화장품 소재로서 딜 추출물의 생리활성 평가

Evaluation of the Physiological Activity of Anethum graveolens L. (dill) Extract as a Cosmetic Material

莳萝提取物作为化妆品原料的生理活性评价

Article information

Asian J Beauty Cosmetol. 2025;23(1):47-56

Publication date (electronic) : 2025 January 21

doi : https://doi.org/10.20402/ajbc.2024.0089

Jung-Wook Kang ¹, In-Chul Lee ²^,

¹College of Fusion and Convergence, Seowon University, Cheongju-si, Chungcheongbuk-do, Korea

²Department of Cosmetic Science and Technology, Seowon University, Cheongju-si, Chungcheongbuk-do, Korea

강정욱¹, 이인철²^,

¹서원대학교 융복합대학, 충청북도 청주시, 한국

²서원대학교 바이오코스메틱학과, 충청북도 청주시, 한국

^*Corresponding author: In-Chul Lee, Department of cosmetic science and technology, Seowon University, 377-3, Musimseo-ro, Seowon-gu, Cheongju-si, Chungcheongbuk-do 28674, Korea. Tel.: +82 43 299 8680 Fax: +82 43 299 8683 Email: 5229418@hanmail.net

Received 2024 October 28; Revised 2024 December 19; Accepted 2025 January 17.

Abstract

목적

딜(dill)은 동아시아에서 유명한 약용식물로 에센셜 오일 추출을 통해 건강 증진에 사용되고 있다. 이에 본 연구는 Anethum graveolens L. (dill)의 에탄올 추출물이 피부에 미치는 생리활성 효과를 확인하였다.

방법

분쇄한 딜을 70% 에탄올로 24 h 동안 추출하였다. 추출물을 진공 펌프를 통해 여과한 후 농축 및 동결건조를 통해 제조하였다. 딜 에탄올 추출물의 피부 세포들을 이용하여 항산화, 항염, 멜라닌 함량 및 수분 공급 변화를 평가하였다.

결과

딜 추출물의 항산화 활성을 확인한 결과 라디칼 소거 활성이 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 딜 추출물의 NO 생성 억제 활성을 통해 항염 효능을 확인하였다. 또한, 추출물이 멜라닌 생성 저해 활성 및 히알루론산 발현 증가를 통해 유효성을 검증하였다.

결론

본 연구는 딜 추출물의 피부 생리 활성 특성을 유의하게 확인하였으며 화장품 및 식품 등의 소재로 활용 가능성이 있음을 시사하였다.

Trans Abstract

Purpose

Anethum graveolens L., commonly known as dill, is a popular herbal medicine in East Asia. Dill is reportedly a rich source of essential oils, vital for health. This study aimed to examine the effects of ethanol extracts of Anethum graveolens L. (dill), on the physiological activities on the skin.

Methods

After extracting ground dill with 70% ethanol for 24 hours, the extracts were filtered through a vacuum pump, concentrated using an evaporator and lyophilized. The dill ethanol extracts (DEE) evaluated the effects on antioxidants, cytotoxicity, anti-inflammatory, melanin content, and hydration effects in skin cell lines.

Results

Results of DPPH and ABTS assay indicated that DEE was observed to increase radical scavenging activities. Measurements of cytotoxicity of DEE indicated that DEE significantly inhibited nitric oxide production and melanin content. Also, DEE increased the hyaluronic acid production by approximately 18.75% compared with control.

Conclusion

Our research confirmed the effect of DEE on skin physiological properties and that it can be considered for developing functional foods or cosmetics.

Trans Abstract

目的

Anethum graveolens L.，俗称莳萝，是东亚流行的草药。据报道，莳萝是精油的丰富来源，对健康至关重要。本研究旨在探讨莳萝乙醇提取物对皮肤生理活动的影响。

方法

用70%乙醇提取磨碎的莳萝24 h后，通过真空泵过滤提取物，使用蒸发器浓缩并冻干。莳萝乙醇提取物(DEE)评估了其对皮肤细胞系的抗氧化剂、细胞毒性、抗炎、黑色素含量和水合作用的影响。

结果

DPPH和ABTS测定结果表明，观察到 DEE 增加自由基清除活性。DEE的细胞毒性测量表明，DEE显着抑制一氧化氮的产生和黑色素含量。此外，与对照相比，DEE使透明质酸的产量增加了约18.75%。

结论

我们的研究证实了DEE对皮肤生理特性的影响，可以考虑将其用于开发功能性食品或化妆品。

Keywords: Anethum graveolens L.; 딜 추출물; 생리활성; 항산화; 허브

Keywords: Anethum graveolens L.; Dill extract; Physiological activity; Antioxidant; Herbs

Keywords: Anethum graveolens L.; 莳萝提取物; 生理活性; 抗氧化剂; 草药

Introduction

사람의 피부는 최외각에 존재하여 외부의 다양한 요인들에 의해 생리학적 및 형태학적인 변화를 마주한다. 피부의 지속적인 자극은 염증, 노화, 산화 스트레스 및 색소 침착 등의 피부 문제를 유발하는 직접적인 원인이 된다(Bharadvaja et al., 2023). 특히 과도한 자유 라디칼의 형성으로 인해 피부 내 산화적 스트레스가 발생으로 인해 활성 산소의 증가는 피부 노화의 주요 원인으로 작용된다(Um & Ryu, 2022). 자외선 등에 노출되면 피부는 건조해지고 콜라겐, 엘라스틴 등의 활성이 감소하여 피부 기능의 장애가 발생한다. 멜라노사이트(melanocyte) 세포 수의 감소 및 멜라닌 생합성 과정에 관여하여 색소침착을 유도하여 피부 질환을 유발시킨다고 알려져 있다(Pillaiyar et al., 2018). 산화 스트레스 등으로 인해 자유 라디칼의 불균형은 면역체계의 방어 반응인 염증에도 관여하여 피부 구성 요소를 손상시킨다(Singh et al., 2004). 일산화질소(nitric oxide, NO)는 일산화질소 합성효소(inducible nitric oxide synthase, iNOS)에 의해 조절되는 자유 라디칼로 과도한 발현은 DNA 손상 등이 나타난다(Hong et al., 2020).

자외선 등의 스트레스로 인한 자유 라디칼의 손상을 보호하기 위한 물질은 glutathione reductase, glutathione peroxidase 등의 효소적 항산화제와 glutathione, tocopherol 등의 비효소적 항산화제등이 보고되었다(Zedan et al., 2015). 항산화제는 활성 산소를 제거하고 피부의 노화를 방지하여 색소 침착, 염증 개선 등의 효과가 나타난다고 보고되었다(Sies, 2015). 식물 유래 천연물들의 항산화 활성은 폴리페놀 성분을 중심으로 표피 장벽을 개선하여 피부 자극을 완화하고 광손상을 보호하여 색소침착을 억제 및 phospholipase, cyclooxygenase 등의 활성 억제를 통한 항염 효능 등이 확인되었다(Mandal et al., 2010; de Lima Cherubim et al., 2020; Zouboulis et al., 2019).

허브는 오래전부터 우리 주변에 유용한 모든 식물로 수천 년에 걸쳐 의식주에 널리 활용되었다. 천연향과 맛을 제공하고 인간의 정신적 육체적 건강을 증진하는 유익한 웰빙 식물이라는 뜻을 가진 허브는 맛과 향을 내는 향신용 식용 허브와 각종 질병을 치료하는 약용 허브로 나뉜다(Yoo et al., 2005). 국내에 자생하는 약용 허브는 약 1,000 여종이 있다고 보고되었으며 부위별 독특한 특징을 가지고 있어 향신료 및 기능성 식품 및 화장품의 주요 소재로 광범위하게 활용되고 있다(Kim, 2012). 허브 중 딜(Anethum graveolens)은 소회향이라고 하며 원산지는 지중해 연안 또는 북인도 지역에서 주로 재배된다(Sendijani et al., 2020). 산형화과(Umbeliferae)에 속하는 딜은 1년생 작물로 잎은 아스파라거스의 잎과 유사하게 생겼으며 키는 약 50-125 cm 정도 자라며 주로 식용으로 사용한다(Chahal et al., 2017). 잎과 씨앗에는 에센셜 오일 1-4% 정도 함유하며 주요 성분은 carvone, limonene, α-phellandrene 등이 함유되어 있으며 에센셜 오일을 이용하여 항균, 항산화, 항당뇨 효과 있다고 알려져 있다(Tian et al., 2011). 딜 식물에는 플라보노이드, 탄닌 등의 폴리페놀 계열의 물질뿐만 아니라 터페노이드 계열의 사포닌 등의 물질들이 존재한다고 보고되었다(Kaur et al., 2021). 딜에 대한 연구는 주로 오일을 이용한 생리활성을 검증하는 연구로 진행되고 있으나 추출물을 이용한 연구는 부족하다. 특히 화장품에서 천연향료로 주로 사용하는 것을 확장하여 유효성을 검증하여 기능성 소재로서의 가능성 검토가 필요하다. 본 연구에서는 딜을 이용하여 에탄올 추출방법으로 추출하고 항산화, 항염증, 멜라닌 억제, 히알루론산 증가 등의 피부 개선에 미치는 영향을 평가하여 새로운 화장품 소재로서의 가능성을 확인하였다.

Methods

1. 딜 추출물 제조

본 실험에서 사용된 딜은 충남 당진에서 재배된 것을 구입하여 사용하였다. 딜 전초를 세척 한 후 열풍건조를 통해 건조를 시킨 후 파쇄하여 사용하였다. 딜 추출물을 제조하기 위해 시료 중량의 10배 양의 70% 에탄올을 첨가하여 24 h 동안 실온에서 교반 하였으며, 1차 여과를 통해 상등액과 침전물은 분리하는 과정을 3회 동일하게 진행하여 수득하였다. 상등액은 여과지(Whatman No. 4, No. 5)를 이용해 진공펌프로 여과 후, rotary vacuum evaporator (N-1110; EYELA, Japan)를 이용하여 감압 농축하여 용액을 제거하였다. 그 후, 농축액을 동결 건조하여 powder 형태로 -20℃에서 보관하여 본 실험의 시료로 사용하였다.

2. DPPH 라디칼 소거능 측정

1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH)은 Blois의 방법을 변형하여 측정하였다(Blois, 1958). Immunoplate에 농도별 추출물을 30 μL씩 넣고 180 μM DPPH 180 μL와 혼합한 후 15 min간 암실에서 배양한 후 microplate reader를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 전자공여능은 시료 용액의 첨가군과 무첨가군의 흡광도 감소율로 나타내었다.

3. ABTS 라디칼 소거능 측정

2,2’-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) 라디칼 소거능은 Re 등의 방법을 변형하여 측정하였다(Re et al., 1999). 7 mM ABTS 5 mL와 140 mM, K2S2O8 88 μL를 섞어 암실에 14-16 h 반응시켰다. 이를 에탄올과 1:88 비율로 섞어 734 nm에서 흡광도 값이 0.7±0.002가 되도록 조절한 ABTS solution을 사용하였다. 시료 용액 150 μL와 ABTS solution 3 mL를 혼합하여 30 s간 vortex 한 후 3 min간 상온에서 반응시키고 734 nm에서 흡광도(Microplate leader, SPECTROstar Nano; BMG LABTECH, USA)를 측정하였다.

3. 세포 배양

본 실험에 사용된 대식세포(RAW 264.7)은 한국세포주은행(KCLB40071)에서 분양 받아 사용하였으며, Murine melanoma인 B16F10 세포와 human keratinocyte HaCaT 세포는 American Type Culture Collection (ATCC, USA)에서 분양 받아 사용하였다. 세포 배양 및 실험을 위해 DMEM 배지에 FBS는 10%, 100 U/mL penicillin/streptomycin은 1%의 비율로 조제하여 세포 배양 시 배지로 사용하였으며 배양 조건은 5% CO₂ incubator에서 37℃로 설정하였다.

4. MTT assay 측정

피부 세포 3종에 대한 세포 독성을 확인하기 위해 Carmichael의 방법을 이용하여 실험을 진행하였다(Carmichael et al., 1987). 세포를 일정하게 배양하기 위해 cell counting 후 96 well plate에 1×10⁴ cells/well을 분주하여 배양하였다. 추출물을 농도별로 처리하여 배양액과 함께 24 h 동안 배양한 후 2.5 mg/mL의 농도인 MTT 시약을 각 well에 40 μL씩 첨가하여 배양하였다. 이후 상등액을 모두 제거하고 DMSO 100 μL씩 첨가하여 shaking을 10 min간 진행한 뒤 microplate reader를 이용해 540 nm로 흡광도를 설정하여 측정하였다.

5. NO 생성 저해 활성

NO 생성 저해 활성은 RAW 264.7 세포를 이용하여 Green 등의 방법을 통해 실험을 진행하였다(Green et al., 1982). 6 well plate에 RAW 264.7 세포를 1×10⁴ cells/well의 농도로 분주하여 24 h 동안 배양한 후 각 well이 10 μg/mL의 LPS 농도를 가지도록 배양액 내에 처리하였다. LPS 처리 2 h 후 희석된 시료들을 100 μg/mL 농도로 처리하여 18 h 배양한 뒤 96 well plate에 배양액 100 μL와 griess 시약 100 μL를 혼합하여 10 min간 반응시킨다. 그 후, microplate reader (SPECTROstar Nano; BMG LABTECH, USA)를 이용해 흡광도 540 nm에서 측정을 진행하였다.

6. 멜라닌 생합성 저해능 측정

멜라닌 생성량 측정은 B16F10 세포를 100 mm tissue culture plate에 1×10⁶ cells/well로 분주하여 24 h 동안 배양해 준 후, 자극제인 α-MSH를 1 μg/mL 농도로 2 h 처리하였다. 그 후 시료를 농도별로 희석하여 접종한 다음 24 h 동안 배양하였다. α-MSH는 단독 처리군 및 시료 구간에 처리하였으며, α-MSH를 처리하지 않은 구간은 무처리군으로 나타내었다. 배양이 완료된 plate를 PBS로 2회 세척해준 뒤, lysis buffer (67 mM sodium phosphatebuffer, 1% triton X-100, 0.1 mM phenylmethyl sulfonyfluoride) 80 μL를 첨가하고 pellet을 수집하여 13,000 rpm에서 20 min간 원심분리하였다. 상층액을 수거한 후 bovine serum albumin kit을 이용해 단백질량을 측정하여 standard curve로 사용했으며, 원심분리 후 얻은 pellet에 10% DMSO가 포함된 1 N NaOH 용액을 첨가하여 용해시켰다. 용해가 완료된 후 90℃에서 1 h 반응시킨 용액을 ELISA reader(SPECTRO star Nano; BMG LABTECH)를 이용하여 405 nm에서 흡광도를 측정하였다.

7. Hyaluronic acid (HA) 생성량 측정

HaCaT 세포를 1.5×10⁴ cells/well씩 분주한 후, 세포 배양조건에서 배양하였다. 24 h 후, 배양액을 버리고 PBS로 세척한 다음 FBS를 함유하지 않은 DMEM 배지를 사용하여 세포를 기아상태로 만들어주었다. 시료를 독성이 없는 농도로 처리하여 24 h 배양한 후 HA Elisa kit (Quantikine ELISA Hyaluronan Immunoassay; R&D system, USA)를 이용하여 제조사에서 제공한 방법으로 처리하였다. 최종 HA의 양은 일정 단백질 당 HA의 양으로 환산하여 음성대조군과 비교하였다.

8. 통계분석

모든 실험 결과는 3회 이상 반복 실시한 데이터를 분석하였으며, 각 항목의 평균치±표준편차(standard division, S.D.)를 표기하였다. 결과의 유의성 검증을 위해 IBM SPSS Statistics (23, IBM Corp., USA)을 사용하여 t-test (*p<0.05)를 실시하여 유의성을 검정하였다.

Results and Discussion

1. 총 폴리페놀 함량

천연물에서 폴리페놀은 피부의 내인성 항산화 시스템을 향상시켜 피부 질환을 예방하는 것으로 보고되었다(Yan et al., 2020). 폴리페놀이 피부 문제를 완화하기 위해 phenolic hydroxyl (OH)기가 단백질에 결함하거나, alkyl radical이 연쇄반응을 통해 라디칼을 제거하는 등의 대상 경로에 간섭하는 작용을 통해 산화를 억제시키는 능력이 알려져 있다(Bharadvaja et al., 2023; Lee et al., 2006). 허브 종류 중 하나인 딜을 이용하여 에탄올 추출물을 통해 제조된 딜 추출물에 존재하는 폴리페놀 함량을 tannic acid을 기준물질로 하여 측정하였다. 그 결과(Table 1), 총 폴리페놀 함량은 326.63±0.82 mg TAE/100 g으로 나타났다. 선행 연구를 통해 다른 종류의 허브 추출물의 폴리페놀 함량은 로즈마리 추출물이 126.69±2.62 mg TAE/100 g, 라벤더 추출물은 75.74±1.17 mg TAE/100 g 등으로 보고되었다(Chae et al., 2010). 허브의 품목, 생산지, 수확시기 등의 다양한 조건별 차이 등의 변수들이 있지만 다른 허브 들과 유사하게 폴리페놀 함량이 함유하고 있는 것을 확인하였다.

Table 1.

Total polyphenols contents of dill ethanol extracts

2. 라디칼 소거 활성

딜 추출물의 라디칼 소거 활성을 확인하기 위해 DPPH 및 ABTS⁺ 라디칼 소거능을 측정하였다. DPPH는 음이온 라디칼을 생성하고 ABTS⁺는 양이온 라디칼을 생성하는 차이를 가지고 있으며 반응물질과 기질의 결합 방법의 차이점이 알려져 있다(Kang et al., 2024). 딜 에탄올 추출물의 항산화 활성을 확인하고자 천연항산화제인 vitamin C를 대조군으로 하여 측정하였다. 딜 에탄올 추출물 DPPH 소거능을 확인한 결과, 농도가 증가할수록 라디칼 소거활성이 증가하였다. 특히 1000 μg/mL의 농도에서 약 90.69%의 활성을 확인하였으며 대조군으로 사용된 vitamin C와 유사한 소거활성을 나타내었다(Figure 1A). ABTS⁺ 라디칼 소거능을 확인한 결과 고 농도인 500 및 1000 μg/mL의 농도에 유의한 증가가 나타났으며 역시 대조군과 유산한 활성을 가진 것을 확인하였다(Figure 1B). Park & Ryu의 보고에 의하면 로즈마리, 파슬리, 차이브, 타임, 딜 추출물의 라디칼 소거 활성을 비교하였을 때 로즈마리가 가장 우수한 라디칼 소거 활성을 가지고 있으며 딜 추출물은 약 78.31%의 DPPH 라디칼 소거 활성, 약 82.31%의 ABTS 라디칼 소거활성을 가진 것으로 보고하였다(Park & Ryu, 2022). 특히 천연물 추출 시 에탄올 농도 변화에 따른 항산화 활성의 차이는 비타민나무 잎을 이용하여 40에서 100% 에탄올 농도별 추출물의 활성을 비교한 결과 모든 농도에서 라디칼 소거활성을 가지고 있으나 농도별 차이가 나타나는 것으로 보고되었다(Park & Joo, 2021). 선행 연구를 통해 딜 추출물의 항산화 효과가 다른 허브 추출물보다 활성이 우수하지는 않지만 천연항산화제로 알려진 vitamin C와 통계적으로 유의한 활성을 가진 것으로 확인되었다. 결국 딜 에탄올 추출물을 통해 라디칼 소거 활성을 확인하였으며 항산화 효능이 피부 생리활성에 관여하는 지 추가적으로 확인하였다.

Figure 1.

Antioxidant effects of dill ethanol extracts on (A) DPPH and (B) ABTS+ radical scavenging effects.

Bar indicates significantly different concentration from treated samples. ^*p<0.05 compared to vitamin C. Vit C, vitamin C; DEE, dill ethanol extracts.

3. 세포 독성능 평가

딜 에탄올 추출물의 피부 생리활성을 확인하고자 피부 세포 3종의 세포 독성능을 확인하였다. Murin leukemia에서 유래한 RAW 264.7 세포, mouse melanoma에서 유래한 B16F10 세포, human keratinocyte에서 유래한 HaCaT 세포 각각의 세포 생존율을 MTT assay로 관찰하였다. MTT는 미토콘드리아의 호흡연쇄 효소에 의한 환원 반응이 일어나 formazan을 형성하는 특징을 이용하여 살아있는 세포만 관찰되는 특징을 가진다(Kumar et al., 2018). 딜 추출물의 세포독성을 관찰한 결과, 500 μg/mL 이하의 농도에서 90% 이상의 세포 생존율을 확인하였다. B16F10 세포에서는 10 μg/mL 이하의 농도, HaCaT 세포에서는 1 μg/mL 이하의 농도에서 90% 이상의 세포 생존율을 확인하였다(Figure 2). 본 연구를 통해 피부 세포 3종의 세포독성능을 관찰하였으며 이후 피부 생리활성 관련 실험은 90% 이상의 생존율을 보인 농도 구간에서 진행하였다.

Figure 2.

Cytotoxicity of DEE on RAW 264.7, B16F10, and HaCaT cells.

Bar indicating significantly different concentration from treated samples. (A) RAW 264.7, (B) B16F10, (C) HaCaT cells were treated with various concentrations of DEE. After incubation, it was measured using the MTT assay. Con, control; DEE, dill ethanol extracts.

4. NO 생성 억제 활성

RAW 264.7 세포는 염증 방어 대식세포로 염증 자극 물질인 lipopolysaccharide (LPS)에 의해 활성화된다. 자극받은 세포는 ni tric oxide (NO) 등의 염증 인자의 활성을 유도하게 되며 조직 손상 등의 염증을 야기시킨다고 보고되었다(Peng et al., 2015). LPS로 자극된 RAW 264.7 대식세포에서 딜 추출물의 NO 발현 변화를 조사하여 항염증 효과를 평가하였다. 그 결과, 딜 추출물이 LPS 자극에 의해 증가된 대식세포의 NO 발현을 유의적으로 억제하는 것으로 확인하였다 (Figure 3). 양성 대조군으로 사용한 indomethacin 50 μg/mL의 농도에서 약 24.46%의 억제활성이 나타났으며, 딜 추출물은 500 μg/mL의 농도에서 19.65%의 생성억제능을 확인하였다. 라디칼 소거활성을 통한 항산화제는 염증성 질환의 발병을 억제할 수 있다고 보고되었다(Awah & Verla, 2010). 특히 Thymus leptobotrys 추출물이 다양한 용매를 이용하여 산화스트레스에 의한 항산화 및 항염 활성의 관련 연구가 보고되었다(Oubihi et al., 2020). 본 연구에서 천연 허브인 딜 에탄올 추출물은 항염증제인 indomethacin 보다 활성이 낮았으나 천연 소재로써 NO 생성 억제 효능을 확인하여 항염증 효능의 가능성을 확인하였다. 또한 추가적인 염증 인자 활성 확인을 통해 피부 염증에 관여하는 기전을 확립하고자 한다.

Figure 3.

Inhibitory effects of dill ethanol extracts on NO production in LPS-stimulated RAW 264.7 cells.

RAW 264.7 cells were cultured for one day in a six-well plate and treated with LPS (10 µg/mL) for 2 h. The cells were treated with DEE and indomethacin and measured 18 h later. Results are presented as the mean±standard deviation from three measurements. ^*p<0.05 compared to LPS alone. LPS, lipopolysaccharide; DEE, dill ethanol extracts; Indo, indomethacin.

5. 멜라닌 생성 저해 활성

멜라닌 세포에서 α-melanocyte-stimulating hormone (α-MSH)는 생체 내 세포 모델로 사용되는 자극원으로 α-MSH 자극에 의해 증가된 멜라닌의 감소가 피부의 색소 침착 치료에 주요한 전략이 된다(Park et al., 2023). 또한, 양성 대조군으로 사용한 kojic acid는 멜라닌 생성에 관여하는 티로시나아제 효소 활성 억제를 통해 멜라닌 생성을 억제하는 물질로 보고되었다(Chung & Hyun, 2020). 이에 본 연구는 α-MSH에 의해 증가된 멜라닌 생성 세포에 딜 추출물을 농도별로 처리하여 멜라닌 생성 저해 활성을 확인하였다. 딜 추출물의 농도별 처리 결과 α-MSH 자극받은 세포에서 최대 10 μg/mL의 농도에서 약 8.11%의 멜라닌 저해 활성을 나타냈다(Figure 4). Chahal et al. (2017)보고에 의하면 딜 추출물에 페놀성 화합물이 클로로젠산(chlorogenic acid) 등의 포함되어 있다고 보고되어 있어 항산화 활성 및 색소침착 등의 효과를 나타낸다고 보고되었다. 결국, 딜 에탄올 추출물이 멜라닌 세포 내 멜라닌 생성 활성에 관여하는 것을 확인하였으며 추후 추가적인 연구를 진행하여 피부 생리활성에 관여하는 성분을 규명하고자 한다.

Figure 4.

Effect of DEE on melanin content in B16F10 cells.

B16F10 cells were cultured for one day in a six-well plate and treated with α-MSH (100 nM). The cells were then treated with DEE and kojic acid. Kojic acid was used as the positive control. Results have been presented as the mean±standard deviation of three measurements. ^*p<0.05 compared to α-MSH alone. α-MSH, α-melanocyte-stimulating hormone; DEE, dill ethanol extracts.

6. HA 생성량

피부수분은 각질형성세포에 피부 장벽을 유지하는데 중요한 지표로 알려져 있다. 진피와 표피의 중요한 부위에 결합되어 있는 hyaluronic acid (HA)는 연결되어 잇는 수분에 의존하며 손실 시 피부 노화 등에 영향을 미친다(Bravo et al., 2022). 본 실험에서는 딜 추출물의 피부 수분과 장벽 개선에 관여하는 HA의 활성 변화를 확인하였다. 딜 추출물을 농도별 처리한 결과(Figure 5), 1 μg/mL의 농도에서 18.75%의 HA 생산 증가량을 확인하였다. 양성 대조군으로 사용한 retinoic acid 보다 증가량이 낮았지만 딜 추출물의 증가를 통해 피부 각질 세포 내 보습 인자인 HA 발현량에 영향을 미치는 것으로 나타내었다.

Figure 5.

Effect of DEE on HA production in HaCaT cells.

HaCaT cells were cultured in a six-well plate for one day. The cells were then treated with DEE and retinoic acid. Retinoic acid served as the positive control. Results have been presented as the mean±standard deviation of three measurements. ^*p<0.05 compared to control group. DEE, dill ethanol extracts.

Conclusion

딜은 전통적으로 다양한 부위의 에센셜 오일 추출을 통해 식품, 의약품 등에 사용되었던 약용식물이다. 이에 본 연구에서는 허브의 종류 중 하나인 딜을 이용하여 에탄올 추출물을 제조하고 인체 피부에 생리활성 평가를 통해 유효성을 확인하고자 실험을 진행하였다. 항산화 효과를 확인하고자 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성을 확인한 결과, 딜 에탄올 추출물은 농도가 증가할수록 라디칼 소거활성 증가를 확인하였다. 인체 피부의 생리활성을 평가하고자 RAW 264.7, B16F10, HaCaT 등의 세포들을 이용하여 세포 독성능을 평가하였다. 각각의 세포 생존율을 확인한 결과를 토대로 90% 이상의 세포 생존율을 가진 농도를 설정하였다. 항염증 활성을 확인하고자 딜 추출물의 NO 생성 억제 효능을 평가한 결과, 500 μg/mL의 농도에서 19.65%의 생성억제능을 확인하였다. 또한, 피부 미백 효능을 확인하고자 멜라닌 생성 억제 효능을 평가한 결과 α-MSH 자극받은 B16F10 세포에서 최대 10 μg/mL의 농도에서 약 8.11%의 멜라닌 저해 활성을 나타냈다. 피부 수분량을 확인하고자 각질형성세포의 HA 생성량을 확인한 결과, 1 μg/mL의 농도에서 18.75%의 HA 생산 증가량을 확인하였다. 딜 에탄올 추출물이 인체 피부와 관련되어 있는 항산화, 항염, 멜라닌 생성 억제, 보습 등의 생리활성에 효능을 가진 것을 확인하였으며, 이를 토대로 화장품 소재로서 기초자료로 활용이 가능한 것을 확인하였다. 화장품 소재로서 적용을 위해 추가적인 피부자극테스트 및 임상시험을 통해 안전성과 유효성을 규명하여 화장품 제형 적용 시 발생할 수 있는 안전성 등에 대한 부작용을 최소화하는 연구가 필요할 것으로 사료된다.

Notes

Acknowledgements

본 연구는 2024년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과입니다(2021RIS-001).

Author's contribution

JWK: Methodology, Formal analysis, Conceptualization, Validation, Funding Acquisition. Conceptualization, Methodology, Supervision, Validation, Writing-Original Draft, ICL: Writing-Review & Editing, Funding Acquisition, Project administration. All authors read and confirmed the final version of the manuscript.

Author details

Jung-Wook Kang (Professor), College of Fusion and Convergence, Seowon University, 377-3 Musimseo-ro, Seowon-gu, Cheongju, Chungcheongbuk-do 28674, Korea; In-Chul Lee (Professor), Department of Cosmetic Science and technology, Seowon University, 377-3, Musimseo-ro, Seowon-gu, Cheongju-si, Chungcheongbuk-do 28674, Korea.

References

Awah FM, Verla AW. Antioxidant activity, nitric oxide scavenging activity and phenolic contents of Ocimum gratissimum leaf extract. Journal of Medicinal Plants Research 4:2479–2487. 2010;

Bharadvaja N, Gautam S, Singh H. Natural polyphenols: a promising bioactive compounds for skin care and cosmetics. Molecular Biology Reports 50:1817–1828. 2023;

Blois MS. Antioxidant determinations by the use or a stable free radical. Nature 181:1199–1200. 1958;

Bravo B, Correia P, Goncalves Junior JE, Sant’anna B, Kerob D. Benefits of topical hyaluronic acid for skin quality and signs of skin aging: from literature review to clinical evidence. Dermatologic Therapy 35:15903. 2022;

Carmichael J, DeGraff WG, Gazdar AF, Minna JD, Mitchell JB. Evaluation of a tetrazolium-based semiautomated colorimetric assay: assessment of chemosensitivity testing. Cancer Research 47:936–942. 1987;

Chae IG, Kim HJ, Yu MH, Kim HI, Lee IS. Antioxidant and antibacterial activity of commercially available herbs in Korean markets. Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 39:1411–1417. 2010;

Chahal KK, Kumar A, Bhardwaj U, Kaur R. Chemistry and biological activities of Anethum graveolens L. (dill) essential oil: a review. Journal of pharmacognosy and phytochemistry 6:295–306. 2017;

Chung YC, Hyun CG. Inhibitory effects of pinostilbene hydrate on melanogenesis in B16F10 melanoma cells via ERK and p38 signaling pathways. International Journal of Molecular Science 21:4732. 2020;

de Lima Cherubim DJ, BuzanelloMartins CV, Oliveira Fariña L, da Silva de Lucca RA. Polyphenols as natural antioxidants in cosmetics applications. Journal of cosmetic dermatology 19:33–37. 2020;

Green LC, Wagner DA, Glogowski J, Skipper PL, Wishnok JS, Tannenbaum SR. Analysis of nitrate, nitrite, and [15N] nitrate in biological fluids. Analytical Biochemistry 126:131–138. 1982;

Hong S, Pangloli P, Perumal R, Cox S, Noronha LE, Dia VP, Smolensky D. A comparative study on phenolic content, antioxidant activity and anti-inflammatory capacity of aqueous and ethanolic extracts of sorghum in lipopolysaccharide-induced RAW 264.7 macrophages. Antioxidants 9:1297. 2020;

Kang JW, Hur JW, Yoo DH, Park MK, Cho HE, Lee IC. A study of the biological activity of Tillandsia ionantha extracts in LPSinduced RAW 2647 cells. Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 53:164–172. 2024;

Kaur V, Kaur R, Bhardwaj U. A review on dill essential oil and its chief compounds as natural biocide. Flavour and Fragrance Journal 36:412–431. 2021;

Kim R. A study on hydration effects of oriental herb extracts contained basic cream. Asian Journal Beauty and Cosmetology 10:399–404. 2012;

Kumar P, Nagarajan A, Uchil PD. Analysis of cell viability by the MTT assay. Cold Spring Harbor Protocol 6:469–471. 2018;

Lee YS, Joo EY, Kim NW. Polyphenol contents and antioxidant activity of Lepista nuda. Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 35:1309–1314. 2006;

Mandal SM, Chakraborty D, Dey S. Phenolic acids act as signaling molecules in plant-microbe symbioses. Plant Signaling & Behavior 5:359–368. 2010;

Oubihi A, Hosni H, Nounah I, Ettouil A, Harhar H, Alaoui K, Ouhssine M, Guessous Z. Phenolic content, antioxidant activity, anti-inflammatory potential, and acute toxicity study of Thymus leptobotrys Murb. extracts. Biochemistry Research International 18:8823209. 2020;

Park MG, Joo SY. Comparison of antioxidant activities of sea buckthorn (Hoppophae rhamnoirhamn) leaf extracts at different ethanol ratios. Korean Journal of Food Science and Technology 53:55–62. 2021;

Park SJ, Ryu MJ. Antioxidant and antimicrobial effect of rosemary, parsley, thyme, chive, and dill extracts. Asian Journal Beauty and Cosmetology 20:305–314. 2022;

Park S, Han N, Lee J, Lee JN, Ahn S, Bae S. Anti-melanogenic effects of Lilium lancifolium root extract via downregulation of PKA/CREB and MAPK/CREB signaling pathways in B16F10 cells. Plants 12:3666. 2023;

Peng XX, Zhang SH, Wang XL, Ye TJ, Li H, Yan XF, Wei L, Wu ZP, Hu J, Zou CP, Wang YH, Hu XD. Panax notoginseng flower saponins (PNFS) inhibit LPS-stimulated NO overproduction and iNOS gene overexpression via the suppression of TLR4-mediated MAPK/NF-kappa B signaling pathways in RAW 264.7 macrophages. Chinese Medicine 10:11. 2015;

Pillaiyar T, Namasivayam V, Manickam M, Jung SH. Inhibitors of melanogenesis: an updated review. Journal of Medicinal Chemistry 61:7395–7418. 2018;

Re R, Pellegrini N, Proteggente A, Yang APM, Rice-evans C. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radical Biology and Medicine 26:1231–1237. 1999;

Sendijani RZ, Kenari AA, Smiley AH. The effect of extract from dill Anethum Graveolens on the growth performance, body composition, immune system, and antioxidant system of rainbow trout. North American Journal of Aquaculture 82:119–131. 2020;

Sies H. oxidative stress: a concept in redox biology and medicine. Redox Biology 4:180–183. 2015;

Singh RP, Sharad S, Kapur S. Free radicals and oxidative stress in neurodegenerative diseases: relevance of dietary antioxidants. Journal Indian Academy of Clinical Medicine 5:218–225. 2004;

Tian J, Ban X, Zeng H, Huang B, He J, Wang Y. In vitro and in vivo activity of essential oil from dill (Anethum graveolens L.) against fungal spoilage of cherry tomatoes. Food Control 22:1992–1999. 2011;

Um TS, Ryu MJ. Antioxidant and elastase, tyrosinase, α-glucosidase inhibitory effects of five types of mint extracts. Asian Journal Beauty and Cosmetology 20:295–304. 2022;

Yan Z, Zhong Y, Duan Y, Chen Q, Li F. Antioxidant mechanism of tea polyphenols and its impact on health benefits. Animal Nutrition 6:115–123. 2020;

Yoo MY, Jung YJ, Yang JY. Antimicrobial activity of herb extracts. Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 34:1130–1135. 2005;

Zedan H, Abdel-Motaleb AA, Kassem NM, Hafeez HA, Hussein MR. Low glutathione peroxidase activity levels in patients with vitiligo. Journal of Cutaneous Medicine and Surgery 19:144–148. 2015;

Zouboulis CC, Ganceviciene R, Liakou AI, Theodoridis A, Elewa R, Makrantonaki E. Aesthetic aspects of skin aging, prevention, and local treatment. Clinics in Dermatology 37:365–372. 2019;

Article information Continued

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0), which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.