본 연구에서는 인체에 보다 안전한 천연 화장품보존제 발굴을 목표로 하여 인간유래 항균펩타이드 LL-37의 짧은 유사체인 FK-13을 화장품보존제로 사용하고자 연구를 진행하였다. 이를 위해 13개의 아미노산으로 구성된 FK-13 펩타이드를 고상 펩타이드 합성법로 합성하였고 reversed phase-high performance liquid chromatography (RP-HPLC)로 정제 후 liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS)를 이용하여 순도와 분자량을 확인하였다. 합성된 FK-13을 이용하여 미생물에 대한 방부력을 검정하였고 화장품에 적용 가능성을 살펴보았다. FK-13은 3개의 그람-양성균 (Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Staphylococcus epidermidis)과 3개의 그람-음성균 (Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa), 그리고 진균인 Candida glabrata 에서도 높은 항균 활성을 보였으며 넓은 항균활성 스펙트럼을 나타내었다. 이를 바탕으로 화장품보존제로서의 적합성을 확인하였다. 또한 FK-13은 고온에서 분자의 열안정성을 보였으며 기존의 천연 한방화장품 방부제 및 화학보존제들과의 항균활성 비교 실험에서도 보다 월등한 항균활성 효능을 나타내었다. 따라서 FK-13 펩타이드는 인체 친화적이고 효과적인 항균활성을 나타내므로, 기존 화학보존제를 대체할 새로운 천연 화장품보존제로 적용이 가능할 것으로 판단된다.
Background: The Rosa multiflora, a well-known plant belonging to Rosacea, is widely used in orthodox medicine in worldwide. However, its biological activity and cosmetic preservative efficacy have not yet been studied. Thus, this species is yet to be defined as a functional cosmetic material. Accordingly, an investigation of the above mentioned atrributes was performed on a 50% ethanol extract of Rosa multiflora. Methods and Results: The antioxidant activity was assessed through free radical scavenging assays with 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). Additionally, the contents of total phenols and flavonoids were analyzed. The phenolic compounds were detected using HPLC. The antimicrobial activity against Staphylococcus aureus, Escherichia coli, and Candida albicans was assessed using the disc diffusion assay. The preservative effect (challenge test) on a formulation of soothing gel was performed for 28days. The DPPH radical scavenging ability, denoted by the $SC_{50}$ (half maximal inhibitory concentration for DPPH radical scavenging) value was found to be $131.63{\mu}g/m{\ell}$. The content of total polyphenol and flavonoid content were 202 mg/g and 86.77 mg/g, respectively. In additon, astragalin and gallic acid were identified in the extract. The antimicrobial activity of the extract against S. aureus and E. coli was observed to be 5 - 0.5%, and no significant activity was noted against C. albicans. The ethanol extracts (5% and 10%) met the preservation standards of the Cosmetics, Toiletry, and Fragrance Association (CTFA). Conclusions: Thus the ethanol extract of R. multiflora can be used in cosmetics as a natural preservative and antioxidant.
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.
The aim of this study was to develop a new natural preservative system to improve the weak points of natural polyhydric alcohols together with the efficiency of natural plants as a preservative. Polyhydric alcohols (glyceryl caprylate and ethylhexylglycerin) and antimicrobial plants (S. radix, A. nilotica and C. reticulata) were tested using the disc diffusion method and minimum inhibitory concentration (MIC) method for their antimicrobial activity against the common poultry pathogens, respectively. A study of the preservative efficacy of the cosmetic formulations containing the optimized preservative system demonstrated sufficient preservative efficacy against bacteria and eukaryotic test microbes. These results suggest that the natural preservative system including polyhydric alcohol extracts containing natural plants could be incorporated in cosmetic formulations.
화장품 보존제는 화장품의 유효 사용 기간에 매우 중요한 성분으로, 최근에는 저독성 자연유래 화장품 보존제에 대한 관심이 급증하고 있다. 본 연구에서는 기존 다이올(diol) 계통 보존제를 대체할 수 있으며 천연유래 성분으로부터 얻어진 신규 보존제(laurimino bispropanediol, LB)의 기초적인 물성을 측정하고 신규 보존제를 포함한 수용액을 제조하여 용액 거동을 고찰하였다. 특히, 신규 보존제의 수용액에서의 micelle 형성 가능성을 pyrene 분자를 이용한 실험법으로 고찰하였다. 이를 통해 신규 보존제는 상대적으로 긴 소수성 탄화수소와 늘어난 하이드록실 그룹(hydroxyl group)으로 인해 micelle 형성이 가능함을 추론할 수 있었다. 보존제의 제형 속에서의 성능을 검증하기 위해 유화력 테스트를 수행하였으며, 유기용매와 유지 성분에 대해 유화력을 지님을 확인할 수 있었다. 추가로, 점도가 상대적으로 낮은 에센스 및 비교적 점도가 높은 로션 제형에 도입하였을 때 제형의 분산 안정성이 확보됨을 파악할 수 있었다. 본 연구는 향후 새로운 저독성 천연유래 화장품 보존제의 개발 및 사용에 중요한 정보를 제공할 것이다.
미생물오염을 막아 화장품을 안전하게 사용하기 위해서는 방부력의 확보가 필수적이다. 본 연구에서는, 곰팡이에 대한 방부력이 취약한 수분산 제형의 방부시스템을 개선하여 항진균효과를 확인하고 다양한 방부시스템을 정립하여 진균에 대한 보존력을 강화하고자 하였다. 하이드록시기를 갖는 벤젠고리 구조를 가지며 화장품 제형 내에서 protonated form으로 존재해 항진균력을 향상시킬 것으로 예상되는 물질 5 종 아니스산나트륨, p-아니스산, 카프릴하이드록삼산, o-시멘-5-올, 하이드록시아세토페논을 선정하였고 minimal inhibitory concentration (MIC) assay를 통해 원료의 최소생육 저해농도를 확인하였다. 곰팡이에 대한 항균력을 보인 원료를 방부시스템에 추가한 수분산 제형에 대해 방부력테스트를 하여 곰팡이에 대한 방부력이 향상됨을 확인하였다. p-아니스산을 사용한 경우, 4 가지 제형 모두에서 세균과 효모균에 대한 방부력 저해 효과 없이 곰팡이에 대한 방부력이 강화되는 것을 확인하였다.
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.
Polyoxyethylene계 유화제를 이용한 유화계에 있어서 talc 및 $TiO_2$에 의한 methyl p-hydroxy benzoate의 흡착과 그에 따른 방부력 감소를 여러 가지 분석방법과 미생물 실험을 통하여 측정하였다. 이 유화계에 있어서 methyl p-hydroxy benzoate는 talc 및 $TiO_2$에 흡착되어 방부력이 감소함을 알 수 있으며 방부력 저하에 미치는 영향은 $TiO_2$보다 talc가 더 크고, talc에 의한 methyl p-hydroxy benzoate의 흡착량은 $20^{\circ}C$에서 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있었다. 즉 $a=11.511C^{0.747}$
Chitin and chitosan have been almost neglected until 1960's although they second largest biomass on earth. Chitosan is a partially deacetylated chitin and belongs to the class of cationic biopolymers. We investigated the antimicrobial activity of chitosan as natural preservatives in cosmetic products. Antimicrobial activity of chitosan against some microorganisms was investigated. The results indicated that chitosan had an effectiveness against some bacteria. We found that chitosan had minimum inhibitory concentataions as low as 100 ppm to S. aureus ATCC 6538, E. coli ATCC 1634 and P. aeruginosa KCTC 2004. But there was not effects to Asp. Niger ATCC 1374 at 1,000 ppm. Also, formuias preserved with chitosan have been subjected to preservative efficacy tests to some microorganisms. Formla preserved with 0.5% chitosan had an effective antimicrobial activity against the Gram (+) and Gram (-) bacteria but not fungi. It is possible to dertermine the formulas with chitosan, which would be effective to reduce the artificial preservatives.
천연보존제는 주로 식물에서 추출된 항균물질로 만들어지며 부패되기 쉬운 식품의 보존제나 천연화장품, 약품등에 주로 사용되고 있다. 본 연구는 현재 천연화장품의 보존제로 개발되어진 천연보존제를 직물에 처리하여 이것이 섬유문화재 보존에 적용이 가능한지를 탐색하고 평가하는데 그 목적이 있다. 따라서 천연보존제로 처리한 직물의 특성을 알아보고자 천연보존제 1%로 처리한 면직물과 견직물에 대해 실험한 결과 색 및 인장강도의 변화가 극히 미약하고 중성에 가까운 pH를 나타내었으며 우수한 항균성과 항곰팡이성을 가지는 것으로 나타났고 견직물에 피해를 주는 Bacillus cereus에 대해서도 우수한 항균활성을 나타내었다. 또한 섬유문화재에 적용시키기 위한 예비실험으로 출토직물 편을 천연보존제 1%로 처리한 직물로 싸서 72시간 보관한 후 출토직물편의 미생물 실험결과 미생물의 증식이 확연히 준것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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