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천연방부원료의 필요성 화장품은 물, 오일류가 주성분이며 미생물의 탄소원이 되는 글리세린이나 솔비톨, 질소원이 되는 아미노산 유도체, 단백질 등이 배합되어 있어 세균이나 곰팡이 등의 미생물이 생장하기 쉬운 환경을 갖추고 있다. 그러므로 화장품을 사용할 때 손이나 다른 기구를 사용함으로써 미생물에 쉽게 노출되며 미생물에 오염될 경우에는 미생물에 의한 변취, 변질, 상분리, 부패 등이 일어나 정상적으로 화장품을 사용할 수 없는 상태가 된다, 따라서 미생물로부터 화장품을 장기간 보호하기 위하여 방부제를 필수적으로 사용할 수밖에 없다.1),2) 방부제는 화장품에 첨가되어 외부로부터의 미생물 오염 발생시 미생물의 증식을 억제하고 나아가 사멸하게 함으로써 화장품을 장기간 보호해 주는 역할을 한다. 기존에 사용되고 있었던 파라벤류는널리 화장품 방부제로 사용되어 왔으나, 알러지반응 및 체내 축척 될 경우 내분비의 교란 가능성과 내성균유발의 문제점이 대두되며 최근 국내 화장품에서는 사용하지 않는다. 이러한 상황에서 천연 원료를 선호하는 소비자들의 심리가 크게 작용하여, 이를 제품에 적극적으로 반영하고자 각종 천연 방부제의 필요성을 느끼고 있지만, 천연 방부 원료의 경우 대부분 변색, 변취, 안정성 저하, 좁은 항균 스펙트럼, 제형상의 문제점, 높은 가격 등으로 인하여 상용화하는데 어려움을 겪고 있다. ㈜엑티브온은합성 방부 대체 원료 뿐만 아니라 천연 방부 대체 원료 개발을 꾸준히 해오고 있으며, 천연 글리콜(glycol)류인 천연 프로판디올(Natural Propanediol, 제품명 Activonol-3), 천연 펜틸렌글리콜(Natural Pentyleneglycol, 제품명 Activonol-5N)등을 생산, 판매하고 있다. 이번에 새롭게 소개할 원료는 뛰어난 항균 효능을 가진 천연 유래 원료로 COSMOS 인증을 받은 천연 방부 대체 원료인 ActivonolGreen-GCP이다. Activonol Green-GCP의 방부 효과 1. Activonol Green-GCP의 항균력 실험 세균(그람양성균, 그람음성균)과 효모, 곰팡이 대한 MIC(Minimum Inhibitory Concentration) 실험을 통해 ActivonolGreen-GCP의 항균력을 알아보았다. ActivonolGreen-GCP을 희석하여 제조한 다양한 농도(0.01~20%)의 상기 시료를 트립틱소이배지(TSB)와 포테이토덱스트로스배지(PDB)에 첨가하여 제조한 액상 배양액에 세균, 진균(효모와 곰팡이)을 각각 106/ml, 105/ml의 농도로 접종한 후, 이를 32℃, 25℃에서 24시간, 48시간 동안 배양하였다. 이후 접종한 초기 균주의 수를 현저히 저해하는 농도를 최소생육 저해농도(MIC)로 선정하여, 항균 효과의 정도(-/+/++/+++)를 그림1과 같이 나타냈다. 그림 1과 같이 ActivonolGreen-GCP는 세균과 효모, 곰팡이에 대해 넓은 항균 스펙트럼을 가지고 있었다. 2. Activonol Green-GCP의 방부력실험 1.2% ActivonolGreen-GCP을 사용한 에멀젼제형으로 PCPC 가이드라인 (Personal Care Products Council Technical Guidelines) 방법대로 방부실험(Challenge test)을 하였다.3) 에멀젼 25g에 대장균(ATCC8739), 스타필로코쿠스 아우레우스(ATCC6538), 슈도모나스 애루기노사(ATCC99027)의 균 액을 각 시료당 초기 농도 106 cfu(집락형성단위, colony forming unit/g) 이상이 되도록 첨가하여 혼합하였다. 이어, 30~32℃ 항온조에서 4주간 배양하면서 0일, 7일, 14일, 21일 및 28일의 간격으로 에멀젼 1g씩 취하여 생균수를측정하였다. 또한, 효모는 캔디다 알비칸스(ATCC10231), 곰팡이는 아스퍼질러스 브라실리언시스(ATCC16404)의 균 액을 각 시료당 초기 농도 105 cfu/g 이상이 되도록 첨가하여 혼합한 후 25℃ 항온조에서 4주간 배양하면서 세균과 같이 0일, 7일, 14일, 21일 및 28일의 간격으로 에멀젼 1g씩 취하여 생균수를측정하였다. 1.2% ActivonolGreen-GCP을 사용한 에멀젼제형에서의 방부 결과는 그림 2에서 나타난 것과 같이 균 접종 후 7일차에 세균, 진균 모두 사멸하는 우수한 방부 효과를 나타냈다. 또한 1.2%에서 1.8%의 ActivonolGreen-GCP을 적용한 마스크, 겔, 크림, 샴푸 제형 등 다양한 스킨케어 제형과 헤어케어제형에서 방부 실험을 하였다. 그림 3에서 보는 것과 같이 다양한 스킨 케어 제품과 헤어 케어 제품에 적용했을 때도 뛰어난 방부 효과를 나타냈다. Activonol Green-GCP의 피부 안전성 ActivonolGreen-GCP의 피부 안전성을 보기 위해 2.0% ActivonolGreen-GCP를 첨가한 마스크 솔루션 제형으로 24시간 단회첩포시험을수행하였다. 20세에서 60세의 성인 여성 피험자 33명을 대상으로 등부위에 시료를 첩포하여 24시간 후에 첩포를제거하고 피부 반응 판정 기준에 따라 홍반, 부종 등을 육안 판정하였다.4) 일차피부자극지수(Primary Cutaneous Irritation Index ; P.C.I.)와 시료의 유형을 고려하여 시험 결과를 해석하였다. 이 모든 피부자극 실험은 임상전문기관 ㈜아이이씨코리아에서수행하였고 피부과 전문의의 지도하에 진행하였다. 실험 결과 그림 4과 같이 ActivonolGreen-GCP는 무자극으로 확인되었고, 시험 도중 피부 감염이나 피부 질환 증세는 관찰되지 않았다. 또한 시료와 연관된 특이적 피부 병변과 민감성 자극 등 특이적 유해사례나 부작용도 나타나지 않았다. Activonol Green-GCP, 100% Natural 천연 방부 소재 ActivonolGreen-GCP는 MIC 항균 실험을 통해 세균과 진균에 넓은 항균 스펙트럼을 가지고 있음을 확인하였고, 1.2%에서 1.8%의 농도에서 여러 스킨 케어 제품과 헤어 케어 제품에 적용했을 때 높은 방부 효과를 나타냈다. 또한 2.0% 농도에서 피부 자극 임상 실험을 한 결과 무자극으로 나타났다. 따라서 ActivonolGreen-GCP는 피부에 안전하게 사용할 수 있는 천연 방부 대체 원료라 할 수 있다. - 제품명 : ActivonolGreen-GCP - 표시명칭(화장품) : 글리세릴 카프릴레이트, 글리세릴 운데실리네이트, 펜틸렌 글리콜 - INCI명 : Glyceryl caprylate, Glyceryl undecylenate, Pentyleneglycol - 추천 농도 : 1.2 ~1.8% - ActivonolGreen-GCP는 COSMOS인증을 받은 천연 유래 방부 대체 원료입니다. 국내특허출원번호: KR19-74117 PCT출원번호: PCT/KR2019/018672 참고문헌 1) 구정은, 화장품에 사용되는 천연방부제 연구 동향. Kor. J. Aesthet. Cosmetol., Vol. 11 No. 5, 835-844, October 2013 2) Smith CN, Alexander BR. Toxicology in Vitro . 19: 963969. 2005. 3) Personal Care Products Council Technical Guidelines 2018 Edition 4) BasketterDA, The classification of skin irritations by human patch test. Food and Chemical Toxicology, 1997, 35, 845-852.

Paradigm shift - Sustainable development 현대사회의 극심한 환경 오염과 빈부격차의 심화 등 성장 위주 경제의 한계를 마주하며,새로운 성장 패러다임으로서 지속가능발전이 부각되고 있다. 지속가능발전은 미래가치를 보존하며, 현재 세대의 요구를 만족할 수 있는 발전을 추구하는 패러다임이다.(1) 또한 이러한 상황에 맞게 소비자들의 소비 패턴도 제품의 선택과정에서 제품의 생산과정을 고려하여 선택하는 책임 있는 소비를 향해 나아가고 있다. 전세계적으로 지속가능발전에 의한 패러다임의 변화로 종래의 석유 기반 산업에 대한 대안으로 바이오 기반 산업으로 전환이 이루어지고 있으며, 기존의 화석원료 기반 화학제품인 화학소재, 연료 등의 생산에서도 바이오 공정이 연평균 18%의 속도로 빠르게 증가하고 있다. (2, 3) 1,3-Propanediol 1,3-Propanediol은 기존의 석유화학공정에서 바이오기반공정으로 전환이 이루어진 대표적인 소재로 플라스틱, 식품, 섬유 및 화장품 소재로 사용되며 해마다 사용량이 증가하고 있다.(4) 1,3-Propanediol은 PTT(Polytrimethylene terephathalate)의 전구체로 많은 양이 사용되고 있으며, 1,3-propanediol의 특성으로 인해 화장품소재로의 사용도 증가하고 있다.(5) 1,3-Propanediol은 다양한 용도의 목적으로 사용할 수 있는 멀티기능성 소재로 피부진정, 보습, 점도 증가 및 방부 부스터의 효능을 가지고 있어 화장품 소재로 사용시에 여러 이점을 가지고 있다. 하지만 기존의 바이오기반공정으로 생산된 1,3-propanediol의 경우 외래 유전자 삽입을 통한 유전자 조작 균주, 식량자원 및 GMO 유래의 원료를 사용하는 문제가 있어, 화장품 소재로서의사용을 꺼려하는 상황이다. 자사에서 다년간 연구 개발을 통해서 Non-GMO, Non-toxic 및 친환경공정을 통한 1,3-Propanediol(Activonol-3)를 생산 및 판매를 하고 있으며, 이는 지속가능개발 및 책임있는소비의 트랜드에 적합한 화장품 소재라고 할 수 있다. Safe & Sustainable 1,3-propanediol Production 발효 자사에서 생산하는 1,3-propanediol의 가장 큰 차이점 중 하나는 식량 자원 및 GMO유래 원료물질이 아닌 100% renewable 소스인 glycerol에서 발효를 통해 생산을 하는 점이다. Glycerol의 경우 다양한 산업에서 사용되는 원료 물질로 비누, 바이오 디젤 생산의 부산물로 얻어지며, 이를 사용하여 생산되어지는 1,3-propanediol의 경우 glycerol로 사용으로 인한 환경부하를 절감하여, 환경오염절감을 할 수 있는 이점이 있으며, RSPO grade의 glycerol을 사용하여 무분별한 환경파괴를 감소시키는 동시에 책임 있는 소비를 하는 소비자에게 크게 어필할 수 있다. 또한 외래유전자 삽입 등의 방법이 아닌 균주 개량 및 발효 공정 최적화를 통한 생산성을 극대화하여 안전하고 효율적인 발효공정을 통해 1,3-propanediol을 생산하고 있다. 분리정제 현재 세계적으로 1,3-propanediol을 바이오공정으로생산하기 위한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 발효 뿐만 아니라 분리정제공정에 대해서도 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 많은 분리정제 연구에서 유기용매, toxic chemical사용 및 분리정제를 위한 화학적 반응 공정 등을 통하여 분리정제공정을 연구하고 있는 실정으로 이는 고분자용 소재로서의 1,3-propanediol로는 적합할 수 있으나 화장품용 소재로서의 1,3-propanediol로는 적합하지가 않다.(6, 7, 8) 자사의 1,3-propanediol 분리정제공정은 미생물 및 고형물을 제거하는 여과공정, 여과액의 이온성물질및 염을 제거하는 전기투석 및 이온교환공정을 거쳐 고순도의 1,3-propanediol을 회수하는 증류 공정 및 취색을제거하는 활성탄 공정으로 이루어져 있으며, 1,3-propanediol의 물리적 특성에 기반하여 유기용매 및 toxic chemical사용을 하지 않은 친환경 분리정제 공정을 개발하여, 취, 색이 없는 99%이상 순도의 1,3-propanediol을 생산하고 있다. 또한 분리정제공정 최적화를 통하여 고순도의 1,3-propanediol의 회수 및 발생하는 폐수의 50%이상을 절감하였다. Multifunction of 1,3-propanediol 1. Moisturizing effect 1,3-propanediol을 양쪽에 OH- group을 가진 물질로 보습의 효과가 있으며, 화장품 용매로 많이 사용하는 1,3-BG와 비교 시 1,3-propanediol은 1,3-BG보다 높은 보습 지속 효과를 확인할 수 있었다. 2. Skin irritation effect Patch test를 통해 1,3-propanediol의 피부자극 및 피부 자극 절감 효과 실험에서 100%의 1,3-propanediol의 경우 피부자극이 없으며, phenoxyethanol 및 ethylhexylglycerin과 같이 사용시 피부자극을 P.C.I 0.14 ->0.06으로 줄여주는 것을 확인하였다. 이는 1,3-propanediol이 다른 물질에 의한 피부자극을 감소해주는 효과를 가지고 있는 것으로 판단된다. 3. Anti-microbial boosting effect a. ACTIVONOL-M with 1,3-propanediol (challenge test) ACTIVONOL-M은 자사의 혼합 방부제로 Dipropyleneglycol, Hydroxyacetophenone, Dipotassium glycyrrhizate, Caprylylglycol로 구성되어 있다. 박테리아와 Yeast에서 단독으로 사용시 14일차에서 균주가 검출되지 않았으나, 10% 1,3-propanediol과 같이 사용하였을 시 7일차에서 균주가 검출되지 않았다. 또한 mold에서 단독으로 사용한 경우 7일차에서 100 cfu/ml의 mold가 검출되었고, 10% 1,3-propanediol과 같이 사용시 7일차에서 20cfu/ml의 mold가 검출된 것을 확인하였다. 본 실험에서 ACTIVONOL-M 0.6%와 10% 1,3-propanediol의 조성으로 사용시 단독으로 사용하는 것 보다 빠르게 방부효과가 나타난 것을 확인하였다. ACTIVONOL-3, 천연 다기능 항균 부스터 Natural1,3-propanediol인 Activonol-3는 보습 효율, 피부자극저감 및 anti-microbial booster의효능을 가지고 있으며, GMO 유래 원료물질이 아닌 renewable source인 glycerol을통한 발효공정 및 toxic chemical을사용하지 않은 친환경 분리정제공정으로 생산되어, 지속가능개발 및 책임 있는 소비의 트렌드에 적합한 화장품 소재로서 지속적으로 사용량이 증가할 것으로 예상된다. Certification

관련 전문기업과 기술 상용화 첫발 [서울경제] 한국화학연구원이 천연 다기능성 소재와 슈퍼 바이오 플라스틱 제조기술을 관련 전문기업에 이전하고 상용화에 본격적으로 나선다. 한국화학연구원은 ‘공공연구기관 기술이전 성과확산대전 2019’ 행사의 일환으로 ‘천연 다기능성 소재 합성 촉매 기술’ 및 ‘친환경 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 제조기술’을 엑티브온과 일광폴리머에 각각 이전하는 기술이전 협약 체결식을 12일 서울 세종대 컨벤션센터에서 개최했다고 13일 밝혔다. ‘천연 다기능성 소재 합성 촉매 기술’은 식물에서 얻은 물질을 원료로 하여 인체에 무해한 ‘1,2-펜탄디올’을 제조하기 위한 촉매 기반의 화학적 전환기술이다. ‘1,2-펜탄디올’은 화장품과 제약 분야에서 중요한 원료로, 보습 및 항균 활성 기능이 우수해 기존 석유화학 기반의 방부제를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 유아용 제품이나 클렌징·스킨케어·헤어케어 제품 등에 사용될 수 있다. 화학연 그린탄소촉매연구센터는 기존 제조 공정과 비교해 생산비용을 1/4로 절감하면서도 수율 및 반응 선택성을 향상한 ‘1,2-펜탄디올’ 제조기술을 개발했다. 화학연 이미혜 원장은 “이 기술은 기술 상용화를 위한 전제 조건인 경제성이 높은 데다, 석유화학 원료가 아닌 식물성 원료로 제조할 수 있어 친환경적”이라며 “엑티브온과 상용화에 적극적으로 협력해 나가겠다”고 말했다. 엑티브온 조윤기 대표는 “화학연과 우리가 가지고 있는 제조기술 노하우를 접목하면 친환경 다기능 소재 분야에서 독자적 기술을 선점할 수 있을 뿐 아니라 글로벌 공급망 확대와 신시장 창출을 위한 인프라를 보유하게 될 것”이라고 기대감을 표했다. 앞으로 화학연과 엑티브온은 촉매의 대량 제조 및 고순도 정제 기술에 대한 공동연구를 수행해, 기술 상용화를 추진할 계획이다. ‘친환경 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 제조기술’은 식물성 성분인 ‘아이소소바이드’를 이용해 고강도·고내열성의 투명 바이오플라스틱을 만드는 기술이다. 화학연 바이오화학연구센터는 식물성 성분의 화학반응을 촉진하는 상전이 촉매를 이용해 아이소소바이드의 반응성을 극대화해 고강도·고내열성의 슈퍼 바이오 플라스틱을 개발했다. 이 바이오 플라스틱은 환경호르몬이 없는 것은 물론이고 비강도(단위 무게 당 강도)가 69KN·m/kg으로 강철(63KN·m/kg)보다 높다. 지금까지 학계에 발표된 바이오 플라스틱 중에서 가장 강한 것이다. 또한 고온에서 견디는 내열성도 매우 높다. 진공 기준으로 무려 300℃가 넘는 고온에서도 팽창되거나 변형되지 않고, 산소와 물리적 스트레스 조건에선 212℃를 견딜 수 있다. 화학연 이미혜 원장은 “케모포비아라는 이름으로 플라스틱에 대한 불신이 확산되고 있다”며 “아이들이 입에 가져다 대는 장난감과 젖병, 유모차 등을 안심하고 쓸 수 있는 소재로 대체하는 데 힘쓰겠다”고 말했다. 일광폴리머 이은경 대표는 “화학연과의 시너지 효과를 보일 수 있는 협력 연구를 통해서 세계적인 수준의 바이오 플라스틱을 상용화하는 데 최선을 다하겠다”고 말했다. 화학연과 일광폴리머는 향후 화학연이 보유한 친환경 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 제조기술을 기반으로 공동연구를 수행해 기술 상용화를 추진할 계획이다. /대전=박희윤기자 hypark@sedaily.com 기사 링크 : https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=102&oid=011&aid=0003665908