< 연구 결과요약서 >
소속 학교 사북고등학교 책임 지도교사 김O섭
참여 학생 김O경, 김O철, 김O랑, 나O동
과 제 명 개똥쑥을 이용한 발포형 입욕제 개발 가능성 탐구
연구목표 개똥쑥의 피부재생 물질 및 재생능력 탐구. 이를 통한 발포형 입욕제 개발 가능성 모색을 통해 지역특산물 의 산업화 가능성을 살펴 침체된 지역 농가 소득을 높일 수 있는 방법에 대해 고민해 보고자 한다.
연구개요 및 내용
□ 이론적 배경 및 선행연구
○ 개똥쑥은 길가나 빈터, 강가에서 자라고 높이 1m로, 풀 전체에 털이 없고 특이한 냄새가 나며, 줄기는 녹색으로 가지가 많이 갈라진다. 개똥쑥의 추출물에는 쿠머린, 트리터페노이드, 스테로이드, 페놀수지, 퓨린 등의 화합물들이 존재한다고 알려져 있다. 이 가운데 Artemisinin은 sesquiterpenperoids 화합물의 한 종류로, 내성을 가진 말라리아 원충에 강한 억제효과와 낮은 독성으로 인해, WHO에서는 말라리아의 천연치료제로 추천하고 있다.
○ 페놀이란?
방향족성의 고리 (벤젠고리 등) 에 히드록시기가 결합한 화합물을 총칭한다. 페놀은 식물에서 생성되는 2차 대사산물로 식물보호물질이다. 오염이나, 자외선, 바이러스의 감염, 기계적 손상 등의 외부로부터의 스트레스를 받게 되면 식물체 내에서 더 많은 페놀이 생성된다. 모든 페놀이 약리작용을 하는 것은 아니나, 다른 성분과 결합하여 약리작용을 나타낸다. 생약소재 추출물로부 터 총 페놀 함량을 검정하는 것은 그들이 매우 다양한 약리효과를 지니고 있고 많이 존재하는 화합물이므로 이를 검정하여 생약소재의 효능을 평가하는 것은 매우 중요하다.
○ 플라보노이드란?
그리스어로 노란색을 의미하는 플라부스(flāvus)에서 유래된 말로, 플라본(flavon)을 기본구 조로 갖는 식물 색소를 일컫는다. 기본 골격구조에 따라 그게 flavonoid, iso-flavonoid, neo-flavonoid로 분류한다. 플라보노이드는 항균, 항암, 항바이러스, 항알레르기 및 항염증 활성을 지닌다. 생체 내 산화작용을 억제함이 알려지면서 플라보노이드 물질의 개발 및 활 용에 관한 관심이 증대되고 있다.
□ 연구 주제 선정(목적 및 필요성)
○ 정선 지역에서는 개똥쑥을 쉽게 접할 수 있으며, 이 지역에서 자란 학생들 또한 어릴 때부터 자주 보고 먹었다. 최근 개똥쑥의 항암 및 다양한 효과가 알려지면서 물로 끓여 먹기도 하고 있다.
그러나 농가의 주요 소득원으로 자리 잡지 못해 많은 농업인들은 개똥쑥을 짜투리 땅에 심는 정도로 인식하고 있는 것이 사실이다. 이에 정선의 시골길에서 쉽게 볼 수 있는 개똥쑥을 이용해 농가소득 향상 방법이 없을까? 생각을 하다가 “개똥쑥의 활용성 증대” 연구 문제를 제기하게 되었다.
○ 피부건강에 대한 관심과 함께 많은 사람들의 여가시간의 활용에 대한 관심이 높아지고 교통이 발달하면 서 쉽게 여행을 다닐 수 있게 되었고 이로 인해 일본의 경우 자국민 뿐만 아니라 외국인까지 피부건강에 유익한 탄산온천 여행을 떠난다는 사실을 알게 되었고 우리는 이 탄산온천을 좀 더 쉽게 멀리 나가지 않고 간단하게 할 수 있는 방법이 없을까 생각하던 도중 “탄산이 피부 건강에 미치는 영향 및 원리”를 공부하게 되었고 “인위적으로 탄산을 포함하는 발포형 입욕제를 만들 수 있다는 사실”을 알아내었다.
이 두 가지 목적을 동시에 만족시킬 수 있는 것을 만들고자 본 연구를 시작하게 되었다.
□ 연구 활동 및 과정
○ 실험탐구 1 : 개똥쑥 추출물의 피부건강 함유 물질 탐구 (개똥쑥 70% 주정추출물 (AAE) 및 개똥쑥 열수추출물 (AAW)의 DPPH radical 소거 활성 검정)
○ 실험탐구 2 : 개똥쑥 추출물의 피부재생 세포의 재생 효과 탐구
○ 실험탐구 3 : 개똥쑥 추출물을 이용한 발포형 입욕제 개발 가능성 탐구
1. 본 실험에서는 개똥쑥 추출물을 선정하였다. 건조된 배양체 100g을 용기에 담고, 정제수 10 L (혹은 70%
에탄올 10L)를 넣은 후, 열탕증류기에서 8 ~ 48시간동안, 80 ~100℃ 로 가열하여 열수 추출물을 얻는다.
2. 추출된 추출물과 중탄산나트륨 50g, 구연산 25g, 전분 15g을 잰 후 가루가 골고루 혼합되도록 섞는다.
3. 색소를 포함한 액체는 스프레이를 이용해 여러 번에 걸쳐 섞으며 분사해준다.
(가루가 뭉치지 않게 골고루 섞는다.)
4. 액체와 가루가 모두 섞였으면 구형틀에 넣고 압축시킨다.
5. 1~2일 동안 서늘하고 건조한 그늘진 곳에서 건조시킨다.
DPPH 라디칼 소거 활성
1. 시험관에 개똥쑥 70% 주정추출물 및 개똥쑥 열수추출물의 농도별 시료 (200, 400, 600, 800, 1000 ppm) 를 200 ㎕를 가한다.
2. 100mM 트리스 버퍼 (pH 7.4) 1.6 ㎖와 0.5 mM DPPH 2 ㎖를 첨가한다.
3. 20분간 암실에서 반응시킨 뒤 517 ㎚에서 분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였다.
4. 화합물을 첨가하지 않은 대조군의 값을 50% 감소시키는 화합물의 농도인 IC50 을 산출하였다.
5. 양성대조군으로 아스코르브산을 사용하였으며 농도별 시료 (20, 40, 60, 80, 100 ppm)를 조제하여 IC50을 산출하고 비교하였다.
총 페놀 함량 분석 총 플라보노이드 함량 분석 1. 개똥쑥 70% 주정추출물 및 개똥쑥 열수추출
물의 총 플라보노이드의 함량은 알루미늄클로 라이드 colorimetric 방법에 따라 측정하였다.
2. 시료 0.5 ㎖에 95% 에탄올 1.5 ㎖, 10% 알루 미늄클로라이드 6수화물 0.1 ㎖, 1M 아세트산칼 륨(CH3COOK) 0.1 ㎖과 DW 2.8 ㎖를 혼합한다.
3. 이 혼합액은 40분간 상온에서 반응시키고 415 ㎚의 UV-1650PC 분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였다.
4. 퀘르세틴을 표준 물질으로 사용하여 퀘르세 틴 표준곡선으로부터 함량을 산출하였다.
1. 총 페놀 함량은 폴린 시오칼투 방법에 따라 측정 하였다.
2. 시료 0.1 ㎖에 DW 2.8 ㎖, 2% 탄산나트륨 (Na2CO3) 2 ㎖과 50% 폴린 시오칼투 시약 0.1 ㎖ 를 혼합한다.
3. 이 혼합액은 30분간 상온에서 반응시키고 750
㎚의 UV-1650PC 분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정한다.
4. 카페익산을 표준 물질으로 사용하여 카페 익산 표준곡선으로부터 함량을 산출하였다.
연구성과
□ 연구 결과
○ 실험탐구 1 : 개똥쑥 추출물의 피부건강 함유 물질 탐구
- 개똥쑥 70% 주정추출물 및 개똥쑥 열수추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성 검정하여 양 성대조군인 아스코르브산과 비교해본 결과 DPPH 라디칼을 50% 환원시키는 데 필요한 각 추출물의 농도 (IC50)값이 아스코르브산은 94.41 ㎍/㎖, 개똥쑥 열수추출물은 1603.74 ㎍/
㎖, 개똥쑥 70% 주정추출물은 10300.38 ㎍/㎖으로 나타나 개똥쑥 추출물의 경우 단일물질 인 아스코르브산보다 DPPH 라디칼을 소거하는 활성은 낮았으나 아스코르브산이 단일물질 임을 고려하여 볼 경우 개똥쑥 추출물은 높은 DPPH 라디칼 소거활성을 나타낸다고 할 수 있으며 활성산소종(ROS) 에 대한 환원능력이 우수하다고 짐작할 수 있었다.
- 개똥쑥 70% 주정추출물과 개똥쑥 열수추출물을 비교하여 본 결과 DPPH 라디칼을 50% 환 원시키는 데 필요한 각 추출물의 농도 (IC50)값이 개똥쑥 70% 주정추출물이 약 10배 가량 높은 농도로 처리했을 때 개똥쑥 열수추출물과 같은 항산화 효과를 나타내는 것을 확인 하였기에 개 똥쑥 열수추출물이 더 높은 항산화 효과를 나타낸다고 할 수 있다는 것을 확인하였다.
표본 항산화활성
IC50 (㎍/㎖)
아스코르브산 94.41
개똥쑥 주정추출물 1603.74
열수추출물 10300.38
○ 실험탐구 2 : 개똥쑥 추출물의 피부재생 세포의 재생 효과 탐구
- 개똥쑥 70% 주정추출물 및 개똥쑥 열수추출물의 총 페놀 함량과 총 플라보노이드 함량을 검정하여 본 결과 총 페놀 함량에 있어 개똥쑥 열수추출물은 21.80 ㎍·CAE/g, 개똥쑥 70%
주정추출물은 40.70 ㎍·CAE/g을 나타내어 개똥쑥 70% 주정추출물이 개똥쑥 열수추출물보다 약 2배 가량 높은 총 페놀 함량이 나타난 것으로 확인 하였다.
- 반면 총 플라보노이드 함량에 있어서는 개똥쑥 열수추출물이 2380.78 ㎍·QE/g의 함량을 나타내 었고 개똥쑥 70% 주정추출물은 1125.84 ㎍·QE/g을 나타내어 개똥쑥 열수추출물이 약 2배 가량 높은 총 플라보노이드 함량이 나타난 것으로 확인 하였다.
- 이러한 결과는 개똥쑥 열수추출물이 DPPH 라디칼 소거활성에 있어서 개똥쑥 70% 주정추출물보다 높았다는 결과를 고려하여 볼 경우 항산화 활성이 총 페놀 함량보다는 총 플라보노이드에 더 높은 연관성을 나타내고 있다는 것을 나타내며 개똥쑥 추출물에 포함되어져 있는 artemisinin 및 그 유도체 들이 플라보노이드에 속하며 개똥쑥 열수추출물에 더 많이 포함되어져 있는 이들의 활성이 외부의 산화적 스트레스에 대한 세포 손상에 대한 회복의 효과를 나타낼 수 있을 것으로 생각된다.
표본 총 페놀 함유량
(㎍·CAE/g)
총 플라보노이드 함유량 (㎍·QE/g)
주정추출물 21.80 2380.78
열수추출물 40.70 1125.84
○ 실험탐구 3 : 개똥쑥 추출물을 이용한 발포형 입욕제 개발 가능성 탐구 – 발포형입욕제 개발 완료
제작된 발포형 입욕제(틀 제작) 구형입욕제
□ 결과 해석 및 논의
○ 개똥쑥은 피부 세포에 독성이 없으면서도 피부수렴, 미백, 항염, 창상 치유를 비롯한 효능 등을 가진다.
○ 개똥쑥 열수추출물을 이용한 발포형 입욕제는 타 입욕제보다 높은 항산화 효과를 가지고 있어 효과적으로 활성산소를 제거할 수 있으며, 외부의 산화적 스트레스에 대한 세포 손상에 대한 회복의 효과를 나타낼 수 있다.
○ 발포형 입욕제는 개똥쑥 추출물을 단순히 발포 입욕제에 섞은 것이 아닌 유동층 과립 건조를 통해 구연산 입자 표면에 입혀, 입욕제 내에 함유할 수 있는 추출물 포화점보다 더 많은 양의 추출물을 함유할 수 있게 제조할 수 있었다.
주요어 개똥쑥, 페놀, 플라보노이드
< 연구 결과보고서 >
Ⅰ. 탐구동기 및 목적
1. 문제인식
일본의 히로시마 핵폭발 당시 가장 먼저 땅 속에서 나온 식물이 쑥이었다고 한다. 쑥은 그 정도 로 생명력이 강하며 번식력 또한 극한 환경에서도 아주 잘 자라는 식물이다. 중국의 여성 의학자 는 개똥쑥에서 말라리아 치료제 성분을 찾아 그 공로로 노벨생리의학상을 수상한 바 있으며, 지난 2008년도에는 미국 워싱턴대학의 연구진들이 개똥쑥이 기존의 항암제보다 무려 1,200배 넘는 뛰 어난 항효과가 있다는 연구 결과를 발표한 바 있다.
이러한 쑥은 우리나라의 대표적인 농업작물이었다. 정선 지역에서는 개똥쑥을 쉽게 접할 수 있으 며, 이 지역에서 자란 학생들 또한 어릴 때부터 자주 보고 먹었다. 최근 개똥쑥의 항암 및 다양한 효과가 알려지면서 물로 끓여 먹기도 하고 있다. 그러나 농가의 주요 소득원으로 자리 잡지 못해 많은 농업인들은 개똥쑥을 짜투리 땅에 심는 정도로 인식하고 있는 것이 사실이다.
또한, 현대를 살아가고 있는 한국인들은 일상에서 미세먼지, 황사 그리고 높은 자외선 양으로 인해 피부건강을 유지하지 못하고 있고 특히 대한민국의 피부 건강수준은 현저히 낮다.
이에 정선의 시골길에서 쉽게 볼 수 있는 개똥쑥을 이용해 농가소득 방법이 없을까? 생각을 하 다가 다음과 같은 연구 문제를 제기하게 되었다. 또한, 요즈음 많은 사람들의 여가시간과 교통이 발달하면서 쉽게 여행을 다닐 수 있게 되었다.
이로 인해 많은 사람들이 일본으로 탄산온천 여행을 떠난다는 사실을 알게 되었고 우리는 이 탄산온천을 좀 더 쉽게 멀리 나가지 않고 간단하게 할 수 있는 방법이 없을까 생각하던 도중 발 포형 입욕제를 떠오르게 되었다. 이런 점을 바탕으로 조금이나마 사람들이 건강하고 친환경적으 로 사용할 수 있는 방법을 생각하다가 우리 동네에서도 많이 볼 수 있는 개똥쑥을 사용하면 되 겠다고 생각하여 개똥쑥을 이용한 발포형 입욕제를 만들게 되었다.
1. 개똥쑥을 이용한 생활용품을 만들어 농가소득에 기여할 수 있는 방법이 없을까?
2. 개똥쑥을 이용하여 피부 건강을 지킬 수 있는 방법이 없을까?
2. 연구의 목적
본 연구에서는 개똥쑥을 이용하여 구강 건강을 지킬 수 있을까? 하는 것에 관심을 두고 다음과 같은 탐구 목적을 정해서 실험을 진행해 나가기로 했다.
가. 개똥쑥 추출물에 피부건강 및 피부재생에 도움을 주는 물질 함유 탐구 나. 개똥쑥 추출물을 이용한 발포형 입욕제 제작 가능성 탐구
다. 제작된 발포형 입욕제의 효과 탐구
3. 탐구 과제
탐구의 필요성과 목적에 따라 개똥쑥이 피부건강 및 피부재생에 효능을 보여줄 수 있는가?에 대 한 연구진행을 위해 선행연구 논문을 통해 탐색한 후, 다음과 같은 탐구과제를 설정하고 탐구과 제를 해결하기 위해 단계적으로 실험을 설계하였다.
탐구과제 1 : 개똥쑥 추출물의 피부건강 함유 물질 탐구
탐구과제 2 : 개똥쑥 추출물의 피부재생세포의 재생 효과 탐구
탐구과제 3 : 개똥쑥 추출물을 이용한 발포형 입욕제 개발 가능성 탐구
⇩
※ 위의 세가지 탐구과제를 해결하기 위해 실시해야 할 실험은?
실험1. 개똥쑥의 피부재생 효과 물질 추출 실험
실험2. UV-spectrophotometer을 이용한 흡광도 실험 → 개똥쑥 추출물의 피부재생효과 확인
실험3. 개똥쑥 추출물의 선호도 조사 → 기존 입욕제와의 비교·분석
Ⅱ. 탐구일정
1. 탐구기간
2018년 4월 ~ 2018년 11월
2. 탐구내용
기 간 내 용 장소 및 자문
2018년 5월 ~ 6월 탐구자료 검색 및 선행연구 조사
2018년 6월 주제 선정 및 주제의 타당성 자문 강원대 약용식물학과 (임OO 교수 자문)
2018년 6월 4째주 실험의 설계 및 가설설정, 기대효과 토론
2018년 7월 둘째
주~셋째주 설계실험에 대한 예비실험 실시 강원대 약용식물학과 실험실 협조 및 지교교수 자문 2018년 7월 넷째주
~ 8월 첫째주
예비실험 결과 분석 및 미비사항
점검 및 실험 재설계 〃
2018년 8월 둘째주
~ 9월 본 실험 활동 및 분석시료 분석 〃
2018년 9월 ~ 10월 학생대상 품평회
2018년 10월 ~ 보 고서 제출일
실험데이터 분석을 통한 보고서 작 성
Ⅲ. 가설 설정 및 탐구 설계
1. 가설설정
2. 탐구설계
가. 개똥쑥 속 페놀 및 플라보노이드 성분 함유 물질 탐구
개똥쑥 속에 항산화 효과가 있는 성분이 있는지를 알아보기 위하여 아래와 같은 과정으로 실험 을 설계하였다.
1) 개똥쑥 추출물 속 항산화 성분 함유 물질 탐색 2) 개똥쑥 추출물 추출
3) 개똥쑥 추출물 속 항산화물질을 DPPH를 사용해 측정
나. 개똥쑥 추출물을 이용한 발포형 입욕제 개발 가능성 탐구
1) 개똥쑥 추출물 구연산 분말화
2) 발포형 입욕제 제조를 위한 구산염과 중탄산나트륨의 비율 측정 3) 발포형 입욕제 테스트 검증을 통한 산업 가능성 탐구
가설 1 : 개똥쑥은 피부건강 및 피부재생에 도움을 주는 성분을 포함하고 있을 것 이다.
가설 2 : 개똥쑥 추출물은 피부 세포에 독성이 없으면서도 피부수렴, 미백, 항염, 창 상 치유를 비롯한 효능 등을 가질 것이다
.
가설 3 : 개똥쑥 추출물을 이용한 발포형 입욕제는 다른 입욕제와 비교해 효과가 높 을 것이다.
Ⅳ. 탐구 위한 사전조사
○ 개똥쑥은 길가나 빈터, 강가에서 자라고 높이 1m로, 풀 전체에 털이 없고 특이한 냄새가 나며, 줄기는 녹색으로 가지가 많이 갈라진다. 개똥쑥의 추출물에는 쿠머린, 트리터페노이드, 스테로이드, 페놀수지, 퓨린 등의 화합물들이 존재한다고 알려져 있다. 이 가운데 Artemisinin은 sesquiterpenperoids 화합물의 한 종류로, 내성을 가진 말라리아 원충에 강한 억제효과와 낮은 독성으 로 인해, WHO에서는 말라리아의 천연치료제로 추천하고 있다.
○ 페놀이란?
방향족성의 고리 (벤젠고리 등) 에 히드록시기가 결합한 화합물을 총칭한다. 페놀은 식물에서 생성되는 2차 대사산물로 식물보호물질이다. 오염이나, 자외선, 바이러스의 감염, 기계적 손상 등의 외부로부터의 스트레스를 받게 되면 식물체 내에서 더 많은 페놀이 생성된다. 모든 페놀이 약리작용을 하는 것은 아니나, 다른 성분과 결합하여 약리작용을 나타낸다. 생약소재 추출물로부터 총 페놀 함량을 검정하는 것은 그들이 매우 다양한 약리효과를 지니고 있고 많이 존재하는 화합물이므로 이를 검정하여 생약소재 의 효능을 평가하는 것은 매우 중요하다.
○ 플라보노이드란?
그리스어로 노란색을 의미하는 플라부스(flāvus)에서 유래된 말로, 플라본(flavon)을 기본구조로 갖는 식물 색소를 일컫는다. 기본 골격구조에 따라 그게 flavonoid, iso-flavonoid, neo-flavonoid로 분류한다. 플라보노이드는 항균, 항암, 항바이러스, 항알레르기 및 항염증 활성 을 지닌다. 생체 내 산화작용을 억제함이 알려지면서 플라보노이드 물질의 개발 및 활용에 관한 관심이 증대되고 있다.
Ⅳ.연구과정
1. 개똥쑥 추출물 제조
건조된 개똥쑥 100g에 10배에 해당하는 1L의 정제수를 가하여 열탕증류기에서 8시간동안, 60℃
로 가열하여 개똥쑥 70% 주정추출물 (AAE) 및 개똥쑥 열수추출물 (AAW)을 얻는다.
실험2. 항산화 실험
항산화활성 (DPPH radical Scavenging Activity)
<원 리>
DPPH는 화학적으로 안정화 된 수용성 자유 라디칼로써 517nm에서 특수적은 광흡수를 나타내는 보라색 화합물이다. 이 라디칼은 에탄올 등의 유기용매에서 매우 안정하며 항산화 활성이 있는 물질과 만나면 전자를 받으면서 라디칼 (DPPH)이 소멸되어서 처음의 보라색에서 노란색으로 변하게 되어 산화활성을 육안으로도 관찰할 수 있는 장점이 있다. 물질의 환원력을 불포화 지방산 라디칼의 모델로 안정한 유리라디칼인 DPPH를 사용하여 일정량의 시료용액과의 반응에 의하여 DPPH 라디칼이 감소되는 정도를 분광광도계로 측정하여 간접적으로 시료의 항산화 능력을 측정한다.
<방 법>
DPPH 라디칼 소거 활성
가. 시험관에 개똥쑥 70% 주정추출물 및 개똥쑥 열수추출물의 농도별 시료 (200, 400, 600, 800, 1000 ppm) 200 ㎕를 가한다.
나. 100mM 트리스 버퍼 (pH 7.4) 1.6 ㎖와 0.5 mM DPPH 2 ㎖를 첨가한다.
다. 20 분간 암실에서 반응 시킨 뒤 517 ㎚에서 분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였다.
라. 화합물을 첨가하지 않은 대조군의 값을 50% 감소시키는 화합물의 농도인 IC50 을 산출하였다.
마. 양성대조군으로 아스코르브산을 사용하였으며 농도별 시료 (20, 40, 60, 80, 100 ppm)를 조 제하여 IC50을 산출하고 비교하였다.
실험탐구 1 : 개똥쑥 추출물의 피부재생 세포의 재생 효과 탐구
실험탐구 2 : 개똥쑥 추출물의 피부건강 함유 물질 탐구
개똥쑥 추출물의 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량 검정 1. 개똥쑥 추출물의 총 플라보노이드 함량 검정
<방 법>
가. 개똥쑥 70% 주정추출물 및 개똥쑥 열수추출물의 총 플라보노이드의 함량은 알루미늄클로라 이드 colorimetric 방법에 따라 측정하였다.
나. 시료 0.5 ㎖에 95% 에탄올 1.5 ㎖, 10% 알루미늄클로라이드 6수화물 0.1 ㎖, 1M 아세트산 칼륨(CH3COOK) 0.1 ㎖과 DW 2.8 ㎖를 혼합한다.
다. 이 혼합액은 40분간 상온에서 반응시키고 415 ㎚의 UV-1650PC 분광광도계를 이용하 흡광 도를 측정하였다.
라. 퀘르세틴을 표준 물질으로 사용하여 퀘르세틴 표준곡선으로부터 함량을 산출하였다.
2. 개똥쑥 추출물의 총 페놀 함량 검정
<방법>
가. 총 페놀 함량은 폴린 시오칼투 방법에 따라 측정하였다.
나. 시료 0.1 ㎖에 DW 2.8 ㎖, 2% 탄산나트륨 (Na2CO3) 2 ㎖과 50% 폴린 시오칼투 시약 0.1
㎖를 혼합한다.
다. 이 혼합액은 30분간 상온에서 반응시키고 750 ㎚의 UV-1650PC 분광광도계를 이용하여 흡 광도를 측정한다.
라. 카페익산을 표준 물질으로 사용하여 카페익산 표준곡선으로부터 함량을 산출하였다.
실험탐구 3 : 개똥쑥 추출물을 이용한 발포형 입욕제 개발 가능성 탐구
1. 발포형 입욕제 제작
가. 본 실험에서는 개똥쑥 추출물을 선정하였다. 건조된 배양체 100g을 용기에 담고, 정제수 10 L (혹은 70% 에탄올 10L)를 넣은 후, 열탕증류기에서 8 ~ 48시간동안, 80 ~100℃ 로 가열 하여 열수 추출물을 얻는다.
나. 추출된 추출물과 중탄산나트륨 50g, 구연산 25g, 전분 15g을 잰 후 가루가 골고루 혼합되도 록 섞는다.
다. 색소를 포함한 액체는 스프레이를 이용해 여러 번에 걸쳐 섞으며 분사해준다.
(가루가 뭉치지 않게 골고루 섞는다.)
라. 액체와 가루가 모두 섞였으면 구형틀에 넣고 압축시킨다.
마. 1~2일 동안 서늘하고 건조한 그늘진 곳에서 건조시킨다.
Fig. 3. 발포형 입욕제의 제작과정
Ⅵ. 실험 결과 및 결과분석
1. 개똥쑥 70% 주정추출물 (AAE) 및 개똥쑥 열수추출물 (AAW)의 DPPH radical 소거 활성 검정 개똥쑥 70% 주정추출물 및 개똥쑥 열수추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성 검정하여 양성대조군 인 아스코르브산과 비교해본 결과 DPPH 라디칼을 50% 환원시키는 데 필요한 각 추출물의 농도 (IC50)값이 아스코르브산은 94.41 ㎍/㎖, 개똥쑥 열수추출물은 1603.74 ㎍/㎖, 개똥쑥 70% 주정 추출물은 10300.38 ㎍/㎖으로 나타나 개똥쑥 추출물의 경우 단일물질인 아스코르브산보다 DPPH 라디칼을 소거하는 활성은 낮았으나 아스코르브산이 단일물질임을 고려하여 볼 경우 개똥 쑥 추출물은 높은 DPPH 라디칼 소거활성을 나타낸다고 할 수 있으며 활성산소종(ROS) 에 대한 환원능력이 우수하다고 짐작할 수 있었다.
개똥쑥 70% 주정추출물과 개똥쑥 열수추출물을 비교하여 본 결과 DPPH 라디칼을 50% 환원시키 는 데 필요한 각 추출물의 농도 (IC50)값이 개똥쑥 70% 주정추출물이 약 10배 가량 높은 농도로 처 리했을 때 개똥쑥 열수추출물과 같은 항산화 효과를 나타내는 것을 확인 하였기에 개똥쑥 열수추출 물이 더 높은 항산화 효과를 나타낸다고 할 수 있다는 것을 확인하였다.
표본 항산화활성
IC50 (㎍/㎖)
아스코르브산 94.41
개똥쑥 주정추출물 1603.74
열수추출물 10300.38
실험탐구 1 : 개똥쑥 추출물의 피부건강 함유 물질 탐구
-총 페놀과 총 플라보노이드 함량 분석 그래프
1. 개똥쑥 70% 주정추출물 (AAE) 및 개똥쑥 열수추출물 (AAW)의 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량 검정
개똥쑥 70% 주정추출물 및 개똥쑥 열수추출물의 총 페놀 함량과 총 플라보노이드 함량을 검정 하여 본 결과 총 페놀 함량에 있어 개똥쑥 열수추출물은 21.80 ㎍·CAE/g, 개똥쑥 70% 주정추 출물은 40.70 ㎍·CAE/g을 나타내어 개똥쑥 70% 주정추출물이 개똥쑥 열수추출물보다 약 2배 가량 높은 총 페놀 함량이 나타난 것으로 확인 하였다.
반면 총 플라보노이드 함량에 있어서는 개똥쑥 열수추출물이 2380.78 ㎍·QE/g의 함량을 나타 내었고 개똥쑥 70% 주정추출물은 1125.84 ㎍·QE/g을 나타내어 개똥쑥 열수추출물이 약 2배 가 량 높은 총 플라보노이드 함량이 나타난 것으로 확인 하였다.
이러한 결과는 개똥쑥 열수추출물이 DPPH 라디칼 소거활성에 있어서 개똥쑥 70% 주정추출물 보다 높았다는 결과를 고려하여 볼 경우 항산화 활성이 총 페놀 함량보다는 총 플라보노이드에 더 높은 연관성을 나타내고 있다는 것을 나타내며 개똥쑥 추출물에 포함되어져 있는 artemisinin 및 그 유도체들이 플라보노이드에 속하며 개똥쑥 열수추출물에 더 많이 포함되어져 있는 이들의 활성이 외부의 산화적 스트레스에 대한 세포 손상에 대한 회복의 효과를 나타낼 수 있을 것으로 생각된다. 이러한 결과를 바탕으로 개똥쑥을 이용한 발포형 입욕제 제조에서는 개똥 쑥 열수추출물만을 선발하여 사용하였다.
표본 총 페놀 함유량
(㎍·CAE/g)
총 플라보노이드 함유량 (㎍·QE/g)
주정추출물 21.80 2380.78
열수추출물 40.70 1125.84
폴리페놀이나 플라보노이드는 식물에 널리 존재하는 방향족 2차 대사체로 다양한 구조와 분자 량을 갖고 있으며, 페놀 화합물의 수산기가 단백질 등의 분자와 결합함으로 써 항산화, 항암, 항 균, 항염증 효과 등의 다양한 생리활성을 나타낸다. 폴리페놀의 항산화효과는 강한 환원력 때문 이며 활성산소종(ROS)에 의한 세포손상을 막아주고 박테리아의 성장을 억제하는 것으로 알려져 있으며 여러 연구에서 식물추출물의 DPPH 라디칼 소거능은 폴리페놀 함량이 높을수록 우수하여
실험탐구 2 : 개똥쑥 추출물의 피부재생 세포의 재생 효과 탐구
양의 상관관계를 매우 높은 것으로 보고되었으며, 차를 비롯한 식물에 존재하는 일부 폴리페놀들 은 비타민 C나 E보다도 더 높은 항산화효과를 나타낸다고 알려졌다.
아스코르브산 (R2= 0.99701) 열수추출물 (R2= 0.99831)
주정추출물 (R2= 0.98654)
피부재생 세포의 재생 효과 탐구를 위한 페놀과 플라보노이드 함량 분석
추출물 함량 분석
실험탐구 3 : 개똥쑥 추출물을 이용한 발포형 입욕제 개발 가능성 탐구
발포형 입욕제의 경우 개발이 완료되었으며 학교 구성원을 대상으로 시험테스를 해보왔으며 응답에 대한 결과는 다음 표와 같다.
발포형 입욕제 압축 모습 제작된 발포형 구강청결제
추출물을 구연산에 입히는 모습 완성된 입욕제
총 20명의 인원을 대상으로 설문조사를 실시한 결과 위 표에 기입된 내용을 얻을 수 있었다. 대 부분의 인원들이 발포정의 사용이 간편하고, 휴대가 간편하다는 점을 높이 평가해주었으며, 또한 피부감촉 및 보습정도, 피부청결에도 긍정적 효과가 있는 평가를 받았다.
Ⅶ. 결론 및 제언
가. 개똥쑥은 피부 세포에 독성이 없으면서도 피부수렴, 미백, 항염, 창상 치유를 비롯한 효능 등 을 가진다.
나. 개똥쑥 열수추출물을 이용한 발포형 입욕제는 타 입욕제보다 높은 항산화 효과를 가지고 있 어 효과적으로 활성산소를 제거할 수 있으며, 외부의 산화적 스트레스에 대한 세포 손상에 대한 회복의 효과를 나타낼 수 있다.
다. 이 입욕제의 구연산은 물에 녹아 건강한 피부와 흡사한 환경인 pH 5.5의 약산성 조건을 유 지시켜 주어 피부의 자극을 주지 않는다. 그리고 간단한 정제 하나로 중탄산나트륨과 구연산의 반응으로 간단하게 탄산을 생성해 내며 그때 탄산가스가 피부에 부착되어 모공과 모세혈관을 확 장시켜 혈압을 낮추고 혈액순환을 개선하며 신진대사를 촉진시키는 효과가 있다.
라. 이 발포형 입욕제는 개똥쑥 추출물을 단순히 발포 입욕제에 섞은 것이 아닌 유동층 과립 건 조를 통해 구연산 입자 표면에 입혀, 입욕제 내에 함유할 수 있는 추출물 포화점보다 더 많은 양 의 추출물을 함유할 수 있게 제조하였다.
마. 또한 현대의 사회는 사회 활동의 영역이 넓어지고 여가시간이 늘어나면서 건강에도 많은 관 심이 생기게 되었다. 그 중 노폐물 배출, 피부탄력 증가, 피로회복 등을 배로 높여주는 효과가 있는 ‘입욕제’에 대한 관심도 증가하고 있으며, 판매율도 꾸준히 증가하고 있다. 또한, 우리나라 의 입욕제도 생산하는 회사가 늘어 국내와 해외에서 좋은 반응을 얻어내고 있다.
