The Study of Chemical Constituents, Bioactivities and Cosmeceuticals Development of Essential Oil of Amomum biflorum Jack

Abstract

Amomum biflorum Jack. belongs to family Zingiberaceae. Every part has an unique aroma. Pervious studies have mostly focused on biological activity studies of A. biflorum extracts by using organic solvents. There is no report to suport which parts of plant are suitable for product development. The aim of this study was to investigate the biological activities and chemical constitutions of Amomum biflorum Jack essential oils from whole plant and rhizomes. Essential oils were prepared by water distillation technique. The chemical constitutions were identified by using gas chromatography-mass spectrometry. Antioxidant activities were determined by using 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl and ferric ion reducing antioxidant power assay. Dopachrome method was used for determination of anti-tyrosinase activity. Anti-Cutibacterium acnes activity was studied by using agar diffusion method and broth microdilution methods. The product development was then carried out. The results showed that 1-[(E)-but-1-enyl]-4-methoxybenzene was found as a major constituent in the essential oils both in whole plant and rhizomes. The essential oils from two parts exhibited anti-tyrosinase activities with IC50 values of 117.94±19.08 and 147.03±10.28 µg/mL, respectively with no significant difference between two parts. They showed minimum inhibitory concentration and minimal bactericidal concentration values at 75 µg/mL against C. acnes. Antioxidant effects of the essential oils showed lower potency than those of α-tocopherol and ascorbic acid. Therefore, A. biflorum essential oils from whole plant and rhizomes have a potential to develop as the cosmeceutical products for skin whitening and anti-acnes applications. Considering the better biological activity and a high % yields of total volatile oils from whole plant, the essential oil from whole plant was selected for further product development. The developed creams showed a good physical characteristic and stable after heating-cooling stability testing. The pH values were within the normal skin pH range. The viscosity and pH values of the formulations were stable after heating-cooling stability testing (P>0.05). Therefore, A. biflorum essential oils from whole plant and rhizomes have a potential to develop as the cosmeceutical products for skin whitening and anti-acnes applications

ว่านสาวหลงมีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า Amomum biflorum Jack. เป็นพืชในวงศ์ Zingiberaceae ทุกส่วนของว่านสาวหลงมีกลิ่นหอมที่เป็นเอกลักษณ์ งานวิจัยส่วนมากทำการศึกษาฤทธิ์ทางชีวภาพโดยใช้สารสกัดที่สกัดด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ และยังขาดข้อมูลที่สนับสนุนการเลือกส่วนที่เหมาะสมของพืชเพื่อนำมาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาฤทธิ์ทางชีวภาพและองค์ประกอบทางเคมีของน้ำมันหอมระเหยว่านสาวหลงจากส่วนทั้งต้นและส่วนใต้ดิน โดยสกัดน้ำมันหอมระเหยด้วยวิธีการกลั่น ศึกษาองค์ประกอบทางเคมีโดยเทคนิคแก๊สโครมาโทกราฟี–แมสสเปกโทรเมทรี จากนั้นศึกษาฤทธิ์ต้านออกซิเดชันด้วยวิธีการทำลายอนุมูลอิสระดีดีพีเอช และการวิเคราะห์ความสามารถในการรีดิวซ์เฟอร์ริกของสารต้านอนุมูลอิสระ ฤทธิ์ต้านเอนไซม์ไทโรซิเนสด้วยวิธีโดปาโครม และฤทธิ์ต้านเชื้อ Cutibacterium acnes ด้วยวิธี Agar diffusion method และ Broth microdilution method จากนั้นนำน้ำมันหอมระเหยส่วนที่มีฤทธิ์ดีมาพัฒนาเป็นตำรับครีม ผลการศึกษาพบว่าน้ำมันหอมระเหยส่วนใต้ดินและส่วนทั้งต้นพบ 1-[(E)-but-1-enyl]-4-methoxybenzene เป็นองค์ประกอบหลัก น้ำมันหอมระเหยของทั้งสองส่วนมีฤทธิ์ต้านเอนไซม์ไทรซิเนสไม่แตกต่างกันโดยมีค่า IC50 เท่ากับ 117.94±19.08 และ 147.03±10.28 ไมโครกรัม/มิลลิลิตร ตามลำดับ สามารถยับยั้งการเจริญเติบของเชื้อ C.acnes ได้ดีเท่ากันโดยมีค่าความเข้มข้นที่ยับยั้งเชื้อและฆ่าเชื้อ C.acnes เท่ากับ 75 ไมโครกรัม/มิลลิลิตร แต่ฤทธิ์ต้านออกซิเดชันของน้ำมันหอมระเหยทั้งสองส่วนแสดงฤทธิ์ที่ด้อยกว่าสารมาตรฐานแอลฟาโทโคฟีรอล และกรดแอสคอร์บิก จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าน้ำมันหอมระเหยว่านสาวหลงส่วนทั้งต้น และส่วนใต้ดินมีศักยภาพสำหรับการพัฒนาเป็นเวชสำอางเพื่อเพิ่มความกระจ่างใสให้แก่ผิว และมีฤทธิ์ต้านเชื้อก่อสิว เมื่อพิจารณาจากฤทธิ์ทางชีวภาพร่วมกับปริมาณผลผลิตที่กลั่นได้ น้ำมันหอมระเหยส่วนทั้งต้นได้ปริมาณผลผลิตมากกว่าส่วนใต้ดิน ดังนั้นจึงเลือกน้ำมันหอมระเหยจากส่วนทั้งต้นมาใช้ในการพัฒนาตำรับครีม พบว่ามี 3 ตำรับที่มีลักษณะทางกายภาพที่ดี เมื่อศึกษาความคงตัวหลังจากเตรียมตำรับเสร็จ และหลังผ่านการทดสอบความคงตัวโดยวิธี Heating-Cooling cycle ทั้งหมด 6 รอบ พบว่าตำรับที่ 1 และ 3 มีความคงตัวทั้งทางกายภาพและทางเคมี โดยค่า pH และ ความหนืดหลังเตรียมเสร็จและหลังการทำ Heating-Cooling cycle ครบ 6 รอบ พบว่าไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ pH ของตำรับทั้ง 2 ยังอยู่ในช่วงที่เหมาะสมคือมี pH ใกล้เคียงกับผิวหนัง ซึ่งลดโอกาสที่จะก่อให้เกิดการแพ้ระคายเคืองต่อผิวหนัง จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าน้ำมันหอมระเหยว่านสาวหลงมีศักยภาพสำหรับการพัฒนาเป็นเวชสำอางเพื่อเพิ่มความกระจ่างใสให้แก่ผิว และมีฤทธิ์ต้านเชื้อก่อสิว