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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.48 No.5 pp.119-131
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2014.48.5.119

Characterization as Cosmetic Substances of Artemisia argyi H. Extracts

Gi-Jeong Ha2, Nak-Ku Kim1, Hyun-Yul Shin1, Won Yoel Bae3, Ho Jin Heo2*
1Gyeongsangnamdo Agricultural Research and Extension Service, Jinju 660-360, Korea
2Division of Applied Life Science, Institute of Agricultural and Life Sciences, Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
3Namhae Seomae Mugwort (Atrtemisia argyi H.) Agricultural Corporation, Namhae, Gyeongnam 668-881, Korea
Corresponding author: Ho Jin Heo, Tel: +82-55-772-1907, Fax: +82-55-772-1909, E-mail: hjher@gnu.ac.kr
June 2, 2014 August 26, 2014 August 27, 2014

Abstract

This study was carried out to investigate and verify the functionality of Artemisia argyi H. as cosmetic substances. Antimicrobial activity of water, 60% ethanol and 100% ethanol extracts showed inhibitory effects against Propionibacterium acnes, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, and Enterobacter aerogenes except Escherichia coli. As the results of MIC(Minimun inhibitory concentration) test, 60% ethanol extracts inhibited the growth of P. acnes at a concentration of 1.25 mg/mL. The mushroom tyrosinase inhibitory activity of water, 60% ethanol, and 100% ethanol extracts of A. argyi H. was increased in concentration-dependent manner. Melanin syntheses of B16/F10 mellanoma cells was also reduced by the extracts of A. argyi H. Especially, 60% ethanol extracts showed a excellent elastase inhibition of 51.9% at 125 ug/mL. In addition, the samples also showed a strong absorption in the range of UV-B(290-320nm). Overall, these results suggest that the extracts of A. argyi H. might be used for cosmetic industry such as anti-wrinkle or whitening substances.


섬애약쑥(Artemisia argyi H.) 추출물의 향장소재 특성

하 기정2, 김 낙구1, 신 현열1, 배 원열3, 허 호진2*
1경상남도농업기술원,
2경상대학교 대학원 응용생명과학부․농업생명과학연구원,
3남해섬애약쑥영농조합법인

초록

본 연구에서는 섬애약쑥의 화장품 소재로서 기능적 특성을 조사하였다. 섬애약쑥의 물추출물, 60% 에 탄올 추출물, 100% 에탄올 추출물은 Escherichia coli를 제외하고 Propionibacterium acnes, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Enterobacter aerogenes 등 4종의 미생물에 대하여 모두 항균활성이 있는 것으로 나타났다. 미생물 최소저해농도(MIC) 분석결과 60% 에탄올 추출 물의 P. acnes에 대한 MIC가 1.25 mg/mL의 농도로 활성이 가장 높았다. 섬애약쑥 추출물의 tyrosinase 활성 억제능은 농도 의존적 경향을 나타냈으며, 물 추출물에 비해서 60%와 100% 에탄올 추출물에서 상대적으로 높은 값을 보였다. B16/F10 melanoma 세포에 의한 멜라닌 함량을 분석한 결과 60%와 100% 에탄올 추출물의 농도가 증가할수록 감소하였다. 특히 60% 에탄올 추출물은 125 μg/mL 의 농도에서 51.9%의 elastase 저해능을 보여서 우수한 주름개선 특성을 나타내었다. 또한 약쑥 추출물 은 UV-B(290-320 nm) 영역에서 강한 UV 흡수 효과를 나타내었는데 60%와 100% 에탄올 추출물에서 물 추출물보다 상대적으로 우수한 흡수도를 나타내었다. 이러한 결과들은 섬애약쑥 추출물이 향장산업 소재로서 활용될 수 있는 가능성을 제시하는 것으로 판단된다.


    Rural Development Administration
    PJ007326

    I.서론

    피부는 생체 중 가장 바깥층에 위치하는 기관으 로 외부환경으로부터 신체를 보호하며 방어벽 기 능, 자외선차단 기능, 면역기능, 보습기능, 체온조 절을 하는 생체방어기관이다. 그러나 과도한 스트 레스, 생활환경, 식생활 패턴의 변화 등으로 인하 여 피부의 노화도 진행된다. 피부노화의 위험인자 로는 기후, 자외선 등과 같은 자연 인자와 영양, 스트레스와 같은 생활환경이나 흡연, 음주, 수면 등 라이프 스타일과 관련된 인자가 있다(Tagami et al., 2010). 이러한 자연, 환경적 요인으로 인하 여 산화적 스트레스에 의해 잠재적인 세포손상 및 병리적 질환에 직접 노출되어 있다고 할 수 있다 (Balavoine et al., 1994).

    사람의 피부는 노화가 진행됨에 따라 내적으로는 신진대사를 조절하는 각종 호르몬의 분비가 감소하 고, 면역세포 및 피부세포의 기능과 활성이 저하되 어 생체에 필요한 면역단백질 및 생체 구성단백질 들의 생합성이 감소되어 생기는 내인성 노화와 외 적으로는 각종 오염물질과 자외선에 의한 광 노화 에 의해 주름 증가, 탄력감소, 피부건조의 증가가 나타날 뿐만 아니라 기미, 주근깨 및 검버섯 등이 생성되는 것으로 알려져 있다(Bernstein et al., 1994). 특히 피부가 자외선을 받으면 색소침착이 증가되는데, 이는 자외선 흡수에 의한 피부 세포의 손상을 억제할 목적으로 멜라닌 생성이 증가된 결 과이다. 자외선에 의한 피부의 노화가 진행되면 멜 라닌 증식이 항시적으로 증가되고 그 결과 기미가 나타난다(Shin., 2011). 최근 피부 미백과 주름 개 선 효과가 있는 다양한 소재 연구가 활발하게 진행 되고 있으며, 미백물질의 경우 arbutin, ascorbic acid, kojic acid, hydroquinone 등이 사용되고 있 으나 미백효과가 뛰어난 것으로 알려져 있음에도 불구하고 제품의 안전성에서 끊임없이 문제가 제기 되고 있고(Takizawa et al., 2003; Solano et al., 2006), 주름개선으로 쓰이는 물질로는 retinol, retinyle palmitate, adenosine, epigallocatechin gallate 등이 있다(Kim et al., 2010; Maeda et al., 1991).

    한편 피부는 피부에 상재하는 균들에 의해 여드 름, 비듬 등 각종 피부질환이 발생된다. 여드름균 은 일반적으로 호르몬과 외부적 영향에 의해 피지 가 모낭관 밖으로 배출되지 못하여 피부모공이 막 힌 경우 증식하여 여드름의 원인이 되며, 비듬균 은 등, 목덜미와 같은 피부에 이상적으로 증식하 여 지루성 피부염을 유발한다. 피부 상재균 이외 에도 화장품을 변질시키는 세균이 피부에 악영향 을 주고 있으며, 이를 사멸하기 위해 다양한 종류 의 방부제나 항균제를 사용하고 있다. 화장품에 이용되는 방부제나 항균제는 필수적이지만 장기간 동안 인체의 피부에 직접 사용하므로 소량을 사용 하더라도 피부 allergy 유발 등 인체에는 많은 영 향을 미칠 수 있으므로 인체에 무해한 것을 사용 하는 것이 중요하다(Kim et al., 2010). 천연 식 물은 물질의 특성에 따라 항균, 항산화, 해독, 면 역기능 증강 등의 작용을 하는데 반해 천연성분으 로 제조된 화장품은 유통기한이 짧다는 단점이 있 으나, 인체에 해롭지 않은 순수한 자연원료를 함 유하고 있어 천연성분 화장품에 대한 소비자의 선 호도 또한 지속적으로 높아지고 있다(Oh et al., 2011).

    섬애약쑥은 황해쑥의 변종으로 경남 남해지역에 서 자생하는 약쑥으로 유전적인 특성과 형태적 특 성을 인정받아 쑥으로서는 국내최초로 2013년 9월 에 품종보호등록(산림청 품종보호 제 42호)이 된 자원이다. 현재 섬애약쑥의 영양화학성분, 항산화 활성 등에 관한 연구가 추진되고 있으며, 섬애약쑥 의 경제적 가치 제고를 통한 고부가가치산업으로 육성하기 위한 노력이 추진되고 있다. 섬애약쑥의 생리학적 기능성을 활용한 식품이나 천연물신약 뿐 만 아니라 화장품, 보건용품 등 그 활용도를 높이 기 위한 연구의 일환으로서 섬애약쑥의 향장품 소 재로서의 산업화 가능성을 살펴보기 위하여 항균활 성, 멜라닌 생성 저해능, 주름개선, 그리고 자외선 차단 등의 관련 특성을 연구하였다.

    II.재료 및 방법

    2.1.실험재료 및 추출물의 조제

    본 실험에 사용한 섬애약쑥(Artemisia argyi H. Lé v. & Vaniot)은 2012년 5월 경남 남해군 남해읍 에 재배하고 있는 것을 채취한 것으로 음건, 세절하 여 냉장 보관하면서 사용하였다. 남해 약쑥 각 시료 를 분쇄한 분말에 증류수, 60% 에탄올, 그리고 100% 에탄올을 각각 20배량 가하여 잘 섞은 다음, 열수추출물은 90°C의 항온수조에서 4시간, 에탄올 추출물은 실온에서 24시간 교반 추출하였다. 이 과 정을 3회 반복하여 얻어진 추출액은 filter paper로 여과(Whatman No. 2., Kent, UK)하여 혼합하고 rotary vacuum evaporator로 농축하였다. 농축된 추출물은 동결 건조하여 냉동보관하면서 일정량의 농도로 만들어 실험 시료로 사용하였다.

    2.2.세포 및 배양방법

    본 실험에서 사용한 B16/F10 melanoma 세포 (CRL-6475M, ATCC, Manassas, VA, USA)는 25 mM HEPES, 25 mM sodium bicarbonate, 10% fetal bovine serum, 50 units/mL penicillin 및 100 μg/mL streptomycin이 포한된 Dulbecco’s modified Eagle medium(DMEM) 배지를 배양액으 로 하여 37°C, 5% CO2 조건의 배양기에서 배양하 였다.

    2.3.사용균주 및 배지

    섬애약쑥 추출물 항균활성 검정에 이용된 균주 는 Propionibacterium acnes KCTC 3314, Staphylococcus aureus KCTC 1916, Enterobacter aerogenes KCTC 2190, Staphylococcus epidermidis KCTC 13170, Escherichia coli KCTC 2441을 한국 생명공학연구원으로부터 구입 분양받아 사용하였 다. P. acnes의 배양 배지는 Reinforced clostridial (RC) 배지(Merck, Darmstadt, Germany)를 사용하 여 4°C에서 보관하면서 실험 72 h 전에 활성화 시 켰으며, 균을 배양 배지에 접종한 후 anaerobic jar에서 Gaspack system(Merck Anaerocult Gaspack system, Darmstadt, Germany)을 이용 하여 밀봉하여 37°C에서 72 h 동안 혐기성 배양하 였다. 호기성 균주인 S. aureus는 tryptic soy agar 배지를 사용하였으며 균을 접종한 후 37°C incubator에서 24 h 배양하면서 사용하였다. E. aerogenes, S. epidermidisE. coli는 nutrient agar 배지를 이용하여 37°C에서 24시간 배양하여 사용하였다.

    2.4.Paper disk assay

    시료는 각 농도별로 제조하여 8 mm disk에 흡수 시킨 뒤 30분간 방치 후 각 균주별로 미리 준비해 둔 agar 배지에 일정한 간격으로 배치한 뒤 각 균 주별로 적정온도에서 배양하였다. 이때 혐기성 균주 는 gas pak 및 anaerobic indicator와 함께 혐기성 jar에 넣어 72시간 배양하였고, 나머지는 24시간 배 양하였다. 항균력의 측정은 filter paper disk주위에 형성된 저해환의 직경을 측정, 비교하였다.

    2.5.최소저해농도(Minimal inhibitory concentration)

    최소저해농도(MIC)는 broth microdilution 방법 (Amster., 1996)에 의해서 따라 다음과 같이 측정하 였다. 각각의 균 농도를 650nm에서 O.D 값이 0.4(106 CFU/mL)가 되게 한 후 well plate에 분주 하고, 각 시료를 0.3125, 0.625, 1.25, 2.5, 5.0, 10 mg/mL 농도가 되게 연속 희석하여 24시간 배양 하였다. 세균 배양액의 증식 정도를 육안 및 microplate-reader(Bio-TEK Instrumenis Inc., Winooski, VT, USA)를 통해 650 nm에서 측정하여 초기 흡광도값과 비교하여 MIC를 결정하였다.

    2.6.Mushroom tyrosinase 활성 저해효과

    Mushroom tyrosinase 활성 저해효과는 다음과 같은 방법으로 실시하였다. 96 well에 0.1 M sodium phosphate buffer(pH 6.8)에 tyrosinase (1100 units/mL, Sigma-Aldrich Co., St Louis, MO, USA) 1.5 mM의 L-tyrosinase를 순서대로 넣 은 다음 37°C에서 10분 동안 반응시킨 뒤 ELISA microplate reader(680, Bio-rad, Tokyo, Japan) 로 475 nm에서 흡광도를 측정하였으며 tyrosinase 활성 억제율(%)은 아래 식을 이용하여 구하였다 (Matsuda et al., 1996).

    Tyrosinase  활성 억제율 % = 1 시료의 흡광도 대조구의 흡광도 × 100

    2.7.멜라닌 함량 측정

    B16/F10 melanoma cell을 6 well plate에 1×106 cells 3 mL로 분주한 후 10% FBS가 함유된 DMEM 용액에서 24시간 동안 배양하였다. 그리고 25, 50, 100 μg/mL의 남해약쑥 추출물에 1 μM의 α-melanocyte stimulating hormone(MSH)를 처리 하여 37°C에서 48시간 동안 배양 하였다. 배양이 끝나고 난 후 1%(w/v) phosphate buffered saline(PBS)로 3회 반복하여 수세하였다. 수세가 끝 난 배양액은 2,000 rpm에서 5분간 원심분리 하여 상등액을 제거하고, 물에 불용성을 나타내는 멜라닌 의 액화를 일으키기 위하여 1 N NaOH 200 μL를 가하고 80°C에서 20분간 끓여 멜라닌을 완전히 녹 인 후 96 well plate에 100 μL를 옮기고 405 nm에 서 흡광도를 측정하여 α-MSH만을 첨가하였을 때와 저해제인 arbutin과 각각의 남해약쑥 추출물을 첨가 하였을 때 나타내는 melanin 합성의 상대적 변화량 을 조사하였다(Kim et al., 2009)

    2.8.Elastase 활성 저해효과

    Elastase 활성저해능은 0.2 M Tris-HCl buffer(pH 8.0) 200 μL에 시료 20 μL을 가한 다음, 기질 1.0 mM N-succinyl-(Ala)3-p-nitroanilide 20μL를 가하였고, 25°C에서 10분간 배양한 다음, 1 unit elastase를 20 μL씩 첨가하였다. 반응혼합 물은 다시 25°C에서 20분간 배양한 후 냉침으로 반 응을 정지시키고 405 nm에서 흡광도를 측정하였다 (Kim., 2010)

    2.9.UV흡광도

    UV-A(320-400 nm)와 UV-B(290-320 nm)영 역에서의 자외선흡수도는 증류수에 검색시료를 녹 여 UV-spectrophotometer를 이용하여 200-500 nm에서의 흡수도를 측정하였다(Matsuda et al., 1996).

    2.10.통계처리

    데이터의 통계처리는 각 시료를 3회 반복 (mean±SD)으로 행해졌으며, 통계적 유의성은 SAS version 9.1 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 이용하여 ANOVA 분산분석과 Duncan’s multiple range test를 사용하여 유의성 검정을 시 행하였다(p<0.05).

    III.결과 및 고찰

    3.1.섬애약쑥 추출물의 항균활성

    섬애약쑥의 항균효과를 측정하기 위하여 물, 60% 에탄올, 100% 에탄올로 추출물을 제조하여 5종의 미생물에 대하여 항균활성을 측정한 결과는 Table 1 과 같다. 3가지 추출물 모두 E. coli에 대한 항균효 과가 나타나지 않았으며, 나머지 4종에 대한 활성은 60% 에탄올 추출물과 100% 에탄올 추출물의 항균 효과가 물 추출물보다 높은 것으로 나타났다. Park et al. (2002)은 쑥의 물 추출물이 E. coli, B. subtilis, S. aureus 등에 대한 활성을 나타내지 않 았으며 70% 에탄올 추출물의 경우 1% 이상의 농도 에서 S. aureus에 생육 저해환을 형성하고 E. coli, B. subtilis 등의 균에는 활성이 나타나지 않는다고 보고하였다. 이와 같은 결과는 섬애약쑥 추출물이 E. coli에 대해서는 추출물의 종류와 상관없이 항균 효과가 없다는 결과와는 일치하였으나 나머지 균에 서는 전체 추출물에서 농도 의존적으로 항균효과가 나타난 본 연구 결과와는 다소 차이가 있었다. 이러 한 상이성은 국내에 다양하게 분포된 쑥의 품종, 채 취시기, 재배환경 등의 차이에서 기인될 수 있다고 판단된다. 한편 피부질환중 대표적인 여드름의 발생 은 미생물학적인 원인균으로 알려진 P. acnes 뿐 아니라 S. epidermidis, S. aureus 등과 같은 피부 상재균들이 관여한다(Ahn et al., 2002; Ki et al., 2005). 먼저 P. acnes에 대한 항균활성을 살펴보면 물 추출물, 60% 에탄올 추출물 및 100% 에탄올 추 출물 전체 4 mg/disk 농도에서 20.0 mm 이상의 저해환이 나타났으며, 0.2 mg/disk 농도에서도 11.0~11.4 mm의 저해환을 나타내어 우수한 항균효 과를 나타냈다. 또한 피부염증 유발균인 S. epidermidis 에서는 60% 에탄올 추출물과 100% 에 탄올 추출물이 4 mg/disk 농도에서 각각 19.0, 19.4 mm의 항균효과를 나타내었다. S. aureus는 자연계에 넓게 분포하고 있으며 사람이나 동물의 화 농성 병소 뿐만 아니라 건강한 사람과 동물의 피부 등에도 상재하고 있어 식품과 인체에 오염될 가능성 이 매우 높다(Cho et al., 2011). 최근에는 아토피 피부염 환자의 습진성 병변의 95% 이상에서 황색포 도상구균이 집락을 형성하고 있으며 이 집락농도와 아토피 피부염의 중등도와 밀접한 연관이 있는 것으 로 보고되었다(Leung et al., 1995; Nomura et al., 1999). 섬애약쑥 추출물의 S. aureus 에 대한 항균활성은 P. acnes 다음으로 높은 것으로 나타났 으며, 물 추출물보다는 60% 에탄올 추출물과 100% 에탄올 추출물에서 활성이 높았다. Chae et al.,(2012) 등은 감초 폴리페놀 추출효율에 있어서 50% 에탄올 추출물에서 총 페놀 함량이 가장 높았 다고 보고하였고, Ha et al.,(2011) 등은 섬애약쑥 물 및 에탄올 농도별 추출물의 총 페놀 함량을 분석 한 결과 60% 에탄올 추출물이 가장 높은 것으로 보 고하였다. 그러므로 본 연구에서 에탄올 추출물의 활성이 상대적으로 높게 나타난 것도 섬애약쑥 추출 물에 포함된 폴리페놀 등의 유효 성분이 에탄올 추 출물에서 상대적으로 높은 함량을 나타내기 때문으 로 추정된다. 이상의 결과에서 섬애약쑥은 일반세균 뿐만 아니라 피부에 상재하면서 여드름이나 알레르 기를 유발할 수 있는 P. acnes, S. epidermidis, S. aureus 등의 균에 대하여 높은 활성을 나타내어 여드름을 비롯한 피부염증에 유효한 소재 및 화장품 개발에 응용 가능성이 높아 보이며, 또한 일상생활 속에서 항균 소재로서의 활용이 가능할 것으로 기대 된다.

    3.2.섬애약쑥 추출물의 최소저해농도(MIC)

    Paper disk assay에 의해 확인된 활성을 바탕으 로 하여 E. coli를 제외한 P. acnes, S. aureus, E. aerogenes, S. epidermidis에 대하여 섬애약쑥 추출물의 최소저해농도를 조사한 결과는 Table 2와 같다. 섬애약쑥의 60% 에탄올 추출물이 1.25 mg/mL의 농도에서 P. acnes 균의 생육을 억제하 였으며, 100% 에탄올 추출물은 2.5 mg/mL의 농도 에서 생육을 억제하였다. 나머지 균주에서도 2.5-5.0 mg/mL의 농도에서 균의 생육을 억제함을 확인할 수 있었으며, 다만 S. epidermidis에 있어 서는 물 추출물에서 MIC(Minimun inhibitory concentration)를 확인할 수 없었다. Koh et al. (2004)은 삼백초 에탄올 추출물의 최소저해농도 (MIC)를 측정한 결과 10 mg/mL에서 생육을 저해 하는 것으로 보고하였으며, Kim et al. (2007)은 등대풀 에탄올 추출물의 에틸아세테이트 분획물의 최소저해농도가 50-200 μg/mL로 나타났다고 보고 하였다. 본 연구에서 여드름균인 P. acnes에 대한 MIC가 60% 에탄올 추출물에서 1.25 mg/mL로 나 타났고, Yang et al. (2012)에 의한 사자발쑥 (Artemisia princeps) 추출물의 P. acnes에 대한 MIC 분석에서 양성대조군으로 사용된 합성 항균제 methyl parabene의 MIC 2.5 mg/mL와 비교하여 상대적으로 우수한 항균 활성을 나타냈다. 또한 사 자발쑥이 갖는 항균활성이 유효 생리활성 성분으로 서의 eupatilin과 jaceosidin과 같은 flavonoids에 의한 것으로 보고하였고, 이 결과는 본 연구팀이 기존 연구(Ha et al., 2012)를 통해 밝힌 약쑥의 생 리활성 성분으로서의 eupatillin과 jaceosidin의 분 석 결과와 유사하여 이들 flavonoids 성분이 항균 활성에 주로 영향을 미치는 것으로 추정된다. 이러 한 연구들과 비교해 볼 때 섬애약쑥 추출물은 항균 활성 효과는 우수하다고 판단할 수 있으며, 정제한 것이 아닌 조추출물 상태라는 것을 감안하면, 천연 보존제 및 화장품의 항균소재로서의 활용 가능성 역시 높을 것으로 사료된다.

    3.3.Tyrosinase 저해활성

    자외선 또는 reactive oxygen species(ROS) 등과 같은 주변 환경 등의 영향으로 tyrosinase가 활성 을 갖게 되면 tyrosinase 또는 3,4-dihydroxy phenylalanine(DOPA)가 중간생성 단계인 DOPA chrome의 생성경로를 거쳐 자동산화 반응에 의해 멜라닌 고분자로 변화한다(Sim et al., 2008). 멜라 닌을 생합성하는데 있어서의 출발물질은 아미노산 의 일종인 tyrosine이다. Tyrosinase는 피부의 표 피 기저층에 존재하는 melanocyte에서 tyrosine을 산화시켜 melanin의 생성을 촉진시키는 효소로서, 이들의 활성 억제는 피부 미백에 매우 효과적이다 (Kim et al., 2011). 본 실험은 L-tyrosinase를 기 질로 하여 중간 단계인 DOPA chrome의 생성여부 를 흡광도를 측정하여 tyrosinase inhibitory effect(%)로 나타내었다. 섬애약쑥 추출물의 tyrosinase 활성 억제능을 측정한 결과는 Fig. 1과 같다. 섬애약쑥 추출물의 첨가량이 증가함에 따라 농도 의존적으로 tyrosinase 저해효과가 증가하였 다. 현재 기능성화장품의 미백제로 사용되고 있는 arbutin 100 μg/mL의 tyrosinase 저해율 50.7% 보다는 동일 농도에서 낮게 나타났으나 60% ethanol과 100% ethanol 추출물 500 μg/mL 농도 에서는 각각 약 45.0%와 47.7%의 저해능을 나타내 었으며, 100% ethanol 추출물 1,000 μg/mL의 농 도에서 약 55.7%의 저해효과를 나타냈는데 이는 positive control로서 arbutin(100 μg/mL)의 저해 활성과 유사했다. Kwak et al.(2001)은 쑥 추출물 의 tyrosinase 저해활성을 측정한 결과 10 mg/mL 에서 hexane, chloroform 및 ethyl acetate로 분획 한 추출물이 각각 55.8, 57.5, 60.2%의 효과를 나 타내었다고 보고하였는데 이는 본 연구 결과와 단 순 비교할 수는 없으나, 섬애약쑥이 조추출물 상태 인 점과 처리 농도로 비교하였을 때 상대적으로 우 수한 것으로 볼 수 있으며, 이러한 차이는 품종 등 의 차이에서 기인한 것으로 추정된다.

    3.4.멜라닌(melanin) 함량

    멜라닌의(melanin) 생성은 멜라닌 생성세포의 melanosome이라는 소기관에서 이루어진다(Bennett et al., 1987). 멜라닌은 태양광선 중 유해한 자외선 으로부터 생체를 보호하는 중요한 방어수단이나 과 도하게 합성되거나 노화 등에 의해 피부의 생리기능 이 떨어지게 되면 멜라닌이 피부 표면에 침착되어 기미, 주근깨 등 다양한 색소 침착을 유발하게 된다 (Hill et al., 1998). 본 연구에서는 멜라닌 생성세 포인 B16/F10 melanoma cell을 이용하여 섬애약쑥 추출물이 세포 수준에서 멜라닌 합성에 미치는 영향 을 연구하였다. 다만 각 sample(60% EtOH and 100% EtOH: 15-125 mg/mL)의 처리에 따른 cytotoxicity는 나타나지 않았다(data not shown). B16/F10 melanoma 세포배양 시 기본 배지만을 사 용한 것을 control로 하고 1 μM의 α-MSH만을 첨 가한 것, α-MSH를 첨가한 배지에 양성 대조군으로 서 arbutin을 첨가한 것, 그리고 조건별 약쑥 추출 물을 농도별로 첨가하였을 때의 멜라닌 합성 저해능 을 측정한 결과는 Fig. 2와 같다. B16/F10 melanoma 세포에 의한 멜라닌 생합성 저해능을 분 석한 결과 α-MSH 1 μM을 처리한 경우 멜라닌 함 량은 약 15% 증가하였으며, 섬애약쑥 추출물을 25, 50, 100 μg/mL 처리하였을 때 멜라닌 생성량은 60% 에탄올 추출물이 각 농도별로 21.8, 48.4, 58.0%가 감소하여 상대적으로 높은 멜라닌 생성 저 해율을 보였다. 특히 60% 에탄올 추출물 50 μg/mL 의 농도에서는 양성 대조군으로 사용된 arbutin(500 μg/mL)의 멜라닌 합성 저해율인 30.6% 보다도 약 17.8% 정도 높은 것으로 나타났다. 그러나 이는 in vitro cell study의 특성을 고려한 결과로, 보다 구 체적인 결과 도출을 위해서는 섬애약쑥 추출물로부 터 유효 생리활성 성분을 분리․동정하여 이를 arbutin과 동일 농도로 비교할 필요가 있을 것이다. Hwang et al.(2006)은 인삼의 부위별 멜라닌 생성 억제효과에 대한 건조 인삼시료 100 μg/ml에서 27.0%의 저해율을 나타냈으며, 유기노(Artemisia anomala S. Moore)의 멜라닌 생성 억제효과에서 200 μg/ml butanol 분획물의 경우 25.0%의 저해율 을 보였다고(Cho et al., 2005)한 결과와 비교하여 섬애약쑥의 멜라닌 저해효과가 역시 상대적으로 우 수함을 확인할 수 있었다. Sung et al.(2009)은 다 양한 생리활성을 나타내는 항산화 물질은 연속적인 산화과정에 의해 생성되는 멜라닌 색소 형성을 막을 수 있을 뿐만 아니라 활성산소 소거를 통해서도 멜 라닌 색소 형성을 막을 수 있는 미백 물질임을 보고 하였다. 또한 phenolic compounds가 멜라닌의 합성 을 억제하는데 효과가 있다고 보고하였는데, 섬애약 쑥에 있어서도 항산화능을 갖는 flavonoids를 포함 한 phenolics가 멜라닌 형성 억제에 영향을 준 것으 로 사료된다.

    3.5.Elastase 저해활성 측정

    Elastase는 진피 내 피부탄력을 유지하는데 중요 한 단백질인 elastin을 분해하는 효소이며, collagen을 분해할 수 있는 비특이적 가수분해 효 소이다. 피부의 진피조직 속에는 collagen과 피부 의 탄력성에 관련된 elastin이 그물망 구조를 형성 하고 있는데, elastin이 elastase에 의해 분해되어 피부의 그물망 구조 결합이 끊어짐으로, elastase 가 주름생성의 주원인 효소로 알려져 있다(Lee et al., 2003). Elastase 저해제는 피부 주름을 개선 하는 작용을 나타내고, ursolic acid 등이 elastase 저해제로 현재 활용되고 있다(Tsuji et al., 2001). 섬애약쑥 추출물의 elastase 저해활성 측 정결과는 Fig. 3과 같다. 물 추출물의 경우 125 μg/mL 이상의 농도부터, 60% 에탄올 및 100% 에탄올 추출물에서는 농도가 증가할수록 elastase 저해 활성이 증가하였으며, 특히 60% 에탄올 추 출물은 125 μg/mL의 농도에서 51.9%의 저해활성 을 나타내어 positive control로 사용된 ursolic acid(250 μg/mL)와 유사한 결과를 보였다. Jang et al.(2011)은 율피 에탄올 추출물 100 μg/mL에 서 35.4%의 저해활성을 나타내고 아세톤 추출물의 경우 51.0%의 저해활성을 나타낸다고 보고하였고, 오이풀 뿌리의 아세톤 추출물의 용매 분획물을 이 용한 elastase 저해 활성 측정 결과 500-1,000 μg/mL에서 오이풀 뿌리 분획물 중 물 층이 각각 55%와 58%의 효과가 있었으며 그 밖의 분획물에 서는 효과가 미미하였다고 보고하였다(Jang et al., 2012). 이에 비하여 섬애약쑥 추출물은 125 μg/mL 농도에서 에탄올 60% 추출물이 55%의 저 해활성을 나타내었고, 1,000 μg/mL의 농도에서는 물, 60% 에탄올, 100% 에탄올 추출물이 각각 85.4%, 99.7%, 103.9% 저해하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 볼 때 섬애약쑥 추출물의 elastase 저해 활성이 상대적으로 우수한 것으로 판단되며, 주름개선 등 피부탄력을 유지할 수 있는 기능성 원 료로서 우수한 향장 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

    3.6.추출물 용매별 자외선 흡수도

    지표에 도달하는 태양광선 중 일광화상, 광노화, 피부암 등 여러 가지 피부질환을 유발시키는 것은 주로 자외선에 의하며, 최근 들어 오존층의 파괴로 지표에 도달하는 자외선의 양이 증가하고 있는 추세 이다(Oh et al., 2013). 자외선 중 중간영역의 자외 선(290-320 nm)인 영역인 UV-B는 피부 표피층까 지 도달하여 과량 노출 시 화상에 해당하는 홍반을 일으킨다. 장파장 자외선(320-400 nm)의 UV-A는 파장이 상대적으로 길어 피부의 진피층까지 도달하 여 중요한 광생물학적 작용을 가지며 이는 피부 흑 화나 광노화의 주원인으로 작용한다고 알려져 있다 (Kyong, 2010). 본 연구에서는 이러한 자외선을 흡 수하여 자외선으로부터 피부를 차단할 수 있는 가능 성을 알아보기 위해 섬애약쑥 추출물의 자외선 흡수 도를 측정한 결과 UV-B영역(290-320 nm)을 포함 하여 일부 UV-A영역(320-380 nm)에서 특징적인 흡수 효과를 나타내었다. 추출물의 종류별로 살펴보 면 특히 60% 에탄올 추출물이 가장 높은 흡수도를 나타내었고, 물 추출물은 상대적으로 낮은 흡수도를 보였다(Fig. 4). 이러한 결과는 섬애약쑥 추출물을 피부에 도포 시 자외선 영역에서의 넓은 차단효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다. Jeong et al.(2011)은 율피 추출물의 자외선 흡수도를 측정한 결과 60% 에탄올 추출물과 에틸아세테이트 분획물 모두 UV-B 영역의 자외선을 흡수한다고 보고하였 고, 또한 사과 분획물의 200-500 nm 영역의 자외 선 흡수도를 측정한 결과 사과 과육의 에틸아세테이 트 분확물은 UV-B 영역에서 특징적인 흡수도를 나 타내었으나, 사과 과피 에틸아세테이트 분획물은 UV-A 와 UV-B의 넓은 영역에서 모두 흡수도가 높다고 보고하였다. 화장품 산업에서 자외선 차단제 는 피부독성이 없고 자외선이나 열에 안정해야 하고 화장품 기제와의 상용성이 우수해야 하며(Park et al., 1997), 천연식물추출물 중에서 자외선 흡수제로 서의 효과를 나타내는 성분으로는 caffeic acid 유도 체, flavonoids, alkaloids 등이 보고되고 있다(Kim et al., 2000). 결국 천연소재로서의 섬애약쑥 역시 flavonoids 성분인 eupatilin과 jaceosidin을 함유하 고 있을 뿐만 아니라 그 함유향이 잎에 각각 35.0 mg/100g, 107.6 mg/100g, 줄기에 각각 1.0 mg/100g, 0.8 mg/100g 함유되어 있다는 본 연구 팀의 선행 보고(Ha et al., 2012)를 고려할 때 상기 와 유사한 성질을 갖는 구성 성분들에 의한 자외선 흡수 기능이 나타나는 것으로 추정된다. 다만 기능 성 향장 소재로서의 활용 가능성을 보다 구체적으로 확인하기 위해서는 추출물로부터 분리․정제된 유효 물질을 대상으로 한 in vitro/vivo 연구를 통한 활 성 성분과 기작에 관한 연구가 추후 필요할 것으로 판단된다.

    Figure

    JALS-48-119_F1.gif

    Inhibitory effect of water, 60% ethanol and 100% ethanol extracts from Artemisia argyi H. on tyrosinase. Each value represented the mean±SD of triplicates.

    Different superscripts indicate significant difference among groups at p<0.05.

    JALS-48-119_F2.gif

    Inhibitioy effect of water, 60% ethanol and 100% ethanol extracts from Artemisia argyi H. on melanin synthesis in B16/F10 melanoma cells. Each value represented the mean±SD of triplicates. Different superscripts indicate significant difference among groups at p<0.05.

    JALS-48-119_F3.gif

    Inhibitory effect of water, 60% ethanol and 100% ethanol extracts from Artemisia argyi H. on elastase. Each value represented the mean±SD of triplicates. Different superscripts indicate significant difference among groups at p<0.05.

    JALS-48-119_F4.gif

    Pattern of UV absorption of water, 60% ethanol, 100% ethanol extracts(250 μg/mL) from Artemisia argyi H. Each value represented the mean of triplicates.

    Table

    Antimicrobial activity(zone of inhibition) of extracts of Artemisia argyi H. against various bacteria. (Diameter of clear zone, mm)

    1)Mean±SD(n=3), disk diameter(8 mm) was included
    2)No clear zone

    Minimum inhibitory concentration(MIC, mg/mL) of extracts of Artemisia argyi H. against various bacteria.

    1)+: growth, -: no growth
    2)Mean±SD(n=3)

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