• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권9호
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• pp.1195-1208
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• 2022

Silver nanoparticles (AgNPs) have potential applications in medicine, photocatalysis, agriculture, and cosmetic fields due to their unique physicochemical properties and strong antimicrobial activity. Here, AgNPs were synthesized using actinobacterial SL19 strain, isolated from acidic forest soil in Poland, and confirmed by UV-vis and FTIR spectroscopy, TEM, and zeta potential analysis. The AgNPs were polydispersed, stable, spherical, and small, with an average size of 23 nm. The FTIR study revealed the presence of bonds characteristic of proteins that cover nanoparticles. These proteins were then studied by using liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) and identified with the highest similarity to hypothetical protein and porin with molecular masses equal to 41 and 38 kDa, respectively. Our AgNPs exhibited remarkable antibacterial activity against Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. The combined, synergistic action of these synthesized AgNPs with commercial antibiotics (ampicillin, kanamycin, streptomycin, and tetracycline) enabled dose reductions in both components and increased their antimicrobial efficacy, especially in the case of streptomycin and tetracycline. Furthermore, the in vitro activity of the AgNPs on human cancer cell lines (MCF-7, A375, A549, and HepG2) showed cancer-specific sensitivity, while the genotoxic activity was evaluated by Ames assay, which revealed a lack of mutagenicity on the part of nanoparticles in Salmonella Typhimurium TA98 strain. We also studied the impact of the AgNPs on the catalytic and photocatalytic degradation of methyl orange (MO). The decomposition of MO was observed by a decrease in intensity of absorbance within time. The results of our study proved the easy, fast, and efficient synthesis of AgNPs using acidophilic actinomycete SL19 strain and demonstrated the remarkable potential of these AgNPs as anticancer and antibacterial agents. However, the properties and activity of such particles can vary by biosynthesized batch.

• 생명과학회지
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• 제19권5호
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• pp.607-614
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• 2009

본 연구는 말똥성게에 대한 항 발암 효과와 항산화 효과에 대하여 조사하였다. 먼저 말똥성게 분획물의 항 발암 효과를 알아보기 위하여 핵산, 메탄올, 부탄올 및 물로 순차적으로 분획하여 각 분획별로 암세포에 대한 증식 억제효과와 암 예방 지표인 QR 유도 활성 효과를 측정하였다. 그 결과 4종의 모든 암세포주 HepG2, MCF-7, HT29 및 B16-F10에서 농도 의존적인 암세포 증식 억제 효과를 나타내었으며, 모두 HPMH층에서 가장 높은 암세포 성장 억제 효과를 나타내었다. 그러나 HepG2에서 측정한 QR 유도 활성 효과는 HPMB층에서 가장 높은 효과를 보였다. 또한 항산화 효과 중 ROS 제거활성 측정결과에서는 HPMH층이 가장 높게 나타났으며 13.00 ${\mu}g/ml$에서 50%의 ROS 제거활성 효과를 나타내어 positive control로 사용한 trolox와 비교하였을 때 거의 유사한 제거활성을 보였다. 그리고 $ONOO^-$ 제거활성 역시 HPMH층이 가장 높게 나타났으며, positive control과 비교하였을 때 penicillamine의 $IC_{50}$값인 5.51 ${\mu}g/ml$ 보다는 낮았으나 15.14 ${\mu}g/ml$의 $IC_{50}$값을 나타내어 다른 분획층에 비해서는 높은 항산화 효과를 확인할 수 있었다. 아질산염 제거활성 측정 결과에서도 HPMH층이 가장 높은 제거활성 효과를 나타내었으며 특히 pH가 낮을수록, 시료농도가 증가할수록 아질산염 제거활성 효과가 증가함을 알 수 있었다. 이상으로 항 발암효과 중 암세포에 대한 증식 억제효과는 HPMH층이 가장 높았고 QR 유도 활성 효과는 HPMB층에서 가장 높았으며 항산화 효과는 ROS, ONOO- 및 아질산염 제거활성에서 모두 HPMH층이 가장 높음을 알 수 있었다. 따라서 앞으로 HPMH층과 HPMB층에 대한 집중적인 연구가 요구되어지며 말똥성게를 이용하여 항암관련 기능성 식품과 식품 저장성과 안전성 향상을 위한 식품첨가제나 보존제등의 개발가능성과 그 효과도 기대할 수 있을 것으로 생각된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권1호
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• pp.61-74
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• 2023

The global increase in multidrug-resistant (MDR) bacteria has inspired researchers to develop new strategies to overcome this problem. In this study, 23 morphologically different, soil-isolated actinomycete cultures were screened for their antibacterial ability against MDR isolates of ESKAPE pathogens. Among them, isolate BOGE18 exhibited a broad antibacterial spectrum, so it was selected and identified based on cultural, morphological, physiological, and biochemical characteristics. Chemotaxonomic analysis was also performed together with nucleotide sequencing of the 16S rRNA gene, which showed this strain to have identity with Streptomyces lienomycini. The ethyl acetate extract of the cell-free filtrate (CFF) of strain BOGE18 was evaluated for its antibacterial spectrum, and the minimum inhibitory concentration (MIC) ranged from 62.5 to 250 ㎍/ml. The recorded results from the in vitro anti-biofilm microtiter assay and confocal laser scanning microscopy (CLSM) of sub-MIC concentrations revealed a significant reduction in biofilm formation in a concentration-dependent manner. The extract also displayed significant scavenging activity, reaching 91.61 ± 4.1% and 85.06 ± 3.14% of 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2'-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), respectively. A promising cytotoxic ability against breast (MCF-7) and hepatocellular (HePG2) cancer cell lines was obtained from the extract with IC₅₀ values of 47.15 ± 13.10 and 122.69 ± 9.12 ㎍/ml, respectively. Moreover, based on gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis, nine known compounds were detected in the BOGE18 extract, suggesting their contribution to the multitude of biological activities recorded in this study. Overall, Streptomyces lienomycini BOGE18-derived extract is a good candidate for use in a natural combating strategy to prevent bacterial infection, especially by MDR pathogens.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제11권4호
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• pp.550-556
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• 2004

신나무(Acer ginnala Max.) 껍질의 메탄올 추출물 및 분획물들의 Ames test를 이용한 항돌연변이원성 및 SRB assay에 의한 세포독성 효과를 규명하였다. 시료자체는 돌연변이원성이 없는 것으로 나타났다. MNNG ($0.4\;{\mu}g/plate$)에 대한 항돌연변이 효과에서 S. typhimurium TA100 균주에 대해 신나무 껍질 메탄올 추출물에서 시료농도 $200\;{\mu}L/plate$ 첨가시 $83.3\%$로 가장 높게 나타났다. 동일시료 농도에서 4NQO에 대하여서는 S. typhimurium TA98과 TA100 두 균주 모두에서 메탄올 추출물이 $80\%$이상의 높은 항돌연변이원성을 나타내었다. B(a)P에 대한 S. typhimurium TA98 균주에 대해 시료 $200\;{\mu}L/plate$ 첨가시 메탄올 추출물과 에틸아세테이트 분획물에서 각각 $88.3\%$와 $78.6\%$의 억제활성을 나타내었으며 Trp-P-1 ($0.15{\mu}g/plate$)에서는 S. typhimurium TA98과 TA100 두 균주 모두에서 메탄올 추출물이 $80\%$이상의 높은 억제활성을 나타냈다. 폐암 세포주 A549에 대한 암세포 성장 억제활성을 검토한 결과 메탄올 추출물과 에틸아세테이트 분획물에서 0.25 mg/mL의 낮은 시료 농도에서도 $54.9\%$와 $55.3\%$의 억제효과를 보여주었다. 위암 세포 AGS의 경우 시료농도 1 mg/mL 첨가시 대부분의 시료에서 $90\%$이상의 매우 강한 활성을 나타내었다. 유방암세포 MCF-7와 간암세포 Hep3B에서는 메탄올 추출물이 시료농도 1 mg/mL 첨가시 $80\%$ 이상의 높은 암세포 성장 억제 효과를 나타내었다.

• 한국해양바이오학회지
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• 제2권2호
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• pp.113-119
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• 2007

본 실험은 홍조 해조류의 하나인 우뭇가사리를 추출, 각 용매별로 분획하여 항균효과와 암세포 성장억제 및 QR 유도활성 효과 등의 생리활성을 연구하였다. 우뭇가사리의 각 분획물 GAMM, GAMH, GAMB 및 GAMA층을 단백질 식품 부패 원인균인 Serratia marcescens, Proteus mirabilis의 2종과 감염형 세균성 식중독 원인균인 Salmonella enteritidis, 부패균인 Bacillus subtilis, 식중독 원인균인 Starpylococcus aureus 등 총 5 가지 균종에 처리하여 항균력을 조사한 결과 GAMM층에서 높은 가장 높은 항균 활성 효과를 나타내었다. 또 4종의 인체 암세포주 HT-29, HepG2, MCF-7 및 B16F-10 세포주에 대한 암세포 증식 억제 실험을 한 결과 사용한 4종의 모든 암세포주에서 methanol 분획층인 GAMM에서 낮은 농도의 시료첨가에도 불구하고 괄목할 만한 높은 암세포 성장 억제효과를 나타내었다. 한편, 사용한 4가지 암세포주중 유일하게 quinone reductase를 가지고 있는 HepG2를 이용한 암예 방지표인 quinone reductase 효소 유도 활성 여부를 측정한 결과 분획물 첨가농도를 10, 20, 30 및 $40{\mu}g/mL$로 첨가하였을 때 GAMM의 첨가농도 $20{\mu}g/mL$에서 대조군에 비해 약 2배 이상의 높은 QR유도효과를 나타내었고 최종농도 $40{\mu}g/mL$에서는 2.5배의 암예방 QR 유도효과를 나타내었다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제38권10호
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• pp.1295-1301
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• 2009

본 연구는 더덕의 돌연변이원성, 항돌연변이원성, 세포독성, 항종양 효과를 조사하기 위해서 수행되었다. 더덕을 70% 에탄올로 추출하여 추출용매에 따라 핵산, 클로로포름, 에틸아세테이트, 부탄올과 물 층으로 분획하였다. Ames test assay, SRB assay와 sarcoma-180 세포를 이용한 항종양 실험을 실시하였다. Ames test 결과, 더덕 에탄올 추출물은 돌연변이원성을 나타내지 않았다. 더덕 에틸아세테이트분획물은(200 ${\mu}g$/plate) 4NQO에 대하여 S. Typhimurium TA98과 TA100에서 각각 72.1% 및 67.0%의 억제율을 나타내었으며, MNNG에 대한 S. Typhimurium TA100은 69.6%의 억제율을 나타내었다. 더덕 추출물 및 분획물의 암세포성장 억제효과를 살펴보기 위해 인간 자궁경부암세포(HeLa), 인간 간암세포(HepG2), 인간 유방암세포(MCF-7), 인간 폐암세포(A549) 및 인간 신장정상세포(293)를 사용하였다. 더덕 에틸아세테이트 분획물을 1 mg/mL의 농도로 처리하였을 때 각각 74.5%(HeLa), 70.7%(MCF-7) 및 80.3%(A549)의 가장 높은 억제활성을 나타내었다. 반면에 인간 정상 신장세포(293)에서는 2$\sim$31%의 세포독성을 나타내었다. In vivo에서 더덕 추출물 및 분획물의 항암 효과를 검토하기 위하여 Balb/c 마우스에 sarcoma-180 종양세포로 고형암을 유발시켰다. 그 결과 더덕 에틸아세테이트 분획물의 최고농도 50 mg/kg에서 56.4%의 고형암 성장 억제 효과를 나타내었고, 이는 다른 추출물 및 분획물 중에서 가장 높은 억제율이었다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제34권10호
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• pp.1509-1513
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• 2005

새로운 기능성 식품 소재를 개발하기 위하여 대두박으로 부터 HP-20 수지를 이용하여 식용조사포닌을 분리한 후 이들에 대한 항암 및 면역 활성을 조사하였다. 분리한 식용사포닌은 1,000 ${\mu}g/mL$의 농도에서 A-549, MCF-7 및 SW480과 같은 암세포주의 성장을 강하게 억제하였으며, 폐암세포주에 1000 ${\mu}g/mL$의 농도를 사포닌을 첨가였을 때 세포의 형태가 심하게 변화되었다. 사포닌은 생쥐의 비장으로부터 분리한 면역세포에 대하여 1 ${\mu}g/mL$의 농도까지 는 대조구에 비하여 그 증식을 유도하였으나 그 농도이상에서는 오히려 감소하는 경향을 보였다. 또한 대식세포주인 RAW 264.7에 사포닌의 처리 시 농도 의존적으로 NO의 함량이 높게 생성되었다.

• 생명과학회지
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• 제29권10호
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• pp.1062-1070
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• 2019

마늘(Allium sativum)의 주요 생리활성 성분들은 다양한 종류의 암에 대해 항암효과가 보고되고 있다. 본 연구에서는 활성추적분리방법(activity-guided purification)을 이용하여 마늘의 항암성분을 발굴하고자 하였다. 마늘 에탄올 추출물을 칼럼크로마토그래피로 얻은 각각의 분획물에 대해서 AGS세포의 증식 억제율을 검증하여 가장 효과가 좋은 분획물로부터 물질을 순수분리하여 구조를 동정한 결과 N-benzyl-N-methyldecan-1-amine (NBNMA)로 밝혀졌다. NBNMA의 암생장 억제효능을 검증하기 위해서 CT-26, AGS, HepG2, HCT-116, MCF7, B16F10 및 Sarcoma-180 세포에 대한 in vitro 효과와 CT-26 결장암 세포를 마우스에 이식한 다음 in vivo 효과를 조사하였다. NBNMA는 Bcl-2의 down-regulation과 Bad의 up-regulation을 유도하여 CT-26 세포의 세포사멸 촉진시켰다. 또한, NBNMA는 세포사멸의 외적 및 내적 경로에서 caspases 억제자인 caspase 3과 caspase 9의 활성을 약간 증가시켰다. CT-26세포를 이식한 쥐에 $19.13{\mu}M/kg$의 NBNMA를 21일 동안 경구투여한 결과 암종의 크기가 43% 감소하였다. NBNMA는 in vitro 및 in vivo에서 항암 효과를 나타내었는데, 이러한 결과는 마늘로부터 순수분리한 NBNMA가 대장암치료를 위한 항암제 후보물질로서 활용 가능성이 있을 것으로 기대된다.

• 한국약용작물학회지
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• 제10권2호
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• pp.132-138
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• 2002

본 실험은 돌연변이원성 억제작용을 검토하기 위하여 Ames test에서 양성반응을 나타내며, 물질 그 자체로서 돌연변이를 유발하는 직접 변이원물질로 MNNG와 4NQO 그리고 대사활성을 필요로 하는 간접 변이원 물질인 B(a)P를 사용하여 각각의 농도에 따른 돌연변이원성 억제효과를 검토하였다. 그 결과 직접 변이원으로 사용된 $MNNG(0.4{\mu}g/plate)$의 경우 S. typhimurium TA100 균주에서 시료농도 $100{\mu}g/plate$에서 메탄올 추출물이 89.3%로 가장 높은 억제효과가 나타났다. 또한, 핵산, 부탄올 분획물에서도 각각 75.53, 72.68%로 높은 억제효과를 보였다. $4NQO(0.15{\mu}g/plate)$에 대한 S. typhimurium TA98 균주에서 시료농도 $100{\mu}g/plate$에서 메탄올 추출물이 79.29%로 가장 높은 억제효과를 나타냈으며, TA100 균주의 경우에서는 핵산 분획물에서 79.49%로 가장 높은 억제효과를 나타내었다. 또한, $B(a)P(10{\mu}g/plate)$에서는 TA98, TA100 두 균주에서 모두, $75{\mu}g/plate$의 시료농도에서 메탄올 추출물이 75.38, 68.85%로 가장 높은 억제효과를 보였다. 암세포주(A549, Hep3B, MCF-7)에 대한 음나무 내피 추출물의 세포독성을 알아보기 위하여 실험한 결과 폐암세포주인 A549에서는 핵산 분획물$(1000{\mu}g/ml)$이 81.54%로 가장 높은 억제효과를 나타내었으며, 간암 세포주인 Hep3B에서도 핵산 분획물$(1000{\mu}g/ml)$이 78.57%로 가장 높은 억제효과를 나타냈다. 유방암 세포주인 MCF-7에서도 핵산 분획물$(1000{\mu}g/ml)$이 81.92%로 가장 높은 억제효과를 보였으며, 에칠아세테이트 분획물에서도 우수한 성장 저해효과를 나타냈다. 정상 간세포주인 293에 대한 시료농도에 따른 세포독성 효과를 보면 $1000{\mu}g/ml$ 시료 첨가시 암세포주에 대하여 대부분 50% 이상의 억제율을 보이는데 반해 293세포에 대해서는 25% 이하의 성장 저해효과를 보였다. 이는 암세포주에 대한 높은 억제효과에 비해 정상 세포주에 대해서는 비교적 낮은 독성효과를 나타냄을 알 수 있었다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제21권2호
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• pp.100-106
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• 2006

ER와 리포터 유전자인 $\beta$-galactosidase가 도입된 효모재조합검색시험법을 이용하여 파라벤류의 내분비계 장애작용을 검색하였다. 양성대조 시험물질로 앞의 시험법들과 동일하게 E2와 BPA를 설정하여 파라벤류의 에스트로젠성을 비교분석 하였다. E2의 경우 $10^{-9}M$에서 가장 활성이 높게 관찰되었고, BPA의 경우 $10^{-7}M$에서 에스트로젠성이 가장 높았다. 파라벤의 경우 이소프로필파라벤이 $10^{-9}M$에서 $10^{-3}M$까지 시험하였을 때, 농도 의존적으로 에스트로젠성이 증가하였으며, $10^{-9}M$의 경우 가장 강력한 에스트로젠성을 보였다. 또한 양성대조군인 E2와 비교하였을 때, $10^{-7}M$에서 $10^{-3}M$까지의 이소프로필파라벤은 오히려 E2보다 높은 내분비계 장애작용이 검색되었다. 이소프로필파라벤을 제외한 나머지 파라벤류의 경우 $10^{-4}M$과 $10^{-5}M$의 프로필파라벤과 $10^{-3}M$과 $10^{-4}M$의 에틸파라벤에서 에스트로젠성이 관찰되었다. 또한 MCF-7세포주는 사람의 유방암 세포이면서 $ER{\alpha}$가 존재하여 에스트로젠 또는 에스트로젠 유사물질이 ER와 반응하여 세포의 성장을 유도하게 된다. 이번 연구에서 파라벤의 시험 이전에 이미 내분비계 장애물질로 널리 알려진 BPA와 체내에 존재하는 강력한 에스트로젠이면서 BPA보다 활성이 1000배정도 높다고 알려진 E2를 양성대조군으로 설정하여 MCF-7세포의 성장을 관찰하였다. 72시간동안 BPA와 E2를 다양한 농도로 MCF-7세포에 노출한 후 DNA 양을 측정하였더니, E2의 경우 $10^{-9}M$에서 대조군보다 약 2.5배의 세포성장을 관찰할 수 있었으며, BPA의 경우 $10^{-8}M$에서 대조군 보다 약 2.2배의 세포성장을 관찰할 수 있었다. 에틸파라벤의 경우 $10^{-7}M$에서 $10^{-4}M$까지 농도 의존적으로 MCF-7세포의 성장을 증가시켰고, $10^{-4}M$이 대조군에 비해 세포성장이 약 2.2배에 달하여 양성대조군과 비슷하면서 높은 에스트로젠 유사반응을 보였다. 프로필파라벤, 부틸파라벤, 이소부틸파라벤과 이소프로필파라벤의 경우 $10^{-5}M$의 농도에서 2배 이상의 세포성장이 유도되었고, 이소프로필파라벤의 경우 RPE값이 약 104%에 이르는 등, 내분비계 장애작용이 검색되었다. 한편, 본 연구팀은 ER에 대한 파라벤의 시험관 내 상경적 결합력을 측정하기 위해 $ER{\alpha}$와 $ER{\beta}$ competition binding assay kit를 사용하여 시험하였다. 이 시험법은 E2와 비교하여 파라벤류의 $ER{\alpha}$와 $ER{\beta}$에 반응하는 시험물질의 RBA(relative binding affinities) 값을 측정하였다. 파라벤의 $ER{\alpha}$ 상경적 결합시험의 경우. E2의 $IC_{50}$의 값이 $4.29{\times}10^{-9}$이었고, 이소부틸파라벤의 경우 $4.5{\times}10^{-7}$에 달하여 RBA값이 0.952가 계산되었다. 이전 연구에 의해 밝혀진 BPA의 경우 RBA값이 0.333인데 반하여, 이소부틸파라벤은 약 3배가 높은 내분비계 장애작용이 검색되었다. 파라벤의 $ER{\beta}$ 상경적 결합시험의 경우. $ER{\alpha}$와 마찬가지로 이소부틸파라벤이 $1.94{\times}10^{-7}M$의 $IC_{50}$값을 가지면서 RBA값이 0.471이 계산되었다. 이것은 파라벤이 $ER{\alpha}$와 $\beta$모두와 결합을 할 수 있고 E2와 경쟁적으로 결합을 할 수 있으며 이는 내분비계를 방해할 수 있다는 것을 다시 한번 뒷받침 해주고 있다. 덧붙여 본 연구팀의 결과는 이소부틸파라벤의 경우 경쟁적으로 결합하는 능력 또한 내분비계교란물질로 잘 알려진 BPA만큼의 능력을 가지고 있는 것으로 나타났다. 결론적으로 in vitro적 방법으로 파라벤류들의 에스트로젠성을 측정한 결과 이미 보고된 연구와 비슷하게 화학 구조적으로 더 길거나 분지된 알킬기를 가지는 파라벤일수록 에스트로젠성이 더 강하게 나타났다. 따라서, 식품이나 화장품 등의 보존제로 사용되는 이 화학물질의 과다한 노출은 정상적인 내분비계에 큰 영향을 미칠 가능성이 있다고 판단된다.