인류탄생부터 사람들에게 사용되었을 것으로 추측되는 발효(Fermentation)는 포도주와 맥주의 제조과정에서 이산화탄소 때문에 생기는 기포(氣胞)를 가리키는 말로 라틴어의 끓는다 ‘fervere’에서 유래되었는데, 미생물이 자신이 가지고 있는 효소를 이용해 유기물을 분해시켜 이로운 물질을 만드는 것을 말합니다. 만약 그 결과가 유해하면 ‘부패’라 하고, 그 결과가 무해하다면 ‘발효’라고 할 수 있습니다. 즉, 발효를 하면 미생물의 활동에 의해 자연스레 독성이 제거된다는 것입니다. 가장 대표적인 것이 우리가 즐겨먹는 김치, 요구르트, 치즈, 막걸리, 맥주 등입니다.

이렇듯 우리에게 있어 매우 친숙한 개념으로 알려져 있는 발효의 산업적 가치가 재평가 되고 있습니다. 즉, 발효기술을 활용하여 새로운 소재를 개발할 경우 기존의 소재와 완전히 새로운 효능을 보이거나 유해한 많은 성분들이 안전한 성분으로 변화된다고 알려지고 있기 때문입니다.

발효는 초산균에 의한 초산발효나 곰팡이에 의한 유기산 발효의 호기적 발효(산화발효: 호흡과 유기 화합물이 분자상 산소에 의하여 불완전 산화를 받는 반응)와 효모에 의한 알코올 발효나 유산발효의 혐기적 발효(에너지를 공급하는 산화 - 환원 반응으로 유기 화합물이 수소 공여체와 수소 수용체의 양쪽을 연결하는 반응)가 있습니다.

발효의 형식은 미생물의 종류나 환경에 따라 다양한데 전형적인 것으로 효모의 알코올발효, 글리세롤발효, 젖산균의 젖산발효, 헤테로젖산발효, 메탄세균의 메탄발효, 대장균 등에서 볼 수 있는 혼합유기산발효가 있습니다. 이러한 발효 과정에서 미생물은 알코올, 글리세롤, 이산화탄소, 부틸알코올, 아세트산, 글루콘산, 시트르산, 푸마르산, 옥살산 등을 생산하기도 하고 아미노산, 뉴클레오타이드, 항생물질, 비타민 B12, 비타민 B2 등과 같은 물질을 생산하기도 합니다.

최근 자연친화적인 소재를 이용한 화장품들이 늘어나고 있습니다. 그 중 대표적인 것이 발효를 통한 소재와 천연물 소재입니다. 발효를 통한 소재는 미생물 종류에 따라 발효과정 중 각각 다른 물질을 만들어내며 이러한 것들은 화장품에서 미백 소재, 주름 개선 소재, 보습 소재, 항균 소재, 항산화 소재, 항염 소재 등으로 물질의 기능에 따라 다양한 활용이 가능합니다. 예를 들어 유산균 중 하나인 락토바실러스 펜토서스(Lactobacillus pentosus)를 발효한 것은 미백 기능을 가지고 있습니다. 락토바실러스 펜토서스(Lactobacillus pentosus) 가 발효를 통해 생산한 succinnic acid는 합성한 succinnic acid 보다 미백에 더 효과가 좋습니다. 이처럼 미생물 종류에 따라 대사물질 및 생산 물질이 다르며 이러한 대사과정에서 생산되는 물질을 이용하여 화장품의 원료로 사용하고 있습니다.

천연물이나 자연친화적 소재를 활용한 화장품을 살펴보면 자황, 감초, 당귀, 가시오가피, 황백, 산삼, 홍삼, 표고버섯, 상황버섯 등 대부분 입으로 복용할 수 있는 다양한 재료들을 사용하고 있습니다. 대표 제품으로는 LG생활건강의 ‘본(本)"은 하수오, 황정, 천문동, 가시오가피 등을, 한국화장품의 ‘산심(山心) 청안상"과 상황버섯 추출물을 사용하고 있는 것을 볼 수 있습니다.

그런데 천연물의 경우 천연물 고유의 뛰어난 기능을 이용하여 화장품 소재로 많이 이용되고 있지만, 일부 천연물의 경우 기능은 뛰어나지만 독성을 가지는 물질들도 존재합니다. 이러한 물질을 미생물 발효를 통해 피부 친화적인 물질로 변화시키거나 기존에 가지고 있는 기능을 더 우수하게 만들어내기 때문에 천연물을 미생물 발효를 통한 화장품 소재 개발에 많은 연구가 이루어지고 있습니다.