KR20210042013A - Novel preservatives and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 신규한 보존제 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel preservative and a method of preparing the same.
보존제는 제품이 보관 및 사용되는 동안 미생물의 성장을 억제 또는 감소시켜주는 역할을 하는 원료/물질을 의미한다. 보존제는 화장품의 유통 기간뿐만 아니라 소비자가 제품을 사용하는 동안 세균, 진균과 같은 미생물에 오염되어 부패, 변질 등 물리화학적으로 변화하는 것을 막기 위해 널리 사용된다. 보존제는 화장품뿐만 아니라 식품, 의약품 등 많은 소비재에 사용되고 있다. 화장품에 사용되고 있는 대표적인 보존제로는 파라벤(paraben), 페녹시에탄올(phenoxyethanol) 등이 있으나 이러한 보존제들은 현재 독성, 피부자극, 알레르기 유발 등의 문제로 소비자들의 수요에서 벗어나고 있다. 이로 인해 현재 화장품 시장에서는 보존제를 포함하지 않는다는 것을 강조한 제품들이 강세를 보이고 있으나, 실제로 이러한 무보존제 화장품들은 방부 대체 소재나 방부 역할을 할 수 있는 식물 추출물들이 복합적으로 대량 첨가되어 있다. 화장품 산업에서 대표적인 방부 대체 소재로 사용되고 있는 1,2-헥산디올(1,2-hexanediol)의 경우 보존제로 충분한 효과를 나타내기 위해서는 고농도로 사용해야 하며, 이로 인해 제형성, 피부자극 및 사용감 등의 문제가 발생한다. 또한 식물 추출물의 경우 일반적으로 방부 효과가 미약하여 고농도로 사용되며 변색 및 변취 등의 문제를 일으키게 된다. 따라서 방부 효과가 우수한 새로운 천연 보존제의 개발이 요구되고 있다.Preservatives refer to raw materials/materials that play a role in inhibiting or reducing the growth of microorganisms during storage and use of the product. Preservatives are widely used not only during the shelf life of cosmetics, but also to prevent changes in physicochemically such as decay and deterioration due to contamination by microorganisms such as bacteria and fungi while consumers use the product. Preservatives are used not only in cosmetics, but also in many consumer goods such as food and medicine. Representative preservatives used in cosmetics include paraben and phenoxyethanol, but these preservatives are currently out of demand from consumers due to problems such as toxicity, skin irritation, and allergies. For this reason, in the current cosmetic market, products emphasizing that they do not contain preservatives are showing a strong trend, but in reality, these non-preservative cosmetics are mixed with a large amount of plant extracts that can act as an antiseptic substitute material or preservative. In the case of 1,2-hexanediol, which is used as a representative antiseptic substitute material in the cosmetic industry, it must be used at a high concentration to exhibit sufficient effects as a preservative, resulting in problems such as formulation, skin irritation, and feeling of use. Occurs. In addition, plant extracts are generally used in high concentration because their preservative effect is weak, causing problems such as discoloration and discoloration. Therefore, the development of new natural preservatives having excellent antiseptic effects is required.
본 발명은 신규한 보존제를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a novel preservative.
본 발명은 신규한 보존제의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for producing a novel preservative.
1. 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 보존제:1. A preservative comprising a compound of
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
R1은 C1 내지 C6의 알킬이고;R 1 is C1 to C6 alkyl;
R2는 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬임.R 2 is hydrogen or C1 to C6 alkyl.
2. 위 1에 있어서, 상기 R1은 C1 내지 C3의 알킬이고, 상기 R2는 수소 또는 C1 내지 C3의 알킬인, 보존제.2. In the above 1, wherein R 1 is C1 to C3 alkyl, and R 2 is hydrogen or C1 to C3 alkyl, a preservative.
3. 위 1에 있어서, 상기 화학식 1은 4-하이드록시-3-메톡시벤질 프로피오네이트(4-hydroxy-3-methoxybenzyl propionate);3. In the above 1, wherein
4-하이드록시-3-메톡시벤질 아세테이트(4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate);4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate;
4-하이드록시-3-메톡시벤질 부티레이트(4-hydroxy-3-methoxybenzyl butyrate);4-hydroxy-3-methoxybenzyl butyrate;
3,4-디하이드록시벤질 프로피오네이트(3,4-dihydroxybenzyl propionate);3,4-dihydroxybenzyl propionate;
3,4-디하이드록시벤질 아세테이트(3,4-dihydroxybenzyl acetate); 및3,4-dihydroxybenzyl acetate; And
3,4-디하이드록시벤질 부티레이트 (3,4-dihydroxybenzyl butyrate)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 보존제.3,4-dihydroxybenzyl butyrate (3,4-dihydroxybenzyl butyrate) is at least one selected from the group consisting of, a preservative.
4. 위 1에 있어서, 상기 보존제는 에셰리키아 속, 스타필로코커스 속, 칸디다 속 및 아스퍼질러스 속으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나에 대해 항균성을 나타내는 것인, 보존제.4. The preservative according to the above 1, wherein the preservative exhibits antimicrobial activity against at least one selected from the group consisting of Escherichia, Staphylococcus, Candida, and Aspergillus.
5. 위 1에 있어서, 상기 보존제는 화장품 보존제, 식품 보존제 및 의약품 보존제 중 적어도 하나인, 보존제.5. The preservative according to the above 1, wherein the preservative is at least one of a cosmetic preservative, a food preservative, and a pharmaceutical preservative.
6. 리파아제 존재 하에 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3의 화합물, 및 하기 화학식 4의 화합물을 반응시키는 단계를 포함하는 보존제 제조방법:6. A method for preparing a preservative comprising reacting a compound of the following
[화학식 2][Formula 2]
(상기 화학식 2에서, R3은 C1 내지 C6의 알킬이고, R6는 C1 내지 C6의 알킬임)(In
[화학식 3] [Formula 3]
(상기 화학식 3에서, R4는 C1 내지 C6의 알킬임)(In
[화학식 4][Formula 4]
(상기 화학식 4에서, R5는 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬임).(In
7. 위 6에 있어서, 상기 R3은 C1 내지 C3의 알킬이고, 상기 R4는 C1 내지 C3의 알킬이고, 상기 R5는 수소 또는 C1 내지 C3의 알킬이고, 상기 R6는 C1 내지 C3의 알킬인, 보존제 제조방법.7. In the above 6, wherein R 3 is C1 to C3 alkyl, R 4 is C1 to C3 alkyl, R 5 is hydrogen or C1 to C3 alkyl, and R 6 is C1 to C3 Alkyl phosphorus, a method for preparing a preservative.
8. 위 6에 있어서, 상기 반응은 70℃ 이하에서 수행되는 것인, 보존제 제조방법.8. In the above 6, wherein the reaction is carried out at 70 ℃ or less, the method for producing a preservative.
9. 위 6에 있어서, 상기 반응은 10 시간 이하의 시간 동안 수행되는 것인 보존제 제조방법.9. The method for preparing a preservative according to the above 6, wherein the reaction is carried out for a time period of 10 hours or less.
10. 위 6에 있어서, 상기 화학식 3의 화합물과 상기 화학식 4의 화합물을 1: 1 내지 3 몰비로 반응시키는, 보존제 제조방법.10. The method for preparing a preservative according to the above 6, wherein the compound of Formula 3 and the compound of Formula 4 are reacted in a 1: 1 to 3 molar ratio.
11. 위 1 내지 5 중 어느 한 항의 보존제를 포함하는 화장료 조성물.11. A cosmetic composition comprising the preservative of any one of the above 1 to 5.
12. 위 11에 있어서, 상기 보존제는 화장료 조성물에 대해 0.01 내지 20 중량 %로 포함되는 것인, 화장료 조성물.12. The above 11, wherein the preservative is contained in an amount of 0.01 to 20% by weight based on the cosmetic composition, the cosmetic composition.
본 발명 보존제는 그람 양성균, 그람 음성균, 효모, 곰팡이에 대한 우수한 항균력을 나타낸다.The preservative of the present invention exhibits excellent antibacterial activity against gram-positive bacteria, gram-negative bacteria, yeast, and mold.
본 발명 제조방법은 재생가능한 자원인 바이오매스로부터 얻을 수 있는 천연 페놀계 화합물을 효소적으로 전환하여 보존제를 제조하는 것으로, 적은 양의 효소로 짧은 시간 안에 상온, 상압의 온화한 반응 조건에서도 높은 반응 전환율을 나타낸다.The manufacturing method of the present invention is to enzymatically convert natural phenolic compounds obtained from biomass, which is a renewable resource, to prepare a preservative.With a small amount of enzyme, a high reaction conversion rate even under mild reaction conditions at room temperature and pressure within a short time. Represents.
도 1은 바닐린산과 n-프로판올의 효소적 에스터화 반응의 반응식을 나타낸다.
도 2는 바닐린산과 n-프로판올의 효소적 에스터화 반응의 HPLC 분석 결과와 반응 전환율을 나타낸다.
도 3은 바닐린 알코올과 에틸 프로피오네이트의 효소적 트랜스에스터화 반응의 반응식을 나타낸다.
도 4는 바닐린 알코올의 농도에 따른 바닐린 알코올과 에틸 프로피오네이트의 효소적 트랜스에스터화 반응의 반응 전환율을 나타낸다.
도 5는 효소의 농도에 따른 바닐린 알코올과 에틸 프로피오네이트의 효소적 트랜스에스터화 반응의 반응 전환율을 나타낸다.
도 6은 molecular sieves 처리 유무에 따른 바닐린 알코올과 에틸 프로피오네이트의 효소적 트랜스에스터화 반응의 반응 전환율을 나타낸다.
도 7은 바닐린 알코올과 에틸 프로피오네이트의 효소적 트랜스에스터화 반응 생성물을 H1-NMR을 통해 분석한 결과를 나타낸다.
도 8은 바닐린 알코올과 에틸 아세테이트의 효소적 트랜스에스터화 반응의 반응식을 나타낸다.
도 9는 바닐린 알코올과 에틸 아세테이트의 반응 생성물을 H1-NMR을 통해 분석한 결과를 나타낸다.
도 10은 바닐린 알코올과 에틸 아세테이트의 효소적 트랜스에스터화 반응, 바닐린 알코올과 에틸 프로피오네이트의 효소적 트랜스에스터화 반응, 및 바닐린 알코올과 에틸 부티레이트의 효소적 트랜스에스터화 반응 각각의 반응 전환율을 비교한 그래프를 나타낸다.
도 11은 바닐린 알코올과 에틸 부티레이트의 효소적 트랜스에스터화 반응의 반응식을 나타낸다.
도 12는 바닐린 알코올과 에틸 부티레이트의 반응 생성물을 H1-NMR을 통해 분석한 결과를 나타낸다.
도 13은 disc diffusion assay로 바닐린 프로피오네이트와 바닐린 부티레이트의 항균 활성을 확인한 결과를 나타낸다.
도 14는 MIC (Minimum Inhibitory Concentrations, mg/mL)으로 바닐린 프로피오네이트의 항균 활성을 확인한 결과를 나타낸다.
도 15는 WST-1 Assay을 통한 바닐린 프로피오네이트의 세포 독성 평가 결과를 나타낸다 (A: 각질형성세포, B: 진피섬유아세포).
도 16은 L/D fluorescence staining을 통한 바닐린 프로피오네이트의 세포 독성 평가 결과를 나타낸다(대상 세포: 각질형성세포, 초록색: 살아있는 세포, 빨간색: 사멸한 세포).
도 17은 L/D fluorescence staining을 통한 바닐린 프로피오네이트의 세포 독성 평가 결과를 나타낸다(대상 세포: 진피섬유아세포, 초록색: 살아있는 세포, 빨간색: 사멸한 세포).
도 18은 바닐린 알코올과 트리아세틴의 효소적 트랜스에스터화 반응의 반응식을 나타낸다.
도 19는 바닐린 알코올과 트리아세틴의 효소적 트랜스에스터화 반응의 반응 전환율을 나타낸다.
도 20은 3,4-디하이드록시벤질 알코올과 에틸 프로피오네이트의 효소적 트랜스에스터화 반응의 반응식을 나타낸다.
도 21은 3,4-디하이드록시벤질 알코올과 에틸 프로피오네이트의 효소적 트랜스에스터화 반응의 반응 전환율을 나타낸다.1 shows the reaction scheme of the enzymatic esterification of vanillic acid and n-propanol.
Figure 2 shows the HPLC analysis results and reaction conversion of the enzymatic esterification reaction of vanillic acid and n-propanol.
3 shows the reaction scheme of the enzymatic transesterification reaction of vanillin alcohol and ethyl propionate.
4 shows the reaction conversion rate of the enzymatic transesterification reaction of vanillin alcohol and ethyl propionate according to the concentration of vanillin alcohol.
5 shows the reaction conversion rate of the enzymatic transesterification reaction of vanillin alcohol and ethyl propionate according to the concentration of the enzyme.
6 shows the reaction conversion rate of the enzymatic transesterification reaction of vanillin alcohol and ethyl propionate with or without molecular sieves treatment.
7 shows the results of analyzing an enzymatic transesterification reaction product of vanillin alcohol and ethyl propionate through H 1 -NMR.
8 shows the reaction scheme of the enzymatic transesterification reaction of vanillin alcohol and ethyl acetate.
9 shows the results of analyzing the reaction product of vanillin alcohol and ethyl acetate through H 1 -NMR.
10 is a comparison of the reaction conversion rates of the enzymatic transesterification of vanillin alcohol and ethyl acetate, the enzymatic transesterification of vanillin alcohol and ethyl propionate, and the enzymatic transesterification of vanillin alcohol and ethyl butyrate. Show one graph.
11 shows the reaction scheme of the enzymatic transesterification reaction of vanillin alcohol and ethyl butyrate.
12 shows the results of analyzing the reaction product of vanillin alcohol and ethyl butyrate through H 1 -NMR.
13 shows the results of confirming the antibacterial activity of vanillin propionate and vanillin butyrate by disc diffusion assay.
14 shows the results of confirming the antibacterial activity of vanillin propionate by MIC (Minimum Inhibitory Concentrations, mg/mL).
15 shows the results of evaluating the cytotoxicity of vanillin propionate through the WST-1 Assay (A: keratinocytes, B: dermal fibroblasts).
Fig. 16 shows the results of evaluating the cytotoxicity of vanillin propionate through L/D fluorescence staining (target cells: keratinocytes, green: living cells, red: dead cells).
Fig. 17 shows the results of evaluating the cytotoxicity of vanillin propionate through L/D fluorescence staining (target cells: dermal fibroblasts, green: living cells, red: dead cells).
18 shows the reaction scheme of the enzymatic transesterification reaction of vanillin alcohol and triacetin.
19 shows the reaction conversion rate of the enzymatic transesterification reaction of vanillin alcohol and triacetin.
Figure 20 shows the reaction scheme of the enzymatic transesterification reaction of 3,4-dihydroxybenzyl alcohol and ethyl propionate.
Figure 21 shows the reaction conversion rate of the enzymatic transesterification reaction of 3,4-dihydroxybenzyl alcohol and ethyl propionate.
본 발명은 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 보존제를 제공한다:The present invention provides a preservative comprising a compound of Formula 1:
[화학식 1][Formula 1]
상기 R1은 C1 내지 C6의 알킬일 수 있다. 구체적으로, 상기 R1은 C1 내지 C3의 알킬일 수 있다.R 1 may be C1 to C6 alkyl. Specifically, R 1 may be C1 to C3 alkyl.
상기 R2는 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬일 수 있다. 구체적으로, 상기 R2는 수소 또는 C1 내지 C3의 알킬일 수 있다.R 2 may be hydrogen or C1 to C6 alkyl. Specifically, R 2 may be hydrogen or C1 to C3 alkyl.
알킬은 직쇄 또는 분지쇄 알킬일 수 있다.Alkyl can be straight or branched chain alkyl.
용어 "보존제" 는 오염을 일으키는 물질로부터 조성물을 보존하기 위해 조성물에 통상적으로 첨가되는 물질을 의미한다.The term “preservative” refers to a substance that is customarily added to a composition to preserve the composition from substances causing contamination.
화학식 1의 화합물은 4-하이드록시-3-메톡시벤질 프로피오네이트(4-hydroxy-3-methoxybenzyl propionate);The compound of
4-하이드록시-3-메톡시벤질 아세테이트(4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate);4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate;
4-하이드록시-3-메톡시벤질 부티레이트(4-hydroxy-3-methoxybenzyl butyrate); 4-hydroxy-3-methoxybenzyl butyrate;
3.4-디하이드록시벤질 프로피오네이트(3,4-dihydroxybenzyl propionate); 3.4-dihydroxybenzyl propionate;
3,4-디하이드록시벤질 아세테이트(3,4-dihydroxybenzyl acetate); 및 3,4-dihydroxybenzyl acetate; And
3,4-디하이드록시벤질 부티레이트(3,4-dihydroxybenzyl butyrate)로With 3,4-dihydroxybenzyl butyrate
이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.It may be at least one selected from the group consisting of.
4-하이드록시-3-메톡시벤질 프로피오네이트; 4-하이드록시-3-메톡시벤질 아세테이트; 4-하이드록시-3-메톡시벤질 부티레이트; 3,4-디하이드록시벤질 프로피오네이트; 3,4-디하이드록시벤질 아세테이트 및 3,4-디하이드록시벤질 부티레이트는 항미생물 및/또는 항박테리아 및/또는 항진균 효과를 나타낼 수 있다.4-hydroxy-3-methoxybenzyl propionate; 4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate; 4-hydroxy-3-methoxybenzyl butyrate; 3,4-dihydroxybenzyl propionate; 3,4-dihydroxybenzyl acetate and 3,4-dihydroxybenzyl butyrate may exhibit antimicrobial and/or antibacterial and/or antifungal effects.
4-하이드록시-3-메톡시벤질 프로피오네이트; 4-하이드록시-3-메톡시벤질 아세테이트; 4-하이드록시-3-메톡시벤질 부티레이트; 3,4-디하이드록시벤질 프로피오네이트; 3,4-디하이드록시벤질 아세테이트 및 3,4-디하이드록시벤질 부티레이트는 각각 다른 균에 대해 항균 효과를 나타낼 수 있다.4-hydroxy-3-methoxybenzyl propionate; 4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate; 4-hydroxy-3-methoxybenzyl butyrate; 3,4-dihydroxybenzyl propionate; 3,4-dihydroxybenzyl acetate and 3,4-dihydroxybenzyl butyrate may each exhibit antibacterial effects against different bacteria.
4-하이드록시-3-메톡시벤질 프로피오네이트; 4-하이드록시-3-메톡시벤질 아세테이트; 4-하이드록시-3-메톡시벤질 부티레이트; 3,4-디하이드록시벤질 프로피오네이트; 3,4-디하이드록시벤질 아세테이트 및 3,4-디하이드록시벤질 부티레이트 중 복수의 화합물을 혼합하여 보존제로 사용할 수 있다.4-hydroxy-3-methoxybenzyl propionate; 4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate; 4-hydroxy-3-methoxybenzyl butyrate; 3,4-dihydroxybenzyl propionate; A plurality of compounds among 3,4-dihydroxybenzyl acetate and 3,4-dihydroxybenzyl butyrate may be mixed and used as a preservative.
본 발명 보존제는 세균, 곰팡이 및 효모 중 적어도 하나에 대한 항균력을 나타낼 수 있다. 본 발명 보존제는 항미생물 및/또는 항박테리아 및/또는 항진균제로서 사용될 수 있다.The preservative of the present invention may exhibit antibacterial activity against at least one of bacteria, fungi and yeast. The preservatives of the present invention can be used as antimicrobial and/or antibacterial and/or antifungal agents.
세균은 엔테로코커스(Enterococcus) 속, 에셰리키아(Escherichia)속, 스타필로코커스(Staphylococcus) 속, 슈도모나스(Pseudomonas) 속 및 버크홀데리아(Burkholderia) 속 중 적어도 하나일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 세균은 엔테로코쿠스 페칼리스(Enterococcus faecalis), 에셰리키아 콜라이(Escherichia coli), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 슈도모나스 아에루기노사(Pseudomonas aeruginosa), 버크홀데리아 세파시아 (Burkholderia cepacia)일 수 있다.Bacteria may be any of Enterococcus (Enterococcus) genus, the Escherichia (Escherichia) genus, Staphylococcus (Staphylococcus) genus Pseudomonas (Pseudomonas) in and Burke holde Liao at least one of the inside (Burkholderia), but is not limited thereto. For example, bacteria are Enterococcus faecalis , Escherichia coli , Staphylococcus aureus , Pseudomonas aeruginosa , Burkholderia sepacia ( Burkholderia cepacia ).
곰팡이는 아스퍼질러스(Aspergillus) 속일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 곰팡이는 아스퍼질러스 니제르(Aspergillus niger) 일 수 있다.The fungus may be of the genus Aspergillus , but is not limited thereto. For example, the fungus may be Aspergillus niger.
효모는 칸디다(Candida) 속일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 효모는 칸디다 알비칸스(Candida albicans)일 수 있다.Yeast may be of the genus Candida , but is not limited thereto. For example, the yeast may be Candida albicans.
본 발명 보존제는 화장품 보존제, 식품 보존제 및 의약품 보존제 중 적어도 하나일 수 있다.The preservative of the present invention may be at least one of a cosmetic preservative, a food preservative, and a pharmaceutical preservative.
본 발명 보존제는 화장료 조성물, 제약 조성물 또는 식품 조성물에 포함되어 미생물의 오염으로부터 상기 조성물을 보존시킬 수 있는 보존력을 나타낼 수 있다.The preservative of the present invention may be included in a cosmetic composition, a pharmaceutical composition, or a food composition to exhibit a preservative power capable of preserving the composition from contamination by microorganisms.
용어 “보존력”이란 제품의 변질을 막고 원래 상태를 유지하도록 할 수 있는 방어력을 의미한다.The term "preservation power" refers to the defense power that can prevent the product from deteriorating and maintain its original state.
본 발명 보존제는 보존제가 포함된 화장료 조성물, 제약 조성물 또는 식품 조성물 질감, 색상 또는 냄새를 손상시키지 않을 수 있다.The preservative of the present invention may not impair the texture, color, or odor of a cosmetic composition, pharmaceutical composition or food composition containing the preservative.
본 발명 보존제는 상기 화학식 1의 화합물 외의 공지 화학 방부제를 함유하지 않을 수 있다.The preservative of the present invention may not contain known chemical preservatives other than the compound of
본 발명 보존제는 파라벤류, 페녹시에탄올 등의 화학 방부제를 포함하지 않을 수 있으며, 그 경우 화학 방부제 사용에 따른 독성, 피부자극, 알레르기 유발 등의 문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명 보존제는 파라벤류의 종래 화학 방부제의 보존력 또는 항균력과 유사하거나, 보다 우수한 보존력 또는 항균력을 나타낼 수 있다.The preservative of the present invention may not contain chemical preservatives such as parabens and phenoxyethanol, and in that case, problems such as toxicity, skin irritation, and allergy caused by the use of chemical preservatives can be solved. In addition, the preservative of the present invention may exhibit the preservative power or antibacterial power similar to or superior to the preservative power or antibacterial power of the conventional chemical preservatives of parabens.
또한, 본 발명은 보존제 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preparing a preservative.
본 발명 보존제 제조 방법은 리파아제 존재 하에 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3의 화합물, 및 하기 화학식 4의 화합물을 반응시키는 단계(이하, 기질 반응 단계)를 포함할 수 있다.The method for preparing a preservative of the present invention may include reacting a compound of
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서, R3은 C1 내지 C6의 알킬일 수 있다. 구체적으로 R3은 C1 내지 C3의 알킬일 수 있다.In
상기 화학식 2에서, R6은 C1 내지 C6의 알킬일 수 있다. 구체적으로 R6은 C1 내지 C3의 알킬일 수 있다.In
[화학식 3][Formula 3]
상기 화학식 3에서, R4는 C1 내지 C6의 알킬일 수 있다. 구체적으로 R4는 C1 내지 C3의 알킬일 수 있다.In
[화학식 4][Formula 4]
상기 화학식 4에서, R5는 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬일 수 있다. 구체적으로 R5는 C1 내지 C3의 알킬일 수 있다.In
화학식 4의 화합물은 페놀계 알코올일 수 있다. 예컨대, 화학식 4의 화합물은 바닐린 알코올 또는 3,4-디하이드록시벤질 알코올일 수 있다.The compound of
바닐린 알코올 또는 3,4-디하이드록시벤질 알코올은 천연적으로 얻어진 것이거나 합성된 것일 수 있다. 바닐린 알코올은 천연 페놀계 화합물인 바닐린의 환원 반응을 통해 생산된 것일 수 있다.Vanillin alcohol or 3,4-dihydroxybenzyl alcohol may be naturally obtained or synthesized. Vanillin alcohol may be produced through a reduction reaction of vanillin, a natural phenolic compound.
기질 반응 단계에서 상기 화학식 2의 화합물 및 화학식 3의 화합물은 아실 주개(acyl donor), 상기 화학식 4의 화합물은 아실 받개(acyl acceptor)로 사용된다.In the substrate reaction step, the compound of
기질 반응 단계에서 아실 주개로 화학식 3의 화합물을 사용하는 경우, 부산물로서 글리세롤이 생성된다.When the compound of
글리세롤은 화장품의 보습성분으로 사용되는 대표적인 물질이기 때문에 본 발명 제조방법으로 제조된 보존제를 화장료 보존제로 사용하는 경우 반응 후 생산된 물질로부터 부산물을 제거하는 별도의 분리 공정이 필요하지 않아 경제적이다.Since glycerol is a representative material used as a moisturizing component of cosmetics, when the preservative prepared by the method of the present invention is used as a preservative for cosmetics, it is economical because a separate separation process for removing by-products from the material produced after the reaction is not required.
기질 반응 단계는 무용매 하에서 수행되는 것일 수 있다. 이는 상기 화학식 2의 화합물 또는 상기 화학식 3의 화합물이 액상의 기질인바 별도의 유기용매가 필요하지 않기 때문이다.The substrate reaction step may be performed under no solvent. This is because a separate organic solvent is not required since the compound of
기질 반응 단계에 사용되는 리파아제는 당 분야에 공지된 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예컨대 리파아제는 Candida antarctica lipase(CAL), Rhizomucor miehei lipase(RML), Rhizopus javanicus lipase(RJL), Rhizopus delemar lipase(RDL), Aspergillus niger lipase(ANL), Aspergillus oryzae lipase(AOL), Candida cylindracea lipase(CCL), Pseudomonas fluorescence lipase(PFL), porcine pancreatic lipase(PPL) 및 이들의 고정화된 형태(예를 들면, Novozym 435TM )로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The lipase used in the substrate reaction step can be used without limitation, known in the art. For example, the lipase may be Candida antarctica lipase (CAL), Rhizomucor miehei lipase (RML), Rhizopus javanicus lipase (RJL), Rhizopus delemar lipase (RDL). , Aspergillus niger lipase (ANL), Aspergillus oryzae lipase (AOL), Candida cylindracea lipase (CCL), Pseudomonas fluorescence lipase (PFL), porcine pancreatic lipase (PPL) and immobilized forms thereof (e.g. Novozym 435 TM ) It may be at least one selected from the group consisting of.
기질 반응 단계에 사용되는 리파아제의 농도는 50 U/mL 이하일 수 있고, 예컨대, 50 U/mL 이하, 45 U/mL 이하, 40 U/mL 이하, 35 U/mL 이하, 30 U/mL 이하, 25 U/mL 이하, 20 U/mL 이하, 15 U/mL 이하, 10 U/mL 이하 또는 5 U/mL 이하일 수 있다. 기질 반응 단계에 사용되는 리파아제 농도의 하한은 0.1 U/mL, 0.5 U/mL, 1 U/mL, 1.5 U/mL, 2 U/mL, 2.5 U/mL, 3 U/mL, 3.5 U/mL, 4 U/mL 또는 4.5 U/mL일 수 있다.The concentration of lipase used in the substrate reaction step may be 50 U/mL or less, for example, 50 U/mL or less, 45 U/mL or less, 40 U/mL or less, 35 U/mL or less, 30 U/mL or less, It may be 25 U/mL or less, 20 U/mL or less, 15 U/mL or less, 10 U/mL or less, or 5 U/mL or less. The lower limit of the lipase concentration used in the substrate reaction step is 0.1 U/mL, 0.5 U/mL, 1 U/mL, 1.5 U/mL, 2 U/mL, 2.5 U/mL, 3 U/mL, 3.5 U/mL. , 4 U/mL or 4.5 U/mL.
기질 반응 단계에서 바닐린산 대신 화학식 4의 화합물을 반응물로 하는 경우 50 U/mL 이하 농도의 리파아제 존재하에서도 반응 전환율(Reaction conversion)이 높다. 반면, 화학식 4의 화합물이 아닌 바닐린산을 반응물로 하여 동일한 반응생성물을 얻고자 하는 경우, 상기 농도보다 약 8배 높은 농도의 리파아제 존재하에 반응을 수행하더라도 반응 전환율이 높지 않다.When the compound of
상기 기질 반응 단계는 70℃ 이하의 온도 조건에서 수행되는 것일 수 있다. 예컨대, 상기 기질 반응 단계는 70℃ 이하, 65℃ 이하, 60℃ 이하, 55℃ 이하, 50℃ 이하, 45℃ 이하, 40℃ 이하, 35℃ 이하, 30℃ 이하, 25℃ 이하, 20℃ 이하, 15℃ 이하, 10℃ 이하 또는 5℃ 이하의 온도 조건에서 수행되는 것일 수 있다. 기질 반응 단계의 온도조건 하한은 5℃, 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃ 또는 35℃일 수 있다.The substrate reaction step may be performed under a temperature condition of 70° C. or less. For example, the substrate reaction step is 70°C or less, 65°C or less, 60°C or less, 55°C or less, 50°C or less, 45°C or less, 40°C or less, 35°C or less, 30°C or less, 25°C or less, 20°C or less , It may be performed under a temperature condition of 15°C or less, 10°C or less, or 5°C or less. The lower limit of the temperature condition of the substrate reaction step may be 5°C, 10°C, 15°C, 20°C, 25°C, 30°C or 35°C.
기질 반응 단계에서 사용되는 기질의 종류나 농도 등에 따라 반응 온도 조건이 달라질 수 있으나, 화학식 4의 화합물을 반응물로하는 경우 70℃ 이하의 낮은 온도 조건에서도 반응 전환율이 높다. 반면, 화학식 4의 화합물이 아닌 바닐린산을 반응물로 하여 동일한 반응생성물을 얻고자 하는 경우, 70℃를 초과하는 고온의 조건에서 반응을 수행하더라도 반응 전환율이 높지 않다.Although the reaction temperature conditions may vary depending on the type or concentration of the substrate used in the substrate reaction step, the reaction conversion rate is high even at a low temperature condition of 70° C. or less when the compound of
상기 기질 반응 단계는 상기 반응은 10시간 이하의 시간 동안 수행되는 것일 수 있다. 예컨대, 상기 기질 반응 단계는 10시간 이하, 9시간 이하, 8시간 이하, 7시간 이하, 6시간 이하, 5시간 이하, 4시간 이하, 3시간 이하, 2시간 이하 또는 1시간 이하의 시간 동안 수행되는 것일 수 있다. 기질 반응 단계의 반응 수행 시간 하한은 30분, 1시간 또는 1시간 30분일 수 있다.In the substrate reaction step, the reaction may be performed for a period of 10 hours or less. For example, the substrate reaction step is performed for a time period of 10 hours or less, 9 hours or less, 8 hours or less, 7 hours or less, 6 hours or less, 5 hours or less, 4 hours or less, 3 hours or less, 2 hours or less, or 1 hour or less. It can be. The lower limit of the reaction execution time in the substrate reaction step may be 30 minutes, 1 hour, or 1
기질 반응 단계에서 바닐린산 대신 화학식 4의 화합물을 사용하는 경우 10시간 이하의 짧은 시간 동안 반응시키더라도 반응 전환율이 높다. 반면, 화학식 4의 화합물이 아닌 바닐린산을 반응물로 하여 동일한 반응생성물을 얻고자 하는 경우, 10시간을 초과하는 시간 동안 반응을 수행하더라도 반응 전환율이 높지 않다.When the compound of
기질 반응 단계에서 사용되는 화학식 4의 화합물의 농도는 10 내지 300 mM 일 수 있으며, 예컨대, 바닐린 알코올의 농도는 10 내지 300 mM, 20 내지 290 mM, 30 내지 280 mM, 40 내지 270 mM, 50 내지 260 mM, 60 내지 250 mM, 70 내지 240 mM, 80 내지 230 mM, 90 내지 220 mM, 100 내지 210 mM, 110 내지 200 mM, 120 내지 190 mM, 130 내지 180 mM, 140 내지 170 mM, 150 내지 160 mM 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The concentration of the compound of
기질 반응 단계는 화학식 2의 화합물과 화학식 4의 화합물을 1 내지 200:1의 몰 비로 반응시키는 것일 수 있다. 예를 들어, 기질 반응 단계는 화학식 2의 화합물과 화학식 4의 화합물을 1 내지 200:1, 10 내지 100:1, 20 내지 50:1, 30 내지 50:1의 몰 비로 반응시키는 것일 수 있으며, 구체적으로, 30 내지 50:1의 몰비로 반응시키는 것일 수 있다.The substrate reaction step may be to react the compound of
기질 반응 단계는 화학식 3의 화합물과 화학식 4의 화합물을 1 : 1 내지 3 몰비로 반응시키는 것일 수 있다. 예컨대, 기질 반응 단계는 화학식 3의 화합물과 화학식 4의 화합물을 1 : 1 내지 3 몰비 또는 1 : 1.5 내지 2.5 몰비로 반응시키는 것일 수 있다.The substrate reaction step may be to react the compound of
추가로, 본 발명은 전술한 보존제를 포함하는 화장료 조성물을 제공할 수 있다.Additionally, the present invention can provide a cosmetic composition comprising the preservative described above.
본 발명 화장료 조성물은 전술한 보존제를 포함함으로써 우수한 보존력 및 안전성을 나타낸다.The cosmetic composition of the present invention exhibits excellent preservation power and safety by including the preservative described above.
본 발명 화장료 조성물에 포함되는 보존제의 함량은 원하는 보존력을 확보할 수 있기만 하면 특별히 한정되는 것은 아니며, 당업자는 원하는 보존력의 정도에 따라 적절한 그 함량을 결정할 수 있다.The content of the preservative contained in the cosmetic composition of the present invention is not particularly limited as long as the desired preservative power can be secured, and those skilled in the art can determine the appropriate content according to the degree of desired preservative power.
본 발명 보존제는 화장료 조성물 전체에 대해 0.01 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 예컨대, 본 발명 보존제는 화장료 조성물 전체에 대해 0.01 내지 20 중량%, 0.1 내지 10 중량%, 0.1 내지 5 중량%, 또는 0.1 내지 2 중량% 로 포함될 수 있다.The preservative of the present invention may be included in an amount of 0.01 to 20% by weight based on the total cosmetic composition. For example, the preservative of the present invention may be included in an amount of 0.01 to 20% by weight, 0.1 to 10% by weight, 0.1 to 5% by weight, or 0.1 to 2% by weight based on the total cosmetic composition.
화장료 조성물은 공지된 임의의 제형일 수 있으며, 예컨대, 스킨, 에멀젼, 크림, 선크림, 파운데이션, 에센스, 젤, 팩, 마스크팩, 폼클렌저, 바디클렌저, 유연화장수, 아이라이너, 샴푸, 린스, 비누, 정발제, 양모제, 헤어크림, 헤어 스타일링 젤, 윤활제, 치약 및 물티슈로 이루어진 군에서 선택된 하나의 제형일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The cosmetic composition may be any known formulation, for example, skin, emulsion, cream, sun cream, foundation, essence, gel, pack, mask pack, foam cleanser, body cleanser, softening lotion, eyeliner, shampoo, conditioner, soap , Hairdressing agent, wool agent, hair cream, hair styling gel, lubricant, toothpaste, and may be one formulation selected from the group consisting of wet tissues, but is not limited thereto.
본 발명 화장료 조성물은 제형에 따라 본 발명 보존제의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 공지의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명 화장료 조성물은 담체, 유화제, 보습제, 피부컨디셔닝제, 계면활성제, 킬레이팅제, 산화방지제, 살균제, 안정화제, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 첨가제를 더 포함할 수 있다.The cosmetic composition of the present invention may further contain known additives within a range that does not impair the effect of the preservative of the present invention depending on the formulation. For example, the cosmetic composition of the present invention further comprises an additive selected from the group consisting of a carrier, an emulsifier, a moisturizer, a skin conditioning agent, a surfactant, a chelating agent, an antioxidant, a fungicide, a stabilizer, and any combination thereof. I can.
담체는 동물섬유, 식물섬유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라가칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크, 산화아연, 락토오스, 실리카, 알루미늄 하이드록사이드, 칼슘 실리케이트, 폴리아미드 파우더, 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌글리콜, 액상 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르, 미세결정 셀룰로오스, 알루미늄 메타하이드록사이드, 벤토나이트, 아가 또는 트라가칸트, 지방족 알코올 설페이트, 지방족 알코올 에테르 설페이트, 설포숙신산 모노에스테르, 이세티오네이트, 이미다졸리늄 유도체, 메틸타우레이트, 사르코시네이트, 지방산 아미드 에테르 설페이트, 알킬아미도베타인, 지방족 알코올, 지방산 글리세라이드, 지방산 디에탄올아미드, 식물성 오일, 리놀린 유도체 및 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Carrier is animal fiber, plant fiber, wax, paraffin, starch, tragacanth, cellulose derivative, polyethylene glycol, silicone, bentonite, silica, talc, zinc oxide, lactose, silica, aluminum hydroxide, calcium silicate, polyamide powder , Water, ethanol, isopropanol, ethyl carbonate, ethyl acetate, benzyl alcohol, benzyl benzoate, propylene glycol, 1,3-butyl glycol oil, glycerol aliphatic ester, polyethylene glycol, liquid diluent, ethoxylated isostearyl alcohol, polyoxy Ethylene sorbitol ester, polyoxyethylene sorbitan ester, microcrystalline cellulose, aluminum metahydroxide, bentonite, agar or tragacanth, aliphatic alcohol sulfate, aliphatic alcohol ether sulfate, sulfosuccinic acid monoester, isethionate, imidazoli In the group consisting of nium derivatives, methyltaurates, sarcosinates, fatty acid amide ether sulfates, alkylamidobetaines, fatty alcohols, fatty acid glycerides, fatty acid diethanolamides, vegetable oils, linoline derivatives and ethoxylated glycerol fatty acid esters It may be at least one selected, but is not limited thereto.
유화제는 유동 파라핀, 세틸옥타노에이트 및 스테아린산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The emulsifier may be at least one selected from the group consisting of liquid paraffin, cetyloctanoate, and stearic acid, but is not limited thereto.
보습제는 글리세린 및 글리세릴 스테아레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The moisturizing agent may be at least one selected from the group consisting of glycerin and glyceryl stearate, but is not limited thereto.
피부 컨디셔닝제는 사리클로메치콘 및 디메치콘으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The skin conditioning agent may be at least one selected from the group consisting of saliclomethicone and dimethicone, but is not limited thereto.
계면활성제는 세토스테아릴알코올, 트리에탄올아민 및 카복시비닐폴리머로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The surfactant may be at least one selected from the group consisting of cetostearyl alcohol, triethanolamine, and carboxyvinyl polymer, but is not limited thereto.
킬레이팅제는 에틸렌디아민테트라아세트산나트륨(EDTA), α-하이드록시 지방산, 락토페린, α-하이드록시산, 시트르산, 락트산, 말산, 빌리루빈 및 빌리버딘(biliverdin)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The chelating agent may be at least one selected from the group consisting of sodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA), α-hydroxy fatty acid, lactoferrin, α-hydroxy acid, citric acid, lactic acid, malic acid, bilirubin, and biliverdin. However, it is not limited thereto.
산화 방지제는 부틸히드록시아니솔, 디부틸히드록시톨루엔 및 프로필 갈레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The antioxidant may be at least one selected from the group consisting of butylhydroxyanisole, dibutylhydroxytoluene, and propyl gallate, but is not limited thereto.
이외에도, 본 발명 화장료 조성물은 유지 성분, 에몰리언트제, 유기 안료, 무기 안료, 유기 분체, 자외선 흡수제, pH 조절제, 알코올, 색소, 향료, 혈행 촉진제, 냉감제 및 제한제 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the cosmetic composition of the present invention may further include at least one of a fat or oil component, an emollient agent, an organic pigment, an inorganic pigment, an organic powder, an ultraviolet absorber, a pH adjuster, an alcohol, a colorant, a fragrance, a blood circulation accelerator, a cooling agent, and a limiting agent. However, it is not limited thereto.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명한다.Hereinafter, examples will be described in detail to illustrate the present invention in detail.
비교예 : 바닐린산을 이용한 보존제 제조Comparative Example: Preparation of a preservative using vanillic acid
파라벤과 유사한 구조의 화합물을 합성하기 위해, 천연 페놀계 화합물인 바닐린산(vanillic acid)의 효소적 에스터화 반응을 수행하였다. 아실 주개로 바닐린산을 사용하였고, 아실 받개로 n-프로판올(n-propanol)을 사용하였다. 액상인 n-프로판올 기질을 과량으로 사용하여 용매를 대체함으로써 무용매 시스템으로 반응을 수행하였다(도 1 참조). 가장 대표적인 리파아제인 Novozym 435를 리파아제 효소로 사용하였다.In order to synthesize a compound having a structure similar to that of paraben, an enzymatic esterification reaction of vanillic acid, a natural phenolic compound, was performed. Vanillic acid was used as an acyl donor, and n-propanol was used as an acyl acceptor. The reaction was carried out in a solvent-free system by replacing the solvent by using an excess of the liquid n-propanol substrate (see Fig. 1). Novozym 435, the most representative lipase, was used as the lipase enzyme.
구체적으로, 바닐린산과 n-프로판올 사이의 에스터화 반응은 무용매 시스템으로 바닐린산의 농도 83 mM (몰비; 바닐린산 : n-프로판올 = 1 : 160) 기준, 총 부피 2.4 mL, molecular sieves 20 mg/mL, 효소농도 420 U/mL, 70 °C, 300 rpm 으로 multi-hot plate에서 10 시간 이상 반응시켰다. 이 때 반응 시간 별로 분취하여 20배 희석한 후 275 nm조건에서 HPLC에서 분석을 진행하였다(도 2 참조). 그 결과, 경우 5 % 이내의 매우 낮은 반응 전환율(conversion)을 나타내었다.Specifically, the esterification reaction between vanillic acid and n-propanol is a solvent-free system based on a concentration of vanillic acid of 83 mM (molar ratio; vanillic acid: n-propanol = 1: 160), a total volume of 2.4 mL,
실시예 1 : 바닐린 알코올과 짧은 사슬 에스터를 이용한 보존제 제조Example 1: Preparation of a preservative using vanillin alcohol and short chain ester
1. 제조 방법1. Manufacturing method
전환율이 매우 낮은 바닐린산과 n-프로판올 사이의 에스터화 반응(비교예 1) 대신, 천연 페놀계 화합물인 바닐린 알코올을 아실 받개(acyl acceptor) 기질로, 짧은 사슬 에스터(short chain ester)를 아실 주개(acyl donor) 기질로 사용하여 효소적 트랜스에스터화 반응을 진행하였다.Instead of the esterification reaction between vanillic acid and n-propanol, which has a very low conversion rate (Comparative Example 1), vanillin alcohol, a natural phenolic compound, is used as an acyl acceptor substrate, and a short chain ester is used as an acyl donor ( acyl donor) was used as a substrate for enzymatic transesterification.
짧은 사슬 에스터는 하기 반응에서 사용된 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 에틸 프로피오네이트(ethyl propionate), 에틸 부티레이트(ethyl butyrate)를 포함하는 것으로, 에스터기(-COO-)에 짧은 사슬의 탄화수소(예컨대 C1-6의 탄소수를 갖는 사슬)가 결합된 화합물을 의미한다.The short-chain ester includes ethyl acetate, ethyl propionate, and ethyl butyrate used in the following reaction, and is a short-chain hydrocarbon (for example, in the ester group (-COO-)). It refers to a compound to which a chain having C1-6 carbon atoms) is bonded.
1-1. 4-하이드록시-3-메톡시벤질 프로피오네이트(4-hydroxy-3-methoxybenzyl propionate) 제조1-1. Preparation of 4-hydroxy-3-methoxybenzyl propionate
천연 페놀계 화합물인 바닐린 알코올을 아실 받개 기질로, 에틸 프로피오네이트를 아실 주개 기질로 사용하여 효소적 트랜스에스터화 반응을 수행하였다. 이때 액상인 에틸 프로피오네이트로 용매를 대체함으로써 무용매 시스템으로 반응을 수행하였다(도 3 참조). An enzymatic transesterification reaction was performed using vanillin alcohol, a natural phenolic compound, as an acyl acceptor substrate and ethyl propionate as an acyl donor substrate. At this time, the reaction was carried out in a solvent-free system by replacing the solvent with ethyl propionate as a liquid (see FIG. 3).
구체적으로, 20 mL 용량의 유리 바이알에 액상의 에틸 프로피오네이트 (총 부피 2 mL)와 고상의 바닐린 알코올 (50, 100, 200 mM)을 준비하고 완전히 녹였다. 에틸 프로피오네이트와 50mM 바닐린 알코올의 몰비는 173:1, 에틸 프로피오네이트와 100mM 바닐린 알코올의 몰비는 87:1, 에틸 프로피오네이트와 200mM 바닐린 알코올의 몰비는 43:1로 반응시켰다.Specifically, liquid ethyl propionate (
바닐린 알코올과 에틸 프로피오네이트 사이의 트랜스에스터화 반응의 부산물로 생성되는 에탄올의 제거를 위해 molecular sieves (4Å) 20 mg/mL를 위 용액에 넣어 함께 준비하였다. 준비된 용액에 Novozym 435 (5, 10, 20 U/mL)를 첨가하고 반응을 개시하였다. Shaking incubator에 반응 용액을 35°C ~40 °C, 200 rpm으로 최대 5 시간 동안 반응시켰다.In order to remove ethanol, which is produced as a by-product of the transesterification reaction between vanillin alcohol and ethyl propionate, 20 mg/mL of molecular sieves (4Å) was added to the above solution and prepared together. Novozym 435 (5, 10, 20 U/mL) was added to the prepared solution and the reaction was initiated. The reaction solution was reacted in a shaking incubator at 35 °C to 40 °C and 200 rpm for up to 5 hours.
트랜스에스터화 반응의 수행은 High Performance Liquid Chromatography (HPLC)로 분석하여 확인하였다. 반응 시간에 따라 원액에서 10 μL를 분취하고, HPLC grade methanol 로 30 배 희석하여 HPLC 분석을 진행하였다. HITACHI 사의 Primaide PM 1000 Series HPLC 로 분석을 진행하였으며 분리를 위해 TSKgel® ODS-100Z C18 Column (4.6 mm × 15 cm, 5 μm particle size; Tosoh Bioscience GmbH, Stuttgart, Germany)를 사용하였다. 용출(elution) 조건은 용매 A: methanol 100 %, 용매 B: acetic acid 0.1 % (with HPLC grade water), 용매 C: water 100 % 로 준비하여 1 mL/min의 유속으로 설정하여 분석을 진행하였다. 용출 시간 조건은 다음과 같다; 0-2 min: A 50 % - B 50 %, 2-7 min: A 90 % - B 10 %, 7-10 min: A 90 % - B 10 %, 10-15 min: A 50 % - B 50 %. 모든 시료는 280 nm에서 Diode Array Detector (DAD)을 통해 검출하였다.The performance of the transesterification reaction was confirmed by analysis by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Depending on the reaction time, 10 μL was aliquoted from the stock solution, diluted 30 times with HPLC grade methanol, and subjected to HPLC analysis. Analysis was performed by HITACHI's Primaide PM 1000 Series HPLC, and TSKgel® ODS-100Z C18 Column (4.6 mm × 15 cm, 5 μm particle size; Tosoh Bioscience GmbH, Stuttgart, Germany) was used for separation. The elution conditions were prepared with solvent A:
효소 농도 10 U/mL, molecular sieves 20 mg/mL, 35 °C, 200 rpm 조건으로 고정시키고, 바닐린 알코올의 농도 50, 100, 200 mM로 달리하여 반응시키더라도 바닐린 알코올의 농도에 관계없이 반응 전환율은 90%이상으로 나타났다(도 4 참조).Enzyme concentration 10 U/mL,
바닐린 알코올 농도 100 mM, molecular sieves 20 mg/mL, 35 °C, 200 rpm 조건으로 고정시키고, 효소 농도를 5, 10, 20 U/mL로 달리하여 반응시키더라도 효소 농도에 관계없이 반응 전환율은 90%이상으로 나타났다(도 5 참조).
도 4 및 도 5에 나타난 것처럼, 반응 기질로 바닐린산 대신 바닐린 알코올을 사용함으로써 전환율을 크게 향상시킬 수 있었다.As shown in FIGS. 4 and 5, the conversion rate could be greatly improved by using vanillin alcohol instead of vanillic acid as a reaction substrate.
추가적으로, 바닐린 알코올 100 mM, 200 mM의 농도에서 나머지 조건은 동일하게 하고, 20 mg/mL의 molecular sieves (4Å)의 처리 유무(W/ m.s.: molecular sieves 처리, W/o m.s.: molecular sieves 무처리) 에 따른 3시간 동안 반응 후의 전환율을 비교하였다. 그 결과, molecular sieves를 처리하는 것이 더 높은 전환율을 나타내게 함을 알 수 있었다(도 6 참조).Additionally, at the concentration of
반응이 완료된 반응 원액은 15 mL centrifuge tube에 옮긴 후, 10~15분간 10,000 rpm의 원심분리를 통해 molecular sieves (4Å) 와 효소를 분리하여 제거하였다. 반응하지 않고 남은 액상 에틸 프로피오네이트를 제거하고 농축을 진행하기 위해 60°C의 vacuum rotary evaporator에서 30∼40분 동안 증발을 진행시켰다. 회수된 생성물은 진공 상태의 desiccator에 2~3일 보관 후 에틸 프로피오네이트를 완전히 제거하였다. 최종적으로 얻은 물질의 화학적 구조를 400 MHz H1-NMR을 통해 분석하였고, 분석 결과 4-하이드록시-3-메톡시벤질 프로피오네이트 (바닐린 프로피오네이트)의 화학 구조와 일치하였다(도 7 참조).After the reaction was completed, the reaction stock solution was transferred to a 15 mL centrifuge tube, and then molecular sieves (4Å) and enzyme were separated and removed through centrifugation at 10,000 rpm for 10 to 15 minutes. Evaporation was performed for 30-40 minutes in a vacuum rotary evaporator at 60°C to remove the liquid ethyl propionate remaining without reaction and to proceed with concentration. The recovered product was stored in a vacuum desiccator for 2 to 3 days, and then ethyl propionate was completely removed. The chemical structure of the finally obtained material was analyzed through 400 MHz H 1 -NMR, and the analysis result was consistent with the chemical structure of 4-hydroxy-3-methoxybenzyl propionate (vanillin propionate) (see FIG. 7 ). ).
1-2. 4-하이드록시-3-메톡시벤질 아세테이트 (4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate) 제조1-2. Preparation of 4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate
아실 주개로 에틸 프로피오네이트 대신 이보다 탄소수가 하나 적은 에틸 아세테이트를 이용하고, 나머지는 실시예 1의 1-1과 동일한 조건 하에서 반응을 진행하였다.Instead of ethyl propionate as an acyl donor, ethyl acetate with one less carbon number was used, and the rest were reacted under the same conditions as in Example 1 1-1.
에틸 아세테이트에 바닐린 알코올 100 mM, 효소 10 U/mL, molecular sieves 20 mg/mL, 35 °C, 200 rpm의 조건으로 5시간 동안 효소적 트랜스에스터화 반응을 진행하였다(도 8 참조: 바닐린 알코올 및 에틸 아세테이트를 반응물로 한 효소적 트랜스에스터화 반응). 반응 생성물로 4-하이드록시-3-메톡시벤질 아세테이트(바닐린 아세테이트)가 생성되었다. 전술한 에틸 아세테이트와 바닐린 알코올의 반응은 90% 이상의 높은 반응 전환율을 나타내었다(도 10 참조).The enzymatic transesterification reaction was carried out for 5 hours under the conditions of ethyl acetate with
반응이 완료된 반응 원액은 15 mL centrifuge tube에 옮긴 후, 10 ∼ 15 분간 10,000 rpm의 원심분리를 통해 molecular sieves (4Å) 와 효소를 분리하여 제거하였다. 반응하지 않고 남은 액상 ethyl acetate를 제거하고 농축을 진행하기 위해 50 °C 의 vacuum rotary evaporator에 30 ∼ 40 분간 증발을 진행시켰다. 회수된 생성물은 진공상태의 desiccator에 2 ~ 3일 보관 후 완전히 건조되었다. 최종적으로 얻은 물질의 화학적 구조를 400 MHz H1-NMR을 통해 분석한 결과, 4-하이드록시-3-메톡시벤질 아세테이트의 화학 구조와 일치하였다(도 9 참조).After the reaction was completed, the reaction stock solution was transferred to a 15 mL centrifuge tube, and then molecular sieves (4Å) and enzyme were separated and removed through centrifugation at 10,000 rpm for 10 to 15 minutes. Evaporation was performed for 30 to 40 minutes in a vacuum rotary evaporator at 50 °C to remove the remaining liquid ethyl acetate without reaction and to proceed with concentration. The recovered product was completely dried after storage for 2 to 3 days in a vacuum desiccator. As a result of analyzing the chemical structure of the finally obtained material through 400 MHz H 1 -NMR, it was consistent with the chemical structure of 4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate (see FIG. 9).
1-3. 4-하이드록시-3-메톡시벤질 부티레이트 (4-hydroxy-3-methoxybenzyl butyrate) 제조1-3. Preparation of 4-hydroxy-3-methoxybenzyl butyrate
아실 주개로 에틸 프로피오네이트 대신 이보다 탄소수가 하나 많은 에틸 부티레이트를 이용하고, 나머지는 실시예 1의 1-1과 동일한 조건 하에서 반응을 진행하였다.Instead of ethyl propionate as an acyl donor, ethyl butyrate with one more carbon number was used, and the rest were reacted under the same conditions as in Example 1 1-1.
구체적으로, 에틸 부티레이트에 바닐린 알코올 100 mM, 효소 10 U/mL, molecular sieves 20 mg/mL, 35 °C, 200 rpm의 조건으로 5 시간 동안 효소적 트랜스에스터화 반응을 진행하였다(도 11 참조: 바닐린 알코올 및 에틸 부티레이트를 반응물로 한 효소적 트랜스에스터화 반응). 그 결과, 4-하이드록시-3-메톡시벤질 부티레이트(바닐린 부티레이트)가 생성되었다. 전술한 에틸 부티레이트와 바닐린 알코올의 반응은 90% 이상의 높은 반응 전환율을 나타내었다(도 10 참조). 최종적으로 얻은 물질의 화학적 구조를 400 MHz H1-NMR을 통해 분석한 결과, 4-하이드록시-3-메톡시벤질 부티레이트의 화학 구조와 일치하였다(도 12 참조). 결과적으로 반응에 사용된 짧은 사슬 에스터의 종류에 관계없이 짧은 사슬 에스터와 바닐린 알코올과의 반응은 모두 90 % 이상의 높은 반응 전환율을 나타내었다(도 10 참조).Specifically, an enzymatic transesterification reaction was performed for 5 hours under the conditions of ethyl butyrate with
2. 항균 효능 평가2. Evaluation of antibacterial efficacy
2-1. Paper disc diffusion assay를 통한 항균 효능 평가2-1. Evaluation of antibacterial efficacy through paper disc diffusion assay
전술한 방법으로 제조된 바닐린 에스터(바닐린 프로피오네이트, 바닐린 아세테이트, 및 바닐린 부티레이트)의 항균 효능 유무를 판단하기 위해 paper disc diffusion assay를 수행하였다. 항균 효능을 평가하기 위해 사용된 미생물은 아래 표 1과 같다.A paper disc diffusion assay was performed to determine the antimicrobial efficacy of the vanillin ester (vanillin propionate, vanillin acetate, and vanillin butyrate) prepared by the above method. Microorganisms used to evaluate antibacterial efficacy are shown in Table 1 below.
표 1의 미생물은 병원성 미생물로서, 화장품 보존 성분의 효능을 평가할 때 사용되는 대표적인 미생물이다.The microorganisms in Table 1 are pathogenic microorganisms, and are representative microorganisms used when evaluating the efficacy of cosmetic preservative components.
Paper disc diffusion assay를 진행하기 위해 일정량(20 μL)의 시료를 soaking한 disc를 병원성 균이 도말된 플레이트에 올려놓고 배양하였다. 처리한 시료가 항균 효능이 있는 경우, disc(diameter: 8 mm)에 처리한 시료가 퍼져 나가면서 균의 생장을 저해하기 때문에 투명한 환(clear zone)이 형성된다. 이러한 투명한 환을 미생물 생장 억제 구간이라 하여 inhibition zone이라고도 표현한다. Disc에 생성된 투명한 환의 직경(단위: mm)을 측정하여 항균 효능을 평가하며, inhibition zone의 직경이 클수록 항균 효과가 우수한 것으로 해석할 수 있다(도 13(A) 참조).To proceed with the paper disc diffusion assay, a disc obtained by soaking a certain amount (20 μL) of a sample was placed on a plate coated with pathogenic bacteria and cultured. When the treated sample has an antibacterial effect, a clear zone is formed because the treated sample spreads to a disc (diameter: 8 mm) and inhibits the growth of bacteria. This transparent ring is referred to as the microbial growth inhibition zone and is also referred to as the inhibition zone. The antibacterial effect is evaluated by measuring the diameter (unit: mm) of the transparent ring created on the disc, and it can be interpreted that the larger the diameter of the inhibition zone is, the better the antibacterial effect is (see FIG. 13(A)).
보존제로 사용될 수 있는 성분은 화장품 전체에 대해 단일 성분으로는 최대 2 wt%까지 사용 가능하므로, 모든 시료에 대해서 2 wt% 로 항균 효능을 평가하였다. 2 wt% 시료 원액을 만들기 위해 DMSO를 용매로 사용하였다.Since the ingredients that can be used as preservatives can be used up to 2 wt% as a single ingredient for the entire cosmetics, the antibacterial efficacy was evaluated at 2 wt% for all samples. DMSO was used as a solvent to make a 2 wt% sample stock solution.
시료로 전술한 실시예 1의 1. 제조방법으로 제조된 바닐린 프로피오네이트 및 바닐린 부티레이트와 같은 바닐린 에스터를 사용하였으며, 대조군으로 기존 보존제인 메틸 파라벤, 에틸 파라벤, 프로필 파라벤, 부틸 파라벤, 페녹시에탄올, 1,2-헥산디올 및 반응 전 기질 물질인 바닐린 알코올을 사용하였다.As a sample, a vanillin ester such as vanillin propionate and vanillin butyrate prepared by the 1. Preparation method of Example 1 was used, and as a control, the existing preservatives methyl paraben, ethyl paraben, propyl paraben, butyl paraben, phenoxyethanol , 1,2-hexanediol and vanillin alcohol as a substrate material before the reaction were used.
항균 효능 평가 결과, 바닐린 에스터는 항균 효능을 나타내었으며, 특히 바닐린 부티레이트는 E. coli, S. aureus 및 C. albicans 균주 모두에서 부틸 파라벤에 버금가는 우수한 항균 효능을 나타내었다(도 13(B) 참조, ND: 검출되지 않음). 보존제로 다양한 종류의 바닐린 에스터를 함께 사용한다면 시너지 효과를 낼 것으로 기대할 수 있다.As a result of antibacterial efficacy evaluation, vanillin ester showed antibacterial efficacy, and in particular, vanillin butyrate showed excellent antibacterial efficacy comparable to butyl paraben in all of E. coli , S. aureus and C. albicans strains (see FIG. 13(B)). , ND: not detected). If various kinds of vanillin ester are used together as a preservative, it can be expected to produce synergistic effects.
2-2. Minimum Inhibitory concentration (MIC) 확인을 통한 항균 효능 평가2-2. Evaluation of antibacterial efficacy by checking Minimum Inhibitory concentration (MIC)
Minimum Inhibitory Concentration (MIC) 확인을 통한 추가 항균 효능 평가를 수행하였다. MIC는 최소 저해농도로, 이 값이 작을수록 시료의 항균 효능이 더 우수하다. Additional antibacterial efficacy evaluation was performed by checking Minimum Inhibitory Concentration (MIC). MIC is the minimum inhibitory concentration, and the smaller this value, the better the antimicrobial efficacy of the sample.
전술한 방법으로 제조된 바닐린 프로피오네이트의 MIC를 확인하였고, 기존의 방부제들(메틸 파라벤, 에틸 파라벤, 프로필 파라벤, 페녹시에탄올, 1,2-헥산디올)의 MIC 값과 함께 비교하였다. MIC 값 확인 결과, 페녹시에탄올과 1,2-헥산디올에 비해 바닐린 에스터는 현저히 낮은 MIC 값을 나타내었다. 또한, 파라벤류 화합물에 비해 유사하거나 낮은 MIC 값을 나타내었다(도 14 참조).The MIC of the vanillin propionate prepared by the above method was confirmed, and compared with the MIC values of the existing preservatives (methyl paraben, ethyl paraben, propyl paraben, phenoxyethanol, 1,2-hexanediol). As a result of checking the MIC value, the vanillin ester showed significantly lower MIC values compared to phenoxyethanol and 1,2-hexanediol. In addition, it exhibited similar or lower MIC values compared to the parabens compound (see FIG. 14).
참고로, 도 13(B)의 메틸 파라벤, 에틸 파라벤, 프로필 파라벤처럼 치환기의 탄소 길이에 따라 저해하는 균의 종류와 항균력이 다양할 수 있다. 이에, 다양한 종류의 아실 주개 기질을 사용하여 얻은 바닐린 아세테이트, 바닐린 프로피오네이트, 바닐린 부티레이트를 혼합하면 다양한 균에 대해 더 우수한 항균 효능을 나타낼 수 있을 것으로 기대된다.For reference, such as methyl paraben, ethyl paraben, and propyl paraben of FIG. 13(B), the types of bacteria and antibacterial activity may vary according to the carbon length of the substituent. Thus, mixing vanillin acetate, vanillin propionate, and vanillin butyrate obtained using various types of acyl donor substrates is expected to exhibit more excellent antibacterial efficacy against various bacteria.
3. 세포 독성 평가3. Cytotoxicity assessment
바닐린 에스터와 양성 대조군인 파라벤류에 대한 세포 독성 평가를 수행하였다. 세포 독성 평가는 피부를 구성하고 있는 세포인 인간 각질형성세포(HaCaT cells)와 인간 진피섬유아세포(Human Dermal Fibroblasts, HDFs)에 대해 수행하였으며, 피부세포에 대한 독성이 낮은 경우 화장품 산업에서의 상용화 가능성이 높아진다. 바닐린 프로피오네이트; 이와 구조가 유사한 프로필 파라벤; 이와 항균 효능이 유사한 에틸 파라벤을 독성 평가 대상 시료로 하였으며, 독성 평가 방법으로 WST-1 Assay와 L/D fluorescence staining을 진행하였다.Cytotoxicity evaluation was performed on the vanillin ester and the positive control parabens. Cytotoxicity evaluation was performed on human keratinocytes (HaCaT cells) and human dermal fibroblasts (HDFs), which are cells that make up the skin.If toxicity to skin cells is low, it is possible to commercialize it in the cosmetic industry. It becomes higher. Vanillin propionate; Propyl parabens similar in structure to this; Ethyl paraben, which has similar antimicrobial efficacy, was used as a sample for toxicity evaluation, and WST-1 Assay and L/D fluorescence staining were performed as a toxicity evaluation method.
3-1. WST-1 Assay3-1. WST-1 Assay
WST-1 Assay를 통해 세포 내 미토콘드리아의 metabolic activity를 정량적으로 측정하였다. The metabolic activity of mitochondria in cells was quantitatively measured through WST-1 Assay.
각질형성세포에 대한 테스트 결과, 에틸 파라벤과 프로필 파라벤은 0.5 mM까지 세포독성을 나타내지 않은 반면, 바닐린 프로피오네이트는 더 높은 농도인 1.5 mM까지 세포독성을 나타내지 않았다. 또한, 프로필 파라벤은 2.5 mM의 농도에서 세포가 전부 사멸하였으며, 에틸 파라벤은 약 40.5 %의 세포 생존율을 나타내었고, 바닐린 프로피오네이트는 이보다 더 높은 약 54.1 %의 세포 생존율을 나타내었다(도 15(A) 참조). 진피섬유아세포에 대한 테스트에서도 비슷한 결과를 나타내었다(도 15(B) 참조).As a result of testing on keratinocytes, ethyl paraben and propyl paraben did not show cytotoxicity up to 0.5 mM, whereas vanillin propionate did not show cytotoxicity up to a higher concentration of 1.5 mM. In addition, propyl parabens all killed cells at a concentration of 2.5 mM, ethyl parabens showed a cell survival rate of about 40.5%, and vanillin propionate showed a cell survival rate of about 54.1% higher than this (Fig. 15 ( A) see). Similar results were also shown in the test for dermal fibroblasts (see Fig. 15(B)).
3-2. L/D fluorescence staining3-2. L/D fluorescence staining
또한, 각질형성세포와 진피섬유아세포의 L/D fluorescence staining을 통해 바닐린 프로피오네이트; 프로필 파라벤; 에틸 파라벤의 세포 독성을 측정하였다. 살아있는 세포는 초록색, 사멸한 세포는 빨간색으로 염색된다. In addition, vanillin propionate through L/D fluorescence staining of keratinocytes and dermal fibroblasts; Propyl paraben; The cytotoxicity of ethyl paraben was measured. Live cells are stained green, and dead cells are stained red.
도 16은 각질형성세포의 L/D fluorescence staining 결과를 나타내고, 도 17은 진피섬유아세포의 L/D fluorescence staining 결과를 나타낸다. 도 16, 17의 L/D fluorescence staining의 결과도 WST-1 assay의 결과와 같은 경향을 나타내는 것을 알 수 있다.Fig. 16 shows the results of L/D fluorescence staining of keratinocytes, and Fig. 17 shows the results of L/D fluorescence staining of dermal fibroblasts. It can be seen that the results of L/D fluorescence staining in FIGS. 16 and 17 also show the same trend as the results of the WST-1 assay.
실시예 2 : 바닐린 알코올과 트리아세틴을 이용한 보존제 제조Example 2: Preparation of a preservative using vanillin alcohol and triacetin
1. 제조방법1. Manufacturing method
실시예 1의 1-2에서 제조된 4-하이드록시-3-메톡시벤질 아세테이트(바닐린 아세테이트)를 다른 기질을 이용하여 합성하였다. 아실 주개로 에틸 아세테이트 대신 트리아세틴(triacetin)을 사용하였다. 실시예 1의 1-2와 마찬가지로 액상인 트리아세틴을 과량으로 사용하여 용매를 대체함으로써 친환경적인 무용매 시스템으로 반응을 진행하였다(도 18 참조: 바닐린 알코올 및 트리아세틴을 반응물로 한 효소적 트랜스에스터화 반응). 위 반응을 통해 실시예 1의 1-2의 생성물과 동일한 바닐린 아세테이트 생성물을 수득할 수 있다. 이하에서는 바닐린 알코올 및 트리아세틴을 반응시켜 얻은 바닐린 아세테이트를 포함하는 생산물을 트리아세틴 생성물로 표현한다.4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate (vanillin acetate) prepared in 1-2 of Example 1 was synthesized using another substrate. Triacetin was used instead of ethyl acetate as an acyl donor. Like 1-2 in Example 1, the reaction was carried out in an eco-friendly solvent-free system by replacing the solvent by using an excess amount of triacetin, which is a liquid (see FIG. 18: Enzymatic transester using vanillin alcohol and triacetin as reactants. Fire reaction). Through the above reaction, the same vanillin acetate product as the product of Example 1 1-2 may be obtained. Hereinafter, a product containing vanillin acetate obtained by reacting vanillin alcohol and triacetin is expressed as a triacetin product.
위 반응에서 아실 주개로 사용되는 트리아세틴은 공지된 GRAS(Generally Recognized As Safe) 물질로서 식품첨가제로 많이 사용되고 있는 바, 반응이 완료된 후 남아 있는 트리아세틴을 제거하지 않고 그대로 사용할 수 있다. 또한, 위 반응의 부산물로 생성되는 글리세롤은 대표적인 화장품 보습 성분이므로 반응 후 제거할 필요가 없다.Triacetin, which is used as an acyl donor in the above reaction, is a known GRAS (Generally Recognized As Safe) substance and is widely used as a food additive, and can be used as it is without removing the remaining triacetin after the reaction is completed. In addition, glycerol, which is produced as a by-product of the above reaction, is a representative cosmetic moisturizing component, so there is no need to remove it after the reaction.
다만, 실시예 1의 1-2 방법으로 얻은 바닐린 아세테이트와 비교했을 때, 반응 후 얻어진 물질에 과량으로 첨가한 기질인 트리아세틴과 반응의 부산물인 글리세롤이 함께 섞여 있으므로 바닐린 아세테이트의 순도가 낮다. 그럼에도 불구하고, 실시예 2의 제조방법은 상당한 에너지와 비용이 드는 분리 공정을 없앰으로써 보다 경제적인 공정을 마련할 수 있다는 장점이 있다.However, compared with the vanillin acetate obtained by the 1-2 method of Example 1, the purity of vanillin acetate is low because triacetin, a substrate added in excess to the material obtained after the reaction, and glycerol, a by-product of the reaction, are mixed together. Nevertheless, the manufacturing method of Example 2 has the advantage that a more economical process can be provided by eliminating the separation process that requires considerable energy and cost.
2. 반응 전환율 평가2. Evaluation of reaction conversion rate
위 1에서 제시된 효소적 합성 반응에 대한 반응 전환율을 확인하였다. 전술한 바와 같이, 반응 부산물로 생성되는 글리세롤은 제거할 필요가 없기 때문에 반응시 molecular sieves (4Å)는 사용하지 않았다. The reaction conversion rate for the enzymatic synthesis reaction presented in the above 1 was confirmed. As described above, molecular sieves (4Å) were not used during the reaction because glycerol, which is produced as a reaction by-product, does not need to be removed.
100 mM의 바닐린 알코올과 트리아세틴 용액, 총 부피 2 mL, 효소 농도 10 U/mL, 40 °C, 20 rpm 조건에서 5 시간 동안 반응을 진행한 결과를 도 19(A)에 나타내었다. 또한, 최대한 고농도의 바닐린 아세테이트를 포함하는 트리아세틴 생성물을 제작하기 위해 1 M 농도의 바닐린 알코올과 트리아세틴 용액, 총 부피 2 mL, 효소 농도 20 U/mL, 70 °C, 400 rpm에서 6시간 동안 반응을 진행한 결과를 도 19(B)에 나타내었다.100 mM vanillin alcohol and triacetin solution, a total volume of 2 mL, an enzyme concentration of 10 U/mL, 40 °C, and the result of the reaction for 5 hours under the conditions of 20 rpm are shown in FIG. 19(A). In addition, in order to prepare a triacetin product containing the highest concentration of vanillin acetate, a 1 M concentration of vanillin alcohol and triacetin solution, a total volume of 2 mL, an enzyme concentration of 20 U/mL, 70 °C, 400 rpm for 6 hours. The results of the reaction are shown in Fig. 19(B).
3. 고농도의 바닐린 에스터를 포함하는 트리아세틴 생성물의 합성3. Synthesis of Triacetin Product Containing High Concentration Vanillin Ester
전술한 바와 같이, 트리아세틴 생성물에는 부산물이 포함되어 있는 바 실시예 1의 1-2의 합성법으로 얻은 동량의 보존제보다 항균 효능이 낮을 수 있다. 이에, 트리아세틴 생성물이 고농도의 바닐린 아세테이트를 포함할 수 있도록, 반응물의 몰 비율을 조절하여 다양한 트리아세틴 생성물을 합성하였다. 반응조건은 shaking incubator에서 60 ℃, 200 rpm으로 4시간 동안 반응 후 생합성을 종결하였다. 표 2에 바닐린 알코올의 몰 농도, 반응물의 몰 비율, 반응에 사용된 효소 양, 반응 전환율 및 순도를 나타내었다.As described above, since the triacetin product contains by-products, antibacterial efficacy may be lower than that of the same amount of the preservative obtained by the synthesis method of Example 1 1-2. Accordingly, various triacetin products were synthesized by adjusting the molar ratio of the reactants so that the triacetin product may contain a high concentration of vanillin acetate. The reaction conditions were reacted for 4 hours at 60° C. and 200 rpm in a shaking incubator, and then biosynthesis was terminated. Table 2 shows the molar concentration of vanillin alcohol, the molar ratio of the reactant, the amount of enzyme used in the reaction, the reaction conversion rate, and the purity.
(4 mmol)One
(4 mmol)
(4 mmol)One
(4 mmol)
(4 mmol)2
(4 mmol)
(2 mmol)One
(2 mmol)
(6 mmol)3
(6 mmol)
(2 mmol)One
(2 mmol)
4. 트리아세틴 생성물의 항균 효능 확인4. Confirmation of antibacterial efficacy of triacetin product
표 2에서 순도 및 반응 전환율을 고려하여 바닐린 알코올 농도 10.7 M로 반응시켜 얻은 트리아세틴 생성물(vanillyl alcohol: triacetin = 2 : 1 반응 생성물)과 반응 전 물질인 트리아세틴을 이용해 항균 효능을 평가하였다. 실시예 1의 2-1 paper disc diffusion assay와 동일한 방법으로 항균 효능을 평가하였으며, 액상 시료에 대해 2 wt% 를 기준으로 평가하였다.In Table 2, the antimicrobial efficacy was evaluated using a triacetin product (vanillyl alcohol: triacetin = 2: 1 reaction product) obtained by reacting with a vanillin alcohol concentration of 10.7 M in consideration of purity and reaction conversion rate and triacetin as a pre-reaction material. Antibacterial efficacy was evaluated in the same manner as in the 2-1 paper disc diffusion assay of Example 1, and the liquid sample was evaluated based on 2 wt%.
바닐린 아세테이트의 낮은 순도에도 불구하고 트리아세틴 생성물은 E. coli 와 C. albicans에 대해 항균 효능을 나타내는 것을 확인하였다(표 3 참조).Despite the low purity of vanillin acetate, it was confirmed that the triacetin product exhibited antibacterial efficacy against E. coli and C. albicans (see Table 3).
실시예 3 : 3,4-디하이드록시벤질 짧은 사슬 에스터를 이용한 보존제 제조Example 3: Preparation of a preservative using 3,4-dihydroxybenzyl short chain ester
1. 제조방법1. Manufacturing method
실시예 1에서 사용한 바닐린 알코올 대신 3,4-디하이드록시벤질 알코올(3,4-dihydroxybenzyl alcohol)을 아실 받개로 사용하여 트랜스에스터화 반응을 수행하였다. 아실 받개로 3,4-디하이드록시벤질 알코올을 사용하였고, 아실 주개로 에틸 프로피오네이트를 사용하였다. 액상인 에틸 프로피오네이트를 과량으로 사용하여 반응 용매를 대체함으로써 무용매 시스템으로 반응을 수행하였다(도 20 참조: 3,4-디하이드록시벤질 알코올 및 에틸 프로피오네이트를 반응물로 한 효소적 트랜스에스터화 반응). 반응 생성물로 3,4-디하이드록시벤질 프로피오네이트(3,4-dihydroxybenzyl propionate)가 생성되었다.In place of the vanillin alcohol used in Example 1, 3,4-dihydroxybenzyl alcohol was used as an acyl receiver to perform a transesterification reaction. 3,4-dihydroxybenzyl alcohol was used as an acyl acceptor, and ethyl propionate was used as an acyl donor. The reaction was carried out in a solvent-free system by replacing the reaction solvent using an excess of liquid ethyl propionate (see Fig. 20: Enzymatic trans using 3,4-dihydroxybenzyl alcohol and ethyl propionate as reactants. Esterification reaction). As a reaction product, 3,4-dihydroxybenzyl propionate was produced.
구체적으로, 3,4-디하이드록시벤질 알코올 100 mM과 에틸 프로피오네이트 용액, 총 부피 2 mL, 효소 농도 20 U/mL, molecular sieves 20 mg/mL, 40 °C, 200 rpm의 조건으로 5시간 동안 효소적 트랜스에스터화 반응을 진행하였다. 반응 1시간이 경과한 후, 90% 이상의 높은 반응 전환율을 나타내었다(도 21 참조). 이때 에틸 프로피오네이트와 3,4-디하이드록시벤질 알코올의 몰비는 87:1로 반응시켰다.Specifically, 3,4-
2. 항균 효능 평가2. Evaluation of antibacterial efficacy
최종 반응 시간 종료 후 회수된 생성물 3,4-디하이드록시벤질 프로피오네이트 (순도 80%)를 이용해 항균 효능을 평가하였다. 실시예 1의 2-1 paper disc diffusion assay와 동일한 방법으로 항균 효능을 평가하였으며, 액상 시료에 대해 2 wt%를 기준으로 평가하였다. 그 결과, 3,4-디하이드록시벤질 프로피오네이트는 E. coli, S. aureus 및 C. albicans 모든 균주에 대해 항균 효능을 나타내어 바닐린 프로피오네이트 보다 더 넓은 항균 스펙트럼을 보여주었다(표 4 참조).After the end of the final reaction time, the recovered
위 실시예들을 통해 무용매 조건하에서 페놀계 알코올(바닐린 알코올, 3,4-디하이드록시벤질 알코올)과 짧은 사슬 에스터(에틸 아세테이트, 에틸 프로피오네이트, 에틸 부티레이트)의 효소적 트랜스에스터화 반응에 의해 높은 효율로 보존제로 사용할 수 있는 화합물을 제조할 수 있다는 것을 확인하였다.Through the above examples, the enzymatic transesterification reaction of phenolic alcohols (vanillin alcohol, 3,4-dihydroxybenzyl alcohol) and short chain esters (ethyl acetate, ethyl propionate, ethyl butyrate) under solvent-free conditions. As a result, it was confirmed that a compound that can be used as a preservative can be prepared with high efficiency.
또한, 트랜스에스터화 반응으로 제조된 화합물은 기존 보존제로 사용되었던 합성 물질(예컨대, 파라벤류 화합물)들에 비해 낮은 독성을 나타냄과 동시에, E. coli, S. aureus, C. albicans 및 A. niger 등 다양한 균에 대해 기존 보존제와 유사하거나 보다 우수한 항균효과를 나타내는 것을 확인하였다. 따라서, 트랜스에스터화 반응으로 제조된 화합물은 기존의 합성 물질을 대체하는 신규 보존제로 사용될 수 있을 것이다.In addition, the compounds prepared by the transesterification reaction exhibit lower toxicity than synthetic substances (eg, parabens) used as preservatives, and at the same time, E. coli , S. aureus , C. albicans and A. niger It was confirmed that the antibacterial effect was similar to or better than the existing preservatives against various bacteria such as. Therefore, the compound prepared by the transesterification reaction may be used as a new preservative to replace the existing synthetic material.
Claims (12)
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1은 C1 내지 C6의 알킬이고;
R2는 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬임.
Preservatives comprising a compound of Formula 1:
[Formula 1]
In Formula 1,
R 1 is C1 to C6 alkyl;
R 2 is hydrogen or C1 to C6 alkyl.
The preservative of claim 1, wherein R 1 is C1 to C3 alkyl, and R 2 is hydrogen or C1 to C3 alkyl.
4-하이드록시-3-메톡시벤질 아세테이트(4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate);
4-하이드록시-3-메톡시벤질 부티레이트(4-hydroxy-3-methoxybenzyl butyrate);
3,4-디하이드록시벤질 프로피오네이트(3,4-dihydroxybenzyl propionate);
3,4-디하이드록시벤질 아세테이트(3,4-dihydroxybenzyl acetate); 및
3,4-디하이드록시벤질 부티레이트 (3,4-dihydroxybenzyl butyrate)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 보존제.
The method according to claim 1, wherein the formula 1 is 4-hydroxy-3-methoxybenzyl propionate (4-hydroxy-3-methoxybenzyl propionate);
4-hydroxy-3-methoxybenzyl acetate;
4-hydroxy-3-methoxybenzyl butyrate;
3,4-dihydroxybenzyl propionate;
3,4-dihydroxybenzyl acetate; And
3,4-dihydroxybenzyl butyrate (3,4-dihydroxybenzyl butyrate) is at least one selected from the group consisting of, a preservative.
The method according to claim 1, wherein the preservative is Escherichia (Escherichia) genus, Staphylococcus (Staphylococcus) genus Candida (Candida) genus and Aspergillus will represent an antimicrobial with respect to at least one selected from the group consisting of genus (Aspergillus) in Phosphorus, a preservative.
The preservative of claim 1, wherein the preservative is at least one of a cosmetic preservative, a food preservative, and a pharmaceutical preservative.
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서, R3은 C1 내지 C6의 알킬이고, R6는 C1 내지 C6의 알킬임)
[화학식 3]
(상기 화학식 3에서, R4는 C1 내지 C6의 알킬임)
[화학식 4]
(상기 화학식 4에서, R5는 수소 또는 C1 내지 C6의 알킬임).
A method for preparing a preservative comprising reacting a compound of Formula 2 or Formula 3 and a compound of Formula 4 in the presence of a lipase:
[Formula 2]
(In Formula 2, R 3 is C1 to C6 alkyl, and R 6 is C1 to C6 alkyl)
[Formula 3]
(In Formula 3, R 4 is C1 to C6 alkyl)
[Formula 4]
(In Formula 4, R 5 is hydrogen or C1 to C6 alkyl).
The method according to claim 6, wherein R 3 is C1 to C3 alkyl, R 4 is C1 to C3 alkyl, R 5 is hydrogen or C1 to C3 alkyl, and R 6 is C1 to C3 alkyl. , Preservative manufacturing method.
The method of claim 6, wherein the reaction is carried out at 70°C or less.
The method of claim 6, wherein the reaction is carried out for a time period of 10 hours or less.
The method of claim 6, wherein the compound of Formula 3 and the compound of Formula 4 are reacted in a molar ratio of 1: 1 to 3.
A cosmetic composition comprising the preservative of any one of claims 1 to 5.
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