최윤경 교수는 건국대학교 향장학 석사, 을지대학교 보건학 박사를 전공했다. 아모레퍼시픽과 코리아나 화장품 사외교육 강사를 역 임하고, 오산대학교 겸임교수와 연성대학교 전임교수를 거쳐 현재 광주대학교 뷰티미용학과 교수 및 KASF 2019 국제 미용기능경기 대회창작테라피 분과장으로 재직 중이다.
서론 및 실험 배경
쑥은 국화과Compositae에 속하는 다년생 초본으로 우리나라 전역에서 봄철부터 자생하는 번식력이 강하며 주로 산비탈이나 빈터 등지에서 번식하며 줄기는 뭉쳐나고 하부는 반 관목상으로서 높이는 50~100cm 정도 자라는것으로 알려져있다[1-3]. 예로부터 우리나라는 한방에서 200여종의 생약제가 암 환자에게 처방되어 왔으며, 특히 쑥은 중요한 약용식물로 널리 사용되어 왔고 만성위장병, 하복부통, 천식, 구충 및 악취제거에 효과가 있다고 알려져 왔다[4-11]. 민간요법에서는 쑥의 전초를 말려 진정제, 경련, 마비, 전신강직 등의 치료에 사용하여 왔으며 한방에서는 이기혈, 지혈, 한습, 이담 등의 효과가 있어서 복통, 토혈, 만성간염, 식욕부진 및 만성 위장염 등에 이용되어 왔으며, 이외에도 피부병, 호흡기 및 신경계 질환 등의 치료에도 이용되어 왔다[2, 7, 12-19]. 또한 쑥은 우리나라의 단군신화에 나올 정도로 국내 토양 및 기후 조건에 알맞고 오래전부터 널리 재배되어 왔다. 한편 한방에서 주로 이용하는 쑥으로 참쑥Artemisia mongolica, 약쑥Artemisia vulgaricus, 인진쑥Artemisia capillaries 및 개똥쑥Artemisia annua 등을 들 수 있는데 이들 중 인진쑥은 냇가의 모래땅에서 자라며 높이는 약 30~100cm이며 겨울에 죽지 않고 이듬해 줄기에서 다시 싹이 나온다고 해서 사철쑥 또는 정경쑥이라고도 부른다[1]. 또 인진쑥은 다른 쑥에 비해 ethanol 추출물이 뛰어난 항산화 활성을 보이며 scoparone, capilartemisin A와 B, cirsimaritin, genkwanin, rhamnocitrin등 4종의 flavonoids 생리활성 물질을 가지고 있다고 알려져 있다[10] . 국내에서 자생하는 300여종의 쑥은 재배지역에 따라 구성 성분 및 효능 등의 차이를 보이고 있다. 현재까지 쑥에 관한 연구로는 정유에 관한 연구[20,21], 돌연변이 억제[21], 항산화 작용[22], 항균[23,24,25] 및 항암효과[26,27,28] 등이 보고되어 있다. 그동안 쿠마린 유도체인 에스큘린 및 에스큘레틴의 항균효과를 비교한 연구는 거의 없었다. 따라서 본 연구에서는 에스큘레틴, 에스큘린의 항균효과를 비교하고, 기초적 연구를 수행함으로써 이들이 함유된 쑥 추출물의 이용 가능성을 알아보고 기능성 화장품소재로서의 가능성을 알아보고자 하였다.
연구내용 및 실험결과
남원·지리산권 자원식물 천연화장품 원료로써 쑥추출물의 물리화학적 특성, 항균효과를 분석하였다. 추출조건은 건조 쑥잎 10g을 각 30%, 50%, 70%, 95% 농도별 에탄올 추출 후 진공 회전농축기로 감압 농축하여 각각의 추출물을 얻었다. 이때 에탄올 농도별 추출 전, 후 쑥의 색상 변화를 색차계를 통해 측정하였고, 얻어진 추출 용액에 대해서도 동일한 방법으로 색차계를 통해 색상의 차이를 관찰하였다. 쑥 에탄올 추출물의 색상을 L*a*b* 값으로 비교해 보았을 때 에탄올의 농도가 높아질수록 L*와 *b* 값이 증가되었으며 a* 값은 감소하는 경향을 나타내었다(표1).
한편, 표 2에서와 같이 추출 전후 쑥잎의 색상은 에탄올 농도가 높아질수록 b* 값이 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 에탄올의 농도가 증가할수록 쑥잎에 함유된 클로로필의 용해도가 높아져 소멸되었기 때문으로 해석할 수 있다.
추출용매로 사용된 에탄올의 농도를 변화시켜 수율을 비교한 결과 표 3에서 보는 바와 같이 50% 에탄올에서 2.19%로 가장 높았다. 이는 쑥잎에 함유된 소수성인 왁스wax, 지방, 클로로필은 물론 친수성의 배당체, 단백질, 탄수화물이 고루 추출된 결과에 기인한 것으로 볼 수 있다.
쑥 추출물의 항균효과는 쑥의 에스큘린과 에스큘레틴의 추출 시 각각의 농도별 에탄올 용액을 사용하였으며 최대 수율은 50% 에탄올 농도였다. 따라서 50% 에탄올을 이용하여 추출을 실시하여 쑥 추출물을 얻었다. 쑥 추출물, 에스큘린, 에스큘레틴의 항균효력을 비교하기 위해 대장균Escherichia coli ATCC 25922, 황색포도상구균Staphylococcus aures ATCC 6538, 여드름균Propionibacterium acnes ATCC 6919에 대해 Holo test로 시험을 진행하였다. 준비된 평판 배지 위에 각각의 배양액을 멸균된 면봉으로 고루 접종하고, 멸균된 paper disk에 시료 약 17mg을 처리하여 배지 중앙에 올려놓은 다음 35℃에서 대장균과 황색포도상구균은 24h, 여드름균은 72h동안 배양하여 형성된 저지대inhibition zone의 지름을 측정하는 방법으로 시험을 진행하였다.
대장균에 대한 항균시험 결과 쑥 추출물, 에스큘레틴에 대해 저지대를 형성하지 못했으나, 에스큘린에 대해서는 2mm의 저지대를 형성하였다(그림 1). 황색포도상구균의 경우, 쑥 추출물과 에스큘레틴에 대해 저지대를 형성하지 못했으나, 에스큘린에 대해서는 5mm의 저지대를 형성하였다(그림 2). 여드름균에 대해서도 쑥 추출물, 에스큘레틴에 대해 저지대를 형성하지 못했으나, 에스큘린에 대해서는 4mm의 저지대를 형성하였다(그림 3).
따라서 쿠마린 유도체인 에스큘레틴은 항균효과를 나타내지 못했지만, 에스큘레틴의 배당체인 에스큘린은 E. coli, S. aures 및 P. acnes에 대해 모두 저지대를 형성하여 에스큘린의 항균효과를 알 수 있었다. 본 실험에서 에스큘린이 그람 음성균에 대해서보다 그람양성균인 S. aureus와 P. acnes균에 항균활성이 있음 을 알 수 있었다. 쑥의 열수추출물은 S. mutans, S. aures, C.albicans에 매우 높은 항균성을 나타낸다는 것이 보고된 바 있다.[29] 또한 사철 쑥과 더위지기 추출물의 분획과 용매의 차이로 그람양성균과 그람음성균에 대한 항균성을 평가한 결과에서 그람양성균의 항균효과가 높은 것으로 보고되었다.[30] 따라서 에스큘린은 황색포도상구균에 가장 좋은 항균력을 나타내었으며, 다음으로 여드름균에 대한 항균력을 보였다. 대장균에 대해서는 실험에 사용된 미생물 중 가장 낮은 항균력을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 남원·지리산권 쑥 추출물은 에스큘린의 함량이 높은 부분을 분리할 경우 여드름균 등에 대한 항균활성을 갖는 기능성 원료의 개발과 함께 화장품 성분 개발로 많이 활용할 수 있으리라 기대된다.