토종 왕초피나무 정유의 미백 효능
토종 왕초피나무 정유의 미백 효능
  • 박미진 연구사(산림청 국립산림과학원) ( office@thekbs.co.kr)
  • 승인 2019.06.20 17:15
  • 매거진 : 2019년 05월호
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산림청 국립산림과학원 박미진 연구사 et al.

Inhibitory Effects of Essential Oil from Zanthoxylum coreanum Nakai on Melanin Production: Protection Against Re-Pigmentation after Laser Treatment

국립산림과학원 박미진 연구사

[더케이뷰티사이언스]  산림청 국립산림과학원이 우리나라 고유의 특산식물 왕초피나무 열매 정유(Essential oil)의 우수한 피부 미백효능을 밝혀냈다. 국립산림과학원 연구팀은 가톨릭관동대 피부과학연구소 연구팀과 공동연구를 통해 왕초피나무 열매 정유가 피부색소물질인 멜라닌의 생성을 효과적으로 억제하는 것을 확인하였다. 이번 연구결과는 ‘메디컬 레이저스(Medical Lasers)’에 지난 2018년 10월 18일 승인 및 게재되었다. 왕초피나무는 ‘한국의 라임나무‘라고도 불리는 향을 가져 향신료로도 쓰이고 있는 나무이다. 왕초피나무 연구내용에 대해 알아보고자 논문 공동저자인 국립산림과학원 박미진 연구사와 서면 인터뷰를 진행하였다.

왕초피나무열매 정유

왕초피나무에 대해 소개해주세요.

왕초피나무(Zanthoxylum coreanum Nakai)는 운향과에 속하는 잎이 떨어지는 작은 키 나무(낙엽 활엽관목)로 우리나라, 대만, 중국 등에 분포하고 있어요. 우리나라 특산식물로 제주도 저지대나 해변에서 자라는 희귀종이면서 맹아력(Sprouting ability)이 강한 특징이 있지요. 특히 어린잎에는 독특한 향이 있어 된장국과 같은 국의 향신료로 사용되기도 합니다

왕초피나무를 이용하여 실험하게 된 배경이 궁금한데요.

왕초피나무 잎과 열매

현재 국내 산림식물자원 중에서 향이 강한 식물을 중심으로 식물 정유를 수집하고 있어요. 왕초피나무의 경우 강한 향을 갖는 특성이 있어 연구대상 식물에 포함되었는데요. 좀 더 설명을 드리자면, 현재 국립산립과학원에서는 식물 정유연구의 산·학·연 플랫폼 역할을 할 수 있는 식물 정유소재은행을 설립하고자 기반을 마련하고 있습니다. 식물의 고유 향 성분만을 추출한 오일 형태의 물질인 정유는 화장품, 식품, 생활용품에 이르기까지 산업적 활용도가 매우 다양하지만 90% 이상의 원료가 유럽 등 해외 수입에 의존하고 있어요. 이에 국립산림과학원은 국내자원으로 대체해 경제적 손실을 줄이고 국내 식물자원의 이용도를 높일 수 있도록 국내 향료식물자원 및 식물 정유에 관한 정보를 체계화하는 연구를 해오게 된 것입니다. 그 정유들에 대해 성분, 수율, 향 등의 기초 특성뿐만 아니라, 항 미생물효과, 항산화활성, 미백 및 주름개선 효과 등 효능에 대한 분석도 진행하고 있어요. 왕초피나무도 그 정유들 중 하나의 연구대상이었던 것이지요

왕초피나무 정유에 의한 멜라닌 함량 변화
그림 1.왕초피나무 정유에 의한 멜라닌 함량 변화
그림 2.왕초피나무 정유의 티로시나아제 활성 억제 효과

 

연구내용에 대해 소개해주세요.

기능성 화장품 원료로서 왕초피나무 열매 정유의 활용가능성을 보기 위해 그 미백효과를 분석한 내용입니다. 이를 구명하기 위해 멜라닌생성세포에 왕초피나무 정유를 처리하고 48시간 동안 배양한 후 멜라닌 생성 양과 멜라닌 생성 관여효소인 티로시나아제의 활성을 조사했습니다. 정유를 처리했을 경우 멜라닌 함량이 감소되었으며, 0.005~0.04% 농도의 왕초피나무 정유는 미백효능물질인 코직산(Kojic acid) 0.5mM에서의 티로시나아제 활성억제 효과와 유사한 결과를 나타냈습니다. 결과적으로 멜라닌의 생성을 효과적으로 억제하는 것을 확인한 것입니다.

GC-MS로 특정 성분이 검출(Detection) 및 식별(Identification) 되었는데요. 어떤 의미를 가지는 지 궁금합니다.

정유는 주로 테르페노이드(Terpenoid) 계통 물질 중 모노테르펜(Monoterpene)과 세스퀴테르펜(Sesquiterpene) 성분들로 구성되어 있습니다. 왕초피나무 열매 정유도 성분 분석결과, (-)-α– 피넨((-)-α-Pinene), 4-카보멘테놀(4-Carvomenthenol), 사비넨(Sabinene), 리날룰(Linalool), α-테르피네올(α-Terpineol) 등의 모노테르펜과 세스퀴테르펜 성분이 주요 성분임을 확인했어요. 이 성분들의 구성과 차지하는 비율이 정유의 향과 활성에 영향을 줄 수 있습니다. 특히 왕초피나무 열매 정유에서 높은 비율을 차지하는 (-)-α–피넨, 4-카보멘테놀, α-테르피네올 등의 성분은 멜라닌 합성에 관여하는 티로시나아제 활성을 억제할 수 있는 물질로 보고되어 있습니다. 이에 따라 이 성분들로 하여금 왕초피나무 정유 미백효과를 보이는데 영향을 준 것으로 판단됩니다.

연구 결과로 기대하는 바가 있는지요.

공동으로 연구했던 가톨릭관동대 연구팀과 함께 연구결과를 통해 왕초피나무 정유로 기능성화장품을 개발하고자 하는데요. 왕초피나무 정유가 우수한 미백효능을 갖기 때문에 개인적으로는 제품 개발 및 생산, 판매까지 이루어지면 하는 바람이 있습니다.

논문 발표 이후에 해오셨거나 혹은 추가적인 연구 계획이 있나요?

왕초피나무 정유를 이용하여 기능성화장품을 개발하는데 뒷받침할 수 있는 연구가 지속될 예정입니다. 현재 왕초피나무를 적용했을 때 제형화 문제 등을 확인하고자 시제품을 만들고 있는 단계입니다. 시제품을 이용하여 왕초피나무 정유의 기능성 화장품 개발 가능성 검토가 끝나면 화장품 관련 기업에 기술이전을 추진할 계획입니다. 또한 왕초피나무와 유사한 수종으로 초피나무(Z. piperitum)와 산초나무(Z. schinifolium)가 있는데요. 수종 간의 효능차이에 대한 비교 분석실험을 진행할 예정입니다. 이와 함께 왕초피나무 정유는 미백효과뿐만 아니라 항염증효과도 우수함을 확인했습니다. 따라서 좀 더 다양한 효능을 검증하여 왕초피나무가 활용될 수 있는 분야를 발굴해나가고자 합니다

본지 독자에게 당부하고 싶은 내용이 있다면.

국내 산림식물자원은 바이오산업 소재의 보고입니다. 많은 종류의 산림식물이 있으며 이용되지 않고 있는 식물들도 다수입니다. 이러한 식물자원에 대한 연구가 많이 추진되어 다양하게 활용될 수 있으면 좋겠습니다. 중국 자생식물 ‘팔각회향(Star anise)’에서 분리된 성분으로 ‘타미플루(Tamiflu)’를 개발한 것처럼 우리나라 자생식물에서도 전 세계적으로 사용될 수 있는 바이오산업의 원천소재가 발굴됐으면 하는 바람을 가져봅니다.


INTRODUCTION

Zanthoxylum coreanum Nakai(ZCN) is a Korean lime tree that only grows in the southernmost areas of Korea, including Jeju Island. It has been used as both an herb in food and medicines for curing stomachache and skin disorders in Oriental medicine. Nevertheless, studies have yet to investigate the effects of ZCN on melanogenesis in the skin. This study was conducted to investigate the effects of ZCN essential oil on melanogenesis.

MATERIALS AND METHODS

The essential oil was extracted from the fruits of ZCN by hydro-distillation at the National Institute of Forest Science. The viability of human dermal fibroblasts and B16F10 cells was determined by cell counting kit-8 assay. Mushroom tyrosinase activity assay and melanin assay were performed on B16F10 cells to evaluate the inhibitory effects of ZCN essential oil on melanogenesis. Also, gas chromatography(GC)-mass spectrometry(MS) analysis was performed to detect the components of ZCN essential oil.

RESULTS

The ZCN essential oil inhibited human dermal fibroblast cell proliferation with an IC50 value of 0.06877% and B16F10 cell proliferation with an IC50 value of 0.01104%. Treatment with ZCN essential oil reduced tyrosinase activity in B16F10 cells, and the anti-melanogenic property was positively correlated with the concentration of ZCN essential oil. GC-MS analysis of ZCN essential oil identified β-Ocimene(24.48%), (-)-α-pinene(16.56%), 4-carvomenthenol(11.61%), and sabinene(10.81%) as the most abundant components.

DISCUSSION

Our study showed that essential oil extracted from ZCN obtained from Jeju Island can be safely applied to the skin and may be useful as a potential skin-whitening ingredient in cosmeceuticals to prevent re-pigmentation or post-inflammatory hyperpigmentation after laser treatment.

KEYWORDS

Zanthoxylum coreanum Nakai, Melanogenesis, B16F10 cells, Whitening

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