충북대학교 공업화학과 박준성 교수

서론 Introduction

인삼에 대한 기록은 중국 한(漢)대에 처음 나타났다. 이 기록을 근거로 한다고 해도 2000년이라는 시간이지만, 인삼이 사용된 것은 기록 이전부터 있을 것으로 예측되기때문에 인삼 활용의 역사는 2000년을 훨씬 넘는다고 볼 수 있다. 동북아시아 지역에서 상약(上藥)으로 오 동안 인간의 건강을 위해 기여를 해온 최고의 천연물이 이제는 아름다움의 영역에서도 인류에 기여를 하고 있다. 국내외 유수의 화장품 기업들이 기업 고유의 인삼 원료를 바탕으로 다양한 제품을 출시하여 전 세계인의 아름다움을 위해 경쟁하고 있는 것이다. 모노그래프는 하나의 사회적 단위(개인·가족·집단·지역사회 등)를 대상으로 전(全)생활과정 또는 몇 개의 측면을 그것이 놓여진 사회적 상황 속에서 상세히 기술한 기록(두산백과사전)이라 정의한다. 인삼 활용의 최초 기록이 중국 고서에 의존하고 있어 안타까운 현실에서 뷰티 영역에서 활용된 기록들을 서술하여 남기는 것은 그 의미가 매우 크다고 할수 있다. 본 리뷰에서는 인삼의 일반적인 역사적인 사실들과 화장품 영역에서의 활용에 대한 최근의 연구 결과들을 살펴보고자 한다.


인삼의 어원과 기록

인삼은 현재 영어로는 ‘진생(Ginseng)’으로 불리워지고 있다. 인삼의 어원을 살펴보면 일본(日本)에서는 ‘고라이닌징(こうらいにんじん)’으로 불리는데, ‘닌징(にんじん)’은 당근을 의미하고 ‘고라이(こうらい)’는 고려(高麗)를 의미한다. 중국(中國)에서는 인삼을 ‘런센(Renschen)’이라고 부른다. 인삼의 삼(蔘)은 우리나라 고유 언어인 ‘심’에 그 뿌리를 두고 있으며 인삼도 사람의 형태를 닮은 심이라는 의미에서 인삼(人蔘)으로 유래되었을 것으로 생각된다. ‘심’의 명칭이 어떻게 유래되었는지 자세히는 알 수 없지만 ‘심’이 중국으로 건너가 현재의 한자인 ‘蔘’으로 변천됐을 것으로 추정된다. ‘심’이 처음 등장한 문헌은 조선 성종 20년(1489년)때 편찬된 『급간이방언해(救急簡易方諺解)』로 이 문헌에서는 ‘인삼(人蔘)’이라고 기재하고 언해할 때는 ‘심’으로 번역해 기록했다.1) 어학 교재인 《노걸대언해(老乞大諺解)》에서도 인삼을 ‘심’으로 언해했다. 허준(許浚)의 《동의보감(東醫寶鑑)》 ‘인삼조’에서도 ‘人蔘’ 바로 밑에 한글로 ‘심’이라고 표기했다. 유희(柳僖)가 지은 《물명고(物名攷)》에서도 ‘심’이라 했다. ‘심’의 명칭이 어떻게 유래했는지 알 수 없지만 민족 대대로 내려오는 고유어로 인삼을 가리켜왔음을 알 수 있다.

그림 1. 인삼을 기록한 의약서들
그림 1. 인삼을 기록한 의약서들

인삼(人蔘)의 공식학명인 진생(Ginseng)은 러시아 학자 칼 안톤 메이어(Carl Anton Meyer)가 1843년 세계 식물학회에서 인삼을 ‘Panax ginseng C.A.Meyer’로 등록하면서 공식화되었다. 메이어에 앞서 1754년 식물학자 칼폰 린네는 인삼을 만병통치약이란 뜻으로 ‘Panax’라 불렀고 Panax 뒤에 잎이 다섯이라는 의미로 라틴어의 Quinque(다섯)와 Folium(잎)을 붙여 캐나다 남부에서 자란 서양삼을 ‘Panax quinquefolium’으로 명명하였다. 그 후 독일학자 니스(Nees von Fsenbeck)가 1833년 그의 저서 『Icoves Plantaum Medicinalium』에서 고려인삼을 Panax shinseng var. coraiensis Nees’라고 기술했다. 니스는 아시아에서 자라나는 인삼을 북미에서 자라나는 서양삼과는 다른 새로운 종으로 보고 ‘Panax shinseng’으로 명명하고 고려(Korea)를 의미하는 ‘coraiensis’를 뒤에 붙였다. ‘Shinseng’은 인삼의 중국 고명(古名)인 상삼(祥蔘)의 발음 ‘Xiangshen’에서 유래된 것으로 서양으로 건너가 점차 발음이 변해 Shinseng을 거쳐 ginseng으로 바뀐 것으로 추정된다. 2) 이처럼 진생의 학술용어가 중국발음에서 유래한 것은 인삼이 중국을 거쳐 서양(유럽)으로 다량 전해졌기 때문으로 생각된다. 3) 인삼에 대한 최초의 기록은 중국의 고문헌상에서 발견 되는데, 전한 원제시대(BC 33-48년)의 사유(史遊)가 지은 『급취장(急就章)』에서 여러가지 약재를 열거하는 중에 ‘삼(參)’ 이란 이름이 처음으로 나온다. 3)5)6) 이후 전한 말기 『춘추(春秋)』의 해설서인 『춘추위운두추(春秋緯運斗樞)』 및 『예기(禮記)』의 해설서인 『예위두위의(禮緯斗威儀)』 등에 인삼(人參)이라는 표현이 속속 등장한다. 아울러 인삼을 의약품으로 사용한 최초의 문헌은 중국 후한 현제시대(BC 196-200년)에 장중경이 지은 『상한론(傷寒論)』이고, 제나라 무제(BC 83-96년)때 도홍경이 지은 『신농본초경(神農本草經)』에는 인삼의 산지(山地)와 품질을 비롯하여 그 약효와 응용, 야생인삼의 자생지 등 인삼에 관한 유래 등이 기록되어 있는데 이것은 이미 그 시대에 인삼이 널리 사용되어 왔음을 알려주는 방증이라고 볼 수 있다. (그림 1) 2)3)4)


인삼 재배의 역사

인류가 처음 접한 삼은 산삼이었다. 야생에서 자라던 인삼은 약용식물로서의 가치가 높아지고 국가에서 대량으로 거두어들이면서 점차 고갈되었다. 인삼이 귀해지기 시작하면서 민중들에게 고단함을 안겨주는 식물이 되었다. 인삼에 대한 수요가 급증하면서 자연삼만으로는 충당이 어려웠다. 수요와 공급의 불균형으로 특정 지역에 부과된 삼공(蔘貢)의 양을 달성하지 못하자 이를 채우는 과정에서 많은 폐단이 발생했다. 산삼이 고갈되면서 삼폐(蔘弊)는 더욱 심해졌고 이것이 인삼 재배로 이어졌을 것으로 추측된다. 정조11년(1787년) 강계부사가 “삼폐로 주민 2만 호에서 4518호밖에 남지 않았다”고 보고한 것을 미루어 보면 산삼 주산지 주민의 고통이 얼마나 극심했는지 짐작할 수 있다. 7) 이러한 고통에서 벗어나기 위해 인삼 재배가 시도되었을 것으로 추측되지만 시기를 명확히 밝혀주는 문헌은 없다. 인삼은 오갈피나무과(두릅나무과;Araliaceae)의 다년생 초본이다. 인삼의 재배 특성을 살펴보면 반음지성(半陰地性) 식물로 높이가 60cm 정도이며, 뿌리는 땅속줄기, 주근(主根), 지근(支根) 등으로 구성 되어 있으며 분기성(分岐性)이 강한 식물이다. 가을에 파종한 인삼종자는 이듬해 3월 중순에 발근하여 4월 상순에는 땅속에서 싹이 터 4월 중순이 지나야 비로소 지상에 출현한다. 지근은 5월 상, 하순에 발생하고, 5~6월은 주근의 신장시기이며, 7~8월은 뿌리가 비대하는 생육 왕성기이다. 6년생이 되면 그 형태가 충실해져서 보통 1본당 80g 정도로 비대하고 특이하게는 300g 이상에 이르는 것도 있다. 7년생이 되면 근부(根部)의 균형이 흐트러지고 표피는 목질화되며 부패하기 쉽기 때문에 보통 6년생으로 수확한다. 3) 인삼의 형태에 대한 기록은 조선시대 광해군 5년(1613년) 허준(許浚)이 지은 『동의보감(東醫寶鑑)』에 나타나 있다. 8) ‘인삼은 세 줄기에 다섯 잎이 양(陽)을 향하고 음(陰)을 등지니 이것을 구하려면 오동나무 밑을 찾아라. 형태는 사람형체(形體)와 같고 신(申)이 있다’라고 기술되어 있다. 중국 명시대 이시진(1518-1593년)이 1596년 저술한 『본초강목(本草綱目)』을 살펴보면 인삼을 소개하면서 ‘자숙(子熟)할 때 수취(收取) 하고 10월에 하종(下種)한다’라는 기록이 나온다. 조선시대(朝鮮時代) 인삼의 재배기술이 일반화되어 중국에 전파되기까지는 약 100~200년 이상 걸릴 것으로 예상되는 바 우리나라에서 1400년 전후 고려말에 인공재배가 이미 이루어졌을 것으로 추정된다. 우리나라의 기록으로는 1687년(숙종 13년) 『승정원일기(承政院日記)』에 묘삼(苗蔘)의 기록이 처음으로 나온다. 묘삼은 인삼의 종자로 묘삼을 만든 후 다시 이식하는 방법으로 인공재배법의 핵심기술이다. 당시 기록에 묘삼이 등장하였다는 것은 인삼의 인공 재배법이 이 시대에 확립되었다는 것을 말하여 준다. 이후 1700년 초반에 가삼(家蔘) 수준으로 확대되고, 1827년(순조 27년) 서유구의 『임원경제십육지(林園經濟十六志)』에 인삼재배법이 수록된 것으로 보아 1800년 초반에 인삼의 재배법은 완전히 확립된 것으로 보인다. 또한 조선시대 인삼의 재배역사는 일본인 ‘사카우에 노보루’가 1764년 (영조 40년) 저술한 『조선인삼경작기(朝鮮人蔘耕作記)』에도 나타나는데 여기에는 종자, 토양, 해충, 재배법 등이 자세히 기술되어있고 조선인삼을 일본에서 재배하려고 시도하였다는 내용도 나온다. 9) 또한 1800년(정조 24년)에 서영보가 저술한 『죽석관유집(竹石館遺集)』에 보면 종자, 예정지, 본포관리법 등이 기술되어 있어 조선말기에 인삼 재배법은 널리 보급되었다는 사실을 알 수 있다.


인삼의 종류 및 분포

오갈피나무과 파낙스(Panax)속 식물에는 인삼을 포함해 현재 17종이 보고되어 있으며, 그 중 일반적으로 많이 알려진 종들의 형태적 특성 및 원산지는(표 1)과 같다. 인삼의 전통적인 명성과 약효에 자극되어 근래에 북미삼, 일본죽절삼, 중국삼 전칠삼, 심지어는 파낙스속 식물이 아닌 가시오가피(Eleutherococcus senticosus Maxim) 목본식물까지도 시베리아 인삼이라고 하고 있는 실정이다. 한국에서 생산되는 인삼은 뿌리 모양이 다른 삼과는 달리 사람의 모양을 닮았다 하여 ‘人’ 자를 붙여 ‘인삼(人蔘)’이라 부르고 있으며 파낙스속의 다른 종은 이와 같은 모양이 없어 ‘人’ 자를 붙이지 않고 ‘삼(蔘)’ 이라 구분하여 부르고 있다. 한국의 Panax ginseng(人蔘) 이외 중국의 Panax notoginseng(三七蔘, 田七蔘), 일본의 Panax japonicus(竹節蔘), 베트남의 Panax vetnamensis(越南蔘), 북미의 Panax quinquefolius(西洋蔘, 花旗蔘) 등으로 표기하고 있다. 파낙스속 식물이 생육할 수 있는 자연조건은 냉습한 낙엽성 산림지역으로 동계의 일정한 저온과 생장시기인 하계의 적당한 강우량 등이 유지되는 지역이다. 지구상에 인삼속 식물의 자생중심이 두 군데 있는데 하나는 동아시아 지역이고, 다른 하나는 미주북동지역으로 자생삼의 분포도는 (그림 2)와 같다. 경도상으로는 동아시아에서는 동경 85°(네팔)에서 140°(일본) 사이로 한반도와 러시아 연해주 일부 및 중국 만주지방에 국한되어 자생하며, 북미지역에서는 서경 70°에서 90° 사이에 애팔래치아 산맥을 중심으로 한 미국 동북부 및 캐나다 동남부지역에 자생한다. 위도상으로는 동아시아에서는 북위 22°에서 48°, 북미주에서는 북위 34° 에서 47°에 분포되어 있다 .10)

그림 2. 전세계 주요 파낙스속 자생지
그림 2. 전세계 주요 파낙스속 자생지
표 1. 주요 파낙스속 식물의 종류 및 특성
표 1. 주요 파낙스속 식물의 종류 및 특성

양등은 전세계에서 생산되는 주요한 파낙스속 5종의 식물에 대한 염색체를 조사하여 종간 유연성을 조사한 결과, 인삼(Panax ginseng)과 서양삼(Panax quinquefolis)은 4 배체의 염색체를 가지고 있고, 삼칠삼/전칠삼(Panax notoginseng), 죽절삼(Panax japonicus), 베트남삼(Panax vetnamensis)은 2 배체의 유전자를 보유하고 있음을 확인하였다. 전세계에 분포한 Panax속 식물은 1000 만년전 희말라야 전역 및 한반도를 포함한 아시아에 걸쳐서 광범위하게 생육하다가 600-700 만년 전 빙하기 및 간빙기를 거치면서 1차 이동이 일어나서 히말라야 지역에 서식하였던 파낙스속은 동남아시아 고산지역에서만 살아남아 베트남삼으로 생존하게 된다. 한반도를 포함한 만주 연해주 지역에 서식하였던 파낙스속은 이러한 극한 환경에서 살아남기 위하여 종의 분화를 거쳐 염색체가 2 배체에서 4 배체가 되어 생존력을 높이게 된다. 또한 이때 일부는 알래스카를 통해 북미대륙까지 이동하게 된다. 일반적으로 염색체가 2 배체에서 4 배체로 증가하면 자연의 극한환경에서 견디는 적응력이 월등하게 향상하게 된다. 이렇게 4 배체로 분화를 한 것은 유일하게 인삼과 서양삼 등 2 종뿐이었으며 나머지 죽절삼, 삼칠삼 및 베트남삼 등은 모두 2배체의 염색체를 유지하고 있다. 이후 100-200 만년 전 2차 이동이 일어나서 한반도 및 만주 연해주에 생육하는 인삼이 알래스카를 통해 북미대륙에 전달된 후 알래스카 해협이 빙하로 봉쇄되어 서양삼은 북미대륙의 분리된 환경에서 정착 생육(지역편중성)하여 서양삼으로 분화하였다고 보고하고 있다. (그림 3)1 1)

그림 3. 파낙스속의 진화 모델
그림 3. 파낙스속의 진화 모델

인삼에도 변종이 있다. 이전에는 따로 인삼을 분류하여 부르지 않았으나 1920년대에 황숙종, 청경종 및 등황숙종이 발견되면서부터 이를 구분하여 예부터 재배되는 인삼을 자경종이라고 한다. 자경종이라는 이름은 줄기가 자색이라는 의미로 황숙종이 발견되면서부터 구분적인 의미로 일반적으로 재배하고 있는 인삼을 통칭하는 이름이며, 품종적인 의미는 아니다. 황숙종이라는 명칭도 품종적인 의미는 아니다. 특징은 줄기를 비롯한 식물체 전체에 자색이 전혀 발현되지 않는 순녹색으로 자경종의 열매는 붉은 색이나 이것은 노란색이다. 황숙종계의 품종은 금풍이 있다. 청경종의 특징은 황숙종과 같이 줄기나 엽부위에 화청소 발현이 없으나 열매 색깔은 선홍색으로 자경종과 같다. 이 변종은 2007년 청선이라는 품종으로 등록되었다. 등황숙종의 특징은 열매색이 자경종 선홍색과 황숙종 노란색의 중간인 등황색이다. 이 등황숙계 품종으로는 우리나라 최초의 품종인 천풍이 있으며 2002년에 등 록되었다. 12)

그림 4. 인삼의 변종
그림 4. 인삼의 변종

인삼 가공 기술

인삼은 수삼, 백삼, 홍삼 등 모든 종류의 삼을 총칭하는 말이다. 인삼 가공의 역사는 확실하게 기록돼 있지 않다. 다만 중국 당나라 시대 이전에는 주로 생삼을 먹거나 물에 씻어 햇볕에 껍질째 말린 피부 백삼 정도를 사용했을 것으로 보인다. 생삼의 부패를 방지하기 위해 자연 건조시킨 건삼 혹은 백삼은 오래되면 부서지는 단점이 있었다. 13) 여기에서 발전한 것이 한 번 삶은 후 건조하는 방법이다. 청나라의 풍조장(馮兆張)이 저술한 《금낭비록(錦囊秘錄)》을 보면 “인삼채(人蔘採)가 있으면 비탕(沸湯)에 넣어…”라는 내용이 있다. 이는 삶은 후 건조시키는 방법을 의미한다. 또한 크고 작은 인삼을 혼합해 끓여 말린 다음 여러 개를 묶은 파삼(把蔘)은 임진왜란 때 출병한 명나라의 군대를 따라온 중국 상인으로부터 전해 졌다고 한다. 이에 앞서 명나라 말기 여진의 추장 누르하치(청 태조)가 오래 저장할 목적으로 백성에게 자삼(煮蔘) 즉 삼을 삶는 방법을 가르쳤다는 이야기도 전해 내려온다. 수삼은 땅에서 캐낸 원형 상태의 삼인데, 수분 함량이 75% 이상으로 장기 보관이 어렵다. 백삼은 수삼을 그대로 또는 껍질을 살짝 벗겨내고 말려 건조한 삼이다. 수분 함량이 15% 이하가 되도록 건조한 인삼으로 형태에 따라 직삼(直蔘), 반곡삼(半曲蔘), 곡삼(曲蔘)으로 구분한다. 홍삼은 수삼을 수증기로 찐 다음 건조시킨 담홍갈색의 인삼이다. 증삼과 건조 등의 과정을 거쳐 수분 함량이 15% 이하가 되도록 가공하는데 제조 과정 중 갈색화 반응이 일어나 짙은 갈색을 띤다. 또 물성이 단단해져 길게는 20년까지 보관이 가능하다. 중국 사람들은 홍삼이 오래될수록 효능이 좋다고 믿어 오래된 것일수록 값을 더 높게 쳐줬다. 실제로 홍삼은 시간이 흐를수록 특유의 향이 짙어진다. 태극삼은 홍삼과 백삼의 중간 상태의 제품이다. 수삼을 뜨거운 물속에 일정 시간 익힌 다음 건조해 제조한다. 표피의 색상은 담황갈색을 띠고 절단했을 때의 단면은 백삼의 절단면 색상과 유사하다. (그림 5) 7)

그림 5. 가공 기술에 의한 인삼의 분류, 백삼, 태극삼, 홍삼, 흑삼
그림 5. 가공 기술에 의한 인삼의 분류, 백삼, 태극삼, 홍삼, 흑삼

인삼 산업법 제 2조(정의)에 나타난 인삼 및 인삼류

1. “인삼”이란 오갈피나무과(科) 인삼속(人蔘屬) 식물을 말한다.

2. “수삼”(水蔘)이란 말리지 아니한 인삼을 말한다.

3. “홍삼”(紅蔘)이란 수삼을 증기나 그 밖의 방법으로 쪄서 익혀 말린 것으로서 농림축 산식품부령*으로 정하는 색상을 띠는 것을 말한다.

4. “태극삼”(太極蔘)이란 수삼을 물로 익히거나 그 밖의 방법으로 익혀서 말린 것으로서 농림축산식품부령**으로 정하는 색상을 띠는 것을 말한다.

5. “백삼”(白蔘)이란 수삼을 햇볕·열풍 또는 그 밖의 방법으로 익히지 아니하고 말린 것을 말한다.

6. “그 밖의 인삼”이란 수삼을 원료로 하여 제조한 것(제3호부터 제5호까지에 해당하는 것은 제외한다)으로서 농림축산식품부령***으로 정하는 것을 말한다.

* 제2조제3호에서 “농림축산식품부령으로 정하는 색상”이란 담적갈색·담황갈색·다갈색 또는 농다갈색을 말한다.

** 제2조제4호에서 “농림축산식품부령으로 정하는 색상”이란 담황색·백황색 또는 담갈색을 말한다.

*** 제2조제6호에서 “농림축산식품부령으로 정하는 것”이란 다음 각 호의 것을 말한다.

1) 수삼을 증기나 그 밖의 방법으로 쪄서 익혀 말린 것으로서 담흑갈색 또는 흑다갈색을 띠는 것 (이하 “흑삼”이라 한다)

2) 그 밖에 수삼을 원료로 하여 제조한 것으로서 농림축산식품부장관이 정하여 고시한 것


인삼 구성 성분

1) 사포닌계

사포닌 성분은 화학구조적으로 비당부분(4환상 혹은 5환상)에 포도당이나 과당 등 여러가지 당류가 결합되어 있는 배당체(Glycoside) 성분을 말한다. 물리화학적으로 미세한 거품을 내는 성질이 있어 비누(Sapo)에서 유래한 어원을 사용하여 이러한 성질의 화합물을 ‘사포닌(Saponin)’이라고 부른다. 이들 화합물은 식물계에 광범위하게 분포된다(750여 종 식물). 인삼 중에 들어 있는 사포닌은 거의 담마란(Dammarane)계의 트리테르펜(Triterpene) 골격 구조를 가진 사포닌으로서 인삼(Panax)속 식물에 존재하는 특유의 사포닌이다. 인삼사포닌은 비당부분(Aglycone)의 화학구조에 따라 4환성의 담마란계 사포닌과 5환성의 올레아난계 사포닌의 2종류로 크게 구분된다. 담마란계사포닌은 다시 비당부분에 붙어 있는 수산기-OH의 수에 따라 2개인 경우 프로토파낙사다이올(Protopanaxadiol)계 사포닌(이하 PPD계 사포닌이라고 함), 3개인 경우 프로토파낙사트리올(Protopanaxtriol)계 사포닌(이하 PPT계 사포닌이라고 함)으로 나뉜다. 결국 인삼 사포닌은 비당부분인 PPD와 PPT의 일정한 부위에 글루코오스(Glucose), 자일로스(Xylose), 아라비노스(Arabinose), 람노스(Rhamnose)와 같은 당류 성분이 결합을 하고 있는 화합물로서 결합된 당의 수 및 위치에 따라 각각의 개별 사포닌으로 분류된다.(그림 6) 인삼 사포닌은 보통 ‘진세노사이드(Ginsenoside)’라고 하는데, 이는 타 식물 사포닌과 구별하기 위해서 인삼(Ginseng)에서 분리된 배당체(Glycoside)란 의미로 붙여진 이름이다. 이는 보통 ‘Ginsenoside-Rx’ 등으로 명명된다. 여기서 ‘R’은 ‘Radix’ 혹은 ‘Root’ 즉 뿌리의 뜻이다. 또한 ‘x’는 인삼 추출물에 함유된 개별 성분을 분석하는 기법의 하나인 박층크로마토그래피(TLC)상에 나타나는 스폿트(Spot)의 이동 거리(Rf치)에 따라 아래쪽에서부터 위쪽으로 o, a, b, c, d, e, f, g, h 등의 순서로 사포닌 성분의 이름을 붙인 것이다(예: G-Ro, G-Ra1~3, G-Rb1~3, G-Rc. G-Rd, G-Re, G-Rf, G-Rg1~6, G-Rh1~4 등). 지금까지 인삼과 그 가공품으로부터 약 40 종 이상의 진세노사이드가 분리되어 그 화학구조가 밝혀졌다.

그림 6. Structural formulas of ginsenosides in ginseng 14)
그림 6. Structural formulas of ginsenosides in ginseng 14)

2) 비사포닌계

인삼 중에는 진세노사이드 외에도 여러 가지 약리효과를 나타내는 생리활성물질을 함유하고 있다는 것이 밝혀지고 있다. 예를 들면 항암면역증강 효과와 암환자의 식욕감퇴와 체지방분해를 유도하는 암독소호르몬(Toxohormone-L)의 작용을 저해하는 산성다당체(Acidicpolysaccharide)를 비롯해서 혈당저하 성분의 다당체 성분인 파낙산(Panaxan) 성분이 있다. 그 외에도 방사선 장해 방어효능 성분인 열안정성 단백질을 비롯해서 인슐린 유사작용 물질인 아데노신(adenosine), 파이로글루타민산(Pyroglutamic acid), 산성 펩타이드(Acidic peptide)와 암세포증식억제 성분인 폴리아세틸렌(Polyacetylenes), 항산화 효과 성분인 페놀화합물(Phenolic compounds) 등 여러 가지 비사포닌계 생리활성물질들이 발견되고 있다.


주요 인삼 진세노사이드의 피부 활성 연구

1) Ginsenoside Rb1

Rb1은 인삼의 주요 진세노사이드 성분 중 하나이며 인삼의 가공 방법에 따라 차이는 있으나 대부분의 인삼 추출물에서 약 0.4-0.5%의 농도로 존재하고 인삼의 진세노사이드 총량의 80%를 차지하고 있다. 15) 다양한 연구를 통해 피부조직에서 Rb1의 효능을 확인하였다. 주로 상처 치유(Wound healing) 촉진은 Rb1의 주요 효과이며 Monocyte chemoattractant protein-1(mcp-1) 과 Hypoxia-inducible factor-1α 와 같은 다양한 세포 신호인자의 조절을 통해 이루어 진다. 16) 기무라등은 Vascular endothelial growth factorVEGF 와 Interleukin-1β 의 발현 유도를 통한 Rb1 의 화상 상처 치유 효과를 보고 하였다. Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re 와 Rg1 등 6가지 진세노사이드중 Rb1 이 가장 강력한 효과를 보였는데 괄목할만한 내용은 연구에서 사용된 연고에 함유된 Rb1 의 함량이 10 fg/g ~ 100 pg/g 사이로 매우 낮은 농도에서 나타난 효과라는 것이다. 17)

그림 7. 진세노사이드 Rb1의 화상 상처 치유 효과에 대한 메커니즘18)
그림 7. 진세노사이드 Rb1의 화상 상처 치유 효과에 대한 메커니즘18)

카이등은 Rb1 처치 후 UV로 유도된 HaCaT 세포의 사멸 감소를 보고 하였다. UV 조사에 의한 DNA 의 변이는 보통 세포 사멸을 초래하지만 Rb1 의 처치는 UV 에 의한 사멸을 억제하는 결과를 보여 주었다. 이러한 Rb1의 효과는 Nucleotide excision repairNER 를 통한 DNA 리페어 시스템의 촉진으로 인한 효과인 것으로 확인 되었다.19 )

2) Ginsenoside Rd

Rd는 인삼에 미량 존재하지만 가장 주목받는 유효 성분 중 하나이다. 20) 배등은 Eubacterium sp. 등 인간 장내 미생물 3종을 분리하였는데 각 미생물은 대사를 통해 Rd 생산에 기여하는 것으로 확인 되었다. 21) 또한, Panax notoginseng(16ml/kg) 구강 투여 후 8시간 이후에 Rat 혈장에서 거의 1 uM의 Rd가 검출되었다. 22) 피부 관련 Rd의 효과는 항산화 및 항염 효과에서 간접적으로 확인할 수 있다. 김등은 LPS 로 유도된 RAW 264.7 세포에서 Rd 가 NO 와 PGE2(Prostaglandin E2) 의 생성을 억제하는 것을 확인 하였고 23) 이러한 결과는 iNOS, COX-2 및 NF-kb 의 활성 억제를 통해 나타나는 것임을 확인 할 수 있었다. 성등은 24) HDF(Human dermal fibroblasts)등을 활용하여 Cyclic AMP-dependent protein kinase pathway 를 통한 Rd의 상처 치유 및 보호 효과를 확인 하였다. Rd는 HDF 의 성장과 이동 수준을 크게 향상 시켰고 과산화 처치 시 세포의 생존율을 크게 상승 시켰다. 또한, Type I collagen 의 발현을 증가 시키고 MMP-1의 발현은 억제 시키는 Rd의 효과를 확인하여 피부 주름 생성을 억제할 수 있는 유효한 성분임을 확인 하였다. Rd의 탈모 방지 효과 또한 in vivo 모델을 통해 확인이 되었는데 Hair follicle 에서 p63의 발현을 촉진하는 것을 통해 세포의 성장을 가속화 하여 모발 성장이 증진 되는 것으로 확인되었다. 25) 이러한 피부 기능 개선과 관련한 Rd의 잠재적인 가능성으로 인해 많은 연구자들이 보다 경제적으로 실현 가능한 생산 방법을 확립하기 위해 Rb1, Rb2 및 Rc로부터의 생물 전환등의 다양한 시도들을 진행하고 있다. 26)

3) Ginsenoside Rg3

Rg3는 20번째 탄소 위치의 글루코스 결합이 없는 형태의 성분으로 R type과 S type의 에피머로 존재한다. 인삼 가공품인 홍삼에서 발견되며 장내 미생물에 의해 Rb1으로부터 전환되기도 한다. 발효홍삼추출물을 400mg/kg의 단위로 경구 투여하였을 때에 랫 플라즈마에서 S-Rg3의 형태로 41.7ug min/mL이 2000mg/kg 단위로 경구 투여 하였을 때 242ug min/mL이 검출되었다. 27) 임등은 Rg3가 TNF-α에 의해 활성화된 Human keratinocyte 에서 활성산소종(ROS)의 생성을 억제하며 MMP-2와 MMP-9의 생성을 저해 하는 것으로 확인 하였다. 28) 정등은 광노화의 주요한 현상으로 나타나는 산화 스트레스와 MMP-2의 활성 증가를 Rg3가 효과적으로 억제하는 것으로 보고 하였다. 특히, R type과 S type의 Rg3 에피머를 구분하여 연구를 진행하였는데 결과적으로는 s-Rg3에서만 상기 효과를 확인할 수 있어서 Rg 3의 광노화 억제 효능에서의 입체선택적인 효과를 처음으로 입증하였다. 29) 최근 박등은 UV가 조사된 HDF에서의 미토콘드리아 기능 회복의 관점에서 Rg3 의 새로운 항노화 효과를 보고하였다. Rg3 적용시 ROS 생성 억제를 통한 산화 스트레스 감소, 세포의 성장과 생존 및 분화의 증가등이 ERK, AKT/PKB를 포함하는 경로를 통해 확인되었다. 또한, 콜라젠과 엘라스틴 같은 ECM 단백질의 수준이 증가하였고 MMP-2와 MMP-3와 같은 콜라겐분해효소의 기능은 억제 되는 것으로 확인 되었다. UV 노출시 미토콘드리아로부터 분비되는 세포사멸전구체인 Cytochrome-c 양이 감소하고 ATP 양이 회복되는 효과가 Rg3 처치로 인해 확인되어 미토콘드리아의 기능 회복에 효과가 있는 것으로 확인하였다. 30) 황등은 지방세포 분화 억제를 통한 Rg3의 항비만 효과를 보고하였다. 이러한 효과는 AMPK(AMP-activated protein kinase) 활성화 및 PPAR-γ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma)의 활성화를 억제하는 것을 통해 확인되었다. 31) 이러한 Rg3의 항노화 및 항비만 효과와 관련하여 Rg3를 제조하기 위한 다양한 시도들이 진행되고 있다. Yang 등은 32) Microbacterium esteraromaticum 으로부터 만들어진 재조합 β-글루코시다제를 사용하여 Rb1으로부터 Rg3를 생물 전환하는데 성공하였다.

그림 8 Changes in mitochondrial activity and morphology by RG3 treatment after UV exposure. 30)
그림 8 Changes in mitochondrial activity and morphology by RG3 treatment after UV exposure. 30)

4) Compound K

Compound K(20-O-b-D-glucopyranosyl-20(S)-protopanaxadiol, CK)는 장내 미생물에 의해 생성되는 인삼 사포닌의 대사산물이다. 인삼 추출물을 섭취하였을 때(150mg/kg-day) 24시간 내에 사람 urine에서 CK가 약 0.2ug/mL 농도로 확인된다. CK의 생성 메커니즘은 1998년 코바시 그룹에 의해 처음 확인되었는데, 코바시는 Eubacterium sp. A-44와 같은 가수분해 박테리아에 의해 Rb1의 경구 투여 후 CK가 검출된다고 보고한 이후 다양한 방법으로 CK의 제조가 진행되고 있다. 33) 실제로, 발효된 한국 홍삼 추출물을 건강한 한국 사람에 경구 투여한 후 CK의 혈장 농도가 증가된 것으로 보고되었다. 34) 피부 관련 효능 보고에 있어서는 최근에 다양한 결과들이 제시되고 있다. 리우등은 UVA가 조사된 HDF에서 증가된 MMP-1의 활성과 단백질 수준을 CK의 처리로 감소시키는 것으로 확인했고 억제된 Type I collagen의 생성은 오히려 증가 시키는 것으로 확인이 되었다. 35) 카오등은 UV 조사로 유도된 HaCaT의 apoptosis를 DNA 리페어를 통해 억제하는 것으로 확인하였고 이를 통한 CK의 세포 보호 효과를 보고 하였다. 이러한 효과는 XPC와 ERCC1과 같은 NER 복합체의 구성 요소들의 발현을 증가시키는 것으로부터 기인한다.36 ) Hyaluronic acid synthase(HAS)는 히알루론산(HA)를 생성하며 피부 보습 유지에 주된 역할을 담당한다. 김등은 cDNA 마이크로어레이 기술을 활용하여 CK가 처치된 HaCaT 세포에서 100개의 전사체 발현 변화 정도를 조사하였는데 HAS 2 유전자의 발현이 크게 증가하였고 노화 피부에서의 HA의 합성에 의해 HA 함량이 증가하게 되었다. 37) 이후 임등은 CK의 HA 합성증가효능의 메커니즘을 확인하였는데 Src-dependent Akt와 ERK의 활성화에 의해 증가가 되고E GFR 또는 Ca2+ 변화는 없다는 것을 보고 하였다. 38) 피부 염증은 염증성 사이토카인과 할로젠화타이로신이 단백질 변성을 증가 시키기 때문에 피부 노화와 밀접한 관련이 있다. 이등은 CK 가 TNF-a로부터 유도된 MMP-1의 분비를 억제한다고 보고하였고 이것은 c-SRC/EGFR 의존성 ERK/AP-1 경로의 비활성화에 의해 조절되는 것으로 보고하였다. 39) CK 역시 다양한 효능적 가능성 때문에 우수한 화장품 소재로 관심을 받고 있고 다양한 안정화 기술이 접목되어 원료화가 진행된 상태이다. CK는 천연으로 존재하지 않기 때문에 미생물 또는 효소를 활용한 바이오컨버젼을 통해 인삼 추출물 또는R b1 성분으로부터 얻어지고 있다.

그림 9. Biotransformation to compound K 40)
그림 9. Biotransformation to compound K 40)

결어

화장품 성분사전에서 검색한 인삼 관련 화장품 소재의 개수가 90개에 달한다.(2019년 5월 기준) 인류 건강을 위해 오랜 기간 동안 동양의학의 주요 처방으로 활용된 인삼이 홍삼, 백삼, 태극삼 및 흑삼의 가공된 형태의 몇 가지 소재로 활용된 것에 비하면 뷰티 영역에서의 인삼의 활용은 매우 다양하다고 볼 수 있다. 화장품 소재는 감성적인 요인을 무시할 수 없는 감성 융합 기술의 영역이다. 융합의 시대에 인삼의 모노그래프를 통해 기록된 다양한 히스토리적인 요소들이 최근의 첨단 기술과 결합하여 어떠한 인삼 소재가 새롭게 등장할지 기대가 된다.


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