[논문]친환경 소재 잣나무 목재와 케나프 줄기 혼합물의 항산화 및 미백효과

오민정; 염현지; 채정우; 이진영

doi:10.5352/jls.2021.31.3.305

친환경 소재 잣나무 목재와 케나프 줄기 혼합물의 항산화 및 미백효과
Antioxidant Activities and Whitening Effects of a Mixture of the Eco-friendly Materials Pinus koraiensis and Hibiscus cannabinus L. 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.31 no.3, 2021년, pp.305 - 313

오민정 (호서대학교 화장품생명공학부) , 염현지 (호서대학교 화장품생명공학부) , 채정우 (경기도산림환경연구소) , 이진영 (호서대학교 화장품생명공학부)

초록
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본 연구는 친환경 소재인 잣나무 목재 추출물과 케나프 줄기 추출물의 항산화 및 미백 효능을 검증하고, 잣나무 목재 추출물과 케나프 줄기 추출물을 동일 비율로 혼합하였을 때 유효성분들의 상호작용을 확인하고자 하였다. 각각의 추출물을 1:1의 비율로 혼합한 추출물의 전자공여능 및 ABTS 소거능을 측정한 결과 1,000 ㎍/ml에서 추출물 성분들의 상승작용을 통해 혼합 추출물이 93.7%, 94%로 가장 높은 효능을 나타내었다. 잣나무 목재, 케나프 줄기 및 혼합 추출물의 tyrosinase 억제활성을 측정한 결과 1,000 ㎍/ml 농도에서 40%, 27.5%, 43%의 효과를 보였다. 따라서 추출물에 함유되어 있는 유효 성분들의 상승효과로 혼합 추출물의 높은 효능을 확인할 수 있었다. 잣나무 목재, 케나프 줄기 및 혼합 추출물의 melanoma cell에 대한 세포 독성 측정 결과 1,000 ㎍/ml 농도에서 각각 87.4%, 80.2%, 98%의 생존율을 나타내었으며, 결과적으로 혼합 추출물은 길항작용을 통해 같은 농도에서도 100%에 가까운 세포 생존율을 보였다. 잣나무 목재와 케나프 줄기 혼합 추출물의 Western blot에 의한 MITF, TRP-1, TRP-2 및 tyrosinase의 단백질 발현 효과를 측정한 결과, 100 ㎍/ml 농도에서 53.9%, 64.8%, 67.3%, 56.1%로 단백질 발현 억제 효과를 보였다. 또한 RT-PCR을 통해 혼합 추출물이 미백관련 인자들의 mRNA 발현에 미치는 억제효과를 측정한 결과 100 ㎍/ml 농도에서 각각 54.4%, 64.9%, 66.6%, 63.1%로 발현이 감소함을 확인할 수 있었다. 그 결과 잣나무 목재와 케나프 줄기를 1:1 비율로 혼합한 추출물의 항산화 및 미백 효능을 검증하였으며, 본 연구결과를 종합하였을 때 잣나무 목재와 케나프 줄기를 혼합한 추출물이 기능성 화장품 소재로서의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study verified the antioxidant and whitening activities of a Pinus koraiensis extract (PK) and a Hibiscus cannabinus L. extract (HC), and further evaluated the interaction of the extract ingredients when mixed at a 1:1 ratio (PKHC). The electron-donating and ABTS+ radical scavenging activities of the PKHC extract at 1,000 ㎍/ml concentration were 93.7% and 94%, respectively, indicating a higher efficacy than achieved with either extract alone. Measurements of the tyrosinase the activities in response to PK, HC, and PKHC extracts at 1,000 ㎍/ml concentrations showed inhibitions of 40%, 27.5%, and 43%, respectively, confirming a higher efficacy of the mixture due to the synergistic action of the ingredients. The cell toxicity values in melanoma cells treated with PK, HC, and PKHC at 1,000 ㎍/ml concentration were 87.4%, 80.2%, and 98%, confirming a higher viability in cells treated with the mixture due to antagonism. The expression of microphthalmia-associated transcription factor (MITF), tyrosinase-related protein-1 (TRP-1), tyrosinase-related protein-2 (TRP-2), and tyrosinase protein expression determined by Western blotting decreased by 53.9%, 64.8%, 67.3%, and 56.1%, respectively, when PKHC was administered at a concentration of 100 ㎍/ml. Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT- PCR) results also showed that PKHC at a concentration of 100 ㎍/ml inhibited the mRNA expression of MITF, TRP-1, TRP-2, and tyrosinase mRNA by 54.4%, 64.9%, 66.6%, and 63.1%, respectively. Taken together, the data confirmed the antioxidant and whitening effect of the PKHC extract and verified the possibility that this extract mixture has great potential as a cosmetic ingredient.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Sequence of the primers used for RT-PCR
그림 Fig. 1. Electron donating ability of extracts from Pinus koraiensis, Hibiscus cannabinus L. and the mixture. □ PK : Pinus koraiensis extracted with 70% ethanol. □ HC : Hibiscus cannabinus L. extracted with 70% ethanol. □ PKHC : A mixture of Pinus koraiensis and Hibiscus cannabinus L. extract in a ratio of 1:1. Result are means ± SD. of triplicate data.
그림 Fig. 2. ABTS⁺ radical scavenging activity of Pinus koraiensis, Hibiscus cannabinus L. and the mixed extracts. □ PK : Pinus koraiensis extracted with 70% ethanol. □ HC : Hibiscus cannabinus L. extracted with 70% ethanol, □ PKHC : A mixture of Pinus koraiensis and Hibiscus cannabinus L. extract in a ratio of 1:1. Result are means ± SD. of triplicate data.
그림 Fig. 3. Inhibition rate of Pinus koraiensis, Hibiscus cannabinus L. and the mixed extracts on tyrosinase. ☐ PK : Pinus koraiensis extracted with 70% ethanol. ☐ HC : Hibiscus cannabinus L. extracted with 70% ethanol. ☐ PKHC : A mixture of Pinus koraiensis and Hibiscus cannabinus L. extract in a ratio of 1:1. Result are means ± SD. of triplicate data.
그림 Fig. 4. Cell viability of extracts from Pinus koraiensis, Hibiscus cannabinus L. and the mixture on melanoma cell (B16F10). After B16F10 cells (1×10⁵ cells/well) were started in medium for 24 hr the cells were treated with 5, 10, 50, 100, 500 and 1,000 μg/ml of extracted PK, HC and PKHC for 24 hr. ☐ PK : Pinus koraiensis extracted with 70% ethanol. ☐ HC : Hibiscus cannabinus L. extracted with 70% ethanol. ☐ PKHC : A mixture of Pinus koraiensis and Hibiscus cannabinus L. extract in a ratio of 1:1. Result are means ± SD. of triplicate data.
그림 Fig. 5. MITF, TRP-1, TRP-2 and tyrosinase protein expression rate of the mixed PKHC extract on melanoma cell (B16F10). After B16F10 cells (1×10⁶ cells/well) were started in medium for 24 hr the cells were treated 25, 50 and 100 μg/ml of extracts from A mixture of Pinus koraiensis and Hibiscus cannabinus L. extract in a ratio of 1:1 for 24 hr. Con: control, in B16F10 cells treated with α-MSH, Nor: normal, in B16F10 cells not treated with α-MSH. Results are means ± S.D. of triplicate data.
그림 Fig. 6. MITF, TRP-1, TRP-2 and tyrosinase mRNA expression rate of the mixed PKHC extract on melanoma cell (B16F10). After B16F10 cells (1×10⁶ cells/well) were started in medium for 24 hr the cells were treated 25, 50 and 100 μg/ml of extracts from A mixture of Pinus koraiensis and Hibiscus cannabinus L. extract in a ratio of 1:1 for 24 hr. Con: control, in B16F10 cells treated with α-MSH, Nor: normal, in B16F10 cells not treated with α-MSH. Results are means ± S.D. of triplicate data.

AI 본문요약
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문제 정의

또한 잣나무 목재와 케나프 줄기는 국내 재배가 가능한 친환경 소재로 2가지 모두 외피가 거칠고 뻣뻣한 단점이 있으나, flavonoid와 polyphenol이 다량 함유되어 있어 항산화 효능이 우수하다. 본 연구에서는 활용 가능한 친환경 소재인 잣나무 목재 추출물과 케나프 줄기 추출물을 이용하여 생리활성 및 미백 활성을 검증하고, 두 가지 추출물을 1:1의 비율로 혼합하였을 때 유효 성분들의 항산화 및 미백 효능에 대한 상승 및 길항 작용을 확인함으로써 이를 이용하여 추후 피부 연마제의 재료로서 활용과 기능성 화장품의 천연 소재로서 활용 가능성을 검토하고자 하였다.

제안 방법

RT-PCR을 통해 혼합 추출물이 melanin 합성에 관계된 인자인 MITF, TRP-1, TRP-2 및 tyrosinase에 미치는 mRNA 발현 억제 효과를 알아보기 위하여 mouse melanoma cell (B16 F10)에 25, 50, 100 μg/ml의 추출물을 농도별로 처리한 후 24 시간 뒤에 mRNA 발현량을 측정하여 Fig
피부 및 뇌하수체를 포함한 여러 조직에서 분비되는 멜라닌생성 유도 물질인 α-MSH는 미백 소재개발에서는 멜라닌 합성유 전자 발현을 전체적으로 조절하는 MITF 발현 저해나 멜라닌 생성을 억제하는 기전과 이미 생성된 멜라닌 분해를 촉진시키는 단계에서 작용하는 효소의 작용이 중요하며, 단백질 발현과 연관성이 있는지 보기위해 미백관련 전사인자인 MITF, TRP-1, TRP-2 및 tyrosinase를 이용한 Western blot을 통해 관련 단백질 발현양의 변화를 확인하였다.

대상 데이터

본 실험에서 사용된 추출물은 경기도 지역의 재선충 피해목인 잣나무 목재(Pinus koraiensis, PK)와 케나프 줄기(Hibiscus cannabinus L., HC)를 사용하여 70% 에탄올 추출을 실시하였다. 잣나무 목재와 케나프 줄기를 각각 건조시킨 후 분쇄하여 70% 에탄올을 시료 중량의 10배로 가하여 상온에서 24시간 침지하였다.
세포 배양 및 세포 독성 측정에 사용된 마우스 흑색 세포종인 B16F10는 ATCC (USA)에서 구입하여 사용하였다. 세포 배양을 위해 사용한 dulbecco`s modified eagle medium (DMEM), penicillin/streptomycin, fetal bovine serum (FBS), phosphate buffered saline (PBS), trypsin은 thermo scientific hyclone (USA)에서 구입하였다.

이론/모형

잣나무 목재와 케나프 줄기 추출물을 1:1의 비율로 혼합한 혼합추출물이 melanin 합성에 관계된 인자인 MITF, TRP-1, TRP-2 및 tyrosinase의 단백질 발현에 미치는 영향을 측정하기 위하여 Western blot을 통해 실험하였다. B16F10 mouse melanoma cell에 25, 50, 100 μg/ml의 혼합 추출물을 농도별로 처리한 후 control은 α-MSH를 처리하여 멜라닌을 과발현시켰으며, normal은 α-MSH를 처리하지 않는 구간으로 설정하였다.

성능/효과

, HC) 및 잣나무 목재와 케나프 줄기 추출물을 1:1비율로 혼합한 추출물(PKHC)의 DPPH radical 소거능을 측정한 결과 Fig. 1과 같이 나타내었고, 추출물의 농도가 증가함에 따라 전자공여능이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 잣나무 목재와 케나프 줄기 추출물은 각각 1,000 μg/ml에서 91.
6에서 보는 바와 같이 혼합 추출물을 25, 50, 100 μg/ml의 농도로 처리한 B16F10에서 MITF, TRP-1, TRP-2 및 tyrosinase의 mRNA 발현이 추출물의 농도가 증가함에 따라서 억제됨을 확인하였으며 대조군인 kojic acid와 비교했을 때 특히 TRP-2와 tyrosinase에서 우수한 억제능을 확인할 수 있었다.
그 결과, 혼합 추출물을 25, 50, 100 μg/ml의 농도별로 처리한 B16F10 군에서 α-MSH에 의해 증가된 MITF, TRP-1, TRP-2 및 tyrosinase의 단백질 발현양이 감소된 것을 확인할 수 있었으며, 대조군 구로 사용된 kojic acid와 비교하였을 때 tyrosinase의 단백질 발현양에서 특히 유의한 결과를 확인할 수 있었다(Fig
잣나무 목재와 케나프 줄기 추출물은 50 μg/ml 농도에서 95%에 가까운 세포 생존율을 확인할 수 있었으나, 혼합추출물은 100 μg/ml에서 100%에 이르는 세포 생존율을 나타내었다. 잣나무 목재, 케나프 줄기 추출물과 혼합추출물의 세포 생존율 측정 결과를 비교하였을 때, 잣나무 목재와 케나프 줄기 추출물이 혼합됨으로써 유효성분들의길항작용으로 인해 독립된 추출물의 세포 생존율에 비해 혼합추출물의 세포 생존율이 상당히 높았음을 확인할 수 있었다.
잣나무 목재와 케나프 줄기 추출물은 50 μg/ml 농도에서 95%에 가까운 세포 생존율을 확인할 수 있었으나, 혼합추출물은 100 μg/ml에서 100%에 이르는 세포 생존율을 나타내었다
잣나무 목재와 케나프 줄기 추출물은 각각 1,000 μg/ml에서 40%, 27.5%의 저해활성을 나타낸 결과와 비교하였을 때, PKHC는 1,000 μg/ml 농도에서 43%의 결과로 미백 효능에 대한 상승효과를 확인할 수 있었다.
잣나무 목재와 케나프 줄기 추출물은 각각 1,000 μg/ml에서 91.6%, 84.8%의 효과를 나타냈으며, PKHC는 94%의 가장 높은 전자공여능 활성을 보여 항산화 효능에 대한 잣나무 목재와 케나프 줄기 추출물의 상승효과를 확인할 수 있었다.
추출물의 농도가 증가함에 따라 소거능이 증가하는 것을 확인할 수 있었으며 잣나무 목재와 케나프 줄기 추출물은 1,000 μg/ml에서 각각 91%, 98.8% 의 라디칼 소거능을 나타내었다
혼합추출물은 100 μ g/ml에서 90% 이상의 소거능을 나타내었으며, 최고 농도인 1,000 μg/ml에서는 99%로 잣나무 목재와 유의한 효능을 확인할 수 있었다.

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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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