[논문]화장품에 적용한 오배자·계피·로즈마리 추출물의 항균활성 및 안정성 검증

전형철; 이재남

doi:10.12925/jkocs.2020.37.4.1020

화장품에 적용한 오배자·계피·로즈마리 추출물의 항균활성 및 안정성 검증
Antimicrobial Activities and Stability of Rhus Javanica L., Cinnamomum Verum and Rosmarinus Officinalis Extracts Used in the Manufacture of Cosmetics 원문보기

Journal of the Korean Applied Science and Technology = 한국응용과학기술학회지, v.37 no.4, 2020년, pp.1020 - 1033

전형철 (건국대학교 산업대학원 향장학과) , 이재남 (건국대학교 산업대학원 향장학과)

초록
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본 연구에서는 인체에 해가 없으며 항균작용 및 항산화 효과가 있는 오배자, 계피, 로즈마리 추출물을 이용하여 천연방부제 소재로서의 활용 가능성을 연구하였다. 실험식물의 추출방법으로는 계피의 경우 70% ethanol 추출, 오배자는 열수추출법, 로즈마리는 70% ethanol 추출과 열수추출법을 이용하였다. 실험 방법으로는 항균력, DPPH를 통한 항산화능, 화장품의 challenge test, 화장품 안정성 및 안전성 평가를 진행하였다. 시험 결과, 항균력 시험에서 오배자 추출물은 세균류, 계피 추출물은 진균류에서 항균력이 우수, 로즈마리 추출물의 경우 항균력이 미비해 제외, 복합 추출물(오배자·계피)의 경우는 1:1비율로 조합한 복합 추출물(complex C)에서 항균효과, 복합 추출물의 최소저해농도(MIC)와 최소살균농도(MBC)에서는 5종의 실험균주에서 억제효과와 살균효과, 천연 단일 추출물과 복합 추출물(complex C)에서는 항산화능이 확인 되었다. 또한 합성 방부제 대신 complex C 10%를 화장품에 적용한 시험에서 제형의 안정성 및 안전성이 확인되었다. 따라서 본 연구를 통해 천연방부제 원료로서의 발전 가능성을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study attempted to investigate the usefulness of Rhus javanica L., Cinnamomum verum and Rosmarinus officinalis extracts which have antimicrobial and antioxidant effects without any harm on human health as natural preservatives. In terms of extraction, extraction by 70% ethanol and hot-water extraction were used for Cinnamomum verum and Rhus javanica L. respectively. For Rosmarinus officinalis, a mixed method (70% ethanol and hot-water extraction) was adopted. In terms of experimental methods, antimicrobial effects, antioxidant activity through DPPH and safety and stability of cosmetics were assessed, and a challenge test was performed, and the results found the followings: According to an antimicrobial test, good antimicrobial effects were found in bacteria (Rhus javanica L. extract) and fungi (Cinnamomum verum extract). In contrast, the Rosmarinus officinalis extract was set aside because of poor antimicrobial activity. In the mixed extract (Rhus javanica L. + Cinnamomum verum), antimicrobial effects were observed in 'complex C (mixed in a 1:1 ratio)' while both inhibitory and sterilizing effects were found in 5 different test strains at minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC). In addition, antioxidant effects were detected in non-mixed extract and mixed extract ('complex C'). Furthermore, a test on cosmetics which adopted '10% complex C' instead of synthetic preservative revealed safety and stability. Therefore, this study has confirmed the potential of the Rhus javanica L., Cinnamomum verum and Rosmarinus officinalis extracts as materials for natural preservatives.

주제어

표/그림 (14)

표 Table 1. The formulation of cosmetic
표 Table 2. Anti-bacterial activity of R. javanica, C. verum, R. officinali extracts
표 Table 3. Anti-bacterial activity of complex extracts
표 Table 4. Anti-bacterial activity of complex C extracts according to combination ratio of R. javanica and C. verum extracts
표 Table 5. Anti-bacterial activity of complex C extracts on various concentration
그림 Fig. 1. DPPH free radical scavenging ability of single extracts.
그림 Fig. 2. DPPH free radical scavenging ability of complex extracts about various concentration.
그림 Fig. 3. Variation of microorganisms of control (non-preservative) over time (0-28days).
그림 Fig. 4. Variation of microorganisms of positive control (phenoxyethanol 1%) over time(0-28days).
그림 Fig. 5. Variation of microorganisms of Experimental group 1(complex C 5%) over time (0-28days).
그림 Fig. 6. Variation of microorganisms of Experimental group 2(complex C 10%) over time (0-28days).
표 Table 6. Stability results of positive control (phenoxyethanol 1%) for 4 weeks
표 Table 7. Stability results of Experimental group (complex C 10%) for 4 weeks
표 Table 8. The result is patch tests of sample (complex C 10%)

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 오배자, 계피, 로즈마리 추출물간의 상호작용에 대한 항균활성, 항산화를 확인하고, 화장품 제형의 안전성 및 안정성을 확인함으로써 천연방부제의 소재로의 활용 가능성을 알아보기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 인체에 해가 없으며 항균작용 및 항산화 효과가 있는 오배자, 계피, 로즈마리 추출물을 이용하여 천연방부제 소재로서의 활용 가능성을 연구하였다. 실험 방법으로는 항균력, DPPH를 통한 항산화능, 화장품의 challenge test, 화장품 안정성 및 안전성 평가를 진행하였으며, 그 결과는 다음과 같다.

대상 데이터

본 실험에서 사용된 오배자(R. javanica), 계피(C. verum), 로즈마리(R. officinalis)는 삼홍건재 약업사(서울, 한국)에서 구입하여 사용하였다. 열수 추출물은 시료의 원물을 이용하여 시료 무게와 증류수의 비율을 1:3 비율로 첨가해주고 121℃, 1.
본 실험에서 사용한 시험균주는 Escherichia coli (E. coli, KCTC 1041), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa, KCTC 1636), Staplylococcus aureus (S. aureus, KCTC 3881), Candida albicans (C. albicans, KCTC 7270), Aspergillus niger (A. niger, KCTC 6906)는 균주은행(한국 생명공학 연구원 유전자은행)에서 분양받아 사용하였다. 균주의 배양은 고체 배지에 배양된 각각의 균주를 단일 colony를 취하여 멸균된 액체 배지 300 mL에 접종하여 E.
본 실험의 항산화능 측정에 사용된 시약은 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), Sigma Chemical (USA), 2.6 Di-tert-butyl-4-methyphemol (BHT)로 Junsei에서 구입하여 사용하였다. Autoclave (JSAC-60, JSR), Shaking incubator (JSBI-200©, JSR), Clean bench (JSCB-1200SB, JSR), ELISA Leader (Infinite M200PRO Nanoquant, TECAN), 원심분리기(Mega 17R, 한일과학산업), pH Meter (Seven easy S20, METTLER TOLEDO), Homo mixer (Model 2.

데이터처리

본 연구의 실험은 각각 3회 실시하여 평균값으로 나타내었으며, Student's t-test를 이용하여 p< 0.05 유의수준에서 검증하였다.

성능/효과

단일 추출물의 항균력 시험에서는 오배자 추출 물의 경우 세균류에서 비교적 높은 항균력을 나타냈고, 진균류의 경우 계피 추출물이 항균력이 우수하였으며, 로즈마리 추출물의 경우는 S. aureus를 제외한 나머지 균에서의 항균력이 미비한 것을 확인하였다. 추출물의 시너지 효과를 확인하기 위한 복합 추출물의 항균력 시험에서는 오배자 추출물과 계피 추출물의 복합 추출물 (complex C)이 세균과 진균류에서의 항균효과가 좋았으며, 1:1비율로 조합하였을 때 효과가 가장 좋은 것을 확인하였다.
화장품 안정성 및 안전성 평가 결과에서는 Ccomplex C 10% 적용한 화장품 제형이 4주 시험기간 다양한 온도조건에서 성상 및 변색, 변취 등 이상이 없어 제형의 안정성이 확인되었다. 안전성 확인을 위한 patch test 결과에서는 실험대상자 모두 자극이 없는 것으로 나타나 피부에 안전한 물질로 사료되었다.
추출물의 시너지 효과를 확인하기 위한 복합 추출물의 항균력 시험에서는 오배자 추출물과 계피 추출물의 복합 추출물 (complex C)이 세균과 진균류에서의 항균효과가 좋았으며, 1:1비율로 조합하였을 때 효과가 가장 좋은 것을 확인하였다. 혼합 추출물로 최소저해농도(MIC)와 최소살균농도(MBC)를 측정한 결과에 서는 최소저해농도(MIC)의 경우 E. coli에서 3.13 mg/ P. aeruginosa, S. aureus에서는 0.39 mg/ C. albicans는 1.56 mg/ A. niger는 0.78mg에서 억제효과가 나타났고, 최소살균농도 (MBC)의 경우 E. coli와 C. albicans는 6.25 mg/ P. aeruginosa, S. aureus는 0.78 mg/ A. niger는 1.56 mg에서 살균효과를 확인하였다. DPPH radical 소거능을 측정한 결과에서는 오배자 추출물 69.
78%를 나타내었으며, 천연 추출물의 경우 항산화가 양성 대조군인 BHT보다는 낮지만 항균활성과 항산화를 갖는 추출물은 오배자와 계피추출물을 혼합한 complex C인 것으로 확인하였다. 화장품의 Challenge Tesst 결과에서는 phenoxyethanol이 1% 첨가된 positive control의 화장품 제형에서는 3일차 안에 병원균 5종의 모든 균이 사멸하는 것으로 나타났고, complex C 10% 적용한 경우는 3일차에 모두 사멸된 것으로 확인되어 천연방부제로써 가장 적합하다고 판단된다. 화장품 안정성 및 안전성 평가 결과에서는 Ccomplex C 10% 적용한 화장품 제형이 4주 시험기간 다양한 온도조건에서 성상 및 변색, 변취 등 이상이 없어 제형의 안정성이 확인되었다.

후속연구

결론적으로, 오배자·계피·로즈마리의 세 가지 추출물의 시너지 효과는 미비하였지만, 오배자와 계피 추출물을 1:1 비율로 혼합한 complex C 10%를 화장품 제형에 적용하였을 때 합성방부제 인 phenoxyethanol과 비슷한 방부활성을 나타내었으며, 제형의 안정성과 안전성에서도 이상 없음을 확인하였다. 따라서 화학 방부제를 대체하는 인체에 무해한 천연방부제 원료로서 화장품 산업에서 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	로즈마리가 함유하는 주요 성분에는 어떤 것들이 있으며, 그 성분들로 인해 어떤 효능을 갖는가?	그리고 로즈마리(Rosmarinus officinalis)는 꿀풀과로 상록성의 다년초이며 약용, 향료, 식용, 미용 및 관상용으로 사용하고 있다[17]. 주요 성분으로는 1,8-cineole, camphor, α-pinene, borneol, apigenin, β-carotene, rosmanol, rosmarinic acid, carnosol, carnosic acid, tannin 등이 알려져 있으며[18], 이러한 성분에 따라 항산화[19-22], 항암[23, 24], 항균활성[25, 26] 등의 여러 가지 효과가 있음이 보고되고 있다. 그러나 이와 같은 선행연구들은 단일 추출물에 대한 연구를 주로 하였으며, 본 연구와 같이 복합 추출물간 상호작용을 통한 항균활성 및 안정성 등을 검증한 연구는 미비한 실정이다.
	계피의 생리활성 기능으로 어떤 것들이 밝혀졌는가?	계피(Cinnamomum verum)는 계피나무의 외피를 건조시킨 것으로 발열, 두통, 감기 등의 치료에 활용한다[10, 11]. 계피의 생리활성 기능에 대한 실험에서 항균효과[12, 13], 항알러지효과[14], 면역항체의 증강효과[15], 항암효과[16] 등이 밝혀졌다. 그리고 로즈마리(Rosmarinus officinalis)는 꿀풀과로 상록성의 다년초이며 약용, 향료, 식용, 미용 및 관상용으로 사용하고 있다[17].
	오배자는 무엇인가?	본 연구의 오배자(Rhus javanica L.)는 옻나무과에 속하며 낙엽소교목인 붉나무 혹은 그 외의 동속 식물 잎에 진딧물이 자상을 주어 생긴 벌레 집이다. 주요성분의 tannin은 높은 함량을 나타내며 항균작용, 지사작용, 선 분비 억제작용을 나타낸다.

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저자의 다른 논문 :

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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