1 서 론

화장품은 제품 생산 시 에너지 소비가 적고, 오염물질 배출이 거의 없는 친환경 녹색산업이라는 특징이 있다. 하지만 최근 화장품에 의 한 부작용 사례가 잇따르고, 안전성에 대한 논란이 이슈화되면서 천 연유래 원료의 개발에 대한 관심이 커지고 있다. 또한 소비자들은 합 성한 화장품 원료보다는 천연 원료가 처방된 화장품을 선호하는 자연 지향적인 경향을 나타내고 있다. 이와 함께 저자극성이고, 독성이 없 는 천연 원료 개발과 이를 이용한 화장품 개발에 대한 관심이 모아지 고 있다.

일반적으로 사용되는 화장품 원료 중 베이스 오일과 계면활성제, 컨디셔닝제 등은 주로 석유계 오일로부터 화학적 합성으로 제조되는 경우가 많다. 그러나 석유계 오일은 생분해성이 떨어져 환경에 대해 유해 가능성이 있고, 제조 과정 중 사용되는 화학적 촉매 또는 용매와 같은 유해성분들의 잔류 가능성이 있어 피부 자극성 등 문제 발생의 여지가 있다. 따라서 이들 원료를 대체할 수 있는 저자극성, 무독성 및 생분해성의 친환경 화장품 원료 개발이 지속적으로 요구되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 천연 식물성 오일을 이용해 효소적 공법을 통한 친환경적이고 피부에 안전한 천연 오일 에스터를 개발하 여 화장품에 응용하려는 연구들이 시도되고 있다[1,2]. 최근 코코넛 오일로부터 폴리글리세롤과 에스터 교환 반응으로 제조한 계면활성 제가 사용되고 있다. 폴리글리세롤과 에스터 교환반응으로 만든 코코 넛 오일 에스터(INCI : coconut oil polyglycerol-6 esters)는 물에 비교 적 잘 분산되는 계면활성제의 성질을 나타낸다. 이들 오일 에스터는 자극이 거의 없고 민감한 피부에도 사용할 수 있는 계면활성제 대체 용으로 사용될 수 있다[3].

식물성 오일은 주로 3개의 지방산과 1개의 글리세롤로 이루어진 triglyceride 형태의 구조를 갖는다. 이들 지방산은 식물성 오일의 종류 에 따라 탄소사슬 길이, 이중결합의 위치와 수 등이 다르다. 대부분의 식물성 오일은 이중결합을 가진 불포화 지방산이 다량 함유되어 있다. 화장품 원료로 사용되는 오일로는 올리브 오일, 마카다미아넛 오일, 호호바 오일 및 동백 오일 등이 있다.

식물성 오일의 에스터 교환반응(transesterification)은 석유 디젤을 대체할 수 있는 친환경 원료 ‘바이오디젤’의 제조 방법으로도 이용되 고 있다[4,5]. 제조방법은 Figure 1에 나타낸 바와 같이 식물성 오일을 효소 존재 하에 알코올(예 : methanol 및 ethanol)을 이용하여 교환반 응 시키는 것이다. 이렇게 제조된 생성물에는 최종적으로 지방산 에 틸 에스터와 글리세롤 그리고 반응과정에서 중간체인 diglyceride와 monoglyceride가 생성되고, 미반응 산물인 triglyceride가 공존할 수 있 다. Diglyceride와 monoglyceride는 현재 다양한 분야에서 계면활성제 로 이용되고 있으며[6], 특히 diglyceride는 하나의 글리세롤에 두 개의 지방산이 결합되어 있는 구조로 화장품에서 유화제, 에몰리언트제, 컨 디셔닝제 등 범용적으로 사용되고 있다. 이는 제조된 오일 에스터가 유화력 뿐만 아니라 우수한 에몰리언트 효과 및 보습효과를 갖는 베 이스 오일로 활용될 수 있음을 말해준다. 에스터 교환반응에서 효소, 온도 및 반응 시간 등을 조절하여 mono-, di-, tri-glyceride 및 지방산 에스터가 적절히 공존하는 복합소재를 만들면, 이 오일 에스터 복합 소재로 석유계 오일과 계면활성제(polyethyleneglycol; PEG 등)를 대 체하여 보다 안전하고 친환경적인 화장품을 제조할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 인체에 무해한 에탄올과 올리브 오일을 에스터 교환 반응 시킴으로써 무독성의 친환경 화장품 원료를 제조하였다. 제조된 올리브 오일 에스터의 mono-, di-, tri-glyceride 및 fatty acid ethyl ester 비율은 얇은 막 크로마토그래피(TLC)를 통한 이미지 기법을 개발하 여 확인하였다. 또한 올리브 오일 에스터를 화장품에 응용하기 위해 서 오일 에스터의 물리화학적 성질(요오드가, 산가, 검화가, 불검화물, 굴절률, 비중 및 순도), 유화력, 피부 수분 보유량 및 세포 독성을 평가 하고, 화장품 소재로서 응용가능성을 조사하고자 하였다.

2 실 험

2.1 시약 및 기기

Transesterified olive oil (≥ 95.0%)은 (주)이바이오코리아로부터 공 급받았으며, 반응시간을 조절하여 2가지로 제조하였다. 반응시간이 2 h인 것은 olive oil esters S라 하고 반응시간이 6 h인 것은 olive oil esters L로 표시하였다. 상세한 제조 방법은 회사 대외비로 공개하지 않았다. TLC를 이용한 조성비 분석에서 사용된 TLC plate는 silica gel 60 F254 (25 aluminium sheets, 20 × 20 cm)를 사용하였고, 검량선 작성 을 위한 표준물질은 1-oleoyl-rac-glycerol (M7765, Sigma-Aldrich), dioleoylglycerol (D8894, Sigma-Aldrich), glyceryl trioleate (T7140, Sigma-Aldrich), ethyl oleate (55441, Sigma-Aldrich) 그리고 oleic acid (31028-01, Kanto)를 사용하였다. 요오드가, 산가, 검화가, 불검화물 측정에는 iodine monochloride (≥ 95.0%, Wako, Japan), potassium iodide (≥ 99.5%, Daejung, Korea), sodium thiosulfate (≥ 98.5%, Samchun, Korea), potassium dichromate (≥ 99.5%, Daejung, Korea), potassium hydroxide (≥ 85.0%, Junsei, Japan)를 사용하였다. 적정을 위한 페놀프탈레인 시약은 Sigma-Aldrich (Korea)를 통해 구입하였으 며, 아세트산, 에틸아세테이트, n-헥산, 에틸에테르, 클로로포름 등 각 종 용매는 시판 특급 시약을 사용하였다.

에멀전 제조에 사용된 cetearyl alcohol (Seppic, France), PEG-100 stearate (Seppic, France), glyceryl monostearate (M.S.I, Switzerland), polyglyceryl-3 methylglucose distearate (Doosan, Korea), sorbitan sesquioleate (Lonza, Switzerland), squalane (Lipoid GmbH, Switzerland), macadamia nut oil (Oleon, Belgium), dimethicone (Kokyu alcohol, Japan), vitamin E-acetate (P&G, USA), glycerin, methylpropanediol, carbopol 940, triethylamine은 한국콜마(주)에서 공급받아 사용하였다. 에멀전 제조에는 유화장치로서 T.K. Homomixer Mark II Model 2.5 (Primix, Japan)를 사용하였다.

2.2 TLC를 이용한 조성비 분석

Silica TLC plate는 아래에서 2 cm 위에서 1 cm 간격을 두고 시료를 2.0 μL씩 loading하였다. TLC 분석 시 사용한 전개 용매는 hexane : ethyl ether : acetic acid = 80 : 20 : 2 (v/v/v)을 사용하였으며[7], 전개 후 TLC plate에 staining solution (10 mL H₂SO₄ in 85 mL H₂O, and add 5 mL MeOH)이 스며들게 한 뒤 100 ℃ oven에서 30 min 동안 탄화시켜서 띠를 확인하였다. 성분 확인은 시료와 표준물질을 같이 전개시켜 띠의 R_f value를 비교하여 분석하였다. 확인된 성분들의 조 성비를 분석하기 위하여 TLC plate 상의 띠 이미지를 스캔한 후, Image J를 이용하여 피크로 변환하고 그 면적을 계산하였다(Figure 2).

2.3 물리화학적 성질

올리브 오일 에스터의 요오드가, 산가, 검화가 및 불검화물 측정은 화 장품원료기준집(2000)에 준하여 실시하였다. 굴절률은 굴절계(ATR-W2 Plus, Schmidt-Haensch, Germany)의 렌즈 위에 시료를 떨어뜨린 후, 외부의 빛을 차단하여 백색광 조사 후 측정하였다. 표준물질로 사용 된 물의 굴절률은 25 ℃에서 1.33으로 고정하였다. 비중은 대기압 하 에서 진동 튜브 밀도계(DA-505, KEM, Japan)를 이용하여 측정하였 다. 중금속 순도시험으로서 납 및 비소 함량의 측정은 화장품 안전기 준 등에 관한 규정(2017) 내 유도결합플라즈마-질량분석기법을 이용하 였다. 유도결합플라즈마-질량분석기(iCAP-Q, ThermoFisher, Germany) 는 power 1000 W, 압력 300 psi, 온도를 200 ℃로 하여, 작동시간 20 min, 정지시간 20 min으로 측정하였다.

2.4 유화력 시험

2.4.1 O/W 에멀전 제조

올리브 오일 에스터를 O/W 에멀전의 기본처방에 넣어 제조하였다 (Table 1). 제조방법은 다음과 같다. A상과 B상을 70 ℃에서 각각 용 해시킨 후, homomixer를 이용하여 다음과 같이 유화를 진행하였다. 분산된 B상에 A상을 투입 후 70 ℃, 4,000 rpm에서 3 min 동안 유화 교반을 하고, C상을 투입 후 70 ℃, 4,000 rpm에서 2 min 동안 추가로 교반하였다. 만들어진 샘플은 천천히 저어주면서 30 ℃로 냉각하였다. 총 3가지 처방으로 제조하여 유화력을 평가하였으며, 그 3가지는 계 면활성제가 모두 포함된 처방(대조군), 주 계면활성제를 제외한 처방, 그리고 모든 계면활성제를 제외한 처방이다.

2.4.2 광학현미경 관찰

올리브 오일 에스터의 유화력을 파악하기 위하여 광학현미경 관찰 을 실시하였다. 제조된 O/W 에멀전을 광학현미경(HVC-3000 PS, Hyvision, Korea)을 이용하여 400배율로 관찰하였다. 관찰 시 소량의 샘플을 슬라이드 글라스 위에 취한 다음, 커버 글라스를 그 위에 올려 놓고 일정한 힘을 부여하여 샘플의 일정한 도포를 유지하였다.

2.5 피부 수분 보유량

각질층에 대한 보습력을 평가하기 위해, 인위적으로 자극을 준 피 부에 올리브 오일 에스터를 처리했을 때의 수분량을 Corneometer CM 820 (Courage & Khazaka, Germany)으로 측정하였다. 건강한 정상 피 부의 피험자들은 보습력을 측정하기 전 20 min 동안 항온항습실(21 ± 1 ℃, 습도 50 ± 5%)에 머물게 하였다. 첫 번째 측정은 sodium lauryl ether sulfate (SLES)로 피부 자극을 유발시키기 전에 수행하였다. 그 후 8% SLES을 피부에 처리하여 피부를 자극⋅건조시켰다. SLES 을 이용한 피부 자극은 각 피험자들의 팔뚝 안쪽의 해당 특정 부위에 8% SLES 용액 2 mL를 적신 거즈를 덮어놓고 저자극성 랩으로 고정 하였다. 6 h 후에 거즈를 제거하고 난 후 2 h에 피부의 수분 보유량을 측정하였다. 그 후 피험자들은 자극을 받은 팔뚝의 특정 부위에 샘플 을 매일 아침저녁으로 5일 동안 바르도록 하였다. 샘플 처리 후 2일 및 5일째, 피부의 수분 보유량을 다시 측정하였다. 측정된 capacitance value는 0~120 사이의 arbitrary capacitance unit (A.U.)로 전환하였다.

2.6 세포독성 평가

2.6.1 세포배양

사람 각질형성 세포주인 HaCaT 세포는 Dr. Fusenig (German Cancer Research Center, DKFZ)로부터 분양받아 사용하였다. 세포배 양에 사용된 배지(Dulbecco’s modified Eagle’s medium, DMEM, Capricorn, Germany)는 10% fetal bovine serum (FBS, PAA, Austria), 1% penicillin/streptomycin, (P/S, PAA, Austria)을 혼합하여 사용하였 고, 37 ℃, 5% CO₂ 조건에서 배양하였다.

2.6.2 올리브 오일 에스터의 처리에 따른 세포독성 평가

3-(4,5-Dimethyl-2-thiazolyl)-2, 5-di-phenyl-tetrazolium bromide (MTT, Sigma, USA) assay를 이용하여 올리브 오일 에스터의 세포 독성을 평 가하였다. 살아있는 세포의 미토콘드리아는 dehydrogenase 효소를 가 지고 있는데 이 효소는 노란색의 수용성 기질인 MTT를 진청색의 비 수용성 formazan으로 변환시킨다. 따라서 생성된 formazan의 양을 측 정하면 살아있는 세포 수를 알 수 있다. 무혈청 배지에 올리브 오일 에스터를 다양한 농도별로 희석하여 24 h 동안 처리하였다. 배양 후, 배지를 모두 제거하고 0.5 mg/mL MTT용액을 각 well에 첨가하고 12 h 동안 37 ℃에 반응시켰다. 생성된 formazan을 dimethyl sulfoxide (DMSO)로 녹이고 ELISA reader (Tecan, Austria)를 이용하여 570 nm 에서 흡광도를 측정하였다.

3 결과 및 고찰

3.1 TLC를 이용한 조성비 분석

개발된 올리브 오일 에스터를 화장품에 적용하기 위해서는 이들 반 응 조건에 따른 소재 내 정확한 조성비를 알아야 한다. 올리브 오일 에스터 내에 존재하는 mono-, di-, trigyceride 및 fatty acid ethyl ester 의 조성비를 분석하는 데에는 어려움이 많다. 최근에 오일 및 그 유도 체의 분석에 gas chromatography (GC), high performance liquid chromatography (HPLC) 및 TLC를 이용하는 방법들이 시도되고 있다 [8-10]. 그중 본 연구에서는 빠르고 간편하며 경제적인 TLC 이미지 분석법을 이용하고자 하였다. 최근 분석기술이 발달함에 따라 TLC 분석방법 역시 더 정교해지면서 정성적 및 정량적인 데이터를 모두 제공할 수 있는 잠재력이 재평가 되고 있다[11]. 또한 Image Decipher- TLC, Sorbfil TLC Video densitometer 그리고 Just TLC 등의 기기와 software를 사용함으로써 정량적 분석의 어려운 단점들을 보완해 줄 수 있게 되었다[12].

3.1.1 표준물질의 검량선 작성

오일 에스터 내에 존재하는 성분들의 표준물질을 가지고 TLC를 수 행하여 검량선을 작성하였다. 그 결과 Figure 3(a)와 같이 명확한 TLC 결과를 얻을 수 있었으며, 이때 표준물질 각각의 농도 범위는 monoolein 1.5~6.0, diolein 1.0~4.0, oleic acid 0.5~2.0, triolein 2.0~8.0, ethyl oleate 1.0~4.0 mg/mL이었다. Figure 3(a)의 TLC 이미지를 이미 지 분석 프로그램을 이용하여 피크로 전환한 후, Microsoft Office Excel 2007 (Microsoft, USA)을 사용하여 그 면적을 농도에 대해 plotting하였다. 이와 같은 결과를 바탕으로 표준물질 농도를 X축으로 하 고 TLC 이미지에서 얻은 피크 면적을 Y축으로 하여 Figure 3(b)의 검 량선을 얻을 수 있었다. 이때 직선성(R²)은 모두 0.95 이상으로 양호한 상관관계를 나타내었다.

3.1.2 오일 에스터에 포함된 성분들의 조성비

위의 검량선 작성 결과를 바탕으로 오일 에스터에 포함된 성분들 각각의 함량을 측정하였다(Figure 4). 올리브 오일 에스터 내 각각의 성분들이 표준물질의 직선성을 나타내는 검량선 범위 안에 들어올 수 있도록 2가지의 농도(10, 45 mg/mL)로 제조하여 점적하였다. 각각의 성분 함량을 조사한 결과, olive oil esters S의 mono-, di-, tri-glyceride 는 각각 5.2, 24.1, 46.4%이었고, fatty acid ethyl ester는 21.9%이었다. Olive oil esters L의 mono-, di-, tri-glyceride는 각각 4.1, 24.7, 40.6% 이었고, fatty acid ethyl ester는 28.8%이었다. 이와 같이 반응시간이 증가한 olive oil esters L의 fatty acid ethyl ester 양은 6.9% 증가하였 고 triglyceride 양은 5.8% 감소하였다. 따라서 에스터 교환반응 시간 이 증가함에 따라 triglyceride의 전환률이 더 커졌음을 알 수 있다. 한 편, 표준오차는 peak 면적을 설정하는 방법 및 background noise가 나 타나는 정도 등의 차이에 의한 것으로 생각해볼 수 있다.

3.2 물리화학적 성질

오일 에스터 복합소재를 화장품 원료로서 이용하려면 새로운 원료 에 대한 조성비뿐만 아니라 화장품 원료로서 사용이 적합한지를 판단 하기 위한 기준 및 시험방법을 표준화시키는 작업이 필요하다. 우리 나라에서 화장품 및 원료 회사들은 품질관리를 위해 화장품 원료별 기준 및 시험방법에 따라 롯트별로 시험 검사하여 합격품에 대해서만 출하가 가능하도록 관리하고 있다. 본 실험에서는 ｢화장품원료기준집 (2000)｣에 화장품에 상용되고 있는 원료들과 이들의 시성치가 기재된 항목들을 참고하여, 시험항목 및 기준 설정을 위해 올리브 오일 에스 터에 적합한 기준 및 시험방법을 제시하고 실험하여 화장품에 사용할 수 있는 기준을 마련하였다.

요오드가의 측정은 불포화도에 대한 척도로서 이용되고 있으며, 일 반적으로 화장품 원료로 사용되는 올리브 오일의 경우 79~88이다. 실 험 대조군으로는 올리브 오일을 사용하였고, 올리브 오일 에스터의 요오드가를 측정한 결과를 Table 2에 나타내었다. Olive oil esters S, L 및 올리브 오일의 요오드가는 83.77, 83.78 및 81.40로 유사하게 나 타났으며, 에스터 교환반응이 불포화도에는 영향을 미치지 않는 것으 로 확인되었다. 따라서 지방산 잔기에는 화학적 변화가 없음을 알 수 있다. 또한 에스터 교환반응 시간이 다른 olive oil esters S 및 L도 요 오드가 차이가 보이지 않았는데, 이 또한 같은 이유라고 볼 수 있다.

산가는 유리지방산에 대한 척도로 이용된다. 화장품원료기준집 (2000)에서 올리브 오일의 산가 기준은 1.0 이하로 명시되어 있다. Table 2에 올리브 오일 에스터의 산가를 측정한 결과를 나타내었다. Olive oil esters S가 올리브 오일에 비해 18.2% 높은 산가를 나타내었 다. 또한 olive oil esters L이 olive oil esters S에 비해 4.9% 높은 산가 를 나타내었다. 이는 에스터 교환반응을 오래 시킬수록 오일 성분 (triglyceride 등)에서 지방산이 분해되어 지방산 잔류량이 증가하기 때 문으로 여겨진다. 그러나 모든 시료의 산가는 화장품원료기준집에 명 시되어 있는 일반적인 수치인 1.0 이하로 측정되어 화장품 소재로 사 용하기에 적합한 것으로 확인되었다.

검화가는 유지 중의 비누로 변할 수 있는 물질의 양 및 그 유지를 구성하고 있는 지방산의 분자량의 대⋅소를 표시해 주는 기준이 된 다. 올리브 오일, olive oil esters S 및 L의 검화가는 각각 201.05, 206.28 및 207.28로 유사하게 나타났다. 에스터 교환반응에 의해 지방 산 분자량이 변화하는 것은 아니므로 검화가가 큰 차이를 보이지 않 았다. 다만, 유리지방산이 많을수록 이를 중화하는데 쓰이는 KOH가 많기 때문에 검화가가 높아질 수 있다. 따라서 산가의 결과와 같이 유 리지방산이 많은 L이 S보다는 검화가가 약간 높게 측정되었다.

식물성 오일을 구성하고 있는 주요 성분은 중성 지질인 트리글리세 라이드(triglyceride)이며 식물성 오일의 약 90%를 차지하고 있다. 그 외에 인지질, 유리지방산, 무기질 및 불검화물 등이 함유되어 있다 [13]. 불검화물은 비누화 반응을 일으키지 않는 지질성분을 말하며, 주요 불검화물로는 tocopherol, phytosterol 등이 있다. 화장품원료기준 집(2000)에서 유지 원료의 불검화물 기준은 1% 미만으로 명시되어 있 다. 실험 결과, olive oil esters S의 불검화물은 0.84%, olive oil esters L의 불검화물은 0.96%이었다(Table 2). 따라서 olive oil esters S 및 L 모두 화장품 원료로 사용되기에 적합한 것으로 나타났다.

굴절률은 진공 중의 광의 속도와 물질 중의 광의 속도의 비를 나타 내며, 광선이 진공에서보다 밀도가 높은 물질을 지날 때 더 작은 각도 로 꺾이게 되어 굴절률은 1 이상이 나오게 된다. 따라서 오일의 밀도 는 공기보다 높으므로 굴절률은 항상 1 이상이 나오게 된다. 또한 매 질의 밀도는 온도에 따라 변화될 수 있으므로, 보통 굴절률은 온도에 따라 변화한다. 25 ℃에서 측정 결과, 올리브오일, olive oil esters S 및 L의 굴절률은 각각 1.467, 1.466 및 1.465으로 나타났다(Table 2). 이러한 결과로 에스터 교환반응을 시킬수록 매질의 밀도가 감소한다 는 것을 예상해볼 수 있다. 이는 밀도가 높은 triglyceride 양이 줄어들 고, 가벼운 fatty acid ethyl ester 양이 증가했기 때문으로 사료된다.

비중은 오일의 구성 지방산을 확인할 수 있는 척도로 사용되고 있 으며 저급 지방산의 함량이 많을수록, 불포화도가 높을수록 커진다. 측정 결과, olive oil esters S, L 및 올리브 오일의 비중은 각각 0.900, 0.901 및 0.897이었다. 비중 측정 결과는 불포화도에 대한 척도로서 요오드가와 마찬가지로 모두 유사하게 나타났다.

화장품 원료의 순도시험에는 중금속시험법 및 비소시험법이 사용 된다. 중금속시험법은 원료 중에 불순물로서 들어있는 중금속의 한도 시험으로 그 한도는 납(Pb)으로서 중량백만분율(ppm)로 나타낸다. 비 소시험법은 원료 중에 불순물로서 들어있는 비소의 한도시험으로 그 한도는 삼산화비소(As₂O₃)의 양으로 나타내며 보통 중량백만분율 (ppm)로 나타낸다. 화장품원료기준집(2000)에서 명시하는 오일의 중 금속 및 비소의 함량은 각각 20, 2 ppm 이하로, 각 시료의 중금속 및 비소의 함량은 Table 2에 나타내었다. Olive oil esters S의 중금속 및 비소 함량은 0.047, 0.046 ppm이었고, olive oil esters L의 중금속 및 비소 함량은 0.034, 0.048 ppm이었다. 시료 모두 기준을 만족하는 수 치를 나타내어 화장품 소재로 사용되기에 적합하다고 사료된다.

3.3 유화력 시험

올리브 오일 에스터로 제조한 O/W 에멀전의 입자 형성을 확인하기 위하여 실온에서 편광현미경 400배율로 관찰하였다(Table 3). 화장품 에 사용하는 계면활성제(glyceryl monostearate, PEG-100 stearate, polyglyceryl- 3 methylglucose distearate, sorbitan sesquioleate)와 올리브 오일 에스터로 처방된 처방 1 에멀전은 매우 작은 입자 크기와 높은 조밀도를 보였다. 주 계면활성제는 제외하고 보조 계면활성제(glyceryl monostearate, PEG-100 stearate)와 올리브 오일 에스터가 처방된 처방 2 에멀전은 주 계면활성제가 없기 때문에 처방 1의 입자보다 입자 크 기가 좀 더 크게 나타났다. 주 계면활성제 및 보조 계면활성제가 모두 없고 올리브 오일 에스터만 처방된 처방 3 에멀전은 처방 1 및 2와 비교하여 크기가 현저히 큰 입자로 나타났다. 이때 처방 3은 계면활성 제를 전혀 넣지 않은 처방임에도 불구하고 입자가 형성되는 유화가 진행되었음을 확인할 수 있었다. 이는 올리브 오일 에스터에도 유화 력을 갖는 mono-, di-glyceride가 함유되어 있기 때문으로 예상된다. 처방 1 및 2에 비해 입자 크기가 크게 형성된 이유는 입자를 둘러싸야 하는 양친매성 분자의 함량이 적어서 나타난 결과로 사료된다. 또한 에스터 교환반응 시간이 더 긴 olive oil esters L의 경우, olive oil esters S보다 더 작고 조밀한 입자를 형성하였다. 이는 TLC 조성비 분석 에서 확인했듯이, olive oil esters L의 triglyceride 함량이 더 낮아졌기 때문으로 사료된다. 반면 일반 올리브 오일을 첨가한 대조군에서는 처방 3에서 입자가 형성되지 않아 계면활성제 없이는 유화가 진행되 지 않음을 확인할 수 있었다. 결과적으로 본 연구에서 개발된 올리브 오일 에스터는 계면활성제와 베이스 오일의 복합소재로서 가능성을 나타내었다.

3.4 피부 수분 보유량

사람 피부에 올리브 오일 에스터를 처리하고 수분 보유량을 측정한 결과를 Figure 5에 나타내었다. 본 실험에서는 대조군으로 올리브 오 일을 사용하였고, 실험군으로는 오일 에스터와 일반 오일의 효과를 확실히 비교하기 위하여 에스터 교환반응시간이 긴 olive oil esters L 을 사용하였다. Figure 5에서와 같이 양쪽 팔뚝에 SLES로 피부 자극 후 피험자 피부의 수분 보유량은 올리브 오일 및 올리브 오일 에스터 L 처리하지 않은 경우는 각각 33.5% 및 34.4%만큼 현저히 감소하였 다. SLES로 자극만 된 피부는 손상 받은 표피 장벽을 자체적으로 재 생할 수 없음을 나타낸다. SLES로 자극된 피부에 오일 에스터로 처리 하면 그 피부는 수분 보유량이 증가하였다. 2일간 올리브 오일 에스터 를 처리했을 때 피부 수분 보유량은 초기 피부에 비해 8.5% 개선되었 고, 5일간 처리 후에는 13.1% 개선되었다. 이는 SLES에 의해 손상된 각질층이 오일 에스터에 의해 막이 생김으로써 수분 증발을 억제하고 diglyceride와 같은 유사 지질막 지질 성분들이 재배치되면서 수분 저 장 공간이 확대되어 보습효과가 나타나는 것으로 사료된다. 대조군으 로 올리브 오일을 사용하였고 올리브 오일로 처리된 자극 피부의 수 분 보유량을 측정한 결과 2일 후 3.5% 개선되었으나 5일 후에는 오히 려 3% 저하됨으로써 일반 오일보다 오일 에스터가 수분 보유량 회복 에 더욱 효과적이라는 결론을 낼 수 있었다. 이러한 결과는 일반 오일 (triglyceride)은 차폐효과만 갖고 있으나 오일 에스터는 diglyceride 및 monoglyceride의 양친매성 분자가 함유되어 있어 water capacity를 늘 려 가는데 기여한 것으로 사료된다.

3.5 세포독성 평가

새로운 화장품 소재를 개발하였을 때, 실제 적용에 있어서 생물학 적 안전성을 평가하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 사람 각질 형성세포주인 HaCaT 세포를 이용하여 올리브 오일 에스터의 세포독 성 평가를 수행하였다(Figure 6). Olive oil esters S 및 L을 세포독성의 차이를 확연히 나타낼 수 있는 농도 범위(0.2~200 μg/mL)에서 수행 하였다. 실험 결과, 모든 농도에서 세포 생존율이 90% 이상으로 나타 났다. 따라서 올리브 오일 에스터가 에스터 교환반응을 거친 후에도 효소나 용매에 의한 독성을 나타내지 않음을 알 수 있었다. 본 연구에 서 제시된 MTT assay 결과는 개발된 올리브 오일 에스터가 천연화장 품에 이용될 수 있는 잠재적인 무독성 복합소재라는 것을 입증하였다.

4 결 론

올리브 오일의 에스터 교환반응으로 생성된 복합소재(olive oil esters) 는 화장품에서 계면활성제 및 에몰리언트제로의 응용이 가능하 다. 따라서 본 연구에서는 화장품에의 응용을 위하여 올리브 오일 에 스터의 조성비 분석, 물리화학적 성질, 유화력, 보습력 및 세포독성에 대한 평가를 진행하였다.

결과적으로 올리브 오일 에스터는 화장품 산업에서 석유계 오일 및 합성 계면활성제를 대체할 수 있는 천연/무독성 원료로서 응용 가능 성이 있음을 시사하였다. 유화력뿐만 아니라 높은 컨디셔닝 효과 및 보습력을 갖는 베이스 오일로 이용될 수 있음을 말해준다. 또한 본 연 구에서 진행한 TLC 이미지 분석법은 에스터 교환반응 생성물의 조성 비 분석을 진행할 때 빠르고 쉽게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.