[논문]니파팜, 몰로키아, 핑거루트 추출물의 화장품 소재로서의 기능적 특성 분석

전유진; 이소현; 허소정; 진병석

doi:10.12925/jkocs.2019.36.3.821

니파팜, 몰로키아, 핑거루트 추출물의 화장품 소재로서의 기능적 특성 분석
Functional Characterization of the Extracts from Nipa Palm, Molokhia, and Finger Root for Cosmetic Ingredients 원문보기

Journal of the Korean Applied Science and Technology = 한국응용과학기술학회지, v.36 no.3, 2019년, pp.821 - 829

전유진 (동덕여자대학교 보건향장학과) , 이소현 (동덕여자대학교 화학.화장품학부) , 허소정 (동덕여자대학교 식품영영학과) , 진병석 (동덕여자대학교 화학.화장품학부)

초록
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본 연구는 니파팜(nipa palm), 몰로키아(molokhia) 및 핑거루트(finger root) 추출물들이 기능성 화장품의 천연 활성원료로 적용이 가능한지를 살펴보기 위해 수행되었다. 추출물들은 에탄올로 가열 환류, 여과, 농축 및 동결 건조 등의 공정을 통해 얻어졌다. 적분구가 장착된 UV-vis 분광 광도계를 사용하여 추출물의 자외선 흡수 및 차단 효과를 살펴보았다. DPPH 라디칼 소거능 분석 실험을 통해, 추출물 간의 항산화 활성 및 그의 안정성을 비교하였다. 또한, 추출물의 총 폴리페놀 함량을 Folin-Ciocalteu시약을 사용하여 정량화하였다. 추출물의 항균 활성은 황색포도상구균(그람양성)과 대장균(그람음성)에 대한 디스크 확산 시험으로 조사하였다. 그리고 마지막으로, 콜라게나아제 활성저해 분석시험을 통해 추출물의 주름방지 효과를 살펴보았다. 본 연구의 결과들에서 니파팜 추출물은 항산화제 및 주름 방지제로, 핑거루트 추출물은 선 스크린제 및 항균제로 화장품에 사용 가능성을 보여 주었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to evaluate the applicability of the extracts from nipa palm, molokhia, and finger root in functional cosmetics as a natural active ingredient. The extracts were obtained through the processes of heating under reflux with ethanol, filtration, concentration, and freeze-drying. UV absorption and blocking effects of the extracts were examined by using the UV-vis spectrophotometer equipped with an integrating sphere. Antioxidant activity and its stability between the extracts were compared using the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging assay. Also, total polyphenol content in the extracts was determined quantitatively using the Folin-Ciocalteu reagent, with gallic acid as the standard. Antibacterial activity of the extracts was investigated by the disc diffusion test against Staphylococcus aureus (gram-positive) and Escherichia coli (gram-negative). Finally, collagenase inhibitor assay was performed to examine the anti-wrinkle effect of the extracts. From the results of this study, the extract of nipa palm showed the potential for use in cosmetics as an antioxidant and anti-wrinkle agent, and the extract of finger root as a sunscreen and antibacterial agent.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. UV-Vis absorption spectra for extracts of nipa palm, molokhia, and finger root.
그림 Fig. 2. UV-Vis total transmittance spectra for octocrylene and extracts of nipa palm, molokhia, and finger root.
그림 Fig. 3. SC₅₀ values for DPPH radical scavenging activities of nipa palm, molokhia, and finger root extracts. (EAE was used for comparison)
그림 Fig. 4. Comparison of total polyphenol contents in nipa palm, molokhia, and finger root extracts.
그림 Fig. 5. Change of antioxidant activity of nipa palm, molokhia, and finger root extracts with storage time under (a) UV light and (b) high temperature (50 ℃).
그림 Fig. 6. Antibacterial activity of the extracts analyzed by disc diffusion test against.
그림 Fig. 7. Percent inhibition on collagenase activity of nipa palm, molokhia, finger root extracts, and EAE at concentration of 10 and 50 ppm. IC(inhibitory control) denote 400mM 1,10-phenanthroline.

AI 본문요약
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문제 정의

이와 같은 각각의 작물이 갖는 여러 생리활성 효과로 인하여, 위 3종의 아열대 작물은 국내에서 주로 건강기능 식품의 소재로 소개가 되고 있지만, 화장품 원료 소재로는 아직 활용이 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구는 위 3가지 작물의 추출물이 부가가치가 높은 화장품 기능성 원료 소재로 사용 가능성을 탐색하기 위해, 추출물의 여러 효능을 살펴보고 특성을 비교하였다.
아열대 기후로 변함에 따라, 우리나라도 아열대 기후 변화에 대응하는 미래 식물 자원의 선제적 개발이 필요한데, 이들 미래식물 자원의 국내생산 기반을 확대하기 위해서는 미래 식물자원의 기능성과 특성에 대한 연구가 많이 선행 되어서 제품으로 개발이 이루어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 새로운 고부가가치의 기능성 소재 탐색의 일환으로 우리나라 미래 자원인 아열대 식물 추출물을 대상으로 화장품 원료로서의 가능성을 살펴보고자 한다. 연구를 위해 니파팜, 몰로키아, 핑거루트 3종의 작물을 선택하였다.

제안 방법

Inhibitor control (IC)로 1,10-phenanthroline (400mM) 용액을 사용하여 활성저해를 상대적으로 비교하였다.
, Japan)를 사용하였다. UV와 고온(50 ℃) 하에서 각 추출물의 항산화 활성의 안정성을 비교하였다. 각 추출물과 EAE를 2 mg씩 2 mL의 에탄올에 녹인 후, 여기에 물을 가해 전체 용액을 10 g으로 맞추어 200 ppm 농도의 용액을 만들었다.
과목 니피팜과 몰로키아는 분말 상태로 구입하였고 핑거루트는 건조물을 초고속 믹서기에 넣고 분쇄하여 분말로 만들었다. 각각의 분말 시료를 에탄올(99%, Daejung Chem., Korea)과 1:9의 비율로 혼합하여 환류 추출기에 넣고 2시간 동안 가열하여 추출하였다. 가열하여 얻은 추출액을 원심분리기 (1580R, Labogene, Korea)에 넣고 3,000 rpm의 속도로 20분간 원심 분리하여 상등액을 얻고, 상등액을 다시 필터 여과 후, rotary vacuum evaporator(HB10, IKA, Germany)에 넣고 에탄올을 증발시켜 농축시켰다.
가열하여 얻은 추출액을 원심분리기 (1580R, Labogene, Korea)에 넣고 3,000 rpm의 속도로 20분간 원심 분리하여 상등액을 얻고, 상등액을 다시 필터 여과 후, rotary vacuum evaporator(HB10, IKA, Germany)에 넣고 에탄올을 증발시켜 농축시켰다. 농축된 추출물을 conical tube에 나눠 담아 저온트랩이 연결된 진공 농축기(Labconco, U.S.A)에 넣어 에탄올을 좀 더 증발시킨 후, 각각의 농축된 추출물을 동결 건조기(ALPHA 1-4 LDplus, Christ, Germany) 에서 건조시켜 최종 추출물을 얻었다.
따라서 추출물 항산화 성분의 산화 안정성을 살펴보기 위하여, 추출물을 수용액 상태로 UV 및 50℃ 고온에 각각 두면서 항산화 활성의 변화를 살펴보았다(Fig. 5).
나이가 들면서 콜라겐을 분해하는 콜라겐나아제의 발현이 증가하면서 피부탄력은 감소하고 주름이 생기면서 피부노화가 진행된다. 따라서 콜라겐나아제의 활성을 억제하는 것이 주름방지에 도움이 되기 때문에 추출물들의 주름방지의 효능을 나타내는 지표로 콜라겐나아제 저해율을 측정하였다(Fig. 7). 니파팜, 몰로키아, 핑거 루트 추출물 모두 콜라겐나아제 활성을 저해하는 효능을 나타내고, 또한 비타민 C 유도체인 ethyl ascorbyl ether보다도 우수한 저해율을 보였다.
위에서 계산된 라디칼 소거능 값을 농도별 그래프로 표시한 후, 라디칼 소거능 50%에 해당하는 추출물의 농도값 SC₅₀을 구하였다. 추출물과의 항산화 활성 비교를 위하여 비타민 C 유도체인 ethyl ascorbyl ether (EAE, Tokyo Chem.
이 용액들을 UV-illuminator (UV–1000, BoTeck, Korea)와 50 ℃ 오븐(OF-02, Jeiotech, Korea)에 각각 두고서 1 주일 간격으로 시료를 채취하여 라디칼 소거능의 변화를 살펴보았다.
이렇게 만든 용액의 추출물 농도는 100 ppm이다. 추출물 용액 일정량을 석영 큐벳에 넣어 UV-vis 분광광도계(Cintra 3030, GBC Scientific Equipment, Austria)를 사용하여 파장별 빛에 대한 흡수 여부를 살펴보았다. 투과율은 UV-vis 분광광도계에 적분구(integrating sphere) 를 장착한 후, 파장별 빛에 대한 총 투과율을 살펴보았다.
추출물의 항산화 활성은 2,2-diphenyl-1- picrylhydrazyl (DPPH)용액의 radical 소거능으로 측정하였다. DPPH (Sigma, MO, USA)를 에탄올에 용해시켜 0.
콜라게나아제 활성저해 실험은 collagenase inhibitor screening kit(K833-100, BioVision, USA)을 사용하여 실시하였다. Kit에서 제공된 Collagenase 효소 용액 5 μL과 assay buffer 45 μL을 혼합한 enzyme control (EC)용액과 collagenase 효소 용액 5 μL, 추출물 시료 1 μ L, assay buffer 44 μL를 혼합한 시료(S) 용액을 각각 만든다.
추출물 용액 일정량을 석영 큐벳에 넣어 UV-vis 분광광도계(Cintra 3030, GBC Scientific Equipment, Austria)를 사용하여 파장별 빛에 대한 흡수 여부를 살펴보았다. 투과율은 UV-vis 분광광도계에 적분구(integrating sphere) 를 장착한 후, 파장별 빛에 대한 총 투과율을 살펴보았다.
항균활성 시험은 디스크 확산(disc diffusion)시험 방법을 사용하여 추출물의 지시균주에 대한 생육저해 활성을 확인하였다. 항균활성 측정을 위한 지시균주는 그람 양성균인 황색포도상구균 (Staphylococcus aureus RN4220), 그람 음성균인 대장균(Escherichia coli O157:H7 933)을 각각 사용하였다.

대상 데이터

니파팜(미얀마산, 홍일당), 몰로키아(이집트산, 두손애약초), 핑거루트(인도네시아산, 송림식품)을 각각 시중에서 구입하여 사용하였다. 과목 니피팜과 몰로키아는 분말 상태로 구입하였고 핑거루트는 건조물을 초고속 믹서기에 넣고 분쇄하여 분말로 만들었다. 각각의 분말 시료를 에탄올(99%, Daejung Chem.
니파팜(미얀마산, 홍일당), 몰로키아(이집트산, 두손애약초), 핑거루트(인도네시아산, 송림식품)을 각각 시중에서 구입하여 사용하였다. 과목 니피팜과 몰로키아는 분말 상태로 구입하였고 핑거루트는 건조물을 초고속 믹서기에 넣고 분쇄하여 분말로 만들었다.
따라서 본 연구에서는 새로운 고부가가치의 기능성 소재 탐색의 일환으로 우리나라 미래 자원인 아열대 식물 추출물을 대상으로 화장품 원료로서의 가능성을 살펴보고자 한다. 연구를 위해 니파팜, 몰로키아, 핑거루트 3종의 작물을 선택하였다.
음성대조군으로 absolute 에탄올 5 μL를 사용하였다.
을 구하였다. 추출물과의 항산화 활성 비교를 위하여 비타민 C 유도체인 ethyl ascorbyl ether (EAE, Tokyo Chem. Ind., Japan)를 사용하였다. UV와 고온(50 ℃) 하에서 각 추출물의 항산화 활성의 안정성을 비교하였다.
항균활성 시험은 디스크 확산(disc diffusion)시험 방법을 사용하여 추출물의 지시균주에 대한 생육저해 활성을 확인하였다. 항균활성 측정을 위한 지시균주는 그람 양성균인 황색포도상구균 (Staphylococcus aureus RN4220), 그람 음성균인 대장균(Escherichia coli O157:H7 933)을 각각 사용하였다. 각 지시균주는 tryptic soy broth(TSB; BD Diagnostic Systems, Sparks, MD, USA)와 Luria-Bertani broth(LB; BD Diagnostic Systems)에서 37 ℃, 18 h 동안 배양하고, 10⁵-10⁶ CFU(colony forming unit)/mL 농도로 muller hinton agar(MHA; BD Diagnostic systems)에 100 uL를 도말하여 건조시킨다.

데이터처리

통계 분석은 5% 유의수준에서 Student‘s t-test를 실시하였다.

이론/모형

총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis법[11]을 활용하여 측정하였다. 농도별 각 추출물 용액 20 μL 에 0.

성능/효과

5). 그림 (a)는 UV에 노출시킨 시료의 변화를 나타낸 것 인데, 니파팜 추출물과 EAE는 4주 동안 항산화 활성이 거의 그대로 유지되는데 반하여 몰로키아, 핑거루트 추출물은 항산화 활성이 4주 만에 40% 이상 큰 폭으로 감소함을 보여주었다. 고온 (b)에서도 니파팜 추출물과 EAE는 항산화 활성이 일정하게 유지된 반면 몰로키아, 핑거루트 추출물은 2, 3주부터 항산화 활성이 떨어지기 시작하였다.
니파팜과 핑거루트 추출물 모두 UVB 영역 파장에서 흡수피크를 보여주었지만, 총 투과율로 살펴본 결과, 핑거루트 추출물만이 합성 UV 흡수제인 octocrylene에 견줄 만큼의 우수한 UV차단 효과를 보여주었다. DPPH 라디칼 소거능 실험을 통해 항산화 활성을 살펴본 결과, 니파팜의 SC₅₀ 값(48 ppm)이 합성 비타민C 유도체인 ethyl ascorbyl ether 보다도 더 낮게 나타나는 등 천연물로서 매우 우수한 항산화 활성을 보여주었다. 또한 UV 및 고온의 환경에서도 항산화 활성이 오래 유지되는 등 안정성도 우수하였고, 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과 다른 추출물에 비해 매우 높게 나타났다.
니파팜은 몰로키아, 핑거루트 추출물보다 상당히 낮은 농도에서도 라디칼을 소거하는 항산화 활성을 보이면서 SC₅₀ 값이 48 ppm으로 나타났다. 니파팜 추출물은 화장품에 항산화제로 많이 쓰이고 있는 비타민 C 유도체인 ethyl ascorbyl ether보다도 더 낮은 SC50 값을 나타내면서 천연 추출물로서 항산화 활성이 매우 높음을 보여주었다. 식물 추출물에서의 항산화 활성은 일반적으로 폴리페놀 성분에 기인하는 경우가 많다.
7). 니파팜, 몰로키아, 핑거 루트 추출물 모두 콜라겐나아제 활성을 저해하는 효능을 나타내고, 또한 비타민 C 유도체인 ethyl ascorbyl ether보다도 우수한 저해율을 보였다. 추출물 중에서 특히 니파팜은 50 ppm의 농도에서 inhibitory control 물질인 1,10-phenanthroline (400mM)과 거의 동등한 100%의 저해율을 보이기 때문에 주름 방지용 소재로서 활용 가능성이 매우 높은 것으로 판단된다.
니파팜과 핑거루트 추출물 모두 UVB 영역 파장에서 흡수피크를 보여주었지만, 총 투과율로 살펴본 결과, 핑거루트 추출물만이 합성 UV 흡수제인 octocrylene에 견줄 만큼의 우수한 UV차단 효과를 보여주었다. DPPH 라디칼 소거능 실험을 통해 항산화 활성을 살펴본 결과, 니파팜의 SC₅₀ 값(48 ppm)이 합성 비타민C 유도체인 ethyl ascorbyl ether 보다도 더 낮게 나타나는 등 천연물로서 매우 우수한 항산화 활성을 보여주었다.
1은 각 추출물의 UV 영역대 빛의 파장별 흡수 피크를 살펴본 것이다. 니파팜과 핑거루트 추출물은 각각 287, 300 nm 파장에서 흡수피크를 보이며 UVB 영역의 짧은 파장 빛을 흡수하는 것으로 나타났다. 이에 반해 몰로키아 추출물에서는 어떠한 특징적인 흡수 피크가 나타나지 않았다.
DPPH 라디칼 소거능 실험을 통해 항산화 활성을 살펴본 결과, 니파팜의 SC₅₀ 값(48 ppm)이 합성 비타민C 유도체인 ethyl ascorbyl ether 보다도 더 낮게 나타나는 등 천연물로서 매우 우수한 항산화 활성을 보여주었다. 또한 UV 및 고온의 환경에서도 항산화 활성이 오래 유지되는 등 안정성도 우수하였고, 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과 다른 추출물에 비해 매우 높게 나타났다. 핑거루트 추출물만이 황색포도 상구균과 대장균에 대해서 항균 활성을 보였고, 니파팜 추출물은 다른 추출물에 비해 콜라게나제 효소를 억제하는 효능이 뛰어나 주름방지 효과가 있음을 알 수 있었다.
몰로키아와 핑거루트 추출물 간 항산화 활성을 비교하면 몰로키아 항산화 활성이 더 높게 나타났지만, 총 폴리페놀 함량에서는 오히려 핑거루트 추출물이 144 ± 10.0 mg/g로 몰로키아 95 ± 5.1 mg/g 보다 더 높게 나타났다.
핑거루트 추출물만이 황색포도 상구균과 대장균에 대해서 항균 활성을 보였고, 니파팜 추출물은 다른 추출물에 비해 콜라게나제 효소를 억제하는 효능이 뛰어나 주름방지 효과가 있음을 알 수 있었다. 본 연구의 결과로 부터, 니파팜 추출물은 항산화제 및 주름방지제로, 핑거루트 추출물은 선 스크린제 및 항균제로 화장품에 사용될 가능성을 보여 주었다.
또한 UV 및 고온의 환경에서도 항산화 활성이 오래 유지되는 등 안정성도 우수하였고, 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과 다른 추출물에 비해 매우 높게 나타났다. 핑거루트 추출물만이 황색포도 상구균과 대장균에 대해서 항균 활성을 보였고, 니파팜 추출물은 다른 추출물에 비해 콜라게나제 효소를 억제하는 효능이 뛰어나 주름방지 효과가 있음을 알 수 있었다. 본 연구의 결과로 부터, 니파팜 추출물은 항산화제 및 주름방지제로, 핑거루트 추출물은 선 스크린제 및 항균제로 화장품에 사용될 가능성을 보여 주었다.
항산화 활성이 가장 높았던 니파팜 추출물이 총 폴리페놀 함량 275 ± 13.6 mg/g 로, 다른 두 추출물에 비해 매우 높은 값으로 나타났다.

후속연구

고온 (b)에서도 니파팜 추출물과 EAE는 항산화 활성이 일정하게 유지된 반면 몰로키아, 핑거루트 추출물은 2, 3주부터 항산화 활성이 떨어지기 시작하였다. 이상의 결과로부터 니파팜 추출물은 항산화 활성과 더불어 안정성도 우수하기 때문에 화장품 항산화제 원료로 적용이 가능해 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	핑거루트의 효능에는 어떤 것들이 있는가?	핑거루트 (Finger root, 학명 Boesenbergia pandurata)는 동남아에서 자생하는 생강과의 허브식물로 음료, 향신료 및 민간요법 치료제로 많이 사용해 왔다. 핑거루트에는 cardamonin, pinocembrin, alpinetin, panduratin A, quercetin, kaempferol naringin 등과 같은 생리활성 성분이 다양하게 존재하기 때문에 항염, 항균, 항암, 항비만, 항노화 등에 효과가 있는 것으로 보고되었다[9,10].
	몰로키아는 무엇인가?	olitorius L.)는 이집트 지중해 연안에서 자생하는 피나무과(Tiliaceae)의 녹황색 채소로 왕가의 수프로서 질병 치료에 사용되었다는 기록이 있는 만큼 그 영양성분들이 주목받고 있다. 몰로키아는 단백질의 함량이 비교적 높으면서 10대 필수 아미노산을 모두 포함하고 있고[5,6], 또한 카로티 노이드인 β-carotene과 lutein 및 페놀성 물질인 caffeoylquinic acid, quercetin을 함유하고 있어서 항산화 효과를 기대할 수 있다[7,8].
	생리활성 기능성 원료의 종류와 활용처는 무엇인가?	화장품에 배합되는 천연물 소재는 크게 두 부류로 나누는데, 하나는 일반적인 기제로 사용되는 것이고 다른 하나는 생리활성 기능성 원료로 사용되는 것이다. 전자의 경우는 동식물성 유지, 다당류, 셀룰로오스, 잔탄검 류 등의 다양한 물질 들이 화장품의 기본 특성인 유연, 보습, 점증 등의 목적으로 사용되고 있고, 후자의 경우는 감초, 녹차, 닥나무 등의 추출물, 각종 플라보노이드 류, 비타민 류 등이 항산화, 미백, 주름개선 등의 기능성 원료로 사용되고 있다[1]. 우리나라에서 한약재나 생약의 생리활성 성분을 활용한 한방 화장품이 크게 각광을 받으면서 입지를 다져왔고, 이와 더불어 발효 화장품, 유기농 화장품 등 천연 원료를 컨셉으로 하는 제품 브랜드가 점점 늘 어나면서, 천연 화장품 시장이 더욱 크게 확대되 고 있다.

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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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