본 연구는 홍삼박 물추출물(RGW), 에탄올추출물(RGE), 1,3-B.G추출물(RGB)을 HPLC로 성분 분석과 B16F10에 대한 세포생존율, 항산화능 및 주름개선 효능 평가를 실시하여 홍삼박 추출물의 화장품 소재로서의 응용가능성을 알아보았다. 추출물의 HPLC 성분 분석 결과, 세 가지 추출물 모두 다양한 종류의 진세노사이드가 검출되었으며 그 중 RGB가 가장 많은 함량의 진세노사이드가 검출되었다. B16F10의 세포생존율 측정 결과, RGW와 RGB가 유사하며, RGE보다 높은 생존율을 보여주었다. DPPH radical 소거능 측정 결과 RGE>RGB>RGW 순으로 나타났으며 SOD유사활성능 측정 결과는 RGB>RGE>RGW순으로 활성능을 보여주었다. Elastase 저해능 측정 결과에서는 RGW>RGB>RGE 순으로 활성을 보였다. 위와 같은 결과를 종합하여 볼 때 피부안전성이 우수하며 항산화 및 주름개선 화장품소재로서 RGW와 RGB가 적합할 것으로 판단된다.
본 연구는 홍삼박 물추출물(RGW), 에탄올추출물(RGE), 1,3-B.G추출물(RGB)을 HPLC로 성분 분석과 B16F10에 대한 세포생존율, 항산화능 및 주름개선 효능 평가를 실시하여 홍삼박 추출물의 화장품 소재로서의 응용가능성을 알아보았다. 추출물의 HPLC 성분 분석 결과, 세 가지 추출물 모두 다양한 종류의 진세노사이드가 검출되었으며 그 중 RGB가 가장 많은 함량의 진세노사이드가 검출되었다. B16F10의 세포생존율 측정 결과, RGW와 RGB가 유사하며, RGE보다 높은 생존율을 보여주었다. DPPH radical 소거능 측정 결과 RGE>RGB>RGW 순으로 나타났으며 SOD유사활성능 측정 결과는 RGB>RGE>RGW순으로 활성능을 보여주었다. Elastase 저해능 측정 결과에서는 RGW>RGB>RGE 순으로 활성을 보였다. 위와 같은 결과를 종합하여 볼 때 피부안전성이 우수하며 항산화 및 주름개선 화장품소재로서 RGW와 RGB가 적합할 것으로 판단된다.
We produced the Red ginseng residue water(RGW), ethanol(RGE), 1,3-butylene glycol(RGB) extract from Red ginseng residues, analyzed the components of the extracts by HPLC, and evaluated the cell viability on B16F10, antioxidant and anti-wrinkle effects for application of cosmetics. As a result, RGW, ...
We produced the Red ginseng residue water(RGW), ethanol(RGE), 1,3-butylene glycol(RGB) extract from Red ginseng residues, analyzed the components of the extracts by HPLC, and evaluated the cell viability on B16F10, antioxidant and anti-wrinkle effects for application of cosmetics. As a result, RGW, RGE, RGB have various ginsenoside and its content of RGB were higher than RGW, RGE as component analysis by using high performance liquid chromatography(HPLC). RGW showed similar with RGB in cell viability on B16F10 which were higher than RGE. DPPH radical scavenging activity increased according to the RGE>RGB>RGW. SOD-like activity increased according to the RGB>RGE>RGW. Also, elastase inhibition effect increased according to the RGW>RGB>RGE. These results suggested that RGB and RGW may have potential for the application of antioxidant and anti-wrinkle effects for cosmetics.
We produced the Red ginseng residue water(RGW), ethanol(RGE), 1,3-butylene glycol(RGB) extract from Red ginseng residues, analyzed the components of the extracts by HPLC, and evaluated the cell viability on B16F10, antioxidant and anti-wrinkle effects for application of cosmetics. As a result, RGW, RGE, RGB have various ginsenoside and its content of RGB were higher than RGW, RGE as component analysis by using high performance liquid chromatography(HPLC). RGW showed similar with RGB in cell viability on B16F10 which were higher than RGE. DPPH radical scavenging activity increased according to the RGE>RGB>RGW. SOD-like activity increased according to the RGB>RGE>RGW. Also, elastase inhibition effect increased according to the RGW>RGB>RGE. These results suggested that RGB and RGW may have potential for the application of antioxidant and anti-wrinkle effects for cosmetics.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 홍삼박의 이용가치를 높이고 화장품 소재로서의 활용가능성을 평가하기 위해 다양한 용매를 이용하여 홍삼박을 추출하였다. 홍삼박 추출물에 함유된 성분을 분석을 위해 HPLC를 사용하였으며 B16F10에 대한 세포독성, DPPH 라디칼 소거 활성과 SOD 유사활성 평가를 통해 항산화능을 측정하였다.
본 연구는 홍삼박을 화장품소재로서 활용하고자 HPLC 성분 분석과 B16F10 cell에 대한 세포 생존률, 항산화능, 주름개선효능을 실험하였으며 아래와 같은 결과를 확인하였다.
제안 방법
0.80μm, 0.45μm 필터로 2차 여과를 진행하고 0.20μm 필터로 제균 여과를 실시하였다.
Plate를 CO₂ incubator에서 24시간 배양한 후 각 well에 시료를 20, 10, 5.0, 2.5μl/ml 농도로 100μL씩 분주하였다.
홍삼박 추출물의 pH, 비중을 측정하였다. pH는 pH 측정기(pH/Ion meter S220, Mettler Co. Switzerland)로 실온에서 추출물을 취해 같은 방법으로 3회 반복하여 측정하였다. 비중은 표준비 중계(200-DK-5, DEAKWANG Co.
각 시료용액 50μl에 0.2mM의 1,1-dipenyl-2-picryl hydrazyl(DPPH) 150μl를 넣고 교반한 후 25℃에서 30분간 방치한 다음 492nm에서 흡광도를 측정하였다.
각 추출액 시료의 화학적 조성을 분석하기 위하여 HPLC 분석을 하였다. 본 실험에 사용된 정량분석용 크로마토그래피 기기는 Shimadzu HPLC system으로서 LC-10AT vp Pump, SCL-10A vp System controller, SPD-10AV vp UV/vis Detector, FCV-10AL Low Pressure Gradient Unit를 사용하였다.
홍삼박 추출물에 함유된 성분을 분석을 위해 HPLC를 사용하였으며 B16F10에 대한 세포독성, DPPH 라디칼 소거 활성과 SOD 유사활성 평가를 통해 항산화능을 측정하였다. 또한 엘라스타아제 저해능을 통해 주름개선효능을 측정하였다.
물, 30% EtOH, 30% 1,3-Buthylene glycol를 용매로 하여 시료 중량의 10배 양을 가하여 75℃에서 24시간 침지 추출하였다. 100mesh, 1μm 필터로 1차 여과 후 3일 동안 상온에서 방치하였다.
Baker(Phillipsburg, NJ, USA)에서 구입하여 사용하였다. 증류수는 Mili-Q system(Millipore,Bedford, MA, USA)으로 증류한 18MΩ 이상의 탈이온수를 사용하였고, 이동상은 10% Acetonitrile과 90% Acetonitrile을 용매로 하여 기울기 용리조건을 사용하여 분석하였다. Column은 SunFire C8 3.
추출 용매에 따른 홍삼박 추출물과 Rk3, Rh4, Rg3(S), Rg3(R)의 진세노사이드 표준물질 4종에 대해서 정성과 정량 분석하였으며 Rk1, Rg5는 표준물질을 구하는데 어려움이 있어 정성 분석만을 실시하였다. 그 결과, 세 가지 추출물에서 protopanaxdiol(PPD)계열 진세노사이드 Rg3(S), Rg3(R), Rg5, Rk1와 protopanaxtriol(PPT)계열진세노사이드 Rk3, Rh4가 모두 존재하는 것을 확인하였다.
따라서 본 연구에서는 홍삼박의 이용가치를 높이고 화장품 소재로서의 활용가능성을 평가하기 위해 다양한 용매를 이용하여 홍삼박을 추출하였다. 홍삼박 추출물에 함유된 성분을 분석을 위해 HPLC를 사용하였으며 B16F10에 대한 세포독성, DPPH 라디칼 소거 활성과 SOD 유사활성 평가를 통해 항산화능을 측정하였다. 또한 엘라스타아제 저해능을 통해 주름개선효능을 측정하였다.
홍삼박 추출물의 pH, 비중을 측정하였다. pH는 pH 측정기(pH/Ion meter S220, Mettler Co.
Column은 SunFire C8 3.5μm 4.6×27 mm을 사용하였고, column 온도는 30℃로 하였다.
각 추출액 시료의 화학적 조성을 분석하기 위하여 HPLC 분석을 하였다. 본 실험에 사용된 정량분석용 크로마토그래피 기기는 Shimadzu HPLC system으로서 LC-10AT vp Pump, SCL-10A vp System controller, SPD-10AV vp UV/vis Detector, FCV-10AL Low Pressure Gradient Unit를 사용하였다. 이동상으로 사용된 유기용매로 Acetonitrile은 J.
본 실험에 사용된 홍삼박(Red ginseng residue)은 70℃에서 열수추출을 거친 홍삼을 25℃ 조건 하에 3일간 자연 건조한 것으로 ㈜천부홍삼에서 구입하여 이물질을 제거하고, 300 μm 입자 크기로 분쇄하여 실험에 사용하였다.
본 실험에서 사용한 B16F10 cell (CRL-6475M, ATCC, USA)는 10% Fetal bovine serum(Welgene Co., USA)과 1% penicillin/streptomycin (100U/㎖)을 첨가한 DMEM 배지를 배양액으로 하여 37℃, 5% CO₂조건의 배양기에서 배양하였다.
본 실험에 사용된 정량분석용 크로마토그래피 기기는 Shimadzu HPLC system으로서 LC-10AT vp Pump, SCL-10A vp System controller, SPD-10AV vp UV/vis Detector, FCV-10AL Low Pressure Gradient Unit를 사용하였다. 이동상으로 사용된 유기용매로 Acetonitrile은 J.T. Baker(Phillipsburg, NJ, USA)에서 구입하여 사용하였다. 증류수는 Mili-Q system(Millipore,Bedford, MA, USA)으로 증류한 18MΩ 이상의 탈이온수를 사용하였고, 이동상은 10% Acetonitrile과 90% Acetonitrile을 용매로 하여 기울기 용리조건을 사용하여 분석하였다.
데이터처리
Switzerland)로 실온에서 추출물을 취해 같은 방법으로 3회 반복하여 측정하였다. 비중은 표준비 중계(200-DK-5, DEAKWANG Co., Korea)를 이용하여 각각 3회 측정하여 평균값을 계산하였다.
Japan)로 450nm에서 흡광도를 측정하였다. 실험은 3회 실시하여 평균값을 사용하였으며, 실험군의 세포 생존율은 대조군에 대한 생존율로 나타내었다.
이론/모형
SOD 유사활성은 EZ-SOD assay kit(Dogenbio Co., Korea)를 사용하여 측정하였다. 희석한 sample을 각 sample well과 Blank2의 well에 20μL씩 넣어주고 Blank1와 Blank3 well에는 증류수를 각각 20μL씩 넣어주었다.
추출물의 세포 독성은 Cytotoxicity assay kit(Dogenbio Co. Korea.)를 사용하여 측정하였다. 96 well plate에 세포주 B16F10 cell을 세포수 5×10³농도로 각 well에 첨가하고 1개의 well에는 세포 부유액 대신 배지만 넣어 흡광도 측정 시 blank로 사용하였다.
홍삼박 추출물을 B16F10 cell에 처리하여 세포의 성장 및 증식 혹은 독성에 미치는 영향을 확인하기 위해 WST-1 assay를 이용하여 시험하였다. B16F10 cell은 피부의 색소를 형성하는 세포로써 melanin이 과잉 생산되면 피부에 색소 침착을 발생시키며 B16F10 cell의 성장을 억제하면 tyrosinase 활성과 tyrosinase protein 발현을 억제하여 melanin 생성을 저해한다[16,17].
성능/효과
1. 홍삼박 추출물의 HPLC를 분석한 결과 RGW, RGE, RGB에서 protopanaxdiol (PPD)계열 진세노사이드인 Rg3(S), Rg3(R), Rg5, Rk1와 protopanaxtriol(PPT)계열 진세노사이드인 Rk3, Rh4가 모두 존재하였다. 그 중 RGB가 가장 높은 진세노사이드 함량을 보여주었다.
2. B16F10 Cell에 대한 세포생존율을 확인한결과, RGW, RGB는 20µl/ml, RGE는 5µl/ml 이하의 농도에서 100% 이상의 세포생존율을 보였다.
3. DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과, 20µl/ml에서 RGE (33.20%) > RGB (26.30%) > RGW (22.58%) 순으로 라디칼소거능을 보여주었다.
4. SOD 유사활성능을 측정한 결과, 20µl/ml에서 RGB (54.95%) > RGE (52.35%) > RGW (41.82%) 순으로 유사활성능을 보여주었다.
5. Elastase 저해능을 측정한 결과, 16.25µl/ml 에서 RGW (55.66%) > RGB (35.29%) > RGE (4.72%) 순으로 저해능을 보여주었다.
가장 낮은 농도인 2.5µl/ml에서 RGW, RGB, RGE은 106.42, 100.0, 123.04%로 세가지 추출물 모두 100% 이상의 세포생존율을 보였다.
가장 높은 농도인 20.0µl/ml에서 RGW, RGB는 100.36, 100.0%로 100.0% 이상의 높은 생존율을 보였으나 RGE는 1.22%로 낮은 세포생존율을 보였다.
추출 용매에 따른 홍삼박 추출물과 Rk3, Rh4, Rg3(S), Rg3(R)의 진세노사이드 표준물질 4종에 대해서 정성과 정량 분석하였으며 Rk1, Rg5는 표준물질을 구하는데 어려움이 있어 정성 분석만을 실시하였다. 그 결과, 세 가지 추출물에서 protopanaxdiol(PPD)계열 진세노사이드 Rg3(S), Rg3(R), Rg5, Rk1와 protopanaxtriol(PPT)계열진세노사이드 Rk3, Rh4가 모두 존재하는 것을 확인하였다. 그 중 진세노사이드 Rg3 성분은 암세포 전이억제작용, 혈관 이완작용, 항 혈전작용 등의 생리활성이 뛰어난 것으로 알려져 있다.
따라서 20µl/ml 이하의 농도로 사용할 경우, 홍삼박 물 추출물과 홍삼박 1,3-B.G추출물은 높은 안전성을 나타냄으로 항산화능 및 주름개선 효능을 나타내는 화장품 소재로서 적합할 것으로 판단된다.
본 실험을 통해 RGW, RGB는 20µl/ml, RGE는 5µl/ml 이하의 농도에서 100% 이상의 세포생존율을 나타내어 일정 농도 이하로 사용할 경우 세포생존율에 영향을 미치지 않으며 이는 세포 안전성이 있는 것으로 판단된다.
본 연구는 분자 구조상 하이드록시기(-OH)를 2개 가지고 있어 물 또는 에탄올보다 극성이 낮은 폴리올계열인 1,3-부틸렌글라이콜을 용매로 하여 홍삼박을 추출할 경우, 보다 높은 함량의 진세노사이드가 용출된 것으로 판단된다.
본 연구에서는 DPPH 소거능과 SOD 유사활성능 시험을 통해 세가지 추출물 모두 항산화능이있음을 확인하였으며 두가지 시험결과 모두 RGW가 가장 낮은 항산화능을 보였다. 그러나 RGE는 DPPH 소거능과 SOD 유사활성능 결과에 차이가 있었다.
960의 값을 나타내었다. 세가지 추출물 모두 피부와 유사한 약산성의 pH 값을 나타내는 것을 확인하였으며 이는 추출물 자체를 화장품에 첨가하기에 용이한 pH라고 할 수 있다.
위와 같은 결과로 살펴볼 때, 세 종류의 용매에 따른 홍삼박 추출물의 진세노사이드 함량이 차이를 보였으며 항산화능 및 주름개선효능이 다르게 나타났다. 따라서 20µl/ml 이하의 농도로 사용할 경우, 홍삼박 물 추출물과 홍삼박 1,3-B.
홍삼박 추출물의 SOD유사활성능을 측정한 결과, 2.5, 5.0, 10, 20, 40μl/ml에서 RGW은 44.36, 43.37, 42.81, 41.82, 42.81%로 모든 농도 조건에서 40% 이상의 소거능을 나타내었으며 이는 0.0312mg/ml에서 43%의 활성을 나타내는 BHT와 유사한 것을 확인할 수 있었다.
홍삼박 추출물의 elastase 저해능 측정 결과, RGW는 16.25, 33.0, 65.0, 130.0μl/ml에서 55.66, 77.66, 66,66, 66.66%의 저해능을 보였다.
후속연구
이는 홍삼에 함유되어있는 폴리페놀과 플라보노이드, 진세노사이드 등의 다양한 유효 성분들이 시험법에 따라 다른 결과를 보여주기 때문이라고 생각한다. 앞으로 본 연구의 추출물에 대한 항산화능 실험을 목적에 맞게 다양하게 살펴보아야 할 것으로 사료되어진다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
고려인삼은 무엇인가?
A. Meyer)은 오갈피 나무과(Araliaceae) 인삼 속(Panax)에 속하는 다년생 초본류로서, 다양한 효능이 있어 예로부터 생약재로 널리 사용되어 왔다. 수삼 뿌리의 껍질을 살짝 벗겨서 건조한 것을 백삼, 수삼의 껍질을 벗기지 않은 상태에서 장시간 증기로 찌고 말리는 과정을 거쳐 만들어지는 담황색 또는 담 적갈색을 띠는 인삼을 홍삼이라고 한다.
홍삼은 제조과정 중에 어떤 화학 변화가 수반되는가?
수삼 뿌리의 껍질을 살짝 벗겨서 건조한 것을 백삼, 수삼의 껍질을 벗기지 않은 상태에서 장시간 증기로 찌고 말리는 과정을 거쳐 만들어지는 담황색 또는 담 적갈색을 띠는 인삼을 홍삼이라고 한다. 홍삼은 제조과정 중 열에 의해 주요 약리 성분인 사포닌의 변환과 아미노산 변화 및 갈변 작용 등 여러 화학 변화가 수반된다[1]. 백삼에 존재하는 사포닌인 malonyl-ginsenoside Rb1, Rb2, Rc, Rd는 홍삼을 제조하면서 C-20 위치에서 glycosyl 잔기가 이탈되거나 C-20 위치에서 수산기가 이성화되어 (R)-ginsenoside Rg2, Rg3, Rh1, Rh2 등이 생성된다[2].
홍삼의 특이 사포닌은 암세포의 정상 세포 내 침윤과 혈관 신생 억제로 암세포 전이 억제와 혈압 저하 기능뿐만 아니라 어떤 효능들이 있는가?
이러한 홍삼의 특이 사포닌은 암세포의 정상 세포 내 침윤과 혈관 신생 억제로 암세포 전이 억제와 혈압 저하 기능이 있다[3]. 그 뿐만 아니라 페놀성 성분의 항산화 활성[4], 항당뇨[5,6] 및 피부보습효과[7], 항암효과[8], 항고지혈증 효과[9] 등으로 널리 알려져 있다. 일반 적으로 다양한 외부자극에 의해 생성된 ROS (reactive oxygen species)는 피부의 지질과산화의 원인이며, 피부 표면의 ROS 제거는 수분의 감소를 막고 피부의 탄력을 유지시켜주는 것으로 잘알려져 있다.
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