왜 방부제가 필요한가?
방부제는 미생물로 인한 변질을 막기위해 첨가하는 물질로 미생물 증식이나 원하지 않는 화학적 변화로 인한 부패를 방지하기 위해 식품, 화장품, 의약품 등과 같은 제품에 첨가되는 물질이다. 화장품은 물, 오일, 보습제, 점증제, 계면활성제, 효능 원료 등으로 구성되어 있으며, 미생물이 살기에 적합한 물과 영양물질들이 포함되어 있다. 또한 화장품을 사용할 때 손이나 다른 기구를 사용함으로써 미생물에 쉽게 노출되며 미생물에 오염될 경우에는 미생물에 의한 제품의 부패, 변질 등이 일어나고 미생물의 대사 산물에 의해 피부나 안전막에 부작용을 일으킬 수 있어 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 파라벤류는 널리 화장품 방부제로 사용되어 왔으나, 알러지 반응 및 체내에 축척이 될 경우 내분비의 교란 가능성과 내성균 유발의 문제점이 대두되며 최근 국내 화장품에서는 사용하지 않게 되었다2). 이렇듯 방부제에 대한 안전성(safety) 논란이 제기되며 끊임없이 새롭고 안전한 방부 소재에 대한 니즈(needs)가 많지만 화장품의 방부제로 쓰기 위한 조건을 충족하기 힘들기 때문에 새로운 방부 소재를 개발하기 위해서는 많은 연구 기간과 노력이 필요하다. 화장품의 방부 소재로 쓰기 위해서는 광범위한 항균 스펙트럼이 있어야 하며 낮은 농도에서 효과가 있고 가격 경쟁력과 공급의 원활함, 화장품 제형 적용이 용이해야 할 뿐 아니라 피부에 안전하고 제품 적용시 안정해야 하는 여러가지 조건들이 있다4)(그림1).
화장품의 방부제 사용 트렌드
화장품 산업의 최신 트렌드는 환경 친화(eco-friendly/green), 안전성(safe), 지속가능성(sustainable)으로 요약할 수 있다(그림 2). 최근에 많은 소비자들이 화장품을 사기 전에 다양한 정보를 통해 화장품의 생산 공정 및 사용 원료가 환경 친화적이고 피부와 환경에 모두 안전하며 지속 가능한지에 대해 관심을 가지는 “착한 소비”를 추구하는 경향이 늘고 있다. 2000년 초까지 파라벤류는 화장품 방부제로 널리 사용되어 왔으나 안전성에 대한 문제점이 대두되며 현재 국내 화장품에서는 사용하지 않게 되었다. 파라벤류를 사용하지 않게 됨에 따라 파라벤을 대체하는 신규 방부소재에 대한 요구가 많아졌고 파라벤을 함유하지 않은 “paraben-free” 컨셉 화장품 개발이 늘어나게 되었다. 그에 따라 우리나라를 포함해서 세계적으로 phenoxyethanol, ethylhexylglycerin(EHG)등의 방부 소재들의 사용이 증가하게 되었고(그림 3), 나아가 파라벤 뿐만 아니라 화장품 방부제로 등록되어 있는 방부 원료를 사용하지 않는 “무방부 시스템” 요구가 확대되며 새로운 방부 대체 소재의 연구개발이 활발하게 되었다. 그 중에 기존에 주로 화장품의 보습제, 가용화제로 사용되던 디올류(diol, R(OH)2)의 우수한 항균효과가 알려지면서 propanediol, pentylene glycol, hexanediol, octanediol 등의 디올류가 방부 대체 소재로 널리 사용하기 시작했다. 또한 천연 원료를 선호하는 소비자들의 심리가 크게 작용하여, 이를 제품에 적극적으로 반영하고자 각종 천연 식물/허브 추출물, 천연유래 에센셜 오일, 식물 유래 유기산 등의 천연 방부 소재의 사용이 증가하였다(그림 4).
천연 방부 소재
천연 방부소재는 천연으로 존재하는 재료로 만든 방부 소재로서 식물의 잎, 뿌리, 꽃, 열매, 씨 등에서 다양한 방법으로 추출한 식물/허브 추출물, 유기산, 천연에 존재하는 30~60개의 아미노산으로 구성된 단백질 유사 물질인 항 펩타이드(antimicrobial peptides)와 기타 자연에서 추출한 프로폴리스 키틴(Chitin) 등이 있다1),6)12)(표 1)
그러나 지금까지 개발되었던 천연 방부 소재들은 변색, 변취, 안정성 저하, 좁은 항균 스펙트럼, 제형 적용상의 문제점, 유효성분의 함량이 일정하지 않은 점, 유효성분이나 약리작용이 밝혀지지 않은 것이 많은 점, 높은 가격 등으로 인하여 상용화하는데 어려움을 겪고 있다1). 이에 ㈜엑티브온은 합성 방부 대체 원료 뿐만 아니라 천연 방부대체 원료 개발을 꾸준히 해오고 있으며, 기존의 천연 방부 소재의 단점을 보완한 천연 디올(diol)류인 천연 프로판디올(Natural 1,3-Propanediol, 제품명 Activonol-3), 천연 펜틸렌글리콜(Natural Pentylene glycol, 제품명 Activonol-5N(Natural)), Activonol Green-GCP(Glyceryl caprylate, Glyceryl undecylenate, Pentylene glycol)을 개발하였다.
천연 프로판디올과 천연 펜틸렌글리콜은 이미 합성 디올(diol)류를 통해 검증된 방부 효과와 제형 적용성에 친환경 공정을 통해 개발한 천연 소재로서 피부에 안전하며 COSMOS 인증을 받은 제품이다.
천연 프로판디올(Natural 1,3-Propanediol, 제품명 Activonol-3)은 바이오 디젤의 부산물인 폐글리세롤(crude glycerol)을 친환경 공정인 발효 공정을 통해 생산한 제품으로 최근 화장품 트렌드인 환경 친화(eco-friendly/green) 안전성(safe), 지속가능성(sustainable)에 부합하는 천연 방부 소재이다(그림 5).
천연 펜틸렌글리콜(Natural Pentylene glycol, 제품명 Activonol-5N(Natural))은 항균 효과가 1,3-Propanediol에 비해 뛰어나고 보습 효과가 있으며 여러가지 제형에 사용 가능한 천연 방부 소재로서 균의 세포막에 침투함으로 항균 효과를 나타낸다(그림 6).
Activonol Green-GCP((Glyceryl caprylate, Glyceryl undecylenate, Pentylene glycol)는 세균과 진균에 넓은 항균 스펙트럼을 가지고 있고, 1.2%에서 2.0%의 농도에서 여러 스킨 케어 제품과 헤어 케어 제품에 적용했을 때 높은 방부 효과를 가지며 2.0% 농도에서 피부 자극 임상 실험을 한 결과 무자극으로 나타났다(표 2).
결론
안전성 등 여러가지 이슈에도 불구하고 화장품에서 방부제는 반드시 필요하다. 최신 트렌드인 환경 친화(eco-friendly/green), 안전성(safe), 지속가능성(sustainable)에 맞춰, 보다 안전하고 친환경적인 천연 방부 소재가 계속 개발되고 있지만 화장품 방부제로서의 조건들을 완전히 충족시키는 천연 방부 소재를 상용화하는데 어려움을 겪고 있다. 이에 ㈜엑티브온은 천연 프로판디올, 천연 펜탄디올과 천연 방부 소재 Activonol Green-GCP를 개발하여 기존의 천연 방부 소재의 단점을 보완하였다.
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REFERENCES
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2. Smith CN, Alexander BR. The relative cytotoxicity of personal care preservative systems in Balb/C 3T3 clone A31 embryonic mouse cells and the effect of selected preservative systems upon the toxicity of a standard rinse-off formulation. Toxicol. In Vitro, 19: 963-969. 2005..
3. Lee, S.H., Kim, S.J., Park, J.R., Jo, E.H., Ahn, N.S., Park, J.S., Hwang, J.W., Jung, J.Y., Lee, Y.S., Kang, K.S. Oestrogenic activity of parabens in vitro estrogen
4. 서경희 [화장품과 미생물](2005)
5. Cosmetics & Toiletries, 2016. Vol.13, No.1, p56-60
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