Punica granatum powder를 활용한 블러셔의 제조 및 평가
Preparation and Evaluation of the Blusher containing Punica granatum powder
Article information
Trans Abstract
The pomegranate’s efficacies, which already known, are a strong antioxidant, anticarcinogenic, anti-inflammatory, and antibacterial. To utilize effective agents, punica granatum fruit/root/stem powder can replace artificial pigment in the color cosmetics. In this study, we prepared a blusher containing punica granatum powder (PGP) and evaluated safety, coloration, and usability. To assess the safety of samples, the patch test was performed to evaluate the occurrence of erythema on the patch area according to the criteria of ICDRG. The panels comprised 30 women(Fitzpatrick type Ⅲ) aged 20~29 years who were blusher users. For the color fixation effects, we measured color values using a spectrophotometer. The satisfaction of actual usage(colorant, persistence, spreadability) was determined by a 5-point Likert scale. As a result, there are no positive reactions from PGP blusher. The value of PGP blusher surface color was similar to control (commercial blusher containing artificial pigment). On the other hand, there were significant differences in color change after application to skin surface between PGP and control blushers (a* and b*, p<0.001). On the sensory evaluation, the satisfaction score of coloration showed that the control blusher was higher than PGP. Besides, there was no statistically significant difference in persistence and spreadability satisfaction. Base on these findings, we could suggest a possibility for the development of the blusher with PGP as a natural cosmetic ingredient.
I. 서 론
최근 유럽, 미국, 일본 등에서 식물유래 소재의 천연물이 다양한 화장품 원료로 이용되고 있으며, 국내 또한 천연물을 응용한 화장품 소재 및 제품개발이 활발하게 진행되고 있다(Son, 2004). 식물 또는 동물 유래의 천연물은 기능성 화장품 뿐만 아니라 그 유용성을 기반으로 여드름, 항염증 등의 피부 개선 관련 화장품, 피부 보습, 각질 제거 관련 화장품으로 다양하게 개발되고 있다(Lee, 2004). 천연화장품에 대한 개발 동향을 살펴보면, 초기에는 천연소재의 유용성을 기반으로 한 기초화장품류가 주요하게 나타나고 있는데, 이후로는 천연화장품의 개발 범위가 확대되어 천연 색조화장품에 대한 연구 개발이 다양하게 보고되고 있다(Kim, 2008; Kim et al., 2013; Kim, 2015; Kim & Lee, 2015).
블러셔는 피부를 생기 있게 보이거나 얼굴의 결점을 보완할 수 있는 제품으로서 건강하고 아름다운 얼굴색과 매력적인 분위기를 연출할 수 있는 제품으로 주요 제품색 범위는 핑크계열, 붉은색계열, 오렌지계열 등이 일반적이다. 현재 시판되고 있는 블러셔의 색재는 식약처 고시 화장품법 제8조 제2항의 규정에 따른 『화장품의 색소 종류와 기준 및 시험방법」에 준거한 타르색소가 사용되고 있다. 타르색소는 발색력과 경제적 효용이 뛰어나지만, 일부 타르색소의 종류에 따라서는 영유아가 사용할 수 없거나, 눈 주위에 사용 제한이 고시되는 등, 발암성 및 유전 독성 등의 인체에 대한 부작용 문제가 끊임없이 제기되고 있다(Bu et al., 2011).
천연색소는 동물성, 식물성, 광물성으로 나눌 수 있으며 합성색소에 비해 인체에 대한 무독성 및 오염물 저배출 등의 장점으로 인하여 합성색소의 대안으로 떠오르고 있다(Jung et al., 2008). 특히 자연에서 얻을 수 있는 천연색소들은 색상이 자연스럽고 은은하여 사람들에게 거부감을 일으키지 않는 장점이 있어 시각적으로 편안함을 주는 색채로써 색채 간에 조화를 만들어 준다(Lee, 2012). 반면에는 합성색소와 비교하면 생산성과 안전성, 보관상의 어려움, 재현성, 표준화의 문제 때문에 오랫동안 합성색소에 밀려있었다(Bu et al., 2012). 이러한 천연염료의 한계점에도 불구하고 색조화장품에 사용되는 합성, 타르색소의 여러 유해성이 보고되고 있어(Ha et al, 1998; et al., 1979) 이를 대체할 수 있는 천연색소의 실용적 측면의 발굴과 활용이 필요하다.
석류(pomegranate)의 학명은 Punica granatum L.이며, 지중해 연안, 이란, 파키스탄, 아프가니스탄의 지역에 분포되어 있다. Punica granatum L.의 효능은 항산화, 항암성, 항염증 등이 보고되고 있으며, 석류 열매의 추출물은 화장품 원료로 갱년기 여성의 안면홍조, 피부 건조, 피부재생 등에 효과가 있어 화장품 원료로 활용되고 있다(Jurenka, 2008; Erfaneh 2016). Punica granatum L.의 화장품 성분 활용은 주로 열매나 꽃의 추출물, seed oil 활용이 일반적이다. Punica granatum Fruit/Root/Stem power 또한 산화방지제, 피부컨디셔닝, 헤어컨디셔닝제에 적용되고 있으나 천연 색조화장품 색재로서 제품개발이 연구된 보고는 매우 미흡하다. Punica granatum podwer(PGP)는 피부 알레르기에 대한 부작용이 없으며(Bergfeld et al., 2019), 블러셔 제품의 천연색재로서 활용하기 적합한 분홍색을 띠고 있다. 또한, 항산화, 미백 효능이 보고되어 천연원료를 색재로 한 천연 색조화장품 개발에 적용이 가능한 원료이다. 이 연구에서는 punica granatum powder를 활용한 블러셔의 제형을 제조하고 합성색소를 사용한 시판제품과의 비교를 통하여 제품화 가능성을 평가하였다.
II. 재료 및 방법
1. 재료 및 블러셔 제조
합성색재의 대체원료로서 프랑스 Ennagram사의 Punica granatum Fruit/Root/Stem power (Ennagram, Pantin, France)를 구입하여 사용하였다. 블러셔 제조에 사용된 원료와 기준량은 (Table 1)과 같다. Talc, Mica, Silica 등의 bulking agent를 혼합하여 A 상을 제조하였다. B 상은 오일과 실리콘의 바인더, 방부제를 혼합하여 제조하였다. 베이스 기제는 A 상과 B 상을 믹서기로 혼합하였고, Control과 PGP 블러셔에 동일하게 적용하였다. Control은 시판 블러셔 제조에 사용되는 색료인 Titanium dioxide와 적색 202호(Lithol Rubine BCA, Cl 15850:1)를 혼합하여 제조하였다. PGP 블러셔는 합성색재의 대체원료로 punica granatum powder를 사용하였다. 제조방법은 Fig. 1과 같다.
Formulation of Blushers (unit : g)
The manufacturing process of blushers.
2. 지원자 및 연구기간
연구지원자는 20~39세 여성으로, 피부트러블이 없는 중·복합성 피부에 해당하며 피부색이 Fitzpatrick 유형 Ⅲ에 해당하는 30명을 선정하였다. 임상시험을 수행하기 위해 원광대학교 생명윤리위원회(Institution Review Board, IRB) 심사 후 연구 수행의 승인을 받았다(연구승인번호: WKIRB-202000-HR-036). IRB 승인 후 연구지원자를 대상으로 이 연구의 목적과 과정을 설명하고 2021년 10월 1일부터 10월 30일까지 첩포검사 및 사용성 평가를 수행하였다.
3. 첩포검사
블러셔 시료에 대한 피부 자극성 평가를 위해 20~39세 여성 30명을 대상으로 첩포검사를 실시하였다. 정제수를 용매로 사용하여 제조된 블러셔 화장품 시료를 10% 농도로 희석한 시험액을 적용하였다. 피험자의 상완부 안쪽을 70% 에탄올로 소독한 후 제조한 시료의 시험액을 20 ㎕씩 IQ ultraTM(Patch test chamber, Chemotechnique, Sweden) chambers에 적하하여 부착시켰다(Fig. 2). 48시간 동안 적용한 후 IQ ultraTM chambers를 제거하고 첩포 부위를 알코올 솜으로 닦아낸 후 45분 뒤 판독하였다. 판독의 기준은 국제접촉피부염연구회(International Contact Dermatitis Research Group : ICDRG)의 판정 기준(Table 2)에 따라 피부과 전문의가 육안 평가하였다.
Blushers in the finn chamber for patch test. Control: Blusher containing artificial pigments. PGP blusher: Blusher containing Punica Granatum Powder.
Standard Classification of Skin Reaction from ICDRG
4. 제품색 및 피부 발색 측정
제조한 블러셔 제품 및 피부 적용 후 발색을 측정하기 위해 분광측색계(CM-700d, Minolta, Japan)를 사용하였다. Control과 PGP 블러셔의 블러셔 제품색은 제품표면을 측정하였다.
피부 발색도 측정은 피험자의 광대뼈(zygomatic bone) 중심 부위에 블러셔를 도포 후 측색하였다. Control과 PGP 블러셔의 적용방법은 메이크업 전용 브러시(MAC # 133 small cheek brush)를 사용하여 3번 반복 도포하였다. 적용 도포량 및 도포 방법을 동일하게 유지하기 위해 연구자 1인이 30명 피험자에게 직접 블러셔를 적용하였다. 측정값은 CIE 색 공간을 이용한 L*(lightness), a*(redness), b*(yellowness) 값을 구하였으며, 측정된 데이터의 오차를 줄이기 위해 3번 반복 측정 후 평균값을 사용하였다.
5. 사용성 평가
연구지원자 30명을 대상으로 Control과 PGP 블러셔를 각각 사용하도록 한 후 각 시료에 대한 사용성을 평가하도록 하였다. 사용성에 관한 관능평가 항목은 아모레퍼시픽(2009)과 엘지생활건강(2005)을 참고하여 발색성(Colorant), 지속성(Persistence), 발림성(Spreadability)의 3항목으로 선정하여 평가하였다. 평가방법은 5점 리커트 척도법(Likert scale)을 사용하였다.
6. 자료 분석
자료 분석은 모두 유의수준 5%에서 검증하였으며, 통계처리는 SPSS for windows version 24.0 program을 이용하였다. 데이터는 평균 표준편차, 변화 값 등의 기술통계를 구하고 제조된 시료 간의 비교를 위한 t-test를 실시하였다.
III. 결과 및 고찰
제조한 블러셔 시료의 피부 알레르기 반응 평가를 위하여 첩포 검사결과, Control, PGP 블러셔의 모든 시료에서 음성(-)반응이 나타나 피부 적용에 대한 알레르기 반응이 없음을 확인하였다(Table 3), (Fig. 3). Bergfeld et al.(2019)은 Punica granatum의 fruit, flower, seed, leaf 등의 추출물을 이용한 화장품에 대한 안전성을 보고하였으나, PGP의 화장품 원료 적용에 관한 안전성 평가 결과는 없었다. 따라서 이 연구에서 PGP를 blusher로 제조한 시료의 첩포검사를 실시하였고, 그 결과 피부 알레르기에 대한 양성 반응이 나타나지 않아 피부 적용에 대한 안전성을 확인하였다.
The Results of the Patch Test for 48 hours (N=30)
Representative photo of age’s of skin reaction by human patch test
Control과 PGP 블러셔의 표면색을 측정한 결과는 Table 4와 같다. Control의 블러셔 표면색 측정결과는 명도(L*) 74.41±0.57, 적색도(a*) 27.87±0.14, 황색도(b*) –4.20±0.14이었고, PGP 블러셔는 명도 73.36±0.27, 적색도 27.04±0.30, 황색도 –4.10±0.81이었다. 두 시료의 블러셔 표면색의 측정결과는 거의 동일하게 나타났으며, CIE 값의 시각적 제시를 위해 포토샵(Adobe Photoshop CS6)을 이용하여 색을 재현한 결과 육안상으로도 차이가 거의 없었다.
The Surface Coloration of Blushers
피험자를 대상으로 Control과 PGP 블러셔를 각각 적용한 후 피부 발색을 측정한 결과는 Table 5와 같다. 피험자 30명의 본래 피부색(Skin color)을 측정한 결과, 피부색의 평균 명도(L*) 70.88±3.82, 적색도(a*) 5.81±1.20, 황색도(b*)는 13.79±3.57이었다. Control을 적용한 후 발색 측정결과는 명도 평균이 68.65± 3.14, 적색도 12.52±2.97, 황색도 7.97±2.15로 나타났다. 본래의 피부색에 비해 명도 값이 약간 낮아졌으며 적색도 값이 증가하였고 황색도 값이 감소하는 변화를 보였다. PGP 블러셔를 피부에 적용한 후 발색 측정값을 살펴보면, 명도 69.92±3.56, 적색도 7.70±1.30, 황색도 12.34±3.52로 나타났다. PGP 블러셔의 발색은 적색도의 변화가 매우 낮았으며, 황색도의 값이 Control 시료보다 크게 변화하였다. 피험자 본래의 피부색을 기준으로 Control과 PGP 블러셔의 발색에 대한 ΔE 값의 변화량을 살펴보면, Control의 경우 적색도가 Δa*=6.71로 증가하여 붉은 계열의 색상변화가 크게 나타났으며 황색도는 Δb*=-5.82로 낮아져 전체적으로 볼 부위의 피부색이 핑크계열로 변화하였다. 그러나 PGP 블러셔의 경우 적색도가 Δa*=1.89로 붉은 계열의 색상 변화가 적으며 황색도 또한 Δb*=-1.45로 색상변화가 미비하였다. 즉, Control 블러셔와 비교하였을 때 제품색의 차이는 거의 없었지만 발색의 경우 큰 차이가 나타났다. 특히 전체 색상변화 값에서 볼 수 있듯이 Control 블러셔는 ΔE=9.15로 블러셔 적용 후 발색을 살펴보면 전후 측정값이 차이가 크게 변화하지만, PGP 블러셔의 경우 ΔE=2.56 피부 발색도의 변화가 비교적 작게 나타났다.
The Coloration of Cheek after Applying Blushers
Control과 PGP 블러셔의 발색 결과를 비교 분석하였을 때, 적색도와 황색도에서 두 제품의 발색 간에 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(Table 6). 두 시료 간의 제품 표면색은 거의 같았지만, 천연색재를 사용한 PGP 블러셔가 Control에 비해 발색력이 낮게 나타났다. 이상의 결과, 발색에 있어 천연색재를 이용한 색조화장품의 경우 합성색재에 비해 색상 발현이 제한적임을 확인하였다.
The Comparison of Coloration between the Control and PGP Blusher
두 제품에 대한 사용성 평가를 시행한 결과는 Table 7과 같다. 발색성(Coloration)의 관능평가 항목에서 PGP 블러셔와 비교하면 Control의 만족도가 높게 나타났는데, 이는 피부 발색도 측정결과에서 Control의 합성색재의 발색이 천연색재에 비해 우수하게 나타나는 결과와 연관되는 결과로 해석할 수 있다. 제품의 지속성(Persistence)과 발림성(Spreadability)의 평가 항목의 경우에는 Control과 PGP 블러셔 간의 평가결과에 대한 차이가 없었다. 블러셔 제품 시료를 제조하는 과정에서 Punica granatum powder와 합성색재의 차이를 분석하기 위해 동일 제형을 이용하였고 제품의 지속성과 발림성에 동일한 베이스 제형에 대한 지속성과 발림성의 유사성으로 인하여 관능평가 결과의 차이가 나타나지 않았을 것으로 추측된다.
The Results of Sensory Evaluation in Blushers (N=30)
IV. 결 론
이 연구에서는 화장품 원료로서 천연색재인 Punica granatum powder를 이용하여 블러셔 제품을 제조하고 이를 평가하였다. 평가방법은 첩포검사와 제품색, 피부 적용 후 발색을 측정하였고, 사용성 평가로서 실제적 사용 후 관능평가를 수행하였다.
블러셔의 피부 적용에 대한 안전성을 평가하기 위해 첩포 검사를 실시한 결과, 모든 시료에서 음성(-)반응을 보여 피부 알레르기 반응에 대한 안전성을 확인하였다. 제품 기능에 해당하는 제품색과 발색을 측정한 결과 제품 표면색은 Control과 PGP 블러셔의 색상 값이 차이가 없었다. 그러나 피험자를 대상으로 두 시료를 적용 후 발색도를 측정한 결과, 시판제품과 동일하게 제조된 Control의 경우 본래의 피부색에 비해 명도와 황색도 값이 감소하고, 적색도 값이 증가하는 결과가 나타났다. 반면 PGP 블러셔의 경우 적색도 값은 증가하였으나 명도와 황색도의 변화는 매우 미비하게 나타났다. 또한, 피부색을 기준으로 ΔE 값의 변화량을 구한 결과, Control의 경우 명도, 적색도, 황색도 모두에서 큰 차이를 보였으나, PGP 블러셔의 경우 명도, 적색도, 황색도의 색상 차가 낮게 나타났다. 즉, 두 시료 간의 제품 표면색은 유사하게 제조되었으나 천연색재를 사용하여 제조한 PGP 블러셔가 발색력이 낮게 나타났다. 사용성 평가결과에서도 지속력과 발림성의 항목에서는 Control과 PGP 블러셔 간의 평가결과에 대한 차이가 나타나지 않았지만, 발색력 항목에 대한 평가가 낮게 나타나 천연 색소가 합성색소보다 색상 발현에 제한적임을 확인하였다.
결론적으로 블러셔의 색재를 천연색소인 Punica granatum powder로 대체하였을 때 제형 안정성이 우수하고, 합성 및 타르색소의 유해성에 대한 문제를 해결할 수 있지만, 색상 발현 다소 제한적임을 확인하였다. 따라서 추후 천연색재의 색상 발현을 개선할 수 있는 원료 및 제형 공정의 개발과 연구가 후속되어야 할 것이다.
