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1 저작자표시 - 비영리 - 변경금지 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 비영리. 귀하는이저작물을영리목적으로이용할수없습니다. 변경금지. 귀하는이저작물을개작, 변형또는가공할수없습니다. 귀하는, 이저작물의재이용이나배포의경우, 이저작물에적용된이용허락조건을명확하게나타내어야합니다. 저작권자로부터별도의허가를받으면이러한조건들은적용되지않습니다. 저작권법에따른이용자의권리는위의내용에의하여영향을받지않습니다. 이것은이용허락규약 (Legal Code) 을이해하기쉽게요약한것입니다. Disclaimer

2 년 8 월 박사학위논문 Biochemical treatments for prevention of damaged perm hair 민 명 자

3 2016년 8월박사학위논문 펌모발의손상방지를위한 생화학적처리법 조선대학교 대학원 화학공학과 민명자 - 2 -

4 펌모발의손상방지를위한생화학적처리법 Biochemical treatments for prevention of damaged perm hair 년 8 월 2 5 일 조선대학교 대학원 화학공학과 민명자 - 3 -

5 펌모발의손상방지를위한 생화학적처리법 지도교수신현재 이논문을공학박사학위신청논문으로제출함 년 4 월 1 0 일 조선대학교 대학원 화학공학과 민명자 - 4 -

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7 목 차 List of Tables vii List of Figures x ABSTRACT xiv 제 1 장서론 1 Ⅰ. 연구배경 1 1. 연구의필요성 1 2. 연구의범위및내용 4 3. 연구의독창성 7 Ⅱ. 이론적배경 9 1. 모발의특성 모발의성장과탈모 모발의성장 모발의탈모 모발형태의구조 모발단백질의구성 화학적조성 모발에존재하는결합및특성 모발의손상 펌원리및공정 일반콜드펌공정 열펌공정 환원제의특성 산화제의특성 효소의특성

8 Ⅲ. 펌의연구동향 국내외연구현황및문제점 천연물을이용한모발펌선행연구현황 효소를이용한모발펌선행연구현황 38 제 2 장효소를처리한펌 제 2 장 1 절단백질분해효소(Alcalase) 를처리한펌 41 Ⅰ. 서론 41 Ⅱ. 실험재료및방법 실험재료 시료모발 효소액제조 펌제품 펌시술 콜드펌처리및시술모발의분류 열펌처리및시술모발의분류 실험방법 펌모발의효율측정( 길이수축률, 유지율및직선회복율) 모발굵기측정 인장율및신장률측정 다공성측정 전자현미경관찰

9 Ⅲ. 실험결과 펌모발의효율측정( 길이수축률, 유지율및직선회복율) 콜드펌의수축률, 유지율 콜드펌의직선회복율 열펌의길이수축률및유지율 열펌의직선회복율 모발굵기측정 인장특성 전자현미경관찰 다공성측정 통계처리 82 Ⅳ. 고찰 83 제 2 장 2 절꽃송이버섯효소를처리한펌 85 Ⅰ. 서론 85 Ⅱ. 실험재료및방법 실험재료 시료모발 꽃송이버섯의효소활성측정 단백질분해효소활성분석 (SAP) 단백질분해효소활성분석 (HUT) 단백질분해효소활성분석 (Plant) 꽃송이버섯효소추출 글리신완충제(glycin buffer) 를이용한꽃송이버섯효소추출 보레이트완충제(borate buffer) 를이용한꽃송이버섯효소추출

10 2. 실험방법 꽃송이버섯효소펌시술 꽃송이버섯효소처리방법 펌효율측정( 수축률, 유지율, 직선회복율) 92 Ⅲ. 실험결과 꽃송이버섯의효소활성측정결과 단백질분해효소분석 (SAP) 단백질분해효소분석 (HUT) 단백질분해효소분석 (Plant) 펌효율측정( 수축률, 유지율, 직선회복율) 통계처리 108 Ⅳ. 고찰 109 제 3 장꽃송이버섯발효액처리 110 Ⅰ. 서론 110 Ⅱ. 실험재료및방법 실험재료 시료모발 꽃송이버섯발효 꽃송이버섯유산균발효액농축 꽃송이버섯발효액의항산화능측정(DPPH, ABTS) DPPH radical scavenging activity ABTS radical scavenging activity Superoxide dismutase(sod) activity Hydroxyl Radical 소거효과측정 차발효물의항산화활성 차발효물의폴리페놀함유량측정

11 1. 5. 펌시술 실험방법 꽃송이버섯유산균발효액처리방법 펌효율측정( 수축률, 유지율, 직선회복율) 모발굵기측정 인장특성 전자현미경관찰 123 Ⅲ. 실험결과 꽃송이버섯발효물의항산화능측정결과 ABTS radical scavenging activity 결과 SOD activity 결과 Hydroxyl Radical 소거효과측정결과 차발효물의항산화활성결과 차발효물의폴라페놀함유량 꽃송이버섯발효액의단백질분해효소활성측정 펌효율측정( 수축률, 유지율, 직선회복율) 모발굵기측정 인장특성 전자현미경관찰 통계처리 173 Ⅳ. 고찰 174 제 4 장생화학완충제의적용 176 Ⅰ. 서론 176 Ⅱ. 실험재료및방법 실험재료 시료모발

12 1. 2. 완충제제조 글리신완충제제조 보레이트완충제제조 펌시술방법 펌시술모발의분류 실험방법 펌효율측정( 수축률, 유지율, 직선회복율) 모발굵기측정 인장특성 다공성측정 182 Ⅲ. 실험결과 펌효율측정 모발굵기측정 인장특성 다공성측정 통계처리 198 Ⅳ. 고찰 199 제 5 장정리및제언 201 참고문헌 204 감사의글

13 List of Tables Table 1. Overall composition of human hair 21 Table 2. Amino acid composition of different human hair 23 Table 3. Reducing agent composition for perm waving 29 Table 4. Oxidizing agent composition for perm wave product 32 Table 5. Classification list of samples 48 Table 6. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair wave by cold perm (40 ) 63 Table 7. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair waving by heat perm (80 ) 64 Table 8. Wave forming, maintenance ability and of straightness degree of hair waving by heat perm (160 ) 65 Table 9. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair waving by heat perm (200 ) 66 Table 10. The thickness change of perm treated hair by Alcalase 68 Table 11. Mechanical properties of perm treated hair by Alcalase 72 Table 12. Absorbance changes of the perm treated hair 81 Table 13. Classification list of samples by Sparassis latifolia enzyme 91 Table 14. Classification list of samples by Sparassis latifolia enzyme activity 99 Table 15. O.D. and L-tyrosine content (HUT, SAP, Plant) 100 Table 16. O.D. and L-tyrosine content (HUT, SAP, Plant)

14 Table 17. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair waving by Sparassis latifolia enzyme 106 Table 18. SOD activity conditions 117 Table 19. Classification list of samples by fermented Sparassis latifolia 122 Table 20. Result of DPPH activity for Sparassis latifolia fermentation 131 Table 21. Result of DPPH activity for Sparassis latifolia fermentation 137 Table 22. IC 50 of ABTS radical scavenging activity 146 Table 23. IC 50 of SOD activity 150 Table 24. IC 50 of Hydroxyl radical scavenging activity 152 Table 25. IC 50 of radical scavenging activity 155 Table 26. Total polyphenol contents of 2nd-fermented Sparasis latifolia 161 Table 27. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair waving by fermented Sparassis latifolia 164 Table 28. The thickness change of perm treated hair by fermented Sparassis latifolia 167 Table 29. Mechanical properties of perm treated hair by fermented Sparassis latifolia 170 Table 30. Classification list of applied to buffer oxidation 180 Table 31. Applied solution

15 Table 32. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair waving by 6 type solution 185 Table 33. Thickness change of perm-treated hair by 6 type solution 189 Table 34. Mechanical properties of perm treated hair by 6 type solution 191 Table 35. Absorbance changes of perm-treated hair by 6 type solution

16 List of Figures Fig. 1. Schematic illustrating the stages of hair growth: anagen, catagen, telogen. 11 Fig. 2. Stereogram of the hair fiber structure, illustrating substuctures of the cuticle and cortex. 15 Fig. 3. Directional swelling of human hair. 16 Fig. 4. Structure of an alpha-helix. 17 Fig. 5. Stuctures of amino acids in human hair. 22 Fig. 6. Oxidation in hair. 33 Fig. 7. Procedure of cold perm wave. 46 Fig. 8. Classification of cold perm wave. 47 Fig. 9. Procedure of haet perm wave. 49 Fig. 10. Classification of heat perm wave. 50 Fig. 11. Reduction and oxidation of hair with sulfite bond. 51 Fig. 12. Reducing agent and oxidizing agent for wave chang by rod-winding. 52 Fig. 13. Hair shrinkage calculation of dimensional change. 54 Fig. 14. Perm wave styles by a, b, c and d. 62 Fig. 15. The thickness change of perm treated hair. 69 Fig. 16. The tensile strength chang of perm treated hair. 73 Fig. 17. The elongation change of perm treated hair

17 Fig. 18. SEM images of the hair cuticle with treated Alcalase(cold perm). 76 Fig. 19. SEM images of the hair cuticle with treated Alcalase(heat perm). 77 Fig. 20. Absorbance changes of the perm treated hair. 80 Fig. 21. L-tyrosine standard curve. 96 Fig. 22. The result of protease activity (respectively experiment method and 50 mg/ml concentration). 97 Fig. 23. The result of protease activity (respectively experiment method and 25 mg/ml concentration). 98 Fig. 24. Perm wave images by Sparassis latifolia enzyme. 107 Fig. 25. Principle reaction of ABTS. 116 Fig. 26. Principle reaction of SOD. 118 Fig. 27. Principle reaction of hydroxyl radical. 119 Fig. 28. Principle reaction of DPPH. 126 Fig. 29. Galic acid standard curve(dpph). 127 Fig. 30. Changing color samples of reaction for DPPH. 128 Fig. 31. Sparassis latifolia fruit body and Sparassis latifolia dry powder of DPPH activity. 129 Fig. 32. Sparassis latifolia fruit body and Sparassis latifolia dry powder of DPPH activity result. 130 Fig. 33. DPPH radical scavenging activity concentration (50 mg/ml). 132 Fig. 34. DPPH radical scavenging result of samples concentration (S. C. O.)

18 133 Fig. 35. DPPH radical scavenging result of samples concentration (Lactobacillus spp.). 134 Fig. 36. DPPH radical scavenging result of samples concentration (Broth). 135 Fig. 37. DPPH radical scavenging result of samples concentration(scp). 136 Fig. 38. Galic acid standard curve (ABTS). 139 Fig. 39. Changing color samples of reaction for ABTS. 140 Fig. 40. ABTS radical scavenging activity of concentration 25 mg/ml. 141 Fig. 41. ABTS radical scavenging result of samples concentration 25 mg/ml (Lactobacillus spp.). 142 Fig. 42. ABTS radical scavenging result of samples concentration 25 mg/ml (S. C. O.). 144 Fig. 43. ABTS radical scavenging result of samples concentration 25 mg/ml (S. C. P.) 145 Fig. 44. ABTS radical scavenging result of samples concentration 25 mg/ml (Broth) 145 Fig. 45. SOD activity. 148 Fig. 46. SOD radical scavenging result of samples concentration. 149 Fig. 47. Hydroxyl radical scavenging result of samples. 151 Fig. 48. Concentration dependence of anti-oxidant activity of 2 nd fermentation sample (DPPH radical scavenging)

19 Fig. 49. Concentration dependence of anti-oxidant activity of 2 nd fermentation sample (ABTS radical scavenging). 157 Fig. 50. Concentration dependence of anti-oxidant activity of 2 nd fermentation sample (Hydroxyl radical scavenging). 158 Fig. 51. Perm images of fermented Sparassis latifolia. 165 Fig. 52. Comparison of images of the heating perm wave styles by 6 type solution. 172 Fig. 53. Comparison of images of the heating perm wave styles by 6 type solution. 186 Fig. 54. perm processing of buffer solution. 195 Fig. 55. Changes of hair absorbance in permanent hair by 6 types of solution. 196 Fig. 56. Change of hair thickness in permanent hair by 6 types of solution

20 ABSTRACT Biochemical treatments for prevention of damaged perm hair Min, Myung-Ja Advisor: Prof. Shin, Hyun-Jae, Ph.D. Major in Cosmetic Engineering Department of Chemical Engineering Graduate School of Chosun University Wishes for personal beauty has developed a perm style of hair. General perm agent is divided into a reductant (reducing agent) and an oxidant (oxidizing agent). By the action of a reducing agent, the structure of the hair is inflated, causing the breaking of sulfur bonds. Oxidizing agent, while, induces the recombination of the broken sulfur bond (disulfide bond). For this reason, the use of frequent perm products will ultimately make hair damaged. Most previous studies so far were of the reducing agent. Sometimes there is a study of adding natural products oxidizing agent, but the study of natural product materials that can replace the existing oxidizing agent is almost sparse. Purpose of this study is to prevent damaged hair and increase high efficiency of perm by using a natural substances of perm agent that is based on the enzyme and related materials. Commercial protease (Alcalase), Sparassis latifolia enzyme, fermentation broth of S. latifolia, and biochemical buffers were used as a perm agent. Hair perm has been completed for efficiency evaluation during 4 weeks, repeated daily shampoo, after drying in the direction of gravity, to measure the length of the hair. Length-measuring hair, the initial shrinkage (S), retention ratio (Sc & Sp), calculated at the recovery rate of the linear and (Sd)%. Because of damage prevention effect, the comparison of morphology using an electron microscope ( 2000), tensile strength and tensile congregation measurement, the thickness of the hair, of

21 porosity measurements were carried out. In addition, and antioxidant capacity of S. latifolia were measured. the enzymatic activity Results of applying the test samples have been able to obtain a high effectiveness of perm as those compared to classical oxidizing agent. the perm efficiency rating, initial shrinkage (S) was higher by (-)13.6 ~ (-)20% when the protease was applied heat perm process on 160 and Also after four weeks, the Higher retention rate of wave because stretched degree (Sd) was (-)8.7 ~ (-)16.8% lower than using conventional oxidizing agent (p<.05). On the application of oxidizing agent S. latifolia enzyme, S was significantly higher in (-)36.4% in the time of use with glycine buffer. Moreover, Sd appears (-)28,5% so it was confirmed high wave-perm retention rate. However, S. latifolia fermentation broth, it did not confirm significant differences that S was (-)12.2% and Sd was (-)6%, but it verified the possibility of the oxidizing agent functions. Moreover it confirmed a high activities of antioxidant and protease. In the application of two types of buffers (glycine and borax buffer), glycine buffer showed a high efficiency of perm than the conventional oxidizer. It confirmed the possibility of the buffer can be used for function of the oxidizing agent alone. In application of protease, in the evaluation of hair damage prevention section, high temperature treatment (200 ) is confirmed loss of cuticle. Therefore 40~160 treatment was identified as stable. In the measurement of tensile strength, protease 0.01% dilution by applying an oxidizing agent was confirmed that prevent damage to the hair that express increase 17.7% at 8 0 and 9.7% at 160. These results confirmed the reduction of the damage in the process of the glycine buffer. These results S. latifolia extract containing the enzyme and the enzyme was avoid damage to the hair caused by the perm as well as increasing efficiency of the perm. Meanwhile, most of the previous studies have been focus on the reducing agent. Sometimes there was a study of adding an the natural oxidizing agent, but research of the natural material that can replace the existing oxidant is little. Therefore, environmentally friendly perm agent, S. latifolia extract and enzyme is considered to be developed to use an oxidizing agent for style of consumers and health of their hair. On

22 제1장서론 Ⅰ. 연구배경 1. 연구의필요성 아름다움을추구하는인간의욕구는헤어스타일에있어서도펌웨이 브(perm wave, permanent-waving) 의유행을발전시켰다. 펌은커트로정리 된두상의형태를보완하고개성을살릴수있는장점이있다. 최근여성 들의사회진출의영향으로자신의외모를보다간편하고아름답게지속 시키고자펌의유행은더욱가속화되는경향이강하다고할수있다. 더 불어펌의소비자증가는헤어살롱의매출에있어서도절반이상을차지 하며그비중이높아지고있다. 그러나펌웨이브는모발의손상을초래 하여형태학적으로모표피의박리, 용해, 광택및촉감의저하등이있을 뿐만아니라내부적으로화학적결합구조에도영향을미치므로간충물 질의저하, 수분의손실, 보습인자의유출, 황결합의파괴등을일으킨다. 이러한모발은결과적으로탄력성이저하되고인장력이감소되는질적 손상을일으킨다. 따라서다양한펌제품의개발과함께품질의고급화와 차별화가요구되고있는실정이며, 기존의펌제품(perm agent) 들의단점 을보완하고자최근천연물에대한펌제연구가증가하고있는추세이다 ( 김 & 남, 2001). 최근소비자들은화학적인제품의시술보다천연의자연주의제품에 만족도가높아지고있다( 최, 2010). 이것은보다친환경적인제품개발의 필요성이요구되고있다고할수있다. 이러한친환경적인기술은미생물 을기반으로부산물이거의없는효소를이용하는방법이대안이라할 수있다. 그동안효소를이용한섬유산업과모발의연구로는최(2010) 에의한키 위 (Apteryx australis) 추출물처리에의한두피 모발의품질개선효과와만 - 1 -

23 족도에관한연구에서프로테아제(protease) 처리가손상모발에미치는영 향을긍정적으로평가하여적용의가능성을확인하였으며, 정 & 이(2001) 는프로테아제를이용하여면섬유의단백질과혼합된오구를제거하여 효소의계면활성작용에대하여연구하였다. 강 et al.(2006) 은청국장으로 부터분리한 Bacillus subtilis K-54의강력한혈전용해효소를양모섬유와 견섬유에처리하여양모와견의오구제거로품질개선효과를증명하였 다. 그러나이러한연구들은효소및그부산물을포함한천연물이두피 모발화장품으로활용할가치가있다고판단하였으나효소를이용한세 정의효과또는모발의품질개선효과에극히한정적이였다. 한편김 (2008) 은프로테아제를모발염색의전처리제로사용하여염색성을향상 시켰으며, 신 & 강(2012) 은대두콩과난백의단백질을 Bacillus subtilis K-54 효소를이용하여저분자펩티드로분해한후펌웨이브시술시트 리트먼트제로적용한결과침투력이높고모발손상방지에효과적이였 다고보고하였다. 이 et al.(2012) 은단백질이높게함유된갯지렁이를프 로테아제와완충제를이용하여분해하여펌전처리제로사용하여펌의 형성력과지속률을평가하였다. 이러한연구결과를미루어볼때효소는 화학적시술시에모발의손상을방지할수있는트리트먼트효과가있 다고확인된다. 그러나그동안펌제의선행연구들은펌 1제환원제 (reducing agent, reductant) 와펌 2 제산화제(oxidizing agent, oxidizer) 에효 소또는천연추출물을첨가하여펌의효율및모발손상방지효과연구가 대부분으로기존의산화제를대체할수있는물질의연구는미흡하였다. 따라서본연구는기존의산화제를대체할수있는물질로펌과정에서 모발의손상을방지하여탄력을강화시키고펌웨이브지속률을향상시 킬수있도록할수있는펌제조성물로새로운산화제를제공하는것을 목적으로하였다. 프로테아제(protease) 는단백질을분해하는효소로서그동안가축의털, 양모등의섬유가공및정련에사용되어왔으며, 산업적으로도유용하다. 특히알칼레이즈(Alcalase) 는호알칼리성프로테아제효소로 ph 9 10에 서활성이높게나타나고열에도안정하여 온도에서최대활성 을갖는다. 펌제의환원제알칼리의범위는일반적으로 ph 9 10 정도이 며펌제의열처리조건은보통 으로 Alcalase 활성범위와유사한 - 2 -

24 조건이다. 따라서높은알칼리와고온에서활성이높은 Alcalase를모발의 펌제로적용하여펌으로인한손상을방지하고웨이브의형성력과지속 률을향상시키고자하였다. 또한천연물중에서도프로테아제효소가높 게함유된것으로알려진꽃송이버섯 (Sparassis latifolia) 으로부터효소를 추출하여펌제로적용하였으며, 아울러꽃송이버섯을유산균으로접종한 발효액과생화학적완충제(buffer) 의효과또한확인하고자하였다. 따라 서 Alcalase, 꽃송이버섯추출효소, 꽃송이버섯유산균발효액, 생화학적 완충제를산화제로적용하여그활용의가능성에대하여연구하였다

25 2. 연구의범위및내용 펌은자연상태의모발에화학적, 물리적인힘을가하여모발의형태와 구조를변화시키는과정으로수분을가하여도풀리지않은웨이브를오 랫동안지속시키는것을말한다. 그동안펌제는 1900 년대네슬러(Nessler) 에의한고온처리붕사파마와 2 차세계대전후스피그먼(Speakman) 의상 온처리콜드펌이개발된이후펌제의조성과원리등이다양하게보고 되었다. 이러한펌제는사용방식에따라 1스텝방식과 3스텝방식도있으 나, 2 스텝방식이일반적으로환원제와산화제( 중화제) 로나누어진다 (Evans & Wickett, 2012). 펌의원리는환원제에함유된알칼리제가모발의내부에약액의침투 가용이하도록팽윤시키고메르캅탄(mercapthane) 화합물이환원반응에의 하여케라틴단백질분자사이의시스틴결합을절단한다. 환원제의메르 캅탄화합물은치오글리콜산, 시스테인등에암모니아, 모노에탄올아민 등의알칼리제를첨가하여 ph 7~10 범위로조정하여사용할수있다. 산화제는중화제(neutralizer) 라고도불리며, 브롬산염류또는산성의과산 화수소가함유된용제로산화반응에의하여모발내부시스틴을재결합시 키는화학반응이다. 지금까지산화제원료는브롬산염류, 요오드, 붕산염, 산성의과산화수소 (H 2O 2 ), 공기의산화등이사용되어왔으며, 금속촉매 공기산화도있었다. 이러한산화제의메커니즘(mechanism) 은방출되는산 소에의하여절단된모발내부의시스틴결합의수소를제거하는산화반 응의화학적작용으로 ph 7~4 범위로조정되어사용된다(Robbins & Bahl, 1984). 결국산화제의중요한기능은펌웨이브의고정이다. 이러한 산화제는현재시판중인브롬산나트륨 (NaBrO 3 ), 브롬산칼륨(KBrO 3 ) 과산 화수소 (H 2 O 2 ) 가함유된제품이있다. 그러나브롬산나트륨은반응시간이 느리고사용후모발중에금속물질의잔류성이높아서감촉의저하로 인한모발손상을가중시킬수있으며, 브롬산칼륨이함유된산화제는찬 물에용해되기어렵고침전으로인한불편함으로인하여최근에는거의 사용하지않고있다. 과산화수소는반응의속도가빠르므로단시간에펌 - 4 -

26 웨이브를고정할수있는장점이있기때문에최근에는반응이빠르며 잔존율이낮은과산화수소가함유된산화제를주로사용하고있다. 그러 나단점으로모발을약하게하고멜라닌색소를용출시켜모발손상및 퇴색의원인으로보고되기도한다. 게다가과산화수소가포함된산화제는 보존온도가높거나금속물질을더하면물과산소로분해되어시스틴을 재결합시키는산화제의역할에차질이생겨서결과적으로웨이브가늘어 지는원인으로나타나기도한다. 이러한현상은금속염이함유된염모제 를사용한직후에펌을처리할경우더욱나타난다. 그럼에도불구하고 이러한산화제는 19세기이후부터지금까지사용되어왔고실질적으로 큰변화가없었다 (Robbins & Bahl, 1984). 프로테아제는전세계효소생산의 60% 를차지하며, 단백질을분해하는 효소로미생물이발효되는과정에서생산된다. 프로테아제의상업적가치 는다양한산업분야에서의응용으로찾을수있으며, 그동안식품가공의 보조제, 페수처리, 세제, 음식산업, 제약, 가죽의제모, 종이산업, 단백질 등의쓰레기분해및양모의섬유산업에서유용하게사용되어왔다. 이러 한효소의사용효과는반응후부산물이거의없으며생물학적기반의 환경친화적인산물임을특징으로가진다. 알칼리안프로테이즈효소인 Alcalase 는높은온도에안정성을가진단백질분해효소이며, ph 9~10 범 위의고알칼리성에서높은활성을나타낸다. 이러한특징은 ph, 온도, 금 속이온, 계면활성제및유기용제에적합한특이성과안정성을나타내어 산업의수요가증가하고있기때문이다. 그동안모발및섬유산업에서효 소의이용은주로양모의가공처리에사용되어왔으며, 가금류의깃털가 공및분해를위하여사용되었다. 직물산업에서효소의이용효과는모표 피제거를위한염소또는산화제처리로인한양모의황변현상을감소 시켰으며, 모직물의방축성(shrink proof) 과촉감을향상시킨결과를얻었 다(Das & Ramaswam, 2006). 양모는주성분이케라틴단백질로구성되어 있으며, 아미노산중시스틴이다량함유되어강력한이황와결합을형성 하여인간의모발과거의유사하다. 그러므로효소는인간의모발에서도 적용할수있다. 지금까지일부연구에서는프로테아제를처리한인간모 발의염색성의특성이보고되었으며, 천연물에서추출된효소의모발펌 의적용효과가긍정적으로보고되었다. 그러나 Alcalase를이용한모발 - 5 -

27 펌의연구는극히한정적이였으며특히산화제로적용한연구는거의 전무하다고할수있다. 그러므로본연구는전통적인산화제이외에다 른방법의소재를적용하여부산물이없는환경친화적인산화제의개발 가능성을확인하고자한다. 아울러본연구의목적은모표피의형태적이 미지개선, 강도와탄력향상, 펌웨이브형성율과지속률을증가시켜모 발손상을최소한으로방지함은물론모발시스틴의재결합을증가시켜 웨이브의효율을높일수있는모발화장품을제공하는데있다

28 3. 연구의독창성 최근화장품소비자의선호도는천연물소재의건강및뷰티제품을 선호한다. 본연구는전통적인모발펌제인환원제와산화제에상업용알 칼리성프로테아제인 Alcalase, 천연물인꽃송이버섯효소, 꽃송이버섯유 산균발효액, 생물학적완충제를적용시켜친환경적펌제응용을목적으 로하였다. 따라서천연물소재를기반으로효과적인펌의효율증대와펌 으로인한모발손상을예방할수있는제품으로효소와꽃송이버섯추출 물을적용하였다. 펌은헤어스타일을영구적으로변형시키기위해많이사용되는방법으 로자연상태의모발에물리, 화학적방법을가하여단백질의구조를변 화시켜웨이브를얻거나스트레이트형태로연출할수있다. 그러나잦 은펌의시술은큐티클의손상으로모피질의단백질을유출시켜강도와 탄력이저하될뿐만아니라색상의퇴색및과다한팽윤으로인하여결 국은파손된모발에이르게한다. 이러한손상모발을방지하고자펌제 품의개발은중요시되고있으며, 펌의시술방법, 시술용제의종류와 시술온도등에따른연구등이활발하게진행되고있다( 하 & 고, 2012). 지금까지의산화제는과산화수소, 브롬산나트륨, 브롬산칼륨을주성분 으로하는제품이주류를이루었다. 과산화수소를주원료로하는산화제 는작용시간이짧고모발에잔류하지않으며, 강한웨이브를얻을수있 는장점이있어서널리사용되어왔다. 과산화수소는유기물에접촉할시 에물과산소로급속하게분해되어고분자물질을저분자물질로분해하는 특성이있다. 또한모발의멜라닌색소를파괴하는특성이있어서탈색의 목적으로도사용되어왔다. 그러나과산화수소의분해력은모발의약화와 변색을일으키는단점이있다( 윤 et al., 1995). 따라서현재의산화제단 점을보완하여모발의구조를분해또는재결합하여펌의효율을높이고 손상을예방할수있는제품의개발은일반소비자는물론미용업소에 유익한도움을줄수있을것으로기대된다. 알칼리성의단백질가수분해효소는생물산업의관점에서많은관심을 - 7 -

29 받고사용이증가하고있으며, 상업적으로이용이가능하다. 특히효소를 이용한처리과정은환경친화적인공정중의하나로물리적 평가에서우수함이확인되었다 (Das & Ramaswam, 2006). 구조적특성 효소의펌제적용선행연구는단백질조효소를전처리제로사용함으로 써웨이브의형성률과지속율의증가를보고하였으며( 이 & 강, 2011), 단백질분해효소를이용한지렁이자가분해물을펌제에처리하여펌효 율과손상을분석하였다(Kwon et al., 2013). 그러나효소또는분해물을 펌과정에서전처리제로적용하거나환원제에첨가한연구가대부분으로 산화제에효소를적용한연구는희박하였다. 본연구는효소및꽃송이버섯추출물을펌과정에적용할시활성이 적합하고환경친화적이며, 펩티드의함유로인하여모발의손상을예방 할수있는장점이있다고판단되므로알칼리성단백질분해효소를펌과 정에응용하고자하였다. 이러한연구는지금까지사용되어온과산화수소 산화제와효소를적용한산화제의웨이브효율을산출하여비교하였으며, 손상의예방정도를분석하여환경친화적인산화제자료로제시하고자 하였다

30 Ⅱ. 이론적배경 1. 모발의특성 모발의성장과탈모 모발의성장 모발은시스테인이풍부한경단백질로구성되어있으며, 다양한종류의 세포를포함한다. 사람의두피에존재하는모발의수는약 10만개정도이 며출생시에그수가이미결정된다. 모낭(hair follicle) 은태생기 9주째 에눈썹과윗입술, 턱에서처음으로생기기시작하고, 다른부위의모낭 은 4개월째에서나타나기시작하여 22주째에는완전한모낭을이루게된 다. 모낭의발생에서가장처음보이는변화는기원판(placode) 의형성이 며이는일차모원배( 일차털싹, primary hair germ), 모전( 털못, hair peg), 구상모전( 망울털못, bulbous hair peg) 으로진행되어완전한모낭을이루게 된다. 이러한과정을통하여모아가발생되며, 모발은표피의기저층에 해당하는배아세포가분열을일으켜각화과정을통하여표피층밖으로 올라가는것으로모모세포로부터만들어진다. 모발의성장은모낭의성장 과퇴행기의작용에영향을받는다. 이것은생물학적합성영역의최하위 영역으로모유두(hair papilla) 는배아모낭을유도시에모발생식세포의 줄기세포활성화및증식을유도하는신호를발산한다 (Alonso & Fuchs, 2006). 이러한과정은단백질합성및모발성장의기본영역이다. 모든모낭(hair follicles) 은모간(hair shaft) 및안내통로를형성하여간엽 성의세포계통(mesenchymal cells) 에상승을주는기지에서상피전구세포 (intermediary cell) 와동일한기본구성이있다. 상피전구세포는자체중간 엽세포의핵심다발을둘러싸고모유두(hair papilla) 는모발성장을조절하 는신호를제공하는것으로생각된다 (Oliver & Jahoda, 1988)

31 모발의성장주기는표피와중간엽조직의상호작용으로성장기퇴행기 휴지기탈락기를반복한다. 성장기단계(anagen stage) 에는모발의상피가 모유두를둘러싸고모유두로부터신호전달경로에관여하는물질의공 급이원활하여대사활동이강렬한특징이있다(Fig. 1). 퇴행기단계 (catagen stage) 는몇주동안지속되며, 이단계에서는대사활동이둔화되 고각질형성세포의세포사멸과밀접한관련이있는것으로보고된다. 휴 지기단계(telogen stage) 또한몇주간이지속되며성장은완전히중지되고 모유두와표피간의접촉이제한되어활성이억제된다. 휴지기와다음성 장기단계를탈락기단계(exogen stage) 라고도하는데모발이휴지기에서 바로빠지지않고그다음성장기까지붙어있는경우의주기이다. 이렇 게모발은독특한주기를지니게됨으로생물학적으로매우흥미있는 기관이다. 모낭의성장유도는여러가지원인이있으나그중에멜라닌 색소의증가및원활한혈액의흐름이모발성장에중요한작용을한다. 표피멜라닌아세포(melanoblasts) 는신경관세포에서비롯되고, 멜라닌아세 포및멜라노사이트(melanocytes) (keratinocyte) 파생요인과증식에관여한다. 확산의규제와역할은케라티노사이트 또는멜라닌아세포상승작용 및섬유아세포성장인자(basic fibroblast growth factor, BFGF) 와도관련된 다 (Hirobe & Abe, 1999). 모발의수명은인종, 성별, 연령의차이가있으나, 평균적으로 3 5년이 며, 성장속도는하루 0.35 mm 1개월에 cm정도자란다. 그러므 로일반적으로모발의최대길이는 90 cm정도로성장하지만가끔 150 cm이상의모발길이가관찰되기도한다. 이것은 1년에 15 cm이상의성장 속도를나타내어정상적인성장속도범위를초과하였다. 이러한이유는 성장기에서휴지지단계까지성장주기를제어하는남성호르몬의기능 장애를수반하는알려지지않는기전으로보고된다. 반대로특발성다모 증의경우에는온몸의털, 안면털, 수염등이과도한형태로내분비이 상에의한것이아니라오히려남성호르몬테스토스테론의활성에의한 것으로모발의성장기전은다양하다 (Robbins, 2012)

32 Fig. 1. Schematic illustrating the stages of hair growth: anagen, catagen, and telogen

33 모발의탈모 정상적인모발의탈모는성장기(anagen), 퇴행기(catagen), 휴지기 (talogen), 의단계를거치며발생과탈락을반복진행하는데성장기는모 발의형태가완료되면모낭(follicle) 은모유두에서지속적인성장자극의 부재로인하여퇴행기모낭형성이전환된다 (Mlüler-Röver et al., 2001). 퇴행기는모유두는그대로온전하게남아있고상피조직과멜라노사이트 를포함하는모구(bulb) 에서모낭의영구적인부분의위쪽으로이동한다 (Blanpain & Fuchs, 2009 ; Nishimura, 2011). 퇴행기동안에는모낭의세포 자멸사(apoptosis) 의절차가진행되고휴지기에들어가면모낭의크기가 점차줄어들게되어결국은탈모로이어져하루 개의모발이정 상적으로탈모된다. 탈모(hair loss, alopecia) 는노화현상으로발생하는자 연탈모외에유전적요소, 남성호르몬의과다분비, 지루성피부염, 스트레 스, 식생활습관, 잦은미용시술이나잘못된화장품시술방법, 환경오염, 영양의불균형, 질병, 사회문화적변화등여러가지요인에의해발생 되는이상탈모로구분된다. 자연탈모는퇴화기와휴지기에해당되는모발 이저항없이쉽게빠지는것이다. 자연탈모는모근의형태가곤봉의모 양이며, 이상탈모는모근부의곤봉모양이찌그러지거나변형되어있다 (Miyata et al., 2014). 탈모의확산과정은정상굵기의모발이점차적으로 가늘고짧은형태의엷은솜털로변환된다. 이러한현상은연령의증가와 함께점차적으로심하여진다. 특히탈모는두정부또는앞머리주변으로 이동되는패턴의특징이있으며임신, 출산, 폐경등의영향을받는다. 또 한계절적인영향으로날씨가온화한봄에는 90% 의모낭이성장기를나 타내고, 늦은가을에는 80% 가성장기의감소를나타낸다. 정상적인두피 의경우모발의 80 90% 는성장기에있으며, 1 2% 는퇴행기, 10 20% 는휴지기단계에있다. 그러나비정상적인탈모의원인은모세혈관으로 부터모발생성에필요한영양분및신진대사가내적, 외적요인에의하 여원활하게공급되지못하여쉽게모발이탈락되거나재생이이루어지 지않는일종의병리현상으로정신적인스트레스, 영양의불균형, 환경 오염등에의해서발생된다. 더욱이펌웨이브공정과정에서발생될수 있는약물의과다처리, 오버타임, 잘못된시술등도탈모의원인으로작

34 용한다( 박 et al., 2005 ; Price, 1975). 이러한펌은두피에반복적인화학약품또는과산화수소의처리로인하여두피에염증을일으키기도하며 (Seo et al., 2012), 모발의성장기를짧아지게하여모발의성장과탈모에관련될뿐만아니라조기흰머리발생등을유도한다고보고된다 (Wood et al., 2009). 따라서두피와모발의건강을위하여독성이낮은환경친화적인제품의사용을제안한다 모발형태의구조 모발은포유류만이가지고있는각화된상피세포로이루어진케라틴 단백질로구성된다. 모발섬유는아미노산의펩타이드결합에의하여 α-나 선구조( α-helix) 로탄력을제공하며(Gillespie, 1980), 물리적으로당기거나 물또는화학약품에의하여 β- 평판구조( β-sheet) 로전환되기도한다 (Wagner et al., 2007). 모발은형태적으로모표피( 큐티클, cuticle), 모피질 ( 코텍스, cortex), 모수질( 메듈라, medulla) 의 3층으로이루어진원통형의 원추섬유(cylindrica fiber) 로모발의끝쪽을향하여배열되어있다(Dawber, 1996). 모표피는모발의 10-15% 를차지하며, 친유성으로가장바깥층에위치하 여 비늘모양의스케일이겹쳐져있어서외부의자극으로부터내부를보 호해주고습윤성과광택을결정한다. 또한화학적인저항력이강하나강 염기또는강산에의하여부서지거나용해되며, 마찰에약하다. 모표피는 최외각의에피큐티클(epicuticle), 중간층의액소큐티클(exocuticle), 내부 의앤도큐티클(endocuticle) 로이루어져있다. 에피큐티클의두께는 10 nm 범위이고지질과시스틴을함유하는단백질로구성되어약품에대한 저항은강하나물리적인작용에약하다. 엑소큐티클의두께는 nm 범위이고외측과내측으로나뉘어외측부의시스틴함량이내측보다 더높고시스틴결합을절단하는약품에는약하다. 엔도큐티클의두께는 nm 범위로외측은엑소큐티클과접해져있고내측은세포막복 합체와접해있다. 엔도큐티클은시스틴함량이적고산성아미노산과 염기성아미노산을많이함유하여물에대한팽윤성이높다. 모피질은모발의 80-90% 를차지하며, 친수성으로모발의인장과팽창

35 에관련이있다. 주성분은피질세포(cortical cell), 간충물질( 세포간결합물 질) 및멜라닌색소이다. 멜라닌색소는모발의색상을결정짓는작은구 형또는타원형의과립으로직경은약 μm의사이즈로모피질에 분산되어있다. 피질세포는긴폴리펩타이드로이루어져있고간충물질은 세포막복합체(cell membrane complex, CMC) 를포함한다(Fig. 2). 이러한 피질의성분들은모발의강도, 탄력, 질감, 색상등과관련이있다. 모피 질의세포유형은 orthocortex, paracortex, mesocortex로황의함량이 3 5% 가포함되어시스틴의함량이높다. 피질세포의주요부분에는 macrofibrils 이나선형모양(spindle-shaped, helical structures) 으로폭또는 지름이 0.1~0.4 μm의필라멘트(filaments) 섬유및중간필라멘트섬유( 중간섬 유, 미세섬유(intermediate filament, microfibrils, IF) 로구성되어있다(Fig. 3) (Marshall RC, 1983). Pauling & Corey(1954) 는 IF 내부의폴리펩타이드체 인을 x-ray diffraction 분석에의해 α-나선구조의지름범위는약 9.8A 이 며나선의아미노산잔기의반복거리는약 5.1 A 단위로보고했다(Fig. 4). 중간필라멘트의결정성단백질인매트릭스(matrix) 는시스틴(cystine) 함유 량이높고강력한황결합으로이루어져있다. 매트릭스의단백질은가끔 연합케라틴단백질(keratin-associated proteins) 또는원섬유의연합단백질 (interfibrillar-associated proteins, IFAP) 로언급되고습기나물에팽창하기 때문에 Interchain bonds 보다는 Intrachain bonds 라추정보고된다( 이 et al., 2015). 모수질은모발의가장중심부에위치하며, 모발의굵기에따라 서존재의유무가달라지므로동물의말꼬리또는갈기등두꺼운털의 내부에존재하고사람의모발에서도연모또는가는모발에는존재하지 않으며정상범위의굵은모발에만존재한다. 모수질의내부는섬유의축 을따라서연속또는불연속적으로벌집모양의다각형세포가존재하며, 빈공간의형태로공기가포함되어있다. 모수질의시스틴의함량은모피 질에비하여적은것으로보고된다 (Robbins, 1994)

36 Fig. 2. Stereogram of the hair fiber structure, illustrating sub-structures of the cuticle and cortex. Proposed by Robbins (1994)

37 Fig. 3. Directional swelling of human hair. Proposed by Robbins (1994)

38 Fig. 4. Structure of an alpha-helix. Proposed by Pauling & Corey (1953)

39 1. 3. 모발단백질의구성 화학적조성(chemical composition) 모발의구성요소는단백질(80 90%), 멜라닌색소(3%), 지질(1 9%), 미 량원소, 수분(12 13%) 등으로구성된다. 모발을이루고있는원소에는 C(45.2%), H(6.6%), O(27.9%), N(15.1%), S(5.2%) 을포함하고있다. 모발은 20 여종의아미노산으로구성되어있으며황(S) 을함유한시스틴(cystine) 이 14 16% 정도로가장높다(Table 1). 모발의시스틴아미노산은황(S) 결 합을하여모발의강도와탄력성을제공한다. 아미노산의공통구조는알 칼리성인아미노기 (NH 2 ) 와산성인카르복실기(COOH) 그리고수소(H), 잔기(residue) 등이며 -R 의위치에수소(H) 가결합하면글리신(glycine), CH 2 -OH 가결합하면세린(serin), CH 3 가결합하면알라닌 (alanine), CH 2 -SH 가결합하면시스테인(cysteine) 이된다(Fig. 5) (Alpert et al., 2008). 이러한 모발의단백질은펌웨이브과정에서치오글리콜산(thioglycolic acid) 처리 와과산화수소에의해서시스틴이 과 cysteine 은증가한다(Table 2). 2~14% 현저하게감소하고 cysteic acid 단백질은여러가지로다른형태를가지고있으며, 다양한생물학적기 능을가지고있다. 손톱과모발은케라틴, 명주와거미줄은피브로인 (fibroin), 그리고인간의몸안에서생화학적촉매역할을하는효소 (enzyme) 또한단백질이다. 이러한단백질은아미노산이연결된선형고 분자이다. 아미노산은염기성의아미노기(-NH 2 ) 와산성의카르복시기 (-COOH) 가서로대칭으로정렬되어그사이에새로이형성되는공유결 합을펩티드결합(peptide bond linkage) 이라고일컫는다. 50개이하의아 미노산의연결체를펩티드(peptide) 라하고, 아미노산끼리펩티드결합을 형성하며하나의긴사슬을이루는것을폴리펩티드라한다. 이러한여러 개의폴리펩티드는디설파이드결합, 수소결합, 이온결합등에의해더 욱안정해지며분자사이즈가큰단백질로고유기능의작용을한다 (Mormann et al., 2008)

40 모발에존재하는결합및특성 가. 염결합(-NH₃ + - OOC-) 라이신또는아르기닌잔기의 (+) 로하전된암모늄이온과아스파라긴 산잔기(-) 로하전된카르복실이온간의정전기적인결합이다. ph 4.5~5.5 범위는모발의등전점으로결합력이최대가된다. 염결합은케라 틴섬유의강도에 35% 정도를기여하며, 산 알칼리에서쉽게파괴된다. 모발은이온결합, 염결합의영향으로산이나알칼리에의해쉽게파괴되 며물에의해서약해진다. 이것은 (+) 로하전된암모늄이온과 (-) 로하전 된카르복실이온간의정전기적결합이다. 이러한모발은알칼리액에 의하여팽윤, 연화되고구조가느슨해지며펩티드구조는불안정한상태 가된다. 즉약알칼리상태에서모발은연화되지만높은알칼리상태에서 는모발의구조는물론단백질도분해시킨다. 일반적으로 ph 10 이상의 알카리성에서모발은팽윤, 연화되며, 이러한모발의성질을이용하여알 칼리성의환원제는펌시술시에약액을모피질에쉽게침투되게할수 있다. 그러나모발은산성에대한저항력이알칼리에비해강한편이며, 모발내의단백질및모표피는산성에대해수축작용을일으킴으로서산 성은모발내부의침투를방지한다. 그러나약산성에의한모발의손상도 는극히적다고볼수있으나강산성(pH 1.5~2) 에서는모표피와모피질이 손상되거나분해된다 (Robbins & Crawford, 1991). 나. 펩타이드결합(-CO-NH-) 펩타이드또는펩티드는보통소수의아미노산이연결된형태를펩타 이드라부르고많은아미노산이연결되면단백질로부른다. 이러한펩타 이드및단백질구조에서아미노산간의연결을산아미드결합또는펩 타이드결합이라한다. 펩타이드결합의경우글루타민산잔기의카르복 실기(-COOH) 와아미노기(NH2-) 사이에 H 2 O 가제거된탈수반응으로 CO-NH- 구조를이루는결합즉아미노산으로부터유도된아미드결합양 식이다. 이러한결합은공유결합의일종으로매우강한결합이며, 펩타

41 이드결합이연속적으로반복되면펩타이드중합체(peptide polymer) 라고도불린다 (London et al., 2010). 다. 시스틴결합(-CH 2 S-SCH 2 -), 황결합(disulfide bond) 유황을함유한모발케라틴의특유한측쇄결합이다. 퍼머넌트과정은 이러한시스틴결합을환원제로절단하고, 모발을원하는형태로변형시 킨후, 그형태를유지하기위하여산화제로절단된황결합을본래대로 되돌리는것이다. 아미노산중시스테인의잔기가가지고있는특별한화 학적활성에기인한다. 산화조건에서단백질에존재하는시스테인의잔기 2개가구조적으로접근하게되면공유결합이되어하나로연결된 S-S 다 리를형성하는데이를이황화결합(disulfide bridge) 이라한다. 이황화결합 은단백질의 3 차, 4차구조형성및안정화에매우중요한역할을수행한 다(Mormann et al., 2008). 단백질분자사이의이황화결합은생물의구조 체에많아점탄성원인의한가지이다. 이러한이황화결합은결합력이매 우강하여타이어의강도를높이기위하여고무에황을첨가하여고분자 사이에가교결합된 S-S 결합을형성하여높은강도를부여하기도한다. 이황화결합은구조를절단하여각폴리펩티드사슬로분리시에는환원제 로주로요소(urea) 등의변성제와메르캅탄그룹이사용된다( 주 & 한, 2004). 라. 수소결합(C=O HN) 수소결합은아미드기와카르복실기사이의결합이며, 전기음성도가큰 O, N, F 원자에 H 원자간의결합으로작용하는분자간의힘이다. H 원 자는부분적인 (+) 전하를띠고전기음성도가큰 O, N, F 원자는부분적 인 (-) 전하를띤다. 이러한수소결합은정전기적인력이작용하는결합으 로원자사이에형성되는공유결합의약 5~10% 정도로강한결합이다. 모 발을물에적셔서웨이브를형성한후그대로건조시키면원래대로돌아 가지않고웨이브가유지된다. 그러나모발이다시물에젖은경우쉽게 늘어나서웨이브가풀린다. 이러한현상은수소결합이작용한다고볼수

42 있다 (Robbins & Crawford, 1991). Table 1. Overall composition of human hair Approx. concent in weight % dry hair Whit hair Asian hair Component Evans & Wickett 光井武夫 (2004) (2012) Protein 91 80~90 Lipid 4 1~9 Sugars Protein-bound sulphur Ash Melanin pigment - 3~4 Mineral ~0.94 Zinc 200ppm - Water - 10~

43 Hydrophobic amino acid Polar amino acid, uncharge Acidic amino acid Basic amino acid Fig. 5. Structures of the amino acids in human hair

44 Table 2. Amino acid composition of different human hair (%). Amino acid & (2008) Kon et al(1998) Robins (2012) Robins (2012) permed hair permed hair, bleache d hair permed hair, Aspartic acid Threonine Serine Glutamic acid Proline Glycine Alanine /2-Cystine Valine Methionine Isoleucine Leucine Tyrosine Phenylalanine Cysteic acid Lysine Histidine Arginine Cysteine Tryptophan

45 2. 모발의손상 모발손상의원인은물리적, 화학적, 환경적, 생리적손상등이있 다.(Scanavez, 2003). 물리적손상의원인으로는일상생활중의마찰, 열, 샴푸, 브러싱, 압박, 견인등에의한손상이있다. 화학적손상은펌, 염색 및탈색과정에서의지나친시술시간의증가또는처리횟수의반복등으 로알칼리성약품에의한팽윤및분해가있으며, 강한산성제품의사용 으로인한손상이있다( 황, 1995). 환경적손상으로는일광과대기오염, 바람등에의한손상으로단백질의변성과색상의변화를초래한다. 자외 선은모발의황결합을절단시키고유멜라닌을산화분해하여모발의적 색화를일으키며 ( Scanavez, 2003), 자외선뿐만아니라가시광선의빛또 한세포막복합체의약화원인으로광손상을일으킨다( 이, 2009). 또한모 발은열에약하여모발내의단백질을파괴하고모표피의탈락및박리현 상이발생한다( 노 & 구, 2003). 생리적손상의요인으로는노화, 호르몬의 변화또는질병으로인한장기적인약물치료등이있다 (Chandrashekaran et al., 2010). 생리적인손상의원인은다이어트와편식으로인하여영양 장애, 또는지나친음식의과다섭취로인한영양의불균형이모발의손상 원인으로작용하기도한다. 이러한모발의손상은형태학적으로는모표피 의박리, 용해, 지모, 열모, 광택의저하등이있으며, 질적으로는모발내 부의아미노산손실과화학적결합의변성, 탄성의저하, 유 수분의손실 등이있다. 모발은보통 10 15% 정도의수분을보유하고있으나잦은 드라이어나열에의하여건조한모발이된다. 또한펌이나약물에의한 손상은모피질에수분을유지하는기능이손상되어습도변화에도영향을 받기쉬우므로결국은손상모발이된다( 송 et al., 2006). 모발이손상되면 눈에띄게푸석푸석하며, 광택이감소하고변색등으로갈라지고끊어지 게된다. 결국헤어스타일의유지및정돈이되지않게되므로모발의손 상방지는중요하다( 민 et al, 2011)

46 3. 펌원리및공정 펌의원리는모발섬유의아미노산구성성분중황을함유한시스틴 (cystine) 의이황화(S-S) 결합을메르캅탄류(mercaptane group) 화합물인환 원제로절단시켜시스테인(cysteine) 으로되며, 산화제에의하여시스틴으 로다시재결합형성된과정이다. 펌웨이브는환원제에함유된알칼리에 의하여모발이팽윤되고약액이침투되며, 환원된모발은로드의종류나 굵기에의하여모양이성형되어산화과정에의해펌웨이브가형성된다. 모발의펌웨이브시술은, 모발의주성분인케라틴(keratin) 을구성하고 있는아미노산의시스틴사이의이황화결합 (cystine disulfide bond, R-S-S-R) 을티오글리콜산(thioglycolic acid) 등의환원제를처리하여 -SH로 환원시킨후에, 산화제를처리함으로웨이브형을만든상태에서새로운 이황화결합을생성시켜웨이브가형성되도록하는것이다. 즉모발에웨 이브가형성되는과정은알칼리에의한모발의연화및환원반응에의한 S-S- 결합의절단과산화반응에의한 S-S- 결합의재배열생성이다. 산화제의종류는브롬산나트륨, 과산화수소, 브롬산칼륨등을주성분으 로한제품이주류를이루며 ph 정도로이용되고있다. 브롬산 나트륨산화제의특징은상온에서용해도가높아처리시간을단축시킬 수있는장점을가지고있으나반응시간이느린단점이있다. 그리고브 롬산칼륨산화제는찬물에용해되기어렵고, 포화농도가낮아사용이제 한적이다. 과산화수소를주성분으로한산화제는브롬산염류에비하여 비중이가볍고산화력이뛰어나처리시간을단축할수있는장점이있어 서최근사용이급증하고있다( 이 et al., 2009). 그러나브롬산염류의산 화제는일명 중화제독 이라불리며사용에따른가려움증과피부의벗 겨짐청력소실, 신부전등의부작용증상이보고되고있다( 김 et al., 2014). 과산화수소는산화력이강하여피부와접촉시피부가붉어지고 두피, 안면, 목에접촉되어화끈거림, 염증이나가려움등의피부자극을 일으키기도한다( 김 et al., 1998), 이것은단시간동안에다량의액체증 기에노출시눈, 코, 목등에심한자극을일으킬뿐아니라눈과접촉 시심할경우시각장애나실명이나타날수도있다고보고된다 (Uchida et al., 2006). 과산화수소는현재화장품보존제, 살균제. 피부표백제로보통 수용액상태로사용되며, 강력한산화과정을이용하여견사나양모등의

47 표백, 플라스틱공업에서비닐중합의촉매, 폭약제및모발염색약산화제 로도사용되고있다. 그러나모발에적용할시천연색소인멜라닌을탈색 시키고농도및시간에따라모발의손상이형태학적또는역학적으로 나타나고있다. 과산화수소는저장온도가낮아짐에따라과산화수소의농 도는오히려증가하는경향이있어적절한온도조건에서저장하여야한 다. 과산화수소가포함된산화제는보존온도가높거나금속물질을더하 면물과산소로분해되어펌처리과정중웨이브를고정시키는역할에 차질이생겨서결국웨이브가늘어지는결과가나타나기도한다( 김 & 전, 2005). 펌의공정은상온또는가온의콜드펌과환원제로모발을연화처리 한후고온으로가열하는열펌이있다. 그중시간단축과편리함으로인 하여가장많이사용되는콜드펌환원제는치오글리콜산또는치오글리 콜산염과시스테인, 아세틸시스테인(acetyl cysteine) 에알칼리제 (ph 9.0~9.5) 를혼합하여사용한다(Landers et al., 2003) 일반콜드펌공정 일반적인콜드펌의공정은다음순서와같이처리된다. ⅰ. 모발은샴푸하여먼지, 오일, 불순물등을제거한다. ⅱ. ⅲ. 손상모발일경우전처리제트리트먼트를도포하여방치후헹굼처리 한다. 모발의이황화결합을절단시키는단계로환원제를도포하여케라틴 섬유를팽윤시킨다. ⅳ. 선택된로드로와인딩하여모발의형태를교정한다. 이때펌제의반 응은농도, 시간, 온도에의존적이며, 가열처리및자연방치하여 분이소요된다. ⅴ. 컬테스트후세척하고과도한수분은제거한다. 또는경우에따라서 이과정은생략될수있다. ⅵ. 산화제도포의단계로절단된시스틴이황화결합을재구성한다. ⅶ. 로드를제거하고물로린스처리하여모발에잔존하는환원제와산화 제를씻어낸다

48 ⅷ. 스타일링작업과건조과정을거친후후속반응에의하여더욱안정적 인웨이브로고정된다 열펌공정 일반적인열펌의공정은다음순서와같이처리된다. ⅰ. 모발은샴푸하여먼지, 오일, 불순물등을제거한다. ⅱ. ⅲ. 손상모발일경우전처리제트리트먼트를도포하여방치후헹굼처리 한다. 모발의이황화결합을절단시키는단계로환원제를도포하여케라틴 섬유를팽윤, 연화시킨다. 모발의연화과정은모발의손상정도, 농도, 시간, 온도에의존적이며, 가열처리및자연방치한다. ⅳ. 모발의연화과정이완료되면물로세척하고과도한수분을제거한다. ⅳ. 선택된열펌전용로드또는아이롱을이용하여와인딩하여모발은 뜨거운온도에서형태를교정한다. ⅴ. 교정된모발은형태를보존하며, 자연방치하여냉각시킨다. 냉각시간 은모발의상태에따라변화된다. ⅵ. 산화제도포의단계로절단된시스틴황결합을재구성한다. ⅶ. ⅷ. 로드를제거하고물로린스처리하여모발에잔존하는환원제와산화 제를씻어낸다. 스타일링작업과건조과정을거친후후속반응에의하여더욱안정적 인웨이브로고정된다

49 4. 환원제의특성 펌제는제1액환원제와제2액산화제로구분되며산화제는중화제라 불리기도한다. 그러나제1제단독으로만사용되어공기산화를시키는제 품도있다(Robbins, 2012). 일반적인시판환원제는약얄칼리성인 ph 정도가가장많이사용되고있다(Table 3). 환원제의작용은모발을 팽윤(swelling) 또는연화(softening) 하기위한것으로모발의강력한황결 합을끊어주는환원반응이다. 환원제의주요성분은티오글리콜산 (thioglycolic acid) 과그염류를주성분으로하는제품과시스테인과그염 류를주성분으로하는제품이주로사용되고있다 (Landers et al., 2003). 티오글리콜산을주성분으로한환원제는환원력이강하며, 강한특징을나타내고 향기취또한 ph 4.5~9.6 정도로조정된다. 티오글리콜산은또한 피부자극과표피각질에염증을일으킬수있는특징이있으므로알칼리 로중화하여중성염의형태로사용되기도한다( 정 & 김, 2005). 시스테인 을주성분으로한환원제는자극적인냄새가적으나제품의안정성이떨 어지고모발에잔류할가능성을가지고있다. 현재는단점을보안하여합 성시스테인으로 ph 8.0~9.5 로조정되어사용된다. 시스테인은티올기 (-SH) 를포함하여산화, 환원반응에관련되고시스테인의산화는다른티 올기의황결합을생성하여중금속과친화도를갖는다. 환원제의염류는 암모니아 (ammonia, NH 3 ), 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA), 트리에 탄올아민(triethanolamine, TEA) 등의알칼리가사용된다. 환원제의알칼리 제로이용되고있는암모니아는저농도로 ph를높일수있고휘발성인 장점도있지만냄새가자극적인단점도있다. 또한모노에탄올아민과트 리에탄올아민등아민류는점성이있는액체로냄새로인한자극성이암 모니아보다약하지만팽윤성이큰장점이있으나비휘발성으로인하여 모발에잔류할가능성이큰단점이있다. 환원제의첨가제는알칼리제외 에유화제, 보습제, 킬레이트제등이이용된다( 김, 2002)

50 Table 3. Reducing agent composition for perm waving Ingredient Percent(%) Thioglycolic acid 6.0 Steareth Frangrance 0.5 Ethylene diamine tetraacetic acid 0.2 Colors As required Water q.s. a Ammonium hydroxide To ph 9.3 a q.s., add water to 100%. Evans & Wickett (2012)

51 5. 산화제의특성 산화제는중화제라부르며웨이브를고정시키기위한것이다. 산화제 의작용은모발의끊어진황결합을재결합시키는산화반응이다 (Fig. 6). 지금까지전통적인산화제는브론산나트륨, 브론산칼륨, 과산화수소수가 사용된다. 브론산나트륨은상온에서도용해도가높아짙은농도를만드는 것이가능하기때문에 2액의처리시간을단축시킬수있는장점이있어 서많이이용되고있다. 브론산칼륨은찬물에용해되기어렵고포화농도 가낮기때문에짙은농도로사용할수없다. 과산화수소는브롬산염류 에비하여비중이가볍고산화력이뛰어나처리시간을단축할수있는 장점이있다( 김 et al., 2003). Table 4에과산화수소를주원료로하는산화 제조성의예를나타내었다. 그러나이러한기존의산화제들의부작용은헤어미용사들사이에서는 임명 중화제독 이라고불리우며산화제의피부부작용의피해증상등에 대한보고가이어지고있다. 또한대처방법의효과를부작용의증상이없 어진시기에대해서분석하였다. 조사결과는부작용대상자중에서과산 화수소와브롬산나트륨의사용이 74.2% 이였으며, 피부부작용을일으킨 다고생각하는산화제로과산화수소 33.5%, 과산화수소와브롬산나트륨 이 31.4% 이었다. 조사대상자의 70.3% 는피부부작용이업무에지장을초 래하고, 68.6% 는산화제사용시일회용고무장갑을사용하지않았다. 이 러한피부부작용의증상으로초기에는가려움증이나타나고시간이경 과될수록염증으로인한출혈과피부의균열이가장많았고, 대처방법으 로는크림이나로션등을사용하여완화효과를나타냈으며, 가려움증과 피부가벗겨지는증상은 1 주~2 주이후에없어졌다고보고하였다. 따라서 산화제는염모제와치오글리콜산과마찬가지로피부부작용을일으키는 원인물질의하나인것으로확인됨으로써앞으로각질형성세포나섬유아 세포에대한독성과인체에대한안전성에대한심도있는연구가필요하 다고보고하였다( 김 et al., 2014). 게다가미용실에서사용하는산화제는보관상태가자연방치로인하여 미용종사자나어린이들이손쉽게음용하는사고가발생하기도한다. 지 금까지브롬산염의음용사고부작용으로는청력소실, 신부전, 간장해등

52 의유발이보고되었으며( 박 et al, 2011), 췌장염( 이 et al, 1998) 의증상이 보고되기도하였다. 또한과산화수소는산화력이강해서피부와접촉하면쓰리고따가운 고통을느끼게하며, 이러한증세는피부가붉어지고, 단시간동안에다 량의액체증기에노출시눈, 코, 목등에심한자극을일으킬뿐아니 라눈과접촉시심할경우시각장애나실명이나타날수도있다. 또한 미용사들의손이나팔목등의피부접촉으로직업성피부질환이나타나며, 고객의두피에서괴사성피부염이나타나기도한다( 김 et al., 1998). 과산화수소는반응이빠르고부산물이없는장점이있으나모발의변 색등을일으키는단점이있다. 과산화수소의강력한산화과정은모발의 멜라닌색소를탈색시켜펌으로인한모발의손상을이차적으로가중시 킬수있다. 특히저장온도가낮아고온의열을가하는시술에는고려할 필요가있다. 또한금속성의염료를사용한모발에서는물과산소로분해 되어펌웨이브고정력이약화되어펌의수축률과유지율이감소되어펌 이풀리는현상이나타나기도한다( 김 & 전, 2005). 이러한산화제의작용은모발의이황화결합을유발할수있는제품으 로이황화결합을복구하여펌형성된모발을고정하는것이다. 산화제의 특성은산소를포함하며액상또는크림상의형태로모발에도포하거나 공기중에노출하고산소를공급하여재산화과정을거친다. 모발의산화 에사용되는시약중일부는브롬산염이고요오드, 붕산염, 산성과산화 수소, Monopersulfate, 공기산화또는금속촉매공기산화가있다(Robbins & Crawford, 1991)

53 Table 4. Oxidizing agent composition for perm wave product Ingredient Percent(%) Hydrogen peroxide (30%) 7.0 Polysorbate Phenacetin 0.5 Water q.s. b Phosphoric acid (85%) To ph 4 For making the oxidizing agent (Table 4), heat the water to 75 and melt the Polysorbate-40 and slowly add it to the water with stirring. Cool to room temperature and then add the peroxide, the phosphoric acid and preservative b q.s., add water to 100%. Evans & Wickett (2012)

54 Fig. 6. Oxidation in hair

55 6. 효소의특성 효소는단백질로화학적반응에필요한활성화에너지 (activation energy) 를낮추어반응을촉매한다. 효소는어떤물질을분해하거나합성 하는역할에관여하는데활성도에따라서극미량으로도반응을빠르게 할수있다. 효소는효소위원회(enzyme commission) 분류체계에따라 6가 지로나누어지는데산화환원효소(oxidoreductase), 전이효소(transferase) 가 수분해효소(hydrolase), 리아제(lyase), 이성화효소(isomerase), 합성효소 (ligase) 로분류된다(Kumar & Takagi, 1999). 효소의명명은기질명뒤또는촉매반응명뒤에 ase라는접미사를붙 인다. 효소는촉매작용을하는특수화된고분자단백질로생명체의수많 은생화학반응은효소에의해이루어진다. 대부분의세포내반응들은 이러한단백질촉매에의해진행된다. 효소는매우특이적이고다양한기 질특이성(substrate specificity) 과반응특이성(reaction specificity) 이높으며, 효과적인생촉매로화학적촉매반응과비교할때높은반응속도를나타 낸다. 또한반응은거의부산물(by-product) 을만들지않는다. 효소는시간, ph, 온도의영향을받는다. 이것은반응의활성도와속도 변화에도영향을미친다. 어떤효소들은활성부위에이온을갖고있으며 이들이온은효소의촉매기능을위하여산성또는염기성의형태로적정 ph 로존재하여야한다. 효소는특정한 ph 영역에서만활성을가진다. 효 소촉매반응의속도는일정한계까지온도에따라증가한다. 특정온도이 상이되면효소가변성되어온도가증가하여도효소의활성도는오히려 감소한다. 효소가최대활성을갖기위해서는최적조건의 ph, 온도, 이온세기를 필요로한다. 최적온도이상에서효소는활성을잃게된다(Anwar & Saleemuddin, 1998). 효소는활성부위에이온을갖고있으며이들이온은효소의촉매기능 을위하여적합한산성또는염기성으로존재하여야한다. 반응액은 ph 가변하면활성부위의이온형태가변화되고, 효소의활성도가바뀌게되 며결국반응속도도변한다. ph의변화는또한효소의 3차원구조에영 향을미칠수도있다. 효소는일반촉매와다르게반응조건에대한특별한

56 특성을지닌다. 이러한이유때문에효소는특정한 ph 영역에서만활성 을가진다. 효소의산업응용은빠르게확산되어가며넓은범위의공정조건에서이 용이가능해졌다. 프로테아제는가수분해효소중단백질을분해하는효소 로동식물과세균, 곰팡이등의미생물에서생산이된다(Joo & Choi, 2012). 단프로테아제는단백질을보다작은펩타이드단위로가수분해하 는데사용되며, 박테리아, 곰팡이, 동물의췌장, 식물로부터얻고있다. 이러한프로테아제는단백질의내부에작용한다. 프로테아제는여러종류 의미생물이생산하는유용한효소로, 구조와작용기전의유사성등으로 나눈다. 이들효소는다양한기질에반응하는성질을이용하여단백질을 분해하는데사용하며, 최근에는 fibrin을강력히분해하는혈전용해효소의 성질도밝혀졌다 (Bruckner et al., 1990) 프로테아제는단백질과펩타이드결합(peptide bond) 을가수분해하는 단백질분해효소이다. 대부분의살아있는생물체에서발견되며, 세포의 성장과분화에있어필수적인요소이다(Gupta et al., 2002). 프로테아제의 대부분은분자량수만인단순단백질인데당이나금속이온을수반하는 복합단백질인경우도있다. 분해양식에의하여엑소펩타이다아제아제 (exopeptidase) 와엔도펩타이다아제(endopeptidase) 로크게둘로나뉘며, 효 소활성부위의잔기에따라 serine protease, metal pro-tease, aspartic protease, cysteine protease 등으로구분한다(Kumar & Takagi, 1999). 이러한 프로테아제는생물에의하여단백질의재료인아미노산을다른단백질 분해에의하여섭취할때에필요하며, 또단백질화학에있어서단백질의 아미노산배열결정에매우중요한역할을한다. 프로테아제같은단백질분해효소는식품공정과세제산업, 섬유, 가죽산 업, 의료분야등다양하게응용되고있으며전체효소시장의 60% 를차지 하여응용의확장잠재력은매우크다. 섬유산업에서효소의적용은손상 을감소시키며, 단백질의오염을분리하고페수의오염을감소시켜사용 이증가하고있다(Anwar & Saleemuddin, 1998). 양모산업에서는모표피의 정련으로불순물을제거하고모질의개선효과가보고됨으로효소의모발 펌제적용은필요하다고생각한다

57 Ⅲ. 펌의연구동향 1. 국내외연구현황및문제점 펌제에의한모발케라틴은일반적으로황결합을재구성하는과정으 로펌 1제환원제에의하여직모를롯드에감아성형하거나곱슬머리를 직모의형태로교정하는과정이다. 펌의과정은첫번째환원제에포함된 수소원자에의하여시스테인 (HS-CH 2-CH(NH 2 )COOH) 의시스틴황결합 (-S-S-) 을수소원자에의하여절단시키고, 두번째로산화제에함유된산 소원자에의하여절단된황결합을복구한다. 이러한펌제의환원제는알 칼리성으로모발시스틴의바깥부분을녹여서모발을연화, 팽창, 다공성 모발, 광택저하및변색의원인을제공한다(Robbins, 1994). 이러한펌과 정이후모발은손상을받게되는데일반적으로지금까지펌처리후에 모발손상의원인은매트릭스(matrix) 에존재하는이황화결합이불완전한 산화과정으로인하여재결합이감소된것이라고알려졌다. 그러나 Nishikawa et al.,(1998) 의연구에의하면 NMR 모발의손상은불완전한산화뿐만아니라미세섬유에서 분석에의하여펌처리후 α 나선구조가약 간감소된것으로나타난다고보고된다. 펌은짧은시간의처리에서도 α- 나선의랜덤코일구조(random-coil structure) 를변화시켰다. 이러한결과는 인장강도등물리적특성변화의원인으로볼수있으며 α-나선구조의 감소는이황화결합의불완전한산화뿐만아니라마이크로피브릴의손상 일부에기여한다고할수있다

58 2. 천연물을이용한모발펌선행연구현황 펌은바쁜현대사회를살아가는사람들에게자연상태의모발에스타일 을변화시킬수있는방법으로이미대중화된시술이다. 펌으로형성된 웨이브는점차적으로자연스러운이미지를연출할수있기때문에시술 의응용범위가늘어나고있다. 펌은종류에따라서콜드펌부터열펌까 지유행과함께다양한시술방법이연구되어실용화되었다. 그러나잦은 펌의시술과고온의열펌으로인한손상모가증가하고강한화학약품에 의한모발손상과부작용이나타나게되었다. 펌제로사용되는환원제는 알칼리성화학성분으로모발내부에약액의침투작용을위하여모표피의 팽윤작용을한다(Robbins, 1994). 이러한과정에서모피질내부의간충물 질유실과유수분의손실로인한손상모발을초래하게된다. 따라서화학 약품의사용으로인한피부의부작용과스트레스로부터벗어나고자천연 물에서얻을수있는추출물에대한관심또한증가하였다. 이러한천연 물의관심은생활수준의향상으로아름다움과건강한모발을동시에얻 고자하는소비자의욕구충족과환경오염을최소화할수있는장점이 있다. 이러한천연물을모발에적용한선행연구의예로황칠나무잎을이용 하여펌웨이브의효율과손상방지효과( 장 et al., 2014), 펌웨이브시술 시잠용분추출물을첨가하여모발손상에대한효과( 임 & 고, 2012), 갯 지렁이단백질을펌제에적용하여펌웨이브의효율증가와손상의예방 효과( 신 & 강, 2013), 검은콩을이용한모발염색( 김 et al., 2005), 난백과 쑥추출물을첨가하여고온의열펌인매직펌제의적용효과( 김 et al., 2010), 인삼추출물을첨가한환원제적용연구( 이 & 함, 2010), 흑두단백 질을이용한펌웨이브제품( 최 et al., 2010), 그리고동백나무추출물을 이용한모발화장품소재( 최 et al., 2013) 등의연구가진행되었다. 이와같은선행연구에따르면천연물의모발화장품적용연구는천연 물또는발효물을펌제의전처리제로이용하여펌의효율이증가된보 고가대부분이다. 그러나선행연구들은이러한천연물소재를환원제의 첨가제로이용하거나전처리제연구가대부분으로산화제에이용된연구 는희박하였다

59 꽃송이버섯은프로테아제의활성을나타내고면역력을향상시키는 β -Glucan 을다량함유하고있어최근항암식품으로도각광받고있을뿐만 아니라향장소재로의개발또한연구되고있다 (Chandrasekaran et al., 2011). 락토바실러스(Lactobacillus) 또한인간의면역계에중요한역할을 하며장내의세균감염을억제하는등인체에이로운점이많이알려져 있다(Schillinger et al., 2005). 따라서본연구는보다환경친화적이며인체 에유효한성분이함유된펌제조성물로 Alcalase를이용하였을뿐만아 니라천연물소재인꽃송이버섯효소와꽃송이버섯을락토바실러스 (Lactobacillus Helveticus, LH3545) 로발효하여얻어진발효액을이용하여 펌제조성물로제공하고자하며, 아울러생화학적완충제의효과도함께 비교하고자한다. 따라서본연구는 Alcalase 효소를이용한펌제의적용을전처리제, 환 원제, 산화제에각각첨가하여시술하고펌웨이브의효율과모발손상예 방의효과를확인하고자하였다. 더불어천연물인꽃송이버섯도펌제에적 용하여산화제의적용가능성을알아보고자하였다. 따라서꽃송이버섯의 효소를추출하여펌의효율과손상정도를확인하였으며, 꽃송이버섯을락 토바실러스로발효하여발효액의산화제적용가능성을확인하였다. 아울 러생물학적완충제인글리신완충제와보레이트완충제의산화제적용 가능성도함께연구하였다

60 3. 효소를이용한모발펌선행연구현황 여성들의사회진출이활발하고, 생활수준의향상으로인하여, 미의식에 서도인간의건강과함께환경오염을고려한제품의소비가증가하고있 다. 효소는생분해성물질로부산물을남기지않으므로그동안다양하게 산업에응용되어왔다. 그중에서프로테아제는가장많이사용되는효소 로전체시장의 60% 를차지한다. 세제산업에첨가되는호알칼리성프로테 이즈는알칼리에대한내성이있고, 광범위한작용온도, 계면활성제에대 한내성및표백제에대한내성이있다. 이러한특징을가진단백질분해 효소를분비하는미생물들이토양등에서선별되어생산성향상을위한 연구가지속적으로진행되어왔다. 효소시장은산업의다양한응용과함 께폭발적인시장의확대로약 4000 억원이상이된다. 이와같은현상은 환경에대한적은손상 과 Green 상품에대한소비자의욕구증가 가 그원인이되고있다. 단백질분해효소는모든살아있는생물에서세포의성장과분화를위 해필수적이다. 단백질분해효소의상업적가치는다양한산업분야에서 여러방면으로의응용에서찾을수가있다. 이러한단백질분해효소는미 생물에의하여생산되어지며상업적으로도생산되고있다 (Gupta et al., 2002) 최근발효화장품의소비자만족도가높아지고있어식품에서화장품 산업의응용으로그범위가넓혀지고있다( 이 & 리, 2010). 발효화장품 이란식품에적용되던발효기술을화장품에적용한것으로, 발효과정에서 미생물에의하여분해생성된이차산물들로분자구조가작아져서피부의 흡수를높게한다. 또한발효화장품의원료인천연물질은주로그기능 성이잘알려진한약재또는식품으로국내발효화장품의시장의매년 증가추세로특허출원또한증가하고있어전망이밝다고할수있다. 발효는자연발효에서종균(starter) 발효로발전하였으며(Capilce & Fitzgerald, 1999), 종균은미생물이가지고있는대사능력을이용하기위 하여천연물에의도적으로첨가하는미생물을의미한다. 이러한종균첨가 제(starter culture) 는발효식품의빠른제조를위하여종균을배양하여증

61 식시킨첨가균을지칭한다 (Holzapfel, 2002). 발효제품의소비는전세계적으로꾸준히증가하여건강에유익한박 테리아가인간의장내를건강하게유지할수있으며, 강한산성의조건 에서도유산균세포벽의소수성특성은높은장내부착성에기여한다고 보고되었다(Schillinger et al., 2005). 특히유산균은유익균으로유해균의 억제작용, 면연력강화, 비타민합성, 콜레스테룔의저하효과와정장작용 등이알려져있다( 이 et al., 1992). 그러나효소를이용한산화제의연구 경향은매우희박하여천연물을기존의산화제에첨가하는수준에그치 고있다. 따라서산화제를대체할수있는천연물의개발이절실히필요 하다

62 제 2장효소를처리한펌 2장 1 절단백질분해효소(protease) 처리 Ⅰ. 서론 펌은헤어스타일을영구적으로변형시키기위해많이사용되는방법으로 자연상태의모발에물리, 화학적방법을가하여단백질구조를변화시켜웨 이브를얻거나스트레이트형태로연출할수있다. 그러나잦은펌의시술 은큐티클의손상으로모피질의단백질을유출시켜강도와탄력이저하될뿐 만아니라색상의퇴색및과다한팽윤으로인하여결국은파손된모발에이 르게한다. 이러한손상모발을방지하고자펌제품의개발은중요시되고 있으며, 펌의시술방법, 시술용제의종류와시술온도에따른연구등이활 발하게진행되고있다( 하 & 고, 2012). 펌은처리방법에따라상온에서시술되는일반콜드펌과고온의열을가 하여모발을연화시킨후웨이브를형성시키는열펌으로구분된다. 펌제의 구성은보통 1제와 2제로구분되는 2 욕식이대부분이다. 펌의화학작용은 1 제환원제에의하여모발내부의시스틴(cystin) 황결합(S-S) 이절단되어시스 테인(cysteine, SH-SH) 으로전환되고로드에의하여형태를교정한후다시 2 제산화제에포함된산소(O) 에의하여수소(H) 가제거되어시스틴황결합 (S-S) 이연결된다. 이러한환원작용과산화작용의과정은펌형성동안에모 발내부의황결합이새로운배열(new configuration) 을이루게하며산화과정에 서이황화결합의복구가불완전하면모발의약화와웨이브의풀림현상이일 어난다 (Evans & Wickett, 2012). 지금까지의산화제는과산화수소, 브롬산나트륨, 브롬산칼륨을주성분으로 하는제품이주류를이루었다. 과산화수소를주원료로하는산화제는작용시 간이짧고모발에잔류하지않으며, 강한웨이브를얻을수있는장점이있 어서널리사용되어왔다. 과산화수소는유기물에접촉할시에물과산소로

63 급속하게분해되어고분자물질을저분자물질로분해하는특성이있다. 또한 모발의멜라닌색소를파괴하는특성이있어서탈색의목적으로도사용되어 왔다. 그러나과산화수소의분해력은모발의약화와변색을일으키는단점이 있다( 윤 et al., 1995). 그럼에도불구하고과산화수소의용도는그동안화장품 보존제, 살균제. 피부표백제로이용되었으며, 산화과정이강력한특성으로견 섬유또는양모등의표백제, 비닐중합의촉매와폭약제로도사용되어왔다. 또한미용제품에서는펌을위한산화제, 모발염색제로도사용되고있다. 그 러나과산화수소의과다사용은각질세포형성과산화스트레스를유발하여피 부염과탈모의원인으로보고된다(Seo et al., 2012). 게다가산화적스트레스 로인한과산화수소의증가는두피내부의멜라닌감소를일으키고흰머리를 증가시키는원인으로회색과흰색의모발에서는과산화수소의검출이증가한 다는보고도있다(Wood et al,. 2009). 이러한연구결과에의하여과산화수소 에의한모발손상에대해서는이미전자현미경을이용한형태학적인변화, 인장강도와신장율에의한역학적성질의변화, 열분석등을통해연구되어 왔다(Robbins & Bahl, 1984). 따라서지금까지펌과정에서사용되어온산화제 이외의제품연구는필요하다고생각한다. 효소는자연산물로생분해성이높으며, 기질특이성으로선택적으로반응하 므로부반응으로인한섬유손상이적고, 촉매작용때문에소량으로도그효 과를높일수있는장점이있다. 효소의작용은소화흡수작용, 분해배출작 용, 항염증, 항균작용, 해독살균작용, 혈액정화작용, 세포부활작용등이있 다. 효소는섬유산업에서양모의정련에이용되기도하였으며, 섬유의염료를 분해하는공정등다양한방면에서적극적으로이용되고있다( 최 & 김, 2003). 지금까지효소를이용하여정련된섬유는화학적처리법에비하여오 염의정도가낮고높은광택과강도를얻을수있었다. 양모는케라틴단백 질로구성되어인간의모발성분과특성이유사하다 (Robbins & Bahl, 1984). 단백질분해효소(protease) 는단백질을펩티드단위로가수분해하는효소로산 업분야에서응용되어전체효소시장의 60% 정도로평가되고있다. 그중알 칼리성의단백질가수분해효소 (Alcalase) 는생물산업의관점에서많은관심을 받고사용이증가하고있으며, 상업적으로이용이가능하다. 특히효소를이

64 용한처리과정은환경친화적인공정중의하나로물리적 구조적특성평가 에서우수함이확인되었다(Das & Ramaswam, 2006). 이러한효소는단백질이 주성분으로다양한온도조건에서분해력을생산하는데그중알칼리성프로 테아제의최적활성화온도는 50~55, ph 8~9범위에서 30분간을나타낸다 (Varela et al., 1997). 모발의펌에사용하는환원제는알칼리성제품으로 6~11 범위이며, 상온또는고온에서처리된다(Krulwich, 1995 ; Yumoto, 2002). 이러한이유로알칼리에서친화성을갖는효소의펌제적용은가능할수있 다고사료된다. 효소의펌제적용선행연구는단백질조효소를전처리제로사용함으로써 웨이브의형성률과지속율의증가를보고하였으며( 이 & 강,2011), 단백질분 해효소를이용한지렁이자가분해물을펌제에처리하여펌효율과손상을 분석하였다(Kwon et al., 2013). 그러나효소또는분해물을펌과정에서전처 리제로적용하거나환원제에첨가한연구가대부분으로산화제에효소를적 용한연구는희박하였다. 따라서본연구는효소를펌과정에적용할시활 성이적합하고환경친화적이며, 펩티드의함유로인하여모발의손상을예 방할수있는장점이있다고판단되므로알칼리성단백질분해효소를펌과정 에응용하고자하였다. 이러한연구는지금까지사용되어온과산화수소산화 제와효소를적용한산화제의웨이브효율을산출하여비교하였으며, ph 손상의 예방정도를분석하여이에대한효과를확인함으로써보다환경친화적인산 화제자료로제시하고자한다

65 Ⅱ. 실험재료및방법 1. 실험재료 시료모발제작 본연구에사용된시료모발은장기적약물복용, 다이어트및최근 2년간 화학적처리를하지않은건강한여성모발을사용하였다. 시료모발은두피 로부터 3~4 cm떨어진후두부부위에서자르고약 1.5 g 씩나누어상단부는 실리콘처리하였다. 제작된시료모발은중성샴푸로먼지와오일등을제거하 고흐르는물에세척하여자연건조하였다 효소액제조 본연구에사용된단백질분해효소(Alcalase 2.4L FG, Novozymes) 는알칼리성 단백질분해효소(APE) 로 0.05 mol/l 보레이트완충액 45 ml에 0.1% 를첨가하 여사용하였다. 보레이트완충액은 DW(distilled water) 1L에 borax(na₂b₄o 7, Sigma Aidrich) 10 g을넣어교반하고 0.1 mol/l HCl을첨가하여 ph 9.2로조 정한다음 981 ml의용액을 1L volum flask에옮기고 DW로 1L가되도록채 운후 4 로냉장보관하여사용하였다 펌제품 효소를사용한모발의손상정도와웨이브형성을평가하기위하여시료모발 을펌시술하였다. 펌제품의공정은 2 종류로일반상온에서실시하는콜드 펌과고온에서실시하는열펌으로분류하여각각의모발시료는온도를다르 게시술하였다. 콜드펌 1 액환원제는시스테인(Cysteine) 과모노에탄올아민 (Monoethanolamine) 이주성분으로 ph 9.04 의액상이며, 2액산화제는과산화수

66 소(Hydrogen peroxide, H₂O ₂) 를주성분으로하는 ph 3.42 제품이다. 콜드펌 사용제품은모델명: 모토미 Speed Multi Perm, 화인화장품의환원제와산 화제이다. 열펌전용환원제는치오글리콜산(Thioglycolate Ammonium, C₂ H 7 NO₂S) 이주성분이고 ph 9.32 의크림상태이며, 산화제는과산화수소를기 반으로하는 ph 3.71 제품이다. 열펌사용제품은모델명: Repit U, PK-RESTORE S1, (CREATE ION R, N2 (CREATE ION R, 하였다. Korea) Korea) 환원제와 Repit U, PK-RESTORE 산화제로미용재료마켓으로부터구입하여사용 펌시술 콜드펌처리및시술모발의분류 콜드펌시술은환원제를도포하고지름 1.3 cm의롯드를이용하여와인딩 후가온 (45 ) 10 min, 자연방치 (22 ) 15 min 처리하고세척후타올드라이 하였다. 산화제는 10 min 동안처리하고효소 0.1% 단독처리모발은 50 에 서 30 min 처리하였다. 각각의콜드펌처리과정은 Fig. 7에콜드펌처리 공정은 Fig. 8 에나타내었으며, 콜드펌시술모발의분류는 Table 5 에표기 하였다. 환원제와산화제에의한모발의웨이브변화과정은 Fig. 11 ~ Fig. 12 와 Fig. 14 에나타내었다

67 Fig. 7. Procedure of cold perm wave

68 Fig. 8. Classification of cold perm wave

69 열펌처리및시술모발의분류 열펌시술과정은모발에환원제를도포하고 50 에서 10 min, 자연방치 10 min으로팽윤된모발을물로세척하여건조하고 Heating 아이론(Wold Electron, Korea) 기구지름 18 mm 를이용하여스파이럴컬링(spiral curling) 시 술하여웨이브를형성하였다. 온도조건은 까지각각다르게시 술하였으며, Heating 아이론은제거후모발웨이브의유지를위하여일반세 미롱로드 18 mm 로재와인딩하여산화제를도포하였다. 산화제는 10 min 동안처리하고효소 0.1% 단독처리모발은 50 에서 30 min 동안처리하였 다. 각각의열펌처리과정은 Fig. 9 에나타내었으며, 열펌처리공정은 Fig. 10 에나타내었다. 펌온도조건시술분류는 Table 5 에표기하였다. Table 5. Classification list of samples Explain Name Cold perm Heat perm Virgin hair Con Con Con Con Perm wave treated with conventional hydrogen peroxide oxidizer E1 C1 A1 O1 Perm wave treated for oxidizer by protease E2 C2 A2 O2 Perm wave treated in water E3 C3 A3 O3 Perm wave pre-treated with protease in reducing agent Perm wave treated mixture by protease with reducing agent E4 C4 A4 O4 E5 C5 A5 O5-48 -

70 Fig. 9. Procedure of heat perm wave

71 Fig. 10. Classification of heat perm wave

72 Fig. 11. Reduction and oxidation of hair with sulfite bond

73 Fig. 12. Reducing agent and oxidizing agent for wave change by rod-winding

74 2. 실험방법 펌모발의효율측정( 길이수축률, 유지율및직선회복율) 효소를이용하여펌처리된시료모발의펌웨이브효율은수축율(S), 유지 율 (S c, S p ), 직선회복율(S d ) 을선행연구야크헤어의습열수축비율산출에사 용된섬유의수축율계산방법(Liu et al., 2013) 과섬유의수축변화율을측정 하는방법을응용하여측정하였다(Hatch, 1993). 웨이브수축률측정방법은 시술전모발길이와시술후모발길이를각각 10 가닥씩측정하였다. 웨이브 유지율측정방법은펌형성된모발시료를중성샴푸를사용하여 하여흐르는물에서린스처리하고중력방향으로고정시켜 그리고샴푸와건조를 3 회세척 24 시간경과후, 4 주동안반복한모발길이의변화율을측정하였다. 직선회복율은펌형성된모발이초기의직선형태로되돌아갈변화율을측 정하였다. 모발길이는세계표준자(300 mm Samil, Korea) 를이용하여측정 후평균값과표준편차를구하였다. 산출된웨이브수축률, 유지율및직선회 복율은 Fig. 13 에의하여측정하였으며, 각각의값은다음식(1), (2), (3), (4) 에의하여산출하고그결과값을이용하여펌효율을분석하였다. 각각의 펌효율 ( 웨이브수축율, 유지율, 직선회복율) 을측정하는방법은 Hatch (1993) 의식을응용하였다. Dimensional change (%) = Final measurement-initial measurement 100 Initial measurement Hatch (1993) (1) S (%) = (L 1-L o)/l o 100 (2) S c (%) = (L 2-L 1)/L (3) S p (%) = (L 3 -L 1 )/L (4) S d (%) = (L 3 -L o )/L o

75 Fig. 13. Hair shrinkage calculation of dimensional change. L o: length of initial measurement, L 1 : length of after measurement in perm formation, L 2 : after 24 h measurement, L 3: after 4 week measurement, S: Initial shrinkage, S c: after 24 h shrinkage or increase, S p: after 4 week shrinkage or increase. S d: the straightness degree of after 4 week in L 0 and L

76 2. 2. 모발굵기측정 모발굵기측정방법은 DM (digital micrometer) 으로측정하는방법과 SEM (scanning electron microscope) 으로측정하는방법이있다. 일반적인모발측정 방법으로 DM 을이용하여보고된다( 이 & 함, 2010). 그러나 DM을이용하여 측정한모발시료는측정하는과정에서미세한압력으로인한오차가발생될 수있으므로, 1차적으로 10 가닥을 DM으로측정한후 SEM, JSM-7500F made in japan 으로재측정하였다. 관찰조건은모발을세척후건조하여 Cressington Sputter Coater 108auto를사용하여 20 nm 로백금코팅(platinum coating) 하였으며 Condition 5 kv, WD (working distance) 10.4 mm, Photosize 800~1000 배율로측정하였다. SEM은일반적으로모발의표면을확대하여형 태학상으로분석하는데널리사용되고있으며이기술은모발의두께관찰을 제공한다(Velasco et al., 2009). 각각의모발당 10 개씩측정후최소값과최 대값을제외한평균값과표준편차를구하였으며, 료된모근부에서부터 5 cm 지점사이로하였다. 측정지점은퍼머넌트가완 인장율및신장률측정 시료모발은모근방향으로동일하게레오메타 (Rheometer, CR-300, Sun Scientific, Co, Japan) 를사용하여측정하였다. 측정값의신뢰성을위하여각 시료당 10 가닥을 Digital micrometer를이용하여 8~9 mm로선별하여평균과 표준편차를구하였다. 인장강도와신장률은한국산업규격섬유의인장강도 및신도의시험방법 (KS K0323) 에준하여실시하였다. 인장조건은길이 5 mm, Speed 20 mm/min 속도로연신하였다. 실험실온도는 22 이며습도는 65% 였다

77 2. 4. 다공성측정 펌웨이브를시술후자연건조된모발은모발손상도측정 MB (methylene blue) 염색법선행연구송 et al (2006) 의방법을응용하였다. 모발손상도의일 반적인측정방법은 MB 염색을시행한다음흡수된 MB 용액을다시추출하 여손상의정도를측정하는실험으로그방법은다음과같다. 1 ml 의 20% MB 용액이담겨있는 15 ml conical tube에시료모발 10 cm 를 5 가닥씩침 지시킨후 voltexing (VOTEX -2 GENIE R ) 10,000 rpm 으로 1 min 씩혼합하였 다. 모발은온열교반기(Thermo Micromixer Mxi4t Finepcr Co) 로 Tachometer 1600 rpm, 온도조건 50, 50 분동안시료모발의염색을시행하였다. 손상모 발에흡착된 MB 용액을추출하고자모발은종이와이퍼(Kimtech science wiper) 를사용하여닦아낸후 15 ml conical tube에넣고 100% ethanol 49%, glacial acetic acid 1%, 50% 증류수로만들어진 NR desorb solution 5 ml을넣 어서 5 min 동안추출하였다. 추출된 MB 용액은빠르게 Ratiolab에 1000 μl 씩넣어서분광광도계 (spectrophotometer, Ultrospec 3100 pro, Biochrom, England) 를이용하여 660 nm 에서흡광도(optical density, O D) 값을측정하였 다. 각시료모발은 5 회측정후평균값과표준편차를구하였다. 실험실온도 는 20, 습도는 65% 이었다 전자현미경관찰 시료모발표면의형태적변화를관찰하기위하여모발을전자주사현미경 (scanning electron microscopy, SEM, JSM-7500F, Japan) 으로관찰하였다. 관찰 조건은모발을세척후건조하여모발표면을진공이온코팅기 (E-130 Hitahico, Japan) 를사용하여 20 nm 로백금코팅(platinum coating) 하였으며가 속전압1.5 kv, Working Distance 8.00 mm 으로 2000 배율측정하였다

78 Ⅲ. 실험결과 1. 펌모발의효율측정( 길이수축률, 유지율및직선회복율) 콜드펌의수축률, 유지율 펌형성된모발은시간이경과될수록풀림현상이일어나며본래의직선형 으로되돌아가는현상이발생될수있다. 이러한이유로는공기중의이차적 인산화반응, 샴푸, 중력, 스타일링조건에따라달라지기도하며, 원래의모 발상태로되돌아가고자하는모발내부의화학적결합등의변화작용이원인 으로작용한다( 이 et al., 2009). 지금까지펌웨이브효율의측정법은규정화 되지않아다양하게보고되고있다. 선행연구에의하면최(2010) 는 spiral 형태 로와인딩된펌모발의두번째웨이브를기준으로웨이브가시작되는지점 과웨이브가끝나는지점의간격을측정하여웨이브의효율성을분석하였다. 이 et al.(2009) 는웨이브형성율측정을펌된모발의길이차이의비율을측 정하였고유지율은펌형성후지속되는모발의길이를일정기간간격으로 측정하여비교하였다. 김(2010) 은초기펌웨이브형성간격을시점으로측정 하였으나펌시술전의모발길이를표기하지않아서펌형성이미지로펌형 성율과유지율을확인할수있었다. 김 et al.(2003) 은웨이브가형성된모발의 상태를원형으로부착시켜모발다발의직경을측정하여펌의형성율을표시 하였으며, 유지율을측정하기위하여중력방향으로고정시켜늘어진길이를 펌전모발길이의차이와비교하였다. 또한 Liu et al.(2013) 은야크헤어의직 선모발과웨이브형성모발의수축비율을측정하여수축율을산출하여하였 으며, Hatch(1993) 는초기모발길이와마지막모발길이의비율을측정하여길 이의수축또는증가율을측정하였다. 이러한측정법은일정한조건에의한 방법으로다양하게제시될수있다. 따라서이와같은방법을응용하여펌 모발의수축률, 유지율, 직선회복율을측정하고펌웨이브의효율을평가하 였다. 콜드펌공정으로각각의모발들은시료를다르게펌처리하여길이 수축률과유지율을측정하였다(Table 6). 산출된펌모발의길이수축률의차

79 이는 E1 E3 E4 E2 E5로전통적으로사용하는과산화수소가함유된산화 제를처리한 E1 이가장높았으며, 효소와환원제를동시에혼합하여처리된 E5 의펌수축률이가장낮은결과를얻었다. 그러나펌웨이브된모발을샴 푸하여중력방향으로고정하여 24 시간건조시킨후그값을비교한웨이브 유지율 (Sc) 의비교는 E2 E4 E5 E3 E1로효소를산화제대용으로처리 한모발의웨이브유지율이가장높게측정되었다. 또한 4 주동안매일샴 푸하고건조시킨후의웨이브유지율 (Sp) 은 E2 E5 E3 E1 E4로효소를 산화제대용으로처리한모발의유지율이가장높게측정되었다. 결과적으로 콜드펌공정에서효소를산화제대용으로처리한펌웨이브는초기수축률 은낮았으나웨이브유지율은시간이경과됨에따라높게측정됨으로써웨이 브의효율또한높은결과를나타낸다고볼수있다 콜드펌의직선회복율 직선회복율 (S d ) 의평가는펌된웨이브가풀려서펌전의초기모발길이 로되돌아갈수있는가능성을산출한값이다. 직선회복율의측정또한지 금까지규정화된것은없다. 이것은초기모발길이를기준으로최종측정된 펌의지속율을알아보기위한것으로 S d 값이낮을수록지속율을높게평가 할수있다. 이러한근거는 Fig. 14의웨이브이미지비교에서도확인할수 있으며, 최종측정길이(L 3 ) 와펌전의초기모발길이(L 0 ) 의차이가 S d 와유사 한결과에서확인하였다. S d 측정결과 E4 E5 E1 E3 E2로측정되어 E2 는웨이브의풀림이가장낮게확인되었다. 이러한결과는 L 3 와 L 0 의길이측 정에서 S d 가가장낮은 E2는 3.5 cm로가장높은차이를나타내고 S d 가가 장높은 E4는 1.6 cm의가장낮은차이를나타내어 S d 가낮을수록웨이브의 풀림현상이감소된다고확인할수있으므로효소를산화제대용으로처리 한모발 E2 는웨이브풀림현상이감소되었다

80 1. 3. 열펌의길이수축률및유지율 단백질분해효소를이용한열펌의웨이브형성율은모발길이의수축율 (S) 을측정하였으며, 시간이경과됨에따라서풀림의현상은유지율(Sc, Sp) 을 80, 160 와 200 에서각각의처리조건을다르게시술하여얻은산출값을 Table 7~Table 9 에표기하였다. 형성된웨이브의수축률이미지는 Fig. 14에 나타내었다. 80 열펌 S는 C2 C3 C5 C4 C1, 160 열펌 S는 A2 A3 A4 A5 A1, 200 열펌 S는 O2 O5 O3 O1 O4 로나타났다. 80, 160, 200 에서단백질분해효소를산화제대용으로처리한모발은기존의 과산화수소를함유한산화제를처리한모발 2~7.48% 에비하여높은 13.61~20% 의수축률을나타내어웨이브의형성력또한우수하다고확인하였 다. 이러한결과는이 et al.(2009) 의연구에서환원제의적용은시술온도가높 아짐에따라웨이브형성력이상승한다고보고와유사한결과로 160 와 20 0 의고온에서증가된웨이브수축률을나타내었다. 그러나 160 와 200 에서단백질분해효소를사전처리한모발의경우는 1.33~6.67% 의낮은수출 률을나타냈다. 이 & 강(2011) 은단백질조효소를전처리제로사용함으로웨 이브의형성률과지속율을증가시킬수있다고보고하였다. 그러나본연구 에서는전처리제시술은낮은수축률을나타내고오히려산화제대용처리에 서증가된수출률을나타낸결과를나타내므로펌시술에서단백질분해효소 를처리하는과정과시점이중요하다는결과를확인하였다. 웨이브유지율측정결과, 80 Sc는 C2 C1 C4 C5 C3, Sp는 C1 C 5 C4 C3 C2로 C2의 Sc는 5.51% 의모발수축률을나타내어높은유지율 을보였으나시간이경과될수록모발의길이가증가되어유지율이감소하였 다. 160 열펌모발의 Sc는 A3 A1 A4 A5 A2 이며, Sp는 A3 A5 A 4 A1 A2로나타내어 A3은시간이경과될수록높은유지율을확인하였으 며, A2 의유지율은낮았다. 200 에서의 Sc는 O1 O4 O5 O3 O2 이며, Sp 는 O1 O3 O4 O5 O2로 O1의유지율이가장높게나타나고 O2는낮은 유지율을나타내어웨이브수축률이높은모발이유지율은낮게나타나므로 수출률과펌의유지율경향은일정하지않다는이 et al.(2009) 의보고와유사

81 하였다. 이러한이유는보습력과간충물질의손실에의한영향의작용또는 산화 환원반응의정도의차이에의하여화학적반응특성이달라지기때문 에나타나는결과로보고되었다( 이 et al., 2009). 이 et al.(2012) 은갯지렁이 자가분해물을처리하여웨이브형성률을측정한연구에서단백질조효소가 첨가물을저분자로분해시켜모발에흡착이용이하도록하여효과를보인다 고하였다. 본연구에서도효소를적용한모발은웨이브수축률에서높은증 가를보였다. 그러나웨이브유지율은일정하지않은결과를나타내었다. 지 금까지펌모발의효율선행연구에서하 & 고(2012) 는펌웨이브형성률을 모발의펌시술전길이와형성후의길이를비교하여웨이브효율을연구하 였으며, 장 et al.(2014) 은황칠나무잎을이용한퍼머넌트웨이브모발의형태 학적변화에서펌웨이브효율성을펌형성후길이의수축률을전체적인웨 이브효율로연구하였다. 신 & 강(2013) 은펌형성후모발의웨이브간격을 기준으로지점을결정하여웨이브형성률과지속률을측정하여펌효율을평 가하였다. 지(2015) 는황칠나무잎의트리트먼트효과의펌효율을시술전길 이와시술후길이를비교하여평가하였다. Liu et al.(2013) 은야크헤어의습 열수축비율을산출하여효율을산출하였으며, Hatch (1993) 는섬유의수축비 율과유지율을수축의변화율로산출하였다. 따라서펌웨이브효율평가의 분석은웨이브수축률및유지율평가및펌형성전길이와펌형성최종 길이의비교분석이동시에필요하다고사료된다

82 1. 4. 열펌의직선회복율 펌형성 4주후와초기펌형성전모발의길이를비교한직선회복율을 측정하였다. 열펌 80 S d 는 C4 C1 C3C5 C2 이고, 160 S d 는 A5 A1 A4 A2 A3 로이며, 200 S d 는 O4 O5 O3 O1 O2 로나타났다. 열펌 8 0, 160 그리고 200 에서각각의 C2, A2, O2 는직선회복율이 (-) 8.16~16.67 범위로측정되었다. 또한최종측정모발길이 L 3 와초기측정모 발길이 L O 의차이값이클수록직선회복율또한감소하였다. 따라서펌이 형성된모발이직선으로풀리는현상이감소될수록펌효율은높다고확인된 다. 그러나특별하게 O4와 O5는모발의초기길이보다펌후에각각 3.33 cm, 1.33 cm 로길게나타났다. 이러한이유는 Robbins(1994) 의보고에의하면 환원제는알칼리성으로침투과정에서모발이팽윤되고큐티클의손상으로늘 어진현상이발생한다고보고하였다. 또한펌과정에서의손상은재산화과정 의불완전한산화로인하여모발미세섬유에서 α-구조와 β-구조의감소로인 한코일의구조가변형된다고보고하였다(Nishikawa et al., 1998). 그러므로펌 시술후최종길이가시술전의초기길이보다늘어난이유는알칼리성의환 원제와고온의열을이용한아이롱처리과정및산화과정의처리등이원인 으로사료된다. 이상과같은결과에의하여단백질분해효소를산화제대용으 로처리한모발이웨이브의풀림이감소되어유지율을높일수있으므로산 화제로써단백질분해효소의적용은고려할만하다고사료된다

83 Before perm Formation perm wave After 4 week Cold perm wave styles by 40, E1~E5 Before perm Formation perm wave After 4 week Heat perm wave styles by 80, C1~C5. Before perm Formation perm wave After 4 week Heat perm wave styles by 160, A1~A5. Before perm Formation perm wave After 4 week Heat perm wave styles by 200. O1~O5 Fig. 14. Perm wave styles by a, b, c and d. Con: virgin hair. Treated with H 2O 2 oxidizer: E1, C1, A1, O1. Treated with protease: E2, C2, A2, O2. Treated in water: E3, C3, A3, O3. Pre-treated with protease: E4, C4, A4, O4. Reducing agent mixture with protease: E5, C5, A5, O

84 Table 6. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair wave by cold perm (40 ) Samples E1 E2 E3 E4 E5 Length ( cm) Shrinkage (%) L O L 1 L 2 L 3 S S C S P S d 14.5 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± a (-) c (-) ab (-) bc (-) c (-) b (+) 5 a (+) b (+) 20 b (+) b (+) bc (+) 10 a (+) b (+) 30 c (+) b (+) b (-) a (-) b (-) d (-) c (-) (+): length increase, (-): length decrease. L o : length of initial measurement, L 1 : length of after measurement in perm formation, L 2: after 24 h measurement, L 3: after 4 week measurement, S: Initial shrinkage, S c: after 24 h shrinkage or increase, S p: after 4 week shrinkage or increase. S d: straightness degree of after 4 week in L 0 and L 3, E1: treated with H 2 O 2 oxidizer, E2: treated with protease, E3: Treated in water, E4: pre-treated with protease, E5: reducing agent mixture with protease. Mean±SD (n=6). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

85 Table 7. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair waving by heat perm (80 ) Samples C1 C2 C3 C4 C5 Length ( cm) Shrinkage (%) L O L 1 L 2 L 3 S S C S P S d 14.7 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± c (-) a (-) a (-) 8.16 c (-) b (-) 0 b 0.74 a 5.51 a (-) 3.10 c (+) 1.48 bc (+) 2.27 bc (+) (+) 6.30 b (+) 5.43 b (+) 5.19 b (+) 2.27 a (+) 6.8 a (-) 8.16 a (-) 7.48 a (-) 3.4 b (-) 8.16 a (-) (+): length increase, (-): length decrease. L o : length of initial measurement, L 1 : length of after measurement in perm formation, L 2: after 24 h measurement, L 3: after 4 week measurement, S: Initial shrinkage, S c: after 24 h shrinkage or increase, S p: after 4 week shrinkage or increase. S d: straightness degree of after 4 week in L 0 and L 3, C1: treated with H 2 O 2 oxidizer, C2: treated with protease, C3: Treated in water, C4: pre-treated with protease, C5: reducing agent mixture with protease. Mean±SD (n=6). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

86 Table 8. Wave forming, maintenance ability and of straightness degree of hair waving by heat perm (160 ) Samples A1 A2 A3 A4 A5 Length ( cm) Shrinkage (%) L O L 1 L 2 L 3 S S C S P S d 15 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± b (-) 20 a (-) 6.67 b (-) 6.67 b (-) 5.33 b (-) 5.59 a (-) 1.66 c (+) 7.14 a 3.50 b (-) 4.17 e (+) 7.14 a 8 c (-) a (-) b (-) (-) (-) 0 b 0 c 6.67 c 1.41 bc (+) 2.11 d (+) (-) 3.33 d (-) (+): length increase, (-): length decrease. L o : length of initial measurement, L 1 : length of after measurement in perm formation, L 2: after 24 h measurement, L 3: after 4 week measurement, S: Initial shrinkage, S c: after 24 h shrinkage or increase, S p: after 4 week shrinkage or increase. S d: straightness degree of after 4 week in L 0 and L 3, A1: treated with H 2 O 2 oxidizer, A2: treated with protease, A3: Treated in water, A4: pre-treated with protease, A5: reducing agent mixture with protease. Mean±SD (n=6). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

87 Table 9. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair waving by heat perm (200 ) Samples O1 O2 O3 O4 O5 Length ( cm) Shrinkage (%) L O L 1 L 2 L 3 S S C S P S d 15 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± b (-) 20 a (-) 2.66 b (-) 1.33 bc (-) 6.67 c (-) 3.40 a (-) c (+) 3.42 b (+) 1.35 b (+) 2.86 a (+) 2.04 ab (+) c (+) 2.74 ab (+) 4.73 b (+) 8.57 a (+) 0 b 8.67 a (-) 0 b 3.33 c (+) 1.33 bc (+) (+): length increase, (-): length decrease. L o : length of initial measurement, L 1 : length of after measurement in perm formation, L 2: after 24 h measurement, L 3: after 4 week measurement, S: Initial shrinkage, S c: after 24 h shrinkage or increase, S p: after 4 week shrinkage or increase. S d: straightness degree of after 4 week in L 0 and L 3, O1: treated with H 2 O 2 oxidizer, O2: treated with protease, O3: Treated in water, O4: pre-treated with protease, O5: reducing agent mixture with protease. Mean±SD (n=6). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

88 2. 모발굵기측정 효소를산화제로처리한모발의손상정도에미치는영향을측정하기위하 여모발의굵기를측정하여결과값을나타냈으며, (Table 10) (Fig. 15). 펌처리된모발을 그값을도식화하였다 SEM을이용하여광학상으로모발의 굵기를측정한결과콜드펌과정으로효소를산화제대용으로처리된 E2는 E1에비하여 2.18% 증가, 160 에서열펌처리된 A2는 A1에비하여 5.44% 증가를나타났다. 그러나열펌과정으로 80 에서효소를산화제대용으로 처리된 C2는 C1에비하여 10.95%, 200 에서처리된 O2는 O1에비하여 1.37% 감소를나타났다. 이러한결과는환원제와산화제제조에 Glycerin과 Hyaluronic acid 2% 를처방하여제조한펌제로시술된모발이굵기가증가하 여손상도가감소되었다는연구결과와유사하였으며( 이 & 함, 2014), 지렁이 자가분해물을처리한모발의굵기가증가하여모발손상을방지하였다는보고 와유사하였다(Kwon et al., 2013). 선행연구결과에의하면화학적시술은모 발의굵기를얇게만드는원인으로, 이러한이유는펌시술후모표피와모 피질의손상도가커진것으로보고된다( 이 & 조, 2010). 이러한근거는펌 처리과정에서모발굵기의증가는손상도가감소된것으로판단할수있다. 결과적으로효소를산화제대용으로처리한콜드펌과정 의 A2 는모발의손상도를감소시킬수있는것으로사료된다. E2와열펌

89 Table 10. The thickness change of perm treated hair by Alcalase Type Cold perm ( μm) Heat perm ( μm) Temp Samples Con E1 E2 C1 C2 A1 A2 O1 O2 Aver Stdev ±16.93 ±10.11 ±14.29 ±5.65 ±5.66 ±8.01 ±8.43 ±11.9 ±3.86 Con: virgin hair, E1, C1, A1, O1:Treated with H 2 O 2 oxidizer, E2, C2, A2, O2: Treated with protease. Mean±SD (n=8). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

90 Fig. 15. The thickness change of perm treated hair. Con: virgin hair. Treated with H 2O 2 oxidizer: E1 (40 ), C1 (80 ), A1 (160 ), O1 (200 ). Treated with protease: E2 (40 ), C2 (80 ), A2 (160 ), O2 (200 )

91 3. 인장특성 기존과산화수소함유산화제를대용하여효소를처리한펌모발이손상정 도에미치는영향을알아보기위해펌시술후인장강도를측정하여결과의 값을나타냈으며, 그값을도식화하였다(Table 11), (Fig.16). 측정결과효소를 산화제로대용하여펌처리된모든모발의인장강도는기존의과산화수소를 함유한산화제를사용한모발보다인장강도가증가하였다. 특히 160 에서 열펌과정으로효소처리한 C2는 C1에비하여 17.74% 증가하여가장높은 증가율을나타내었다. 각각의인장강도증가값은콜드펌과정으로효소처 리된 E2는 E1에비하여 3.45% 증가, 열펌과정 160 에서효소처리된 A2 는 A1에비하여 8.66% 증가, 열펌과정 200 에서효소처리된 O2는 O1에 비하여 0.88% 증가하였다. 박 & 나(2009) 의보고에의하면화학적시술이반 복된손상모발은인장강도가감소하고건강모발은인장강도가증가한다고하 였다. 신 & 강(2013) 의연구결과에서도 B. subtilis K-54를배양하고얻은단백 질분해조효소물을첨가하여시술한펌모발의인장강도가증가하여모발손 상을방지하였다는결과와유사하였다. 섬유산업에서효소의이용의장점은 화학적처리에비하여섬유자체의손상을주지않고섬유고유의특성을보 존하며인장강도를증가시킬수있다고하였다( 최 & 김, 2003) 따라서본연 구에사용된알칼리안프로테아제는모발의인장강도를증가시켰으며이러 한이유로산화제대용으로처리된모발이펌과정에서손상을감소시킬수 있는것으로사료된다. 신장률의변화값은 (Table 11), (Fig. 17) 에나타냈다. 신장률측정결과콜 드펌과정으로효소처리된 E2는 E1에비하여 10.35% 증가하였고, 열펌과 정 160 에서효소처리된 A2는 0.79% 증가하였다. 그러나열펌과정 80 에서효소처리된 C2는 C1에비하여 2.85% 감소하였으며, 열펌과정 200 에서효소처리된 O2는 O1에비하여 4.24% 감소하였다. 선행연구에의하면 모발의아미노산함량이높아지면인장강도는증가하고신장률은낮아진다고 보고하였다( 김 et al., 2005). 이것은손상도가낮을수록인장강도는증가하고 신장률은오히려감소한다는근거이다. 본연구결과효소를산화제대용으로

92 처리된모발이모두인장강도가증가하여손상도가낮아진다는것을확인하 였다. 그러나신장률의증감은인장강도와그결과값이일치하지않아서신 장률의측정으로는모발손상확인이어려웠다. 이러한결과는송 et al.(2006) 의연구에서신장률의변화는모발의복잡한구조로인한파단으로정확한 비례를파악하기어렵다는보고와유사하였으며, 선행연구에서도인장강도 의증가모발이모두신장률또한감소하지는않은결과를나타냈다( 민 et al., 2013). 결과적으로신장률측정결과와모발손상도기준평가는상이한 것을확인할수있었다

93 Table 11. Mechanical properties of perm treated hair by Alcalase Type Cold perm ( μm) Heat perm Temp Samples Con E1 E2 C1 C2 A1 A2 O1 O2 Tensile strength (g/ cm2) Elongation (%) ± ± ± ± ± ± ± ±2.82 Con: virgin hair, E1, C1, A1, O1: Teated with H 2O 2 oxidizer, E2, C2, A2, O2: Treated with protease. Mean±SD (n=8). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests ± ± ± ±2.30 ( μm) ± ± ± ± ± ±

94 Fig. 16. The tensile strength change of perm treated hair. Con: virgin hair. Treated with H 2 O 2 oxidizer: E1 (40 ), C1 (80 ), A1 (160 ), O1 (200 ). Teated with protease: E2 (40 ), C2 (80 ), A2 (160 ), O2 (200 )

95 Fig. 17. The elongation change of perm treated hair. Con: virgin hair. Treated with H 2O 2 oxidizer: E1 (40 ), C1 (80 ), A1 (160 ) and O1 (200 ). Treated with protease: E2 (40 ), C2 (80 ), A2 (160 ) and O2 (200 )

96 4. 전자현미경관찰 콜드펌웨이브의모발표면 SEM의형태적변화는전통적인과산화수소를 함유한기존의중화제를사용한방법에의해펌시술한 E1 모발의큐티클이 부분적으로쪼개진흔적을보였다(Fig. 18), (Fig. 19). 그러나효소를산화제로 대용한 E2 모발은더욱큐티클의문리가선명하지않았으며일부큐티클이 들떠있는상태가확인되었다. 결과적으로일반적인콜드펌공정방법에서 효소를산화제로대용한모발의손상도는전통적인과산화수소함유산화제 사용보다더증가한것으로나타났다. 큐티클의구멍과공포를일으킬수있는것으로김 이러한결과는펌제에의한시술이 et al.(2009) 의결과와유 사하였으며, 최 (2010) 의키위프로테아제처리모발의손상도가더증가하였 다는결과와도유사하였다. 그러나열펌웨이브의모발표면 SEM의형태적 변화는 80 에서시술한열펌모발 C2의큐티클이부분적으로들떠있으나 C1 에비하여문리가선명하였다. 160 에서시술한열펌모발 A2는 A1에 비하여큐티클이선명하고문리가일정하였다. 이러한결과는선행연구보고 에의하여과산화수소의사용이펌과정에서모발의물리적변화를초래하고 큐티클의약화와박리를가중시킬수있기때문이다( 김 & 전, 2005). 그러나 200 에서열펌시술한모발 O2는큐티클의손상도가 O1과비슷하였으나 O2 의모발표면에오구가흡착되어있고큐티클이느슨해져있었다. 이러한 이유는고온의열시술은케라틴단백질의변성을일으켜모발을약화시키기 때문이다( 손 et al., 1997). 결과적으로과산화수소가함유된산화제를처리한 기존의열펌시술방법에비하여효소를산화제로대용한열펌 80, 16 0 에서의시술이큐티클의손상도가안정적이였으며, 그이상의고온 20 0 에서는큐티클이느슨해진것으로확인되어알칼리성프로테아제를함유 한펌의형태학적최적조건은열펌 80~160 범위이고 200 의고온시술은 손상을가중시킬수있는것으로확인된다

97 Con E1 E2 Fig. 18. SEM images of the hair cuticle with treated protease (cold perm). Con: virgin hair, E1: Treated with H 2O 2 oxidizer (40 ), E2: Treated with protease (4 0 )

98 Con C1 C2 A1 A2 O1 O2 Fig. 19. SEM images of the hair cuticle with treated protease (heat perm). Con: virgin hair. 80 : C1, C : A1, A : O1, O2. Treated with H2O2 oxidizer: C1, A1, O1. Treated with protease: C2, A2, O

99 5. 다공성측정 모발의손상정도를측정한선행연구( 송 et al., 2006 ; 오 & 최, 2012) 에의 하여 MB (methylene blue) 용액을이용한흡광도(optical density) 값을산출하 였다. 본연구에서는기존의과산화수소를함유하는산화제를대신하여효소 를처리한펌제가모발의손상도회복에미치는영향을알아보기위해펌 처리된모발을 MB 염색하여흡광도결과값을나타내었고그래프로도식화 하였다(Table 12), (Fig. 20). 실험결과대조군건강모발흡광도값은 ±0.012 nm 로펌처리된모든모발에비하여가장낮게나타났다. 그러 나펌처리후모든모발은대조군에비하여 정에서다공성이증가된것을확인하였다. 증가하여다공성이증가된모발은열펌 0.01~0.212 nm 증가하여펌과 실험모발중가장흡광도값이 160 에서기존의과산화수소가함 유된산화제를처리한모발로 ±0.03 nm 값을나타냈으며, 가장낮은흡 광도값으로모발손상이적은모발은콜드펌과정에서효소를산화제로처 리한모발로 ±0.04 nm 를나타내었다. 각각의펌처리과정에서콜드펌 40 처리모발은기존의과산화수소 산화제에비하여효소처리모발이 5.46% 감소하였으며, 열펌과정 80 처리모발은 19.96% 감소, 열펌과정 160 처리모발은 26.49% 감소, 열펌과정 200 처리모발은 25.44% 감소 되었다. 이러한결과는 A2 O2 C2 E2로효소를산화제대용으로사용하였 을시고온의열펌에서더높은모발손상을방지하는것을알수있었다. 모발은펌시술과정에서알칼리제에의하여손상이증가한다( 이 & 조, 2010). 펌제와펌과정에의하여화학적으로손상된모발은케라틴단백질의 유실로더많은다공성과흡수성을증가시킨다. 따라서다공성모발의흡수 성을이용하여 MB 용액을흡수시키고다시탈착시켜서모발손상정도를측 정하였을시손상정도가심한모발일수록흡광도값이비례하여증가한다( 오 & 최, 2012). 본연구결과는효소를모발에적용한선행연구인 B. subtilis K-54를배양하고얻은 protease 조효소물을첨가하여펌시술시갯지렁이단 백질의분해정도에따른트리트먼트기능을비교한결과흡광도값이증가하 여모발손상을감소시킨결과와유사한효과를나타냈다( 신 & 강, 2013). 그

100 러나최(2010) 의연구에서보고된키위프로테아제를처리한모발이단백질 용출량이증가하여흡광도값이더높았다는결과와는다르게확인되었다. 이것은효소의종류와적용시간, 적용온도, 방법등이다른이유로볼수있 다. 본연구는펌공정중에서단백질분해효소인알칼레이즈를산화제대용 으로 50, 30 분간적용하였다. 이러한결과는비교군에비하여흡광도값이 감소되었으므로효소처리된펌모발이다공성을감소시켜 발손상의예방효과가있는것으로확인되었다. 펌과정에서모

101 Fig. 20. Absorbance changes of the perm treated hair. Con: virgin hair. Treated with H 2 O 2 oxidizer: E1 (40 ), C1 (80 ), A1 (160 ), O1 (200 ). Treated with protease: E2 (40 ), C2 (80 ), A2 (160 ), O2 (200 )

102 Table 12. Absorbance changes of the perm treated hair. Type Cold perm (nm) Heat perm (nm) Temp Sample s Con E1 E2 C1 C2 A1 A2 O1 O2 Aver Stdev ±0.01 ±0.02 ±0.04 ±0.03 ±0.04 ±0.03 ±0.07 ±0.06 ±0.06 Con: virgin hair, E1, C1, A1, O1: Treated with H 2 O 2 oxidizer, E2, C2, A2, O2: Treated with protease. Mean±SD (n=5). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

103 6. 통계처리 본실험으로얻은연구결과의통계분석은 IBM SPSS Statistics 23 프로그 램을이용하여일원배치분산분석 (one-way analysis of variance, ANOVA) 하였다. 집단간의차이비교를위해 다. 실증분석은유의수준 p<.05 에서검증하였다. Duncan을이용하여사후분석하여다중비교하였

104 Ⅳ. 고찰 알칼리성단백질분해효소를콜드펌과열펌과정에적용하여펌웨이브 효율정도와손상방지효과를측정하였다. 실험용액은각각환원제에적용, 산화제에적용, 전처리제로적용한모발그리고물처리된모발을기존의과 산화수소산화제처리모발과비교분석하였다. 각각의모발은시술온도와 방법에따라서콜드펌 (40 ), 열펌 (80, 160, 200 ) 에서시술하여다음 과같은결과를얻었다. 1. E1 은길이수축률이높게나타났으나유지율이낮았으며직선회복율이 높아웨이브풀림현상이증가하였다. E2는길이수축률은낮았으나펌 유지율이높고직선회복율이낮아웨이브풀림현상감소를나타내었다. 2. 열펌의효율측정 80, 60, 200 에서효소산화제적용모발의길이 수축률이모두높은결과를확인하였다. 그러나유지율의경향은일정하 지않았다. C2는초기유지율보다 4주후의유지율이높고직선회복율 이낮은결과를얻어펌효율이우수하였으며, A2와 O2는유지율은낮았 으나직선회복율이낮게나타나과산화수소처리모발에비하여펌효 율이우수하였다. 3. 모발굵기측정에서 E2는 2.18%, A2는 5.44% 기존의과산화수소산화제에 비하여증가를나타냈다. 4. 인장특성결과효소처리된모발 E2는 3.45% 증가, C2는 17.74% 증가, 5. A2는 8.66% 증가, O2는 0.88% 과산화수소함유산화제처리모발에비 하여증가하였다. 신장률측정결과효소처리된 E2는과산화수소함유 산화제처리모발에비하여 10.35% 증가하였고, A2는 0.79% 증가하였다. 그러나 C2는 2.85% 감소 O2는 4.24% 감소하였다. 전자현미경관찰결과콜드펌에서모표피의손상정도는과산화수소함유 산화제모발보다 E2가더증가한것으로나타나 80 와 160 에서효소 적용모발 C2와 A2는큐티클이선명하고문리가일정하여손상방지를 확인하였다. 그러나 200 에서는모표피가늘어진것을확인하여고온의

105 시술은모발의길이변화에도작용하는것을확인하였다. 이것은 200 에 서시술된모발이초기모발의길이보다길게측정된 Table 9의 O4와 O5 의 L3 값에서증명된다. 6. 다공성측정으로확인된손상방지예방의효과는 A2 O2 C2 E2로콜드 펌에비하여고온의열펌에서더높은모발손상을방지하는것을알수 있었다. 결과적으로본연구에서, 효소의펌제적용은펌효율이높고손상도방지 효과가확인되었다. 그러므로효소는퍼머넌트환원제조성물에응용이가능 할뿐만아니라기존의산화제를대체할수있는친환경적인펌제의용도 로개발이가능할것으로생각된다

106 제 2 장 2절꽃송이버섯효소를처리한펌 Ⅰ. 서론 최근건강에대한관심의증가로천연물유래프로테아제효소에대한연 구가활발하게진행되고있다(Chandrasekaran et al., 2011). 프로테아제는가수 분해효소중단백질을분해하는효소로동식물과세균, 곰팡이등의미생물 에서생산된다(Joo & Choi, 2012). 알칼리안프로테아제응용의범위는주로 산업현장에서직물에부착된단백질의오구를제거하는세제로응용되어왔 으며, 가금류의털분해, 가죽, 견, 양모의가공처리에도응용되어왔다. 이러 한응용의효과는고품질의가죽제품생산과견또는모섬유의광택및유 연성을향상시켜왔다(Sivasubramanian et al., 2008). 직물산업에서효소의사 용은섬유의강도저하를방지하고유연성은그대로유지하는방법으로프로 테아제가사용되고있다. 이러한효소를처리한결과실리콘유연제를첨가 한것과유사하였다는보고는매우중요하다고할수있다( 최 & 김, 2003). 산업에서효소응용의장점은종래의화학약품보다부산물이거의없는친 환경적소재로환경오염을줄일수있으며, 반응효율을향상시킬수있다는 것이다( 이 & 정, 2000). 이러한응용의효과를포함하는알칼리안프로테아제 의생산을위하여방선균이나곰팡이등의여러미생물을이용한연구가활 발하게보고되고있다( 이 et al., 1995). 김 & 권(2008) 은천연물과프로테아제 를동시에적용하여염색된모발은아미노산의감소가적게나타나므로금속 매염제를대체할수있는소재로프로테아제의적용가능성을보고하였다. 이러한이유는알칼리안프로테아제는반응조건이알칼리상태에서효소단백 질의구조가안정적으로유지되어효율을높일수있다 (Gupta et al., 2002). 효소는기질특이성과특성에따라반응이달라지는데효소의가수분해능력 은 ph, 온도, 농도, 시간등에영향을받는다( 방 & 정, 2011). 이와같이반응 의의존적현상은모발의펌제품에서도유사한결과를나타낸다. 모발의펌제품은일반적으로환원제와산화제로구분되어진다. 환원제는 치오글리콜산과시스테인등의산성과알칼리를함유한완충제이다. 환원제

107 의역할은주로알칼리조건에서모발케라틴의팽윤과약액의침투작용을 나타내며, 모발내부의시스틴황결합구조를절단시킨다. 산화제는산소가함 유된산성의액상제품으로그역할은환원제에의하여절단된황결합의복 구에관여한다(Robbins, 1994). 그러나높은알칼리의처리는모발의손상을 초래한다. 이러한이유로최근프로테아제는모섬유의단백질펩타이드결 합을분해하여섬유의수축을방지할뿐만아니라섬유의손상을방지하는 효과를나타내었다. 또한라케아즈는염료를작은분자사이즈로하여침투 를높일수있으므로모발의염색제사용이검토되고있다( 최 & 김, 2003). 버섯은독특한고유의자실체모양을가지고있으며, 예로부터식용과약 용으로이용되어왔다. 최근버섯류는다양한건강기능식품으로널리애용되 고있으며, 화장품의개발및판매가이루어지고있다( 임 et al., 2012). Wang et al.(2007) 의보고에의하면버섯에서추출된천연제품은화학제품에비하여 보다낮은독성과적은부작용을나타내었다. 이러한버섯중몇몇종에서는 항진균성(antifungal activity) 단백질, lectins, ribonucleases와 laccasese 등이알려 져인체에유용한물질로보고되었다. 꽃송이버섯 (Cauliflower mushroom, Sparassis latifolia) 은약용버섯으로프로테 아제효소와 β- 글루칸등의함유가보고되며, 항암, 혈압조절작용, 보습, 당 뇨병의개선효과등이보고된다(Ohno et al., 2002). 꽃송이버섯의생리활성특 성은높은항상화활성과각종폴리페놀의함량이연구되어왔으며, 다양한 단백질체의분석이보고된다(Horie et al., 2008). 최근연구에의하면꽃송이버 섯추출물은 L-Glutamic acid에의해유도된세포손상에대하여인체에차단 된칼슘이온 (Ca 2+ ) 의유입과세포내활성산소종(reactive oxygen species, ROS) 의축적을저해하고정상적인미토콘드리아(mitochondria) 의기능유지로인하 여뇌신경보호와밀접하다고보고되었다 (Hu et al., 2016). 그러나기존의연구들은꽃송이버섯의인체면역기능및생리활성에관한 보고가대부분으로모발펌산화제적용에대한연구는미흡한실정이다. 특 히꽃송이버섯효소추출물을모발펌산화제로적용한연구는거의전무하 다고할수있다. 따라서본연구에서는꽃송이버섯의프로테아제효소활성 을확인하였으며, 펌과정의산화제에적용하여펌웨이브의효율을비교평

108 가하였다. 따라서프로테아제를포함하는천연물질이기존전통적인산화제를대체할수있는물질로기여할수있는지를확인하고자한다

109 Ⅱ. 실험재료및방법 1. 실험재료 시료모발 본연구를위한시료모발의제작은제2장1절의 Alcalase를처리한펌적용과정과동일하다 꽃송이버섯의효소활성측정 (Protease enzyme activity) 꽃송이버섯효소활성측정시료는 4 종의유산균균주를꽃송이버섯원물, 꽃송이버섯분말에각각발효하였으며, 발효된액상을여과한시료, 오직 4종 의유산균, Yeast, MRS 배지, 꽃송이버섯분말및대조군등으로 20가지의시 료를함께비교하였다 (Table 14) 단백질분해효소활성분석 (SAP) SAP법은 Aspergillus niger 및그변종, Aspergillus oryzae 및그변종의배양 물에서얻어진것의 SAP (Spectrophotometric acid protease units) 단위로표시 된단백질분해효소역가를측정하는방법으로서, 역가시험은 ph 3.0, 온도 37 에서카제인(casein) 기질의 30 분간의가수분해에근거를두고있다. 가수 분해되지않은기질은 Trichloroacetic acid 로침전시켜여과에의해제거하 고여액에남아있는카제인양을흡광도값으로측정하였다. 기질용액 10 ml을항온조에서 15분간항온시킨후시험용액 2 ml을가하여흔들어혼합 하고 30 분간반응시켰다. Trichloroacetic acid 10 ml을넣어반응을정지시킨 후항온조에서 30분간단백질을응고시킨후얼음으로반응을완전히정지 시킨다음반응이정지된각시료를 12,000 rpm에서 7분간원심분리하고상 등액을취하여 285 nm 에서흡광도값을측정하였다

110 단백질분해효소활성분석 (HUT) HUT법은 Aspergillus niger 및그변종, Aspergillus oryzae 및그변종의배양 물에서얻어진 tyrosine 을기준물질로하여측정하는방법이다. 역가시험은 ph 4.7, 온도 40 에서 hemoglobin 기질의 30 분간가수분해에근거를두었다. 각시험관에기질용액 5 ml을항온조에넣고 15분간항온시킨다음시험관 에각시험용액시료 2 ml을가하고다시항온조에서 30분간반응시킨후 trichloroacetic acid 3 ml 가하여반응을정지시켰다. 반응이정지된각시료 를 12,000 rpm에서 7분간원심분리하고상등액을취하여 285 nm 에서흡광도 값을측정하였다 단백질분해효소활성분석 (Plant) Plant 법은역가시험은 ph 6.0, 온도 40 에서 60분간카제인기질의단백 질가수분해에근거를두고있다. 기질 5 ml 을 15분간항온시킨후시험용 액 2 ml, 표준용액 2 ml을각각가하여흔들어섞고다시항온조에서 60분간 항온시킨후각각의시험관에 trichloroacetic acid 3 ml을넣어반응을정지 시켰다. 반응이정지된시험관모두를 30분간항온조에서항온하여단백질을 완전히응고시킨다음반응이정지된각시료를 12,000 rpm에서 7분간원심 분리하고상등액을취하여 285 nm 에서흡광도값을측정하였다 꽃송이버섯효소추출 본연구에사용된꽃송이버섯은전남화순군에서생산된것으로백아산영농조합으로부터공급받아사용하였다. 꽃송이버섯프로테아제효소는글리신완충제과보레이트완충제를이용하여각각추출하였다 글리신완충제(glycin buffer) 를이용한꽃송이버섯효소추출

111 글리신완충제는 1.5 L Bottle에 DW 1 L 와글리신(Sigma Aidrich) g을 넣어교반하고 0.2 mol/l의 NaOH를이용하여 ph 9.2로조정하고냉장보관 상태로사용한다. 꽃송이버섯자실체생물은 20 g 을액체질소에담근후냉 동상태에서막자사발에서찧는다. 분말화된꽃송이버섯은글리신완충제에 잠길수있도록 1:2 비율로글리신완충제 ph 9.2를 20 ml 넣어 50 ml conical tube 에담아냉장고내에서교반기(Select Bio Products, Rock-it) 를사용 하여 Speed 60 rpm 으로 120 min 동안교반하였다. 추출된꽃송이버섯효소 는재빨리원심분리기(Mega 17R, Hanil S cience Industrial, Korea) 에서 10,000 rpm, 10 min 동안원심분리하여상등액을시료로사용하였다. 추출된꽃송이 버섯효소는퍼머넌트과정중에 20% 혼합하여사용하였다 보레이트완충제(borate buffer) 를이용한꽃송이버섯효소추출 보레이트완충제는 DW 1 L에 borax (Sigma Aidrich) 10 g을넣어교반하고 0.1 mol/l HCl을첨가하여 ph 9.2로조정한다음 98 ml의용액을 1 L volum flask에옮기고 DW로 1 L가되도록채운후 4 로냉장보관상태로사용한 다. 꽃송이버섯은자실체생물 20 g을액체질소에담근후냉동상태로막자 사발에서찧는다. 꽃송이버섯시료가보레이트완충제에잠길수있도록 1:2 비율로조정하여 50 ml conical tube에담아 4 냉장고내에서교반기(Select Bio Products) 에고정하여 Speed 60 rpm에서 120 min 동안교반하였다. 추출된 꽃송이버섯효소는재빨리원심분리기 (Mega 17R, Hanil S cience Industrial, Korea) 에서 10,000 rpm으로 10 min 동안원심분리하여상등액을시료로사용 하였다. 추출된꽃송이버섯효소는퍼머넌트과정중에 20% 혼합하여사용하 였다

112 2. 실험방법 꽃송이버섯효소펌시술 펌시술처리방법은제2장1절의 Alcalase 를처리한콜드펌방법과동일하다 꽃송이버섯효소처리방법 꽃송이버섯효소를적용한펌은각각환원제, 산화제, 전처리제에적용하였 다. 시료모발의분류는 Table 13 에정리하였다. Table 13. Classification list of samples by Sparassis latifolia enzyme Name Added reductant Applied oxidant Appied pretreatment Explain Con Treated with H 2O 2 oxidizer H 2O 2 S. latifolia enzyme extracted with borax buffer for added to RSEB the reductant S. latifolia enzyme extracted with glycin buffer for added to RSEG the reductant OSEB S. latifolia enzyme extracted with borax buffer for the oxidant OSEG S. latifolia enzyme extracted with glycin buffer for the oxidant S. latifolia enzyme extracted with borax buffer for treated to PSEB pretreatment S. latifolia enzyme extracted with glycin buffer for treated to PSEG pretreatment

113 2. 3. 펌효율측정( 수축율, 유지율, 직선회복율) 펌효율측정은제 2장 1절손상모의단백질분해효소처리의측정방법과 동일하다. 웨이브효율측정방법은시술전모발길이와시술후모발길이를 각각 6 가닥씩측정하여평균값과표준편차를구하였다

114 Ⅲ. 실험결과 1. 꽃송이버섯의효소활성측정결과 (Protease enzyme activity) 본연구에사용된꽃송이버섯의효소활성을측정하기위한시험방법은식 약청고시방법 3 가지(SAP, HUT, Plant) 로수행하였다. 20가지시료의프로테 아제효소활성을분석한결과는 Fig. 22, Fig. 23 에도식화하였으며, 그값은 Table 15, Table 16 에표기하여꽃송이버섯은프로테아제를함유함을확인하 였다. 시료측정을위한표준곡선은 L-tyrosine을이용하여측정후 Fig. 21에 나타내었다. 프로테아제효소는다양한형태의구조를가지며모섬유를분 해하는기술에서적용이가능하다( 최 & 김, 2003). 펌은모발의구조결합을 분해하고다시재결합하는과정으로이루어진다(Robbins, 1994). 프로테아제는 단백질의펩타이드결합을분해하여모표피의표면을매끄럽게할수있고 광택을증가시키는효과를나타낸다( 최 & 김, 2003). 20가지시료중꽃송이 버섯원물을유산균 LH3545로접종한발효액 S3의프로테아제효소활성이 높게확인되었다. 이러한이유는발효과정동안미생물이증가하여단백질 분해활성이증가하기때문으로사료된다( 김, 2014). 그러므로 S3 시료는제3 장꽃송이버섯발효액의효과를연구하는시료로적용하였다. 건조된꽃송이버섯분말의프로테아제효소활성은발효액보다낮게확인되 었다. 효소는살아있는생물체에서대부분발견되고단백질분해효소는세포 의생장이활성화되면서생성이증가된다(Gupta et al., 2002). 이러한결과는 건조물의경우는유산균을접종하여발효하는방법으로높은효소활성을얻 을수있다고사료된다. 따라서효소는건조된분말이아닌생물의추출을 권장하며, 펌효율연구에사용된꽃송이버섯효소펌의처리는신선한꽃송 이버섯생물을추출하여펌산화제의시료로적용하였다

115 1. 1. 단백질분해효소분석 (SAP) SAP법을이용한프로테아제효소활성측정결과 25 mg/ml 농도에서대조 군상업용효소(Happy enzyme, 렉스진바이오텍) 는 OD 값 1.033이며효소활 성은 unit/min 으로확인되었다. S3의 OD 값은 이며효소활성은 unit/min, 꽃송이버섯분말의 OD 값은 이고효소활성은 unit/min 으로확인되었다. 50 mg/ml 농도에서대조군 OD 값은 이며, 효 소활성은 unit/min 로확인되었다. S3의 OD 값은 이며효소활성은 unit/min 으로확인되었다. 꽃송이버섯분말의 OD 값은 이며효소 활성은 unit/min으로확인되어꽃송이버섯분말보다 Lactobacillus helveticus(lh3545) 를이용하여발효과정을거친발효액에서활성이높았다. 본시료로사용된꽃송이버섯의효소활성을분석한결과대조군에비하여높 게측정되었다. 이러한이유로효소를이용한처리는환경오염이낮고단백 질의농도는더높일수있으므로꽃송이버섯에서추출된프로테아제는펌 제품의산화제소재로적용할시유용할것으로사료된다 단백질분해효소분석 (HUT) HUT법을이용한프로테아제효소활성측정결과 25 mg/ml 농도에서대조군 은 OD 값 이며효소활성은 unit/min 으로확인되었다. S3의 OD 값 은 이며효소활성은 unit/min 으로확인된다. 꽃송이버섯분말의 OD 값은 이며효소활성은 unit/min 으로확인된다. HUT법을이용 한프로테아제효소활성측정결과에서발효액은꽃송이버섯분말보다높은 활성을나타냈다. 그러나대조군에비하여낮은활성을나타냈다. 50 mg/ml 농도에서는대조군 OD 값은 이며효소활성은 unit/min으로확인 되었다. S3의 OD 값은 이며효소활성은 unit/min으로확인되었 다. 꽃송이버섯분말의 OD 값은 이며효소활성은 unit/min으로확 인되었다. 결과적으로발효액의효소활성이꽃송이버섯분말에비하여높게 나타났다. 그러나농도가높을수록효소활성도높게확인되므로농도를조절

116 하여펌제로서응용은가능하다고할수있다 단백질분해효소분석 (Plant) Plant법을이용하여프로테아제활성을측정한결과 25 mg/ml 농도에서대 조군 OD 값은 이며효소활성은 unit/min 으로확인되었다. S3의 OD 값은 이며효소활성은 unit/min 으로확인되었다. 꽃송이버섯 분말의 OD 값은 이며효소활성은 unit/min 으로확인되었다. 50 mg/ml 농도측정에서대조군 OD 값은 이며효소활성은 unit/min 으로확인되었다. S3의 OD 값은 이며효소활성은 unit/min으로 확인되었다. 꽃송이버섯분말의 OD 값은 이며효소활성은 unit/min 으로확인되었다. 결과적으로꽃송이버섯분말은발효액에비하여효 소활성이낮게확인되었다

117 Fig. 21. L-tyrosine standard curve

118 Fig. 22. The result of protease activity (respectively experiment method and 50 mg/ml concentration)

119 Fig. 23. The result of protease activity (respectively experiment method and 25 mg/ml concentration)

120 Table 14. Classification list of samples by Sparassis latifolia enzyme activity No Meaning Inoculum type of bacillus 1 P1 5%(w/v) Sparassis latifolia powder, MRS broth 100 ml + 1LP P2 5%(w/v) Sparassis latifolia powder, MRS broth 100 ml + 2LA P3 5%(w/v)Sparassis latifolia powder, MRS broth 100 ml + 3LH P4 5%(w/v) Sparassis latifolia powder, MRS broth 100 ml + 4LB S1 150 g dried Sparassis latifolia, 0.4% yeast extract 1.47L + 1LP S2 150 g dried Sparassis latifolia, 0.4% yeast extract 1.47L + 2LA S3 150 g dried Sparassis latifolia, 0.4% yeast extract 1.47L + 3LH S4 150 g dried Sparassis latifolia, 0.4% yeast extract 1.47L + 4LB FP1 Sparassis latifolia + 1LP Filtration 10 FP2 Sparassis latifolia + 2LA Filtration 11 FP3 Sparassis latifolia + 3LH Filtration 12 FP4 Sparassis latifolia + 4LB Filtration 13 S.latifolia powder No inoclum Sparassis latifolia powder 14 C1 Only 1LP C2 Only 2LA C3 Only 3LH C4 Only 4LB MRS MRS broth 19 Yeast Yeast extract 20 Positive control Commercial enzyme 1LP3105: Lactobacillus plantarum sub. Plantarum, 2LA3140: acidophlus, 3LH3545: Lactobacillus helveticus 4LB3635; delbrueckii subsp. bulgaricus. Lactobacillus Lactobacillus

121 Table 15. O.D. and L-tyrosine content (HUT, SAP, Plant) No. Meaning O.D. (HUT) O.D. (SAP) O.D. (Plant) L-tyrosine (HUT) L-tyrosine (SAP) L-tyrosine (Plant) 1 P P P P S S S S FP FP FP FP S. latifolia powder C C C C MRS Yeast Positive control Samples conc 50 mg/ml, unit/min., Abbreviations were the same as Table

122 Table 16. O.D. and L-tyrosine content (HUT, SAP, Plant) No. Meaning O.D. O.D. O.D. L-tyrosin L-tyrosin L-tyrosin e e e (HUT) (SAP) (Plant) (HUT) (SAP) (Plant) 1 P P P P S S S S FP FP FP FP S. latifolia powder C C C C MRS Yeast Positive control Samples conc.: 25 mg/ml, unit/min, Abbreviations were the same as Table

123 1. 펌효율측정( 수축률, 유지율, 직선회복율) 꽃송이버섯효소를이용한펌효율측정은초기웨이브형성율을알아보기 위하여모발의길이수축률(S) 로산출하였으며, 펌형성된모발의웨이브유 지율을 24 시간경과후(Sc), 4 주경과후(Sp) 에모발의길이가늘어나는정도를 비교하여산출하였다(Table 17). 그리고최종적으로 4주후의늘어난모발길이 가초기펌형성전의길이로되돌아갈수있는가능성을직선회복율(Sd) 로 산출하여나타내었다. S 는펌전(L 0 ) 과펌후(L 1 ) 의길이수축의변화율을산 출한값이며초기펌의형성정도를평가할수있다. Sc 는펌직후(L 1 ) 와펌 24 시간후(L 2 ) 길이증가에의한펌풀림현상으로유지율을평가하기위한것 이다. Sp 는펌직후(L 1 ) 와펌 4 주후(L 3 ) 펌풀림현상으로유지율을평가하기 위한것이다. Sd 는펌전(L 0 ) 과펌 4 주후(L 3 ) 의길이변화에의한펌형성된 모발이초기의직선형태로되돌아갈변화율을측정하였다. 펌의효율분석결과 (-) 값은길이가수축한값이고 (+) 값은길이가증가한 값이다. S와 Sd 는 (-) 값이낮을수록길이가수축하여펌형성율이높은것으 로확인하였다. 뿐만아니라직선회복율측정에서도 (-) 값이낮을수록모발 길이증가가낮으며웨이브처리된모발이직선으로펴지는가능성도낮게 된다. 결과적으로 Sd 값이낮으면펌효율은높은것으로확인되었다. Sc와 Sp 는 (+) 값이높을수록모발의길이가증가한결과이므로펌의풀림현상또한 증가하였으며 1993). 수축율 이며, (+) 값이낮을수록펌지속율이높아진다(Liu et al., 2013; Hatch, S값결과순서는 OSEG OSEB CON RSEB PSEB OSEB 글리신완충액으로꽃송이버섯효소를추출하여산화제과정에이용한 OSEG 는초기모발(Lo) 에비하여길이가 7.23 cm 감소하여수축율은 (-)36.42% 로가장높게나타났으며, 보레이트완충액으로꽃송이버섯효소를 추출하여산화제로적용한 OSEB 는초기모발(Lo) 에비하여 3.93 cm 감소하여 수축율은 (-)19.77% 로가장낮게나타났다. 이러한수축율의결과에서글리신 완충액을이용한꽃송이버섯효소추출액은산화제적용에바람직하게사용 할수있다고사료된다

124 유지율 Sc값결과순서는 OSEB OSEG RSEB PSEB CON PSEG RSEG 이며, 보레이트완충액으로꽃송이버섯효소를추출하여산화제로적 용한 OSEB는 L 1 에비하여 0.13 cm 길이가증가하여 (+)0.82% 로가장낮은 웨이브풀림현상이나타났으며, 하여환원제에적용한 로가장높은웨이브풀림현상이나타났다. 유지율 글리신완충액으로꽃송이버섯효소를추출 RSEG는 L 1 에비하여 3 cm 길이가증가하여 (+)17.27% Sp값결과순서는 OSEB OSEG RSEB PSEB CON PSEG RSEG 이며, 보레이트완충액으로꽃송이버섯효소를추출하여산화제로적 용한 OSEB는 L 2 에비하여길이가 1.05 cm 증가하여 (+)7.40% 로가장낮은 웨이브풀림현상이나타났으며, 글리신완충액으로꽃송이버섯효소를추출 하여환원제에적용한 RSEG는 L 2 에비하여 3.37 cm 길이가증가하여 (+)41.51% 로가장높은웨이브풀림현상이나타났다. Sc와 Sp측정결과 OSEB 는초기펌형성에서부터 4주후까지의웨이브유지율이높은결과가확인되 었으며, RSEG는낮은유지율을확인하여꽃송이버섯효소추출물은환원제 에적용하는방법보다산화제에적용하는방법이효과적이라고사료된다. 직선회복율 Sd값결과순서는 OSEG CON OSEB RSEB PSEG PSEB RSEG 이며, 글리신완충액으로꽃송이버섯효소를추출하여산화제과 정에이용한 OSEG는 4 주후모발길이 (L 3 ) 에비하여초기모발(L o ) 로되돌아 갈가능성은길이 5.65 cm의차이로 Sd 는 (-)28.46% 로 7가지시료중가장높 게나타났으며, 글리신완충액으로꽃송이버섯효소를추출하여환원제로적 용한 RSEG는 4 주후모발길이 (L 3 ) 에비하여초기모발(Lo) 로되돌아갈가능 성이길이 0.3 cm 의차이로 (-)1.5% 로가장낮은효율을얻었다. 이러한측정 값은펌이미지를비교한 Fig. 24 에서도확인할수있다. S, Sc, Sp, Sd의평 가를종합한결과 S와 Sd에서 OSEG 가높은효율을나타냈으며, Sc와 Sp에서 OSEB 가높은효율을얻었다. 이러한결과에서꽃송이버섯효소추출액은펌 처리과정중에서전처리제적용이나환원제의적용보다는산화제에적용할 시펌효율을높일수있으며, 그중글리신완충액을사용한효소추출액이 보다효과적이라고평가된다. 이러한이유는글리신은모발을구성하는아미 노산의일종으로환원제에의하여팽윤되어진모발에침투되어모피질의간

125 충물질의유실을감소시키고결합력을증가시키기때문으로사료된다. 선행 연구에서장등.(2014) 은황칠나무잎추출물을첨가한모발의펌효율이증 가한결과를얻었으며, 신 & 강(2013) 의연구에서는펌제에단백질등의조효 소물을첨가하여펌의효율을증가시킨결과를얻었다. 이러한이유를지 (2015) 는천연추출물이모발의트리트먼트효과에의해펌효율이증가하였 다고하였다. 꽃송이버섯은항산화능이뛰어나고보습력이높아화장품원료 로도사용되고있는 β- 글루칸의함량이높고, 단백질및프로테이즈효소가 풍부하여화장품소재로보고된다 ( Shin et al., 2007). 이러한근거는꽃송이버 섯효소추출물을모발의펌제에도적용이가능하며그효능을기대할수도 있다. 선행연구에서김 & 권(2008) 은염색의산화과정에서프로테아제를사용 하였을시모발의염색성을증가시켰으며이러한이유는프로테아제가모발 의모표피를유연하게하고반응의작용기를증가시킬수있기때문이라고 보고하였다. Shin et al.(2001) 은양모의효소적처리는산화과정에서페놀화 합물들(phenol compounds) 에의하여섬유의염색착색작용을증가시킨다고하 였다. 이러한결과는과산화수소를사용하지않고안전한모발염색을할수 있다고제안하였다. 뿐만아니라앙고라, 염소, 낙타등동물의모발섬유에 효소처리는클렌징의효과를얻을수있으며결과적으로섬유내부의수분의 함량을증가시킬수있으며, 섬유의강도를증가하여손상을방지할수있다 고하였다(Das et al., 2006). 이러한근거로미루어보면인간의모발은양모 의구성성분과유사하여효소를인간모발에적용또한적절하다고판단된다. 그러나과도한프로테아제의사용은오히려섬유의강도를감소시킬수있으 므로적절한사용농도의연구는필요하다( 최 & 김, 2003). 본연구에사용된꽃송이버섯에함유된효소는호알칼리성의효소로모발 에잔류된환원제의알칼리조건에서도활성이나타난다 (Chandrasekaran et al., 2011). 모발의환원제는 ph 가높은알칼리조건에서시술하였으며, 잔류 알칼리조건에서활성을나타내는꽃송이버섯효소추출액은펌효율을높일 수있었다. 특히모발의펌처리는열처리를필요로하며사용된알칼리안 프로테이즈는열에안정적이다 (Nadeem et al., 2013 ; Kumar, 2002). 그러므로 본연구에사용된꽃송이버섯추출효소는추가하거나단독으로사용할시

126 펌의웨이브형성율을높이고직선회복율을낮아지게하여웨이브의풀림감소가확인되었다. 특히글리신완충액을이용하여추출된꽃송이버섯효소는산화제로대용할시높은효율을나타내었다. 결과적으로항산화능이높고, 효소의함유량이높은꽃송이버섯효소의처리를이용한산화제과정처리는펌의효율을증대시킬수있는펌제소재로서의가능성을확인하였다

127 Table 17. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair waving by Sparassis latifolia enzyme samples Con RSEB RSEG OSEB OSEG PSEB PSEG Length ( cm) Shrinkage (%) L O L 1 L 2 L 3 S S C S P S d ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± c (-) d (-) 30.4 b (-) e (-) a (-) de (-) de (-) 6.76 b (+) 4.45 ab (+) c (+) 0.82 a (+) 4.04 ab (+) 4.58 ab (+) 7.04 b (+) de (+) e (+) c (+) 7.40 d (+) a (+) e (+) b (+) b (-) cd (-) 1.50 e (-) c (-) a (-) d (-) cd (-) (-): length decrease, (+): length increase. L o: length of initial measurement, L 1: length of after measurement in perm formation, L 2 : after 24 h measurement, L 3 : after 4 week measurement, S: Initial shrinkage, S c: after 24 h shrinkage or increase, S p: after 4 week shrinkage or increase. S d: straightness degree of after 4 week in L 0 and L 3. Con: treated with H 2O 2 Oxidizer, RSEB: S. latifolia enzyme extracted with borax buffer for added to the reductant, RSEG: S. latifolia enzyme extracted with glycin buffer for added to the reductant, OSEB: S. latifolia enzyme extracted with borax buffer for the oxidant, OSEG: S. latifolia enzyme extracted with glycin buffer for the oxidant, PSEB: S. latifolia enzyme extracted with borax buffer for treated to pretreatment, PSEG: S. latifolia enzyme extracted with glycin buffer for treated to pretreatment. Mean±SD (n=6). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

128 Fig.24. Perm wave images by Sparassis latifolia enzyme. Con: treated with H 2O 2 Oxidizer, RSEB: S. latifolia enzyme extracted with borax buffer for added to the reductant, RSEG: S. latifolia enzyme extracted with glycin buffer for added to the reductant, OSEB: S. latifolia enzyme extracted with borax buffer for the oxidant, OSEG: S. latifolia enzyme extracted with glycin buffer for the oxidant, PSEB: S. latifolia enzyme extracted with borax buffer for treated to pretreatment, PSEG: S. latifolia enzyme extracted with glycin buffer for treated to pretreatment

129 3. 통계처리 본실험으로얻은연구결과의통계분석는제 2장 1 절과동일하다

130 Ⅳ. 고찰 꽃송이버섯의효소활성을측정하고각각보레이트완충액과글리신완충액 을이용하여추출된꽃송이버섯효소는펌처리과정에서적용하여펌의효율 을확인한결과다음과같은결론을얻었다. 1. 꽃송이버섯의단백질분해효소활성은꽃송이버섯파우더농도범위 mg/ml과 50 mg/ml 에서측정하였다. SAP법으로 20 mg/ml 농도에서 unit/min, HUT법으로 20 mg/ml 농도에서 unit/min, Plant법 20 mg/ml 농도에서 unit/min 로활성이확인되었다. SAP법 50 mg/ml 농도에 서는 unit/min, HUT법 50 mg/ml 농도에서는 unit/min, Plant법 50 mg/ml 농도에서 unit/min으로꽃송이버섯은단백질분해효소활성 이확인됨을입증하였다. 꽃송이버섯효소를이용한펌효율측정은초기웨이브형성율을모발의 길이수축률(S) 로산출하였으며, 펌형성된모발의웨이브유지율을 24시 간경과후(Sc), 4 주경과후(Sp) 에모발의길이가늘어나는정도를비교하 여산출하였다. 그리고최종적으로 4주후의늘어난모발길이가초기펌 형성전의길이로되돌아갈수있는가능성을직선회복율(Sd) 로산출하여 나타내었다. S 결과 OSEG 의수축율이 (-) 36.42% 로가장길이변화가 (-) 값으로낮아지므로펌의초기형성율이높다고판단되었다. Sc와 Sp 결 과에서 OSEB 시료는모발풀림현상이 (+)0.82%, (+)7.40% 로낮게증가하 여유지율이가장높게확인되었다. Sd 결과 OSEG 는 (-)28.46% 로직선회 복율을가장낮게나타내었다. 결과적으로 S와 Sd측정에서 OSEG가높은 펌효율을얻을수있었으며, Sc와 Sd측정에서 OSEB가높은펌효율을 얻을수있었다. 이상과같은결과로꽃송이버섯은글리신완충제와보레이트완충제를이 용하여프로테아제효소를추출하였으며, 꽃송이버섯효소는모발의펌효율 을높일수있는천연물효소산화제로적용할수있는가능성을확인하였 다. 따라서보다다양한천연물효소를이용한펌과정의산화제적용과농 도에따른최적조건의연구가기대된다

131 제 3 장꽃송이버섯발효액처리 Ⅰ. 서론 펌은일상생활에서개성을표현하는스타일의시술방법으로이미상용화 되어있으나화학약품시술과정에서발생되는모발손상과두피안전성의우려 등이보고되고있다. 이러한현상은일반소비자뿐만아니라미용업종사자 들에서도발생되고있으며잦은펌은모발을화학적, 형태학적, 물리학적손 상의특성이보고되어왔다( 박 et al., 2011 ; 김 et al., 1998). 최근이러한모발 손상으로부터방지하고자친환경적 그린상품 의관심이증가하였다. 따라서 천연물을이용하여모발손상을최소화하고, 펌웨이브효율을증가시키는펌 제의연구는꾸준히이루어지고있다( 김 et al., 2010). 펌제의산화제는브롬산염류와과산화수소를구성성분으로한다. 브롬산염 류산화제는브롬산나트륨과브롬산칼륨이사용되어왔으나현재는브롬산나 트륨함유산화제가주로사용되고있다. 브롬산나트륨산화제의특징은산 화시간이 15 20분정도소요되고 ph는 정도이다. 과산화수소함유 산화제는산화시간이 8 10분이내이고 ph는 정도이며, 반응이매우 빠른장점이있으나모발의색소를파괴시킨다( 김 et al., 2005). 이러한이유 로기존의산화제에대한부작용의사례와모발손상의보고가증가하여천연 물을이용한산화제의연구필요성이절실히요구되고있다( 이 et al., 1998). - 특히비라디칼(radical) 종의과산화수소와슈퍼옥사이드라디칼(O 2 ) 또는하 이드록실라디칼 (-OH) 과같은산소중심의라디칼이나과산화라디칼 (ROO-), 알콕실라디칼 (RO-), 히드로과산화물(ROOH) 등이활성산소종(reactive oxygen species, ROS) 이생성된다. 이러한 ROS 는고에너지복사선, 광증감반응및 효소반응을거쳐생성되어두피세포에산화적스트레스를유발시키고콜라 겐및엘라스틴분자의절단및손상을일으켜두피노화를유도하여건조하 고결국은가는모발이생성되게한다 (Kochanek et al., 1996). 이러한 ROS로 부터산화적손상을방지하기위해항산화효소와 Vitamin E, Vitamin C, Glutathinone 등과같은항산화물질이존재하지만펌과정에서두피와모발

132 은산화적스트레스에항상노출되어과산화지질및산화생성물이축적되고 두피의노화가촉진된다 (Ahn et al., 2009). 따라서활성산소를제거할수있는 항산화제를사용하면두피자체의항산화네트워크를회복시켜두피조직을 보호할수있다(Park et al., 2004). 이러한이유로천연물중에서도항산화제가 함유된펌제의연구검토는필요하다. 꽃송이버섯은단맛과고유한풍미로인하여식용버섯으로사용되며, 일본 에서는하나비라타케( ハナビラタケ), 영어로는자실체의모양이꽃양배추와 같아서 Cauliflower mushroom 이라고부르며, 자실체크기는 cm 정도이 고담황색또는흰색을띈다 (Shin et al., 2007). 꽃송이버섯은다양한생리활성 물질이높게함유되어있으며, 특히산업적이용가치가높은단백질인렉틴 (lectin), β-glucan 및알칼리조건에서활성안정성이우수한호알칼리성의효 소가함유되어있다. 이러한성분들은면역력을증강시키며, 항암, 항당뇨, 항 비만식품으로각광받고있다(Chandrasekaran et al., 2011). 또한유산균( 락토바 실러스, Lactobacillus) 은면역력에중요한역할을하며장내의세균감염을억 제하는등인체에이로운점이많이알려져있다. 발효는미생물인유산균의효소작용으로식이섬유등의고분자물질을분해 또는변화시켜특유의최종산물인저분자물질을만들어낸다( 임 et al., 2012). 발효과정에의한꽃송이버섯의식이섬유등은저분자로분해되어흡수를용 이하게한다. 또한발효후 ph 의변화는산성을나타내며, 독특한대사산물 에서페놀릭화합물을전환시켜잠재적인소스로제공된다. 특히유산균발 효는항산화활성과가수분해효소에의하여저분자펩티드를증가시키는것 으로아미노산의손실이많은펌과정에서접근성을높일수있다. 이러한 발효액은두피의염증을최소화할수있으며식품으로써안전성또한평가되 고있다(Huynh et al., 2014). 더구나프로테이즈및몇몇효소의생산은발효 에의해서영향을받을수있다(Hur et al., 2014). 그러므로꽃송이버섯유산 균발효액은기존의산화제와 ph 가유사하며, 저분자펩티드의유효성분증 대로인하여모발에흡수가용이하므로펌의효율을높일수있을것으로기 대하였다. 따라서본연구는펌시술시에발생될수있는모발손상을예방하고펌

133 효율을증가시킬수있는제품으로최근미용제품의소재로도개발되고있는 꽃송이버섯을유산균접종으로발효한발효액의활용가능성을검토하여펌 제조성물로제공하고자한다

134 Ⅱ. 실험재료및방법 1. 실험재료 시료모발 본연구를위하여장기적으로약물복용을하지않은건강한 20세여성의 모발을후두부모근부로부터 5 cm 이후에서 20 cm를절단하고 2 g 씩상단 을실리콘으로고정하였다. 각각의모발시료는중성샴푸로세척후자연건 조하여사용하였다 꽃송이버섯발효 건조된꽃송이버섯 100 g 은발효균주로유산균(Lactobacillus Helveticus KCTC 3545) 3% 를접종하였다. 발효과정은 DW 250 ml에 yeast (Bacto TM Yeast Extract MD 21152, USA) 1 g (0.4% w/v) 을넣어 Auto Clave DS-80A (Dasol Sclentific Co) 에서 min 동안멸균하였다. 멸균된배지는 Clean Bench (HB-402V, Hanbaek CO.) 로이동하여 5 h 동안냉각하고 UV 조사하였 다. 배양된유산균배양조건은 MRS 배지 37 에서배양하였으며, 각각 10.5 ml 씩을멸균된 Yeast Extract 용액에접종한후건조된꽃송이버섯 100 g을 넣었다. 균접종된꽃송이버섯은삼각플라스크 1,000 ml에밀봉하여발효배양 기(shaking incubator, JSR JSSI-300CL) 에서 37, 48 h 발효(fermentation) 후 24 h 상온 (22 ) 에서후숙성과정을거쳤다. 발효과정중의 ph는 ph 측정기(pH meter, Thermo Scientific) 로측정한결과초기 ph 6.04에서 ph 3.24로변화되 었다. 흡광도를이용한 OD 값은 600 nm 에서초기 에서발효후 이였다

135 1. 3. 꽃송이버섯유산균발효액농축 꽃송이버섯유산균발효액 240 ml 을고속원심분리기(Mega 17R, Hanil Science Industrial, Korea) 를이용하여 10,000 rpm 에서 20, 30 min 원심분리 후상등액을얻었다. 원심분리된상등액은 500 ml 둥근플라스크에서 99% ethanol 120 ml 과혼합하고진공농축과정을거쳤다. 농축된시료는 DW로 녹인후 conical tube (15 ml) 에옮겨서진공원심분리기(Modulspin 31, Centrifuge for Vocum Concentrator, Hanil Science Industrial, Co., Ltd. Korea) 을 이용하여액체를건조시킨후최종농축시료 g 을얻었다. 액상이제거 된시료는실리카를넣은용기에보관하여사용시에는 사용하였다. DW에용해후희석 꽃송이버섯발효액의항산화능측정(DPPH, ABTS) DPPH radical scavenging activity 활성산소의생성은자동산화반응으로연쇄적으로일어나는데체내에서는 항산화제가수소원자를자동산화반응중에생성되는라디칼에공여함으로 써, 그반응을종결시킨다. 이렇게전자를주는능력을환원력이라하고이 환원력이클수록강력한항산화제가되는데이러한환원력을측정할수있는 방법으로 DPPH 라디칼제거법이폭넓게사용되고있다. DPPH 는자신이가 지는홀수전자때문에 517 nm 에서특징적인흡수 spectrum 을가지는데이 것이수소원자를제공해주는전자공여체와반응하면 받아 hydrogen 라디칼을 phenoxy 라디칼을생성하게된다. DPPH 는라디칼상태에서보라색을 띄고, 환원이되면노란색의 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazine (DPPH-H) 으로변환 된다. 안정한라디칼인 DPPH 는산화방지물질로부터전자혹은수소를제공 받으면비라디칼로전환된다. DPPH 법은천연물의수용성혹은유기용매추 출물의항산화활성측정법으로널리사용하는방법이다 ( 최 & 신, 2015). 본

136 실험에서는항산화활성측정방법중 라디칼소거능을측정하였다. Blois(1958) 의 방법을변형하여시료의 ABTS radical scavenging activity ABTS radical scavenging 은친수성시료와소수성시료의라디칼소거활성 을모두측정할수있어적용범위가넓다는장점을가지고있다본실험에 서는 Jeong et al.(2009) 등의방법을변형하여측정하였다(Fig. 25). 증류수에용 해한 7 mm의 ABTS potassium persulfate 2.45 mm을 1:1로넣어흡광도값이 0.70±0.02 되도록 PBS (ph 7.4) 로희석하였다 시간동안암소에방치하 고라디칼 stock solution은희석된용액 800 μl에농도별로제조된시료 200 l씩을가하여 15 분동안방치후흡광도를측정하였다. 양성대조군으로는 gallic acid (Sigma, USA) 를사용하였고, 농도범위는 0.1 mg/ml mg/ml로 측정하였다. 추출물의 ABTS 에대한소거능 (IC 50 ) 은용매만을사용한대조 군의흡광도를 50% 감소시키는데필요한농도로나타내었다. μ

137 Fig. 25. Principle reaction of ABTS

138 Superoxide dismutase(sod) activity 활성산소의공격을차단, 또는감소시키는인체내자동방어기전을항산 화기전이라고하는데이러한항산화방어기전을수행하기위한특수한기능 을가진물질에는두가지로효소계물질인 Superoxide dismutase (SOD), catalase, gluatathione peroxidase, 소분자생체물질 Vitamin E, β-carotene, uric acid, glutathione 등이있다. 특히 SOD는인체내에서생성되는가장강력한 항산화작용을가진효소로서방어효과가가장높은것으로알려져있다. SOD radical scavenging activity는 xanthine-xanthine oxidase system을 nitroblue tetrazolium (NBT) 로발색시킨 SOD Kit 를이용하여측정하는데, SOD Kit 의 원리는 xanthine 에 xanthine-oxidase가작용하면 O - 2 가생성되고생성된 O - 2 는 공존하는 NBT를환원시켜발색반응을나타내지만생성된 O 2 - 는제거능을가 진물질로인하여발색이저해되는원리이다 (Fukai & Ushio-Fukai, 2011). 반응조건은 Buffer solution 19 ml에 WST solution 1 ml을혼합한다음 Dilution buffer 25 ml에 enzyme solution (xanthine) 15 µl을혼합하여반응 solution 을준비하였으며, 반응조건은 (Fig. 26), (Table 18) 에나타내었다. SOD activity (Inhibition rate %) 를계산하는공식은다음과같다. Table 18. SOD activity conditions Sample Blank1 Blank2 Blank3 Sample solution 20 µl 20 µl 20 µl 20µl WST working soultion 200µl 200µl 200µl 200µl Enzyme working solution 20µl 20µl Dilution buffer 20µl 20µl

139 Fig. 26. Principle reaction of SOD

140 Hydroxyl radical 소거효과측정 Hydroxyl radical 은활성산소라디칼중에서화학적으로가장반응성이크며 지질산화를개시하고 DNA손상을주거나돌연변이를유발하는물질로알려져 있고, 생체의대사과정에서생성되는지질의과산화물이나과산화수소가 Fe 2+ 나 Cu 2+ 이온의존재하에서생성되며가장독성이강한 free radical이다 (Fig. 27). Fig. 27. Principle reaction of hydroxyl radical

141 차발효물의항산화활성 본실험에서는꽃송이버섯 2차발효물상등액의 DPPH radical 소거능을확 인하기위하여 Lactobacillus plantarum subsp. Plantarum (KCTC 3105), Lactobacillus acidophilus (KCTC 3140), Lactobacillus helveticus (KCTC 3545), Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus (KCTC 3635) 4종의균주로접종하여 발효시킨꽃송이버섯발효물의항산화활성을확인하였다. 본실험에서사 용한시료는 1차실험때와다르게세포를 sonication 하지않고꽃송이버섯을 4종의균주로접종하고발효시켜동결건조한뒤 12,000 rpm에서 5분동안 centrifuge 하고상등액을취하여실험하였다 차발효물의폴리페놀함유량측정 본실험에서는꽃송이버섯발효액의총폴리페놀함량을분석하고천연항 산화제로서의가능성을검토하고자하였다. 위해선행연구 총폴리페놀함량을측정하기 Van der Sluis et al.(2001) 의방법을변형하여사용하였으며, 총폴리페놀함량을측정하기위해 L. plantarum (KCTC 3105), L. acidophilus (KCTC 3140), L. helveticus (KCTC 3545), L. bulgaricus (KCTC 3635) 4종의균 주로접종한꽃송이버섯발효물을 2M Folin-ciocalteu phenol 시약 (Sigma-aldrich, USA) 을 10배희석하여 2% Na 2 CO 3 수용액(2:98, w/v) 을각각 1:1:1 비율로섞어서암실에서 50 분동안반응을시켰다. UV-spectrometer를 이용하여 750 nm 파장에서흡광도를측정하였다. 기준물질로 Gallic acid와 Quercetin 을사용하였다

142 1. 5. 펌시술 펌시술은열펌공정에의하여시술하였으며, 퍼머넌트웨이브방법은가 온퍼머넌트기구 (BSK Hally s, CREATE ION R Made in Korea) 1 호롯드(rod) 지름 1.2 cm 를 80 로가온하여와인딩하였다. 환원제는 Thioglycolate Ammonium (C2H7NO2S) 을함유한열펌전용 CREATE Co 제품 ph 9.32를 사용하였으며, 환원제를 2 ml 씩도포하여앤드페이퍼(end paper) 로고정후 꼬리빗(tailcoms) 을사용하여크로키놀와인딩(croquignole wrap) 하고고무밴드 (replacement ruber) 로고정하였다. 와인딩된모발은바이오랩(bio wrap) 으로 감싼후항온조 (fuzzy control, WiseBath R DAHAN Scientific co., Ltd. Korea) 에 서 45 에서 10 min 가온하고 20 min 자연방치후산화제 2액을 2 ml 씩도 포하여 10 min 자연방치후롯드를제거하였다. 산화제는 5 종류로전통적인 과산화수소함유산화제 ph 2.96, 브롬산염류산화제 ph 5.0, 꽃송이버섯발 효액 20% 를추가또는단독으로사용하여비교하였다. 각각의모발분류는 Table. 과같다. 펌처리가끝난모발은즉시흐르는물에깨끗하게세척하고 종이와이퍼(Kimtech science wiper) 를이용하여물기를제거한후상온에서 자연건조하였다

143 2. 실험방법 꽃송이버섯유산균발효액처리방법 꽃송이버섯발효액을펌웨이브의산화제에추가하여각각펌웨이브효율 측정을위하여웨이브수축률, 유지율및직선회복율을비교하였다. 시술모발 의분류는 Table 19 와같다. Table 19. Classification list of samples by fermented Sparassis latifolia Name Con Virgin hair Explain F1 Oxidizing process treated by hydrogen peroxide (H 2O 2) F3 Oxidizing process treated by sodium bromate (NaBrO 3) FM1 FM2 FM3 Oxidizing process treated by hydrogen peroxide with fermented solution of Sparasis Latifollia (H2O2 + SPF) Oxidizing process treated by fermented solution of Sparasis Latifollia (SPF) Oxidizing process treated by sodium bromate with fermented solution of Sparasis Latifollia (NaBrO 3 + SPF)

144 2. 2. 펌효율측정( 수축률, 유지율, 직선회복율) 펌효율측정은제 2장 1절 Alcalase 처리의측정방법과동일하다 모발굵기측정 모발굵기측정방법은상온 23, 습도 50 55% 의환경에서자연건조시 킨모발을 8가닥씩을취하여 Vernier calipers micrometer(sf2000, Guang Lu, China) 로측정하여평균값과표준편차를구하였다. 측정지점은실리콘처리된 모근부로부터 5 cm 지점으로하였다 인장특성 모발의인장특성은시료모발을모근방향으로고정하여만능재료시험기 (Texture Analyser, Lloyd TA- PLUS, Instruments an Ametek Company, USA) 를 사용하여시료당 8 가닥씩측정하였다. 일정한굵기의모발을선별하기위 해 Vernier calipers micrometer 를사용하였다. 측정값의평균값과표준편차를 구하였다. 인장조건은 20 mm/min 의속도로연신하여측정하였으며, 인장강도 와신도의시험방법은 (KS K0323) 에준하였다. 실험실온도는 22, 습도는 65% 였다 전자현미경관찰 모발표면의모표피형태손상을비교하기위하여주사전자현미경 (Scanning Electron Microscope, S-4800, Hitachi, Japan) 을이용하여모발표면을진공이 온코팅기(E-130 Hitahico, Japan) 를사용하여 20 nm 로백금코팅(platinum coating) 하였다. 가속전압은1.5 kv, Working Distance 8.00 mm로 2000 배율확 대촬영하였다

145 Ⅲ. 실험결과 1. 꽃송이버섯발효물의항산화능측정결과 모발은펌과정에서황분자의산화에의해화학적인변화가일어나는데 이러한산화과정은모발의물리적특성변화를초래하여인장강도를약화시 키고건조한모발을만든다(Santos & Joekes, 2004). 게다가모발의산화는멜 라닌색소과립의분해로색상의퇴색을일으키기도한다 (Gao & Bedell, 2001). 이와같은산화를방지하기위하여모발에항산화능이있는물질의처 리는모발의색상퇴색을최소화할수있고물리적인손상을감소시킬수 있다(Dario et al., 2013). 천연물의항산화제를처리하여모발의표면형태의개 선과강도가증가한선행연구는쌀에서얻은천연산화방지제처리와돼지감 자(artichoke) 로부터추출된산화방지제등이있다(Fernández et al., 2012). 측정 의원리는 Fig. 28 에나타내었다. 최근화학적인펌제의사용이증가하여모발의손상또한가중되고있다. 이러한이유로천연물인꽃송이버섯을펌제에추가하였을시모발손상을 보호하는제품소재로써의가능성을조사하기위해항산화능을평가하였다. L. plantarum (KCTC 3105), L. acidophilus(kctc 3140), L. helveticus(kctc 3545), L. bulgaricus(kctc 3635) 총 4종의 Lactobacillus를 Yeast extract broth 와 MRS broth 에접종하였다. Yeast extract broth 750 ml에꽃송이원물 250 g 을넣어 5 일동안발효시켰으며, 또다른실험군으로 MRS broth에꽃송이버 섯파우더 5% 를넣어동일한방법으로발효시켜실험하였다. 균을접종한 꽃송이버섯발효액을각각 50 mg/ml, 25 mg/ml, 5 mg/ml의농도로희석하여 사용하였다. 음성대조군으로는 MRS broth 와 Yeast extract broth, 4종의 Lactobacillus를 MRS broth 와 Yeast extract broth 에접종한 broth를사용하였 다. 95% ethanol 에용해시킨 0.1 mm DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl, Sigma, USA) 800 μl와각실험군 200 μl을 E.P tube 에넣고 3분간 voltexing 하여암실에서 30 분간반응시켰다. 남아있는 radical의농도를 UV-Visible spectrophotometer (SCINCO, Seoul, Korea) 를사용하여 517 nm에서측정하였으

146 며, 양성대조군으로는 gallic acid (Sigma, USA) 를사용하였고, 농도범위는 0.1 mg/ml 0.4 mg/ml 로측정하였다. 추출물의 DPPH 에대한소거능 (IC50) 은용 매만을사용한대조군의흡광도를 었다. 50% 감소시키는데필요한농도로나타내 발효는자연발효에서종균발효로발전하였으며 (Capilce & Fitzgerald, 1999), 종균은미생물이가지고있는대사능력을이용하기위하여천연물에의도적 으로첨가하는미생물을의미한다. 이러한종균첨가제는발효식품의빠른제 조를위하여종균을배양하여증식시킨첨가균을지칭한다 (Holzapfel, 2002). 꽃송이버섯원물과꽃송이버섯발효물의 DPPH radical 소거능을확인한결과 L. plantarum (KCTC 3105), L. acidophilus (KCTC 3140), L. helveticus (KCTC 3545), L. bulgaricus (KCTC 3635) 4종의균주로접종하여발효시킨꽃송이버 섯발효물의항산화활성이꽃송이버섯원물의항산화활성보다높게나타났 으며, 균주를사용하지않고설탕을이용해서발효시킨꽃송이버섯발효물은 항산화활성이매우낮게확인되었다(Table 20 & 21). 꽃송이버섯을넣지않 고균주를배지에접종한실험군의항산화활성또한균주를꽃송이버섯에 접종하여발효한꽃송이발효액의실험군보다항산화활성이낮은것으로확 인되었으며, 설탕으로발효시킨꽃송이발효물과균을접종한배지자체의 항산화활성도낮게확인되었다(Fig ). 전체실험군중꽃송이버섯을 L. helveticus (KCTC 3545) 균주로접종하여발효시킨 S3의항산화활성이가장 높은것으로확인되었으며, IC 50 값은 mg/ml 이었다. 그러므로꽃송이버 섯의발효액적용은 L. helveticus 에적용하였다. (KCTC 3545) 으로발효시킨발효액을펌제

147 Fig. 28. Principle of DPPH reaction

148 Conc. O. D Fig. 29. Galic acid standard curve (DPPH)

149 Sparassis latifolia original Sparassis latifolia 5% powder Galic acid Control Fig. 30. Changing color samples of reaction for DPPH. All samples measured 1: 0.1 mg/ml, 2: 0.2 mg/ml, 3: 0.3 mg/ml, 4: 0.4 mg/ml each concentration

150 Fig. 31. Sparassis latifolia fruit body and Sparassis latifolia dry powder of DPPH activity. SCO: Sparassis latifolia original samples, SCP: Sparassis latifolia 5% powder samples, Galic acid

151 Fig. 32. Sparassis latifolia fruit body and Sparassis latifolia dry powder of DPPH activity result. Abbreviations were the same as Table

152 Table 20. Result of DPPH activity for Sparassis latifolia fermentation Sample O.D. Conc. (mg/ml) Activity (%) S S S S S S S S S C C C C G M Y D Abbreviations were the same as Table

153 Fig. 33. DPPH radical scavenging activity concentration (50 mg/ml). Abbreviations were the same as Table

154 Fig. 34. DPPH radical scavenging result of samples concentration (S. C. O.). Abbreviations were the same as Table

155 Fig. 35. DPPH radical scavenging result of samples concentration (Lactobacillus spp.). Abbreviations were the same as Table

156 Fig. 36. DPPH radical scavenging result of samples concentration (Broth). Abbreviations were the same as Table

157 Fig. 37. DPPH radical scavenging result of samples concentration(scp). Abbreviations were the same as Table

158 Table 21. IC 50 of DPPH radical scavenging activity Samples IC50(mg/ml) Samples IC50(mg/ml) S M.B S Y.B S3 8.4 M.P.B S Y.S.B S C S C S C S C S Gal

159 1. 2. ABTS radical scavenging activity 결과 꽃송이버섯원물과꽃송이버섯발효물의 ABTS radical 소거능을확인한결 과 L. plantarum (KCTC 3105), L. acidophilus (KCTC 3140), L. helveticus (KCTC 3545), L. bulgaricus (KCTC 3635) 4종의균주로접종하여발효시킨꽃 송이버섯발효물의항산화활성이꽃송이원물의항산화활성보다높게나타 났으며, 균주를사용하지않고설탕을이용해서발효시킨꽃송이발효물은 항산화활성이매우낮게확인되었다. 꽃송이버섯을넣지않고균주를배지 에접종한실험군의항산화활성과균주의배지로사용했던실험군의항산화 활성또한매우낮게나타났다. 이같은결과는이번연구에서수행했던 DPPH 결과와일치하며, 꽃송이버섯자체의항산화활성보다는꽃송이버섯을 4 가지균주로발효시킨꽃송이버섯발효액의항산화활성이증가함을알수 있다. 4가지균주로발효시킨꽃송이발효액의평균값 IC 50 은 mg/ml로 확인되었으며, 4가지균주로접종하여발효시킨꽃송이실험군인 S3와 S7에 서 ABTS 활성이높게나타났고, IC 50 값은각각 5.14mg/ml, mg/ml 이었다. 이와같은결과는 DPPH 방법에서 S3의항산화활성이가장높았던결과와 일치하며, 4종의균주중에서 L. helveticus. (KCTC 3545) 균주를접종하여꽃 송이버섯을발효시켰을때항산화활성이높아지는것을확인할수있다. 이러한결과는발효과정에의하여폴리페놀이증가하고새로운최종화합물 이만들어지는현상으로유산균의발효는독특한산물의물질변환으로잠재 적인소스를제공할수있다고하였다( 임 et al., 2012). 결과적으로꽃송이버 섯의유산균발효는항산화활성과가수분해효소에의하여저분자펩티드를 증가시키는것으로아미노산의손실이많은펌제의접근성을높일수있을 것으로사료된다. 이러한발효액은두피의염증을최소화할수있으며식품 으로의안전성또한평가되고있으므로(Huynh et al., 2014), 펌제로서적용이 가능할수있다고사료된다

160 Conc. O. D Fig. 38. Galic acid standard curve (ABTS)

161 Fig. 39. Changing color samples of reaction for ABTS. All samples measured 1: 0.1 mg/ml, 2: 0.2 mg/ml, 3: 0.3 mg/ml, 4: 0.4 mg/ml each concentration

162 Fig. 40. ABTS radical scavenging activity of concentration 25 mg/ml. Abbreviations were the same as Table

163 Fig. 41. ABTS radical scavenging result of samples concentration 25 mg/ml (Lactobacillus spp.). Abbreviations were the same as Table

164 Fig. 42. ABTS radical scavenging result of samples concentration 25 mg/ml (S. C. O.). Abbreviations were the same as Table

165 Fig. 43. ABTS radical scavenging result of samples concentration 25 mg/ml (S. C. P.). Abbreviations were the same as Table

166 Fig. 44. ABTS radical scavenging result of samples concentration 25 mg/ml (Broth). Abbreviations were the same as Table

167 Table 22. IC 50 of ABTS radical scavenging activity Samples IC50(mg/ml) Samples IC50(mg/ml) S M.B. 6.1 S Y.B S M.P.B S Y.S.B S C S C S C S C S Gal

168 1. 3. SOD activity 결과 꽃송이버섯원물과꽃송이버섯발효물의 SOD radical 소거능을확인한결 과 L. plantarum (KCTC 3105), L. acidophilus (KCTC 3140), L. helveticus (KCTC 3545), L. bulgaricus (KCTC 3635) 4종의균주로접종하여발효시킨꽃 송이버섯발효물의항산화활성이꽃송이원물의항산화활성보다높게나타 났으며, 균주를사용하지않고설탕을이용해서발효시킨꽃송이발효물은 항산화활성이매우낮게확인되었다. 전체실험군중에서 4가지균주로꽃 송이버섯을발효시킨실험군의 helveticus (KCTC 3545) SOD 활성이높은것으로나타났으며, L. 균주로발효시킨꽃송이발효액의 IC 50 은 0.73 mg/ml 으로항산화활성이가장높게측정되었다. 이와같은결과는다른항산화 실험결과와일치하며, 결과이다. 꽃송이발효균주의조건을확립하는데매우중요한

169 Fig. 45. SOD activity. Abbreviations were the same as Table

170 Fig. 46. SOD radical scavenging result of samples concentration. Abbreviations were the same as Table

171 Table 23. IC 50 of SOD activity Samples Activity (%) IC 50 (mg/ml) S S S S P P P P S. S. F Con Con Con Con S. M S. Y MRS Yeast

172 Fig. 47. Hydroxyl radical scavenging result of samples. Abbreviations were the same as Table

173 1. 4. Hydroxyl Radical 소거효과측정결과 Hydroxyl Radical 소거효과측정은 앞서실험했던다른항산화실험들의결 과와마찬가지로 4가지균주로접종한꽃송이발효액의 Hydroxyl radical 소거 능이다른실험군에비해항산화활성이높은것으로나타났다. 4가지균주 중에서 L. helveticus (KCTC 3545) 로발효시킨꽃송이발효액 (S3) 의항산화 활성이가장높게측정되었으며, IC 50 값은 0.3 mg/ml 이었다. Table 24. IC 50 of Hydroxyl radical scavenging activity Samples Activity (%) IC 50(mg/ml) S S S S P P P P S C C C C M.B Y.B M.P.B Y.S.B Abbreviations were the same as Table

174 차발효물의항산화활성 유산균은포도당, 유당과같은탄수화물을분해하고이용하여유산이나초 산등을생성하는미생물을말하는데비운동성으로포자를형성하지않으며, Gram 양성이고, 단백질을분해하지만부패시키는능력은없다. 대부분의유 산균은사람이나동물의소화관, 구강, 질, 가축의사료, 자연발효식품등에 널리분포되어있는데, 생육온도는 15 ~45 정도이며 37 에서가장활발 한활동을한다( 임 et al., 2012). 유산균이생산하는대사산물인젖산은 ph를 낮추어유해미생물증식을억제하며인체가해가없고건강을증진시켜 GRAS 품목으로받아들여지고있다. Lactobacilius는유산균으로 phateur에의 하여정립되었으며, 사람과각종동물의장관내에상재하는균으로각종유 해균억제작용, 천연항균제, 면역강화, 비타민합성, 혈중콜레스테롤저하효 과, 정장작용등이있다. 특히유산균의 Hydrophobicity 특성은높은장내부착 성에기여한다는보고가있어왔다(Schillinger et al., 2005) 최근들어유산균, 효모, 고초균등인체에유익한미생물을이용한발효를통해천연물함유 기능성성분의증가또는생물학적전환을유도하거나면역기능, 장기능개 선등의생리활성을강화시킨발효물의제조를목적으로다양한연구가활발 히이루어지고있는추세이다. 꽃송이버섯 2차발효물상등액의 DPPH radical 소거능을확인하기위하여 L. plantarum (KCTC 3105), L. acidophilus (KCTC 3140), L. helveticus (KCTC 3545), L. bulgaricus (KCTC 3635) 4종의균주로접종하여발효시킨꽃송이버 섯발효물의항산화활성을확인한결과 성결과보다 1차꽃송이버섯발효물의항산화활 2차꽃송이버섯발효물의항산화활성이높은것으로확인되었 고, 3 가지(DPPH, ABTS, Hydroxyl radical scavenging) 항산화활성실험방법중 ABTS radical scavenging 이가장높은것으로확인되었다. 4종의균주중에서 L. helveticus (KCTC 3545) 의항산화활성이가장높게측정되었으며, 이같 은결과는꽃송이 1 차발효물의항산화활성실험결과와일치하는결과이다. L. plantarum 균주의 DPPH radical scavenging IC 50 값은 μg/ml 으로확인 되었으며, L. acidophilus 균주는 μg/ml L. helveticus μg/ml L

175 bulgaricus μg/ml 으로확인되었다. L. plantarum 균주의 ABTS radical scavenging IC 50 값은 μg/ml, L. acidophilus 균주는 μg/ml, L. helveticus μg/ml, L. bulgaricus μg/ml 으로확인되었으며, L. plantarum 균주의 Hydroxyl radical scavenging IC 50 값은 μg/ml L. acidophilus 로확인되었다. μg/ml, L. helveticus μg/ml, L. bulgaricus μg/ml 으 젖산균은고분자탄수화물가수분해효소인 α-amylase, β-amyloglucosidase 뿐만아니라 cellulose에대한가수분해능을나타내는 β-glucosidase, 복합올리 고당류를분해할수있는 α-galactosidase 등을생성한다고알려져있으며, 단 백질분해효소인 protease 를생성하여가수분해물을만들어낸다. 본연구의 1차발효실험에서꽃송이버섯발효물의 protease 의활성을측정하였는데 식약처고시방법 3 가지(HUT, SAP, Plant) 방법모두에서높은효소활성결과를 나타내었다. 2차발효실험에서 1차발효실험보다항산화능이높게측정된이 유는젖산균발효과정에서수용성식이섬유의일부가여러가지효소들에 의해가수분해되고분자량이감소하여항산화능이높아졌을가능성이있으 며, 본 2차실험에서는 1차발효실험과달리 cell 을파쇄하지않고 filtration 하지않은상태로실험을진행하였기때문에세포파쇄물이바이오매스로서 일부유용성분들을흡착하는성질에영향을받지않아항산화능측정이용이 한상태로전환되었을것이라는추측을해본다. 또한 2차발효에서는 filtration과정을거치지않았기때문에 hydrophobic한성분들이함께 detection 되어항산화능이높게측정되었다고생각되어진다. 선행연구 Fraga et al(2010) 에서동물성단백질및식물성단백질을효소분 해하여얻어진펩타이드에서항산화활성이나타나는것으로보고되어있는 데이는 pesin에의한카제인가수분해물로부터합성된펩타이드가 radical 에 대하여소거활성을나타낸다고하였으며, 최근단백질유래펩타이드의생리 활성기능에대해서많은연구가이루어지고있으나연구자의실험조건, 사용 된효소, 생성된펩타이드의분자량및분석방법이상이한결과를나타내므 로향후꽃송이버섯발효물을한외여과막을이용해유단백질분리와 SDS-전 기영동을통하여유단백질가수분해물의특성에대해확인할필요가있다

176 Table 25. IC 50 of radical scavenging activity (unit: μg/ml) L. Plantarum L. acidophilus L. helveticus L. bulgaricus No inoculum Gallic acid DPPH ABTS Hydroxyl radical

177 Fig. 48. Concentration dependence of anti-oxidant activity of 2 nd fermentation sample (DPPH radical scavenging)

178 Fig. 49. Concentration dependence of anti-oxidant activity of 2 nd fermentation sample (ABTS radical scavenging)

179 Fig. 50. Concentration dependence of anti-oxidant activity of 2 nd fermentation sample (Hydroxyl radical scavenging)

180 차발효물의폴리페놀함유량 폴리페놀(polyphenol) 은식물내에존재하는페놀화합물의총칭으로써, 식물 이자라면서여러가지유해환경으로부터자신을보호하는물질이다 (Fraga et al., 2010). 폴리페놀은화학적으로벤젠고리에하이드록실기(Hydroxyl group) 를한개또는그이상을가진화합물로써, 자외선또는특정병원균에대해 방어하는메커니즘에관여한다. 식용 polyphenol은식물에서천연물까지다양 하게분포되어있으며, 현재까지 8000개이상의 polyphenol 구조가알려져있 다(Jeong et al., 2012). 폴리페놀은페놀성고리및다른구조적요소의개수에 따라여러가지로나눌수있는데탄소골격에따라 flavonoid, phenolic acid, stilbene, lignin 으로나누어진다. 폴리페놀은중합체및올리고머등으로중합 이되는데이때 Flavonoid 의올리고머형태는 tannin 이라고부르고중합된 tannin(proanthocyanidins 또는 procyanidins) 과가수분해가능한 tannin으로분류 된다 (Choi et al., 2006). 각종과일에는강력한항산화성분과더불어여러가지생리활성성분들이 존재하는데특히카로티노이드및플라보노이드와같은페놀화합물을다량 포함하고있다(Choi et al., 2014). 이러한성분들은산화적스트레스에의해서 발생되는위궤양과경련의예방, 위장관의위액분비조절과당뇨예방, 암, 심 장질환및각종퇴행성질병들의예방과감소에기여한다고보고되어있다. 인간을비롯한모든생물체들은산소를이용하여생명유지에필요한에너지 를생성하는과정에서발생하는활성산소들의상해에대한근본적인자기방 어기구를가지고있다. 유해산소로알려진활성산소는가장안정한형태인 삼중항산소 (3O 2 ) 가환원되면서, superoxide radical(o 2 ), 과산화수소, 하이드록 시기(-OH), 지질, 과산화물(ROOH), 여기에서생기는유리기(free radical; ROO-, RO-) 등의과산화지질로서, 이러한활성산소의과산화지질이정상적으 로소거되지않았을때, 유리기로인한산화적스트레스가생체내에가해지 면이들활성산소는세포구성성분들인지질, 단백질, 당, DNA 등에대하여 비선택적, 비가역적인파괴작용을나타냄으로써, 노화는물론암을비롯하여 뇌졸중, 파킨슨씨병등의뇌질환과심장질환, 허혈, 동맥경화, 피부손상, 염증,

181 류머티스, 자가면역질환등의각종질병을일으키는원인이되고있다. 활성산소의독성을억제하기위한항산화성물질로는아스코르브산, 토코 페롤, 카로티노이드, 플라보노이드, 글루타티온등의천연항산화제와 butylated hydroxy anisol (BHA) 및 butylated hydroxy toluene (BHT) 등합성항 산화제가널리사용되고있다. 천연항산화제는비교적항산화능이낮고, 합 성항산화제는그효과와경제성그리고안전성때문에많이사용되어왔지 만, 생체효소나지방에대한변이원성및독성으로인해암을유발할수있 는것으로알려지면서새로운대체물질의개발이요구되고있다. 2차발효물의폴리페놀함유량측정결과 4종의꽃송이버섯발효물중에서 L. helveticus (KCTC 3545) 균주로접종하여발효시킨꽃송이버섯발효액의폴 리페놀함량이가장높게측정되었으며, 꽃송이버섯발효액(5%) 25 mg/ml 는 Gallic acid 100 μg/ml 에해당하였고, Quercetin 110 μg/ml에해당하였다 (Table 26). 이와같은결과는천연물기준으로보았을때매우높은폴리페놀 함량에해당하며, 추후발효균주나추출방법을달리하여폴리페놀함량증 대를위한추가연구가필요하다고생각되어진다. Fernández et al.(2012) 은폴 리페놀의함량이높고항산화능이높은천연식물의재료와락틴산이함유된 샴푸를처리하여모발보호효과를확인하였다. 이러한근거는천연물의폴리 페놀함량은모발제품과의상관성이있다고할수있다

182 Table 26. Total polyphenol contents of 2nd-fermented Sparasis latifolia Sample Conc. Contents Contents (mg/ml) (GAE μg/ml) (QUE μg/ml) KCTC3105 5% KCTC3140 5% KCTC3545 5% KCTC3635 5% No Inoculum 5%

183 1. 7. 꽃송이버섯발효액의단백질분해효소활성 꽃송이버섯발효액의단백질분해효소활성은식약청고시 3 가지(SAP, HUT, Plant) 방법에의하여발효액농도범위 20 mg/ml과 50 mg/ml에서측정하 였다. 내용은제2장2 절꽃송이버섯효소활성측정결과에서서술하였다. 2. 펌효율측정( 수축률, 유지율, 직선회복율) 열펌공정으로각각의모발들은산화제를다르게처리하여길이수축률, 유지율및직선회복율을측정하였다(Table 27 & Fig. 51). 펌은산화과정이불 완전하거나지속적인샴푸, 드라이, 시간의경과에의하여형성된초기웨이 브에비하여풀림현상이일어나며결국은직선의형태에이르게된다. 펌형 성된모발이펌전의모발에비하여길이가변화된수축률(S) 의차이는 FM2 FM1 F3 FM3 F1으로꽃송이버섯발효액을단독으로처리한모 발(FM2) 의펌수축률이가장높게측정되었으며, 전통적으로사용하는과산 화수소가함유된산화제를처리한모발(F1) 이가장낮게측정되었다. 그러나 펌형성된모발을샴푸하여중력방향으로고정하여 24 시간건조시킨후형 성된펌의풀림현상을비교하기위하여모발이늘어난변화값을비교한웨 이브유지율 (Sc) 의비교는 F1 FM3 F3 FM1 FM2로과산화수소에 SPF 를추가하여처리한모발(FM1) 과꽃송이버섯발효액을단독으로처리한 모발(FM2) 은웨이브의풀림이증가되었으며, 과산화수소함유산화제처리 모발(F1) 의웨이브풀림이가장낮게측정되어유지율이높았다. 또한 4 주 동안매일샴푸하고건조시킨후펌형성초기모발의길이가변화되는유지 율(Sp) 은 F1 FM3 FM2 F3 FM1로과산화수소에 SPF를추가하여 처리한모발(FM1) 의웨이브풀림이가장높아유지율이낮았으며, 과산화수 소함유산화제처리모발(F1) 의유지율이가장높게측정되었다. 직선회복 율 (S d ) 의평가는펌형성된웨이브가풀려서펌전의초기모발길이로되돌 아갈수있는가능성을산출한값이다. 펌전초기모발길이와마지막 4주후 의모발길이를비교한직선회복율(Sd) 은 F3 F1 FM3 FM1 FM

184 로꽃송이버섯발효액을단독으로처리한모발(FM2) 은가장낮은직선회복 율이측정되어웨이브형성유지력이우수하였으며, 브롬산나트륨산화제처 리모발(F3) 은직선회복율이가장높게측정되어웨이브형성유지력이감 소된결과를나타내므로꽃송이버섯발효액단독처리모발(FM2) 은초기펌 웨이브형성력을확인하는모발수축률과마지막웨이브형성유지력을알 수있는직선회복율측정에서높게확인되었다. 선행연구에서신 & 강(2013) 는난백분해물의단백질처리가펌처리모발의웨이브형성율을증가시켰다 고보고하였으며, Huynh et al.(2014) 의연구에서발효과정은미생물의효소 분해작용에의하여고분자물질이저분자물질로분해되어펩티드의함유증가 가보고된다. 이러한이유로본연구에사용된꽃송이버섯발효액은발효과 정중에꽃송이버섯에다량함유된단백질이손상모발에흡착이용이하도록 저분자화되어펌의효율을증가시킨결과로사료된다. 또한 Istrate (2013) 의 연구에서낮은 ph에서는섬유의 α-나선구조가안정적으로변화된다고보고 하였으므로기존의펌제는변화를주지않고추가적으로 ph를낮게조절하 였을때펌의웨이브효율이증가될수있다는가능성이확인된다. 그러므로 본연구에사용된 SPF는발효과정에서펩티드의저분자화로흡착이용이할 뿐만아니라 ph 가 ( 발효초기 ph 6.0, 발효후 ph 3.24) 낮게변화되어기존의 산화제에 (ph 3.71 ph 5.4) 추가하거나단독으로사용할시모발에잔류된 환원제의알칼리제중화작용과더불어펌의직선회복율을낮아지게하여웨 이브의풀림감소가확인되었다. 결과적으로항산화능이높고, 낮은 ph의 SPF 의처리는펌의효율을증대시켰다. 펌과정은짧은시간시술에서도 α 나선구조가약간감소된다. 이러한이유는불완전한산화가원인으로미세섬 유의감소로나타난다고보고되어높은펌의효율은모발의 보다안정적으로변화시킬가능성이있다 (Nishikawa et al., 1998). α-나선구조를

185 Table 27. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair waving by fermented Sparassis latifolia samples Length ( cm) Shrinkage (%) LO L1 L2 L3 S SC SP Sd Con F F FM FM FM d (-) 5 d (-) 8 b (-) 12.5 c (-) 5 d (-) 1.6 ab (+) 4.2 ab (+) 5.4 b (+) 5.4 ab (+) 3.2 ab (+) 1.0 ab (+) 4.2 bcd (+) 4.9 cd (+) 2.7 d (+) 2.6 abc (+) 2.5 bc (-) 1.0 bc (-) 3.5 ab (-) 6.0 a (-) 2.5 bc (-): length decrease, (+): length increase. L o : length of initial measurement, L 1 : length of after measurement in perm formation, L 2 : after 24 h measurement, L 3 : after 4 week measurement, S: Initial shrinkage, S c: after 24 h shrinkage or increase, S p: after 4 week shrinkage or increase. S d: straightness degree of after 4 week in L 0 and L 3. SPF: fermented Sparassis latifolia solution. Con: Virgin hair, F1: treated with H 2 O 2 oxidizer, F3: treated with NaBrO 3 oxidizer, FM1: treated with H 2O 2 oxidizer + SPF, FM2: treated with SPF, FM3: treated with NaBrO 3 oxidizer + SPF. Mean±SD (n=6). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests. (-)

186 Fig. 51. Perm images of fermented Sparassis latifolia. SPF: fermented Sparassis latifolia solution. Con: Virgin hair, F1: treated with H 2O 2 oxidizer, F3: treated with NaBrO 3 oxidizer, FM1: treated with H 2O 2 oxidizer + SPF, FM2: treated with SPF, FM3: treated with NaBrO 3 oxidizer + SPF

187 3. 모발굵기측정 꽃송이버섯발효액을산화제로처리한모발의손상정도에미치는영향을 측정하기위하여모발의굵기를측정하여결과값을나타냈다. (Table 28). 펌 처리된모발의굵기는 FM2 FM3 F1 FM1 F3 로측정되었다. 측정 결과에의하여꽃송이버섯발효액을단독으로처리한모발(FM2) 의굵기는기 존의과산화수소산화제처리모발(F1) 에비하여 5.45% 증가, 브롬산나트륨처 리모발(F3) 에비하여 16% 증가된값을나타내었다. 이러한결과는 Kwon et al.(2013) 의선행연구에서지렁이자가분해물의단백질을펌과정에처리하여 모발의굵기가증가하여모발손상방지효과를확인하였다는결과와유사하였 으며, 수용성단백질을처리한펌시술결과모발의굵기가증가되었다는결 과와유사하였다( 이 & 함, 2014). 펌시술의반복은모발의굵기를얇게만드 는원인으로이 et al.(2010) 등의보고에의하면모발은정상모발에비하여 굵기가가늘어진다. 이러한이유는펌처리과정에서모피질의간충물질유실 로인하여모발의굵기가감소된결과라할수있다(Robbins, 2012). 특히과 산화수소는멜라닌을분해하고손상을가중시킨다( 김 et al., 2005). 그러나펌 과정에서단백질함유물질의첨가는모발의굵기를증가시킬수있다. 이러 한이유는꽃송이버섯은유산균을접종하여발효하는과정에서미생물효소 에의하여꽃송이버섯의고분자물질을저분자로분해한펩티드등의흡수를 용이하게하므로(Huynh et al., 2014) 결과적으로펌과정에서모발의굵기가 증가하여손상감소효과가확인된다고할수있다고사료된다

188 Table 28. The thickness change of perm treated hair by fermented Sparassis latifolia Samples Con F1 F3 FM1 FM2 FM3 Aver(mm) Stdev ±0.005 ±0.008 ±0.008 ±0.005 ±0.01 ±0.005 Decrease rate(%) SPF: fermented Sparassis latifolia solution. Con: Virgin hair, F1: treated with H 2 O 2 oxidizer, F3: treated with NaBrO 3 oxidizer, FM1: treated with H 2 O 2 oxidizer + SPF, FM2: treated with SPF, FM3: treated with NaBrO 3 oxidizer + SPF. Mean±SD (n=10). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

189 4. 인장특성 인장강도는응력변형곡선의가장높은값으로섬유의세기를나타내는힘 으로재료가절단되도록끌어당겼을때견뎌내는최대하중을재료의단면적 으로나눈값을말한다. Stress at maximum (Mpa) 은모발에하중을가했을때 최대로연장되어끊기기직전까지의견딜수있는능력으로최대응력 (stress) 을말하는인장강도값으로모발의단면적, 두께의차이에의해서도영향을 받는다. 인장신도는최초측정기준길이에서측정기준길이의변화를나타낸 다(Hatch, 1993). Percentage strain at maximum (%) 은모발의인장신도를나타 낸값으로연신(strain) 의비가일정하게비례하는구간의기울기를탄성계수 영률로나타낸다. Young's module은모발의세로신장탄성을단위면적당 stress 와변형사이의관계를정의한것으로고체물질의강성의척도이다. 꽃 송이버섯발효액을처리한펌모발의인장강도측정결과는 내었다. Table 29에나타 1. 모발의인장강도는 Stress at maximum (Mpa) 측정에서 F3 F1 FM3 FM2 FM1 으로기존의브롬산나트륨산화제처리모발(F3) 이가장증가를나타내었고과산화수소에 SPF 를첨가한모발(FM1) 이 가장감소를나타내었다. 2. 인장신도측정은 Percentage strain at maximum의결과 FM2 F3 FM3 FM1 F1 으로꽃송이버섯을단독으로처리한모발(FM2) 이가 장증가된탄성을나타내었으며, 과산화수소산화제처리모발(F1) 의탄 성이가장낮게나타났다. 3. 모발의강성척도를측정한 Young's module 결과 F3 FM3 FM1 F1 FM2 으로브롬산나트륨처리모발(F3) 의값이가장높고꽃송 이버섯발효액일단독으로처리한모발(FM2) 의값이가장낮게나타나 므로 Stress at maximum 의결과와유사하였다. 모발은손상이가중될수록인장강도가저하되고건강한모발일수록강도가 증가한다 (Oh et al., 2007). 하 & 고(2012) 는천연물로항산화능이높은시료를 첨가한펌제로시술된모발이인장강도와인장신도에서높은값을나타내어

190 모발의손상이낮은것으로보고되었다. 이 & 함(2014) 은펌제에히알루론산 과글리세린을첨가하여시술하고모발의손상정도에미치는영향을비교 분석한결과모발의굵기, 인장강도, 수분측정, 다공성의관찰에서낮은손상 정도를확인하였다. 그러나본연구에서는과산화수소산화제에비하여브롬 산나트륨을처리한산화제의인장강도가증가되었으며, 꽃송이버섯발효액을 처리한모발은기존의과산화수소에첨가하거나단독으로사용할시인장강 도가낮아졌다. 이러한결과는과산화수소처리모발이산화과정에서모발을 약화시킨것으로확인된다. 그러나 SPF를브롬산나트륨에추가하여사용할 시인장강도와인장신도가증가하였다. 발효액은항산화활성뿐만아니라고분자물질을저분자화시켜흡수를용 이하게하며, 낮은 ph 와폴리페놀의증가와함께새로운화합물을생성한다. 이러한결과는모발내부로꽃송이버섯발효액은화합물의흡수력을향상시 키고낮은 ph의조건을조성하여모발단백질을안정화할수있기때문이 다. 인장강도의증가는산화과정에서모발내부의결합력을증가시킨다고확 인된다. 모발의케라틴이산화과정에서이황화결합의형성에유리한특정조 건은저분자화및인위적으로유도된가교의위치로보고된다. 이러한이황 화결합의형성에더유리한매개변수는시스테인잔기가근접한축방향의 위치에서발생하는반데르발스의힘의인력이분자들사이에서작용하기때 문이다(Bruce Fraser & Parry, 2012). 이러한이유로꽃송이버섯발효액은모발 의강도측면에서브롬산류의산화제에추가적으로사용할필요가있다고사 료된다

191 Table 29. Mechanical properties of perm treated hair by fermented Sparassis latifolia Samples Con F1 F3 FM1 FM2 FM3 Stress at maximum (Mpa) Percentage strain at maximum (%) Young's module 59,537 ± ± ± ,369 ± ± ± ,524 ± ± ± ,621 ± ± ± ,178 ± ± ± ,131 ± ± ± SPF: fermented Sparassis latifolia solution. Con: Virgin hair, F1: treated with H 2O 2 oxidizer, F3: treated with NaBrO 3 oxidizer, FM1: treated with H 2O 2 oxidizer + SPF, FM2: treated with SPF, FM3: treated with NaBrO 3 oxidizer + SPF. Mean±SD (n=8). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

192 4. 전자현미경관찰 꽃송이버섯발효액처리모발의손상정도를형태학적으로관찰하기위하여 주사전자현미경을이용하여모발의표면을 2,000 배율로촬영하였다. (Fig. 52). 펌처리모발은대조군에비하여모표피문리의마모가관찰되고들뜸현 상이발생되었다. 특히꽃송이버섯발효액을단독으로처리한모발(FM2) 은 과산화수소에꽃송이버섯발효액을첨가한(FM1) 모발과브롬산나트륨에꽃송 이버섯발효액을첨가하여처리한모발(FM3) 에비하여모표피의들뜸현상이 심하였다. 뿐만아니라과산화수소처리모발(F1) 과브롬산나트륨처리모발(F3) 또한모표피의들뜸현상이부분적으로확인되었다. 그러나과산화수소에꽃 송이버섯발효액을첨가하여처리한모발(FM1) 은모표피가느슨해진현상은 관찰되었지만들뜸현상이확인되지않아모표피가안정적으로보였다. 선행 연구에서펌제에항산화능이높은편백정유를첨가한용액으로시술된모 발은모표피의구멍이적게관찰되고문리가안정적으로확인되었다이러한 이유는펌과정중의산화작용에있어서과산화반응에의한모발의손상을 항산화제가완화시키고정유가모발구성성분의유출을방지하는역할을한 다고하였다( 하 & 고, 2012). 민 et al.(2016) 은화학적시술은모표피의세포 를느슨하게해주므로단백질과오일등이모표피의손상을줄일수있다고 하였다. 이러한결과는펌시술시모표피세포사이를연결하고있는세포 막복합체(cell membrane complex, CMC) 분리에의해서생긴틈으로펌제가 침투되면서동시에첨가물질이모발내부구조의단백질유실을예방하여모 발조직의손상을줄일수있는것으로기존의산화제를단독으로사용하는 것보다항산화능이있거나단백질, 오일이함유된재료의첨가는펌과정에 서모표피의탈락이나박리현상을줄일수있을것으로사료된다

193 Fig. 52. SEM images of the hair cuticle with treated fermented Sparassis latifolia. SPF: fermented Sparassis latifolia solution. Con: Virgin hair, F1: treated with H 2O 2 oxidizer, F3: treated with NaBrO 3 oxidizer, FM1: treated with H 2O 2 oxidizer + SPF, FM2: treated with SPF, FM3: treated with NaBrO 3 oxidizer + SPF

194 6. 통계처리 본실험으로얻은연구결과의통계분석는제 2장 1 절과동일하다

195 Ⅳ. 고찰 꽃송이버섯을유산균에접종한발효액을펌처리과정에이용하여웨이브 효율과모발손상방지효과를확인하였다. 꽃송이버섯발효액는펌 2제인전 통적인과산화수소함유산화제에추가하거나브롬산나트륨산화제에추가또 는단독으로적용하여다음과같은결과를얻었다. 1. 꽃송이버섯에 4종의유산균균주를접종시킨발효물의항산화능측정결 과 L. helveticus (KCTC 3545) 균주로접종하여발효시킨시료는 DPPH radical scavenging activity 에서항산화활성이가장높은것으로확인되었으 며, ABTS radical scavenging activity 결과와일치하였으며, IC 50 값은각각 5.14 mg/ml, mg/ml 이었다. SOD radical 소거능을확인한결과에서도 SOD 가높은것으로확인되었으며, 발효액의 IC 50 은 0.73 mg/ml으로항산 화활성이높게측정되었다. Hydroxyl Radical 소거효과측정에서도같은 결과로 IC 50 값은 0.3 mg/ml 이었다. 또한 2차발효물의폴리페놀함유량도 매우높은함유량을나타내어모발의펌제에적용하였다. 2. 꽃송이버섯발효액의단백질분해효소활성은발효액농도범위 20 mg/ml과 50 mg/ml 에서측정하였다. SAP법으로 20 mg/ml 농도에서 unit/min, HUT법으로 20 mg/ml 농도에서 unit/min, Plant법 20 mg/ml농도에서 unit/min 로활성이확인되었다. SAP법 50 mg/ml 농도에서는 unit/min, HUT법 50 mg/ml 농도에서는 unit/min, Plant법 50 mg/ml 농도에서는 unit/min 로꽃송이버섯의효소활성이확인되었다. 3. 펌효율측정을위한웨이브형성율은모발의길이수축률(S) 로산출하였 다. FM2는 12.2% 수축하여가장높은웨이브형성율을나타내었으며, F1이 3% 수축하여가장낮은웨이브형성율을얻었다. 24시간후펌유 지율(Sc) 은 FM1과 FM2 는 +5.4% 길이가증가하여형성된웨이브의풀림 현상으로가장증가하였고, F1 은 +1.6% 길이증가로형성된웨이브의풀 림현상이낮아가장높은유지율을나타내었다. 4 주후의펌유지율(Sp) 은 FM1 이 +4.9% 길이증가로형성된웨이브의풀림현상도증가하여가 장낮은유지율을나타내었고, F1 은 +1% 길이의웨이브풀림현상이확인

196 되어가장높은유지율을나타내었다. 그러나최종적으로초기의펌형성 전모발길이로회복될가능성을비교한직선회복율(Sd) 은브롬산나트륨 처리모발(F3) 이초기펌형성길이에비하여 1% 로직선회복율을나타 내었고, 꽃송이버섯발효액단독처리모발(FM2) 은 6% 로가장낮은직선 회복율을나타내어높은펌의효율이확인되었다. 4. 모발굵기측정에서꽃송이버섯발효액을단독으로처리한모발(FM2) 이 0.058mm로정상모발 0.065mm에비하여 10.77% 의낮은굵기감소율을 나타내었다. 그러나기존의산화제처리모발은 13.85%~23.08% 의높은 감소율을나타내었다. 5. 인장강도특성결과브롬산나트륨처리모발(F3) 은 56,524±570 Mpa, 강성 을나타내는 Young's module은 ± 로가장증가된값을나 타내어유사한결과를얻었다. 그러나인장신도는꽃송이버섯발효액을 단독으로처리한모발(FM2) 이 26.71±5.064 로가장높게확인되었다. 6. 전자현미경관찰결과과산화수소에꽃송이버섯발효액을처리한(FM1) 모 발이가장모표피가안정적으로확인되었다. 이상의결과를종합하면, 항상화측정에서매우우수한꽃송이버섯발효물 꽃송이버섯발효액은모발의펌과정에서산화제에적용하여펌의효율과손 상방지를평가한결과, 모발의길이수축율이높게확인되어펌형성율이높 고, 직선으로의회복율이낮아웨이브의풀림현상이감소되어높은펌의효 율이확인되었다. 펌과정중의손상방지평가를측정한모발의굵기측정과 전자현미경을이용한모표피관찰에서는긍정적인결과를나타내었으나인장 강도측정결과에서는브롬산나트륨처리모발이높은결과를얻었고, 꽃송이 버섯발효액처리모발은인장신도가높게확인되었다. 이러한이유로본연 구에사용된꽃송이버섯발효액꽃송이버섯발효액은펌을위한산화제의적 용에잠재적인효과가있는것으로사료된다

197 제 4 장생화학완충제의적용 Ⅰ. 서론 완충제(buffer) 는반응혼합물의 ph를조절하는데사용하는물질로완충용 액(buffer solution) 이라한다. 만약완충용액이없는용액은약간의산이나염 기에의해서도 ph가높아지거나낮아지지만완충작용이있는용액은강산이 나강염기를소량또는적당량을첨가하였을때 ph의변화를견뎌내는경향 이있다. 이러한완충용액은약산과그짝염기의혼합물로구성된다. 완충제 는화학적분야, 분자생물학적실험방법에서매우유용한물질이지만인간의 신진대사및항상성유지를위한 또한신체혈액의 ph 조절제로도매우중요한구실을한다. ph가일정하게유지되는이유도혈액의완충작용때문이 다. 이러한완충제는유기체의성장과생육에관계되며, 조직의세포체액에 서완충제는산과염기의균형을조절한다. 완충제의사용범위는세포의배 양에서대사산물로인해발생되는 ph 의변화를줄이기위해사용되고, 의료 용으로주사액, 생리식염수가있으며, 수영장의 ph를유지하여박테리아성 장억제를위해서도사용되며, 종균의증식이나효소반응의수행에서일정한 ph 를유지하기위해서도사용된다. 따라서완충제는살아있는생명체의시스 템으로많은생화학실험과세포배양의방법에서사용되어왔다 (Mohan, 2003). 지금까지펌용액의산화제에사용된제품은브롬산염, 요오드, 붕산염, 산성과산화수소, 모노퍼설페이트, 그리고한때는공기산화또는금속촉매 공기산화도있었다. (Robbins, 2012). 시판된브롬산염류인제품으로는브롬 산칼륨 (KBrO 3 ), 브롬산나트륨(NaBrO 3 ) 이있다. 브롬산칼륨은물에용해가어 렵고침전등의불편함으로인하여거의사용되지않고있으며, 지금은브론 산나트륨이함유된산화제가사용되고있으나모발을뻣뻣하게할수있다. 현재산화제의사용실태는과산화수소와브롬산나트륨함유산화제가 74.2% 로주류를차지한다( 김 et al., 2014). 이러한브롬산염은무색, 무취, 무미의 특징을가진무기염이다( 이 et al., 1998)

198 산화제는화학식에서나타나듯이산소가풍부하게방출되는구조를지닌 다. 과산화수소함유산화제는반응의속도가빠르고반응후물로분해되기 때문에사용이증가하고있다. 그러나모발을약하게하는원인과탈색이이 루어지고있으므로주로건강모발에사용되고있다. 따라서전통적인일반 콜드펌이나손상모중심의펌에서는과산화수소산화제에비하여브롬산계 열의산화제선호도가더높다고할수있다( 김 et al., 2014). 그동안선행연구에서펌제의산화제연구는피부자극과접촉성피부염 (Gottlöber et al., 2001), 산화제사용으로인한직업성피부염( 김 et al., 1998 ; 박, 2006), 산화제의사용시간, 온도, 시술방법에의한모발의손상( 김 & 전, 2005), 산화제복용중독( 이 et al., 1998), 미용업종사자들의피부, 호흡기및근 골격계자각증상에관한유병률( 강 et al., 1999) 등의연구가다양하게보고되 었다. 결과적으로이러한연구들은산화제의부작용과단점을나타내고있다. 기존의산화제는모발염색제와펌환원제로사용되는치오글리콜산과마찬 가지로피부부작용을일으키는원인물질의하나로인식되어그에대한대 처방법으로헤어미용사들은폴리글러브를착용하여시술하여왔다( 김 et al., 2014). 과산화수소는펌제, 탈색제, 염색제의산화제로사용되고있으며반응 의속도가신속하여손상모보다는건강모에주로사용되고있다. 그러나과 산화수소에의한탈모가보고되었으며(Seo et al., 2012), 직업성피부염의주 원인으로인식되고있다( 김 et al., 1998). 브롬산류산화제는피부접촉에대 한부작용이과산화수소산화제에비하여인식은낮게나타나지만섭취시에 는신장기능장해, 췌장염, 청력의소실을나타낸다고보고되었다( 이 et al, 19980). 그러나지금까지의산화제를대체할수있는적용의연구는부족한 실정이다. 특히펌웨이브는미용실에서고소득으로인식된다. 그동안 2000 년~2014년사이에발표된펌에대한연구주제는모발손상과펌효율관련연 구가 48.7%, 펌기구와펌용제에관련된연구는 28.2% 로보고된다( 김, 2014). 이러한이유는펌으로인한모발손상과펌효율에대하여관심의비중이높 고새로운펌기구와펌용제의개발이절실하기때문으로사료된다. 그러므로본연구는전통적인산화제이외에완충제를기존산화제의대체 용액으로적용하고자한다. 따라서전통적인산화제와완충제를펌시술에

199 적용하여펌효율과손상도를비교평가하여산화제제품개발에활용할수 있는가능성을확인하고자하였다

200 Ⅱ. 실험재료및방법 1. 실험재료 시료모발 모발은인도산휴먼헤어어두운갈색피스약 18cm(17.97 ± 0.29 ~ ± 0.29) 로커트하여상단부를실리콘으로고정하여사용하였다. 시료모발의 사전처리과정은제2장 1절 Alcalase 펌과정과동일하다 완충제제조 글리신완충제제조 글리신완충제는 0.2M Glycin (C₂H 5 NO₂ HO₂CCH₂NH ₂, Sigma Aidrich) 에 0.2M NaOH로 ph 9.2로조정하여 4 로냉장보관하여사용하였 다 보레이트완충제제조 보레이트완충제는 0.05 mol/l Borax Anhydrous (Na₂B₄O 7, Sigma Aidrich) 에 0.1 mol/l HCl을첨가하여 ph 9.2로조정한다음 981 ml를 1l volum flask 에옮기고 DW로 1L 가되도록조정하였다 펌시술방법 펌시술은열펌공정에의하여시술하였으며, 공정의내용은제2장1절 Alcalase 펌공정과동일하다. 환원제는 Thioglycolate Ammonium (C2H7NO2S)

201 을함유한열펌전용 CREATE Co의제품의 ph 9.32를사용하여모발에도 포후연화하였으며, 산화제과정은모두 6 종류를처리하였다 펌시술모발의분류 생물학적완충제을산화제로적용하여펌시술된모발의분류는 Table 30 에표기하였다. 산화제의처리온도는 F1, F2, F3, F4는기존제품의사용방 법에따라서상온에서처리하였으며, F5, F6는제2장1절 Alcalase 펌과정과 동일하게 50 에서처리하였다. 그외의환원제처리과정는제2장1절 Alcalase 펌과정과동일하다. Table 30. Classification list of applied to buffer oxidation. Name V F1 Control virgin hair Explain Oxidizing process treated by hydrogen peroxide (H₂O₂, ph ±3.5, Fine Cosmetics Co, Korer) F2 Treated by distilled water(dw, ph 6.8) F3 F4 F5 F6 Oxidizing process treated by sodium bromate (NaBrO ₃, ph 5.0, Create. co) Oxidizing process treated by sodium bromate (NaBrO ₃, ph 4.5, Amoshair. co ) Oxidizing process treated by borax buffer solution (ph 9.2, Sigma) Oxidizing process treated by glycin buffer solution (ph 9.2, Sigma)

202 Table 31. Applied solutions used in this study Conventionnal solution Hydrogen peroxide (H 2O 2) Distilled water (H 2O) Applied solution Sodium bromide (NaBrO 3) Borax Anhydrous (Na 2B 4O 7) Glycine (C 2H 5No 2)

203 2. 실험방법 펌효율측정( 수축률, 유지율, 직선회복율) 펌효율측정은제2장1절 Alcalase 펌과정의측정방법과동일하다 모발굵기측정 제 3 장꽃송이버섯발효펌처리의측정방법과동일하다. 모발시료는세척 후건조하여 18가닥을 DM 으로측정후평균값과표준편차를구하였으며, 측 정지점은퍼머넌트가완료된모근부에서부터 5 cm지점사이로하였다 인장특성 모발의인장특성측정방법은제 과동일하다. 3장꽃송이버섯발효펌처리의측정방법 다공성측정 메칠렌블루를이용한모발손상도측정은제2장1절 Alcalase 정방법과동일하다. 펌과정의측

204 Ⅲ. 실험결과 1. 펌효율측정 효소를포함하지않은완충제단독처리의펌효율을알아보기위하여 류의 ph 9.2 2종 보레이트완충제와글리신완충제를펌산화제과정에서처리하 였다(Fig. 54). 펌효율은 160 열펌에서 ph 가낮은(pH 3.2~5.0) 3종의기존 제품산화제및중성의증류수(pH 6.8) 와비교하였다. 초기웨이브형성정도 를알수있는수축율(S) 은펌전의모발과펌직후의모발길이를비교하 였다 (Table 32 & Fig. 53). S는 F2 F5 F1 F4 F3 F6 로보레이트완충제(F5) 는 (-) 19.15% 수축하여기존의과산화수소및브롬산염류의산화제보다는 13.7% ~ 4.79% 높은수축율을보였으나증류수를이용한모발에비하여는 12.86% 낮은수축율을나타냈다. 그러나글리신완충제(F6) 는실험대상산화제중에 서가장낮은수축율을나타내었다. 유지율 Sc는펌형성 24시간경과후샴푸된모발길이의증가현상을측정 하였다. Sc 측정에서길이증가가낮아풀림현상또한낮게나타나는순서 는 F1 F3 F6 F4 F5 F2로기존제품과산화수소함유산화제 (F1) 모발이 3.90% 로가장낮아유지율이높게측정되었으며, 증류수를이용 한모발(F2) 은 32.82% 증가하여가장낮은유지율이측정되었다. 유지율 Sp는펌형성 48시간경과후까지의샴푸된모발길이의증가현상 을측정하였다. Sp 측정에서길이증가가낮아풀림현상또한낮게나타나 는순서는 F3 F5 F4 F1 F6 F2로기존제품브롬산나트륨산 화제(F3) 가 3.15% 로가장낮은길이증가를나타내어 48시간동안의유지율이 높았으며, 증류수를이용한모발(F2) 이가장높은길이증가를나타내어 48시 간동안의유지율은낮았다. 초기상태펌전의길이와 48시간경과후의길이를비교하여펌형성된모 발이초기직선상태로의회복율(Sd) 이낮은순서는 F2 F5 F3 F1 F6 F4 로증류수를이용한모발(F2) 이가장높게수축된 (-) 19.61% 결과를

205 나타내었고, 기존의브롬산나트륨류(F4) 가 (-) 5.38% 의가장낮은수축결과를 나타내었다. 이러한결과는기존제품 3종의산화제중에서과산화수소산화 제 ph 3.5는초기웨이브형성율은낮으나컬의풀림현상이낮으므로유지율 에서높은결과를나타내었고, 브롬산나트륨의산화제 ph 5.0과 ph 4.5는각 각컬의풀림현상이높아유지율에서낮은결과를나타내었다. ph 6.8 증류 수를처리한모발은초기길이수축률이낮게감소되어펌형성율이높고직 선회복율이감소되어지속율을높일수있었다. 실험용액보레이트완충제 는초기수축율과직선회복률평가에서기존제품산화제에비하여높은결 과를얻었으며글리신완충제는초기펌형성율이낮았으나풀림현상은증류 수에비하여낮은결과를나타내었다. 따라서보레이트완충제의펌효율이 증류수에비하여낮지만기존제품의산화제보다는높다고확인되었다. 일반적으로높은 ph와열의영향은모발의손상을일으킨다고알려져있 으며, 단백질의비결정영역의폴딩과도관련된다. 따라서젖은상태에서높은 ph 와열은섬유의구조를변화시키고상대적으로소형의구조는보다유연 하고무질서한폴리펩타이드사슬을이루게된다. 단백질은알칼리조건하에 서가열처리에의해나타나는아미노산의일종인라이시노알라닌 (lysinoalanine) 단백질이시스틴(Cystin) 잔기에서생성하는 dehydroalanin 잔기에 Lysin 잔기의 ε-아미노기부가반응에의해생성되며단백질분자의가교를형 성한다(Istrate et al., 2013). 이러한이유로 ph 9.2 보레이트완충제와글리신 완충제를 50 에서 30분동안처리하는과정에서케라틴의수용성단백질의 열변성결과는섬유의구조가변화되고케라틴의상호링크에의하여컬의형 성력이증가된다고사료된다. 따라서기존제품의산화제보다펌효율이높은 완충제의적용은고려할만한펌제라고사료된다

206 Table 32. Wave forming, maintenance ability and straightness degree of hair waving by 6 type solution samples Length ( cm) Shrinkage (%) L O L 1 L 2 L 3 S S C S P S d F ± ± ± ± c (-) 3.90 a (+) bc (+) 5.45 c (-) F2 18 ± ± ± ± a (-) d (+) d (+) a (-) F ± ± ± ± d (-) 4.12 a (+) 3.15 a (+) 5.55 c (-) F ± ± ± ± d (-) b (+) 9.79 b (+) 5.38 c (-) F ± ± ± ± b (-) c (+) 9.64 b (+) b (-) F6 18 ± ± ± ± bc (-) 5.92 a (+) c (+) 5.44 c (-) L O : Untreated hair length, L 1 : The hair after permanent, L 2 : After 24 h, L 3 : After 48 hours, S: Formative rate, S c: maintenance rate of the after 24 h, S p: maintenance rate of the 48 h. Treated by F1: H 2O 2 (ph ±3.5), F2: DW (ph 6.8), F3: NaBrO ₃(pH 5.0), F4: borax buffer solution (ph 9.2), F5: glycin buffer solution (ph 9.2). Mean±SD (n=6). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

207 Fig 53. Comparison of images of the heating perm wave styles by 6 type solution. Treated by F1: H 2 O 2 (ph ±3.5), F2: DW (ph 6.8), F3: NaBrO ₃(pH 5.0), F4: borax buffer solution (ph 9.2), F5: glycin buffer solution (ph 9.2)

208 2. 모발굵기측정 모발의굵기를측정한결과정상모발인대조군에비하여각각의실험용액 을처리한시료모발의굵기감소율은 F1 (23.64%) F5 (7.27%) F2 (5.45%) F3 (5.45%) F4 (5.45%) F6 (3.64%) 의감소율을나타냈다(Table 33 & Fig. 56). 펌제또는염모제같은알칼리제는모발의굵기를얇게만드는원 인으로모발은정상모발에비하여퍼머넌트시술후굵기가가늘어지며이러 한이유는모표피와모피질의손상도가커지기때문이다( 이 & 조, 2010). 펌 의환원공정은 ph가 9.0 보다높은알칼리성물질을포함하여팽윤을한다. 이러한과정에서모발표피세포와표피세포, 표피세포와피질세포, 표피와피 질의세포간시멘트역할을담당하는물질인세포막복합체 (Cel membrane complex) 가펌절차에의하여파열된다. 산화공정은이황화결합을복구시키고 세포막복합체의파열을복구시킨다고알려졌다. 환원공정에서팽창된모발은 모발의가교밀도가낮아지므로산화공정에서첨가된펩타이드및오일등의 침투와확산을보다용이하게하고결과적으로색상과광택을향상시키고손 상을감소한다고보고되었다. 특히열은이러한제품의침투와확산을증가 시키므로적절히이용된다(Dias, 2015). 그러나과산화물은옥시라디칼형성 을유발한다. 이러한변화는일반적으로자외선에의한것으로보고된다. 지 금까지수퍼옥사이드(superoxide) 는양모의광노화, 강도의손실, 세포막복합 체약화의원인으로연구되었다. 모발의산화는손상을최소화하기위하여 통상적으로첨가제를사용해왔다(Lee, 2009). 이러한이유로이 & 함(2014) 은 펌시술시히야루론산또는글리세린을처방한펌제의모발굵기가증가하 여펌제또는산화제에단백질을첨가하였을시모발의굵기등을증가시킬 수있다고보고하였다. 차(2013) 는환원과정과산화과정전처리에글리신과 글리세린이첨가된트리트먼트를제조사용하여극손상된모발을개선하였다 고보고하였다. 결과적으로기존제품 3종의산화제중에서과산화수소가처리된 F1은모발 굵기가가장감소되어브롬산염류를사용한 F3과 F4보다높은모발손상을 확인할수있었다. 이러한결과는미용현장에서손상모발보다건강모발에

209 과산화수소산화제를사용하는이유로확인된다. 보레이트완충제 F5는브롬 산류의산화제보다는굵기가증가하였으나과산화수소산화제에비하여낮 은굵기를나타내었다. 그러나특별하게글리신완충제를처리한모발 F6은 시료모발중에서가장높은굵기값을나타내므로글리신완충제는모표피와 모피질의손상도를낮게할수있는것으로확인되었다

210 Table 33. Thickness change of perm-treated hair by 6 type solution Decreaserate Samples Treated solution Ave (mm) Stdev (%) V virgin hair ± F1 H2O2 (ph 3.5) ± F2 D W (ph 6.8) ± F3 NaBrO3 (ph 5.0) ± F4 NaBrO3 (ph 4.5) ± F5 Borax buffer (ph 9.2) ± F6 Glycine buffer (ph 9.2) ± Mean±SD (n=18). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

211 3. 인장특성 모발은염색의산화과정또는펌과정이반복될수록손상이가중되며인장 강도가저하된다(Robins, 2012). 본연구에서는펌과정에서 2종의완충제를 이용하여산화제를대용처리한시료모발의기계적특성을기존제품 3종의 중화제와물을처리한시료를비교하였다. 각각의시료는손상의정도와강 도를확인하기위하여인장강도측정을 Table 34 와같이나타내었다. 측정결 과인장강도는 F6 F5 F4 F2 F1 F3 으로확인됐다. 대조군 (V: 47459±6300 Mpa) 에비하여실험시료인보레이트완충제 (F5: 52243±1066 Mpa) 와글리신완충제 (F6: 52890±6068 Mpa) 를사용한모발의강도가 10.08% ~11.44% 증가하였다. 기존제품 3종의산화제 F1, F3, F4는 V에비하여 9.32%~5.18% 강도가감소하였다. 물을사용한시료는기존의 3종산화제와 특별한차이가없었다. 그러나보레이트완충제시료와글리신완충제시료 는과산화수소를사용한시료에비하여 다 %~22.90% 로현저하게증가하였 모발의인장신도는 F6 F5 F3 F2 F4 F1 로나타났다. 모발의 인장신도는대조군모발(V) 이가장낮은측정값을나타냈으며, 보레이트완충 제와글리신완충제처리모발의인장신도는대조군에비하여 17.26~17.42% 증가되었으며, 과산화수소처리모발(F1) 에비하여 13.97%~14.12% 증가하였 다. F2, F3, F4 또한인장신도가증가하였으나인장신도의비교만으로는손상 을판단하기어려웠다. 인장신도의감소는모표피와모피질의조직력과세포 간의결합력과도관계가있다(Ji, 2015). 선행연구에서하 & 고(2012) 는펌과 정에서편백정유를이용한모발의인장강도와인장신도가증가하여모발의 손상도가낮은것으로확인하였으며, 장 et al.(2014) 는황칠나무잎을이용하 여펌과정에서후처리트리트먼트를거친모발의인장강도가가장높게측 정되어모발의손상예방에효과가있다고보고하였다. 조 & 이(2010) 는 ph 9 이상의펌환원제와기존의브롬산염류산화제를사용한모발과알칼리성염 모제를기존의과산화수소산화제와각각처리하여반복적으로사용한결과, 모발은알칼리에의해손상이증가한다고보고하였다. 이러한이유로알칼리

212 제는쉽게모발의팽윤과연화를일으켜약액이피질내부로침투하여화학적 변화를나타내기때문이다( 장 et al., 2006). 그러나본연구에서알칼리제의 완충제를적용하여인장강도가증가된결과는비록알칼리액일지라도손상 은반드시알칼리액뿐만아니라펌과정과염모제에서처리되는산화제의 영향으로손상이증가될가능성이크다고사료된다. 이러한이유는과산화수 소같은산화제에의한노출은세포막복합체에영향을주고더부가적인처 리에서특성이변화되기때문이다(Robins, 2012). 결과적으로본연구에서 ph 가낮은과산화수소함유산화제 F1의인장신도가가장낮게측정되어손상 이확인되었으며, 실험시료인 ph 9.2의보레이트완충제와글리신완충제는 인장강도와인장신도가모두증가하여모발의손상도가낮은것으로확인되 었다. 따라서 ph가높은알칼리제완충제를이용한펌처리는모발손상에특 별하게영향을주지않은것을확인할수있었다. Table 34. Mechanical properties of perm treated hair by 6 type solution Sampls Treated solution Stress at maximum (Mpa) Percentage strain at maximum(%) V virgin hair 47459± ±1.88 F1 H2O2 (ph 3.5) 43035± ±8.75 F2 D W (ph 6.8) 44029± ±3.02 F3 NaBrO3 (ph 5.0) 41397± ±2.49 F4 NaBrO3 (ph 4.5) 44999± ±2.61 F5 Borax buffer (ph 9.2) 52243± ±3.08 F6 Glycine buffer (ph 9.2) 52890± ±2.65 Mean±SD (n=8). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

213 4. 다공성측정 펌처리에의한모발의화학반응중이황화결합의감소, 분해, 중화및후속 반응은아황산또는환원공정에의한섬유의방향변경에대한논의가고려 되고있다(Robbins, 2012). 또한화학적으로손상된모발은케라틴단백질의 유실로더많은다공성과흡수성을증가시킨다(Syed & Ayoub, 2002). 모발의 특성은다공성과흡습성이있으며(Maria et al., 2009), 따라서헤어의흡수성 을이용하여 MB (Methylene blue) 용액을흡수및탈착시켜서모발손상정도 를측정할수있다. MB 용액을이용한모발손상도측정선행연구에의하여 모발의손상정도를측정하였다( 송 et al., 2006; 이 & 함, 2010; 오 & 최, 2012). MB 염색후모발의조직에흡수된 MB 용액을추출하여흡광도를측 정하는방법은모발의손상정도가심한모발일수록그값이비례하여증가 한다고보고하였다( 오 & 최, 2012). 모발은퍼머넌트시술및알칼리제를처 리하면손상도또한증가시킨다( 이 & 조, 2010). 본연구에서는기존제품인 3 종의산화제대신보레이트완충제와글리신완충제를처리하여모발의손 상도를확인하기위해펌처리된모발을 MB 염색하여그결과의값을나타 내고그래프로도식화하였다(Fig. 55). MB 염색법을이용한모발손상도측정 결과흡광도값은 F1 (+)19.72% F4 (+)11.38 % F5 (+)8.54 % F2 (+)6.10 % F3 (+)5.69 % F6 (-)18.7% 로과산화수소를이용한모발의 흡광도가가장높게측정되어손상도가높은것으로나타났다(Table 35). 이러 한모발손상감소의선행연구는갯지렁이단백질분해물을이용한펌웨이브 의흡광도값이낮아모발의밀도를증가시키므로손상을방지한다는연구와 유사하였다( 신 & 강, 2013). 또한트리트먼트제를사용하여펌을시술할시 모발의밀도를증가시킬수있다는결과와유사하였다( 홍, 2008). 결과적으로 과산화수소함유산화제 F1 보다브롬산염류를사용한 F2와 F3의모발손상 이더감소된것이확인되며실험시료인보레이트완충제와글리신완충제를 산화제로대용한 F5와 F6 은과산화수소산화제보다손상도가낮게나타났다. 게다가글리신완충제를사용한 F6은흡광도값이가장낮게측정되어펌으 로인한모발의다공성이특별하게감소되고이러한결과는손상의감소효과

214 로확인된다고사료된다

215 Table 35. Absorbance changes of perm-treated hair by 6 type solution Samples Treated solution Ave Stdev Rate(%) V virgin hair ± F1 H2O2(pH 3.5) ± F2 D W(pH 6.8) ± F3 NaBrO3(pH 5.0) 0.52 ± F4 NaBrO3(pH 4.5) ± F5 Borax buffer(ph 9.2) ± F6 Glycine buffer(ph 9.2) ± Mean±SD (n=5). a-d Values with different letters are significantly different (p<.05) by ANOVA and Duncan s multiple range tests

216 Fig. 54. Perm processing of buffer solution

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Journal of Life Science 2011, Vol. 21. No μ μ

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농학석사학위논문 폴리페닐렌설파이드복합재료의기계적및열적 특성에영향을미치는유리섬유 환원된 그래핀옥사이드복합보강재에관한연구 The combined effect of glass fiber/reduced graphene oxide reinforcement on the mecha

농학석사학위논문 폴리페닐렌설파이드복합재료의기계적및열적 특성에영향을미치는유리섬유 환원된 그래핀옥사이드복합보강재에관한연구 The combined effect of glass fiber/reduced graphene oxide reinforcement on the mecha 저작자표시 - 비영리 - 변경금지 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 비영리. 귀하는이저작물을영리목적으로이용할수없습니다. 변경금지. 귀하는이저작물을개작, 변형또는가공할수없습니다. 귀하는, 이저작물의재이용이나배포의경우,

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저작자표시 - 동일조건변경허락 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 이차적저작물을작성할수있습니다. 이저작물을영리목적으로이용할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원

저작자표시 - 동일조건변경허락 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 이차적저작물을작성할수있습니다. 이저작물을영리목적으로이용할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원 저작자표시 - 동일조건변경허락 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 이차적저작물을작성할수있습니다. 이저작물을영리목적으로이용할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 동일조건변경허락. 귀하가이저작물을개작, 변형또는가공했을경우에는, 이저작물과동일한이용허락조건하에서만배포할수있습니다.

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Precipitation prediction of numerical analysis for Mg-Al alloys

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행정학박사학위논문 목표모호성과조직행태 - 조직몰입, 직무만족, 공직봉사동기에미치는 영향을중심으로 - 년 월 서울대학교대학원 행정학과행정학전공 송성화

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저작자표시 - 비영리 - 동일조건변경허락 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 이차적저작물을작성할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 비

저작자표시 - 비영리 - 동일조건변경허락 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 이차적저작물을작성할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 비 저작자표시 - 비영리 - 동일조건변경허락 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 이차적저작물을작성할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 비영리. 귀하는이저작물을영리목적으로이용할수없습니다. 동일조건변경허락. 귀하가이저작물을개작, 변형또는가공했을경우에는,

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생명과학의 이해

생명과학의 이해 3. 생명현상의 화학적이해 1. 생명체주요원소 2. 생명체주요분자 3. 4. ATP 5. 물 1 1. 생명체주요원소 세포를구성하고있는원소비율원소무게 (%) 1. 산소 (O) 62.00 2. 탄소 (C) 20.00 주성분원소 3. 질소 (N) 10.00 ( 약 95%) 세포를구성하고정상적인기능을위해필요한원소는약 25 종 4. 수소 (H) 3.00 5. 칼슘 (Ca)

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교육학석사학위논문 윤리적입장에따른학교상담자의 비밀보장예외판단차이분석 년 월 서울대학교대학원 교육학과교육상담전공 구승영

교육학석사학위논문 윤리적입장에따른학교상담자의 비밀보장예외판단차이분석 년 월 서울대학교대학원 교육학과교육상담전공 구승영 저작자표시 - 비영리 - 변경금지 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 비영리. 귀하는이저작물을영리목적으로이용할수없습니다. 변경금지. 귀하는이저작물을개작, 변형또는가공할수없습니다. 귀하는, 이저작물의재이용이나배포의경우,

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저작자표시 - 동일조건변경허락 2.0 대한민국 이용자는아래의조건을따르는경우에한하여자유롭게 이저작물을복제, 배포, 전송, 전시, 공연및방송할수있습니다. 이차적저작물을작성할수있습니다. 이저작물을영리목적으로이용할수있습니다. 다음과같은조건을따라야합니다 : 저작자표시. 귀하는원저작자를표시하여야합니다. 동일조건변경허락. 귀하가이저작물을개작, 변형또는가공했을경우에는, 이저작물과동일한이용허락조건하에서만배포할수있습니다.

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- 2 - 작품번호 37 Solar material 로쓰일수있는검정색물질의재발견! 출품분야학생부출품부문화학 2009. 5. 13 시 군 학교 ( 소속 ) 학년 ( 직위 ) 성 명 성남시풍생중학교 2 김호기, 이희원 지도교사풍생중학교교사김경원 - 1 - - 2 - - 3 - - 4 - - 5 - - 6 - - 7 - 석탄은주로탄소로구성되어있고, 수소와산소가들어있다. 이밖에질소

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