[국내논문]서리태 발효추출물이 탈색을 통해 손상된 모발에 미치는 영향 Effect of Extract from Fermented Black Soybean (Glycine max var. Seoritae) on the Hair Damaged by Decolorization원문보기
본 연구에서는 서리태 발효추출물의 모발보호효과를 확인하기 위한 연구를 수행하였다. 화학적 산화를 통해 손상된 모발을 준비한 뒤 서리태 발효추출물을 처리하였을 때 모발의 형태학적 특성, 인장강도, 구성성분의 변화를 분석하여 비교하였다. 그 결과 모발에 산화제를 처리하였을 때, 표피의 큐티클 층이 손상되고 모발의 인장강도가 $14.32{\pm}0.83g/cm^2$에서 $12.32{\pm}0.79g/cm^2$로 감소되었음을 확인하였다. FT-IR 분석결과 산화제를 처리한 모발은 버진 헤어에 비하여 1,077, 1,041, $801cm^{-1}$에 해당하는 피크가 증가하였으며, 이를 통해 케라틴 단백질 간의 이황화 결합에 필수적인 시스테인이 산화되는 것을 확인하였다. 반면, 손상된 모발에 서리태 발효추출물을 처리한 경우에는 표피의 큐티클 층의 틈이 메워지고, 인장강도가 $14.27{\pm}0.96g/cm^2$로 회복되었으며, 모발의 성분 중 시스테인의 산화물 비율이 감소하는 것으로 분석되었다. 이러한 결과들을 통해 발효 서리태 추출물은 산화제에 의해 손상된 모발의 보호 소재로 연구될 가치가 있는 것으로 기대된다.
본 연구에서는 서리태 발효추출물의 모발보호효과를 확인하기 위한 연구를 수행하였다. 화학적 산화를 통해 손상된 모발을 준비한 뒤 서리태 발효추출물을 처리하였을 때 모발의 형태학적 특성, 인장강도, 구성성분의 변화를 분석하여 비교하였다. 그 결과 모발에 산화제를 처리하였을 때, 표피의 큐티클 층이 손상되고 모발의 인장강도가 $14.32{\pm}0.83g/cm^2$에서 $12.32{\pm}0.79g/cm^2$로 감소되었음을 확인하였다. FT-IR 분석결과 산화제를 처리한 모발은 버진 헤어에 비하여 1,077, 1,041, $801cm^{-1}$에 해당하는 피크가 증가하였으며, 이를 통해 케라틴 단백질 간의 이황화 결합에 필수적인 시스테인이 산화되는 것을 확인하였다. 반면, 손상된 모발에 서리태 발효추출물을 처리한 경우에는 표피의 큐티클 층의 틈이 메워지고, 인장강도가 $14.27{\pm}0.96g/cm^2$로 회복되었으며, 모발의 성분 중 시스테인의 산화물 비율이 감소하는 것으로 분석되었다. 이러한 결과들을 통해 발효 서리태 추출물은 산화제에 의해 손상된 모발의 보호 소재로 연구될 가치가 있는 것으로 기대된다.
This study was carried out to investigate the hair protection effect of fermented black soybean extracts. The morphological characteristics, tensile strength and constitutional changes of the hair were analyzed and compared when the hair was chemically oxidized and then treated with fermented black ...
This study was carried out to investigate the hair protection effect of fermented black soybean extracts. The morphological characteristics, tensile strength and constitutional changes of the hair were analyzed and compared when the hair was chemically oxidized and then treated with fermented black soybean extract. As a result, treatment of oxidizing agent on virgin hair caused damage on the cuticle layer of the epidermis and decreased in tensile strength of hair from $14.32{\pm}0.83g/cm^2$ to $12.32{\pm}0.79g/cm^2$. FT-IR analysis showed the peaks at 1,077, 1,041, and $801cm^{-1}$ of the hair treated with oxidizing agent were increased compared to peak values of virgin hair, indicating that cystein in hair was decreased which is crucial to disulfide bond between keratin. On the other hand, when the damaged hair is treated with the fermented black soybean extract, cracks in the cuticle layer of the epidermis were filled, tensile strength was restored to $14.27{\pm}0.96g/cm^2$ and the ratio of oxidized cysteine in hair was decreased. These results suggest that the fermented black soybean extract is worthy of further investigation as a protective material for hair damaged by oxidizing agents.
This study was carried out to investigate the hair protection effect of fermented black soybean extracts. The morphological characteristics, tensile strength and constitutional changes of the hair were analyzed and compared when the hair was chemically oxidized and then treated with fermented black soybean extract. As a result, treatment of oxidizing agent on virgin hair caused damage on the cuticle layer of the epidermis and decreased in tensile strength of hair from $14.32{\pm}0.83g/cm^2$ to $12.32{\pm}0.79g/cm^2$. FT-IR analysis showed the peaks at 1,077, 1,041, and $801cm^{-1}$ of the hair treated with oxidizing agent were increased compared to peak values of virgin hair, indicating that cystein in hair was decreased which is crucial to disulfide bond between keratin. On the other hand, when the damaged hair is treated with the fermented black soybean extract, cracks in the cuticle layer of the epidermis were filled, tensile strength was restored to $14.27{\pm}0.96g/cm^2$ and the ratio of oxidized cysteine in hair was decreased. These results suggest that the fermented black soybean extract is worthy of further investigation as a protective material for hair damaged by oxidizing agents.
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문제 정의
)에는 통상적인 콩에서도 얻을 수 있는 이소플라본과 더불어 강한 항산화 효능을 가진 안토시아닌도 풍부하여 산화적 스트레스로 인한 영향을 억제하는 활성이 더 높다고 보고되었다[12]. 이에 본 연구에서는 과산화수소를 통해 손상된 모발을 치료하고 추가적인 손상을 방지하기 위한 연구의 일환으로 20대 여성의 모발에 과산화수소를 이용하여 탈색하는 과정을 통해 손상된 모발의 모델을 만들고 서리태 발효추출물을 처리하였다. 그에 따라 변화되는 모발의 역학적 성질변화는 인장강도기(rheometer)를, 형태학적 변화는 주사전자현미경(scanning electron microscopy)을, 케라틴을 구성하는 시스테인(cysteine)의 산화정도는 푸리에 변환 적외선(Fourier transform infrared, FT-IR) 분석을 수행하여 서리태 발효추출물을 처리하기 전의 모발과 비교하고자 하였다.
제안 방법
이에 본 연구에서는 과산화수소를 통해 손상된 모발을 치료하고 추가적인 손상을 방지하기 위한 연구의 일환으로 20대 여성의 모발에 과산화수소를 이용하여 탈색하는 과정을 통해 손상된 모발의 모델을 만들고 서리태 발효추출물을 처리하였다. 그에 따라 변화되는 모발의 역학적 성질변화는 인장강도기(rheometer)를, 형태학적 변화는 주사전자현미경(scanning electron microscopy)을, 케라틴을 구성하는 시스테인(cysteine)의 산화정도는 푸리에 변환 적외선(Fourier transform infrared, FT-IR) 분석을 수행하여 서리태 발효추출물을 처리하기 전의 모발과 비교하고자 하였다.
탈색된 모발을 서리태 발효추출물 처리구와 대조구로 나누어 진행하였다. 서리태 발효추출물 처리 시험 구를 제조하기 위해 손상된 모발을 추출물에 30 min 동안 침지한 뒤 흐르는 물에서 30 s 동안 세척한 후 헤어 드라이기로 10 s 동안 건조하는 것을 3회 반복하였다.
발효추출물에 포함된 단백질을 구성하는 아미노산의 함량을 분석하기 위하여 아미노산 분석기(L-8900Hitachi high-speed amino acid analyzer, Hitach, Japan)를 이용하였다. 분석방법은 M.
시료의 형태학적 특성을 분석하기 위하여 건조된 모발에 이온침착기(IB-5, Eiko, Japan)를 이용하여 20 nm 두께로 백금코팅을 하였다. 전처리된 시료는 주사전자현미경(TM3030, Hitachi, Japan)을 이용하여 촬영하였다.
시료의 안정화를 위하여 모발은 온도 20 ± 2 ℃, 습도 65 ± 4%에서 24 h 동안 보관하였다. 버진 헤어와 탈색된 시료 및 탈색 후 발효추출물을 처리한 시료는 전자식버니어캘리퍼스(Neiko 01407A electronic digital caliper, Neiko, Japan)로 두께를 측정하여 굵기가 0.8mm 내외인 것을 선별하여 인장강도 분석에 사용하였다. 인장강도 및 기타 물리학적 특성은 인장강도기(CR-500DX-S, Japan)를 사용하여 KS K ISO 5079 표준: 2014에 수록된 측정방법에 따라 측정하였다.
FT-IR (iS50, Thermo, Japan)의 probe에 모발을 고정하여 각 시료마다 10회 측정하였다. 파수(wavenumber)는 700-1200 cm-1로 조절하여 진행하였다.
과산화수소로 탈색하여 손상된 20대 한국인 여성의 모발을 서리태 발효추출물로 복구할 수 있는지 확인하기 위하여 형태학적, 물리적, 분광학적 특성을 통해 비교하였다. 주사전자현미경으로 탈색을 통해 손상된 모발을 관찰한 결과 버진 헤어에 비하여 표피의 비늘구조가 벌어지거나 떨어져 나간 것이 관찰되었다 한편, 서리태 발효추출물을 처리한 모발의 경우에는 비늘 사이의 틈이 메워져 있어 상대적으로 매끈한 표면을 가지는 것으로 확인되었다.
대상 데이터
서리태 발효추출물의 제조를 위해 (주)마크로케어에서 일본산 낫토로부터 분리한 Bacillus subtilis (B.subtilis)를 배양하여 사용하였다. 균주의 전배양액은200 mL의 tryptic soy broth (Difco, USA)에 접종 후 37 ℃,200 RPM의 조건으로 18 h 동안 교반하여 준비하였다.
모발보호효과를 가지는 서리태 발효추출물을 제조하기 위하여 강원도 영월산 서리태를 구입하여 사용하였다. 1 kg 서리태를 체에 담아 흐르는 물에서 20 min 동안 세척 후 12 h 동안 증류수에 담아 보관하였다.
24세 한국인 여성의 건강한 모발에서 광학현미경을 사용하여 손상이 없는 버진 헤어(virgin hair)를 선정하였다. 모발은 두피로부터 약 15-20 cm 떨어진 곳에서 길이 35-40 cm가 되도록 잘라서 채취하였다.
버진 헤어를 10% 과산화산소(Duksan, Korea)가 포함된 10% 암모니아수(Duksan, Korea)에 30 min 동안 침지한 뒤 흐르는 물에서 30 s 동안 세척한 후 35 ℃, 상대습도 45%에서 18 h 동안 건조하여 손상된 모발을 준비하였다.
이론/모형
8mm 내외인 것을 선별하여 인장강도 분석에 사용하였다. 인장강도 및 기타 물리학적 특성은 인장강도기(CR-500DX-S, Japan)를 사용하여 KS K ISO 5079 표준: 2014에 수록된 측정방법에 따라 측정하였다.
성능/효과
상압가열건조법을 통해 분석한 서리태 발효추출물의 건조중량은 0.64%로 확인되었으며 페놀-황산법을 통해 분석한 총당 함량은 0.23%로 분석되었다. 시료에 포함된 아미노산을 분석한 결과는 Table 1과 같다.
각 모발 시료를 10개 선택하여 반복실험 후 평균값을 구하였다. 버진 헤어(virgin hair)의 최고응력(peak stress)은 145.81 ± 6.02 g,인장거리(distance)는 12.15 ± 0.61 mm는 인장에너지(tensil energy)는 105.16 ± 3.17 erg/cm2, 인장강도(tensile strength) 14.32 ± 0.83 g/cm2으로 분석되었으나, 탈색 후 모발(bleached hair)의 최고응력은 129.12 ± 7.49 g, 인장 거리는 11.52 ± 0.57 mm, 인장에너지는 85.29 ± 2.82 erg/cm2, 인장강도는 12.82 ± 0.79 g/cm2로 감소되었다. 이는 G.
과산화수소로 탈색하여 손상된 20대 한국인 여성의 모발을 서리태 발효추출물로 복구할 수 있는지 확인하기 위하여 형태학적, 물리적, 분광학적 특성을 통해 비교하였다. 주사전자현미경으로 탈색을 통해 손상된 모발을 관찰한 결과 버진 헤어에 비하여 표피의 비늘구조가 벌어지거나 떨어져 나간 것이 관찰되었다 한편, 서리태 발효추출물을 처리한 모발의 경우에는 비늘 사이의 틈이 메워져 있어 상대적으로 매끈한 표면을 가지는 것으로 확인되었다. 그에 따라 인장력이 회복되었으며 FT-IR에서도 비교적 시스테인산이나 시스틴모노옥사이드로 인해 발생된 피크가 감소된 것으로 확인되었다.
한편, 콩 펩타이드를 처리한 시험구의 경우 FT-IR피크의 시스테인 산화물의 비율이 감소하였고 인장강도가 일부 회복되었으며, 주사전자현미경을 통해 바깥으로 휘어진 비늘이 관찰되지 않는 것으로 관찰되었다. 이를 통해 서리태 발효추출물 처리를 통해 산화제로 인해 발생한 모발의 손상을 보완할 수 있음을 확인하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
모발은 무엇으로 구성되어 있는가?
그러나 탈색 과정에서 많은 손상이 발생하기 때문에 그 메커니즘을 파악하고 탈색으로 인해 발생하는 손상을 억제하기 위한 연구가 필요한 실정이다[1]. 모발은 표피(cuticle), 피질(cortex), 수질(medulla)로 되어 있으며 그중 표피는 비늘 모양의 다층구조로 관찰된다. 표피를 구성하는 주단백질은 소수성 단백질인 케라틴(keratin)이며, 모발의 피질을 외부의 물리적, 화학적 자극으로부터 보호하는 기능을 수행한다.
표피의 손상을 방지하는 것이 건강한 모발 유지에 중요한 이유는 무엇인가?
케라틴이 손상되면 모표피 특유의 비늘구조인 큐티클 층이 약화되어 비늘 사이의 간극이벌어지고 표면이 거칠어지며 심한 경우에는 비늘이 떨어져 나가 피질이 노출되기도 하는 것으로 보고되었다[2-4]. 피질을 구성하는 주 단백질인 케라틴은 모발의 인장강도에 관여하는데, 표피가 손상되면 피질의 수분이 감소하고 피질을 구성하는 케라틴 단백질이 쉽게 손상되어 모발의 탄성 및 인장강도가 감소할 수 있으며 심한 경우 단백질이 유출되어 쉽게 끊어진다. 따라서 건강한 모발을 유지하기 위해서는 표피의 손상을 방지하고 손실된 성분을 보충할 필요가 있다.
과산화수소를 이용한 탈색은 모발에 어떤 영향을 주는가?
과산화수소(hydrogen peroxide)는 강한 산화력을 가지는 물질로 수용성이며, 휘발성이 있어 사용 후 모발에 잔류하지 않는 장점이 있어 오래전부터 탈색에 활용되어 왔다. 그러나 탈색 과정에서 과산화수소가 표피의 단백질 층을 뚫고 피질에까지 영향을 미치기 때문에 반복적으로 탈색을 하게 되면 표피의 케라틴 층에 손상을 줄 수 있다. 케라틴이 손상되면 모표피 특유의 비늘구조인 큐티클 층이 약화되어 비늘 사이의 간극이벌어지고 표면이 거칠어지며 심한 경우에는 비늘이 떨어져 나가 피질이 노출되기도 하는 것으로 보고되었다[2-4].
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