[국내논문]초임계 $CO_2$ 유체 추출법으로 얻은 탈지 유채박 중 표면활성 물질의 유화 성질 연구 Emulsifying Properties of Surface-Active Substances from Defatted Rapeseed Cake by Supercritical Carbon Dioxide Extraction원문보기
This study was carried out to investigate the emulsifying properties of surface-active substances from defatted rapeseed cake by supercritical $CO_2$ extraction. Based on the interfacial tension data, a supercritical fluid extract (SFE) with the lowest value of 14.16 mN/m was chosen for e...
This study was carried out to investigate the emulsifying properties of surface-active substances from defatted rapeseed cake by supercritical $CO_2$ extraction. Based on the interfacial tension data, a supercritical fluid extract (SFE) with the lowest value of 14.16 mN/m was chosen for evaluation which was obtained from No. 2 extraction condition (150 bar, $65^{\circ}C$, 250 g). For emulsions with SFE, some physicochemical properties (i.e., fat globule size, creaming stability, zeta potential etc) were investigated according to changes in SFE concentration, pH, and NaCl addition in an emulsion. It was found that fat globule size was decreased with increasing SFE concentration in emulsion, with showing a critical value at 0.5 wt%, thereby resulting in less susceptibility to creaming behavior. The SFE emulsion also showed instability at acidic conditions (pH<7.0) as well as by NaCl addition. This was coincided with zeta potential data of emulsion. In addition, SSL (sodium stearoyl lactylate) found to be suitable as a co-surfactant, as it helped considerably in decreasing fat globule size in emulsions and its optimum concentration to be over 0.03 wt%, based on 0.1 wt% SFE in emulsion.
This study was carried out to investigate the emulsifying properties of surface-active substances from defatted rapeseed cake by supercritical $CO_2$ extraction. Based on the interfacial tension data, a supercritical fluid extract (SFE) with the lowest value of 14.16 mN/m was chosen for evaluation which was obtained from No. 2 extraction condition (150 bar, $65^{\circ}C$, 250 g). For emulsions with SFE, some physicochemical properties (i.e., fat globule size, creaming stability, zeta potential etc) were investigated according to changes in SFE concentration, pH, and NaCl addition in an emulsion. It was found that fat globule size was decreased with increasing SFE concentration in emulsion, with showing a critical value at 0.5 wt%, thereby resulting in less susceptibility to creaming behavior. The SFE emulsion also showed instability at acidic conditions (pH<7.0) as well as by NaCl addition. This was coincided with zeta potential data of emulsion. In addition, SSL (sodium stearoyl lactylate) found to be suitable as a co-surfactant, as it helped considerably in decreasing fat globule size in emulsions and its optimum concentration to be over 0.03 wt%, based on 0.1 wt% SFE in emulsion.
그러나 전술한 바와 같이 유채 중 함유되어 있는 인지질을 포함한 표면활성물질 추출에 관한 연구는수행된 바가 있지만, 이 물질의 유화 성질에 대한 연구는 수행되지 않은 것으로 조사 되었다.따라서 본 연구는 이전 연구[12]에 이어서 탈지유채박을 시료로 하여 초임계 CO2 유체 추출법을 통해 표면활성물질을 얻고, 이의 유화성질을심층 조사하는 데 그 목적이 있다.
제안 방법
0)의 크리밍 안정도는 light scattering 방법을 이용하여 측정하였다[17]. 시료 유화액 30 mL을 시료병(dia: 27.5 mm, height: 50 mm)에 충진하고 이를 크리밍 측정장치(Turbiscan Lab., Formulaction, I'Union, France)에 넣어 25℃에서 72시간동안 유화액의 크리밍 특성을 조사하였다. 결과는 유화액 높이에 대한 backscattering intensity로 표현하였다.
제타포텐셜(zeta-potential)은 액체에 부유하는 콜로이드 입자의 표면 전기적 특성으로서 유화 안정도를 평가하는 하나의 척도로서 이용될 수 있다[18]. 본 실험은 유화액의 pH 변화와 co-surfactant 종류 및 첨가 농도에 따른 유화액 중 지방구 입자의 제타포텐셜 변화를 조사하였다. 먼저 시료 유화액을 20 mM bis-tris 완충액을 이용하여 1500배 희석한 후 측정 용기 cell(folded capillary cell, Malvern co.
추출법을 이용하여 탈지 유채박으로부터 표면활성 물질을 추출하고, 이 초임계 추출물(표면활성 물질)의 유화성질을평가하였다. 유화성질 평가용 초임계 추출물은 계면장력 값에 근거하여 가장 낮은 값(14.16mN/m)을 보인 No. 2 실험조건(150 bar, 65℃, 250 g)을 통해 얻은 초임계 추출물을 선정 하였으며, 검토한 유화성질은 선정된 추출물을 이용하여 유화액을 제조한 후 초임계 추출물의 농도, pH, NaCl 농도 변화 등에 따른 유화액 중 지방구 크기 변화, 크리밍 안정도, 제타포텐셜 등의이화학적 성질을 조사하였다. 그 결과, 유화액 중초임계 추출물 농도의 증가와 더불어 지방구 크기는 감소되었으며, 초임계 추출물 0.
대상 데이터
본 실험에 사용된 유채박은 압착기를 이용하여 유채유를 추출하고 남은 2011년산 잡종 착유박으로 농촌친흥청 국립식량과학원 바이오에너지작물센터에서 공급받아 -20℃ 냉동고에 보관하면서 시료로 사용하였다. 카놀라유는 (주)오뚜기(Pyeong Teak, Korea)제품을 시중에서 구입하여 사용하였다.
본 실험에 사용된 유채박은 압착기를 이용하여 유채유를 추출하고 남은 2011년산 잡종 착유박으로 농촌친흥청 국립식량과학원 바이오에너지작물센터에서 공급받아 -20℃ 냉동고에 보관하면서 시료로 사용하였다. 카놀라유는 (주)오뚜기(Pyeong Teak, Korea)제품을 시중에서 구입하여 사용하였다. 친수성 유화제 SSL(sodium stearoyl lactylate)과 Tween 20 (polyoxyethlene monolaurate, purity>99%) 및 친유성 유화제 GMS(glycerly monostearate)는 Sigma사(st.
본 실험은 초임계 추출물에 적합한 co-surfactant를 선정하기 위하여 수행하였다. 검토한 co-surfactant는 친수성 유화제 SSL(sodium stearoyl lactylate) 및 Tween 20(polyoxyethylene sorbitan monolaurate)과 친유성 유화제 GMS(glyceryl monostearate) 등 이었다. Lee 등의 방법[19]에 따라 초임계 추출물에 co-surfactant를 각각 0.
데이터처리
실험을 통하여 얻어진 결과는 SAS package (Statistic Analysis System, ver.9.2 SAS Institute Inc.)을 이용하여 평균과 표준편차를 구하였으며, 각 변수에 대해 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였다. 사후검정으로는 Duncan's multiple range test를 적용하여 통계적으로 유의적 차이를 검정하였다.
)을 이용하여 평균과 표준편차를 구하였으며, 각 변수에 대해 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였다. 사후검정으로는 Duncan's multiple range test를 적용하여 통계적으로 유의적 차이를 검정하였다.
이론/모형
추출조건에 따른 3 종류의 초임계 추출물(표면활성물질)에 대하여 oil-water의 계면에서 Du Nouy Ring 방법으로 계면장력을 측정하였다. 초임계 추출물을 수상(0.
유화액의 성질평가는 안정도 검토, 유변학적 검토 등 여러 가지 분야로 나누어 진행할 수 있으며, 특히 안정도 특성은 소비자 측면에서 유화식품의 외형 등 구매 결정에 있어서 중요한 판단 요소가 된다. 본 실험에서는 유화액의 크리밍 안정도를 측정하기 위하여 light scattering 법을 사용하였다. Fig.
일반적으로 식품 유화액 제조를 위하여 복합 유화제 system을 사용하는데, 본 실험은 초임계 추출물에 적합한 co-surfactant를 선정하기 위하여 수행하였다. 검토한 co-surfactant는 SSL, Tween 20 및 GMS였으며, 이를 Lee 등의 방법[19]에 따라 각각 첨가하여 유화액(0.1 wt% 초임계 추출물, 0.07 wt% co-surfactant, 10 wt%oil, 20 mM bis-tris, pH 7.0)을 제조한 후 이들의 지방구 크기(d32, d43)를 측정하였다(Fig. 8). Fig.
성능/효과
2 실험조건(150 bar, 65℃, 250 g)을 통해 얻은 초임계 추출물을 선정 하였으며, 검토한 유화성질은 선정된 추출물을 이용하여 유화액을 제조한 후 초임계 추출물의 농도, pH, NaCl 농도 변화 등에 따른 유화액 중 지방구 크기 변화, 크리밍 안정도, 제타포텐셜 등의이화학적 성질을 조사하였다. 그 결과, 유화액 중초임계 추출물 농도의 증가와 더불어 지방구 크기는 감소되었으며, 초임계 추출물 0.5 wt% 농도에서 임계 크기의 지방구가 형성되고 크리밍현상이 현저하게 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 초임계 추출물 유화액은 산성 조건(pH<7.
5 wt% 농도에서 임계 크기의 지방구가 형성되고 크리밍현상이 현저하게 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 초임계 추출물 유화액은 산성 조건(pH<7.0)및 NaCl 첨가에 의해서 안정도가 낮아지는 특성을 나타내었으며 이는 제타포텐셜 측정 결과와잘 일치하고 있다. 또한, 초임계 추출물에 적합한co-surfactant 검토 결과, SSL(sodium stearoyl lactylate)를 추가적으로 첨가할 경우에 초임계 추출물만을 이용하여 유화액을 제조할 때보다 현저하게 지방구 크기가 작아지는 것을 확인할 수 있었고, 유화액 중 초임계 추출물 0.
0)및 NaCl 첨가에 의해서 안정도가 낮아지는 특성을 나타내었으며 이는 제타포텐셜 측정 결과와잘 일치하고 있다. 또한, 초임계 추출물에 적합한co-surfactant 검토 결과, SSL(sodium stearoyl lactylate)를 추가적으로 첨가할 경우에 초임계 추출물만을 이용하여 유화액을 제조할 때보다 현저하게 지방구 크기가 작아지는 것을 확인할 수 있었고, 유화액 중 초임계 추출물 0.1 wt% 기준으로 할 때 적절한 SSL 첨가 농도는 0.03 wt% 이상으로 확인되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
레시틴이란 무엇인가?
레시틴(lecithin)은 인지질(phospholipids)을 주요 구성성분으로 하는 천연계면활성제로 식품, 약품, 화장품 제조 등 산업적으로 폭넓게 이용되고 있다[1, 2, 3]. 일반적으로 레시틴은 난황 및 대두 등으로부터 얻는데, 난황 레시틴은 열, pH 변화에 안정한 장점이 있지만 값이 비싼 단점으로 인하여 식품 산업에서 이용하는데 제한이 있으며, 따라서 식품산업에서는 대두로부터 기름을 추출하여 정제과정 중 생산되는 대두 레시틴을 주로 이용하고 있다[4].
대두로부터 기름을 추출하여 생산되는 대두 레시틴이 주로 사용되는 이유는 무엇인가?
레시틴(lecithin)은 인지질(phospholipids)을 주요 구성성분으로 하는 천연계면활성제로 식품, 약품, 화장품 제조 등 산업적으로 폭넓게 이용되고 있다[1, 2, 3]. 일반적으로 레시틴은 난황 및 대두 등으로부터 얻는데, 난황 레시틴은 열, pH 변화에 안정한 장점이 있지만 값이 비싼 단점으로 인하여 식품 산업에서 이용하는데 제한이 있으며, 따라서 식품산업에서는 대두로부터 기름을 추출하여 정제과정 중 생산되는 대두 레시틴을 주로 이용하고 있다[4]. 레시틴은 난황이나 대두 이외에도 옥수수 배아, 면실, 해바라기, 유채 등으로부터 얻을 수 있으며[5] 특히, 유채(Brassica napus L.
식품 유화액의 불안정한 특성으로 인해 발생하는 문제 및 해결방안은 무엇인가?
식품 유화액(food emulsion)은 서로 섞이지 않는 두 가지 이상의 물질들이 균일하게 분산되어 있는 열역학적으로 불안정한 시스템이다. 따라서 시간이 경과와 더불어 크리밍, 지방구 응집, 합일 등과 같은 유화 불안정화 현상이 나타나게 되며[9], 이러한 현상을 최소화하기 위해서 유화액 제조 시 적절한 유화제를 선택하여 첨가할 필요가 있다. 현재 국내 유화식품제조에 있어서 첨가물로 허가된 유화제로는 글리세롤 지방산 에스테르(glycerol fatty acid esters), 자당 지방산 에스테르(sucrose fatty acid esters), 프로필렌 글리콜 지방산 에스테르(propylene glycol fatty acid esters), 소르비탄 지방산 에스테르(sorbitan fatty acid esters), 레시틴(lecithin) 등이 있으며[10], 이 중 레시틴은 유일하게 천연에서 추출한 유화제로서 식품산업에 폭넓게 이용되고 있다.
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