서울特別市 保健環境硏究院報 第40號	(2004)

Report of S.I.H.E., 40:201~207	(2004)

화장품 중 레티놀과 토코페롤 성분 분석

독성약품팀

김유경․김화순․윤용태․곽재은․김수언․조남준

Analysis of Retinol and Tocopherol

Derivatives in Cosmetics

Toxicopharmaceutical Team

Yoo-kyung Kim, Hwa-soon Kim, Young-tae Yeon,

Ja-eun Kwak, Su-un Kim and Nam-joon Chough

Abstract

This study was carried out to determine the retinol and tocopherol derivatives in imported cosmetics(22). Types of cosmetics were cream(10), oil(3), liquid(3), lip stick(2), foundation(1), lotion(1) and shampoo(2). The vitamins were analyzed by high- performance liquid chromatography after the cosmetics extraction(20-minutes) with acetone: methanol (2:8) and total analytical time was within 10 minutes. The calibration curves showed good linearities in retinol, retinol acetate, retinol palmitate, α-tocopherol and tocopheryl acetate. According to manufacturing certificate, 11 cases of cosmetics  contained retinol palmitate, 7 cases of them α-tocopherol and 12 cases of them tocopheryl acetate. Detected components were only 3 of 11 with retinol palmitate, 3 of 7 with α-tocopherol, and  11 of 12 with tocopheryl acetate. Tocopheryl acetate was also detected instead of α-tocopherol in 3 cosmetics and α-tocopherol was found instead of tocopheryl acetate in 2 cosmetics. After all, all of 19 cosmetics with tocopherol derivatives were detected. 15 cosmetics containing 0.1% or more as active ingredients were analy at different temperatures and storage periods, two weeks, one month, two months and three months. At the result of analysis, the other cosmetics (13) were  not changed  in  their components except 2 cosmetics containing α-tocopherol.

Key words : retinol, tocopherol, cosmetic

서  론

비타민 A와 비타민 E는 피부손상을 방지하고 또한 손상된 피부를 회복하는데 가장 많이 사용되는 성분으로서 화장품의 원료로 널리 사용된다(1). 주름개선성분으로 알려진 레티놀, 레틴 알데히드 및 레틴산(2)은 세포분화 촉진을 비롯하여 단백질 생합성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그 중 레틴산은 피부에 대한 자극이 많이 나타나는 단점이 있으므로, 유사한 효과를 나타내면서 피부 부작용을 줄일 수 있는 다양한 유도체가 개발되고 있고 그중 팔미틴산 레티놀 같은 에스테르화 물질은 피부에 흡수된후 분해되어 레티놀을 거쳐 레틴산으로 대사되어 효과를 나타내게 된다(3). 그 중 레티놀과 팔미틴산 레티놀은 피부의 외피를 두텁게 하고, 피부병에 효과적인 것으로 알려져 있다(4). 팔미틴산 레티놀은 UVA 및 UVB 등에 의해 분해가 된다고 하며, butyl methoxy dibenzoylmethane 같은 자외선차단제를 병용하여 사용하므로서 분해가 상당히 억제된다고 한다(5). 비타민 E는 주로 항산화효과를 가지는 성분으로서 자외선 특히 UVB 영역에 의한 피부손상을 방지해 주는 기능을 가지며, 레티놀 함유 화장품에서 레티놀의 광분해를 억제하는 효능을 가진다고 한다(6).

지용성 비타민류는 에스테르 헝태로 존재할 때 더 안정하므로, 주로 팔미틴산 레티놀과 초산 토코페롤 형태로 쓰여진다(7). 이들 비타민은 열이나 산화에 민감하고 빛에 불안정하므로, 이 성분이 함유된 제품에 대하여 그 성분을 정량적으로 분석하는 것은 최종제품의 품질검사에 특히 중요한 것으로 여겨진다.

화장품 검사는  기능성심사를 받아서 기능성화장품으로 표시하여 판매되는 제품에 대해서만 주성분에 대한 함량 검사가 이루어지고 있고, 그 외의 화장품에 대하여는 납․비소․수은․메탄올 등의 유해성 물질 함유 여부와 pH에 대한 검사만이 이루어지고 있다. 최근 수입된 화장품 중 제조증명서에 레티놀이나 토코페롤 유도체를 함유하고 있다고 되어 있는 제품에 대해 그 함유여부 및 함량을 조사하고 또한 이들 성분이 유통기간과 보관 장소 및 온도 등에 영향을 받는다고 되어있으므로 보관 온도와 보관기간에 따른 성분의 경시변화를 조사하여 화장품 품질관리에 대한 기초 자료로 사용하고자한다.

실험재료 및 방법

1. 실험재료

레티놀과 토코페롤 동시함유 제품 8건, 레티놀 함유 제품 3건, 토코페롤 함유 제품 11건으로 총 22건을 실험하였다.

2. 시약 및 기기

1) 시약

검체에 아세톤을 전체 용량의 20% 되도록 넣어 분산한 후 메탄올을 가하고, 이동상은 메탄올을 사용하였다. 아세톤은 GR급의 Kanto chemical 사 (Japan) 제품을 사용하였으며, 메탄올은 HPLC급의 J.K Baker사(U.S.A.) 제품을 사용하였다

2) 기기

고속액체크로마토그래프 (Injector : Waters 717 plus autosampler, pump : Waters 510, Detector : Waters 486, Data program : Auto- chrome 2000)

초음파세척기 (Fisher 7652H)

3. 실험방법

1) 레티놀 및 토코페롤 확인 및 함량

① 표준원액 조제

레티놀, 초산 레티놀, 팔미틴산 레티놀, 알파토코페롤, 초산 토코페롤을 300 ㎍/㎖ 농도로 아세톤:메탄올=2:8로 희석하여 표준원액으로 하였다.

② 검량선 작성

5가지 성분이 함유된 표준원액을 원액, 메탄올로 10배, 100배 희석한 세가지 용액을 가지고 파장 280 nm에서 고속액체크로마토그래프로 분석하여 검량선Ⅰ을 작성하였다(그림 1). 미량으로 함유된 팔미틴산 레티놀을 정량하기 위하여 표준원액을 메탄올로 10배, 30배, 100배 희석하여 최적 파장인 325 nm에서 고속액체크로마토그래프로 분석하여 검량선Ⅱ를 작성하였다(그림 2).

.

Fig. 1. Calibration curve of vitamin A and E detrivatives.

Fig. 2. Calibration curve of vitamin A derivatives.

③ 검액 조제

레티놀과 토코페롤 유도체를 함유하는 화장품 22건을 비이커에 약 2 g 씩 달아 아세톤 10 ml를 넣어 잘 분산시킨 후 메탄올을 추가하여 하고 초음파에서 20분간 추출한 후 메스플라스크에서 전량을 50 ml로 하여 검액으로 하였다. 검액을 고속액체크로마토그래프로 분석한 peak area로 함량을 구하였다. 이 실험을 3회 반복하여 평균과 표준편차를 구하였다.

④ 고속액체크로마토그래프 조건

기기측정조건은 표 1과 같다.

Table 1. Analytical conditions of HPLC.

Column	Hypersil gold 4.6×150 mm
Flow rate	1.2 ml/min
Injection volume	30 ㎕
Wavelength	UV 280 nm, 325 nm
Mobile phase	100% methanol

⑤ 보관온도와 보관기간에 따른 함량 변화

레티놀 혹은 토코페롤 유도체를 0.1% 이상 함유한 제품 15건에 대하여 냉장(4℃), 25℃, 35℃ 세가지 온도 조건에서 2주, 1개월, 2개월, 3개월 동안 보관하여 함량 변화를 측정하였다.

실험결과 및 고찰

크림류 10건, 리퀴드 3건, 오일류 3건, 립스틱 2건, 샴푸 2건, 화운데이션 1건, 로션 1건으로 총 22건의 화장품에 대하여 주름개선 및 노화방지에 효과가 있는 레티놀 및 토코페롤 유도체 함유 여부와 그 양을 조사하고, 분석결과 성분이 0.1% 이상 함유된 제품 15건에 대하여 보관조건에 따른 함량의 변화를 조사하였다.

두 성분의 존재 형태는 제조증명서상 표시성분은 레티놀의 경우 모두 팔미틴산 레티놀로 함유되어 있고, 토코페롤의 경우에는 알파토코페롤과 초산 토코페롤 두 가지 형태로 함유되어 있었다. 이전에 토코페롤이 함유된 화장품을 30% 클로르포름을 포함한 메탄올로 추출하여 양호한 분석결과를 얻었으며, 지용성비타민을 추출할 때 화장품 종류에 따라 O/W의 비율이 달라서 좀더 유용성인 제품은 클로로포름에 잘 녹고, 수용성에 가까운 팩 제품은 메탄올에 더 잘 녹는 것으로 보고되었다(8). 이 중 추출용매인 클로르포름이 화장품의 O/W 비율에 따라 농도를 달리해야하는 단점이 있었으며, 이전에 화장품에 함유된 레티놀의 추출 용매로 사용한 메탄올(9)의 경우 크림제 중의 토코페롤 추출시 약 70% 정도의 추출율을 보였다. 이처럼 토코페롤의 경우 어느 용매를 사용하여 추출했는가에 따라 함량 결과가 일정하지 않으므로 정확한 분석결과를 얻기 위해서는 최적의 추출용매를 찾아내는 것이 매우 중요하다. 기능성화장품 중 초산토코페롤 분석법은 가스크로마토그래프법으로 되어있는데, 이 때 추출용매로 쓰이는 아세톤으로 처리하여 분석한 결과 양호한 값을 나타내었다. 고속액체크로마토그래프로 분석한 결과에서

standard(retinol and tocopheryl derivatives)

sample(tocopherol)

sample (tocopheryl acetate)

Fig. 3. Chromatogram of standard and sample at 280 nm

도 아세톤으로 추출하였을 때 좋은 결과를 보였으나 분석하는 동안 휘발이 잘 되는 단점이 있으므로 검체를 아세톤 일정량에 분산시킨 후 메탄올을 가하여 추출한 경우 아세톤 단독으로 추출하였을 때와 같이 양호한 추출율을  보였으므로 아세톤과 메탄올을 같이 사용하는 방법으로 추출하여 분석하였다.

표준품으로 레티놀 유도체 3종 (레티놀, 초산 레티놀, 팔미틴산 레티놀) 및 토코페롤 유도체 (알파-토코페롤, 초산 토코페롤) 2종에 대하여 고속액체크로마토그래프를 이용하여 분석한 결과 280 nm에서 분석 성분 모두 10분 내에 검출되었으며(그림 3) 상관계수는 0.999 이상으로 모두 직선성을 나타내었다(표 2). 레티놀의 최대 흡수 파장인 325 nm의 경우에는 토코페롤과 초산 토코페롤은 검출되지 않았으며(그림 4) 레티놀, 초산 레티놀, 팔미틴산 레티놀은 모두 상관계수가 0.999 이상으로 직선성을 나타내었다(그림 2). 토코페롤 유도체는 280 nm에서 분석한 결과로, 팔미틴산 레티놀은 325 nm에서 분석한 결과로 함량을 구하였다(표 3).

standard(retinol derivatives)

sample (retinyl palmitate)

Fig. 4. Chromatogram of standard and sample at 325 nm

표

Table 3. Analytical result of vitamin A and E derivatives in samples
Item		Tocopherol(%)		Retinol palmitate(%)		Tocopheryl acetate(%)
		Express	Measure	Express	Measure	Express	Measure
1	cream 1			0.1	0.013 ± 0.001	0.1	0.442 ± 0.014
2	cream 2					1	0.972 ± 0.031
3	cream 3			0.5	nd
4	cream 4			0.1	0.364 ± 0.011
5	cream 5					1	0.931 ± 0.027
6	cream 6			0.6	nd	1	3.211 ± 0.081
7	cream 7					2	0.102 ± 0.005
8	cream 8	0.2	-				0.009 ± 0.000
9	cream 9	1	-	0.3	nd		0.024 ± 0.001
10	cream 10			1.53	nd	1.05	0.017 ± 0.001
11	liquid 1			0.1	0.147 ± 0.005
12	liquid 2			0.25	nd	0.875	0.497 ± 0.023
13	liquid 3			0.25	nd	1.5	0.129 ± 0.004
14	oil 1	5	0.504 ± 0.021
15	oil 2		0.023 ± 0.001			1	-
16	oil 3	5	0.384 ± 0.016
17	lipstick 1	1	-				0.571 ± 0.018
18	lipstick 2	1	-				0.628 ± 0.022
19	shampoo 1			0.0001	nd	0.02	0.034 ± 0.001
20	shampoo 2					0.5	0.397 ± 0.019
21	lotion	0.1	0.007 ± 0.000	0.5	nd
22	foundation					0.15	0.181 ± 0.006

Table 2. Regression data of vitamin A and E derivatives
Component	Linearity equation	Coefficient of correlation (R)
280 nm
Retinol	y = 15.51x + 5.4357	1.0000
Retinyl acetate	y = 13.29x + 9.5678	1.0000
Retinyl palmitate	y = 5.100x - 4.5444	1.0000
Tocopherol	y = 2.494x - 1.3869	0.9999
Tocopheryl acetate	y = 1.725x + 0.3422	1.0000
325nm
Retinol	y = 54.384x - 3.8992	1.0000
Retinyl acetate	y = 62.552x - 11.034	0.9999
Retinyl palmitate	y = 23.115x + 0.4308	0.9999

3에서 보는 바와 같이 고속액체크로마토그래프법으로 레티놀과 토코페롤 동시함유 제품 8건, 레티놀 함유 제품 3건, 토코페롤 함유 제품 11건에 대해 성분 함유 여부를 조사한 결과, 레티놀과 토코페롤 동시함유 제품 9건 중 2건에서만 두 성분이 모두 검출되었다. 성분별 검출율을 보면 팔미틴산 레티놀의 경우에는 이 성분을 함유하는 제품 11건 중 3건만이 검출되어 27%의 검출율을 보였고, 토코페롤의 경우에는 토코페롤을 함유한 19건 모두에서 검출되었다. 초산 토코페롤 형태로 검출된 제품은 15건, 알파토코페롤로 검출된 제품은 4건이었다. 토코페롤을 함유한 제품에서 특징적으로 알파토코페롤로 표기되어 있으나 초산토코페롤이 들어있는 제품이 4건, 초산 토코페롤로 표기되어 있으나 알파토코페롤이 들어있는 제품이 1건으로 알파토코페롤과 초산 토코페롤을 거의 구분하지 않고 사용한 것으로 생각되며, 함유형태가 알파토코페롤인 경우가 초산토코페롤에 비해 상당히 적게 검출되어 표시량의 10% 부근 혹은 이하로 나타났다.

팔미틴산 레티놀은 O/W 현탁액에서 서서히 분해된다고 하고, butylated hydroxy toluene (BHT) 같은 합성 산화방지제에 의해 분해를 방지할 수 있고, 부틸메톡시디벤조일메탄 등의 자외선차단성분이 분해 방지에 효과가 크다고 하였으므로(4), 레티놀을 함유하는 화장품 제조시 피부에 영향을 미치지 않는 범위에서 합성 산화방지제나 자외선차단성분을 함께 사용하는 것이 바람직하리라 생각된다.

레티놀이나 토코페롤 등의 표준품은 일반적으로 냉장 혹은 냉동에 보관하도록 되어있으며, 이들 성분을 함유한 제품의 경우 유통할 때 유효기간을 고려할 필요가 있다고 한다(9). 이들 검체를  냉장과 25℃와 35℃ 세 가지 온도 조건에서 1주, 2주, 1개월, 2개월, 3개월 동안 보관하여 그 성분 함량 변화를 측정한 결과 초산 토코페롤과 팔미틴산 레티놀의 경우에는 3개월까지 거의 변화가 없었다. 알파토코페롤은 2개월까지 변화가 없었으나 3개월 보관한 후 냉장에 보관한 검체는 함량의 변화가 거의 없는 반면 25℃와 35℃ 두 조건에서 오일 1은 냉장보관과 비교하여 각각 함량이 75%와 54%로 감소하였고, 오일 2의 경우 35℃에서만 냉장보관과 비교하여 78%로 감소하는 것으로 나타났다. 이와같은 결과로 팔미틴산 레티놀이나 초산 토코페롤에 비해 알파토코페롤이 다소 불안정한 것으로 여겨지며 이로 인하여 알파토코페롤이 제품의 원래 표기량보다 상당히 적게 검출되는 것으로 볼 수 있으나 팔미틴산 레티놀의 경우는 제조증명서에는 11건에 이 성분이 함유되어 있는 것으로 되어있으나 3건에서만 검출된 것은 좀 더 연구가 필요할 것으로 보인다. 이 들 제품에 대한 보다 정확한 결과를 얻기 위해서는 좀 더 장기간 동안 관찰이 필요할 것으로 생각된다.

Fig. 5. Time course of vitamin A and E derivatives in samples

Asterisks denote a significant difference compared with the control groupc (*p<0.05 and **p<0.01)

R : 냉장, M : 25℃, H : 35℃, 0.5, 1, 2, 3 : month

결  론

22건의 화장품에 대하여 주름개선 및 노화방지에 효과가 있는 레티놀 및 토코페롤 유도체 함유 여부와 함유량을 조사하고, 0.1% 이상의 성분이 함유된 제품 15건에 대하여 보관조건에 따른 함량의 변화를 조사하였다.

1. 레티놀 유도체 3종(레티놀, 초산 레티놀, 팔미틴산 레티놀) 및 토코페롤 유도체 (알파토코페롤, 초산 토코페롤) 2종을 표준품으로 고속액체크로마토그래프를 이용하여 분석한 결과 모두 10분내에 검출되었으며 토코페롤 유도체의 경우에는 280 nm에서, 레티놀 유도체는 325 nm에서 분석한 결과로 함량을 구하였다.

2. 추출용매는 아세톤과 메탄올을 혼합하여 사용하였으며, 고속액체크로마토그래프로 분석한 결과 팔미틴산 레티놀의 경우에는 이 성분을 함유하는 제품 11건 중 3건만이 검출되어 27%의 검출율을 보였고, 토코페롤의 경우에는 토코페롤을 함유한 19건 모두에서 검출되었다.

3. 냉장과 25℃와 35℃ 세가지 온도 조건에서 2주, 1개월, 2개월, 3개월 동안 보관하여 그 성분 함량 변화를 측정한 결과 초산 토코페롤과 팔미틴산 레티놀은 3개월까지 거의 변화가 없었고 알파-토코페롤은 2개월까지 변화가 없었으나 3개월 보관한 후 냉장보관을 제외하고 25℃와 35℃에서 오일 1은 각각 75%와 54%로 감소, 오일 2는 35℃에서만 78%로 감소하였다.

참고문헌

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