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레몬밤 발효추출물의 항산화 활성과 성분 분석
Antioxidative Activity and Component Analysis of Fermented Melissa officinalis Extracts 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.35 no.1, 2009년, pp.47 - 55  

양희정 (서울산업대학교 자연생명과학대학 정밀화학과) ,  김은희 (서울산업대학교 자연생명과학대학 정밀화학과) ,  박정옥 (서울산업대학교 자연생명과학대학 정밀화학과) ,  김정은 (서울산업대학교 자연생명과학대학 정밀화학과) ,  박수남 (서울산업대학교 자연생명과학대학 정밀화학과)

초록
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본 연구에서는 레몬밤추출물과 발효추출물의 항산화, 성분 분석 및 tyrosinase 저해 효과에 관한 조사를 수행하였다. 추출물의 free radical (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH) 소거활성($FSC_{50}$)은 발효추출물의 ethyl acetate 분획 ($8.38{\mu}g/mL$)에서 가장 큰 활성을 나타내었고, 또한 Luminol-의존성 화학발광법을 이용한 $Fe^{3+}$-EDTA/$H_{2}O_{2}$ 계에서 생성된 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)에 대한 레몬밤추출물의 총 항산화능은 발효추출물의 ethyl acetate 분획($0.63{\mu}g/mL$)에서 가장 큰 활성을 나타내었다. 레몬밤추출물과 발효추출물에 대하여 rose-bengal로 증감된 사람 적혈구의 광용혈에 대한 세포보호 효과를 측정하였다. 레몬밤추출물과 발효추출물의 경우 $5\;{\sim}\;75{\mu}g/mL$의 농도에서 농도 의존적으로 세포보호 효과를 나타내었다. Tyrosinase의 활성 저해 효과($IC_{50}$)는 50 % ethanol 추출물($365{\mu}g/mL$) < 발효추출물의 ethyl acetate 분획($122.43{\mu}g/mL$) < ethyl acetate 분획($94.8{\mu}g/mL$) 순으로 나타났다. 레몬밤추출물 중 ethyl acetate 분획과 발효추출물의 ethyl acetate 분획은 TLC에서 공통으로 2개의 띠로 분리되었다. 또한 HPLC (330 nm)에서도 ethyl acetate 분획과 발효추출물의 ethyl acetate 분획이 각각 2개 peak로 나타났다. 각각의 크로마토그래피로부터 ethyl acetate 분획의 peak 1 (51.64 %)은 caffeic acid, peak 2 (48.36 %)는 rosmarinic acid 임을 확인하였으며, 또한 발효추출물의 ethyl acetate 분획에서도 peak 1 (4.13 %)과 peak 2 (95.87 %)는 각각 caffeic acid와 rosmarinic acid로 확인되었다. 이상의 결과들은 레몬밤의 50 % ethanol 추출물 및 발효추출들이 $^{1}O_{2}$ 혹은 다른 ROS를 소광시키거나 소거함으로써 그리고 ROS에 대항하여 세포막을 보호함으로써 생체계, 특히 태양 자외선에 노출된 피부에서 항산화제로서 작용할 수 있음을 시사한다. 그리고 또한, 레몬밤 추출물과 발효추출물의 성분 및 함량을 분석함으로써 발효 후에 차이점을 확인, 이를 통한 응용 가능성을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the antioxidative effects, inhibitory effects on tyrosinase, and component analysis of fermented Melissa officinalis extracts were investigated. The ethyl acetate fraction of fermented extract ($8.38{\mu}g/mL$) showed the most prominent the free radical (1,1-diphenyl-2-picr...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 성분 확인은 이미 보고된 분광학적 자료, 플라보노이드 표준물질의 Rf 값과 자외선 및 발색법을 이용한 분리된 띠의 색상 등으로 확인하였다. HPLC 분석은 2 % acetic acid 수용액과 0.5 % acetic acid를 함유한 50 % acetonitrile 수용액을 기울기 용리법으로 분리하였고, 이때 HPLC 분리조건은 Table 1에 나타내었다.
  • HPLC를 이용하여 레몬밤 추출물 중 ethyl acetate 분획과 발효추출물의 ethyl acetate 분획에 함유되어 있는 caffeic acid와 rosmarinic acid의 비율을 확인하였다. 그 결과 레몬밤을 발효시킨 ethyl acetate 분획에 rosmarinic acid가 주성분으로 존재하는 것으로 확인할 수 있었다(Figure 8).
  • 45 µm)를 이용하여 여과하고 이 여액을 TLC 및 HPLC 분석을 위한 시료로 이용하였다. TLC 분석에서 전개용매는 chloroform : acetic acid : methanol : water = 60 : 32 : 12 : 8 (v/v)을 사용하여 분석하였다. 성분 확인은 이미 보고된 분광학적 자료, 플라보노이드 표준물질의 Rf 값과 자외선 및 발색법을 이용한 분리된 띠의 색상 등으로 확인하였다.
  • 1 mL를 혼합한 후 37℃에서 10 min 동안 항온 배양한 다음, 반응혼합물을 얼음수조에 넣어 반응을 종결시키고, 475 nm에서 흡광도를 측정하였다. Tyrosinase를 첨가 않은 것을 공시험(blank)으로 하여 효소활성 저해를 계산하였다. 활성의 크기는 0.
  • 레몬밤 발효추출물은 (주)풀무원홀딩스의 도움으로 얻 었다. 건조되지 않은 레몬밤 30 g을 정제수 2 L를 이용하여 세척하고, 세척된 레몬밤을 분쇄기를 이용하여 5 min 동안 조분쇄하여 발효조에 투입하였다. 액상과당 100 g을 레몬밤 조분쇄물의 당도를 감안하여 정제수 200 g과 혼합하여 발효조에 투입하고 발효조의 발효물 최종 당도를 20∼ 25 Brix로 조정하였다.
  • 광용혈에 필요한 광조사는 내부를 검게 칠한 50 cm × 20 cm × 25 cm 크기의 상자 안에 20 W 형광등을 장치하고, 형광등으로부터 5 cm 거리에 적혈구 현탁액이 담긴 파이렉스 시험관을 형광등과 평행이 되도록 배열한후 15 min 동안 광조사 하였다.
  • 광용혈에 필요한 광조사는 내부를 검게 칠한 50 cm × 20 cm × 25 cm 크기의 상자 안에 20 W 형광등을 장치하고, 형광등으로부터 5 cm 거리에 적혈구 현탁액이 담긴 파이렉스 시험관을 형광등과 평행이 되도록 배열한후 15 min 동안 광조사 하였다. 광조사가 끝난 후 암반응 (post-incubation) 시간에 따른 적혈구의 파괴정도를 15 min 간격으로 700 nm에서 투광도(transmittance, %)로부터 구하였다. 이 파장에서 적혈구 현탁액의 투광도의 증가는 적혈구의 용혈정도에 비례한다.
  • 2 mM DPPH 용액 1 mL에 ethanol 1 mL를 첨가하고 여러 농도의 추출물 1 mL을 첨가하여 섞은 다음 실온에서 10 min 동안 방치 후 spectrophotometer로 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 그 활성의 크기는 시료를 넣지 않은 경우를 대조군(control)으로 하고 시료를 넣은 것을 실험군(experiment)으로 하여 다음 식에 의해 DPPH의 활성 저해율을 나타내었다. 소거 활성은 DPPH 의 농도가 50 % 감소되는데 필요한 시료의 농도(free radical scavenging activity, FSC50, µg/mL)로서 표기하였다.
  • 대조군(control)은 시료용액 대신에 증류수를 넣고, 공시험(blank)은 시료군과 조건이 동일하나 H2O2와 FeCl3⋅6H2O을 첨가하지 않은 것으로 하였다.
  • 그리고 또한 레몬밤추출물에서 발효가 미치는 영향, 즉 성분이나 함량 변화에 대해서도 아직 연구된 바가 없다. 따라서 화장품 원료로서 사용 가능한 레몬밤을 구입하여 레몬밤추출물, 발효추출물(혹은 분획)을 제조하고 이들 추출물(혹은 분획)의 1O2으로 유도된 세포손상에 대한 보호활성, Fe3+-EDTA/H2O2 계에서의총 항산화능, 미백과 관련 있는 tyrosinase 활성 저해 효과를 측정하고 레몬밤추출물과 발효추출물의 성분분석을 통하여 rosmarinic acid를 포함한 페놀성 화합물을 확인하여 레몬밤의 항산화능과 성분의 변화를 비교 평가하고 활성산소에 의한 피부 노화를 방지하는데 효과가 있는 기능성 화장품 소재로서 가능성이 있는지를 검토하였다.
  • 레몬밤 추출물 중 ethyl acetate 분획과 발효 후 ethyl acetate 분획을 100 % ethanol에 녹인 후, syringe filter (Millopore 0.45 µm)를 이용하여 여과하고 이 여액을 TLC 및 HPLC 분석을 위한 시료로 이용하였다.
  • 레몬밤 추출물의 광용혈에 미치는 효과는 post-incubation 시간과 용혈정도로 구성된 그래프로부터 적혈구의 50 %가 용혈되는 시간인 τ50을 구하여 비교하였다.
  • TLC 분석에서 전개용매는 chloroform : acetic acid : methanol : water = 60 : 32 : 12 : 8 (v/v)을 사용하여 분석하였다. 성분 확인은 이미 보고된 분광학적 자료, 플라보노이드 표준물질의 Rf 값과 자외선 및 발색법을 이용한 분리된 띠의 색상 등으로 확인하였다. HPLC 분석은 2 % acetic acid 수용액과 0.
  • 암소에서 30 min 동안 pre-incubation 시킨 후, 광증감제 rose-bengal (12 µM) 0.5 mL를 가하고 파라필름(Whatman laboratory sealing film, UK)으로 입구를 막은 후 15 min 동안 광조사 하였다.
  • 액상과당 100 g을 레몬밤 조분쇄물의 당도를 감안하여 정제수 200 g과 혼합하여 발효조에 투입하고 발효조의 발효물 최종 당도를 20∼ 25 Brix로 조정하였다.
  • 추출물을 농도별로 각각 50 µL씩 첨가하였다.
  • 대조군(control)은 시료용액 대신에 증류수를 넣고, 공시험(blank)은 시료군과 조건이 동일하나 H2O2와 FeCl3⋅6H2O을 첨가하지 않은 것으로 하였다. 화학발광기 6-channel LB9505 LT의 각 채널은 실험 전에 보정하여 채널간의 차이가 거의 없도록 하였다. 화학발광으로 측정한 저해율을 다음 식과 같이 나타내었고, 활성산소 소거활성의 크기는 화학발광의 세기가 50 %감소되는데 필요한 시료의 농도(reactive oxygen species scavenging activity, OSC50, µg/mL)로서 표기하였다.

대상 데이터

  • (+)-α-Tocopherol (1,000 IU vitamin E/g), L-ascorbic acid, EDTA, luminol, heparin, 증감제로 사용된 rose-bengal, free radical 소거활성에 사용한 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical은 Sigma (USA) 에서 구입하여 사용하였다.
  • UV-visible spectrophotometer는 Varian (Australia)의 Cary 50, 적혈구 광용혈에 사용한 Spectronic 20D는 Milton Roy Co. (USA) 제품, 화학발광기는 Berthold (Germany)의 6-channel LB9505 LT를, pH meter는 Istek (Korea) 제품을 사용하였다.
  • 각각의 peak를 동정하기 위하여, Figure 6에 있는 TLC 크로마토그램에서 분리된 띠를 긁어서 추출⋅여과하고 용매를 감압⋅건조시킨 후 얻은 파우더를 ethanol 용액으로 하여 HPLC 분석을 위한 시료로 사용하였다.
  • 기타 FeCl3⋅6H2O는 Junsei (Japan) 제품을, H2O2는 Dae Jung Chemical & Metals (Korea) 제품을 사용하였다.
  • 본 실험에서 사용한 Fe3+-EDTA/H2O2 계는 각종 ROS (O2⋅- , ⋅OH 그리고 H2O2)를 생성시킨다.
  • 2 mm)로 Merck (USA)에서 구입하였다. 비교물질로 사용한 rosmarinic acid, caffeic acid는 Sigma (USA)에서 구입하였다. 실험 재료인 레몬밤은 2008년 8월 가락시장에서 구입하여 사용하였다.
  • 비교물질로 사용한 rosmarinic acid, caffeic acid는 Sigma (USA)에서 구입하였다. 실험 재료인 레몬밤은 2008년 8월 가락시장에서 구입하여 사용하였다.
  • 실험에 사용된 적혈구 현탁액은 700 nm에서 O.D.가 0.6이 었으며 이때 적혈구 수는 1.5 × 107 cells/mL이었다.
  • 완충용액 제조에 사용된 Na2HPO4 ⋅ 12H2O, NaH2PO4 ⋅ 2H2O, NaCl, 그리고 trizma base, HCl, ethanol (EtOH), methanol (MeOH), ethyl acetate (EtOAc) 등 각종 용매는 시판 특급 시약을 사용하였다.
  • 적혈구는 건강한 성인 남녀로부터 얻었다. 채혈 즉시 heparin이 첨가된 시험관에 넣은 후, 3,000 rpm으로 5 min 동안 원심분리하여 적혈구와 혈장을 분리하고, 분리한 적혈구는 0.

데이터처리

  • 모든 실험은 3회 반복하였고 통계분석은 5 % 유의수준에서 Student’s t-test를 행하였다.

이론/모형

  • Free radical은 노화, 특히 피부노화의 원인 물질로 간주되고 있다. 레몬밤 추출물에 대한 free radical 소거활성 측정은 DPPH를 이용하였다. 실험방법은 methanol에 용해시킨 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레몬밤는 어떤 성분을 함유하고 있는가? 레몬밤(Melissa officinalis)은 중남부 유럽, 아시아 지역에 널리 분포하는 쌍떡잎식물 꿀풀과의 한 종류로 두통, 고창, 소화불량, 빈혈, 천식과 같은 질병의 치료용도로 이용되어 왔으며[22], 그 이외에도 항균 작용, 항바이러스 작용, 항산화 작용이 있다고 보고된바 있다[23,24]. 레몬밤에는 주로 페놀성 화합물인 eriodictyol-7-O-glucoside, hesperidin, hesperetin, naringenin, naringin와 caffeic acid, m-coumaric acid, rosmarinic acid와 같은 hydroxycinnamic acid 유도체가 함유되어 있다고 알려져 있으며[25], 그 중에서도 rosmarinic acid의 함량이 가장 많은 것으로 보고되었다[26,27].
레몬밤은 어떤 종류로 분류되는 식물인가? 레몬밤(Melissa officinalis)은 중남부 유럽, 아시아 지역에 널리 분포하는 쌍떡잎식물 꿀풀과의 한 종류로 두통, 고창, 소화불량, 빈혈, 천식과 같은 질병의 치료용도로 이용되어 왔으며[22], 그 이외에도 항균 작용, 항바이러스 작용, 항산화 작용이 있다고 보고된바 있다[23,24]. 레몬밤에는 주로 페놀성 화합물인 eriodictyol-7-O-glucoside, hesperidin, hesperetin, naringenin, naringin와 caffeic acid, m-coumaric acid, rosmarinic acid와 같은 hydroxycinnamic acid 유도체가 함유되어 있다고 알려져 있으며[25], 그 중에서도 rosmarinic acid의 함량이 가장 많은 것으로 보고되었다[26,27].
활성산소종은 체내에서 어떤 과정으로 인해 생성되는가? ROS란 반응성이 매우 큰 1O2 및⋅OH를 비롯하여 O2⋅- , H2O2, ROO⋅, RO⋅, ROOH 및 HOCl 등을 포함한다[1,2]. 이들은 포르피린과 같은 광증감제에 의한 광증감반응 및 몇 가지 효소반응을 포함하는 다양한 과정을 거쳐서 세포 및 조직 중에서 생성될 수 있다[3]. 1O2 및 ⋅OH을 포함하는 ROS는 피부 광손상을 주도하며, 피부 항산화제 파괴, 지질 과산화의 개시, 단백질의 산화, DNA 산화, 결합조직 성분인 콜라젠, 히아루론산 등의 사슬절단 및 비정상적인 교차결합에 의한 주름생성, 멜라닌 생성 과정 등에 참여하는 등 피부노화를 가속시킨다[4-7].
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참고문헌 (27)

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  26. J. L. Lamaison, C. Petitjean-Freytet, and A. Carnat, Rosmarinic acid, total hydroxycinnamic derivatives and antioxidant acivity of Apiaceae, Borraginaseae and Lamiceae medicinals, Ann. Pharm. Fr., 48, 103 (1990) 

  27. J. S. Kim, B. R. Park, E. K. Park, H. S. Lee, J. C. Hahm, K. H. Bae, and M. Y. Kim, Screening of anti-angiogenic activity from plant extracts, Kor. J. Pharmacogn., 37(4), 253 (2006) 

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