에 자색으로 변하고, 꽃은 8~9월에 녹색으로 피며 2 내지 10 개의 암·수꽃이 섞여 있고 잎겨드랑이에 많이 달린다. 열매는 포과로, 9~10월에 익으며 작은 포에 싸이고, 씨방에는 종자가 1개 있으며 꽃받침에 싸여 있다.

칠면초는 뿌리를 제외한 식물체 전체를 약재로 활용하며 해열작용이 있고 고혈압에 효능이 있으며 소화불량, 변비, 비만증 등에도 활용되는 약재이며 높은 생리 활성이 있어 의약품·화장품 영역에서 활용가치가 높으나, 현재 칠면초에 관한 연구로는 생리적인 특성, 분포 특성, 생육에 미치는 환경 요인이나 지역에 따른 형태적 차이 등을 연구한 결과가 있지만 아직 연구 내용이 미미하고, 그나마 대부분 생육에 관한 내용이 대부분이다.

최근 연구에 따르면 칠면초의 피부세포 보호를 위한 항염증성에 대한 연구는 일부 진행되어 있으나, 칠면초 내 어떤 성분이 항염 효과를 발휘하는 지에 대한 연구는 미흡한 상태이다.

폴리페놀(polyphenol)은 식물에서 발견되는 화학물질의 일종으로서 분자 하나에 페놀 그룹이 두 개 이상 있는 것이 특징이다. 폴리페놀은 일반적으로 타닌, 페닐프로파노이드(플라보노이드, 리그린 등)로 분류된다. 페놀은 벤젠의 수소원자 하나가 히드록시기로 치환된 것이며, 폴리페놀은 두 개 이상의 히드록시기로 치환된 것이다.

폴리페놀의 종류는 수천 가지가 넘는데 녹차에 든 카테킨, 포도주의 레스베라트롤, 사과 및 양파의 쿼세틴 등이 있다. 과일에 많은 플라보노이드와 콩에 많은 이소플라본도 폴리페놀의 일종이다. 폴리페놀은 광합성에 의해 생성된 식물의 색소와 쓴맛의 성분이므로, 포도처럼 색이 선명하고 떫은맛이나 쓴맛이 나는 식품에 많다. 우리 몸에 있는 활성 산소(유해 산소)를 해가 없는 물질로 바꾸어 주는 항산화 효과가 있어 노화를 방지한다. 또한 활성 산소에 노출되어 손상되는 DNA 보호, 세포구성 단백질 및 효소를 보호하는 기능이 뛰어나 다양한 질병에 대한 위험도를 낮춘다고 보고되어 있다. 또한 항암 작용과 함께 심장 질환을 막아주는 것으로 알려져 있다. 특히, 폴리페놀은 항산화 효과, 염증완화 효과 등의 효능을 보여 피부 항노화와 피부트러블 완화 등의 효능을 보이기 때문에 화장품으로의 활용도 많이 이루어지고 있다.

하지만 폴리페놀의 경우 불안정하고 반응성이 높은 구조적 특성 때문에 천연물을 가공하여 추출물이나 발효물을 생산할 시 공정에 따라 새로 생성되거나 파괴되는 경우가 많고 천연물의 특성상 천연물의 산지와 채취 시기 등에 따라 차이를 보이고 있어 천연물의 원료 관리 및 공정관리에 많은 주의가 필요한 상황이다. 특히 발효공정은 미생물 내 다양한 효소들에 의해 폴리페놀이 증가·감소·생성되기 때문에 높은 생리활성을 보이는 특정 폴리페놀의 함량의 증대를 위해 발효공정을 활용하는 경우가 다수 존재하고 있다. 이와 관련하여, 본 출원인은 특허출원 제2018-011578호에서 화산송이를 이용한 식물 추출 발효물에 관해 제시한 바 있으나, 폴리페놀 함량 증가 수준이 여전히 만족스럽지 않았다.

본 발명은 미리 확보된 다양한 기능성 천연 추출물을 활용하고, 화산송이를 적용한 신 발효 공법을 개발하고자 하며, 일반적인 천연 추출물에 비해 효능증대, 피부 자극 감소, 취 저감 된 신규 메디컬 화장품용 소재로 활용될 수 있는 복합 발효물로서, 특히, 폴리페놀 함량이 극대화된 복합 발효물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 화장료 조성물을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 칠면초 에탄올 추출물에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 접종시켜 화산송이를 포함하는 배지에서 발효된 발효물로서, 바닐릭 산(vanilic acid)이 200 ㎍/g 이상 함유된 복합 발효물을 제공한다.

상기 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상기 복합 발효물을 전체 화장료 조성물 대비 0.1 내지 90 중량% 함유하는 화장료 조성물을 제공한다.

또한 상기 조성물은 항산화 개선 효능을 갖는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물을 제공한다.

또한 상기 조성물은 피부염증 개선 효능을 갖는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물을 제공한다.

또한 상기 조성물은 유연화장수, 수렴화장수, 영양화장수, 아이크림, 세럼, 영양크림, 맛사지크림, 클렌징크림, 클렌징로션, 클렌징폼, 클렌징워터, 파우더, 엣센스, 팩, 헤어토닉, 헤어트리트먼트, 샴푸 또는 린스의 제형을 갖는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물을 제공한다.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 전체 발효 배양물 100 중량% 기준으로, 칠면초 에탄올 추출물 0.1 내지 5 중량%, 화산송이 0.1 내지 5 중량%, 글루코오스(glucose) 0.1 내지 2 중량%, 효모 추출물(yeast extract) 0.1 내지 2 중량% 및 소이톤(soytone) 0.05 내지 2 중량%를 포함하는 발효 조성에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 접종시켜 1 내지 7일간 진탕 배양하여 바닐릭 산(vanilic acid)이 200 ㎍/g 이상 함유된 복합 발효물을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 칠면초 에탄올 추출물에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 접종시켜 화산송이를 포함하는 배지에서 발효된 발효물로서, 우수한 항산화 및 항염 효과를 가지면서도, 특히, 발효 배지 조성을 특화함으로써 폴리페놀 함량이 극대화된 칠면초-화산송이 복합 발효물을 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 화산송이를 활용하여 천연물의 발효 공정 중 혹은 원료에서 기인하는 특유 취를 효과적으로 제거하여, 보다 완성도 높은 기능성 화장품 소재를 개발하도록 할 수 있으며, 화장품 완제품의 제형 적합성 또한 우수한 것으로 확인하였다.

또한 화산송이에서 피부에 유용한 다양한 미네랄 또한 발효 과정을 통해 발효물에 배출하는 장점이 존재하며, 화산송이의 우수한 미네랄 성분은 발효 과정을 통해 발효 배양액에 방출이 되고, 이들 미네랄들은 발효의 효율을 증대시키며 및 발효 후 제품의 효능을 배가하는 역할을 하는 것으로 확인되었다.

도 1은 본 발명에 따른 칠면초-화산송이 복합 발효물의 제조 과정을 나타낸 순서도,
도 2 본 발명의 실험예 3에서 발효 전/후 바닐릭 산의 함량 변화를 나타낸 HPLC 그래프,
도 3은 본 발명의 실험예 4에서 NO 생성 저해율 측정 결과를 나타낸 그래프.

이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

본 발명자들은 식물 추출물 발효 시 발생하는 발효 취를 제거하면서도 폴리페놀 함량을 극대화시킬 수 있는 복합 발효물을 개발하고자 연구를 거듭한 결과, 화산송이가 천연물 발효 시 발생하는 강한 천연물의 냄새를 잡아줌과 동시에 화산송이의 미네랄 및 영양성분이 천연물의 효능을 강화시키고, 나아가 칠면초 에탄올 추출물에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 접종시켜 발효하되, 화산송이를 포함하는 배지의 특정 조성에서 폴리페놀 함량이 극대화되는 것을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.

따라서, 본 발명은 칠면초 에탄올 추출물에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 접종시켜 화산송이를 포함하는 배지에서 발효된 발효물로서, 바닐릭 산(vanilic acid)이 200 ㎍/g 이상 함유된 복합 발효물을 개시한다.

본 발명에서 칠면초 추출 용매로는 에탄올이 사용되며, 칠면초 에탄올 추출물을 이용한 발효물의 경우 열수 추출물을 이용한 발효물에 비해 항산화, 폴리페놀 함량 및 항염 효능에 있어 모두 현저히 향상된 효과를 나타내는 것을 확인하였다.

추출 용매로 에탄올을 사용함에 있어 에탄올 농도는 10 내지 90 %(v/v)인 것이 바람직하고, 60 내지 80 %(v/v)인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에서 발효에 사용되는 미생물로는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)가 사용되고, 바람직하게는 본 출원인이 자체 분리한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis Apep Microorganism Jeju 170201, 에이앤펩(주))를 사용할 경우 특히, 폴리페놀 함량, 구체적으로는 후술하는 폴리페놀 지표물질인 바닐릭 산(vanilic acid) 함량이 극대화되는 것으로 확인되었다.

'발효'는 미생물이 가지고 있는 효소가 원재료를 변화시켜 이로운 성분을 만들어내는 과정을 말하며, 발효 과정 중에는 유효 성분들이 추출되며 기능성 물질의 함량이 증가한다.

상기 화산송이는 배경기술에서 언급한 것과 같이 화산이 폭발할 때 분출된 여러 물질 가운데 다공질의 화산암, 화산 모래, 기타 화산회 등이 혼합되어 고열에서 소성된 소성체로 이루어진 기공률이 높은 화산토를 말한다. 상기 화산송이는 광물의 일종으로 성분이 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ 등이 있는데 이 성분들은 탈취성분의 주원료로 90% 이상의 탈취 기능을 가지고 있으며, 이러한 광물은 화산송이에서 악취 및 휘발성 유기물질을 흡착하여 악취 등을 없애주므로 바이오 필터 등 산업적으로 이용되고 있다.

또한, 상기 화산송이는 항균기능을 가지고 있기 때문에 발효시 유익균의 증식에는 많은 미네랄과 영양분을 공급하는 반면 유해균에 대해서는 항균 작용을 하여 오랜 기간 발효 시 유해균의 번식을 막아준다.

또한, 상기 화산송이에는 미네랄 등의 유용한 성분이 다량 함유되어 있어 발효 시 상기 칠면초 추출물과 혼합되어 칠면초 추출물의 효능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 발효물 제조에 사용되는 배지의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 필수 성분으로 상기 화산송이와, 글루코오스(glucose), 효모 추출물(yeast extract) 및 소이톤(soytone)을 포함한다. 예컨대, 상기 필수 성분들이 포함된 NB 배지(nutrient broth)가 사용될 수 있다. 다만, 본 발명에서는 복합 발효물이 우수한 항산화 및 항염 효과를 가지면서도, 특히, 폴리페놀 함량을 극대화하기 위한 발효 배지 조성을 제시한다.

즉, 본 발명에서 발효 배지 조성은 전체 발효 배양물 100 중량% 기준으로, 칠면초 에탄올 추출물 0.1 내지 5 중량%, 화산송이 0.1 내지 5 중량%, 글루코오스(glucose) 0.1 내지 2 중량%, 효모 추출물(yeast extract) 0.1 내지 2 중량% 및 소이톤(soytone) 0.05 내지 2 중량%를 포함하며, 바람직하게는 칠면초 에탄올 추출물 0.5 내지 2 중량%, 화산송이 0.2 내지 1 중량%, 글루코오스(glucose) 0.2 내지 1 중량%, 효모 추출물(yeast extract) 0.2 내지 1 중량% 및 소이톤(soytone) 0.2 내지 1 중량%를 포함할 수 있다. 이때, 상기 발효 조성에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 접종 후 1 내지 7일간, 바람직하게는 2 내지 5일간 진탕 배양할 수 있다.

이러한 특정의 발효 배지 조성 및 발효 공정 조건에서 칠면초-화산송이 복합 발효물을 제조할 경우 우수한 항산화 및 항염 효과를 가지면서도 특히 바닐릭 산(vanilic acid)을 200 ㎍/g 이상, 바람직하게는 200 내지 500 ㎍/g의 함량으로 함유하는 칠면초-화산송이 복합 발효물을 제조할 수 있게 된다.

본 발명은 다른 양태로서 상기 복합 발효물을 전체 화장료 조성물 대비 0.1 내지 90 중량% 함유하는 화장료 조성물을 제공한다.

본 발명에 따라 상기 복합 발효물을 함유하는 화장료 조성물은 항산화 개선 효능과 함께 피부염증 개선 효능을 갖는다.

상기 복합 발효물 함량은 전체 화장료 조성물 대비 바람직하게는 0.5 내지 80 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 70 중량%일 수 있다. 상기 복합 발효물 함량이 전체 화장료 조성물 대비 0.1 중량% 미만이면 항산화능 및 항염증 효능이 저조할 수 있고, 90 중량%를 초과하면 함량 대비 효과가 저조하여 경제적이지 못할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 화장료 조성물은 젤 타입, 스킨 타입, 크림 타입, 연고 타입 등으로 적용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 상기의 조성물은 그것의 타입에 따라 적절한 통상의 연화제, 유화제, 증점제 또는 당업계에 공지되어 있는 기타 물질들을 첨가하여, 공지의 방법에 의해 적절하게 제조될 수 있다.

상기 젤 타입 조성물은 트리메틸올프로판, 폴리에틸렌 글리콜 또는 글리세린 등의 연화제, 프로필렌 글리콜, 에탄올, 이소세틱알콜 등의 용매, 정제주 등을 첨가하여 제조할 수 있다.

상기 스킨 타입 조성물은 스테아릴 알콜, 미리스틸 알콜, 베헤닐 알콜, 아라키딜 알콜, 이소스테아릴 알콜, 이소세틸 알콜 등의 지방 알콜, 부틸렌 글라이콜, 글리세린, 알란토인, 메틸 파라벤, 이디티에이-2-소디움, 잔탄검, 디메티콘, 폴리 에틸렌 글라이콜-60 하이드로제네이트 카스톨 오일, 폴리 소르베이트 60 및 정제수 등을 첨가하여 제조할 수 있다.

상기 크림 타입 조성물은 스테아릴 알콜, 미리스틸 알콜, 베헤닐 알콜, 아라키딜 알콜, 이소스테아릴 알콜, 이소세틸 알콜 등의 지방 알콜, 레시틴, 포스파티딜콜린, 포스파티딜에탄올아민, 소프파티질세린, 소프파티딜이노시톨 등의 리피드, 이들의 유도체, 글리세릴 스테아레이트, 소르비탄 팔미테이트, 소리비탄 스테아레이트 등의 유화제, 아보카도 오일, 살구 오일, 바바수 오일, 유리지치 오일, 동백 오일 등의 천연 지방 또는 오일, 프로필렌글리콜 등의 용매 및 정제수 등을 첨가하여 제조할 수 있다.

상기 연고 타입 조성물은 연화제, 유화제 및 마이크로크리스탈린납, 파라핀, 세레신, 밀납, 경납, 바세린 등의 왁스를 첨가하여 제조할 수 있다.

본 발명의 화장료 조성물은 유효성분 이외에 추가로 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 피부 주름개선 성분을 1종 이상 추가로 함유할 수 있다. 피부주름개선 성분으로는 비타민 C, 레티노산, TGF, 동물 태반 유래의 단백질, 베튤린산 및 클로렐라 추출물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 화장료 조성물은 형광물질, 살진균제, 굴수성 유발물질, 보습제, 방향제, 방향제 담체, 단백질, 용해화제, 당유도체, 일광차단제, 비타민, 식물 추출물 등을 포함하는 부형제를 추가로 함유할 수 있다.

본 발명에서 상기 화장료 조성물은 유연화장수, 수렴화장수, 영양화장수, 아이크림, 세럼, 영양크림, 맛사지크림, 클렌징크림, 클렌징로션, 클렌징폼, 클렌징워터, 파우더, 엣센스, 팩, 헤어토닉, 헤어트리트먼트, 샴푸 또는 린스로 제형화 될 수 있다.

상기 화장료 조성물은 통상의 방법에 의해 제형화될 수 있다. 피부 외용제의 제형화에 있어서 Remington's Pharmaceutical Science, Mack Publishing Company, Easton PA에 개시되어 있는 내용을 참조할 수 있고, 화장료 조성물의 제형화에 있어서 International cosmetic ingredient dictionary, 6th ed(The cosmetic, Toiletry and Fragrance Association, Inc, Washington, 1995)에 개시되어 있는 내용을 참조할 수 있다.

구체적으로, 상기 화장료 조성물은 일반적인 유화 제형 및 가용화 제형으로 제조할 수 있다. 예컨대, 유연 화장수 또는 영양 화장수 등의 화장수; 훼이셜 로션, 바디로션 등의 유액; 영양 크림, 수분 크림, 아이 크림 등의 크림; 에센스; 화장연고; 스프레이; 젤; 팩; 선 스크린; 메이크업 베이스; 액체 타입, 고체 타입 또는 스프레이 타입 등의 파운데이션; 파우더; 클렌징 크림, 클렌징 로션, 클렌징 오일 등의 메이크업 제거제; 또는 클렌징 폼, 비누, 바디워시 등의 세정제로 제형화될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 피부 외용제는, 연고, 패취, 겔, 크림 또는 분무제로 제형화될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 화장료 조성물은 각각의 제형에 있어서 상기 필수성분 외에 제형의 종류 또는 사용 목적 등에 따라 본 발명에 따른 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 다른 성분들이 적절히 배합될 수 있다.

상기 화장료 조성물은 통상적으로 허용 가능한 담체를 포함할 수 있으며, 예컨대 유분, 물, 계면활성제, 보습제, 저급 알코올, 증점제, 킬레이트제, 색소, 방부제, 향료 등을 적절히 배합할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 허용 가능한 담체는 제형에 따라 달리할 수 있다. 예컨대, 연고, 페이스트, 크림 또는 젤로 제형화될 때담체 성분으로서 동물성 유, 식물성 유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크, 산화아연 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

상기 화장료 조성물은 파우더 또는 스프레이로 제형화될 때, 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록사이드, 칼슘 실케이트, 폴리아미드 파우더 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있고, 스프레이의 경우 클로 로플루오로히드로카본, 프로판, 부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진제를 더 포함할 수 있다.

상기 화장료 조성물은 용액 또는 유탁액으로 제형화될 때, 담체 성분으로서 용매, 용해화제, 또는 유탁화제가 사용될 수 있고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 벤조에이트, 프로필렌 글리콜, 1,3-브틸글리콜 오일이 사용될 수 있고, 특히, 목화씨 오일, 땅콩 오일, 옥수수 배종 오일, 올리브 오일, 피마자 오일 및 참깨 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 사용될 수 있다.

상기 화장료 조성물은 현탁액으로 제형화될 때, 담체 성분으로서 물, 에탄올 또는 프로필렌 글리콜과 같은 액상의 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리 옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁제, 미소결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 아가 또는 트라칸트 등이 사용될 수 있다.

상기 화장료 조성물은 최종 제품의 품질이나 기능에 따라 업계에서 통상적으로 사용되는 지방 물질, 유기용매, 용해제, 농축제, 겔화제, 연화제, 항산화제, 현탁화제, 안정화제, 발포제(foaming agent), 방향제, 계면활성제, 물, 이온형 또는 비이온형 유화제, 충전제, 금속이온봉 쇄제, 킬레이트화제, 보존제, 차단제, 습윤화제, 필수 오일, 염료, 안료, 친수성 또는 친유성 활성제, 화장품에 통상적으로 사용되는 임의의 다른 성분과 같은 화장품학 또는 피부과학 분야에서 통상적으로 사용되는 보조제를 추가적으로 함유할 수 있다. 다만, 상기 보조제 및 그 혼합 비율은 본 발명에 따른 화장료 조성물의 바람직한 성질에 영향을 미치지 않도록 적절히 선택할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 복합 발효물은 발효 시 화산송이가 첨가된 배지를 이용하여 발효시킴으로써, 발효 시 발생하는 발효 취를 제거하였고, 항산화 및 항염증 효능을 가지고 있으며, 이를 함유하고 있는 화장료 조성물 또한 발효 취가 나지 않고, 항산화 및 항염증 효능을 보유하며, 나아가, 현저히 향상된 폴리페놀 함량을 보유한다.

이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.

제조예 : 칠면초-화산송이 복합 발효물의 제조

발효물의 원료인 칠면초를 20 mesh 이하로 조분쇄하여 시료 100 g에 대해 100 배의 70%(v/v) 에탄올 또는 100 배의 열수(80 내지 90℃)를 넣어 72시간 동안 추출한 후, 여과(Whatman No 2, Maidstone, England)하였다. 여과한 추출액을 감압농축(N1000S-WD, Eyela Co., Tokyo, Japan) 후 동결건조(FDU-1100, Eyela Co., Tokyo, Japan)하여 에탄올 추출물 또는 열수 추출물을 제조하였다.

본 발효에 활용한 미생물은 Bacillus subtilis(Apep Microorganism Jeju 170201)로, 본 출원인이 자체 분리한 미생물을 사용하였다. 전배양은 nutrient broth(Difco, Detroit, MI, USA), 37℃ 진탕 배양기에서 24시간 배양하였다. 발효 시 사용된 조성은 전체 발효 배양물 100 중량% 기준으로, 칠면초 추출물 1.0 중량%, 화산송이 0.5 중량%, glucose 0.1 내지 2 중량%, yeast extract 0.1 내지 2% 및 soytone 0.05 내지 2 중량%를 포함하도록 하였다. 상기 발효 조성에 준비된 상기 Bacillus subtilis를 접종하여 37℃에서 1 내지 7일간 진탕 배양하여 발효를 진행하였다. 발효 완료 후 발효물은 0.2 ㎛ 필터를 이용하여 여과하였다.

구체적인 발효 과정에 대하여 도 1의 모식도에 나타내었다.

실험예 1 : 발효물의 항산화능 측정

칠면초-화산송이 복합 발효물의 free radical 소거활성은 stable radical인 DPPH(Sigma Co., St. Louis, MO, USA)에 대한 환원력을 측정한 것으로, 99 %(v/v) 메탄올에 각 시료를 희석한 희석액 800 ㎕와 메탄올에 녹인 0.15 mM DPPH 용액 200 ㎕를 가하여 실온에 30분 방치한 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다.

또한 ABTS(2,2-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) radical을 이용한 항산화능 측정은 ABTS+· cation decolorization assay 방법에 의하여 시행하였다. 7 mM ABTS(Sigma Co., St. Louis, MO, USA)와 2.45 mM potassium persulfate(Sigma Co., St. Louis, MO, USA)를 최종농도로 혼합하여 실온인 암소에서 24시간 동안 방치하여 ABTS+·을 형성시킨 후 732 nm에서 흡광도 값이 0.70(±0.02)이 되게 phosphate buffered saline(PBS, pH 7.4)로 희석하였다. 희석된 용액 990 ㎕에 시료 10 ㎕를 가하여 정확히 1분 동안 방치한 후 흡광도를 측정하였다.

DPPH radical 및 ABTS radical 소거활성은 하기 수학식 1에 따라 계산하였다.

[수학식 1]

radical scavenging activity (%) = [100-(S/C×100)]

S: 시료군 반응 후 흡광도 - 시료군 반응 전 흡광도

C: 대조군 반응 후 흡광도 - 대조군 반응 전 흡광도

칠면초-화산송이 복합 발효액의 항산화능을 측정하기 위해 DPPH radical 및 ABTS radical 소거활성을 농도별로 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

Sample	70% 에탄올 추출		열수 추출
Sample	DPPH: RC₅₀ (μg/mL)	ABTS: RC₅₀ (μg/mL)	DPPH: RC₅₀ (μg/mL)	ABTS: RC₅₀ (μg/mL)
추출물	184.41	218.45	255.34	301.58
glucose: 0.1%, yeast extract: 0.1% soytone: 0.05%, 1일 발효	104.54	132.10	152.41	165.21
glucose: 0.5%, yeast extract: 0.5% soytone:0.5%, 1일 발효	84.25	90.21	101.25	120.14
glucose: 2%, yeast extract: 2% soytone: 2%, 1일 발효	73.56	82.34	85.41	99.27
glucose: 0.1%, yeast extract: 0.1% soytone: 0.05%, 3일 발효	67.47	70.24	81.24	85.12
glucose: 0.5%, yeast extract: 0.5% soytone:0.5%, 3일 발효	37.54	40.21	55.74	59.88
glucose: 2%, yeast extract: 2% soytone: 2%, 3일 발효	40.25	44.18	62.74	70.05
glucose: 0.1%, yeast extract: 0.1% soytone: 0.05%, 7일 발효	67.47	70.24	81.24	85.12
glucose: 0.5%, yeast extract: 0.5% soytone:0.5%, 7일 발효	37.54	40.21	55.74	59.88
glucose: 2%, yeast extract: 2% soytone: 2%, 7일 발효	40.25	44.18	62.74	70.05
Ascorbic acid	2.25	3.21	1.59	2.47

표 1에 나타낸 바와 같이, 전반적으로 열수 추출의 경우보다 70 %(v/v) 에탄올 추출물의 항산화능이 우수하였으며, 배지 조건은 glucose 0.5 중량%, yeast extract 0.5 중량% 및 soytone 0.5 중량%로 하여 3일간 발효할 경우 가장 우수한 것을 확인할 수 있다.

실험예 2 : 발효물의 발효 조건 별 폴리페놀 함량 확인

폴리페놀 함량은 Lowry assay 시험법을 통해 확인하였다. 본 시험법의 지시약인 Folin-Ciocalteau 시약은 Phosphotungstomolydbdic acid를 생성하고 이 산이 알칼리에서 환원제(Tannin-like compounds)와 반응하여 복잡한 착체인 인몰리브덴산 블루를 형성하여 청색으로의 색 변화를 나타낸다. 이를 통해 UV-Vis Spectrophotometer로 총 페놀의 양을 정량할 수 있다.

폴리페놀 함량 확인을 위해 1 mL에 Folin-Ciocalteu's reagent 1 mL을 가하고 3분간 정치시킨 후 10% Na₂CO₃ 용액 1 mL을 가하여 혼합한 다음 실온에서 1시간 정치시킨 후 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. Gallic acid를 증류수로 녹여 농도가 0, 25, 50, 100, 200 및 400 ㎍/mL 용액이 되도록 제조하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 표준 검량선으로부터 시료 추출물의 총 폴리페놀 함량을 산출하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

Sample	70% 에탄올 추출 (mg/g)	열수 추출 (mg/g)
추출물	7.42	3.54
glucose: 0.1%, yeast extract: 0.1% soytone: 0.05%, 1일 발효	7.87	5.21
glucose: 0.5%, yeast extract: 0.5% soytone:0.5%, 1일 발효	9.21	8.04
glucose: 2%, yeast extract: 2% soytone: 2%, 1일 발효	10.24	8.87
glucose: 0.1%, yeast extract: 0.1% soytone: 0.05%, 3일 발효	11.98	9.54
glucose: 0.5%, yeast extract: 0.5% soytone:0.5%, 3일 발효	13.54	11.78
glucose: 2%, yeast extract: 2% soytone: 2%, 3일 발효	15.21	12.54
glucose: 0.1%, yeast extract: 0.1% soytone: 0.05%, 7일 발효	12.57	10.96
glucose: 0.5%, yeast extract: 0.5% soytone:0.5%, 7일 발효	13.88	11.14
glucose: 2%, yeast extract: 2% soytone: 2%, 7일 발효	12.96	10.35

표 2를 참조하면, 폴리페놀의 함량은 상기 실험예 1에서의 항산화능과 높은 연관성을 보이고 있으며, 가장 높은 항산화능을 보이는 시험군에서 가장 높은 폴리페놀 함량을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

실험예 3 : 발효물의 발효조건 별 폴리페놀 지표물질 함량 변화

폴리페놀의 일종인 바닐릭 산(vanilic acid)은 인삼, 당귀 등에 함유되어 있으며, 항염 효과는 5알파 환원효소(5α-reductase) 저해 효과를 통해 확인되어 전립선비대증에 대한 효능에 대해 알려져 있다. 높은 항염 효과 때문에 화장품 활용에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 바닐릭 산(vanilic acid)은 칠면초 원물에 소량 존재하나 발효를 통해 전구체인 페룰릭 산 (ferulic acid)에서 전환되어 함량이 증가되고 있음을 본 발명을 통해 확인하였으며, 발효 조건의 변화에 따라 바닐릭 산의 함량의 변화를 확인하였다.

칠면초 발효물 내 바닐릭 산의 분석 방법은 “Journal　of　the　Korean society　of　food　science　and　nutrition　40(4),　565-569　,2011” 분석방법을 응용하여 실시하였으며, 분석방법은 다음과 같다: 먼저 적당량의 시료를 채취하고 60 %(v/v)　에탄올　40　mL와　6N　HCl　5 mL를　첨가하여　용해시킨　후　95℃에서　2시간 동안　환류 냉각한다.　이를　농축한　후　60 %(v/v)　에탄올을　사용하여　50 mL로 정량한　뒤　0.45 ㎛ 필터로 여과하여 이를 분석한다. 표준용액의 조제는 Vanilic acid를　에탄올로　녹인 다음　이를　이동상으로　희석하여 사용하고, 표준용액을 이용하여 작성한 표준 검량선으로부터 Vanilic acid의 함량을 확인하였다. 하기 표 3에 발효 조건에 따른 Vanilic acid의 함량 결과를 나타내었고, 도 2에는 발효 전/후 Vanilic acid의 함량 변화에 대한 HPLC 그래프를 나타내었다.

Sample	70% 에탄올 추출 (㎍/g)	열수 추출 (㎍/g)
추출물(발효 전)	48.1	35.1
glucose: 0.1%, yeast extract: 0.1% soytone: 0.05%, 1일 발효	108.5	90.2
glucose: 0.5%, yeast extract: 0.5% soytone:0.5%, 1일 발효	121.5	103.5
glucose: 2%, yeast extract: 2% soytone: 2%, 1일 발효	187.3	136.4
glucose: 0.1%, yeast extract: 0.1% soytone: 0.05%, 3일 발효	157.5	124.0
glucose: 0.5%, yeast extract: 0.5% soytone:0.5%, 3일 발효	225.3	197.1
glucose: 2%, yeast extract: 2% soytone: 2%, 3일 발효	205.6	165.9
glucose: 0.1%, yeast extract: 0.1% soytone: 0.05%, 7일 발효	173.1	152.3
glucose: 0.5%, yeast extract: 0.5% soytone:0.5%, 7일 발효	198.3	170.6
glucose: 2%, yeast extract: 2% soytone: 2%, 7일 발효	206.9	188.3

표 3을 참조하면, 전체적으로 폴리페놀 함량과 바닐릭 산의 함량은 유사하였으며, 발효 전 추출물 대비 가장 우수한 발효 조건에서 약 4.6 배 정도의 함량 차이를 보이는 것을 확인하였다.

실험예 4 : 발효물의 지표물질 함량 별 항염 효과 변화

최근 염증반응의 중요한 작용인자로 알려진 nitric oxide(NO) 생성 저해에 대해 확인하기 위해 에탄올 추출물 및 발효 추출물 투여 후 변화를 확인하였다. 추출물에 대한 NO 생성 저해 효과를 확인하기 위해 Raw 264.7 세포에 LPS를 농도별로 처리하여 NO를 유도한 후 NO 생성이 저해율을 측정하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3을 참조하면, 칠면초 추출물, 칠면초-화산송이 발효물 및 바닐릭 산의 모든 실험군에서 농도 의존적으로 NO 생성이 저해됨을 확인하였고, 실험군 함량이 높을수록 우수한 효능을 나타냄을 확인하였다. 또한 칠면초-화산송이 발효물이 같은 농도에서 바닐릭 산에 비해 낮은 NO 생성 저해 효과를 보이지만 추출물에 비해 높은 생성 저해 효과를 갖는 것을 확인하였다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

전체 발효 배양물 100 중량% 기준으로, 칠면초 에탄올(60 내지 80 %(v/v)) 추출물 0.5 내지 2 중량%, 화산송이 0.2 내지 1 중량%, 글루코오스(glucose) 0.2 내지 1 중량%, 효모 추출물(yeast extract) 0.2 내지 1 중량% 및 소이톤(soytone) 0.2 내지 1 중량%를 포함하는 발효 조성에 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 접종시켜 2 내지 5일간 진탕 배양하여 바닐릭 산(vanilic acid)이 200 내지 500 ㎍/g 함유된 복합 발효물을 제조하는 방법.
제1항의 방법으로 제조된 복합 발효물을 전체 화장료 조성물 대비 0.1 내지 90 중량% 함유하는 화장료 조성물.
제2항에 있어서,
상기 조성물은 항산화 개선 효능을 갖는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물.
제2항에 있어서,
상기 조성물은 피부염증 개선 효능을 갖는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물.
제2항에 있어서,
상기 조성물은 유연화장수, 수렴화장수, 영양화장수, 아이크림, 세럼, 영양크림, 맛사지크림, 클렌징크림, 클렌징로션, 클렌징폼, 클렌징워터, 파우더, 엣센스, 팩, 헤어토닉, 헤어트리트먼트, 샴푸 또는 린스의 제형을 갖는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물.
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