KR20230112293A - 미역으로부터 후코이단 추출물을 수득하는 방법 및 이를 포함하는 피부 보습 증진용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미역을 발효시켜 발효물을 얻는 단계; 상기 발효물에서 미역 및 미역이 분리된 발효액을 얻는 단계; 상기 미역을 추출하여 추출물 1을 수득하는 단계; 상기 미역이 분리된 발효액을 여과하여 추출물 2를 수득하는 단계; 및 상기 추출물 1 및 추출물 2를 혼합하여 후코이단 추출물을 수득하는 단계를 포함하는 미역으로부터 후코이단 추출물을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에 의하면 미역으로부터 후코이단을 포함하는 추출물을 얻을 수 있고, 이렇게 얻어진 추출물을 유효성분으로 포함하는 피부 보습 증진을 위한 기능성 조성물을 제공할 수 있다.

Description

미역으로부터 후코이단 추출물을 수득하는 방법 및 이를 포함하는 피부 보습 증진용 조성물{Methods of obtaining Fucoidan extracts from seaweed and Compositions for moisturizing skin comprising the same}

본 발명은 국내산 미역으로부터 후코이단을 포함하는 추출물을 수득하는 방법 및 이를 유효 성분으로 포함하는 피부 보습 증진을 위한 기능성 조성물에 대한 것이다.

최근 글로벌 화장품 연구·개발(R&D)시장은 안티에이징(노화방지)을 위한 융복합 기술의 집합체로 변환되면서 바이오 화장품이 시장의 중심권으로 이동하는 경향을 보이고 있다. 아울러 화장품과 의약품의 경계가 무너지고 있는 가운데, 바이오 화장품 시장이 급속히 발전할 전망이다.

바이오 화장품 소재의 경우 화장품 업계에서 주목하고 있는 소재로서 효능 및 안정성 등을 확보할 수 있는 장점이 있다.

전 세계 화장품 원료 시장 규모는 30조 원으로 추산되는데, 이 중 천연물로부터 고효능의 성분만을 추출한 기능성 화장품 원료 시장은 6조 원 규모로 전체 기능성 시장의 20% 비중을 차지하고 있다.

‘인사이트코리아’의 빅데이터 분석에 따르면, 소비자들은 보습 효과를 가장 중요하게 생각하여 보습 화장품을 사용하면서, 소비의 핵심 포인트 성분과 관련하여 피부에 자극을 주지 않는 식물성 추출물을 주로 언급했다.

이에 본 발명자는 식물성 원료인 국내산 해조류로부터 높은 항산화 활성과 수분 활성을 가지는 폴리페놀류 및 해조 다당류 성분을 분리하여, 이들을 효율적으로 추출하여 고농도로 추출할 수 있는 추출법을 개발하여 수분 관련 기초 화장품을 개발하던 중 본 발명에 이르렀다.

본 발명에서는 미역으로부터 후코이단을 포함하는 추출물을 제조하는 방법 및 이로부터 제조되는 후코이단 추출물을 유효성분으로 포함하는 피부 보습 증진을 위한 기능성 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은 미역을 발효시켜 발효물을 얻는 단계; 상기 발효물에서 미역 및 미역이 분리된 발효액을 얻는 단계; 상기 미역을 추출하여 추출물 1을 수득하는 단계; 상기 미역이 분리된 발효액을 여과하여 추출물 2를 수득하는 단계; 및 상기 추출물 1 및 추출물 2를 혼합하여 후코이단 추출물을 수득하는 단계를 포함하는 미역으로부터 후코이단 추출물을 제조하는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 방법으로 제조되는 후코이단 추출물을 유효 성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 보습 증진을 위한 기능성 조성물을 제공한다.

본 발명에 의한 피부 보습 증진용 조성물은, 피부 항산화 효과와 히알루론산 분해 효소(hyaluronidase) 억제 활성을 갖는 후코이단을 포함함으로써 피부의 보습을 유지하는 동시에 높은 수분 함유량에 의한 수분량 유지가 가능하기 때문에, 피부의 건조함을 방지하기 위한 화장품 조성물로 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 후코이단 추출물을 제조하는 과정을 도시한 것이다.
도 2는 후코이단 추출물의 솔루블 및 인솔루블 성분의 항산화 활성을 평가한 결과이다.
도 3은 후코이단 추출물의 솔루블 및 인솔루블 성분의 히알루론산 억제 활성을 평가한 결과이다.

본 발명은 미역으로부터 추출되는 성분으로, 후코이단을 포함하는 추출물을 수득하고 상기 수득된 추출물을 포함하는 피부 보습 증진을 위한 기능성 조성물을 제공한다.

구체적으로, 본 발명의 미역으로부터 후코이단을 포함하는 추출물을 제조하는 방법은 도 1에 도시된 바와 같은 과정으로, 미역을 발효시켜 발효물을 얻는 단계; 상기 발효물에서 미역 및 미역이 분리된 발효액을 얻는 단계; 상기 미역을 추출하여 추출물 1을 수득하는 단계; 상기 미역이 분리된 발효액을 여과하여 추출물 2를 수득하는 단계; 및 상기 추출물 1 및 추출물 2를 혼합하여 후코이단 추출물을 수득하는 단계를 포함한다.

본 발명에서 유효 성분의 추출에 사용되는 미역(Undaria pinnatifida)은 사용 전까지 채취된 것을 건조시킨 후 냉동보관한 것을, 사용 시 해동시켜 사용한다.

또한, 본 발명에서는 화장품 원료로 사용하기 위하여 기존에 후코이단 추출용으로 주로 사용되던 유기용매인 메틸렌 클로라이드(methylene chloride), 메탄올(methanol), 노말 부탄올(n-butanol) 등을 대신하여 물과 에탄올(ethanol)만을 사용하여 조성물을 추출한다.

미역은 제염 공정을 통해 염분을 제거하고, 염분이 제거된 미역 원료를 후코이단의 효율적인 추출을 위하여 미역 조직을 분해하면서 후코이단의 글리코시드 결합은 끊지 않는 단백질 분해효소(프로테이스, protease)를 사용한다.

통상적인 염분 제거 과정으로는 물에 끓이거나, 세척하거나, 오랜시간 동안 물에 넣어 두는 방법 등이 있다. 하지만 이와 같은 과정들은 염생식물 내에 유효 성분들의 손실을 가져오는 결과를 낳을 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 분체의 혼합, 연합, 과립 과정을 목적으로 이용되는 분체혼합기를 이용하여 제염을 진행한다. 분체 혼합기에 증류수를 넣은 후 제염을 진행할 미역을 넣고 5 내지 10분 동안 가동하면 분체혼합기의 블레이드가 회전하면서 미역 내의 염분이 증류수에 용해되어 제염이 진행된다. 그 후 추출 효율을 저하시키는 미역 내의 수분을 제거하기 위해 정제나 환제에 당의를 입히는 과정을 목적으로 이용되는 당의기(환코팅기)를 이용하여 미역에 과한 열을 주지 않고 수분을 날려 건조한다.

건조 미역과 프로테이스를 멸균 증류수에 첨가하고, 미생물 발효기에서 교반하면서 발효시킨다. 이때 건조 미역: 프로테이스는 10:1 내지 0.5의 비율로 혼합하여 멸균 증류수에 10 내지 20 g/L의 농도로 첨가한다. 그리고, 20 내지 30 rpm의 교반속도로 교반하면서 20 내지 30 시간 동안 발효시킨다. 발효 온도는 35 내지 40℃로 유지한다.

상기 과정을 거쳐 얻어진 발효물에서 미역을 분리하고, 배당체, 즉 당류의 하이드록시기에 알코올이나 페놀 등과 같은 화합물이 결합한 상태로, 프로테이스로 미역의 조직을 분해하는 과정에서 불안정한 상태가 되어 증류수에 용해되어 나올 염려가 있는 후코이단의 특성상 약해진 조직을 통해 물에 용해되어 나왔을 수 있으므로 미역을 분리한 후의 발효액도 폐기하지 않고 농축한다. 또한 미역은 재건조한다.

상기 재건조한 미역은 에탄올을 사용하여 추출을 진행하며, 원활한 추출을 위하여 에탄올이 증발되지 않는 온도인 78℃ 이하의 온도로 20 내지 24시간 동안 교반하며 추출한다. 이때의 추출물을 ‘추출물 1’이라 한다.

상기 폐기하지 않고 농축한 발효액은 효소와 분해 대사산물을 걸러내기 위하여 50 내지 55% 농도의 소금 용액을 사용하여 용해하고, 용해되지 않은 물질(염)을 걸러내어 폐기한다. 이후 용해액은 재농축하고, 에탄올에 용해시킨 후 용해되지 않는 물질, 예를들어 소금 등의 염 성분을 걸러내어 용해액을 얻는다. 이렇게 제조된 용해액을 ‘추출물 2’라 한다.

상기 추출물 1과 추출물 2를 더한 후 농축시켜 후코이단 추출물(고체)을 제조한다. 제조된 후코이단 추출물을 물에 녹여 물에 녹는 성분(솔루블)과 물에 녹지 않는 성분(인솔루블)을 얻는다. 상기 솔루블 성분은 물에 녹은 상태인 용액으로, 인솔루블 성분은 고체로 얻어지는 것이다.

본 발명의 미역으로부터 얻어진 후코이단 추출물은 물에 녹는 솔루블 성분 및 물에 녹지 않는 인솔루블 성분으로 나누어서 얻어지며, 이들 각각은 항산화 활성 및 히알루론산 억제 활성을 갖는 것으로, 피부 보습 증진을 위한 조성물로 사용될 수 있다. 특히, 상기 조성물은 화장품 조성물일 수 있다. 또한 상기 조성물은 에어로졸, 용액, 현탁액, 타블렛, 그래뉼 또는 파우더의 형태로 제공될 수 있다.

이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

실시예

채취된 미역(Undaria pinnatifida)을 건조시킨 후 ?25℃의 냉동고에서 보관하였으며, 사용 시 이를 해빙하였다. 용매로 물과 에탄올(ethanol)을 사용하여 조성물을 추출하였다.

제염 과정을 거친 건조미역 300 g에 프로테이스 20 g과 멸균 증류수 20 L를 첨가하였고, 미생물 발효기(1.5톤 발효기, 제조사:코바이오텍(주))를 사용하여 교반하였다(20 rpm, 24시간). 이때, 온도는 40℃로 유지하였다.

상기 과정을 거친 발효액에서 미역을 분리하여 재건조하였고, 미역과 분리된 발효액을 진공농축기로 70℃에서?0.07 MPa으로 감압하여 농축시켰다.

상기 재건조된 미역은 에탄올에 넣어 78℃ 이하의 온도에서 200 rpm의 속도로 24시간 교반하며 추출을 진행하여 추출물 1을 얻었다.

또한, 상기 농축한 발효액은 50%의 소금용액 100 mL에 용해시키고 거름막을 이용하여 용해되지 않은 물질을 여과했다. 이후 용해액은 진공농축기로 70℃에서 ?0.07 MPa로 감압하여 재농축하고, 에탄올 50 mL로 용해하였으며, 용해되지 않은 물질을 거름막으로 걸러 용해핵을 얻어 추출물 2를 얻었다.

상기 추출물 1과 추출물 2를 혼합한 후 진공농축기를 이용하여 온도 70℃에서 ?0.07 MPa로 감압 농축시켜 후코이단 추출물(고체)을 얻었으며, 이를 50 mL의 물에 녹여 솔루블 성분(물에 녹은 부분)과 인솔루블 성분(물에 녹지 않은 성분)을 분리하였다. 이후 물에 녹은 부분인 솔루블과 물에 녹지않은 부분인 인솔루블을 다시 농축기를 통하여 건조시켜 고체상태로 만들었다.

평가

1. 항산화 활성 평가

상기 얻어진 솔루블 및 인솔루블 성분을 DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 반응을 통해 확인하였다.

DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 2 mg을 ethanol (EtOH) 15 mL에 녹여 만든 DPPH액 1.2 mL과 3 mL의 EtOH와 0.5 mL의 dimethyl sulfoxide (DMSO)를 혼합한 용액을 동일한 비율로 혼합하여 DPPH radical solution을 준비한다. 준비된 DPPH radical solution을 cuvette에 넣고 518 nm의 파장에서 흡광도를 측정하여 그 측정값이 0.95~0.98이 되도록 농도를 조절하였다. 농도가 조절된 DPPH radical solution 900 μL에 고체상태의 솔루블 및 인솔루블 성분을 에탄올에 녹여 100 μg/mL의 농도로 제조한 것 100 uL을 각각 가하여 voltex한 후 10분 후에 518 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다.

대조군으로는 항산화 활성이 뛰어나다고 알려진 비타민 C와 화장품 원료로 많이 사용되는 알로에, 녹차 그리고 해조류인 대황을 사용하였다(도 2).

측정 결과, 솔루블과 인솔루블 성분 모두에서 녹차와 대황보다 뛰어난 항산화 활성을 보였으며, 솔루블은 알로에와 비타민 C와 유사한 항산화 활성을 보였다. 이는 내·외부로터 받는 활성 산소종에 대하여 피부를 방어할 수 있는 능력을 가졌다는 의미로서, 본 발명의 후코이단 추출물의 화장품 원료로서의 사용 가능성을 기대할 수 있었다.

2. 히알루론산 억제 활성 평가

피부에 수분을 공급하고 피부결을 매끄럽게 해주는 성분으로 알려진 히알루론산(hyaluronic acid)는 우리 몸에서 생합성되는 히알루론산 분해효소(hyaluronidase)에 의해서 분해된다. 후코이단 추출물의 보습 화장품 원료로서 효능을 확인하기 위하여 히알루론산 분해효소 저해 활성을 평가하였다.

100 μL의 히알루론산 분해효소 용액과 100 μL의 소듐포스페이트 버퍼(sodium phosphate buffer)를 첨가한 뒤, 상기 평가 1에서 제조된 솔루블 성분 및 인솔루블 성분 50 μL을 첨가했다. 37℃에서 10분간 반응시킨 뒤 100 μL의 히알루론산 용액(히알루론산 0.03%, 소듐포스페이트 300 mM, pH 5.35)을 첨가하여 37℃에서 45분간 반응시켰다. 마지막으로 1 mL의 알부민산 용액(BSA 0.1%, 소듐아세테이트 24 mM, 아세트산 79 mM, pH 3.75)을 첨가한 후, 실온에서 10분간 반응시켰고, 600 nm의 파장에서 측정했다. 대조군은 항산화 실험과 동일하게 설정했다(도 3).

측정 결과, 술루블 성분은 비타민 C와 히알루론산 저해효소를 첨가하지 않은 대조군(control)과 유사한 값을 보여 뛰어난 활성을 보였으며, 이로부터 미역의 솔루블 성분이 보습 화장품의 원료로 사용될 수 있을 것으로 기대할 수 있었다.

Claims (10)

1. 미역을 발효시켜 발효물을 얻는 단계;
   상기 발효물에서 미역 및 미역이 분리된 발효액을 얻는 단계;
   상기 미역을 추출하여 추출물 1을 수득하는 단계;
   상기 미역이 분리된 발효액을 여과하여 추출물 2를 수득하는 단계; 및
   상기 추출물 1 및 추출물 2를 혼합하여 후코이단 추출물을 수득하는 단계를 포함하는 미역으로부터 후코이단 추출물을 제조하는 방법.
2. 제1항에서,
   상기 미역을 발효시키는 단계에서는,
   미역 조직을 분해하면서 후코이단의 글리코시드 결합은 끊지 않는 단백질 분해효소(protease)를 사용하는 것을 특징으로 하는, 미역으로부터 후코이단 추출물을 제조하는 방법.
3. 제2항에서,
   상기 미역을 발효시키는 단계에서는,
   미역: 프로테이스를 10:1 내지 0.5의 비율로 혼합하여 멸균 증류수에 10 내지 20g/L의 농도로 첨가하여 발효시키는 것을 특징으로 하는, 미역으로부터 후코이단 추출물을 제조하는 방법.
4. 제1항에서,
   상기 미역을 추출하여 추출물 1을 수득하는 단계에서는,
   용매로 에탄올을 사용하여 78℃ 이하의 온도로 20 내지 24시간 동안 교반하며 추출하는 것을 특징으로 하는, 미역으로부터 후코이단 추출물을 제조하는 방법.
5. 제1항에서,
   상기 미역이 분리된 발효액을 여과하여 추출물 2를 수득하는 단계에서는,
   상기 농축한 발효액으로부터 여과되는 것은 효소 및 분해 대사산물인 것을 특징으로 하는, 미역으로부터 후코이단 추출물을 제조하는 방법.
6. 제1항에서,
   상기 미역이 분리된 발효액을 여과하여 추출물 2를 수득하는 단계에서는,
   50 내지 55% 농도의 소금 용액 및 에탄올에 용해시킨 후, 여과하는 것을 특징으로 하는, 미역으로부터 후코이단 추출물을 제조하는 방법.
7. 제1항에서,
   수득된 후코이단 추출물은 물에 용해되는 성분인 솔루블 성분과 물에 용해되지 않는 성분인 인솔루블 성분으로 나누어지는 것을 특징으로 하는, 미역으로부터 후코이단 추출물을 제조하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 후코이단 추출물을 유효성분으로 포함하는 피부 보습 증진을 위한 기능성 조성물.
9. 제8항에서,
   상기 조성물은 화장품 조성물인 것을 특징으로 하는, 조성물.
10. 제9항에서,
    상기 조성물은 에어로졸, 용액, 현탁액, 타블렛, 그래뉼 또는 파우더의 형태인 것을 특징으로 하는, 조성물.