[논문]양하(Zingiber mioga) 추출물의 화장품 약리활성 검증을 통한 화장품 소재로서의 유효성 평가

엄미선

doi:10.12925/jkocs.2020.37.5.1088

양하(Zingiber mioga) 추출물의 화장품 약리활성 검증을 통한 화장품 소재로서의 유효성 평가
The Evaluation on the Effectiveness of Zingiber mioga extract as a Cosmetic Material through Verification of Cosmeceutical Activations 원문보기

Journal of the Korean Applied Science and Technology = 한국응용과학기술학회지, v.37 no.5, 2020년, pp.1088 - 1099

엄미선 (장안대학교 뷰티케어과)

초록
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본 연구는 화장품 소재로서 양하의 가능성을 확인하기 위한 것이다. 이를 위해 우리는 양하추출물을 사용하여 항산화, 항염증, 주름개선 효과에 대한 생리 활성 평가를 실시하였다. 이 실험을 하기 위해, 양하꽃 추출물 (ZMF)과 양하잎 추출물 (ZML)을 70% 에탄올로 추출하였다. 항염증 효과를 알아보기 위해 macrophage (Raw 264.7)를 이용해 시료의 세포독성 평가와 nitric oxide 저해능을 측정하였다. ZMF과 ZML의 DPPH 라디칼 소거능, ABTS+ 라디칼 소거능, SOD) 유사 활성 측정 결과 농도 의존적으로 활성이 증가하였다. ZMF는 ABTS+ radical scavenging activity와 superoxide dismutase (SOD)-like activity 측정 결과 ZML보다 높은 항산화 활성을 보였다. NO 저해능 측정 결과에 따르면 ZMF는 농도 의존적으로 NO가 저해되어 우수한 항염증 효과를 나타냈다. ZMF의 pro-collagen type-1 합성량은 25 ㎍/ml에서 110% 이상의 우수한 효과를 나타내었으며, MMP-1 저해능은 25 ㎍/ml에서 20%의 활성을 나타냈다. 이 결과로 ZMF는 주름개선용 화장품 소재로 응용이 가능할 것으로 판단된다. 항산화, 항염증, 주름개선 평가 결과, 양하의 생리 활성 효과가 검증되었으므로 천연 화장품 재료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to confirm the possiblility of Zingiber mioga as a cosmetic material. For this we carried out biologically activated material characteristic evaluation about anti-oxidant, anti-inflammatory, wrinkle reduction effects using Zingiber mioga extract. To carry out this experiment, we extracted Zingiber mioga extract from Zingiber mioga flowers exract (ZMF) and Zingiber mioga leaves exract (ZML) with 70% ethanol. In order to evaluate the anti-inflammatory effect, we tested the toxicity and the hindrance activity to nitric oxide of samples using macrophages (RAW 264.7 cells). After we measured DPPH radical scavenging activity, ABTS+ radical scavenging activity and superoxide dismutase (SOD)-like activity of the Zingiber mioga extracts, we knew that they increased depending on their concentration. ZMF showed higher antioxidant activity than ZML after the measurement of ABTS+ radial scavenging activity and superoxide desmutase (SOD)-like activity. According to the measurement result of Nitric oxide inhibition activity we knew that ZMF reduced NO productions in a concentration-dependent manner. After the measurement of the biosynthesis quantity of pro-collagen type-1, we knew that its excellent effect appeared 110% or more at the concentration of 25 ㎍/ml. And at the same concentration, the result of the measurement of metalloprotease (MMP)-1 inhibition effect showed the 20% activation. In conclusion, ZMF is expected to be applied as a cosmetic material for wrinkle reduction. Zingiber mioga is believed to be used as a natural cosmetic material because it has been proven to have antioxidant, anti-inflammatory, and wrinkle-improving effects.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. DPPH radical scavenging ability (%) of depending on concentration from extracts of Zingiber mioga. ZMF(Zingiber mioga flower), ZML(Zingiber mioga leaf) extracted by ethanol, BHA in ethanol. Results are expressed as mean±SD of triplicate experiments.
그림 Fig. 2. ABTS+ cation radical scavenging activity(%) of depending on concentration from extracts of Zingiber mioga. ZMF(Zingiber mioga flower), ZML(Zingiber mioga leaf) extracted by ethanol, BHA in ethanol. Results are expressed as mean±SD of triplicate experiments.
그림 Fig. 3. SOD like activity(%) of depending on concentration from extracts of Zingiber mioga. ZMF(Zingiber mioga flower), ZML(Zingiber mioga leaf) extracted by ethanol, AA in ethanol. Results are expressed as mean±SD of triplicate experiments. * p <0.001 compared with control.
그림 Fig. 4. Cell viability of depending on concentration of ZMF using MTT assay. ZMF (Zingiber mioga flower) extracted by water. The data illustrate the mean± SD of three separate experiments.
그림 Fig. 5. Inhibitory effects of extracts of ZMF on the production of NO Raw 264.7 cells. Raw 264.7 cells were cultured with LPS in the presence or absence of sample for 24 hours to determine the level of NO. Nor : LPS not induced group, Cont : LPS induced group. ZMF extracted by water. The data show the mean± SD of three separate experiments. *p <0.05, ** p <0.01 compared with control.
그림 Fig. 6. MMP-1 inhibition rate of ZMF on macrophage (Raw 264.7). The cells were treated with various concentrations of ZMF for 48 hours. The contents of MMP-1 in culture media was determined by the MMP-1 ELISA kit as detailed under the materials and methods. ZMF; Zingiber mioga flower. The data show the mean ± SD of three separate experiments (Significant as compared to control. *p<0.05). Nor; normal (not UVB), Cont; control (UVB, not treated ZMF).
그림 Fig. 7. Effect of ZMF in the expression of pro-collagen synthesis. Raw 264.7 cells were incubated for 24 hours in DMEM medium containing 10% FBS, were treated with various concentrations of ZMF for 48 hours. The supernatant was collected from each well and typeⅠprocollagen was determined by EIA kit. The values shown represent mean ± SEM of three different assays.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 양하 추출물의 항산화 효과, NO (Nitric oxide) 측정, Procollagen 생성능, Matrix metallo proteinases (MMP)의 저해활성을 측정하는 피부 생리 활성에 대한 연구를 통해 천연 화장품 소재 개발의 기초 자료로 활용하고자 한다.

제안 방법

양하(Zingiber mioga) 추출물을 화장품소재로 활용하기 위해 Raw 264.7 세포를 사용하여 세포독성을 확인하였다. 세포독성실험으로 일반적으로 사용되는 MTT assay를 실시하였다.
양하(Zingiber mioga)의 화장품 소재 활용 가능성을 알아보기 위하여 항산화, 항염증, 주름개선 효과에 대한 생리 활성 평가를 실시하였다. 양하꽃 추출물 (ZMF)과 양하잎 추출물 (ZML)의 DPPH radical 소거능 측정결과 ZMF의 DPPH radical 소거능은 100 ~ 1000 ㎍/㎖의 농도에서 24.
양하꽃 추출물 (ZMF)과 양하잎 추출물 (ZML)의 DPPH radical 소거능 측정은 Blios의 방법을 응용하여 실험하였다[15]. radical 소거능을 측정하기 위해 ZMF와 ZML은 70% 에탄올로 희석하여 100 ~ 1000 ㎍/㎖의 농도로 제조하였다.

대상 데이터

이 실험에 사용한 양하는 제주도 지역에서 자생하는 것을 채취하여 깨끗하게 세척한 후, 50℃ 건조기에서 7일간 건조하였다. 건조한 양하꽃(Zingiber mioga flower; ZMF) 419 g과 양하잎(Zingiber mioga leaf; ZMF) 504 g을 각각 분쇄기로 잘게 분쇄하여 에탄올에 침전시켜 추출하였다.
이 실험에 이용된 세포주 Raw 264.7 mouse macrophages (murine macrophage cell line)는 한국세포주은행(Korea)에서 분양받아 사용하였다. 세포는 10% fetal bovine serum (FBS; Introgen Therapeutics, USA)과 1% penicillin/streptomycin (Hyclone™, GE Healthcare Life Sciences, USA)을 100 ㎍/㎖ 첨가한 Dulbecco’s modified Eagle medium (DMEM; Gibco™, Thermo Fisher Scientific, USA) 배지를 이용하여, 37℃, 5% CO2 incubator (Forma™, Thermo Fisher Scientific)로 배양하였다.

데이터처리

본 실험에 대한 통계처리는 SPSS ver 23.0을 사용하여 평균과 표준편차로 나타냈고, 처리군 간의 유의성 검증의 경우 DPPH, ABTS, SOD는 분산분석을 실시하여 유의성이 있는 경우 Duncan's multiple test를 실시하였으며, MTT, NO, MMP, Procollangen은 독립표본 t검증을 실시하여 p<0.05수준에서 검증하였다.

이론/모형

ABTS+ radical cation 소거능 측정은 Fellegrini 등의 방법을 응용하여 실시하였다[16]. ABTS를 7.
MMP의 저해활성 측정은 Gross 등의 방법을 응용하여 실시하였다[20]. Raw 264.
Nitric oxide radical 측정은 Marcocci 등의 방법을 응용하여 실험하였다[19]. 6 well plate에 Raw 264.
Procollagen type I 측정은 Krupsky 등의 방법을 응용하여 실험하였다[21]. Raw 264.
SOD 유사활성 측정은 Marklund의 방법을 응용하여 실험하였다[17]. 이 실험에서는 과산화수소(H2O2)와의 반응을 촉매하는 pyogallol 자동산화를 측정하여 SOD 유사활성으로 나타냈다.
7 세포를 사용하여 세포독성을 확인하였다. 세포독성실험으로 일반적으로 사용되는 MTT assay를 실시하였다. MTT assays는 전자전달계에 존재하는 탈수소 효소가 tetrazolium salt를 분해하여 formazan을 생성하는 원리를 이용하며, 살아있는 세포를 정량적으로 평가할 수 있고[32], 많은 시료를 간단히 빠르고 객관성 있게 판독할 수 있어 배양된 세포 독성실험에 주로 사용되어 진다[33].
세포생존율 측정은 Carmichael 등의 방법을 응용하여 실험하였다[18]. 96 well plate에 Raw 264.

성능/효과

2와 같다. 250 ㎍/㎖ 농도에서 ZMF은 89.89%, ZML은 83.68%로 ZML보다 ZMF의 항산화 활성이 우수하였고, 1000 ㎍/㎖ 농도에서는 99.72%, ZML은 99.87%로 ZMF와 ZML은 비슷한 우수한 항산화 활성을 나타냈다. 양하꽃의 착즙 추출 시료와 열수 추출 시료의 ABTS+ radical 소거능 측정 실험에서는 착즙 추출 시료(55.
NO 측정은 항산화 생리활성 효과가 좋은 ZMF만 진행하였다. LPS 처리군인 control군은 LPS 무처리군 Normal군 보다 약 4배의 NO 생성을 나타내었고, ZMF 추출물은 10, 25, 50, 100 ㎍/㎖의 농도로 처리한 결과 농도가 증가할수록 ZMF는 각 107.1, 108.4, 110.7, 113.7%의 NO 발현량이 증가되었다(p <0.01). ZMF 추출물의 NO 저해능의 결과는 Fig.
MMP-1은 콜라겐에 작용하는 단백질 분해 효소이므로 MMP-1 활성의 억제는 collagen 분해를 감소시켜 피부탄력을 강화할 것이라는 사실을 예측할 수 있다. MMP-1의 저해활성 측정은 항산화 생리활성 효과가 좋은 ZMF만 진행하였다. Raw 264.
82%로 폴리페놀 함량이 높은 ZMF가 ZML보다 우수한 항산화 활성을 나타냈다. Nitric oxide 저해 활성 측정 결과는 ZMF를 10, 25, 50, 100 ㎍/㎖의 농도로 처리한 결과 농도가 증가할수록 ZMF는 각 107.1, 108.4, 110.7, 113.7%의 NO 발현량이 저해되어 ZMF의 우수한 항염증 효과를 입증하였다. ZMF 의 MMP-1 저해활성은 25 µg/ml의 농도에서 20%의 저해활성을 나타났고, pro-collagen type-1 합성량은 25 µg/ml의 농도에서 110% 이상 합성되었으므로 ZMF는 주름개선 소재로 주목할만 하다.
87%로 ZMF와 ZML은 비슷한 우수한 항산화 활성을 나타냈다. SOD 유사활성 측정결과는 1000 ㎍/㎖ 농도에서는 48.83%, ZML은 18.82%로 폴리페놀 함량이 높은 ZMF가 ZML보다 우수한 항산화 활성을 나타냈다. Nitric oxide 저해 활성 측정 결과는 ZMF를 10, 25, 50, 100 ㎍/㎖의 농도로 처리한 결과 농도가 증가할수록 ZMF는 각 107.
MTT assay는 항산화 생리활성 효과가 좋은 ZMF만 진행하였다. ZMF 추출물의 농도는 10, 25, 50, 100 ㎍/㎖로 처리하였고 그 결과 100 ㎍/㎖ 이하의 농도에서 세포생존율이 90% 이상으로 나타났다. 이 결과를 토대로 ZMF의 cell NO 활성측정 농도를 100 ㎍/㎖ 이내의 범위에서 진행하였다.
이는 500 ㎍/㎖, 1000 ㎍/㎖ 시료의 폴리페놀 함량과 관련이 있는 것으로 사료된다. ZMF과 ZML의 ABTS+ radical 소거능 측정 결과는 250 ㎍/㎖ 농도에서 ZMF은 89.89%, ZML은 83.68%로 ZML보다 ZMF의 항산화 활성이 우수하였고, 1000 ㎍/㎖ 농도에서는 99.72%, ZML은 99.87%로 ZMF와 ZML은 비슷한 우수한 항산화 활성을 나타냈다. SOD 유사활성 측정결과는 1000 ㎍/㎖ 농도에서는 48.
0% 생산하여 TNF-α 처리 시 농도 의존적으로 세포 생존율이 증가하였다. ZMF를 농도별(6.25, 12.5, 25 ㎍/㎖)로 처리하였을 때 농도가 증가할수록 ZMF는각 9, 14, 20%의 MMP-1의 저해활성 효과를 나타내었다(p <0.05). ZMF는 자외선에 의한 MMP-1의 활성을 조절하여 콜라겐 분해를 억제하고 콜라겐 생합성을 촉진함으로써 광노화를 억제하여 피부 노화 개선에 효과적인 천연 성분임을 입증하였다.
양하(Zingiber mioga)의 화장품 소재 활용 가능성을 알아보기 위하여 항산화, 항염증, 주름개선 효과에 대한 생리 활성 평가를 실시하였다. 양하꽃 추출물 (ZMF)과 양하잎 추출물 (ZML)의 DPPH radical 소거능 측정결과 ZMF의 DPPH radical 소거능은 100 ~ 1000 ㎍/㎖의 농도에서 24.15 ~ 79.12%, ZML의 DPPH radical 소거능은 22.67 ~ 85.10%였다. ZMF와 ZML는 500 ㎍/㎖ 이상의 농도에서 높은 항산화 활성을 보였다.
78%, 분말양하 76.61%의 항산화 활성을 보였고[26], 양하꽃의 착즙 추출 시료와 열수 추출 시료의 DPPH Radical 소거능 측정 실험에서는 착즙 추출 시료(55.70%)가 열수 추출 시료(45.78%) 보다 우수하였다[27]. 이 결과는 유효성분 함량과 항산화 활성이 에탄올 용매로 추출한 시료가 물 용매로 가열 추출한 시료에 비해 높은 것을 알 수 있다.

후속연구

본 연구로 양하의 항산화, 항염증, 주름 개선 효과가 검증되었으므로 기능성 천연 화장품 재료로 활용가치가 클 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	양하의 성분은 무엇인가?	천연물 중 다년생 초본인 양하는 생강목(Zingiberales), 생강과(Zingiberaceae), 생강속(Zingiber), 양하종(Zingiber mioga)이고 동아시아가 원산지이며 우리나라에서는 남해안과 제주도 일대에서 자생한다. 양하에는 shogaol, β-phellandrene, zingerene, zingirone 등의 성분의 함유로 진통, 건위, 거담의 효과가 있어[9], 동의보감에는 성질이 따뜻하고 맛은 매우며 고독과학질을 치료한다고 기록되어 있고, 본초강목에도 양하의 효능에 대한 기록이 있다[10, 11].
	양하의 화장품 소재 활용 가능성을 알아보기 위하여 항산화, 항염증, 주름개선 효과에 대한 생리 활성 평가를 실시한 결과는?	양하(Zingiber mioga)의 화장품 소재 활용 가능성을 알아보기 위하여 항산화, 항염증, 주름개선 효과에 대한 생리 활성 평가를 실시하였다. 양하꽃 추출물 (ZMF)과 양하잎 추출물 (ZML)의 DPPH radical 소거능 측정결과 ZMF의 DPPH radical 소거능은 100 ~ 1000 ㎍/㎖의 농도에서 24.15 ~ 79.12%, ZML의 DPPH radical 소거능은 22.67 ~ 85.10%였다. ZMF와 ZML는 500 ㎍/㎖ 이상의 농도에서 높은 항산화 활성을 보였다. 이는 500 ㎍/㎖, 1000 ㎍/㎖ 시료의 폴리페놀 함량과 관련이 있는 것으로 사료된다. ZMF과 ZML의 ABTS+ radical 소거능 측정 결과는 250 ㎍/㎖ 농도에서 ZMF은 89.89%, ZML은 83.68%로 ZML보다 ZMF의 항산화 활성이 우수하였고, 1000 ㎍/㎖ 농도에서는 99.72%, ZML은 99.87%로 ZMF와 ZML은 비슷한 우수한 항산화 활성을 나타냈다. SOD 유사활성 측정결과는 1000 ㎍/㎖ 농도에서는 48.83%, ZML은 18.82%로 폴리페놀 함량이 높은 ZMF가 ZML보다 우수한 항산화 활성을 나타냈다. Nitric oxide 저해 활성 측정 결과는 ZMF를 10, 25, 50, 100 ㎍/㎖의 농도로 처리한 결과 농도가 증가할수록 ZMF는 각 107.1, 108.4, 110.7, 113.7%의 NO 발현량이 저해되어 ZMF의 우수한 항염증 효과를 입증하였다. ZMF 의 MMP-1 저해활성은 25 µg/ml의 농도에서 20%의 저해활성을 나타났고, pro-collagen type-1 합성량은 25 µg/ml의 농도에서 110% 이상 합성되었으므로 ZMF는 주름개선 소재로 주목할만 하다.
	천연물 중 다년생 초본인 양하는 무엇인가?	천연물 중 다년생 초본인 양하는 생강목(Zingiberales), 생강과(Zingiberaceae), 생강속(Zingiber), 양하종(Zingiber mioga)이고 동아시아가 원산지이며 우리나라에서는 남해안과 제주도 일대에서 자생한다. 양하에는 shogaol, β-phellandrene, zingerene, zingirone 등의 성분의 함유로 진통, 건위, 거담의 효과가 있어[9], 동의보감에는 성질이 따뜻하고 맛은 매우며 고독과학질을 치료한다고 기록되어 있고, 본초강목에도 양하의 효능에 대한 기록이 있다[10, 11].

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H. Nagase, J. F. Woessner, "Matrix metalloproteinases", J. Biol. Chem, Vol.274, pp. 21491-21494, (1999).

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J. M. Yoo, Y. J. Kang, H. B. Pyo, E. S. Choung, S. Y. Park, J. H. Choi, G. J. Han, C. H. Lee, T. J. Kim, "Anti-wrinkle effects of Korean rice wine cake on human fibroblast", J. Life Sci, Vol.20, pp. 1838-1843, (2010).
M. Martinez-Esparza, C. Jimenez-Cervantes, F. Solano, J. A. Lozano, J. C. Garcia-Borron, "Mechanisms of melanogenesis inhibition by tumor necrosis factor-alpha in B16/F10 mouse melanoma cells", Eur. J. Biochem, Vol.255, No.27 pp. 139-146, (1998).

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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