보고서 정보
주관연구기관 |
경희대학교 Kyung Hee University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2015-02 |
과제시작연도 |
2013 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
과제관리전문기관 |
농촌진흥청 Rural Development Administration |
등록번호 |
TRKO201500010727 |
과제고유번호 |
1395030417 |
사업명 |
차세대바이오그린21 |
DB 구축일자 |
2015-07-11
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500010727 |
초록
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Ⅳ. 연구개발결과
벼 지상부 및 벼뿌리로부터 폴리페놀화합물을 분리 동정하였다. 수도 지상부 및 벼 뿌리로부터 용매추출, 용매 분획 및 비극성 분획과 극성 분획으로부터 SiO2, ODS 및 Sephhadex LH-20 column chromatography를 이용하여 31종 활성 단일 성분을 분리, 정제하였다. 분리 정제한 31종 화합물에 대하여 NMR, MS, IR 등을 해석하여 화학구조를 정확히 결정하였다. 이 중 6 종은 신물질로 판명되었다.
활성 고함유 분획물 제조 시스템 구축하고자 하였다. 최적의 용매 분획 방법을
Ⅳ. 연구개발결과
벼 지상부 및 벼뿌리로부터 폴리페놀화합물을 분리 동정하였다. 수도 지상부 및 벼 뿌리로부터 용매추출, 용매 분획 및 비극성 분획과 극성 분획으로부터 SiO2, ODS 및 Sephhadex LH-20 column chromatography를 이용하여 31종 활성 단일 성분을 분리, 정제하였다. 분리 정제한 31종 화합물에 대하여 NMR, MS, IR 등을 해석하여 화학구조를 정확히 결정하였다. 이 중 6 종은 신물질로 판명되었다.
활성 고함유 분획물 제조 시스템 구축하고자 하였다. 최적의 용매 분획 방법을 이용하여 활성 폴리페놀 대량추출, 분획, 고함유 분획 제조 시스템을 구축하였다. 또한 발효물에 대하여 용매 분획법, Diaion HP-20 columnchromatography 법을 이용하여 고함유분획을 제조하였다, 고함유 분획을 이용하여 기능성이 뛰어난 화장품 소재 개발의 가능성을 확보하였다.
활성소재에 대한 표준화를 확립하기 위하여 HPLC, LC/MS를 이용하여 3종 활성지표 성분에 대한 정성 정량 분석법을 확립하였다. 이 방법을 이용하여 수도 뿌리의 알코올 추출물, 활성 고함유 분획, 발효추출물 및 활성 고함유 분획에 대하여 지표성분을 분석하였다. 확립된 방법을 이용하여 화장품 소재 및 제품의 표준화 방법을 확립하였다.
벼 지상부 및 뿌리의 생물학적 전환을 통한 유효성분 함량 극대화 방법 확립하고자하였다. 벼 지상부 자연 발효물에서 다량의미생물을 분리 동정 Library 구축하였으며, 다양한 환경으로부터 벼부산물 발효가능 미생물 71종을 분리 동정하였다. 분리미생물을 이용하여 발효 가수분해물 142개를 스크리닝 하였으며, 최적 미생물을 선정하였다.
벼 뿌리를 이용한 항염증 관련 in vitro 효능 검색 및 기전 규명 연구에서는 벼 뿌리 추출물 및 분획물과 그로부터 분리한 단일물질을 대상으로 염증억제 활성 검증 및 항염증 효능 기전을 규명하였다. 벼 뿌리 추출, 분획물 4종과 단일물질 26종을 포함한 총 30종의 물질을 대상으로 면역세포에서의 염증억제 활성 효능을 검증한 결과 염증 유도 물질에 의한 산화질소의 생성 저해를 확인하였으며, iNOS와 같은 염증 반응 매게 단백질의 생성 역시 저해함을 확인하였다. 그리고 벼 뿌리로부터 분리한 활성단일 물질은 염증반응에 중요하게 관련하는 IL-1β, IL-6, TNF-α 등 전염증성 사이토카인의 발현 역시 저해함을 확인하였으며, 이러한 저해 활성은 세포내 신호전달 경로 중 ERK, JNK, p38등 MAPK의 활성 저해 및 전사인자 NF-κB 활성을 저해함으로써 일어남을 확인하였다.
벼뿌리 추출물, 분획물 및 성분에 대한 미백 관련 in vitro 효능을 검색하고 작용기전 규명하였다. 벼 뿌리 추출물과 벼 뿌리 발효 가수분해물 71종의 세포 외 멜라닌 생성량을 측정하여 세포 외 멜라닌 억제 효과가 있는 발효물을 선별하였다. Lignocellulose계열 물질이 분해가능하며 발효 후 산물이 멜라닌 억제 효과가 뛰어난 종을 선별하였으며 분리 strain JHskin3-6 을 이용한 발효를 실시 했을때 미백생성 억제 효과가 가장 우수했으며 발효전 물질에대한 독성을 비교했을때 독성이 상당부분 완화되는 것을 확인하였다.
특히, JHskin3-6 발효물에서 분리한 화합물 중 OR6의 멜라닌 억제효과가 크게 나타났으며 세포 내 Tyrosinse 활성을 측정한 결과 농도의존적으로 세포 내 Tyrosinase 활성을 억제시켰으며 이것은 세포에서 Tyrosinase 단백질 발현량이 적어 Tyrosinase 양이 적은 것이거나, Tyrosinse 양은 동일 하나 불활성화 됐기 때문으로 유추 할 수 있는데 OR6의 멜라닌 형성 관련 단백질인 Tyrosinase, TRP-1, TRP-2, MITF 발현량 측정한 결과 TRP-1, TRP-2, MITF는 발현을 억제시키지 못하였고 Tyrosinase 단백질 발현을 억제시켰으로 OR6는 Tyrosinase 단백질 발현 억제를 통하여 Tyrosinase의 양을 줄여 멜라닌 생성을 억제시키는 것으로 예상 되었다.
미백 및 항염증 화장품 소재의 제조공정을 확립하였다. 벼 부산물을 이용한 원료화 후 제품에 적용하여 크림제형 제작하였으며, 차광 열 안정도 테스트 : 4℃, 25℃, 45℃, Cycle(4℃,12hr~45℃,12hr)에서 차광 보관하여 1주일, 1개월, 3개월, 6개월 간의 성상변화를 관찰한 결과 점도의 변화가 수치상 약간 있었나 성상에는 영향을 미치지 않았기에 안정한 제형인 것으로 판단되었다.
항염증 화장품 소재의 기능성 분석 및 화장품 소재 원료 등록하기 위하여 식품의약품안전처 가이드라인에 따른 과색소침착증에서의 미백효과 평가시험(Efficacy evaluation on hypermelanosis)을 실시하였고 과색소침작증에서의 미백효과 평가시험 결과 사용 2주차부터 기미, 검버섯, 흑자와 같은 과색소침착 부위의 개선효과를 나타냈다. 국제접촉피부염학회(ICDRG) 기준 및 미국화장품협회(PCPC)의 기준에 의거해 피부 첩포를 통한 일차 자극 평가를 실시하였고 그 결과 무자극, 저자극, 경자극, 중자극, 강자극 중에서 저자극으로 판정 되었다. 벼 뿌리 분획물에서 분리한 phenol성 화합물 N-(trans-cinnamoyl)tryptamine를 기능성 화장품 원료 소재로 사용하고자 CTFA 등록 완료 하였다.
Abstract
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Rice is a very important edible crop in addition to corn, wheat, and soybeans. However, the rice industry in Korea is in crisis as the consumption of rice has decreased drastically because of the increasingly westernized diet and erosion of the Korean rice market share due to the importation of inex
Rice is a very important edible crop in addition to corn, wheat, and soybeans. However, the rice industry in Korea is in crisis as the consumption of rice has decreased drastically because of the increasingly westernized diet and erosion of the Korean rice market share due to the importation of inexpensive, foreign farm products. One of the main reasons the agricultural and rural communities are in crisis in recent years could be the acceleration of globalization in agriculture. Therefore, the government is needed to find a solution to keep up with rice farming. The promotion of mechanization and the application of technical and scientific advances in rice production have enabled Korea to food meet needs of the population in the last 40 years. However, acceleration of the aerial parts of rice and intake reduction of rice have resulted in a surplus of the rice stockpile. It’s very time to create alternative needs for rice. To search for biologically active materials including functional cosmetics could be a breakthrough a difficulty in rice industry. In this respect, this study was undertaken to develop the functional cosmetics with the utilization of rice and determine the effects of methanolic extracts of the aerial parts and roots of rice on the skin to find the mechanism of anti-inflammaiton and skin-lighteining at the cellular level for higher added value and promotion of rice consumption. However until now no phytochemical or biological researches for the aerial parts and roots of rice has been reported. So this research was initiated to search for the biological principals from the rice aerial parts and roots, which includes isolation and structure determination of cosmetics functional compounds for this functionality, bio-transformation to produce activity-strengthen materials, preparation of active materials-rich fraction, and establishment of manufacturing process. The final products should register to CTFA, cosmetic, toiletry, fragrance association to get the official recognition
The fresh and chopped aerial parts and roots of rice were extracted in 80% aqueous MeOH, and the concentrated extract was successively partitioned using n-hexane, EtOAc, n-BuOH, and H2O. From the EtOAc and n-BuOH fractions, 31 polyphenols were isolated through repeated SiO2 and octadecyl silica gel (ODS) column chromatography. Based on NMR, MS, and IR spectroscopic data, the chemical structure of the compounds were determined.
The isolated compounds were evaluated for the inhibition effect on NO production in RAW 264.7 macrophage cells and on melanogenesis. Some compounds dose-dependently inhibited NO production in RAW 264.7 cells without visible toxic effect. It is expected that the active materials isolated in this study may aid in the development of new naturally originated functional cosmetics, thereby providing a foundation on which to increase rural household incomes in response to the expected demand for these materials. We have succeeded in preparing active constituents-enriched fraction to adjust the kind and the ratio of solvent. It was confirmed by TLC and HPLC experiment. In this research, extracts of aerial parts and roots of rice, its fermented extracts, and isolated polypehnols were evaluated on anti-inflammatory effects, free radical scavenging activity, and anti-melanogenesis effects. The inhibitory effects of N-(trans-cinnamoyl)tryptamine (OR6) isolated from the roots of rice plants on melanin synthesis and tyrosinase expression were evaluated. Cytotoxicity was determined using the WST assay. The cell viabilities after OR6 treatments were 96% at 100μM, respectively. The inhibitory effects of OR6 on melanin synthesis were estimated using B16-F10 melanoma cells, in which melanin secretion is induced by α-MSH. Both OR6 inhibited melanin synthesis. As measured by melanin secretion, the IC50 value for OR6 was 24μM. The inhibitory effect of OR6 on tyrosinase expression was estimated by western blot analysis, whereby the IC50 value was determined to be 9.8μM.
These results suggest that OR6 isolated from rice plant roots might have skin-whitening effects resulting from their suppression of tyrosinase expression. Taken together, we applied to register polyphenols as functional cosmetics materials to CTFA, cosmetics, toiletry, fragrance association. INCI trade name was given, which makes possible for this materials to be used for manufacture of cosmetics product or to be sold it to the cosmetics company.
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