우수한 점증 능력과 사용감을 갖는 식물유래 화장품용 천연점증제 'BST-glucan NT1000'

 

1. 서론

일반적으로 화장품에는 작업성과 유동학적 성질 등을 조절하기 위한 기능성 첨가제로서 수용성 폴리머가 많이 사용되고 있다. 그러나 수용성 폴리머는 많은 양을 첨가해야 점증 능력을 발휘할 수 있어 화장품 제형에 제약이 따르고 피부에 도포시 사용감에 악영향을 주는 문제점이 있다.

 

Sclerotium gum은 Sclerotium rolfssi균을 사용해 배양 생산된 천연고분자로써 상업적 제품은 scleroglucan으로 불린다. β-(1-3)-D-glucose 주사슬에 β-(1-6)-D-glucose가 곁사슬인 구조의 비이온다당류로써 낮은 농도에서도 3차원 네트워크 또는 겔을 형성한다^1~2).

 

Sclerotium gum은 화장품 제형의 유화 안정화제와 점증제로서 사용되며 독성이 없고 피부에 적용했을 때 자극을 일으키지 않는 특징을 가진다. 제형내에서 뛰어난 사용감을 갖고 있어 화장품에 널리 쓰인다. 또 Sclerotium gum은 면역 관련 사이토카인을 자극해 면역 자극제로서의 역할을 한다고 보고됐다^3~5).

 

Xanthan gum은 Xanthomonas campestris균을 사용해 발효시켜서 얻은 고분자 다당류검물질을 이소프로필 알콜에 정제하고 건조해 분쇄한 것이다. β -(1-4)-D-glucose 주사슬에 두개의 glucose 잔기마다 mannose- glucuronic acid-mannose의 삼탄당이 곁사슬로 결합되어 있다^6~7). Xanthan gum은 광범위한 응용이 가능해 상업적으로 널리 인정받고 있으며 냉온수에서 빠르게 수화되어 안정적인 점도를 제공한다. 넓은 pH 범위에서 매우 안정적이며 높은 가소성 수용액을 형성한다. 고농도 사용시 약간의 피막형성 능력이 있고 유화 안정향상, 사용성 부여, 점성 부여 등의 목적으로 이용한다^6~7).

 

그림1 ‘Sclerotium gum’과 ‘Xanthan gum’ 화학식

 

 

천연고분자는 분자 구조적 특징 때문에 혼합된 고분자 용액의 경우 분자 상호간 작용을 통해 매우 다른 레올로지 거동을 가지며 이런 특징을 통해 차별화된 사용감 소재로써 사용될 수 있다¹⁾.

 

천연점증제 BST-glucan NT1000은 식품용으로 사용되는 천연 수용성 폴리머를 이용해 Sclerotium gum과 Xanthan gum의 혼합 사용에 의해 시너지 효과를 가지며 이를 통해 천연점증제의 물성을 개선했다. 또 천연 점증제 사용시 악영향을 주는 문제를 해결해 사용감을 개선하고자 했다. 본 연구를 통해 다양한 화장품 제형을 위한 천연점증제로써 BST-glucan NT1000의 가능성을 확인했다.

 

2. 천연점증제 소재 평가

2-1. 천연점증제 점도 비교

 

수용액상에서 BST-glucan NT1000과 Xanthan gum의 점도를 1~4wt.%의 농도에서 점도계를 이용해 측정했다. Sclerotium gum과 Xanthan gum의 조합비에 따라 점도와 안정도, 물성이 최적화된 조합비를 결정했다. 그 결과, Sclerotium gum과 Xanthan gum 혼합물의 시너지 효과를 관찰했다. 점증제 농도에 따른 점도를 측정한 결과, 천연점증제 BST-glucan NT1000은 Xanthan gum에 비해 3배 이상 점증능력을 갖는 것으로 나타났다(그림2).

 

그림2 BST-glucan NT1000 농도별 점도 비교

 

 

2-2. 천연점증제 pH 안정성 비교

수용액상에서 BST-glucan NT1000과 Xanthan gum의 점도를 다양한 pH에서 점도계를 이용해 측정했다. 점증제 pH에 따른 안정성을 측정한 결과, BSTglucan NT1000은 다양한 pH에서 강한 점증력을 보이며 점도 저하 없이 안정성이 유지됐다(그림3).

 

그림3 BST-glucan NT1000 pH별 안정성 비교

 

 

2-3. 천연점증제 온도 안정성 비교

수용액상에서 BST-glucan NT1000과 Xanthan gum의 성상을 실온, 45℃에서 저장하며 안정성을 측정했다. 저장조건의 따른 안정성 평가 결과, 천연점증제 BST- glucan NT1000은 저장 조건의 따른 변화없이 안정성이 유지됐다(그림4).

 

그림4 BST-glucan NT1000 저장조건별 안정성 비교

 

 

3. 천연점증제 제형 적용 평가

 

3-1. 천연점증제 적용 로션제형 안정성 평가

 

BST-glucan NT1000과 Xanthan gum을 적용한 로션제형을 제조하고 실온, 45℃에서 저장하며 안정성을 측정했다. 저장조건의 따른 안정성 평가 결과, BSTglucan NT1000은 실온에서 8주까지 성상과 색 변화 없이 안정성이 유지됐다(그림5). 또 BST-glucan NT1000을 45℃에서 안정성 평가 결과, Xanthan gum과 비교했을 때 색상변화 없이 로션제형의 안정성을 유지해 우수한 안정성을 가진 것으로 나타났다(그림5).

 

그림5 BST-glucan NT1000 적용 제형 저장조건별 안정성 비교

 

 

3-2. 천연점증제 적용 로션제형 사용감 평가

BST-glucan NT1000과 Xanthan gum을 적용한 로션제형을 제조해 사용감을 측정했다. 천연점증제 적용 로션제형의 사용감을 측정한 결과, 천연점증제 BSTglucan NT1000 적용시 Xanthan gum에 비해 부드러움과 매끄러움 부분에서 우수한 사용감을 가진 것으로 나타났다(그림6).

 

그림6 천연점증제 적용 로션제형 사용감 비교

 

또한 천연점증제 적용 로션제형의 선호도 평가 결과, 15명 중 10명이 BST-glucan NT1000을 선택해 5명이 선택한 Xanthan gum 보다 BST-glucan NT1000 적용시 우수한 사용감을 가진 것으로 나타났다(그림7).

 

그림7 천연점증제 적용 로션제형 사용감 선호도 (선호도 비교 평가 남, 여 15명)

 

 

4. 정리

BST-glucan NT1000은 식품용으로 사용되는 천연 수용성 폴리머를 이용해 섭취 가능한 화장품용 천연점 증제이다. 적은 함량으로도 우수한 점증 능력과 사용감을 가지며 Xanthan gum에 비해 3배 이상 점증능력을 가진다. 특히 화장품 제형에 적용시 사용감이 우수하고 다양한 pH 조건을 갖는 제형에서도 점도 저하가 없고 안정된 제형을 유지했다. BST-glucan NT1000은 다양한 화장품 제형을 위한 천연점증제로써 가능성과 산업적 활용 가치가 우수하다.

 

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