[논문]목련 꽃 에센셜 오일의 항균 및 항염증 활성

이재열; 지광환; 양선아

doi:10.5352/jls.2020.30.3.278

목련 꽃 에센셜 오일의 항균 및 항염증 활성
Antibacterial and Anti-inflammatory Effects of Essential Oil from the Magnolia kobus Flower 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.30 no.3, 2020년, pp.278 - 284

이재열 (금오공과대학교 응용화학과) , 지광환 (금오공과대학교 응용화학과) , 양선아 (계명대학교 식품가공학과)

초록
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목련은 항산화효과와 진정작용과 같은 다양한 효능을 가진 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 목련 에센셜오일의 항균 활성 및 항염증 활성을 검증하고자 한다. 목련 에센셜 오일은 증류법으로 추출한 것을 사용하였으며, 항균 활성은 S. aureus와 E. coli, P. aeruginosa에 대하여 paper disk diffusion법과 최소저해농도(minimum inhibitory concentration, MIC) 값을 측정하여 확인하였다. 목련 에센셜 오일은 S. aureus 균주에 대하여 18 mm의 clear zone형성과 0.25 mg/ml의 MIC 값을 나타내는 우수한 항균효과를 보였다. P. aeruginosa 균주와 E. coli 균주는 clear zone 형성이 각각 14 mm와 17 mm로 나타났다. 또한, MIC값은 각각 1 mg/ml와 0.5 mg/ml로 측정되었다. 항염증 활성은 LPS 유도된 RAW264.7 세포에서 nitric oxide (NO)와 PGE₂의 생성억제율을 조사하였다. 목련 에센셜 오일, 500 ㎍/ml의 농도에서 RAW264.7세포에 대한 세포 독성은 나타내지 않았지만, NO (37.7%)와 PGE₂ (24.0%)억제를 보였다. GC-MS를 이용하여 목련 에센셜 오일을 분석하였다. 목련 에센셜 오일의 3 가지 주요 방향제 성분은 3-carene (77.07%), β-elemene (6.92%) 및 caryphyllene (2.86%)로 분석되었다. 이러한 결과는 목련 에센셜 오일이 항균 및 항염증 효과를 갖는 화장품 기능성 물질로서 잠재력을 가지고 있음을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Magnolia kobus is known to exert various biological effects, such as antioxidant and hypnotic activity. In this study, we investigated the antimicrobial and anti-inflammatory activity of M. kobus essential oil extracted using steam distillation. Its antimicrobial activity was tested against Staphylococcus aureus, Escherichia coli, and Pseudomonas aeruginosa by the paper disk diffusion and minimum inhibitory concentration (MIC) methods. Its anti-inflammatory activity was evaluated by measuring its inhibition ratio on the production of nitric oxide (NO) and PGE2 in lipopolysaccharide (LPS)-induced RAW264.7 cells. Its composition was analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The results showed that M. kobus essential oil exhibited excellent antibacterial activity against S. aureus, with a clear zone of 18 mm and an MIC value of 0.25 mg/ml. Its clear zones against P. aeruginosa and E. coli were 14 mm and 17 mm, respectively, while its MIC values were 1 mg/ml and 0.5 mg/ml, respectively. The essential oil exhibited no cytotoxicity to the RAW264.7 cells at a concentration of 500 ㎍/ml while showing NO (37.7%) and PGE2 inhibition (24.0%). Its three main fragrance ingredients identified were 3-carene (77.07%), β-elemene (6.92%), and caryphyllene (2.86%). The results suggest that M. kobus essential oil has potential as a cosmetic functional material with antimicrobial and anti-inflammatory effects.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Paper disk diffusion method of Mangolia kobus essential oil against each bacteria.
표 Table 1. Paper disk diffusion method and MIC test of Magnolia kobus essential oil against three strains (Clear zone diameter: mm)
그림 Fig. 2. Anti-inflammatory activity of Magnolia kobus essential oil depends on concentration, (A) cell viability of RAW264.7 macrophage by Magnolia kobus essential oil, (B) nitric oxide (NO) production of LPS-stimulated RAW264.7 macrophage by Magnolia kobus essential oil, (C) prostaglandin (PGE₂) production of LPS-stimulated RAW264.7 macrophage by Magnolia kobus essential oil.
표 Table 2. Phytocompounds identified in the Magnolia kobus essential oil by GC-MS
그림 Fig. 3. GC-MS chromatogram of Magnolia kobus essential oil.

AI 본문요약
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문제 정의

목련 꽃은 한방에서 신이(辛夷)라 불리며, 모세혈관 확장[4], 항염증 작용[27], 진통[27], 항균작용[19] 등이 있다고 알려져 있으며, 줄기 부위에서는 항염증[10,24] 작용이 있다고 알려져 있으나, 목련 에센셜 오일을 이용한 연구보고는 거의 보고되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 다양한 기능성을 갖는 목련에서부터 추출된 에센셜 오일의 방향성 성분과 항균 및항염증 활성을 검토하여 목련 에센셜 오일의 활용 가능성을 확인하고자 한다.
따라서 항염증 효능을 확인하는 biomarker로써 LPS에 의해 과생성된 대식세포의 NO 및 PGE₂ 생성 억제를측정하는 방법이 일반적이다. 따라서 본 연구에서는 목련 에센셜 오일의 항염증 효과를 확인하기 위해 LPS로 과생산된대식세포의 NO와 PGE₂ 생성 억제를 확인하였다. 그 결과, 목련 에센셜 오일의 농도별(10, 50, 100, 250, 500 μg/ml) 처리에 대한 NO 생성은 250 μg/ml 이상의 농도 영역에서 농도의존적, 유의적으로 NO 생성이 억제되는 것으로 나타났으며, 500μg/ml의 농도에서 63.

제안 방법

시료 주입구 온도는 80℃로 하였고, carrier 가스는 헬륨을 사용하여 1 ml/min 속도로 흘려보냈다. GC-MSD로 각 peak의 total ion chromatography(TIC)를 얻은 후 Wiley/NBS library를 사용하여 목련 에센셜 오일의 성분을 분석하였으며, 내부 표준물질로 사용된 n-butyl benzene의 피크 면적을 기준으로 각 성분의 함량을 산출하였다.
RAW264.7 macrophage cell을 96-well plate에 1×10⁵ cell/well로 분주하고 37℃, 5% CO₂ incubator 조건 하에서 24시간 배양 후, 목련 에센셜 오일(10, 50, 100, 250, 500 μg/ml)을 처리하였다. 24시간 배양 후, 0.
2A). 따라서, 목련 에센셜 오일이 macrophage에 대해 세포독성에 영향을 미치지 않은 농도인 500 μg/ml 이하의 다양한 농도에서 실험을 진행하였다. 대식세포가 LPS로 자극될 때 iNOS와 COX-2가 발현되어 NO 및 PGE₂를 생성하게 되고 활성 산소 결합종에 의해 염증반응을 나타난다.
목련 에센셜 오일에 대한 항염증 효과를 확인하기 위하여 LPS로 염증이 유도된 RAW264.7 macrophage의 세포독성 및 NO와 PGE₂ 생성 억제를 확인하였다(Fig. 2).
목련 에센셜 오일의 항염증 효과를 알아보기 위하여, LPS를 처리하여 염증이 유도된 대식세포의 NO 생성억제능을Griess reagent (1% sulfanilamide, 0.1% naphylethylenediamine, 2.5 % phosphoric acid with distilled water) 를 이용하여 측정하였다[8,15]. 먼저, 96-well plate에 RAW264.
7 macrophage cell을 1×10⁵ cell/well로 분주하고 37℃, 5% CO₂ incubator 조건 하에서 24시간 배양하였다. 배양된 cell에 LPS를500 ng/ml의 농도로 희석된 배지로 처리한 후 목련 에센셜오일(10, 50, 100, 250, 500 μg/ml)을 처리하였다. 24시간 배양후 상층액 100 μl를 96-well plate에 옮긴 후 Griss regent 100μl를 첨가하여 10분간 반응 후, multi-plate reader을 사용하여 540 nm에서 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 균은 Staphylococcus. aureus (KCTC 1927),Escherichia coli (KCTC 2571)은 미생물자원센터(KCTC)에서구입하여 사용하였으며, Pseudomonas aeruginosa (KCCM 11266)는 한국미생물보존센터(Korean Culture Center of Microorganisms, KCCM, Seoul, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 모든 균주는 nutrient broth (0.
(Ann Arbor, USA)에서 구입하였다. 본 실험에서 사용된 꽃 부위의 목련 에센셜 오일은 ㈜스킨메이트(Bucheon, Korea)로부터 구매하여 사용하였다.
본 연구에 사용된 균은 Staphylococcus. aureus (KCTC 1927),Escherichia coli (KCTC 2571)은 미생물자원센터(KCTC)에서구입하여 사용하였으며, Pseudomonas aeruginosa (KCCM 11266)는 한국미생물보존센터(Korean Culture Center of Microorganisms, KCCM, Seoul, Korea)에서 구입하여 사용하였다.
본 연구에 사용된 마우스 대식세포(RAW264.7 macrophagecell)는 한국세포주은행(KCLB, Seoul, Korea)에서 분양 받아사용하였다. RAW264.

데이터처리

본 실험에서 얻어진 결과에 모든 값은 3회 이상의 반복 실험의 측정값의 평균±표준오차로 나타내었으며, 실험 결과 값에 대한 통계적 분석은 Student’s t-test를 이용하여 분석하였으며, p값이 0.05 이하이면 유의성이 있다고 판단하였다.

이론/모형

목련 에센셜 오일의 PGE₂의 분비 억제를 효소결합면역반응법(Enzyme Linked Immunosorbent Assay; ELISA)으로 측정하였다. 96-well plate에 RAW264.
2). 목련 에센셜 오일의 세포독성은 MTT assay를 이용하여 확인하였다. 목련 에센셜 오일은 500 μg/ml 농도에서 세포 생존율이 97.
목련 에센셜 오일의 항균활성은 paper disk diffusion method를 이용하여 확인하였다[16, 23]. 각 균을 NB agar 배지에도말한 후(10⁷ CFU/ml), 멸균된 6 mm paper disk (Advantech, Tokyo, Japan)를 배지 위에 위치시키고 각 시료를 10 μl(무게비 1, 2.

성능/효과

따라서 본 연구에서는 목련 에센셜 오일의 항염증 효과를 확인하기 위해 LPS로 과생산된대식세포의 NO와 PGE₂ 생성 억제를 확인하였다. 그 결과, 목련 에센셜 오일의 농도별(10, 50, 100, 250, 500 μg/ml) 처리에 대한 NO 생성은 250 μg/ml 이상의 농도 영역에서 농도의존적, 유의적으로 NO 생성이 억제되는 것으로 나타났으며, 500μg/ml의 농도에서 63.23%의 NO 생성 억제를 확인할 수 있었다. 양성 대조군인 L-NAME에서는 세포 독성이 없었으며, NO생성은 대조군과 비교하여 약 65.
2B). 그리고 목련 에센셜 오일의 처리 농도(10, 50, 100,250, 500 μg/ml)에 대한 PGE₂생성은 250 μg/ml 이상 농도의영역에서 농도의존적으로 PGE₂ 생성이 억제되는 것으로 나타났으며, 500 μg/ml의 농도에서 75.97%의 PGE₂ 생성 억제를 확인할 수 있었다(Fig. 2C).
목련 에센셜 오일의 세포독성은 MTT assay를 이용하여 확인하였다. 목련 에센셜 오일은 500 μg/ml 농도에서 세포 생존율이 97.55%로 측정되어 고동도 처리에서도 세포 생존에 영향을 미치지 않아 목련 에센셜 오일의 RAW264.7 macrophage에 대한 독성이 없음을 확인할 수 있었다(Fig. 2A).
23%의 NO 생성 억제를 확인할 수 있었다. 양성 대조군인 L-NAME에서는 세포 독성이 없었으며, NO생성은 대조군과 비교하여 약 65.9% 감소됨을 확인하였다(Fig. 2B).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	목련 에센셜 오일의 3 가지 주요 방향제 성분은 무엇인가?	GC-MS를 이용하여 목련 에센셜 오일을 분석하였다. 목련 에센셜 오일의 3 가지 주요 방향제 성분은 3-carene (77.07%), β-elemene (6.92%) 및 caryphyllene (2.86%)로 분석되었다. 이러한 결과는 목련 에센셜 오일이 항균 및 항염증 효과를 갖는 화장품 기능성 물질로서 잠재력을 가지고 있음을 시사한다.
	에센셜 오일은 무엇인가?	에센셜 오일은 강한 향을 가진 휘발성이 있는 천연 물질로 향이 있는 식물의 2차 대사산물이며 향수, 메이크업 화장품, 천연 약재 등에 이용되고 있다[4]. 또한 에센셜 오일은 우수한 항균력을 가지며[14, 17], 오일의 유효성분은 피부에 침투하여 피부의 노폐물을 제거해주고 피부 노화방지[26], 피부 재생[12] 등의 효능을 가지고 있다.
	피부 염증을 유발시키는 원인은 무엇인가?	외부에 노출된 피부는 적합한 세균 발육환경을 조성하여 태생기에는 무균적이었던 피부도 오염원에 의해 각종 세균이 존재하게 되고 이러한 균들은 피부 염증을 유발시키는 원인으로 작용된다. 연구 보고에서 알려진 피부상재균으로 포도상구균, 대장균, 녹농균 등이 대표적이며, 생활환경과 불규칙한 생활 습관 등으로 인해 독성이 강한 물질을 방출함으로써 피부 염증을 초래하게 된다[30]. 또한 피부에 존재하는 피부상재균은 많은 피부질환을 발생시킨다[5].

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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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