인하대 이철균 교수 해양생물공학 연구실
인하대 생명공학과 이철균 교수 연구팀이 ‘탈지미세조류 유래 항노화 및 미백용 화장료 조성물(Cosmetic composition for antiaging and whitening derived from lipid-extracted microalgae)’에 관한 특허(등록 특허 10-1945274)를 취득했다. 특허 공고일은 지난 2월 8일.
바이오 디젤을 제조하기 위해 미세조류 대량배양 기술로 지질함량이 높은 미세조류를 대량생산해옴과 동시에 지질 추출공정 후 부산물로 생산되는 탈지미세조류의 폐기문제가 발생함에 따라 이의 재활용 방안이 요구되어왔다.
이와 더불어 합성 항산화제로 널리 쓰이던 BHA(Butylated Hydroxyanisole), BHT(Butylated Hydroxytolune), 하이드로퀴논(Hydroquinone), 카테콜(Catechol) 및 DPPD(N,N-diphenyl-pp-phenylene-diamine)는 높은 경제성으로 사용되어왔으나, 인체 유해성이 보고됨에 따라 천연항산화제 발굴에 대한 요구 또한 높아져왔다.
탈지미세조류는 잔류 지질 외에 대부분 세포벽으로 이루어져있는데 세포벽은 글루코오스 다량체(Polymer)인 셀룰로오스(Cellulose)와 헤미셀룰로오스 (Hemicellulose)를 구성하는 크실로글루칸(Xyloglucan), 아라비노자이란(Arabinoxylan) 에 의해 그물망을 형성하고 있으며, 다양한 페놀성 물질의 결합체인 리그닌(Lignin)이 외부를 감싸 보호하고 있는 형태를 지니고 있다. 페놀 화합물(Phenolic compound)은 갈산(Gallic acid), 쿠마르산(Coumaric acid), 카페산(Caffeic acid), 신남산(Cinnamic acid), 페룰산(Ferulic acid)의 형태로 다가의 OH-를 가진 폴리페놀로 존재하며 천연항산화제로 활용 가능성이 높다. 항산화 활성을 나타내는 폴리페놀 성분 중 미백효과가 우수하다고 알려진 하이드로퀴논은 정상 피부의 섬유모세포에 대해 독성을 보이며 장기 사용 시 조직 갈변증 및 피부 백반증 등의 여러 부작용이 보고되어 미백 제품의 원료로서 사용이 금지되었다.
한편, 탈지미세조류는 폴리페놀 화합물을 포함한 천연 항산화제를 함유하고 있어 지질 추출시 사용된 용매에 용출되지 않은 다당체, 항산화물질 등 기능성 소재가 다량 함유되어 있어 고부가가치 식품, 화장품 및 의약품 소재로서 높은 가치가 있다. 연구팀은 바이오 디젤을 제조하기 위한 추출 공정 부산물인 탈지미세조류의 초음파 추출물을 유효성분으로 함유하는 항산화, 미백 및 항노화 효능이 우수한 화장료 조성물을 개발했다.
본래 탈지미세조류의 생리활성물질 추출은 높은 온도에서 산화가 촉진되면서 그 성질을 변형시켜 기능이 저하되는 결과를 보여 온 반면, 초음파 추출은 기존 추출법 대비 높은 추출 효율 및 효과적인 방법으로 생리활성물질의 분리와 전달을 향상시켰다. 이에 바이오디젤 공정 후 남은 탈지미세조류를 100℃ 이하 저온에서 초음파 추출법(Ultrasonic-assisted extraction, UAE)으로 경제적이면서 미백, 항산화, 항노화 및 피부재생 효능이 우수한 탈지미세조류 화장료 조성물을 개발할 수 있었다.
개발된 조성물은 제형에 있어 특별히 한정되는 바가 없기 때문에 피부에 직접 바르는 화장품 형태나 마이크로니들과 같은 피부 내부로 흡수되는 형태로도 적용가능하다. 이러한 개발 및 특허 성과는 극히 제한적이었던 탈지미세조류 추출물의 산업화 연구에 대한 고부가가치화를 가능하게 하는 결과이다.