클로로필리스 공법 기반 감태 추출물의 기능성 화장품 원료화 연구 = Development of a Functional Cosmetic Ingredient Based on Ecklonia cava Extract Using the Chlorophyll-less Process

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 감태 추출물의 기능적 효능을 고도화하고, 색소성 불순물로 인한 물리·화학적 불안정성을 개선하기 위하여 엽록소 제거 공정을 적용하였다. 엽록소 및 기타 색소성 성분은 갈조류 추출물의 색상 변화, 산화적 변질, 냄새 유발 등의 문제를 초래하여 원료의 상용화에 한계를 주는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구는 글리세롤–에탄올 복합용매 시스템을 기반으로 한 친환경적 추출 공정을 설계하여, 클로로필 및 색소성 불순물을 선택적으로 제거함으로써 기능성 성분의 안정성과 효능을 향상시키고자 하였다.제조된 클로로필리스 감태 추출물은 기존 감태 추출물 대비 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 각각 1.4배 및 1.6배 증가하였으며, DPPH 자유라디칼 소거능 분석에서도 약 2.4배 향상된 항산화 활성을 나타내었다. 특히 저장 안정성 시험에서 4 °C, 25 °C, 45 °C의 조건으로 8주간 보관한 결과, 주요 활성 성분의 함량이 90 % 이상 유지되어 엽록소 제거 공정이 광산화 및 열 변성 억제에 효과적임이 입증되었다. In vitro 세포실험에서는 인간 진피섬유아세포(HDFn)에서 클로로필리스 감태 추출물이 보습 관련 단백질 AQP3와 진피–표피 결합(DEJ) 관련 인자(COL4A1, COL17A1, LAMA5)의 발현을 유의적으로 증가시키는 것으로 나타났다. 이는 항산화 활성의 향상과 세포 내 수분 이동 통로의 회복이 연계된 결과로 해석된다. In vivo 인체적용시험에서도 동일한 추출물을 함유한 제형을 4주간 적용한 결과, 피부 보습도 12.3 %, 탄력도 9.8 %, 치밀도 11.6 %의 개선 효과가 확인되어 세포 수준에서 확인된 작용 기전이 실제 피부 효능으로 반영됨을 입증하였다. 이상의 결과를 종합하면, 클로로필리스 감태 추출물은 엽록소 제거를 통해 유효 성분의 구조적 안정성을 확보하고 항산화 및 보습 효능을 강화한 저자극·친환경 기능성 화장품 원료로 평가된다. 본 연구는 감태 유래 해양 천연소재의 상용화 가능성을 실증함으로써, 지속가능한 해양 바이오소재 개발 및 녹색 화장품 산업 발전에 기여할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aimed to enhance the functional efficacy and stability of Ecklonia cava extract by applying a chlorophyll-removal process (Chlorophyll-less process). Chlorophyll and pigment-derived impurities are known to cause oxidative instability, color degradation, and reduced applicability in marine-derived bioactive extracts. To address these limitations, a green extraction method employing a glycerol–ethanol co-solvent system was developed to selectively remove chlorophyll and pigment impurities, thereby improving both purity and functionality of the extract. The Chlorophyll-less Ecklonia cava extract exhibited markedly higher levels of polyphenols and flavonoids compared with the conventional extract, showing approximately 1.8-fold greater antioxidant activity in the DPPH radical scavenging assay. In storage stability tests performed under 4 °C, 25 °C, and 45 °C for eight weeks, the main bioactive components maintained over 90 % of their initial content, demonstrating that chlorophyll removal effectively suppressed photo-oxidative and thermal degradation. In vitro assays using human dermal fibroblasts(HDFn) confirmed that the Chlorophyll-less extract significantly upregulated the expression of moisturizing-related protein (AQP3) and dermal–epidermal junction(DEJ)-associated factors (COL4A1, COL17A1, and LAMA5). Furthermore, in vivo clinical evaluation of formulations containing the same extract showed significant improvements in skin hydration (12.3 %), elasticity (9.8 %), and density (11.6 %), indicating that the cellular-level mechanisms translated consistently into visible skin benefits. Taken together, these findings demonstrate that the Chlorophyll-less Ecklonia cava extract is a low-irritant, environmentally sustainable cosmetic ingredient with improved antioxidant stability and moisturizing efficacy. This research provides fundamental insights into the practical utilization of marine-derived natural materials and contributes to the sustainable development of green functional cosmetic ingredients.

목차 (Table of Contents)

• 표목차 ⅳ
• 그림목차 ⅴ
• 국문초록 ⅶ
• 제1장 서론 1
• 제1절 연구 배경 및 필요성 1
• 1. 해조류 유래 천연물의 화장품 응용 가능성 2
• 2. 감태의 생리활성 및 연구 동향 3
• 3. 감태 추출물의 한계점 4
• 제2절 연구 목적 및 범위 5
• 1. 클로로필리스 공법의 도입 배경 5
• 2. 연구 목적 및 세부 목표 6
• 3. 연구의 구성 및 흐름도 6
• 제2장 연구 이론 및 문헌 고찰 8
• 제1절 감태의 주요 성분 및 생리활성 8
• 1. 폴리페놀 및 플라보노이드의 구조적 특성 9
• 2. 감태 추출물의 항산화 및 피부 개선 기전 10
• 제2절 기존 추출 연구의 동향 및 클로로필리스 공법의 기술적 의의 11
• 1. 기존 유기용매 추출법의 개요와 한계 11
• 2. 클로로필리스 공법의 원리와 응용 13
• 제3장 연구 방법 15
• 제1절 시료 준비 15
• 1. 원료의 수집 및 전처리 15
• 2. 클로로필리스 공법 제조 과정 16
• 제2절 원료의 물리·화학적 안정성 평가 18
• 1. pH 18
• 2. 색상 18
• 3. 주요 성분 함량 분석 18
• 제3절 세포 수준 효능 평가 20
• 1. 항산화 활성 평가 분석 20
• 2. 보습 관련 인자, 진피 결합 단백질의 유전자 발현 분석 20
• 3. 통계 분석 21
• 제4절 인체 수준 효능 평가 22
• 1. 시험 방법 24
• 2. 통계 분석 26
• 제4장 연구 결과 27
• 제1절 클로로필리스 공법의 용매 조성 최적화 평가 27
• 제2절 원료의 물리 화학적 안정성 평가 31
• 1. pH 31
• 2. 색상 32
• 3. 주요 성분 함량 분석 33
• 제3절 주요 유효 성분 분석 결과 35
• 1. 플라보노이드 35
• 2. 폴리페놀 37
• 제4절 세포 수준 효능 평가 결과 39
• 1. 항산화 활성 평가 분석 39
• 2. 보습 관련 인자의 유전자 발현 분석 42
• 3. 진피 결합 단백질의 유전자 발현 분석 43
• 제5절 인체 수준 효능 평가 결과 45
• 1. 피부 보습 변화 45
• 2. 피부 탄력 변화 47
• 3. 피부 치밀도 변화 49
• 4. 설문 및 이상 반응 평가 52
• 제5장 고찰 53
• 제6장 결론 56
• 참고문헌 57
• 부록(선택) 61
• ABSTRACT 63