KR102414305B1 - 과일 발효산물과 이를 이용한 향장용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과일 발효산물과 이를 이용한 향장용 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양하게 수득되는 과일이나 낙과, 과일 가공부산물 등 과일 유래 원료를 특정 발효균으로 발효처리한 우수한 기능성의 발효산물과 이를 유효성분으로 함유하는 향장용 조성물에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 과일 발효산물에 의한 향장용 조성물은 피부 보습, 주름개선, 미백, 항여드름, 피부자극완화, 피부노화방지 또는 항아토피용의 피부개선용 조성물로 사용할 수 있다.

Description

과일 발효산물과 이를 이용한 향장용 조성물{Fermented fruit products and cosmetic composition using the same}

본 발명은 과일 발효산물과 이를 이용한 향장용 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양하게 수득되는 과일이나 낙과, 과일 가공부산물 등 과일 유래 원료를 특정 발효균으로 발효처리한 우수한 기능성의 발효산물과 이를 유효성분으로 함유하는 향장용 조성물에 관한 것이다.

최근들어 우리나라는 바이오산업이 발달하면서 다양한 천연 원료를 이용한 바이오 소재의 개발이 활성화되고 있다. 특히, 한국의 화장품과 의료소재 등에 대한 기술수준이 세계적으로 우수하게 평가되면서 시장도 크게 확대되고 있다. 그러나 화장품 기술의 선도국가인 프랑스, 미국 등의 기술장벽이 높아 이를 극복하기 위해서는 기능성 화장품 또는 이의 원료 개발에 대한 필요성이 높아지고 있다.

이러한 천연 원료 중에서도, 과일은 인체에 유익한 다양한 성분이 함유되어 있어서, 이를 이용하여 각종 가공식품이 개발되고 있으며, 기능성 식음료나 화장품, 의약품 등을 개발되고 있다.

이러한 과일은 일반 과수원이나 농장에서 재배되어 수확하는데, 이러한 재배나 수확 과정에서 불가피하게 낙과나 폐과가 발생하거나 기후나 수확 과정에서 과피의 훼손, 상품성이 떨어지는 과일이 발생한다. 이러한 불량 과일들은 일부는 과일 가공물의 원료로 이용되기도 하고 사료 등으로 활용되기도 한다.

그러나 낙과, 폐과의 경우는 대부분 버려지거나 퇴비 등으로 이용되기고 하고, 과일 가공 후 남는 찌거기, 껍질 등 기타 과일 가공부산물의 경우도 그 처리가 효율적으로 이루어지지 못하고 폐기되는 경우가 많다. 또, 일부는 폐기처리가 제대로 이루어지기 어려워 환경오염의 문제도 발생시킬 수가 있다.

이러한 과일 부산물을 이용하여 다양한 소재로 개발하는 기술과 관련한 종래기술로서, 본 발명자에 의한 한국특허등록 제10-2124429호에서는 주류 생산 부산물을 발효 추출한 추출물을 미백, 주름개선 및 항노화용 조성물로 활용하는 기술이 제안되어 있다.

또한, 한국특허등록 제10-0371504호에서는 포도 발효액 추출물을 함유하는 미백 및 주름 방지 효과의 화장료 조성물에 대해 제안하고 있다. 그 외에도, WO2008-093670 A1에서는 포도 과피 종자를 이용한 유산균 발효물을 비만, 고지혈증 등의 대사성 증후군의 의약으로 사용하는 것이 제안되어 있다.

또한, 중국특허공개 제109820014호 등에서는 오렌지 껍질 등을 이용한 식품이 제안되어 있으며, 한국특허등록 제10-1645963호에서는 사과박(apple pomace)으로부터 우르솔릭산을 추출하고 이를 식품 조성물로 활용하는 기술이 제안되어 있다.

그러나 이러한 종래기술들은 대부분 포도나 와인 부산물, 사과 등 일부 과일에 제한적으로 적용되는 수준이고, 그의 추출물은 화장료나 식품 등에 주로 사용하고 있으나 그 효과를 현저하게 개선하는 데는 어려움이 있는 것으로 알려지고 있다.

그러므로 기존에 버려지는 낙과 등을 포함하는 과일 또는 과일 부산물의 활용도를 높이기 위하여 종래 기술에 비해 개선된 방법을 효과적인 처리를 통해 우수한 기능성을 발휘하는 고부가가치의 바이오 소재로 개발하는 것이 요구되고 있다.

한국특허등록 제10-2124429호 한국특허등록 제10-0371504호 WO 2008-093670 A1 중국특허공개 제109820014호 한국특허등록 제10-1645963호

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위해, 과일 유래 원료를 특정 발효균으로 발효시킨 발효산물이 다른 발효물이나 추출물에 비해 피부개선에 월등한 효과를 나타낸다는 놀라운 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 과일 유래 원료를 특정 발효균으로 발효하여 항산화 효과 등 고기능성을 가지는 과일 발효산물을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 과일 발효산물을 유효성분으로 함유하는 향장용 조성물을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위해, 본 발명은 과일, 과일 가공부산물, 낙과, 폐과 중 하나 이상의 과일 유래 원료를 Trichosporon 속, Saccharomyces 속, Issatchenkia 속, Candidia 속 중 하나 이상의 발효균으로 발효한 것을 특징으로 하는 과일 유래 발효산물을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 과일 유래 원료로 이용될 수 있는 과일로서는 바람직하게는 귤, 오렌지, 사과, 파인애플 중에서 하나 이상을 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기와 같이 발효된 과일 발효산물은 카테킨 함량이 증대된 것일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 과일 발효산물을 유효성분으로 하는 향장용 조성물을 제공한다.

본 발명이 바람직한 실시예에 의하면, 상기 과일 발효산물은 피부개선용 조성물로 적용될 수 있다. 구체적인 예로서는 피부 보습, 주름개선, 미백, 항여드름, 피부자극완화, 피부노화방지 또는 항아토피용 등으로 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명은 과일 생산이나 가공과정에서 생성되는 부산물을 특정 조건으로 발효시켜 얻은 카테킨 함량이 증대되고 항산화효과 등이 우수한 발효산물로서, 향장용 조성물, 피부개선 등의 효과를 발휘할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명의 효과는 과일의 특성에도 기인할 수 있지만, 특정 발효조건과 발효산물에 함유된 성분 조성이 기존의 발효물이나 추출물과 크게 다르므로 인해 기존에 비해 월등한 효과를 나타내는 것이다.

따라서 본 발명에서 특정 조건에서의 과일 발효산물로부터 얻어지는 유효성분의 조성물은 식물 유래 천연 성분으로서 향장용 조성물이나 피부개선용 조성물 등으로 매우 유용하다.

특히, 본 발명에 따르면 이러한 조성물은 과일 자체로도 사용 가능하지만, 특히 막대하게 버려지는 낙과나 폐과, 과일 가공부산물을 활용하여 매우 우수한 기능성을 가지는 발효산물로 제조함으로써, 환경친화적이고, 탄소 발생도 억제하는 등 친환경의 기능성 바이오 소재로 매우 유용한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 1, 2에 대한 발효 중 미생물 변화를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 시료(사과)에 대한 항산화활성 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 시료(오렌지)에 대한 항산화활성 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 시료(사과)에 대한 세포독성실험 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 시료(사과)에 대한 티로시나제 활성 저해 효과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 시료(사과)에 대한 멜라닌 생성 억제 효과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 시료(오렌지)에 대한 세포독성실험 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 시료(오렌지)에 대한 티로시나제 활성 저해 효과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 시료(오렌지)에 대한 멜라닌 생성 억제 효과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 시료(실시예3)에 대하여 발효과정에서 미생물 변화를 관찰한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11a는 본 발명에 의한 시료(실시예3의 오렌지)에 대해 발효 전후의 DPPH 라디칼 확인 실험결과를 보여주는 비교 결과이다.
도 11b은 본 발명에 의한 시료(실시예3의 사과)에 대해 발효 전후의 DPPH 라디칼 확인 실험결과를 보여주는 비교 결과이다.
도 12는 본 발명의 시료(실시예3의 사과)에 대한 티로시나제 활성 저해 효과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 시료(실시예3의 사과)에 대한 멜라닌 생성 억제 효과를 비교하여 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해 하나의 예시로서 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 과일 유래 원료를 특정 균주로 발효하여 얻은 발효산물에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 과일 발효산물은 향장용 조성물의 유효성분으로 사용될 수 있다.

본 발명의 과일 유래 원료는 과일, 과일 가공부산물, 낙과, 폐과 등을 포함한다, 예컨대, 과일 자체는 물론 과육, 과피, 과일 종자 등 과일의 일부분, 과일을 이용하여 식품, 의약품, 화장품 등을 제조하기 위해 적용된 후의 찌꺼기, 과일을 이용하여 주류 생산 등을 한 이후 남겨진 찌꺼기 등의 과일 가공부산물들을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이러한 과일 유래 원료는 발효하여 발효산물을 제조한다, 이렇게 발효 처리된 과일 발효산물은 과일에 함유된 고유의 폴리페놀 성분, 카테킨류, 라즈베라트롤 등 다양한 기능 성분의 함량이 증가하며, 항산화, 항염 효과 등이 우수한 기능성을 보이는 등 현저한 효과를 나타낸다.

이러한 현저한 효과는 본 발명의 발효조건에 기인한 것으로 보인다. 특히, 본 발명에서는 과일 유래 원료가 특정 과일의 종류로 제한되는 경우 선택적으로 우수한 효과를 나타낸다.

그러므로 본 발명에서는 과일 유래 원료를 발효한 후에 얻어지는 발효산물은 기존의 다른 식물을 발효처리한 것과는 원료, 발효조건 등이 선택적으로 적용됨으로 인해 상승효과를 나타내고 그 효과가 우수하게 발현된 것으로 보인다.

이와 같이, 본 발명은 발효조건에서 발효에 적용된 균주의 선택이 중요하고, 이와 동시에 과일 유래 원료에서도 과일의 종류, 발효과정에서의 조건과 발효 전후의 처리 과정 등이 효과를 현저하게 증대시키는데 기여하는 것으로 이해된다. 그러므로 본 발명의 과일 발효산물은 그 일련의 제조과정에서의 다양한 요인, 특히 원료, 발효균 종류, 발효조건 등에 의해 현저한 효과가 얻어진 것이다.

특히, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 본 발명의 과일 발효산물은 카테킨의 함량이 현저하게 증가한 결과물로 얻어지고, 그 이외의 다른 유효성분들도 우수한 결과를 보인다.

이러한 본 발명의 발효산물을 얻기 위한 제조과정에 대해 일 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 구현에에 의하면, 본 발명은

(1) 과일 유래 원료를 건조하는 단계;

(2) 상기 (1)에서 건조된 부산물을 파쇄하는 단계;

(3) 상기 (2)에서 파쇄된 부산물을 Trichosporon 속, Saccharomyces 속, Issatchenkia 속, Candidia 속 중에서 하나 이상의 발효균을 투입하여 발효하는 발효 단계; 및

(4) 발효 후 추출하여 발효산물을 수득하는 단계

를 포함하는 발효과정을 거쳐 우수한 기능성을 가지는 발효산물이 제조될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 본 발명에서의 과일 유래 원료는 그 원재료로 사용될 수 있는 과일로서, 귤, 오렌지, 사과, 파인애플 중에서 하나 이상을 사용할 수 있다. 특히, 이중에서도 오렌지와 사과가 더욱 바람직한 효과를 보인다.

또한, 이러한 과일 유래 원료는 상기의 과일을 이용하여 식음료의 가공을 위해 사용하기 위해 제외된 과일 부산물, 과일을 이용하고 남은 과일 찌꺼기, 또 발효나 비발효 방법으로 제조되는 과일의 식음료나 주류 생산 과정에 혼입된 씨, 줄기, 껍질 등을 포함하는 개념이며, 부산물의 형태는 제한되지 않으나 고체 형태 또는 고형분을 포함할 수 있다. 이러한 과일 유래 원료는 기존에 버려지던 것을 효과적으로 활용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기와 같은 과일 유래 원료를 특정한 이후에 발효를 위해서는 과일의 종류, 발효의 효능 등의 특성을 고려하여 공정조건 및 발효균, 발효조건, 추출조건 등을 설정할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 본 발명에서 사용되는 과일 종류 로서는 사과, 오렌지, 귤, 파인애플 등이 가장 바람직하게 적용 될 수 있다. 이러한 과일들은 본 발명의 적용에 있어서 그 과일의 성분 조성, 기능성 함유물질 등을 고려하여 선택된 것이다. 또한, 이러한 과일들은 낙과나 가공부산물이 다량 발생하기도 하는 것이므로 경제적으로도 매우 유리하다.

또한, 상기 과일 유래 원료로서는 추가적으로 포도, 딸기, 복숭아, 배, 자두, 감, 메론, 복분자, 매실, 레몬, 머루 등이 더 포함될 수 있으며, 그 외에 인삼, 더덕, 도라지, 칡, 토마토, 무우 등과 같은 야채류나 뿌리류 등도 추가 사용될 수 있다.

또한, 상기 이외에도 추가로 밀, 쌀, 현미, 보리, 맥아 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 (1)의 건조단계는 15 내지 35℃에서 건조시킬 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 30℃에서 할 수 있다.

본 발명에서 건조단계는 과일 유래 원료가 과즙이나, 가공과정에서 유입된 습기를 다량 함유한 것으로서, 이를 그대로 사용하는 경우는 발효 효과가 현저하게 저하될 수 있다는 점에서 건조 과정을 거치는 것이 바람직하다. 그러므로 본 발명에서 건조 공정은 단순한 공정의 추가가 아니라 후속 공정을 수행하는데 있어서 효율 면에서 큰 차이를 보이는 차이를 보이는 것이므로, 이를 단순한 건조나 단순한 공정의 추가로 볼 수는 없다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 건조단계에서 그 건조온도가 상기 온도범위보다 낮은 온도에서 건조시킬 경우, 건조 시간의 증가로 인해 원료의 산화가 발생할 우려가 있으며, 상기 온도범위보다 높은 온도에서 건조시키면 원료 내 기능성 성분인 페놀성 화합물의 열 손상을 야기할 수 있으므로 바람직하지 않다.

또한, 건조시간은 12 내지 60시간 가능하나, 바람직하게는 24 내지 48시간 동안 수행할 수 있다. 건조시간이 상기 범위 미만인 경우 발효조건에 적절하지 않은 정도로 수분이 다량 포함될 수 있고, 상기 건조시간을 초과하는 경우 너무 수분 손실이 많아서 오히려 발효 효과가 저하될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 건조 후 과일 부산물의 잔여 수분 함량은 15중량% 이하, 더 바람직하게는 10중량% 또는 5중량% 이하가 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 (2)의 파쇄 단계를 거치는데, 여기서 파쇄된 과일 유래 원료의 입도는 편균ㅌ입도 5mm 이하, 바랍직하게는 0.1 내지 3mm이하로, 더 바람직하게는 0.1 내지 2 mm 이하의 입도로 파쇄할 수 있다.

본 발명에서 건조된 과일 유래 원료의 파쇄는 입도가 상기 범위를 벗어나면 발효가 효과적으로 진행되는데 불리하고, 발효 후 추출과정에서 원료 내 효능 성분이 충분히 용출되지 못하거나 미세 입자가 안정적으로 여과되지 않을 우려가 있다. 또한, 기능성분 함량 면에서도 발효과정에서의 발효 효과가 저하될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 (3)의 발효 단계에서 원활한 발효 진행을 위해서 과일 유래 원료의 전체 중량 대비 0.1 내지 20중량%로 보당할 수 있으며, 보당은 바람직하게는 자당 또는 포도당을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

만일, 보당 과정에서 상기 범위 미만으로 보당하는 경우 발효가 제대로 진행되지 않을 수 있고, 상기 범위를 초과하여 보당하는 경우 과발효될 위험이 있어서 오히려 바람직하지 않다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 보당 없이 또는 보당한 후에 발효 균주 투입하여 발효를 진행할 수 있는데, 발효 후 또는 발효과정에서는 필요시 상기 과일 유래 원료에 증류수(또는 정제수)를 가수하고, 25 내지 50℃에서, 12 내지 72 시간, 더 좋기로는 24시간 내지 72시간 동안 정치 배양, 또는 진탕 배양하여 발효시킨다.

본 발명에서 발효단계에 적용되는 발효 균주로서는, Trichosporon 속, Saccharomyces 속, Issatchenkia 속, Candidia 속 중 하나 이상의 발효균이 사용될 수 있는데, 본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 구체적인 발효균으로서는 예컨대, 트리포스코론 뮤코이드(Trichosporon mucoides) 등의 Trichosporon 속 균이 사용될 수 있다. 또한, Saccharomyces 속 균으로서는 예컨대, 사카로마이세스 세레비지에(saccharomyces cerevisiae) 등이 바람직하게 사용될 수 있다. Issatchenkia 속 균으로서는 예컨대, 이사첸키아 오리엔탈리스 MFST(Issatchenkia orientalis MFST) 등이 사용될 수 있고, Candidia 속 균으로는 예컨대, 칸디다 피키아 브루네이엔시스(C. pichia bruneiensis) 등이 바람직하게 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 발효 후 카테킨 함량의 증가와 발효산물의 피부 개선 효과를 고려할 때 더욱 바람직하게는 Trichosporon 속, Saccharomyces 속 균을 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 발효 균주는 과일 유래 원료를 포함하는 발효대상물 전체 중량에 대해 0.005 내지 6중량% , 바람직하게는 1 내지 3중량%의 양으로 가하여 발효시키는 것이 바람직하다. 상기 범위보다 적은 균주로 발효시키는 경우 발효가 제대로 되지 않을 수 있고, 상기 범위보다 많은 균주로 발효시키는 경우 이취가 발생할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 과정으로 과일 유래 원료를 발효시키는 경우 그 발효산물은 카테킨 함량이 현저하게 향상될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 본 발명에 따른 카테킨류 함량이 증대된 과일 유래 원료의 발효 방법은, 추가적으로 과일 발효산물을 물 또는 70%(v/v) 에탄올로 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 일 실시예에 의하면, 상기 추출시 사용하는 물, 또는 에탄올은 발효산물의 전체 부피 대비 3 내지 10배량으로 추가하여 추출할 수 있으나, 바람직하게는 5배 추가하는 것이 좋으며, 10~50℃, 통상적으로는 실온에서 12 내지 36시간, 바람직하게는 20-26시간 정도 추출하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 상기 방법은 (5) 상기 (4)의 단계를 거쳐 추출된 추출물을 50 내지 60℃에서 5 brix° 내지 60brix°로 농축하는 단계를 추가로 더 포함할 수 있다.

상기 (5)의 농축 단계에서 추출물을 여과할 수 있고, 이때 여과는 filter paper, membrane filter, centrifugation 등을 이용하는 방법이 적용될 수 있으며, 이는 조건에 따라 변경 가능하다.

본 발명에 의하면, 상기 농축은 바람직하게는 감압 회전농축기를 이용할 수 있으며, 45 내지 65℃에서, 바람직하게는 50 내지 60℃에서 농축할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기와 같은 공정을 거치는 경우 예컨대 고형분은 5 내지 60 brix°, 바람직하게는 5 brix° 내지 30 brix° 로 농축될 수 있다. 만일, 상기 범위보다 낮은 농도로 농축하면, 내당성 균주에 의한 2차 발효가 우려되며 오히려 기능성 효과가 저하될 염려가 있으며, 상기 범위보다 고농도로 농축하면 제조과정 중 손실률이 높아지고, 불순물이 다량 포함될 우려가 있다.

또한, 본 발명에 따른 방법은 (6) 상기 농축액을 분말화하는 단계를 추가적으로 더 포함할 수 있다.

본 발명에서는 상기 (6) 단계에서 분말화는 동결건조 또는 분무건조 방식으로 분말화하는 것이 모두 가능하다.

한편, 본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기와 같은 방법으로 과일 발효산물을 제조하는 경우 발효 단계를 통해 과일 유래 원료에 포함된 다양한 페놀 화합물, 특히 카테킨류의 함량을 현저하게 증대시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 카테킨류로는 갈릭산(Gallic acid), 카테킨(Catechin), 에피카테킨(Epicatechin), 에피갈로카테킨(Epigallocatechin), 에피갈로카테킨 갈레이트 (Epigallocatechin gallate), 카페인산(Caffeic acid), 페룰산(Ferulic acid), 바닐라산(Vanillic acid), 시링산(Syringic acid), 퀘르세틴(Quercetin), 레스베라톨 (Resveratrol) 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 카테킨 (Catechin), 에피카테킨(Epicatechin), 에피갈로카테킨(Epigallocatechin), 에피갈로카테킨 갈레이트(Epigallocatechin gallate) 중 선택되는 어느 하나 이상이 현저하게 향상될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 본 발명은 상기와 같이 과일 유래 원료를 특정 발효조건에서 발효하고 필요시 후처리와 농축 등의 단계를 거쳐서 카테킨 함량이 현저하게 증대되고 기능성이 현저하게 향상된 발효산물을 얻을 수 있다.

특히, 본 발명은 상기와 같이 일반 천연 식물을 그대로 이용한 것이 아니라 낙과나 과일 가공부산물 등의 과일 유래 원료를 이용함으로써 폐기되는 부산물을 이용한다는 친환경적 측면의 효과뿐만 아니라 유효성분에 의한 효능과 기능적 면에서 우수한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

본 발명은 주류 부산물을 상기 발효 방법에 의해 발효하여 얻어지는 주류 부산물의 발효산물을 다양한 용도의 바이오 소재로 제공할 수 있다.

특히, 본 발명은 과일 유래 원료의 발효산물은 향장용 조성물, 특히 피부개선용 조성물로 매우 유용하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 향장용 조성물은 피부 보습, 주름개선, 미백, 항여드름, 피부자극완화, 피부노화방지 또는 항아토피용 등의 피부개선 효과를 나타낸다.

그러므로 본 발명은 상기와 같은 과일 유래 발효산물인 향장용 조성물을 유효성분으로 하는 피부개선용 조성물, 특히 화장품을 제공한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 과일 유래 원료의 발효산물을 유효성분으로 하는 조성물은 특정 조건으로 발효시켜 얻은 카테킨 함량, 기타 다양한 폴리페놀류 함량 등 유익한 성분의 함량 증가, 발효산물의 특성 등에 의해 항산화효과와, 항염, 항균 효과 등이 증대된 발효산물로서, 피부개선 효과를 발휘할 수 있는 것이다.

특히, 본 발명의 과일 발효산물은 과일의 재배, 수확, 가공 등의 과정에서 필연적으로 생성되는 낙과, 폐과, 가공부산물 등 폐기성의 부산물을 활용함으로써 환경친화적이고, 탄소중립의 효과도 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명하겠는 바, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1, 2

오렌지, 사과를 분쇄/착즙 후, 건조기를 이용하여 25℃에서 24시간 건조 후 시료로 사용하였다.

건조된 사과, 오렌지 부산물은 교반이 가능할 정도로 각각 가수하였다. 발효에 사용된 균주는 트리포스코론 뮤코이드(Trichosporon mucoides)와 사카로마이세스 세레비지에(saccharomyces cerevisiae)를 사용하고, 사용 전 활성화시킨 후 사용하였다. 균주는 총량의 3% 접종하여 37℃에서 교반하며 발효하여 과일 발효산물을 제조하였다.

실시예 3

상기 실시예 1, 2의 시료에 대해 발효균을 달리하여 이사첸키아 오리엔탈리스 MFST (Issatchenkia orientalis MFST) 효모 균주를 각각 사용하여 동일 조건으로 발효하여 과일 발효산물을 제조하였다.

비교예 1-3

비교예 1은 아무런 처리하지 않은 정상군, 비교예 2는 자극제를 처리한 음성대조군, 비교예 3은 비발효 추출물을 시료로 준비하였다. 발효된 부산물에 부산물 부피 5배의 증류수를 가수하여, 실온에서 24시간 동안 추출 과정을 진행하여 추출물을 얻었다.

시료	사과	오렌지
비교예1	무처리군	무처리군
비교예2	음성대조군	음성대조군
비교예3	발효기술 미처리군	발효기술 미처리군
실시예1	Trichosporon 속 처리군	Trichosporon 속 처리군
실시예2	Saccharomyces 속 처리군	Saccharomyces 속 처리군
실시예3	Issatchenkia 속 처리군	Issatchenkia 속 처리군

실험예 1 :

(1) pH 및 당도 측정

식약처 「식품공전」에 따라 pH와 당도를 측정하였다. 각 실시예에 따른 시료의 고형분 함량을 측정하기 위해 당도계를 이용하여 Brix를 측정하였다. pH는 pH meter기를 이용하여 측정하였다.

(2) pH와 당도 변화 확인

과일 부산물의 발효 중 pH와 당도의 변화를 확인한 결과 아래의 표 2 내지 표 3과 같이 나타났다.

사과	pH					사과	Brix
	0	1	2	3			0	1	2	3
실시예1	4.47	4.10	3.72	3.41		실시예1	3.2	2.5	1.8	1.6
실시예2		4.21	3.94	3.94		실시예2		2.0	0.7	0.7

오렌지	pH					오렌지	Brix
	0	1	2	3			0	1	2	3
실시예1	4.51	4.51	4.50	3.92		실시예1	1.9	1.6	1.2	0.8
실시예2		4.34	4.17	4.12		실시예2		1.2	0.5	0.6

(3) 미생물 측정

단계 희석한 샘플을 평판배지에 100 μL씩 분주하여 spread법으로 도말하고 37℃에서 24-48시간 배양하였다. 배양 후 나타난 colony 수를 계수하여 Log CFU/mL 으로 나타내었다. 그 결과는 도 1에서 A(사과), B(오렌지)에 나타내었다.

(4) 항산화 활성

항산화 활성을 측정하기 위해 DPPH radical 소거능 (Blois법)을 측정하였다. 시료 0.1 mL에 0.15 mM DPPH 용액 0.1 mL를 넣고 실온에서 30분간 반응한 후 518 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH radical 소거능은 시료 무첨가구와 시료 첨가구의 흡광도를 측정하여 그 차이를 백분율로 나타내었다.

DPPH radical scavenging activity (%)

=〔1-(시료 첨가구의 흡광도/시료 무첨가구의 흡광도)〕×100

도 2에 나타낸 바와 같이, 사과 부산물의 Trichosporon 속 (실시예1), Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군은 발효 미처리군(비교예3) 에 비해 높은 항산화 활성을 가지는 것으로 나타났다. 1mg/mL 농도에서 Trichosporon 속 (실시예1), Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군은 발효 미처리군(비교예3) 대비 각각 242, 217%의 항산화 활성을 가지는 것으로 나타났다.

또한, 도 3과 같이, 오렌지 부산물의 Trichosporon 속 (실시예1), Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군은 발효 미처리군(비교예3)에 비해 높은 항산화 활성을 가지는 것으로 나타났다. 1mg/mL 농도에서 Trichosporon 속 (실시예1), Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군은 발효 미처리군(비교예3) 대비 각각 169, 202%의 항산화 활성을 가지는 것으로 나타났다.

(5) 미백활성

식품의약품안전처 「기능성화장품 유효성평가 가이드라인」 ‘피부의 미백에 도움을 주는 기능성화장품 유효성평가 가이드라인’ 에 제시되어 있는 효력시험 항목 중 세포 내 타이로시나제 활성 저해시험, 멜라닌 생성 저해시험에 대한 평가를 실시하였다.

<세포배양>

실험에 사용된 세포는 한국세포주은행(KCLB)에서 분양 받았으며, 배지는 10% FBS (fetal bovine serum, gibco, USA)와 1% Penicilin이 첨가된 DMEM (Dulbecco’s Modified Eagle Medium, gibco, USA)을 사용하여 37℃, 5% CO₂ incubator에서 배양하였다.

<세포독성 (MTT assay)>

세포에 대한 시료의 세포 독성을 MTT assay 로 측정하였다. Cell을 96 well plate에 1×10⁴cells/ well 이 되도록 10% FBS가 포함된 DMEM 배지를 사용하여 100 μL씩 분주하고 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다. 세포 부착을 위해 24시간 배양 후, 농도별로 희석한 시료를 150 μL씩 처리하여 배양하였다. 배양 후 5 mg/mL의 MTT 시약을 각 well에 7.5 μL씩 처리하고 3시간 후 배지를 제거하고 DMSO 100 μL를 첨가하여 570 nm에서 흡광도를 측정하였다. 세포 독성은 대조군에 대한 백분율로 나타내어 비교하였다.

<세포 내 티로시나제 활성 저해시험 (Tyrosinase activity)>

B16F10 cell을 96 well plate에 각 well당 1×10⁴ cells 이 되도록 10% FBS가 포함된 배지를 사용하여 100 μL씩 분주하고 37℃, 5% CO₂ incubator에서 24시간 배양하였다. 이 후, 5% FBS가 첨가된 배지로 희석한 시료를 150 μL씩 처리하여 배지를 교환해주고, 3시간 후 2nM α-MSH 자극제 처리하여 37℃, 5% CO₂ incubator에서 3일간 배양하였다. 배양 후, 배지를 제거하고 1% sodium deoxycholate, Triton X-100, 100 mM PMSF를 첨가한 Lysis buffer을 25 μL씩 처리하고 30분 동안 shaking 해주었다. 30분 후 Solution A (2% N,N-dimethyl formamide in 100 mMsodium phosphate)와 Solution B (5 mML-DOPA in 100 mMsodium phosphate), Solution C (20 mM MBTH in H2O)를 2:1:1의 비율로 혼합한 mix buffer를 140 μL씩 각 well당 처리하여 반응시키고, 505 nm에서 흡광도를 측정하였다.

<멜라닌 생성 저해시험 (Melanin contents)>

B16F10 cell을 6well plate에 1×105 cell이 되도록 분주하고 37℃, 5% CO₂ incubator에서 24시간 배양하였다. 배양 배지를 제거하고 시료를 희석한 배지를 2 mL 첨가하여 3시간 배양 후, 후 2nM α-MSH 자극제를 처리하여 3일간 배양하였다. 배양액을 제거하고 PBS로 세척한 후, scrapping 하여 4℃, 13000 ×g에서 20분간 원심 분리하였다. pellet에 1N NaOH 용액 50 μL를 첨가하여 60℃에서 1시간 반응시키고 405 nm에서 흡광도를 측정하였다.

사과 부산물의 B16F10 세포에 대한 미백 효과

B16F10 cell에 사과 부산물을 처리하고 α-MSH를 사용하여 자외선과 유사한 피부세포의 자극을 유도하였다. 사과 부산물은 600μg/mL 농도에서 세포독성을 나타내지 않았다.(도 4 참조)

세포 내 tyrosinase 활성 저해 효과를 확인한 결과, 발효 미처리군(비교예3)에 비해 Trichosporon 속 (실시예1) 과 Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군에서 세포 내 tyrosinase 활성 저해 효과가 있는 것으로 나타났다. Trichosporon 속 (실시예1) 과 Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군은 음성대조군(비교예2) 대비 각각 14, 15 %의 tyrosinase 활성 저해 효과가 있는 것으로 나타났다. (도 5 참조)

Melanin 생성 저해 효과를 확인한 결과, 발효 미처리군(비교예3)에 비해 Trichosporon 속 (실시예1) 과 Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군에서 melanin 생성 저해 효과가 있는 것으로 나타났다. Trichosporon 속 (실시예1) 과 Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군은 음성대조군(비교예2) 대비 각각 46, 49%의 melanin 생성 저해 효과가 있는 것으로 나타났다. (도 6 참조)

오렌지 부산물의 B16F10 세포에 대한 미백 효과

B16F10 cell에 오렌지 부산물을 처리하고 α-MSH를 사용하여 자외선과 유사한 피부세포의 자극을 유도하였다. 오렌지 부산물은 600μg/mL 농도에서 세포독성을 나타내지 않았다.(도 7 참조)

세포 내 tyrosinase 활성 저해 효과를 확인한 결과, 기술 미처리군(비교예3)에 비해 Trichosporon 속 (실시예1) 과 Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군에서 세포 내 tyrosinase 활성 저해 효과가 있는 것으로 나타났다. Trichosporon 속 (실시예1) 과 Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군은 음성대조군(비교예2) 대비 각각 15, 51 %의 tyrosinase 활성 저해 효과가 있는 것으로 나타났다. (도 8 참조)

Melanin 생성 저해 효과를 확인한 결과, 기술 미처리군(비교예3)에 비해 Trichosporon 속 (실시예1) 과 Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군에서 melanin 생성 저해 효과가 있는 것으로 나타났다. Trichosporon 속 (실시예1) 과 Saccharomyces 속 (실시예2) 처리군은 음성대조군(비교예2) 대비 각각 28, 23%의 melanin 생성 저해 효과가 있는 것으로 나타났다. (도 9 참조)

실험예 2 :

(1) 발효 후의 pH와 당도의 변화

발효균을 달리하는 상기 실시예 3의 시료에 대하여, 상기 실험예 1과 같은 방법으로 과일 부산물의 발효 중 변화 확인하였다.

그 결과는 다음 표 4 및 표 5와 같다.

	Apple (실시예3)
Day	0	1	2	3
pH	4.08	3.9	3.95	4.01
Brix	1.8	1.4	1.1	1.1

	Orange (실시예3)
Day	0	1	2	3
pH	4.41	4.31	4.15	4.19
Brix	2.9	2.8	2.2	2.1

(2) 미생물 변화 확인실험

과일 부산물의 발효 중 미생물의 변화를 확인한 결과, 사과의 경우 발효 1일차까지 미생물이 증가하다가 이후 감소하는 것으로 나타났다. 파인애플의 경우 2일차까지 미생물이 증가하다가 이후 감소하는 것으로 나타났다. 오렌지의 경우 발효 3일차까지 미생물이 증가하는 것으로 나타났다.(도 10 참조)

이러한 발효과정에서의 미생물 변화를 보면, 발효가 진행되고 있음을 확인할 수 있고, 발효과정에서 발효 시간이 유의미할 수 있음을 보여준다. 특히 미생물이 감소하는 것은 과일 특유의 특성에 따라 발효균의 변화가 있는 것으로 보인다.

(3) 과일 부산물 발효산물의 항산화능 (DPPH radical 소거능)

상기와 동일 조건으로 실시예 3의 발효산물에 대해 항산화능을 확인한 결과, 적용 시료인 오렌지와 사과의 발효산물에 대한 DPPH 라디칼 소거능 측정 결과 항산화능이 농도 의존적으로 현저하게 향상되는 것으로 나타났다. (각도 11a, 도 11b 참조)

(4) 미백 활성실험

상기 실시예 3에서 얻어진 발효산물 시료에 대해 세포독성실험과 미백활성 실험을 진행하였다. 실험시료는 200 μg/mL 농도에서 진행하였다.

<세포배양>

3T3-L1 cell은 한국 세포주 은행(KCLB)에서 분양받아 사용하였다. 3T3-L1 preadipocytes를 10% FBS(fetal bovine serum), 1% penicillin/streptomycin solution (Hyclone)이 함유된 DMEM(Dulbecco’s Modified Eagle’s mMedium(GIBCO, USA))을 이용하여 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다.

<세포독성실험>

시료에 대한 3T3-L1 세포 증식에 미치는 영향을 확인하기 위하여 세포독성실험을 진행하였다.

3T3-L1 preadipocytes에 대한 세포독성을 MTT assay로 실시하였다. 3T3-L1 cell을 96 well plate에 1ⅹ104cells/well가 되도록 10% FBS가 함유된 DMEM (Dulbecco’s Modified Eagels’s Medium) 배지를 사용하여 100μL씩 분주하고 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다. 세포 부착을 위해 24~48시간 배양 후, 10% FBS를 함유한 배지로 희석한 시료를 농도별로 150μL씩 처리하였다. 24시간 배양 후 5mg/mL의 MTT 시약을 각 well에 7.5μL씩 처리하고 3시간 후 기존 배지를 모두 제거하고 DMSO 100μL에 생성된 formazan 결정을 용해시켜 570/630nm에서 흡광도를 측정하였다.

이렇게 3T3-L1 세포에 대한 시료의 세포독성을 확인한 결과, 사과 가공부산물의 자연발효산물(AE)과 사과 가공부산물의 특정균주 발효산물(FAE)은 모두 200 μg/mL 농도에서 세포독성이 없는 것으로 나타났다.

<Tyrosinase 활성 억제 효과 평가>

B16F10 cell을 96 well plate에 각 well당 1×104 cells이 되도록 10% FBS가 포함된 배지를 사용하여 100 μL씩 분주하고 37℃, 5% CO2 incubator에서 24시간 배양하였다. 이 후, 5% FBS가 첨가된 배지로 희석한 시료를 150 μL씩 처리하여 배지를 교환해주고, 3시간 후 2nM α-MSH 자극제 처리하여 37℃, 5% CO2 incubator에서 3일간 배양하였다. 배양 후, 배지를 제거하고 1% sodium deoxycholate, Triton X-100, 100 mM PMSF를 첨가한 Lysis buffer을 25 μL씩 처리하고 30분 동안 shaking 해주었다. 30분 후 Solution A(2% N,N-dimethyl formamide in 100 mM sodium phosphate)와 Solution B(5 mML-DOPA in 100 mM sodium phosphate), Solution C(20 mM MBTH in H2O)를 2:1:1의 비율로 혼합한 mix buffer 를 140 μL씩 각 well당 처리하여 반응시키고, 505 nm에서 흡광도를 측정하였다.

피부세포에 실시예의 균주를 이용하여 발효한 추출물을 처리하고 α-MSH를 사용하여 자외선과 유사한 피부세포의 자극을 유도하였다.

실험결과, 시료의 발효산물은 tyrosinase 효소 활성 억제효과를 가지는 것으로 나타났다. (도 12 참조)

<Melanin 생성 억제 효과 평가>

B16F10 cell을 6well plate에 1×105 cell이 되도록 분주하고 37℃, 5% CO2 incubator에서 24시간 배양하였다. 배양 배지를 제거하고 시료를 희석한 배지를 2 mL 첨가하여 3시간 배양 후, 후 2nM α-MSH 자극제를 처리하여 3일간 배양하였다. 배양액을 제거하고 PBS로 세척한 후, scrapping 하여 4℃, 14000 rpm에서 20분간 원심 분리하였다. pellet에 1N NaOH 용액 50 μL를 첨가하여 60℃에서 1시간 반응시키고 405 nm에서 흡광도를 측정하였다. 피부세포에 실시예의 균주를 이용하여 발효한 추출물을 처리하고 α-MSH를 사용하여 자외선과 유사한 피부세포의 자극을 유도한 후, 생성된 멜라닌의 양을 측정하였다.

실험결과, 시료 그룹에서 멜라닌 생성이 억제된 것을 확인하였으며, 이는 특정의 균주를 이용하여 발효한 추출물이 tyrosinase 효소활성을 억제하여 나타난 결과로 볼 수 있다(도 13 참조).

실험예 3 : 발효 전후의 HPLC 분석을 통한 성분분석

상기 실시예 3의 시료에 대해 발효 전·후 함량 변화를 확인하기 위해 HPLC를 이용하여 함량을 분석하였다. 각각의 시료는 25 mg/mL로 농도를 조절하여 주입하였다. HPLC 분석 결과, 기준 농도를 x축, 피크 면적비를 y축으로 하여 농도별로 검량선을 작성하였고, 선형회귀분석법에 의거하여 각 sample에 존재하는 성분의 함량을 산출하였다. 각 시료의 표준물질 함량은 Baseline을 기준으로 계산하였다. 또한, 각각의 STD 마다 흡수하는 파장 범위와 검출 정도가 다르므로, STD 에 따라 peak 높이가 다르게 검출되었다. 레스베라톨(Resveratrol)은 500μg/mL을 최대로 측정하였으며, 그 외 모든 STD는 100μg/mL을 최대로 측정하였다. 레스베라톨은 다양한 농도로 측정하기 위해서 500μg/mL을 최대로 하였으며, 100μg/mL을 최대로 하여도 문제되지 않는다. alpha-MSH에 의해 자극된 멜라닌 생성 세포의 멜라닌 생성을 억제하는 효과가 있는 카테킨(catechin), 에피갈로카테킨(epigallocatechin)과 자외선 자극에 의한 멜라닌 생성 억제 효과가 있는 퀘르세틴(quercetin), 바닐린산(vanillic acid)을 지표 성분으로 설정하였으며, 해당 물질에 대한 머무름 시간(retention time, RT)은 다음과 같다. 카테킨(RT 17.15min), 에피갈로카테킨(RT 15.42min), 바닐린 산(RT21.76min), 퀘르세틴(RT 29.92min), 레스베라톨(RT 27.98min).

분석시료와 표준시료의 머무름 시간을 비교하여 비슷한 시간대에서 확인된 함유량을 피크의 면적비로 계산한 결과는 다음 표에 나타내었다.

성분	con (㎍/mL)	실시예3(사과) (㎍/mL)
카테킨	169.21	175.98
에피갈로카테킨	372.11	417.67
바닐린산	174.12	181.86
퀘르세틴	119.91	171.14
라즈베라트롤	118.95	162.45

실험결과, 모든 성분 함량이 증가한 현저한 효과가 확인되었고, 특히 퀘르세틴과 레스베라트롤의 함량이 더 많이 증가한 것으로 나타났다.

Claims (5)

1. 귤, 오렌지, 사과, 파인애플 중에서 하나 이상으로 선택된 과일, 상기 과일의 가공부산물, 상기 과일의 낙과, 상기 과일의 폐과 중 하나 이상의 과일 유래 원료를 Trichosporon 속, Saccharomyces 속, Issatchenkia 속, Candidia 속 중 하나 이상의 발효균으로 25-50℃에서 12-72시간 발효한 발효물을 물 또는 에탄올로 추출하고 5-60 brix°로 농축한 과일 발효산물을 유효성분으로 함유하는 미백용의 향장용 조성물.
2. 청구항 1에 있어서, 발효균은 트리포스코론 뮤코이드(Trichosporon mucoides), 사카로마이세스 세레비지에(saccharomyces cerevisiae), 이사첸키아 오리엔탈리스 MFST (Issatchenkia orientalis MFST) 균 중에서 하나 이상인 것을 특징으로 하는 미백용의 향장용 조성물.
3. 청구항 1에 있어서, 카테킨 함량이 증대된 것을 특징으로 하는 미백용의 향장용 조성물.
4. 삭제
5. 삭제

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