초록 ▼

○ 연구결과
- 다양한 소나무 수피 중 라디아타 소나무 수피가 활성 성분인 프로안토시아니딘 함량이 가장 높았으며, 산업화 가능성이 높았다.
- 열수에 의하여 고기능성의 프로안토시아니딘 및 저분자 폴리페놀류를 소나무 수피로부터 추출할 수 있었으며, 최적 추출조건을 확립하였다. 또한 추출물중의 당 함량을 낮추기 위하여 고농도 알코올의 조합이 효과적이었다.
- 소나무 수피 열수 추출물 및 프로안토시아니딘류는 비타민 C 및 녹차 카테친 등과 필적할 정도 또는 그 이상의 강력한 항산화 효과를 나타내었을 뿐만 아니라 안정성 또

○ 연구결과
- 다양한 소나무 수피 중 라디아타 소나무 수피가 활성 성분인 프로안토시아니딘 함량이 가장 높았으며, 산업화 가능성이 높았다.
- 열수에 의하여 고기능성의 프로안토시아니딘 및 저분자 폴리페놀류를 소나무 수피로부터 추출할 수 있었으며, 최적 추출조건을 확립하였다. 또한 추출물중의 당 함량을 낮추기 위하여 고농도 알코올의 조합이 효과적이었다.
- 소나무 수피 열수 추출물 및 프로안토시아니딘류는 비타민 C 및 녹차 카테친 등과 필적할 정도 또는 그 이상의 강력한 항산화 효과를 나타내었을 뿐만 아니라 안정성 또한 뛰어나 기능성 화장품은 물론 기능성 식품에의 응용 또한 가능할 것으로 사료되었다.
- 소나무 수피 추출물 및 프로안토시아니딘은 뛰어난 멜라노머 셀의 촉수 수축을 야기시켜 멜라닌의 전이를 막으며, 세포 독성이 적고 세포 증식효과가 뛰어났다. 즉, 수피 추출물 및 프로안토시아니딘은 기능성 화장품 제조 원료로서 뛰어난 특성을 나타내었다.
- 소나무 추출물 및 카테친, 비타민류, nano-coenzyme Q10과의 혼합에 의하여 부작용이 거의 없고 뛰어난 기능성을 가지는 화장품 제조가 가능하였다.

Abstract ▼

This study focused on estimating pine bark extracts as a useful material for skin biology and searching a higher value-added application of pine bark, a great deal of by-product in wood industry.
The outer barks prepared from the 11 Pinus species, which are being used in wood industry or/and auto

This study focused on estimating pine bark extracts as a useful material for skin biology and searching a higher value-added application of pine bark, a great deal of by-product in wood industry.
The outer barks prepared from the 11 Pinus species, which are being used in wood industry or/and autogenus or experimentally planted in Korea, were estimated to search extractable and polyphenol-rich pine bark. Pinus radiata bark was the most suitable for extraction of biologically active material due to high polyphenol content and potent antioxidant activity. Temperature was considered as a significant factor to prepare water extract (WE) from Pinus radiata bark, and quality of the WE was estimated by polyphenol content, molecular weight distribution and antioxidant activity. These determinants for quality of the WE were calibrated by a sigmodial (Boltzman equation) mode at R2 = 0.99. Proanthocyanidin (PA) content in the WE at each temperature reached to extraction saturation at 80℃. The extraction at above 100℃ caused a polymerization reaction in the bark slurry during extraction process, confining molecular weight (Mw) of extractable PA and leading relatively to increasing extraction of monomeric polyphenols. The WE obtained at 80℃ showed the highest antioxidant activity. Extraction temperature suitable for preparation of WE from pine bark was considered as 100℃ due to significance of Mw of PA in biological activity. PA, a major component of Pinus radiata bark, was characterized using various instruments. PA in hot water extract (HWE) from Pinus radiata bark comprised procyanidin (PC, 94%) and prodelphinidin (PD, 6%) and the higher trans configuration rather than the cisconfiguration of C2-C3. The average molecular weight (Mw, Mn), polydispersity (Mw/Mn) and degree of polymerization (DP) of the PA were 3,800 (Mw), 1,200 (Mn), 3.2 and 13, respectively. Low molecular weight polyphenols in the HWE were mainly composed of protocatechuic acid, trans-taxifolin and quercetin. Small amounts of the polyphenols identified were p-hyroxybenzoic acid, vanillic acid, cis- and trans-ferulic acids, p-coumaric acid, trans-caffeic acid, (-)-epicatechin, (+)-catechin and (+)-gallocatechin. The presence of astringenin, astringeni glycoside, transand cis-leucodelphinidin was strongly assumed from characteristic mass fragment ions due to their conjugated structures induced from retro Diels-Alder reaction. Polyphenolic fractions in the HWE could be fractionated into monomeric polyphenol (MPP), oligomeric proanthocyanidin (OPA) and polymeric proanthocyanidin (PPA) by their characteristic elution pattern via Sephadex LH 20 column. MPP was composed of 3 phenolic acids and 6 flavonoids. Taxifolin (456 ㎍/㎎), catechins (240 ㎍/㎎) and protocatechuic acid (46 ㎍/㎎) were major compounds of MPP. OPA ranged from dimer to hexamer. Structural characterization of PPA was already mentioned above. All the polyphenolic fractions showed potent antioxidant activity against differenct radical species (DPPH, ABTS^.+, O2^.- and H₂O₂), strong reducing power and inhibitory activity of lipid peroxidation. OPA significantly (p < 0.05) scavenged hydrogen peroxide and PPA delayed the lipid peroxidation in oil-in-water emulsion via a quenching pathway of reactive oxygen radicals to participate in the formation of peroxides. Absorption capacity of PA onto collagen (major componentof skin dermal layer) was determined by employing Lagergren, Pseudo-second order and Langmuir models. The maximum adsorption capacity of PA on collagen was found to be 217 ㎎/g. Comparison among these fractions (MPP, OPA and PPA) clearly exhibited Mw-dependent tendency in stabilizing collagen against collagenase and, particularly, PPA played a key role in stabilizing the extracelluar matrix (ECM, collagen and elastin) in dose-dependent manner. Adsorption of PPA onto the ECM is a significant mechanism for its protection against enzymatic degradation and reactive oxygen species. All the fractions stimulated cell proliferation of NIH/3T3 fibroblast. The cell proliferation may be due to potent hydrogen peroxide scavenging capacity and structural self-stabilization (transformation of B-type to A-type PA) in relation to low level of prooxidant state.
Noticeable retraction of melanoma cell dendrite was found, leading to morphological transformation. In this study, this finding was first recognized as a novel mechanism that PA-rich extracts can exert whitening effect in skin by retracting the melanoma cell dendrite. In particular, OPA significantly adhered on surface of the melanoma cell. The inhibition kinetics of PPA analyzed by a Lineweaver-Burk plot indicated that PPA is a non-competitive inhibitor for L-DOPA oxidation by mushroom tyrosinase.
Formulation containing pine bark extract for use in cosmetic fields was optimized, and it was applicable for skin essence, cream and serum. Synergic effect and functional improvement of the formulation could be expected by mixing it with other additional components. The formulation was used for skin test of twenty volunteers. Superior whitening and anti-wrinkle effects were observed for most of the volunteers. In particular, it was noticeable that a few volunteers having a hyperpigmented skin showed an improved effect of melasma. These effects may be associated with in vitro biological activities of pine bark extract.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 요약문 ... 2
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 10
• 목 차 ... 13
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 16
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 16
• 1. 기술적 측면 ... 16
• 2. 경제.산업적 측면 ... 17
• 3. 사회.문화적 측면 ... 18
• 제 2 절 연차별 연구 개발 목표와 내용 ... 19
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 20
• 제 1 절 국내.외 관련 기술의 현황과 문제점 ... 20
• 제 2 절 앞으로의 전망 ... 21
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 22
• 제 1 절 유효 수피추출물의 최적 제조 조건의 확립과 추출 성분의 특성 ... 22
• 1. 서론 ... 22
• 2. 재료 및 방법 ... 23
• 가. 공시 재료 ... 23
• 나. 수피의 화학 조성 ... 24
• 다. 라디아타 소나무 수피의 최적 추출 조건과 추출물의 구성 성분 분석 ... 25
• 라. 최적 추출 조건에서의 HWE의 대량 제조와 그 특성 ... 27
• 3. 결과 및 고찰 ... 33
• 가. 다양한 소나무 수피의 화학 조성 ... 33
• 나. 다양한 소나무 수피의 HWE 수율, 총 페놀성 화합물 함량, PA 함량 및 항산화 활성 ... 35
• 다. 라디아타 소나무 수피의 추출 조건 ... 39
• 라. 라디아타 소나무 수피 HWE의 분석 ... 45
• 마. 당과 무기물 함량 ... 61
• 4. 소괄 ... 66
• 제 2 절 수피 추출물의 다양한 생리 활성 평가 ... 68
• 1. 서론 ... 68
• 2. 재료 및 방법 ... 68
• 가. 소나무 수피로부터 고농도 PA의 제조 ... 68
• 나. 항산화 활성 ... 69
• 다. 미백 효과 ... 73
• 라. 주름 개선 효과 ... 76
• 마. 기능성 화장품 제조와 관련된 제반 실험 ... 81
• 바. 극성 용매 중 수피 추출물의 안정성 평가 ... 81
• 3. 결과 및 고찰 ... 81
• 가. 소나무 수피로부터 고농도 PA 추출물의 제조 ... 81
• 나. HWE의 분자량에 따른 분획과 그 구조의 특성화 ... 82
• 다. 항산화 활성 ... 84
• 라. 미백 효과 ... 95
• 마. 주름 개선 효과 ... 103
• 바. UV A/B 흡수 잠재효과 ... 132
• 사. 극성 용매 중 수피 추출물의 안정성 평가 ... 133
• 4. 소괄 ... 134
• 제 3 절 소나무 수피 추출물로부터 기능성 화장품의 개발 ... 135
• 1. 서론 ... 135
• 2. 재료 및 방법 ... 135
• 가. 공시재료의 제조 ... 135
• 나. 수피 추출물의 용해도 ... 136
• 다. 수피 추출물의 적정 농도 및 색상 안정성 ... 136
• 라. 수피 추출물과 타 화장품 원료 혼합 실험 ... 136
• 마. 제형연구실험 ... 137
• 바. 시제 화장품의 효과 검증 ... 138
• 사. 시제 화장품의 사용 설문 조사 ... 143
• 3. 결과 및 고찰 ... 143
• 가. 소나무 수피 추출물의 용해도 및 안정성 ... 143
• 나. 수피 추출물의 적정 농도 ... 148
• 다. 수피 추출물과 타 화장품 원료 혼합에 따른 특성 ... 149
• 라. 제형 연구 실험 ... 153
• 마. 시제 화장품의 피부 적용시험 ... 166
• 바. 시제 화장품 사용 후 설문지 조사 결과 ... 177
• 4. 소괄 ... 192
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 199
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 201
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 203
• 제 7 장 참고문헌 ... 213
• 끝페이지 ... 225