Effects of Particle Characteristics and Antibacterial Persistence according to Storage Temperature of Natural Extracts

doi:10.22716/sckt.2022.10.3.020

All Issue

2022 Vol.10, Issue 3 Next Page

Research Article

Effects of Particle Characteristics and Antibacterial Persistence according to Storage Temperature of Natural Extracts 천연추출물의 보관 온도에 따른 입자 특성 및 항균 지속성에 미치는 영향: Jaehyun Kim¹ and Woonjung Kim²
김재현¹, 김운중²; ¹Master, Department of Cosmetic Science, University of Hannam
²Professor, Department of Chemistry, University of Hannam

¹한남대학교 코스메틱사이언스학과 석사
²한남대학교 화학과 교수

30 September 2022. pp. 1-13

PDF

Abstract

Cinnamon은 cinnamic aldehyde와 cinnamic acid가 주로 포함되어 있으며 벌레들이 싫어하는 특유의 향을 지닌 천연 항균물질로 주목을 받고 있다. 그러나 일반적으로 천연 보존제는 항균 지속력이 짧은 단점이 있어 유통기간이 짧은 제품 외에는 사용하기 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 에탄올과 증류수를 혼합한 추출 용매를 이용하여 침지, 열수 및 초음파 방법으로 계피를 추출하였으며 FE-SEM, DLS(Dynamic light scattering) 및 Zeta를 이용하여 입자의 형상, 크기분포 및 표면전위를 분석하였고, 그 결과값을 통하여 항균성과의 관계를 확인하였다. 본 연구결과, 3종류 추출법 중 침지와 열수는 FE-SEM 분석에 의해 거대한 응집형태를 나타내었고, 초음파추출의 경우는 구형 입자로 형성되어 있는 것을 확인하였다. 또한 DLS 분석결과, 모든 추출법에서 시간 경과에 따라 크기분포가 점점 증가하는 경향이 나타났고, 침지와 열수 추출법보다는 초음파추출법을 이용한 추출물에서 시간 경과에 따라 크기분포 변화가 더 적은 것을 확인하였다. Zeta 표면전위 값을 통하여, 초음파추출법을 이용한 추출물이 큰 응집물없이 잘 분산된 것을 확인하였고, 시간의 경과에 따라 전체적으로 항균력이 감소하는 경향을 보였지만, 그중에서 초음파추출법을 이용한 추출물의 항균력 감소 폭이 가장 적은 것을 확인하였다. GC-MS 분석결과, 침지와 열수 추출물보다 초음파 추출물에서 cinnamic aldehyde의 양이 더 많이 검출되었다. 특히 25°C 실온보관이 4°C 냉장 보관보다 큰 입자크기와 낮은 cinnamic aldehyde 함량을 나타내었다. 그에 따라 항균 지속성도 더 짧아지는 경향을 확인하였다.

Cinnamon mainly contains cinnamic aldehyde and cinnamic acid, and is in the attracting attention as a natural antibacterial material with a unique scent that insects hate. However, in general, natural preservatives have the disadvantage of having a short antibacterial sustainability, making it difficult to use other than products with short shelf life. In this study, the cinnamon was extracted by immersion, hot water, and ultrasonic method using extraction solvent mixed with ethanol and distilled water, and the shape, size distribution, and surface potential of the particles were analyzed using FE-SEM, dynamic light scattering (DLS) and Zeta, and the result was confirmed. As results of this study showed that among the three types of extraction methods, immersion and hydrothermal water showed a large agglomeration form by FE-SEM analysis, and that ultrasonic extraction was formed of spherical particles. In addition, as a result of DLS analysis, it was confirmed that the size distribution tended to increase over time in all extraction methods, resulting in less size distribution change over time in solutions extracted using ultrasonic extraction method rather than immersion and hydrothermal water extraction method. Through the Zeta surface potential value, it was confirmed that the extract using the ultrasonic extraction method was well dispersed without large aggregates, and the overall antibacterial force of the extract using the ultrasonic extraction method tended to decrease over time, but the reduction in antibacterial power was the smallest. As a result of GC-MS analysis, it was confirmed that more cinematic dehyde was detected in ultrasonic extracts more than in immersion and hydrothermal extracts. In particular, storage at room temperature at 25°C showed larger particle size and lower cinnamic aldehyde content than storage at 4°C. Accordingly, it was confirmed that the antibacterial persistence also tends to be shorter.

Keywords

Cinnamon

Cinnmon aldehyde

Antibacterial material

Ultrasonic methods

Size distribution

References

김민주, 김민서, 강성태, 김지연, "생강계피 복합물이 장내 유익균 증식 및 염증조절 기능에 미치는 영향", Journal of Applied Biological Chemistry, 제60권 제4호, pp.321-326, 2017.
김민정, 이명구, 이준행, 전열매, 유현준, "구강 바이오필름에 대한 피톤치드의 항균능력", 대한구강보건학회지, 제45권 제4호, pp.206-207, 2021.
김선기, 허강칠, "보존제 처리, 가열 및 동결에 의한 초유의 성분과 미생물의 변화", 한국축산학회지, 제42권 제5호, pp.659-668, 2000.
박정희, 김종필, 김진아, 서계원, 김은선, 서정미, "국내 유통 자외선 차단 기능성화장품 중 살균보존제 및 자외선차단성분 사용실태조사", 대한화장품학회지, 제43권 제4호, pp.381-390, 2017.
이학미, 이종삼, "진균류의 원형질막 단백질 변화에 미치는 식품보존제의 영향", 한국균학회지, 제26권 제4호, pp.551-561, 1998.
박나영, 정은주, 이신호, "키토산과 천연 항균제제를 함유한 보존제 첨가가 백설기 품질 특성에 미치는 영향", 한국키틴키토산학회지, 제18권 제2호, pp.105-110, 2013.
한지현, 서형석, 정진도, "식품가공부산물에서 항산화 활성을 가진 천연보존제의 개발", 한국폐기물자원순환학회지, 제37권 제6호, pp.411-418, 2020.
박나영, 정은주, 하종길, 이신호, "Chitosan, Adipic Acid, 식물유래 천연 항균 소재를 이용한 식품 보존제 개발", 한국키틴키토산학회지, 제17권 제4호, pp.210-215, 2012.
김진, 이창문, "계피오일을 함유한 키토산-EPA 나노입자의 항균활성", 한국키틴키토산학회지, 제20권 제1호, pp.46-50, 2015.https://doi.org/10.17642/jcc.20.1.7
방규호, 민병선, 이영하, "Cinnamaldehyde 유도체의 항진균 활성", 한국균학회지, 제26권 제4호, pp.525-530, 1998.
이태희, 문정호, 김인락, "계피의 부위별 Cinnamic Acid와 Cinnamic Aldehyde의 정량", 대한본초학회지, 제16권 제2호, pp.1-5, 2001.
박종희, 이유진, 박희준, "계피함유 제제의 Cinnamaldehyde 및 Cinnamic Acid의 안정성", 생약학회지, pp.53-55, 2006.
방소영, 한동수, 은창수, 김지은, 안상봉, 손주현, 전용철, 강정옥, "소화성 궤양 환자의 Helicobacter Pylori 항생제 내성률 변화", 대한소화기학회지, 제50권 제6호, pp.407-409, 2007.
김은영, 류미라, "식품유해균에 대한 홍국 추출물의 항균활성", 한국식품과학회지, 제40권 제1호, pp.76-81, 2008.
김재욱, "칸디다성 외음질염", Obstetrics & Gynecology Science, 제29권 제10호, pp.1338-1346, 1986.
이영남, 김주덕, "녹농균과 진균류의 생물학적 상호작용에 의한 Aflatoxin 류의 생성능과 성질 변화에 대한 연구", 한국균학회지, 제8권 제1호, pp.59-62, 1980.
김미진, 정택규, 홍인기, 윤경섭, "천연방부제로서 항균오일의 항균력 비교", 대한화장품학회지, 제32권 제2호, pp.99-103, 2006.
이지영, 이정노, 이강태, 이진국, "항균활성을 갖는 천연물 개발과 화장품 응용에 관한 연구", 대한화장품학회지, 제38권 제2호, pp.171-179, 2012.https://doi.org/10.15230/SCSK.2012.38.2.171
조춘구, 한창규, "천연 물질의 항균 효과", 대한화장품학회지, 제25권 제3호, pp.87-99, 1999.
남상해, 양민석, "산국 추출물의 항균력", 한국농화학회지, 제38권 제3호, pp.269-272, 1995.
이웅지, 비성윤, 남궁우, 이용화, "천연 약용식물 추출물의 여드름 원인균에 대한 항균 및 항염증 효과", 대한화장품학회지, 제36권 제1호, pp.57-63, 2010.
장대식, 남상해, 최상옥, 양민석, "Chrysanthernum속(屬) 식물의 항균성", 한국농화학회지, 제39권 제4호, pp.315-319, 1996.
노정은, 윤성란, 임애경, 김혜정, 허담, 김대익, "열수추출 및 효소처리에 따른 감귤 과피 추출물의 기능성성분 수득에 대한 연구", 한국식품조리과학회지, 제28권 제1호, pp.51-55, 2012.https://doi.org/10.9724/kfcs.2012.28.1.051
이승범, 박보라, 유봉호, "초음파 추출공정을 이용한 닥나무로부터 항산화성분의 추출공정 최적화", 공업화학회지, 제29권 제5호, pp.565-570, 2018.
최홍식, 권태완, "용매침지에 의하여 추출된 쌀알의 유지획분의 산화에 대하여", 한국식품과학회지, 제4권 제3호, pp.206-212, 1972.
D.-Y. Lee, Y.-W. Yi, W.-S. Kim, S.-H. Sim, P.-S. Kwon, and I.-H. Lee, "Anti-bacterial Activity and Standardization on Hwangryunhaedok-tang", Korean Journal of Clinical Laboratory Science, Vol. 51, No. 2, pp. 214-220, 2019.https://doi.org/10.15324/kjcls.2019.51.2.214
J. G. Yang, and J. H. Lee, "The Antibacterial Activity of Domestic Topical Antibiotics II", Journal of Korean Ophthalmological Society, Vol. 38, No. 2, pp. 207-213, 1988.
M.-O. Ko, H.-J. Kang, J.-H. Hwang, and K.-W. Yang, "Screening of the Antibacterial Effects by Ethanol Extracts from Natural Plant in Jeju Against Propionibacterium Acnes", Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea, Vol. 44, No. 1, pp. 59-66, 2018.

Information

Publisher :The Society of Convergence Knowledge
Publisher(Ko) :융복합지식학회
Journal Title :The Society of Convergence Knowledge Transactions
Journal Title(Ko) :융복합지식학회논문지
Volume : 10
No :3
Pages :1-13
DOI :https://doi.org/10.22716/sckt.2022.10.3.020

[1] 김민주, 김민서, 강성태, 김지연, "생강계피 복합물이 장내 유익균 증식 및 염증조절 기능에 미치는 영향", Journal of Applied Biological Chemistry, 제60권 제4호, pp.321-326, 2017.

[2] 김민정, 이명구, 이준행, 전열매, 유현준, "구강 바이오필름에 대한 피톤치드의 항균능력", 대한구강보건학회지, 제45권 제4호, pp.206-207, 2021.

[3] 김선기, 허강칠, "보존제 처리, 가열 및 동결에 의한 초유의 성분과 미생물의 변화", 한국축산학회지, 제42권 제5호, pp.659-668, 2000.

[4] 박정희, 김종필, 김진아, 서계원, 김은선, 서정미, "국내 유통 자외선 차단 기능성화장품 중 살균보존제 및 자외선차단성분 사용실태조사", 대한화장품학회지, 제43권 제4호, pp.381-390, 2017.

[5] 이학미, 이종삼, "진균류의 원형질막 단백질 변화에 미치는 식품보존제의 영향", 한국균학회지, 제26권 제4호, pp.551-561, 1998.

[6] 박나영, 정은주, 이신호, "키토산과 천연 항균제제를 함유한 보존제 첨가가 백설기 품질 특성에 미치는 영향", 한국키틴키토산학회지, 제18권 제2호, pp.105-110, 2013.

[7] 한지현, 서형석, 정진도, "식품가공부산물에서 항산화 활성을 가진 천연보존제의 개발", 한국폐기물자원순환학회지, 제37권 제6호, pp.411-418, 2020.

[8] 박나영, 정은주, 하종길, 이신호, "Chitosan, Adipic Acid, 식물유래 천연 항균 소재를 이용한 식품 보존제 개발", 한국키틴키토산학회지, 제17권 제4호, pp.210-215, 2012.

[9] 김진, 이창문, "계피오일을 함유한 키토산-EPA 나노입자의 항균활성", 한국키틴키토산학회지, 제20권 제1호, pp.46-50, 2015.https://doi.org/10.17642/jcc.20.1.7

[10] 방규호, 민병선, 이영하, "Cinnamaldehyde 유도체의 항진균 활성", 한국균학회지, 제26권 제4호, pp.525-530, 1998.

[11] 이태희, 문정호, 김인락, "계피의 부위별 Cinnamic Acid와 Cinnamic Aldehyde의 정량", 대한본초학회지, 제16권 제2호, pp.1-5, 2001.

[12] 박종희, 이유진, 박희준, "계피함유 제제의 Cinnamaldehyde 및 Cinnamic Acid의 안정성", 생약학회지, pp.53-55, 2006.

[13] 방소영, 한동수, 은창수, 김지은, 안상봉, 손주현, 전용철, 강정옥, "소화성 궤양 환자의 Helicobacter Pylori 항생제 내성률 변화", 대한소화기학회지, 제50권 제6호, pp.407-409, 2007.

[14] 김은영, 류미라, "식품유해균에 대한 홍국 추출물의 항균활성", 한국식품과학회지, 제40권 제1호, pp.76-81, 2008.

[15] 김재욱, "칸디다성 외음질염", Obstetrics & Gynecology Science, 제29권 제10호, pp.1338-1346, 1986.

[16] 이영남, 김주덕, "녹농균과 진균류의 생물학적 상호작용에 의한 Aflatoxin 류의 생성능과 성질 변화에 대한 연구", 한국균학회지, 제8권 제1호, pp.59-62, 1980.

[17] 김미진, 정택규, 홍인기, 윤경섭, "천연방부제로서 항균오일의 항균력 비교", 대한화장품학회지, 제32권 제2호, pp.99-103, 2006.

[18] 이지영, 이정노, 이강태, 이진국, "항균활성을 갖는 천연물 개발과 화장품 응용에 관한 연구", 대한화장품학회지, 제38권 제2호, pp.171-179, 2012.https://doi.org/10.15230/SCSK.2012.38.2.171

[19] 조춘구, 한창규, "천연 물질의 항균 효과", 대한화장품학회지, 제25권 제3호, pp.87-99, 1999.

[20] 남상해, 양민석, "산국 추출물의 항균력", 한국농화학회지, 제38권 제3호, pp.269-272, 1995.

[21] 이웅지, 비성윤, 남궁우, 이용화, "천연 약용식물 추출물의 여드름 원인균에 대한 항균 및 항염증 효과", 대한화장품학회지, 제36권 제1호, pp.57-63, 2010.

[22] 장대식, 남상해, 최상옥, 양민석, "Chrysanthernum속(屬) 식물의 항균성", 한국농화학회지, 제39권 제4호, pp.315-319, 1996.

[23] 노정은, 윤성란, 임애경, 김혜정, 허담, 김대익, "열수추출 및 효소처리에 따른 감귤 과피 추출물의 기능성성분 수득에 대한 연구", 한국식품조리과학회지, 제28권 제1호, pp.51-55, 2012.https://doi.org/10.9724/kfcs.2012.28.1.051

[24] 이승범, 박보라, 유봉호, "초음파 추출공정을 이용한 닥나무로부터 항산화성분의 추출공정 최적화", 공업화학회지, 제29권 제5호, pp.565-570, 2018.

[25] 최홍식, 권태완, "용매침지에 의하여 추출된 쌀알의 유지획분의 산화에 대하여", 한국식품과학회지, 제4권 제3호, pp.206-212, 1972.

[26] D.-Y. Lee, Y.-W. Yi, W.-S. Kim, S.-H. Sim, P.-S. Kwon, and I.-H. Lee, "Anti-bacterial Activity and Standardization on Hwangryunhaedok-tang", Korean Journal of Clinical Laboratory Science, Vol. 51, No. 2, pp. 214-220, 2019.https://doi.org/10.15324/kjcls.2019.51.2.214

[27] J. G. Yang, and J. H. Lee, "The Antibacterial Activity of Domestic Topical Antibiotics II", Journal of Korean Ophthalmological Society, Vol. 38, No. 2, pp. 207-213, 1988.

[28] M.-O. Ko, H.-J. Kang, J.-H. Hwang, and K.-W. Yang, "Screening of the Antibacterial Effects by Ethanol Extracts from Natural Plant in Jeju Against Propionibacterium Acnes", Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea, Vol. 44, No. 1, pp. 59-66, 2018.

The Society of Convergence Knowledge Transactions ISSN:2287-8920(Print) 융복합지식학회논문지

All Issue