파트 1: 초음파 보조 추출을 사용하여 땅콩 껍질에서 분리된 생리 활성 화합물의 피부 미백 및 주름 방지 효과
Mar 25, 2022
연락처: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 이메일:audrey.hu@wecistanche.com
감다혜1, 홍지우1, 김준희1, 김진우1,2,3,*
1 선문대학교 자연과학대학 식품과학과 118, 70, 70, 선문로 221,
충남 아산시 탕정면 336-708, 대한민국; ank7895@naver.com(DHG);hgw130@naver.com(JWH); jun981014@naver.com (JHK)
2 FlexPro Biotechnology, 자연과학부 아산시 탕정면 선문로 221 128,70
충남 336-708, 한국
3 선문대학교 차세대반도체기술센터, 70선문로 221,
충남 336-708, 대한민국 아산시 탕정면
*답변: kimjw1028@sunmoon.ac.kr; 전화: 플러스 82-41-530-2226
추상적인:
응답 표면 방법론은 땅콩 껍질 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성(RSA), 티로시나제 활성 억제(TAI 및 콜라게나제 활성 억제(CAI))를 포함한 종속 변수의 동시 최적화를 위해 초음파 보조 추출(UAE) 조건을 최적화하기 위해 사용되었습니다. 추출 시간(5.0~55.0 min, X), 추출 온도(26.0~94.0도)를 포함한 주요 변수의 영향 , X2) 및 에탄올 농도({{10}}.{16}}% ~99.5%, X3)가 최적화되었습니다. 각 조건의 실험값을 기반으로 예측을 위한 2차 회귀 모델을 도출했습니다. 독립변수의 결정계수(R-)는 0.89~0.96 범위로 회귀모형이 예측에 적합함을 보여줍니다. 중첩법, 추출시간 31.2분, 추출온도 36.6도, 93.2%의 에탄올 농도가 확인되었습니다. 이러한 조건에서 RSA는 74.9%, TAI는 50.6%, CAI는 86.8%로 예측되어 실험값과 잘 일치했습니다. 역전사 중합효소 연쇄 반응은 땅콩 껍질 추출물이 B16-FO 세포에서 티로시나제 관련 단백질-1 및 기질 메탈로프로테이나제{35}} 유전자의 mRNA 수준을 감소시키는 것으로 나타났습니다. 따라서 우리는 피부를 식별했습니다.희게 함땅콩 껍질 추출물의 단백질 및 유전자 발현 수준에서의 주름 개선 효과 및 그 결과 땅콩 껍질이 피부 미용에 효과적인 것으로 나타났습니다.희게 함및 주름 방지 효과. 본 연구를 바탕으로 부산물로 여겨졌던 땅콩 껍질을 건강식품, 의약품, 화장품 개발에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
키워드: 땅콩 껍질; 최적화; 피부 미백; 주름 방지; 항산화제; 티로시나제; 콜라주 네이즈; 인간 티로시나제 관련 단백질-1(TRP-1); 기질 금속단백분해효소(MMP)
1. 소개
멜라닌은 표피에 있는 멜라닌 세포의 멜라노솜에서 합성되는 갈색 또는 검은색 고분자 안료입니다. 주요 기능은 피부를 보호하기 위해 자외선(UV)을 차단하는 것입니다. 또는 과도한 생산은 기미, 점, 검버섯과 같은 색소 침착을 유발할 수 있습니다[1-3]. 티로시나아제는 자가산화 및 중합반응을 촉매하는 주요 효소로서, 이를 통해 티로신은 디히드록시페닐알라닌을 통해 도파퀴논으로 전환되고 멜라닌 생합성 동안 도파크롬을 통해 멜라닌을 생성한다[4]. 따라서 tyrosinase 활성을 억제하여 멜라닌 생성을 감소시키거나 약화시켜희게 함화장품의 효과[5]. 급속한 산업화와 염화불화탄소의 사용 증가는 지구의 보호용 오존층을 심각하게 손상시켜 더 많은 양의 자외선이 지상에 도달하여 피부를 노출시켰습니다. 이러한 UV 복사의 증가는 결과적으로 인체에서 슈퍼옥사이드 음이온, 과산화수소 및 하이드록실 라디칼과 같은 활성 산소종(ROS)의 활성 생성을 유도합니다. 이러한 종은 티로신의 지속적인 산화를 촉진하여 멜라닌 생성을 증가시킵니다. 이와 관련하여 tyrosinase 활성 억제 및 ROS 제거에 대한 연구가 활발히 진행되어 피부-희게 함에이전트 [6]. 콜라겐은 진피의 90%를 구성하는 주요 세포외 기질입니다. 콜라겐은 피부를 보호하고 탄력을 부여하며 피부의 기계적 강성, 저항 및 결합 조직의 결합, 세포의 증식 및 분화에 관여한다[7]. 콜라겐과 같은 세포외기질을 구성하는 단백질은 MMP(Matrix Metalloproteinase)와 같은 콜라게나아제에 의해 분해되어 주름, 탄력저하, 피부처짐을 유발한다[8]. ROS에 의해 발현되는 다양한 형태의 MMP는 피부 결합 조직인 콜라겐 사슬을 가수분해하고 비정상적인 가교를 일으켜 콜라겐 분해를 증가시키고 주름 형성을 촉진시킨다[9]. 이러한 이유로 ROS 생성 감소를 통한 멜라닌 생성 억제 및 콜라겐 분해가 피부의 주요 초점이었습니다.희게 함및 주름 방지 [10]. 알부틴, 코직산, 리놀렌산 등희게 함화장품과 주름개선 화장품으로 최근 레티놀, 갈레이트, 아데노신 등이 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 물질은 빛과 열에 불안정하고 피부 자극, 접촉성 피부염 등의 부작용이 있어 사용이 제한적이다[11]. 기존의 단점을 극복하기 위한 천연 항산화제에 대한 관심이 높아짐에 따라희게 함주름개선 성분, 식물유래 추출물을 적극 활용하여 피부 친화적이고 안전한 생리활성 화합물 개발희게 함및 주름 방지 화장품 [12,13].
cistanche는 무엇에 사용됩니까?피부희게 함주름 예방
현재 식물에서 생리활성 화합물을 추출하기 위해 사용되는 다양한 추출 방법이 있습니다. 그러나 천연물, 특히 식물에서 생리활성 화합물을 추출하는 방법은 주로 용매, 열수, 속슬렛 추출법을 통해 이루어지고 있어 낮은 추출 효율, 성분 분해, 낮은 안정성, 높은 비용 등 다양한 단점이 있다. 작업 [14]. 따라서 최근 초음파 보조, 마이크로파 보조 및 초임계 추출을 포함한 추출 방법이 테스트되었습니다[15]. 특히 초음파는 약 20kHz 이상의 주파수를 갖는 음파로 액체의 압축, 공동화, 희박화 현상을 일으켜 짧은 시간에 분자 운동을 극대화하여 높은 추출 효율을 얻을 수 있다[16]. 또한 초음파는 추출시간이 짧아 생리활성화합물의 분해를 최소화할 수 있다는 장점이 있으며 항산화제로 천연성분을 추출하는 효과적인 방법으로 평가되고 있으며,희게 함, 그리고 많은 식물과 허브의 주름 방지 특성 [17]. 추출 조건 최적화는 초음파 보조 추출(UAE)의 효율성을 높이는 데 필수적이며 최적화 프로세스는 실험적 또는 통계적 방법으로 수행할 수 있습니다. 모든 변수가 일정하게 유지되고 한 번에 하나의 요인만 변경되는 기존의 한 번에 한 요인 방법은 다변량 실험인 경우 상호 작용 효과를 결정하는 데 한계가 있습니다. 한편, RSM은 최소한의 표본을 사용하여 효과적인 실험과 함께 다변량 실험에서 변수 간의 상관관계에 대한 통계 정보와 회귀 모델의 유효성 및 적합성을 평가하기 위한 중요한 수학적 및 통계적 기법을 제공합니다. 통계 기반 최적화를 위해 완전 요인 설계, Box-Behnken 설계, 중심 합성 설계(CCD)와 같은 다양한 RSM 설계가 널리 사용되었습니다. 그 중 CCD는 매우 효율적이어서 최소한의 실행 횟수로 실험 변수 효과 및 전체 실험 오차에 대한 많은 정보를 제공합니다[18]. 따라서 기존의 많은 연구에서 CCD는 천연 제품에서 다양한 항산화제 및 기타 대사 산물을 추출하기 위한 공정 조건을 개발, 개선 및 최적화하는 데 널리 사용되었습니다.
땅콩(Arachis hypogaea)은 콩과에 속하는 한해살이 식물입니다. 한국, 인도, 중국, 미국 등 전 세계 50여 개국에서 재배되고 있다[19]. 땅콩은 단백질(25%), 지질(47%), 탄수화물(16%)뿐만 아니라 미네랄, 비타민, 니아신, 불포화 지방산 및 올레산의 풍부한 공급원입니다[20]. 견과류, 버터 및 식용유를 포함하여 가공되지 않거나 가공된 제품으로 소비됩니다. 세계의 연간 땅콩 생산량은 총 410만 톤으로 추정되며, 땅콩 껍질은 전체 땅콩 무게의 35~40%를 차지한다[21]. 매년 150만 톤 이상의 땅콩 껍질이 부산물로 버려지는 것으로 추산됩니다. 그러나 땅콩 껍질의 일부만이 동물 사료로 사용되며 대부분이 소각 또는 매립되어 처리 비용과 환경 문제를 야기하고 있는 점을 감안할 때 땅콩 껍질을 이용한 고부가가치 물질의 생산이 이러한 문제점을 극복할 필요가 있다. 부산물[22]. 항산화제에 대한 이전 연구에서는 땅콩 껍질 추출물의 항염 및 항비만 활성이 보고된 바 있습니다[23,24]. 그러나 지금까지 개선을 위한 기능성 화장품 소재의 생산에 대한 연구는 없었다.희게 함땅콩 껍질의 생리 활성 화합물을 사용한 주름 방지 효과. 따라서, 본 연구는 항산화제를 확인하기 위해 초음파 보조 추출(UAE)을 사용하여 땅콩 껍질에서 생리 활성 화합물을 추출했습니다.희게 함, 항주름 효과, 반응표면법(response surface method, RSM)을 이용하여 UAE 최적의 상태를 더욱 제시하고, 추출물의 기능성을 높여 식품, 화장품, 의료용 원료로의 활용 가능성을 확인하였습니다.
개선희게 함시스탄체의 주름 개선 효과
2. 결과 및 논의
2.1. RSM 모델 맞추기
본 연구에서는 UAE에 영향을 미치는 유의한 변수를 결정하기 위해 한 번에 1인자 예비 실험을 통해 추출 온도, 추출 시간, 에탄올 농도를 CCD의 주요 변수로 선정하였다(Table 1). 각 변수의 수준은 한 번에 1인자 방법을 기반으로 한 예비 실험을 기반으로 설정되었습니다. 중심점에서 축점의 거리는 o1.68이었다. 그런 다음 3-변수와 5개 수준 CCD를 사용하여 중심점에서 3회 반복을 포함하여 17개의 실험 실행이 구성되었습니다. 설명할 수 없는 변동성의 영향을 최소화하기 위해 실험 순서를 무작위화하여 실험 오류를 최소화했습니다. DPPH 라디칼 소거 활성(RSA), 티로시나제 활성 억제(TAI) 및 콜라게나제 활성 억제(CAI)에 대한 실험 및 예측 결과를 표 2에 나타내었다.
표 1. 땅콩 껍질의 초음파 보조 추출(UAE) 조건 최적화를 위한 중앙 복합 설계(CCD).
CCD 실험 조건의 17개 실험 실행과 실험 결과 간의 상관 관계를 결정하기 위해 이 3개 변수의 최적 수준을 예측하는 다중 회귀 모델이 제안되었습니다. 실험 데이터에 다중회귀분석을 적용하여 종속변수(Y)와 시험변수를 다음의 이차회귀방정식으로 연관시켰다(Table 3).
표 2. CCD에 의한 땅콩 껍질 추출물의 라디칼 소거 활성(RSA), TAI 및 CAI에 대한 실험 및 예측 데이터.
번호: 무작위로 선택된 실험 번호; X1: 추출 시간; X2: 추출 온도; X3: 에탄올 농도; RSA(DPPH 라디칼 소거 활성); TAI(티로시나제 활성 억제); CAI(콜라게나제 활성 억제).
표 3. 땅콩 껍질의 UAE 조건 최적화를 위해 CCD에 의해 계산된 다항 회귀 방정식.
*
*R2(결정계수), P(모델의 확률값); Y는 예측된 응답입니다.
분산 분석(ANOVA)은 실험 데이터를 분석하기 위한 통계적 테스트입니다. 모델의 변수에 대한 가설을 테스트하거나 분산 구성 요소를 추정하기 위해 데이터 세트의 총 변동을 특정 변동 소스와 관련된 구성 요소 부분으로 세분화합니다[25]. 계수를 결정하고, 모델 항의 통계적 의미를 평가하고, 반응 변수에 대한 전체 영역을 최적화하는 것을 목표로 하는 실험 데이터의 수학적 모델을 피팅하기 위해 응답 표면 분석 및 ANOVA가 사용되었습니다[26]. 모델에 의해 확립된 바와 같이 회귀 모델에 의한 실험 및 예측 응답 간의 관계를 결정하는 데 사용된 상관 계수(R2)는 0.8862~0.9622의 범위에 있었습니다. 이는 분석된 공정변수가 독립변수의 88.6% 이상을 설명함을 시사한다. Design Expert 소프트웨어는 2차 회귀 방정식의 계수를 계산하는 데 사용되었으며 모델 적합성은 ANOVA에 의해 테스트되었습니다. 2차 회귀식의 단항 계수 값에 따라 표 4에 나열되어 있으며 독립 변수의 주요 효과 중 우선 순위는 에탄올 농도(X3) > 추출 온도(X2) > 추출 시간(X1)입니다.
표 4. 완전 이차 모델에 대한 CCD 실험 결과의 ANOVA.
X1: 추출 시간; X2: 추출 온도; X3: 에탄올 농도; Y1: RSA; Y2 : 타이; Y3: 카이.
시스탄체 튜볼로사 추출물희게 함피부
2.2. RSA에 대한 추출 조건의 영향
Table 2는 UAE 조건에 따른 RSA의 실험 데이터이다. 땅콩 껍질 추출물의 RSA는 7.6%~89.9% 범위에서 결정되었습니다. 가장 높은 RSA는 다음과 같은 추출 조건에서 확인되었습니다. 추출 시간 55.{6}}분, 추출 온도 60.{{1{15}}}} .C, 에탄올 농도 5{17}}.{18}} 퍼센트(실행 #1{19}}). 30.{28}} min의 추출 시간, 60.0.C의 추출 온도, 0.0%의 에탄올 농도에서 7.6%의 가장 낮은 RSA를 실험 값으로 확인했습니다(Run #13 ). 다중회귀분석을 적용하여 실험 데이터와 응답을 2차 회귀방정식으로 연관시켰다(표 3). 통계 분석 결과 회귀 모델의 R2는 0.9308(p{25}}.0027)로 나타났으며, 이는 이 방정식이 실험 조건 결과의 93.0%를 설명할 수 있음을 나타내며 모델이 매우 유의하고 정확한 응답 함수를 예측합니다.
다른 변수의 고정 수준에서 개별 UAE 변수가 RSA에 미치는 영향은 다음과 같습니다.
그림 1a에 예측 및 표시됩니다. RSA는 모든 UAE와 마찬가지로 증가했다가 감소하는 경향이 있습니다.
변수가 증가합니다. 세 가지 UAE 변수 중 에탄올 농도가 RSA에 가장 큰 영향을 미치는 반면 추출 시간과 추출 온도는 RSA에 가장 작은 영향을 미쳤습니다. 이 결과는 에탄올 농도가
는 표 4와 같이 RSA에 더 유의한 효과(p {0}}.0002)를 보였습니다. RSA에 대한 독립 변수 간의 상호 작용 효과는 3D 응답 표면 곡선을 사용하여 시각화했습니다. 추출 온도와 추출 시간은 고정된 에탄올 농도 수준에서 동시에 변경되었습니다(그림 2A). 두 변수(추출 온도 및 시간)가 증가함에 따라 RSA는 최대 수준으로 증가했다가 다시 감소했습니다. 가장 높은 RSA는 56.1의 추출 온도에서 얻어졌다. 따라서 폴리페놀과 같은 항산화 잠재력이 있는 생리활성 화합물의 추출은 56.1도까지의 온도에서 리그닌과 같은 식물 벽 성분의 파괴와 함께 증가함을 시사합니다. 씨; 그러나 고온에서는 항산화 성분의 분해 또는 중합으로 인해 RSA가 감소하였다. 그림 2B, C는 RSA가 추출 시간이나 온도에 크게 영향을 받지 않는 반면, RSA는 에탄올 농도의 영향을 크게 받는 것으로 나타나 에탄올 농도 61.0%에서 가장 높았고 다시 감소하였다. 이는 Kim et al.의 Lespedeza cuneata 열수추출 실험과 일치하는 결과이다. RSA는 추출 온도보다 에탄올 농도의 영향을 더 많이 받았고 RSA는 60%~70%의 에탄올 농도 범위에서 최대값을 보였다[27]. 이러한 결과는 UAE에서 땅콩 껍질의 단일 용매 추출에 대해 이원 용매(물 및 에탄올)의 추출 효율이 더 효과적임을 나타냅니다.
그림 1. 땅콩 껍질 추출물의 RSA, TAI 및 CAI에 대한 추출 시간(X1), 추출 온도(X2) 및 에탄올 농도(X3)의 영향에 대한 섭동 플롯. 땅콩 껍질 추출물의 RSA, TAI 및 CAI에 대한 섭동 플롯은 다른 요소가 고정된 상태에서 범위에 걸쳐 한 요소를 변경하여 중심점에서 모든 요소를 보여줍니다. 땅콩 껍질 추출물의 RSA에 대한 섭동 플롯(a), 땅콩 껍질 추출물의 TAI에 대한 섭동 플롯(b), 땅콩 껍질 추출물의 CAI에 대한 섭동 플롯(c).
그림 2. 추출 시간, 추출 온도 및 에탄올 농도에 따른 땅콩 껍질 추출물의 RSA에 대한 반응 표면 플롯. 추출 온도 및 추출 시간(A), 추출 시간 및 에탄올 농도(B), 추출 온도 및 에탄올 농도(C)의 함수로서의 RSA.
2.3. TAI에 대한 추출 조건의 영향
티로시나아제는 표피의 기저층에 있는 티로신을 산화시켜 멜라닌 생성을 촉진하는 효소로, 이 효소의 억제는 피부-희게 함[28]. UAE를 통해 추출한 땅콩 껍질의 17가지 추출 조건에 따른 TAI는 0.34%에서 51.8% 사이였습니다(표 2). 실험값을 바탕으로 독립변수(X1, X2, X3)와 종속변수(TAI) 간의 관계를 표 3과 같은 2차 회귀방정식을 이용하여 모델링하였다. 회귀 모델에서 모델의 적합도는 ANOVA를 기반으로 평가되었습니다. R2는 0.9622로 1에 가까우며 실험값과 예측값 간의 상관관계가 높음을 나타냅니다. p-값은 각 계수의 의미와 각 독립 변수 간의 상호 작용을 평가하는 도구로 사용됩니다. UAE 변수는 p-값이 작아지고 p < 0.05="" [29,30]="" 수준에서="" 유의성이="" 확인되면="" 더="" 유의할="" 것입니다.="" 독립변수의="" 영향을="" 평가할="" 때="" 에탄올="" 농도(p="">< 0.0001)=""> 추출 온도(p < 0.0598)=""> 추출 시간(p < 0.4329)의="" 순서로="" 유의성을="" 판단하여="" 다음을="" 확인하였다.="" 에탄올="" 농도의="" 영향은="" tai에서="" 가장="">
UAE 조건이 TAI에 미치는 영향을 비교하기 위해 섭동 플롯을 사용하여 중심점에 두 개의 변수를 고정하여 TAI에 대한 개별 변수의 영향을 평가했습니다. 그림 1b에서 볼 수 있듯이 TAI는 이전 RSA 실험과 다른 패턴을 보였습니다. 에탄올 농도가 증가함에 따라 증가하는 반면 추출 시간은 TAI에 유의한 영향을 미치지 않았습니다. 에탄올 농도에 따른 TAI의 상당한 비례 증가는 ANOVA 결과로 설명할 수 있습니다. TAI는 에탄올 농도의 1차 항(X3) 및 (p < 0에="" 의해="" 유의한="" 영향을="" 받았습니다.{13}}5)="" 2차="" 항은="" 통계적으로="" 유의하지="" 않으므로="" tai와="" tai="" 사이에="" 강한="" 비례="" 관계를="" 보여줍니다.="" 에탄올="" 농도.="" 3d="" 응답="" 표면="" 곡선은="" 추출="" 온도(x1),="" 추출="" 시간(x2)="" 및="" 에탄올="" 농도(x3)의="" 영향을="" 받는="" 2차="" 회귀="" 방정식="" 및="" tai="" 결과의="" 그래픽="" 표현입니다.="" 그림="" 3a는="" tai에="" 대한="" 추출="" 시간과="" 에탄올="" 농도의="" 상호="" 작용="" 효과를="" 시각화합니다.="" 그="" 결과,="" 추출="" 시간은="" tai에="" 유의한="" 영향을="" 미치지="" 않는="" 반면,="" 에탄올="" 농도는="" tai와="" 강한="" 비례="" 관계가="" 있음을="" 확인했습니다.="" 유사하게,="" 도="" 3b에="" 도시된="" 바와="" 같이,="" tai는="" 추출="" 온도보다="" 에탄올="" 농도에="" 더="" 의존적이었고,="" 에탄올="" 농도가="" 99.5%로="" 증가함에="" 따라="" 가장="" 높은="" tai가="" 달성되었다.="" 최대="" tai에="" 대한="" uae="" 조건을="" 탐색할="" 때="" 최대="" tai="" 조건="" 값은="" 3{{20}}.0="" min,="" 26.3="" c="" 및="" 99.5%로="" 예측되었습니다.="" 이="" 결과는="" nakamura="" et="" al.="" [31]="" 유자잎의="" 생물학적="" 활성에="" 관한="" 연구에서="" 에탄올="" 20.0%="" ~="" 80.0%를="" 추출용매로="" 사용한="" 경우="" 에탄올="" 농도="" 증가에="" 비례하여="" tai가="" 증가하였고="" 80%="" 추출시="" 최대값을="" 나타내었다.="" 에탄올.="" 이는="" 고농도의="" 에탄올을="" 사용하는="" 것이="">희게 함땅콩 껍질이나 다른 식물의 영향.
피부-희게 함의 효과시스탄체 투볼로사