유근피 추출물의 Bacillus velezensis 발효 전후 피부 생리활성 변화 연구 = Cosmetic effects of Ulmus davidiana var. japonica root bark extracts fermented with Bacillus velezensis

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study evaluated the potential of Ulmus davidiana var. japonica root bark as a functional cosmetic ingredient by comparison with its extracts non-fermented (NFE) and fermented by Bacillus velezensis (FE). To address the limited stability and bioavailability of plant-derived extracts, fermentation was applied and biological activities were assessed at a consistent concentration of 0.5%. FE showed enhanced antioxidant properties, with a 0.996% increase in DPPH and a 0.352% increase in ABTS radical scavenging activity compared to NFE. In an inflammation model, FE inhibited nitric oxide production in LPS-stimulated Raw264.7 cells by 75.17%, versus 67.84% with NFE. Moisturizing activity was confirmed by a 2.13-fold increase in hyaluronic acid secretion in HaCaT keratinocytes. FE also exhibited significant photoprotective effects, improving cell viability under UVA and UVB exposure by 99.01% and 56.70%, respectively, in Hs68 fibroblasts. Whitening efficacy was demonstrated by 51.79% tyrosinase inhibition, 44.29% L-DOPA oxidation suppression, and 37.98% downregulation of tyrosinase mRNA. Additionally, FE reduced MMP-1 expression by 59.64% and enhanced procollagen type I synthesis by 3.03-fold in UVB-irradiated fibroblasts. These findings suggest that fermentation markedly improves the dermatological functionality of Ulmus davidiana, supporting its use as a multifunctional ingredient in cosmeceutical formulations.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 유근피 (Ulmus davidiana var. japonica) 뿌리 껍질 추출물의 기능성 화장품 원료로서의 잠재력을, 비추출 발효물 (NFE)과 Bacillus velezensis로 발효한 추출물 (FE)을 비교하여 평가하였다. 식물 유래 추출물의 낮은 안정성과 피부 흡수율을 보완하기 위해 발효 공정을 적용하였으며, 생물학적 활성은 0.5% 농도로 통일하여 평가하였다. 추출 발효물 (FE)은 비추출 발효물 (NFE) 대비 DPPH 라디칼 소거능은 0.996%, ABTS 라디칼 소거능은 0.352% 증가하여 항산화 활성이 향상됨을 보였다. 염증 모델에서, FE는 LPS로 자극한 Raw264.7 세포에서 질산염 (NO) 생성을 75.17% 억제하였고, NFE는 67.84% 억제하였다. 보습 활성은 HaCaT keratinocyte에서 히알루론산 분비량이 2.13배 증가함으로써 확인되었다. 또한 FE는 자외선 (UVA 및 UVB) 조사에 대해 세포생존율을 각각 99.01% 및 56.70%까지 향상시키며 광보호 효과를 나타냈다. 미백 효과는 Tyrosinase 억제 (51.79%), L-DOPA 산화 억제 (44.29%), Tyrosinase mRNA 발현 억제 (37.98%)로 확인되었다. 추가로, UVB 조사 섬유아세포에서 FE는 MMP-1 발현을 59.64% 감소시키고 Procollagen type I 합성을 3.03배 증가시켜 주름 개선 효과를 나타냈다. 이러한 결과는 발효 공정이 유근피의 피부 기능성을 현저히 증진시키며, 기능성 화장품 소재로서의 활용 가능성을 뒷받침할 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 표목차 ⅳ
• 그림목차 ⅴ
• 국문초록 ⅶ
• 제1장 서론 1
• 제1절 식물유래 추출물의 피부 기능성 및 한계 1
• 제2절 생물학적 접근으로서의 발효 기술 3
• 제3절 유근피의 생리활성과 연구 필요성 3
• 제4절 유근피 발효 연구의 필요성 4
• 제5절 연구의 목적 5
• 제2장 재료 및 방법. 6
• 제1절 시약 및 재료 6
• 제2절 유근피 열수 추출물 성분 분석 7
• 제3절 유근피 추출물 및 추출 발효물 제조 7
• 제4절 유근피 발효물의 생균수 측정 8
• 제5절 항산화 활성 평가 8
• 제6절 세포생존율 평가 9
• 제7절 항염 평가 9
• 제8절 보습 평가 9
• 제9절 자외선 손상 후 회복 평가 10
• 제10절 미백 평가 10
• 1. Tyrosinase 활성 억제 평가 11
• 2. L-DOPA 산화 억제 평가 11
• 3. 세포 내 Tyrosinase mRNA 발현 억제 평가 12
• 제11절 주름 평가 13
• 1. MMP-1 생성 억제 평가 13
• 2. PIP 생성 평가 13
• 제12절 HPLC 성분분석 13
• 1. 폴리페놀 분석 14
• 2. 유기산 분석 14
• 제13절 통계 15
• 제3장 결과 16
• 제1절 유근피 열수 추출물 성분 분석 결과 16
• 제2절 유근피 발효물의 생균수 측정 16
• 제3절 유근피 추출물과 추출발효물의 항산화 활성 비교 18
• 제4절 유근피 추출물과 추출발효물의 세포생존율 비교 20
• 제5절 유근피 추출 발효물의 염증 억제 효과 22
• 제6절 유근피 추출 발효물의 보습 효과 24
• 제7절 유근피 추출 발효물의 자외선 손상 후 회복 효과 26
• 제8절 유근피 추출 발효물의 미백 활성 효과 28
• 1. Tyrosinase 활성 억제 평가 28
• 2. L-DOPA 산화 억제 평가 28
• 3. 세포 내 Tyrosinase mRNA 발현 억제 평가 28
• 제9절 유근피 추출 발효물의 주름 개선 효과 31
• 1. MMP-1 생성 억제 평가 31
• 2. PIP 생성 평가 31
• 제10절 HPLC 성분분석 결과 34
• 제4장 고찰. 37
• 제5장 결론 45
• 참고문헌 47
• ABSTRACT 55