초록 ▼

○ 연구결과
1. 선별된 식물자원의 시료제조 및 미백활성 세부 검정
도깨비 부채, 쇠고비, 도깨비고비를 채취하여 추출 후 분획물을 제조하고 미백관련 활성을 측정하였다. 먼저 tyrosinase 활성에 미치는 영향을 측정하여 도깨비 부채의 뿌리 및 쇠고비 뿌리 메탄올 추출물 및 E.A. 분획물의 우수한 활성을 확인하였고 멜라닌 생성세포에서의 세포생존율 및 멜라닌 생성량을 측정한 결과 역시 이들 시료들이 세포생존율 대비 멜라닌 생성량을 줄이는 효과를 나타냄을 확인하였다. 또한 도깨비 부채의 뿌리 및 쇠고비 뿌리 메탄올 추출물

○ 연구결과
1. 선별된 식물자원의 시료제조 및 미백활성 세부 검정
도깨비 부채, 쇠고비, 도깨비고비를 채취하여 추출 후 분획물을 제조하고 미백관련 활성을 측정하였다. 먼저 tyrosinase 활성에 미치는 영향을 측정하여 도깨비 부채의 뿌리 및 쇠고비 뿌리 메탄올 추출물 및 E.A. 분획물의 우수한 활성을 확인하였고 멜라닌 생성세포에서의 세포생존율 및 멜라닌 생성량을 측정한 결과 역시 이들 시료들이 세포생존율 대비 멜라닌 생성량을 줄이는 효과를 나타냄을 확인하였다. 또한 도깨비 부채의 뿌리 및 쇠고비 뿌리 메탄올 추출물 및 E.A. 분획물은 뛰어난 자외선 차단효과를 보였다.
특히 E.A. 분획물 보다 낮은 세포독성을 보인 메탄올 추출물에 대하여 멜라닌 생합성과정에 주요하게 관여하는 단백질 발현에 미치는 영향을 검정하여 멜라닌 생성세포내에서의 tyrosinase 발현량을 감소시킴을 밝혀 멜라닌 생합성 저해기작을 추정하였고 추가적으로 brown guneia pig를 이용하여 in vivo상의 미백활성을 확인하였다.
이상의 결과는 활용되지 않는 미개척 국내 자생식물의 새로운 가치를 도출하고 그 활성을 체계적으로 검증하였다는 점에서 큰 의의를 가지며 관련 산업의 활성화와 농가의 새로운 수입원 확대에 긍정적인 영향을 미칠 수 있을 것으로 기대된다.
2. 분리, 분석을 통한 활성성분의 탐색
자생식물 3 종의 gallic acid, esculetin, caffeic acid, myricetin, cinnamic acid, quercetin 등의 미백활성물질을 함유여부 및 함량을 정량하여 비교하였고 미백활성 측정결과 우수자원으로 도출된 도깨비 부채 뿌리로부터 활성추적법을 이용하여 3 종의 단일성분을 분리하여 그중 2 종을 구조동정 하여 bergenin 과 geranic acid임을 확인하였고 그 함량을 정량하였다. 또한 이들 성분의 tyrosinase 활성억제도, 멜라닌 생성세포에서의 세포생존율 및 멜라닌 생성량에 미치는 영향, 단백질 발현량에 미치는 영향, in vivo에서의 미백활성을 측정하여 검정하였다.
본 연구의 대상인 도깨비 부채, 쇠고비, 도깨비 고비의 자생식물 3 종은 아직까지 관련연구가 미비한 식물자원으로 이에 대한 성분과 관련된 자료를 제공하여 기초적 연구기반 조성 및 이를 이용한 소재화 연구에 도움이 되리라 판단된다.
3. 최적의 추출조건 확립 및 미백원료의 제조
우수자원으로 도출된 도깨비 부채 뿌리는 상온에서 초음파 추출하였으며 메탄올을 사용하는 것이 활성이 높은 원료를 얻을 수 있었다. 얻어진 추출물은 감압농축 후 진공에서 용매를 완전히 제거하여 도깨비 부채 미백원료를 제조하였다.
라. 활성성분 유도체의 멜라닌 생성억제 활성검정
도출된 성분과 화학적 구조가 유사한 β-citronellol, citronellic acid, geraniol의 미백활성을 탐색하여 비교한 결과 COOH 작용기를 가진 geranic acid와 citronellic acid 가 우수한 tyrosinase 활성억제도를 나타냈으며 멜라닌 생성세포에서 세포독성 또한 낮았다. 한편 멜라닌 생성량은 2번과 3 번 탄소사이에 이중결합을 가진 geranic acid와 geraniol이 저해활성을 나타냈다. Geranic acid 보다 우수한 미백활성물질은 도출되지 않았으나 이의 결과를 바탕으로 우수활성 물질도출을 위한 지속적 연구가 필요한 것으로 판단된다.
4. 시제품의 제조
제조된 도깨비 부채 미백 원료를 크림 및 로션 베이스와 혼합하여 시제품을 제조하였다. 미활용 자생식물을 이용한 미백소재는 기존의 오래된 천연한방소재에 비하여 새로운 고기능성 원료로서 차별성을 가질 수 있으며 향후 팩 등을 비롯한 여러 형태의 제품개발에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼

1. Preparation of the Samples
In the year 2005, samples of Rodgersia podophylla, Cyrtomium fortnuei J Smith, and Cyrtomium falcatum were collected in Chungcheongbuk-do. They were washed and treated using a heating dry method after the roots and leaves were separated from each other. The ground

1. Preparation of the Samples
In the year 2005, samples of Rodgersia podophylla, Cyrtomium fortnuei J Smith, and Cyrtomium falcatum were collected in Chungcheongbuk-do. They were washed and treated using a heating dry method after the roots and leaves were separated from each other. The ground and the dried samples were processed for ultrasonic extraction, with methanol and distilled water taken as solvents under room temperature conditions. The extracts gained were then filtered and concentrated to form methanol extract and water extract. The methanol extract was isolated again into ethyl acetate (EA) available fraction and water available fraction.
2. Measurement of the Depigmenting Activity
A. Tyrosinase Activity Inhibition Rate
The measurement results of the effects on the tyrosinase enzyme activity that assume a significant role in the melanin biosynthesis process suggested there were trends of higher inhibitory activity in roots than in leaves, with respect to parts, and in methanol extract than in water extract, with respect to extract solvents. Among the three native plants, the methanol extracts from the roots of Rodgersia podophylla and Crytomium fortnuei J Smith were identified as promising resources, as they exhibited tyrosinase activity inhibition levels of 37.3% and 34.1%, respectively, under 200 ppm conditions. In addition, when the methanol extracts exhibiting good activity inhibition results were isolated again into EA available fraction and water available fraction, the EA fraction revealed a higher activity measurement result.
B. UV Shielding Effect
As UV absorption is a major cause of sun tanning, UV absorption rates in the range of 200–500 nm were measured. The methanol extracts and EA fractions there of from the three native plants were confirmed to have absorbed UV-B radiation responsible for sunburn and delayed tanning (DT). Therefore, the shielding effect of UV-B radiation, the consequent prevention of sunburn and delayed tanning effects are expected with the application of these samples to the skin.
C. Effects on Melanocyte
To measure the effects of each sample on cell survival rates and the content of melanin biosynthesis in the melanocytes, each sample was processed over three days, with the methanol extract of Rodgersia podophylla exhibiting a 37.5% inhibitory effect on melanin biosynthesis in 100 ppm, with a minimum level of cytotoxicity, and the methanol extract of Cyrtomium fortunei J Smith revealing a 28.2% inhibitory activity under the same conditions, also with a minimum level of cytotoxicity. EA fraction and water fraction of the methanol extracts were also measured. No activities were found with the water fractions. In case of the EA fractions, however, cytotoxicities were found to have increased relative to those of the methanol extracts in high concentration conditions, with melanin biosynthesis inhibitory activities shown in comparison with cell viabilities.
D. Probation of Effects on Protein Expression
As the methanol extract from the Rodgersia podophylla was found to exhibit relatively low cytotoxicity and good melanocyte inhibitory activities, it was applied to melan-a cell for three days, and was then was sent for a western blot analysis. This significantly reduced the tyrosinase expression rates, in the groups of 10 ppm and 100 ppm process conditions, in methanol extract from the roots of Rodgersia podophylla. There was found to be no effect on TRP-2. Therefore, the methanol extract from the roots of Rodgersia podophylla is concluded to have had a direct effect on the inhibition of tyrosinase activity, and is deemed to reduce the expressions affecting melanin biosynthesis.
E. Depigmenting effects on brown guinea pig skin
The whitening effect of methanol extract of Rodgersia podophylla was examined under a UV B-induced hyperpigmentation model in brown guinea pigs. Methanol extract of Rodgersia podophylla was topically applied to the UV-stimulated hyperpigmented dorsal skin areas ones a day for 6 weeks. A visible decrease in hyperpigmentation was observed 4 weeks after the treatment with methanol extract of Rodgersia podophylla, when compared to vehicle group. Furthermore, visible edema was not observed at any sites where the dorsal skin was treated with methanol extract of Rodgersia podophylla during all experimental days.
3. Analysis of the Active Ingredients
Through High Performance Liquid Chromatography (HPLC) analysis, the presence of begenin, known to be one ingredient of Rodgersia podophylla, and seven other selected substances, which are reported to have whitening activity ingredients, were confirmed. Theses ingredients were confirmed to exist primarily in the methanol extracts and in their ethyl acetate (EA) fractions of the native plant samples. In particular, the ingredients were found to be more prevalent in Rodgersia podophylla and Cyrtomium fortunei J Smith among the three native plant samples, and more prevalent in the root than in the leave parts of the samples taken.
4. Isolation and Identification of a Single Active Ingredient
In measuring enzyme inhibition, UV absorption, and cytotoxicity, the Rodgersia podophylla root was found to be the best resource, with the methanol extract of its active substance separated by the conducting of an activity tracking method. Through fractionation and through three occasions of open columns and activities in each stage, three substances were isolated. As a result of the NMR analysis for structure identification, substance Number 1 was identified as geranic acid, and substance Number 2 as begenin. There were, however, some difficulties in identifying substance Number 3.
5. Depigmenting Activity of Active Ingredient Derivatives
To examine the structure-activity correlation and to derive a promising substance, the inhibitory activities of β-citronellol as a geranic acid derivative, citronellic acid, and tyrosinase of geraniol were screened. Among the four compounds, geranic acid exhibited the best inhibitory activity levels at 97.4% and 65.1%, in conditions of 1 mM and 100 uM, respectively. The measurement results of the effect on the melanocyte cell line suggested that geranic acid reduced 26% of the quantity of melanin, in comparison with the cell survival rate under 500 uM conditions, without a great deal of cell destruction occurring. Geraniol expressed melanogenesis inhibitory activity in high concentration conditions, but it manifested cytotoxicity.
6. Production of the Prototype Products
A prototype was produced by mixing 3% density methanol extract from Rodgersia podophylla and lotion and cream bases with wax, moisturizer, high quality alcohol, fatty acid, and a surface active agent.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 12
• CONTENTS ... 16
• 목차 ... 18
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 21
• 제1절. 연구개발 목적 ... 21
• 제2절. 연구개발의 필요성 ... 21
• 1. 기술적 측면 ... 21
• 2. 경제·산업적 측면 ... 22
• 3. 사회·문화적 측면 ... 22
• 제2장. 국내외 기술현황 ... 23
• 제1절. 관련기술개발 현황 ... 23
• 제2절. 기술개발 위치 ... 24
• 제3장. 연구개발 수행내용 및 결과 ... 26
• 제1절. 실험시료의 조제 ... 26
• 1. 자생식물재료 ... 26
• 2. 시료의 유효성분 추출 및 제조 ... 27
• 제2절. 제조된 시료의 색소조절관련 활성측정 ... 32
• 1. Tyrosinase 활성 억제도 측정 ... 32
• 2. 멜라닌 생성세포에서의 멜라닌 생성억제활성 ... 35
• 3. 자외선 차단효과 측정 ... 41
• 제3절. 미백활성성분의 탐색 및 정량 ... 46
• 1. 유효성분의 HPLC 정량 ... 46
• 2. 미미백활성성분의 분리 및 구명 ... 50
• 3. 시료에 함유된 활성성분의 정량 ... 67
• 제4절. 선발된 우수미백시료의 기전검정 및 동물실험 ... 68
• 1. Tyrosinase 활성저해도 및 멜라닌 생성세포에서의 활성비교를 통한 우수자원 선발 ... 68
• 2. 멜라닌 생합성 관련 단백질 발현량 측정 ... 69
• 3. 자외선(B 영역)으로 유도된 brown guinea pig의 피부색소침착에 대한 미백효과 검정 ... 72
• 제5절. 활성성분의 유도체 활성탐색 및 시제품의 제조 ... 75
• 1. 활성성분의 유도체 활성탐색 ... 75
• 2. 시제품의 제조 ... 77
• 3. 경쟁제품과의 비교검토 ... 78
• 제4장. 목표달성도 및 관련분야의 기여도 ... 79
• 1. 연차별 연구개발 목표와 내용 ... 79
• 가. 1 차년도 ... 79
• 나. 2 차년도 ... 79
• 다. 종합 ... 79
• 2. 연구개발목표의 달성도 및 관련분야 기여도 ... 80
• 가. 선별된 식물자원의 시료제조 및 미백활성 세부 검정 ... 80
• 나. 분리, 분석을 통한 활성성분의 탐색 ... 80
• 다. 최적의 추출조건 확립 및 미백원료의 제조 ... 81
• 라. 활성성분 유도체의 멜라닌 생성억제 활성검정 ... 81
• 마. 시제품의 제조 ... 81
• 제5장. 연구개발결과의 활용계획 ... 82
• 1. 학술분야 ... 82
• 2. 개발원료의 활용분야 ... 82
• 제6장. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 84
• 제7장. 참고문헌 ... 85
• 끝페이지 ... 93