리포좀을 이용한 비타민 C와 아로니아 농축액의 포집 공정 최적화 및 저장 안정성에 관한 연구 Studies on Processing Condition Optimization and Storage Stability of Encapsulated Vitamin C and Aronia Concentrate by Liposome원문보기
비타민 C(아스코르빈산)는 신체에 중요한 필수 비타민으로서 면역 체계의 질환을 개선하고 항산화 작용로 인한 노화 억제 기능이 있다. 그러나 일반적으로 비타민 C는 분자량이 크고 흡수율이 낮아 생체 이용율이 저조하고 외부환경(온도, pH, 빛, ...
비타민 C(아스코르빈산)는 신체에 중요한 필수 비타민으로서 면역 체계의 질환을 개선하고 항산화 작용로 인한 노화 억제 기능이 있다. 그러나 일반적으로 비타민 C는 분자량이 크고 흡수율이 낮아 생체 이용율이 저조하고 외부환경(온도, pH, 빛, 산화 등)에 의한 낮은 안정성을 보이는 특징이 있다. 블랙 초크 베리라고 불리는 아로니아는 장미과의 베리류이며 안토시아닌 함량은 1 kg당 7.2~8 g로 다른 식물에 비해 매우 높다. 안토시아닌은 강력한 항산화 물질이자 수용성 플라보노이드계 색소로 항산화 효과, 위보호 효과, 항염증 효과 등 다양한 생리적 기능이 있다. 리포좀은 인지질로 구성된 인공세포막으로서 체내 세포막을 쉽게 통과하여 생체 이용율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 이와 관련하여 위의 수용성 생리활성물질(비타민C와 아로니아 농축액)을 리포좀 내부에 포집하여 생체 이용율을 증가시킬 수 있으나 인지질로 구성된 리포좀은 pH, 온도, 산화 및 저장기간 등의 외적 스트레스에 취약하여 안정성이 낮은 단점이 있다. 따라서 본 연구는 리포좀 제조 방법 중 균질화법(homogenization method), 뱅함법(Bangham method), 확산법(diffusion method)으로 비타민 C를 포집한 리포좀의 공정 조건을 연구하였고 이를 바탕으로 아로니아 농축액을 포집한 리포좀을 다중층 정전기적 코팅 방법(Layer-by-layer electrostatic deposition method)으로 제조하여 다중층 리포좀의 안정성을 연구하였다. 제조된 리포좀은 온도별로 저장하여 입자크기와 제타전위를 측정하였고 생리활성물질(비타민 C와 아로니아 농축액)의 포집효율과 방출률을 분석하였다. 저장기간 동안 입자변화를 측정하기 위하여 분산안정성 연구도 진행되었고 입자 모양을 관찰하기 위해 TEM과 cryo-TEM으로 리포좀 입자를 관찰하였고 다중층 리포좀의 in vitro 소화모방실험을 연구하였다. 실험 결과 비타민 C 리포좀의 입자 크기는 균질화법, 확산법, 뱅함법순으로 증가하였고 레시틴 농도가 0.8%일 때 가장 작은 입자크기를 형성하였고 그 이상에서는 유지되었다. 입자안정도를 나타내는 제타전위는 균맂화법, 뱅함법이 평균적으로 (-)60 mv수준의 안정적인 결과를 보였으나 확산법의 경우에는 (-)10 mv수준의 결과를 보였다. 비타민 C의 포집효율은 모두 90%이상의 높은 결과를 보였고 방출률의 경우에는 균질화법으로 제조된 리포좀이 가장 안정적이었다. 저장기간 동안의 분산안정성 결과는 모두 시간이 지나면서 응집 및 침전 현상을 보였다. 아로니아 리포좀의 입자크기와 제타전위 결과는 비타민 C 리포좀의 결과와 마찬가지로 레시틴 농도가 0.8%일 때 가장 안정적이었다. 다중층 정전기적 코팅을 위한 바이오폴리머는 0.02% 키토산과 0.03% 람다-카라기난의 농도가 최적 농도로 나타났고 포집효율은 세 가지 방법으로 제조된 리포좀 모두 90%이상의 결과를 보였으나 방출률은 키토산과 람다-카라기난이 코팅된 리포좀이 가장 안정적인 것으로 나타났다. In vitro 소화모방실험 결과로는 키토산과 람다-카라기난이 코팅된 아로니아 리포좀의 인지질의 유리지방산 분해속도가 가장 느린 것으로 나타났다. 본 연구로 비타민 C 리포좀을 다양한 방법으로 제조하여 가장 안정적인 형태를 유지하는 리포좀의 공정조건을 도출하였다. 이를 바탕으로 다중층 아로니아 리포좀을 제조하여 시간경과와 외부환경에 의한 변화를 최소화하고 이상적인 입자크기를 형성하는 최적공정조건과 저장기간 동안의 안정성에 대하여 연구하였으며 이를 통하여 식품과 화장품 등 분야에서 수용성 생리활성물질을 포집한 리포좀이 좀 더 안정적으로 제조되어 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
비타민 C(아스코르빈산)는 신체에 중요한 필수 비타민으로서 면역 체계의 질환을 개선하고 항산화 작용로 인한 노화 억제 기능이 있다. 그러나 일반적으로 비타민 C는 분자량이 크고 흡수율이 낮아 생체 이용율이 저조하고 외부환경(온도, pH, 빛, 산화 등)에 의한 낮은 안정성을 보이는 특징이 있다. 블랙 초크 베리라고 불리는 아로니아는 장미과의 베리류이며 안토시아닌 함량은 1 kg당 7.2~8 g로 다른 식물에 비해 매우 높다. 안토시아닌은 강력한 항산화 물질이자 수용성 플라보노이드계 색소로 항산화 효과, 위보호 효과, 항염증 효과 등 다양한 생리적 기능이 있다. 리포좀은 인지질로 구성된 인공세포막으로서 체내 세포막을 쉽게 통과하여 생체 이용율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 이와 관련하여 위의 수용성 생리활성물질(비타민C와 아로니아 농축액)을 리포좀 내부에 포집하여 생체 이용율을 증가시킬 수 있으나 인지질로 구성된 리포좀은 pH, 온도, 산화 및 저장기간 등의 외적 스트레스에 취약하여 안정성이 낮은 단점이 있다. 따라서 본 연구는 리포좀 제조 방법 중 균질화법(homogenization method), 뱅함법(Bangham method), 확산법(diffusion method)으로 비타민 C를 포집한 리포좀의 공정 조건을 연구하였고 이를 바탕으로 아로니아 농축액을 포집한 리포좀을 다중층 정전기적 코팅 방법(Layer-by-layer electrostatic deposition method)으로 제조하여 다중층 리포좀의 안정성을 연구하였다. 제조된 리포좀은 온도별로 저장하여 입자크기와 제타전위를 측정하였고 생리활성물질(비타민 C와 아로니아 농축액)의 포집효율과 방출률을 분석하였다. 저장기간 동안 입자변화를 측정하기 위하여 분산안정성 연구도 진행되었고 입자 모양을 관찰하기 위해 TEM과 cryo-TEM으로 리포좀 입자를 관찰하였고 다중층 리포좀의 in vitro 소화모방실험을 연구하였다. 실험 결과 비타민 C 리포좀의 입자 크기는 균질화법, 확산법, 뱅함법순으로 증가하였고 레시틴 농도가 0.8%일 때 가장 작은 입자크기를 형성하였고 그 이상에서는 유지되었다. 입자안정도를 나타내는 제타전위는 균맂화법, 뱅함법이 평균적으로 (-)60 mv수준의 안정적인 결과를 보였으나 확산법의 경우에는 (-)10 mv수준의 결과를 보였다. 비타민 C의 포집효율은 모두 90%이상의 높은 결과를 보였고 방출률의 경우에는 균질화법으로 제조된 리포좀이 가장 안정적이었다. 저장기간 동안의 분산안정성 결과는 모두 시간이 지나면서 응집 및 침전 현상을 보였다. 아로니아 리포좀의 입자크기와 제타전위 결과는 비타민 C 리포좀의 결과와 마찬가지로 레시틴 농도가 0.8%일 때 가장 안정적이었다. 다중층 정전기적 코팅을 위한 바이오폴리머는 0.02% 키토산과 0.03% 람다-카라기난의 농도가 최적 농도로 나타났고 포집효율은 세 가지 방법으로 제조된 리포좀 모두 90%이상의 결과를 보였으나 방출률은 키토산과 람다-카라기난이 코팅된 리포좀이 가장 안정적인 것으로 나타났다. In vitro 소화모방실험 결과로는 키토산과 람다-카라기난이 코팅된 아로니아 리포좀의 인지질의 유리지방산 분해속도가 가장 느린 것으로 나타났다. 본 연구로 비타민 C 리포좀을 다양한 방법으로 제조하여 가장 안정적인 형태를 유지하는 리포좀의 공정조건을 도출하였다. 이를 바탕으로 다중층 아로니아 리포좀을 제조하여 시간경과와 외부환경에 의한 변화를 최소화하고 이상적인 입자크기를 형성하는 최적공정조건과 저장기간 동안의 안정성에 대하여 연구하였으며 이를 통하여 식품과 화장품 등 분야에서 수용성 생리활성물질을 포집한 리포좀이 좀 더 안정적으로 제조되어 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
Vitamin C (ascorbic acid) is a significantly important essential nutrition that acts as key roles in reducing disease, improving immune system as well as anti-aging agent. However, their efficiency in bioavailability has been still argued due to the high molecular weight and low stability by environ...
Vitamin C (ascorbic acid) is a significantly important essential nutrition that acts as key roles in reducing disease, improving immune system as well as anti-aging agent. However, their efficiency in bioavailability has been still argued due to the high molecular weight and low stability by environmental stress such as light stimulus. Aronia is a deciduous shrub of the rose family and an edible food which is called as black choke berry. It is the highest ratio of anthocyanin among most plants in nature, because the anthocyanin content of aronia is 7.2~8 g per 1 kg aronia. Anthocyanin is a powerful antioxidant and a water soluble flavonoid pigment. In recent, bioavailability of anthocyanin into human body has been argued due to structure of molecules. Liposomes are composed of lipid of artificial cell membrane. It is able to permeate the cell membrane for the purpose of the improvement of bioavailability. Liposomes can carry water-soluble physiological-active substance (vitamin C and anthocyanin) in the interior of liposome. However, the usage of liposomes is limited for its low stability including fast elimination and short circulation time under environment stress such as oxidation under broad range of pH, temperature, and storage period. This study investigated the effect of to develop the coating technology of liposome loaded vitamin C and aronia concentrate by various preparation methods thorough homogenization method(HM), Bangham method(BM), diffusion method(DM) and layer-by-layer electrostatic deposition method(LEDM). And liposome were kept at 4℃, 25℃ and 36℃ for 28 days to investigate the physico-chemical properties such as the mean size and ζ-potential value. Encapsulation efficiency and release rate was determined using UV/VIS microplate spectrophotometer. Dispersion stability was determined by using turbiscan. To observe liposome particle size and shape was used for TEM and cryo-TEM. And multi-layer liposomes was studied in vitro digestion experiments mimic The mean size of vitamin C loaded liposomes was increased as HM, DM and BM in order. Up to 0.8%(v/v) of lecithin, the mean size was decreased at all samples, and then it was maintained. The ζ-potential of liposomes prepared through HM, BM samples were around -40 mV, whereas DM samples presented the lower value. For the effect of pH on liposome stability, the mean size of liposome increased to about 1 μm due to aggregation resulted from the low net surface charge of around -15 mV. The vitamin C loaded liposomes displayed a round shape from the observation of TEM analysis. The encapsulation efficiency of vitamin C was high efficient above 90%. However the release rate of vitamin C by BM, DM and HM faster in order. Aronia concentrate loaded liposomes were manufactured through HM and LEDM. The higher concentration of lecithin has tended to form smaller the mean size. Especially, when the concentration of lecithin exceeded 0.7%, the mean size was larger as decreasing of ζ-potential value. The influence of layer-by-layer on the encapsulation efficiency was investigated by measuring the aronia concentrate content at the internal phase. The results of this study indicated that the mean sizes of aronia concentrate loaded liposomes were smallest at the 0.7%(v/v). The value of ζ-potential was same. The results of encapsulation efficiency and release rate of aronia concentrate liposome were more than 90% and stable. In conclusion, we found out the optimal manufacturing process of vitamin C liposomes. Furthermore optimum conditions of mean size and ζ-potential were found prepared by aronia multi-layer liposomes. And stability of prepared liposomes were tested during storage, stable maintenance than liposomes which previously studied.
Vitamin C (ascorbic acid) is a significantly important essential nutrition that acts as key roles in reducing disease, improving immune system as well as anti-aging agent. However, their efficiency in bioavailability has been still argued due to the high molecular weight and low stability by environmental stress such as light stimulus. Aronia is a deciduous shrub of the rose family and an edible food which is called as black choke berry. It is the highest ratio of anthocyanin among most plants in nature, because the anthocyanin content of aronia is 7.2~8 g per 1 kg aronia. Anthocyanin is a powerful antioxidant and a water soluble flavonoid pigment. In recent, bioavailability of anthocyanin into human body has been argued due to structure of molecules. Liposomes are composed of lipid of artificial cell membrane. It is able to permeate the cell membrane for the purpose of the improvement of bioavailability. Liposomes can carry water-soluble physiological-active substance (vitamin C and anthocyanin) in the interior of liposome. However, the usage of liposomes is limited for its low stability including fast elimination and short circulation time under environment stress such as oxidation under broad range of pH, temperature, and storage period. This study investigated the effect of to develop the coating technology of liposome loaded vitamin C and aronia concentrate by various preparation methods thorough homogenization method(HM), Bangham method(BM), diffusion method(DM) and layer-by-layer electrostatic deposition method(LEDM). And liposome were kept at 4℃, 25℃ and 36℃ for 28 days to investigate the physico-chemical properties such as the mean size and ζ-potential value. Encapsulation efficiency and release rate was determined using UV/VIS microplate spectrophotometer. Dispersion stability was determined by using turbiscan. To observe liposome particle size and shape was used for TEM and cryo-TEM. And multi-layer liposomes was studied in vitro digestion experiments mimic The mean size of vitamin C loaded liposomes was increased as HM, DM and BM in order. Up to 0.8%(v/v) of lecithin, the mean size was decreased at all samples, and then it was maintained. The ζ-potential of liposomes prepared through HM, BM samples were around -40 mV, whereas DM samples presented the lower value. For the effect of pH on liposome stability, the mean size of liposome increased to about 1 μm due to aggregation resulted from the low net surface charge of around -15 mV. The vitamin C loaded liposomes displayed a round shape from the observation of TEM analysis. The encapsulation efficiency of vitamin C was high efficient above 90%. However the release rate of vitamin C by BM, DM and HM faster in order. Aronia concentrate loaded liposomes were manufactured through HM and LEDM. The higher concentration of lecithin has tended to form smaller the mean size. Especially, when the concentration of lecithin exceeded 0.7%, the mean size was larger as decreasing of ζ-potential value. The influence of layer-by-layer on the encapsulation efficiency was investigated by measuring the aronia concentrate content at the internal phase. The results of this study indicated that the mean sizes of aronia concentrate loaded liposomes were smallest at the 0.7%(v/v). The value of ζ-potential was same. The results of encapsulation efficiency and release rate of aronia concentrate liposome were more than 90% and stable. In conclusion, we found out the optimal manufacturing process of vitamin C liposomes. Furthermore optimum conditions of mean size and ζ-potential were found prepared by aronia multi-layer liposomes. And stability of prepared liposomes were tested during storage, stable maintenance than liposomes which previously studied.
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