KR20230034047A - 해조류 추출물을 이용한 히알루론산의 제조방법 - Google Patents

해조류 추출물을 이용한 히알루론산의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본원에는 히알루론산의 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 히알루론산 및 상기 히알루론산을 포함하는 화장료 조성물이 개시된다. 상기 제조방법은 히알루론산 생성 균주의 배양 배지에 해조류 추출물을 첨가하여 히알루론산 생성 균주를 배양하는 단계를 포함하고, 상기 히알루론산 생성 균주는 스트렙토코커스 속 균주를 포함한다. 상기 제조방법은 히알루론산의 생산 수율이 높고, 피부 보습, 피부 장벽 강화 및/또는 피부 재생 효능이 더욱 증진된 히알루론산을 제조하는 효과가 있다.

Description

해조류 추출물을 이용한 히알루론산의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING HYALURONIC ACID USING SEAWEED EXTRACT}
본 개시물에는 히알루론산의 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 히알루론산 및 상기 히알루론산을 포함하는 화장료 조성물이 개시된다.
히알루론산 (hyaluronic acid)은 고점도성, 보습성, 생체 적합성 등의 특징을 지닌 수용성 다당류로, 콜라겐 및 엘라스틴과 함께 피부 3대 요소 중 하나이다. 히알루론산은 β-D-글루쿠론산 (β-D-glucuronic acid)과 β-D-N-아세틸글루코사민이 상호 베타 결합으로 이루어진 직쇄상의 긴 고분자 물질이며, 그 분자량은 기원, 제조 및 정제 방법에 따라 매우 다양하다. 고분자 히알루론산은 일반적으로 보습용, 안과 수술용, 무릎 관절 치료용 목적으로 사용되고, 저분자 히알루론산은 고분자에 비해 끈적임이 없고 피부에 잘 흡수되며, 주름 개선 및 상처 치유 효과가 있어 화장품 및 피부 외용제 조성물에 사용된다.
한편, 해조류에는 다량의 다당류, 비타민, 미네랄 등의 피부에 유용한 성분이 함유되어 있다. 이 중에서 해조류의 다당류는 중금속 흡착 능력이 뛰어나 노폐물 제거능이 뛰어나고, 특정 해조류의 다당류는 암세포를 사멸시키는 것으로 알려져 있다.
KR 10-2011-0036845 A
일 측면에서, 본 개시물은 해조류 추출물을 이용한 히알루론산의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 개시물은 상기 히알루론산의 제조방법에 따라 제조된 히알루론산을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 측면에서, 본 개시물은 상기 히알루론산을 포함하는 화장료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 개시물은 히알루론산 생성 균주의 배양 배지에 해조류 추출물을 첨가하여 히알루론산 생성 균주를 배양하는 단계를 포함하고, 상기 히알루론산 생성 균주는 스트렙토코커스 속 (Streptococcus sp.) 균주를 포함하는 것인, 히알루론산의 제조방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 해조류는 갈조류인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 갈조류는 다시마, 모자반, 톳, 실말, 감태, 곰피, 대황, 지충이 및 미역으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 해조류 추출물은 해조류의 물 추출물인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 스트렙토코커스 속 균주는 스트렙토코커스 에쿠이 (Streptococcus equi), 스트렙토코커스 파이오제네스 (Streptococcus pyogenes) 및 스트렙토코커스 디스갈락티애 (Streptococcus dysgalactiae)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 스트렙토코커스 속 균주는 스트렙토코커스 에쿠이 아종 주에피데미쿠스 (Streptococcus equi subsp. zooepidemicus) 및 스트렙토코커스 에쿠이 아종 에쿠이 (Streptococcus equi subsp. equi) 중 1 이상인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제조방법은, (1) 히알루론산 생성 균주의 배양 배지에 히알루론산 생성 균주를 접종하여 1차 발효하는 단계; 및 (2) 상기 1차 발효 후, 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지를 투입하여 2차 발효하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (2) 단계에서 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지는, 0.01 내지 2% (w/v)의 농도로 해조류 추출물을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (2) 단계에서 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지는 배양액의 흡광도가 660 nm에서 2.0 이상이 되었을 때 투입하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (2) 단계에서 2차 발효는 배양액의 흡광도가 660 nm에서 3.0 이상이 될 때까지 실시하는 것일 수 있다.
다른 측면에서, 본 개시물은 상기 히알루론산의 제조방법에 따라 제조된 히알루론산을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 개시물은 상기 히알루론산을 포함하는 화장료 조성물을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 화장료 조성물은 보습, 피부 장벽 강화 또는 피부 재생 용도를 갖는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 화장료 조성물은 아토피 개선 용도를 갖는 것일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 개시물은 상기 히알루론산을 포함하는 피부 외용제 조성물을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 피부 외용제 조성물은 아토피 개선 용도를 갖는 것일 수 있다.
일 측면에서, 본 개시물에 개시된 기술은 해조류 추출물을 이용한 히알루론산의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
다른 측면에서, 본 개시물에 개시된 기술은 상기 히알루론산의 제조방법에 따라 제조된 히알루론산을 제공하는 효과가 있다.
또 다른 측면에서, 본 개시물에 개시된 기술은 상기 히알루론산을 포함하는 화장료 조성물을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 일 실험예에 따라 해조류 추출물의 투입 농도에 따른 히알루론산 생성량을 비교한 결과를 나타낸 것이다 (*** p< 0.001, 대조군과 비교).
도 2는 일 실험예에 따라 피부세포의 보습 관련 유전자의 발현량을 비교한 결과를 나타낸 것이다 (* p< 0.05, ** p< 0.005, *** p< 0.001, 대조군과 비교).
도 3은 일 실험예에 따라 피부세포의 장벽 관련 유전자의 발현량을 비교한 결과를 나타낸 것이다 (* p< 0.05, ** p< 0.005, *** p< 0.001, 대조군과 비교).
도 4는 일 실험예에 따라 피부세포의 재생 관련 유전자의 발현량을 비교한 결과를 나타낸 것이다 (* p< 0.05, ** p< 0.005, *** p< 0.001, 대조군과 비교).
도 5는 일 실험예에 따라 해조류 추출물의 투입 시기 및 투입 여부에 따른 히알루론산 생성 균주의 생장 정도를 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 일 실험예에 따라 해조류 추출물의 투입 시기 및 투입 여부에 따른 히알루론산 생성량을 비교한 결과를 나타낸 것이다 (* p< 0.05, 무처리군과 비교).
도 7은 일 실험예에 따라 해조류의 종류에 따른 히알루론산 생성량을 비교한 결과를 나타낸 것이다 (* p< 0.05, 무처리군과 비교).
도 8은 일 실험예에 따라 해조류의 종류에 따른 피부세포 보호 효과를 비교한 결과를 나타낸 것이다 (* p< 0.05, 무처리군과 비교; † p< 0.05, 대조군과 비교).
도 9는 일 실험예에 따라 히알루론산 생성 균주의 종류에 따른 히알루론산 생성량을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 일 실험예에 따라 히알루론산 생성 균주의 종류에 따른 피부세포 보호 효과를 비교한 결과를 나타낸 것이다 (* p< 0.05, ** p< 0.005 무처리군과 비교; † p< 0.05, 대조군과 비교).
이하, 본 개시물을 상세히 설명한다.
일 측면에서, 본 개시물은 히알루론산 생성 균주의 배양 배지에 해조류 추출물을 첨가하여 히알루론산 생성 균주를 배양하는 단계를 포함하고, 상기 히알루론산 생성 균주는 스트렙토코커스 속 (Streptococcus sp.) 균주를 포함하는 것인, 히알루론산의 제조방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 해조류는 갈조류 (Phaeophyceae 또는 brown alage)인 것일 수 있다.
갈조류는 보통 해양성이고 다세포 조류에 속하는 원생생물의 한 군을 말한다. 약 250속의 약 1,500종이 알려져 있는데 그 대부분이 바다에서 산다. 조류 중 가장 발달된 기관, 조직 및 세포의 특징을 갖고 있으며, 단세포나 군체인 것은 거의 없고 대부분이 사상체 또는 막대기, 나뭇가지 모양 등의 형태를 갖는다. 갈조류는 엽록소-a와 엽록소-c 외에 푸코잔틴을 함유하여 몸체가 연갈색 내지 진한 갈색을 띤다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 갈조류는 다시마, 모자반, 톳, 실말, 감태, 곰피, 대황, 지충이 및 미역으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 해조류 추출물은 해조류의 물 추출물인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 스트렙토코커스 속 균주는 스트렙토코커스 에쿠이 (Streptococcus equi), 스트렙토코커스 파이오제네스 (Streptococcus pyogenes) 및 스트렙토코커스 디스갈락티애 (Streptococcus dysgalactiae)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 스트렙토코커스 속 균주는 스트렙토코커스 에쿠이 아종 주에피데미쿠스 (Streptococcus equi subsp. zooepidemicus) 및 스트렙토코커스 에쿠이 아종 에쿠이 (Streptococcus equi subsp. equi) 중 1 이상인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 스트렙토코커스 속 균주는 스트렙토코커스 에쿠이 아종 주에피데미쿠스 (Streptococcus equi subsp. zooepidemicus)인 것이 히알루론산의 생산 효율 및/또는 히알루론산의 피부 세포 보호 효과 면에서 더 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제조방법은, (1) 히알루론산 생성 균주의 배양 배지에 히알루론산 생성 균주를 접종하여 1차 발효하는 단계; 및 (2) 상기 1차 발효 후, 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지를 투입하여 2차 발효하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 (1) 및 (2) 단계에서 배양 배지는 당업계에서 통상적으로 이용되는 배지 성분을 조합하여 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 (1) 및 (2) 단계에서 배양 배지는 글루코오스, 프럭토오스, 말토오스, 수크로오스, 갈락토오스 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 탄소원 및 효모 추출물, 옥수수 침지물, 대두 가수분해물, 카제인 펩톤, 카제인 산 분해물 및 카제인 효소 분해물로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 질소원을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (1) 및 (2) 단계에서 배양 배지는 글루타민, 리신, 시스테인, 아르기닌, 메치오닌, 아스파르트산 및 글리신으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 아미노산을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (1) 및 (2) 단계에서 배양 배지는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아 등의 pH 조정제를 첨가하여 균주의 생장에 영향을 미치는 pH가 적절하게 조절된 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (1) 및 (2) 단계에서 발효는 30 내지 35 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (1) 및 (2) 단계에서 발효는 글루코오스 50~200 g/L 및 효모 추출물 1~20 g/L을 포함하는 배양 배지에서 30 내지 35 ℃의 온도 및 pH 7.0~8.0의 조건에서 히알루론산 생성 균주를 배양하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (1) 및 (2) 단계에서 발효는 글루코오스 50~200 g/L, 효모 추출물 1~20 g/L, 펩톤 5 내지 30 g/L, 글루타민 0.1~1.5 g/L, 염화나트륨 0.01~0.1 g/L 및 황산마그네슘 0.5~3 g/L를 포함하는 배양 배지에서 30 내지 35 ℃의 온도 및 pH 7.0~8.0의 조건에서 히알루론산 생성 균주를 배양하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (1) 및 (2) 단계에서 발효는 글루코오스 50~200 g/L 및 TSB 배지 (트립톤 (tryptone) 15 g/L, 소이톤 (soytone) 5 g/L 및 소듐 클로라이드 (sodium chloride) 5 g/L)를 포함하는 배양 배지에서 30 내지 35 ℃의 온도 및 pH 7.0~8.0의 조건에서 히알루론산 생성 균주를 배양하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (1) 단계에서 히알루론산 생성 균주의 배양 배지는 글루코오스 및 효모 추출물을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (1) 단계에서 히알루론산 생성 균주의 배양 배지는 글루코오스, 효모 추출물, 펩톤, 글루타민, 염화나트륨 및 황산마그네슘을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (1) 단계에서 히알루론산 생성 균주의 배양 배지는 글루코오스 50~200 g/L, 효모 추출물 1~20 g/L, 펩톤 5 내지 30 g/L, 글루타민 0.1~1.5 g/L, 염화나트륨 0.01~0.1 g/L 및 황산마그네슘 0.5~3 g/L를 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (2) 단계에서 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지는, 해조류 추출물, 글루코오스 및 효모 추출물을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (2) 단계에서 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지는, 해조류 추출물, 글루코오스, 효모 추출물, 펩톤, 글루타민, 염화나트륨 및 황산마그네슘을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (2) 단계에서 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지는, 0.01 내지 2% (w/v)의 해조류 추출물, 글루코오스 50~200 g/L, 효모 추출물 1~20 g/L, 펩톤 5 내지 30 g/L, 글루타민 0.1~1.5 g/L, 염화나트륨 0.01~0.1 g/L 및 황산마그네슘 0.5~3 g/L를 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (2) 단계에서 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지는, 0.01 내지 2% (w/v)의 농도로 해조류 추출물을 포함하는 것일 수 있다. 다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 (2) 단계에서 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지는, 0.01% 이상, 0.05% 이상, 0.1% 이상 또는 0.5% 이상이고 2% 이하, 1.5% 이하, 1% 이하 또는 0.5% 이하의 농도로 해조류 추출물을 포함하는 것일 수 있다. 또 다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 (2) 단계에서 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지는, 0.5 내지 2% 또는 0.5 내지 1%의 농도로 해조류 추출물을 포함하는 것이 히알루론산의 생산 효율 면에서 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (2) 단계에서 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지는 배양액의 흡광도가 660 nm에서 2.0 이상이 되었을 때 투입하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 (2) 단계에서 2차 발효는 배양액의 흡광도가 660 nm에서 3.0 이상이 될 때까지 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 2차 발효 후, 히알루론산은 당업계에 통상적으로 알려져 있는 방법을 적절하게 선택하여 배양액으로부터 분리, 정제 및/또는 저분자화될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제조방법은 2차 발효 후 배양액에 분비된 히알루론산을 에탄올을 이용하여 침전시킨 다음 건조하여 히알루론산을 수득하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제조방법은 히알루론산을 수득한 후 산 처리하여 히알루론산을 저분자화하고 정제하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
다른 측면에서, 본 개시물은 상기 히알루론산의 제조방법에 따라 제조된 히알루론산을 제공한다.
상기 제조방법에 따라 제조된 히알루론산은 이와 동일한 분자량을 갖는 저분자 히알루론산이나 고분자 히알루론산에 비해 보습, 피부 장벽 강화 및/또는 피부 재생 효과가 우수할 뿐만 아니라 낮은 농도에서도 우수한 보습, 피부 장벽 강화 및/또는 피부 재생 효과를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 개시물은 상기 히알루론산을 포함하는 화장료 조성물을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 화장료 조성물은 보습, 피부 장벽 강화 또는 피부 재생 용도를 갖는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 화장료 조성물은 아토피 개선 용도를 갖는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 화장료 조성물은, 화장료 조성물 전체 중량을 기준으로 0.0001 내지 10 중량%의 히알루론산을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 화장료 조성물에는 기능성 첨가물 및 일반적인 화장료 조성물에 포함되는 성분이 추가로 포함될 수 있다. 상기 기능성 첨가물로는 수용성 비타민, 유용성 비타민, 고분자 펩티드, 고분자 다당, 스핑고 지질 및 해초 엑기스로 이루어진 군에서 선택된 성분을 포함할 수 있다. 이외에 포함되는 배합 성분으로서는 유지 성분, 보습제, 에몰리엔트제, 계면 활성제, 유기 및 무기 안료, 유기 분체, 자외선 흡수제, 방부제, 살균제, 산화 방지제, 식물 추출물, pH 조정제, 알콜, 색소, 향료, 혈행 촉진제, 냉감제, 제한(制汗)제, 정제수 등을 들 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 화장료 조성물은 제형이 특별히 한정되지 않으며, 목적하는 바에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 스킨로션, 스킨소프너, 스킨토너, 아스트린젠트, 로션, 밀크로션, 모이스쳐 로션, 영양로션, 맛사지크림, 영양크림, 모이스처크림, 핸드크림, 파운데이션, 에센스, 영양에센스, 팩, 비누, 클렌징폼, 클렌징로션, 클렌징크림, 바디로션 및 바디클린저로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 제형으로 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 조성물의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물섬유, 식물섬유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 조성물의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오로히드로카본, 프로판/부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 조성물의 제형이 용액 또는 유탁액의 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용매화제 또는 유탁화제가 이용될 수 있고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌 글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 조성물의 제형이 현탁액인 경우에는 담체 성분으로서 물, 에탄올 또는 프로필렌 글리콜과 같은 액상 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁제, 미소결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 아가 또는 트라칸트 등이 이용될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 조성물의 제형이 계면-활성제 함유 클린징인 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, 리놀린 유도체 또는 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르 등이 이용될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 개시물은 상기 히알루론산을 포함하는 피부 외용제 조성물을 제공한다. 상기 피부 외용제는 피부 외부에서 도포되는 어떠한 것이라도 포함될 수 있는 총칭으로서 다양한 제형의 의약품이 여기에 포함될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 피부 외용제 조성물은 보습, 피부 장벽 강화 또는 피부 재생 용도를 갖는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 피부 외용제 조성물은 아토피 개선 용도를 갖는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 피부 외용제 조성물은 피부 외용제 조성물 전체 중량을 기준으로 0.0001 내지 10 중량%의 히알루론산을 포함하는 것일 수 있다.
본 개시물은 히알루론산의 제조에 있어 해조류 다당류를 발효원, 더욱 구체적으로는 2차 발효원으로 이용하여 히알루론산의 생성 수율을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기와 같이 제조된 히알루론산은 동일한 농도에서 기존의 히알루론산이 보이지 않던 효능을 가짐으로써 피부 건강에 더 큰 도움을 줄 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 개시물을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 개시물을 예시하기 위한 것으로서, 본 개시물의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1. 해조류 추출물 제조
(1) 다시마 추출물 제조
100 g의 건조된 다시마를 정제수로 세척하고 다시 4 L의 정제수에 넣어 4시간 동안 침지시킨 다음, 진탕 배양기에서 85 ℃ 및 140 rpm의 조건으로 다시 4시간 동안 열수추출하였다. 상기 열수 추출물을 원심분리하여 고형분을 제거하고, 상등액 3 L에 칼슘클로라이드를 2%의 농도로 첨가하여 1시간 동안 반응시켜 알긴산을 침전시켰다. 다시 원심분리하여 침전된 알긴산을 제거하고, 남은 상등액 2 L를 감압농축기를 이용하여 약 0.5 L로 농축하였다. 농축된 용액에 3배 부피의 주정을 첨가하여 냉장에서 12 내지 16 시간 동안 반응시켜 침전물을 얻었다. 이후, 원심분리를 통해 상등액은 버리고 남은 침전물을 동결건조하여 실시예 1-1의 다시마 추출물을 제조하였다.
(2) 미역귀 추출물 제조
100 g의 건조된 미역귀를 정제수로 세척하고 다시 4 L의 정제수에 넣어 4시간 동안 침지시킨 다음, 진탕 배양기에서 85 ℃ 및 140 rpm의 조건으로 다시 4시간 동안 열수추출하였다. 상기 열수 추출물을 원심분리하여 고형분을 제거하고, 상등액 3 L에 칼슘클로라이드를 2%의 농도로 첨가하여 1시간 동안 반응시켜 알긴산을 침전시켰다. 다시 원심분리하여 침전된 알긴산을 제거하고, 남은 상등액 2 L를 감압농축기를 이용하여 약 0.5 L로 농축하였다. 농축된 용액에 3배 부피의 주정을 첨가하여 냉장에서 12 내지 16 시간 동안 반응시켜 침전물을 얻었다. 이후, 원심분리를 통해 상등액은 버리고 남은 침전물을 동결건조하여 실시예 1-2의 미역귀 추출물을 제조하였다.
실시예 2. 히알루론산 제조
(1) 다시마 추출물 및 스트렙토코커스 주에피데미쿠스를 이용한 히알루론산 제조
해조류 추출물로 상기 실시예 1에서 제조한 다시마 추출물을 이용하고 히알루론산 생성 균주로 스트렙토코커스 에쿠이 아종 주에피데미쿠스 (Streptococcus equi subsp. zooepidemicus) KCTC13800을 한국생명공학연구원 생물자원센터 (KCTC)로부터 입수하여 아래와 같이 실시예 2-1의 히알루론산을 제조하였다.
통상의 방법에 따라 글루코오스, 효모 추출물, 펩톤, 아미노산, 염화나트륨, 황산마그네슘 등을 용해하여 멸균한 히알루론산 생성 균주 배양용 배지에 히알루론산 생성 균주를 접종하고 30 내지 35 ℃의 온도를 유지하며 1차 발효를 수행하였다. 배양액의 흡광도가 660 nm에서 2.0 이상이 되어 히알루론산 생성 균주의 생장이 어느 정도 진행되었을 때, 1차 발효 배지에 해조류 추출물을 0.5% (w/v)의 농도로 첨가한 새로운 배지를 제공하여 배양액의 흡광도가 660 nm에서 3.0 이상이 될 때까지 2차 발효를 수행하였다. 이후, 배양액에 분비된 히알루론산을 에탄올을 이용해 침전시킨 다음, 침전물을 건조하여 히알루론산을 얻었다. 이를 다시 산 처리를 통해 가수분해하여 저분자화하였고, 이온교환수지로 정제하여 고순도의 신규한 히알루론산을 얻었다.
(2) 다시마 추출물 및 스트렙토코커스 에쿠이를 이용한 히알루론산 제조
해조류 추출물로 상기 실시예 1에서 제조한 다시마 추출물을 이용하고 히알루론산 생성 균주로 스트렙토코커스 에쿠이 아종 에쿠이 (Streptococcus equi subsp. equi) KCTC13801을 한국생명공학연구원 생물자원센터 (KCTC)로부터 입수하여 상기와 같은 방법으로 실시예 2-2의 히알루론산을 제조하였다.
(3) 미역귀 추출물 및 스트렙토코커스 주에피데미쿠스를 이용한 히알루론산 제조
해조류 추출물로 상기 실시예 1에서 제조한 미역귀 추출물을 이용하고 히알루론산 생성 균주로 스트렙토코커스 에쿠이 아종 주에피데미쿠스 (Streptococcus equi subsp. zooepidemicus) KCTC13800을 한국생명공학연구원 생물자원센터 (KCTC)로부터 입수하여 상기와 같은 방법으로 실시예 2-3의 히알루론산을 제조하였다.
비교예 1. 히알루론산 제조
(1) 해조류 추출물의 투입 없이 히알루론산 제조 1
히알루론산 생성 균주로 스트렙토코커스 에쿠이 아종 주에피데미쿠스 (Streptococcus equi subsp. zooepidemicus) KCTC13800을 한국생명공학연구원 생물자원센터 (KCTC)로부터 입수하여 아래와 같이 비교예 1-1의 히알루론산을 제조하였다.
통상의 방법에 따라 글루코오스, 효모 추출물, 펩톤, 아미노산, 염화나트륨, 황산마그네슘 등을 용해하여 멸균한 히알루론산 생성 균주 배양용 배지에 히알루론산 생성 균주를 접종하고 30 내지 35 ℃의 온도를 유지하며 1차 발효를 수행하였다. 배양액의 흡광도가 660 nm에서 2.0 이상이 되어 히알루론산 생성 균주의 생장이 어느 정도 진행되었을 때, 해조류 추출물이 첨가되지 않은 1차 발효 배지를 새로 제공하여 배양액의 흡광도가 660 nm에서 3.0 이상이 될 때까지 2차 발효를 수행하였다. 이후, 배양액에 분비된 히알루론산을 에탄올을 이용해 침전시킨 다음, 침전물을 건조하여 히알루론산을 얻었다. 이를 다시 산 처리를 통해 가수분해하여 저분자화하였고, 이온교환수지로 정제하여 고순도의 신규한 히알루론산을 얻었다.
(2) 해조류 추출물의 투입 없이 히알루론산 제조 2
히알루론산 생성 균주로 스트렙토코커스 에쿠이 아종 에쿠이 (Streptococcus equi subsp. equi) KCTC13801을 한국생명공학연구원 생물자원센터 (KCTC)로부터 입수하여 아래와 같이 비교예 1-2의 히알루론산을 제조하였다.
통상의 방법에 따라 글루코오스, 효모 추출물, 펩톤, 아미노산, 염화나트륨, 황산마그네슘 등을 용해하여 멸균한 히알루론산 생성 균주 배양용 배지에 히알루론산 생성 균주를 접종하고 30 내지 35 ℃의 온도를 유지하며 1차 발효를 수행하였다. 배양액의 흡광도가 660 nm에서 2.0 이상이 되어 히알루론산 생성 균주의 생장이 어느 정도 진행되었을 때, 해조류 추출물이 첨가되지 않은 1차 발효 배지를 새로 제공하여 배양액의 흡광도가 660 nm에서 3.0 이상이 될 때까지 2차 발효를 수행하였다. 이후, 배양액에 분비된 히알루론산을 에탄올을 이용해 침전시킨 다음, 침전물을 건조하여 히알루론산을 얻었다. 이를 다시 산 처리를 통해 가수분해하여 저분자화하였고, 이온교환수지로 정제하여 고순도의 신규한 히알루론산을 얻었다.
(3) 해조류 추출물을 조기 투입하여 히알루론산 제조
해조류 추출물로 상기 실시예 1에서 제조한 다시마 추출물을 이용하고 히알루론산 생성 균주로 스트렙토코커스 에쿠이 아종 주에피데미쿠스 (Streptococcus equi subsp. zooepidemicus) KCTC13800을 한국생명공학연구원 생물자원센터 (KCTC)로부터 입수하여 아래와 같이 비교예 1-3의 히알루론산을 제조하였다.
통상의 방법에 따라 글루코오스, 효모 추출물, 펩톤, 아미노산, 염화나트륨, 황산마그네슘 등을 용해한 히알루론산 생성 균주 배양용 배지에 본 개시물에 따른 해조류 추출물을 0.5% (w/v)의 농도로 첨가하여 멸균한 배지를 준비하고, 상기 멸균한 배지에 히알루론산 생성 균주를 접종하고 30 내지 35 ℃의 온도를 유지하며 1차 발효를 수행하였다. 배양액의 흡광도가 660 nm에서 2.0 이상이 되어 히알루론산 생성 균주의 생장이 어느 정도 진행되었을 때, 해조류 추출물이 첨가되지 않은 1차 발효 배지를 새로 제공하여 배양액의 흡광도가 660 nm에서 3.0 이상이 될 때까지 2차 발효를 수행하였다. 이후, 배양액에 분비된 히알루론산을 에탄올을 이용해 침전시킨 다음, 침전물을 건조하여 히알루론산을 얻었다. 이를 다시 산 처리를 통해 가수분해하여 저분자화하였고, 이온교환수지로 정제하여 고순도의 신규한 히알루론산을 얻었다.
실험예 1. 해조류 추출물의 투입 농도에 따른 히알루론산 생성량 비교
2차 발효 시 제공되는 해조류 추출물이 히알루론산의 생성량에 미치는 영향을 확인하기 위해, 상기 실시예 2-1 및 비교예 1-1에 기재된 방법에 따라 히알루론산을 제조하고 그 생성량을 도 1에 나타내었다. 1차 발효로 배양액의 흡광도가 660 nm에서 2.0 이상이 되어 히알루론산 생성 균주의 생장이 어느 정도 진행되었을 때, 대조군은 해조류 추출물이 첨가되지 않은 1차 발효 배지를 새로 제공한 것이며, 시험군은 해조류 추출물이 0.1% 내지 1.0% (w/v)의 다양한 농도로 첨가된 1차 발효 배지를 새로 제공한 것이다. 배양액의 흡광도가 3.0±0.1이 되었을 때 배양을 멈추고, 배양액의 4배에 해당하는 부피의 에탄올을 첨가하여 얻은 침전물의 무게를 측정하여 1 L 배양 시 얻을 수 있는 히알루론산의 양을 비교하였다.
그 결과, 일반적인 배양 상태에서 히알루론산을 제조하였을 때보다 2차 발효 단계에서 해조류 추출물을 첨가하였을 때 농도 의존적으로 히알루론산의 생성량이 증가하는 것을 확인하였다. 구체적으로, 대조군의 히알루론산 생성량이 약 3.2 g/L인 것에 비해 해조류 추출물을 0.5% (w/v)의 농도로 첨가하였을 때 히알루론산 생성량이 약 4.7 g/L로 증가하여 0.5% (w/v) 이상의 농도에서 유의적으로 히알루론산 생성량이 증가하는 것을 확인하였다.
실험예 2. 히알루론산의 보습, 피부 장벽 강화 및 피부 재생 효과 확인
상기 실시예 2-1에서 제조한 히알루론산과 기존의 히알루론산의 피부 개선 효능을 비교하여 도 2 내지 4에 나타내었다. 사람의 각질형성세포 (human epidermal keratinocytes)에 신규 히알루론산과 기존의 히알루론산을 동일한 농도로 처리하여 24시간 동안 반응시킨 후, 피부 개선 효능과 관련된 유전자 발현량을 비교하였다. 실험에 사용된 기존 히알루론산은 상기 실시예 2-1에서 제조한 히알루론산과 동일한 분자량을 갖는 저분자 타입과, 산 처리가 없는 고분자 타입이다.
그 결과, 본 개시물에 따른 히알루론산은 피부 세포의 보습 관련 유전자 CASP14의 발현을 대조군 대비 50 ppm에서 약 1.3배, 100 ppm에서 약 1.3배, 200 ppm에서 약 1.7배 증가시켰다 (도 2 참조). 이는 동일한 농도에서 일반 저분자 히알루론산이 나타내지 않는 효과이다. 또한, 본 개시물에 따른 히알루론산은 피부 세포의 장벽 관련 유전자 CLDN1의 발현을 대조군 대비 50 ppm에서 약 1.1배, 100 ppm에서 약 1.3배, 200 ppm에서 약 1.5배 증가시켰다 (도 3 참조). 일반 저분자 히알루론산에서는 이러한 효과가 200 ppm의 농도에서도 나타나지 않았다. 또한, 본 개시물에 따른 히알루론산은 피부 세포의 재생 관련 유전자 KRT1의 발현을 대조군 대비 50 ppm에서 약 2배, 100 ppm에서 약 2.3배, 200 ppm에서 약 4.3배 증가시켰다 (도 4 참조). 이는 일반 저분자 히알루론산 대비 약 3배 높은 수준의 효능이다.
본 개시물에 따른 히알루론산은 기존 히알루론산이 보습 및 장벽 개선 효과를 보이지 않는 낮은 농도에서도 우수한 효과를 나타내며, 기존 히알루론산보다 피부 재생 효과가 월등히 뛰어난 것으로 나타났다. 따라서, 본 개시물에 따른 방법으로 제조한 히알루론산은 우수한 피부 보습, 장벽 강화 및 재생 효과를 나타낼 뿐만 아니라 낮은 농도에서도 유의적인 효과를 나타내는 것을 확인하였다.
실험예 3. 해조류 추출물의 투입 시점에 따른 히알루론산 생성량 비교
해조류 추출물의 첨가 시점에 따른 히알루론산 생성량을 확인하기 위해, 상기 실시예 2-1, 비교예 1-1 및 비교예 1-3에 기재된 방법에 따라 히알루론산을 제조하고 균주의 생장 정도 및 히알루론산 생성량을 도 5 및 6에 나타내었다. 도 5 및 6에서 무처리 실험군은 글루코오스와 효모 추출물 등을 용해하여 멸균한 배지에 히알루론산 생성 균주를 접종하여 2일 동안 배양한 것이고, 초기 투입 실험군은 글루코오스와 효모 추출물 등을 용해한 배지에 해조류 추출물을 0.5% (w/v)의 농도로 첨가하여 멸균한 배지에 히알루론산 생성 균주를 접종하여 2일 동안 배양한 것이고, 2차 투입 실험군은 글루코오스와 효모 추출물 등을 용해하여 멸균한 배지에 히알루론산 생성 균주를 접종하여 1일 동안 1차 발효한 후 1차 발효 배지에 해조류 추출물이 0.5% (w/v)의 농도로 첨가된 새로운 배지를 제공하여 1일 동안 2차 발효한 것이다. 상기 세 가지 배양액 1 L로부터 배양액에 분비된 히알루론산을 배양액의 4배에 해당하는 부피의 에탄올을 이용하여 침전시킨 후, 침전물을 건조하여 히알루론산을 얻었다.
동일 발효 기간 동안 발효물의 흡광도 (600 nm)를 비교하여 균의 생장 정도를 측정하였다. 해조류 추출물을 초기 투입한 경우 무처리 실험군과 생장 차이가 거의 없는 반면, 해조류 추출물을 2차 투입하여 배양한 경우 흡광도가 높아져 균의 생장이 빠르게 일어난 것으로 나타났다 (도 5 참조). 또한, 해조류 추출물을 2차 투입하여 배양한 경우 히알루론산 생성량이 증가된 것을 확인하였다 (도 6 참조).
실험예 4. 해조류의 종류에 따른 히알루론산 생성량 및 피부 세포 생활성 비교
해조류의 종류에 따른 히알루론산 생성량 및 피부 세포 생활성을 확인하기 위해, 상기 실시예 2-1 및 실시예 2-3에 기재된 방법에 따라 히알루론산을 제조하고 히알루론산 생성량 및 피부 세포 생활성을 측정하여 도 7 및 8에 나타내었다. 상기 두 가지 배양액 1 L로부터 배양액에 분비된 히알루론산을 배양액의 4배에 해당하는 부피의 에탄올을 이용하여 침전시킨 후, 침전물을 건조하여 히알루론산을 얻었다.
그 결과, 2차 발효 시 다시마 추출물 또는 미역귀 추출물의 투입을 통해 히알루론산의 생성량을 유의적으로 증가시킬 수 있음을 확인하였다. 구체적으로, 다시마 추출물 투입군은 히알루론산 생성량이 약 4.3 g/L, 미역귀 추출물 투입군은 히알루론산 생성량이 약 3.8 g/L로 증가하는 것으로 나타났다 (도 7 참조).
또한, 상기 제조한 히알루론산을 피부 세포 (Hs68 cell, human fibroblast)에 처리하여 피부 세포 보호 효과를 확인하였다. 피부 세포를 96-well 플레이트에 동일하게 분주하고 UV-B를 30 J/cm2으로 처리한 뒤, 24시간 동안 추가 배양하고 피부 세포의 생활성을 비교하였다. 도 8에 나타난 바와 같이, 피부 세포의 생활성은 UV 조사에 의해 무처리 실험군에 비해 약 75.9%로 낮아졌다. 반면, 피부 세포에 본 개시물에 따른 히알루론산을 각각 100 ppm으로 처리하였을 때 피부 세포의 생활성이 약 97.7% (다시마 추출물 첨가 실험군), 약 87.3% (미역귀 추출물 첨가 실험군)로 개선되는 것을 확인하였다. 특히, 다시마 추출물을 이용하여 2차 발효를 통해 제조된 히알루론산을 처리한 피부 세포의 생활성은 UV 조사군에 비해 유의적으로 개선되었으며, UV를 조사하지 않은 무처리 실험군과 유사한 수준의 피부 세포 생활성을 나타내었다.
실험예 5. 히알루론산 생성 균주의 종류에 따른 히알루론산 생성량 및 피부 세포 생활성 비교
히알루론산 생성 균주의 종류에 따른 히알루론산 생성량 및 피부 세포 생활성을 확인하기 위해, 상기 실시예 2-1, 실시예 2-2, 비교예 1-1 및 비교예 1-2에 기재된 2차 발효 및 일반 발효 방법에 따라 히알루론산을 제조하고 히알루론산 생성량 및 피부 세포 생활성을 측정하여 도 9 및 10에 나타내었다. 상기 네 가지 배양액 1 L로부터 배양액에 분비된 히알루론산을 배양액의 4배에 해당하는 부피의 에탄올을 이용하여 침전시킨 후, 침전물을 건조하여 히알루론산을 얻었다.
그 결과, 스트렙토코커스 주에피데미쿠스의 경우 일반적인 배양을 통해 약 2.9 g/L의 히알루론산을 생산하였다면, 해조류 추출물을 추가하여 2차 발효하는 경우 약 4.3 g/L의 히알루론산을 생산하여 생산 효율을 크게 증가시켰다. 스트렙토코커스 에쿠이의 경우 일반적인 배양을 통해 약 2.2 g/L의 히알루론산을 생산하였다면, 해조류 추출물을 추가하여 2차 발효하는 경우 약 3.1 g/L의 히알루론산을 생산하여 생산 효율을 증가시켰다 (도 8 참조). 두 균주 모두 해조류 추출물을 첨가하고 2차 발효하는 공정을 통해 히알루론산의 생성량을 증가시킬 수 있음을 확인하였다.
또한, 상기 실험예 4에 기재된 방법에 따라 상기 제조한 히알루론산의 피부 세포 보호 효과를 확인하였다. 도 10에 나타난 바와 같이, 피부 세포의 생활성은 UV 조사에 의해 무처리 실험군에 비해 약 74%로 낮아졌다. 반면, 피부 세포에 스트렙토코커스 주에피데미쿠스를 이용하여 제조한 히알루론산을 100 ppm 농도로 함께 처리하면 UV를 처리하지 않은 무처리 실험군과 유사한 수준의 피부 세포 생활성을 보이는 것을 알 수 있었다. 스트렙토코커스 주에피데미쿠스를 이용할 경우 일반 발효와 2차 발효 방법에 따른 두 가지 히알루론산 모두 피부 세포 생활성이 약 93.7%, 약 94.6%로, 대조군 대비 유의하게 증가하였다. 스트렙토코커스 에쿠이를 이용하여 제조한 히알루론산의 경우에도, 일반 발효와 2차 발효 방법에 따른 두 가지 히알루론산 모두 피부 세포 생활성이 약 88.8%, 약 90.9%인 것으로 확인되어, 피부 세포 생활성이 스트렙토코커스 주에피데미쿠스를 이용하여 제조한 히알루론산보다 낮지만 대조군에 비해서는 높은 것을 확인하였다.
이상, 본 개시물의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시 태양일 뿐이며, 이에 의해 본 개시물의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 개시물의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.

Claims (16)

  1. 히알루론산 생성 균주의 배양 배지에 해조류 추출물을 첨가하여 히알루론산 생성 균주를 배양하는 단계를 포함하고,
    상기 히알루론산 생성 균주는 스트렙토코커스 속 (Streptococcus sp.) 균주를 포함하는 것인, 히알루론산의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 해조류는 갈조류인, 히알루론산의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 갈조류는 다시마, 모자반, 톳, 실말, 감태, 곰피, 대황, 지충이 및 미역으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인, 히알루론산의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 해조류 추출물은 해조류의 물 추출물인, 히알루론산의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스트렙토코커스 속 균주는 스트렙토코커스 에쿠이 (Streptococcus equi), 스트렙토코커스 파이오제네스 (Streptococcus pyogenes) 및 스트렙토코커스 디스갈락티애 (Streptococcus dysgalactiae)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인, 히알루론산의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 스트렙토코커스 속 균주는 스트렙토코커스 에쿠이 아종 주에피데미쿠스 (Streptococcus equi subsp. zooepidemicus) 및 스트렙토코커스 에쿠이 아종 에쿠이 (Streptococcus equi subsp. equi) 중 1 이상인, 히알루론산의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제조방법은,
    (1) 히알루론산 생성 균주의 배양 배지에 히알루론산 생성 균주를 접종하여 1차 발효하는 단계; 및
    (2) 상기 1차 발효 후, 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지를 투입하여 2차 발효하는 단계를 포함하는 것인, 히알루론산의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 (2) 단계에서 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지는, 0.01 내지 2% (w/v)의 농도로 해조류 추출물을 포함하는 것인, 히알루론산의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 (2) 단계에서 해조류 추출물을 포함하는 배양 배지는 배양액의 흡광도가 660 nm에서 2.0 이상이 되었을 때 투입하는 것인, 히알루론산의 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 (2) 단계에서 2차 발효는 배양액의 흡광도가 660 nm에서 3.0 이상이 될 때까지 실시하는 것인, 히알루론산의 제조방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 히알루론산의 제조방법에 따라 제조된 히알루론산.
  12. 제 11항의 히알루론산을 포함하는 화장료 조성물.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 화장료 조성물은 보습, 피부 장벽 강화 또는 피부 재생 용도를 갖는 것인, 화장료 조성물.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 화장료 조성물은 아토피 개선 용도를 갖는 것인, 화장료 조성물.
  15. 제 11항의 히알루론산을 포함하는 피부 외용제 조성물.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 피부 외용제 조성물은 아토피 개선 용도를 갖는 것인, 피부 외용제 조성물.
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