[논문]회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물의 피부개선 효과에 관한 연구

송행선; 장혜인

doi:10.15230/scsk.2016.42.4.351

회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물의 피부개선 효과에 관한 연구
Study on the Effects of the Extracts from Sophora Japonica L. Flowers, Fruits and Branches on Improvements in Skin Condition 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.42 no.4, 2016년, pp.351 - 358

송행선 (세명대학교 한방화장품과학과) , 장혜인 (세명대학교 한방화장품과학과)

초록
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본 연구에서는 Sophora japonica L. (S. japonica)학명의 콩과 식물 낙엽교목인 회화나무의 꽃, 열매, 가지 에탄올 추출물의 총 폴리페놀 함량 및 l,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl (DPPH) 라디칼 소거능 측정, 티로시나제 활성 저해력 측정 및 porcine pancreatic elastase (PPE) 저해력 측정을 통하여 기능성 화장품 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다. 그 결과 총 폴리페놀 함량은 평균 각각 261.37 mg/g, 187.49 mg/g, 81.26 mg/g이며, DPPH 라디칼 소거능을 조사한 결과 50~1,000 mg/L 농도에서 회화나무 꽃 추출물은$17.68{\pm}1.59{\sim}51.40{\pm}1.04%$, 열매 추출물은 $27.48{\pm}0.22{\sim}50.89{\pm}0.13%$, 가지 추출물은 $30.79{\pm}0.55{\sim}45.17{\pm}0.83%$ 범위의 소거 활성을 나타내었다. 또한 같은 농도에서 티로시나제 저해능과 PPE 저해능을 실험한 결과 회화나무 꽃 추출물은 $0.27{\pm}0.12{\sim}11.38{\pm}0.57%$, $3.70{\pm}1.23{\sim}7.28{\pm}1.01%$ 열매 추출물은 $0.27{\pm}0.02{\sim}0.82{\pm}0.27%$, $3.06{\pm}2.13{\sim}13.03{\pm}2.99%$, 가지 추출물은 $0.09{\pm}0.16{\sim}0.55{\pm}0.27%$, $6.00{\pm}0.96{\sim}9.71{\pm}0.44%$ 범위로 티로시나제 저해능은 꽃 추출물이 높게 나타났다. 본 연구에서 회화나무의 피부개선에 미치는 효능, 효과를 살펴본 결과 꽃, 열매, 가지 추출물이 각 부위별로 효과가 상이하게 나타남을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this research was to examine the effect of the ehanol extracts of Sophora japonica L. (S. japonica). flowers, fruits and branches on skin enhancement with assessing anti-oxidative, whitening, and wrinkle enhancement effects. Results showed that l,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl (DPPH) radical scavenging activities were $17.68{\pm}1.59{\sim}51.40{\pm}1.04$, $27.48{\pm}0.22{\sim}50.89{\pm}0.13$ and $30.79{\pm}0.55{\sim}45.17{\pm}0.83%$, respectively, in 50~1,000 mg/L of concentrations. The capacities of inhibiting tyrosinase of ethanol extracts from S. japonica. flowers, fruits and branches were $0.27{\pm}0.12{\sim}11.38{\pm}0.57$, $0.27{\pm}0.02{\sim}0.82{\pm}0.27$ and $0.09{\pm}0.16{\sim}0.55{\pm}0.27%$, respectively. The capacities of preventing porcine pancreatic elastase (PPE) were $3.70{\pm}1.23{\sim}7.28{\pm}1.01$, $3.06{\pm}2.13{\sim}13.03{\pm}2.99$ and $6.00{\pm}0.96{\sim}9.71{\pm}0.44%$, respectively, in the case of 50~1,000 mg/L of concentrations. It is concluded that the effects of S. japonica. flowers, fruits and branches on skin improvement are varied significantly.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

목화, 산딸나무, 싸리나무 등 부위별 실험한 선행논문의 결과[11-13] 추출방법이나 부위에 따라 각기 다른 결과를 나타내었고, 플라보노이드류가 다량 함유되어 있어 항산화능이 우수하다고 알려져 있는 회화나무[14,15]에 대하여도 각기 부위에 따라 결과가 다를 것으로 사료된다. 따라서 회화나무의 꽃, 열매, 가지 추출물에 대한 항산화 활성을 비교해보고 티로시나아제 활성 저해력, porcine pancreatic elastase (PPE) 저해력 시험을 통해 기능성 화장품으로서의 가능성을 확인하기 위하여 미백, 주름개선 등의 피부개선에 미치는 효과를 알아보고자 하였다.

제안 방법

75% 에탄올 추출물 각 시료를 농도별로 정제수에 희석하여 준비하고, 정제수에 각 시료 74.2μg/mL 희석하여 700 mM sodium carbonate (Na2CO3) solution을 만들었다.
DPPH에 의한 라디칼 소거능 측정은 메탄올에 용해되면서 비교적 안정된 청남색 DPPH의 라디칼을 소거시키면 엷은 노란색으로 변하게 되며 Fujita[17] 등의 방법을 변형하여 측정하였고, 용매는 증류수, 메탄올, 에탄올, DMSO 순으로 사용하였으며, 추출물을 녹이는 용매는 DMSO를 사용하였다. DPPH 용액은 0.
멜라닌 합성에 관여하는 티로시나아제 효소에 대한 저해력을 측정하여, 미백 능력을 평가하기 위한 시험은 Tomita K[18] 등의 방법에 의하여 측정하였다. L-dopa 산화 효소의 활성 측정은 L-dopa를 기질로 하여 티로시나아제에 의하여 생성되는 반응산물인 L-dopa가 475 nm에서 흡광도를 나타내는 점을 이용하여 효소 저해 정도를 평가하였다. 양성 대조군으로는 kojic acid를 사용하였다.
각각 96-well plate에 시료를 시험군 3개 대조군 1개를 90 μL씩 넣고, 용매만 넣는 standard와 DPPH 대신 메탄올만 넣는 blank도 같이 실험하여 보정하였고, 효력은 DPPH 소거능이 50% 되는데 필요한 시료의 농도를 IC50으로 나타내었다.
다음으로 5 min 정도 경과 후 microtube에 700 mM Na2CO3 700 μL를 혼합 후 상온에서 1 h 동안 반응시킨 후 96-well plate 에 200 μL씩 분주하여 gallic acid를 이용한 표준곡선의 최종농도가 50, 100, 250, 500, 1,000 mg/L이 되도록 작성하여 microplate reader로 765 nm 파장에서 흡광도를 측정하여 작성하였다.
양성 대조군으로는 티로시나아제 활성 억제제로 알려진 kojic acid를 냉동보관 하였다가 증류수에 녹여서 사용하였다. 단계적으로 농도를 희석하여 첨가하였으며, 시료용약의 첨가군과 무첨가군의 흡광도 감소율로 나타내었다. 이들 활성 평가는 대조군을 기준으로 티로시나제 저해력이 50% 감소하는 것을 IC₅₀로 나타내었다.
, USA) or microplate reader, timer를 이용하였다. 또 PPE 저해력 실험기기는 water bath, spectrophotometer를 이용하여 실험하였다.
믹서로 분쇄한 건조 회화나무 꽃과 열매, 가지를 각각 20 g에 75% 에탄올 200 mL를 가한 다음 냉각기를 부착시켜 3 h 동안 3회 환류 추출하였고, 여과지(Whatman No.2)로 여과 후 여과액을 회전식 진공 증발기로 감압 후 농축기(Eyela Co. Japan)를 사용하여 농축한 다음 동결건조기(FD5508, IlShinBioBase, Korea)로 동결건조 후 냉동 보관하며 DMSO에 녹여 본 연구의 시료로 사용하였다.
시료는 가능한 증류수에 녹이고 녹지 않을 경우 에탄올과 DMSO에 녹였으며 에탄올 사용 시는 전체 에탄올 농도 2 ∼ 3% 이내가 되도록 녹이고, DMSO 사용시는 전체 DMSO 농도 1% 이하가 되도록 녹였다.
시료는 농도별로 조제하였으며, 각 시료의 농도는 50, 100, 250, 500, 1,000 μg/mL이 되도록 5가지 농도로 조제하였다.
각각 96-well plate에 시료를 시험군 3개 대조군 1개를 90 μL씩 넣고, 용매만 넣는 standard와 DPPH 대신 메탄올만 넣는 blank도 같이 실험하여 보정하였고, 효력은 DPPH 소거능이 50% 되는데 필요한 시료의 농도를 IC₅₀으로 나타내었다. 양성 대조군으로는 ascorbic acid를 위와 같은 방법으로 5가지 농도로 조제하여 측정하였다. 시료의 DPPH 소거능은 아래와 같이 계산하였다.
양성 대조군으로는 티로시나아제 활성 억제제로 알려진 kojic acid를 냉동보관 하였다가 증류수에 녹여서 사용하였다. 단계적으로 농도를 희석하여 첨가하였으며, 시료용약의 첨가군과 무첨가군의 흡광도 감소율로 나타내었다.
각 sample test tube마다 1 min 간격으로 반응시켰으며, 20 min 후 기질로부터 생성되는 p-nitroanilide의 생성량을 spectrophotometer로 400 nm에서 측정하였다. 엘라스타제 저해 활성은 다음의 공식을 사용하여 시료첨가군과 무첨가군의 흡광도차를 백분율(%)로 표시하였다.
총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis방법[16]을 변형하여 실험하였다. 75% 에탄올 추출물 각 시료를 농도별로 정제수에 희석하여 준비하고, 정제수에 각 시료 74.
피부 탄력 유지에 중요한 역할을 하는 엘라스틴을 분해하는 체내 효소 엘라스타제를 저해하는 inhibitor를 screening 하기 위해 PPE 저해능을 측정하였으며 결과는 Table 4와 같다. 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물을 50, 100, 250, 500, 1,000 μg/mL 농도에서 PPE 저해능을 시험한 결과 각각 3.
, Japan) 등이었다. 항산화 생리활성도를 알아보기 위한 실험에 사용된 실험기기는 37 ℃ incubator (vs-1203p1-L, Vision Science, Korea), water bath, microplate reader (Molecular device, Spectramax, USA), timer를 이용하였으며 티로시나제 저해력 실험기기는 test tubes, micropipette and tip, water bath (37 ℃) or incubator, spectrophotometer (Amersham Pharmacia Biotech Co., USA) or microplate reader, timer를 이용하였다. 또 PPE 저해력 실험기기는 water bath, spectrophotometer를 이용하여 실험하였다.
회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물에 함유된 총 폴리페놀 함량은 3차시기에 거쳐 실험한 후 나온 값의 평균값을 계산하여 추출물 1 g 내 포함된 폴리페놀 mg을 GAE mg/g 으로 표시하였다(Table 1). 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물의 총 폴리페놀 함량은 꽃 추출물에서 가장 많은 폴리페놀 함량을 나타내었고, 다음으로 열매, 가지 추출물 순이었다.
회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물의 티로시나아제 활성 저해력은 멜라닌 세포로부터 분리한 티로시나아제 분획을 첨가하여 일정시간 반응시킨 후 반응 생성물인 dopa chrome의 흡수 파장인 475 nm에서 흡광도를 측정하여 티로시나아제에 대한 저해력을 측정하였으며 결과는 Table 3과 같다. 꽃, 열매, 가지 추출물 50, 100, 250, 500, 1,000 μg/mL 농도에서 티로시나아제 저해능을 시험한 결과 꽃 추출물 0.
회화나무 꽃, 열매, 가지의 추출물에 대한 폴리페놀 함량, DPPH 라디칼 소거법에 의한 항산화 기능과 티로시나아제 활성 저해 효과를 통한 미백기능 그리고 PPE 저해력을 통한 주름개선 기능을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

본 실험에 사용한 회화나무의 꽃인 괴화와 열매인 괴각은 중국 수입산으로 대창생약(Korea)에서 구입하여 사용하였고, 가지인 괴지는 역시 중국산으로 덕현당(Korea)에서 구입하여 사용하였다.
L-dopa 산화 효소의 활성 측정은 L-dopa를 기질로 하여 티로시나아제에 의하여 생성되는 반응산물인 L-dopa가 475 nm에서 흡광도를 나타내는 점을 이용하여 효소 저해 정도를 평가하였다. 양성 대조군으로는 kojic acid를 사용하였다.
폴리페놀 정량 확인을 위한 실험재료로 700 mM sodium carbonate (S7795, Sigma, USA) solution in water, gallic acid solutions in 95% 메탄올(48630, Sigma, USA), Folin-Ciocalteu reagent (F9252, Sigma, USA), 96-well plate, 라디칼 소거능(항산화능) 측정을 위한 실험 재료로는 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl (DPPH, Sigma, USA)와 메탄올(purity: > 99%), 에탄올(purity: > 99%), dimethyl sulfoxide (DMSO, Sigma, USA), 증류수, 96-well plate, micropipette, tip을 사용하였다.
폴리페놀 정량을 확인하기 위해 사용된 실험 기기는 UV/vis spectrophotometer (Optizen 2120 UV, Mecasys, Korea), water bath, timer (SVAS 003, Seiko Co., Japan) 등이었다. 항산화 생리활성도를 알아보기 위한 실험에 사용된 실험기기는 37 ℃ incubator (vs-1203p1-L, Vision Science, Korea), water bath, microplate reader (Molecular device, Spectramax, USA), timer를 이용하였으며 티로시나제 저해력 실험기기는 test tubes, micropipette and tip, water bath (37 ℃) or incubator, spectrophotometer (Amersham Pharmacia Biotech Co.

데이터처리

본 연구에서 측정된 모든 자료 분석은 SPSS PC for windows (version 17.0)의 상위 통계 프로그램을 이용하여 각 항목별 측정치를 기술통계량(mean ± standard error)으로 나타내었다.

이론/모형

PPE 저해력 시험은 피부 노화 방지 측면의 in vitro 측정 방법으로 피부 탄력 유지에 중요한 역할을 하는 elastin을 분해하는 효소인 엘라스타제 저해력 시험이다. PPE 저해활성 측정은 Facino[19] 등의 방법에 의하여 진행하였다. 실험 방법은 PPE (3.
멜라닌 합성에 관여하는 티로시나아제 효소에 대한 저해력을 측정하여, 미백 능력을 평가하기 위한 시험은 Tomita K[18] 등의 방법에 의하여 측정하였다. L-dopa 산화 효소의 활성 측정은 L-dopa를 기질로 하여 티로시나아제에 의하여 생성되는 반응산물인 L-dopa가 475 nm에서 흡광도를 나타내는 점을 이용하여 효소 저해 정도를 평가하였다.

성능/효과

1. 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물의 시료 총 폴리페놀 함량은 평균 각각 261.38 ± 7.02 mg/g, 187.49 ± 3.15 mg/g, 81.43 ± 0.30 mg/g을 기록하였으며, 회화나무 꽃 추출물에서 폴리페놀 함량이 높게 나타났다.
2. 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물을 50 ∼ 1,000 μg/mL 농도에서 DPPH 라디칼 소거능을 조사한 결과 회화나무 꽃 추출물은 17.68 ± 1.59 ∼ 51.40 ± 1.04%, 열매 추출물은 27.48 ± 0.22 ∼ 50.89 ± 0.13%, 가지 추출물은 30.79 ± 0.55 ∼ 45.17 ± 0.83% 범위의 소거 활성을 나타내었다.
3. 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물을 50∼1,000 μg/mL 농도에서 티로시나아제 저해능을 조사한 결과 회화나무 꽃 추출물은 0.27 ± 0.12 ∼ 11.38 ± 0.57%, 열매 추출물은 0.27± 0.02 ∼ 0.82 ± 0.27%, 가지 추출물은 0.09 ± 0.16 ∼ 0.55 ± 0.27% 범위의 저해능을 나타내 티로시나아제 저해능은 꽃 추출물에서 높게 나타났으며, 다음 열매, 가지 순으로 나타났지만 티로시나제 저해능은 거의 없는 것으로 보인다.
4. 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물을 50∼1,000 μg/mL 농도에서 PPE 저해능을 조사한 결과 각각 3.70 ± 1.23 ∼ 7.28 ± 1.01%, 3.06 ± 2.13 ∼ 13.03 ± 2.99%, 6.00 ± 0.96 ∼ 9.71 ± 0.44% 범위의 저해능을 나타내었다.
50, 100 μg/mL 농도에서는 가지 추출물이 꽃과 열매 추출물에 비해 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타내었으나, 500, 1000 μg/mL에서는 꽃 추출물에서 열매와 가지 추출물보다 더 높은 DPPH 라디칼 소거능을 나타내었다.
500, 1,000 μg/mL 농도에서는 꽃 추출물이 열매와 가지 추출물보다 높은 라디칼 소거능을 나타내었으며, 특히 가지 추출물의 경우 50 μg/mL 농도에서 30.79%의 라디칼 소거능을 나타내 vit C 31.30%와 유사한 라디칼 소거능을 보였고 IC50 값은 Table 2와 같다.
꽃, 열매, 가지 추출물 50, 100, 250, 500, 1,000 μg/mL 농도에서 티로시나아제 저해능을 시험한 결과 꽃 추출물 0.27 ± 0.12 ∼ 11.38 ± 0.57%, 열매 추출물은 0.27 ± 0.02 ∼ 0.82 ± 0.27%, 가지 추출물은 0.09 ± 0.16 ∼ 0.55 ± 0.27% 범위의 저해능을 나타내 세 가지 추출물 중에서는 꽃 추출물이 높게 나타났으며, 다음 열매, 가지 추출물 순이었다.
꽃, 열매, 가지추출물을 50, 100, 250, 500, 1,000 μg/mL 농도에서 DPPH 라디칼 소거능을 시험한 결과 각각 17.68 ± 1.59 ∼ 51.40 ± 1.04%, 27.48 ± 0.22 ∼ 50.89 ± 0.13%, 30.79 ± 0.55 ∼ 45.17 ± 0.83% 범위의 소거활성을 나타내었으며 50, 100 μg/mL 농도에서는 가지 추출물이 꽃과 열매 추출물보다 높은 항산화능을 나타내었으며, 다음으로 열매, 꽃 추출물 순이었다.
또한 1,000 μg/mL 농도에서는 열매 추출물이 꽃과 가지 추출물보다 높은 결과를 나타냈지만 PPE 저해능 역시 크게 효과적인 결과를 보여주지는 않았다.
본 연구에서 살펴본 바와 같이 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물의 피부개선과 관련한 미백, 주름개선의 효능, 효과가 있는지를 알아보기 위해 항산화 활성, 티로시나아제 저해 활성, PPE 저해능을 실험한 결과 각 부위별 추출물의 효능, 효과가 다르게 나타남을 알 수 있었다. 선행 연구 결과 메탄올 회화나무 꽃 추출물의 폴리페놀 함량이 38.
양성대조군인 ursolic acid 15.33 ∼ 68.97%의 PPE 저해능의 결과에 비해 우수하진 않았다.
양성대조군인 ursolic acid에 비해서 모두 유의하게 작은 효과를 보임을 확인할 수 있었다(p < 0.05).
티로시나제 저해능에 있어서 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물의 경우 양성대조군인 kojic acid에 비해서는 전 농도에서 모두 유의하게 작은 효과를 보임을 알 수 있었다(p < 0.05).
하지만 양성 대조군인 kojic acid에 비해서는 50, 100, 250, 500, 1,000 μg/mL 전 농도에서 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물 모두 유의하게 작은 효과를 보임을 알 수 있었다 (p < 0.05).
하지만 양성 대조군인 vit C에 비해서는 50, 100, 250, 500, 1,000 μg/mL 전 농도에서 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물의 라디컬 소거능에 있어서 유의하게 작은 효과를 보임을 알 수 있었다(p < 0.05).
하지만 양성 대조군인 vit C에 비해서는 전 농도에서 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물 모두 유의하게 작은 효과를 보임을 알 수 있었다(p < 0.05).
회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물을 50, 100, 250, 500, 1,000 μg/mL 농도에서 PPE 저해능을 시험한 결과 각각 3.70 ± 1.23 ∼ 7.28 ± 1.01%, 3.06 ± 2.13 ∼ 13.03 ± 2.99%, 6.00 ± 0.96 ∼ 9.71 ± 0.44% 범위의 저해능을 나타내었다.
회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물에 함유된 총 폴리페놀 함량은 3차시기에 거쳐 실험한 후 나온 값의 평균값을 계산하여 추출물 1 g 내 포함된 폴리페놀 mg을 GAE mg/g 으로 표시하였다(Table 1). 회화나무 꽃, 열매, 가지 추출물의 총 폴리페놀 함량은 꽃 추출물에서 가장 많은 폴리페놀 함량을 나타내었고, 다음으로 열매, 가지 추출물 순이었다. 꽃 추출물이 평균 261.

후속연구

이러한 결과는 앞으로 농도별 또는 용매와 추출법 등을 다르게 하여 시험해보는 것이 의미가 있을 것으로 보여 진다. 또한 대부분의 천연물들이 자생하는 지역의 기후환경 및 체취시기에 따라서도 효과의 차이를 보이므로, 지역별 환경과 체취시기에 따른 성분의 효과에 대해서도 좀 더 연구되어야 할 것으로 사료되는 바이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	회화나무란 무엇인가?	천연물질인 식물성 오일과 종자류 약재 등의 한방 약재에서 콜라겐과 엘라스틴을 분해하는 콜라게나아제 및 엘라스타제의 활성억제 효과와 항산화 효과가 있는 물질 등에 관한 보고들이 있다[4-7]. 회화나무는 S. japonica이라는 학명을 지닌 나무이고, 꽃과 열매가 한약재로 쓰이고 있으며, 콩과 식물에 속하는 낙엽교목으로 높이는 25 m에 이르며 한국과 중국, 일본 등지에 널리 분포한다. 회화나무는 민간 및 한방에서 항염, 지혈, 고혈압, 치질, 습진 치료에 탁월한 효능을 지닌 나무로 잘 알려져 있다[8].
	천연소재가 피부개선에 도움을 준다는 많은 연구는 어떤 것들이 있는가?	이런 천연소재가 피부개선에 도움을 준다는 많은 연구들이 보고되고 있다. 천연물질인 식물성 오일과 종자류 약재 등의 한방 약재에서 콜라겐과 엘라스틴을 분해하는 콜라게나아제 및 엘라스타제의 활성억제 효과와 항산화 효과가 있는 물질 등에 관한 보고들이 있다[4-7]. 회화나무는 S.
	민간 및 한방에서 회화나무의 효능은 무엇인가?	japonica이라는 학명을 지닌 나무이고, 꽃과 열매가 한약재로 쓰이고 있으며, 콩과 식물에 속하는 낙엽교목으로 높이는 25 m에 이르며 한국과 중국, 일본 등지에 널리 분포한다. 회화나무는 민간 및 한방에서 항염, 지혈, 고혈압, 치질, 습진 치료에 탁월한 효능을 지닌 나무로 잘 알려져 있다[8]. 또한 회화나무는 예로부터 장기간 복용 시 눈이 밝아지고, 수염과 머리카락이 희어지지 않고 장수한다고 할 만큼 훌륭한 약성을 지닌 나무로 알려져 있다[9].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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