KR20110135239A - 케라티네이즈를 포함하는 모발 보호 및 수복용 모발 화장품 조성물 - Google Patents

케라티네이즈를 포함하는 모발 보호 및 수복용 모발 화장품 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 케라티네이즈를 포함하는 모발 보호 및 수복용 모발 화장품 조성물 및 모질 개선 방법에 관한 것이다.

Description

케라티네이즈를 포함하는 모발 보호 및 수복용 모발 화장품 조성물{HARI COSMETIC COMPOSITION COMPRISING KERATINASE FOR PROTECTION OF HAIR AND REPAIR OF HAIR DAMAGE}
본 발명은 케라티네이즈를 포함하는 모발 보호 및 수복용 모발 화장품 조성물 및 모질 개선 방법에 관한 것이다.
모발은 마찰, 열, 물리적 절단, 파마, 탈색, 염색, 일광 등에 의하여 손상된다고 알려져 있다. 첫째로, 열에 의한 모발 손상의 경우, 모발 세척 후 건조시 건조기에서 발생하는 열에 의하여 수분이 증발 건조되면서 모발이 팽창하여 변형을 일으키고 검은 모발이 다갈색으로 변색된다. 또한 모 피질 및 모 수질 중에 기포가 생기기 시작하여 모발에 탄력이 없어지게 되고 모 표피는 녹게 된다. 둘째로, 파마에 의한 모발 손상은 파마액의 처리 불량, 방치 시간 부족 등에 의해 생기는데, 모발이 약하게 되거나 모발 중에 알칼리가 잔류하거나 산화제가 남아있을 경우 케라틴 단백질의 변성과 멜라닌 색소의 퇴색을 일으키게 한다. 셋째, 탈색제로서 알칼리제 외에 과산화수소에 의한 멜라닌 색소의 산화 탈색 작용이 일어난다. 단기적으로 탈색제에 반복해서 노출되면 모발은 팽윤·연화가 반복되거나 모 표피가 비틀려 구부러짐이 발생하여 손상의 원인이 된다. 마지막으로, 태양광선 중에서 적외선과 자외선에 의해 모발의 케라틴 단백질이 손상을 받게 되거나 단백질 변성을 일으키게 된다.
이상과 같은 모발 손상을 방지·개선하기 위한 다양한 시도가 여러가지 각도에서 이루어지고 있다. 이러한 시도 중의 하나로서 모발에 광택과 매끄러움을 부여할 목적으로 고분자량 디메틸 폴리실록산, 고분자량 메틸페닐 폴리실록산과 같은 실리콘유, 에스테르유, 탄화수소유 등의 오일 성분이 사용되고 있다. 특히, 실리콘유는 표면장력이 낮고 모발에 대한 친숙성이 우수하고 광택이 양호하여 최근에 많이 사용되고 있다. 그러나, 실리콘 유에서는 오일 성분 특유의 배합상의 한계가 확인되며, 다량으로 사용하거나 오랜 기간 사용할 경우 두발에 기름기가 돈다는 단점이 있다.
모발에 광택과 매끄러움을 부여하면서 모발의 손상을 방지할 목적으로, 일본 공개특허공보 제(소)63-183517호, 제(소)63-24301호, 제(소)63-313712호, 제(평)5-85918호 등에서 볼 수 있는 바와 같이, 고분자량 디메틸 폴리실록산, 고분자량 메틸페닐 폴리실록산, 아미노 변성 또는 암모늄 변성 고분자량 실리콘 등을 사용하는 기술이나, 폴리실록산 옥시알킬렌 공중합체 중의 하나와 실리콘 유도체를 병용하는 모발 화장품이 제공되고 있다. 그러나, 이들 성분을 사용한다 하더라도 가는 머리카락의 수복 효과라는 점에서는 완벽하다고 하기 어렵다.
국내특허공개 제2003-0085738호에서는 저분자량의 실크 및 울 프로테인을 조성물 총 중량에 대하여 각각 0.5~5.0 중량% 함유시킨 경우 손상된 모발 보호 효과가 매우 우수하다고 개시하고 있다. 그러나, 이 두발화장용 조성물은 단순히 모발에 영양분을 공급하는 것일 뿐, 진정한 모발의 보호 기능 혹은 모발 손상을 수복하는 기능에 대해서는 언급되어 있지 않다.
이상에서 언급한 바와 같이, 모발의 손상을 예방 및 수복할 수 있는 모발 화장품의 개발이 절실히 요망되고 있다.
또한 인간의 미에 대한 욕구는 동 서양을 막론하고 끊임없이 변화하고 발전되어 왔다. 또한 현대사회는 대중매체의 발달로 미를 추구하고자 하는 인간의 본능을 자극하고 있다. 이러한 시대적인 요구는 패션산업과 함께 뷰티산업의 발전에도 많은 영향을 주고 있다. 더욱이 여성들의 사회진출과 다양한 활동으로 자신만의 이미지와 개성을 표현하는 방법으로 헤어스타일은 개성미를 강조하고 동시에 건강하고 탄력있는 모발을 유지하고자 하는 추세로 변화하고 있다. 단순한 헤어스타일에서 다양한 헤어스타일을 선호하게 되므로 퍼머넌트 웨이브나,염색,셋팅,드라이와 같은 화학적, 기계적 시술을 많이 하게 되고, 이로 인한 모발 손상과 대기오염이나 자외선 등의 환경적 요인으로 모발의 손상이 많이 생기고 있다. 또한 모발 제품이나 약제의 무분별한 사용으로 모발의 중금속 오염을 확대시키고, 각종 질병과 피부질환의 원인으로 대두되고 있다.
최근에는 이와 같은 화학제품의 문제점으로 인한 건강에 대한 인식과 약제에 대한 관심이 높아짐에 따라 천연모발제품에 대한 관심이 높아지게 되었다. 개성있는 헤어스타일을 추구함에 있어 퍼머넌트 웨이브는 많은 여성에게 주요한 부분을 차지하고 있고 근래에는 남성에게도 점차 확산되고 있다.
따라서 본 발명에서는 컬 형성력은 물론 다양한 모발의 특성에 맞게 모발 가공 시 손상을 최소화하고 퍼머넌트 시간을 단축시키고자 하였다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고 상기의 필요성에 의하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 인체에 무해하고 모발의 손상을 예방 및 수복할 수 있는 모발 화장품을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 모발 색상 및 모질 개선 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 케라티네이즈를 유효 성분으로 함유하는 모발 보호 및 수복용 모발 화장품 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 케라티네이즈는 바실러스 균주로부터 수득된 것이 바람직하고, Bacillus licheniformis(ATCC　53757, ATCC　55768, MTCC 2617, 2618), Bacillus subtilis(MTCC MTCC 2616) 또는 Microsporum gypseum(ATCC　26554 ), Streptomyces fradiae(ATCC 14544)로부터 수득된 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 모발 화장품은 샴푸, 염모제, 표백제, 헤어 젤, 양모제, 헤어 컨디셔너, 헤어 토닉, 헤어 크림, 헤어 스프레이, 헤어 무쓰 또는 퍼머넨트 웨이브용 조성물인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
또한 본 발명은 케라티네이즈를 유효 성분으로 함유하는 모발 보호 및 수복용 모발 화장품 조성물을 모발에 처리하는 단계를 포함하는 모발의 색상과 모질 개선 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 처리 시간은 30분 이내인 것이 바람직하고, 처리 온도는 20∼50℃인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 케라티네이즈 효소는 조성물 전체 중량에 대하여 0.001 내지 90 중량% 함유하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 컨디셔너의 일반적인 성분은 모발에 보습효과를 주는 moisturizer, 모발의 구조를 강하게 하는 hydrolyzed protein을 함유한 reconstructors, pH를 조절하기 위한 acidfiers, glossers 같은 polymer로 코팅을 하는 detangles, 열로부터 보호해 주는 thermal protectors, dry hair에 도움이 되는 oil류 (EFAs-essential fatty acids), fatty alchols, panthenol, dimethicone같은 lubricants, 경수 (hard water)에서도 기능을 잘 할 수 있게 하는 sequestrants, 정전기를 방지하는 antistatic agent, preservative (방부제), 그리고 중요한 surfactants (계면활성제)가 있다.
본 발명의 화장료 조성물은 액상, 크림상, 로션상, 페이스트상 또는 고체상 등 두피에 적용시킬 수 있는 모든 경피 국소 도포형 제형으로 제조할 수 있고, 통상의 첨가제를 가하여 모발 성장 촉진을 위한 샴푸, 헤어컨디셔너, 헤어로션, 헤어토닉, 액상의 양모제 타입 등의 조성물로 제조될 수 있으며, 여기에는 이들 제형의 에어로졸 타입도 포함된다.
본 발명의 실험에 사용된 통계분석은 SPSS 12.0 통계패키지를 이용하여 분석하였고, 굵기와 온도의 차이에 따른 반복 측정 자료의 분석을 위하여 반복측정 분산분석 (repeated measures ANOVA)과 두 그룹 간의 비교를 위하여 독립표본 t-검정을 실시하였다.
본 발명을 통하여 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 Bacillus 균주로부터 생산되는 keratinase는 미용 현장에서 고객의 모발이 두껍고 모질이 거친 모발을 30분 처리로 유연하고 차분하게 하며, 모발에 흡착된 오구 등 여러 가지 불순물을 제거하여 모발을 매끄럽게 만들어, 화학적인 시술이나 스타일링을 하는 것이 쉽게 하도록 하는 모발 화장품으로 사용될 수 있다.
또한 Keratinase 조효소액 처리에 의한 염색모의 모질의 개선효과에서는 실험군2에서 모표피의 조각들과 오구가 제거되어 모발의 모질개선 효과를 확인할 수 있었으나 처리 시간에 따라 염색모발의 붉은색이 유실되고 모발의 명도가 밝아짐을 확인하였다. 따라서 적절한 시간과 온도로 keratinase 조효소액을 처리한다면 염색모의 선명한 색상과 모질 개선에 효과가 있을 것으로 사료된다.
Keratinase 조효소액의 처리에 의한 퍼머모의 모질의 개선효과에서도 25보다 50로 처리한 실험군2에서 모질의 개선효과가 빠르게 나타났다. 하지만 퍼머모의 웨이브 형성율은 keratinase 조효소액의 반응 시간이 길어짐에 따라 저하되며 퍼머모에서의 모질 개선효과는 25에서 50℃ 사이의 온도로 30분 이내가 적절한 것으로 나타났다.
Keratinase 조효소액의 처리에 의한 탈색모 변화는 거칠어진 모표피를 매끄럽게 정련해 주고 탈색모의 색상을 보다 선명하게 보이게 함으로써 모질의 개선효과가 있는 것이 확인되었다. 하지만 처리시간과 온도를 적당히 조절하여 사용하는 것이 중요하다고 생각된다.
위의 결과를 볼 때 keratinase 조효소액이 손상모의 모표피 정련과 함께 모발 표면에 흡착된 불순물을 제거함으로써 정상모 뿐만 아니라 손상모에도 천연 모발 화장품 개발이 가능할 것으로 보인다.
또한 본 발명에서는 본 발명의 Bacillus 균주가 생산하는 keratinase를 굵은모와 가는모에 전처리 후 퍼머넌트 웨이브 환원제인 치오글리콜산을 사용하여 효율적인 퍼머넌트 웨이브를 형성할 수 있는 모발 화장품으로서 가능성을 검토하였다. 굵은모와 가는모를 비교하기 위하여 굵기의 변화, 인장강도, MB염색법, 웨이브의 형태 분석, 웨이브 지속율, SEM을 통하여 다음과 같은 결론을 내렸다.
모발의 굵기 변화는 keratinase 조효소액을 처리한 굵은모와 가는모가 효소처리하지 않은 모발에 비해 모발의 굵기가 유의적 (p<0.0001)으로 감소하였고, 가는 모발에 비해 굵은 모발이 더 감소하는 것을 알 수 있었다.
인장강도의 변화에서는 굵은모와 가는모 모두 효소처리한 모발의 인장강도가 더 감소하였다. 또한 효소처리하지 않은 굵은모과 가는모도 효소처리한 모발과 함께 시간의 흐름에 따라 유의성 (p<0.0001)이 확인되어 인장강도 변화를 확인할 수 있었다. 이는 효소처리 한 모발의 경우 효소에 의해 모발이 한층 더 유연해져 웨이브 형성율에 있어 높은 효율성을 나타내고 있다.
MB염색법에 의한 단백질 분해능에서는 keratinase 조효소액으로 처리한 굵은모와 가는모에서 시간이 지남에 따라 단백질의 용출량은 커진 것으로 보아 keratinase가 모발의 단백질을 부분분해함을 알 수 있었다.
굵은모와 가는모의 keratinase 조효소액 처리에 따른 모발의 웨이브 형성율은 효소처리한 굵은모에서 20분, 40분, 60분에 효소처리하지 않은 모발에 비해 65.5%, 24.6%, 0.1%로 웨이브의 간격이 좁아져 웨이브 형성율이 유의적 (p<0.0001)으로 나타났다. 가는모의 경우 keratinase 조효소액을 처리하지 않은 모발이 효소처리한 모발에 비해 각각 41.5%, 18%, 0.7%로 웨이브 간격이 넓어진 것으로 보아 효소처리하지 않은 모발의 웨이브 형성율이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 굵은 모발이 가는 모발에 비해 웨이브 형성율이 높은 것을 알 수 있었다.
샴푸에 의한 웨이브의 지속율은 굵은모의 20분 자연방치한 효소처리모가 10일, 20일, 30일에 각각 94.2%, 88.1%, 86.7%로 가장 지속율이 높게 나타났으며, 굵은모의 효소처리한 모발이 가는모의 효소처리 모발보다 지속율이 높았다.
SEM 관찰에서는 keratinase 조효소액으로 처리한 굵은모와 가는모에서 큐티클이 가지런하게 정돈되고 오구가 보이지 않았으며 keratinase 조효소액을 처리하지 않은 모발은 모표피의 균열과 박리가 더 심해졌으며 스케일의 상호경계가 불분명해지고 오구를 확인할 수 있었다. 이와 같이 keratinase 조효소액으로 처리한 모발은 모표피의 scale 정련과 함께 모발의 개선효과를 보였다.
따라서 본 발명의 Bacillus 균주로부터 생산되는 keratinase를 미용현장에서 모발의 상태와 조건에 따라 시간과 온도를 고려해서 퍼머넌트 웨이브에 적용한다면 빠르고 정확한 시술을 원하는 소비자들의 심리적 욕구를 충족시켜 줄 수 있을 것으로 사료된다.
도 1은 keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 실험군1과 50℃에서 반응시킨 실험군2의 시간에 따른 효소반응결과에 따른 정상 모발 두께 변화를 나타내는 그래프이다. 도 1에서 각각 심벌은 (
Figure pat00001
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 두께 변화; (
Figure pat00002
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 두께 변화; (
Figure pat00003
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 두께 변화를 나타낸다.
도 2는 keratinase 조효소액을 처리한 모발에서 모발 인장 강도 변화를 나타내는 그래프이다. 도 2에서 각각 심벌은 (
Figure pat00004
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발(대조군)의 인장 강도 변화; (
Figure pat00005
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발(실험군 1)의 인장 강도 변화; (
Figure pat00006
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발(실험군 2)의 인장 강도 변화를 나타낸다.
도 3은 메틸렌 블루 염색에 의한 keratinase의 모발 분해 활성을 측정한 그래프이다. 도 3에서 각각 심벌은 (
Figure pat00007
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 메틸렌 블루 염색; (
Figure pat00008
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 메틸렌 블루 염색; (
Figure pat00009
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 메틸렌 블루 염색을 나타낸다.
도 4는 정상 모 표면(A)과 단면(B)에 대한 SEM 이미지이다.
도 5는 실험군 및 대조군에 대하여 keratinase 처리 후의 SEM 이미지로, 대조군의 모발 표면(30 min) (A) 및 대조군의 단면(30 min) (B); 실험군 1의 모발 표면(30 min) (C) 및 실험군 1의 단면(30 min) (D); 실험군 2의 모발 표면(30 min) (E) 및 실험군 2의 단면(30 min) (F)을 나타낸다.
도 6은 실험군 및 대조군에 대하여 keratinase 처리 후의 SEM 이미지로, 대조군의 모발 표면(24시간) (A) 및 대조군의 단면(24시간) (B); 실험군 1의 모발 표면(24시간) (C) 및 실험군1의 단면(24시간) (D); 실험군 2의 모발 표면(24시간) (E) 및 실험군 2의 단면(24시간) (F)을 나타낸다.
도 7은 keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 실험군1과 50℃에서 반응시킨 실험군2의 시간에 따른 효소반응결과에 따른 염색 모발 두께 변화를 나타내는 그래프이다. 도 7에서 각각 심벌은 (
Figure pat00010
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 두께 변화; (
Figure pat00011
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 두께 변화; (
Figure pat00012
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 두께 변화를 나타낸다.
도 8은 메틸렌 블루 염색에 의한 keratinase의 염색 모발 분해 활성을 측정한 그래프이다. 도 8에서 각각 심벌은 (
Figure pat00013
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 메틸렌 블루 염색; (
Figure pat00014
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 메틸렌 블루 염색; (
Figure pat00015
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 메틸렌 블루 염색을 나타낸다.
도 9는 염색모의 L* 값을 나타낸다.도 9에서 각각의 심벌은 (
Figure pat00016
), 불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 L* 값: (
Figure pat00017
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 L*값; (
Figure pat00018
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 L*값을 나타낸다.
도 10은 염색모의 a* 값을 나타낸다.도 10에서 각각의 심벌은 (
Figure pat00019
), 불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 a* 값: (
Figure pat00020
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 a*값; (
Figure pat00021
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 a*값을 나타낸다.
도 11은 염색모의 b* 값을 나타낸다.도 11에서 각각의 심벌은 (
Figure pat00022
), 불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 b* 값: (
Figure pat00023
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 b*값; (
Figure pat00024
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 b*값을 나타낸다.
도 12는 염색모의 K/S 값을 나타낸다. 도 12에서 각각의 심벌은 (
Figure pat00025
), 불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 K/S 값: (
Figure pat00026
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 K/S값; (
Figure pat00027
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 K/S값을 나타낸다.
도 13은 염색 모 표면(A)과 단면(B)에 대한 SEM 이미지이다.
도 14는 실험군 및 대조군에 대하여 keratinase 처리 후의 염색모의 SEM 이미지로, 대조군의 염색모 표면(12시간) (A) 및 대조군의 단면(12시간) (B); 실험군 1의 염색모 표면(12시간) (C) 및 실험군 1의 단면(12시간) (D); 실험군 2의 염색모 표면(12시간) (E) 및 실험군 2의 단면(12시간) (F)을 나타낸다.
도 15는 keratinase 조효소액을 처리한 염색모에서 모발 인장 강도 변화를 나타내는 그래프이다. 도 15에서 각각 심벌은 (
Figure pat00028
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발(대조군)의 인장 강도 변화; (
Figure pat00029
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발(실험군 1)의 인장 강도 변화; (
Figure pat00030
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발(실험군 2)의 인장 강도 변화를 나타낸다.
도 16은 keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 실험군1과 50℃에서 반응시킨 실험군2의 시간에 따른 효소반응결과에 따른 퍼머모 두께 변화를 나타내는 그래프이다. 도 16에서 각각 심벌은 (
Figure pat00031
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 두께 변화; (
Figure pat00032
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 두께 변화; (
Figure pat00033
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 두께 변화를 나타낸다.
도 17은 메틸렌 블루 염색에 의한 keratinase의 퍼머모 분해 활성을 측정한 그래프이다. 도 17에서 각각 심벌은 (
Figure pat00034
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 메틸렌 블루 염색; (
Figure pat00035
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 메틸렌 블루 염색; (
Figure pat00036
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 메틸렌 블루 염색을 나타낸다.
도 18은 웨이브 인터벌을 측정한 그래프이다. 도 18에서 각각 심벌은 (
Figure pat00037
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 퍼머모의 웨이브 인터벌; (
Figure pat00038
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 퍼머모의 웨이브 인터벌; (
Figure pat00039
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 퍼머모의 웨이브 인터벌을 나타낸다.
도 19는 퍼머 모 표면(A)과 단면(B)에 대한 SEM 이미지이다.
도 20은 실험군 및 대조군에 대하여 keratinase 처리 후의 퍼머모의 SEM 이미지로, 대조군의 퍼머모 표면(12시간) (A) 및 대조군의 단면(12시간) (B); 실험군 1의 퍼머모 표면(12시간) (C) 및 실험군 1의 단면(12시간) (D); 실험군 2의 퍼머모 표면(12시간) (E) 및 실험군 2의 단면(12시간) (F)을 나타낸다.
도 21은 keratinase 조효소액을 처리한 퍼머모에서 모발 인장 강도 변화를 나타내는 그래프이다. 도 2에서 각각 심벌은 (
Figure pat00040
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발(대조군)의 인장 강도 변화; (
Figure pat00041
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발(실험군 1)의 인장 강도 변화; (
Figure pat00042
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발(실험군 2)의 인장 강도 변화를 나타낸다.
도 22는 keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 실험군1과 50℃에서 반응시킨 실험군2의 시간에 따른 효소반응결과에 따른 탈색모 두께 변화를 나타내는 그래프이다. 도 22에서 각각 심벌은 (
Figure pat00043
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 두께 변화; (
Figure pat00044
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 두께 변화; (
Figure pat00045
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 두께 변화를 나타낸다.
도 23은 메틸렌 블루 염색에 의한 keratinase의 탈색 모발 분해 활성을 측정한 그래프이다. 도 8에서 각각 심벌은 (
Figure pat00046
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 메틸렌 블루 염색; (
Figure pat00047
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 메틸렌 블루 염색; (
Figure pat00048
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 메틸렌 블루 염색을 나타낸다.
도 24는 탈색모의 L* 값을 나타낸다.도 24에서 각각의 심벌은 (
Figure pat00049
), 불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 L* 값: (
Figure pat00050
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 L*값; (
Figure pat00051
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 L*값을 나타낸다.
도 25는 탈색모의 a* 값을 나타낸다.도 25에서 각각의 심벌은 (
Figure pat00052
), 불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 a* 값: (
Figure pat00053
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 a*값; (
Figure pat00054
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 a*값을 나타낸다.
도 26은 탈색모의 b* 값을 나타낸다.도 26에서 각각의 심벌은 (
Figure pat00055
), 불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발의 b* 값: (
Figure pat00056
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발의 b*값; (
Figure pat00057
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발의 b*값을 나타낸다.
도 27은 탈색 모 표면(A)과 단면(B)에 대한 SEM 이미지이다.
도 28은 실험군 및 대조군에 대하여 keratinase 처리 후의 탈색모의 SEM 이미지로, 대조군의 탈색모 표면(12시간) (A) 및 대조군의 단면(12시간) (B); 실험군 1의 탈색모 표면(12시간) (C) 및 실험군 1의 단면(12시간) (D); 실험군 2의 탈색모 표면(12시간) (E) 및 실험군 2의 단면(12시간) (F)을 나타낸다.
도 29는 keratinase 조효소액을 처리한 탈색모에서 모발 인장 강도 변화를 나타내는 그래프이다. 도 29에서 각각 심벌은 (
Figure pat00058
);불활성화된 케라티네이즈로 처리 후 모발(대조군)의 인장 강도 변화; (
Figure pat00059
), keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 후 모발(실험군 1)의 인장 강도 변화; (
Figure pat00060
), keratinase 조효소액을 50℃에서 반응시킨 후 모발(실험군 2)의 인장 강도 변화를 나타낸다.
도 30은 keratinase 전처리에 의한 퍼머모의 두께 변화를 나타낸 그래프이다. 도에서 심벌: E1, keratinase로 처리된 두꺼운 모; E2, keratinase 없이 처리된 두꺼운 모; E3, keratinase로 처리된 가는 모; E4, keratinase 없이 처리된 가는 모.
도 31은 keratinase 전처리에 의한 퍼머모의 인장 강도 변화를 나타낸 그래프이다. 도에서 심벌: E1, keratinase로 처리된 두꺼운 모; E2, keratinase 없이 처리된 두꺼운 모; E3, keratinase로 처리된 가는 모; E4, keratinase 없이 처리된 가는 모.
도 32는 keratinase 전처리에 의한 퍼머모의 웨이브 효율성 변화를 나타낸 그래프이다. 도에서 심벌: E1, keratinase로 처리된 두꺼운 모; E2, keratinase 없이 처리된 두꺼운 모; E3, keratinase로 처리된 가는 모; E4, keratinase 없이 처리된 가는 모.
도 33은 keratinase 전처리한 것과 하지않은 두꺼운 모의 웨이브 형태를 보여주는 사진. A: kertinase로 20분 전처리한 펌, B: kertinase로 40분 전처리한 펌, C: kertinase로 60분 전처리한 펌, D: kertinase없이 20분 전처리한 펌, E: kertinase없이 40분 전처리한 펌, F: kertinase없이 60분 전처리한 펌.
도 34는 20분 동안 keratinase 전처리 및 전처리 없는 퍼머모의 웨이브 지속력을 나타낸 그래프.도에서 심벌: E1, keratinase로 처리된 두꺼운 모; E2, keratinase 없이 처리된 두꺼운 모; E3, keratinase로 처리된 가는 모; E4, keratinase 없이 처리된 가는 모.
도 35는 40분 동안 keratinase 전처리 및 전처리 없는 퍼머모의 웨이브 지속력을 나타낸 그래프.도에서 심벌: E1, keratinase로 처리된 두꺼운 모; E2, keratinase 없이 처리된 두꺼운 모; E3, keratinase로 처리된 가는 모; E4, keratinase 없이 처리된 가는 모.
도 36은 60분 동안 keratinase 전처리 및 전처리 없는 퍼머모의 웨이브 지속력을 나타낸 그래프.도에서 심벌: E1, keratinase로 처리된 두꺼운 모; E2, keratinase 없이 처리된 두꺼운 모; E3, keratinase로 처리된 가는 모; E4, keratinase 없이 처리된 가는 모.
도 37은 keratinase 전처리 및 전처리 없는 두꺼운 모의 퍼머의 SEM 이미지 사진이다. kertinase 없이 20분 전처리된 두꺼운 모의 헤어 표면 (A) 및 kertinase로 20분 전처리된 두꺼운 모의 헤어 표면 (B), kertinase 없이 40분 전처리된 두꺼운 모의 헤어 표면 (C) 및 kertinase로 40분 전처리된 두꺼운 모의 헤어 표면 (D), kertinase 없이 60분 전처리된 두꺼운 모의 헤어 표면 (E) 및 kertinase로 60분 전처리된 두꺼운 모의 헤어 표면 (F).
도 38은 keratinase 전처리 및 전처리 없는 가는 모의 퍼머의 SEM 이미지 사진이다. kertinase 없이 20분 전처리된 가는 모의 헤어 표면 (A) 및 kertinase로 20분 전처리된 가는 모의 헤어 표면 (B), kertinase 없이 40분 전처리된 가는 모의 헤어 표면 (C) 및 kertinase로 40분 전처리된 가는 모의 헤어 표면 (D), kertinase 없이 60분 전처리된 가는 모의 헤어 표면 (E) 및 kertinase로 60분 전처리된 가는모의 헤어 표면 (F).
도 39는 정제된 keratinase의 전기영동 및 분자량 결정 사진이다.
이하 비한정적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 의도로 기재한 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.
참고예 : 본 발명의 효소의 정제 및 확인
본 발명의 Bacillus licheniformis 균주에서 효소를 분리 정제한 과정은 다음과 같다. 배양하여 얻은 조효소액을 ammonium sulfate 30~80% 농도로 분별 침전한 후 침전물을 5mL 0.01M Tris-HCl buffer (pH 7.5)로 회수하였다. 회수한 효소액을 Spectra/Por 4 Membrance MWCO: 12,000-14,000 (The Spectrum co.)에 넣어 0.01M Tris-HCl buffer (pH 7.5)로 4에서 24시간 동안 투석하였다. 투석한 조효소액은 0.01M Tris-HCl buffer (pH 7.5)에 미리 평형화시킨 DEAE-cellulose ion exchange column (3.5 x 35 cm)에 주입하였다. Chromatography 시 유속은 40mL/hr로 하였으며, 단백질의 용출을 위해 NaCl 용액을 0~0.5M 농도로 gradient하여 진행하였다. 회수액은 fraction 당 5mL 씩 분획하였다. 분획된 fraction을 keratin azure assay를 이용하여 활성을 확인하여 활성이 있는 fraction을 수집하였고 Spectra/Por 4 Membrance MWCO: 12,000-14,000 (The Spectrum co.)에 넣어 0.01M Tris-HCl buffer (pH 7.5)를 이용하여 4에서 24시간 투석하여 잔존하는 염을 제거하였다. 그 후 PEG 20,000을 이용하여 4에서 24시간 동안 농축하였다. 농축한 효소액은 0.01M Tris-HCl buffer (pH 7.5)에 미리 평형화시킨 Sephadex G-100 gel column (2.5 x 80 cm)에 주입하여 0.01M Tris-HCl buffer (pH 7.5)를 12mL/hr의 유속으로 3mL 씩 분획하였다. 분획된 fraction을 keratin azure assay를 이용하여 활성을 확인하여 활성이 있는 fraction을 수집하여 전과 동일 과정을 통하여 dialysis 및 농축하였다(표 1).
정제 단계 Total activity
(units)		 Total protein
(mg)		 Specific activity
(U/mg)		 Yield(%)
조 효소 121,000 2,085 58.03 100.0
Ammonium sulfate 침전 60,184 762 78.98 49.74
DEAE-cellulose 이온 교환 크로마토그래피 16,082 57 282.14 13.29
Sephadex G-100 젤 여과 12,948 18 719.33 10.70
정제된 효소액의 단일성 확인을 위하여 SDS-PAGE (sodium dodecylsulfate polyacrylamide gel eletrophoresis)를 Laemmli (Laemmli UK, 1970)의 방법에 따라 하였으며 gel의 acrylamide 함량은 12%였다. 효소액과 함께 prestained protein ladder (Fermentas, Canada)를 loading하여 이동거리를 비교하여 분자량을 측정하였다. SDS-PAGE를 통해 keratinase의 정제도를 확인하였으며, prestainde ladder와의 Rf치를 비교하여 분자량을 결정하였다. 정제된 효소의 분자량은 약 28 kDa이었다(도 39). 본 발명의 모발 조성물은 상기 바실러스 균주로부터 분리한 케라티네이즈 조효소를 사용하였다.
실시예 1: 재료
1) 시료 모발
정상모
본 발명에서 이용된 모발은 장기약물복용, 다이어트, 편식을 한 경험이 없는 20대 여성 중 최근 2년간 염색, 퍼머넌트, 탈색 등의 화학적 처리를 전혀 하지 않은 모발을 사용하였다. 시료 모발은 두피로부터 3~4 cm 떨어진 부위에서 10~13 cm의 길이로 잘라 무게 1g 씩 나누어 윗부분을 실리콘 처리한 후 시료로 이용하였다.
염색모 ( coloing hair )
염색모 시료는 상기 정상모 시료에 Wella사 염모제 8/45 (1제)와 H2O2를 6%의 2제 (산화제)를 1:1로 소형전자저울로 정량하여 미용 실무에서 시술하는 방법대로 모발에 고르게 빗질하고 실온에서 35분간 자연 방치하여 pH 4.5의 산성샴푸로 세발하고 자연 건조하였다.
퍼머모 ( permanent wave hair )
퍼머모는 상기 정상모 시료를 사용하여 객관성을 부여하기 위해 최대한 미용 실무에서 시술하는 방법대로 시술하되 동일한 릿지(redge) 간격을 얻어 웨이브의 효율성 측정을 하였다. Wave의 winding은 rod 지름 7 mm의 원형 뿔 rod에 꼬리 빗으로 빗질하여 spiral 형태로 winding한 후 그 위에 원료가 다른 환원제를 각각 5 mL씩 도포하여 랩으로 밀봉한 후 heating cap 속에서 가온 10분, 실온에서 15분 동안 자연방치 precessing time을 두었다. 그 후 2제를 도포하여 실온에서 15분 동안 precessing time을 둔 후 rod out하여 미온수에 깨끗하게 헹구고 자연건조하였다. 2제는 NaBrO3를 원료로 한 2제를 사용하였다.
탈색모 ( bleaching hair )
탈색모의 시료 제작을 위하여 본 발명의 실험재료인 정상모의 일부를 사용하였다. 건조된 모발에 powder type의 1제 (탈색분말)와 미용 현장에서 일반적으로 탈색에 사용되는 H2O2를 6%의 2제 (산화제)를 1:1의 비율로 혼합하여 모발 1 mg당 5 mL를 도포한 후 비닐팩에 밀봉하여 약 25의 실온에서 30분간 자연 방치하고 탈색제가 잔류하지 않도록 pH 4.5의 산성로 샴푸하고 흐르는 물에 깨끗하게 헹군 후 탈색모 시료로 사용하였다.
시술약제
본 발명에 사용된 펌제 (permanent wave lotion)는 미용실에서 일반적으로 사용하고 있는 콜드 (Cold) 2욕식 펌제로 환원제 성분은 치오글리콜산을 주성분으로 하는 제 1 제와 브롬산 나트륨 6%의 제2제를 사용하였다.
Permanent 시술방법
굵은모와 가는모로 구분된 모발을 keratinase 조효소액을 50℃에서 30분간 처리한 실험군과 keratinase 조효소액을 처리하지 않은 대조군으로 나누었다. 굵은모와 가는모의 실험군과 대조군을 각각의 시료 조건에 따라 7호 로드 (rod)로 와인딩 (winding)한 후 1제인 치오글리콜산을 도포하였다. 1제의 도포가 끝나면 비닐 캡을 씌워서 10분간 전기모자 (50℃)로 가온처리한 후, 자연방치 시간을 20분, 40분, 60분으로 나누워 처리하였다. 이러한 시간으로 자연방치한 다음 미온수로 중간 세척하여 물기제거 후 5분간 자연건조하였다. 건조 후 퍼머넌트 2제를 7분과 8분으로 나누어 도포하여 15분 자연방치 후 세척하여 자연건조하여 사용하였다.
A 시료 : 굵은모의 실험군과 대조군 - 10분 열처리 후 20분, 40분, 60분으로 각각 자연방치 시간을 변화시켰다.
B 시료 : 가는모의 실험군과 대조군 - 10분 열처리 후 20분, 40분, 60분으로 각각자연방치 시간을 변화시켰다.
종류 굵은 모 가는 모
두께 0.106 mm 0.056 mm
표 2는 모발의 두께에 따라 두 군으로 나눈 표이다.
모발 웨이브의 형태 관찰
시료 모발의 웨이브의 형태적 관찰을 하기 위하여 각 단계별로 시술하여 건조시킨 후 1차로 육안으로 관찰하고 디지털 카메라 (Pow Shot A630 Canon Japan)을 사용하여 사진 촬영하였다. 컬 형성력은 digital caliper (Digital Caliper. China)를 이용하여 측정하였다.
웨이브 ( wave )의 지속력 관찰
웨이브(wave)의 지속력 관찰을 위하여 퍼머넌트 웨이브 모발의 세정 과정 시 모든 세정 방법은 동일한 조건으로 하였다. 손동작으로 5회 정도 반복하여 문지르는 방법을 사용하였다. 이와 같은 방법으로 중성샴푸로 세정하였으며 총 소요시간은 1분을 기준으로 하였다. 샴푸제는 2 g씩 사용하였고, 충분히 세정한 후 깨끗한 물로 헹굼을 실시하였다. 모든 세정이 끝난 후에 24~25℃, 상대습도 50~55%의 실온에서 자연건조시켰으며 1일 1회 간격으로 세정을 하고 난 후 컬의 변화율을 10일, 20일, 30일 측정하였다. 이러한 방법으로 세정된 모발은 digital caliper (Digital Caliper. China)를 이용하여 컬 지속력을 측정하였다.
실시예 2: Keratinase 의 추출
본 발명에 사용된 keratinase는 Bacillus licheniformis(ATCC 55768)을 이용하였다. 본 균주의 최적 배지 (chicken feather 3.5%, tryptone 1%, KNO3 0.5%, KCl 0.05% pH 8.5)에 1% (v/v)접종하여 40시간동안 200 rpm으로 진탕배양하였다. 배양 완료 후 gauze로 chicken feather를 제거한 다음 12,000 rpm에서 20분간 원심분리하여 균체를 제거하였다. 이 배양액에 0.01M Tris-HCl buffer (pH 7.5)를 1:1로 섞은 것을 조효소로 하여 실험에 사용하였다.
실험예 1: Keratinase 처리방법
정상모
실험군 모발은 완충액으로 keratinase 조효소액에, 대조군 (Control) 모발은 keratinase 조효소액을 100℃에서 10분간 중탕하여 열에 의한 효소의 변성을 유도하여 효소를 실활시킨 용액을 각각 넣고 효소 반응을 시켰다. 효소 반응은 25℃ (실험군1)와 50 ℃(실험군2)로 setting된 water bath에 각각의 모발을 conical tube에 넣고, 흔들었을 때 잘 섞일 수 있도록 효소액을 90% 정도 채운 후 각각 반응시켰다. 반응을 시키면서 30분, 1시간, 3시간, 6시간, 12시간, 24시간 간격으로 모발을 sampling 하여 정류수로 keratinase 조효소가 잔류하지 않도록 깨끗이 헹군 후 실온에서 자연 건조하여 다음 실험에 사용하였다.
염색, 퍼머 , 및 탈색모
실험군 모발은 완충액 (상기 정상모 참조)을 함유한 keratinase 조효소액에, 대조군 (control) 모발은 keratinase 조효소액을 100℃에서 15분간 중탕하여 열에 의한 효소의 변성을 유도하여 효소를 실활시킨 용액을 각각 넣고 효소반응을 시켰다. 효소반응은 미용 실무에서 실내온도와 근접한 25℃ (실험군1)와 모발에 트리트먼트 처리 시 열처리되는 온도와 효소 활성에 근접한 50℃ (실험군2)로 setting된 water bath에 각각의 모발을 conical tube에 넣고, 흔들었을 때 잘 섞일 수 있도록 효소액을 90% 정도 채운 후 각각 반응시켰다. 반응을 시키면서 30분, 1시간, 3시간, 6시간, 12시간, 24시간, 48시간 간격으로 모발을 sampling하여 정류수로 keratinase가 잔류하지 않을 정도로 깨끗이 헹군 후 실온에서 자연 건조하여 실험하였다.
실험예 2:모발의 굵기 측정법
모발 시료를 24~25℃, 상대습도 50~55%의 환경에서 24시간 동안 실온에서 방치한 후 자연건조하였다. 시료 당 20 가닥을 취하여 digital micrometer (Mitutoyo model no. IP 65)로 정밀한 실험을 위하여 한 시료 당 모발을 10회 반복 측정 후 평균된 굵기로 하였으며 측정지점은 실리콘으로 처리되어 있는 모근 부위 쪽으로부터 5 cm 지점으로 하였다.
모발 굵기의 오차를 최소화하고 실험의 신뢰성을 부여하기 위하여 같은 방법으로 10회 측정하여 SPSS program을 이용하여 평균값과 표준편차를 구하였다.
실험예 3: 모발의 인장 강도 실험
Keratinase 처리에 의한 모발의 변화를 측정하기 위해 만능재료강도시험기 (Instron, model no. 4301)로 인장시험을 실시하였다. 인장시험의 측정 규격은 섬유단사를 측정하는 한국산업규격 섬유의 인장강도 및 신도의 시험방법 (KS K0323)에 준하여 실시하였다. 측정값의 신뢰성을 위하여 각 시편 당 10회를 측정하고 측정값의 편차 범위가 30%를 넘는 측정값은 제외한 후 평균을 구하였다. 인장시험 조건으로 clamping distance 20 mm, 인장속도 20 mm/min로 시험하여 인장강도를 측정하였다. 실험실 온도는 20℃이며 실험실 습도는 65%이었다.
실험예 4: Methylene blue 염색법을 이용한 단백질 분해능의 측정법
시간별로 keratinase 용액에 반응시킨 대조군과 실험군 모발 시료를 50에서 10분간 methylene blue (MB)에 염색한 후 49%의 ethanol과 1%의 glacial acetic acid 및 50%의 증류수로 만들어진 NR desorb solution 5 mL에서 5분간 두었으며 spectrophotometer를 이용하여 660 nm에서 추출된 용액의 흡광도를 측정하였다 (강갑연, 2008, 1.탈색 및 퍼머넌트제에 의한 모발 손상도 측정과 모발보호제 처리 효과, 건국대학교 대학원 박사학위논문).
실험예 5:주사전자현미경 ( Scanning Electron Mictroscope )에 의한 표면과 단면 관찰법
주사전자현미경 (Akaso Alpha 25A, Hitachi S-4700)으로 광학현미경 시료 제작시 keratinase를 온도별로 반응시킨 실험군과 대조군의 모발 단사시료를 표면과 단면을 700배율에서 3000배율로 관찰하였다.
설험예 6:염. 탈색모의 표면색상 측정과 K/S값의 측정법
표면색상 (L * , a * , b * ) 측정법
시간별로 keratinase 용액에 반응시킨 염색모와 탈색모의 대조군과 시험군 모발 시료를 염색성과 탈색성의 변화를 알아보고자 색차계 (X-rite SP60 sphere spectrophotometer, USA)를 이용하여 CIELAB 표색계의 색상 값인 명도지수 L*과 색좌표 지수인 a*와 b*값을 구하였다 (김공주, 1988).
L* ; CIELAB 표색계의 white-black축에서의 명도지수
a* ; CIELAB 표색계의 red-green축에서의 채도지수
b* ; CIELAB 표색계의 yellow-blue축에서의 채도지수로 표현된다.
염착농도 (K/S)값의 측정법
색차계 (Color-Eye 3100, Macbeth Inc.)로 염색모와 탈색모 시료의 최대 흡광 (max = 750 nm)에서 Kubelka-Munktlr에 의해 피염물의 K/S(염착농도)를 산출하였다.
Figure pat00061
여기서, K : 염·탈색모의 흡수계수
S : 염·탈색모의 산란계수
R : 분광반사율
실험예 7: 퍼머모의 웨이브 ( wave ) 효율성 측정법
웨이브 효율성을 측정하기 위하여 digital caliper (Digital Caliper. China)를 사용하였다. 현재까지 웨이브 효율성의 측정법은 규정화된 방법은 없다. 따라서 spiral 형태로 와인딩된 퍼머모 시료에 두 번째 웨이브를 기준으로 웨이브가 시작되는 지점과 웨이브가 끝나는 지점의 간격을 10회 반복 측정하였고 신뢰성을 부여하기 위하여 최대값과 최소값을 제외한 후 평균값을 data로 사용하였다. 웨이브 효율성의 오차를 최소화하고 실험의 신뢰성을 부여하기 위하여 SPSS program (Ver. 12.0)을 이용하여 평균값과 표준편차를 구하였다.
상기와 같은 실시예 및 실험예의 결과는 다음과 같다.
1. 정상모
1) Keratinase 처리한 모발의 굵기 변화
Chicken feather를 탄소원으로 하고 본 발명의 Bacillus sp 균주를 배양하여 keratinase 조효소액을 조제하였다. 이 조효소액을 정상모와 반응시키면서 시간별로 sampling하여 시간에 따른 모발의 굵기를 보았다. 이때 모발의 굵기가 일정하지 않기 때문에 본 발명에서는 정밀한 실험을 위하여 10회 반복 측정하여 평균된 굵기가 0.084 mm~0.086 mm 범위의 비교적 굵은 모발을 실험용 시료로 사용하였다. 결과는 도 1에 있다. 도 1은 keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 실험군1과 50℃에서 반응시킨 실험군2의 시간에 따른 효소반응결과이다. 먼저 keratinase 조효소액을 열처리로 실활시켜 처리한 대조군(실활시킨 효소용액으로 50℃에서 반응시킴) 모발의 굵기의 변화를 보면 0시간에 0.086 mm에서 3시간 처리 후 0.085 mm로 1.17 % 미세한 감소가 있었을 뿐 시간이 지나도 모발의 굵기의 변화가 없었다. 반면 keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 실험군1의 모발은 처리 전 0.085 mm에서 30분 처리 시 0.083 mm, 3시간 처리 시 0.080 mm, 6시간에 0.078 mm, 12시간에 0.076 mm 24시간에 0.074 mm로 시간의 흐름에 따라 모발이 가늘어지는 것이 관찰되었으며 처리 전에 비해 3시간 keratinase 조효소 처리 시 모발이 6.2% 가늘어졌다. 또한 미용현장에서 트리트먼트 처리 시 열처리 온도인 50℃로 keratinase 조효소액을 반응시킨 실험군2의 모발의 굵기는 처리 전 0.086 mm에서 30분 처리 시 0.082 mm, 3시간에 0.075 mm, 6시간에 0.070 mm, 24시간에 0.064 mm로 가늘어짐을 알 수 있었다. 즉 온도가 높을수록, 처리 시간이 길수록 모발이 가늘어지는 것을 알 수 있었다.
위의 실험군1은 25℃, 30분 간 keratinase 처리로 모발이 약 2.4%, 실험군2는 50℃, 30분 간 처리로 모발이 약 4.9% 가늘어져 거의 변화가 없는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 스타일링이 잘 되지 않는 굵은 모발에 25~50℃사이로 온도를 적당히 조절하여 keratinase를 모발에 처리하면 모발이 유연해져 짧은 시간에 원하는 스타일을 만드는데 용의할 것으로 사료된다.
2) Keratinase 조효소액 처리한 모발의 인장강도 변화
일반적으로 모발의 탄력성은 화학시술에 의해 저하되며, 특히 탈색과 펌을 교차시술하게 되면 모발의 탄력성은 더욱 낮아지게 된다.
도 2는 도 1의 시간의 흐름에 따라 keratinase 조효소액을 온도를 달리하여 처리한 실험군1과 실험군2의 모발의 인장강도의 변화이다. 먼저 실활시킨 keratinase 조효소액으로 처리한 대조군 인장강도를 시간별로 보면 처리 전 0.175 kgf로 시간이 지남에 따라 30분 처리했을 때 0.175 kgf, 1시간 반응에 0.174 kgf, 3시간에 0.174 kgf, 6시간에 0.173 kgf, 12시간에 0.172 kgf, 24시간에 0.172 kgf로 시간이 지나도 거의 모발의 인장강도에는 큰 변화가 없었다. 하지만 keratinase 조효소액을 25에서 반응시킨 실험군1의 모발은 처리 전에 0.174 kgf, 30분 간 처리 시 0.170 kgf, 3시간에 0.158 kgf, 6시간에 0.154 kgf, 12시간에 0.150 kgf 24시간 0.146, kgf로 처리 전에 비해 인장강도가 감소함을 알 수 있었다. 즉 30분 간 keratinase 조효소액 처리 시 대조군의 인장강도가 거의 변화가 없었으며 실험군1은 약 2.4%, 실험군2는 7.4%, 1시간 효소처리 시 실험군1은 약 5.5%, 실험군2는 약 13% 인장강도가 감소함을 알 수 있었다. 이와 같이 keratinase 조효소액을 실활시킨 용액으로 반응시킨 대조군 모발에서는 인장강도의 변화가 없었지만, keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 실험군1과 50℃에서 반응시킨 실험군2에서 모발의 인장강도 감소가 30분 간 반응 시는 거의 변화가 없었으나 반응시간이 길어지면서 큰 것으로 나타났다.
본 실험에서도 keratinase 조효소액이 시간의 흐름에 따라 모발의 경케라틴 단백질을 부분분해하였기 때문에 실험군1과 실험군2에서 점차 인장강도가 감소된 것으로 사료되었다. 그러나 실험군1은 25℃, 30분 간 모발에 keratinase 처리로 인장강도가 약 2.4%, 실험군2는 인장강도가 7.4% 떨어져 대조군과 거의 차이가 없었다. 모발에도 역시 온도를 25℃에서 50 ℃ 사이로 적당히 조절하여 트리트먼트 처리 시간인 30분 간 처리한다면 모발손상을 줄이면서 굵은 모발을 유연하게 할 수 있어 고객이 만족하는 헤어스타일을 얻을 수 있을 것이다. 그리고 그 적당한 시간은 30분으로 생각되었다.
3) Methylene blue 염색법을 이용한 단백질분해능 분석
MB염색법은 일반적으로 세포가 사멸하면 세포막이 파괴되어 염색이 되고 세포가 살아있으면 염색이 안 되는 특성을 이용하여 세포 배양 시 세포의 사멸을 측정할 때 사용하는 방법으로 모발에 응용하기 위해서는 손상모발에 MB염색 후 모발의 조직에 흡수된 MB용액을 다시 추출하여 O.D값을 측정하는 것이라고 하였다. MB염색법을 이용한 모발의 손상 측정에서 손상이 심한 모발일수록 O.D 값이 증가한다고 하였다(현지원(2006) 시스테아민을 원료로한 퍼머넌트제의 모발손상과 웨이브 효율성에 관한 연구, 한국두피모발미용학회지, 2(1), 125-135). 이는 알칼리 성분의 화학약품을 모발에 사용 시 이러한 성분들은 모발의 표피층 사이에 간충물질의 결합을 끊어지게 하거나 큐티클 층이 박리되어 모발의 keratin성분을 용해시키는 작용을 함으로서(이미옥(2004) 탈색시술 조건에 따른 모발의 염색 효과 및 손상도에 관한연구, 신라대학교 대학원 석사학위논문) MB로 염색이 잘 된다는 것을 의미한다.
본 실험에서도 keratinase 조효소액 처리에 의한 반응 시간에 따라 모발의 단백질 용출이 있을 것으로 생각되어 MB염색법을 통하여 모발 단백질 분해 정도를 측정하였으며 그 결과는 도 3과 같았다. 도 3에서 먼저 실활시킨 keratinase 조효소액으로 처리한 대조군의 O.D 값을 반응시간별로 측정하였다. Keratinase 조효소액으로 처리 전의 O.D 값이 0.551이었고 30분 간 처리 후 0.554, 3시간 0.595, 6시간 0.614, 24시간에 0.693로 변하여 시간이 지나도 거의 모발의 흡광도 값에는 큰 변화가 없었다. 하지만 keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 실험군1의 모발은 처리 전 0.567에서 30분 간 효소반응 시 0.672, 3시간에 0.781, 24시간에 1.375로 효소반응 시간이 흐를수록 모발로부터 용출되는 MB가 증가하여 O.D가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 50℃로 반응시킨 실험군2의 모발은 처리 전 0.573에서 30분 간 효소반응 시 0.782, 3시간에 1.208로 25로 반응시킨 실험군1보다 O.D 값이 더 큰 폭으로 증가함을 알 수 있었다.
이와 같이 keratinase 조효소액을 모발에 처리함에 있어 50℃가 25℃보다 효소활성이 높고, 시간의 흐름에 따라 단백질의 용출량이 큰 것을 알 수 있었다.
위의 결과를 볼 때 keratinase를 처리함으로서 모표피의 경케라틴 단백질을 부분분해함으로 인해, 모발표면의 오구가 제거되고, 탈락된 큐티클이 제거된 것으로 사료된다. 따라서 굵은 모발이나 머리숱이 지나치게 많은 모발에 유연성을 부여하거나 부피감을 줄이는데 매우 중요한 효소라 생각된다.
4) Keratinase 처리에 의한 모발 표면과 단면 SEM 관찰
모발은 약 80~90% 정도가 케라틴 단백질로 구성되어 있다(Nagase, S., Ohshika, M., Ueda, S., Satoh, N., Tsujii, K. A. (2000). Bulletin of the Chemical Society of Japan., 73, 2161-2167). 건강한 모발의 keratin 단백질은 polypeptide chain이 supercoiling된 상태에서 단백질 사슬이 매우 단단하게 쌓여 있으며, cysteine 함량이 높아 polypetide chain 사이에 disulfide 결합이 특히 많아서 구조적으로 매우 단단하고 안정하다(Kaluzewska, M., Wawrzkiewicz, K., Lobarzewski, J. (1991). Int . Biodeterior. 27, 11-26). 모발은 바깥부위에서부터 안쪽으로 cuticle과 cortex 및 medulla 세 개의 층으로 구성되어 있고 큐티클은 경 케라틴 단백질로 구성된 큐티클 세포들이 중첩되어 마치 비늘모양으로 되어 있다.
본 발명의 Bacillus 균주가 생산하는 keratinase 조효소액 처리에 의한 모발 표면과 단면의 변화를 알아보기 위하여 SEM으로 표면과 단면을 관찰하였다. 도 4는 정상모(normal)를 찍은 SEM 관찰로 도 4 A에서 큐티클이 선명하게 보이지만 부분적으로 불순물과 빈번하게 행하는 세발, 건조, 빗질 등에 의해 탈락된 큐티클 조각들이 흡착되어 있는 것을 볼 수 있다. 도 4 B는 정상모의 모발단면을 촬영한 SEM 관찰로 모발의 약 10~15%를 차지하는 외측의 모표피 형태의 겹칩과 섬유질로 이루어진 피질세포와 그 사이를 채우고 있는 간충물질로 인하여 촘촘한 모피질을 확인할 수 있었다. 도 5는 keratinase 조효소액을 30분간 처리한 대조군, 실험군1과 실험군2의 모발 사진이다. 도 5 A와 B는 keratinase의 활성을 실활시킨 용액으로 처리한 대조군의 모발표면과 모발단면의 SEM 관찰로 도 5 A는 정상모인 도 4 A의 SEM 관찰과 같이 모발 표면에 불순물이 그대로 흡착되어 있으며, 도 5 B의 단면 역시 모표피에 흡착된 불순물과 손상되지 않은 모피질을 확인할 수 있다. 도 5 C와 D는 keratinase 조효소액으로 25℃에서 30분간 반응시킨 실험군1의 SEM 사진이다. 도 5 C에서 보면 도 5 A와 달리 큐티클이 좀 더 가지런하게 정돈되고 불순물도 많이 없어진 것을 볼 수 있다. 이의 단면을 찍은 것이 도 5 D로 모피질이 거의 손상되지 않은 것을 볼 수 있다. 도 5 E와 F는 keratinase 조효소액으로 50℃에서 30분간 반응시킨 실험군2의 SEM 사진이다. 도 5 E에서 보면 도 5 A와 C에 비해 큐티클이 더 가지런하게 정돈되고 불순물이 거의 없는 것을 볼 수 있다. 또한 도 5 F는 E의 단면사진으로 모피질은 거의 손상되어 보이지 않았다. 이렇게 30분간 keratinase 조효소액으로 반응시킨 도 5 C, E의 경우는 대조군 도 5 A에 비해 모표피가 비교적 매끄러워진 것을 확인할 수 있었다.
그리고 도 1에서 keratinase 조효소액 반응을 24시간까지 시켰으므로 24시간 반응시킨 경우는 모표피와 모피질이 어떻게 변하였는지 보았다. 도 6은 대조군, 실험군1과 실험군2의 시료 중 24시간 keratinase 조효소액으로 효소반응시킨 것이다. 도 6 A와 B는 keratinase 활성을 실활시킨 용액으로 처리한 대조군의 모발표면과 모발단면의 SEM 관찰사진이다. 도 6 A에서 정상모 도 4 A의 SEM 관찰과 같이 모발 표면에 불순물이 그대로 흡착되어 있으며, 도 6 B의 단면 역시 모표피에 흡착된 불순물과 손상되지 않은 모피질을 확인할 수 있었다. 도 6 C와 D는 keratinase 조효소액으로 25에서 24시간 반응시킨 SEM 사진이다. 또한 도 6 E와 F는 keratinase 조효소액으로 50℃에서 24시간 반응시킨 SEM 사진이다. 이들은 keratinase의 작용으로 모표피에 흡착된 분비물과 각종 불순물이 완전히 제거되었으며 큐티클의 scale을 분산, 탈락시키는 작용과 함께 모발표면이 매끄러워진 것을 확인할 수 있었다. 그리고 24시간 keratinase 조효소액 반응을 시킨 도 6 D, F의 경우는 모발의 큐티클의 scale이 많이 제거된 느낌이 들지만 모피질 내부의 간층물질의 동공이 보이지 않는 것으로 보아 주로 모표피에만 영향을 주는 것으로 사료되었다.
따라서 본 발명의 Bacillus 균주로부터 생산되는 keratinase 조효소액을 모발에 처리했을 때 모발 굵기, 인장강도 그리고 MB염색 시 MB 유출농도변화를 보았다. 모발 굵기는 25℃, 50℃ 효소반응 30분간에는 각각 2.4%, 4.9% 감소하여 대조군과 거의 차이가 없는 것으로 나타났으며 24시간 반응 시는 각각 14.8%, 34% 가늘어졌다. 인장강도의 변화에서는 25℃, 50℃ 효소반응 30분간에는 각각 2.4%, 7.4% 떨어져 약간 감소하는 경향을 보였으나 24시간 반응 시는 각각 19.1%, 32.5% 떨어져 더 감소하였다. MB염색에 있어서는 25℃, 50℃ 효소반응 30분간에는 각각 18%, 36% MB가 대조군에 비하여 많이 유출되었다. Keratinase 처리에 의한 모발변화를 보면 30분간 효소처리로 모발 굵기나 인장강도는 거의 변화가 없다고 볼 수 있겠다. 그러나 MB 염색에서는 30분간 효소 처리에서도 비교적 대조군과 차이가 나는 것을 볼 수 있는데 이는 모발 굵기나 인장강도에는 크게 영향을 미치지 않으면서 모발 표피층의 세포막복합체(cell membrane complex, CMC)의 결합들을 일부 부분분해하는 것으로 보인다. 따라서 본 발명의 Bacillus 균주의 keratinase는 굵은 모발이나 머리숱이 지나치게 많은 모발에는 유연성을 부여하거나 부피감을 줄이는 데는 매우 중요한 효소라 생각된다.
이와 같은 결과로 볼 때 keratinase 조효소액을 모발에 처리하였을 때 처리 시간과 온도에 따라서 모발의 최 외측인 모표피의 케라틴 단백질을 분해해서, 모발의 cuticle scale 정련과 모발 표면을 거칠게 하는 불순물을 제거해 촉감이 매끄럽고 탄력 있는 질감의 모발로 변화시킴을 알 수 있었다. 이로써 바쁜 현대인들의 라이프스타일에 맞게 시간을 절약하면서 좀 더 간편한 시술을 할 수 있는 다양한 스타일링제 개발의 계기가 될 수 있고, 아울러 이 연구를 통해 미용현장에서 화학제품을 이용한 펌이나 컬러링과 스타일링을 하는데 걸리는 시술 시간을 단축시키는 잇점이 있다.
2. 염색모
1) Keratinase 처리한 염색모의 굵기 변화
영구염색을 통한 모발의 손상은 형태적으로는 모발표면의 흐트러짐, 모표피의 박리, 모수질의 노출, 열모, 지모, 단모, 모발의 광택저하, 모발의 촉감저하 등의 변화와 물리적으로 유, 수분 흡수력의 상승 및 저하, 보습력의 저하, 강도의 저하, 신축성의 변화, 탄력성 유연성의 저하 등의 변화와 화학적으로 간충물질의 유실에 의한 다공성모발, 시스틴 함량의 저하, 케라틴구조의 약화로 인한 모발의 탄력성 저하 등의 변화를 초래하여 (이은경. 2003. 『염색모발의 perm 관리 시 Ample의 효과적인 사용에 관한 연구』. 대구가톨릭대학교대학원 석사학위논문) 모발의 굵기에 변화가 있을 것으로 사료된다.
본 실험에서는 keratinase 조효소액을 사용함으로써 염색 후 모발에 어떠한 변화를 일으키는지 구체적으로 관찰하여 모발의 손상을 줄이고 염색 시술 시 효과적인 관리와 변화를 보고자 모발의 굵기 변화를 측정하였으며 그 결과는 도 7에서 보는 바와 같다. 도 7에서 keratinase의 활성을 저해시켜 처리한 대조군을 보면 0시간에 0.078 mm, 30분 0.077 mm, 3시간 0.076 mm, 12시간 0.075 mm로 시간의 흐름에도 불구하고 모발의 굵기에는 큰 변화가 없었다. 하지만 온도를 달리하여 keratinase 조효소액을 처리한 실험군1, 2를 보면 시간의 흐름에 따라 모발의 굵기가 감소한 것을 확인할 수 있었다. 더욱이 keratinase 조효소액을 50℃로 처리한 실험군2에서 시간이 흐를수록 25℃로 처리한 실험군 1보다 모발의 굵기가 감소한 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 앞의 정상모 실험에서 나타난 바와 같이 온도가 높을수록 keratinase 활성이 높다는 증거로 풀이 할 수 있다. 위의 결과와 같이 keratinase 조효소액이 모발의 케라틴 단백질을 부분 분해함에 따라 염색모의 굵기가 시간과 온도의 변화에 따라 점점 감소함을 알 수 있었다.
2) Methylene blue 염색법을 이용한 염색모의 단백질 분해능 분석
앞서 정상모에 MB 염색법에 의한 단백질 분해능 분석에서 keratinase 조효액을 처리한 모발은 시간에 따라 MB의 용출양이 많아 keratinase 조효소액이 정상모의 케라틴 단백질을 분해함에 있어 시간에 따라 단백질 분해가 많은 것으로 확인되었다. 본 실험에서도 화학처리에 의한 단백질 분해능을 확인하기 위하여 MB 염색법을 시행하였다
도 8은 MB 염색법에 의한 keratimase 염색의 단백질 분해능을 측정한 결과로 위의 정상모와 달리 0시간의 염색모의 O.D값은 정상모보다 대체적으로 크게 나타났다. 이는 산화염모제의 알칼리의 작용으로 모표피가 팽윤되어 디아민계 색소 및 과산화수소가 모피질내 침투하는 과정에서 모발 손상의 주원인이 되었음을 의미한다. Keratinase 조효소액을 25℃에서 처리한 모발은 30분 처리 시 0.711 로 나타났고, 50℃에서 처리한 모발은 30분에 0.875로 각 시간에서 대체적으로 25℃보다 50℃에서 높은 수치를 보였다. 30분 처리 시부터 O.D 값은 서서히 증가하면서 시간이 흐를수록 단백질 분해가 많아짐을 알 수 있었다.
본 실험에서도 정상모와 같은 결과로 시간에 따라 O.D 값이 증가함을 알 수 있었으며 keratinase 조효소액이 염색모의 모발 단백질을 부분 분해함에 있어 시간의 흐름에 따라 염색모의 단백질 용출양이 큰 것을 확인할 수 있었다.
3) Keratinase 처 리한 염색모의 표면색상 분석과 K/S값 분석
표면색상 (L * , a * , b * )
본 실험에 사용된 모발은 50℃와 25℃에서 keratinase 조효소액을 시간별로 처리해 반응시켜 대조군과 실험군의 L*의 변화를 측정한 것이다. 도 9에서 보는 바와 같이 keratinase 조효소액의 활성을 저해시켜 반응한 대조군에서는 실험전 21.34에서 12시간에도 21.53으로 L* 값에는 큰 변화가 없었다. 하지만 keratinase 조효소액을 25℃로 처리한 실험군1은 1시간에 12.3%, 50℃로 처리한 실험군2는 1시간에 20.5%로 시간의 흐름에 따라 L* 값이 증가함을 알 수 있었다. 밝기를 나타내는 L* 값은 건강모와 산성염모제로 시술한 모발이 알칼리성 염모제로 시술한 모발보다 밝기에서 더 어두움을 띠고 있었다. 이는 알칼리 염모제로 시술한 모발이 염모제 시술을 하지 않은 건강모나 산성염모제로 시술한 모발에 비해 더 밝고, 붉은색의 효과가 더 높다는 것을 알 수 있었다. 본 실험에서도 산화염모제와 keratinase 조효소액이 모발내부에 작용되어 명도를 나타나는 L*값을 증가시키는 것으로 사료된다.
도 10은 keratinase 조효소액의 반응에 따른 염색모의 a* 값의 변화를 나타낸 것이다. 염색모의 색상의 변화 분석에서 a* 값은 붉은기를 나타내는 것 으로 본 실험에 사용된 염모제는 W사의 no. 8/45로 반사색이 붉은기를 갖고 있다. 하지만 keratinase 조효소액 처리로 시간이 흐름에 따라 반사색이 유실되고 이로 인하여 모발의 붉은기를 나타내는 지수인 a* 값은 시간이 흐를수록 점점 낮아졌다. 실험군1에서 1시간에 2.98로 처리 전에 비해 15.4% 낮아졌고, 실험군2의 경우 1시간에 25.5%로 온도가 높을 때 a* 값이 더욱 낮아짐을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 앞장의 정상모에서와 같이 keratinase 조효소액을 처리함에 있어 시간이 길어질수록 모발의 큐티클이 부분분해되고 염색모의 경우 내부의 반사색이 유실됨으로 나타나는 현상으로 풀이할 수 있다. 이와 같은 결과로 미루어 볼 때 염색모에 장시간 keratinas 조효소액을 처리할 경우에는 반사색의 유실로 인한 염색성의 저하를 가져올 것으로 사료되며, 적절한 시간을 설정하는 것이 중요하다고 할 수 있다.
도 11은 염색모의 색상의 변화 중 b* 값의 변화를 나타낸 그래프이다. b* 값은 염색모의 색상 분석에서 황색을 나타내는 것이다. 본 실험에서 염색모의 b* 값은 대조군에서는 0시간에 3.14에서 1시간에 3.15로 약간의 차이는 있었으나 큰 변화는 없었다. 하지만 keratinase 조효소액으로 반응시킨 실험군1은 1시간에 33%, 실험군2의 경우 1시간에 69.8% 증가하였다. 25℃보다 50℃가 36.8% 더 증가한 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 이유는 모발 중에 함유되어 있는 멜라닌색소인 적갈색을 띠는 분사형의 pheomelanin과 흑갈색을 띠는 구형의 eumelanin이 염색을 통하여 분해하여 황색기가 나타난 것이라고 할 수 있으며, keratinase 조효소액의 처리에 의해 염모제의 반사색인 붉은색이 옅어지면서 자연스럽게 황색기의 지수인 b* 값이 높게 나타난 것으로 사료된다. 본 실험에서는 반사색이 붉은 계통의 염모제 사용과 함께 keratinase 조효소액을 반응시킴에 따라 모발의 b* 값이 증가한 것으로 보인다.
염착농도(K/S)의 변화
Keratinase 조효소액의 처리가 모발의 염색모에 미치는 영향을 조사하기 위해 시간에 따른 염착농도 (K/S)값을 측정하였다. 이에 염착량의 변화를 알아보기 위하여 염색모에 24시간까지 keratinase 조효소액을 침지시켜 수세 건조한 뒤 염착농도의 변화를 측정하였다. 염색모의 K/S 값은 도 12와 같다. K/S값을 살펴보면 대조군에 비하여 keratinase 조효소액을 처리한 시험군의 염착량이 낮게 나타났다. Keratinase의 처리 시간이 길고, 온도가 높을수록 대조군에 비해 실험군1과 실험군2의 염착량이 떨어지는 것을 알 수 있었다. 도 12에서 보는 바와 같이 대조군은 실험전 9.67이었고 12시간이 지난 후에도 9.24로 큰 변화가 없었으나 25℃의 실험군1에서 0시간에 9.76이었고, 12시간 반응은 7.14로 keratinase 조효소액 처리 전의 K/S값보다 36.7% 낮게 나타났으며 실험군2에서도 0시간이 9.51이었고 시간이 지난 12시간에 6.94로 keratinase 조효소액 처리 전보다 37% 낮게 나타난 것을 알 수 있었다.
본 실험에서는 염색모에 keratinase 조효소액을 처리한 다음 K/S 값을 측정하여서 모피질 내 흡착된 염모제의 색소가 모표피의 부분분해로 인해 유실됨으로 K/S 값이 낮아지는 것으로 생각된다. 따라서 keratinase 조효소액에 의한 염색모의 색소량은 시간이 갈수록 모발 외부로 용출양이 크며 염색모에 keratinase 조효소액의 처리 시에는 적당한 시간이 필요할 것으로 사료된다.
4) Keratinase 처리에 의한 염색모의 모발 표면과 단면 SEM 관찰
본 실험에서 염색 후의 모발의 SEM 관찰 (도 13)에서 보는 바와 같이 모발의 모표피가 벌어지거나 분리 되어 있는 것을 확인할 수 있고,스케일도 벗겨지거나 들뜸이 있는 것을 볼 수 있다. 도 14는 염색모의 대조군과 실험군의 12시간 경과 후 관찰한 모발표면과 단면의 관찰(도 14의 A, B)이다. A와 B 대조군은 시간이 지나도 모발 표면오구의 흡착을 볼 수 있었다. 반면 keratinase를 처리한 모발에서는 25℃보다 50℃로 처리한 모발 실험군이 모표피의 스케일의 박리와 팽윤으로 간격이 조금 넓어져 있으나 전체적으로 표면의 얇은 막이 관찰되어 부드러운 질감을 확인할 수 있는 것으로 보아 모표피의 정련을 확인할 수 있었다. 이와 같이 정상모와 같이 keratinase 조효소액이 모표피의 부분분해로 모표피의 정련효과는 있으나 염색모의 내부에는 큰 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 keratinase는 염색모에 있어 모표피의 scale 정련과 오구 제거로 인해 염색모에서도 모질 개선효과가 있음을 확인할 수 있었다.
5) Keratinase 처리한 염색모의 인장강도 변화
Keratinase 조효소액을 염색모에 시간별로 반응시킨 결과 실험군1의 경우 처리전 0.143 kgf에서 1시간에 2.1%, 12시간에 7.5%로 시간이 흐를수록 인장강도가 감소하였다. 또한 도 15에서 보는 바와 같이 온도가 높은 50℃에서 인장강도는 1시간에 5.1%, 12시간에 12.5%로 25보다 50℃에서 더 감소하였음을 알 수 있었다.
본 실험에서도 정상모의 인장강도의 변화와 마찬가지로 keratinase 조효소액이 시간의 흐름에 따라 모발의 케라틴 단백질을 분해하여 실험군에서 인장강도가 감소한 것으로 사료되었다.
위의 결과로 볼 때 keratinase 조효소액이 염색 시 나타나는 모표피의 박리나 탈락 등으로 생기는 모표피의 조각과 오구에 효과적으로 작용하여 염색모에서도 모질개선효과를 가져온 것을 확인할 수 있었다. 염색모에 keratinase 조효소액을 적용 시 실온에서 약 15~20분, 가온 시 약 10분 정도의 시간을 조절하면 샵에서도 염색모의 모질개선에 효과를 볼 수 있을 것으로 생각되었다.
3. 퍼머모
1) keratinase 처리한 퍼머모의 굵기 변화
도 16에서 보는 바와 같이 keratinase 조효소액을 25로 처리한 실험군1의 굵기를 보면 0시간에 0.075 mm에서 12시간 처리시 0.06 mm로 시간의 흐름에 따라 모발의 굵기가 감소함을 알 수 있었다. 뿐만 아니라 실험군 2의 모발 굵기 역시 0시간 0.076 mm에서 12시간에 0.051 mm로 모발의 굵기가 시간의 흐름에 따라 감소하였으며 keratinase 조효소액의 반응온도가 25℃보다 50℃의 반응온도에서 모발 굵기의 감소가 더 큰 것을 알 수 있었다.
이와 같은 결과는 정상모의 실험 결과와 같으며, keratinase 조효소액의 최적 온도에서 퍼머모의 단백질 분해에 있어 더 효과적이라는 것을 미루어 짐작할 수 있었다. 펌제의 알칼리 성분이 케라틴 단백질의 변성과 멜라닌 색소의 퇴색을 일으키게 하고 제1제의 치오글리콜산 (thioglycolic acid)과 pH가 높아짐에 따라 모발의 팽윤도가 크게 되어 pH 9.0을 초과하면 팽윤도가 상승해 웨이브를 형성한다고 하였다. 본 실험에서 keratinase 조효소액 처리 후 모발의 굵기가 감소한 것은 keratin 단백질이 부분분해된 것으로 사료된다.
2) Methylene blue 염색법을 이용한 퍼머모의 단백질 분해능 분석
본 실험에 사용된 퍼머넌트모의 대조군인 정상모 시료의 메틸렌블루의 O.D값은 0.551로 나타났으며 도 17에서 보는 바와 같이 퍼머넌트모의 대조군과 실험군에서 O.D 값은 시간이 흐름에 따라 25℃에서 30분 약 0.832로 정상모의 0.551보다 0.281 높게 측정되었다. 대조군의 퍼머넌트모에서는 시간이 경과하여도 O.D 값은 큰 변화가 없었다. 하지만 keratinase 조효소액을 처리한 실험군1은 처리전 0.764에서 30분 경과 후 0.832로 8.9% 증가했으며, 3시간 경과 후 25.3% 증가하였다. 한편 실험군2는 30분 경과 후 26%, 3시간 경과 후 86%로 증가한 것을 보면 시간과 온도에 따라 O.D값이 증가함을 확인할 수 있었다. 퍼머넌트 웨이브제가 유리알칼리를 많게 하여 pH를 높이는 것이 시스틴결합을 절단하기 쉽고, 염결합도 느슨하게 하여 케라틴 분자를 엉성하게 한다. 이로 인해 골격이 깨뜨려진 케라틴에 펌제의 양과 알칼리의 양을 어느 한도 이내로 적용하면 용해되지는 않으나 상당히 부드러워지며, 모질 자체가 손상되어 있을 경우 용해되기도 한다.
이와 같이 퍼머모에 있어 MB 염색법에 의한 단백질의 분해량의 분석에서 정상모보다 O.D값이 크게 나타난 것은 펌제에 의한 모발의 단백질 유실에 기인한 것으로 보이며, 시간에 따라 O.D값이 증가한 것은 퍼머모에서도 keratinase가 모발 표면에 경 케라틴 단백질을 부분분해함에 따라 나타난 결과로 생각된다.
3) Keratinase 처리한 퍼머모의 웨이브( wave ) 효율성 분석
본 실험에서는 퍼머모에 keratinase 조효소액을 처리하였을 때 웨이브의 형성율에 있어 변화가 있을 것으로 사료되어 keratinase 조효소액의 처리 시간에 따른 웨이브 변화를 도 18과 같이 측정하였다. 도 18에서 keratinase 효소를 실활시켜 반응시킨 웨이브 효율성은 실험전 21.67 mm에서 12시간 21.14 mm로 큰 변화가 없음을 알 수 있었다. 하지만 keratinase 조효소액을 25℃에서 반응시킨 실험군1은 0시간에 21.33 mm, 3시간 23.48 mm로 서서히 감소하다가 6시간 처리에 31.34 mm로 약 46% 이상 웨이브 간격이 넓어졌으며 12시간에는 35.12 mm로 6시간에 비해 약 12% 이상 웨이브 간격이 넓어져 거의 웨이브의 형상을 잃었다. 뿐만 아니라 keratinase 조효소액을 50℃로 반응시킨 실험군2에서도 0시간 21.37 mm에서 3시간에 39.8% 감소하였으며 12시간에 42.66 mm으로 실험군1보다 웨이브의 효율성이 떨어져 keratinase 조효소액의 반응 시간과 온도에 따라 웨이브가 늘어짐을 확인할 수 있었다. 모발의 특성상 퍼머넌트제와 같은 알칼리성 제품이 모발에 시술되면 모발의 큐티클에 박리 현상이나 탈락과 같은 손상을 주고 모발 내부의 간충물질을 유실시키는 단백질 분해가 있어 웨이브 릿지의 간격이 벌어져 넓어지고, 탄력이 없는 느슨한 웨이브가 만들어진다. 따라서 본 실험에서도 퍼머모에 keratinase를 처리하였을 때 웨이브의 효율성에 변화가 있을 것으로 사료된다.
이와 같은 결과로 볼 때 본 실험에서도 keratinase의 활성을 갖는 실험군1과 2에서 웨이브의 간격이 넓어진 것은 keratinase가 모발의 단백질을 부분 분해함에 따라 나타나는 현상으로 풀이할 수 있으며, 실험군1은 실험군2보다 redge의 간격이 좁고, crest가 뚜렷하며, 탄력성도 크게 나타나 실험군1보다 실험군 2에서 온도에 따른 keratinase의 활성이 크게 나타난 차이라 볼 수 있다.
4) Keratinase 처리한 퍼머모의 표면과 단면 SEM 관찰
본 실험에서는 퍼너먼트 후 keratinase를 처리했을 때 모발의 표면과 단면에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 SEM으로 관찰을 해 보았다. 도 19는 퍼머모의 모발표면과 단면 SEM 관찰한 사진이다. 도 19에서 보는 바와 같이 퍼머넌트 웨이브로 인해서 인장강도와 신도의 변화도 크게 나타나는데 이는 펌제에 함유된 알칼리 성분이 모발의 측쇄결합 중에서도 가장 단단한 시스틴 결합을 쉽게 끊으며, 물이나 열 등과 함께 수소결합, 염결합 등을 끊어 버리기 때문이다. 따라서 도 19의 A에서는 모발의 큐티클 상태가 불규칙하게 부서져있고, scale 조각들이 거친 느낌을 하고 있다.
본 실험에서도 keratinase 조효소액을 처리하지 않은 퍼머모에서 표피층의 여러 곳에 scale 조각들이 흩어져있고 부분적인 팽윤이나 수축, 박리 등의 변화를 볼 수 있었다. 도 20은 실험군과 대조군의 모발 표면과 단면의 SEM 관찰로 대조군에서는 도 19에서와 같이 환원제의 영향으로 표피의 팽윤과 벌어짐을 볼 수 있었다. 하지만 도 20의 C에서 keratinase 조효소액의 온도를 25℃로 12시간 동안 처리한 실험군1은 대조군에서보다 큐티클 scale의 간격은 넓어지고 흡착물이 제거되어 큐티클이 다소 정리되었음 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 50℃에서 12시간 동안 반응한 도 20의 E는 실험군1보다 큐티클 scale 간격이 넓어지고 좀 더 모표피의 정돈됨을 확인할 수 있었다. 하지만 모발 단면 관찰에서 실험군1 및 실험군2는 keratinase 조효소액 처리 전 퍼머넌트모(도 19)와 같이 모피질 사이에 부분적으로 간충물질 유실로 인한 공간을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과로 미루어 볼 때 앞의 정상모나 염색모의 SEM 관찰과 같이 keratinase 조효소액을 퍼머모에 처리함에 있어 큐티클 scale의 정련에는 반응 온도가 50℃에서 효과적으로 볼 수 있으며 keratinase 조효소액이 모피질의 분해에는 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.
5) Keratinase 처리한 퍼머모의 인장강도 변화
Keratinase 조효소액 처리 후 퍼머모의 인장강도 변화의 측정 결과는 도 21과 같다. 도 21에서 대조군의 인장강도를 보면 초기 0시간에는 0.145 kgf이었으며 12시간에 0.144 kgf로 12시간 경과 후 약간 감소하였으며 수치상으로 큰 차이는 없다. 하지만 실험군 1은 1시간에 0.143 kgf, 3시간 0.14 kgf로 3시간 경과 후에는 초기값에 비하여 인장강도가 약 2.1% 감소하였으며, 12시간 경과 후 5.8% 감소하였다. 실험군 2는 초기 0시간에 비하여 12시간 경과 후에는 인장강도 감소율이 약 12.5% 정도 감소하였다. 이와 같은 결과로 보면 keratinase가 펌으로 인해 손상된 큐티클 scale의 정련과 모발 표면의 흡착물을 제거함으로 모질의 개선효과를 가져 온다는 것을 알 수 있었다.
4. 탈색모
1) Keratinase 처리한 탈색모의 굵기 변화
탈색제의 과산화수소가 모발의 melanine과 keratin을 파괴시키고 keratin의 주사슬인 polypeptide 연결 사슬의 상당수 혹은 일부가 산화 절단되어 원래의 형태로 돌아오지 못하기 때문에 모발이 약해지고 손상을 입게 되어 굵기에 변화가 생긴다.
도 22는 탈색모에 keratinase 조효소액을 처리하여 12시간까지 굵기의 변화를 나타낸 것이다. 도 22에서 보는 바와 같이 탈색모 시료의 대조군을 보면 실험 전 0시간의 굵기가 0.072 mm에서 12시간에 0.070 mm로 모발 굵기에는 큰 변화가 없었다. 하지만 keratinase 조효소를 25℃로 반응시킨 실험군 1에서는 실험 전 0시간에 0.071 mm에서 6시간 0.063 mm로 약 12.6% 굵기가 감소하였으며 12시간 경과 후에는 0.061 mm로 실험 전보다 약 16.4%의 굵기 감소율을 보였다. 뿐만 아니라 50℃로 반응시킨 실험군 2에서 실험 전 0.07 mm에서 6시간 0.058 mm로 약 20.6% 감소하였으며 12시간에 0.055 mm로 실험전보다 약 27.2%의 굵기가 감소함을 확인할 수 있었다. 본 실험에서 keratinase 조효소액이 모발 표면을 부분분해함으로 인하여 흡착되어 있는 큐티클 조각들과 불순물을 제거해 줌으로서 굵기가 감소한 것으로 사료된다.
2) Methylene blue 염색법을 이용한 탈색모의 단백질 분해능 분석
탈색모에 keratinase 조효소액을 처리하였을 때 탈색모의 케라틴 단백질을 부분분해 하였을 것으로 사료되어 탈색모에 keratinase 조효소액을 시간별로 처리 후 MB 염색법을 통하여 단백질 분해능을 분석해 보았다. 도 23은 MB 염색법에 의한 keratinase 조효소액을 처리한 모발의 단백질 분해능 측정 결과로 대조군은 0시간에 0.843이고, 12시간에 0.863으로 시간의 흐름에도 변화가 없었으나 실험군 1의 경우 0시간에 0.841, 30분에 0.904로 7.5% 증가했고, 실험군 2에서는 30분에 28% 증가했다. 따라서 시간의 흐름과 온도의 변화에 따라 MB의 용출량이 많은 것을 확인할 수 있었다. 또한 앞선 결과와 마찬가지로 실험군1보다 실험군2에서 단백질 용출량이 많은 것을 확인할 수 있었다.
3) Keratinase 처리한 탈색모의 표면색상(L * , a * , b * ) 분석
본 실험에서는 탈색 시술 후 keratinase 조효소액이 모발의 표면 색상에 어떻게 작용하였는지를 알아보기 위하여 모발의 표면색상(L*, a*, b*)을 측정하였다. 도 24는 탈색모의 밝기의 변화를 보여주는 L* 값의 변화이다. 도 24에서 보는 바와 같이 대조군은 keratinase 처리전 36.22로 12시간 흐른 후에도 36.78로 변화가 거의 없었으나 실험군1과 실험군2에서 시간의 흐름에 따라 12시간에 실험군1은 7.4%, 실험군2는 11%로 L* 값이 증가한 것을 확인할 수 있다. 이는 keratinase 조효소액이 모발의 케라틴 단백질을 분해함에 따라 탈색제의 영향 받아 모발의 L* 값이 증가한 것으로 사료된다.
도 25는 탈색모에 keratinase를 시간별로 처리 후 붉은기의 지수를 나타내는 a* 값의 변화를 측정한 결과이다. 도 25에서 보는 바와 같이 keratinase 조효소액을 시간별로 처리한 결과 대조군과 실험군1과 실험군2가 온도의 변화와 시간이 지남에 따라 a* 값이 감소함을 확인할 수 있었다. 탈색은 모발 내부 두 종류의 멜라닌 즉 적갈색을 띠는 분사형의 pheomelanin과 흑갈색을 띠는 구형의 eumelanin의 자연색을 파괴하거나 제거하는 것을 말한다. 따라서 탈색한 모발에 keratinase 조효소액에 처리함에 따라 모발의 단백질을 부분분해해 모발의 붉은기가 제거되었다는 것으로 사료된다.
도 26은 탈색모에 keratinase를 처리 후 노랑기의 변화를 나타내는 b* 값의 측정 결과이다. 도 26에서 대조군의 노랑기를 나타내는 b* 값은 시간의 흐름에 따라 0시간 20.41에서 12시간에 20.81로 약간 증가하였고, keratinase 조효소액을 25℃와 50℃로 반응시킨 실험군1과 실험군2를 보면 12시간 경과 후에 6.2%, 13.8%로 증가한 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과로 미루어볼 때 keratinase 조효소액이 탈색모의 단백질을 분해해서 탈색으로 인한 거친 모발표면을 매끄럽게 해서 표면색상을 한층 더 선명하게 하는 것으로 사료된다.
4) Keratinase 처리한 탈색모의 모발 표면과 단면 SEM 관찰
도 27은 keratinase 조효소액을 처리하지 않은 탈색모의 모발 표면과 모발 단면 관찰이다. 도 27의 A에서 보는 바와 같이 탈색모의 모발 표면은 scale 간격이 일정하고 안정적인 정상모에 비해 scale의 경계가 일정하지 않고, 큐티클이 들떠 불규칙적이며 부서진 모습을 관찰할 수 있었다. 도 27의 B의 탈색모의 단면 관찰은 모피질의 간충물질이 부분적으로 소실이 되었음을 알 수 있고, 세포간충물질 및 세포막간의 손상으로 인해 피질세포간 배열이 흐트러지고 피질세포의 변성으로 세포간충물질도 소실된 듯 보인다. 또한 탈색제의 영향으로 멜라닌 과립들이 변색되어 잔유물들의 형태나 크기가 변화된 것으로 보였다.
도 28은 대조군과 실험군의 모발 표면과 단면 SEM 관찰로 실험군 1의 모발 표면 C과 단면 D에서 보는 바와 같이 25에서 keratinase 조효소를 반응시킨 모발 표면은 대조군 (도 28의 A)에서 관찰되던 모표피 조각이 사라지고 모발 표면에 박리되거나 탈락된 모표피의 정련이 일어나 모발 표면에 keratinase 조효소의 부분분해로 인하여 scale 정련과 함께 모질의 개선 효과를 준 것을 확인할 수 있었다. 하지만 모발 단면 관찰에서는 keratinase 조효소액을 처리하지 않은 도 27의 B와 대조군의 단면 관찰(도 28의 B)에서 관찰된 바와 같이 모발 단면에는 큰 변화는 관찰되지 않았다. 하지만 도 28의 E에서 keratinase 조효소액을 50℃로 12시간 동안 반응한 모발에서는 모발의 모표피가 과도하게 분해되어 모피질이 드러나 50℃에서 keratinase 조효소액의 활성 온도와 근접한 실험군 2에서 모표피의 높은 부분분해를 확인할 수 있었다.
따라서 위의 결과로 미루어 볼 때 keratinase 조효액은 탈색모에 있어 모표피를 부분분해 함에 따라 탈색모의 모질의 개선효과를 확인할 수 있었으나 실제로 샵에서는 극손상모의 고객에게는 되도록 처리하지 않고, 정상모의 고객이 탈색을 원할 때 시간을 절약해 줄 수 있는 경제적인 효과를 기대해 볼 수 있다고 하겠다.
5) Keratinase 처 리한 탈색모의 인장강도 변화
탈색모에 keratinase 조효소액을 처리하였을 때 나타나는 모발의 인장강도에 변화가 있을 것으로 사료되어 인장강도 실험을 해 보았다. 도 29는 keratinase 조효소액을 탈색모에 처리한 후 인장강도 변화를 나타낸 결과이다.건강한 모발을 시간과 농도에 따라 탈색 처리한 결과 처리시간이 증가할수록 인장강도는 감소하는 경향을 보인다고 했다. 따라서 시간의 변화에 따른 측정 결과 실험군1보다 실험군2에서 인장강도 값이 다소 낮아짐을 알 수 있었다. 또한 효소 활성 온도에 가까운 50℃에서 처리한 실험군 2에서 인장강도의 값이 더 낮아짐을 확인하였다.
이와 같이 keratinase 조효소액을 실온에서 약 30분 정도의 시간 설정과, 실험군2의 조건과 같은 가온 처리 시에는 약 10~15분 정도의 시간을 설정하면 실제로 염색모나, 퍼머모, 탈색모와 같은 손상모에 불순물의 제거 및 모질의 개선효과를 충분히 볼 수 있을 것으로 생각된다.
5. Keratinase 조효소액의 처리에 의한 퍼머넌트의 형태적 변화
1) Keratinase 처리한 모발의 굵기 변화
모발의 특성 및 손상도는 개개인의 모발의 미적 취향과 모발의 평소 관리에 따라 모발의 질이 다르게 나타나며, 퍼머넌트 웨이브 시술 시 모발의 조건에 따른 펌제의 활용과 펌 시술 시간이 매우 중요하게 작용한다. 상기 keratinase 조효소액을 처리한 정상모의 굵기 변화에서도 keratinase 조효소액이 모발의 최외층을 분해함에 따라 모발의 굵기가 가늘어지는 것을 확인할 수 있었다. 상기 결과를 통해 퍼머넌트웨이브를 하기 전에 keratinas 조효소액을 사용하면 모발을 연화시키는 작용을 하여 처리 시간의 단축이라는 경제적 효과가 있을 것으로 사료된다.
따라서 본 발명에서는 모질이 다른 굵은모와 가는모의 A 시료와 B 시료 두 그룹으로 분류하고 keratinase 조효소액을 처리한 모발과 keratinase 조효소액을 처리하지 않은 모발로 나누어 퍼머넌트를 시행하였다.
도 30은 가는 모발에 비해 굵은 모발이 20분에 1.4%, 40분에 8%, 60분에 8.8% 정도 더 가늘어져 A 시료와 B 시료의 유의성 (p<0.0001)을 확인할 수 있었다.
이는 모발의 굵기가 0.09 mm 이상 굵은 모는 모수질이 많고, 0.07 mm 정도의 가는모는 모수질이 거의 없어서 모수질이 적은 모발은 모수질이 많은 모발에 비해 펌을 했을 때 컬의 형성력에도 영향을 미치지만 모발의 팽윤, 연화에도 관계가 있는 것으로 사료된다. 따라서 미용현장에서 모발의 굵기가 굵고, 숱이 많아 시술이 잘 되지 않는 굵고 발수성인 모발을 위해 본 발명의 Bacillus 균주의 keratinase를 사용한다면 모발이 유연해져 짧은 시간에 원하는 스타일을 만드는데 용의할 것으로 사료된다.
2) Keratinase 조효소액 처리한 모발의 인장강도 변화
모발제품의 대부분은 화학약품으로 사용 후 산화반응이 발생하므로 사용빈도의 증가나 부적절한 사용은 모발 손상을 유발하는 원인이 된다.
따라서 본 실험에서도 효소처리 후 퍼머넌트웨이브를 했을 때 웨이브 효율성과 인장강도에 어떠한 상관관계가 있는지 알아보기 위해 모발의 인장강도를 측정한 결과는 도 31에서 보는 바와 같이 효소처리한 모발이 효소처리하지 않은 모발보다 20분, 40분, 60분에 1.7%, 5%, 3.3 % 인장강도가 더 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
그리고 가는 모발의 경우도 시간의 흐름에 따라 인장강도의 변화가 있었다. 도 31에서와 같이 A 시료와 B 시료의 경우는 효소처리모와 효소처리하지 않은 모발에서 20분, 40분, 60에서 유의적 (p<0.0001)인 차이가 확인되었다.
이는 keratinase 조효소액과 치오글리콜산이 모발 단백질인 황(S)과 황(S)이 강하게 결합되어 있는 것을 부분분해해서 모발을 좀 더 유연하게 해 주는 역할을 하여 제 2제를 처리함으로 S-S 결합이 더 많이 생성되어 웨이브의 형성율이 높은 것으로 사료된다.
따라서 미용현장에서 모발이 두껍고, 숱이 많아 시술이 잘 되지 않는 발수성인 모발을 위해 본 발명의 Bacillus sp. 균주의 keratinase를 사용한다면 모발이 유연해져 짧은 시간에 원하는 스타일을 만들 뿐만 아니라 컬을 만드는데 용의할 것으로 사료된다.
3) Wave 의 형성율 측정
본 실험에서는 모발의 화학적 처리와 keratinase 조효소액 처리에 따른 웨이브 형성율을 굵은모와 가는모로 구분하여 각 시술에 맞는 동일한 펌제와 로드의 사용으로 알아보았다.
도 32에서 효소처리하지 않은 A 시료로 71.25 mm, 58.90 mm, 48.22 mm로 효소처리모가 각각 65.5%, 24.6%, 0.1%로 웨이브의 간격이 좁아져 웨이브 형성율이 커 유의성을 확인할 수 있었다.
도 32에서 보는 바와 같이 굵은 모발이 가는 모발에 비해 웨이브 형성율이 높은 것을 알 수 있었다. 굵은 모발의 경우 keratinase 조효소액을 처리하고 20분 자연방치한 모발이 43.04 mm로 가장 탄력적이고 윤기있는 웨이브를 얻을 수 있었다. 하지만 keratinase 조효소액을 처리하지 않은 굵은 모발의 경우 60분 경과한 후 웨이브 형성율이 48.22 mm로, keratinase 조효소액을 처리한 20분 경과한 모발에 비해서 웨이브 형성율이 12% 떨어졌으며, 윤기와 탄력도 또한 낮아진 것을 확인할 수 있었다. 가는 모발의 경우도 굵은 모발과 마찬가지로 효소처리한 20분 자연방치 모발이 62.40 mm로 가장 웨이브 형성율이 좋았으나 굵은모의 43.05 mm에 비해서는 웨이브 형성율이 낮게 나타났다 (p<0.0001).
따라서 위의 결과와 마찬가지로 퍼머넌트 웨이브 시 모발에 효소 처리를 한다면 짧은 시간에 웨이브 효율성을 높여 주어서, 모질이 두껍고 숱이 많은 모발에 시간을 절약할 수 있는 경제적인 효과를 주어 미용현장에서 유용하게 사용되리라 사료된다.
4)웨이브의 형태 관찰
도 33은 A 시료의 효소처리한 것과 효소처리하지 않은 퍼머넌트 웨이브 형상을 나타낸 사진그림이다. 도 33 A는 퍼머넌트 시술 후 20분이 경과 후 형성된 모발의 형태이다. 도 33 A는 웨이브의 간격도 B나 C보다 4.22 mm, 4.52 mm 좁은 웨이브 주기를 나타내고 있으며, 40분, 60분 경과한 웨이브의 형상보다 주기가 일정하고 탄력적인 웨이브를 보여 주고 있다. 반면 효소처리하지 않은 모발은 60분 경과한 모발의 웨이브 형성율이 가장 높았으나 효소처리한 20분 모발보다 탄력이 없고, 윤기가 없었다.
keratinase 조효소액을 처리 후 20분 경과한 굵은모가 narrow wave를 형성할 수 있었던 것은 효소에 의해 모발의 연화 작용으로 컬의 형성력이 높았던 것으로 사료된다. B 시료의 경우 keratinase 조효소액을 처리하고 20분 경과한 모발은 62.40 mm였고, 효소처리하지 않고 20분 경과한 모발은 88.33 mm로 25.93 mm의 차이가 있었으나, 굵은모에 비해 웨이브 형성율은 현저히 떨어지는 경향을 보였다. 따라서 잦은 헤어스타일의 변화를 추구하는 소비자의 욕구 증대로 인하여 펌 시술 횟수가 많아지고 주기 또한 짧아지고 있으므로 미용산업의 측면에서 모발 손상이 최소화될 수 있는 모발 제품으로 본 발명의 Bacillus 균주의 keratinase의 활용 가능성을 높다고 할 수 있겠다.
5) 웨이브( wave )의 지속력 관찰
샴푸는 세정제를 통해 두피, 모발의 때를 씻어 내고, 두피를 자극하여 혈액순환을 좋게 하며 모근을 강화시키는 역할을 한다. 세정제의 성분은 계면활성제와 첨가제로 구성되어 있다. 계면활성제의 종류로는 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 비이온 계면활성제가 있다. 음이온 계면활성제는 세정력이 강하고, 양이온 계면활성제는 모발에 대한 친화력이 강해서 부드러움과 윤기를 주며 모발의 엉킴을 쉽게 풀어준다. 양이온 계면활성제는 음이온보다 피부에 자극이 덜하다. 비이온성 계면활성제는 화학 구조상 거품을 내고 세척성과 다양한 표면활성 성질을 나타낸다. 첨가제로는 점증제, 기포증진제, 유탁액, 컨디셔닝제, 방부제, 살균제, 발효방지제, 금속반응 방지제 등을 들 수가 있다. 샴푸는 기능에 따라 비듬방지 및 제거용, 손상모발용, 지성모발용, 건성모발용, 경모용, 연모용 등으로 나눌 수 있다. 따라서 샴푸는 기능을 강조한 제품들이 다양하므로 모발과 두피에 여러 가지 영향을 줄 수 있다.
본 발명에서는 일반적인 중성 샴푸로 퍼머넌트 시술 후 모발의 상태에 따라 효소처리한 모발과 효소처리하지 않은 모발로 나눠 세정제에 의한 컬 지속율을 조사하였다. A 시료와 B 시료에 효소처리모와 효소처리하지 않은 모발의 환원제 처리 결과 본 발명의 Bacillus 균주의 keratinase를 전처리제로 모발에 처리하여 20분간 자연방치한 후 퍼머넌트를 한 경우, 컬의 지속율은 도 34와 같다. 중성샴푸를 사용하여 세정한 결과 굵은모의 경우 10일, 20일, 30일 효소처리모가 컬 지속율에 있어 94.2%, 88.1%, 86.7%로 나타났고, 효소처리하지 않은모는 75.1%, 64.3%, 51.6%로 효소처리모가 웨이브 지속률이 크게 나타났다. 또한 가는모의 경우도 효소처리모가 컬 지속율에 있어 10일, 20일, 30일에 각각 87.9%, 77.5%, 62.9%를 나타났으며, 효소처리하지 않은모는 각각 64.6%, 52.1%, 41%로 효소처리모가 웨이브 지속율이 높은 것을 알 수 있었다. 하지만 굵은모의 효소처리모가 가는모의 효소처리모보다 모발의 컬 지속율이 높았다.
Keratinase를 전처리제로 모발에 처리하여 40분간 자연방치한 후 펌을 한 경우는 도 35와 같다. 도 35의 컬 지속율은 굵은모의 효소처리모가 효소처리하지 않은 모발에 비해 10일, 20일, 30일에 각각 19%, 16.2%, 28.1%의 높은 컬 지속율을 나타내고 있다. 가는모의 경우도 효소처리모가 각각 20.1%, 22.5%, 20.9% 컬 지속율이 컸으며, 효소처리한 모발과 효소처리하지 않은 모발 중 30일째 컬 지속율은 굵은모의 효소처리모가 20분, 40분, 60분에 각각 86.7%, 80.8%, 78.9%로 가장 높게 나타났고, 가는모의 효소처리하지 않은모는 20분, 40분, 60분에 각각 41%, 42%, 46%로 가장 낮게 나타난 것을 알 수 있었다.
Keratinase를 전처리제로 모발에 처리하여 60분간 자연방치한 후 펌을 한 경우는 도 36과 같다. 도 36의 컬 지속율은 굵은모의 효소처리모가 10일, 20일, 30일에 각각 89.5%, 80.5%, 78.9%를 나타내어 효소처리하지 않은 모발에 비해 각각 14.1%, 13.3%, 22.6%의 높은 컬 지속율을 나타내고 있다. 가는모의 경우도 Fig. 4-7과 Fig. 4-8의 경우와 마찬가지로 효소처리모가 10일, 20일, 30일에 각각 85.3%, 75.7%, 59.4%를 나타내어 효소처리하지 않은 모발에 비해 각각 18.3%, 19.7%, 13.4% 컬 지속율이 크게 나타났다.
이와 같은 결과는 굵은 모발은 가늘고 얇은 모발에 비해서 이황화결합을 더 많이 포함하고 있기 때문에 굵은 모발이 이황화결합을 보다 많이 지속시킬 수 있으며 이는 keratinase에 의해 모발의 경케라틴을 부분분해하여 모발의 큐티클을 열어 줌으로서 퍼머넌트제인 치오글리콜산의 흡수를 돕고, 모발 단백질인 황(S)과 황(S)이 강하게 결합되어 있는 것을 부분분해해서 모발을 좀 더 유연하게 해 주는 역할을 하여 제 2제를 처리함에 따라 S-S 결합이 더 많이 생성되어 웨이브의 지속율이 높은 것으로 사료된다. 따라서 본 실험의 결과로 볼 때 본 발명의 Bacillus 균주의 keratinase 사용으로 오랜 시간동안 모발의 안정된 결합을 유지시켜, 컬의 지속율을 높여주는 작용을 하는 것으로 사료된다.
6) Keratinase 처리에 의한 모발 표면의 SEM 관찰
퍼머넌트 웨이브의 원리는 케라틴 단백질의 화학구조를 이용하여 자연적인 상태에서 쉽게 절단되지 않는 시스틴결합 (황결합)을 화학약품 (환원제)으로 절단시키고 로드를 이용하여 적당한 텐션으로 원하는 웨이브를 만들어내는 것이다. 그리고 다시 재결합 (산화제) 시킴으로서 원하는 영구적 웨이브를 얻는 것이다.
본 실험에서는 keratinase 조효소액 처리 후 퍼머넌트 웨이브한 모발 표면에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 SEM으로 관찰해 보았다. 도 37은 퍼머넌트한 모발표면의 SEM 관찰 사진이다. 도 37의 A는 A시료모발의 효소처리하지 않은 20분 자연방치 퍼머넌트 모발로 모표피가 박리되고 탈락된 큐티클층을 볼 수 있다.그러나 A 시료모발을 효소처리한 후 20분 자연방치 퍼머넌트 모발인 도 37 B는 탈락된 큐티클 조각과 오구가 제거되고 모표피의 scale의 간격도 규칙적으로 보이고 모표피가 깨끗하게 정돈된 것을 확인할 수 있었다.
도 37 C, E는 40분과 60분 keratinase 처리하지 않은 모발로 도 37 A와 마찬가지로 알칼리제에 의한 분할과 팽윤이 있고 스케일의 상호경계가 불분명해지고 벌어짐과 흡착된 오구와 큐티클 조각들을 확인할 수 있었다.
하지만 도 37 D, F의 효소처리된 모발은 모표피의 scale의 간격은 넓어졌으나 오구가 제거되고 모표피가 정리된 것을 확인할 수 있었다.
가는모의 경우 굵은 모발에 비해 모표피가 얇아 쉽게 갈라지고 비교적 가벼운 힘으로도 절단되므로 피질이 쉽게 노출된다. 도 38 A는 효소처리하지 않은 가는모로 퍼머넌트 후 20분 자연방치 모발이다. 도 38 A의 경우 모발 표피층의 들뜸이나 벌어짐이 미세하게 나타났으나 모표피의 박리로 인해 탈락된 오구를 발견할 수 있었다. 하지만 도 38 B의 효소처리 후 20분 자연방치한 모발의 표피층은 탈락된 scale의 부스러기도 보이지 않았고 모표피가 잘 정돈되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 40분, 60분의 도 38 C, E 효소 처리하지 않은 모발은 시간이 흐름에 따라서 굵은모발보다 더 많은 모표피 층의 scale의 경계부분의 소실과 벌어진 형태로 박리현상과 함께 노출현상도 관찰할 수 있었다. 효소처리하지 않고 퍼머넌트 시술 시간이 가장 긴 모발은 (도 38 E ) scale이 마멸현상과 벌어진 형태사이로 피질의 노출현상이 가장 크게 변화한 것도 알 수 있었다.
한 번의 펌 시술로 인한 모발 손상이 큰 만큼 시술 전, 후의 모발 관리가 중요하다고 하겠다. 즉 모발의 물리적, 형태적 특성에 있어서 펌제의 유형, 펌의 종류, 시술방법, 시술횟수, 시술시간이 모발에 손상을 주는 요인으로 작용되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과에 비추어 볼 때 본 실험을 통해서 펌 시술 후 탄력있고 건강한 웨이브 상태를 유지하기 위한 방법과 시술 시 걸리는 시간의 단축 등에 관한 신뢰도 있고 구체적인 방법이 필요하다고 하겠다. 즉 모발 손상을 최소화하고 친환경적인 물질인 본 발명의 Bacillus 균주의 keratinase를 이용해서 펌 효과인 높이고 이것으로 모발제품에 대한 지속적인 연구가 이루어진다면 바쁜 고객의 욕구를 만족시켜줄 수 있고, 숱이 많고 모질이 두꺼워 퍼머넌트의 시술시간이 많이 걸리는 고객을 위한 모발제품으로 손색이 없을 것으로 사료된다.

Claims (4)

  1. 케라티네이즈를 유효 성분으로 함유하는 모발 보호 및 수복용 모발 화장품 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 케라티네이즈는 바실러스 균주로부터 수득된 것을 특징으로 하는 모발 보호 및 수복용 모발 화장품 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 모발 화장품은 샴푸, 염모제, 표백제, 헤어 젤, 양모제, 헤어 컨디셔너, 헤어 토닉, 헤어 크림, 헤어 스프레이, 헤어 무쓰 또는 퍼머넨트 웨이브용 조성물인 것을 특징으로 하는 모발 화장품 조성물.
  4. 케라티네이즈를 유효 성분으로 함유하는 모발 보호 및 수복용 모발 화장품 조성물을 모발에 처리하는 단계를 포함하는 모발의 색상과 모질 개선 방법.
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