감태 추출물의 피부보호효과에 관한 연구

Abstract

화장품은 피부에 일상적으로 사용되는 것으로 다양한 주위 환경 인자와 스트레스로 인해 피부의 이상반응을 완화시킬 수 있는 우수한 보습력과 자극완화 제품에 대한 필요성이 증가하고 있다. 제주도 해안에 서식하고 있는 갈조류인 감태(Ecklonia cava)는 알긴산과 같은 다당류뿐만 아니라 해양 폴리페놀인 플로로탄닌(phlorotannin)들도 풍부하게 함유하고 있다. 플로로탄닌(phlorotannin)은 tyrosinase 활성 억제, elastase 활성 억제 및 항염증 활성과 같은 피부 관련 생리활성에 우수한 효과을 나타내고 있다. 본 연구에서는 다양한 생리활성이 보고된 감태 추출물를 첨가한 Wash-Off Type 미용 팩을 제조하여 피실험자들(n=36)에게 4주간 도포한 후 피부의 유분 함량, 수분 함량, 수분증발량(TEWL), 멜라닌 및 홍반량, 탄력도 변화를 측정하여 피부상태 변화를 객관적으로 평가하였고, 또한 실험 후 피실험자들을 대상으로 설문조사를 실시하여 주관적인 피부변화를 판단하였다. 베이스 팩(Base Pack)이나 녹차 팩(G.T. Pack)은 피부 유분량 조절에 큰 영향을 주지 못하였지만 감태 팩(E.C. Pack)은 실험 전 유분 함량이 높은 경우는 낮춰주고, 낮은 경우는 높여주면서 피부가 중성(normal sebum) 상태를 유지하는 것으로 나타났다. 또한 실험 전 유분 함량이 높았던 E.C. Pack 피실험자들의 유분 함량을 2주 후 26.09%, 4주 후 33.08% 감소시키는 것으로 나타났다. E.C. Pack 실험군은 실험 전 Base Pack 실험군과 유분 함량 차이는 유의성이 있는 33.292 ㎍/㎠(p<0.05)로 높았던 값이 2주 후 19.800 ㎍/㎠, 4주 후 4.767 ㎍/㎠ 로 작아지는 것으로 보아 유효 활성 첨가물을 함유하지 않은 Base Pack보다는 감태 유효 활성 첨가물을 함유한 E.C. Pack이 피부의 유지 함량을 조절한다고 볼 수 있다. E.C. Pack을 도포한 20대 실험군의 실험 전 유분 함량은 83.667 ㎍/㎠로 30대 이상 실험군 69.000 ㎍/㎠ 높았다. 20대 실험군은 실험 후 19.12%로 감소 효과를 보이며 중성 피부상태를 유지시켰고, 30대 실험군은 50.00%로 크게 감소시키는 것으로 나타났다. 피부 수분 함량 실험에서 Base Pack은 수분 함량 변화에 큰 영향을 주지 않으나, G.T. Pack과 E.C. Pack은 실험 후 피실험자의 수분 함량을 모두 유의적으로 증가시켜 이들 미용 팩은 수분 함량 조절에 영향을 주는 것으로 판단된다. Base Pack은 4주 실험 후 피부 수분 함량을 3.76% 증가시키는데 그쳤지만, G.T. Pack과 E.C. Pack은 각각 19.79%와 24.80% 크게 증가시켜 우수한 피부 보습력을 나타내는 것으로 판단된다. E.C. Pack 실험군은 실험 전 Base Pack 실험군과 수분 함량 평균차는 0.625 AU 정도로 약간 높았지만, 실험 후 유의적으로 12.825 AU(p<0.05)로 차이가 커져 Base Pack보다 20배 이상 수분 함량을 증가시키고 있다. 또한 G.T. Pack 실험군과 수분 함량 평균차도 실험 전 3.325 AU에서 4주 후 6.883 AU 차이가 나 E.C. Pack이 G.T. Pack보다 2배 이상 수분 함량을 높여주고 있어 감태 유효 활성 첨가물을 함유한 E.C. Pack은 아주 좋은 보습 제품이라 판단되어진다. E.C. Pack을 도포한 20대 실험군은 유의적으로 2주 후 15.95%, 4주 후 33.71%로 피부 수분 함량을 증가시켜주었다. 30대 실험군은 2주 후 5.69%, 4주 후 17.65%로 피부 수분 함량을 증가시켜주었다. 피부장벽의 손상 및 회복과정에서 경표피수분증발량(TEWL)은 중요한 생리학적 지표가 된다. Base Pack은 수분증발량 변화가 크게 나지 않았으나, G.T. Pack과 E.C. Pack은 피실험자들의 수분증발량을 대부분 감소시켜주면서 아주 건강한 피부상태 유지시켜주는 것으로 나타났다. G.T. Pack은 이 실험군의 수분증발량을 4주 후 12.29% 감소시켜 지속적으로 도포하면 수분증발량을 감소시킨다고 판단되어진다. E.C. Pack은 2주 후 12.16% 수분 증발량을 감소시켰고, 4주 후에는 23.51% 수분 증발량을 더 감소시켜 감태 유효 활성 첨가물을 함유한 E.C. Pack이 우수한 피부 보습력이 있다고 판단되어진다. E.C. Pack 실험군은 실험 전 Base Pack 실험군과 수분증발량 평균차는 2.708 g/h/m² 정도로 약간 높았지만, 4주 후 0.767 g/h/m²로 줄어들었다. 이는 감태 유효 활성 첨가물을 함유한 E.C. Pack이 Base Pack보다 수분증발량 감소에 많은 영향을 준다고 볼 수 있다. 연령별로 살펴보면 E.C. Pack을 도포한 20대 실험군은 실험 전에 비해 유의적으로 2주 후 13.69%, 4주 후 26.70%로 피부 수분증발량을 감소시켜주어 피부 보습능력을 향상시키는 것으로 판단된다. 30대 실험군은 실험 전에 비해 2주 후 10.82%, 4주 후 20.69%로 피부 수분증발량을 감소시켜줘 피부 보습능력을 향상시키는 것으로 나타났다. 해조 유래 점액성 다당류 및 phlorotannin, 폴리페놀을 함유한 감태 유효 활성 첨가물을 함유한 E.C. Pack은 피부 유분량 조절, 수분량 조절 및 경표피수분증발량을 실험한 결과 우수한 피부보호 효과를 나타내는 것으로 보아 좀 더 체계적인 제형화를 시키면 훌륭한 제품으로 상용화가 가능하리라 판단된다. 피부색조는 통상 멜라닌과 과혈색소(hemoglobin)의 함량과 분포에 의해 결정된다. 베이스, 녹차 및 감태 미용 팩들은 실험 후 멜라닌 지수 값을 떨어뜨렸다. 4주 실험 후 피부 멜라닌량은 Base Pack 6.50%, G.T. Pack 9.61%, E.C. Pack 7.86% 감소시켰다. E.C. Pack 실험군은 실험 전 Base Pack 실험군과 멜라닌 지수 평균차는 9.500 MI 정도 높았지만, 2주 후 7.258 MI, 4주 후 6.850 MI로 시간이 지날수록 차이가 줄어들었다. 그러나 E.C. Pack 실험군은 실험 전 G.T. Pack 실험군과 멜라닌 지수 평균차는 2.833 MI 정도 높았던 것이 2주 후 3.825 MI, 4주 후 5.167 MI로 시간이 지날수록 차이가 커져갔다. 따라서 피부 멜라닌량 감소효과는 Base Pack 보다는 E.C. Pack이 더 효과가 있고, 이 보다는 G.T. Pack이 더 좋다고 판단되어진다. E.C. Pack을 도포한 20대 실험군의 실험 전 멜라닌 지수는 145.000 MI로 European mixed type(III 형; 100∼149 MI)에 가까웠고, 30대 이상 실험군 은 153.833 MI로 Mediterranean type(IV 형; 150∼199 MI)에 가까웠다. 20대 실험군의 피부상태를 실험 전에 비해 2주 후 4.03%, 4주 후 8.74% 멜라닌량 감소효과를 나타냈고, 30대 실험군의 피부상태를 실험 전에 비해 2주 후 4.55%, 4주 후 7.04% 멜라닌량을 감소효과를 나타내고 있었다. 실험 후 홍반 지수를 낮춘 실험군은 E.C. Pack, G.T. Pack, Base Pack 순이었다. 미용 팩 도포 4주 후 홍반 지수 변화는 Base Pack 실험군은 큰 변화가 없었고, G.T. Pack은 3.85%, E.C. Pack은 7.93% 감소되었다. E.C. Pack 실험군은 실험 전 Base Pack 실험군과 홍반 지수 평균차는 8.500 EI 정도 높았으나 4주 후 18.250 EI로 감소되었다. 또한 G.T. Pack 실험군과도 홍반 지수 평균차가 처음 4.917 EI 정도 낮았던 것이 4주 실험 후 17.233 EI 차이로 낮아져 E.C. Pack이 다른 실험군보다 홍반량 감소효과가 더 우수하다고 판단되어진다. E.C. Pack을 사용한 20대 실험군은 실험 후 8.41% 홍반량 감소효과를 나타내고, 30대 실험군은 2주에서 4주 사이 유의적으로 20.71% 홍반량 감소효과를 나타내냈다. 따라서 감태 유효 활성 첨가물을 함유한 E.C. Pack은 멜라닌 지수 및 홍반 지수를 낮추는 것으로 보아 우수한 미백 제품으로 상용화가 가능하리라 판단된다. 세제의 사용이 필수적인 현대 생활에서 피부 산도는 사용하는 세제에 따라 많은 영향을 받으며 비누제품, 클린저, 세정제들의 사용에 따른 피부조건을 확인하고 관리하는 것은 피부 관리 시스템에서 중요한 요소이다. 또한 피부유형을 분석함으로써 약물, 화장품의 산도 조절은 주요한 의미를 부여한다. 미용 팩들의 pH 측정 결과 3개 군 모두 실험 후 대부분은 pH 값을 상승시켜 중성 상태 (pH 4.5∼5.5)를 유지하는 것으로 나타났다. 피부 탄력도 측정 결과, 총체적 탄력도(gross elasticity) R2(=Ua/Uf) 값을 비교했을 때 3그룹의 미용 팩 실험군 중 E.C. Pack 실험군이 실험 후 탄력이 향상된 피실험자가 가장 많았으며, 다음으로 G.T. Pack, Base Pack 순이었다. Base Pack이나 G.T. Pack은 도포 실험 후 피부 탄력에 큰 영향을 주지 않았으나, E.C. Pack은 4주 실험 후에 유의하게 7.72%(p<0.05) 정도 R2 값을 증가시켜 더 피부 탄력을 향상시켜주었다. E.C. Pack은 Base Pack보다 약 2배, G.T. Pack보다 약 4배 이상 향상시켰다. E.C. Pack을 도포한 20대 실험군의 실험 전 피부 탄력도 R2 값은 0.8328로 30대 이상 실험군 0.7785보다 높아 20대 실험군이 좋은 탄력을 유지하고 있었다. E.C. Pack은 20대 실험군을 4주 후 6.69%, 30대 실험군을 8.82% R2 값을 증가시켜 피부 탄력 향상에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 감태 유효 활성 첨가물을 함유한 E.C. Pack이 다른 Base Pack이나 G.T. Pack보다 순수 탄력도(net elasticity) R5(=Ur/Ue)를 향상시키고 있다. E.C. Pack을 도포한 피실험자들의 피부 탄력도 R5 평균값은 실험 후 유의하게 16.55% (p<0.05) 증가하여 피부 탄력을 더 향상시켰다. E.C. Pack은 실험 후 다른 Base Pack이나 G.T. Pack보다 피부 탄력도 R5을 약 3배 이상 향상시키고 있다. E.C. Pack은 20대 실험군을 4주 후 19.22%, 30대 실험군을 3.69% R5 값을 증가시켜 피부 탄력 향상에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 피부 탄력 회복력인 R7(=Ur/Uf) 값도 감태 유효 활성 첨가물을 함유한 E.C. Pack이 다른 Base Pack이나 G.T. Pack보다 증가하여 피부 탄력을 향상시키는 것으로 나타났다. E.C. Pack은 4주 실험 후 R7 값을 15.66% 이상 증가시켰다. E.C. Pack은 실험 후 다른 Base Pack이나 G.T. Pack보다 피부 탄력도 R7을 약 2배 이상 향상시키고 있다. E.C. Pack은 20대 실험군을 4주 후 17.27%, 30대 실험군을 13.88% R5 값을 증가시켜 피부 탄력 향상에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 따라서 감태 유효 활성 첨가물을 함유한 E.C. Pack은 피부 탄력도 R2, R5, R7을 실험한 결과 우수한 피부 탄력 효과를 나타내는 것으로 보아 좀 더 체계적인 제형화를 시키면 훌륭한 제품으로 상용화가 가능하리라 판단된다. 피부상태에 영향을 주는 피부상태 측정값들의 상관관계 결과, 유분량은 수분 함량과 음의 상관관계 보였다(p<0.01). 탄력도 R2(p<0.001)와 R7(p<0.01)은 수분증발량과 음의 상관관계를 나타내고 있으며, 수분증발량이 낮으면 피부 탄력도들은 증가한다고 판단되어진다. G.T. Pack과 E.C. Pack 사용 중 피부 변화에 대한 자가진단 결과 사용 후 사용감에 대해 평균적으로 2주 후 '보통' 정도 답하였는데, 4주 후 '좋음'으로 나타나 사용감에 대해 만족감을 나타냈다. 민감도에 대한 답변에서는 2주, 4주 사용 후 평균 '보통' 정도를 답해 도포 시간에 따른 차이는 크게 나타나지 않았다 . 본 연구는 수도권의 적은 인원과 여성을 대상으로 하여, 연구 결과를 일반화하기에는 한계가 있다. 수도권 지역이라는 특정지역 뿐만 아니라 지역별로 좀 더 나아가서 전국적인 조사가 이루어져 포괄적이고 깊이 있는 연구와 다양한 연령층으로 남녀 모두를 대상으로 한 더 넓은 연구가 필요하다고 판단되어진다. 또한 피부 타입을 나누지 않고 실험을 진행하였으므로 연구 결과를 모든 피부 타입에 적용하기에는 한계가 있다. 또한 실험기간이 4주로 진행되어 멜라닌, 홍반의 뚜렷한 변화가 나타나기에는 한계가 있었을 것으로 사료되어진다. 피실험자들의 음주 여부, 흡연 여부, 과격한 운동 등에 대하여 통제하였지만 피실험자들의 대답에 의하여 판단되는 것이므로 정확한 통제를 하였다고 보기에는 어려움이 있다. 제품 사용 후 주관적으로 느끼는 피부변화에 대한 조사에서는 설문지로만 이루어져 각 주제에 따른 변화를 객관적으로 조사할 수 없어 보다 체계적이고 구체적인 연구도구가 필요하다고 사료되어진다. 감태 유효 활성 첨가물을 함유한 미용 팩(E.C. Pack)의 실험 결과를 종합적으로 살펴보면 피실험자의 유분 조절효과, 보습 효과, 멜라닌 생성 억제효과 및 탄력도 향상효과를 확인할 수 있었다. 사용된 감태의 폴리페놀 분획에는 다양한 phlorotannin 성분들이 함유되어 있다. Eckol로 대표되는 이 성분들은 지용성 물질로서 모공을 통한 피부 흡수가 가능하여 표피 및 진피 세포내로 쉽게 침투되리라 판단된다. 피부 세포에 흡수된 감태 폴리페놀 성분들은 단백질 등과 강한 결합능력을 유지함으로 여러 가지 피부 보호효과를 나타내고 있다고 생각된다. 이러한 실험결과를 바탕으로 앞으로는 phlorotannin의 피부 세포내 작용 메카니즘에 대한 구체적인 연구가 수반되어야 할 것이다.

Ecklonia cava is a brown alga growing in seashore of Jeju Island, and is rich in phlorotannins (sea polyphenols) as well as polysaccharides such as alginic acid. Phlorotannins have been characterized to exhibit skin-related biological activities including anti-tyrosinase, anti-elastase and anti -inflammation activities. Mucosaccharides in E. cava also have a skin protective physical activities such as moisturizing properties. In this study, we prepared a wash-off type cosmetic pack containing E. cava as an effective ingredient. The prepared E. cava Pack (E.C. Pack) was subjected to human clinical evaluation (subject number 36) on skin moisture and oil contents, trans-epidermal water loss (TEWL), melanin and erythema contents, and finally skin elasticity test. These skin protective effects of E.C. Pack were compared with Green Tea Pack (G.T. Pack) and Base Pack prepared independently in this study. On the skin oil contents test, E.C. Pack reduced the subjects' oil contents by 33.1% after 4 weeks trial, whereas G.T. Pack and Base Pack increased them by 29.6% and 7.6% respectively. These results indicated that application of E.C. Pack can reduce the epidermal sebum most effectively compared to that of G.T. Pack or Base Pack. Skin moisture contents were also clinically examined, which showed that E.C. Pack increased the moisture quantity by 24.8% after 4 weeks tests. G.T. Pack increased the moisture by 19.8%, whereas Base Pack increased it by only 3.8% after 4 weeks application. Trans-epidermal water loss (TEWL) is an important physiological index to determine the health condition of human skin. On the application of the above Packs for 4 weeks, E.C. Pack decreased TEWL by 23.5%, whereas G.T. Pack and Base Pack reduced it by 12.3% and 15.1% respectively. This observation implied that E.C. Pack is very effective to restore the skin into healthy state. Human skin color is characterized mainly by the melanin pigment. Application of E.C. Pack to the subjects for 4 weeks reduced the melanin pigment by 7.8%. G.T. Pack and Base Pack in this experiment decreased the melanin quantity by 9.6% and 6.5% respectively. Erythema index was also determined, which showed its 7.9% reduction with E.C. Pack, and respective 3.9% and 0.8% reduction with G.T. Pack and Base Pack. These experiments indicated that E.C. Pack is effectively applicable as a skin whitening cosmetic agent. Skin elasticity is associated with various factors such as fibrous collagen, elastin and mucosaccharides in dermis. It is inevitable to lose skin elasticity for human being by aging. However, from a stand-point of beauty industry, it is important to develop anti-aging cosmetic products which can maintain skin elasticity. When E.C. Pack is applied to the subjects for 4 weeks, the elasticity was improved by 7.72%. However, G.T. Pack and Base Pack showed almost no effects in this experiment. Taken all of the data discussed above, E.C. Pack was identified as an effective skin protective product. These effects could be ascribed to the components contained in E. cava such as phlorotannins and mucopolysaccharides. In order to identify the detailed biological activities for each components, the further studies should be conducted in the future.