흑마늘 추출물을 첨가한 화장품의 기능성 평가: Tyrosinase와 Elastase 저해 활성 및 산화 스트레스에 미치는 영향 중심으로 Physiological Effects of Formulations Added with Black Garlic Extract on Skin Care: Oxidative Stress, Tyrosinase and Elastase Activities원문보기
본 연구는 흑마늘을 함유한 화장품 시료에 대해 in vitro에서 tyrosinase 및 elastase 저해 활성과 hairless 마우스를 이용해 in vivo에서의 산화스트레스에 대한 항산화 효능을 평가하였다. 그 결과 흑마늘 화장품은 대조 화장품에 비해 유의적으로 낮은 피부 투과율을 나타내었으며(p<0.05, p<0.01) 흑마늘 화장품은 대조 화장품에 비해 유의적으로 높은 tyrosinase(p<0.05, p<0.01, p<0.001)와 elasetase(p<0.01) 활성 억제능을 나타내었다. 또한 UVB로 증가된 피부조직내 지질 과산화물과 과산화수소의 생성에 대해 대조 화장품에 비해 흑마늘 화장품은 더 높은 억제 경향을 나타내었다. 따라서 이러한 본 연구의 결과는 흑마늘이 기능성화장품 소재로의 가능성이 큼을 시사한다.
본 연구는 흑마늘을 함유한 화장품 시료에 대해 in vitro에서 tyrosinase 및 elastase 저해 활성과 hairless 마우스를 이용해 in vivo에서의 산화스트레스에 대한 항산화 효능을 평가하였다. 그 결과 흑마늘 화장품은 대조 화장품에 비해 유의적으로 낮은 피부 투과율을 나타내었으며(p<0.05, p<0.01) 흑마늘 화장품은 대조 화장품에 비해 유의적으로 높은 tyrosinase(p<0.05, p<0.01, p<0.001)와 elasetase(p<0.01) 활성 억제능을 나타내었다. 또한 UVB로 증가된 피부조직내 지질 과산화물과 과산화수소의 생성에 대해 대조 화장품에 비해 흑마늘 화장품은 더 높은 억제 경향을 나타내었다. 따라서 이러한 본 연구의 결과는 흑마늘이 기능성화장품 소재로의 가능성이 큼을 시사한다.
We evaluated the physiological effects of formulations added with black garlic extract on skin care. Black garlic was made by spontaneous fermentation for 40 days at $60{\sim}70^{\circ}C$ and 85~95% RH without any additives. When black garlic extract was added to formulation, the tyrosina...
We evaluated the physiological effects of formulations added with black garlic extract on skin care. Black garlic was made by spontaneous fermentation for 40 days at $60{\sim}70^{\circ}C$ and 85~95% RH without any additives. When black garlic extract was added to formulation, the tyrosinase activity was decreased significantly (p<0.05, p<0.01, p<0.001). Base formulation inhibited slightly elastase activity (<5%), while black garlic formulation had about 8-fold higher elastase inhibitory activity (p<0.01). It was observed that formulations, with or without black garlic extract, decreased thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and hydrogen peroxide which were increased by UVB irradiation, although there were no significant differences of these contents between black garlic formulation and base formulation. In conclusion, black garlic formulation had high inhibitory activities for tyrosinase and elastase, suggesting that black garlic may have beneficial properties as a material for cosmeceuticals.
We evaluated the physiological effects of formulations added with black garlic extract on skin care. Black garlic was made by spontaneous fermentation for 40 days at $60{\sim}70^{\circ}C$ and 85~95% RH without any additives. When black garlic extract was added to formulation, the tyrosinase activity was decreased significantly (p<0.05, p<0.01, p<0.001). Base formulation inhibited slightly elastase activity (<5%), while black garlic formulation had about 8-fold higher elastase inhibitory activity (p<0.01). It was observed that formulations, with or without black garlic extract, decreased thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and hydrogen peroxide which were increased by UVB irradiation, although there were no significant differences of these contents between black garlic formulation and base formulation. In conclusion, black garlic formulation had high inhibitory activities for tyrosinase and elastase, suggesting that black garlic may have beneficial properties as a material for cosmeceuticals.
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문제 정의
마늘은 강력한 항산화 효과로 인해 혈액 순환을 촉진하고 피부의 탄력성을 부여하는 기능이 있어 기능성 화장품 소재로의 가능성을 보이고 있다(3,9). 따라서 본 연구는 국내에서 생산되는 토종 마늘을 이용하여 개선된 마늘 형태인 흑마늘을 제조하고, 이를 함유한 기능성화장품에 대한 연구를 통해 한국인의 피부에 맞는 고기능성 제품을 개발하는데 있어 기초 자료를 마련하고자 실시되었다. 이에 본 연구에서는 흑마늘의 식품으로서의 기능 이외의 추가적인 기능 부여를 위해 흑마늘이 함유된 화장품 시료의 in vitro tyrosinase와 elastase의 저해활성을 측정함으로써 미백과 피부 탄력성에 관련된 기능성을 평가하였으며 피부에 적용하여 in vivo에서의 항산화 효능을 통한 노화 억제 기능을 평가하였다.
본 연구는 흑마늘을 함유한 화장품 시료에 대해 in vitro에서 tyrosinase 및 elastase 저해 활성과 hairless 마우스를 이용해 in vivo에서의 산화스트레스에 대한 항산화 효능을 평가하였다. 그 결과 흑마늘 화장품은 대조 화장품에 비해 유의적으로 낮은 피부 투과율을 나타내었으며(p<0.
따라서 본 연구는 국내에서 생산되는 토종 마늘을 이용하여 개선된 마늘 형태인 흑마늘을 제조하고, 이를 함유한 기능성화장품에 대한 연구를 통해 한국인의 피부에 맞는 고기능성 제품을 개발하는데 있어 기초 자료를 마련하고자 실시되었다. 이에 본 연구에서는 흑마늘의 식품으로서의 기능 이외의 추가적인 기능 부여를 위해 흑마늘이 함유된 화장품 시료의 in vitro tyrosinase와 elastase의 저해활성을 측정함으로써 미백과 피부 탄력성에 관련된 기능성을 평가하였으며 피부에 적용하여 in vivo에서의 항산화 효능을 통한 노화 억제 기능을 평가하였다.
제안 방법
26 mW/cm2로 12분간 조사)을 하루에 1회씩 5일간 조사하였다. No cream＋tape군은 등에 UVB을 차단할 수 있는 불투명 검정색 테이프를 등에 부착시킨 후 UVB을 조사하였다. UVB 화장품 시료는 UVB 조사 3일 전부터 UVB 조사기간 동안 총 7일간 1일 3회에 걸쳐 크림 형태의 화장품 200 mg을 등 부위에 균일하게 도포하였다.
광산화를 위한 UVB 조사는 MarqueleOliveira 등(13)의 방법을 이용하였다. UVB 조사 장치의 광원은 313 nm의 UVB를 방출하는 sunlamp를 이용하였으며 마우스를 UVB 조사용 케이지에 넣은 후 등 부위에 균등하게 188 mJ/cm2의 광량(0.26 mW/cm2로 12분간 조사)을 하루에 1회씩 5일간 조사하였다. No cream＋tape군은 등에 UVB을 차단할 수 있는 불투명 검정색 테이프를 등에 부착시킨 후 UVB을 조사하였다.
No cream＋tape군은 등에 UVB을 차단할 수 있는 불투명 검정색 테이프를 등에 부착시킨 후 UVB을 조사하였다. UVB 화장품 시료는 UVB 조사 3일 전부터 UVB 조사기간 동안 총 7일간 1일 3회에 걸쳐 크림 형태의 화장품 200 mg을 등 부위에 균일하게 도포하였다. 실험 종료 시점에서 12시간 절식시킨 실험동물을 diethyl ether로 마취시켜 희생시킨 후 피부를 절취하였다.
현재 사용되고 있는 기능성화장품은 노화예방을 위한 기능을 보유한 제품과 노화의 결과에 의해 나타나는 주름, 미백, 탄력 등을 케어해 주는 제품군으로 세분화되어 시장이 급속히 확대되고 있다. 따라서 노화의 가장 큰 원인인 산화 방지 효과와 라디칼 생성에 의해 유발되는 주름의 억제 효과를 측정하였다.
5 mL을 가하여 혼합한 후 25℃에서 20분간 반응시켰다. 반응 후 0.8 mM N-succinyl-Ala-Ala-Ala-p-nitroanilide(Bachem Feinchemikalien AG, Bubebdorf, Switzerlan)를 1.0 mL 가하여 37℃에서 반응시킨 후 214 nm에서 흡광도를 측정하였으며 elastase 활성 억제능은 다음과 같이 계산하였다.
반응 후 100 μL dimethyl sulfoxide(DMSO) 용액 100 μL을 가하고 492 nm에서 20분 동안 2분 간격으로 흡광도를 측정하였으며 tyrosinase 활성 억제능은 다음과 같이 계산하였다.
상징액 200 μL에 0.67% thiobarbituric acid 200 μL를 첨가한 후 100℃의 항온 수조에서 10분간 반응시키고 냉각하여 532 nm에서 흡광도를 측정하였으며 malondialdehyde(MDA)을 표준 물질로 하여 정량하였다.
UVB 화장품 시료는 UVB 조사 3일 전부터 UVB 조사기간 동안 총 7일간 1일 3회에 걸쳐 크림 형태의 화장품 200 mg을 등 부위에 균일하게 도포하였다. 실험 종료 시점에서 12시간 절식시킨 실험동물을 diethyl ether로 마취시켜 희생시킨 후 피부를 절취하였다. 절취한 피부 조직은 0.
실험동물은 사육케이지(42×28 cm)를 이용해 실험실 온도 22～24℃, 상대습도 60±5%가 유지되며 밤낮 주기(12시간 light/12시간 dark)가 자동 조절 장치에 의해 조절되는 고려대학교 동물실에서 1주간 예비 사육으로 적응 후 본 실험에 이용하였다. 연구 그룹은 무작위 추출법에 의해 군당 5마리씩 4개군으로 분류하였다; 크림을 도포하지 않고 UVB을 차단한 군(No cream＋tape), 크림을 도포하고 UVB을 조사한 군(No cream), 흑마늘 추출물을 함유하지 않은 화장품을 도포하고 UVB을 조사한 군(Base cream), 흑마늘 추출물 함유한 화장품을 도포하고 UVB을 조사한 군(10% black garlic extract cream).
흑마늘 추출물은 실온에서 흑마늘을 증류수에 24시간 동안 교반하여 추출시킨 후 정제하고 15°brix로 만들어 사용하였다. 흑마늘 추출물 화장품은 에센스와 크림 2가지 타입으로 구현하였는데, 먼저 흑마늘 추출물 화장품 조성에 따른 각 재료를 75℃로 가열 용해시킨 다음 수상(water phase)에 유상(oil phase)을 첨가하면서 homomixer를 이용하여 5,000 rpm으로 10분간 혼합하여 제조하였다. 본 연구에 사용된 흑마늘 추출물 함유 화장품의 조성은 Table 1과 2에 나타내었다.
흑마늘 추출물은 실온에서 흑마늘을 증류수에 24시간 동안 교반하여 추출시킨 후 정제하고 15°brix로 만들어 사용하였다.
마늘은 구입 즉시 냉장 보관하였으며 박피하여 100 g씩 폴리에틸렌 필름으로 포장한 후 -70℃에서 보관하여 사용하였다. 흑마늘은 첨가물 없이 70℃에서 85～95%의 상대습도를 유지하면서 40일간 자연 숙성시켜 제조하였다. 흑마늘 추출물은 실온에서 흑마늘을 증류수에 24시간 동안 교반하여 추출시킨 후 정제하고 15°brix로 만들어 사용하였다.
대상 데이터
피부 투과율은 Sonavne 등(10)의 방법을 이용하였다. 5주령의 웅성 Sprague-Dawley(SD) 쥐를 이용하여 실험 전날 털을 제거한 후 diethyl ether로 마취하여 희생하고 피부를 절취하였다. 피부는 1.
마늘은 경상북도 의성 지역에서 생산된 1등급 마늘을 지역농협으로부터 구입하여 사용하였다. 마늘은 구입 즉시 냉장 보관하였으며 박피하여 100 g씩 폴리에틸렌 필름으로 포장한 후 -70℃에서 보관하여 사용하였다.
실험동물은 나라바이오텍(Seoul, Korea)에서 공급받은 6주령의 웅성 HRS/J hairless 마우스를 이용하였다. 실험동물은 사육케이지(42×28 cm)를 이용해 실험실 온도 22～24℃, 상대습도 60±5%가 유지되며 밤낮 주기(12시간 light/12시간 dark)가 자동 조절 장치에 의해 조절되는 고려대학교 동물실에서 1주간 예비 사육으로 적응 후 본 실험에 이용하였다.
실험동물은 사육케이지(42×28 cm)를 이용해 실험실 온도 22～24℃, 상대습도 60±5%가 유지되며 밤낮 주기(12시간 light/12시간 dark)가 자동 조절 장치에 의해 조절되는 고려대학교 동물실에서 1주간 예비 사육으로 적응 후 본 실험에 이용하였다.
데이터처리
Different letters indicate significant difference (p<0.05) among samples by Duncan's multiple range test.
결과는 SPSS ver 10.0(SPSS Inc., IL, USA)을 이용하여 통계 처리하였으며 모든 측정 항목에 대한 평균(mean)과 평균의 표준편차(standard deviation, SD)를 산출하였다. 산화스트레스 억제 효과 실험에서의 연구그룹 간의 유의성은 ANOVA test 후 구체적인 사후검증은 p<0.
산화스트레스 억제 효과 실험에서의 연구그룹 간의 유의성은 ANOVA test 후 구체적인 사후검증은 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 실시하였으며 그 외 실험에서 대조군(base formulation)과 실험군(10% black garlic extract formulation) 간의 유의성은 p<0.05 수준에서 t-test에 의해 검증하였다.
이론/모형
Tyrosinase 저해활성은 Mason와 Peterson(11)의 방법을 이용하여 측정하였다. 0.
과산화수소는 Marnett와 Ji(16)의 방법을 이용하여 측정하였다. 피부 조직액 100 μL에 반응액(250 μM ammonium ferrous sulphate, 100 μM xylenol orange, 100 μM sorbitol in 25 mM H2SO4) 0.
과산화지질 수준은 Quintanilha 등(15)의 방법에 따라 실시하였다. 피부 조직액 100 μL에 10% trichloroacetic acid 200 μL을 넣고 15분간 실온에서 방치한 후 4℃, 2,200 rpm에서 15분간 원심분리를 하였다.
광산화를 위한 UVB 조사는 MarqueleOliveira 등(13)의 방법을 이용하였다. UVB 조사 장치의 광원은 313 nm의 UVB를 방출하는 sunlamp를 이용하였으며 마우스를 UVB 조사용 케이지에 넣은 후 등 부위에 균등하게 188 mJ/cm2의 광량(0.
저해활성은 James 등(12)의 방법을 이용하여 측정하였다. 0.
피부 투과율은 Sonavne 등(10)의 방법을 이용하였다. 5주령의 웅성 Sprague-Dawley(SD) 쥐를 이용하여 실험 전날 털을 제거한 후 diethyl ether로 마취하여 희생하고 피부를 절취하였다.
환원형 글루타티온 함량 측정은 Tietz(14)의 방법에 따라 실시하였다. 피부 조직액에 동량의 5% sulfosalicylic acid를 첨가하고 4℃, 2,000 rpm에서 10분간 원심분리를 하였다.
성능/효과
그 결과 흑마늘 화장품은 대조 화장품에 비해 유의적으로 낮은 피부 투과율을 나타내었으며(p<0.05, p<0.01) 흑마늘 화장품은 대조 화장품에 비해 유의적으로 높은 tyrosinase(p<0.05, p<0.01, p<0.001)와 elasetase(p<0.01) 활성 억제능을 나타내었다.
또한 UVB로 증가된 피부조직 내 지질 과산화물과 과산화수소의 생성에 대해 대조 화장품에 비해 흑마늘 화장품은 더 높은 억제 경향을 나타내었다. 따라서 이러한 본 연구의 결과는 흑마늘이 기능성화장품 소재로의 가능성이 큼을 시사한다.
01) 활성 억제능을 나타내었다. 또한 UVB로 증가된 피부조직 내 지질 과산화물과 과산화수소의 생성에 대해 대조 화장품에 비해 흑마늘 화장품은 더 높은 억제 경향을 나타내었다. 따라서 이러한 본 연구의 결과는 흑마늘이 기능성화장품 소재로의 가능성이 큼을 시사한다.
지질과산화물과 마찬가지로 과산화수소는 UVB에 의해 유의적으로 증가되며(No cream＋tape: 13.01 mM/g vs. No cream: 19.37 mM/g) 화장품 도포로 유의적으로 생성이 억제되는데(p<0.05) 특히 흑마늘 화장품(14.40 mM/g)을 도포한 경우는 UVB를 차단된 경우와 통계적으로 유사한 수준을 나타내어 흑마늘 첨가에 의한 화장품의 과산화수소 생성 억제 작용이 강화됨을 나타내었다.
흑마늘 추출물을 함유한 경우 피부투과율이 저하되어 1시간 후에 투과액의 흡광도가 흑마늘 화장품(10% black garlic extract formulation)은 1.01이며 대조 화장품(base formulation)은 1.41로 대조 화장품이 유의적으로 높은 것으로 나타났다(p<0.01).
흑마늘 화장품은 대조 화장품에 비해 유의적으로 높은 elasetase 활성 억제능을 나타내었다(p<0.01).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
마늘이란?
마늘(Allium sativum L.)은 백합과(Lilliaceae) 파속(Allium)에 속하는 식물로서 식품의 맛과 건강을 증진시키는 대표적인 식품 중 하나이다. 마늘은 세계에서 우리나라가 가장 많은 양을 소비하는 우리나라의 대표적인 향신료로 국내 전체 농가의 약 1/3이 마늘을 재배하고 있으며 1년에 약 300,000톤이 재배되는 농가의 주력 상품이다(1).
마늘의 주요 생리활성에는 무엇이 있는가?
마늘은 세계에서 우리나라가 가장 많은 양을 소비하는 우리나라의 대표적인 향신료로 국내 전체 농가의 약 1/3이 마늘을 재배하고 있으며 1년에 약 300,000톤이 재배되는 농가의 주력 상품이다(1). 마늘에는 체내 신진대사를 촉진시키는 scordinine, 항암 및 혈전 생성의 예방 효과가 있는 ajoene 등이 있으며 마늘의 주요 생리활성으로는 항균, 항암, 항바이러스, 항산화, 면역 증강, 항응고 기능과 관련해서 성인병 예방, 간기능 회복, 피부 미용, 혈당 감소, 고지혈증 및 동맥경화증 개선 등이 보고되고 있다(2-4). 최근 이러한 마늘의 다양한 생리활성이 보고되면서 마늘에 대한 관심이 고조되고 있으며 마늘 소비가 급증하고 있다.
기능성화장품의 개발로 마늘은 어떤 가능성을 보이는가?
따라서 피부 친화적이고 안정적인 식물 추출물을 대상으로 화장품 기능성을 확인하는 연구의 중요성이 부각되고 있다. 마늘은 강력한 항산화 효과로 인해 혈액 순환을 촉진하고 피부의 탄력성을 부여하는 기능이 있어 기능성 화장품 소재로의 가능성을 보이고 있다(3,9). 따라서 본 연구는 국내에서 생산되는 토종 마늘을 이용하여 개선된 마늘 형태인 흑마늘을 제조하고, 이를 함유한 기능성화장품에 대한 연구를 통해 한국인의 피부에 맞는 고기능성 제품을 개발하는데 있어 기초 자료를 마련하고자 실시되었다.
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