루왁 AIMS(Animal Intestine Mimic System) 고속 생전환에 의한 기능성 화장품 소재 연구
Studies on Functional Cosmetic Ingredients by Rapid Bioconversions Using Luwak AIMS(Animal Intestine Mimic System)
초록/요약
과학기술의 발전은 인류의 경제 활동과 삶의 영역을 확장 시켰고 이에 따라 화학의 발전을 수반하게 되었는데, 화학반응은 환경오염과 고온, 고압의 엄한 반응 조건, 맹 독성 등의 안전성 문제를 야기하였다. 최근에 생물공학이 발전함에 따라 비교적 온화하고 안전한 조건의 생명공학은 단숨에 미래의 중요한 산업으로 발 돋음 하게 되었다. 생명 공학은 생 전환, 생합성, 생 촉매 등으로 나뉘며 그 중에서 생 전환 기술(Bioconversion)이 가장 널리 쓰이는 분야이다. 그러나 기존의 생 전환 기술은 균 주의 생육 조건과 기질 농도, 긴 반응시간등이 단점이었다. 따라서 본 연구에서는 기존의 생전환기술을 더욱 발전시켜 새로운 대안으로 동물 소화기관을 모방한 새로운 생 전환 시스템으로서 AIMS(Animal Intestine Mimic System)을 제안한다. AIMS는 기존 생 전환 시스템에 비하여 인체에 친화적이고, 동물의 소화 속도만큼 빠르며 효율성이 매우 높다. 그리고 모방하는 동물에 따라 다양한 생리활성 물질을 얻을 수 있을 것으로 기대 되어 진다. 본 연구에서는 AIMS에 적용할 최초의 물질로 Arabica 커피를 사용했으며 이는 Luwak 커피의 생성 경로를 모방한 시스템을 사용한 것이다. 기존의 발효 커피와 인공 Luwak 커피는 시중에 나와 있지만 효소와 Luwak 장내미생물을 동시에 이용한 인공 Luwak 커피는 지금까지 없었다. 연구의 차별성과 신규성을 위하여 사용되는 효소를 모두 식물성으로 하여 아밀라아제는 엿기름, 펩신은 파파인, 리파아제는 아주까리 추출물을 사용하였으며 장내 미생물은 실제 Luwak커피 원물로부터 균주를 배양하여 사용하였고 이 복합균주를 LMC(Luwak Microorganism Complex)라고 명명하였다. Arabica를 Luwak-AIMS로 처리한 결과 총플라보노이드 함량과 총 폴리페놀 함량이 실제 Luwak 커피 보다 199%와 175%로 증가되는 것을 확인하였고 같은 양으로 추출한 Arabica 추출물보다 229%, 430% 증가됨을 확인하였다. 보습에 관련된 아미노산의 총량에서도 구성아미노18종에 대하여 17,502 ppm이 생성됨으로 실제 Luwak의 2,690 ppm보다 많았고 마찬가지로 유리 아미노산 32종의 경우에도 6,556 ppm이 형성됨으로 실제 Luwak 194 ppm 보다 월등히 많이 생성됨을 확인 하였다. 실제 피부도포에서 보습능력의 증가를 확인하였고, 특히 2D-Electrophoresis분석을 통하여 콜라겐 합성에 관계된 단백질인 Prolyl 4-hydroxylase subunit alpha-3 , Prolyl-3-hydroxylase2, Lysyl hydrosylase 3 , Lysyl hydrosylase 2, Lysin oxidase 등의 발현이 증가함을 확인할 수 있었다. 항노화 인자로 Glutathione perosidase 3, Glutathione synthetase의 증가를 확인 할 수 있었다. 따라서 AIMS 기술이 기존의 생전환 시스템을 보완하거나 대체할 수 있는 빠르고 효율적인 새로운 개념임을 확인할 수 있었다.
more목차
제 1 장 서 론 1
1절. 연구의 배경 1
1. 생 전환의 정의 및 동향 1
2. 커피와 Luwak 5
2절. 연구의 목적 11
1. AIMS(Animal Intestine Mimic System) 11
2. 보습 12
3. 주름개선 14
4. 항노화 16
3절. Luwak 소화기관을 모방한 AIMS (Animal Intestine Mimic System) 18
1. Luwak 의 소화기관 18
2. Luwak의 장내 미생물 23
제 2 장 본 론 25
1절. Luwak AIMS 생전환 커피의 연구 개발 및 실험 25
1. 대체 식물성 소화 효소 26
2. 장내 미생물 구성 확인 33
3. Luwak AIMS 커피의 연구 개발 방법 38
2절. 평가방법 40
1. 총 플라보노이드 분석 시험 40
2. 총 폴리페놀 분석 시험 40
3. 항산화 활성(DPPH Scavenging Activity) 41
4. 아미노산 분석 43
5. 피부 수분 유지력 평가(Skin Water Holding Efficacy) 45
6. 각질층 NMF 아미노산 함량 평가 47
7. 각질층 NMF-Lipid 함량 평가 49
8. 2D-Electrophoresis를 이용한 주름개선, 항노화 효과 평가 50
9. 세포독성 평가(MTT Assay) 52
10. 항염 효과 평가 53
제 3 장 결과 및 검토 55
1절. Luwak AIMS 추출물의 항산화 효과 55
1. 총 플라보노이드 함량 55
2. 총 폴리페놀 함량 64
3. DPPH 소거능 73
2절. Luwak AIMS 추출물의 보습효과 81
1. 아미노산 함량 81
2. 피부 수분 유지력 88
3. 각질층 NMF 아미노산 함량 92
4. 각질층 NMF-Lipid 함량 96
3절. 주름개선 효과 97
1. 2D-Electrophoresis 분석 97
2. 콜라겐 합성 인자 발현 102
3. ECM-Cell Interaction 관련 인자 발현 109
4. MMPs 발현 111
4절. 항노화 효과 113
1. 항산화 효소 발현 113
2. Cytokine(TGF-B) 발현 115
3. 항염 효과 결과 116
제 4 장 결론 및 토의 118
1. 항산화 효과 118
2. 보습 효과 120
3. 주름 개선 효과 122
4. 항노화 효과 124
5. 연구의 파급 효과 125
참고문헌 126
감사의 글 136
