커피 은피 추출물의 항산화 효과와 엘라스타제, 콜라게나제 및 티로시나제 저해효과 The Coffee Sliver Skin Extracts from Coffee Beans Exhibited Cosmetic Properties with Antioxiant Activity and Inhibitory Effects for Elastase, Collagenase and Tyrosinase원문보기
본 연구에서는 커피생두의 로스팅 과정에서 쉽게 발견되는 커피 은피(coffee silver skin)의 열수와 에탄올 추출물을 사용하여 항산화, 미백, 주름개선, 세포독성실험을 진행하였다. 커피 은피의 열수와 에탄올 추출물은 농도가 증가함에 따라 농도 의존적으로 DPPH와 ABTS 라디칼 소거활성이 높아졌으며, 열수 추출물보다 에탄올 추출물이 항산화력이 높게 나타났다. 특히 에탄올 추출물의 경우 $50{\mu}g/mL$에서 92.26%의 ABTS 라디칼을 소거시켜 양성대조군과 비슷한 항산화 효과를 나타내었다. 미백효과의 정도를 조사하기 위하여 tyrosinase 저해효과와 DOPA산화 저해효과를 조사한 결과 농도 의존적으로 저해효과를 나타내었다. 또한 주름개선효과의 정도를 조사하기 위해 elastase와 collagenase 저해 효과를 조사한 결과 elastase와 collagenase를 농도 의존적으로 저해 효과를 나타내었다. 각질형성세포(HaCaT)를 이용하여 세포독성 및 증식실험을 진행하였다. 커피 은피 추출물의 세포생존율은 무처리 대조군과 유사한 결과를 나타내었다. 그러므로 커피 은피는 주름개선, 미백, 항산화 효과를 나타내므로 화장품에 응용 가능한 기능성 소재로 평가된다.
본 연구에서는 커피생두의 로스팅 과정에서 쉽게 발견되는 커피 은피(coffee silver skin)의 열수와 에탄올 추출물을 사용하여 항산화, 미백, 주름개선, 세포독성실험을 진행하였다. 커피 은피의 열수와 에탄올 추출물은 농도가 증가함에 따라 농도 의존적으로 DPPH와 ABTS 라디칼 소거활성이 높아졌으며, 열수 추출물보다 에탄올 추출물이 항산화력이 높게 나타났다. 특히 에탄올 추출물의 경우 $50{\mu}g/mL$에서 92.26%의 ABTS 라디칼을 소거시켜 양성대조군과 비슷한 항산화 효과를 나타내었다. 미백효과의 정도를 조사하기 위하여 tyrosinase 저해효과와 DOPA 산화 저해효과를 조사한 결과 농도 의존적으로 저해효과를 나타내었다. 또한 주름개선효과의 정도를 조사하기 위해 elastase와 collagenase 저해 효과를 조사한 결과 elastase와 collagenase를 농도 의존적으로 저해 효과를 나타내었다. 각질형성세포(HaCaT)를 이용하여 세포독성 및 증식실험을 진행하였다. 커피 은피 추출물의 세포생존율은 무처리 대조군과 유사한 결과를 나타내었다. 그러므로 커피 은피는 주름개선, 미백, 항산화 효과를 나타내므로 화장품에 응용 가능한 기능성 소재로 평가된다.
The coffee silver skin is a part of coffee beans. We report that the coffee sliver skin extracts exhibited cosmetic properties of antioxidant, anti-winkle and whitening effects. The ethanol extracts of silver skin showed free radical scavenging activity up to 92.26% in $50{\mu}g/mL$, espe...
The coffee silver skin is a part of coffee beans. We report that the coffee sliver skin extracts exhibited cosmetic properties of antioxidant, anti-winkle and whitening effects. The ethanol extracts of silver skin showed free radical scavenging activity up to 92.26% in $50{\mu}g/mL$, especially against DPPH radical and ABTS radical cation. The silver skin extracts showed inhibitory effects for tyrosinase activity and DOPA oxidation in a dose-dependent manner, suggesting the extracts retain for the whitening property in cosmetics. The coffee silver skin extracts effectively inhibited the elastase and collagenase. Cytotoxicity of the coffee silver skin extracts was measured by the colorimetric MTS assay. The viability of the human keratinocytes (HaCaT) treated with the coffee silver skin extracts was same as that of untreated cells, indicating the extracts are safe to human cells. Here, we suggest that the silver skin extracts of coffee bean could be a potential natural substance for anti-winkle, whitening, antioxidant properties for cosmetics.
The coffee silver skin is a part of coffee beans. We report that the coffee sliver skin extracts exhibited cosmetic properties of antioxidant, anti-winkle and whitening effects. The ethanol extracts of silver skin showed free radical scavenging activity up to 92.26% in $50{\mu}g/mL$, especially against DPPH radical and ABTS radical cation. The silver skin extracts showed inhibitory effects for tyrosinase activity and DOPA oxidation in a dose-dependent manner, suggesting the extracts retain for the whitening property in cosmetics. The coffee silver skin extracts effectively inhibited the elastase and collagenase. Cytotoxicity of the coffee silver skin extracts was measured by the colorimetric MTS assay. The viability of the human keratinocytes (HaCaT) treated with the coffee silver skin extracts was same as that of untreated cells, indicating the extracts are safe to human cells. Here, we suggest that the silver skin extracts of coffee bean could be a potential natural substance for anti-winkle, whitening, antioxidant properties for cosmetics.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 커피 은피를 화장품 소재로 활용하기 위하여 항산화, 미백 그리고 주름개선 효능과 세포독성 및 증식에 관한 생리활성 기능성을 조사하였다.
본 연구에서는 추출물들의 보다 자세한 항산화능을 조사하기 위하여 ABTS를 이용하여 라디칼 소거 활성을 측정하였다. ABTS 라디칼 소거활성측정의 원리를 간략히 이해하면, 먼저 ABTS가 potassium persulfate에 의해 전자가 산화되어 청록색을 나타내며, 이후 추출물에 포함된 항산화 물질에 의하여 전자공여능이 환원됨에 따라 청록색이 점차 옅어지는 과정을 측정하는 방법이다.
본 연구에서는 커피 은피 열수와 에탄올 추출물 대한 항산화능, 미백효과, 주름개선 효과를 조사하였으며, 이들 추출물에 대한 세포독성 및 증식실험을 진행하였다.
제안 방법
ABTS [2, 2’-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonicacid) diammonium salt] 라디칼 소거활성 측정은 Re 등의 방법[21]을 변형하여 측정하였다.
Tyrosinase의 활성을 저해하는 정도를 측정하기 위하여 in vitro tyrosinase inhibition assay를 실시하였다. in vitro tyrosinase inhibition assay는 Mason 등의 방법[22]을 변형하여 측정하였다.
Tyrosinase의 활성을 저해하는 정도를 측정하기 위하여 in vitro tyrosinase inhibition assay를 실시하였다. in vitro tyrosinase inhibition assay는 Mason 등의 방법[22]을 변형하여 측정하였다. 실험방법은 0.
2 mM DPPH용액 100 µL를 혼합하여 실온에서 30min 동안 반응시킨 후 ELISA reader (InfiniteTM F200, TECAN, Männedorf, Switzerland)를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군으로 DPPH 대신 에탄올을 처리하였다. 또한 양성 대조군은 ascorbic acid를 사용하였다.
대조군으로 DPPH 대신 에탄올을 처리하였다. 또한 양성 대조군은 ascorbic acid를 사용하였다. DPPH radical 소거 활성은 다음의 식에 따라 계산하였다.
5)을 사용하였다. 또한 양성 대조군은 알부틴을 사용하였다. Tyrosinase 활성 저해율은 다음의 식에 따라 계산하였다.
멜라닌 합성 과정의 속도 결정 단계 관여하는 타이로시나제의 DOPA 산화반응에 대한 활성 저해를 측정하여 미백성분의 효과를 평가하고자 DOPA 산화 억제 효과시험을 진행하였으며 실험 방법은 다음과 같이 실시되었다[23]. 0.
또한 ABTS 양이온 소거 측정 방법은 연쇄절단형 항산화제와 수소 공여 항산화제 모두를 측정할 수 있으며, 친수성과 소수성 모두에 적용이 가능하기 때문에 DPPH 방법보다 더 민감하게 항산화 능력을 알아볼 수 있는 방법으로 알려져 있다[30-33]. 본 연구에서는 ABTS를 이용하여 커피 은피의 열수 추출물과 에탄올 추출물의 라디칼 소거 활성을 측정하였다. 열수와 에탄올 추출물의 ABTS⋅+radical 소거능은 열수 추출물은 50, 100, 250, 500, 1,000 µg/mL의 시료 처리에 따라 62.
본 연구에서는 DPPH를 이용하여 커피 은피 열수 추출물과 에탄올 추출물의 라디칼 소거활성을 측정하였다. 항산화 기능성을 측정한 결과 열수와 에탄올 추출물은 농도 의존적으로 자유 라디칼 소거활성이 우수하였으며, 열수 추출물보다 에탄올 추출물의 경우 자유 라디칼 소거 활성이 우수하였다.
실험방법은 0.1 M 인산염 완충액(pH 6.5) 250 µL와 각 농도별로 희석된 시료 225µL, mushroom tyrosinase (2000 U/mL)(Sigma Aldrich CO., USA) 25 µL와 1.5 mM tyrosine (Sigma Aldrich CO., USA) 225 µL를 순서대로 첨가한 후 37 ℃에서 10 min 동안 반응시켰다.
실험방법은 각 농도별로 희석된 시료 200 µL에 에탄올로 용해시킨 0.2 mM DPPH용액 100 µL를 혼합하여 실온에서 30min 동안 반응시킨 후 ELISA reader (InfiniteTM F200, TECAN, Männedorf, Switzerland)를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다.
실험재료인 커피 은피를 흐르는 물에 세척한 후 수분을 제거하고 건조시켜 칭량하여 사용하였다. 실험재료는 열수 추출물의 경우 시료 무게의 10배에 해당하는 멸균된 순수정제수를 첨가하여 80 ℃에서 24 h 동안 중탕하였으며, 3회 반복 추출하였다. 에탄올 추출물의 경우 시료 무게의 10배에 해당하는 70% 에탄올에 침지하여 24 h 동안 추출하였으며, 3회 반복 추출하였다.
즉, 각 시험용액을 일정 농도가 되도록 조제하여 20 µL씩 취하고, 50 mM tris-HCl buffer (pH 8.6)에 녹인 0.2 U porcine pancreas elastase (Sigma Aldrich CO., USA) 용액 15 µL을 가한 후 기질로 0.1 M tris-HCl buffer (pH 8.0)에 녹인 2.9 mM N-succinyl-(L-ala)3-p-nitroanilide (0.5 mg/mL, Sigma Aldrich CO., USA)을 20 µL첨가하여 30 min 동안 반응시켜 기질로부터 생성되는 p-nitroanilide의 생성량을 ELISA reader (InfiniteTM F200, Switzerland) 410 nm에서 측정하였다.
DPPH 라디칼 소거활성능을 이용한 항산화력은 Blois의 방법[20]을 변형하여 측정하였으며 항산화능을 측정하는 방법 중에 하나로 많이 사용되고 있는 방법이다. 추출물의 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical(Sigma Aldrich CO., St. Louis, MO, USA)은 라디칼 소거능은 DPPH 자유 환원력을 측정하였다. 실험방법은 각 농도별로 희석된 시료 200 µL에 에탄올로 용해시킨 0.
커피 은피의 피부주름 개선 물질로서의 사용 기능성을 알아보기 위하여 elastase 저해 물질로 알려진 ursolicacid를 양성대조군으로 사용하여 커피 은피 열수 및 에탄올 추출물의 elastase 저해활성을 측정하였다. 그 결과 Figure 5와 같이 열수 추출물 10, 100, 1,000 µg/mL은 각각 농도별로 1.
대상 데이터
ABTS [2, 2’-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonicacid) diammonium salt] 라디칼 소거활성 측정은 Re 등의 방법[21]을 변형하여 측정하였다. ABTS (Sigma Aldrich CO., USA)를 7 mM 농도로 증류수에 용해한 다음 2.45 mM potassium persulfate를 가하여 1:1의 비율로 혼합하여 실온인 암실에서 24 h 동안 반응시킨 후 ABTS 라디칼을 형성시킨 후 사용하였다. 라디칼이 형성된 ABTS 용액을 에탄올로 희석하여 734 nm에서 측정한 흡광도가 0.
Elastase 저해활성 측정은 Cannell 등의 방법[24]에 따라 측정하였다. 기질로서 N-succinyl-(L-Ala)3-p-nitroanilide (Sigma Aldrich CO., USA)를 사용하여 37 ℃에서 30 min 동안 기질로부터 생성되는 p-nitroanilide의 생성량을 410 nm에서 측정하였다. 즉, 각 시험용액을 일정 농도가 되도록 조제하여 20 µL씩 취하고, 50 mM tris-HCl buffer (pH 8.
본 실험에서 사용한 커피 은피는 (주)앤디스코나(경상북도, 군위군)에서 제공받아 사용하였다. 실험재료인 커피 은피를 흐르는 물에 세척한 후 수분을 제거하고 건조시켜 칭량하여 사용하였다.
본 실험에서 사용한 커피 은피는 (주)앤디스코나(경상북도, 군위군)에서 제공받아 사용하였다. 실험재료인 커피 은피를 흐르는 물에 세척한 후 수분을 제거하고 건조시켜 칭량하여 사용하였다. 실험재료는 열수 추출물의 경우 시료 무게의 10배에 해당하는 멸균된 순수정제수를 첨가하여 80 ℃에서 24 h 동안 중탕하였으며, 3회 반복 추출하였다.
5)을 사용하였다. 또한 양성 대조군은 알부틴을 사용하였다. Tyrosinase 활성 저해율은 다음의 식에 따라 계산하였다.
인간피부세포(human keratinocyte, HaCaT)(ATCC,Manassas, VA, USA) 세포를 Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM) (HyClone, Logan, UT, USA) 배지에 10% fetal bovine serum (FBS) (HyClone, USA)과 penicillin (100 units/mL)/streptomycin (100 µg/mL) (HyClone, USA)을 첨가하여 CO2 세포배양기(NU-4750G, NuAire, Plymouth, MN, USA)에서 5% CO2 공급 하에서 배양하였으며, 2-3일 간격으로 계대 배양을 시행하였다.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복 실시하였으며, 통계분석은 SPSS 프로그램(SPSS Inc. Chicago, IL, USA)을 이용하여 분석하였다. 모든 측정 항목의 결과는 평균 ± 표준편차(mean ± S.
모든 측정 항목의 결과는 평균 ± 표준편차(mean ± S.D.)로 표시하였고 각 시료 간의 유의성 검정은 one-way ANOVA를 한 후 p < 0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test를 사용하여 분석하였다.
이론/모형
Collagenase 저해활성 측정은 Wünsch와 Heindrich의 방법[25]에 따라 측정하였다.
만일 조직 중 이상조직이 있을 시에 이 효소의 활성이 높아져 조직 파괴의 직접적인 원인이 되어 피부의 주름 및 탄력성 저하 등을 초래한다. Elastase 저해활성 측정은 Cannell 등의 방법[24]에 따라 측정하였다. 기질로서 N-succinyl-(L-Ala)3-p-nitroanilide (Sigma Aldrich CO.
성능/효과
ABTS radical 소거활성능 또한 농도 의존적으로 항산화능이 증가하였으며, 커피 은피 열수 및 에탄올 추출물의 경우 50 µg/mL에서 각각 62.04%, 92.26%로 매우 우수한 항산화능을 나타내었다.
그 결과 Figure 5와 같이 열수 추출물 10, 100, 1,000 µg/mL은 각각 농도별로 1.07%, 1.83%, 11.39%의 elastase 저해효과를 나타내었으며, 에탄올 추출물은 0.85%, 5.93%, 25.59%의 결과를 나타내어 농도 의존적으로 elastase 저해효과를 나타내었다.
미백효과와 관련 있는 tyrosinase 저해와 DOPA oxidation 저해 실험 결과 커피 은피의 추출물은 농도 의존적으로 저해 결과가 증가된 것으로 나타났다. 또한 주름개선 효과와 관련 있는 elastase 저해와 collagenase 저해 실험을 진행한 결과 커피 은피 추출물은 농도 의존적으로 저해 결과가 증가되었다. 커피 은피 에탄올 추출물의 경우 최대 25.
선행 연구와 유사하게 본 연구에서도 커피 은피의 에탄올 추출물은 열수 추출물보다 우수한 항산화 기능을 보였다[17,29]. 미백효과와 관련 있는 tyrosinase 저해와 DOPA oxidation 저해 실험 결과 커피 은피의 추출물은 농도 의존적으로 저해 결과가 증가된 것으로 나타났다. 또한 주름개선 효과와 관련 있는 elastase 저해와 collagenase 저해 실험을 진행한 결과 커피 은피 추출물은 농도 의존적으로 저해 결과가 증가되었다.
세포 독성 및 증식에 관하여 조사한 결과 커피 은피의 열수 추출물의 경우 100 µg/mL, 에탄올 추출물의 경우 500µg/mL에서 세포생존능이 가장 우수한 결과를 나타내었으며, 또한 시료 처리군의 모든 농도에서 무처리 대조군과 유사한 결과를 나타내었다.
종합하면 우수한 항산화 효과와 미백 및 주름개선의 효능을 가진 커피 은피는 화장품의 생리활성 소재로 사용이 가능하다.
또한 주름개선 효과와 관련 있는 elastase 저해와 collagenase 저해 실험을 진행한 결과 커피 은피 추출물은 농도 의존적으로 저해 결과가 증가되었다. 커피 은피 에탄올 추출물의 경우 최대 25.59%의 elastase 저해 결과를 보였으며 23.28%의 collagenase 저해 결과를 나타내었다. 세포 독성 및 증식에 관하여 조사한 결과 커피 은피의 열수 추출물의 경우 100 µg/mL, 에탄올 추출물의 경우 500µg/mL에서 세포생존능이 가장 우수한 결과를 나타내었으며, 또한 시료 처리군의 모든 농도에서 무처리 대조군과 유사한 결과를 나타내었다.
커피 은피의 DOPA 산화 저해효과의 결과는 열수 추출물은 100, 1,000 µg/mL의 시료 처리에서 각각 22.74%, 29.75%를 나타내었으며, 에탄올 추출물은 100, 1,000µg/mL의 시료 처리에서 각각 23.32%, 32.84%의 DOPA 산화 저해 효과를 나타내었다(Figure 4).
커피 은피의 tyrosinase 저해 효과는 열수 추출물은 100, 1,000 µg/mL의 시료 처리에서 각각 12.39%, 26.80%를 나타내었으며, 에탄올 추출물은 100, 1,000 µg/mL의 시료 처리에서 15.71%, 26.81%의 tyrosinase 저해 효과를 나타내었다(Figure 3).
커피 은피의 열수 추출물의 경우 100 µg/mL에서 96.39%, 에탄올 추출물의 경우 500 µg/mL에서 95.23%로 가장 우수한 결과를 나타내었으며, 시료 처리한 모든 농도에서 무처리 대조군과 유사한 결과를 나타내었다.
특히 에탄올 추출물의 경우 50 µg/mL 이상에서 대조군인 ascorbic acid과 유사한 결과인 90%이상의 항산화능을 나타내었다.
본 연구에서는 DPPH를 이용하여 커피 은피 열수 추출물과 에탄올 추출물의 라디칼 소거활성을 측정하였다. 항산화 기능성을 측정한 결과 열수와 에탄올 추출물은 농도 의존적으로 자유 라디칼 소거활성이 우수하였으며, 열수 추출물보다 에탄올 추출물의 경우 자유 라디칼 소거 활성이 우수하였다. DPPH radical 소거능은 열수 추출물은 250, 500, 1,000 µg/mL의 시료처리에서 45.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
커피 은피는 무엇인가?
따라서 본 연구에서 사용한 커피 은피(coffee silver skin)는 체리라고 불리는 커피나무 열매의 일부 조직이다[13]. 또한 커피 은피는 생두라고 불리는 종자의 배유를 감싸고 있는 종자 외피이다. 커피 은피의 바깥에는 파치먼트(parchmenet)라고 불리는 내과피가 싸고 있고 그 바깥쪽은 펄프(pulp)라고 불리는 과육이 싸고 있다.
ROS의 종류에는 어떤 것들이 있는가?
외부 환경에 의해 자극되어 피부의 노화를 진행시키는 물질 중 특히 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)은 대사과정에서도 생성될 수 있지만 지속적인 자외선 노출로 인해 피부의 광산화적 손상을 유발할 수 있다. ROS는 산소 중심의 라디칼인 superoxide anioin radical (O2－), hydroxyl radical (⋅OH)과 같은 큰 산화력을 갖는 산소종과 비라디칼 종인 hydrogen peroxide (H2O2), singlet oxygen (1O2) 등을 포함한다[1-3]. 또한 ROS는 생체 내 세포를 구성하는 지질, 단백질 및 DNA의 산화 및 피부 진피 내 MMP-1 (matrix metalloproteinase-1) 등의 단백질 가수분해효소의 발현을 증가시킨다.
추가적인 항산화제 보충으로 ROS를 제거해야 하는 이유는 무엇인가?
또한 ROS는 생체 내 세포를 구성하는 지질, 단백질 및 DNA의 산화 및 피부 진피 내 MMP-1 (matrix metalloproteinase-1) 등의 단백질 가수분해효소의 발현을 증가시킨다. 콜라겐과 엘라스틴은 세포외 매트릭스 구성 성분들이다. ROS는 이들 성분을 절단 및 비정상적인 교차결합을 유발시킴으로써 피부 노화를 촉진시키는것으로 알려져 있다. 따라서 피부의 항산화를 강화시켜 피부노화를 지연시킬 수 있기 때문에 외부의 추가적인 항산화제 보충이 이루어져야 한다[4-8].
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