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pISSN 1225-7117 eISSN 2288-8268

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Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 2020; 35(1): 89-94

Published online March 31, 2020 https://doi.org/10.7841/ksbbj.2020.35.1.89

Copyright © Korean Society for Biotechnology and Bioengineering.

구강 세균에 대한 항균효과를 갖는 식물자원 유래 에센셜오일의 스크리닝

Screening of Antibacterial Essential Oils from Plant Resources against Oral Bacteria

Jiyoung Choi, Hojin Myung, and Hee Jeong Chae*

School of Food & Pharmaceutical Engineering & Research Institute for Basic Science, Hoseo University, Asan 31499, Korea

Correspondence to:School of Food & Pharmaceutical Engineering & Research Institute for Basic Science, Hoseo University, Asan 31499, Korea Tel : +82-41-540-5642, Fax : +82-50-8090-5642 e-mail : hjchae@hoseo.edu

Received: January 3, 2020; Revised: January 14, 2020; Accepted: January 21, 2020

Antibacterial activities of various essential oils against E. coli and oral bacteria including S. mutans, L. casei, S. epidermidis and K. pneumoniae were examined. Clove oil was selected as a potential antimicrobial plant oil against oral bacteria, because it showed the lowest minimum inhibitory concentration (MIC). Additionally the stability of antibacterial activities of clove oil at different pHs, temperatures and UV-exposures condition were investigated. Clove oil showed the same MIC at a wide range of pH 3-9. and temperature of 4-75oC. It was found that the antibacterial activities maintained under UV irradiation for 72 hr-exposure. Consequently it was found that clove oil can be used as an antibacterial agent against several oral bacteria.

Keywords: clove oil, essential oil, minimum inhibitory concentration, oral bacteria, stability

세계적으로 성인의 60%에 해당되는 인구가 치아우식증 및 치주 질환 등의 구강 질환을 앓고 있는 것으로 알려져 있다 [1]. 구강은 외계와 직접적으로 통하고 있기 때문에 항상 미생물에 노출되어 있고 구강 환경은 세균이 증식하기 좋은 환경이기 때문에 많은 유해 세균이 정착하여 서식하고 있다. 치아우식증은 흔히 충치 (dental caries, 蟲齒)라고 불리우며, 구강 질환 중 가장 대표적인 질환이다. 감염성 질환의 하나인 충치는 음식물, 타액, 치석 내 세균의 상호 작용으로 유발되며, 치아의 경조직이 침식되어 결손이 일어나게 한다[2]. 충치는 당의 함량이 높은 음료류와 인스턴트 가공식품의 섭취가 늘고, 서구화된 식생활 등으로 발병률이 높아지고 있는 실정이다.

구강 미생물이 일으키는 구강 질환을 예방하기 위하여 물리적인 방법인 양치질, 치실, 치간 칫솔 등 다양한 방법이 사용되거나 의약외품인 구강청결제와 같은 화학적 방법이 사용되고 있다. 구강청결제는 입안의 청량감을 제공함과 동시에 구강 내 구취나 염증을 유발하는 미생물을 사멸함으로써 구취의 원인을 제거할 수 있어 구강보조용품으로 많이 사용되고 있다. 현재 구강청결제에 많이 이용되는 항균 물질로는 불소 (fluorine), 염화세틸피리디늄 (cetylpyridinium chloride), 클로르헥시딘 (chlorhexidine), 트리클로산(triclosan) 등이 있다 [3]. 이러한 항균 물질은 모두 화학 제제이며 혀의 착색, 치아 변색, 점막 자극 과민증 등의 부작용이 보고되고 있어 이를 대체할 천연물의 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있다.

구강 미생물은 충치의 대표 원인균으로 널리 알려진 Streptococcus mutansLactobacillus casei가 있으며, 구강 인두와 피부에 상주하며 화농성 염증을 유발하는 Staphylococcus epidermidis [4], 휘발성 황화합물을 생성하여 구취를 유발하는 Klebsiella pneumoniae 등이 있다 [5].

식물의 꽃, 잎, 줄기, 뿌리 등으로부터 추출하여 얻는 휘발성 유기물질을 에센셜 오일(essential oil) 또는 식물 정유라고 한다. 식물의 종류 및 부위에 따라 특유의 향기를 갖고 여러 가지 생리적인 기능을 갖는다 [6]. 에센셜 오일은 에스테르 (ester), 케톤 (ketone), 알데하이드 (aldehyde), 알코올 (alcohol) 등으로 구성되어 있으며, 구성물질은 테르펜 (terpene)계 물질이다 [7]. 구성물질에 따라 항균 [8], 항진균 [9], 항염, 항산화 [10] 등의 다양한 효능들이 보고되고 있다. 또한 에센셜 오일을 구강에 투여할 경우 구강 편평암 세포의 증식 억제효과를 갖는다는 연구가 보고된 바 있으며 [7], 에센셜 오일이 함유된 구강 함수용액을 사용할 경우 연쇄상구균 및 연쇄상뮤턴스균을 유의적으로 감소시키고 [11], 구취도 유의적으로 감소시킨다는 보고가 있다 [12]. 항산화, 항균 등의 생리활성이 높은 에센셜 오일은 식품뿐만 아니라 화장품, 제약, 위생용품, 의약외품 산업에서 그 활용도가 높아지고 있다.

따라서 본 연구에서는 Streptococcus mutans, Staphylococcus epidermidis, Lactobacillus casei, Klebsiella pneumoniae 등 구강 질환 관련 세균과 위생 지표균인 Escherichia coli에 대한 항균 활성을 갖고 있는 에센셜 오일을 선발하고자 하였고 이중 활성이 높은 에센셜 오일에 대한 효능 안정성을 평가하여 구강 등 항균 소재로서의 응용 및 활용 가능성을 확인하고자 하였다.

2.1. 재료 및 시약

본 실험에서 사용한 에센셜 오일 17종은 자몽 (grapefruit), 라벤더 (lavender), 라임 (lime), 레몬 (lemon), 레몬글라스 (lemongrass), 로즈마리 (rosemary), 만다린 (mandarin), 미르 (myrrh), 바질 (basil), 베르가못 (bergamot), 당귤 (sweet orange), 스피어민트 (spearmint), 시나몬 (cinnamon), 제라늄 (geranium), 클로브 (clove), 파인 (pine), 페퍼민트 (peppermint)의 에센셜 오일이었으며, 영국 Kerfoot사 (North Yorkshire, UK)의 제품을 사용하였다. 에센셜 오일 가용화 시 사용한 Tween 20 (polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate)과 Tween 80 (polyoxyethylene (20) sorbitan monooleate)은 Sigma사 (MO, USA)의 제품을 사용하였다. 시료의 희석용 용매로 Sigma사 (MO, USA)의 dimethyl sulfoxide (DMSO)를 사용하고, 그 밖의 시약은 1급 이상의 것을 사용하였다.

2.2. 사용 균주 및 배양 조건

구강 세균에 대한 에센셜 오일의 항균 활성을 확인하기 위하여 한국생물자원센터 (KCTC)에서 5종의 균주 (Streptococcus mutans KCTC 3065, Staphylococcus epidermidis KCTC 1917, Lactobacillus casei KCTC 3109, Klebsiella pneumoniae KCTC 2208, Escherichia coli KCTC 2441)를 분양받아 사용하였다. 분양받은 동결보존 균주를 액체 배양하여 균을 활성화시켰으며, 2번의 계대배양 후 실험에 사용하였다. Streptococcus mutansLactobacillus casei 배양용 배지로 Brain Heart Infusion과 Lactobacilli MRS Broth (Becton Dickinson, MD, USA)를 각각 사용하였고, 그 외의 균주는 Nurient Broth (Becton Dickinson, MD, USA)를 사용하였으며, 37℃에서 48 hr 동안 균을 배양하였다.

2.3. 에센셜 오일 가용화

에센셜 오일 100 μL에 Tween 20과 Tween 80을 각각 50 μL씩 첨가하여 혼합하였다. Vortex mixer를 이용하여 vortexing한 후 증류수 800 μL를 주입하여 최종 농도가 100 μL/mL(v/v)가 되도록 제조하였다.

2.4. 항균 활성 분석

Paper disc method를 이용하여 1차 항균 활성 분석을 하였다. 계대배양한 고체 배지에서 각 균주를 1 백금이씩 취하고 멸균 생리식염수와 혼합시켜 균 현탁액을 제조하였다. 균 현탁액 1 mL씩 페트리 디쉬에 주입한 후 각각의 배지와 한천을 이용하여 배지를 제조하였다. 주입 평판법으로 제조한 배지에 8 mm paper disc를 놓고 마이크로 피펫을 사용하여 에센셜 오일을 20 μL씩 분주하였으며, 37oC에서 24 hr 동안 배양하여 저해환을 관찰하였다.

Paper disc method를 통해 1차 스크리닝된 소재의 최소저해 농도 (minimum inhibitory concentration, MIC)를 분석하였다. Syringe filter (0.45 μm × 25 mm)를 이용하여 가용화시킨 에센셜 오일을 여과 멸균한 다음 각각 50 μL씩 96 well plate에 분주하였다. 1 × 105~106 CFU/mL로 균수를 조정한 균 현탁액을 Well 당 50 μL씩 가한 후 150 μL의 액체 배지를 주입하여 24 hr 동안 배양하였다. 3 hr 간격으로 620 nm에서 microplate reader (VERSAmax, Molecular Device, USA)를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 최소저해농도는 배양하는 동안 흡광도의 변화가 없는 농도로 결정하였다.

2.5. 효능 안정성 평가

pH에 대한 효능 안정성 평가는 가용화시킨 에센셜 오일을 각각 pH 3, pH 5, pH 7 및 pH 9로 조절하여 3 hr 동안 노출시킨 다음 pH의 변화에 따른 MIC를 측정하여 효능 안정성을 평가하였으며, pH 조절은 1 N HCl과 1 N NaOH 수용액을 사용하였다.

온도에 대한 안정성 평가는 가용화시킨 클로브 오일을 4oC, 25oC, 50oC 및 75oC에서 30 min 동안 노출시킨 다음 MIC를 측정하여 효능 안정성을 평가하였다. 자외선에 대한 안정성 평가는 가용화시킨 자외선 조사환경에서 클로브 오일을 3일간 노출시키고 24 hr 간격으로 샘플링하여 MIC를 측정해 자외선 조사에 따른 효능 안정성을 평가하였다. UV lamp (119.9 × 2.6 cm, 253.7 nm, 36 W, Philips, Netherlands)를 자외선 광원으로 사용하였고, 시료는 광원으로부터 60 cm 정도 떨어진 상태로 자외선을 조사하여 노출시켰다. 24 hr 간격으로 채취한 시료는 알루미늄 호일을 이용하여 감싸서 보관하였다.

3.1. 구강 세균에 대한 항균 소재의 탐색

17종 에센셜 오일의 항균 활성을 확인하기 위하여 4종의 구강 세균 (Streptococcus mutans, Lactobacillus casei, Staphylococcus epidermidisKlebsiella pneumoniae)과 E. coli를 사용하였고 paper disc method를 이용하여 실험하였다. S. mutans, L. caseiS. epidermidis는 그람 양성균이며, K. pneumoniaeE. coli는 그람 음성균이다. 8 mm paper disc를 미리 제조한 평판 배지 위에 놓고 에센셜 오일을 20 μL씩 분주하여 37oC에서 24 hr 동안 배양한 후 저해환의 크기를 측정한 결과는 Table 1과 같다.

Table 1 . Antibacterial activities of essential oils against oral bacteria and E. coli using paper disc method

Essential oilScientific nameUsed partZone of inhibition (mm)
S. mutansL. caseiS. epidermidisK. pneumoniaeE. coli
GrapefruitCitrus grandisPeel121021-15
LavenderLavandula angustifolia P. MillerFlower11-221112
LimeCitrus aurantifoliaPeel--13--
LemonCitrus limonum (L.) Burm.Peel--13--
LemongrassCymbopogon citratesLeaf2017251312
RosemaryRosmarinus officinalis L.Leaf--12--
MandarinCitrus nobilisPeel--1612-
MyrrhCommiphora myrrhaResin---13-
BasilOcimum basilicumLeaf-14211512
BergamotCitrus aurantium bergamiaPeel1717201113
Sweet orangeCitrus sinensisPeel11-19-12
SpearmintMentha viridisLeaf1410201812
CinnamonCinnamomum zeylanicumBark1522231517
GeraniumPelargonium graveolensFlower--16-10
CloveSyzygium aromaticumBud2023281517
PinePinus sylvestris L.Leaf1113211416
PeppermintMentha piperitatLeaf11-181110

그람 양성균인 S. mutans를 접종한 평판 배지에 클로브 (clove), 레몬글라스 (lemongrass) 오일을 첨가한 경우 저해환의 크기가 각각 20 mm로 가장 큰 저해 활성을 보였으며, 베르가못 (bergamot) 과 시나몬 (cinnamon) 오일의 경우 저해환의 크기가 각각 17 mm와 15 mm으로 나타났다. 그람 양성균인 L. casei의 경우 클로브 오일과 시나몬 오일의 경우는 각각 23 mm와 22 mm의 저해환을 나타냈다. 지의류 추출물이 S. mutansL. casei에 대하여 균 증식 억제력이 각각 15 mm에서 29 mm 사이의 값을 나타냈다고 보고된 바 있으며 [13], 본 연구에서의 결과와 유사한 결과라고 판단된다.

그람 양성균인 S. epidermidis의 경우 미르 (myrrh) 오일을 제외한 모든 에센셜 오일에서 저해 활성을 나타났으며, 이중 클로브 오일과 레몬글라스 오일의 경우 저해환의 크기가 각각 28 mm과 25 mm로 저해 활성이 비교적 큰 것으로 보였다. 이와 같은 결과는 구강 세균인 S. epidermidis로 정향 (클로브)의 열수추출물의 항균성을 확인하였을 때 14 mm의 저해환이 나타났다는 보고 [14]에 비해 높은 항균 활성을 보인 결과이다.

그람 음성균인 K. pneumoniae 평판의 경우 스피어민트 (spearmint) 오일의 저해환의 크기가 18 mm로서 가장 큰 저해 활성을 보였으며, 클로브 오일 등 다양한 오일에서 저해환의 크기가 11-18 mm의 값을 보였다. 민트류 정유는 K. pneumoniae에 대해 낮은 농도에서도 높은 항균 활성이 나타났다는 보고와 유사한 결과이다 [15].

E. coli의 경우 클로브와 시나몬 오일의 저해환 크기는 각각 17 mm로서 가장 높은 저해 활성을 보였으며, 이 외의 오일들은 10-16 mm의 생육 저해환을 보였다. Kim 등 [16]의 연구에 따르면 5% 미르 (myrrh) 정유에서 28 mm의 저해환을 나타냈다고 보고된 바 있다.

위의 결과를 종합해 보면 4종의 구강 세균과 위생 지표균에 대한 항균 활성을 측정한 결과 17종 에센셜 오일 중 클로브, 레몬글라스, 시나몬, 베르가못, 스피어민트, 파인 오일이 모든 균에서 높은 항균 활성을 보였고 이를 구강 관련 항균 소재로 1차 스크리닝하였다. 에센셜 오일은 그람 음성보다 양성에 대해 효과가 큰 것으로 알려져 왔는데 이것은 에센셜 오일은 소수성인 반면 그람 음성균의 외막에 있는 다당체가 대부분 친수성이기 때문인 것으로 알려져 있다 [17]. 본 실험에서 사용한 그람 양성균 3종 (S. mutans, L. caseiS. epidermidis)과 그람 음성균 (K. pneumoniaeE. coli)에 대한 저해환을 비교하면 클로브, 레몬글라스, 시나몬, 베르가 못의 경우 그람 양성균에서 그람 음성균보다 더 높은 항균활성을 나타냈다.

앞서 스크리닝한 에센셜 오일 6종 (클로브, 레몬글라스, 시나몬, 베르가못, 스피어민트, 파인)의 구강 세균 4종 (S. mutans, S. epidermidis, L. caseiK. pneumoniae)과 E. coli에 대한 정량적인 항균 능력을 측정하기 위하여 최소저해농도를 측정하였고, 균 현탁액을 microplate reader를 이용하여 흡광도를 측정하는 방법으로 분석하였다. 그 결과는 Table 2와 같다.

Table 2 . Minimum inhibitory concentration (MIC) of selected essential oils against oral bacteria and E. coli

Essential oilInhibitory concentration (%(v/w))
S. mutansL. caseiS. epidermidisK. pneumoniaeE. coli
Lemongrass0.00250.00250.000310.001250.00125
Bergamot0.020.010.000630.00250.0025
Spearmint0.010.010.000630.00250.005
Cinnamon0.001250.001250.000310.001250.00063
Clove0.001250.001250.000310.000630.00063
Pine0.020.010.000630.0050.005

S. mutans에 대한 앞서 스크리닝한 에센셜 오일 6종의 MIC를 측정한 결과 시나몬과 클로브 오일에서 미생물 성장이 억제되는 MIC는 0.00125%(v/w)로 확인할 수 있었으며, 레몬글라스, 스피어민트 오일은 각각 0.0025%(v/w)과 0.01%(v/w)의 MIC 값을 나타냈다. 이와 같은 결과는 S. mutans 등 구강 세균 9종에 대한 정향 (클로브) 오일의 항균 활성을 측정한 결과 0.1~0.8 mg/mL (0.01~0.08%)의 MIC를 확인한 Moon 등 [18]의 결과에 비하여 높은 값이었다.

L. casei에 대한 에센셜 오일의 MIC를 측정한 결과 시나몬과 클로브 오일이 각각 0.00125%(v/w)의 MIC를 보였으며, 레몬글라스 오일이 0.0025%(v/w)의 농도에서 미생물의 성장을 억제하였다. 그 외 오일은 0.01%(v/w)의 MIC 값을 나타내 비교적 높은 값이 측정되었다.

S. epidermidis에 대한 레몬글라스, 시나몬, 클로브 오일의 MIC를 측정한 결과 0.00031%(v/w)의 낮은 농도에서 생육 저해가 일어나는 것으로 나타났으며, 스피어민트, 베르가못, 파인 오일은 비교적 높은 0.00063%(v/w)농도에서 미생물의 성장이 억제되었다. Jeong 등 [14]은 구강에서 분리된 S. epidermidis에 대한 클로브 (정향)의 열수추출물의 MIC 값이 1,000 μg/ml(0.1%)라고 하였다. 이 결과는 본 연구의 결과에 비하여 높은 농도에서 S. epidermidis의 성장을 억제하는 것으로 판단된다. 그 이유는 클로브 오일이 클로브의 열수추출물보다 플라보노이드 및 페놀 등의 성분이 다량 함유되어 있어 낮은 농도에서도 미생물의 성장이 저해되기 때문인 것으로 사료된다.

K. pneumoniae에 대한 에센셜 오일의 MIC를 측정한 결과 클로브 오일의 MIC가 0.00063%(v/w)로 측정되었으며, 그 외의 에센셜 오일은 각각 0.00125-0.005%(v/w) 사이의 MIC가 측정되었다. Lee 등 [19]K. pneumoniae에 대하여 5.0%의 MIC 값을 갖는 것으로 보고 한 탱자즙에 비하여 클로브 오일은 더 낮은 농도에서 저해활성을 보였다고 판단된다.

E. coli에 대한 에센셜 오일의 MIC를 측정한 결과 시나몬과 클로브 오일이 0.00063%(v/w)의 MIC 값을 나타냈다. Ahn 등 [20]의 연구에서 편백 정유의 E. coli에 대한 MIC를 측정한 결과 0.1 ± 0.05%의 농도에서 MIC가 측정되었는 바, 클로브와 시나몬 오일의 항균 활성이 더 우수하다고 사료된다.

본 실험에서 에센셜 오일 6종 (클로브, 레몬글라스, 시나몬, 베르가못, 스피어민트, 파인)의 구강 세균 4종 (S. mutans, S. epidermidis, L. casei, K. pneumoniae)과 E. coli에 대한 최소저해농도 (MIC)를 측정한 결과 그람 음성균과 그람 양성균 모두에서 클로브 오일이 낮은 MIC 값을 보여주어 구강 세균 관련 항균 소재로 적합한 것으로 판단되었다.

클로브 (clove)는 향신료의 한 종류이며 도금양과 (Myrtaceae)의 상록 소교목의 꽃으로, 인도네시아, 스리랑카, 탄자니아, 브라질 등 여러 지역에서 재배되고 있다 [21]. 정향 (丁香, Syzygium aromaticum)이라고도 하며, 식품, 화장품 및 의약외품 등으로 사용되거나 치통 완화의 효과가 있어서 치과용 진통제 등으로 이용되고 있다. 클로브 오일의 주요 성분으로는 eugenol이 75% 이상 함유되어 있는 것으로 알려져 있으며, 그 외에 eugenyl acetate, 2-heptanone, β-caryophyllene 등의 성분을 포함하고 있다 [22].

클로브 오일에 대한 연구현황을 살펴보면 사카자키균 및 칸디다균에 대한 항균효과 등에 대해 보고가 되어 있으며, 클로브 내 eugenol 성분이 플루코나졸 내성 균주에 대해 항균 활성을 보였으며, 곰팡이에 대한 항진균 활성이 있다고 보고되었다 [23]. 또한 Devi 등 [24]은 클로브 오일의 eugenol 성분이 Salmonella typhi의 세포막을 파괴하여 항균 효과를 가지고 있다고 발표하였다. 그리고 클로브 오일의 항산화 및 항염증 효과에 대하여 보고되었다 [25]. An 등 [26]은 식물 정유 중 제초제로서의 클로브 오일의 사용 가능성을 확인하였으며, 광 조건에서도 항균 효과가 있다고 보고한 바 있다.

3.2. 효능 안정성 평가

에센셜 오일은 의약외품 등에 적용할 경우 원료 배합 등으로 인해 pH의 변화가 발생할 수 있다. 본 연구에서 클로브 오일이 pH의 변화에 항균 활성이 영향을 받는지 확인하기 위해 pH 3, 5, 7, 9에 각각 3 hr 동안 노출시킨 후 기존의 pH로 조정하여 MIC를 측정하였다.

pH의 변화에 따른 클로브 오일의 MIC를 측정한 결과는 다음과 같다. S. mutans, S. epidermidis, K. pneumoniaeE. coli의 경우 pH 3, pH 5, pH 7 및 pH 9에서 모두 동일한 MIC 값 (0.00063%(v/w))이 측정되었다. L. casei의 경우 모든 pH 조건에서 0.00031%(v/w)의 MIC 값이 측정되었다. 이는 Yoon 등 [27]의 연구에서 8 mg/mL의 농도에서 모자반 ethanol 추출물의 pH를 2에서 10으로 조절하여 24 hr 동안 방치한 다음 항균 활성을 측정한 결과 모든 pH 범위에서 항균 활성이 안정된 것을 확인한 결과와 유사하다. 결과적으로 클로브 오일은 pH 3에서 pH 9 범위까지 항균 활성이 안정적인 것으로 나타났으며, 이는 구강 제품뿐만 아니라 화장품과 식품 보존료 등으로의 적용 가능성을 높이는 결과로 판단된다.

클로브 오일의 항균 활성이 온도의 변화에 영향을 받는지 확인하기 위해 4, 25, 50, 75oC에서 각각 30 min 동안 노출시킨 다음 방냉 후 MIC를 측정하였다. 온도의 변화에 따른 클로브 오일의 MIC를 측정한 결과 S. mutans, S. epidermidis, K. pneumoniaeE. coli의 경우 열처리를 하지 않은 대조군 (control)과 함께 모든 실험군 (4oC, 25oC, 50oC, 75oC)에서 동일한 값의 MIC (0.00063%(v/w))가 측정되었다. 마찬가지로 L. casei의 경우 모든 온도에서 0.00031%(v/w)의 동일한 MIC 값을 나타내어, 클로브 오일이 구강 세균과 위생 지표균에 대한 항균 활성이 온도에 민감하지 않은 것으로 확인되었다.

에센셜 오일은 그 유용 성분이 빛에 의해 파괴되는 것을 방지하거나 산화를 방지하기 위하여 일반 유리병이 아닌 갈색 유리병에 보관한다. 클로브 오일의 항균 능력이 자외선 노출에 의해 영향을 받는지 확인하기 위해 자외선을 0 hr, 24 hr, 48 hr, 72 hr 동안 조사한 뒤 MIC를 측정하였다. 클로브 오일을 자외선에 노출시킨 후 MIC를 측정한 결과, S. mutans, K. pneumoniaeE. coli의 경우 자외선을 노출시키지 않은 대조군과 시간대별로 자외선을 노출시킨 모든 실험군에서 0.00063%(v/w)의 동일한 MIC가 측정되었다. L. casei의 경우 자외선을 노출시킨 클로브 오일의 MIC 값과 자외선을 노출시키지 않은 클로브 오일의 MIC 값이 각각 0.00031%(v/w)로 같은 수치를 나타냈다. 이상으로 클로브 오일의 항균 활성이 자외선의 영향에 민감하게 영향을 받지 않고 안정적인 것으로 판단되었다.

에센셜 오일 17종으로부터 구강 세균 4종 (S. mutans, S. epidermidis, L. caseiK. pneumoniae)과 E. coli에 대한 생육 저해환을 측정하여 클로브, 레몬글라스, 시나몬, 베르가못, 스피어민트, 파인 등 총 6종의 에센셜 오일을 구강 세균에 대한 항균 소재로 1차 스크리닝하였다. 이 중 클로브 오일이 구강 세균과 E. coli에 대한 가장 낮은 최소저해농도 (MIC)를 나타내어 구강 세균에 대한 항균 소재로 선정하였다. 또한 클로브 오일 첨가 배지의 pH와 온도, 자외선 조사 등에 따른 항균 효과의 안정성을 평가하여 구강 세균 관련 항균 소재로서의 적합성을 조사하였다. 클로브 오일의 MIC를 광범위한 pH 조건 (pH 3-9), 온도 조건 (4-75oC) 및 72 hr까지의 자외선 조사 하에 측정한 결과 모든 균에서 MIC의 변화가 없었다. 이상의 결과로 클로브 오일은 구강 세균 관련 항균 소재로서의 개발 가능성이 있음을 확인할 수 있었다.

본 논문은 제1저자 석사학위논문 “구강 세균에 대한 클로브 오일의 항균 효과 및 생리활성”을 재구성하여 작성되었습니다.
  1. Han, Y. K. (2019) Acid Tolerance Response and Inflammatory Response Mechanism in Oral Bacteria. Ph. D. Thesis. Hannam University, Daejeon, Korea.
  2. Jung, G. O. (2007) Glucosyltransferase inhibition of Streptococcus mutans by Dioscorea batatas and Prunella vulgaris extract. J. Den. Hyg. Sci. 7: 9-12.
  3. Kim, E. M. and J. M. Cho (2012) Antimicrobial activities of oral bacteria by lichen extracts. J. Kor. Soc. Dent. Hyg. 12: 81-91.
    CrossRef
  4. Choi, J. L., M. A. Jung, and S. H. Jung (2006) Antimicrobial effect of mulberry leaves extracts against oral microorganism. J. Den. Hyg. Sci. 6: 251-254.
  5. Jung, M. A. (2008) Factors Influencing the Oral Malodor Development. Ph.D. Thesis. Hanyang University, Seoul, Korea.
  6. Kwon, P. S., D. J. Kim, and H. Park (2017) Improved antibacterial effect of blending essential oils. Kor. J. Clin. Lab. Sci. 49: 256-262.
    CrossRef
  7. Kang, S. M. (2010) Effects of Essential Oil Mouthrinse on Oral Squamous Epithelial Cells (KB cells). M.S. Thesis, Chung-Ang University, Seoul, Korea.
  8. Min, Y. H. (2015) Antibacterial activity of essential oil blends against Propionibacterium acnes. J. Invest. Cosmetol. 11: 215-223.
    CrossRef
  9. Ji, K., D. K. Kim, and Y. T. Kim (2017) Antimicrobial and antifungal activities of lisianthus (Eustoma grandiflorum) essential oil. J. Life Sci. 27: 430-434.
    CrossRef
  10. Yi, M. R., A. L. Jeon, C. H. Kang, and J. H. Bu (2016) Antioxidant, antimicrobial and anti-inflammatory activities of essential oil from Erigeron annuus L. flower. J. Kor. Oil Chem. Soc. 33: 717-725.
    CrossRef
  11. Fine, D. H., M. Kenneth, F. David, G. Deborah, R. Danette, C. Christine, P. Penny, and L. Michael (2007) Effect of rinsing with an essential oil-containing mouthrinse on subgingival periodontopathogens. J. Period. 78: 1935-1942.
    CrossRef
  12. Hur, M. H., J. Park, M. J. Wendy, D. O. Kim, and M. S. Lee (2007) Reduction of mouth malodour and volatile sulphur compounds in intensive care patients using an essential oil mouthwash. Phytother. Res. 21: 641-643.
    CrossRef
  13. Kwak, D. J. (2004) Antibactrial activities of Phellodendri cortex on the Streptococcus mustans. J. Kor. Soc. Hyg. Sci. 10: 99-107.
  14. Jeong, H. J., H. S. Lee, and W. D. Ji (2003) Effect of the extract of Syzygium aromaticum (L.) Merr. et Perry on bacteria isolated from oral cavity. J. Kor. Soc. Hyg. Sci. 9: 69-75.
  15. Kim, D. Y. (2008) Effect of Essential Oil of Mint (Mentha spp.) on the Growth of Pathogenic Microorganisms. M.S. Thesis, Korea University, Seoul, Korea.
  16. Kim, Y. S. (2018) Comparison of Antioxidant and Antimicrobial Activity of Essential Oils Development for Functional Cosmetic Product. M.S. Thesis, Nambu University, Gwangju, Korea.
  17. Ryu, S. Y. (2008) The Anti-bacterial Effect of Witch Hazel (Hamamelis virginiana) on Oral Pathogens. M.S. Thesis, Yonsei University, Seoul, Korea.
  18. Moon, S. E., H. Y. Kim, and J. D. Cha (2011) Synergistic effect between clove oil and its major compounds and antibiotics against oral bacteria. Arch. Oral Biol. 56: 907-916.
    CrossRef
  19. Lee, Y. G. and J. H. Cha (2001) Antibacterial activity of Poncirus trifoliata juice against pathogenic bacteria. J. Life Sci. 11: 554-560.
  20. Ahn, J. Y., S. S. Lee, and H. Y. Kang (2004) Biological activities of essential oil from Chamaecyparis obtusa. J. Soc. Cosmet. Sci. Kor. 30: 503-507.
  21. Xie, Y., Z. Yang, D. Y. Cao, F. Rong, H. Ding, and D. Zhang (2015) Antitermitic and antifungal activities of eugenol and its congeners from flower buds of Syzygium aromaticum (clove). Ind. Crops Prod. 77: 780-786.
    CrossRef
  22. Youn, S. N., Y. J. Kim, M. R. Kim, and W. K. Yoo (2018) Antioxidant effect of ethanol extract from mixture including Caryophylli flos, Aucklandiae radix and Angelicae dahuricae Radix. Kor. J. Herbol. 33: 1-8.
  23. Siddiqua, S., B. A. Anusha, L. S. Ashwini, and P. S. Negi (2015) Antibacterial activity of cinnamaldehyde and clove oil: effect on selected foodborne pathogens in model food systems and watermelon juice. J. Food. Sci. Technol. 52: 5834-5841.
    CrossRef
  24. Devi, K. P., S. A. Nisha, R. Sakthivel, and S. K. Pandian (2010) Eugenol (an essential oil of clove) acts as an antibacterial agent against Salmonella typhi by disrupting the cellular membrane. J. Ethnopharmacol. 130: 107-115.
    CrossRef
  25. Kwon, E. S. (2015) The Effect of Clove Essential Oil on Antioxidation and Antiinflammation. Ph. D. Thesis. Daejeon University, Daejeon, Korea.
  26. An, J. Y., S. H. Choi, Y. B. Cho, and J. J. Lee (2009) Physiological characteristics of clove oil phytotoxicity. Weed Turf. Sci. 29: 66-69.
  27. Yoon, S. Y., S. Y. Lee, K. B. W. R. Kim, E. J. Song, S. J. Lee, C. J. Lee, N. B. Park, J. Y. Jung, J. H. Kwak, K. W. Nam, and D. H. Ahn (2010) Antimicrobial activity of the Sargassum fulvellum ethanol extract and the effect of temperature and pH on their activity. Kor. J. Food Sci. Technol. 42: 155-159.