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마테(Ilex paraguariensis) 추출물/분획물의 항산화능 및 타이로시네이즈 저해 활성

Antioxidative Effects and Tyrosinase Inhibitory Activities of Mate (Ilex paraguariensis) Extract/Fractions

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.41 no.4, 2015년, pp.391 - 400  

공봉주 (서울과학기술대학교 정밀화학과 화장품종합기술연구소) ,  김용재 (한성과학고등학교) ,  백지선 (한성과학고등학교) ,  이다빈 (한성과학고등학교) ,  이지원 (한성과학고등학교) ,  민나영 (한성과학고등학교) ,  김아영 (서울과학기술대학교 정밀화학과 화장품종합기술연구소) ,  박수남 (서울과학기술대학교 정밀화학과 화장품종합기술연구소)

초록
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본 연구에서는 마테(Ilex paraguariensis)로부터 50% 에탄올 추출물, 에틸아세테이트 분획물 및 아글리콘 분획물을 제조하였고 이들 추출물/분획물에 대하여 항산화능을 평가하였다. 추출물 및 분획물의 수율은 건조분말 당 각각 32.0, 4.48 및 0.82%를 나타냈다. 1,1-Phenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼 시험법을 이용한 자유 라디칼 소거 활성과 루미놀 발광법을 이용한 총 항산화능을 평가하였다. 50% 에탄올 추출물, 에틸아세테이트 분획물 및 아글리콘 분획물의 라디칼 소거활성($FSC_{50}$)은 각각 8.83, 5.84 및 $6.05{\mu}g/mL$이었다. 추출물 및 분획물의 총항산화능($OSC_{50}$)은 모든 추출물이 비교 대조군으로 사용한 L-ascorbic acid ($1.72{\mu}g/mL$)과 유사한 항산화능을 나타냈으며. 50% 에탄올 추출물의 경우 $OSC_{50}$$1.03{\mu}g/mL$로 활성이 가장 큰 것으로 평가되었다. $^1O_2$로 유도된 세포 손상에 대한 보호 효과 실험에서 모든 추출물은 $10{\mu}g/mL$ 농도에서 비교 대조군인 (+)-${\alpha}$-tocopherol과 유의적으로 큰 세포 보호 활성(${\tau}_{50}$)을 나타내었다. 특히 아글리콘 분획물은 10 및 $50{\mu}g/mL$ 농도에서의 세포 보호 효과가 (+)-${\alpha}$-tocopherol 보다 약 5배나 크게 나타났다. 에틸아세테이트 분획과 아글리콘 분획의 tyrosinase에 대한 저해 효과는 미백제로 알려진 알부틴과 유사하였다. 이상의 결과들은 마테 추출물이 항산화항노화 화장품 원료로서 응용 가능성이 있음을 시사한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the present study, 50% ethanol extract, the ethyl acetate and aglycone fraction were prepared from mate (Ilex paraguariensis) and their antioxidative ability was evaluated. The yields of extract and fractions were 32.0, 4.48 and 0.82% per dried powder, respectively. Free radical scavenging activi...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 마테 추출물 및 분획물들에 대하여 free radical 소거활성, Fe3+-EDTA/H2O2 계에서 생성된 활성산소종에 대한 총항산화능, 1O2으로 유도된 세포 손상에 대한 세포 보호효과를 측정하였으며, tyrosinase 및 elastase 저해 활성도 측정하여 마테 추출물이 항산화 또는 미백 및 주름 등의 항노화 화장품 소재로서의 응용 가능성이 있는지를 알아보고자 하였다.
  • 또한 에틸아세테이트 분획 파우더 일부를 산 가수분해 반응을 이용하여 당을 제거시키고자 하였다. 에틸아세테이트 분획 파우더 일정량에 H2SO4 및 아세톤 용액을 넣고, 4h동안 중탕 가열하면서 환류 ⋅ 냉각시켰다.
  • 루미놀은 활성산소에 의해 산화되어 높은 에너지의 들뜬 상태로 되고 이어 바닥 상태로 떨어지게 되면서 발광 (420 ∼ 450 nm)하는 특성을 가지는 물질로써, 본 연구에서는 Fe3+-EDTA/H2O2 계를 이용하여 활성산소를 발생시키고 이것에 의한 루미놀의 화학적 발광 정도를 통해 시료의 활성산소 소거 능력을 확인하고자 하였다.
  • 따라서 이들 활성산소를 소거시키고, 이들 ROS에 의한 피부 손상을 감소시킬 수 있는 항산화제의 개발에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다. 본 연구실에서도 광노화를 억제할 목적으로 피부 항산화 방어망 구축에 적합한 항산화 소재들을 천연 식물 추출물로부터 개발하고자 하는 연구들을 계속해오고 있다. 또한 활성소재의 안정화 및 효능 증대를 위한 피부흡수증진 시스템 개발 연구도 지속해오고 있다[12,13].
  • 본 연구에서는 몇 가지 항산화 활성 평가를 통해 마테 추출물 또는 분획물이 활성산소종에 대한 우수한 항산화 활성을 확인하였다. 특히 아글리콘 분획물은 세포 수준에서의 항산화능 평가에서 매우 큰 세포 보호 효과를 갖는 것으로 평가되었다.
  • 본 연구에서는 주로 건강음료로 이용되는 마테로부터 화장품에의 활용 가능성 확인하기 위해 몇 가지 추출물을 제조하고 이에 대한 항산화 및 미백 활성을 측정하였다.
  •  1O2은 광증감 반응 (photosesitization)의 주생성물로 알려지며 가장 반응성이 큰 활성산소로 세포막에 침투하여 인지질 및 세포 구성성분들의 자동산화반응을 개시하여 세포막 파괴 및 세포 손상을 야기하게 된다. 본 연구에서는 토끼 적혈구를 이용하여 1O2으로부터의 세포보호 효과를 확인하고자 하였다. 광증감제로써 rose-bengal을 사용하여 1O2을 발생시키고, 적혈구 세포의 용혈 정도를 통해 이를 판단하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
마테는 무엇인가? 마테(Ilex paraguayensis)는 감탕나무과의 상록 소교목으로 남아메리카의 파라과이나 브라질에 주로 분포 한다. 마테는 주로 건조시킨 잎과 줄기를 우려내어 차나 음료로 이용된다.
과잉 ROS에 의한 산화적 스트레스는 피부에 어떤 영향을 주는가? 과잉의 ROS로 유도된 피부의 산화적 스트레스는 세포 성분들에 대한 손상을 야기시킨다. 지질 과산화, 단백질 산화, 탄력 섬유인 콜라겐과 엘라스틴의 사슬 절단 및 비정상적인 교차결합, 히아루론산 사슬의 절단, 멜라닌 생성반응 촉진, DNA 산화와 같은 생체 구성 성분들의 손상이 일어난다. 결국에는 탄력감소, 주름살 및 기미⋅주근깨 등으로 특징지워지는 피부노화가 가속화된다[8-11].
피부의 항산화 방어망은 무엇으로 구성되어 있는가? 피부에는 항산화제들로 구성된 항산화 방어망이 발달되어 ROS에 대항하여 피부 세포 및 조직을 보호한다. Superoxide dismutase, catalase 및 glutathione peroxidase와 같은 항산화효소와 α-토코페롤, 아스코르브산, 카로티노이드 등의 비효소적 항산화 물질들이 피부 항산화 방어망을 구축하고 있다[7]. 그러나 계속된 자외선에의 노출로 생성된 과잉의 ROS는 실질적으로 피부의 효소 및 비효소적 항산화 방어를 위태롭게 한다.
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참고문헌 (21)

  1. K. Scharffetter-Kochanek, M. Wlaschek, K. Briviba, and H. Sies, Singlet oxygen induces collagenase expression in human skin fibroblasts, FEBS Lett., 331, 304 (1993). 

  2. M. Wlaschek, K. Briviba, G. P. Stricklin, H. Sies, and K. Scharffetter-Kochanek, Singlet oxygen may mediate the ultraviolet A induced synthesis of intestitial collagenase, J. Invest. Dermatol., 104, 194 (1995). 

  3. S. N. Park, Skin aging and antioxidant, J. Soc. Cosmet. Scientists Korea, 23(3), 75 (1997). 

  4. S. N. Park, Antioxidative properties of baicalein, component from Scutellaria baicalensis Georgi and its application to cosmetics (I), J. Korean Ind. Eng. Chem., 14(5), 657 (2003). 

  5. S. N. Park, Effect of natural products on skin cells: action and suppression of reactive oxygen species, J. Soc. Cosmet. Scientists Korea, 25(2), 77 (1999). 

  6. H. Masaki, Role of antioxidants in the skin: antiaging effects, J. Dermatol. Sci., 58, 85 (2010). 

  7. H. M. Chiang, H. C. Chen, H. H. Chiu, C. W. Chen, S. M. Wang, and K. C. Wen, Neonauclea reticulata (Havil.) Merr stimulates skin regeneration after UVB exposure via ROS scavenging and modulation of the MAPK/MMPs/collagen pathway, Evid. Based Complement. Alternat. Med., 2013, 9 (2013). 

  8. D. Bagchi, M. Bagchi, E. A. Hassoun, and S. J. Stohs, In vitro and in vivo generation of reactive oxygen species, DNA damage and lactate dehydrogenase leakage by selected pesticides, Toxicology, 104, 129 (1995). 

  9. M. Iwata, T. Corn, S. Iwata, M. A. Everett, B. B. Fuller, The relationship between tyrosinase activity and skin color in human foreskins, J. Invest. Dermatol., 95, 9 (1990). 

  10. K. Kameyama, T. Takemura, Y. Hamada, C. Sakai, S. Kondoh, S. Nishi-yama, Pigment production in murine melanoma cells is regulated by tyrosinase, tyrosinase- related protein 1 (TRP), dopachrome tautomerase (TRP 2) and a melanogenic inhibitor, J. Invest. Dermatol. 100, 126 (1993). 

  11. S. A. Park, J. H. Ha, and S. N. Park, Antioxidative activity and component analysis of Broussonetia kazinoki SIEB extracts, Appl. Chem. Eng., 24(2), 177 (2013). 

  12. S. N. Park, S. Y. Kim, G. N. Lim, N. R. Jo, and M. H. Lee, In vitro skin permeation and cellular protective effects of flavonoids isoplated from Suaeda asparagoides extracts, J. Ind. Eng. Chem., 18(2), 680 (2012). 

  13. N. R. Jo, H. A. Gu, S. A. Park, S. B. Han, and S. N. Park, Cellular protective effect and liposome formulation for enhanced transdermal delivery of isoquercitrin, J. Soc. Cosmet. Scientists Korea, 38(2), 103 (2012). 

  14. D. P. Arari, W. Bartchewsky, T. W. Dos Santos, K. Oliveira, A. Funck, J. Pedrazzoli, M. F. F. De Souza, M, J. Saad, D. H. M. Bastos, A. Gambero, P. O. Carvalho, M. L. Ribeiro, Antiobesity effects of yerba mate extract (Ilex paraguariensis) in high-fat dietinduced obese mice, Obesity, 17, 2127 (2009). 

  15. D. P. Arari, W. Bartchewsky, T. W. Dos Santos, K. Oliveira, C. Oliveira, E. Gotardo, J. Pedrazzoli, A. Gambero, L. F. C. Ferraz, P. O. Carvalho, M. L. Ribeiro, Anti-inflammatory effects of yerba mate extract (Ilex paraguariensis) ameliorate insulin resistance in mice with high fat diet-induced obesity, Mol Cell Endocrinol, 335(2), 110 (2011). 

  16. G. Gosmann, A. G. Barlette, T. Dhamer, D. P. Arcari, J. C. Santos, E. R. de Camargo, S. Acedo, A. Gambero, S. C. B. Gnoatto, and M. L. Ribeiro, Phenolic acompounds from mate (Ilex paraguariensis) inhibit adipogenesis in 3T3-L1 preadipocytes, Plant Foods Hum Nutr, 67, 156 (2012). 

  17. E. G. Mejia, Y. S. Song, C. I. Heck, and M. Ramirez-Mares, Yerba mate tea (Ilex paraguariensis): phenolics, antioxidant capacity and in vitro inhibition of colon cancer cell proliperation, J. Funct. Foods, 2, 23 (2010). 

  18. D. D. Miranda, D. P. Arcari, J. Pedrazzoli, P. D. O. Carvalho, S. M. Cerutti, D. H. Bastos, and M. L. Ribeiro, Protective effects of mate tea (Ilex paraguariensis) on $H_2O_2$ -induced DNA damage and DNA repair in mice, Mutagenesis, 23(4), 261 (2008). 

  19. R. L. Matsumoto, D. H. Bastos, S. Mendonca, V. S. Nunes, W. Bartchewsky Jr, M. L. Ribeiro, and P. de Oliveira Carvalho, Effects of mate tea (Ilex paraguariensis) ingestion on mRNA expression of antioxidant enzymes, lipid peroxidation, and total antioxidant status in healthy young women, J. Agricult. Food Chem., 57(5), 1775 (2009). 

  20. R. Harris, E. Lecumberri, I. Mateos-Aparicio, M. Mengibar, and A. Heras, Chitosan nanoparticles and microspheres for the encapsulation of natural antioxidants extracted from Ilex paraguariensis, Carbohydr. Polym., 84(2), 803 (2011). 

  21. H. J. Yang, B. R. Won, Y. J. Lim, S. K. Yoon, D. H. Ji, J. Y. Choi, S. J. Han, C. W. Lee, and S. N. Park, Antioxidative activity, component analysis, and anti-elastase effect of Aspalathus linearis extract, J. Soc. Cosmet. Scientists Korea, 33(4), 251 (2007). 

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