식물유래 항균, 항바이러스 활성 지닌 화장품 원료 'WFEC 2.0'

 

1. 서론

고추냉이는 우리나라 자생종인 Wasabia koreana Nakai와 일본이 원산지인 Wasabia japonica Matsum, 그리고 서양고추냉이인 Horseradish(Armoracia rusticana) 로 분류되어 있다. 여러 가지 ITCs 화합물들이 미생물의 생장 억제 효과를 갖고 있는데 ITCs의 주성분은 Allylisothiocyanate(AIT)이며 고추냉이에서 추출된 정유의 대부분을 차지하고 있다¹⁾.

 

서양고추냉이(Armoracia rusticana) 뿌리 추출물에 비해 고추냉이(Wasabia japonica Matsum) 뿌리 추출물이 항균 효과의 주성분인 Allylisothiocyanate를 많이 갖는 것으로 확인됐다²⁾. AIT는 맛과 향으로 인한 식욕, 소화촉진 작용 외에도 Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus oryzae, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas, Vibrio 및 Salmonella 등에 대한 항균효과도 연구됐다^3~6). 또 Streptococcus mutans 등의 구강미생물과 Helicobacter pylori 같은 위염균에 대한 항균능도 보고된 바 있다^7~8).

 

선행연구를 통해 고추냉이가 다른 천연소재에 비해 높은 항균효과를 보여주었고 이에 고추냉이 아임계 복합추출물에 발효전환기술을 적용해 광범위한 항균 스펙트럼을 보유한 항균소재(WFEC 2.0)을 개발했다.

 

(주)비에스티는 화장품용 천연방부제, 천연 자외선 차단제 등 기능성 천연원료를 개발하고 있으며 본 연구를 통해 고추냉이발효추출물(WFEC 2.0)의 항균과 항바이러스 활성을 지닌 화장품 소재로서의 가능성과 산업적 활용가치를 확인했다.

 

2. 항균 활성 평가

2-1. Streptococcus mutans – MIC test

MIC(Minimum inhibition concentration) test는 시료를 0.01%~10%의 10개 농도 구간에서 처리해 균 성장이 저해되는 최소 농도를 정하는 시험법이다. 5Log 균수 기준 처리 후 24시간 이내 균 성장을 600nm 흡광도 측정으로 평가했다.

 

충치의 원인균인 뮤탄스균에 대해 WFEC 2.0은 0.01~5% 농도구간에서 농도 의존적 항균 활성의 linearity가 확인됐으며 5~10% 농도에서는 0에 가까운 OD값을 보였다. WFEC 2.0의 최소저해농도(MIC)는 5%로 나타났다(그림1).

 

그림1 WFEC 2.0 농도별 충치균 저해능

 

 

2-2. Streptococcus mutans – MBC test

MBC(Minimum bactericidal concentration) test 는 MIC test에서 도출된 최소저해농도로 시료와 균액(5Log기준)을 3~5분간 반응시킨 뒤 시료를 washing하고 남은 균액을 한천 배지에 도말해 평가하는 시험법이다. 본 연구에서는 식약처 외용소독제 효력시험법으로 평가했으며 저해율(%) 계산과 평가는 다음과 같다.

 

저해율(%) = [대조군 균수(CFU) - 시험군 균수 (CFU)]/대조군 균수(CFU) X 100

 

충치의 원인균인 뮤탄스균에 대해 WFEC 2.0은 3% 농도에서 콜로니가 관찰됐으며 5% 농도에서는 99.9% 의 항균활성을 보여 양성대조구인 70% 에탄올과 동등한 효력을 나타냈다(그림2).

 

그림2 WFEC 2.0 충치균 항균능

 

 

2-3. Helicobacter pylori – MIC test

위염의 원인균인 파이로리균에 대해 WFEC 2.0은 0.01~0.5% 농도구간에서 농도 의존적 항균 활성의 linearity가 확인됐으며 0.5~10% 농도에서는 0에 가까운 OD값을 보였다. WFEC 2.0의 최소저해농도(MIC)는 0.5%로 나타났다(그림3).

 

그림3 WFEC 2.0 농도별 위염균 저해능

 

 

2-4. Helicobacter pylori – MBC test

위염의 원인균인 파이로리균에 대해 WFEC 2.0은 0.1% 농도에서 콜로니가 관찰됐으며 1% 농도에서는 99.9%의 항균활성을 보여 양성대조구인 70% 에탄올과 동등한 효력을 나타냈다(그림4).

 

그림4 WFEC 2.0 위염균 항균능

 

 

2-5. 기타세균과 진균 – MBC test

 

Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Aspergillusniger 균주는 30초 속공성 시험법으로 평가했다. 시료와 균액(S. aureus와 E. coli는 8Log기준, A. niger는 7Log기준)을 30초간 반응시킨 뒤 시료를 한천 배지에 도말해 평가했다.

 

WFEC 액상제형과 분말제형 등 모든 제형에서 Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Aspergillus niger에 대해 99.99% 이상 사멸됨을 확인했다. 특히 A. niger에 대해서는 Triclosan 0.3%보다 높은 사멸율을 보여 주었다(그림5).

 

그림5 WFEC 2.0 세균과 진균 항균능

 

 

3. 항바이러스 활성 평가

 

3-1. Porcine epidemic diarrhea virus(PEDV) 활성 저해력

 

Vero CCL81 cell line을 penicillin(5 units/mL) / streptomysin(5ug/mL)과 10% 우태아혈청이 첨가된 DMEM을 기본 배지로 하여 5% CO₂ 농도를 유지하며 CO₂ incubator에서 37 조건으로 배양했다. 세포독성을 평가하기 위해 세포가 배양된 배지를 전액 제거한 후 PBS로 2회 세척하고 희석된 WFEC 2.0을 100ul씩 추가했다. 이후 3일 동안 추가 배양을 실시했고 CCK-8 solution을 첨가해 반응시킨 후 450nm에서 흡광도를 측정했다.

 

항바이러스 효과 측정을 위해 WFEC 2.0과 접종농도 1MOI에 해당하는 바이러스액을 1 : 1로 1시간 반응시킨 후 세포에 접종시켰다. 바이러스 접종 3일 후에 상층액을 수거해 Reed and Muench method를 이용해 TCID₅₀ 값 측정을 실시했다.

 

WFEC 2.0의 PEDV에 대한 증식억제는 2^–10 농도에서 확인됐고 2^-11 농도 이상으로 희석된 경우에는 PEDV 억제효과가 확인되지 않았다(그림6).

 

그림6 WFEC 2.0 농도별 돼지설사병바이러스(PEDV) 저해능

 

 

3-2. Avian influenza virus (AIV) 활성 저해력

 

MDCK cell line을 penicillin(5units/mL) / streptomysin (5ug/mL)과 10% 우태아혈청이 첨가된 DMEM을 기본 배지로 하여 5% CO₂ 농도를 유지하며 CO₂ incubator에서 37 조건으로 배양했다. 세포독성의 평가와 항바이러스 효과 측정은 PEDV의 경우와 동일한 방법으로 수행했다.

 

WFEC 2.0의 AIV에 대한 증식억제는 2^–9 농도에서 확인됐고 2^-11 농도 이상으로 희석된 경우에는 AIV 억제효과가 확인되지 않았다(그림7).

 

그림7 WFEC 2.0 농도별 조류독감바이러스(AIV) 저해능

 

 

3-3. Endotoxin 정량검사

항바이러스 제제의 endotoxin 정량검사를 위해 Pierce LAL Chromogenic Endotoxin Quantitation Kit(Thermo Fisher)를 이용해 WFEC 2.0의 endotoxin 양을 측정했다. 검사법은 제품 내 프로토콜을 따랐다.

 

WFEC 2.0의 endotoxin 함량은 검출한계 이하로서 항바이러스 효능은 식물추출물에서 기인한다는 것을 확인할 수 있었다.

 

4. 정리

WFEC 2.0은 강력한 항균과 항바이러스 활성을 갖는 천연물을 이용해 아임계 추출공법과 생물전환 공법으로 제조되어 관능적 영향을 최소화한 천연 항균, 항바이러스 소재이다. 또 화장품 항균세정제, 치약, 가글, 손소독제 제형에 적용시 항균 활성이 우수해 천연 기능성 화장품 소재, 천연 치약과 천연 가글, 천연 손소독제로서의 가능성과 산업적 활용가치가 우수하다.

 

5. 제품정보

· INCI : Lactobacillus/Wasabia japonioca Root Ferment Extract, Brassica Oleracea Italica (Broccoli) Extract, Glycerin, Water
· Apperarance : Yellow liquid
· Dosage : 2~3%
· Solubility : Water soluble
· pH : 3.8±1.0 (25℃, 2% Solution)
· Authentication : HALAL, ECOCERT RM

 

문의처
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