미백 기능성 화장품 소재 개발을 위한 Trichoderma atroviride SW-1 균사체 배양물의 생화학적 특성 :Biochemical properties of the mycelial culture broth of Trichoderma atroviride SW-1 for the development of whitening cosmeceutical materials

강동우

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자료유형: 학위논문

저자정보: 강동우 (경남과학기술대학교, 경남과학기술대학교 대학원)

지도교수: 갈상완

발행연도: 2021

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이용수220

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2021

Trichoderma viridescens SW-1 미백 기능성소재의 생화학적 특성

강동우 , 김판길 , 김삼웅 외 4명 생명과학회지 2021.07 학술저널

미백 기능성 화장품 소재 개발을 위한 Trichoderma atroviride SW-1 균사체 배양물의 생화학적 특성

강동우 제약공학과 2021.01 학위논문

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최근 기능성 화장품 시장의 증가와 더불어 안전성과 기능성을 가진 제품에 대한 소비자들의 요구가 증대됨에 따라 안전성, 기능성, 안정성을 가진 새로운 기능성 화장품 소재의 개발 필요성이 대두 되고 있다. 본 연구에서는 야생버섯에 자생하는 곰팡이들에 대하여 tyrosinase 저해 활성 및 항산화 활성에 대하여 우수한 기능성을 가지는 균주를 선발하였으며, 선발된 균주를 동정 후 T. atroviride SW-1 으로 명명 한 후 안전성, 기능성, 안정성에 관한 연구를 진행하였다. 배양 기간별 tyrosinase 저해 활성을 측정한 결과 3일차에서 가장 강한 활성을 나타내었으며, 3일차 배양 상등액을 이용하여 농도별 활성을 측정한 결과 상등액 5% 처리시 까지 90% 이상의 저해활성을 유지하는 것으로 확인 되었다. 상등액을 온도별 처리 후 저해율을 확인한 결과 tyrosinase 저해 활성이 유지되었으며 이에 따라 우수한 열 안정성을 확인 하였다. 세포 생존율 측정 결과 10% 상등액 처리시 까지 세포 독성이 나타나지 않았으며 세포에서의 멜라닌 함량 조사 결과 10% 상등액 처리시 세포내 39.63%, 세포외 22.36%의 저해율을 확인하였다. T.atroviride SW-1 배양 상등액에 의한 tyrosinase 유전자의 발현 조절은 전사단계에서는 나타나지 않았다. 또한 LC-MS 및 HPLC 분석을 통하여 상등액의 tyrosinase 저해 물질로 picolinic acid로 특정 하였으며 금속킬레이트제로 알려진 picolinic acid가 멜라닌 합성 초기단계에 필요한 구리이온을 킬레이트 시켜 저해 시키는 것으로 생각되어 진다. 일차 피부자극 시험 결과 무자극으로 판정되었으며 항균활성에서도 우수한 활성을 나타내었다. 최종적으로 T. atroviride SW-1 배양 상등액의 세포독성 및 일차피부자극 시험을 통해 안전성을 확보하였으며 항산화, 항균, 멜라닌 합성 저해 등의 기능성, 열처리 후 Tyrosinase 저해활성 확인을 통한 열 안정성을 확인 하였다. 상등액 중 미백성분 판별 및 정량화 하였으며, 이를 통해 화장품 원료로서의 가치를 확인하였다.

Recently, the functional cosmetics market and the increasing consumer demand for functional products have led to the development of new functional cosmetics materials having functionality and stability. In this study, in order to isolate fungal cultural broth to maintain excellent whitening agents, I collected fungi from wild areas, and then screened for tyrosinase inhibitory and antioxidant activities. I identified a fungus strain to maintain the excellent activities, and confirmed as Trichoderma atroviride via ITS sequencing, finally named as T. atroviride SW-1. The tyrosinase inhibitory activity according to the cultural times of T. atroviride SW-1 was shown by the strongest activity at the 3rd day. The 3rd cultural broth was maintained by the tyrosinase inhibitory activity upto 90% with 5% cultural broth, and exhibited by high thermostability. The cytotoxicity was not detected below 10% cultural broth amount. The accumulations of intra- and extra-cellular melanin were inhibited into 39.63 and 22.36% with 10% of the fluid, respectively.
The tyrosinase gene expression by the T. atroviride SW-1 cultural broth was not suppressed on the transcriptional level via RT-PCR. Therefore, it is assumed that tyrosinase is regulated by post-transcriptional level(s) such as translational suppression or tyrosine modification. Otherwise, LC-MS and HPLC analyses were done for characterization of tyrosinase inhibitory substance. The inhibitory substance was identified via the examination as picolinic acid. It is assumed that picolinic acid, known as a metal-chelating agent, inhibits the activity by chelating copper ions required in the early stages of melanin synthesis. The cultural broth was determined as non-irritating via primary skin irritation test, and maintained by high antibacterial activity.
In summary, the safety of T. atroviride SW-1 cultural broth was confirmed through cytotoxicity and primary skin irritation tests. The functional and physical properties were identified by high antioxidation, antibacterial activity, and melanin synthesis inhibition, as well as thermostability. Therefore, I suggest that the whitening substance identified from the cultural broth is a critical potential for application as a functional cosmetic ingredient.

#cosmeceutical #melanin #tyrosinase

목 차
I. 서론 --------------------------------------------------------- 1
II. 재료 및 방법 -------------------------------------------------- 7
1. 실험재료 및 기기 ------------------------------------------------ 7
2. 시료 채취 및 자생 곰팡이 순수 분리 --------------------------------- 8
3. 균주 선별 ----------------------------------------------------- 9
4. 선발 된 균주 동정 ----------------------------------------------- 10
5. T. atroviride SW-1 배양 기간별 tyrosinase 저해 효과 ------------------ 11
6. T. atroviride SW-1 농도별 tyrosinase 저해 효과 ---------------------- 12
7. T. atroviride SW-1 배양 상등액의 열안정성 분석 ----------------------- 12
8. 세포 배양 ----------------------------------------------------- 13
9. 세포 독성 검사 ------------------------------------------------- 13
10. 세포내 멜라닌 생성 억제 ---------------------------------------- 14
11. 세포외 멜라닌 생성 억제 ---------------------------------------- 14
12. T. atroviride SW-1 배양 상등액에 대한 전사 수준에서의 tyrosinase
유전자 발현 확인 -------------------------------------------------- 14
13. LC-MS 분석 ------------------------------------------------- 16
14. HPLC 분석 -------------------------------------------------- 16
15. 피부 자극 시험 ------------------------------------------------ 17
16. T. atroviride SW-1 배양 상등액의 항균 활성 ------------------------ 17
III. 결과 ------------------------------------------------------------- 19
1. 균주 선별 ----------------------------------------------------- 18
2. 선발 된 균주 동정 ---------------------------------------------- 22
3. T. atroviride SW-1 배양 기간별 tyrosinase 저해 효과 ------------------ 23
4. T. atroviride SW-1 농도별 tyrosinase 저해 효과 ---------------------- 24
5. T. atroviride SW-1 배양 상등액의 열안정성 분석 ---------------------- 25
6. 세포 독성 검사 ------------------------------------------------ 26
7. 세포내 멜라닌 생성 억제 ----------------------------------------- 28
8. 세포외 멜라닌 생성 억제 ----------------------------------------- 39
9. T. atroviride SW-1 배양 상등액에 대한 전사 수준에서의 tyrosinase
유전자 발현 확인 -------------------------------------------------- 31
10. LC-MS 분석 -------------------------------------------------- 32
11. HPLC 분석을 통한 T. atroviride SW-1 배양 상등액과 picolinic acid
동일성 판별 ------------------------------------------------------ 33
12. T. atrovirde SW-1 배양 상등액의 picolinic acid에 대한 HPLC 정량
분석 ----------------------------------------------------------- 34
13. Picolinic acid 와 arbutin의 tyrosinase 저해 활성 비교------------------ 36
14. 피부 자극 시험 ----------------------------------------------- 37
15. T. atroviride SW-1 배양 상등액의 항균 활성 ------------------------- 37
IV. 결론 ----------------------------------------------------------------------- 39
V. 참고문헌 -------------------------------------------------------------- 41

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