본 연구에서는 총 페놀성 화합물 함량(2,465 mg/100 g)을 나타낸 가지 외피 에탄올 추출물의 in vitro 항산화 및 미백 효과를 알아보기 위해 다양한 연구를 진행하였다. 가지 외피 에탄올 추출물의 ABTS radical 소거활성과 FRAP assay결과 농도 의존적인 항산화 활성이 나타났으며 더불어 높은 세포 지질 과산화 억제활성을 보여주었다. 또한 가지 외피 에탄올 추출물의 자외선 흡수도를 측정한 결과 UV-A(320-400 nm)와 UV-B(290-320 nm)영역을 일정 수준 이상의 흡수 경향을 나타냈으며, 특히 UV-B(290-320 nm)영역에서 높은 흡수도를 보여주었다. 최종적으로, 미백효능을 알아보기 위해 mushroomtyrosinase 및 세포 내 멜라닌 함량 저해효과를 측정한 결과 모두 농도 의존적인 저해 효과를 보여주었다. 결국 본 연구결과를 종합해 볼 때 chlorogenic acid를 포함하여 다양한 페놀성 화합물을 함유한 가지 외피 에탄올 추출물은 in vitro 항산화 및 미백 효과를 가지는 기능성화장품 소재로서의 활용 가능성이 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 총 페놀성 화합물 함량(2,465 mg/100 g)을 나타낸 가지 외피 에탄올 추출물의 in vitro 항산화 및 미백 효과를 알아보기 위해 다양한 연구를 진행하였다. 가지 외피 에탄올 추출물의 ABTS radical 소거활성과 FRAP assay결과 농도 의존적인 항산화 활성이 나타났으며 더불어 높은 세포 지질 과산화 억제활성을 보여주었다. 또한 가지 외피 에탄올 추출물의 자외선 흡수도를 측정한 결과 UV-A(320-400 nm)와 UV-B(290-320 nm)영역을 일정 수준 이상의 흡수 경향을 나타냈으며, 특히 UV-B(290-320 nm)영역에서 높은 흡수도를 보여주었다. 최종적으로, 미백효능을 알아보기 위해 mushroom tyrosinase 및 세포 내 멜라닌 함량 저해효과를 측정한 결과 모두 농도 의존적인 저해 효과를 보여주었다. 결국 본 연구결과를 종합해 볼 때 chlorogenic acid를 포함하여 다양한 페놀성 화합물을 함유한 가지 외피 에탄올 추출물은 in vitro 항산화 및 미백 효과를 가지는 기능성화장품 소재로서의 활용 가능성이 있을 것으로 판단된다.
We investigated the in vitro antioxidant and antimelanogenesis effects of ethanol extracts from eggplant (Solanum melongena L.) peels. The total phenolics and chlorogenic acid in ethanol extracts were 2,465 mg/100 g and 2.08 mg/100 g, respectively. ABTS radical scavenging activity, ferric reducing/a...
We investigated the in vitro antioxidant and antimelanogenesis effects of ethanol extracts from eggplant (Solanum melongena L.) peels. The total phenolics and chlorogenic acid in ethanol extracts were 2,465 mg/100 g and 2.08 mg/100 g, respectively. ABTS radical scavenging activity, ferric reducing/antioxidant power assay, and malondialdehyde (MDA) inhibitory effect of the extracts increased in a dose-dependent manner. In addition, the extracts generally showed strong UV absorption in the range of UV-B (290-320 nm). The $IC_{50}$ of mushroom tyrosinase inhibitory activity of ethanol extracts from eggplant peels was 870 ${\mu}g/mL$. Importantly, the melanin syntheses of B16/F10 melanoma cells were decreased by extracts in a concentration-dependent manner. Overall, these results suggest that eggplant peels can be potentially applied as a anti-melanogenic agent as well as an antioxidant resource.
We investigated the in vitro antioxidant and antimelanogenesis effects of ethanol extracts from eggplant (Solanum melongena L.) peels. The total phenolics and chlorogenic acid in ethanol extracts were 2,465 mg/100 g and 2.08 mg/100 g, respectively. ABTS radical scavenging activity, ferric reducing/antioxidant power assay, and malondialdehyde (MDA) inhibitory effect of the extracts increased in a dose-dependent manner. In addition, the extracts generally showed strong UV absorption in the range of UV-B (290-320 nm). The $IC_{50}$ of mushroom tyrosinase inhibitory activity of ethanol extracts from eggplant peels was 870 ${\mu}g/mL$. Importantly, the melanin syntheses of B16/F10 melanoma cells were decreased by extracts in a concentration-dependent manner. Overall, these results suggest that eggplant peels can be potentially applied as a anti-melanogenic agent as well as an antioxidant resource.
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문제 정의
세포막을 구성하고 있는 지질성분은 산화적 스트레스에 취약한 특성을 가지고 있으며, 세포막 손상 및 기타 단백질 손상과도 관계가 있다고 알려져 있다(25). 따라서 본 연구에서는 가지 외피 에탄올 추출물의 마우스 뇌 세포막 지질과산화 억제 활성을 살펴보았다. 가지 외피 에탄올 추출물을 이용한 지질 과산화 억제 활성의 결과는 Fig.
따라서 본 연구에서는 국내산 가지 외피 에탄올 추출물을 활용하여 2,2'-azino-bis (3-ethylbenz-thiazoline-6-sulfonic acid)(ABTS), ferric reducing/antioxidant power(FRAP) 및 malondialdehyde (MDA) inhibitory effect와 같은 in vitro 항산화 활성을 우선 연구 하였고, 더불어 UV 차단 효과를 확인하였다. 또한, tyrosinase 및 melanogenesis inhibitory assay와 같은 미백효과 실험을 실시하여 가지 외피의 기능성화장품 소재로서의 응용가능성을 살펴보고자 하였다.
멜라닌은 자외선 등으로부터 피부를 보호하는 역할을 하지만 이의 과다 생성은 기미, 주근깨, 검버섯, 피부암 등의 질환을 유발한다. 본 연구에서는 멜라닌 생성세포인 B16/F10 melanoma cell line을 이용하여 가지 외피 에탄올 추출물이 세포 수준에서 멜라닌 합성에 미치는 영향을 연구하였다. B16/F10 melanoma 세포 배양에서 기본배지만을 사용한 것을 control로 하고 1 µM의 α-MSH만을 첨가한 것, positive control로서의 arbutin을 첨가한 것, 그리고 가지 외피 에탄올 추출물을 농도별로 첨가하였을 때 멜라닌 합성의 저해 정도를 측정한 결과는 Fig.
본 연구에서는 총 페놀성 화합물 함량(2,465 mg/100 g)을 나타낸 가지 외피 에탄올 추출물의 in vitro 항산화 및 미백 효과를 알아보기 위해 다양한 연구를 진행하였다. 가지 외피 에탄올 추출물의 ABTS radical 소거활성과 FRAP assay결과 농도 의존적인 항산화 활성이 나타났으며 더불어 높은 세포 지질 과산화 억제 활성을 보여주었다.
Han과 Jung(21)은 활성산소와 같은 유해 인자를 제거하는 것은 자외선에 의한 피부색소형성을 막을수 있으며, 항산화 효과를 가지는 식물은 미백에 관련한 tyrosinase 효소를 억제할 수 있는 유효 성분이 다량 포함되어 있을 것으로 보고하였다. 이에 따라본 연구에서는 가지 외피 에탄올 추출물이 가지고 있는 항산화 활성을 평가하고자 하였다. 가지 외피 에탄올 추출물을 통한 ABTS radical 소거활성 결과는 Fig.
제안 방법
가지 외피 에탄올 추출물의 chlorogenic acid 함량 분석을 위한 시료 추출은 시료 2 g에 용매 100 mL를 넣어 2시간동안 환류냉각 추출한 후 100 mL volumetric flask에 정용하여 0.45 µm membrane filter로 여과한 다음 HPLC(U3000, Dionex, CA, USA)로분석하였다.
따라서 본 연구에서는 국내산 가지 외피 에탄올 추출물을 활용하여 2,2'-azino-bis (3-ethylbenz-thiazoline-6-sulfonic acid)(ABTS), ferric reducing/antioxidant power(FRAP) 및 malondialdehyde (MDA) inhibitory effect와 같은 in vitro 항산화 활성을 우선 연구 하였고, 더불어 UV 차단 효과를 확인하였다.
자외선 또는 reactive oxygen species(ROS)등과 같은 주변 환경 등의 영향으로 tyrosinase가 활성을 갖게 되면 tyrosinase 또는 DOPA(3,4-dihydroxy phenylalanine)가 중간생성 단계인 DOPA chrome의 생성경로를 거쳐 자동산화 반응에 의해 멜라닌 고분자로 변화한다(27). 본 실험은 L-tyrosinase를 기질로 하여 중간 단계인 DOPA chrome의 생성여부를 흡광도를 측정하여 tyrosinase inhibitory effect(%)로 나타내었다. 가지 외피 에탄올 추출물을 이용하여 mushroom tyrosinase 저해효과를 측정한 결과는 Fig.
분석조건 columm은 Shiseido C18(4.6 mm×250 mm, 5 µm, Tokyo, Japan)을 사용하였고 이동상은 0.01 M potassium phosphate monobasic pH 3.0(A)와 methanol(B)을 사용하였으며, 0-80% B 용매를 liner gradient로 30분 동안 분석하였다.
수세가 끝난 배양액은 2,000 rpm에서 5분간 원심분리 하여 상등액을 제거하고, 물에 불용성을 나타 내는 멜라닌의 액화를 일으키기 위하여 1 N NaOH 200 µL를 가하고 80℃에서 20분간 끓여 멜라닌을 완전히 녹인 후 96 well plate에 100 µL를 옮기고 405 nm에서 흡광도를 측정하여 α-MSH만을 첨가하였을 때와 저해제인 arbutin과 가지 외피 에탄올 추출물을 첨가하였을 때 나타내는 melanin 합성의 상대적 변화량을 조사하였다(18).
증류수에 검색시료를 녹여 UV-spectrophotometer를 이용하여 200-500 m에서의 흡수도를 측정하였다(17).
이 혼합 용액을 23℃에서 2시간 동안 정치한 후 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도는 gallic acid를 이용하여 작성된 검량선으로 총 페놀화합물 함량을 계산하였다(14).
대상 데이터
본 실험에서 시용한 B16/F10 melanoma 세포(CRL-6475M, ATCC, Manassas, VA, USA)는 25 mM HEPES, 25 mM sodium bicarbonate, 10% fetal bovine serum, 50 units/mL penicillin 및 100 µg/mL streptomycin이 포한된 Dulbecco’s modified Eagle medium(DMEM) 배지를 배양액으로 하여 37℃, 5% CO2 조건의 배양기에서 배양하였다.
본 연구에 사용된 국내산 가지(Solanum melongena L.)는 광주 광역시 소재의 행복농장에서 2011년 7월경에 수확한 것을 구입·사용하였다.
연구에 활용된 시약으로 Folin & Ciocalteau’s phenol reagent, 2,4,6-tri(2-pyridyl)-1,3,5-triazine(TPTZ) solution, α-melanocyte stimulating hormone(α-MSH), 2,2'-azobis-(2-amidinopropane)hydrochloride(AAPH), arbutin, ABTS 및 기타 시약은 Sigma 사(St Louis, MO, USA)제품을 구입하여 사용하였다.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복 실시하여 mean±SD로 나타내었으며, 각평균값에 대한 검증은 SAS version 6.12(SAS Institute, Cary, NC, USA)를 이용하여 평균과 표준오차, Newman-Keul’s multiple range tests로 평균값들에 대해 유의성을 검정하였다.
성능/효과
α-MSH를 처리한 경우 B16/F10 melanoma 세포에 의해 생성된 멜라닌 함량은 control에 비해서 약 20% 증가하였으며, 가지 외피의 에탄올 추출물을 12, 25, 50 µg/mL를 농도별로 처리하여 멜라닌 합성 억제를 확인한 결과 농도의존적인 멜라닌 색소 생성 저해가 나타났다.
3와 같다. 가지 외피 에탄올 추출물은 UV-A 와 UV-B 영역 모두 자외선 흡수도가 높았으며, 이상의 결과로 미루어 가지 외피 에탄올 추출물을 피부에 도포 시 UV-A와 UV-B의 넓은 영역에서의 자외선 차단 효과를 기대할 수 있는 것으로 판단된다. Hwang 등(20)은 백삼에 함유된 활성 성분 중에서 cinnamic acid는 UV-B 영역에서 가장 특징적인 흡수를 나타내고, 홍삼의 특이성분인 maltol 역시 UV-B 영역의 자외선을 흡수하였다고 보고하였다.
본 연구에서는 총 페놀성 화합물 함량(2,465 mg/100 g)을 나타낸 가지 외피 에탄올 추출물의 in vitro 항산화 및 미백 효과를 알아보기 위해 다양한 연구를 진행하였다. 가지 외피 에탄올 추출물의 ABTS radical 소거활성과 FRAP assay결과 농도 의존적인 항산화 활성이 나타났으며 더불어 높은 세포 지질 과산화 억제 활성을 보여주었다. 또한 가지 외피 에탄올 추출물의 자외선 흡수도를 측정한 결과 UV-A(320-400 nm)와 UV-B(290-320 nm)영역을 일정 수준 이상의 흡수 경향을 나타냈으며, 특히 UV-B(290-320 nm)영역에서 높은 흡수도를 보여주었다.
가지 외피 에탄올 추출물의 농도가 250 µg/mL에서 1000 µg/mL로 증가함에 따라 농도 의존적으로 tyrosinase 저해효과가 증가하는 것으로 나타났다.
가지 외피 에탄올 추출물의 농도가 증가함에 따라 저해 활성이 증가하는 것으로 나타났고, 62 µg/mL 이상의 농도에서는 약 60%의 MDA 저해활성을 나타내었다.
1에서 나타낸 바와 같다. 가지 외피의 총 페놀성 화합물 함량을 측정한 결과 2,465 mg/100 g으로 높게 나타났으며, 주요 페놀성 화합물인 chlorogenic acid의 함량은 2.08 mg/100 g로나타났다. 가지 외피 에탄올 추출물에 존재하고 있는 chlorogenic acid와 같은 페놀성 화합물은 천연물에 많이 함유되어 있는 성분으로 이들의 주요 역할은 자유라디칼을 소거하는 것이라는 연구가 많이 보고되고 있으며, 이러한 페놀성 화합물인 플라보노이드나 페놀산 및 안토시아닌 등의 총량인 총 페놀성 화합물 함량은 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) radical 소거활성과 같은 항산화 활성에 중요한 인자로 작용한다(19).
가지 외피 에탄올 추출물의 ABTS radical 소거활성과 FRAP assay결과 농도 의존적인 항산화 활성이 나타났으며 더불어 높은 세포 지질 과산화 억제 활성을 보여주었다. 또한 가지 외피 에탄올 추출물의 자외선 흡수도를 측정한 결과 UV-A(320-400 nm)와 UV-B(290-320 nm)영역을 일정 수준 이상의 흡수 경향을 나타냈으며, 특히 UV-B(290-320 nm)영역에서 높은 흡수도를 보여주었다. 최종적으로, 미백효능을 알아보기 위해 mushroom tyrosinase 및 세포 내 멜라닌 함량 저해효과를 측정한 결과 모두 농도 의존적인 저해 효과를 보여주었다.
Jeong 등(22)은 리치 과피를 이용한 메탄올 추출 물로부터 ABTS radical 소거 활성을 측정한 결과 5000 µg/mL에서 50%에 가까운 radical 소거활성이 나타난다고 보고하였다. 이는 본 실험과 비교하였을 때 가지 외피 추출물은 리치 과피에 비해 항산화 활성이 상대적으로 우수한 것으로 판단된다.
또한 페놀성 화합물의 한 종류인 chlorogenic acid를 포함하는 물질이 멜라닌의 합성을 억제하는데 효과가 있다고 보고하였다(31). 이러한 결과를 종합해 볼 때 총 페놀성 화합물 함량 및 항산화 활성은 멜라닌 생성 억제와 높은 연관성이 있는 것으로 유추되며, 이는 가지 외피에 다량 존재하고 있는 페놀성 생리활성 물질들로부터 기인한 것으로 판단된다.
또한 가지 외피 에탄올 추출물의 자외선 흡수도를 측정한 결과 UV-A(320-400 nm)와 UV-B(290-320 nm)영역을 일정 수준 이상의 흡수 경향을 나타냈으며, 특히 UV-B(290-320 nm)영역에서 높은 흡수도를 보여주었다. 최종적으로, 미백효능을 알아보기 위해 mushroom tyrosinase 및 세포 내 멜라닌 함량 저해효과를 측정한 결과 모두 농도 의존적인 저해 효과를 보여주었다. 결국 본 연구결과를 종합해 볼 때 chlorogenic acid를 포함하여 다양한 페놀성 화합물을 함유한 가지 외피 에탄올 추출물은 in vitro 항산화 및 미백 효과를 가지는 기능성화장품 소재로서의 활용 가능성이 있을 것으로 판단된다.
추출물의 농도가 125 µg/mL에서 5000 µg/mL로 증가함에 따라 흡광도가 농도 의존적으로 증가하는 것으로 나타났다.
추출물의 농도가 증가함에 따라 소거활성이 크게 증가하는 경향이 나타났으며 , 특히 농도 2500 µg/mL에서는 99% 이상으로 positive control로 사용된 vitamin C(1000 µg/mL)에 가까운 ABTS radical 소거 활성을 나타내었다.
후속연구
최종적으로, 미백효능을 알아보기 위해 mushroom tyrosinase 및 세포 내 멜라닌 함량 저해효과를 측정한 결과 모두 농도 의존적인 저해 효과를 보여주었다. 결국 본 연구결과를 종합해 볼 때 chlorogenic acid를 포함하여 다양한 페놀성 화합물을 함유한 가지 외피 에탄올 추출물은 in vitro 항산화 및 미백 효과를 가지는 기능성화장품 소재로서의 활용 가능성이 있을 것으로 판단된다.
Osawa(24)은 식물로부터 추출된 페놀성 화합물은 항산화능을 포함한 다양한 생물학적 효능을 나타낸다고 보고하였으며 이들의 효능은 주로 산화ㆍ환원력에 의한 것이라고 보고하였다. 이는 가지 외피로부터 다양한 생리활성 물질들을 좀 더 효율적으로 추출함으로써 향후기능성 식품 및 미백 관련 향장산업 소재화 등으로의 활용가능성이 높아질 것으로 판단된다.
Hwang 등(20)은 백삼과 홍삼의 주요 페놀성 성분인 cinnamic acid 및 quercetin은 tyrosinase 저해활성을 가지고 있으며, 특히 tyrosinase 활성에 의한 세포내 melanin 함량을 저해시키는 효능을 가지고 있다고 보고하였다. 이는 천연 식품 자원에 존재하는 다양한 페놀성 화합물들이 미백 활성을 유도하는 것으로 판단되며, 본 연구를 통해 주요 페놀성 화합물로서 chlorogenic acid를 포함한 가지 외피 또한 향장 및 관련 산업소재로서의 활용 가능성이 기대된다.
Hwang 등(20)은 백삼에 함유된 활성 성분 중에서 cinnamic acid는 UV-B 영역에서 가장 특징적인 흡수를 나타내고, 홍삼의 특이성분인 maltol 역시 UV-B 영역의 자외선을 흡수하였다고 보고하였다. 이는 천연의 식물에 존재하고 있는 페놀성 화합물들은 자외선을 흡수하는 영역이 상대적으로 다르다는 것을 알 수 있으며, 좀 더 구체적인 UV 차단 기작을 확인하기 위해 향후 본 연구에서 확인된 chlorogenic acid의 분리ㆍ정제를 통한 연구가 필요하다고 판단된다.
이는 positive control로 사용된 산화방지제 catechin 50 µg/mL와 유사한 MDA 저해 활성을 보여주었다. 항산화 활성에 관련한 본 연구결과를 종합해 볼 때 chlorogenic acid 및 다양한 페놀성 화합물을 함유한 가지 외피 추출물은 항산화 및 산화적 스트레스로 인한 지질의 과산화 억제효과를 나타내는 기능성 산업 소재로서의 활용 가치가 높다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
노화란 무엇인가?
현대 사회의 눈부신 발달과 더불어 생체조직의 노화를 비롯한 퇴행성 신경질환이 사회적인 문제로까지 크게 대두되고 있다. 노화란 세포와 신체 조직 전 기관에 걸쳐 일어나는 기능적, 구조적, 생화학적 변화라 할 수 있다. 인간의 피부는 시간이 지남에 따라 호르몬 분비가 감소하고, 면역 세포의 기능과 활성이 저하 되어 생체 구성 단백질들의 생합성이 줄어들게 되어 생기는 내인성 노화(intrinsic aging)와 외적으로 오염된 공기와 약물, 자외 선에 의한 광노화(photo aging)에 의해 피부가 얇아지며, 주름이 증가되고, 탄력이 감소될 뿐만 아니라, 기미, 주근깨 및 검버섯이 증가하게 된다(1,2).
내인성 노화는 어떻게 생기는가?
노화란 세포와 신체 조직 전 기관에 걸쳐 일어나는 기능적, 구조적, 생화학적 변화라 할 수 있다. 인간의 피부는 시간이 지남에 따라 호르몬 분비가 감소하고, 면역 세포의 기능과 활성이 저하 되어 생체 구성 단백질들의 생합성이 줄어들게 되어 생기는 내인성 노화(intrinsic aging)와 외적으로 오염된 공기와 약물, 자외 선에 의한 광노화(photo aging)에 의해 피부가 얇아지며, 주름이 증가되고, 탄력이 감소될 뿐만 아니라, 기미, 주근깨 및 검버섯이 증가하게 된다(1,2).
일상적으로 흔히 접할 수 있는 천연의 식물성 식품 소재를 활용한 기능성 화장품 개발이 필요한 이유는 무엇인가?
현재 화장품 소재 중 많은 부분이 천연물 소재에서 멜라닌 생성을 억제하기 위한 tyrosinase 저해제를 분리 정제하여 개발하는 것이 주를 이루고 있으며, 특히 한방생약에서 추출되는 것이 주를 이루고 있다. 한방 생약은 과거 수백 년 동안 동양에서 오랫동안 사용되어졌던 것이 대부분으로 어느 정도 약효가 인정된 것들이 많다(5,6). 그러나 이러한 한방 생약의 경우 원료 수급이 불안정하고 가격이 높기 때문에 문제가 되고 있다. 따라서 우리가 일상적으로 흔히 접할 수 있는 천연의 식물성 식품 소재를 활용한 기능성 화장품 개발이 필요한 실정이다.
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