‘바다의 우유’ 또는 ‘바다의 불로초’라 불리는 톳은 우리나라를 비롯한 일본과 중국에 주로 분포하고 있는 다년생 해조류다. 톳의 식용은 오래전부터 시작됐는데 중국의 가장 오래된 본초학서인 『신농본초경』神農本草經에 톳이 혈전을 없애고 대뇌 피로를 없앤다는 기록이 남아있다. 우리나라에서는 정약전의 『자산어보(玆山魚譜, 1814년)』에 ‘토의채土衣菜’라는 명칭으로 조리법이 기록되어 있으며 약용보다는 식품재료로 활용되어 왔다. 민간에 알려진 톳의 효능으로 칼슘·요오드·철분 등의 풍부한 무기 염류가 혈액순환을 비롯 치아와 머리털 건강에 도움을 주며, 점액질의 알긴산 성분이 몸속의 중금속 성분을 제거할 수 있다는 보고들이 있다. 또한 전문적 연구를 통해 밝혀진 톳의 바이오 활성들로는 항암, 항산화, 항균, 항바이러스, 면역조절, 신경보호, 항관절염 등이 있으며 이러한 광범위한 효능은 바다의 불로초라는 별칭에 걸맞는다 할 수 있다. 톳의 다양한 생리활성을 뒷받침하는 대표적인 활성성분으로 후코이단Fucoidan이 있다.
후코이단의 생리활성 효과
1990년대 일본인의 장수와 낮은 암 발병률의 원인을 연구하던 학자들이 일본인이 많이 먹는 다시마, 미역, 톳 등의 갈조류에 주목하면서 핵심성분인 후코이단에 대한 연구가 활성화되기 시작했다. 후코이단은 황산화 다당체로 이들 갈조류에서 전체 건조중량 기준 2~9% 전후를 차지하고 있다. 후코이단은 헤파린과 유사한 구조를 가지고 있어 헤파린을 대체할 수 있는 항응고제 물질로 연구되기도하였고, 그 밖에 항종양작용, 항산화작용, 항염증작용, 면역증강작용, 콜레스테롤 저하작용 등이 알려져 있다. 후코이단의 생리활성은 화학적 조성 및 분자량에 따라 차이가 나며, 황산기의 함량이 감소함에 따라 활성도 감소하는 것으로 알려져 있다. 최근 피부에서의 효능도 다각도로 연구되면서 피부 보호효능, 항염효능, 상처치료효능, 항노화효능, 미백효능 등이 보고되어 있다(표 1).
톳 유래 후코이단 구조와 저분자 후코이단
후코이단은 톳의 세포간 충전 물질로 일부는 세포벽 구성물질로 존재한다. 구조는 후코스FUCOSE로 불리는 다당류와 황산기가 결합한 것으로 성분조성이 복잡하여 전체구조가 완전히 밝혀져 있지 않다.
분자량은 20~1000KDa으로 광범위한 효능에도 불구하고 높은 분자량으로 인한 낮은 용해도는 생체 이용에 장애가 되고 있다. 이를 해결하기 위해 높은 분자량의 후코이단을 저분자로 분해하기 위한 여러 공정이 연구되었는데, 대표적인 방법으로 분해효소를 이용한 가수분해법이 있다. 효소를 이용한 분해의 경우 가수분해조건에서 고분자 다당체의 낮은 용해도로 인한 가수분해 효율저하 그리고 효소단가로 인한 생산비용 증가가 단점으로 꼽히기도 한다. 이를 보완할 수 있는 방법으로 산을 이용한 가수분해 방법이 있으며 우리 연구진은 이 방법을 이용하여 톳으로부터 저분자 후코이단을 얻을 수 있었다(그림 2).
톳유래 저분자 후코이단 피부 효능 연구
후코이단의 생리활성은 그 구조와 분자량에 따라 다양하게 나타나는데 저분자후코이단과 고분자 후코이단이 in vitro 수준에서 피부활성에 차이점을 보이는 지 관찰하였다.
지방줄기세포 증식효과
피하지방에 존재하는 지방줄기세포Adipose derived stem cells는 분화를 통해 지방전구세포가 되고, 이 지방전구세포는 특정한 분화시그널에 의해 다시 세포질 내 지방을 함유한 성숙한 지방세포가 된다. 신체노화에 따라 지방줄기세포의 노화도 동반되며 이로인한 지방줄기세포 활성감소는 피부노화의 한 원인이 된다. 이에 후코이단이 지방줄기세포 활성화에 영향을 미치는 지 세포증식력을 통해 알아보았다. 그 결과 저분자 후코이단의 세포증식 활성이 고분자 후코이단보다 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다(그림 3).
In vitro 항주름효과
섬유아세포Fibroblasts의 세포증식력과 콜라겐 합성능을 측정하여 후코이단의 주름개선 효능을 알아보았다. 그 결과, 섬유아세포증식은 저분자 후코이단에서 더 증가하였고, 콜라겐 생성은 고분자 후코이단에서 높은 증가 수치를 보였다. 추가로 콜라겐겔에 섬유아세포를 함께 배양한 3D모델에서 겔의 수축력에 미치는 영향을 관찰하였다. 섬유아세포의 증식 또는 섬유아세포에서 생성된 세포외기질ECM의 양이 증가할수록 겔의 수축이 잘 일어나며 이러한 수축값이 클수록 섬유아세포 활성능이 우수하다고 해석할 수 있다. 분자량 별 후코이단을 처리한 결과 저분자 후코이단의 겔 수축력이 우수하게 나타났으며 이러한 in vitro 결과들은 저분자 후코이단이 우수한 주름개선 소재로 작용할 수 있음을 제시한다(그림 4).
톳 유래 저분자 후코이단은 고분자 후코이단보다
세포증식 활성이 우수했고, 섬유아세포증식도 더 증가했다.
또한 겔 수축력이 좋아 주름개선 소재로 활용할 수 있고, 입술 거칠기와 볼륨 개선에도 효능이 있다.
In vivo 항노화 효과
저분자 후코이단이 실제 임상에서 효능을 보이는지 전문임상기관을 통해 저분자 후코이단이 포함된 에센스를 8주간 23명의 피험자(45.7±5.3세)에 적용하여 피부보습, 주름, 탄력, 처짐, 피부 밀도 변화를 관찰하였다. 그 결과 피부보습, 주름관련 파라미터 등이 4주, 8주차에 유의하게 개선되었다 (그림 5).
또한 피부 탄력과 관련된 파라미터인 Ability to return to its original state, Tiring effect, Facial contour line도 사용 4주, 8주 후 시점에서 유의하게 개선되는 결과를 확인하였다(그림 6).
In vivo 입술케어 개선효과
입술은 피부노화를 극명하게 드러내는 부위 중 하 나로 나이가 들면 볼륨이 감소하고 거칠어진다. 저분자 후코이단이 입술노화 개선에 효능이 있는지 살펴보기위해 저분자후코이단을 주성분으로한 립밤을 만 50세 이상의 성인여성 20명에게 4주간 반복 사용하게 한 후 입술개선 효능을 관찰하였다. 그 결과 제품사용 4주 후 피부거칠기를 나타내는 파라미터가 유의하게 감소하고 볼륨Volume은 유의하게 증가하여 입술거칠기와 볼륨 개선에 유의한 효능이 있음을 확인할 수 있었다(그림 7).
종합
톳은 피부에 다양한 생리활성 효과를 가지고 있으며 특히 톳 유래 저분자 후코이단은 사용성 개선과 함께 여러 항노화 타깃에 작용하여 효과적으로 피부를 개선할 수 있는 유용한 소재임을 확인했다.
※ 참고문헌(REFERENCES)은 더케이뷰티사이언스 웹사이트(www.thekbs.co.kr)에서 확인할 수 있습니다.