본 연구는 포도수확 후 버려지는 가지를 이용한 포도전정가지 추출물(Grape Pruning Stem Extracts, GPSE)에 함유된 polyphenol류 중 항산화, 항염증, 항암 등의 효과가 있다고 알려진 rutin, procyanidin B3, quercetin, kaempferol의 함량을 분석하고, UVB로 유도된 HR-1 mice의 손상된 피부에 대한 교원섬유, 탄력섬유 파괴억제 효과를 측정하여 기능성 화장품 소재로서의 응용 가능성을 확인하고자 하였다. 포도전정가지에서 polyphenol 성분을 80% EtOH로 추출하고 여과하여 농축한 후, 동결건조하여 $-20^{\circ}C$에 보관하면서 사용하였다. GPSE의 유효성분 함량은 HPLC를 사용하여 분석하였다. 피부손상을 유도하기 위해 UVB를 HR-1 hairless mice에 조사하였고, 손상된 피부에 교원섬유 파괴억제 효과를 보기 위해 Masson's trichrome stain, 탄력섬유 파괴 억제 효과를 보기 위해 Verhoeff's elastic fiber stain, MMP-9 단백 발현을 보기 위해 면역조직화학적 염색을 실시하였다. 본 연구에 사용된 포도전정가지 시료 53 kg에서 EtOH 분획 추출물 2.34 kg을 추출하여 4.42%의 수율 결과를 얻었다. 유효성분 분석결과, procyanidin B3, 0.28 mg/g, rutin 12.81 mg/g, quercetin 0.51 mg/g 및 kaempferol 8.24 mg/g로 나타났다. GPSE와 serum base를 혼합 도포한 그룹에서 UVB에 의한 교원섬유와 탄력섬유를 분해하는 MMP-9 단백발현 결과, 대조군 대비 평균 약 90% 감소 억제하는 효과를 볼 수 있었다. 교원섬유 파괴억제 효과는 모든 농도에서 평균 24%의 억제율과, GPSE와 serum base의 혼합물 농도 2,000 mg/kg 에서 43%로 가장 우수한 교원섬유 파괴억제효과가 나타났으며, 탄력섬유파괴 억제 효과는 모든 농도에서 평균 12%의 억제율과 GPSE와 serum base의 혼합물 농도 1,000 mg/kg에서 35%로 가장 우수한 탄력섬유 파괴 억제 효과가 있는 것으로 나타났다. 이 결과는 GPSE가 진피층의 세포 외 기질에 UVB 조사에 의해 파괴되는 교원섬유, 탄력섬유의 파괴를 억제하는 작용을 한다는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과로 포도전정가지로부터 rutin, kaempferol, quercetin, procyanidin B3 등의 폴리페놀성 화합물이 화장품 기초 원료인 serum base에 함유토록 제조된 GPSE 는 교원섬유 파괴 억제, 탄력섬유파괴 억제효과 및 피부손상 기능개선 효과의 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구의 의의는 지역포도농가에서 수확 후 버려지는 포도전정가지에서 폴리페놀류와 같은 유효성분을 확보하여 화장품 원료로서의 활용 가치가 높을 것으로 기대된다.
본 연구는 포도수확 후 버려지는 가지를 이용한 포도전정가지 추출물(Grape Pruning Stem Extracts, GPSE)에 함유된 polyphenol류 중 항산화, 항염증, 항암 등의 효과가 있다고 알려진 rutin, procyanidin B3, quercetin, kaempferol의 함량을 분석하고, UVB로 유도된 HR-1 mice의 손상된 피부에 대한 교원섬유, 탄력섬유 파괴억제 효과를 측정하여 기능성 화장품 소재로서의 응용 가능성을 확인하고자 하였다. 포도전정가지에서 polyphenol 성분을 80% EtOH로 추출하고 여과하여 농축한 후, 동결건조하여 $-20^{\circ}C$에 보관하면서 사용하였다. GPSE의 유효성분 함량은 HPLC를 사용하여 분석하였다. 피부손상을 유도하기 위해 UVB를 HR-1 hairless mice에 조사하였고, 손상된 피부에 교원섬유 파괴억제 효과를 보기 위해 Masson's trichrome stain, 탄력섬유 파괴 억제 효과를 보기 위해 Verhoeff's elastic fiber stain, MMP-9 단백 발현을 보기 위해 면역조직화학적 염색을 실시하였다. 본 연구에 사용된 포도전정가지 시료 53 kg에서 EtOH 분획 추출물 2.34 kg을 추출하여 4.42%의 수율 결과를 얻었다. 유효성분 분석결과, procyanidin B3, 0.28 mg/g, rutin 12.81 mg/g, quercetin 0.51 mg/g 및 kaempferol 8.24 mg/g로 나타났다. GPSE와 serum base를 혼합 도포한 그룹에서 UVB에 의한 교원섬유와 탄력섬유를 분해하는 MMP-9 단백발현 결과, 대조군 대비 평균 약 90% 감소 억제하는 효과를 볼 수 있었다. 교원섬유 파괴억제 효과는 모든 농도에서 평균 24%의 억제율과, GPSE와 serum base의 혼합물 농도 2,000 mg/kg 에서 43%로 가장 우수한 교원섬유 파괴억제효과가 나타났으며, 탄력섬유파괴 억제 효과는 모든 농도에서 평균 12%의 억제율과 GPSE와 serum base의 혼합물 농도 1,000 mg/kg에서 35%로 가장 우수한 탄력섬유 파괴 억제 효과가 있는 것으로 나타났다. 이 결과는 GPSE가 진피층의 세포 외 기질에 UVB 조사에 의해 파괴되는 교원섬유, 탄력섬유의 파괴를 억제하는 작용을 한다는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과로 포도전정가지로부터 rutin, kaempferol, quercetin, procyanidin B3 등의 폴리페놀성 화합물이 화장품 기초 원료인 serum base에 함유토록 제조된 GPSE 는 교원섬유 파괴 억제, 탄력섬유파괴 억제효과 및 피부손상 기능개선 효과의 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구의 의의는 지역포도농가에서 수확 후 버려지는 포도전정가지에서 폴리페놀류와 같은 유효성분을 확보하여 화장품 원료로서의 활용 가치가 높을 것으로 기대된다.
This study aimed to analyze the contents of rutin, procyanidin B3, quercetin, and kaempferol, known to have antioxidant, anti-inflammatory, and anti-carcinogenic effects, among the polyphenol types contained in grape pruning stem extracts (GPSE). It utilized grape stems discarded after harvest to me...
This study aimed to analyze the contents of rutin, procyanidin B3, quercetin, and kaempferol, known to have antioxidant, anti-inflammatory, and anti-carcinogenic effects, among the polyphenol types contained in grape pruning stem extracts (GPSE). It utilized grape stems discarded after harvest to measure the effects of GPSE on skin moisture, inhibition of skin cell proliferation, and anti-inflammatory activity on the damaged skin of HR-1 mice induced with ultraviolet B (UVB), and to verify the applicability of GPSE as a material for functional food and functional cosmetics. The polyphenol was extracted from grape pruning stems with 80% EtOH, and then the extract was used while storing at $-20^{\circ}C$, after filtering, concentrating, and freeze-drying it. The content of an active ingredient of GPSE was analyzed using high performance liquid chromatography (HPLC). From 53 kg of the grape pruning stem specimen, 2.34 kg of the EtOH fraction extracts were extracted to achieve a 4.42% yield ratio. Analysis of the active ingredients showed 0.28 mg/g of procyanidin B3, 12.81 mg/g of rutin, 0.51 mg/g of quercetin, and 8.24 mg/g of kaempferol. After UVB irradiation on the dermis, to confirm the degree of inhibition of collagen synthesis, we examined the protein expression of MMP-9 using immunohistochemical staining. The results of this study confirm the existence of active polyphenol types, such as rutin, kaempferol, quercetin, and procyanidin B3, in GPSE. Moreover, the study found that GPSE has anti-collagenase effects and it decreases the effects of UV damage on skin barrier function. GPSE is a functional ingredient with a potential for skin protection effects, and it has high utilization potential as an ingredient for functional cosmetics.
This study aimed to analyze the contents of rutin, procyanidin B3, quercetin, and kaempferol, known to have antioxidant, anti-inflammatory, and anti-carcinogenic effects, among the polyphenol types contained in grape pruning stem extracts (GPSE). It utilized grape stems discarded after harvest to measure the effects of GPSE on skin moisture, inhibition of skin cell proliferation, and anti-inflammatory activity on the damaged skin of HR-1 mice induced with ultraviolet B (UVB), and to verify the applicability of GPSE as a material for functional food and functional cosmetics. The polyphenol was extracted from grape pruning stems with 80% EtOH, and then the extract was used while storing at $-20^{\circ}C$, after filtering, concentrating, and freeze-drying it. The content of an active ingredient of GPSE was analyzed using high performance liquid chromatography (HPLC). From 53 kg of the grape pruning stem specimen, 2.34 kg of the EtOH fraction extracts were extracted to achieve a 4.42% yield ratio. Analysis of the active ingredients showed 0.28 mg/g of procyanidin B3, 12.81 mg/g of rutin, 0.51 mg/g of quercetin, and 8.24 mg/g of kaempferol. After UVB irradiation on the dermis, to confirm the degree of inhibition of collagen synthesis, we examined the protein expression of MMP-9 using immunohistochemical staining. The results of this study confirm the existence of active polyphenol types, such as rutin, kaempferol, quercetin, and procyanidin B3, in GPSE. Moreover, the study found that GPSE has anti-collagenase effects and it decreases the effects of UV damage on skin barrier function. GPSE is a functional ingredient with a potential for skin protection effects, and it has high utilization potential as an ingredient for functional cosmetics.
In vitro 실험에서 UVB를 조사하면 HaCaT cell은 ROS를 생성하여 COX-2 발현을 촉진한다고 보고되고 있다. 본 연구는 포도전정가지추출물(Grape Pruning Stem Extract, GPSE)로부터 폴리페놀류와 같은 유효성분을 추출, 수율 및 성분을 분석하여 자외선과 피부노화로 발생되는 섬유모세포의 손상으로 인한 교원섬유와 탄력섬유의 분해 억제 효과를 증명하고자 한다.
제안 방법
본 연구는 경산지역 포도농가에서 포도 수확 후 버려지는 포도 전정가지에서 폴리페놀류와 같은 항산화 물질을 추출하여 유효성분을 분석하고 UVB로 유도된 피부손상에 따른 교원섬유와 탄력섬유의 분해 억제효과를 증명하고자 in vitro 실험 후 in vivo 실험 결과를 관찰하였다. 선행연구에서 포도의 3가지 주요 활성 성분으로는 anthocyanins (0.
2 ml를 취하여 주 7회 일정한 양을 등쪽 면에 12주간 도포하였다. 실험 군은 정상군(normal control group, NC): 아무런 처치를 하지 않은 군, UVB 대조군(UVB group, UVB): 자외선 조사+serum base 도포군, 양성대조군(UVB+SC): 자외선 조사+suncream 도포군, GPSE 도포군(UVB+GPSE): 자외선 조사+GPSE 125, 250, 500, 1,000, 2,000 mg/kg 도포군의 총 8개 실험 군으로 하였다. UVB 조사는 광원으로 UVB lamp GL20SE(Sankyo denki, Japan)를 이용하여 제작한 UVB 조사기를 사용하였으며 광량은 Solarmeter (Solartech, USA)로 측정하였다.
UVB 조사는 광원으로 UVB lamp GL20SE(Sankyo denki, Japan)를 이용하여 제작한 UVB 조사기를 사용하였으며 광량은 Solarmeter (Solartech, USA)로 측정하였다. 자외선 조사용 cage를 이용하여 실험동물의 등부위에 균등하게 초기 1주부터 3주까지는 60 mJ/cm2, 4주부터 6주까지는 90 mJ/cm2, 7주부터 12주까지는 120 mJ/cm2의 광량으로 격일 간격으로 1주일에 3회, 12주 동안 조사하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 포도전정가지는 경상북도 경산시 오봉 쥐길 일대에서 재배된 켐벨얼리의 전정가지를 사용하였다. 포도 전정가지 1 kg에 80% EtOH을 첨가하여 60℃에서 90분 동안 추출한 후 추출액을 No.
실험동물은 7주령의 암컷 HR/ICR Albino hairless(HOSINO Laboratory Animal, Japan SLC, Inc.)을 중앙 실험동물로부터 구입하였으며, 1주간 사육실 환경에 적응시킨 후 체중 약 32 g의 7주령 마우스를 실험에 사용하였다. 총 40마리의 마우스를 8개의 실험 군에 각 실험군당 5마리씩 무작위로 배치하였으며，polysulfone 케이지에서 사육하였다.
피부 손상회복 정도를 측정하기 위해 in vivo 실험에 사용된 GPSE와의 혼합 사용하는 serum base는 한국 콜마에서 구입하였다. GPSE를 serum base에 125, 250, 500, 1,000 및 2,000mg/kg의 농도로 용해시켜 시험물질을 제조하였다.
데이터처리
본 연구에서 결과는 평균표준편차(±)로 나타내었으며, 유의성 검사는 SPSS (v20.0) 통계프로그램으로 one-way ANOVAtest를 실시하였고, 대조군 UVB control과 GPSE 도포군 간의 유의성을 Tukey’s multiple comparison test로 검증하였다. p<0.
성능/효과
이상의 결과는 GPSE가 진피층의 세포 외 기질(ECM)에 UVB 조사에 의해 파괴되는 콜라겐, 탄력섬유의 파괴를 억제하는 작용을 한다는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과로 포도전정가지로부터 rutin, kaempferol, quercetin, procyanidin B3 등의 페놀성 화합물이 화장품 기초 원료인 serum base에 함유토록 제조된 GPSE는 콜라겐 파괴 억제, 탄력섬유파괴 억제 효과 및 피부손상 기능 개선 효과의 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구의 의의는 지역 포도농가에서 수확 후 버려지는 포도전정가지에서 폴리페놀류와 같은 유효성분을 확보하여 화장품 원료로서의 활용 가치가 높을 것으로 기대된다.
UVB에 조사되면 수포[12], 세포골격 분자 변화[14], 세포자살(apoptosis)의 증가[4, 20]로 각질형성 세포의 생존력을 감소시키고, MMP는 진피의 교원섬유(collagen fiber)와 탄력섬유(elastic fiber)를 분해시키는 작용을 하는 collagenase로서 자외선, 산화 스트레스와 cytokine 과 같은 다양한 자극에 의해 활성이 증가한다고 보고되고 있다[21]. 기존의 in vitro 상에서의 MMP-9 단백발현에 대한 보고는 있었으나, in vivo에서의 연구는 미비하여 본 연구는 in vivo 실험을 통해 검증, 확인하고자 하였고, 실험 결과 GPSE와 serum base의 혼합물 도포한 그룹에서 자외선에 의한 콜라겐과 탄력섬유를 분해하는 MMP-9 단백발현을 억제하는 효과(대조군 대비 평균 약 90% 감소)도 얻을 수 있었다. 콜라겐 합성, 탄력섬유합성은 GPSE 농도의존적으로 증가하지는 않았지만, 125 mg/kg의 농도에서도 UBV 대조군과 suncream에 비하여 전반적으로 증가하였다.
Anthocyanin 은 천연 항산화제로서 생명체의 노화와 질병을 유발하는 산화물질(free-radical：자외선, 중금속, 활성산소, 아세테이트알데히드 등) 혹은 활성산소를 중화하거나 제거시키는 항산화 작용으로 피부 노화 방지는 물론 주름개선에 효과가 있다고 보고된 바 있다[6]. 본 연구는 포도전정가지의 유효성분 분석 결과, procyanidin B3(0.28 mg/g), rutin (12.81 mg/g), quercetin (0.51 mg/g) 및 kaempferol (8.24 mg/g)로 나타나 폴리페놀류 중 rutin (12.81mg/g) 의 함량이 가장 높은 것으로 나타나(Table 1), 포도나무 품종과 부위에 따라 차이가 있음을 확인하였다. 광노화에 관하여 maceliganan이 COX-2와 MMP-9의 발현을 억제한다는 선행연구도 보고되고 있다[16, 23].
후속연구
MMP-9의 단백발현 또한 농도의존적으로 감소하지 않았지만 전반적인 감소 결과를 보였다. UVB에 유도된 피부손상 모델에 GPSE 를 이용하여 in vivo 실험한 선행연구결과가 없어 콜라겐합성 증가, 탄력섬유 합성 증가, MMP-9 발현감소에 관한 농도의존적 큰 차이가 없는 이유는 추후 해결하여야 할 것으로 사료된다. 이상의 결과는 GPSE가 진피층의 세포 외 기질(ECM)에 UVB 조사에 의해 파괴되는 콜라겐, 탄력섬유의 파괴를 억제하는 작용을 한다는 것을 알 수 있었다.
이상의 결과로 포도전정가지로부터 rutin, kaempferol, quercetin, procyanidin B3 등의 페놀성 화합물이 화장품 기초 원료인 serum base에 함유토록 제조된 GPSE는 콜라겐 파괴 억제, 탄력섬유파괴 억제 효과 및 피부손상 기능 개선 효과의 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구의 의의는 지역 포도농가에서 수확 후 버려지는 포도전정가지에서 폴리페놀류와 같은 유효성분을 확보하여 화장품 원료로서의 활용 가치가 높을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
캠벨얼리가 많이 재배되는 이유는?
캠벨얼리는 단위면적당 수확량이 많아 우리나라에서 재배비율이 가장 높은 품종이다. 반면 Muscat Bailey A (MBA)는 캠벨얼리에 비해 우리나라에서의 재배 비율은 낮으나 과피가 단단하여 수송이 용이하고 당도가 높아 경북지역을 중심으로 재배 비율이 꾸준히 증가하고 있다[7].
캠벨얼리와 비교했을 때 Muscat Bailey A의 장점은?
캠벨얼리는 단위면적당 수확량이 많아 우리나라에서 재배비율이 가장 높은 품종이다. 반면 Muscat Bailey A (MBA)는 캠벨얼리에 비해 우리나라에서의 재배 비율은 낮으나 과피가 단단하여 수송이 용이하고 당도가 높아 경북지역을 중심으로 재배 비율이 꾸준히 증가하고 있다[7]. 국내에서 육성된 포도품종 중 현재 우리나라에서 많이 재배되고 있는 캠벨얼리, Muscat Bailey A (MBA) 품종의 부위별 주요 폴리페놀 화합물의 함량을 분석하여 다양한 포도 가공품의 개발 및 이용을 위한 자료도 보고되고 있다.
기질 금속 단백 분해 효소의 활성을 증가시키는 것은?
피부 노화의 대표적 징후인 주름은 교원섬유의 파괴로 인해 나타나며, 교원섬유의 파괴는 부분적으로 각질형성 세포(keratinocyte)와 진피 섬유아세포(dermal fibroblast)에 의해 분비된 기질 금속 단백 분해 효소(matrix metallopoteinase, MMP)에 의한다. MMP는 진피의 교원섬유(collagen fiber)와 탄력섬유(elastic fiber)를 분해시키는 작용을 하는 collagenase로서 자외선, 산화 스트레스와 cytokine과 같은 다양한 자극에 의해 활성이 증가한다[21]. In vitro 실험에서 UVB를 조사하면 HaCaT cell은 ROS를 생성하여 COX-2 발현을 촉진한다고 보고되고 있다.
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