[논문]화장품 소재연구를 위한 해조류의 발효 공정 확립

이충우; 김현아; 윤혜련; 전태영

doi:10.5762/kais.2019.20.9.14

화장품 소재연구를 위한 해조류의 발효 공정 확립
Establishment of Seaweed Fermentation Process for Cosmetic Material Research 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.20 no.9, 2019년, pp.14 - 19

이충우 ((주) 씨앤비코스메틱) , 김현아 ((주) 씨앤비코스메틱) , 윤혜련 ((주) 씨앤비코스메틱) , 전태영 ((주) 씨앤비코스메틱)

초록
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본 연구에서는 감태, 파래, 서실, 대황, 청각, 불등가사리, 세모가사리, 참도박, 미역, 다시마 등 해조류의 발효공정을 확립함으로써 해양 생물의 화장품 소재로의 사용 가능성에 대한 제안을 하고자 하였다. 해조류의 효과적인 발효를 위해 김치로부터 분리된 유산균인 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei) 균주를 선정하였고, 첨가제로 전지 분유를 사용하였다. 해조류 분쇄물 2.0 % 와 전지분유 1.0 % 를 투입하고, 이후 $40^{\circ}C$ 까지 방랭하여 준비 한 후 락토바실러스 사케아이 유산균 1.0 % 를 접종 하였다. 발효물을 냉각하고 여과한 후 부틸렌글라이콜, 글리세린 등과 방부 역할을 할 수 있는 1, 2-헥산다이올 등을 첨가하여 혼합 후 제품을 완성하였다. 10 종의 해조류 중 감태, 청각, 미역, 다시마의 발효 효율이 좋음을 확인 할 수 있었다. 화장품에 적용 가능한 발효물의 함량을 결정 하였고, HET-CAM (The Hen's egg test-Chorioallantoic membrane) 법을 이용하여 원료의 안전성을 확인 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the possibility of using marine life for cosmetic materials was assessed by establishing a fermentation process of seaweed, such as Ecklonia cava, Enteromorpha prolifera, Chondria crassicaulis, Eiseniabicyclis, Codium fragile, Seaweed furcata, Gloiopeltis tenax, Grateloupia elliptica, Undaria pinnatifida, and Saccharina japonica. Lactobacillus sakei isolated from Kimchi was used for effective fermentation and whole milk powder was used as an additive. 2.0 % of crushed seaweed and 1.0 % of whole milk powder were added and afterwards, 1.0 % Lactobacillus sakei was added after cooling to $40^{\circ}C$. After cooling and filtering the fermented product, butylene glycol, glycerine, and 1,2-hexandiol, which have the effect of a preservative, were added to mix and complete the final product. Among the ten kinds of seaweeds, the process was found to be highly effective in the fermentation of Ecklonia cava, Codium fragile, Undaria pinnatifida, and Saccharina japonica. The amount of fermentable substances in cosmetics was determined and the safety of the raw material was verified using the HET-CAM (The Hen's egg test-Chorioallantoic membrane) test.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Growth graph of fermentation microorganism
그림 Fig. 2. Whole milk content change graph
그림 Fig. 3. Sucrose content change graph
그림 Fig. 4. The HET-CAM test of the fermentation extract
그림 Fig. 5. Application of Solubilization formulation of Ecklonia cava fermentation extract
그림 Fig. 6. Application of emulsifier formulation of Ecklonia cava fermentation extract

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 국내 해양 생물을 화장품에 적용 가능한 천연물 소재로 개발하고 활용함으로써 유효성 및 안전성을 검증하고 가치를 확인하고자 하였다.
본 연구에서는 여러 가지 해조류들을 이용한 발효 공정을 확립하였고, 해조류 발효물의 화장품 소재로써 안전성 연구를 수행하였다.

제안 방법

0 %를 접종하였다. 발효는 각 해조류 마다 차이가 있어 감태와 파래, 청각은 30 ℃ 에서 4 일간 배양을 하고 불등가사리, 세모가사리, 참도박, 미역, 다시마는 28 ℃ 에서 6 일간 배양하여 발효한 후, 유산균의 균 기능을 상실시키기 위해 80 ℃ 에서 10분간 가열하였다. 이후 30 ℃까지 냉각한 뒤 여과를 하였다.
0 %를 접종하였다. 발효는 각 해조류 마다 차이가 있어 감태와 파래, 청각은 30 ℃ 에서 4 일간 배양을 하고 불등가사리, 세모가사리, 참도박, 미역, 다시마는 28 ℃ 에서 6 일간 배양하여 발효한 후, 유산균의 균 기능을 상실시키기 위해 80 ℃ 에서 10분간 가열하였다. 이후 30 ℃까지 냉각한 뒤 여과를 하였다.
해조류 분쇄물 2.0 % 와 전지분유 1.0 % 를 투입하고 잡균을 죽이기 위해 80 ℃ 로 2시간 동안 가열 살균하였다. 이후 40 ℃까지 방랭하여 준비 한 후, 원균 1.
유산균의 발효 첨가물로써 설탕(sucrose)의 함량은 1.0 %, 2.0 %, 3.0 % 로 함량을 달리하여 유산균의 발효 및 생육을 확인하였으며, 확인방법으로 분광 미터기인 UVIKON 933A 를 이용하여 흡광도 값을 측정하여 평가하였다.
전지분유(whole milk)는 0.5 %, 1.0 %, 2.0 %, 3.0 % 로 함량을 달리하여 유산균의 발효 및 생육을 확인하였으며, 확인방법으로는 분광 미터기인 UVIKON 933A 를 이용하여 흡광도 값을 측정하여 평가하였다
해조류 10종의 최적 발효 조건을 탐색하기 위해, 유산균 두 종의 배양을 통해 최적 생육을 확인함으로써 발효 조건을 확립하였다. 해조류 함량은 0.
해조류 분쇄물 2.0 % 와 전지분유 1.0 % 를 투입하고 잡균을 죽이기 위해 80 ℃ 로 2시간 동안 가열 살균하였다. 이후 40 ℃까지 방랭하여 준비 한 후, 원균 1.
해조류 10종의 최적 발효 조건을 탐색하기 위해, 유산균 두 종의 배양을 통해 최적 생육을 확인함으로써 발효 조건을 확립하였다. 해조류 함량은 0.1 %, 0.5 %, 1.0 %, 2.0 %, 3.0 %로 하여 유산균 두 종에 대해 발효 및 생육 을 확인하였으며, 확인방법으로 분광미터기인 UVIKON 933A를 이용하여 흡광도 값을 측정하여 평가하였다.
0% 이내 가 되도록 건조하여 분쇄하였다. 해조류의 수분 함량은 수분 측정기인 Sartorius Moister analyzer MA37를 이용하여 확인하였다. 분쇄는 배양액이 탁해지고 필터가 안 되는 문제가 발생하지 않도록 너무 곱지 않게 5 mm 이하가 되도록 분쇄하였다.

대상 데이터

분쇄는 배양액이 탁해지고 필터가 안 되는 문제가 발생하지 않도록 너무 곱지 않게 5 mm 이하가 되도록 분쇄하였다. 사용 균주는 김치 유산균인 Lactobacillus Sakei와 호기성 유산균인 Lactobacillus Acidophillus를 사용하여 발효 하였으며, 전지분유(whole milk)는 서울우유에서 생산한 TTC 검사 음성제품을 사용하였다.
유산균의 발효 첨가물로써 전지분유(whole milk)와 설탕(sucrose)을 선택하였다. 전지분유는 유산균 생육에 유리한 첨가물로써, 화장품 원료로도 사용되어지고 있다.
해조류인 감태, 파래, 서실, 대황, 청각, 불등가사리, 세모가사리, 참도박, 미역, 다시마는 전남 완도군에 위치하고 있는 주식회사 청산 바다에서 구매하여 사용하였다. 해조류는 원물을 수거하여 이물질 및 겉에 묻어있는 염분을 제거하기 위해 12시간 동안 수세 및 탈염하였다.

이론/모형

안자극 안전성 측면에서 인체의 눈에 접촉할 가능성이 있는 화장품 및 화장품 원료를 안자극 가능성 예측 평가 법인 HET-CAM (Hen’s egg test-Chorioallantoic membrane) test로 안전성을 확인하였다.

성능/효과

2.0 % 의 건조된 해조류 분쇄물과 전지분유 1.0 % 에 L.sakei 유산균을 접종하여 해조류 발효 추출물을 제조 하였으며, 10종의 해조류 중 감태, 청각, 미역, 다시마의 발효 효율이 좋음을 확인 할 수 있었다.
L.sakei 를 이용한 발효 조건 탐색과정에서 해조류의 함량에 따른 유산균의 생육을 확인한 결과, 감태의 경우 0.1% 함유할 때 1.356, 0.5%일 때 1.376, 1.0%일 때 1.386, 2.0%일 때 1.398, 3.0%일 때 0.998로 측정되어 3.0% 이상 넣을 경우에는 유산균의 증식이 방해 되는 것을 확인할 수 있었다. 청각의 경우 0.
Negative control로 0.05N NaOH를 처리하여 1분, 5분을 경과 하였을 때 약품의 자극으로 인해 출혈, 융해, 응고 현상들이 일어나 실험적으로 이상이 없음을 확인 할 수 있었다. 자극 점수는 출혈 6점, 융해 9점, 응고 7점으로 자극 점수 22점이 확인되었다.
0%가 넘어가면 발효되는 경우보다 산패되는 시료가 늘어났다. 그 결과, 최적 발효 조건으로는 해조류 2.0%를 함유하고 전지분유는 1.0%부터 2.0%미만으로 함유하는 것이 최적이라고 할 수 있다.
0 % 까지도 적용이 가능한 것으로 확인되었다. 다시마 발효 추출물은 2.0 % 혹은 3.0 % 까지도 적용이 가능한 것으로 확인되었다.
0%를 함유할 경우 좋을 것으로 확인되었다. 다시마의 경우 0.1%일 경우 1.376, 0.5%일 경우 1.398, 1.0% 일 경우 1.386, 2.0%의 경우 1.398, 3.0%에 경우 1.048로 다시마 3.0%는 다른 함량에 비해 낮아 결과적으로 해조류를 이용한 발효 시 0.5%에서 2.0% 범위 내에서 해조류를 함유하는 것이 바람직할 것으로 확인되었다.
또한 L.sakei 로 발효한 해조류 중 감태, 청각, 미역, 다시마 등의 발효가 양호함을 확인함으로써 화장품 소재로의 사용 가능성을 확인할 수 있었다.
0 % 정도 함유되는 것이 적당하였다. 미역 발효 추출물은 1.0 % 적용은 진한 색감으로 거부감이 있을 것 이어서 0.5 % 정도가 적합할 것으로 보이며 다시마 발효 추출물은 1.0 % 까지는 적용이 가능할 것으로 보인다.
0 % 까지도 적용이 가능할 것으로 보인다. 미역 발효 추출물은 2.0 % 혹은 3.0 % 까지도 적용이 가능한 것으로 확인되었다. 다시마 발효 추출물은 2.
0%를 함유하고 있을 때 가장 좋은 함유량으로 확인 되었다. 미역의 경우 0.1%일 경우 1.326, 0.5%일 경우 1.398, 1.0%의 경우 1.386, 2.0%일 경우 1.390, 3.0%일 경우 0.846 으로 측정되어 0.5%에서 1.0%를 함유할 경우 좋을 것으로 확인되었다. 다시마의 경우 0.
발효 시 첨가물로써 다른 성분인 설탕(sucrose)의 함량에 따른 L.sakei의 생육을 비교한 결과 Fig. 3 과 같이 1.0%부터 3.0%까지 거의 차이를 안 보였으며 오히려 3.0%첨가된 시료에서 배양과정 중에 흰색의 결정이 생성되어 유산균 발효에 좋지 않을 것으로 사료 되어 설탕은 첨가 하지 않는 것으로 결정하였다.
해조 발효 추출물의 화장품 적용 함량을 결정하였고, 안전성 테스트 진행 결과 화장품 원료로써의 사용 가능성을 확인할 수 있었다.
1 과 같은 생육 그래프를 확인하였다. 해조류를 2.0 % 함유할 경우 72시간 기준 L.sakei로 발효한 감태는 1.398, 파래는 1.250, 서실은 1.098, 대황은 1.190, 청각은 1.398, 불등가사리는 0.927, 세모가사리는 0.927, 참도박은 0.695, 미역은 1.390, 다시마는 1.398 로 측정되었으며 L.acidophillus로 발효한 경우 감태는 0.495, 파래는 0.286, 서실은 0.487, 대황은 0.395, 청각은 0.690, 불등가사리는 0.207, 세모가사리는 0.207, 참도박은 0.153, 미역은 0.373, 다시마는 0.547로 측정 되어 L.sakei가 월등하게 높은 흡광도로 확인 되었으며, 이를 통해 김치 유산균의 배양 및 발효가 L.acidophillus 보다 우월하였음을 확인 할 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	해조류 추출물의 특징은?	갈조류, 녹조류, 홍조류 등 다수의 해조류는 피부 관련 생리활성을 나타내어 향장품이나 피부 의약품의 개발을 위한 소재로써 가치가 높다. 해조류 추출물은 피부 각질 제거, 보습, 항산화 등의 기능성 화장품으로 사용 중에 있으며 개발 가능성이 많은 소재이다[6-7]
	대표적인 해조류에는 어떤 것이 있나?	또한 대황, 감태, 지충이 등 여러 종류의 해조류에서는 항산화 활성 및 α-glucosidase 저해 활성의 우수한 연구가 진행 되어졌고[8], 대표적인 해조류인 김, 미역, 다 시마 및 톳의 추출물을 이용하여 총 페놀함량, 항산화 활성 효과, 지질 산화 억제능력 및 tyrosinase 억제 활성 효과 분석 연구 등 해조류에 대한 활발한 연구가 진행 중이다[9].
	국내 해양 생물을 화장품에 적용 가능한 천연물 소재로 개발하고 활용함으로써 유효성 및 안전성을 검증해본 결과는?	2.0 % 의 건조된 해조류 분쇄물과 전지분유 1.0 % 에 L.sakei 유산균을 접종하여 해조류 발효 추출물을 제조 하였으며, 10종의 해조류 중 감태, 청각, 미역, 다시마의 발효 효율이 좋음을 확인 할 수 있었다. 해조 발효 추출물의 화장품 적용 함량을 결정하였고, 안전성 테스트 진행 결과 화장품 원료로써의 사용 가능성을 확인할 수 있었다.

참고문헌 (11)

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Ji Hee Lim, Kwang Seon Jung, Jong sung Lee, Eunsun Jung, Dae Kyung Kim, Young soo Kim, Yong-woo Kim, and Deok hoon Park, "The Study on Antimicrobial and Antifungal Activity of the Wild Seaweeds of Jeju Island", J. Soc. Cosmet. Scientists Korea, Vol.34, No.3, 201-207, 2008.
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Jeong-gon Ryu, Strategies to Industrialize the Algae Bio-business and Policy Direction, Policy Research, Korea Maritime Institute, Republic of Korea, pp. 4.
Jong-Heon Shin, A study on the Development of New Agents for Cosmetics and Skin Drugs from Marine Algae, R&D Project, Seoul National University, Republic of Korea, pp. 4.
Jin Kyung Lim, "A Review of the Usability of Fucoidan Extracted from Brown Seaweed as a Functional Ingredient of Cosmetics", Kor.J.Aesthet. Cosmetol. , Vol.12, No.4, 447-452, 2014.
Jin-Hak Kim, Hye-Min Kang, Shin-Ho Lee, Ju-young Lee, La-Uoung Park, "Antioxidant and ${\alpha}$ -glucosidase inhibition activity of seaweed extracts", Kor. J. Food Preserv. 22(2), 290-296, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.11002/kjfp.2015.22.2.290

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Tae Jin Kang, The Efficacy and Utility of Lactobacillus [Internet], BioWave Vol.11 No. 7, 2009, Available From:https://bric.postech.ac.kr/webzine/(accessed Jun. 3, 2019)
Sun-A Cho, Su-Sun An, Han-Kon Kim, Tae-Ryong Lee, "The use of HET-CAM test in evaluating the eye irritation potential of cosmetics and cosmetic ingredients", Journal of Alternatives to Animal Experiments, 2(2), 5-9, 2008.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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