갯방풍 추출물의 미백 및 주름개선 효과

ABSTRACT

식품원료와 약재로 사용되는 해방풍의 활용성을 높이기 위하여 기능성 화장품소재로 사용가능성을 알아보았다. 해방풍 잎을 수분함량 10%로 건조 후 분쇄하여 열수추출하고 동결 건조하여 사용하였다. 열수추출물의 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 총 당 함량을 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 2.77g/100g, 총 플라보노이드 함량은 1.28g/100g, 총당 함량은 49.61g/100g이었다. 열수추출물에서 확인된 페놀성 화합물은 클로로겐산(Chlorogenic acid), 카페익산(Caffeic acid), 루틴(Rutin)이며, 루틴은 11.23mg/100g으로 가장 높았다. 해방풍 잎에는 피부 및 생리활성 기능성을 나타내는 페놀성 화합물 3종이 모두 존재하였다. 전자 공여능은 해방풍 잎 열수추출물 1.0~10.0%의 농도로 하였을 때 23.57~82.86%로 시료 농도가 증가함에 따라 전자공여능이 증가하였다. ABTS 라디칼 소거활성(Radical-scavenging)은 해방풍잎 열수추출물 1.0~10.0%의 농도로 하였을 때 14.47~58.34%로 시료 농도가 증가함에 따라 ABTS 라디칼 소거활성이 증가하였다. 슈퍼옥사이드(Superoxide) 라디칼 소거활성은 해방풍잎 열수추출물 1.0~10.0%에서 12.95~56.12%로 시료 농도가 증가함에 따라 슈퍼옥사이드 라디칼 소거활성이 증가하였다. FRAP 활성은 해방풍잎 열수추출물 1.0~10.0%의 농도에서 0.39~1.33mM로 시료 농도가 증가함에 따라 FRAP 활성이 높았다. 비세포적 방법으로 측정한 티로시나아제(Tyrosinase) 저해활성은 해방풍잎 열수추출물 1.0~10.0% 농도에서 24.79~57.69%이었다. 엘라스테아제(Elastase) 저해활성은 해방풍잎 열수추출물 1.0~10.0% 농도에서 10.65~45.28%였다. 항산화활성 측정 실험에서 우수한 항산화 활성을 나타내었으며, 엘라스테아제 저해활성과 유사한 경향을 보여 항산화 활성은 피부 주름 및 노화와 높은 관련이 있음을 확인하였다. B16-F10 세포주를 이용한 피부미백 효과는 10.0% 농도에서 세포 내 티로시나아제 생성률이 75.38%로 가장 낮아 티로시나아제 저해활성이 있었고 멜라닌 생성률은 62.86%로 세포 내 멜라닌 생성이 억제되는 것을 확인하였다. HS68 세포주를 이용한 주름개선 효과는 해방풍잎 열수추출물의 농도가 증가함에 따라 HS68 세포 생존율이 유의적으로 증가하였고 특히 10.0% 농도에서 87.08%로 앞서 티로시나아제 저해활성 및 멜라닌 생성 억제율과 유사한 경향을 보여 미백 효과와 함께 주름개선 효과가 있는 것으로 판단된다.

연구배경

갯방풍은 해안지역에서 자생하는 식물로 미나리과에 속하며 예로부터 중풍에 효과가 있다고 알려져 있고 해독, 항균작용 및 진정작용을 하는 약재로서 현대과학 기술을 통해 최근 그 기능성이 입증되고 있다. 주로 뿌리를 말려 생약으로 사용해오던 해방풍은 술로 담구거나 잎과 줄기는 주로 나물로 사용하였다. 잎과 줄기는 채소로 사용될 뿐만 아니라 차로 가능하여 웰빙시대에 소비자 기호에 적합한 작물이며 가공특성이 우수하다.

최근 경상북도 울진군은 6차 산업 육성과 언론홍보를 통해 해방풍의 인지도 향상과 품질 우수성을 인정받아 해방풍의 수요가 증대하고 있으나 개발된 제품이 약재, 절임식품 및 제과·제빵 등에 국한되어 있어 새로운 제품개발이 요구되고 있다. 해방풍을 기능성 화장품 신소재로 이용하여 고부가가치 상품을 개발하면 해방풍 산업화 기반이 구축될 것으로 기대된다. 또 재배 농가의 소득증대와 경쟁력 강화로 매출 창출에 기여할 것으로 기대된다.

연구내용

● 해방풍 추출물 제조

해방풍 잎을 세척 후 수분함량 10%로 건조 후 분쇄하고 10배의 물을 가하여 100℃에서 4시간 추출한 후 동결 건조하여 분석용 시료로 사용하였다.

● 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 총 당 함량 분석

해방풍 잎 열수추출물의 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 총 당 함량을 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 2.77g/100g, 총 플라보노이드 함량은 1.28g/100g, 총 당 함량은 49.61g/100g이었다.

● HPLC를 이용한 해방풍잎 열수추출물의 페놀성 화합물 확인

열수추출물에서 확인된 페놀성 화합물은 클로로겐산, 카페익산, 루틴으로 이들 구조는 그림 2에 표시하였다. 해방풍잎 열수추출물의 클로로겐산은 3.46mg/100g, 카페익산은 1.37mg/100g으로 나타났으며, 루틴은 11.23mg/100g으로 루틴의 함량이 가장 높았다. 해방풍에는 피부 및 생리활성 기능성을 나타내는 페놀성 화합물 3종이 모두 검출되어 화장품소재로서의 가능성을 확인할 수 있었다.

● 해방풍잎 열수추출물의 항산화 활성

항산화활성 측정을 위하여 전자공여능(DPPH), ABTS 라디칼 소거능, 슈퍼옥사이드 라디칼 소거능, FRAP활성을 측정하였다. 전자공여능은 양성대조군인 아스코르브산(Ascorbic acid) 250μg/mL 농도에서 전자공여능이 94.96%로 나타났으며, 해방풍 추출물은 1.0~10.0%의 농도로 실험하여 23.57~82.86%로 시료 농도가 증가함에 따라 전자공여능 또한 증가하는 것을 확인하였다. ABTS 라디칼 소거활성은 양성대조군인 아스코르브산 250μg/mL 농도에서 ABTS 라디칼 소거활성이 75.48%로 나타났으며, 해방풍잎 열수추출물은 1.0~10.0%의 농도로 실험하여 14.47~58.34%로 시료 농도가 증가함에 따라 ABTS 라디칼 소거활성 또한 증가하는 것을 확인하였다. 슈퍼옥사이드 라디칼 소거활성은 양성대조군인 아스코르브산 250μg/mL 농도에서 슈퍼옥사이드 라디칼 소거활성이 52.21%로 나타났으며, 해방풍잎 열수추출물은 1.0~10.0%의 농도로 실험하여 12.95~56.12%로 시료 농도가 증가함에 따라 슈퍼옥사이드 라디칼 소거활성이 증가하였다. FRAP 활성은 양성대조군인 아스코르브산 250μg/mL 농도에서 FRAP 활성은 1.32mM로 나타났으며, 해방풍잎 열수추출물은 1.0~10.0%의 농도로 실험하여 0.39~1.33mM로 시료 농도가 증가함에 따라 FRAP 활성 또한 증가하는 것을 확인하였다.

● 티로시나아제 저해활성

티로시나아제는 피부의 표피 기저층에 존재하는 멜라노 사이트에서 타이로신(Tyrosine)을 산화시켜 멜라닌의 생성을 촉진시키는 효소로서 이들의 활성 억제는 피부 미백과 노화 방지에 매우 중요한 역할을 한다. 양성대조군인 아스코르브산은 250μg/mL 농도에서 84.83%의 티로시나아제 저해활성이었고, 해방풍잎 열수추출물은 1.0~10.0% 농도에서 24.79~57.69%이었다.

● 엘라스타아제 저해활성

피부탄력 단백질인 엘라스틴(Elastin)은 엘라스타아제에 의해 분해되어 피부의 그물망 구조 결합이 끊어짐으로 엘라스타아제가 주름생성의 주원인 효소로 알려져 있다. 양성대조군인 우르솔산(Ursolic acid)은 250μg/mL 농도에서 63.35%의 엘라스타아제 저해활성이었으며, 해방풍잎 열수추출물은 1.0~10.0% 농도에서 10.65~45.28%였다. 앞서 항산화활성 측정 실험에서 우수한 항산화 활성을 나타내었으며, 엘라스타아제 저해활성과 유사한 경향을 나타내어 항산화 활성은 피부 주름 및 노화와 관련 있음을 확인하였다.

● B16-F10 세포주를 이용한 피부미백 효과

과도한 멜라닌 생성은 색소가 침착되어 기미, 주근깨 및 피부반점을 형성하고 피부노화 및 피부암 등을 유발하는 원인으로 작용하므로 색소침착은 자외선에 의해 피부세포에서 α-MSH가 멜라닌 생성을 유도하는 원리를 이용하여 B16-F10 세포 내 티로시나아제 저해활성과 멜라닌 생성 억제율을 측정하였다.

B16-F10 세포주를 이용한 실험에 앞서 해방풍 추출물을 1.0~10.0% 농도로 처리하였을 때 세포 생존율에 영향을 미치지 않는지 MTT 측정을 통해 확인한 결과, 해방풍잎 열수추출물의 모든 농도에서 90% 이상의 세포 생존율을 나타내어 세포독성이 없음을 확인하였다.

양성대조군으로 100μg/mL 농도의 아스코르브산을 사용하였으며, 티로시나아제 생성률이 73.32%였다. 해방풍잎 열수추출물의 농도가 증가함에 따라 세포 내 티로시나아제 생성률이 감소하였으며, 10.0% 농도에서 세포 내 티로시나아제 생성률이 75.38%로 가장 낮은 값을 나타내어 티로시나아제 저해활성을 확인하였다. 해방풍잎 열수추출물의 B16-F10 세포 내 멜라닌 생성 억제율은 증류수를 처리한 Control-의 멜라닌 생성률 100% 대비 계산하였으며, 멜라닌 생합성 유도물질인 α-MSH를 100nM 처리한 Control+의 멜라닌 생성률은 131.51%였다. 양성대조군으로 100 μg/mL 농도의 아스코르브산을 사용하였으며 멜라닌 생성률은 63.67%였으며 해방풍잎 열수추출물의 농도가 증가함에 따라 B16-F10 세포에 대한 멜라닌 생성률이 감소하였고, 특히 10.0% 농도에서 멜라닌 생성률이 62.86%로 나타나 세포 내 멜라닌 생성이 억제되는 것을 확인하였다.

● HS68 세포주를 이용한 주름개선 효과

HS68 세포주를 이용한 실험에 앞서 해방풍잎 열수추출물을 1.0~10.0% 농도로 처리하였을 때 세포 생존율에 영향을 미치지 않는지 MTT 측정을 통해 확인한 결과, 각 추출물의 모든 농도에서 90% 이상의 세포 생존율을 나타내어 세포독성이 없음을 확인하였다. 해방풍잎 열수추출물의 HS68 세포의 주름개선 효과는 증류수를 처리한 Control-의 세포 생존율 100% 대비 세포 생존율을 계산하였으며, 증류수에 80mJ/cm²의 자외선을 조사한 Control+의 세포 생존율은 44.51%였으며 양성대조군으로 100μg/mL 농도의 아스코르브산을 사용하였으며 생존율은 76.14%로 증가하였다. 해방풍잎 열수추출물의 농도가 증가함에 따라 HS68 세포 생존율이 유의적으로 증가하였으며 특히 10.0% 농도에서 87.08%로 나타나 앞서 티로시나아제 저해활성 및 멜라닌 생성 억제율과 유사한 경향을 보여 미백 효과와 더불어 주름개선 효과가 있는 것으로 판단된다.

REFERENCES

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