KR102263449B1 - 고순도 발효계면활성제 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고순도 발효계면활성제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 용해도를 향상시켜 난용성 물질을 용이하게 용해할 수 있고, 역미셀을 형성하여 피부 활성물질을 오일 내부로 포집할 수 있는 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 친환경적으로 인체 독성 및 부작용을 최소화하면서 유효성분의 피부 흡수력을 향상시키고, 제형적으로 안정화하여 효능을 극대화할 수 있다.

Description

고순도 발효계면활성제 조성물 및 그 제조방법{HIGH PURITY FERMENTED-SURFACTANT AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 고순도 발효계면활성제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
인간의 피부는 크게 표피와 진피, 피하지방으로 나누어지고 다시 표피는 각질층, 투명층, 과립층, 유극층, 기저층으로 세분화되어 있다. 피부의 최외각층인 각질층은 죽은 케라틴세포 덩어리로 이루어져 있으며, 주로 단백질로 이루어져 있는 각질 세포로 구성되고, 각질 세포 간의 사이를 세라마이드, 콜레스테롤, 유리지방산 등의 지질이 채우고 있는 구조를 가진다. 이 지질층은 체내 수분이 증발되는 것을 방지하며, 외부 침입에 대해 신체를 보호하는 건강학적 기능과 동시에, 피부를 윤택하고 매끄럽게 보이게 하는 심미적 기능을 가지고 있다. 피부에 유효 기능성 물질을 자연스럽게 통과시키기 위해서는 소수성 혹은, 친수성과 소수성이 결합된 담체를 이용해야 하며 특히, 수용성 활성물질을 피부에 전달하기 위해 미셀(micelle) 혹은 리포좀(liposome)과 같은 형태의 담체를 이용하는 것이 일반적이다.
그러나, 이러한 미셀 혹은 리포좀의 형태는 피부의 지질층을 통과시켜 활성물질을 흡수시키기에는 한계가 있다. 이는 피부의 최외각층인 각질층은 각질세포들로 쌓여있고, 그 사이사이는 지질성분으로 이루어진 구조이기 때문에 구조적으로 친수성의 물질보다는 소수성의 물질이 각질세포 사이로 투과시키는 것이 용이하다.
한편, 역미셀계(reverse micelle system)는 비극성 용매의 환경에서 계면활성제의 소수성 부분(tail)이 외부로 향하고, 친수성 부분(head)이 내부로 향하도록 자발적으로 배열되는 응집체이다. 이는 나노크기의 입자로 분산될 수 있다.
또 한편, 난용성 물질의 용해방법은 화학적인 방법과 물리적인 방법으로 나뉠 수 있다. 일반적으로 화학적인 방법은 비극성 용매를 사용하는 것이고, 물리적인 방법은 기계적으로 높은 에너지로 나노입자를 제조하여 난용성 물질의 용해도를 증가시키는 것이다. 하지만, 이러한 방법들은 낮은 농도를 사용하여 물질의 기능성을 발휘하지 못하는 경우가 많고, 용매의 독성과 낮은 안정도로 인하여 제형에 적용시키기 어렵다는 문제점이 있다. 난용성 물질에는 화장품, 식품, 의약품 등 다양한 소재의 기능적으로 우수한 물질들이 대부분 포함된다. 이러한 소재들은 주로 방향족 구조로 이루어져 있고, 높은 결정성을 가지는 구조를 지니며, 낮은 제형 안정성으로 인하여 침전 및 결정이 발생하기 쉽고, 극성이 높은 용매에는 용해되기 어렵다는 특성을 가진다.
그러므로, 본 발명에서는 다양한 대사산물을 포함하고 있는 발효계면활성제를 이용하여 난용성 물질을 용해시키기 위한 연구를 하고자 한다. 또한, 고순도 발효계면활성제로 고농도의 역미셀조성물을 형성하고자 한다.
한편, W/O/W 다중 유화물은 입자들의 크기가 크고, 오일막을 통하여 내수상이 단순하게 확산되거나, 오일막의 붕괴에 의하여 내수상 입자들이 외수상으로 이동하여 입자 간 응집되어 크리밍(creaming)되는 경향이 크기 때문에 불안정하여 장기적으로 안정화할 수 있는 제형을 제조하기 어렵다는 한계가 있다.
그러므로, 안정성이 향상된 W/O/W 조성물을 제공하여 식품, 화장품, 의약 등의 다양한 분야의 상업적인 제품에 응용성을 향상시키고자 하는 노력이 필요하다.
본 발명의 목적은 고순도 발효계면활성제를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은
Candida bombicola UA-06(기탁번호: KCTC13855BP, 한국생명공학연구원) 미생물을 활성화시키는 종균배양 단계;
상기 종균배양시킨 미생물 및 식물성 오일을 발효시키는 발효 단계;
발효 단계로부터 얻어진 발효물 중의 수분, 지방산 및 불순물을 제거하여 정제하는 단계; 및
정제된 발효물에 에탄올을 혼합하여 상층액을 분리 회수하는 단계를 포함하는 고순도 발효계면활성제의 제조방법을 제공한다.
일구현예에 따르면, 상기 정제하는 단계는 상기 발효물을 pH 3 내지 6으로 조정하고, 5 내지 30시간 동안 정치하여 수층과 유층을 분리하는 단계;
MgSO4, 제올라이트, 규조토, 활성알루미나, 황산칼슘 및 염화칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 10 내지 30g/L 첨가하고, 1 내지 5bar로 가압여과하는 단계; 및
규산마그네슘, 활성탄, 백도토, 산성백토 및 펄라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상이 충진된 컬럼으로 정제하는 단계; 및
여과하는 단계를 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 회수하는 단계는 정제된 발효물과 70 내지 95% 에탄올을 1:5 내지 1:20(w/w)의 부피비로 혼합하고, 3 내지 10시간 동안 교반하여 하층액과 상층액을 분리하는 단계; 및
상기 상층액으로부터 에탄올을 휘발시킨 후, 고순도발효계면활성제를 회수하는 단계를 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 종균배양 단계에서 사용하는 배지는 이스트 추출물(yeast extract), 글리세린(glycerin), K2HPO4, KH2PO4, NH4NO3 및 MgSO4를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발효 단계에서 사용하는 배지는 이스트 추출물(yeast extract), 글리세린(glycerin), K2HPO4, KH2PO4, NH4NO3, MgSO4, 글루쿠로노락톤(glucuronolactone) 및 식물성 오일을 포함할 수 있다.
또한 구체적으로, 상기 종균배양 단계에서 사용하는 배지는 이스트 추출물 0.5 내지 30g/L, 글리세린 10 내지 40g/L, K2HPO4 10 내지 50g/L, KH2PO4 3 내지 15g/L, NH4NO3 1 내지 10g/L 및 MgSO4 0.5 내지 5g/L를 포함하고,
상기 발효 단계는 이스트 추출물 0.5 내지 3g/L, 글리세린 1 내지 40g/L, K2HPO4 10 내지 50g/L, KH2PO4 3 내지 15g/L, NH4NO3 1 내지 10g/L, MgSO4 0.5 내지 5g/L, 글루쿠로노락톤 40 내지 200g/L 및 식물성 오일 50 내지 1000g/L을 포함하는 배지에 상기 종균배양한 미생물 0.01 내지 30g/L를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 종균배양 단계는 15 내지 30℃, 100 내지 500rpm, 0.5 내지 2vvm, 호기 조건으로 진행되고,
상기 발효 단계는 20 내지 35℃의 온도 및 50 내지 200rpm의 혼합 조건으로 진행될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기한 바와 같은 방법으로 제조되는 고순도 발효계면활성제를 제공한다.
일구현예에 따르면, 상기 발효계면활성제는 Candida bombicola UA-06(기탁번호: KCTC13855BP, 한국생명공학연구원) 미생물로부터 생산된 대사산물이다.
일구현예에 따르면, 상기 고순도 발효계면활성제가 상기 정제된 발효물에 비하여 활성물질을 2 내지 50배의 고농도로 포집, 용해 또는 분산할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 활성물질이 수용성 활성물질, 난용성 활성물질 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 수용성 활성물질이 아스코르브산, 비타민 B, 아미노산류, 펩타이드류, 아데노신, 단백질 분해효소 및 효소류, 알부틴, 히알루론산, 콜라겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하고,
상기 난용성 활성물질이 비스-에칠헥실옥시페놀 메톡시페닐 트리아진(bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine), 병풀 정량추출물, 세라마이드(ceramide), 레스베라트롤(resveratrol), 필로퀴논(phylloquinone), 유비퀴논(ubiquinone), 올레아놀릭산(oleanolic acid), 루틴(rutin), 루테인(lutein), 아스타잔틴(astaxanthin), 사이클로스포린(Cyclospeorine), 퀘르세틴(quercetin), 피토스핑고신(phytosphingosine), 비타민 A, 비타민 D, 비타민 E 및 비타민 K로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 고순도 발효계면활성제를 포함하는 W/O/W 제형 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기한 바와 같은 고순도 발효계면활성제를 포함하는, 화장료 조성물을 제공한다.
또한 다른 구현예에 따르면, 상기한 바와 같은 고순도 발효계면활성제를 포함하는, 피부 외용제 조성물을 제공한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명은 발효계면활성제를 고순도로 정제함으로써 난용성 물질을 용이하게 용해할 수 있다. 또한, 친환경적으로 인체 독성 및 부작용을 최소화하면서 지질 성분의 피부 흡수력을 향상시키고, 고농도의 활성물질을 포집할 수 있기 때문에 제형적으로 안정화하여 효능을 극대화할 수 있다.
또한, 다중 유화물의 제조 공정을 단순화하는 동시에, 친환경적이고 인체 독성이 최소화된 W/O/W 제형의 조성물을 제공할 수 있고, W/O/W 제형의 안정성을 향상시킬 수 있으므로 다양한 분야에 상업적으로 응용이 용이하다.
도 1은 난용성 물질이 용해된 모습을 나타낸 사진이다.
도 2는 고농도 역미셀 형성 조성물을 육안으로 관찰한 사진이다.
도 3은 TLC 분석 결과를 나타낸 사진이다.
도 4는 수용성 물질 포집능을 육안으로 관찰한 사진이다.
도 5는 난용성 물질 용해 조성물의 용해 형태를 육안으로 관찰한 사진이다.
도 6은 크림 제형을 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 7은 W/O/W 제형 조성물의 투과전자현미경 관찰 사진이다.
도 8은 겔 나노에멀젼의 육안으로 관찰한 사진이다.
도 9는 스킨제형의 육안으로 관찰한 사진이다.
도 10은 스킨제형을 입도분석한 결과이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
계면활성제(유화제)는 서로 다른 두 액체의 계면에 흡착하여 계면장력을 저하시켜 두 상을 서로 잘 섞이게 하는 역할을 한다. 구조적인 특징으로는 비극성 꼬리(non-polar)부분은 친유성을 가지는 알킬(alkyl)기, 극성 머리(polar)부분은 친수성을 가지는 물질로 구성되어 있다.
계면활성제는 합성유화제, 천연유화제로 구분할 수 있으며, 이 중 천연유화제의 일종으로 효모, 곰팡이, 세균 등 미생물에 의해 생산되는 미생물 유래의 발효계면활성제가 있다. 미생물에 의해 생산되는 계면활성제는 양친매성을 띄는 물질로 화장품, 식품, 의약품, 세제 등의 다양한 산업에 이용될 수 있다. 미생물 유래의 발효계면활성제는 기존의 화학 합성 계면활성제에 비하여 독성이 낮고, 극한 조건에 대해 안정성이 클 뿐만 아니라, 생분해가 가능하여 매우 환경 친화적이다.
미생물로부터 생산되는 발효계면활성제의 종류는 크게 당지질(glycolipids), 인지질(phospholipid)과 지방산(fatty acids), 지단백질(lipopeptides and lipoproteins), 고분자 생물 계면활성제(polymeric surfactants)로 구분할 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예에 따른 고순도 발효계면활성제, 이를 이용한 W/O/W 제형 조성물 및 그 제조방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은,
Candida bombicola UA-06(기탁번호: KCTC13855BP, 한국생명공학연구원) 미생물을 활성화시키는 종균배양 단계;
상기 종균배양시킨 미생물 및 식물성 오일을 발효시키는 발효 단계;
발효 단계로부터 얻어진 발효물 중의 수분, 지방산 및 불순물을 제거하여 정제하는 단계; 및
정제된 발효물에 에탄올을 혼합하여 상층액을 분리 회수하는 단계를 포함하는 고순도 발효계면활성제의 제조방법을 제공한다.
일구현예에 따르면, 상기 에탄올은 메탄올, 아세토나이트릴과 같이 극성도(polarity)가 5 내지 6인 물질 중 하나 이상을 추가 또는 대체하여 사용할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 정제하는 단계는 상기 발효물을 pH 3 내지 6, 예를 들면 pH 3.5 내지 5로 조정하고, 5 내지 30시간, 예를 들면 10 내지 20시간, 예를 들면 15 내지 20시간 동안 정치하여 수층과 유층을 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 수층은 미생물 및 배지를 포함하고, 상기 유층은 발효유화물을 포함한다.
또한, 분리된 수층을 제거하고, 발효물유화물에 남아있는 수분을 제거하기 위하여 MgSO4, 제올라이트, 규조토, 활성알루미나, 황산칼슘 및 염화칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상, 예를 들면 MgSO4를 10 내지 30g/L, 예를 들면 15 내지 25g/L 첨가할 수 있다. 그 후, 가압여과하여 MgSO4를 제거하고 투명한 유층을 수득하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면 필터프레스를 이용하여 MgSO4를 여과하여 투명한 유층을 수득하는 단계를 포함할 수 있다.
가압여과로는 통상적으로 사용되는 방법 및 도구라면 제한되지 않고 포함할 수 있으며, 예를 들면 여과기로 필터프레스(filter press, 압력여과기), 엽상 여과기 등을 사용할 수 있고, 회분식, 연속식 또는 이들의 조합으로 실시할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 필터프레스를 사용하여 1 내지 5 bar, 예를 들면 2bar 내지 3 bar의 압력, 예를 들면 2bar로 수행할 수 있다.
또한, 발효유화물로부터 지방산 및 불순물을 제거하기 위하여 규산마그네슘, 활성탄, 백도토, 산성백토 및 펄라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상, 예를 들면 규산마그네슘이 충진된 컬럼으로 정제하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 발효유화물에 포함된 불순물, 예를 들면 MgSO4와 같은 입자를 완전히 제거하기 위하여 필터, 예를 들면 0.45㎛ 필터로 여과하는 단계를 포함할 수 있다. 여과하는 단계는 예를 들면, 하우징여과, 감압여과 등을 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 회수하는 단계는 정제된 발효물과 70 내지 95%, 예를 들면 80 내지 90% 에탄올을 1:5 내지 1:20(w/w), 예를 들면 1:5 내지 1:10(w/w)의 부피비로 혼합하고, 3 내지 10시간, 예를 들면 5 내지 8시간 동안 교반한 후, 하루 동안(overnight) 정치하여 하층액과 상층액을 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 하층액은 중성지방을 포함하고, 상기 상층액은 유효성분을 포함한다. 또한, 상기 상층액으로부터 예를 들면, 감압농축으로 에탄올을 휘발시킨 후, 고순도 발효계면활성제를 회수하는 단계를 포함할 수 있다. 에탄올은 상기한 감압농축 외에 일반적인 방법으로 휘발시킬 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 종균배양 단계에서 사용하는 배지는 이스트 추출물, 글리세린, K2HPO4, KH2PO4, NH4NO3 및 MgSO4를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발효 단계에서 사용하는 배지는 이스트 추출물, 글리세린, K2HPO4, KH2PO4, NH4NO3, MgSO4, 글루쿠로노락톤 및 식물성 오일을 포함할 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 상기 종균배양 단계에서 사용하는 배지는 이스트 추출물 0.5 내지 30g/L, 예를 들면 0.5 내지 20g/L, 예를 들면 0.5 내지 10g/L, 글리세린 10 내지 40g/L, 예를 들면 15 내지 30g/L, K2HPO4 10 내지 50g/L, 예를 들면 10 내지 30g/L, KH2PO4 3 내지 15g/L, 예를 들면 5 내지 10g/L, NH4NO3 1 내지 10g/L, 예를 들면 1 내지 5g/L 및 MgSO4 0.5 내지 5g/L, 예를 들면 1 내지 3 g/L를 포함할 수 있다.
또한, 일구현예에 따르면 상기 발효 단계는 이스트 추출물 0.5 내지 30g/L, 예를 들면 0.5 내지 10g/L, 예를 들면 0.5 내지 5g/L, 글리세린 1 내지 40g/L, 예를 들면 10 내지 30g/L, K2HPO4 10 내지 50g/L, 예를 들면 10 내지 30 g/L, KH2PO4 3 내지 15g/L, 예를 들면 3 내지 10g/L, NH4NO3 1 내지 10g/L, 예를 들면 1 내지 5g/L, MgSO4 0.5 내지 5g/L, 예를 들면 1 내지 3g/L, 글루쿠로노락톤 40 내지 200g/L, 예를 들면 50 내지 150g/L 및 식물성 오일 50 내지 1000g/L, 예를 들면 300 내지 800g/L 을 포함하는 배지에 상기 종균배양한 미생물 0.01 내지 30g/L, 예를 들면 0.1 내지 20g/L, 예를 들면 0.1 내지 10g/L를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면 상기 종균배양 단계는 15 내지 30℃, 예를 들면 18 내지 23℃에서 100 내지 500rpm, 예를 들면 200 내지 400rpm 및 0.5 내지 2vvm, 예를 들면 0.5 내지 1.5vvm 호기 조건으로 진행할 수 있다.
또한, 상기 종균배양 단계는 균의 지수생장 종말점 시점에서 종료할 수 있다. 구체적으로 상기 지수생장 종말점은 40 내지 120시간일 수 있으며, 예를 들면 50 내지 100시간, 예를 들면 배양 후 60시간이 되는 시점에서 종균배양을 종료시킬 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 발효 단계는 20 내지 35℃, 예를 들면 10 내지 30℃에서 50 내지 200rpm, 예를 들면 50 내지 150rpm의 혼합 조건으로 진행할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 식물성 오일은 예를 들면, 해바라기씨, 포도씨, 카놀라, 쌀눈, 올리브, 대두, 아르간, 현미, 들깨, 참깨, 아몬드, 땅콩, 옥수수, 홍삼, 아보카도, 마카다미아, 코코넛, 로즈힙, 비타민나무씨, 시어나무열매, 기름야자, 베르가모트열매, 동백씨, 홍화씨, 살구씨, 양귀비씨, 달맞이꽃씨, 피마자씨, 녹차씨, 메도우폼씨, 아마씨 및 햄프씨로 이루어지는 군으로부터 추출된 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기한 바와 같은 방법으로 제조되는 고순도 발효계면활성제를 제공한다.
일구현예에 따르면, 본 발명의 고순도 발효계면활성제는 역미셀의 형성을 향상시킬 뿐만 아니라 난용성 물질의 용해도 또한 향상시킬 수 있다. 역미셀이란, 계면활성제의 활성에 의해 유기용매 안에 나노미터 사이즈(1~10 nm)의 둥근 형태의 입자가 분산되어 있는 것을 의미한다. 또한, 친수성 용해물의 존재 하에 극성기가 안쪽으로 배향되고, 소수기가 바깥쪽 비극성 용매측으로 배향되며, 거의 구상의 배향성 집단을 이루는 분자 집단을 의미한다.
수용성 물질을 포집할 때 역미셀이 형성되며, 수용성 물질은 예를 들면, 아스코르브산, 비타민 B, 아미노산류, 펩타이드류, 아데노신, 단백질 분해효소 및 효소류, 알부틴, 히알루론산, 콜라겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
난용성 물질은 주로 방향족 구조를 포함할 수 있으며, 결정성이 높은 구조를 가지는 특성이 있으므로 극성이 높은 용매에서 용해되기 어렵다. 본 발명에 따르면, 난용성 물질의 결정(crystal)구조 사이에 발효계면활성제를 결합 및 배열시켜 용해된 난용성 물질을 비결정성 상태로 유지시킬 수 있으므로 제형 내에서 기능성 활성물질인 난용성 물질의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따라 용해할 수 있는 난용성 물질을 구체적으로 예를 들면, 비스-에칠헥실옥시페놀 메톡시페닐 트리아진(bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine), 병풀 정량추출물, 세라마이드(ceramide), 레스베라트롤(resveratrol), 필로퀴논(phylloquinone), 유비퀴논(ubiquinone), 올레아놀릭산(oleanolic acid), 루틴(rutin), 루테인(lutein), 아스타잔틴(astaxanthin), 사이클로스포린(Cyclospeorine), 퀘르세틴(quercetin) 및 피토스핑고신(phytosphingosine)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 난용성 물질은 예를 들면 컨디셔닝제, 자외선 차단제, 보습제, 항산화제, 지용성 비타민 및 항균제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 정량추출물은 물이나 증류수가 포함되지 않은 파우더 형태로 핵심 성분을 고농도 추출한 것이며 물을 사용하는 추출물에 비하여 고농도의 활성성분을 포함한다. 또한, 지용성 비타민으로는 예를 들면, 비타민 A, 비타민 D, 비타민 E 및 비타민 K를 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 본 발명에 따른 고순도 발효계면활성제는 상기 상층액을 분리 회수하는 단계를 포함하지 않는 발효계면활성제 제조방법에 비하여 활성물질을 2 내지 50배, 예를 들면 2 내지 40배, 예를 들면 2 내지 30배, 예를 들면 2 내지 20배의 고농도로 포집, 용해 또는 분산시킬 수 있다.
일구현예에 따르면, 본 발명에 사용되는 발효계면활성제는 Candida bombicola UA-06(기탁번호: KCTC13855BP)로부터 생산되는 대사산물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기한 바와 같은 방법으로 제조되는 고순도 발효계면활성제를 이용한 W/O/W 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기와 같은 방법에 따른 고순도 발효계면활성제를 포함하는 화장료 조성물 또는 피부 외용제 조성물을 제공할 수 있으며, 천연 발효계면활성제를 사용함으로써 피부 독성을 최소화하고, 제형 안정성을 향상시킬 수 있다.
화장료 조성물은 안정화제, 용해화제, 비타민, 안료, 향료, 보조제, 담체 등 화장료 조성물에 통상적으로 이용하는 성분들을 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 본 발명의 화장료 조성물은 당업계에서 통상적으로 제조되며, 피부학적으로 적용이 가능한 어떠한 제형으로도 제조될 수 있다.
피부학적으로 적용이 가능하다는 것은 적용 대상에게 비교적 비독성이고 무해한 유효작용을 할 수 있는 조성물로서, 상기 조성물로부터 기인하는 부작용이 유효 성분의 효능을 저하시키기 않고, 적용 대상에 심각한 자극을 유발하지 않으면서 유효성분들의 활성 및 물성을 손상시키지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 본 발명의 피부학적으로 적용이 가능한 화장료 조성물로는 예를 들어, 용액, 현탁액, 유액, 유탁액, 페이스트, 겔, 팩, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클렌징, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션, 스프레이 및 모발 화장료 등으로 제형화될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 화장료 조성물은 스킨로션, 스킨소프너, 스킨토너, 아스트린젠트, 로션, 겔, 밀크로션, 모이스쳐 로션, 영양로션, 맛사지크림, 영양크림, 모이스처크림, 핸드크림, 파운데이션, 에센스, 엠플, 영양에센스, 팩, 비누, 헤어샴푸, 풋샴푸, 클렌징폼, 클렌징로션, 클렌징크림, 바디로션 및 바디클린저의 제형 등으로 제조될 수 있다.
피부 외용제 조성물은 피부나 점막에 적용 가능한 한 그 제형에 대해서는 특별히 제한되는 것은 아니나, 액상, 유액상, 현탁액상, 크림상, 연고상, 겔상, 젤리상, 스프레이상 등으로 제조될 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1: 고순도 발효계면활성제 제조
Candida bombicola UA 06(기탁번호: KCTC13855BP, 한국생명공학연구원) 균체 수득
Candida bombicola UA 06(기탁번호: KCTC13855BP, 한국생명공학연구원)을 이스트 추출물(yeast extract) 1 g/L, 글리세린(glycerin) 20 g/L, K2HPO4 25 g/L, KH2PO4 7 g/L, NH4NO3 3 g/L, MgSO4 2 g/L 및 증류수 933 g/L로 구성된 배지에 접종하여 20℃, 300rpm, 1NL/min(1vvm)의 호기적인 조건에서 종균배양을 진행하였다. 배양은 분광광도계(Epoch2, BioTek)로 600nm에서 흡광도를 측정하여 균의 지수생장 종말점인 60시간 시점에서 종료하였다. 배양액을 원심분리(16,000g, 30분)하여 균체를 침전시키고 인산 버퍼로 수 회 세척하여 균체를 수득하였다.
오일의 발효
오일 발효를 위하여 이스트 추출물(yeast extract) 1 g/L, 글리세린(glycerin) 20 g/L, K2HPO4 25 g/L, KH2PO4 7 g/L, NH4NO3 3 g/L, MgSO4 2 g/L, 글루쿠로노락톤(glucuronolactone) 100 g/L, 식물성오일 500 g/L 및 증류수 333 g/L 로 구성된 발효액을 5 L 발효조에 25℃, 100rpm 조건으로 발효액을 혼합 제조하였다. 상기 발효액의 온도가 25℃일 때, 균체 2.5 g/L를 투입하고, 3일 동안 발효를 진행하였다. 식물성 오일로는 해바라기씨유를 사용하였다.
정제
발효 3일 후, 발효물의 잔존하는 효소활성을 90℃고온으로 활성 상실시킨 후, 1N HCl로 pH를 4로 조정하고, 발효물을 18시간 동안 정치하여 수층(미생물 및 배지)과 유층(발효유화물)을 분리하여 수층을 제거하였다. 발효유화물에 남아있는 수분을 제거하기 위하여 MgSO4를 20 g/L 첨가하고, 필터프레스를 이용하여 2bar~3bar로 여과한 투명한 유층(발효유화물)을 수득하였다. 또한, 상기 발효유화물의 지방산 및 불순물을 규산마그네슘이 충진된 컬럼으로 정제한 후, 잔존하는 작은 입자의 MgSO4를 완전히 제거하기 위하여 0.45 ㎛ 필터로 여과시켜 발효유화물을 수득하였다.
추출
상기 수득한 발효물을 80% 에탄올로 추출하였다. 구체적으로, 발효물과 에탄올 용매의 비율을 1:9(w/w) 비율로 투입하여 6시간 동안 교반하고, 발효물에 포함되어있는 중성지방과 유효성분(천연계면활성제)을 하루 동안(overnight) 정치하여 하층액(중성지방)과 상층액(유효성분)을 분리하였다. 하층액(중성지방, Triglyceride)층은 제거하고, 상층액을 회수하여 감압농축하여 에탄올을 휘발시키고, 고순도 발효계면활성제를 수득하였다.
실시예 2: 난용성 물질 혼합물
다양한 난용성 물질들에 대한 용해성을 확인하기 위하여, 실시예 1과 함께 표 1에 따른 조성을 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 각각의 용기에 실시예 1에 따른 고순도 발효계면활성제와 난용성 물질을 혼합하여, 60 내지 70℃로 가온시키면서 교반하여 혼합물을 수득하였으며, 상기 혼합물을 30℃로 냉각하여 난용성 물질 용해 조성물을 제조하였다. 표 1에서 성분의 함량 단위는 %이다.
구분 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10 2-11
온도(℃) 80 60 60 70 70 60 70 70 60 70 80
세라마이드 40 - - - - - - - - - -
병풀 정량추출물 - 30 - - - - - - - - -
필로퀴논 - - 30 - - - - - - - -
유비퀴논 - - - 40 - - - - - - -
올레아놀릭산 - - - - 50 - - - - - -
루틴 - - - - - 40 - - - - -
루테인 - - - - - - 40 - - - -
아스타잔틴 - - - - - - - 50 - - -
사이클로스포린 - - - - - - - - 50 - -
퀘르세틴 - - - - - - - - - 50
피토스핑고신 - - - - - - - - - - 40
실시예 1 30 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45
부탄다이올(2,3-butanediol) 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
카프릴릭/카프릭트라이글리세라이드 5 5 10 10 5 5 10 10 5 5 15
정제수 - 5 - - 5 5 - - 5 5 -
합계 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
표 1의 조성에 따라, 실시예 2-2의 병풀 정량추출 혼합물이 용해된 모습을 나타내는 사진을 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타난 바와 같이 난용성 물질인 병풀 정량추출물이 용해된 상태를 유지하면서, 바이알을 투과하여 문자를 인식할 수 있을 정도로 투명한 것을 확인하였다.
실시예 3: 병풀 정량추출물 크림
표 3의 조성에 따라 실시예 2-2를 포함하는 크림 제형을 제조하였다. 구체적으로, 표 3의 1번 원료에 2 내지 5번 원료를 순차적으로 투입하고, 교반하여 70℃로 가열 및 용해시켰다. 그리고 6 내지 13번 원료를 별도의 용기에 넣고, 70℃로 가열하여 용해시켰다. 14 내지 18번 원료를 별도의 용기에 넣고 70℃로 가열하여 용해시켰다. 이후, 상기 1 내지 5번 원료 반응 용기에 순차적으로 투입하여 유화시켰다. 그 후, 균일하게 용해 및 혼합시키고 30℃까지 냉각하여 병풀 정량추출물 1.5% 크림 제형을 완성하였다.
구분 원료 중량(%)
1 정제수 49.8
2 글리세린 4
3 디프로필렌글콜이콜 8
4 1,2 헥산다이올 1.5
5 잔탄검 0.2
6 카프릴릭카프릭트리글리세라이드 3
7 옥틸도데실미리스테이트 5
8 글리세릴스테아레이트 3.5
9 세테아릴알코올 2
10 폴리글리세릴아이소스테아레이트 2
11 사이클로펜타실록산 3
12 비즈왁스 1.5
13 스테아릭애씨드 0.5
14 실시예2-2 5
15 프로판다이올 7
16 폴리글리세릴라우레이트 1
17 세테아레스 1.5
18 하이드록시에틸아크릴레이트소듐아크릴로일다이메틸타우레이트코폴리머스쿠알란폴리솔솔베이트 1.5
합계 100
실시예 4: 세라마이드 크림
표 3의 조성에 따라 실시예 2-1를 포함하는 크림 제형을 제조하였다. 구체적으로, 표 3의 1번 원료에 2 내지 5번 원료를 순차적으로 투입하고, 교반하여 70℃로 가열 및 용해시켰다. 그리고 6 내지 11번 원료를 별도의 용기에 넣고, 70℃로 가열하여 용해시켰다. 12번 원료를 별도의 용기에 넣고 70℃로 가열하여 용해시켰다. 이후, 상기 1 내지 5번 원료 반응 용기에 순차적으로 투입하여 유화시켰다. 그 후, 균일하게 용해 및 혼합시키고 30℃까지 냉각하여 세라마이드 6% 크림제형을 완성하였다.
구분 원료 중량 (%)
1 정제수 60.4
2 글리세린 5.0
3 부틸렌글라이콜 6.0
4 1,2 헥산다이올 1.5
5 잔탄검 0.1
6 옥틸도데실미리스테이트 3.0
7 글리세릴스테아레이트 2.0
8 세테아릴알코올 1.0
9 폴리글리세릴-6아이소스테아레이트 3.0
10 마카다미아오일 2.0
11 실시예 2-1 15.0
12 하이드록시에틸아크릴레이트/ 소듐아크릴로일다이메틸타우레이트코폴리머/스쿠알란/폴리솔베이트60 1.0
합계 100
비교예 1
실시예 1과 동일한 방법으로 진행하였으나, 다만 추출 단계를 진행하지 않고 발효계면활성제를 수득하였다.
비교예 2 및 실시예 5: 고농도 역미셀 형성 조성물
활성물질을 포집시킨 조성물을 제조하기 위하여 표 4와 같은 조성으로 조성물을 각각 제조하였다. 구체적으로, 비교예 2-1 및 비교예 2-2는 1번 원료를 2번 원료에 완전히 용해시킨 후, 3번 원료에 투입하여 역미셀조성물을 제조하였다. 비교예 2-2는 비교예 2-1의 활성물질 농도를 높인 것이다. 그리고, 실시예 5번은 1번 원료를 2번 원료에 완전히 용해시킨 후 4번 내지 5번 원료를 순차적으로 투입하여 역미셀 조성물을 제조하였다.
그 결과, 비교예 2-1, 실시예 5의 성상은 투명하고, 안정하나, 실시예에 따른 고순도의 발효계면활성제를 사용함으로써 더욱 고농도의 역미셀조성물을 제조할 수 있다. 비교예 2-1은 비교예 1을 포함한 조성물이며, 실시예 5는 비교예 2-1 보다 농도가 4배 정도 고농도의 역미셀을 형성할 수 있다. 비교예 2-2 및 실시예 5를 육안으로 관찰한 사진을 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타난 바와 같이, 비교예 2-2는 완전히 포집되지 않고, 아스코르브산이 석출되는 현상을 나타내면서, 현탁한 모습을 보였다. 즉, 비교예 2-2는 시간이 경과함에 따라서 아스코르브산이 석출되어 알갱이들이 현탁 및 침전현상이 나타났다. 반면, 실시예 5는 포집 후 냉각 후에도 투명하고, 안정적인 성상을 나타내므로, 역미셀의 형성이 용이함에 따라 활성물질이 안정적으로 포집됨을 확인할 수 있다.
구분 비교예 2-1 비교예 2-2 실시예 5
1 아스코르브산 0.5 2.0 2.0
2 디프로필렌글라이콜 35.0 35.0 35.0
3 비교예 1 63.0 63.0 -
4 실시예 1 - - 50.0
5 카프릴릭/카프릭트리글리세라이드 - - 13.0
합계 100.0 100.0 100.0
결과 투명도 투명 석출 및 탁함 투명
표 4 및 도 2의 결과와 같이, 비교예 1로부터 중성지방을 제거하고 발효계면활성제만을 추출한 실시예 1을 포함함으로써 화장품 용매의 포집율을 높일 수 있기 때문에 고농도의 활성물질을 용해시켜 포집할 수 있다. 이는 포집된 물질이 단단하게 역미셀을 형성하고 있으므로 활성물질의 유출 및 석출이 되지 않기 때문에, 안정적인 역미셀형태를 유지할 수 있음을 확인한 결과이다.
실험예 1: TLC 분석
실리카겔 TLC플레이트(TLC Silica gel 60, Merck; 5 cm x 6.5 cm)에 20% 고순도 발효계면활성제를 1 ul 점적하고 헥산(Hexane), 디에틸에테르(di-ethyl ether), 아세톤(acetone) (7:3:0.1, v/v)를 포함하는 이동상 용매로 종료기점까지 전개하였다. 자연 건조된 플레이트에 클로로폼(chloroform), 메탄올(methanol), 아세톤(acetone) (12:0.5:0.2, v/v)을 포함하는 이동상 용매로 종료기점까지 2차 전개하였다. 자연 건조된 플레이트에 에탄올과 혼합된 10% 황산을 분무하고, 건조하여 100℃에서 5분간 가열하여 스팟(spot)을 시각화하였다. 시험 시료로 비교예 1 및 실시예 1을 사용하여 비교하였다. 그 결과 6개의 스팟(A 내지 F)이 발색되었으며, 결과는 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1은 중성지방(F스팟)이 제거되었으며, 회수율은 38 ~ 40%으로 확인되었다. 특히, 비교예 1은 중성지방 50%, 계면활성제 50%를 포함하고 있으며, 중성지방이 제거된 실시예 1은 90% 이상의 순도를 가지는 것을 확인하였다.
실험예 2: 친수성 용매 포집능
실시예 1을 이용하여 수용성 화장품 용매 포집 성능을 확인하였다. 구체적으로, 실시예 1과 수용성 화장품 용매인 부틸렌글라이콜(1,3 butylen glycol), 디프로필렌글라이콜(dipropylene glycol), 정제수(water)와 교반하였을 때 투명한 정도와 정치 후의 성상을 관찰하였다. 단, 정제수는 초음파 장치를 이용하여 포집하였다. 그리고, 정제수는 다른 화장품 용매와 혼합하여 사용하면 교반으로도 포집이 가능하였다. 예를 들면, 부틸렌글라이콜, 디프로필렌글리이콜을 들 수 있다.
안정하게 포집된 성상은 분리되지 않고, 투명한 성상을 나타낸다. 이는 포집된 입자 사이즈가 나노 사이즈이기 때문에 투명하게 나타나는 것이다. 그 결과는 표 5 및 도 4에서 확인할 수 있다. 도 4는 부틸렌글라이콜을 포집하였을 때의 상태를 비교한 결과이다.
구분 부틸렌글라이콜
(%)		 디프로필렌글라이콜
(%)		 정제수
(%)
비교예 1 5 25 6
실시예 1 35 45 10
표 5 및 도 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 수용성 용매 포집능이 비교예 1 보다 월등히 우수함을 확인하였다. 이는 비교예 1은 중성지방을 포함하고, 실시예 1은 중성지방이 제거되었다는 차이점으로부터 기반한 것이다. 따라서, 본 발명에 따르면 수용성 물질 및 다양한 피부 활성물질을 화장품 용매에 용해시켜 포집 가능한 농도를 증가시킬 수 있으며, 역미셀을 형성하는 능력 또한 우수한 것으로 이해할 수 있다.
실험예 3: 난용성 물질 용해 및 분산능
다양한 난용성 물질들에 대한 발효계면활성제의 용해력을 확인하기 위하여, 표 6에 따른 물질들에 대하여 혼합물을 제조하였다. 각각의 용기에 실시예 1, 비교예 3(중성지방산오일, Caprylic capric Triglycerides(MCT Oil), 비교예 4(해바라기씨 오일)와 난용성 물질인 세라마이드(ceramide)를 투입한 후, 70 내지 90℃로 가온 및 교반하였다. 각각의 혼합물에 대하여 90℃, 75℃, 25℃에서 세라마이드 용해 성상을 비교하여 표 7 및 도 5에 나타내었다.
구분(%) A B C
세라마이드 5 5 5
실시예 1 - - 95.0
비교예 3 95.0 - -
비교예 4 - 95.0 -
합계 100 100 100
투명도 A B C
90℃ 투명 반투명 투명
75℃ 혼탁 혼탁 투명
25℃ 혼탁 혼탁 반투명
실험예 4: 용해된 난용성 물질의 안정성 평가
실시예 2-1에 따른 조성물의 안정성을 평가하기 위하여 온도별(상온, 25℃, -5℃, 50℃, 순환(-5 내지 40℃로 보관하여 석출 및 분리 여부를 관찰하였다. 일반조건으로 상온, 25℃에서 3개월 동안 안정도를 관찰하여 표 8에 나타내었고, 가혹조건으로 -5℃, 50℃, 순환(-5 내지 40℃에서 1개월 동안의 안정도를 관찰하여 표 9에 나타내었다.
구분 25℃ 상온 (15~30℃)
1일 1개월 3개월 1일 1개월 3개월
분리도 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
침전&석출 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
구분 -5℃ 50℃ 순환(-5 ~ 40℃)
1일 1개월 1일 1개월 1일 1개월
분리도 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
침전&석출 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
표 7 및 8에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 난용성 물질을 용해한 경우 온도 및 시간에 따른 안정성이 우수함을 확인하였다.
실험예 5: 제형 안정성 평가
실시예 3, 4 크림 제형에 대한 온도별 안정성을 평가하였다. 실시예 3 및 4의 조성물을 각각 온도별(상온, 25℃, -5℃, 50℃, 순환(-5 내지 40℃)로 보관하여 석출 및 분리 여부를 관찰하였다. 일반조건으로 상온, 25℃에서 3개월 동안 안정도를 관찰하여 표 10에 나타내었고, 가혹조건으로 -5℃, 50℃, 순환(-5 내지 40℃에서 1개월 동안의 안정도를 관찰하여 표 11에 나타내었다.
실시예 3 25℃ 상온 (15~30℃)
1일 1개월 3개월 1일 1개월 3개월
분리도 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
침전&석출 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
실시예 4 25℃ 상온 (15~30℃)
1일 1개월 3개월 1일 1개월 3개월
분리도 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
침전&석출 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
실시예 3 -5℃ 50℃ 순환(-5 ~ 40℃)
1일 1개월 1일 1개월 1일 1개월
분리도 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
침전&석출 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
실시예 4 -5℃ 50℃ 순환(-5 ~ 40℃)
1일 1개월 1일 1개월 1일 1개월
분리도 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
침전&석출 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
표 10 및 11에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 크림 제형은 온도 및 시간의 변화에 따라 석출 및 분리되지 않고 안정적인 유화상태를 유지함을 확인할 수 있다.
실험예 6: 크림 제형의 현미경 관찰
난용성 물질의 용해된 형태를 확인하기위하여 상기 실시예 3 또는 4를 광학현미경(Mitoc AE2000), 400배율로 관찰하였다. 관찰사진은 도 6
에 나타내었다. 그 결과, 균질하게 유화된 상태를 확인할 수 있다.
실시예 6: W/O/W 제형 조성물 제조
표 12와 같은 조성에 따라 W/O/W 제형 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 표 12의 1번 원료에 2 내지 6번 원료를 순차적으로 투입하고, 교반하여 70℃로 가열 및 용해하였다. 그리고, 7 내지 12번 원료를 별도의 용기에 넣고, 70℃로 가열하여 용해하였다. 또한, 13 내지 14번 원료를 별도의 용기에 넣고 70℃로 가열하여 용해하였다. 이후, 상기 1 내지 6번 원료 반응 용기에 순차적으로 투입하여 유화시켰다. 그 후, 균일하게 용해 및 혼합하고, 30℃까지 냉각하여 조성물을 제조하였다.
구분 원료 실시예 6
중량 (%)
1 정제수 62.82
2 1% 카보머용액 10.00
3 부틸렌글라이콜 5.00
4 프로판다이올 6.00
5 1,2 헥산다이올 2.00
6 잔탄검 0.08
7 세테아릴알코올 1.00
8 C14-22 알코올/C12-C20 알킬글루코사이드 2.00
9 글리세릴스테아레이트 1.00
10 카프릴릭/카프릭트리글리세라이드 4.00
11 마카다미아씨오일 1.00
12 실시예 5 3.00
13 정제수 2.00
14 트로메타민 0.1
합계 100
실험예 7: W/O/W 제형 조성물의 관찰
실시예 6에 따른 조성물의 W/O/W 제형 형성 여부를 확인하기 위하여 투과전자현미경(JEM-F200, JEOL)으로 관찰하였다.
시료를 탄소(carbon) 코팅된 구리(Cu) 그리드(grid) 위에 한 방울 떨어뜨려 상온에서 6시간 건조하여 전처리하고 현미경으로 관찰하여 도 7에 나타내었다.
도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 오일상에서 활성물질이 포집되어 둥근 형태의 나노사이즈 수준의 역미셀(reverse micelle)이 제형 상에 안정적으로 포집되어 있음을 알 수 있으며, 수중유중수형(water in oil in water, W/O/W) 에멀젼 유화형태로 형성됨을 확인하였다. 이는 활성물질이 내부에 안정적으로 포집되어있음을 확인하는 바이다.
실시예 7: 겔 나노에멀젼 제조
표 13의 조성에 따라 W/O/W 제형을 제조하기위해 활성물질 이데베논(idebenone)을 내부에 포집한 겔 나노에멀젼을 제조하였다.
구체적으로, 2 내지 3번 원료를 50℃까지 승온 및 혼합하였다. 그리고, 1번 원료를 2 및 3번 원료에 투명하게 용해한 후, 4번내지 5번원료를 혼합하여 50℃까지 승온하였다. 승온한 상기 용액에 1 내지 3번원료가 용액을 투입하여 오일내부로 포집하였다. 포집은 아지 믹서(agi mixer)를 이용하여 500 ~ 1000 rpm, 10 ~30분 교반하였다. 단, 비교예 5는 1 내지 3번원료를 용해시키고, 5번원료는 6 내지 10번 원료에 혼합하여 아래와 동일하게 제조하였다.
이후, 6 내지 10번 원료를 투입하고, 70 ~ 80 ℃로 가열하여 균일하게 용해 및 혼합하여 W/O 조성물을 제조하였다. 그리고 11 내지 13번 원료를 반응 용기에 넣고, 상기 W/O 조성물을 투입, 교반 및 혼합하여 W/O/W 유화액을 제조하였다.
상기 W/O/W 유화액을 50 내지 70℃에서 고압형 유화기에 투입하여 1000내지 1500bar 압력으로 1~3회 처리하여 이데베논 겔타입의 W/O/W 에멀젼을 제조하였다. 상기 조성물은 도 8에서 비교하여 나타내었다.
구분 원료 실시예 7 비교예 5
중량 (%)
1 이데베논 0.25 0.25
2 디프로필렌글라이콜 0.5 0.5
3 에톡시다이글라이콜 0.25 0.25
4 실시예 1 5.0 -
5 카프릴릭/카프릭트리글리세라이드 22.5 22.5
6 세테아릴알코올 0.5 0.5
7 스테아릭애씨드 0.5 0.5
8 폴리글리세릴-10스테아레이트 5.0 5.0
9 소듐스테아로일글루타메이트 1.0 1.0
10 토코페릴아세테이트 0.5 0.5
11 정제수 47.0 52.0
12 글리세린 15.0 15.0
13 1,2 헥산다이올 2.0 2.0
합계 100.0 100.0
실시예 7-1, 비교예 5-1: W/O/W 스킨제형 조성물 제조
표 14의 조성에 따라 실시예 7, 비교예 5를 이용한 W/O/W 스킨제형을 제조하여 비교하였다. 구체적으로, 하기 표 14의 1번 원료에 2번 원료를 투입하여 아지믹서로 분산시킨 후, 3 내지 5번 원료를 순차적으로 투입하여 아지믹서로 혼합하였다. 그리고 6 내지 7번 원료를 별도의 용기에 넣고, 용해시킨 후 상기 1 내지 5번 원료 반응 용기에 투입하여 분산하였다. 이 후, 8번 또는 9번 원료를 투입한 후 균일하게 용해 및 혼합하여 스킨제형 조성물을 완성하였다. 상기 조성물은 도 9에서 비교하여 나타내었다.
구분 원료 실시예 7-1 비교예 5-1
중량 (%)
1 정제수 81.8 81.8
2 카보머 0.1 0.1
3 글리세린 5.0 5.0
4 부틸렌글라이콜 4.0 4.0
5 1,2 헥산다이올 2.0 2.0
6 정제수 2.0 2.0
7 트로메타민 0.1 0.1
8 실시예 7 5.0 -
9 비교예 5 - 5.0
합계 100 100
실험예 8: 입도분석
상기 실시예 7-1과 비교예 5-1의 조성물을 입도측정을 하였다.
측정기기는 입도분석기(HORIBA Scientific, Japan)를 이용하였고, 시료는 정제수로 5% 농도로 희석하여 측정하였다. 그 결과는 도 10에 나타내었으며, 평균입경은 약 86.3nm로 측정되었다.
상기와 같은 결과로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고순도의 발효계면활성제를 제공할 수 있고, 난용성 물질의 용해도를 향상시킬 수 있다. 더하여, 난용성 활성물질의 기능을 유지시키면서도 결정의 형성을 억제하여 제형의 안정성을 향상시킬 수 있고, 천연계면활성제를 사용하므로 피부에 자극 및 독성을 최소화할 수 있다.
또한, 고순도의 발효계면활성제를 이용하여 안정성이 낮은 피부활성물질을 고농도로 오일 내부에 포집시킴으로써, 피부 침투성을 향상시킬 수 있으며, 화장품 제형에 안정적이고, 용이하게 적용시킬 수 있다.
또한, 수백 나노미터 크기의 W/O/W 입자를 형성할 수 있으므로 내부활성물질을 더욱 효과적이고 안정적으로 형성할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 또한, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. Candida bombicola UA-06(기탁번호: KCTC13855BP, 한국생명공학연구원) 미생물을 활성화시키는 종균배양 단계;
    종균배양한 미생물 및 식물성 오일을 발효시키는 발효 단계;
    상기 발효 단계로부터 얻어진 발효물 중의 수분, 지방산 및 불순물을 제거하여 정제하는 단계; 및
    정제된 발효물에 에탄올을 혼합하여 상층액을 분리 회수하는 단계를 포함하고,
    상기 회수하는 단계가 정제된 발효물과 70 내지 95% 에탄올을 1:5 내지 1:20(w/w)의 부피비로 혼합하고, 3 내지 10시간 동안 교반하여 하층액과 상층액을 분리하는 단계; 및
    상기 상층액으로부터 에탄올을 휘발시킨 후, 고순도발효계면활성제를 회수하는 단계를 포함하고,
    상기 발효 단계에서 사용하는 배지가 이스트 추출물, 글리세린, K2HPO4, KH2PO4, NH4NO3, MgSO4, 글루쿠로노락톤 및 식물성 오일을 포함하는, 고순도 발효계면활성제의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정제하는 단계가 상기 발효물을 pH 3 내지 6으로 조정하고, 5 내지 30시간 동안 정치하여 수층과 유층을 분리하는 단계;
    MgSO4, 제올라이트, 규조토, 활성알루미나, 황산칼슘 및 염화칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 10 내지 30g/L 첨가하고, 1 내지 5bar로 가압여과하는 단계; 및
    규산마그네슘, 활성탄, 백도토, 산성백토 및 펄라이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상이 충진된 컬럼으로 정제 및 여과하는 단계를 포함하는 것인, 고순도 발효계면활성제의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 종균배양 단계에서 사용하는 배지가 이스트 추출물, 글리세린, K2HPO4, KH2PO4, NH4NO3 및 MgSO4를 포함하는 것인, 고순도 발효계면활성제의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 종균배양 단계가 이스트 추출물 0.5 내지 30g/L, 글리세린 10 내지 40g/L, K2HPO4 10 내지 50g/L, KH2PO4 3 내지 15g/L, NH4NO3 1 내지 10g/L 및 MgSO4 0.5 내지 5g/L를 포함하고,
    상기 발효 단계에서 사용하는 배지가 이스트 추출물 0.5 내지 3g/L, 글리세린 1 내지 40g/L, K2HPO4 10 내지 50g/L, KH2PO4 3 내지 15g/L, NH4NO3 1 내지 10g/L, MgSO4 0.5 내지 5g/L, 글루쿠로노락톤 40 내지 200g/L 및 식물성 오일 50 내지 1000g/L을 포함하는 배지에 상기 종균배양한 미생물 0.01 내지 30g/L를 첨가하는 단계를 포함하는 것인, 고순도 발효계면활성제의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 종균배양 단계가 15 내지 30℃, 100 내지 500rpm, 0.5 내지 2vvm, 호기 조건으로 진행되고,
    상기 발효 단계가 20 내지 35℃의 온도 및 50 내지 200rpm의 혼합 조건으로 진행되는 것인, 고순도 발효계면활성제의 제조방법.
  8. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되는 고순도 발효계면활성제.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고순도 발효계면활성제가 Candida bombicola UA-06(기탁번호: KCTC13855BP, 한국생명공학연구원) 미생물로부터 생산된 대사산물인 것인, 고순도 발효계면활성제.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고순도 발효계면활성제가 상기 정제된 발효물에 비하여 활성물질이 2 내지 50배의 고농도로 포집, 용해 또는 분산되는 것인, 고순도 발효계면활성제의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 활성물질이 수용성 활성물질, 난용성 활성물질 또는 이들의 조합을 포함하고,
    상기 수용성 활성물질이 아스코르브산, 비타민 B, 아미노산류, 펩타이드류, 아데노신, 단백질 분해효소 및 효소류, 알부틴, 히알루론산, 콜라겐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하고,
    상기 난용성 활성물질이 비스-에칠헥실옥시페놀 메톡시페닐 트리아진(bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine), 병풀 정량추출물, 세라마이드(ceramide), 레스베라트롤(resveratrol), 필로퀴논(phylloquinone), 유비퀴논(ubiquinone), 올레아놀릭산(oleanolic acid), 루틴(rutin), 루테인(lutein), 아스타잔틴(astaxanthin), 사이클로스포린(Cyclospeorine), 퀘르세틴(quercetin), 피토스핑고신(phytosphingosine), 비타민 A, 비타민 D, 비타민 E 및 비타민 K로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 고순도 발효계면활성제의 제조방법.
  12. 제8항에 따른 고순도 발효계면활성제를 포함하는 W/O/W 제형 조성물.
  13. 제8항에 따른 고순도 발효계면활성제를 포함하는, 화장료 조성물.
  14. 제8항에 따른 고순도 발효계면활성제를 포함하는, 피부 외용제 조성물.
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