들깨는 연간 3만3천 톤 가량 생산되며 유지의 함량이 매우 높아 식품적, 영양적인 의의가 크다. 하지만 유지 가공 시 원료 대비 약 50%의 잔사가 유지박의 형태로 발생되며, 들깨박의 일부는 사료나 비료로 이용되고 있지만 대부분 버려지고 있어 처치가 곤란하다. 들깨박에는 착유 후에도 잔존 성분인 lignan류와 폴리페놀 화합물이 다량으로 잔존하고 있다. 따라서 본 연구에서는 들깨를 압착하여 잔사로 발생된 들깨박과 유기 용매를 이용하여 유지성분을 제거한 탈지들깨박으로 기능성 식품 및 화장품 소재를 개발하기 위해 미백효능, 피부세포재생 등의 피부미용 효능과 ...
들깨는 연간 3만3천 톤 가량 생산되며 유지의 함량이 매우 높아 식품적, 영양적인 의의가 크다. 하지만 유지 가공 시 원료 대비 약 50%의 잔사가 유지박의 형태로 발생되며, 들깨박의 일부는 사료나 비료로 이용되고 있지만 대부분 버려지고 있어 처치가 곤란하다. 들깨박에는 착유 후에도 잔존 성분인 lignan류와 폴리페놀 화합물이 다량으로 잔존하고 있다. 따라서 본 연구에서는 들깨를 압착하여 잔사로 발생된 들깨박과 유기 용매를 이용하여 유지성분을 제거한 탈지들깨박으로 기능성 식품 및 화장품 소재를 개발하기 위해 미백효능, 피부세포재생 등의 피부미용 효능과 항산화 활성, 항염증, 항비만 등의 건강증진 효능에 대한 연구를 수행하여 들깨박과 탈지들깨박의 기능성 소재로써의 가치를 탐색하고자 한다. 실험에 대한 결과는 다음과 같다.
추출수율 및 성분분석 본 연구에 사용한 들깨박은 들깨를 짜고 남은 가공부산물인 들깨박을 분쇄하여 사용하였다. 들깨박과 탈지들깨박의 70% 에탄올 추출물의 추출수율은 각각 8.10%, 8.17%로 비슷한 추출 수율을 보였다. 영양성분 분석결과 총당 함량은 들깨박 추출물에서 163.71 mg/g으로 나타났으며 탈지들깨박 추출물은 152.02 mg/g으로 나타났다. 환원당은 들깨박 추출물에서 98.20 mg/g으로 나타났으며, 탈지들깨박 추출물은 104.31 mg/g으로 나타났다. 단백질 함량은 들깨박 추출물에서 689.12 mg/g으로 나타났으며, 탈지들깨박 추출물에서는 634.50 mg/g으로 나타났다. 유리 아미노산 함량은 들깨박 추출물에서 92.36 mg/g으로 나타났으며, 탈지들깨박 추출물에서는 102.07 mg/g으로 나타났다.
건강증진 효능 검증 DPPH와 ABTS radical 소거능으로 항산화능을 측정하였다. free radical 활성이 50% 감소하는데 필요한 시료의 농도인 RC50값으로 비교하였을 때 들깨박 추출물의 DPPH는 181.81 μg/mL로 나왔으며, 탈지들깨박 추출물은 201.153 μg/mL로 탈지들깨박 추출물 보다 들깨박 추출물에서 더 높은 DPPH radical 소거활성을 보였다. ABTS radical 소거능은 들깨박 추출물에서 237.60 μg/mL로 나타났으며 에탄올 추출물은 242.57 μg/mL로 ABTS radical 소거능 역시 들깨박 추출물에서 효능이 더 좋았다. 항염증 효능은 RAW264.7 세포주를 이용하여 nitric oxide 저해활성을 측정하였다. 독성이 없는 농도범위에서 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 유의적으로 NO 생성을 억제하였다. 특히 200 μg/mL의 농도에서는 무처리군과 비슷한 수준까지 NO생성을 억제하였다. 작용기전을 분석하기 위해 염증관련 biomarker의 발현양상을 측정한 결과 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 모두 농도 의존적으로 발현을 감소시켜 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 염증 억제에 도움이 될 것으로 판단된다. 미백 효능은 B16F10 세포를 이용하여 멜라닌 생합성 억제능과 tyrosinase 활성을 측정하였다. 독성이 없는 농도범위에서 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 유의적으로 멜라닌 생합성과 tyrosinase 활성을 억제하였다. 특히 두 추출물 모두 200 μg/mL의 농도에서는 식약처에서 고시한 미백소재인 albutin과 같은 수준으로 멜라닌 생합성을 억제하였으며, 400 μg/mL의 농도에서는 멜라닌 생합성 효능이 더 우수한 것으로 나타났다. 작용기전을 분석하기 위해 미백관련 biomarker의 발현양상을 측정한 결과 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 모두 농도 의존적으로 발현을 감소시켜 미백 기능성 화장품 소재로써 이용 가능할 것이라 판단된다. 항비만 효능은 3T3-L1 세포를 이용하여 전지방세포 분화 억제능을 측정하였다. 독성이 없는 농도범위 내에서 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 MDI 처리군과 유의적인 차이를 보이지 않았다. 동물 실험결과 들깨박 분말 5% 섭취군과 탈지들깨박 분말 5% 섭취군은 고지방식이 섭취군에 비해 유의적인 차이를 보이며 positive control과 비슷한 체중 감소량을 보였다. 또한 장기무게를 비교하였을 때 들깨박 식이 섭취군에서 고지방 식이 섭취군에 비해 신장지방, 부고환지방 각각 17%, 3%, 탈지들깨박 식이 섭취군에서는 각각 30%, 20% 감소하였다. 4주간 측정한 혈당 변화에서 들깨박과 탈지들깨박 식이 섭취군에서 고지방 식이 섭취군과 유의적인 차이를 보이며 혈당 저하 작용을 나타냈다. 이는 α-amylase 활성 및 α-glucosidase 저해 활성에 의해 전분분해 억제에 따른 포도당 흡수 저하에 따른 것으로 추측 할 수 있다.
기능성 소재화 기술 효능검증 들깨박의 추출 수율 및 기능성 효능 증진을 위하여 가수분해효소를 활용한 효소처리 기술과 분산용액을 저분자화 시키는 초고압 균질화 기술을 사용하여 효능을 검증하였다. 그 결과 2.5% control군에서는 9.32%의 추출 수율을 보였으며, 초고압균질 처리군에서 71.57% 비스코자임과 초고압균질 처리군에서 86.96%으로 높은 수율 증진율을 보였다. 또한 총 폴리페놀 함량 측정 결과 2.5% control군에서 157.89 mg/g, 초고압균질 처리군에서는 160.14 mg/g 함량으로 폴리페놀 함량이 증진함을 보였다. 또한 플라즈마 내에 발생하는 반응성 물질에 의해 추출 물질의 구조 변환을 유도하여 추출 수율 및 기능성 효능 증진을 위해 콜드플라즈마 기술을 사용하였다. 그 결과 180분 처리군에서 폴리페놀 함량이 무처리군 대비 186% 증가하였으며, 180분 처리군에서는 RC50 값이 무처리군 대비 69% 더 낮은 농도에서 Free radical을 소거 하였다. 기존의 추출방법으로 용출되지 않았던 효능 물질들이 세포막과 조직의 변형으로 용매들이 세포 안으로 쉽게 들어가 기존 물질들의 용출량을 증가시키고 새로운 물질들이 용출되어 효능이 증진된 것으로 판단된다. 효능 지표물질 선정 들깨박의 활성물질로 선정된 Rosmarinic acid의 피부미용 및 건간증진 효능을 알아보기 위해 실험을 진행하였다. 항염증 효능은 20 μg/mL의 농도에서 NO생성을 24.79% 저해하였으며, 미백 효능은 20 μg/mL의 농도에서 멜라닌 생합성능을 40.44% 저해하였다. 피부세포 재생능 측정결과 20 μg/mL의 농도에서 피부세포를 44% 재생시켰으며, 항비만 효능은 100 μg/mL의 농도에서 78.56% 전지방세포분화를 억제시켰다. 기능성 효능 평가 중 가장 효능이 우수한 항비만 효능에 대한 작용기전을 분석하기 위하여 비만관련 biomarker인 FAS, ACC, PPARγ, C/EBPα, SREBP-1c의 단백질, mRNA 발현양상을 측정한 결과 효과적으로 감소시키는 것으로 나타났다.
들깨박에 우수한 효능들은 들깨를 착유하고 들깨박에 남아있는 들기름의 잔존성분들에 의한 효능이라고 추측하였다. 하지만 본 연구를 통하여 유지성분을 제거한 탈지들깨박에서의 항산화, 항염증, 미백 개선, 피부세포재생, 항비만 등의 효능이 뛰어난 것을 확인하였다. 이는 들깨 착유 후 남은 탈지박에 유용한 성분들이 다량 함유하고 있는 것으로 판단된다. 따라서 기능성 화장품 소재 및 건강기능 식품 등의 다양한 방면으로 활용 할 수 있으며, 처치가 곤란한 부산가공물을 이용하여 기능성 화장품과 건강 기능 식품으로 활용한다면 폐기비용을 줄일 뿐만 아니라 폐기로 인한 환경오염을 방지할 수 있다. 또한 값싼 기능성 소재를 활용함으로써 들기름의 기능성 효능을 대체하여 상용화 될 수 있을 것이라 기대된다.
들깨는 연간 3만3천 톤 가량 생산되며 유지의 함량이 매우 높아 식품적, 영양적인 의의가 크다. 하지만 유지 가공 시 원료 대비 약 50%의 잔사가 유지박의 형태로 발생되며, 들깨박의 일부는 사료나 비료로 이용되고 있지만 대부분 버려지고 있어 처치가 곤란하다. 들깨박에는 착유 후에도 잔존 성분인 lignan류와 폴리페놀 화합물이 다량으로 잔존하고 있다. 따라서 본 연구에서는 들깨를 압착하여 잔사로 발생된 들깨박과 유기 용매를 이용하여 유지성분을 제거한 탈지들깨박으로 기능성 식품 및 화장품 소재를 개발하기 위해 미백효능, 피부세포재생 등의 피부미용 효능과 항산화 활성, 항염증, 항비만 등의 건강증진 효능에 대한 연구를 수행하여 들깨박과 탈지들깨박의 기능성 소재로써의 가치를 탐색하고자 한다. 실험에 대한 결과는 다음과 같다.
추출수율 및 성분분석 본 연구에 사용한 들깨박은 들깨를 짜고 남은 가공부산물인 들깨박을 분쇄하여 사용하였다. 들깨박과 탈지들깨박의 70% 에탄올 추출물의 추출수율은 각각 8.10%, 8.17%로 비슷한 추출 수율을 보였다. 영양성분 분석결과 총당 함량은 들깨박 추출물에서 163.71 mg/g으로 나타났으며 탈지들깨박 추출물은 152.02 mg/g으로 나타났다. 환원당은 들깨박 추출물에서 98.20 mg/g으로 나타났으며, 탈지들깨박 추출물은 104.31 mg/g으로 나타났다. 단백질 함량은 들깨박 추출물에서 689.12 mg/g으로 나타났으며, 탈지들깨박 추출물에서는 634.50 mg/g으로 나타났다. 유리 아미노산 함량은 들깨박 추출물에서 92.36 mg/g으로 나타났으며, 탈지들깨박 추출물에서는 102.07 mg/g으로 나타났다.
건강증진 효능 검증 DPPH와 ABTS radical 소거능으로 항산화능을 측정하였다. free radical 활성이 50% 감소하는데 필요한 시료의 농도인 RC50값으로 비교하였을 때 들깨박 추출물의 DPPH는 181.81 μg/mL로 나왔으며, 탈지들깨박 추출물은 201.153 μg/mL로 탈지들깨박 추출물 보다 들깨박 추출물에서 더 높은 DPPH radical 소거활성을 보였다. ABTS radical 소거능은 들깨박 추출물에서 237.60 μg/mL로 나타났으며 에탄올 추출물은 242.57 μg/mL로 ABTS radical 소거능 역시 들깨박 추출물에서 효능이 더 좋았다. 항염증 효능은 RAW264.7 세포주를 이용하여 nitric oxide 저해활성을 측정하였다. 독성이 없는 농도범위에서 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 유의적으로 NO 생성을 억제하였다. 특히 200 μg/mL의 농도에서는 무처리군과 비슷한 수준까지 NO생성을 억제하였다. 작용기전을 분석하기 위해 염증관련 biomarker의 발현양상을 측정한 결과 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 모두 농도 의존적으로 발현을 감소시켜 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 염증 억제에 도움이 될 것으로 판단된다. 미백 효능은 B16F10 세포를 이용하여 멜라닌 생합성 억제능과 tyrosinase 활성을 측정하였다. 독성이 없는 농도범위에서 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 유의적으로 멜라닌 생합성과 tyrosinase 활성을 억제하였다. 특히 두 추출물 모두 200 μg/mL의 농도에서는 식약처에서 고시한 미백소재인 albutin과 같은 수준으로 멜라닌 생합성을 억제하였으며, 400 μg/mL의 농도에서는 멜라닌 생합성 효능이 더 우수한 것으로 나타났다. 작용기전을 분석하기 위해 미백관련 biomarker의 발현양상을 측정한 결과 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 모두 농도 의존적으로 발현을 감소시켜 미백 기능성 화장품 소재로써 이용 가능할 것이라 판단된다. 항비만 효능은 3T3-L1 세포를 이용하여 전지방세포 분화 억제능을 측정하였다. 독성이 없는 농도범위 내에서 들깨박과 탈지들깨박 추출물은 MDI 처리군과 유의적인 차이를 보이지 않았다. 동물 실험결과 들깨박 분말 5% 섭취군과 탈지들깨박 분말 5% 섭취군은 고지방식이 섭취군에 비해 유의적인 차이를 보이며 positive control과 비슷한 체중 감소량을 보였다. 또한 장기무게를 비교하였을 때 들깨박 식이 섭취군에서 고지방 식이 섭취군에 비해 신장지방, 부고환지방 각각 17%, 3%, 탈지들깨박 식이 섭취군에서는 각각 30%, 20% 감소하였다. 4주간 측정한 혈당 변화에서 들깨박과 탈지들깨박 식이 섭취군에서 고지방 식이 섭취군과 유의적인 차이를 보이며 혈당 저하 작용을 나타냈다. 이는 α-amylase 활성 및 α-glucosidase 저해 활성에 의해 전분분해 억제에 따른 포도당 흡수 저하에 따른 것으로 추측 할 수 있다.
기능성 소재화 기술 효능검증 들깨박의 추출 수율 및 기능성 효능 증진을 위하여 가수분해효소를 활용한 효소처리 기술과 분산용액을 저분자화 시키는 초고압 균질화 기술을 사용하여 효능을 검증하였다. 그 결과 2.5% control군에서는 9.32%의 추출 수율을 보였으며, 초고압균질 처리군에서 71.57% 비스코자임과 초고압균질 처리군에서 86.96%으로 높은 수율 증진율을 보였다. 또한 총 폴리페놀 함량 측정 결과 2.5% control군에서 157.89 mg/g, 초고압균질 처리군에서는 160.14 mg/g 함량으로 폴리페놀 함량이 증진함을 보였다. 또한 플라즈마 내에 발생하는 반응성 물질에 의해 추출 물질의 구조 변환을 유도하여 추출 수율 및 기능성 효능 증진을 위해 콜드플라즈마 기술을 사용하였다. 그 결과 180분 처리군에서 폴리페놀 함량이 무처리군 대비 186% 증가하였으며, 180분 처리군에서는 RC50 값이 무처리군 대비 69% 더 낮은 농도에서 Free radical을 소거 하였다. 기존의 추출방법으로 용출되지 않았던 효능 물질들이 세포막과 조직의 변형으로 용매들이 세포 안으로 쉽게 들어가 기존 물질들의 용출량을 증가시키고 새로운 물질들이 용출되어 효능이 증진된 것으로 판단된다. 효능 지표물질 선정 들깨박의 활성물질로 선정된 Rosmarinic acid의 피부미용 및 건간증진 효능을 알아보기 위해 실험을 진행하였다. 항염증 효능은 20 μg/mL의 농도에서 NO생성을 24.79% 저해하였으며, 미백 효능은 20 μg/mL의 농도에서 멜라닌 생합성능을 40.44% 저해하였다. 피부세포 재생능 측정결과 20 μg/mL의 농도에서 피부세포를 44% 재생시켰으며, 항비만 효능은 100 μg/mL의 농도에서 78.56% 전지방세포분화를 억제시켰다. 기능성 효능 평가 중 가장 효능이 우수한 항비만 효능에 대한 작용기전을 분석하기 위하여 비만관련 biomarker인 FAS, ACC, PPARγ, C/EBPα, SREBP-1c의 단백질, mRNA 발현양상을 측정한 결과 효과적으로 감소시키는 것으로 나타났다.
들깨박에 우수한 효능들은 들깨를 착유하고 들깨박에 남아있는 들기름의 잔존성분들에 의한 효능이라고 추측하였다. 하지만 본 연구를 통하여 유지성분을 제거한 탈지들깨박에서의 항산화, 항염증, 미백 개선, 피부세포재생, 항비만 등의 효능이 뛰어난 것을 확인하였다. 이는 들깨 착유 후 남은 탈지박에 유용한 성분들이 다량 함유하고 있는 것으로 판단된다. 따라서 기능성 화장품 소재 및 건강기능 식품 등의 다양한 방면으로 활용 할 수 있으며, 처치가 곤란한 부산가공물을 이용하여 기능성 화장품과 건강 기능 식품으로 활용한다면 폐기비용을 줄일 뿐만 아니라 폐기로 인한 환경오염을 방지할 수 있다. 또한 값싼 기능성 소재를 활용함으로써 들기름의 기능성 효능을 대체하여 상용화 될 수 있을 것이라 기대된다.
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