Antibacterial and Antioxidative Activities of Quercus acutissima Carruth Leaf Extracts and Isolation of Active Ingredients

In this study, the antibacterial activity, antioxidative effects, inhibitory effects on tyrosinase, inhibitory effects on elastase, and components of Quercus acutissima Carruth leaf extracts were investigated. MIC values of ethyl acetate fraction from Q. acutissima Carruth leaf on P. acnes, S. aureus, P. ovale, and E. coli were 0.13 %, 0.25 %, 0.13 % and 0.25 %, respectively. The results showed that the antibacterial activity of the ethyl acetate fraction was the highest in the S. aureus, P. acnes, and P. ovale. The free radical (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH) scavenging activity ($FSC_{50}$) of extract/fractions of Q. acutissima Carruth. leaf was in the order: 50 % ethanol extract (12.13 ${\mu}g/mL$) < ethyl acetate fraction (7.07 ${\mu}g/mL$) < deglycosylated flavonoid aglycone fraction (6.20 ${\mu}g/mL$). Reactive oxygen species (ROS) scavenging activities ($OSC_{50}$) of some Q. acutissima Carruth leaf extracts on ROS generated in $Fe^{3+}-EDTA/H_2O_2$ system were investigated using the luminol-dependent chemiluminescence assay. The order of ROS scavenging activity was 50 % ethanol extract ($OSC_{50}$, 1.81 ${\mu}g/mL$) < ethyl acetate fraction (1.70 ${\mu}g/mL$) < deglycosylated flavonoid aglycone fraction (0.70 ${\mu}g/mL$). Deglycosylated flavonoid aglycone fraction showed the most prominent scavenging activity. The protective effects of extract/fractions of Q. acutissima Carruth leaf on the rose-bengal sensitized photohemolysis of human erythrocytes were investigated. The Q. acutissima Carruth leaf extracts suppressed photohemolysis in a concentration dependent manner, particularly deglycosylated flavonoid aglycone fraction exhibited the most prominent celluar protective effect (${\tau}50$, 220.00 min at 25 ${\mu}g/mL$). Aglycone fractions obtained from the deglycosylation reaction of ethyl acetate fraction among the Q. acutissima Carruth leaf extracts, showed 3 bands (QA 1, QA2 and QA3) on TLC. TLC chromatogram of ethyl acetate fraction of Q. Carruth. leaf extract revealed 4 bands (QA 1 ${\sim}$ QA 4), Among them, kaempferol (QA 1), quercetin (QA 2), and gallic acid (QA 3) were identified. The inhibitory effect ($IC_{50}$) of aglycone fraction on tyrosinase was 65.7 ${\mu}g/mL$. The inhibitory effect ($IC_{50}$) of aglycone fraction on elastase was 24.50 ${\mu}g/mL$. These results indicate that extract/fractions of Q. acutissima Carruth. can functionized as antioxidants in biological systems, particularly skin exposed to UV radiation by scavenging $^1O_2$ and other ROS, and protect cellular membranes against ROS. Extract/fractions of Q. acutissima Corruth can be applicable to new functional cosmetics for antioxidant, antiaging, antibacterial activity.

상수리나무 잎 추출물의 항균 및 항산화 활성과 활성 물질 분리

본 연구에서는 상수리나무 잎 추출물의 피부 상재균에 대한 항균작용과 항산화, 성분 분석 및 tyrosinase, elastase 저해 효과에 관한 조사를 수행하였다. 피부 상재균에 대한 항균활성 측정결과, S. aureus, P. acnes, P. ovale, E. coli에 대한 ethyl acetate 분획의 MIC는 각각 0.13 %, 0.25 %, 0.13 %, 0.25 %로 나타났으며, S. aureus, P. acnes, P. ovale에서 큰 항균활성을 나타내었다. 추출물의 free radical (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH) 소거활성($FSC_{50}$) 은 50 % ethanol 추출물(12.13 ${\mu}g/mL$) < ethyl acetate 분획(7.07) < 당을 제거시킨 플라보노이드 aglycone 분획(6.20) 순으로 증가하였다. Luminol-의존성 화학발광법을 이용한 $Fe^{3+}-EDTA/H_2O_2$ 계에서 생성된 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)에 대한 상수리나무 잎 추출물의 총항산화능은 50 % ethanol 추출물($OSC_50$, 1.81 ${\mu}g/mL$) < ethyl acetate 분획(1.70) < aglycone 분획(0.70)순으로, aglycone 분획에서 가장 큰 활성을 나타내었다. 상수리나무 잎 추출물 에 대하여 rose-bengal로 증감된 사람 적혈구의 광용혈에 대한 억제 효과를 측정하였다. 상수리나무 잎 추출물의 경우 농도 의존적(1 ${\sim}$ 25 ${\mu}g/mL$)으로 광용혈을 억제하였다. 특히 당을 제거시킨 aglycone 분획은 25 ${\mu}g/mL$ 농도에서 $[\tau}50$ 이 220.00 min으로 매우 큰 세포보호 효과를 나타내었다. 상수리나무 잎 추출물 중 ethyl acetate 분획의 당 제거 반응 후 얻어진 aglycone 분획은 TLC에서 3개의 띠로 분리되었고 상수리나무 잎 추출물의 ethyl acetate 분획의 TLC 크로마토그램은 4개의 띠(QA 1 ${\sim}$ QA 4)로 분리되었으며, 그 중 QA 1은 kaempferol, QA 2는 quercetin, 그리고 QA 3는 gallic acid로 확인되었다. Aglycone 분획의 tyrosinase 저해활성(IC50)은 65.67 ${\mu}g/mL$이었고, elastase 저해활성($IC_{50}$)은 24.50 ${\mu}g/mL$이었다. 이상의 결과들은 상수리나무 잎 추출물이 $^1O_2$ 혹은 다른 ROS를 소광시키거나 소거함으로써 그리고 ROS에 대항하여 세포막을 보호함으로써 생체계, 특히 태양 자외선에 노출된 피부에서 항산화제로서 작용할 수 있음을 가리키며, 상수리나무 잎 성분 분석, aglycone 분획의 tyrosinase, elastase 저해활성 그리고 피부 상재균에 대한 항균작용으로부터 항산화, 항노화 및 항균성 화장품 소재로서의 응용 가능성을 확인하였다.