KR20100135455A

KR20100135455A - 미생물 셀룰로오스의 대량 생산 방법 및 이를 이용한 마스크 팩의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100135455A
Application number: KR1020090053828A
Authority: KR
Inventors: 김홍남; 장 진 손; 광 진 조
Original assignee: 조광진; 김홍남; 우석대학교 산학협력단
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2010-12-27
Also published as: KR101109034B1

Abstract

본 발명은 아세토박터 자일리넘(Acetobacter xylinum)을 액체배지에서 배양하여 아세토박터 자일리넘 배양액을 얻는 단계; 피치아 퍼맨탄스(Pichia fermentans)를 액체배지에서 배양하여 피치아 퍼맨탄스 배양액을 얻는 단계; 종균 제조용 배지에 상기 아세토박터 자일리넘 배양액과 상기 피치아 퍼맨탄스 배양액을 첨가하여 배양함으로써 대량 배양용 종균액을 제조하는 단계; 대량 배양용 배지에 상기 대량 배양용 종균액을 첨가한 후 대량 배양하여 셀룰로오스를 생성시킨 다음 생성된 셀룰로오스를 수거하는 단계를 포함하는 미생물 셀룰로오스(microbial cellulose)의 제조 방법 및 이렇게 제조된 미생물 셀룰로오스를 이용한 미생물 셀룰로오스 마스크 팩(mask pack)의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 셀룰로오스 생산 균주인 아세토박터 자일리넘과 효모인 피치아 퍼맨탄스를 본 발명의 배지 및 배양방법을 이용하여 공배양하게 되면 배양액 속의 먹이사슬이 용이해져 짧은 시간에 대량의 셀룰로오스를 생산할 수 있게 되고, 셀룰로오스의 강도를 조절할 수 있게 되어 목적에 따라 적절한 강도의 셀룰로오스를 생산할 수 있게 되며, 이렇게 생산된 셀룰로오스를 이용하여 마스크 팩(mask pack)을 제조할 경우, 피부 접촉감 및 기능성이 우수한 마스크 팩을 제조할 수 있게 된다.

아세토박터 자일리넘, 피치아 퍼맨탄스, 미생물 셀룰로오스, 마스크 팩

Description

미생물 셀룰로오스의 대량 생산 방법 및 이를 이용한 마스크 팩의 제조 방법{Method for mass production of microbial cellulose and method for mask pack using there of}

본 발명은 미생물 셀룰로오스의 대량 생산 방법 및 이를 이용한 마스크 팩의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 아세토박터 자일리넘(Acetobacter xylinum)을 액체배지에서 배양하여 아세토박터 자일리넘 배양액을 얻는 단계; 피치아 퍼맨탄스(Pichia fermentans)를 액체배지에서 배양하여 피치아 퍼맨탄스 배양액을 얻는 단계; 종균 제조용 배지에 상기 아세토박터 자일리넘 배양액과 상기 피치아 퍼맨탄스 배양액을 첨가하여 배양함으로써 대량 배양용 종균액을 제조하는 단계; 대량 배양용 배지에 상기 대량 배양용 종균액을 첨가한 후 대량 배양하여 셀룰로오스를 생성시킨 다음 생성된 셀룰로오스를 수거하는 단계를 포함하는 미생물 셀룰로오스(microbial cellulose)의 제조 방법 및 이렇게 제조된 미생물 셀룰로오스를 이용한 미생물 셀룰로오스 마스크 팩(mask pack)의 제조 방법에 관한 것이다.

박테리아(bacteria)를 이용하여 생산되는 바이오 셀룰로오스(bio cellulose)는 천연소재이므로 부작용이 없고 환경오염을 발생시키지도 않으며, 셀룰로오스이 므로 식용하면 장의 운동을 도와주는 역할을 한다. 뿐만 아니라 기능성 소재로서 피부개선을 위한 팩이나, 화상치료, 피부 트러블 치료에 활용할 수 있고 기타 공업용 및 의료용으로도 그 활용이 크게 기대되고 있다.

셀룰로오스는 지구상에서 가장 풍부한 생물 폴리머이고 경제적으로도 다양한 분야에서 중요하게 활용되고 있다. 나무(50%이상), 목화(94%이상) 등이 셀룰로오스로 구성되어 있고 거의 모든 진핵 식물의 세포벽을 구성하고 있는 기본적인 물질이다.(Microbial cellulose-the natural power to heal wounds. Wojciech Czaja, Alina Krystynowicza, Stanislaw Bieleckia, R. Malcolm Brown Jr. Biomaterials 27(2006) 145-151. Microbial cellulose: A New Resource for wood, paper, textiles, food and specialty products. copyright by R. Malcolm Brown, Jr. Department of Botany, The University of Texas at Austin, Austin, Texas 78713-7640).

몇몇 박테리아는 포도당 대사의 일부로서 셀룰로오스를 합성하는데(Role of water-soluble polysaccharides in bacterial cellulose production., Ishida T, Mitarai M, Sugano Y, ShodaM., Biotechnol Bioeng. 2003 Aug 20;83(4):474-8) 이러한 박테리아로는 아세토박터(Acetobacter) 속의 일부 균주가 있고 이들 균주의 경우 72시간 배양 후 7.72g/ℓ의 셀룰로오스를 생산하며 시간당 0.107g/ℓ의 셀룰로오스를 생산할 수 있다(Cultivation of Acetobacter xylium for bacterial cellulose production in a modified airlift reactor. Hai-Peng Cheng, Pei-Ming Wang, Jech-Wei Chen and Wen-Teng Wu., Buitechnology and Applied Biochemistry., 2002, 35, 125-132.). 이런 박테리아 셀룰로오스는 식물 셀룰로오스와는 물리적 성격이 다르며 초미세섬유이고, 우수한 물리적 강도, 무해한 생물 분해성, 높은 함수능력, 투명성 때문에 주목을 받고 있는 소재이다. 이러한 물리적, 화학적 성격 때문에 식품, 의료 등의 산업 재료로 사용되어 왔다.

아세토박터 자일리넘(Acetobacter xylinum)은 자연계에서 가장 풍부한 셀룰로오스를 만들어내는 박테리아이다. 한 개의 세포가 1시간동안 108개의 포도당(glucose)을 셀룰로오스로 합성하는데, 이 셀룰로오스는 식물성과는 달리 리그닌과 헤미셀룰로오스를 포함하고 있지 않은 순수한 셀룰로오스이다(도 1). 강도가 높고 일정한 구조적 안정성, 가볍다는 장점이 있다.

활용범위는 매우 넓어 식품(저칼로리 아이스크림칩, 나타디코코, 스넥, 캔디, 다이어트 식품, 인공육, 콜레스테롤 감소 식품 등 제조), 의료용구로 상처치료 드레싱, 캡슐 포장, 인공피부기질로 활용된다. 화장품 재료로는 스킨 크림, 아스트리젠트, 인공손톱, 메니큐어 등에 활용되며, 환경용으로는 오일 청소제, 독성물질제거제로 사용된다. 이밖에도 1회용 텐트의 제조, 기저귀의 제조, 스피커 막, 특수 종이 등 다양한 분야에서 활용가능성이 있다.

종래의 미생물 셀룰로오스는 필리핀 등지에서 대량 배양되어 식품으로 활용되고 있으나 이 셀룰로오스는 강도가 너무 강하여 마스크 팩(mask pack)으로 사용하기에는 단점이 있다. 또한 불쾌한 냄새를 제거하기가 어려워 마스크 팩을 제조한 후에도 냄새가 나는 경향이 있으며 피부 접촉감이 부드럽지 못하다. 따라서 마스크 팩을 제조하기에 적절한 강도를 나타내는 셀룰로오스를 생산하기 위해서는 제조자 가 직접 배양하여 강도를 조절할 필요가 있는 것이다.

상기에서 설명한 기존 방식으로 생산되는 미생물 셀룰로오스는 대량 생산에 있어서도 코코넛만을 사용하여 배양하고 있어서 기능성을 향상시키기가 어렵다. 더욱이 현지에서는 개방 배양 생산을 하고 있으며 이 종균을 입수하여 국내에서 배양을 하여도 대량 생산에 성공하지 못하고 있었다. 이는 현지에서 개방 배양 시 환경에 존재하는 어떤 미생물의 영향이 있는 것으로 생각되고 있다. 셀룰로오스를 생성하는 균주인 아세토박터 자일리넘 만으로 배양을 하여 두꺼운 셀룰로오스를 대량으로 생산하고자 연구를 시도한 예가 많이 있으나 만족할 만한 결과를 얻지 못하고 있으며, 산업화에 성공하지 못하고 있다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 미생물 배양의 개념을 전환하여 박테리아와 효모를 공배양하게 되면 배양액 속의 먹이사슬이 용이해 지도록 유도되기 때문에 개방 배양하여 실용화 가능한 두꺼운 셀룰로오스를 경제적으로 생산하고 기능성을 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 주된 목적은 짧은 시간에 대량의 미생물 셀룰로오스를 생산할 수 있는 미생물 셀룰로오스의 대량 생산 방법 및 이런 미생물 셀룰로오스를 이용하여 피부 접촉감 및 기능성이 우수한 미생물 셀룰로오스 마스크 팩을 제공하 는 데 있다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 아세토박터 자일리넘(Acetobacter xylinum)을 액체배지에서 배양하여 아세토박터 자일리넘 배양액을 얻는 단계; 피치아 퍼맨탄스(Pichia fermentans)를 액체배지에서 배양하여 피치아 퍼맨탄스 배양액을 얻는 단계; 종균 제조용 배지에 상기 아세토박터 자일리넘 배양액과 상기 피치아 퍼맨탄스 배양액을 첨가하여 배양함으로써 대량 배양용 종균액을 제조하는 단계; 대량 배양용 배지에 상기 대량 배양용 종균액을 첨가한 후 대량 배양하여 셀룰로오스를 생성시킨 다음 생성된 셀룰로오스를 수거하는 단계를 포함하는 미생물 셀룰로오스의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 미생물 셀룰로오스의 제조 방법에서, 상기 아세토박터 자일리넘의 배양은 30 내지 34℃에서 20 내지 30시간 동안 배양하는 것이 바람직하다.

본 발명의 미생물 셀룰로오스의 제조 방법에서, 상기 피치아 퍼맨탄스의 배양은 25 내지 28℃에서 20 내지 30시간 동안 배양하는 것이 바람직하다.

본 발명의 미생물 셀룰로오스의 제조 방법에서, 상기 종균액은 종균 제조용 배지에 아세토박터 자일리넘 배양액을 1 내지 3%(v/v) 첨가하고 30 내지 34℃에서 20 내지 30시간동안 배양한 다음, 피치아 퍼맨탄스 배양액을 1 내지 3%(v/v) 첨가하고 26 내지 30℃에서 5 내지 10일간 추가 배양하였을 때, 미생물 셀룰로오스가 5mm 이상의 두께로 생성되는 배양액으로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 미생물 셀룰로오스의 제조 방법에서, 상기 대량 배양은 대량 배양용 배지에 종균액을 0.01 내지 0.1%(v/v) 첨가하여 26 내지 30℃에서 7 내지 10일간 배양하는 것이 바람직하고, 이후 생성된 셀룰로오스의 두께가 5 내지 10mm가 되면 수거하는 것이 좋다.

본 발명의 미생물 셀룰로오스의 제조 방법에서, 상기 종균 제조용 배지는 3 내지 7%(w/v)의 미성숙 과일즙, 2 내지 4%(w/v)의 황설탕 및 0.01 내지 0.1%(w/v)의 저분자화 당밀을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 미생물 셀룰로오스의 제조 방법에서, 상기 대량 배양용 배지는 3 내지 7%(w/v)의 미성숙 과일즙, 2 내지 4%(w/v)의 황설탕 및 0.05 내지 0.2%(w/v)의 기능성 재료를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기의 방법으로 제조된 미생물 셀룰로오스를 제공한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기의 미생물 셀룰로오스를 전처리하여 마스크 팩 제조용 미생물 셀룰로오스를 얻는 단계; 상기 마스크 팩 제조용 미생물 셀룰로오스의 물기를 90 내지 95% 제거하고 성형기로 성형하여 성형물을 얻는 단계; 상기 성형물을 포장지에 넣고 에센스를 투입하여 진공으로 포장하는 단계를 포함하는 미생물 셀룰로오스 마스크 팩의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 미생물 셀룰로오스 마스크 팩의 제조 방법에서, 상기 전처리는 미생물 셀룰로오스를 물에 담가 1 내지 2일간 방치한 후 40 내지 60% 물기를 제거하는 것을 반복하여 초산 냄새가 제거될 때까지 수행하는 것을 포함하는 것이 바람직 하며, 미생물 셀룰로오스의 물기를 70 내지 90% 제거하고 30 내지 50℃의 식물 추출액에 5시간 내지 10시간 동안 침적하여 식물 추출액 중의 기능성 물질이 침투되도록 하는 것을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 미생물 셀룰로오스 마스크 팩의 제조 방법에서, 상기 에센스는 글리세린, 소듐히아루로네이트, 프로필렌글리콜, 하이드로라이드즈 콜라겐, 디소듐이디티에이, 이미다졸리디닐 우레아, 메칠파라벤, 디포타슘글리시하제이트, 폴리퀘터늄 51, 에타놀, 피이지-60하이드로게네이트 케스트오일, 토코페릴 아세테이트 또는 조향향료인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기의 방법으로 제조된 미생물 셀룰로오스 마스크 팩을 제공한다.

이하, 본 발명의 미생물 셀룰로오스 대량 생산 방법 및 이를 이용한 마스크 팩의 제조 방법을 단계별로 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에서 미생물 셀룰로오스는 아세토박터 자일리넘(Acetobacter xylinum)을 이용하여 생산한다. 상기 균주는 자연계에서 가장 풍부한 셀룰로오스를 만들어내는 박테리아로 공인된 생물자원센터를 통해 입수하거나 이미 생성된 미생물 셀룰로오스로부터 순수 분리하여 사용할 수 있다.

상기 미생물 셀룰로오스로부터 아세토박터 자일리넘의 순수분리는 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 할 수 있고, 일반적으로 고체배지를 이용하여 배양하는 방법으로 단일 콜로니를 형성하도록 유도 함으로써 순수 분리하는 방법을 사용할 수 있다. 이때 사용하는 고체배지로는 아세토박터 자일리넘을 배양할 수 있는 어떠한 고체배지를 사용해도 무방하나 포도당(glucose), 효모 추출물(yeast extracts), 탄산칼륨(CaCO₃) 및 한천(agar)이 포함된 고체배지를 사용하는 것이 바람직하다. 순수 분리된 아세토박터 자일리넘은 이후 종균액의 제조에 사용하기 위해 액체배지에 배양하는 것이 좋고, 포도당(glucose), 효모 추출물(yeast extracts) 및 탄산칼륨(CaCO₃)이 포함된 액체배지를 이용하여 30 내지 34℃에서 20 내지 30시간 동안 배양하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 아세토박터 자일리넘의 미생물 셀룰로오스 생산 효율을 높이기 위해 공배양하는 피치아 퍼맨탄스(Pichia fermentans)는 효모의 일종으로 역시 공인된 생물자원센터를 통해 용이하게 입수할 수 있다.

상기 피치아 퍼맨탄스의 배양 시에는 포도당(glucose), 효모 추출물(yeast extracts), 펩톤(peptone), 엿기름추출물(malt extracts)이 포함된 배지를 이용하는 것이 바람직하며, 25 내지 28℃에서 20 내지 30시간 동안 배양하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 균주들을 이용하여 미생물 셀룰로오스를 대량으로 생산하기 위해서는 먼저 용이하게 미생물 셀룰로오스를 생산하게 할 수 있는 종균액을 제조하는 것이 바람직하다. 이때 종균액을 제조하는 방법으로는 상기 두 균주의 배양액을 종균 배양용 배지에 첨가하여 배양한 후 미생물 셀룰로오스의 생산 여부를 확인하고 원활한 생산이 이루어지는 종균 배양용 배지의 배양액을 종균액으로 사용하는 것이 좋다.

상기 종균 배양용 배지로는 두 균주가 모두 원활하게 배양될 수 있는 어떠한 배지를 사용하여도 무방하나 미성숙 과일, 황설탕 및 저분자화 당밀이 포함된 배지를 사용하는 것이 좋고, 미성숙 과일은 마쇄하여 여과시킨 것을 3 내지 7%(w/v), 황설탕은 2 내지 4%(w/v), 저분자화 당밀은 0.01 내지 0.1%(w/v)로 포함시키는 것이 바람직하다.

상기 미성숙 과일이라 함은 사과 등의 미성숙 낙과를 말하는 것으로 추출액으로 제조하여 사용하는 것이 바람직하고, 균주에 영양분으로 공급될 수 있다면 그 어떠한 형태로 가공하여도 무방하다.

상기 종균 배양용 배지에 두 균주를 배양하는 방법은 아세토박터 자일리넘의 배양액을 첨가하고 배양한 후 산도가 낮아지면 피치아 퍼맨탄스의 배양액을 추가로 첨가하여 추가 배양하는 방법을 사용할 수 있다. 이때 아세토박터 자일리넘의 배양액은 1 내지 3%(v/v)가 되도록 첨가하는 것이 좋고, 첨가 후 30 내지 34℃에서 20 내지 30시간동안 배양하는 것이 좋으며, 피치아 퍼맨탄스의 배양액은 1 내지 3%(v/v)가 되도록 첨가하는 것이 좋고, 첨가 후 추가 배양은 26 내지 30℃에서 5 내지 10일간 수행하는 것이 바람직하다.

종균 배양용 배지에 두 균주를 배양하였을 때, 상층부에 미생물 셀룰로오스가 5mm이상 생성되면 하부의 배양액을 종균액으로 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 종균액을 이용하여 대량 배양한 다음 대량으로 미생물 셀룰로오스를 생산하는 방법으로는 대량 배양용 배지에 종균액을 첨가하여 배양한 후 생성 된 미생물 셀룰로오스를 수거하는 방법을 사용할 수 있는데, 이때 대량 배양용 배지로는 두 균주가 모두 원활하게 배양될 수 있는 어떠한 배지를 사용하여도 무방하나 3 내지 7%(w/v)의 미성숙 과일, 2 내지 4%(w/v)의 황설탕 및 0.05 내지 0.2%(w/v)의 기능성 재료를 포함하는 배지를 사용하는 것이 바람직하며, 종균액은 0.01 내지 0.1%(v/v)가 되도록 첨가하는 것이 좋고, 첨가 후 26 내지 30℃에서 미생물 셀룰로오스의 두께가 5 내지 10mm가 되도록 배양한 다음 미생물 셀룰로오스를 수거하는 것이 좋다.

본 발명에서는 상기와 같은 방법으로 제조된 미생물 셀룰로오스를 이용하여 마스크 팩을 제조할 수 있는데, 상기 방법으로 제조된 미생물 셀룰로오스는 초산 등으로 인해 악취가 심하여 그대로 사용하기에는 무리가 있다. 따라서 전처리 과정을 수행하는 것이 좋은데, 이때 전처리 과정으로는 침수·압착 방법 및 식물 추출액에 침적시키는 방법을 독립적으로 또는 병행하여 사용할 수 있다. 침수·압착 방법으로는 미생물 셀룰로오스를 물에 담가 1 내지 2일간 방치한 후 40 내지 60% 물기를 제거하는 방법을 사용하는 것이 좋고, 초산 냄새가 제거될 때까지 반복 수행하는 것이 바람직하다. 또한 식물 추출액 침적 방법으로는 미생물 셀룰로오스의 물기를 70 내지 90% 제거하고 30 내지 50℃의 식물 추출액에 5시간 내지 10시간 동안 침적하여 식물 추출액 중의 기능성 물질이 침투되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 식물 추출액은 팩의 목적에 따라 첨가하는 물질로써, 인체에 해롭지 않고 피부 미용에 도움이 될 수 있는 그 어떤 물질을 사용하여도 무방하나, 치자, 백년초, 홍삼 또는 석류와 같은 식물성분을 사용하는 것이 바람직하고, 추출액의 형 태로 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 전처리 과정을 거친 미생물 셀룰로오스는 마스크 팩의 제조를 위하여 성형을 할 수 있다. 이때 미생물 셀룰로오스의 물기는 90 내지 95% 제거하는 것이 바람직하며, 이후 성형기 등을 이용하여 성형을 하는 것이 좋다.

미생물 셀룰로오스를 성형한 다음 마스크 팩으로써의 효과를 높일 수 있는 에센스를 적용하는 것이 바람직한데, 이때 에센스로 사용되는 물질로는 글리세린, 소듐히아루로네이트, 프로필렌글리콜, 하이드로라이드즈 콜라겐, 디소듐이디티에이, 이미다졸리디닐 우레아, 메칠파라벤, 디포타슘글리시하제이트, 폴리퀘터늄 51, 에타놀, 피이지-60하이드로게네이트 케스트오일, 토코페릴 아세테이트 또는 조향향료 중 선택하여 단독 또는 병행하여 사용할 수 있다.

상기와 같은 에센스의 적용은 미생물 셀룰로오스의 성형물을 포장지에 넣은 다음 투입하는 방법을 사용하는 것이 좋으며, 이후 진공 포장하여 변질을 최소화하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.

실시예 1. 미생물 셀룰로오스의 대량 생산

본 실시예는 도 2에 도시한대로 실시하였다.

가. 셀룰로오스 생산 미생물 균주 분리 및 순수 배양

필리핀에서 배양자를 통해 입수한 미생물 셀룰로오스로부터 무균적으로 셀룰로스를 적당량 취하여 고체배지(Glucose 100g, Yeast extract 10g, CaCO₃30g, Agar 15g/ℓ)에 도말하여 32℃에서 1일 정도 배양한 다음, 단일 콜로니(colony)를 취하여 아세토박터 자일리넘(Acetobacter xylinum)을 순수분리 하였다. 이어서 고체배지에 형성된 콜로니를 액체배지(Glucose 100g, Yeast extract 10g, CaCO₃30g/ℓ)에 접종하여 32℃에서 1일간 동안 배양하였다.

나. 효모 균주의 배양

KCTC로부터 구입한 피치아 퍼맨탄스(KCTC 7630)를 포도당(glucose), 효모 추출물(yeast extracts), 펩톤(peptone), 엿기름추출물(malt extracts) 및 한천(agar)으로 구성된 배지에 도말하여 28℃에서 1일 배양한 후 단일 콜로니를 분리하였고, 한천을 제외한 동일한 구성의 액체배지에 접종하여 28℃에서 1일간 현탁 배양하였다.

다. 대량 배양용 종균의 제조

대량 배양용 종균 제조를 위하여 배지[사과(미성숙 낙과) 50g/ℓ(믹서기로 마쇄하여 여과), 황설탕 30g/ℓ, 저분자화 당밀 0.5g/ℓ]를 제조한 다음, 배지 300㎖에 아세토박터 자일리넘의 액체 배양액 5㎖을 넣고 32℃에서 1일간 정치 배양하였다.

배양 1일 후 산도가 낮아지면 피치아 퍼맨탄스의 배양액을 동량 첨가하여 28℃에서 1주일 정도 배양하였다. 상층부에 셀룰로오스가 5mm 이상 형성되면 하부의 액을 대량배양용 종균으로 사용하였다.

라. 셀룰로오스의 대량 개방 배양

배지[사과(미성숙 낙과) 50g/ℓ, 각종 기능성 재료(치자, 백년초, 홍삼 또는 석류 추출액) 0.1%, 황설탕 30g/ℓ, 저분자화 당밀 0.5g/ℓ]를 대량으로 제조하여 20ℓ당 종균을 10㎖씩 접종하여 28℃ 배양실에서 배양하였다(도 3). 셀룰로오스의 두께가 5mm 이상이 되면 수거(도 4)하여 후처리한 후 마스크 팩을 제조하는데 사용하였다.

실시예 2. 셀룰로오스 마스크 팩의 제조

본 실시예는 도 5에 도시한대로 실시하였다.

가. 셀룰로오스의 전처리

배양 직후의 셀룰로오스는 강한 초산 냄새가 나고 이 상태에서 마스크 팩(mask pack)을 제조하면 약간의 부패취가 나므로 상품성이 떨어진다. 따라서 배양된 셀룰로오스에서 초산을 제거하기 위하여 침수-압착 반복법을 사용하였다.

셀룰로오스를 수도수에 담가 1일 방치한 후 압착기에 넣어 1/2 정도 물기를 제거하는 방법을 반복하여 초산 냄새가 제거될 때까지 수행하였다. 마지막에는 물기를 80% 정도 제거하고 저온상태(40℃ 전후 저온상태)의 식물 추출액(치자, 백년초, 홍삼 또는 석류 추출액)에 침적하여 기능성 물질이 침투되도록 하였다(도 6).

나. 에센스의 제조

에센스는 하기 표 1의 성분으로 제조하였다.

[표 1]

성 분	함량(%)
글리세린	5
소듐히아루로네이트	15
프로필렌글리콜	8
하이드로라이드즈 콜라겐	5
디소듐이디티에이	0.05
이미다졸리디닐 우레아	0.15
메칠파라벤	0.2
디포타슘글리시하제이트	0.2
폴리퀘터늄 51	0.7
에타놀	2
피이지-60하이드로게네이트 케스트오일	1
토코페릴 아세테이트	0.2
조향향료	0.03
정제수	62.47

다. 성형 및 포장

특수 펄지 위에 전처리한 셀룰로오스를 펼쳐 놓고 부직포를 덮어 셀룰로오스 샌드위치를 제조하였다(도 7). 이러한 셀룰로오스 샌드위치를 20개 포개어 압착기에 넣어 물기를 95% 정도 제거하였다. 이어서 성형기로 성형(도 8)을 한 후 포장지에 넣고 에센스를 투입하고 진공으로 포장하였다.

실시예 3. 미생물 셀룰로오스의 임상조사

미생물 셀룰로오스 마스크 팩(mask pack)과 일반 부직포 마스크 팩을 무작위로 선발된 100명의 여성에게 피부 안정성, 진정, 재생효과, 탄력, 보습 효과, 부착성, 건조성 등의 항목을 설문조사한 결과, 도 9에 나타난 바와 같이, 본 발명의 미생물 셀룰로오스 마스크 팩이 일반 부직포 팩보다 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 이외에도 미생물 셀룰로오스 마스크 팩의 부착 시 느껴지는 부드러운 접촉감이 다른 여타의 마스크 팩과는 다른 점이 있음을 나타내었다. 또한 일반 부직포 마스크 팩의 경우에 30분 정도 지나면 건조되어 사용이 불가능하나 미생물 셀룰로오스 마스크 팩은 12시간 이상 사용할 수 있다는 장점이 있어 그 효과는 훨씬 우수한 것으로 확인되었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 셀룰로오스 생산 균주인 아세토박터 자일리넘(Acetobacter xylinum)과 효모인 피치아 퍼맨탄스(Pichia fermentans)를 본 발명의 배지 및 배양방법을 이용하여 공배양하게 되면 배양액 속의 먹이사슬이 용이해져 짧은 시간에 대량의 셀룰로오스를 생산할 수 있게 되고, 셀룰로오스의 강도를 조절할 수 있게 되어 목적에 따라 적절한 강도의 셀룰로오스를 생산할 수 있게 되며, 이렇게 생산된 셀룰로오스를 이용하여 마스크 팩(mask pack)을 제조할 경우, 피부 접촉감 및 기능성이 우수한 마스크 팩을 제조할 수 있게 된다.

도 1은 아세토박터 자일리넘(Acetobacter xylinum)으로부터 셀룰로오스가 생성되는 과정을 도식화한 그림이다.

도 2는 미생물 셀룰로오스의 생산 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 3은 미생물 셀룰로오스의 대량 생산 과정 중 30㎝×20㎝ 배양용기를 사용하여 28℃ 배양실에서 배양하는 모습을 나타내는 사진이다.

도 4는 대량 생산 방법으로 생산된 미생물 셀룰로오스를 수거하는 모습을 나타내는 사진이다.

도 5는 미생물 셀룰로오스 마스크 팩의 생산 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 6은 미생물 셀룰로오스의 식물 추출액 침적 후의 모습을 나타낸 사진이다.

도 7은 부직포와 펄지로 부착한 미생물 셀룰로오스의 모습을 나타낸 사진이다.

도 8은 미생물 셀룰로오스의 성형 후 성형물의 모습을 나타낸 사진이다.

도 9는 미생물 셀룰로오스 마스크 팩에 대한 설문조사 결과를 그래프로 나타낸 것이다.

Claims

a) 아세토박터 자일리넘(Acetobacter xylinum)을 액체배지에서 배양하여 아세토박터 자일리넘 배양액을 얻는 단계;

b)　피치아 퍼맨탄스(Pichia fermentans)를 액체배지에서 배양하여 피치아 퍼맨탄스 배양액을 얻는 단계;

c) 종균 제조용 배지에 상기 아세토박터 자일리넘 배양액과 상기 피치아 퍼맨탄스 배양액을 첨가하여 배양함으로써 대량 배양용 종균액을 제조하는 단계;

d) 대량 배양용 배지에 상기 대량 배양용 종균액을 첨가한 후 대량 배양하여 셀룰로오스를 생성시킨 다음 생성된 셀룰로오스를 수거하는 단계를 포함하는 미생물 셀룰로오스의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 a) 단계는 30 내지 34℃에서 20 내지 30시간 동안 배양하는 단계인 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 b) 단계는 26 내지 30℃에서 20 내지 30시간 동안 배양하는 단계인 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 c) 단계는 종균 제조용 배지에 아세토박터 자일리넘 배양액을 1 내지 3%(v/v) 첨가하고 30 내지 34℃에서 20 내지 30시간동안 배양한 다음, 피치아 퍼맨탄스 배양액을 1 내지 3%(v/v) 첨가하고 26 내지 30℃에서 5 내지 10일간 추가 배양하여 대량 배양용 종균을 제조하는 단계인 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 d) 단계는 대량 배양용 배지에 종균액을 0.01 내지 0.1%(v/v) 첨가하여 26 내지 30℃에서 5 내지 10일간 배양하고, 생성된 셀룰로오스의 두께가 5 내지 10mm가 되면 수거하는 단계인 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 종균 제조용 배지는 3 내지 7%(w/v)의 미성숙 과일, 2 내지 4%(w/v)의 황설탕 및 0.01 내지 0.1%(w/v)의 저분자화 당밀을 포함하는 배지인 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 대량 배양용 배지는 3 내지 7%(w/v)의 미성숙 과일, 2 내지 4%(w/v)의 황설탕 및 0.05 내지 0.2%(w/v)의 기능성 재료를 포함하는 배지인 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스의 제조 방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 하나의 항의 방법으로 제조된 미생물 셀룰로오스.
a) 제 8항의 미생물 셀룰로오스를 전처리하여 마스크 팩 제조용 미생물 셀룰로오스를 얻는 단계;

b) 상기 마스크 팩 제조용 미생물 셀룰로오스의 물기를 90 내지 95% 제거하고 성형기로 성형하여 성형물을 얻는 단계;

c) 상기 성형물을 포장지에 넣고 에센스를 투입하여 진공으로 포장하는 단계를 포함하는 미생물 셀룰로오스 마스크 팩의 제조 방법.
제 9항에 있어서, 상기 a) 단계에서의 전처리는 미생물 셀룰로오스를 물에 담가 1 내지 2일간 방치한 후 40 내지 60% 물기를 제거하는 것을 반복하여 초산 냄새가 제거될 때까지 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스 마스크 팩의 제조 방법.
제 9항에 있어서, 상기 a) 단계에서의 전처리는 미생물 셀룰로오스의 물기를 70 내지 90% 제거하고 30 내지 50℃의 식물 추출액에 5 내지 10 시간 동안 침적하여 식물 추출액 중의 기능성 물질이 침투되도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스 마스크 팩의 제조 방법.
제 9항에 있어서, 상기 에센스는 글리세린, 소듐히아루로네이트, 프로필렌글리콜, 하이드로라이드즈 콜라겐, 디소듐이디티에이, 이미다졸리디닐 우레아, 메칠파라벤, 디포타슘글리시하제이트, 폴리퀘터늄 51, 에타놀, 피이지-60하이드로게네 이트 케스트오일, 토코페릴 아세테이트 및 조향향료로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스 마스크 팩의 제조 방법.
제 9항 내지 제 12항 중 어느 하나의 항의 방법으로 제조된 미생물 셀룰로오스 마스크 팩.