붕장어 껍질 발효추출물을 함유한 샴푸의 성인여성에 대한 두피 개선 효과
Effect of Scalp-Improvement on Adult Women of Shampoo Containing Extracts of Fermented Conger myriaster Peel
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Trans Abstract
In this study, the effect of a shampoo containing fermented extract of Conger myriaster peel, a specialty of Pohang, Gyeongsangbuk-do, on the scalp was evaluated. For this study, a clinical trial was conducted for about 4 weeks from July 12, 2021 to August 9, 2021 with 22 Korean adult women between the ages of 20 and 60, after applying for deliberation of the plan for human subject research to the Institutional Bioethics Committee of the OATC Skin Clinical Trial Center and receiving approval (2018071702-2107-HR-129-01) from the Institutional Bioethics Committee on July 20, 2021. The results of this study are as follows. The compliance with the research product was 99.35%, and there was significant decrease in scalp sebum, dead skin cells, and scalp soothing effects was noted after using the research product for 4 weeks. Therefore, it was judged that the value of the local specialties could be increased through various clinical trials using local specialties and that it would be possible to utilize regional specialties for product development. Development of a such product can have a positive effect on increasing income of farming households that produce local specialties, and consumers have opportunities to use cosmetics containing effective ingredients from local specialties. In addition, it is believed that it will be able to vitalize the local economy of rural areas.
I. 서 론
한국의 농촌에서는 지역개발 수단의 일환으로 지역의 독특한 자연환경과 문화, 지역특산물의 홍보 및 판매, 관광을 통해 지역 경제의 활성화를 꾀하고 있다(Kim et al., 2019). 지역특산물은 자연계로부터 얻은 식물, 동물, 광물 및 미생물과 이들의 대사산물을 의미한다(Kartal, 2007). 지역특산물을 이용한 6차 산업화에 적합한 품목 중 하나로 화장품 산업을 들 수 있는데, 화장품 산업은 화장품에 사용되는 원료산업(1차 산업), 원료로부터 화장품을 제작하는 화장품 제품 산업(2차 산업), 그리고 원료를 생산하는 농장에서 체험 또는 관광 산업과 화장품을 응용하는 미용, 에스테틱 등의 서비스 산업(3차 산업)까지 이어질 수 있다(Kim & Jung, 2020). 화장품은 정밀화학공업의 일반적인 특징인 고부가 가치성을 지니고 있는 고부가 가치 산업이며 다른 업종에 비해 기호성과 유행성이 강하고 제품의 라이프사이클이 짧아 다품종소량생산 체제를 갖추고 있어 신제품 및 신상품의 개발이 빈번한 특성을 가지고 있어(Lee, 2007), 다양한 종류의 지역특산물을 활용하여 고부가가치를 창출하는데 적합한 품목이라 할 수 있다. 특히 최근에는 화장품 성분의 안전성에 대한 관심이 높아지며 기능성 천연원료의 개발에 대한 요구가 높아지고 있으므로(Park & Kim, 2020), 이를 활용한 6차 산업화 성공 모델 개발의 가능성이 충분하다.
붕장어(Conger myriaster)는 우리나라 전 연안에서 어획되고 있지만(Kim et al., 2001) 그 중 경북 포항 영일만에서 포획되는 붕장어는 영일만의 검은돌 사이에서 성장하여 검은 빛을 띠고 있어 ‘영일만검은돌장어’라고 불리는 포항의 지역특산물이다(경북매일, 2014). 붕장어육은 aspartic acid, glutamic acid, isoleucine, leucine. lysine, arginine등이 주요 구성 아미노산으로 아미노산 조성이 우수하다(Oh et al., 1989). 모발은 시스틴을 많이 포함하고 있는 케라틴 단백질로 형성되어 있으며, 총 18종의 아미노산이 결합되어 있는 형태이고(Park & Lee, 2013) 필수지방산, 아연, 비타민 A, 비타민 D, 비타민 C, 철분 등의 미세영양소의 결핍은 탈모를 유발할 수 있다고 보고되고 있다(Choi, 2013). 붕장어 껍질에서는 지용성 비타민 vitamin A, D, E, 및 K2와 풍부한 유리 아미노산이 함유되어 있으며(Park, 2022), 붕장어 껍질의 미끈한 것은 점액 물질인 뮤신으로 단백질의 흡수를 촉진하고 위벽을 보호하는 당단백질의 일종이다(KIOST, https://blog.naver.com/kordipr/222417418026). 뮤신은 피부의 구조 형성에 관계된 성분인 콜라젠, 엘라스틴, 단백질 등 천연 복합물질인 콘드로이틴을 함유하고 있어, 피부 수분 손실을 막아주고, 상처가 난 피부를 빠르게 재생시켜 피부에 긍정적인 영향을 미친다(Ushida & Murata, 2013). 이러한 뮤신의 장점을 화장품에 접목하여 보습과 피부재생 화장품 개발이 활발하게 이루어지고 있으며 뮤신과 단일 아미노산 복합체 및 짧은 사실의 펩타이드를 이용하여 흡수력과 보습력, 항노화 기능을 가진 화장품 개발이 가능하다(KIOST, https://blog.naver.com/kordipr/222417418026). 붕장어와 관련한 연구는 식품분야에서 활발히 이루어지고 있으나 화장품 원료로서의 연구는 전무하다. 갯장어껍질 열수 추출물의 항산화 효과 연구에서 갯장어 껍질이 기능성 식품 및 화장품 원료로 이용가치가 높을 것으로 보았으며(Shin et al., 2011), Lee(2015)의 연구에서 해삼 추출물 두피개선제가 두피 개선과 탈모에 효과가 있음을 확인하였다.
과도한 두피의 피지분비 혹은 오염된 모발의 세정을 목적으로 사용되는 샴푸는 지난 수십 년 동안 일상생활에 사용되어온 생활용품, 화장품이다(Kim et al., 2022). 성별, 문화, 직업, 기후, 환경 등에 따라 일주일에 두 번, 이틀에 한 번, 하루에 한 번 등 사용빈도는 다를 수도 있지만 필수적인 소비재로 인식되어 있다(Pouradier et al., 2017). 두피 및 모발에 부착된 노폐물과 과도한 피지 등을 제거하여 청결과 피부보호를 목적으로 사용되는 기능성 샴푸가 발전하여 새로운 화장품 개발 및 상용화되기 위해서는 객관적 정량적 효능평가가 필요하다(Kim et al., 2022).
이에 따라 경북 포항 지역의 특산물인 붕장어(Conger myriaster)의 껍질을 Lactobacillus sakei과 함께 발효한 후에 부틴렌 글라이콜(butylene glycol)로 추출된 발효 추출물을 함유한 샴푸를 개발하고, 개발된 샴푸의 두피 유효성 평가에 대한 인체적용시험을 수행하여 붕장어 껍질 발효추출물의 화장품 원료로서의 적합성을 알아보고 두피이 유효성을 확인하고자 연구를 진행하였다. 본 연구에서 인체적용시험을 통해 연구제품을 두피에 4주 (28일) 동안 1일 1회 사용 후 두피 피지, 각질 개선 및 두피 진정 효과를 평가하고자 임상을 시행하였다.
II. 내용 및 방법
1. 연구대상 및 기간
본 연구의 대상자는 ㈜OATC 피부임상시험센터의 홈페이지 모집공고문을 게시하여 20-60세의 성인 여성의 신청을 받았다. 신청자 중 선정 기준에 부합하고, 제외 기준에 속하지 않는 성인 여성 22명을 대상으로 해당 연구의 목적과 내용을 충분히 설명 후 서면 동의서를 받아 평가를 실시하였다. 본 연구는 ㈜ OATC 피부임상시험센터 기관생명윤리위원회에(인간대상연구) 계획 심의 신청하여, 기관생명윤리위원회로부터 2021년 7월 8일자로 승인(2018071702-2107-HR-129-01)을 받은 후 2021년 7월 12일부터 2021년 8월 9일까지 약 4주간 임상시험을 진행하였다.
2. 실험재료 및 방법
시험 재료인 붕장어(Conger myriaster)는 경북 포항시 흥환리의 영일만검은돌장어 영어조합법인에서 구입하여 사용하였다. 구입한 붕장어(Conger myriaster)는 내장을 제거한 후 껍질을 벗기고 세척한다. 세척된 붕장어 껍질은 열풍기를 이용하여 60°C 온도에서 72시간 건조한 후 분쇄하여 분말의 형태로 만들고 미리 배양된 유산균 Lactobacillus sakei를 접종한 후 공기 차단과 차광 후 20~30°C의 환경하에서 30일간 발효를 하였다. 부틸렌 글라이콜을 넣은 정제수에 발효된 붕장어 껍질을 넣고 3일 동안 85°C 온도에서 저어준 후 0.2㎛ 필터 필름을 이용하여 여과 후 추출하여 최종적으로 붕장어 껍질 발효추출물(Lactobacillus/Eel Skin/Butylene Glycol Ferment Filtrate)을 획득하고 샴푸를 제조하는데 사용하였다. 대부분의 미생물들은 오염과 악취, 부패에 가담을 하게 되면 환경을 파괴하는 역할을 하나 미생물들을 바람직하게 알맞게 잘 사용하여 발효처리를 하게 되면 환경, 농업, 축산, 일상생활에 유용하게 사용되고 특히 의약품과 식품 및 화장품등에 활용할 수 있다(Kim et al., 2010). 이러한 미생물 중 하나인 Lactobacillus sakei는 악취유발 미생물의 생장을 억제하고 항균작용과 정균작용을 하므로(Park et al., 2017) 화장품 원료의 특이취를 최소화하기 위하여 선정하였다.
평가에 사용한 샴푸는 식품의약품안전처고시 제2015-110호(2015. 12. 29) 및 제2016-17호 (2016.2.24.)에 의거해 화장품 안전 기준을 준수하여 제조하였다. 본 연구에서 사용한 화장품은 샴푸의 형태로 제조되었으며, 다음의 <Table 1> 제시된 성분을 혼합하여 제조하였다. 샴푸의 제형과 거품 형성 정도, 사용성, 질감 등을 고려하여 붕장어 껍질 발효추출물(Lactobacillus/Eel Skin/Butylene Glycol Ferment Filtrate)을 최종적으로 10% 로 구성하였고 제조된 샴푸를 시험대상자에게 제공하여 4주(28일) 동안 아침 1회/일 사용하며, 미온수로 모발 및 두피를 충분히 적신 후 두피에 사용하도록 하였다. 1회 사용 시, 3회 펌핑을 덜어 거품을 낸 뒤 젖은 두피에 골고루 마사지하듯 세정하고 깨끗하게 헹궈내도록 하였다.
Ingredients of developed shamoo
3. 측정방법 및 도구
본 연구는 ㈜OATC 피부임상시험센터의 항온항습조건(실내 온도 2 0~2 5°C, 습도 40~60%)에서 진행되었으며(Jo, 2013), 연구대상자는 30분간 항온항습조건에서 안정을 취하고, 연구를 진행하였다. 연구 대상자들의 첫 방문 시 최근 3개월의 병력과 병용약물을 조사하였고, 이후 방문 시 약물 투여 및 복용 여부에 대해 조사하였다. 센터 방문 전 연구대상자에게 방문 당일에 샴푸 세정 후, 별도의 두발용 제품은 사용하지 않고 방문하도록 안내하였고 샴푸 후 6시간 이내에 측정을 실시하였다.
샴푸의 두피에 대한 유효성 평가는 연구제품 사용 전, 4주 사용 후의 두피 피지, 각질, 홍반 지수의 분석값을 변수로 평가하였다.
1) 피부 안전성 평가
연구대상자의 등(back)을 70% 에탄올로 닦아낸 후 건조시킨다. 붕장어 껍질 발효추출물 함유 샴푸는 멸균된 1차 증류수에 1%의 농도로 희석하여 IQ Ultimate™에 20㎕ 로딩해 피부에 고정 한 뒤 24시간 동안 피부에 부착하였다. 패치 제거 30분 후 피부과 전문의에 의한 1차 육안평가 및 문진을 진행하였고, 패치 제거 24시간 후에 2차 육안평가 및 문진을 통해 자극 반응도를 평가하였다.
2) 두피 피지 개선 효과 측정
두피 피지 개선 측정은 Sebumeter® SM 815(Courage-Khazaka electronic GmbH, Germany)(이하 Sebumeter®)를 사용하여 측정하였다. 측정은 사용 전 1회, 사용 후 1회 실시하였으며 측정 위치는 전두부의 중앙이자 양쪽 귀의 중간 지점인 백회혈자리를 측정하였다(Won, 2019). 백회혈 자리에 특수한 반투명 지질 흡수 테이프(sebumeter cassette)를 약 30초 두피에 접촉시킨 후 획득되는 유분함유량을 광학적 반사원리(Photometric reflection)로 측정하여(Suk et al., 2013) 테이프에 흡수된 단위면적당 피지량(㎍/㎠)값을 얻었다. 사용 전과 사용 후의 분석값이 통계적으로 유의하게 감소하였을 때 두피 피지가 개선됨을 의미한다. Sebumeter®는 세계에서 가장 많이 사용되는 도구이며(Beach et al., 2012; Leite et al., 2017) 국내에서도 화장품 표시·광고 실증을 위한 시험방법 가이드라인에 피지 분비 조절 평가에 대한 기기측정으로 Sebumeter® 사용이 인정되고 있다(Kim et al., 2022).
3) 두피 진정 효과 측정
두피 진정 효과 측정은 Mexameter® MX 18 (Courage-Khazaka electronic GmbH, Germany)를 사용하여 붕장어 껍질 발효추출물 샴푸 사용 전 1회, 4주 사용 후 1회 측정하였다. 측정 부위는 연구대상자의 전두부 중앙이자 양쪽 귀의 중간 지점인 백회혈 자리(Won, 2019)에 접촉하였다. 분석값은 두피의 붉은 정도를 나타내는 Erythema Index값을 사용하였고 사용 전과 비교하여 사용 4주 후 분석값이 통계적으로 유의하게 감소하였을 때 두피 진정 효과가 있음을 의미한다.
4) 두피 각질 개선 효과 측정
두피 각질 개선 측정은 Corneofix® F20(Courage-Khazaka electronic GmbH, Germany) 를 사용하여 붕장어 껍질 발효추출물 함유 샴푸 사용 전 1회, 4주 사용 후 1회 측정하였다. 연구대상자의 전두부 중앙이자 양쪽 귀의 중간 지점인 백회혈자리(Won, 2019)에 Corneofix® F20을 5초간 부착한 후 떼어내어 각질을 채취하고 Visioscan® VC 98 USB(Courage-Khazaka electronic GmbH, Germany)를 사용하여 분석하였다. 분석값은 각질 지수인 DI(Desquamation index) 값을 사용하였다. 사용 전과 비교하여 사용 4주 후 분석값이 통계적으로 유의하게 감소하였을 때 두피 각질이 개선됨을 의미한다.
4. 자료 분석
본 연구의 두피 유효성 평가는 통계 분석 프로그램을 사용하여 자료를 분석하였다. 본 연구의 유효성 분석은 연구 계획서에 따라 연구가 정상적으로 종료된 연구대상자를 대상(PP set, Per protocol set)으로 하였다. 통계 분석 프로그램은 SPSS statistic 25(SPSS, USA) software를 사용하였다. 통계 분석 방법은 사용 전후 비교의 경우 모수적 검정 방법인 Paired t-test와 비모수적 검정 방법인 Wilcoxon signed rank test를 사용하여 최종 통계처리 되었다.
III. 결과 및 고찰
두피 효능 평가에 대한 결과는 다음과 같다.
1. 연구대상자의 일반적 특성
㈜OATC 피부임상시험센터의 홈페이지 모집공고문을 게시하여 20-60세의 성인 여성의 신청을 받은 후 선정 기준에 부합하고 제외 기준에 해당되지 않아 연구에 참여하게 된 대상의 연령대는 <Table 2>와 같이 30대 1명, 40대 12명, 50대 9명으로 모두 22명이 선정되었다. 연구대상자들의 두피 피부 타입은 <Table 3>과 같이 지성피부가 12명으로 54.55%, 복합성 피부가 10명으로 45.45%로 나타났으며, 중성피부와 건성피부에 해당하는 대상자는 없었다.
General characteristics of Subjects
Skin type of Subjects
2. 피부 안전성 평가
연구대상자의 붕장어 껍질 발효추출물 함유 샴푸 사용 전후의 사용 부위를 육안<Table 4>과 문진으로 평가한 결과<Table 5>, 이상 반응은 발견되지 않았다.
Visual evaluation results
Results of questionnaire evaluation
3. 두피 피지 개선 효과 측정
붕장어 껍질 발효추출물 함유 샴푸를 사용 후 두피 피지 개선을 확인한 결과, 사용 전은 단위면적당 피지량값이 76.77이었고 사용 후 단위면적당 피지량값은 평균 61.41로 사용 전과 비교하여 4주 사용 후 20.01% 통계적으로 유의하게(p<.05) 감소하여<Table 6, Fig. 1> 두피 피지 개선에 효과가 있는 것으로 판단된다. 붕장어에 함유된 지용성 비타민 A(Park, 2022)가 피지선과 한선의 기능을 조절하는 역할(Hong et al., 2012)을 하기 때문으로 사료된다. 그 밖에 피지 개선에 효과를 보인 천연추출물로는 히비스커스추출물(Won, 2019), 동백추출물(Seo, 2014), 장미꽃잎추출물(Bae, 2018)이 있으며, Yun(2006)의 연구에서 샴푸습관 교정교육을 실시 한 그룹이 그렇지 않은 그룹과 비교하여 두피상태가 정상이 더 많음을 알 수 있는데(Yun, 2006) 샴푸 사용과 더불어 샴푸습관 교정교육을 병행한다면 더 큰 효과를 볼 수 있을 것으로 사료된다.
Measurement of improvement on scalp sebum of subject
Improvement of scalp sebum in subject.
4. 두피 진정 효과 측정
붕장어 껍질 발효추출물 함유 샴푸 사용 후 두피 진정 효과를 평가하기 위해 홍반 지수를 확인한 결과, 사용 전의 홍반 지수는 평균 123.98 이었고 4주 사용 후의 홍반 지수는 평균 119.95로 사용 전과 비교하여 4주 사용 후 3.2 5% 통계적으로 유의하게(p<.05) 감소하였다<Table 7, Fig. 2>. 이는 Kim & Yoon(2013)의 연구에서 복합발효추출물이 피부 진정과 민감도 개선에 효과가 있음을 확인한 것과 일치한다. 홍반 개선에 효과를 보인 천연추출물에는 야관문추출물(Kim & Kim, 2015), 자소엽과 어성초추출물(Oh, 2015)이 있다. Park(2011)의 연구에서 샴푸 전 육안 및 현미경으로 확인한 홍반이 샴푸 후에도 변화가 없었고, Yun(2006)의 연구에서 홍반을 띠는 예민성두피를 홈케어 할 경우 저자극 천연샴푸를 사용하여야 한다는 점에서 천연유래성분으로 제조되어진 연구제품이 두피 진정에 도움을 줄 것으로 사료된다.
Measurement of soothing effect in subject
Measurement of soothing effect in subject.
5. 두피 각질 개선 효과 측정
붕장어 껍질 발효추출물 함유 샴푸 사용 후 두피 각질 개선을 확인한 결과, 사용 전의 평균 각질 지수는 13.97이었고 4주 사용 후 평균 각질 지수는 11.15로 측정되어 20.15% 통계적으로 유의하게(p<.05) 감소하였다<Table 8, Table 9, Fig. 3>. 홍어 껍질 콜라겐 펩타이드가 피부 세포 보호 효과를 나타내 각질 개선에 효과가 있다는 선행 연구와 일치하였으며(Kim et al., 2022) 해삼, 청상어 지느러미 등 해양동물에서 추출한 성분을 이용한 두피 및 모발 화장품 사용을 통해 두피 건조와 가려움증, 트러블, 비듬 등의 개선 효과가 나타난 선행연구의 결과와 일치함을 알 수 있다(Kim, 2015; Ko, 2018). 그 외의 두피 각질 개선에 효과를 보이는 천연추출물로는 루이보스 추출물(Lee et al., 2016), 울금추출물(Seok, 2021)이 있다. Park(2011)의 연구에서 샴푸 30분 후부터 4시간 후까지 각질이 증가하다가 20시간 후까지 부분적으로 유의하게 감소하고 24시간 후에는 샴푸 이전과 각질량이 비슷해지므로 연구제품을 24시간 주기로 사용한다면 두피 각질 개선에 효과를 볼 수 있을 것으로 사료된다.
Measurement of improvement on corneous of subject
Presentative photograph on improvement of corneous in subject
Measurement of improvement on corneous of subject.
획득한 두피 각질 개선 이미지를 육안으로 확인한 결과, S10을 제외한 모든 대상자에게서 각질 개선 효과를 확인 할 수 있었다<Table 6>. 따라서 붕장어 껍질 발효추출물 함유 샴푸 사용 후 두피 각질 개선에 있어서 긍정적인 효과가 있음을 알 수 있었다. Table 6에서 보이는 사진은 하얀 부분이 각질이며 하얀 점이 많을수록 각질이 많다고 볼 수 있고 하얀 점이 적을수록 각질이 적다고 볼 수 있다. 사용 전과 4주 사용 후를 비교하여 하얀 점의 수가 줄어들수록 개선 효과가 있음을 알 수 있다.
IV. 결 론
본 연구에서는 붕장어 껍질 발효추출물(Lactobacillus/Eel Skin/Butylene Glycol Ferment Filtrate)을 함유한 샴푸가 성인 여성의 두피에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 본 연구에서는 두피가 붉고 피지 분비가 많으며 각질이 있는 22명의 참여자를 대상으로 4주(28일) 동안 붕장어 껍질 발효추출물(Lactobacillus/Eel Skin/Butylene Glycol Ferment Filtrate)을 함유한 샴푸 제품을 사용하도록 하여 사용 전·후의 두피 피지, 각질 개선 및 두피 진정 효과를 비교 평가하였다.
첫째, 붕장어 껍질 발효추출물 함유 샴푸 사용 후 두피 피지 개선을 확인한 결과, 사용 전과 비교하여 4주 사용 후 20.01% 통계적으로 유의하게(p<.05) 감소하였다.
둘째, 붕장어 껍질 발효추출물 함유 샴푸 사용 후 두피 진정 효과를 평가하기 위해 홍반 지수를 확인한 결과, 사용 전과 비교하여 4주 사용 후 3.25% 통계적으로 유의하게(p<.05) 감소하였다.
셋째, 붕장어 껍질 발효추출물 함유 샴푸 사용 후 두피 각질 개선을 확인한 결과, 사용 전과 비교하여 4주 사용 후 20.15% 통계적으로 유의하게(p<.05) 감소하였다.
넷째, 연구기간 동안 붕장어 껍질 발효추출물 함유 샴푸에 의한 중대한 피부 이상반응은 나타나지 않았다.
본 연구 결과 붕장어 껍질 발효추출물(Lactobacillus/Eel Skin/Butylene Glycol Ferment Filtrate)을 함유한 샴푸는 두피 피지, 각질 개선, 두피 진정 효과에 도움을 주는 것을 알 수 있었다. 앞으로 붕장어의 껍질 발효추출물의 구성 성분에 대한 효능을 밝히는 연구가 지속적으로 진행된다면, 화장품 소재로서 충분한 가지가 있다고 사료된다.
