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분홍바늘꽃, 편백 종자 및 팥배나무 추출물의 기능성 화장품 소재 개발 연구

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Alternative Title
Development of Functional Cosmetic Ingredients from Epilobium angustifolium, Chamaecyparis obusa Seeds and Sorbus alnifolia
Abstract
In this study, we investigated anti-oxidative, anti-bacterial, anti-inflammatory and whitening constituents from aerial parts of Epilobium angustifolium L., seeds of Chamaecyparis obusa (Siebold. et Zucc.) Endl., leaves and branches of Sorbus alnifolia (Sieb. et Zucc.) K. Koch. Dried plant samples were extracted with 70% or 50% aqueous ethanol, and crude extracts were subjected to solvent fractionation according to polarity. The chemical structures of the isolated compounds were elucidated based on the spectroscopic data including NMR and HR-ESI-MS spectra, as well as comparison of the data to the literature values. Twenty one constituents were isolated from the extract of Epilobium angustifolium L. aerial parts; n-dodecane (1), lauric acid (2), ethyl oleate (3), 1-monoolein (4), linoleic acid (5), coriolic acid (6), ethyl linolenate (7), α-linolenic acid (8), 1-linolenoyl glycerol (9), 15-isopimaren-3β,8β-diol (10), α-amyrin (11), β-amyrin (12), ursolic acid (13), oleanolic acid (14), maslinic acid (15), corosolic acid (16), β-sitosterol (17), 5-desmethylsinensetin (18), p-coumaric acid (19), caffeic acid (20), (S)-danshensu caffeic anhydride (21). As far as we know compound 21
was identified as a novel compound found in nature. Upon the anti-oxidative studies by DPPH and ABTS+ radicals, potent radical scavenging activities were observed in n-butanol (BuOH) fraction and extract. The extract, n-hexane (Hex) and ethyl acetate (EtOAc) fractions showed anti-bacterial activities against staphylococcus epidermidis, Streptococcus mutans and Cutibacterium acnes. Also, in the anti-inflammatory tests using RAW264.7 mouse macrophages, the n-Hex and EtOAc fractions inhibited the production of nitric oxide (NO) without causing cell toxicity. In addition, the n-Hex and EtOAc fractions reduced production of prostaglandin (PG) E2 and pro-inflammatory cytokines (tumor necrosis factor (TNF)-α, interleukin (IL)-6
and IL-1β. In the whitening tests using B16F10 melanoma cells, the n-Hex and EtOAc fractions concentration-dependently inhibited cellular melanogenesis and intracellular tyrosinase activity without causing cell toxicity. Moreover, isolated compound 21 from EtOAc fraction showed potent free radical scavenging activities, excellent anti-inflammatory activities, and anti-melanogenesis inhibition effects. Forty one constituents were isolated from the extract of Chamaecyparis obusa (Siebold. et Zucc.) Endl. seeds; (R)-p-menth-1-en-4,7-diol (1), (1R,2R,4R)-p-menthane-1,2,4-triol (2), α-eudesmol (3), γ-eudesmol (4), β-eudesmol (5), oplodiol (6), 4-eudesmene-1β,11-diol (7), ent-4(15)-eudes-men-1α,11-diol (8), 3-eudesmene-1β,11-diol (9), hinokiic acid (10), 1α-hydroxy-hinokione (11), 12-methoxy-8,11,3-abietatriene-7β,11-diol-3-o-ne (12), hinokione (13), 1,2-dehydrohinokione (14), 1α-3β-dihydroxytota-rol (15), hinokiol (16), isohinokiol (17), sugiol (18), ferruginol (19), cryptojaponol (20), 7α,11-dihydroxy-12-methoxy-8,11,13-abietatriene (21), 7β-hydroxydeoxocryptojaponol (22), 6,7-dehydrodeoxocryptojaponol (23), trans-communic acid (24), chamaecydin (25), α-linolenic acid methyl ester (26), α-linolenic acid (27), deoxypodophyllotoxin (28), yatein (29), hinokinin (30), savinin (31), haplomyrfolin (32), sesamin (33), aromadendrin (34), taxifolin (35), taxifolin-3-O-β-D-xylopyranoside (36), taxifolin-3-O-α-L-rhamnopyranoside (37), apigenin (38), scutellarein (39),
quercetin (40), quercitrin (41). As far as we know the compound 11 was identified as a novel compound found in nature. Upon the anti-oxidative studies by DPPH and ABTS+ radicals, potent radical scavenging activities were observed in extract, EtOAc, n-BuOH fractions and isolated compound 32. The extract, n-Hex and EtOAc fractions showed anti-bacterial activities against S. epidermidis, S. mutans and C. acnes. Also,
in the anti-inflammatory tests using RAW264.7 mouse macrophages, the extract and n-Hex, EtOAc fractions inhibited the production of nitric oxide (NO) without causing cell toxicity. In addition, the extract, n-Hex and EtOAc fractions reduced production of pro-inflammatory cytokine TNF-α. In the whitening tests using mushroom tyrosinase, the n-Hex, EtOAc fractions and isolated compounds 18, 19, 21, 24 concentration-dependently inhibited tyrosinase activity. On the other hand, among the isolates, compounds 3,
10-15, 19, 21, 22, 24 showed potent anti-bacterial activities against S.epidermidis and C. acnes. Also, isolated compounds 11, 13-15, 17, 20, 22, 29, 32 showed strong anti-inflammatory activities.
Twelve phytochemicals were isolated from the extract of Sorbus alnifolia leaves; ursolic acid (1), oleanolic acid (2), α-amyrin (3), corosolic acid (4), (E)-phytol (5), α-linolenic acid (6), α-linolenic acid methyl ester (7),
1-linolenoyl glycerol (8), afzelin (9), kaempferitrin (10), kaempferol 3-O-β-D-xylopyranosyl-(1→2)-α-L-rhamnopyranosyl-7-O-α-L-rhamnopyranos-ide (11), kaempferol 3-O-[deoxy-ribo-hexos-3-ulosyl-(1→2)-α-L-rham-nopyranosyl]-7-O-α-L-rhamnopyranoside (12). As far as we know, the compound 12 was identified as a novel compound found in nature. On the anti-oxidative tests, the EtOAc, n-BuOH fractions and isolated
compounds 9, 10, 11, 12 showed potent free radical scavenging activities. Also, for the cellular protective effects on HaCaT keratinocytes damaged by H2O2, the extract, EtOAc fraction and isolated compounds 10-12 indicated protective effects against oxidative stress. Upon the anti-bacterial tests using S. epidermidis and C. acnes the extract, n-Hex, EtOAc and n-BuOH fractions showed activities. In the anti-inflammatory tests using RAW264.7 cells, the n-Hex, EtOAc fraction, isolates 11 and 12 inhibited the production of NO without causing cell toxicity. Moreover, the compounds 11 and 12 exhibited the PGE2 and pro-inflammatory cytokines (TNF-α, IL-6) inhibition activity. Eight phytochemicals were isolated from the extract of Sorbus alnifolia branches; β-amyrin (1), ursolic acid (2), 2-oxopomolic acid (3), euscaphic acid (4), β-sitosterol (5), daucosterol (6), epi-catechin (7), prunasin (8). On the anti-oxidative tests, the extract, EtOAc and n-BuOH fractions showed potent free radical scavenging activities. Also, for the cellular protective effects on HaCaT keratinocytes damaged by H2O2, the EtOAc and n-BuOH fractions indicated protective effects against oxidative stress. Upon the anti-bacterial tests using S. epidermidis and C. acnes the extract, n-Hex, EtOAc and n-BuOH fractions and isolated compounds 3, 4 showed anti-bacterial activities. In the anti-inflammatory tests using RAW264.7 cells, the extract, n-Hex and EtOAc fractions, as well as isolates 3 and 4 inhibited the production of NO without causing cell toxicity. Moreover, the compound 3 exhibited PGE2 and pro-inflammatory cytokines (TNF-α, IL-6) inhibition activity and compound 4 only decreased production of (TNF-α, IL-6). Based on these results, it was suggested that the extract and isolated compounds from aerial parts of Epilobium angustifolium L., Chamaecyparis obusa seeds, Sorbus alnifolia leaves and branches could be potentially applicable as natural source for pharmaceutical and/or cosmetic ingredients.
Author(s)
유박사
Issued Date
2023
Awarded Date
2023-08
Type
Dissertation
URI
https://dcoll.jejunu.ac.kr/common/orgView/000000011261
Alternative Author(s)
刘博士
Affiliation
제주대학교 대학원
Department
대학원 화학과
Advisor
이남호
Table Of Contents
I. 서론 1
II. 재료 및 방법 10
1. 시약 및 기기 10
2. 생리 활성 평가 11
1) 항산화 11
(1) 총 폴리페놀 함량 측정 11
(2) 총 플라보노이드 함량 측정 11
(3) DPPH radical 소거 활성 측정 12
(4) ABTS+ radical 소거 활성 측정 13
(5) 세포 보호 효과 14
① HaCaT 세포 배양 14
② 과산화수소(H2O2)로 유도된 세포 손상에 대한 세포 보호 효과 14
2) 항균 15
(1) 균주 배양 15
(2) Paper disc diffusion method 15
(3) MIC (minimum inhibitory concentration) 16
(4) MBC (minimum bactericidal concentration) 16
3) 항염 17
(1) RAW264.7 세포 배양 17
(2) Nitric oxide (NO) 생성 억제 활성 측정 17
(3) PGE2 및 전염증성 cytokine 생성 억제 활성 측정 18
4) 미백 19
(1) Tyrosinase 억제 활성 19
(2) B16F10 melanoma 세포 배양 19
(3) Melanogenesis 억제 활성 20
(4) Intracellular tyrosinase 저해 활성 20
5) 세포독성 평가 (MTT assay) 21
3. 통계 처리 21
III. 연구 1 : 분홍바늘꽃 지상부 추출물의 항산화, 항균, 항염 및 미백 활성 성분 연구 22
1. 재료 22
2. 분홍바늘꽃 지방부의 추출, 분획 및 활성 성분 분리 24
1) 시료의 추출 및 용매 분획 24
2) n-Hexane 분획물의 활성 성분 분리 25
3) Ethyl acetate 분획물의 활성 성분 분리 26
3. 분리된 화합물의 구조 분석 28
1) Compound 1,2의 구조 동정 28
2) Compound 3, 5, 7, 8의 구조 동정 30
3) Compound 4, 6, 9의 구조 동정 33
4) Compound 10의 구조 동정 36
5) Compound 11, 12의 구조 동정 38
6) Compound 13, 14, 15, 16의 구조 동정 40
7) Compound 17의 구조 동정 43
8) Compound 18의 구조 동정 45
9) Compound 19, 20의 구조 동정 47
10) Compound 21의 구조 동정 49
4. 추출물 및 분획물의 활성 실험 결과 55
1) 항산화 55
(1) 총 폴리페놀 함량 55
(2) 총 플라보노이드 함량 55
(3) DPPH radical 소거 활성 57
(4) ABTS+ radical 소거 활성 58
2) 항균 59
(1) Paper disc diffusion method 59
(2) MIC 및 MBC 62
3) 항염 64
(1) Nitric oxide (NO) 생성 억제 활성 64
(2) PGE2 및 전염증성 cytokine 생성 억제 활성 66
4) 미백 69
(1) Melanogenesis 억제 활성 69
(2) Intracellular tyrosinase 저해 활성 71
5. 분리된 화합물의 활성 실험 결과 72
1) 항산화 72
(1) DPPH radical 소거 활성 72
(2) ABTS+ radical 소거 활성 73
2) 항염 74
(1) Nitric oxide (NO) 생성 억제 활성 74
(2) PGE2 및 전염증성 cytokine 생성 억제 활성 75
3) 미백 77
(1) Melanogenesis 억제 활성 77
(2) Intracellular tyrosinase 저해 활성 78
6. 요약 및 결론 79
Ⅳ. 연구 2 : 편백 종자 추출물의 항산화, 항균, 항염 및 미백 활성 성분 연구 82
1. 재료 82
2. 편백 종자의 추출, 분획 및 활성 성분 분리 84
1) 시료의 추출 및 용매 분획 84
2) n-Hexane 분획물의 활성 성분 분리 85
3) Ethyl acetate 분획물의 활성 성분 분리 86
3. 분리된 화합물의 구조 분석 89
1) Compound 1, 2의 구조 동정 89
2) Compound 3, 4, 5의 구조 동정 91
3) Compound 6, 7의 구조 동정 94
4) Compound 8, 9의 구조 동정 97
5) Compound 10의 구조 동정 100
6) Compound 11의 구조 동정 102
7) Compound 12의 구조 동정 108
8) Compound 13, 14의 구조 동정 110
9) Compound 15의 구조 동정 113
10) Compound 16, 17, 18, 19의 구조 동정 118
11) Compound 20, 21, 22, 23의 구조 동정 121
12) Compound 24의 구조 동정 124
13) Compound 25의 구조 동정 126
14) Compound 26, 27의 구조 동정 128
15) Compound 28, 29의 구조 동정 130
16) Compound 30, 31, 32의 구조 동정 133
17) Compound 33의 구조 동정 136
18) Compound 34, 35, 36, 37의 구조 동정 138
19) Compound 38, 39의 구조 동정 141
20) Compound 40, 41의 구조 동정 143
4. 추출물 및 분획물의 활성 실험 결과 145
1) 항산화 145
(1) 총 폴리페놀 함량 145
(2) 총 플라보노이드 함량 145
(3) DPPH radical 소거 활성 147
(4) ABTS+ radical 소거 활성 148
2) 항균 149
(1) Paper disc diffusion method 149
(2) MIC 및 MBC 152
3) 항염 154
(1) Nitric oxide (NO) 생성 억제 활성 154
(2) PGE2 및 전염증성 cytokine (TNF-α)생성 억제 활성 157
4) 미백 160
(1) Tyrosinase 억제 활성 160
5. 분리된 화합물의 활성 실험 결과 161
1) 항산화 161
(1) DPPH radical 소거 활성 161
(2) ABTS+ radical 소거 활성 162
2) 항균 163
(1) MIC 및 MBC 163
3) 항염 165
(1) Nitric oxide (NO) 생성 억제 활성 165
(2) PGE2 및 전염증성 cytokine 생성 억제 활성 170
4) 미백 174
(1) Tyrosinase 억제 활성 174
6. 요약 및 결론 175
Ⅴ. 연구 3 : 팥배나무 잎 추출물의 항산화, 항균, 항염 및 미백 활성 성분 연구 179
1. 재료 179
2. 팥배나무 잎의 추출, 분획 및 활성 성분 분리 180
1) 시료의 추출 및 용매 분획 180
2) Ethyl acetate 분획물의 활성 성분 분리 181
3. 분리된 화합물의 구조 분석 183
1) Compound 1, 2, 3, 4의 구조 동정 183
2) Compound 5의 구조 동정 187
3) Compound 6, 7, 8의 구조 동정 189
4) Compound 9, 10, 11의 구조 동정 192
5) Compound 12의 구조 동정 195
4. 추출물 및 분획물의 활성 실험 결과 202
1) 항산화 202
(1) 총 폴리페놀 함량 202
(2) 총 플라보노이드 함량 202
(3) DPPH radical 소거 활성 204
(4) ABTS+ radical 소거 활성 205
(5) 세포 보호 효과 206
① 세포 독성 평가 206
② 과산화수소(H2O2)로 유도된 세포 손상에 대한 세포 보호 효과 207
2) 항균 211
(1) Paper disc diffusion method 211
(2) MIC 및 MBC 213
3) 항염 215
(1) Nitric oxide (NO) 생성 억제 활성 215
(2) PGE2 및 전염증성 cytokine 생성 억제 활성 217
4) 미백 219
(1) Melanogenesis 억제 활성 219
(2) Intracellular tyrosinase 저해 활성 221
5. 분리된 화합물의 활성 실험 결과 222
1) 항산화 222
(1) DPPH radical 소거 활성 222
(2) ABTS+ radical 소거 활성 223
(3) 세포 보호 효과 224
① 세포 독성 평가 224
② 과산화수소(H2O2)로 유도된 세포 손상에 대한 세포 보호 효과 225
2) 항염 227
(1) Nitric oxide (NO) 생성 억제 활성 227
(2) PGE2 및 전염증성 cytokine 생성 억제 활성 228
6. 요약 및 결론 230
Ⅵ. 연구 4 : 팥배나무 가지 추출물의 항산화, 항균, 항염 및 미백 활성 성분 연구 233
1. 재료 233
2. 팥배나무 가지의 추출, 분획 및 활성 성분 분리 234
1) 시료의 추출 및 용매 분획 234
2) Ethyl acetate 분획물의 활성 성분 분리 235
3. 분리된 화합물의 구조 분석 237
1) Compound 1, 2, 3, 4의 구조 동정 237
2) Compound 5, 6의 구조 동정 241
3) Compound 7의 구조 동정 244
4) Compound 8의 구조 동정 246
4. 추출물 및 분획물의 활성 실험 결과 248
1) 항산화 248
(1) 총 폴리페놀 함량 248
(2) 총 플라보노이드 함량 248
(3) DPPH radical 소거 활성 250
(4) ABTS+ radical 소거 활성 251
(5) 세포 보호 효과 252
① 세포 독성 평가 252
② 과산화수소(H2O2)로 유도된 세포 손상에 대한 세포 보호 효과 253
2) 항균 255
(1) Paper disc diffusion method 255
(2) MIC 및 MBC 257
3) 항염 259
(1) Nitric oxide (NO) 생성 억제 활성 259
(2) PGE2 및 전염증성 cytokine 생성 억제 활성 261
4) 미백 265
(1) Melanogenesis 억제 활성 265
(2) Intracellular tyrosinase 저해 활성 267
5. 분리된 화합물의 활성 실험 결과 268
1) 항균 268
(1) MIC 및 MBC 268
2) 항염 269
(1) Nitric oxide (NO) 생성 억제 활성 269
(2) PGE2 및 전염증성 cytokine 생성 억제 활성 270
6. 요약 및 결론 274
Ⅶ. 최종 결론 및 고찰 277
Ⅷ. 참고문헌 283
Degree
Doctor
Publisher
제주대학교 대학원
Citation
유박사. (2023). 분홍바늘꽃, 편백 종자 및 팥배나무 추출물의 기능성 화장품 소재 개발 연구.
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