KR20110135477A - 항산화 및 미백 효능을 갖는 효모 발효액 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고추(Capsicum annuum), 특히 파프리카(Capsicum annuum var . angulosum)를 기질로 효모 발효를 실시하여 생산하는 항산화, 환원력 및 미백효과가 우수한 배양액 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 Capsicum annuum의 변종에 속하는 Capsicum annuum var . angulosum(파프리카)를 기질로 하며 효모로서 2%-10%의 사카로마아세스 속 균주를 접종하여 발효한 효모 발효액에 관한 것이다.또한 본 발명은 파프리카 효모 발효추출액을 포함하는 항산화 및 미백 효능이 우수한 화장료 조성물에 관한 것이다.

Description

항산화 및 미백 효능을 갖는 효모 발효액 및 이의 제조 방법{Fermented liquid by Saccharomyces sp. having the effects of antioxidation and whitening and method of manufacturing thereof}

본 발명은 고추(Capsicum annuum), 특히 파프리카(Capsicum annuum var . angulosum)를 기질로 효모 발효를 실시하여 생산하는 항산화, 환원력 및 미백효과가 우수한 배양액 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 Capsicum annuum의 변종에 속하는 Capsicum annuum var . angulosum(파프리카)를 기질로 하며 종균으로 순수 배양한 2%~10%의 효모를 접종하여 발효한 효모 발효액에 관한 것이다. 또한 본 발명은 파프리카 효모 발효추출액을 포함하는 항산화 및 미백 효능이 우수한 화장료 조성물에 관한 것이다.

산화적 스트레스를 유발하는 활성산소에 대한 관심 집중이 고조된지 오래이며 이의 주된 원인이 활성산소에 기인한다는 것이 인정됨에 따라 활성산소를 조절할 수 있는 항산화제의 개발과 연구에 많은 관심 집중이 지속되고 있다. 과산화 음이온 라디칼, 히드록시 라디칼, 일중항산소(singlet oxygen) 및 H₂O₂ 등의 활성산소는 산화력이 매우 강하기 때문에 인체 내에서 제거되지 못하면 산화 스트레스를 유발하게 되며 이러한 산화 스트레스는 지질 과산화를 유도하고 단백질, 세포막 및 DNA 등을 손상시켜 암을 비롯한 다양한 질병을 유발하는 것으로 알려져 있다. 또한, 이러한 산화 스트레스는 피부의 정상 세포를 파괴하여 피부 노화를 가속시킨다.

또한 멜라닌은 생물체에 매우 널리 분포되어 있는 색소로 퀴논(quinone)과 하이드로퀴논 단량체 유닛의 중합체이다. 주로 암갈색 또는 적갈색이며 생육이나 발달에 필수적인 성분은 아니지만 주위 환경에 대한 생존력과 경쟁력을 높여 주는 물질이나 비정상적이고 과다하게 생성 될 경우 기미, 주근깨, 검버섯 및 피부병과 악성 흑색종과 관계가 있으며 티로시나아제(tyrosinase)라는 효소의 작용에 의해 티로신이 DOPA 멜라닌, DHN 멜라닌, GDHB 멜라닌, 카테콜(Catechol) 멜라닌 등을 생성하는 것으로 보고되고 있다. 일단 생성된 색소는 단기간에 분해 제거가 거의 불가능하기 때문에 이를 방지 및 치료하기 위한 방법으로 피부 미백제로서 멜라닌 합성을 저해하는 물질을 사용하고 있으며 특히 멜라닌 합성에 관여하는 티로시나아제의 활성을 저해시키는 물질을 개발하고자 약 20∼30년 전부터 관심의 대상이 되어왔다(대한민국 특허청(KR), 등록특허공보(A), 등록특허 10-0724549).

항산화 및 미백에 효과적인 화장료 물질에 대해서는 그동안 많은 연구가 이루어져 왔으며, 최근들어 웰빙 및 친환경에 관심이 고조되어 천연물질을 재료로 하여 항산화 및 미백에 효과가 있는 화장료 조성물을 개발하려는 노력이 있어왔다.

파프리카는 다른 채소에 비해 각종 비타민이 풍부하여 공해에 찌든 현대인에게 충분한 비타민 공급원이며 피부노화를 억제할 뿐만 아니라 눈(目)에 필요한 충분한 비타민을 공급 스트레스에 시달리는 직장인과 성장기 어린이에게 좋은 채소이다.

특히 암을 예방하고 억제하는 효능을 지닌 베타카로틴이 다량 함유돼 있어 쥬스나 녹즙 등으로 많이 애용 되는 등 웰빙시대 건강 소재로서 각광을 받고 있다.

또한 피망 및 기타 채소와는 비교할 수 없을 정도의 칼슘과 미네랄이 다량 함유 식품으로서의 효용가치가 날로 증가되고 있으며, 생식하는데도 부담이 없어 영양소 파괴를 최대한 줄일 수 있는 장점이 있다. 그리고 파프리카의 다양하고 예쁜 색상을 띄게 하는 성분은 카로테노이드류에 속하는 여러 가지 색소 물질들이다. 카로테노이드류는 이미 여러 가지 실험 연구를 통해 건강 기능성 효과를 가지고 있는 것으로 널리 알려져 있다.

파프리카는 아름다운 색상 때문에 오래 전부터 파프리카의 색소 성분만을 추출하여 여러 가지 가공식품을 위한 천연 색소로 이용되어 왔다. 파프리카 추출색소에도 역시 다량의 카로티노이드류가 함유되어 있기 때문에 파프리카 추출색소를 사용할 경우 피부 영양 강화적 측면까지도 기대할 수 있다.

그러나 파프리카에 존재하는 플라보노이드, 카로티노이드, 각종 생리활성 물질들을 가공하는 과정에서 쉽게 파괴되어 그 본연의 기능을 나타내기가 어렵다. 따라서 파프리카의 성분을 보존하면서 항산화 및 미백에 효과적인 화장료 조성물을 생산하기 위한 방법이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출한 것으로 파프리카 유래 성분의 생리활성과 친환경적인 미생물 균주를 합용하여 파프리카가 갖는 각종 생리활성을 유지할 뿐만 아니라 항산화능/환원력 및 미백활성을 유지하고 기능성을 극대화시킨 효모발효액 및 이의 생산 방법, 이 효모 발효액을 포함하는 화장료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은 효모를 사용하여 파프리카 추출액을 발효시키고, 기능성을 한 차원 더 높이기 위해 배양 종료 시까지 배양액에 존재하는 기질 및 미생물 균주를 특정 용매와 특정 비율로 2차 추출을 하여 그 기능성을 극대화시키고, DPPH 시약을 사용하여 이 파프리카 추출 발효액의 항산화능, 티로시나아제와 티로신의 효소반응을 통한 미백활성 및 금속이온의 환원량 분석을 통해 환원력을 측정함으로써 달성하였다.

본 발명은 효모를 사용하여 파프리카 추출액을 발효시켜 파프리카 유래 성분의 생리활성을 유지할 뿐만 아니라 우수한 항산화능/환원력 및 미백활성을 제공하는 뛰어난 효과를 가진다.

도 1은 파프리카 추출액의 농도별 항산화 활성을 나타낸 것이다. 농도별로 1차 추출한 파프리카 추출액을 유기용매를 이용한 2차 추출을 실시한 시료의 항산화 활성을 나타냈다. 15%까지 농도 의존적으로 항산화 활성이 증가하였다.
도2는 파프리카 추출액의 농도별 환원력을 나타낸 것이다. 농도별로 1차 추출한 파프리카 추출액을 유기용매를 이용한 2차 추출을 실시한 시료의 환원력을 나타냈다. 농도 의존적으로 환원력이 높아지는 것을 확인할 수 있으며 15%에서 양성대조군인 아스코르브산(Ascorbic acid) 흡광도 1.24와 유사한 흡광도 1.189의 활성을 보인다.
도 3은 파프리카 추출액의 농도별 미백활성을 나타낸 것이다. 농도 의존적으로 미백활성이 증가하는 경향을 보이며 15% 농도에서 최고의 미백활성을 보였으나 양성대조구인 알부틴(arbutin)보다는 낮은 활성을 보인다.
도 4는 파프리카 추출액과 배양액의 농도별 항산화활성을 비교한 것이다. 세 가지의 농도로 조제한 추출액을 기질로 효모 배양을 실시하였다. 5%의 농도에서 배양 전, 후 사이의 큰 변화는 보이지 않으나 10% 이상의 농도에서는 배양 후 항산화 활성이 현저히 증가한 결과를 보였다. 기질 농도 15%에서는 배양 후의 항산화 활성이 양성대조구인 BHT 보다 더 높은 활성을 확인하였다. 기질 농도 5%보다 3배가 많은 기질을 사용한 15%의 경우 DPPH 라디컬 소거능이 16.19%에서 92.04%로 약 5.5배 이상의 활성 증가를 보였다.
도 5는 파프리카 추출액에 효모을 이용한 발효액의 농도별 환원력을 나타낸 것이다. 기질 농도 5%에서는 배양 전, 후의 차이가 거의 없으며 10% 농도에서는 배양 후 환원력이 증가하는 결과를 보였다. 기질 농도 15%에서는 양성대조구인 아스코르브산(Ascorbic acid)과 유사한 추출액의 활성이 배양 후 아스코르브산의 1.24의 흡광도보다 높은 흡광도 1.63으로 양성대조구의 환원력보다 높은 결과를 확인 하였다.
도 6은 파프리카 추출액과 배양액의 농도별 미백활성 비교 나타낸 것이다. 각 농도별로 배양 후 활성이 모두 증가하는 것을 확인할 수 있으며 그 상승률은 기질 농도 15%에서 가장 높은 결과를 보이며 양성대조구인 알부틴(arbutin)의 65.01% 보다 현저하게 높은 84.45%의 미백활성을 나타내고 있다.

본 발명은 사카로마이세스 속(Saccharomyces sp.)을 사용하여 파프리카 추출액을 발효시켜 제조한 효모 발효액에 관한 것으로, 이 효모 발효액을 DPPH 시약을 사용하여 항산화능, 티로시나아제와 티로신의 효소반응을 통한 미백 활성 및 금속이온의 환원량 분석을 통해 환원력을 측정하였다.

본 발명의 효모 발효 추출액은 파프리카 이외에 가지과에 속하는 고추(Capsicum annuum)를 사용하여 생산할 수 있다.

본 발명의 파프리카 효모 발효추출액을 유효성분으로 포함하는 항산화 및 미백 효능이 우수한 화장료 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 파프리카 효모 추출 발효추출액은 트윈케이크, 파운데이션, 파우더 등의 메이크업 화장료 조성물, 립스틱, 립글로스, 립라이너, 립밤 등 립케어 목적의 색조 화장료 조성물 및 로션, 크림 등 기초 화장료 조성물에 적용가능하다.

이하, 제조예 및 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 제조예 및 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 제조예 및 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다.

제조예 1. 파프리카 발효에 사용되는 종균의 배양

효모 추출물을 기본으로 하는 배지에 효모(Saccharomyces cerevisiae MAB Y1, KCTC 11386BP)를 접종하여 체내 산화-환원 반응에 관여하는 GSH의 최대생산조건(대한민국 특허 출원 번호 제10-2009-0098445호)에 의해 제조된 배양액을 파프리카 발효의 종균으로 사용한다.

제조예 2. 항산화/환원력 및 미백 활성이 높은 파프리카 배양 추출액의 제조

유기농 인증 토양에서 재배된 유기농 파프리카만을 엄선하여 흐르는 물에 깨끗이 수세한 후 적당한 크기로 잘랐다. 적당히 잘려진 파프리카와 추출을 위한 증류수를 0.8~3:5의 비율로 조절하고 이것을 고압 멸균기에서 121℃, 15분간 고압 증기 추출 과정을 거쳤다. 1차 추출된 추출액의 외부 오염을 차단하고 24시간 동안 35℃에서 진탕하여 파프리카 성분의 용매로의 추출을 더욱 용이하게 하였다.

추출액과 추출액을 이용한 배양액의 기능성 비교 실험은, 배양 후 실시되는 2차 추출과정을 동일하게 적용하기 위해 배양을 실시하지 않은 추출액에도 1.5배량(V/V)의 유기용매를 가하여 121℃에서 15분간 2차 추출을 진행하여 비교 물질로 사용하였다.

제조예 3. 파프리카 추출액을 기질로한 효모의 배양

제조예 2의 1차 추출액을 7L jar fermenter 발효조에 넣은 후 121℃, 15분간 멸균 과정을 거쳤다. 멸균이 끝난 파프리카 배지를 냉각 시킨 후 1~10%의 종균을 접종하였다. 초기 pH 5~7, 배양 시간 24~72hr, 통기량 1~5vvm, 교반속도 100~250rpm의 조건으로 배양을 진행하였다.

제조예 4. 기능성 상승을 위한 2차 추출의 실시

배양이 끝난 파프리카 효모 배양액에 1~3배 가량의 에탄올, 메탄올, 부탄올, 아세톤, 클로로포름 또는 그 혼합물을 가하여 121℃에서 15분간 고온, 고압 추출을 실시하여 잔존하는 파프리카 기질 및 효모유래 유용성분 등의 추가적인 용출 과정을 진행 하였다.

실시예 1. 파프리카 추출액 및 효모 발효 추출액의 항산화능 검증

제조예 2 및 제조예 3, 4의 추출액 및 배양액을 12000rpm에서 15분간 원심분리하여 파프리카 슬러지 및 균체를 완저히 제거하고 0.22㎛ 시린지 멤브레인 필터로 제균 과정을 거친 후 항산화 검증을 위한 시료로 사용하였다.

Blios 방법으로 프리라디칼 소거능(EDA, electorn donating ability, %)을 DPPH(α-α-diphenyl-β-picrylhydazyl) radical에 대한 전자공여능을 측정하여 조사하였다. 시험관에 0.15M DPPH 용액 4㎖와 발효여액 0.4㎖을 넣고 잘 혼합한 후 실온에서 30분간 방치한 다음 520nm에서 흡광도를 측정하였으며 또한 공시험을 하여 대조구의 흡광도를 같은 조건에서 측정하였다. 이들 측정값을 다음 식에 대입하여 DPPH 라디칼 소거활성을 계산하였다.

DPPH radical scavenging, 전자공여능(EDA,%) = 〔1-(SA/CA)〕×100

SA : 시료의 흡광도

CA : 공시료의 흡광도(시료대신 D·W를 사용)

실시예 2. 파프리카 추출액 및 효모 발효추출액의 티로시나제(tyrosinase) 미백활성 검증

제조예 2, 제조예 3 및 4의 추출액 및 배양액을 12000rpm에서 15분 동안 원심분리하여 파프리카 슬러지 및 균체를 완전히 제거하고 0.22㎛ 시린지 멤브레인 필터로 제균 과정을 거친 후 항산화 검증을 위한 시료로 사용하였다.

티로시나제 저해율을 측정하기 위해 기질로서 인산나트륨 완충액(pH 6.5)에 용해한 1.5mM의 티로신과 0.1M 인산완충액, 250unit/㎖ 티로시나제를 이용하였다. 인산완충액 2.2㎖, 티로시나제 0.2㎖, 시료 0.2㎖을 잘 혼합한 후 티로신 0.4㎖를 첨가하여 37℃에서 10분간 반응을 시켰다. 10분간 반응을 시킨 후 즉시 얼음물에 담궈 효소 반응을 중지 시킨 후 490nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료의 반응 중의 오차범위를 최대한 줄이기 위해 티로시나제 대신 동량의 인산완충액을 첨가하여 반응을 진행한 시료의 흡광도 값을 색보정 값으로 적용하였다.

공시료의 반응은 시료의 반응 중 시료대신 동량의 인산완충액을 첨가하여 반응을 시켰으며 공시료의 색보정 또한 티로시나제 대신 동량의 인산완충액을 첨가한 값을 적용 하였다.

미백활성 (tyrosinase 저해율,%) = 〔1-(SA-S'A/CA-C'A)〕×100

SA : 시료의 흡광도

S'A : 시료의 색보정 값

CA : 공시료의 흡광도

C'A : 공시료의 색보정 값

실시예 3. 파프리카 추출액 및 효모 발효추출액의 환원력 측정

제조예 2, 제조예 3 및 4의 추출액 및 배양액을 12000rpm에서 15분 동안 원심분리하여 파프리카 슬러지 및 균체를 완전히 제거하고 0.22㎛ 시린지 멤브레인 필터로 한번 더 제균 과정을 거친 후 항산화 검증을 위한 시료로 사용하였다.

천연소재에 있어서 기능성을 측정하는 가장 일반적인 지표는 시료의 항산화 활성이라고 볼 수 있다. 환원력은 항산화 활성과 밀접한 관련이 있다. 그러므로 항산화 활성에 대한 중요한 인자로 작용한다. 환원력을 평가하기 위해 Fe³⁺를 Fe²⁺로 환원시키는 활성을 지표로 삼아 측정하였다.

pH 6.6의 인산완충액 0.2㎖과 0.2㎖의 시료, 1% 육시아노철 potassium ferricyanide를 혼합한 후 50℃의 수욕상에서 20분간 반응시켰다. 10% 트리클로로아세트산(trichloroacetic acid) 0.2㎖를 가하여 반응을 중지시킨 후 1350rpm에서 15분 동안 원심분리한 상등액 0.3㎖을 취하였다. 동량의 증류수 0.3㎖를 첨가한 후 0.1㎖의 FeCl₃를 가하여 발색을 시킨 후 700nm에서 흡광도를 측정하여 환원력을 계산하였다.

환원력의 측정 단위는 700nm에서의 흡광도 수치로 표현을 하였다.

본 발명의 파프리카 효모 발효액은 천연물질로서 친환경적일 뿐만 아니라 우수한 항산화, 환원력 및 미백 효과를 나타내는 뛰어난 특징이 있으므로, 화장료 제조산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

한국생명공학연구원 생물자원센터 KCTC11386BP 20080910

Claims (4)

1. 파프리카 추출액을 7L 발효조 넣은 후 121℃에서, 15분간 멸균하는 단계;
   멸균된 파프리카 추출액을 냉각시킨 후 효모로서 1-10%의 사카로마이세스 속 균주를 접종하는 단계;
   초기 pH 5~7, 배양 시간 24-72시간, 통기량 1-5vvm 및 교반속도 100-250rpm의 조건으로 배양, 발효시키는 단계; 및
   효모 배양액에 1-3배의 에탄올, 메탄올, 부탄올, 아세톤, 클로로포름 또는 이의 혼합물을 첨가하여 121℃에서 15분간 고온, 고압 추출을 실시하는 단계
   를 포함하는 파프리카 효모 발효액의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 사카로마이세스 속 균주는 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae) MAB Y1(기탁번호: KCTC 11386BP)인 것을 특징으로 하는 파프리카 효모 발효액의 제조 방법.
3. 제1항의 제조 방법에 의해 생산된 파프리카 효모 발효액.
4. 제3항의 파프리카 효모 발효액을 유효성분으로 포함하는 항산화 및 미백 화장료 조성물.

Images