최근 화장품을 사용하는 소비자들이 원료 안전성에 관심이 크다. 그 중에서도 천연방부제에 대한 관심이 증가하고 있으며 파라벤류 방부제를 배제한 화장품에 대한 수요가 증가함에 따라 합성 방부제를 항균성의 에센셜 오일로 대체하는 방안이 고려되고 있다. 에센셜 오일의 항균 효과는 주요 활성 화합물 사이의 성분, 농도 및 상호작용에 따라 달라진다. 효과적인 방부제는 최소 농도에서도 광범위한 균주에 대한 항균 활성이 있어야 한다. 모든 방부제는 농도가 증가할수록 피부 자극, 알레르기 반응을 일으킬 수 있음을 고려해야 한다. 소비자들은 천연 유래 에센셜 오일은 안전하다고 인지하고 있으나, 일부는 접촉 알레르기나 광독성 반응을 일으킬 수 있으므로 주의해야 한다. 이처럼 천연방부제 또한 최대의 방부효과와 낮은 독성의 균형을 잡는 것이 중요하며, 본 논문은 항균 특성에 초점을 맞춘 에센셜 오일에 대한 특징, 화장품 방부제로서의 효능과 안전성에 대해 기술한다.
화장품 및 화장품 함유 방부제에 대한 병원미생물과 사람의 피부서식세균들의 증식에 미치는 효과를 조사하였다. 파라벤, 1,2-헥산디올, 페녹시 에탄올과 같은 방부제를 함유한 토너, 에멀젼, 크림, 유아용크림은 포도상구균, 대장균, 녹농균에 대해 강한 방부효과를 보였으며, 파라벤, 1,2-헥산디올, 페녹시 에탄올과 같은 방부제들은 포도상구균, 대장균, 녹농균과 같은 병원균 및 Staphilococcus epidermidis, Shigella flexneri, Enterobacter aerogenes 등과 같은 일부 피부서식세균에 대한 강한 항균효과를 보였다. 사람의 피부에 페녹시 에탄올 함유 크림을 도포하였을 때, 피부서식 미생물들의 구성이 바뀌었다. 문 수준에서는 Proteobacteria가 증가하였고, 종 수준에서는 4P004125_s가 증가하였고, Propionibacterium humerusii 감소하였다. 이 결과들로부터 파라벤, 1,2-헥산디올, 페녹시 에탄올과 같은 방부제는 병원균에 대한 항균효과를 가짐과 동시에 페녹시 에탄올을 함유한 화장품은 피부세균군집에 변화를 줄 수 있음을 시사하고 있다.
화장품에서 홍반과 같은 피부 자극뿐만 아니라, 육안적으로 관찰되지는 않으나 소비자에게 불쾌감을 주는 따가움, 화끈거림, 가려움 등의 자극감을 평가하는 것도 중요하다. 스스로 민감성이라고 생각하는 사람들이 증가하는 추세에 자극감에 대한 연구는 더욱 중요해 지리라 여겨진다. 현재까지 자극감을 유발한다고 알려져 있는 알러지 있는 유발 화장품 원료는 lactic acid, glycolic acid, ethanol, 방부제류, 향료류, menthol 등이 있으며 pH가 증가할수록, 폐쇄 조건 등으로 흡수가 증가할수록 자극감이 증가한다고 알려져 있다. 본 연구에서는 화장품에서 많이 사용하고 있는 방부제 4종(methylparaben, propylparaben, phenoxye thanol, chlorophenecin)의 자극감에 영향을 주는 요인들을 찾아보고자 하였다. 연구 결과 팩 제형과 같은 흡수가 증가되는 제형에서와 그렇지 않은 제형에서의 방부제에 따른 자극감 결과에 차이를 보였다. 또한 서로 다른 방부제가 혼합된 경우에 상승 효과에 의하여 자극감이 높아지는 결과를 보인 경우도 있다. 무엇보다 phenoxyethanol과 chlorophenecin은 매우 미약한 자극감을 유발하였으나 혼합 사용한 경우에는 자극감이 상승되는 결과를 나타내었다. 이와 같은 결과로 보아 방부제에 의한 자극감은 제형에 의한 흡수 정도나 혼합되는 원료의 특성에 따라 자극감의 정도가 차이가 있는 것으로 보인다. 새로운 화장품의 원료의 선택시 이러한 영향을 함께 고려하여야 할 것으로 여겨진다.
산수유 종자 추출물의 천연 방부제로서 가능성을 평가하기 위하여 항균활성 및 화장품 방부 효능 평가를 실시하였다. 산수유 종자는 각각 1,3-부틸렌글리콜과 에탄올을 이용하여 추출하였다. Paper disc method로 항균활성을 평가한 결과 Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis와 Propionibacterium acnes에서 항균활성이 나타났으며 산수유 종자 1,3-부틸렌글리콜 추출물(COS-A)이 여드름균에대해 $26.7{\pm}4.0mm$로 가장 높았다. 최소저해농도(MIC) 측정 결과 산수유 종자 에탄올 추출물(COS-B)이 가장 낮은 농도에서 S. epidermidis균의 생장을 억제하였다. 에멀션에서의 방부효능 평가를 위해 Challenge test를 실시한 결과 COS-A와 COS-B를 첨가한 에멀션에서 균 접종 7일 후 피부상재균이 100% 사멸되었다. 이러한 결과는 산수유 종자 추출물이 화장품에서 합성방부제를 대체할 천연 방부제로서 가능성이 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 천연 식물 추출물을 이용하여 화장품 제형 내에서 천연 방부제로서 효능을 확인하기 위한 목적으로 진행하였다. 선별된 15종의 천연 식물 추출물을 이용하여 병원성 세균(Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli)과 효모균(Candida albicans), 곰팡이균(Aspergillus niger)에 대한 paper disc법(disc diffusion method)과 최소저해농도측정법(MIC)을 이용하여 항균 활성을 측정하였다. 그 결과 가자, 오배자 추출물은 그람 양성인 S. aureus와 그람 음성균인 P. aeruginosa, E. coli 에 대한 항세균 활성이 우수하였고, 계피 추출물은 효모균인 C. albicans와 곰팡이균인 A. niger에 대해 우수한 항진균 활성을 나타냈다. 최종 선별된 3종 외 식물추출물은 효과가 없었다. 항균 활성 효과가 우수한 최적 조합비로 구성된 가자, 오배자, 계피 추출물의 혼합 추출물을 화장품 제형에 첨가하여 제형 내 방부 활성을 측정한 결과 상업적으로 널리 사용되고 있는 파라벤 혼합 방부제와 유사한 정도의 방부 활성을 나타냄을 확인하였다. 결론적으로, 화학 방부제를 대신하여 천연 식물 추출물로만 이루어진 넓은 항균 스펙트럼을 갖춘 방부 시스템의 개발이 가능할 것으로 사료되며 최근 다양한 문제가 제기되고 있는 화학 방부제의 단점을 극복한 천연 방부제를 함유한 화장료의 개발에 응용 가능할 것으로 기대된다.
화장품에서 일반적으로 사용되고 있는 대표적인 자외선차단 원료들과 방부제인 phenoxyethanol (PE), 항균효과가 있는 ethylhexylglyceirn (EG)의 분배계수와 흡착도를 측정하여 비교하였고, 제품의 포장재 재질에 따라 PE가 흡착되는 정도를 비교하였다. PE, EG에 대한 11개 자외선 차단제의 분배계수는 EG가 상대적으로 높게 나타났으며 그중 Tinsorb M, Solaveil CT434가 높은 분배계수를 보였다. 40 % 이상의 EG 흡착을 보인 자외선 차단 원료는 Gransil PSQ, UV Titan M 160, Micro $TiO_2$ MT 100 TV였고, Gransil PSQ와 Scadder는 40 % 이상의 PE를 흡착하였다. 또한 PE는 포장재 원료인 polyoxymethylene에 의해 1개월 후 7 ~ 8 % 흡착됨을 확인하였다. 자외선차단제품의 방부처방을 설계할 때 사용되는 자외선 차단제와 방부제와의 상관성을 고려하여 적절한 방부제 및 차단제를 선정해야 적은 방부제로도 최적의 방부력을 갖는 제품 설계가 가능함을 보여준다. 또한 포장재의 종류에 따라 시간이 경과하면서 방부제가 포장재에 흡착되어 방부력이 저하될 수 있음을 확인하였다.
티트리오일 2종과 편백나무에서 추출한 천연오일을 합성방부제인 methylparaben과 항균력을 비교하였다. 대상 균주로 그람양성균인 S. aureus (KCTC 1916)와 그람음성균인 E. coli (KCTC 2571)와 P. aeruginosa (KCTC 2513)를 사용하였으며, 진균류인 C. albicans (KCTC 7965)와 A. niger (KCTC 6911), 그리고 여드름균인 P. acnes (KCTC 3314)를 사용하였다. 그람양성균의 항균력실험에서 천연오일은 합성방부제보다 우수한 항균활성을 보였으며, 그람음성균에서는 유사한 정도의 활성을 나타내었다. 특히, 진균과 여드름균에 대해서는 합성물질에 비해 천연오일에서 월등한 활성을 볼 수 있었다. 실험군에서 항균력은 티트리오일 > methylparaben > 편백정유의 순으로 나타났다. 또한, DPPH 법에 의한 항산화실험과 lipoxygenase를 이용한 항염증실험을 통해 천연오일의 항산화 및 항염증 효과를 볼 수 있었다. 실험결과, 천연오일은 널리 사용되고 있는 화학적인 방부제나 항산화제를 충분히 대체할 수 있으리라 기대된다.
최근 화장품에서 방부제로 사용되는 파라벤류는 인체 안전성에 대한 문제가 이슈화되고 있다. 따라서 본 연구에서는 파라벤류를 대체할 수 있는 방부시스템으로 1,3-butylene glycol, 1,2-hexanediol 및 1,2-pentanediol의 함량에 따른 방부력 효능을 평가하고자 하였다. 화장품 크림에 1,3-butylene glycol을 5- 25% 사이의 농도로 첨가하였다. 1,3-Butylene glycol의 방부력은 Personal Care Products Council(CTFA)의 M-3 시험법으로 측정하였다. 알칸 디올계인 1,2-hexanediol 및 1,2-pentanediol도 유사한 방법으로 평가하였다. 1,3-Butylene glycol의 함량에 따른 방부력 평가 결과, 25%를 첨가한 크림 처방에서 모든 시험 균주에 대하여 방부력을 나타내었으며, phenoxyethanol 0.3%와 ethylhexylglycerin 0.1%가 혼합된 처방에서 방부력을 나타내었다. 방부제인 phenoxyethanol의 0.3% 함량을 대체할 수 있는 대체 방부제로 alkane diol계인 1,2-hexanediol과 1,2-pentanediol을 선정하여 방부력 평가를 진행하였다. 1,2-Hexanediol과 1,2-pentanediol의 조성에 따른 방부력 평가 결과, 1,2-hexanediol 1%와 1,2-pentanediol 1%의 혼합 처방에서 방부력을 나타내었다. 결과적으로 본 연구에서는 25%의 1,3-butylene glycol과 0.1%의 ethylhexylglycerin, 1%의 1,2-hexanediol 및 1%의 1,2-pentanediol의 처방은 가장 우수한 방부력을 나타냄을 입증하였다. 따라서 이러한 처방은 화장품에서 사용되어 안전성의 이슈가 되어온 파라벤류 방부제를 대체할 수 있는 가능성이 있음을 시사한다.
Increasing the oil volume in the oil : water mixtures using isopropyl myristate, oleic acid as oils, the solubilities of methyl, propyl and butyl parabens and the MICs (minimum hibitory concentrations) to E. coli were increased. But in liquid paraffin, the solubility was reversed. The relation between MIC and solubility of parabens had constant factor of 0.7 as saturation fraction percent. The solubility of methyl paraben was crossed over in those of propyl and butyl parabens, when the oil volume was increased. When the oil was used over the cross-over point, methyl paraven was useful to preserve the systems, and below the cross-over point the more lipophilic propyl and/or butyl parabens were effective.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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