[논문]Cinnamomum loureiroi 추출물의 항산화 활성

이해진; 임현지; 임미혜

doi:10.12925/jkocs.2020.37.6.1583

Cinnamomum loureiroi 추출물의 항산화 활성
The Activity of Anti-oxidation of Cinnamomum loureiroi Extract 원문보기

Journal of the Korean Applied Science and Technology = 한국응용과학기술학회지, v.37 no.6, 2020년, pp.1583 - 1590

이해진 (대전대학교 뷰티건강관리학과) , 임현지 (대전대학교 뷰티건강관리학과) , 임미혜 (대전대학교 뷰티건강관리학과)

초록
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본 연구는 Cinnamomum loureiroi 추출물(CLE)의 항산화 활성을 확인하기 위해 수행되었다. 실험 전에 세포독성을 확인하였으며, 본 연구수행에서 사용할 농도의 안전성을 확보하였다. 추출물의 폴리페놀과 플라보노이드 함량을 측정하고 ABTS 라디칼과 DPPH 라디칼 소거능을 측정하였으며, LPS에 유도된 Raw 264.7 세포에서 ROS의 생성 감소를 확인하였다. 연구 결과 총 폴리페놀의 함량은 397.7±8.3 mg/g, 총 플라보노이드 함량은 101.9±0.8 mg/g으로 BHA 검량선 기준으로 선행연구들과 비교한 결과 함량비가 높은 것으로 나타났다. ABTS 라디칼과 DPPH 라디칼 소거율은 농도 의존적으로 증가하는 것으로 나타나 농도에 따라 항산화 활성이 높아지는 것으로 확인되었다. ROS 생성은 농도 의존적으로 유의한 감소를 나타내어 라디칼 소거능과 부합되는 결과를 나타냈다. 결과적으로 CLE의 항산화 활성이 확인되었으며, 향 후 천연원료로서 기능성화장품 또는 심화 연구를 통한 천연화장품의 응용할 가능성이 있는 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, activity of anti-oxidation of Cinnamomum loureiroi extract (CLE). In order to measure anti-oxidation effect of CLE, phenol content of CLE, radical scavenging activity of ABTS and DPPH, and decrease of ROS production. Before the experiment, against Raw 264.7 cell, a cytotoxicity was measured and the result showed no toxicity. CLE's total polyphenol amount was 397.7±8.3 mg/g and the total flavonoid amount was 101.899±0.885 mg/g. As a measurement result of ABTS radical scavenging ability and DPPH radical scavenging ability, radical scavenging ability increased depends on the concentration. CLE's effect on the ROS creation was checked and the result showed that CLE suppressed ROS creation by showing a meaningful decrease of ROS generation. From all of the results, CLE is know to have an antioxidant effect. These results will be provided as fundamental data for further development of the new material of functional cosmetics to the results above.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Cell viability of Raw 264.7 cells after CLE treatment. Cell viability was measured in an MTT assay. The results were expressed as the mean±standard deviation of three independent experiments.
표 Table 1. The Total Polyphenol and Flavonoid Contents of CLE
그림 Fig. 2. ABTS free radical scavenging activity of the CLE. The results are expressed as the mean±standard deviation of three independent experiments.
그림 Fig. 3. DPPH free radical scavenging activity of CLE. The results are expressed as the mean±standard deviation of three independent experiments.
그림 Fig. 4. Effect of CLE on ROS production in Raw 264.7 cells. ROS was measured using FACS. The results are expressed as the mean±standard deviation of three independent experiments (**p<0.01, ***p<0.001) for control. Normal; No treatment, Control; only LPS (1 ㎍/㎖) treatment, CLE; LPS + CLE treatment

AI 본문요약
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문제 정의

확인하였다. Cinnamomum에 속하는 시나몬 또는 육계는 종이 많아 사람들이 통합하여 지칭하고 있으나 그 향과 성분이 환경에 따라 매우 크게 달라지는 특성이 있어 본 연구에서는 국내에서 재배한 사이공시나몬 종의 건조 원물을 추출하여 화장품의 원료로서의 가능성을 확인하고자 하였다. 본 연구에 사용된 사이공시나몬, CLE의 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 높은 비율로 나타났음을 BHA 검량선을 기준으로 계산하여 확인하였으며, ABTS 및 DPPH 라디칼 소거율이 농도에 따라 증가되는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 사이공시나몬 추출물의 항산화 활성을 확인하였다. Cinnamomum에 속하는 시나몬 또는 육계는 종이 많아 사람들이 통합하여 지칭하고 있으나 그 향과 성분이 환경에 따라 매우 크게 달라지는 특성이 있어 본 연구에서는 국내에서 재배한 사이공시나몬 종의 건조 원물을 추출하여 화장품의 원료로서의 가능성을 확인하고자 하였다.
시나몬은 이미 효능에 대해 많이 연구되어 있으나 그 종이 다양하고 키운 환경에 따라 효능에 차이가 있으므로 각 종에 따라 다양한 연구가 필요한 가운데 본 연구에서는 향신료로 주로 사용되고 있고 한방과 양방에서 약재로서 국내에서 주로 사용되고 있는 사이공시나몬 종을 국내 재배되어 건조시킨 원물을 추출하여 항산화 효능을 확인하고자 하였다.

제안 방법

ABTS 라디칼 소거능 측정을 위해 CLE의 농도를 1 ㎍/㎖, 10 ㎍/㎖, 100 ㎍/㎖로 희석시킨 용액 5 ㎕에 7.4 mM ABTS (Sigma, USA)와 2.6 mM potassium pers㎕fate를 제조한 후, 암소에 하루 동안 방치하여 양이온(ABTS·+)을 형성시킨 ABTS 용액 95 ㎕를 혼합하고 10분간 반응시켰다. 반응 후 732 ㎚에서 흡광도를 측정하였다.
사용하였다. CL 추출물(CLE)을 얻기 위하여 건조된 육계 70 g을 증류수 1 L와 함께 둥근 유리 플라스크에 넣고 2시간 30분 동안 환류추출기 (EAMDS 9602-06, Korea)에서 추출을 진행하였다. 이후 filter paper (No.
(2015)의 방법을 실험실 조건에 맞게 응용하여 수행되었다. CLE 0.1 ㎖와 80% 에탄올 0.9 ㎖를 혼합한 혼합물 0.5 ㎖에 10% aluminium nitrate와 1M potassium acetate 0.1 ㎖, 그리고 80% 에탄올 4.3 ㎖을 가하여 실온에 40분 방치한 뒤 415 ㎚에서 흡광도를 측정하였으며, quercetin (Sigma, USA, ㎍/㎖)을 이용한 표준곡선으로부터 함량을 구하였다.
CLE의 화학적 항산화 활성을 확인해 보고자 DPPH 및 ABTS의 라디칼 소거능을 측정하였다. CLE의 ABTS 라디칼 소거능을 측정한 결과 1 ㎍/ ㎖ 농도에서 4.
반응 후 732 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 대조군은 증류수를 넣었으며, ABTS 라디칼 소거능은 아래의 식에 따라 계산하였고 BHA (Sigma, USA) 표준 검량선을 이용하여 EC₅₀을 구하였다. (ABTS radical scavenging activity (%) = (Blank OD - Sample OD) / Blank OD × 100)
7 세포를 96 well plate에 1×10⁵ cells/well로 분주하여 24시간 동안 배양한 후 CLE를 1 ㎍/㎖, 10 ㎍/㎖, 100 ㎍/ ㎖의 농도가 되게 처리하였으며 24시간 후 10 ㎕의 WST solution (Cell viability assay kit, Daeillab service, Korea)을 첨가하여 세포배양기(37 ℃, 5% CO2, Forma scientific, USA)에서 30분간 반응시켰다. 반응 후 450 ㎚에서 흡광도의 변화를 측정하여 세포 생존율을 백분율로 세포독성을 표시하였다.
7 세포를 2×105 cells/well이 되게 분주하여 24시간 동안 배양하였다. 배양 후 농도 1 ㎍/㎖, 10 ㎍/㎖ 및 100 ㎍/㎖의 CLE에 LPS를 각각 1 ㎍/㎖ 의 농도로 처리한 후, 다시 24시간 동안 37℃, 5% CO 배양기에서 배양하였다. 이후 1, 200 rpm에서 5분간 원심분리하여 모은 세포를 PBS로 세척하고, 10 µM의 DCF-DA (Sigma, USA)를 mixing하여 15분 동안 37℃, 5% CO 배양기에 넣어 염색하였으며 세척한 후 PBS 400 ㎕를 부유시켜 유세포 분석기(Becton Dickinson, USA)를 이용하여 형광강도의 세기에 따른 변화를 분석하고 ROS 생성 억제 능은 정상그룹에 대한 시료의 ROS 생성량을 백분율로 표시하였다.
세포는 10% FBS와 1% antibiotic-antimycotic (Gibco, USA) 을 함유한 DMEM (Gibco, USA)에서 37 ℃, 5% CO₂의 조건에서 배양하였다. 세포는 주 2∼3회씩 5회 이상으로 계대 배양하였고, 시료들을 처리하기 전에 24시간을 적응시켰다. Raw 264.
배양 후 농도 1 ㎍/㎖, 10 ㎍/㎖ 및 100 ㎍/㎖의 CLE에 LPS를 각각 1 ㎍/㎖ 의 농도로 처리한 후, 다시 24시간 동안 37℃, 5% CO 배양기에서 배양하였다. 이후 1, 200 rpm에서 5분간 원심분리하여 모은 세포를 PBS로 세척하고, 10 µM의 DCF-DA (Sigma, USA)를 mixing하여 15분 동안 37℃, 5% CO 배양기에 넣어 염색하였으며 세척한 후 PBS 400 ㎕를 부유시켜 유세포 분석기(Becton Dickinson, USA)를 이용하여 형광강도의 세기에 따른 변화를 분석하고 ROS 생성 억제 능은 정상그룹에 대한 시료의 ROS 생성량을 백분율로 표시하였다.(ROS inhibition (%) = Sample FI / Control FI × 100)
상등액을 취해 96 well plate로 옮긴 뒤, 760 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 gallic acid (Sigma, USA)를 표준물질로 이용하여 작성한 검량 선에 따라 시료의 총 폴리페놀 함량을 구하였으며 측정단위로는 GAE/g 을 사용하였다.
총 플라보노이드 함량은 Lim et al. (2015)의 방법을 실험실 조건에 맞게 응용하여 수행되었다. CLE 0.

대상 데이터

RAW 264.7 세포주는 한국 세포주 은행에서 구입하여 사용하였다(KCLD, Korea). 세포는 10% FBS와 1% antibiotic-antimycotic (Gibco, USA) 을 함유한 DMEM (Gibco, USA)에서 37 ℃, 5% CO₂의 조건에서 배양하였다.
실험에 사용할 사이공시나몬은 약손명가(화성, 한국)에서 국내 재배산 사이공시나몬 건조물을 구입하여 사용하였다. CL 추출물(CLE)을 얻기 위하여 건조된 육계 70 g을 증류수 1 L와 함께 둥근 유리 플라스크에 넣고 2시간 30분 동안 환류추출기 (EAMDS 9602-06, Korea)에서 추출을 진행하였다.

데이터처리

실험 결과는 mean±standard로 나타냈으며, unpaired student's t-test를 통해 *p<0.05, **p<0.01 및 ***p<0.001 수준에서 유의성을 표시하였다.

이론/모형

7 cells after CLE treatment. Cell viability was measured in an MTT assay. The results were expressed as the mean±standard deviation of three independent experiments.
총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteu 시약을 이용하는 방법으로 측정하였다. CLE (20 ㎎/㎖) 1 ㎖ 에 50% Foiln-Ciocalteu's phenol reagent (Sigma, USA) 0.

성능/효과

측정하였다. CLE의 ABTS 라디칼 소거능을 측정한 결과 1 ㎍/ ㎖ 농도에서 4.2±1.1%, 10 ㎍/㎖ 농도에서 10.6±1.4%, 100 ㎍/㎖ 농도에서 25.4±2.0%로 나타나 농도에 따라 소거율이 높아지는 것을 확인하였다(Fig. 2). DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과로는 1 ㎍/㎖ 농도에서 19.
CLE의 세포 독성을 측정한 결과 Control 그룹을 100.0±4.3%로 나타냈을 때 CLE 1 ㎍/㎖의 농도에서 100.7±3.4%, 10 ㎍/㎖의 농도에서 100.9±2.9%, 100 ㎍/㎖의 농도에서 100.1±2.0% 로 나타나 CLE는 본 실험 농도에서는 독성이 없는 것을 확인하였으며(Fig. 1), 1 ㎍/㎖∼100 ㎍/㎖의농도 범위에서 항산화 및 항염증 in vitro 연구를 수행하였다. 선행연구에서 사이공시나몬의 독성은 크게 나타나지 않았던 바 화장품 조성물로서 원료로 사용이 가능할 것으로 여겨진다.
8 ㎎/g의 함량이 있는 것으로 확인하였다(Table 1). CLE의 폴리페놀의 양은 1 g당 약 40% 정도의 함유량으로 다른 천연물들에 비하여 높은 편으로 나타났고 또한 폴리페놀 중 주류를 차지한다고 알려진 플라보노이드의 양의 경우 1 g당 약 10% 정도의 양으로 이 역시 비교적 높은 함유량으로 나타났다. 특히 CLE의 성분 중 쿠마린과 신남알데히드가 항산화 효능이 있음이 입증되어 있으며[16], 본 연구에서 추출한 CLE에 두 성분의 함량비가 많은 것으로 판단된다.
2). DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과로는 1 ㎍/㎖ 농도에서 19.8±2.1%, 10 ㎍/㎖ 농도에서 27.8±3.3%, 100 ㎍/㎖ 농도에서 40.0±1.0%로 농도에 따른 소거율을 확인하였다 (Fig. 3). 또한 ABTS 라디칼 소거능은 BHA 표준검량선으로 비교한 결과 EC₅₀이 8.
또한 ROS는 단백질이나 DNA를 산화 시에 구조적 변화를 일으키며, 세포막의 지방산을 산화시켜 지질과산화물을 생성하고, 결과적으로 세포의 산화적 손상을 일으켜 세포의 기능을 저하시킴으로써 암과 동맥경화 등과 같은 여러 가지 만성 질환을 유발하는 원인이 된다[17]. LPS로 염증이 유도된 Raw 264.7 세포에 대하여 CLE이 ROS 생성량에 미치는 영향을 확인해 본 결과 LPS로 염증을 일으킨 Control 그룹의 ROS 생성량을 100.0±1.0%로 보았을 때 Control 그룹 대비 Normal 그룹은 43.0±4.1%, CLEe 1 ㎍/㎖ 농도에서 80.8±3.8% (**p<0.01), 10 μg/㎖ 농도에서 75.4±4.1% (**p<0.01), 100 μg/㎖ 농도에서 60.2±3.3% (***p<0.001)로 농도에 따라 유의적으로 감소되는 것을 확인하였다(Fig. 4). 결과적으로 체내의 과한 ROS의 생성 환경에서 CLE는 ROS로 인한 산화적스트레스 완화에 도움이 될 수 있을 것으로 판단되며, 라디칼소거능의 결과와도 부합되는 것으로 확인되었다.
4). 결과적으로 체내의 과한 ROS의 생성 환경에서 CLE는 ROS로 인한 산화적스트레스 완화에 도움이 될 수 있을 것으로 판단되며, 라디칼소거능의 결과와도 부합되는 것으로 확인되었다.
3). 또한 ABTS 라디칼 소거능은 BHA 표준검량선으로 비교한 결과 EC₅₀이 8.7 ㎍/㎖ (y = 0.3859e0.5575x, R² = 0.9503)로 나타났으며 (Fig. 2), DPPH 라디칼 소거능을 BHA 표준검량선으로 비교한 결과 EC₅₀이 7.5 ㎍/㎖ (y = 0.9337e0.5312x, R²= 0.9858)로 나타났다(Fig. 3). 연구에 사용된 BHA는 페놀계 합성 항산화제로 식용유지 또는 지방질 식품에 방부제로서 사용되고 있지만, 효과는 좋으나 장기간 사용하거나 단용 혹은 혼용으로 일정 수준 이상 섭취하게 되면 간과 신장 질환 그리고, 순환계 등에 심각한 독성 및 발암성 등 인체에 미치는 부작용이 있어 항산화제로서의 안전성 문제가 제기되어 그 사용이 감소되고 있는 추세이다[11-13].
본 연구에 사용된 사이공시나몬, CLE의 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 높은 비율로 나타났음을 BHA 검량선을 기준으로 계산하여 확인하였으며, ABTS 및 DPPH 라디칼 소거율이 농도에 따라 증가되는 것을 확인하였다. 또한 ROS의 생성량을 유의적으로 감소시키는 결과를 확인하였다. 이상의 연구 결과를 바탕으로 심화 연구가 보강된다면, 본연구에서 사용된 항산화 효능이 있는 사이공 시나몬 추출물은 신뢰도 높은 품질을 유지할 수 있으며, 안정적으로 공급이 가능한 천연화장품의 원료로써 개발이 가능할 것이라 사료된다.
Cinnamomum에 속하는 시나몬 또는 육계는 종이 많아 사람들이 통합하여 지칭하고 있으나 그 향과 성분이 환경에 따라 매우 크게 달라지는 특성이 있어 본 연구에서는 국내에서 재배한 사이공시나몬 종의 건조 원물을 추출하여 화장품의 원료로서의 가능성을 확인하고자 하였다. 본 연구에 사용된 사이공시나몬, CLE의 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 높은 비율로 나타났음을 BHA 검량선을 기준으로 계산하여 확인하였으며, ABTS 및 DPPH 라디칼 소거율이 농도에 따라 증가되는 것을 확인하였다. 또한 ROS의 생성량을 유의적으로 감소시키는 결과를 확인하였다.
선행연구에서 폴리페놀은 세포막과 단백질의 산화적 손상과 뇌혈관 질환의 개선, 혈액순환의 효능이 있으며[30], 알레르기, 항균, 항암 및 항염작용이 알려져 있고[15, 29, 31-32], 활성 질소 종을 조절하며 세포사멸을 유도하는 것으로 보고되어있다[32]. 본 연구에서 CLE의 폴리페놀을 측정한 결과, 397.7±8.3 ㎎/g의 함량이 있는 것으로 확인하였고, 플라보노이드를 측정한 결과, 101.9± 0.8 ㎎/g의 함량이 있는 것으로 확인하였다(Table 1). CLE의 폴리페놀의 양은 1 g당 약 40% 정도의 함유량으로 다른 천연물들에 비하여 높은 편으로 나타났고 또한 폴리페놀 중 주류를 차지한다고 알려진 플라보노이드의 양의 경우 1 g당 약 10% 정도의 양으로 이 역시 비교적 높은 함유량으로 나타났다.
연구에 사용된 BHA는 페놀계 합성 항산화제로 식용유지 또는 지방질 식품에 방부제로서 사용되고 있지만, 효과는 좋으나 장기간 사용하거나 단용 혹은 혼용으로 일정 수준 이상 섭취하게 되면 간과 신장 질환 그리고, 순환계 등에 심각한 독성 및 발암성 등 인체에 미치는 부작용이 있어 항산화제로서의 안전성 문제가 제기되어 그 사용이 감소되고 있는 추세이다[11-13]. 본 연구에서 확인한 CLE의 라디칼 소거능 결과는 BHA에 비하여 라디칼 소거율은 낮지만, CLE을 항산화제로 사용할 수 있는 가능성을 제시할 수 있는 것으로 판단된다.
CLE의 폴리페놀의 양은 1 g당 약 40% 정도의 함유량으로 다른 천연물들에 비하여 높은 편으로 나타났고 또한 폴리페놀 중 주류를 차지한다고 알려진 플라보노이드의 양의 경우 1 g당 약 10% 정도의 양으로 이 역시 비교적 높은 함유량으로 나타났다. 특히 CLE의 성분 중 쿠마린과 신남알데히드가 항산화 효능이 있음이 입증되어 있으며[16], 본 연구에서 추출한 CLE에 두 성분의 함량비가 많은 것으로 판단된다. 향후 성분 분석을 통해 일정 범위의 품질 유지 방법을 연구해야 할 것으로 사료된다.

후속연구

선행연구에서 사이공시나몬의 독성은 크게 나타나지 않았던 바 화장품 조성물로서 원료로 사용이 가능할 것으로 여겨진다. 또한 항균 효능도 있어 자체적인 방부효과가 있는 원료로서 독성이 없는 천연물 방부 제의 가능성 또한 있을 것으로 기대되며, 상업적으로 활용하기 위해서는 본 연구에서 사용된 사이공시나몬을 대상으로 안정적인 품질의 원료 공급이 가능한 환경조성 및 추가적인 연구가 우선되야 할 것으로 판단된다[20].
또한 ROS의 생성량을 유의적으로 감소시키는 결과를 확인하였다. 이상의 연구 결과를 바탕으로 심화 연구가 보강된다면, 본연구에서 사용된 항산화 효능이 있는 사이공 시나몬 추출물은 신뢰도 높은 품질을 유지할 수 있으며, 안정적으로 공급이 가능한 천연화장품의 원료로써 개발이 가능할 것이라 사료된다.
특히 CLE의 성분 중 쿠마린과 신남알데히드가 항산화 효능이 있음이 입증되어 있으며[16], 본 연구에서 추출한 CLE에 두 성분의 함량비가 많은 것으로 판단된다. 향후 성분 분석을 통해 일정 범위의 품질 유지 방법을 연구해야 할 것으로 사료된다.

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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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