KR20210099733A

KR20210099733A - 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말의 제조방법 및 그로부터 제조된 콜라겐 분말

Info

Publication number: KR20210099733A
Application number: KR1020200013455A
Authority: KR
Inventors: 오형주; 조병혁; 최용남
Original assignee: 주식회사 케이바이오앤케어; (주) 엠에이케이
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2021-08-13
Also published as: KR102392547B1

Abstract

본 발명은 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말의 제조방법 및 그로부터 제조된 콜라겐 분말에 관한 것으로, 제조된 콜라겐 분말은 식품용 또는 화장품용으로 사용될 수 있다.

Description

생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말의 제조방법 및 그로부터 제조된 콜라겐 분말{Preparation method for collagen powder with improved bioabsorbability and collagen powder prepared by the same}

일반적으로 콜라겐은 동물의 체내에서 세포와 세포 사이를 메우고 있는 물질로서, 체내에서 가장 높은 함량으로 포함되어 있는 섬유상의 경단백질이고, 단세포에서는 만들어지지 않고 다세포 동물에서 만들어지는 물질이다.

또한, 콜라겐은 단백질의 일종으로, 가늘고 긴 섬유 모양을 하고 있으며, 분자량이 약 10만 가량인 폴리 펩타이드 사슬이 3 개 모여서 이루어진 나선구조의 고분자 단백질이다. 콜라겐은 피부의 진피층과 결합조직의 주성분이며 피부의 70%를 차지하고 있고, 뼈를 구성하고 있는 단백질 중 90% 및 뼈 중량의 20%를 차지하고 있다.

콜라겐은 프롤린, 옥시 프롤린, 글라이신, 글루타민산 등 약 18종의 아미노산으로 구성된 동물의 섬유성 단백질로서 사람의 경우 인체를 구성하고 있는 5,000 종류의 단백질 중 가장 많은 30%를 차지하고 있는 특수한 구조 단백질이다. 콜라겐은 대부분의 단백질에 비해 분자량이 매우 커서 흡수되기 어렵다고 알려져 있어서 콜라겐을 콜라겐분해효소 등으로 분해하여 분자량 5,000 Da으로 저분자화시킨 것을 콜라겐 펩타이드 또는 저분자 콜라겐으로 만드는 것이 알려져 있다. 저분자 콜라겐은 인체 내에서 단백질 분해효소에 의해 더욱 분해되어 최종적으로 아미노산 형태로 인체에 흡수된다.

경구 경로로 투여된 콜라겐은 아미노산 잔기가 2-5개 사이인 저분자 펩타이드 상태로 Peptide transporter(PEPT1)에 의해 흡수되어 혈중으로 이행된다. 경피 경로로 적용될 경우 콜라겐을 합성하는 섬유아세포가 있는 진피층까지 흡수될 수 있는 분자량은 500 Da 정도라고 알려져 있다. 따라서, 경구 및 경피 투여된 콜라겐을 포함하는 조성물이 체내에서 실질적으로 섬유아세포와 상호 작용하기 위해서는 저분자량을 가지는 것이 바람직할 것이다.

하지만 기존에 상용화된 대부분의 콜라겐 분말은 콜라겐의 저분자화를 통한 생체 흡수성의 개선을 언급하고 있을 뿐, 콜라게 분말의 표면처리를 통한 생체 흡수성의 개선에 대해서는 연구된 바 없었다.

한국특허 제1218898호 한국특허 제1393403호

H. A. E. Benson et al., Letters in Peptide Science, 10: 615-620, 2003

본 발명의 목적은 콜라겐 분말을 150 내지 300 W 플라즈마 세기로 1 내지 5분 동안 대기압 플라즈마 처리하는 단계;를 포함하는 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말을 포함하는 식품 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말을 포함하는 화장료 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 콜라겐 분말을 150 내지 300 W 플라즈마 세기로 1 내지 5분 동안 대기압 플라즈마 처리하는 단계;를 포함하는 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말의 제조방법을 제공한다.

상기 플라즈마 처리하는 단계 전에, 콜라겐 분말의 수분 함량을 8 내지 20 중량%로 조절하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 수분 함량을 8 내지 20 중량%로 조절하는 단계는 유기산 수용액을 첨가할 수 있다.

상기 플라즈마 처리하는 단계 후에, 콜라겐 분말을 과열수증기로 건조하는 단계; 더 포함할 수 있다.

상기 콜라겐 분말의 분자량은 300 내지 5000 Da일 수 있다.

또한 본 발명은 상기 방법으로 제조된 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말을 포함하는 식품 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말을 포함하는 화장료 조성물을 제공한다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 콜라겐 분말을 150 내지 300 W 플라즈마 세기로 1 내지 5분 동안 대기압 플라즈마 처리하는 단계;를 포함하는 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말의 제조방법에 관한 것이다.

상기 콜라겐은 육상 동물, 식물 또는 해양 동물로부터 얻은 원료로 하여 추출된 콜라겐으로, 육상 동물은 돼지, 소 등일 수 있고, 바람직하게 돈피, 우피, 돈골 및 우골 등을 사용할 수 있다. 상기 식물은 당근, 홍삼, 솔잎, 참깨, 팽이버섯, 느타리버섯 등이 사용될 수 있으며, 상기 해양 동물은 어류, 어류비늘, 어피, 연체동물 및 갑각류로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 어류비늘로부터 추출된 것이다.

상기 콜라겐 분말은 바람직하게는 상기 콜라겐 원료를 산 처리 또는 효소 처리한 후 한외 여과 또는 겔 여과하여 제조된 저분자화 된 콜라겐 분말을 포함한다.

상기 산 처리는 0.003 내지 3M 농도의 염산 용액으로 콜라겐을 처리하는 것으로, 산처리 후에는 알칼리를 넣고 pH 7.0 내지 7.5 정도가 될 때까지 첨가하여 중화시키는 단계를 수행하여야 한다. 상기 알칼리로는 수산화나트륨 또는 탄산칼슘을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 효소는 프로타맥스(protamax), 플라보짐(flavourzyme), 알칼라아제(alcalase), 뉴트라아제(neutrase)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 단백질 가수분해효소일 수 있다.

상기 효소 처리의 경우, 콜라겐 100 중량부에 대하여 효소 0.1 내지 1 중량부를 첨가하여 40 내지 60 ℃로 2 내지 24 시간동안 가수분해시켜 얻은 가수분해 콜라겐을 한외여과 또는 겔 여과를 통해 특정 분자량 분획을 얻도록 제조한 것일 수 있다.

상기 효소 처리 단계가 종료된 후, 효소를 실활시키거나 살균 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로 효소를 실활시키거나 살균 처리하는 단계는 80 ℃ 이상에서 일정 시간동안 가열하여 수행될 수 있다.

상기 저분자화 된 콜라겐의 평균 분자량은 300 내지 5000 Da, 바람직하게는 300 내지 1500 Da, 더욱 바람직하게는 300 내지 500 Da일 수 있다.

플라즈마는 기체가 보다 높은 에너지를 가지게 되었을 때, 이온과 전자로 분리되면서 이들이 갖는 에너지가 서로 평행을 이루는 상태를 의미하고, 하전입자뿐만 아니라 화학적 반응성이 큰 활성 라디칼, 자외선 및 적외선 등이 포함되어 물리화학적 처리와 동시에 미생물 살균기술로 주목받고 있는 기술이다. 이중 대기압 하에서 저온으로 플라즈마를 발생시킬 수 있는 대기압 플라즈마기술은 대기압 플라즈마와 감압 플라즈마로 구분된다. 감압 플라즈마는 플라즈마 발생속도의 제어가 용이하고, 균일한 플라즈마 생성이 가능한 장점이 있으나, 진공에 가까운 상태까지 압력을 낮추는 설비가 필요하고, 연속식 처리가 어려운 단점이 있다. 반면 대기압 플라즈마는 대기압 하에서 플라즈마 생성이 일어나기 때문에 장비가 간단하고, 연속처리가 가능하며, 장치비가 낮은 것이 장점이다.

한편, 대기압 플라즈마의 방전 형태는 유전체장벽방전(DBD, dielectric barrier discharge), 코로나방전(corona discharge), 마이크로웨이브방전(microwave discharge), 아크방전(arc discharge) 등이 있고, 본 발명에서는 매우 큰 비평형 조건에서 작동하고, 고출력 방전이 가능하며, 전기적 충격이 없고, 넓은 면적을 처리할 수 있는 유전체장벽방전 방식을 사용하였다.

본 발명에서 플라즈마 세기는 150 내지 300 W/㎠, 바람직하게는 200 내지 250 W/㎠인 것이다. 플라즈마 세기가 상기 하한치 미만이면 생체 흡수성 향상 효과가 미미하고, 상기 상한치를 초과하면 살균 효과는 증가할 수 있으나, 온도 상승에 따른 단백질 변성과 생체 흡수성이 오히려 감소할 수 있다.

본 발명에서 플라즈마 처리 시간, 즉 플라즈마와 콜라겐 분말의 접촉 시간은 1 내지 5 분, 바람직하게는 2 내지 4 분이다. 접촉 시간이 상기 하한치 미만인 경우 생체 흡수성 향상 효과가 미미하고, 상기 상한치를 초과하면 살균 효과는 증가할 수 있으나, 온도 상승에 따른 단백질 변성과 생체 흡수성이 오히려 감소할 수 있다.

상기 대기압 플라즈마의 방전용 가스는 질소, 청정공기 또는 이들의 혼합가스일 수 있다.

상기 대기압 플라즈마의 가스유량은 5000 내지 30000 sccm일 수 있으며, 대기압 플라즈마의 전극은 직하형 전극일 수 있다.

상기 플라즈마 세기 및 시간은 분말과 대기압 플라즈마 전극 사이의 거리가 6 ㎝인 것을 기준으로 한 것이다.

상기 플라즈마 처리하는 단계 전에, 콜라겐 분말의 수분 함량을 8 내지 20 중량%, 바람직하게는 12 내지 16 중량%로 조절하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 통상의 콜라겐 분말의 수분 함량은 10 중량% 이하, 바람직하게는 8 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 6 중량% 이하이다. 본 발명에서는 플라즈마 처리 전에 통상의 콜라겐 분말에 물 또는 유기산 수용액을 첨가하여 콜라겐 분말의 수분 함량을 일정 수준 이상으로 높이는 것이 생체 흡수성 향상을 위해 유리하다.

물 또는 유기산 수용액을 첨가하는 방식은 콜라겐 분말을 텀블러 또는 유동층 과립기에 넣고 물 또는 유기산 수용액을 분무 공급하는 것이다. 상기 유기산 수용액에서 유기산은 식용으로 사용될 수 있는 구연산, 젖산 등이 사용될 수 있고, 유기산 수용액은 1 내지 5 중량%, 바람직하게는 1.5 내지 3 중량%의 유기산 수용액을 사용하는 것이 플라즈마 세기를 낮추고 접촉 시간을 단축시키면서도 생체 흡수성을 증가시킬 수 있어서 바람직하다.

상기 과열수증기로 건조하는 단계는 150 내지 400 ℃의 과열수증기 온도로 10초 내지 3분 동안 콜라겐 분말을 접촉시킴으로써 분말의 수분 함량을 10 중량% 이하로 건조시키면서 생체 흡수성을 향상시킨다.

또한 본 발명은 상기 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말을 포함하는 식품 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 식품 조성물에서, 상기 콜라겐 분말을 캡슐, 정제, 분말, 과립, 액상, 환, 편상, 페이스트상, 시럽, 겔, 젤리 또는 바(bar) 형태로 제제화한 것일 수 있고, 또는 음료, 차류, 향신료, 껌, 과자류 등의 식품소재에 첨가하여 일반 식품 형태로 제조한 것으로, 이를 섭취할 경우 건강상 특정한 효과를 가져오는 것을 의미하나, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있다.

상기 식품 조성물은, 일상적으로 섭취하는 것이 가능하기 때문에 매우 유용하다. 이와 같은 식품 조성물에 있어서의 콜라겐 분말의 첨가량은, 대상인 식품의 종류에 따라 달라 일률적으로 규정할 수 없지만, 식품 본래의 맛을 손상시키지 않는 범위에서 첨가하면 되며, 대상 식품에 대하여 통상 0.01 내지 50 중량%, 바람직하기로는 0.1 내지 20 중량%의 범위이다. 또한, 캡슐, 정제, 분말, 과립, 액상, 환, 편상, 페이스트상, 시럽, 겔, 젤리 또는 바(bar) 형태의 식품의 경우에는 통상 0.1 내지 100 중량% 바람직하기로는 0.5 내지 80 중량%의 범위에서 첨가하면 된다.

상기 식품 조성물은 유효성분으로서 콜라겐 분말뿐만 아니라, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함한다. 상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다.

향미제로서 천연 향미제 [타우마틴, 스테비아 추출물 (예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등]) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제와 음료류로 제조되는 경우에는 본 발명의 콜라겐 분말 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 및 각종 식물 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.

또한 본 발명은 상기 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말을 포함하는 화장료 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 화장료 조성물에서, 상기 콜라겐 분말은 당해 화장료 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량% 범위로 포함될 수 있다. 상기 콜라겐 분말의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우, 아토피 완화 및 개선 효과를 유의적으로 발휘할 수 있다.

한편 본 발명의 화장료 조성물은 전술한 성분을 유효성분으로 포함하는 것 이외에, 화장료 조성물에 통상적으로 사용되는 성분들을 포함한다. 예컨대 당 업계에 알려진 통상적인 항산화제, 안정화제, 용해화제, 비타민, pH 조절제, 착색제, 착향제, 안료, 향료, 살균제, 방부제, 보습제, 점증제, 희석제, 계면활성제, 알코올, 중화제, 유연제, 컨디셔닝제, 부형제, 무기염류, 합성 고분자 물질 등 같은 통상적인 보조제와 담체를 추가로 포함한다.

또한 이들의 함량은 최종 제품의 용도 및 그 사용목적에 따라 적절히 조절될 수 있다. 일례로, 상기 담체로는 정제수, 일가 알코올류(에탄올 또는 프로필알코올), 다가알코올류(글리세롤, 1,3-부티렌글리콜 또는 프로필렌글리콜), 고급지방산류(팔미틸산 또는 리놀렌산), 유지류(소맥 배아유, 동백기름, 호호바유, 올리브유, 스쿠알렌, 해바라기유, 마카데미아땅콩유, 아보가드유, 또는 지방산 글리세라이드) 등을 사용할 수 있으나, 이에 특별히 한정되지 않는다.

또한 사용 가능한 계면활성제의 비제한적인 예로는, 음이온계 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 등이 있다. 보다 구체적으로, 상기 음이온계 계면활성제로는 알킬벤젠설폰산염, 폴리옥시알킬렌알킬황산 에스테르염, 알킬황산 에스테르염, 올레핀설폰산염, 알킬인산염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르인산염, 디알킬설포석신산염, 지방산염 등을 들 수 있고, 비이온성 계면활성제로서, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌지방산 에스테르, 다가 알콜지방산 부분 에스테르, 폴리옥시에틸렌 다가 알콜지방산 부분 에스테르, 폴리글리세린지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유 유도체, 지방산디에탄올아미드 등을 들 수 있다. 또한, 양이온성 계면활성제로서는, 3급 지방족 아민염, 알킬트리메틸암모늄 할라이드, 디알킬디메틸암모늄할라이드 등을 들 수 있고, 양쪽성 계면활성제로서는, 아미드베타인형, 이미다졸리늄베타인형, 설포베타인형 등을 들 수 있다.

상기 보습제로서는, 글리세린, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 소르비톨 등을 들 수 있다. 상기 방부제로서는, 벤조산, 데하이드로아세트산, 파라옥시벤조산에스테르(파라옥시벤조산메틸, 파라옥시벤조산부틸 등), 페녹시에탄올 등을 들 수 있다. 또한, 상기 산화방지제로서는, 아스코르브산, BHA 등을 들 수 있으며, 이외에도, 자외선 흡수제, 소염제 및 청량제 등을 첨가할 수 있다.

상기 화장료 조성물은 당 업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있으며, 예컨대 화장수, 유액, 젤, 크림, 에센스, 팩, 앰플, 로션, 세정료, 비누, 바디제품류, 비누, 오일, 립스틱, 스프레이, 파우더 및 파운데이션에서 선택되는 어느 하나의 제형일 수 있다. 보다 상세하게는, 유연 화장수 (스킨), 수렴화장수, 영양 화장수 (밀크로션), 영양 크림, 맛사지 크림, 에센스, 아이크림, 클렌징 크림, 클렌징 포옴, 클렌징 워터, 팩, 스프레이 또는 파우더의 제형을 가질 수 있다.

본 발명의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물성유, 식물성유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오로히드로카본, 프로판/부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.

본 발명의 제형이 용액 또는 유탁액인 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용해화제 또는 유탁화제가 이용되고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 있다.

본 발명의 제형이 현탁액인 경우에는 담체 성분으로서 물, 에탄올 또는 프로필렌 글리콜과 같은 액상의 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁제, 미소 결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 아가 또는 트라칸트 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 제형이 계면-활성제 함유 클렌징인 경우에는 담체 성분으로서 지방족 알코올 설페이트, 지방족 알코올 에테르 설페이트, 설포숙신산 모노에스테르, 이세티오네이트, 이미다졸리늄 유도체, 메틸타우레이트, 사르코시네이트, 지방산 아미드 에테르 설페이트, 알킬아미도베타인, 지방족 알코올, 지방산 글리세리드, 지방산 디에탄올아미드, 식물성 유, 라놀린 유도체 또는 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 화장료 조성물은 매일 사용할 수 있으며 또한 정해지지 않은 기간 동안에도 사용할 수 있다. 바람직하게는 사용자의 연령, 피부상태 또는 피부타입, 콜라겐의 농도에 따라 사용량, 사용횟수 및 기간을 적절히 조절할 수 있다.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다.

제조예: 플라즈마 처리된 콜라겐 분말의 제조

어류비늘에서 추출한 콜라겐 분말로 평균 분자량이 2000 Da인 콜라겐 분말 1 및 평균 분자량이 400 Da인 콜라겐 분말 2를 원료로 사용하였다. 상기 콜라겐 분말 1 및 2는 수분 함량이 5.4 내지 5.8 중량%이고, 10 w/w% 수용액의 pH가 5.6 내지 6.0이며, 굴절율(nD20)이 1.32 내지 1.36 범위인 것이다.

플라즈마 처리 장치는 유전체장벽방전 방식의 대기압 플라즈마 처리 장치를 이용하고, 방전용 가스로는 청정공기를 이용하였으며, 가스 유량은 10000 sccm, 전극사이의 거리는 6cm인 것을 기준으로 하였다.

상기 플라즈마 처리 장치에서 처리 시간을 3분으로 고정한 후, 플라즈마 세기를 0, 50, 150, 250, 350, 450, 550 및 650 W/㎠ 로 처리하였다.

한편 플라즈마 세기는 200 W/㎠ 로 고정한 상태에서 처리 시간을 0초, 30초, 1분30초, 3분, 4분30초, 6분 및 7분30초 동안 처리하였다.

실험예 1: 수용해성 평가

제조예의 콜라겐 분말 시료들의 수용해성을 평가하기 위하여 용해 속도를 평가하였다. 용해 속도는 내경 10㎜, 길이 40㎜, 용량 2 mL의 원통형 튜브에, 샘플 10 mg 증류수 1 mL와 함께 혼합하여 밀봉하고, 1분간에 20회의 180ㅀ 뒤집어가면서 혼합하였다. 혼합을 시작하면서 2분, 4분, 6분, 8분, 10분, 15분, 20분, 30분에 그 일부를 샘플링하고, 5,000rpm으로 원심한 상층액의 콜라겐 농도를 산출했다. 다음에, 경과시간과 콜라겐 농도의 관계로부터, 용해 속도(mg/min)를 산출했다. 또한, 용해 속도는 혼합 시작 후부터 10분 이내의 직선성이 있는 시간으로 산출했다.

플라즈마 세기 (W/㎠)	콜라겐 분말 1 (평균 분자량 2000Da)	콜라겐 분말 2 (평균 분자량 400Da)
0	0.21	0.25
50	0.24	0.29
150	0.54^a	0.62^b
250	0.72^b	0.81^b
350	0.34	0.38^a
450	0.19	0.25
550	0.15	0.18
650	0.08	0.12

플라즈마 처리 시간이 3분일 때, 플라즈마 세기 150 및 250 W/㎠에서 용해 속도가 플라즈마 처리하지 않은 콜라겐 분말 대조군(0 W)에 비해 2 내지 3 배 정도 현저히 증가함을 확인할 수 있었다.

처리시간 (분)	콜라겐 분말 1 (평균 분자량 2000Da)	콜라겐 분말 2 (평균 분자량 400Da)
0	0.21	0.25
0.5	0.35	0.38
1.5	0.52^a	0.58^a
3.0	0.66^b	0.74^b
4.5	0.62^b	0.58^a
6.0	0.42	0.42
7.5	0.24	0.33

플라즈마 세기가 200 W/㎠ 일 때, 1.5 내지 6.0 분, 바람직하게는 3.0 내지 4.5분 사이에 용해 속도가 플라즈마 처리하지 않은 콜라겐 분말 대조군(0 분)에 비해 2 내지 3 배 현저히 증가함을 확인할 수 있었다.

실험예 2: 피부 섬유 아세포의 콜라겐 합성 촉진 효과 평가

피부섬유아세포의 콜라겐 합성 기작은 크게 ① 콜라겐 유전자의 전사 시작(Collagen gene transcription initiation), ② 전사(mRNA합성)[Transcription(mRNA synthesis)] ③ 번역(단백질 합성[Translation(protein synthesis)], ④ 번역 후 변형(Post-translational modifications), ⑤ 분비 및 추가 변형(Secretion and further modification)의 5 단계의 단백질 유전자 발현 과정을 통해 콜라겐이 합성된다.

콜라겐의 생체 흡수성이 증가할 경우, 예를 들어 경구 섭취 시에는 즉시 장에서 흡수 되어 혈중 이행률이 높아지고, 또한 피부 도포시에는 피부 투과율이 증가되어 효과적으로 콜라겐 합성을 촉진된다.

따라서 콜라겐의 생체 흡수성을 확인하기 위하여, 사람 피부섬유아세포(Human Dermal Fibroblast; HDF)를 10 v/v% Fetal Bovine Serum(FBS)과 1 v/v%의 페니실린과 스트렙토마이신이 첨가된 Dulbeccos's Minimum Essential Medium(DMEM)에 배양하여 계대수 5 이하를 유지하며, 상기 제조예의 콜라겐 분말 처리에 따른 콜라겐 합성량의 변화를 생체 외(in vitro)에서 실험하여, 사람 피부섬유아세포의 콜라겐 합성 촉진 효과를 평가하였다.

시료별로 사람 피부섬유아세포를 웰 플레이트(well plate)에 1 x 10⁴ cells/cm²의 밀도로 접종한 후 세포 부착과 환경 적응을 위해 24시간 동안 인큐베이터(37ㅀC, 5% CO₂)에서 배양하였다. 그리고 배지를 제거한 후, 혈청이 첨가되지 않은 배지를 처리하여 8시간 동안 starvation시켰다. 상기 콜라겐 분말을 100 ㎍/mL로 배지에 용해하여 시료별로 처리하였다. 시료 처리 후, 사람 피부 섬유 아세포를 72시간 동안 배양하고 배지의 상층액을 취하여 합성된 콜라겐을 정량하였다. 콜라겐 정량은 타입 1 프로콜라겐 C-펩타이드 EIA 키트(Type I Procollagen C-Peptide EIA kit)(Takara, Japan)를 사용하였다.

콜라겐 분말을 첨가하지 않은 배지만으로 처리한 실험군을 음성 대조군으로 하고, 음성 대조군의 프로콜라겐 농도를 100.0%으로 할 때, 각 시료 처리군의 프로콜라겐 농도를 상대적으로 백분율로 나타내었고, 플라즈마 세기에 따른 콜라겐 함량을 표 3에, 처리 시간에 따른 콜라겐 함량을 표 4에 나타내었다.

플라즈마 세기 (W/㎠)	콜라겐 분말 1 (평균 분자량 2000Da)	콜라겐 분말 2 (평균 분자량 400Da)
0	108.2	115.4
50	108.5	120.8
150	122.6^a	135.6^b
250	131.9^b	155.4^b
350	114.4	128.2^b
450	107.7	117.6
550	89.0	107.4
650	72.7	101.1

플라즈마 처리 시간이 3분일 때, 플라즈마 세기 150 및 250 W/㎠에서 프로콜라겐 농도, 즉 콜라겐 합성 속도가 플라즈마 처리하지 않은 콜라겐 분말 대조군(0 W)에 비해 현저히 증가함을 확인할 수 있었다.

처리시간 (분)	콜라겐 분말 1 (평균 분자량 2000Da)	콜라겐 분말 2 (평균 분자량 400Da)
0	108.2	115.4
0.5	109.6	116.0
1.5	119.7^a	122.4^a
3.0	124.9^a	132.4^b
4.5	122.4^a	133.4^b
6.0	112.4	124.5^a
7.5	101.5	110.4

플라즈마 세기가 200 W/㎠ 일 때, 1.5 내지 6.0 분, 바람직하게는 3.0 내지 4.5분 사이에 콜라겐 합성 속도가 플라즈마 처리하지 않은 콜라겐 분말 대조군(0 분)에 비해 현저히 증가함을 확인할 수 있었다.

실험예 3: 세포 독성 평가

HEL 299, Clone M-3 및 CCD-986sk 3가지 세포에서 플라즈마 처리하지 않은 음성 대조군(콜라겐 분말 2)과 플라즈마 세기가 200 W/㎠ 일 때, 3 분 처리한 콜라겐 분말 2(실시예 1)을 0.2 mg/mL에서 1.0 mg/mL까지 다양한 농도로 처리하고, 48시간 배양한 후 MTT 방법으로 세포의 생존율을 관찰하여 표 5에 나타내었다.

구분	농도 (mg/mL)	HEL299 세포 생존율%	Melan-a 세포 생존율%	CCD-986sk 세포 생존율%
대조군	-	100	100	100
실시예 1	0.5	100.1	100.1	100.4
	1	102.1	100.2	102.7
	5	100.8	100.6	103.2
	50	103.1	99.5	102.7

표 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 플라즈마 처리한 콜라겐 분말은 최고 농도인 50 mg/mL에서도 세포 독성이 나타나지 않음을 확인하였다. 즉 본 발명의 실시예 1의 플라즈마 처리된 콜라겐 분말은 세포에 다른 부작용 및 독성을 유발하지 않음을 확인할 수 있었다.

실험예 4: 피부 보습력 평가

제제예 8의 에센스(실시예 2), 제제예 8의 에센스에서 실시예의 플라즈마 처리한 콜라겐 분말 2 대신 플라즈마 처리하지 않은 콜라겐 분말 2을 첨가한 대조군, 및 콜라겐 분말을 전혀 첨가하지 않고 대신 정제수를 첨가한 음성 대조군의 피부 보습력 증가 효과를 확인하기 위해 피부 수분량을 측정하였다.

건조 피부로 분류된 40-50대 성인 남녀 20명의 안면을 세척한 후, 열풍 건조하고 상기 실시예 2, 음성대조군 및 대조군의 화장료 조성물을 도포하게 하였다. 세정 직후, 열풍 건조 후, 및 적용 직후 항온, 항습 조건(24℃, 상대습도 40%)에서 피부 수분량 측정기(Corneometer CM825, C+K Electronic Co., 독일)로 피부 수분량을 측정하여 표 6에 나타내었다.

구분	피부 수분량
구분	세정 직후	열풍 건조 후	적용 직후
음성대조군	45.721	31.870	31.830
대조군	45.730	30.567	42.320
실시예 2	45.723	32.567	56.794

본 발명의 실시예 2의 플라즈마 처리된 콜라겐 분말을 함유한 화장료 조성물은 건조 이후에도 높은 수준의 피분 수분량을 유지함을 알 수 있다.

상기 실험 결과의 유의성 검정은 One way analysis of variance (ANOVA)로 수행하며, 집단 간 사후검정은 Turkey's HDS법을 이용하였다. P 값이 0.05 이하를 통계학적으로 유의한 것으로 간주하였다. p값이 0.05 미만은 위첨자 a로, 0.01 미만은 위첨자 b로 나타내었다.

아래에 본 발명의 추출물을 포함하는 조성물의 제제예를 설명하나, 본 발명은 이를 한정하고자 함이 아닌 단지 구체적으로 설명하고자 함이다.

제제예 1: 산제의 제조

실시예 1의 플라즈마 처리한 콜라겐 분말 20 mg

유당 100 mg

탈크 10 mg

상기의 성분들을 혼합하고 기밀포에 충진하여 산제를 제조한다.

제제예 2: 정제의 제조

실시예 1의 플라즈마 처리한 콜라겐 분말 10 mg

옥수수전분 100 mg

유당 100 mg

스테아린산 마그네슘 2 mg

상기의 성분들을 혼합한 후 통상의 정제의 제조방법에 따라서 타정하여 정제를 제조한다.

제제예 3: 캡슐제의 제조

실시예 1의 플라즈마 처리한 콜라겐 분말 10 mg

결정성 셀룰로오스 3 mg

락토오스 14.8 mg

마그네슘 스테아레이트 0.2 mg

통상의 캡슐제 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합하고 젤라틴 캡슐에 충전하여 캡슐제를 제조한다.

제제예 4: 과립제의 제조

실시예 1의 플라즈마 처리한 콜라겐 분말 1,000 mg

비타민 혼합물 적량

비타민 A 아세테이트 70 ㎍

비타민 E 1.0 mg

비타민 B1 0.13 mg

비타민 B2 0.15 mg

비타민 B6 0.5 mg

비타민 B12 0.2 ㎍

비타민 C 10 mg

비오틴 10 ㎍

니코틴산아미드 1.7 mg

엽산 50 ㎍

판토텐산 칼슘 0.5 mg

무기질 혼합물 적량

황산제1철 1.75 mg

산화아연 0.82 mg

탄산마그네슘 25.3 mg

제1인산칼륨 15 mg

제2인산칼슘 55 mg

구연산칼륨 90 mg

탄산칼슘 100 mg

염화마그네슘 24.8 mg

상기의 비타민 및 미네랄 혼합물의 조성비는 건강기능식품에 적합한 성분을 바람직한 실시예로 혼합 조성하였지만, 그 배합비를 임의로 변형 실시하여도 무방하며, 통상의 건강기능식품 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합한 다음, 과립을 제조하고, 통상의 방법에 따라 건강기능식품 조성물 제조에 사용할 수 있다.

제제예 5: 음료 제형의 제조

실시예 1의 플라즈마 처리한 콜라겐 분말 1,000 mg

구연산 1,000 mg

올리고당 100 g

매실농축액 2 g

타우린 1 g

정제수를 가하여 전체 900 mL

통상의 음료 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합한 다음, 약 1 시간 동안 85 ℃에서 교반 가열한 후, 만들어진 용액을 여과하여 멸균된 2 L 용기에 취득하여 밀봉 멸균한 뒤 냉장 보관한 다음 본 발명의 기능성 음료 조성물 제조에 사용한다.

제제예 6: 영양 화장수의 제조

실시예 1의 플라즈마 처리한 콜라겐 분말0.05 중량%

와셀린 2.0 중량%

세스퀴올레인산소르비탄 0.8 중량%

폴리옥시에틸렌올레일에틸 1.2 중량%

파라옥시안식향산메칠 적량

프로필렌글리콜 5.0 중량%

에탄올 3.2 중량%

카르복시비닐폴리머 18.0 중량%

수산화칼륨 0.1 중량%

색소 적량

향 적량

통상의 영양 화장수 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합하여 영양 화장수를 제조하였다.

제제예 7: 마스크 팩의 제조

실시예 1의 플라즈마 처리한 콜라겐 분말0.05 중량%

글리세린 5.0 중량%

프로필렌글리콜 4.0 중량%

폴리비닐알코올 15.0 중량%

에탄올 8.0 중량%

폴리옥시에틸렌올레일에칠 1.0 중량%

파라옥시안식향산메칠 0.2 중량%

색소 적량

향 적량

통상의 마스크 팩 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합하여 마스크 팩을 제조하였다.

제제예 8: 에센스의 제조

실시예 1의 플라즈마 처리한 콜라겐 분말 0.2 중량%

프로필렌글리콜 10.0 중량%

글리세린 10.0 중량%

히아루론산나트륨수용액(1%) 5.0 중량%

에탄올 5.0 중량%

폴리옥시에틸렌경화피마자유 1.0 중량%

파라옥시안식향산메칠 0.1 중량%

향 적량

정제수 잔량

통상의 에센스 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합하여 에센스를 제조하였다.

Claims

콜라겐 분말을 150 내지 300 W 플라즈마 세기로 1 내지 5분 동안 대기압 플라즈마 처리하는 단계;를 포함하는 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 플라즈마 처리하는 단계 전에, 콜라겐 분말의 수분 함량을 8 내지 20 중량%로 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 수분 함량을 8 내지 20 중량%로 조절하는 단계는 유기산 수용액을 첨가하는 것을 특징으로 하는 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 플라즈마 처리하는 단계 후에, 콜라겐 분말을 과열수증기로 건조하는 단계; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말의 제조방법.
제1항 내지 제4항에 있어서,
상기 콜라겐 분말의 분자량은 300 내지 5000 Da인 것을 특징으로 하는 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말의 제조방법.
청구항 제5항의 방법으로 제조된 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말.
청구항 제6항의 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말을 포함하는 식품 조성물.
청구항 제6항의 생체 흡수성이 향상된 콜라겐 분말을 포함하는 화장료 조성물.