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[최신연구] 항염, 항산화 등 천연 다기능 화장품 소재 'WFEC 2.0'

고추냉이 유래 원료 항균세정제, 치약, 가글 등 기능성 소재 활용 가능

# 항균, 항바이러스 효능 외에 부가적 생리활성 지닌 식물 유래 화장품 원료 'WFEC 2.0'

 

1. 서론

 

고추냉이는 우리나라 자생종인 Wasabia koreana Nakai와 일본이 원산지인 Wasabia japonica Matsum, 그리고 서양고추냉이인 Horseradish(Armoracia rusticana)로 분류되어 있다. 고추냉이는 풍미, 향미, 신미를 갖고 있는데 그 주요 성분으로 sinigrin, butylisothiocyanate, allylisothiocyanate (AIT) 등의 다양한 glucosinolate 화합물로 구성되어 있다1).

 

서양고추냉이(Armoracia rusticana) 뿌리 추출물에 비해 고추냉이(Wasabia japonica Matsum) 뿌리 추출물이 항균 효과의 주성분인 allylisothiocyanate를 많이 갖는 것으로 확인됐다2). AIT는 맛과 향으로 인한 식욕, 소화촉진 작용 외에도 Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus oryzae, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas, Vibrio, Salmonella 등에 대한 항균효과도 연구됐다3)4)5)6).

 

또 고추냉이(Wasabia japonica Matsum) 잎 부위의 추출연구를 통해 고추냉이가 항균 효능 외에 항산화, 항염 효능 등의 생리활성을 보인다는 연구가 보고됐다7)8).

 

그림1 WFEC 2.0 원료인 고추냉이

 

이번 연구를 통해 고추냉이가 기존에 보고된 항균 효과 외에도 항염 효능, 항산화 효능, 탈취 효능을 갖고 있음을 확인했다. 이에 고추냉이 아임계 복합추출물에 발효전환기술을 적용해 다기능 화장품 소재(WFEC 2.0)을 개발하게 됐다. 본 연구를 통해 고추냉이발효추출물(WFEC 2.0)의 다기능 화장품 소재로서의 가능성과 산업적 활용가치를 확인했다.

 

2. 항염 효능 평가


2-1. NO assay

 

RAW264.7 세포주를 DMEM 성장배지에 현탁해 6 well plate에 분주 후 CO2 배양기(37℃, humidified)에서 24시간 배양했다. 24시간 배양 후 플레이트의 배양액을 제거하고 0~0.5% 농도 WFEC 2.0 시료와 LPS(최종농도 1ug/ml)를 각 처리군별로 성장배지에 희석해 각 well에 2ml씩 처리했다.

 

4시간 배양 후 배양액을 회수해 8,000MWCO polysulfone centrifugal filter에 통과시켜 나온 여과액(filtrate)을 시료로 준비했다. 96well microplate를 준비해 Griess reagent system (Promega) 프로토콜에 따라 Nitrite standard solution을 0~100uM 농도구간에서 2배씩 연속 희석해 well에 첨가하고 시료도 첨가했다. 반응 시약 등을 첨가하고 10분간 암소에서 반응시킨 후 520nm 파장에서 흡광도를 측정했다.

 

그림2 질산염(NO) 표준곡선

 

 

그림2의 Nitrite standard curve 작성 후 산출된 수식의 y값에 시료의 흡광도를 산입한 후 x값(nitrite concentration)을 계산했다. LPS로 자극된 RAW264.7에서의 NO 생성량을 측정한 결과, LPS 처리군에 비해 WFEC 2.0 병행처리군에서 질산염 농도가 약 50% 감소했다(그림3). 즉, 0.2% 와 0.5% 농도에서 WFEC 2.0이 항염효과를 보이는 것으로 확인됐다.

 

그림3 처리군별 질산염(NO) 생성량

 

 

2-2.q-PCR assay


NO assay와 동일한 처리조건으로 시료 처리 후 8시간 배양한 세포를 수거해 RNA를 추출했다. 1~4ug의 RNA를 이용해 cDNA를 합성했다. 합성된 cDNA를 template로 하고, SYBR-Green을 이용해 아래 프라이머와 조건에 따라 q-PCR(Qiagen Rotor gene-Q)를 수행했다. q-PCR 종료 후 프로그램에서 얻은 Ct value 를 raw data로 하여 no treatment군에 대한 상대비율로 유전자발현량을 평가했다.

 

표1 qPCR 프라이머와 조건

 

 

NO assay에서 WFEC 2.0의 항염효과가 나타난 농도에서 염증 반응에 관련된 mRNA 발현량을 q-PCR를 통해 정량분석한 결과, 대식세포주 RAW264.7에서 LPS 처리에 의해 IL-β와 iNOS의 발현량이 증가하고, WFEC 2.0과 공동처리군에서 mRNA 발현량의 감소가 나타나 항염효과가 있는 것으로 나타났다(그림4, 5).

 

그림4 처리군별 IL-1 β 발현량

 

 

그림5 처리군별 iNOS 발현량

 

3. 항산화 효능 평가


3-1. ABTS[2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzo thiazoline-6-sulfonic acid)] assay

 

ABTS assay는 potassium persulfate와의 반응에 의해 생성되는 ABTS free radical이 샘플 내의 항산화 물질에 의해 제거되어 radical 특유의 색인 청록색이 탈색 되는 것을 이용한 방법이다.

 

항산화 효능 평가를 위해 WFEC 2.0의 농도별 항산화 효과를 ABTS radical에 대한 전자공여능을 ascorbic acid를 대조물질로 하여 흡광도 값을 측정했다. ABTS radical 소거율을 측정한 결과, 25~100% 농도에서 30~55% radical 소거능을 보였고, 농도 의존적으로 증가했다. 본 실험을 통해 확인된 WFEC 2.0의 ABTS RC50값은 49.25 ± 0.01 수준으로 나타났다(그림6).

 

그림6 WFEC 2.0 농도별 ABTS 라디칼 소거능

 

 

3-2. FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power) assay


FRAP에 의한 철이온 환원력 실험은 낮은 pH에서 환원제에 의해 ferric tripyridyltrizaine(Fe3+ -TPTZ) 복합체가 청색의 ferrous tripyridyltriazine (Fe2+ -TPTZ)으로 환원되어 593nm의 흡광도가 증가하는 원리를 이용한 방법이다.

 

항산화 활성 평가를 위해 WFEC 2.0 항산화 효과를 ferric에 대한 환원력을 ascorbic acid를 대조물질로 하여 흡광도 값을 측정했다. 철이온 환원력 측정값은 trolox를 표준물질로 하여 trolox μM로 나타냈다. 본 실험을 통해 확인된 WFEC 2.0의 철이온 환원력은 950μM TE의 환원능을 보였고, 이는 합성 항산화제인 BHT 3mg/ml과 유사한 수준이다(그림7).

 

그림7 WFEC 2.0 철이온 환원력

 

 

4. 탈취 효능 평가


4-1. 탈취 성능 시험

 

WFEC 2.0의 탈취 성능은 환경부 공인시험법인 EL608 : 2017 프로토콜을 따라서 다음과 같이 수행 했다. 온도 20.1±05℃, 상대습도 42.5±1.2% 환경에서 11L 용기에 암모니아(NH3) 원액 10mL을 투입 후 WFEC 2.0 10%를 시료 분사구를 통해 주입한다. 가스 크로마토그래프를 이용해 시간에 따른 암모니아 농도의 감소율을 측정했다.

 

WFEC 2.0의 탈취성능은 개방 공간 사용 제품 탈취 성능 기준인 30분후 냄새성분 농도 감소율 60% 이상이라는 기준을 뛰어넘는 90% 탈취 성능을 나타냈다.

 

5. 정리


WFEC 2.0은 강력한 항균과 항바이러스 활성 외에 항염 효능, 항산화 효능, 탈취 성능을 갖는 천연물이다. 아임계 추출 공법과 생물전환 공법으로 제조되어 관능적 영향을 최소화한 천연 다기능 화장품 소재이다. 기존의 화장품 항균세정제, 치약, 가글, 손소독제 제형에 적용시 항균활성 이외에 부가적으로 항염, 항산화, 탈취 효과를 기대할 수 있어 천연 기능성 화장품 소재, 천연 치약과 천연 가글, 천연 손소독제, 천연 탈취제로서의 가능성과 산업적 활용가치가 우수하다.

 

6. 제품 정보


· INCI : Lactobacillus/Wasabia japonioca Root Ferment Extract, Brassica Oleracea Italica (Broccoli) Extract, Glycerin, Water
· Apperarance : Yellow liquid
· Dosage : 2~3%
· Solubility : Water soluble
· pH : 3.8±1.0 (25℃, 2% Solution)
· Authentication : HALAL, ECOCERT RM

 

문의처
(주)비에스티

주소 : 성남시 중원구 사기막골로45번길 14 우림라이 온스밸리 2차 B동 B109호

TEL : 031-745-5885
E-mail : bst_cos@naver.com

홈페이지 : www.ibst.kr

 

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