KR20120081454A - 발효 콜라겐의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 콜라겐 펩타이드를 준비하는 단계, 미생물을 첨가하는 단계 및 상기 미생물로 콜라겐을 발효하는 단계를 포함하는 발효 콜라겐의 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따르면 발효과정을 통해 콜라겐을 제조함으로써 콜라겐이 가지는 특유의 악취를 개선시킬 수 있으며, 저분자량의 발효 콜라겐이 제조되어 피부의 진피층에 보다 빠르게 흡수될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 발효 콜라겐은 저점도를 가져 미용 분야의 제품에 적용되어 기존 콜라겐 함유 제품이 점도가 높음으로써 발생되는 끈적임으로 인해 콜라겐의 양을 많이 함유할 수 없었던 문제를 해결할 수 있다.

Description

발효 콜라겐의 제조방법{Manufacturing Method of Fermented Collagen}

본 발명은 발효 콜라겐 제조방법 및 이를 통해 제조된 발효 콜라겐에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 미생물을 이용하여 콜라겐을 발효시킴으로써 콜라겐이 가지는 특유의 악취를 개선하고, 저분자량의 콜라겐을 제조함으로써 피부의 진피층에 보다 빠르게 흡수될 수 있는 발효 콜라겐을 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 발효 콜라겐에 관한 것이다.

콜라겐은 동물 몸 속에 가장 많이 포함되어 있는 단백질로서 피부의 진피층이나 결합조직의 주성분이고 뼈 단백질의 약 90%를 차지한다. 콜라겐은 많은 아미노산이 모여 분자량 약 100,000 g/mol의 폴리펩타이드 결합 3개가 모여서 3개의 연결나선 구조를 형성하고 있는 분자량 약 300,000 g/mol의 아주 특이한 고분자 단백질이다. 콜라겐을 효소 등에 의해 더욱 분해하여 분자량 5,000 g/mol이하(보통 3,000 g/mol 내지 5,000 g/mol)로 저분자화 한 것이 콜라겐 펩타이드 즉, 일반적으로 미용 및 식품시장에서 말하는 콜라겐이라고 하는 것이 이 콜라겐 펩타이드인 것이다. 또한, 콜라겐 펩타이드를 더욱 분해하면 아미노산이 되어 인체에 흡수된다.

인체를 구성하는 단백질은 약 500만 종류가 있으며 이의 약 30~40%가 콜라겐이 차지하고 있다. 특히 콜라겐은 피부의 70%, 뼈 중량의 20%(뼈 단백질의 90%)를 차지하고 있으며 세포 사이사이를 매꿈으로서 세포의 신진대사를 도와주는 역할을 한다. 단백질은 그 분자량이 커서 인체 내에서 바로 소화, 흡수되는 것이 아니고 단백질 분해효소인 프로테아제에 의해 가수분해과정을 거쳐 아미노산으로 흡수된 후 다시 단백질로 재조합되는 과정을 거친다. 다시 말해 단백질을 섭취하였다고 해도 섭취한 단백질이 그대로 몸에 흡수되는 것은 아니다. 콜라겐 역시 단백질이기 때문에 같은 과정을 거쳐야 흡수되지만, 대부분의 단백질은 분자량이 12,000 g/mol 내지 70,000 g/mol인데 비하며 콜라겐의 분자량은 300,000 g/mol로 더욱 커서 흡수되기가 더욱 어렵다. 그러므로, 콜라겐을 추출, 분리 및 정제과정을 통해 분자량이 5,000 g/mol이하의 펩타이드 형태로 제조하여 소화 및 흡수가 잘 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

그러나, 콜라겐 펩타이드(collagen peptide)는 콜라겐(collagen) 냄새라고 불리는 독특한 수취나 동물 냄새뿐만 아니라, 저분자가 원인으로서 생기는 불쾌한 냄새는 특별히 미용 및 식품으로서의 콜라겐(collagen) 사용에 중요한 문제점이다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 일본공개특허공보 2008-120761에는 파인애플 과즙을 이용하여 콜라겐 펩타이드가 직접 흡수되도록 한 발효 숙성 콜라겐 펩타이드가 기재되어 있다. 이처럼, 발효 콜라겐 펩타이드(collagen peptide)는 발효 단계를 거치게 되면서 콜라겐(collagen)이 가지는 독특한 냄새를 소실하게 되는 장점이 있다.

또한, 종래 기술에 따르면 발효에 의해 추출되는 콜라겐은 다량의 콜라겐 폴리머(collagen polymer)와 작은 분자량의 단백질을 불순물로 포함하고 있지만, 콜라겐의 순도가 높고 안정성이 높은 콜라겐 모노머(collagen monomer)를 주로 함유하고 있음이 공지되어 있다. 그러나 일반적으로, 콜라겐(collagen)은 일반적으로 점성이 커서 식품 및 미용 제품에 과량 함유 시 끈적임이 커져 함유량이 미미하다는 한계점이 있다.

본 발명의 목적은 콜라겐 펩타이드를 미생물을 사용하여 발효하는 방법을 사용하여 발효과정에서 콜라겐 특유의 악취와 끈적임이 높은 점성문제를 해결하여 악취 및 점도가 개선된 발효 콜라겐의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 발효 콜라겐은 저분자량을 가짐으로써 진피층에 보다 빠르게 흡수될 수 있으며, 저점도를 가짐으로써 기존 콜라겐 함유 제품이 점도가 높음으로써 발생되는 끈적임 때문에 콜라겐의 양을 많이 함유할 수 없었던 문제를 해결할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 콜라겐 펩타이드를 준비하는 단계; (b) 상기 콜라겐 펩타이드에 미생물을 첨가하여 발효 시키는 단계; 및 (c) 발효된 콜라겐을 정제하는 단계를 포함하는 발효 콜라겐의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 발효 콜라겐 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 미생물은 바실루스속 균주, 락토바실 루스속 균주, 스트렙토코쿠스속 균주 및 사카로마이세스속 균주로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.

본 발명의 발효 콜라겐 제조방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는 25℃ 내지 50℃의 온도에서 24시간 내지 72시간 동안 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 방법으로 제조된 발효 콜라겐이 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 발효 콜라겐을 함유하는 화장료 조성물이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화장료 조성물 중 상기 발효콜라겐의 함량은 화장료 조성물 100 중량에 대하여 0.0001 내지 30 중량%일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화장료 조성물은 아데노신, 알부틴, 코엔자임 Q10, 발효 폴리페놀, 로즈마리 추출물, 발효 카지놀, 알부틴, 낫토검 및 히알루론산으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화장료 조성물은 화장수, 영양 크림, 아이 크림, 세럼, 앰플, 에센스, 클렌징 크림, 클렌징 오일, 스프레이, 비누, 샴푸 및 린스로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 제형을 가질 수 있다.

본 발명의 발효 콜라겐 제조방법에 따르면, 발효를 통해 콜라겐을 제조함으로써 콜라겐 특유의 악취를 개선시킬 수 있으며, 저분자량의 콜라겐을 얻을 수 있어 피부의 진피층에 보다 빠르게 흡수되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따라 제조된 발효 콜라겐은 저점도를 가져 기존의 미용분야에서 콜라겐을 함유하는 제품이 점도가 높아 콜라겐을 과량 함유할 시 끈적임이 높아져 미량을 함유해야 하는 한계를 극복하고 기존의 제품에 비해 많은 양의 콜라겐을 함유하는 화장품 원료를 제공할 수 있다.

본 발명에서는 종래 콜라겐 제조방법과 달리 발효공정을 이용하여 콜라겐 특유의 악취를 개선하면서도 저분자량의 콜라겐을 제공하여 피부의 진피층에 빠르게 흡수될 수 있는 발효 콜라겐의 제조방법이 제공된다.

현재 콜라겐은 Ⅰ형 내지 ⅩⅨ형으로 분리되어 있으며, 이는 콜라겐 α-사슬의 아미노산 구조에 따라서 차이가 난다. 본 명세서에서 사용하는 "콜라겐"이라고 하는 용어는, 상기 모든 형태의 콜라겐을 의미한다.

본 명세서에서, “발효”라는 용어는 미생물이 자신이 가지고 있는 효소를 이용해 유기물을 분해시키는 과정을 말한다. 발효반응과 부패반응은 비슷한 과정에 의해 진행되지만 분해 결과, 우리의 생활에 유용하게 사용되는 물질이 만들어지면 발효라 하고 악취가 나거나 유해한 물질이 만들어지면 부패라고 한다. 대부분의 생물은 호흡을 위해 산소를 필요로 하고, 산소호흡을 통해 활동에 필요한 에너지를 얻는다. 반면 땅 속 깊은 곳이나 호수의 밑바닥과 같이 산소가 부족한 환경에 사는 생물들은 그러한 환경에 적응하여 산소가 없이도 에너지를 얻을 수 있는데, 이러한 호흡을 무산소호흡이라 한다. 발효는 바로 이러한 무산소호흡의 하나이다. 사람은 탄수화물과 같은 유기물을 섭취하면 산소호흡을 통해 유기물을 이산화탄소와 물로 분해하고 에너지를 얻는다. 그렇지만 무산소호흡을 하는 생물들은 유기물을 완전히 분해시키지 못하고 다른 종류의 유기물을 만들어내기도 한다. 또 발생하는 에너지의 양도 적다. 발효과정에서 역시 유기물이 분해되어 또 다른 유기물이 만들어지고 적은 양의 에너지를 생성하게 된다.

이러한 발효를 통해 미생물 및 미생물이 분비하는 효소에 의해 물질이 자연 분해됨으로서 콜라겐이 저분자량을 갖게 되어 피부흡수가 용이해지며, 발효에 따른 기존 성분의 강화와 더불어 새로운 유기물이 생성되어 영양성분이 증가되는 장점을 갖게 된다. 또한, 미생물에 의해 인체에 유해한 중금속, 잔류농약 등과 같은 독성물질이 완전히 분해되어 인체에 무해하며, 발효 산물은 열과 이산화탄소에 강하고 잘 변질되지 않아 유효성분의 보존성이 증가된다.

본 발명에 따른 발효 콜라겐의 제조방법은 (a) 콜라겐 펩타이드를 준비하는 단계; (b) 상기 콜라겐 펩타이드에 미생물을 첨가하여 발효 시키는 단계; 및 (c) 발효된 콜라겐을 정제하는 단계를 포함한다. 이하에서는 본 발명에 따른 발효 콜라겐의 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 콜라겐 펩타이드를 준비한다. 이후 하기와 같이 미생물을 첨가하여 발효시키는 공정을 수행한다.

본 발명에서 사용하는 미생물은 효모 또는 세균을 포함할 수 있으며, 상기 세균은 바실루스속 균주, 락토바실루스속 균주, 스트렙토코쿠스속 균주 및 사카로마이세스속 균주로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 바실루스속 균주일 수 있다. 바실루스속 균주는 그람(gram)양성의 미생물이며, 내생포자 형성이 가능하고, 장간균(rod shape)의 형태를 가지고 있다. 발효는 발효조에서 상기 미생물이 첨가된 콜라겐 펩타이드를 25℃ 내지 50℃의 온도에서 24 내지 72시간 동안 수행한다.

그 다음 상기 발효된 콜라겐을 정제하여 한다. 정제 과정은 발효된 콜라겐을 산성용액, 예를 들어 아세트산 용액을 첨가하여 pH 5.0 내지 pH 5.5로 조절한 후 염으로서 수산화나트륨을 첨가하여 이를 냉장상태에서 1시간 내지 72시간 동안 방치하여 콜라겐을 침전시킨 뒤 상기 침전된 콜라겐을 여과하여 회수한다. 상기 정제과정은 2 내지 5차례 더 수행하는 것이 바람직하다.

이러한 발효를 통해 미생물 및 미생물이 분비하는 효소에 의해 콜라겐 조직이 자연분해 됨으로써 생성된 콜라겐은 콜라겐 모노머(collagen monomer) 및 가수분해물을 함유하며, 적어도 Ⅰ형 내지 ⅩⅨ형 중 1종 일 수 있다. 여기서 콜라겐 모노머(collagen monomer)는 콜라겐 분자(Collagen molecule), 또는 트로포콜라겐(tropocollagen)을 의미한다. 이는 콜라겐 펩타이드 3가닥이 하나의 단위를 이루고 있는 콜라겐 섬유의 기본 구성단위를 의미한다.

또한, 발효를 통해 생성된 콜라겐은 콜라겐 100 중량에 대하여 50 내지 80 중량%의 콜라겐 모노머(collagen monomer)를 함유하며, 평균 1,800 내지 5,000 g/mol의 분자량을 갖게 되어 피부의 진피층으로 흡수가 용이해지며, 발효에 따른 기존 성분의 강화와 더불어 새로운 유기물이 생성되어 영양성분이 증가되는 장점을 갖게 된다. 또한, 미생물 분해에 의해 인체에 유해한 독성물질이 완전히 분해되어 인체에 무해하며, 발효 산물 즉, 발효 콜라겐은 열과 이산화탄소에 강하고 잘 변질되지 않아 유효성분의 보존성이 증가되며 콜라겐 특유의 악취 개선 효과를 보인다.

또한, 본 발명의 발효 콜라겐은 화장료 조성물에 사용될 수 있으며, 화장료 조성물의 제형에 있어서는 특별히 한정되지 않지만, 화장수, 영양 크림, 아이 크림, 세럼, 앰플, 에센스, 클렌징 크림, 클렌징 오일, 스프레이, 비누, 샴푸 및 린스로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 제형으로 제조될 수 있다. 상기 제형에 있어서, 발효 콜라겐의 함량은 화장료 조성물의 100 중량에 대하여 0.0001 내지 30 중량%, 바람직하게는 0.001 내지 20중량%로 함유될 수 있다. 발효 콜라겐의 함량이 화장료 조성물 총 중량에 대하여 0.0001 중량% 미만일 경우에는 본 발명에서 목적하는 효과를 기대하기 어려울 수 있으며, 30 중량%를 초과할 경우에는 제형 안정성에 문제가 생길 수 있다.

본 발명의 화장료 조성물에 포함되는 성분은 발효 콜라겐 이외에 아데노신, 알부틴, 코엔자임 Q10, 발효 폴리페놀, 로즈마리 추출물, 발효 카지놀, 알부틴, 낫토검 및 히알루론산으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 피부 주름개선, 피부 탄력 개선, 미백 효과 및 이의 조합의 작용을 통하여 피부 노화를 방지하며, 화장료 조성물 중 발효 콜라겐은 발효를 통해 고분자의 콜라겐이 저분자로 분해되고, 그로 인해 저점도화됨으로써 피부 진피층으로 침투 효과가 크게 증가하여 유효성분의 효과가 극대화될 수 있으며, 기존 콜라겐 함유 제품이 점도가 높음으로써 발생되는 끈적임으로 인해 콜라겐의 양을 많이 함유할 수 없었던 문제를 해결할 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.

실시예 : 발효 콜라겐의 제조

먼저, 콜라겐 펩타이드(geltech, 돈피)를 준비한다. 그 다음 바실루스속 균주에 속하는 그람(gram) 양성 세균의 균주를 첨가하여 150 rpm의 진탕 배양기(shaking incubation)에서 37℃에서 24시간 동안 25 mL의 영양배지에서 증식시킨 뒤 균등하게 100 mL까지 스케일 업(scale up)시켜 발효조에 옮겨 24시간 동안 증식시켰다. 교반 속도는 450 rpm, 통기량은 3 vvm으로 유지하였다. 이후 상기 콜라겐 펩타이드(돈피)를 발효조에 첨가하여 35시간 동안 350 rpm의 교반 속도로 교반하여 발효하였다.

이후, 0.5 M 아세트산을 첨가하여 pH 5.0으로 조절한 후, 1.0 M 수산화나트륨을 첨가하여 완전 용해시켜 돈피조직으로부터 발효된 콜라겐을 균질화시켰다. 냉장 상태에서 24시간 이상 방치하고, 침전된 발효된 콜라겐을 여과하여 회수하였다. HPLC를 이용하여 분자량을 측정한 결과 발효 콜라겐의 분자량은 약 3,000 g/mol로 측정되었다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (8)

1. (a) 콜라겐 펩타이드를 준비하는 단계;
   (b) 상기 콜라겐 펩타이드에 미생물을 첨가하여 발효 시키는 단계; 및
   (c) 발효된 콜라겐을 정제하는 단계;
   를 포함하는 발효 콜라겐의 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 미생물은 바실루스속 균주, 락토바실루스속 균주, 스트렙토코쿠스속 균주 및 사카로마이세스속 균주로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 발효 콜라겐의 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 (b) 단계는 25℃ 내지 50℃의 온도에서 24시간 내지 72시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 발효 콜라겐의 제조방법.
   
4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 발효 콜라겐.
   
5. 제 4항에 따른 발효 콜라겐을 함유하는 화장료 조성물.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 발효콜라겐의 함량은 화장료 조성물 100 중량에 대하여 0.0001 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 화장료 조성물.
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 화장료 조성물은 아데노신, 알부틴, 코엔자임 Q10, 발효 폴리페놀, 로즈마리 추출물, 발효 카지놀, 알부틴, 낫토검 및 히알루론산으로 구성된 군으로부터 선택된 1종을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물.
   
8. 제 5항에 있어서,
   상기 화장료 조성물은 화장수, 영양 크림, 아이 크림, 세럼, 앰플, 에센스, 클렌징 크림, 클렌징 오일, 스프레이, 비누, 샴푸 및 린스로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 제형을 갖는 것을 특징으로 하는 화장료 조성물.