분무건조공정을 이용한 파인애플 착즙액 미세캡슐 분말의 물리화학적 특성 및 protease 활성 Physicochemical properties and protease activities of microencapsulated pineapple juice powders by spray drying process원문보기
본 연구에서는 protease를 함유하고 있는 파인애플의 산업적 이용 증대 및 기능성식품 소재 개발을 목적으로 분무건조공정을 이용하여 파인애플 착즙액을 미세캡슐화 하였으며 미세캡슐 분말의 물리화학적 특성 및 protease 활성을 조사하였다. 파인애플 착즙액의 pH, 당도 및 protease 활성은 각각 pH 5.43, 12.80 및 4.82 unit/mL이었다. Protease 활성에 대한 최적 pH 및 온도는 각각 pH 7.0 및 $50^{\circ}C$에서 가장 높게 분석되었다. 파인애플 착즙액의 미세캡슐분말 제조는 말토덱스트린 및 알긴산을 피복물질로 사용하여 분무건조하였으며, 수분함량은 3.02~3.75%였다. 색도는 분무건조 미세캡슐 분말이 동결건조 분말에 비하여 L값 및 a값은 낮고 b값은 높은 경향을 나타내었는데 특히 말토덱스트린에 알긴산 3% 첨가시 선명한 노란색을 보여주었다. 입자크기는 동결건조 분말($501.57{\mu}m$)에 비하여 분무건조 미세캡슐 분말이 $42.58{\sim}53.32{\mu}m$로 유의적으로 작고 균일한 크기였으며, 입자모양은 전반적으로 구형의 형태를 보여주어 분말 흐름성이 양호할 것으로 판단되었다. 수분흡수지수는 말토덱스트린에 알긴산을 3% 첨가한 분무건조 미세캡슐 분말에서 0.41로 가장 낮은 지수를 나타내었으며 수분용해지수는 분무건조 미세캡슐 분말에서 98.22~99.76%로 나타나 동결건조 분말보다 우수하였다. 미세캡슐 분말의 protease 활성은 동결건조 분말(1,297.47 unit/g)이 분무건조 미세캡슐 분말(633.51~692.08 unit/g)보다 유의적으로 높은 활성을 나타내었으나, in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성은 분무건조 미세캡슐 분말에서만 g당 23.70~100.83 unit의 효소 활성이 나타나 위액과 장액의 pH 환경에서 안정성을 나타내는 것으로 확인되었다. 따라서 피복물질로 말토덱스트린 및 알긴산을 첨가하여 분무건조시 식품산업 활용 측면에서 가공적성이 향상된 미세캡슐 분말의 제조가 가능하고in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성이 우수하여 기능성 식품 소재 개발에 있어 산업적으로 적용 가능할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 protease를 함유하고 있는 파인애플의 산업적 이용 증대 및 기능성식품 소재 개발을 목적으로 분무건조공정을 이용하여 파인애플 착즙액을 미세캡슐화 하였으며 미세캡슐 분말의 물리화학적 특성 및 protease 활성을 조사하였다. 파인애플 착즙액의 pH, 당도 및 protease 활성은 각각 pH 5.43, 12.80 및 4.82 unit/mL이었다. Protease 활성에 대한 최적 pH 및 온도는 각각 pH 7.0 및 $50^{\circ}C$에서 가장 높게 분석되었다. 파인애플 착즙액의 미세캡슐분말 제조는 말토덱스트린 및 알긴산을 피복물질로 사용하여 분무건조하였으며, 수분함량은 3.02~3.75%였다. 색도는 분무건조 미세캡슐 분말이 동결건조 분말에 비하여 L값 및 a값은 낮고 b값은 높은 경향을 나타내었는데 특히 말토덱스트린에 알긴산 3% 첨가시 선명한 노란색을 보여주었다. 입자크기는 동결건조 분말($501.57{\mu}m$)에 비하여 분무건조 미세캡슐 분말이 $42.58{\sim}53.32{\mu}m$로 유의적으로 작고 균일한 크기였으며, 입자모양은 전반적으로 구형의 형태를 보여주어 분말 흐름성이 양호할 것으로 판단되었다. 수분흡수지수는 말토덱스트린에 알긴산을 3% 첨가한 분무건조 미세캡슐 분말에서 0.41로 가장 낮은 지수를 나타내었으며 수분용해지수는 분무건조 미세캡슐 분말에서 98.22~99.76%로 나타나 동결건조 분말보다 우수하였다. 미세캡슐 분말의 protease 활성은 동결건조 분말(1,297.47 unit/g)이 분무건조 미세캡슐 분말(633.51~692.08 unit/g)보다 유의적으로 높은 활성을 나타내었으나, in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성은 분무건조 미세캡슐 분말에서만 g당 23.70~100.83 unit의 효소 활성이 나타나 위액과 장액의 pH 환경에서 안정성을 나타내는 것으로 확인되었다. 따라서 피복물질로 말토덱스트린 및 알긴산을 첨가하여 분무건조시 식품산업 활용 측면에서 가공적성이 향상된 미세캡슐 분말의 제조가 가능하고in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성이 우수하여 기능성 식품 소재 개발에 있어 산업적으로 적용 가능할 것으로 사료된다.
The physicochemical properties and protease activities of spray-dried pineapple juice powders were investigated. The pH, soluble solids, and protease activity of the pineapple juice were pH 5.43, $12.8^{\circ}Brix$, and 4.82 unit/mL, respectively. The optimum pH and temperature of the pro...
The physicochemical properties and protease activities of spray-dried pineapple juice powders were investigated. The pH, soluble solids, and protease activity of the pineapple juice were pH 5.43, $12.8^{\circ}Brix$, and 4.82 unit/mL, respectively. The optimum pH and temperature of the protease activity from pineapple juice were pH 7.0 and $50^{\circ}C$, respectively. The microencapsulation of pineapple juice was achieved using maltodextrin and alginic acid through spray-drying. The L value and moisture content of the spray-dried powder were higher than those of the freeze-dried powder. The particle size of the freeze-dried powder ($501.57{\mu}m$) was higher than that of the spray-dried powder ($42.58-53.32{\mu}m$). The water absorption and water solubility of the powders were 0.41-0.87, and 90.45-99.76%, respectively. When compared, the protease activities were found to be in the following order : FD (1,297.47 unit/g) > SD-MA-1 (692.08 unit/g) > SD-MA-2 (664.66 unit/g) > SD-MA-3 (642.65 unit/g) > SD-M (633.51 unit/g). In the in vitro dissolution study measurements were conducted for 4 hr in pH 1.2 simulated gastric fluid and pH 6.8 simulated intestinal fluid, using a dissolution tester at $37^{\circ}C$ in 50 rpm. The protease survival of the 3.74-15.69% microencapsulated pineapple juice powders improved with an increase in the treatment concentration of alginic acid.
The physicochemical properties and protease activities of spray-dried pineapple juice powders were investigated. The pH, soluble solids, and protease activity of the pineapple juice were pH 5.43, $12.8^{\circ}Brix$, and 4.82 unit/mL, respectively. The optimum pH and temperature of the protease activity from pineapple juice were pH 7.0 and $50^{\circ}C$, respectively. The microencapsulation of pineapple juice was achieved using maltodextrin and alginic acid through spray-drying. The L value and moisture content of the spray-dried powder were higher than those of the freeze-dried powder. The particle size of the freeze-dried powder ($501.57{\mu}m$) was higher than that of the spray-dried powder ($42.58-53.32{\mu}m$). The water absorption and water solubility of the powders were 0.41-0.87, and 90.45-99.76%, respectively. When compared, the protease activities were found to be in the following order : FD (1,297.47 unit/g) > SD-MA-1 (692.08 unit/g) > SD-MA-2 (664.66 unit/g) > SD-MA-3 (642.65 unit/g) > SD-M (633.51 unit/g). In the in vitro dissolution study measurements were conducted for 4 hr in pH 1.2 simulated gastric fluid and pH 6.8 simulated intestinal fluid, using a dissolution tester at $37^{\circ}C$ in 50 rpm. The protease survival of the 3.74-15.69% microencapsulated pineapple juice powders improved with an increase in the treatment concentration of alginic acid.
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문제 정의
0)에서 가장 높은 효소 활성을 나타냈으며 pH 3~5에서는 효소활성이 1% 이하임이 확인되었다. Hur 등(23)의 연구에 따르면 인체 내 소화모델에 대한 연구에서 위액은 pH 3이하, 장액의 경우 pH 5~8 범위를 나타낸다고 보고되고 있어 미세캡슐의 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성 안정성을 검토하고자 하였다. 미세캡슐 분말의 in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성을 검토한 결과 동결건조 분말의 경우 효소 활성이 나타나지 않았으나, 분무건조 미세캡슐 분말에서는 g당 23.
본 연구에서는 protease를 함유하고 있는 파인애플의 산업적 이용 증대 및 기능성식품 소재 개발을 목적으로 분무건조공정을 이용하여 파인애플 착즙액을 미세캡슐화 하였으며 미세캡슐 분말의 물리화학적 특성 및 protease 활성을 조사하였다. 파인애플 착즙액의 pH, 당도 및 protease 활성은 각각 pH 5.
본 연구에서는 파인애플에 고농도로 함유되어 있는 단백질 분해효소인 브로멜라인을 식품산업분야에서 기능성 소재로 이용하고자 피복물질로 말토덱스트린과 알긴산을 이용하여 분무건조공정에 의해 미세캡슐을 제조하였으며, 물리화학적 특성 및 protease 활성을 in vitro 인체 내 소화모델을 이용하여 조사하였다.
가설 설정
2)Means±SD (n=3) within each column (a-c) followed by the same letter are not significantly different (p<0.05).
2)Means±SD (n=3) within each column (a-d) followed by the same letter are not significantly different (p<0.05).
2)Means±SD (n=3) within each column (a-e) followed by the same letter are not significantly different (p<0.05).
제안 방법
Protease 활성 측정은 Kunitz법(21)을 변형하여 측정하였다. 0.
Protease 활성에 미치는 pH의 영향을 검토하기 위하여 완충용액은 0.2 M citrate 완충용액(pH 3.0~6.0), 0.2 M sodium phosphate 완충용액(pH 6.0~8.0) 및 0.2 M Tris-HCl 완충용액(pH 8.0~9.0)을 이용하여 기질을 제조하였으며, 기질과 효소반응은 37℃에서 20분간 반응한 후 측정하였다.
Protease 활성에 미치는 온도의 영향은 0.2 M sodium phosphate 완충용액(pH 7.0)을 이용하여 기질을 제조한 후 20℃에서 80℃의 온도범위에서 20분간 기질과 효소를 반응한 후 측정하였다. 이 외의 반응 조건은 protease 활성 측정 방법과 동일하게 진행하였다.
in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성을 검토하기 위하여 대한약전에 따라 인공위액 및 인공장액을 제조하였으며, 인체 내 소화모델에 대한 실험방법은 Hur 등(23)의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 2.
분무건조공정을 이용한 미세캡슐화는 파인애플 착즙액 300 mL에 20%(w/v) 말토덱스트린 및 1, 2, 3%(w/v) 알긴산을 첨가한 다음 고압균질기(HG-15D, DAIHAN scientific Co., Ltd., Wonju, Korea)를 이용하여 6,000 rpm에서 20분간 균질화하였다. 제조된 균질액은 주입 온도 160℃, 방출 온도 100℃로 설정하였고, 분무속도는 16,000 rpm에서 시료 공급속도는 12 mL/min의 조건으로 아토마이져(atomizer)가 장착된 분무건조기(KL-8, Seogang engineering Co.
수분함량은 미세캡슐 분말을 페트리디쉬에 담아 적외선 수분측정기(MB-45, Moisture analyzer, INC., Ohaus, USA)를 이용하여 105℃에서 분말의 수분함량이 항량에 도달할 때까지 건조하여 측정하였다. 색도 측정은 표준색도가 L=95.
수분흡수지수(water absorption index, WAI) 및 수분용해지수(water solubility index, WSI) 측정은 phillips(22)의 방법을 변형하여 측정하였다. 미세캡슐화 분말 0.
입자크기는 미세캡슐 분말을 isopropyl alcohol에 분산시켜 레이저입도분석기(LS-13-320, Beckman coulter, Fullerton, CA, USA)를 이용하여 측정하였다.
입자표면구조는 각 시료에 gold ion coating한 후 주사형 전자현미경(S-4800, Hitachi high-Technologies Co., Tokyo, Japan)을 이용하였으며, 전자현미경을 이용한 관찰은 3.0 kV에서 500배 비율로 관찰하였다.
대상 데이터
) Merr.)은 필리핀산으로 2014년 6월 경상북도 경산시 소재의 마트에서 구입하여 사용하였다. 미세캡슐화를 위한 피복물질은 말토덱스트린(malto-dextrin, Baolingbao biology Co.
, Cheonan, Korea)를 이용하여 미세캡슐화 하였으며, –70℃ 이하의 암소에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다. 대조구로는 피복물질을 첨가하지 않고 동결건조 (FreeZone-2.5, Labconco Co., Kansas, MO, USA)를 이용하여 건조한 분말을 사용하였다.
)은 필리핀산으로 2014년 6월 경상북도 경산시 소재의 마트에서 구입하여 사용하였다. 미세캡슐화를 위한 피복물질은 말토덱스트린(malto-dextrin, Baolingbao biology Co., Ltd., Shandong, China)과 알긴산(alginic acid, Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)을 사용하였다.
0 및 50℃에서 가장 높게 분석되었다. 파인애플 착즙액의 미세캡슐분말 제조는 말토덱스트린 및 알긴산을 피복물질로 사용하여 분무건조하였으며, 수분함량은 3.02~3.75%였다. 색도는 분무건조 미세캡슐 분말이 동결건조 분말에 비하여 L값 및 a값은 낮고 b값은 높은 경향을 나타내었는데 특히 말토덱스트린에 알긴산 3% 첨가시 선명한 노란색을 보여주었다.
데이터처리
실험결과는 3회 반복으로 행하여 평균±표준편차로 나타내었고 SPSS(19.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 각 측정 평균값의 유의성(p<0.05)은 Duncan’s multiple range test로 검정하였다.
82 unit/mL이었다. Protease 활성에 대한 최적 pH 및 온도는 각각 pH 7.0 및 50℃에서 가장 높게 분석되었다. 파인애플 착즙액의 미세캡슐분말 제조는 말토덱스트린 및 알긴산을 피복물질로 사용하여 분무건조하였으며, 수분함량은 3.
미세캡슐 분말의 protease 활성 및 in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성을 검토한 결과는 Table 4와 같다. Protease 활성은 동결건조 분말에서 g당 1,297.47 unit으로 가장 높은 활성을 나타내었으며, 분무건조 미세캡슐 분말에서 말토덱스트린 단독 첨가시 g당 633.51 unit으로 가장 낮은 활성을 나타내었다. 특히 미세캡슐 분말에서 말토덱스트린에 알긴산 첨가량이 증가할수록 692.
65 unit/g으로 낮아지는 경향을 나타내었다. Protease의 경우 pH 및 온도가 활성에 중요한 요소로 보고되어져 있는데, 본 실험에 이용된 파인애플 착즙액은 0.2 M sodium phosphate 완충용액(pH 7.0)에서 가장 높은 효소 활성을 나타냈으며 pH 3~5에서는 효소활성이 1% 이하임이 확인되었다. Hur 등(23)의 연구에 따르면 인체 내 소화모델에 대한 연구에서 위액은 pH 3이하, 장액의 경우 pH 5~8 범위를 나타낸다고 보고되고 있어 미세캡슐의 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성 안정성을 검토하고자 하였다.
Hur 등(23)의 연구에 따르면 인체 내 소화모델에 대한 연구에서 위액은 pH 3이하, 장액의 경우 pH 5~8 범위를 나타낸다고 보고되고 있어 미세캡슐의 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성 안정성을 검토하고자 하였다. 미세캡슐 분말의 in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성을 검토한 결과 동결건조 분말의 경우 효소 활성이 나타나지 않았으나, 분무건조 미세캡슐 분말에서는 g당 23.70~100.83 unit의 효소 활성이 나타나 위액과 장액의 pH 환경에서 안정성을 나타내는 것으로 확인되었다. 분무건조 미세캡슐 분말에서 말토덱스트린 단독 첨가시 3.
76%로 나타나 동결건조 분말보다 우수하였다. 미세캡슐 분말의 protease 활성은 동결건조 분말(1,297.47 unit/g)이 분무건조 미세캡슐 분말(633.51~692.08 unit/g)보다 유의적으로 높은 활성을 나타내었으나, in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성은 분무건조 미세캡슐 분말에서만 g당 23.70~100.83 unit의 효소 활성이 나타나 위액과 장액의 pH 환경에서 안정성을 나타내는 것으로 확인되었다. 따라서 피복물질로 말토덱스트린 및 알긴산을 첨가하여 분무건조시 식품산업 활용 측면에서 가공적성이 향상된 미세캡슐 분말의 제조가 가능하고 in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성이 우수하여 기능성 식품 소재 개발에 있어 산업적으로 적용 가능할 것으로 사료된다.
Hwang 등(28)은 일반적으로 1~200 μm의 분말을 미세캡슐 범위로 분포한다고 보고하였으며, Rosenberg 등(29)은 입자크기가 작을수록 내부 물질을 포접하는데 유리하다고 한 연구결과에 따라 동결건조 분말보다 분무건조 미세캡슐 분말에서 in vitro 인체 내 소화모델에서의 안정성 향상에 기여할 것으로 기대된다. 미세캡슐 분말의 입자표면구조를 측정한 결과 동결 건조 분말은 구형이 형성되지 않고 엉김현상으로 인해 정확한 측정이 어려웠으나, 분무건조 미세캡슐 분말의 경우 전반적으로 구형의 모양을 보여주어 분말 흐름성이 양호할 것으로 판단된다(Fig. 2). 분무건조 미세캡슐 분말에서 말토덱스트린을 첨가한 분말은 입자표면에 굴곡이 많은 구형을 나타내었으나 말토덱스트린에 알긴산이 첨가된 경우, 첨가량이 높아질수록 굴곡이 적은 구형을 나타냄을 확인하였다.
83 unit의 효소 활성이 나타나 위액과 장액의 pH 환경에서 안정성을 나타내는 것으로 확인되었다. 분무건조 미세캡슐 분말에서 말토덱스트린 단독 첨가시 3.74%의 낮은 효소 안정성을 나타낸 것에 비해 말토덱스트린에 알긴산의 첨가량이 높아질수록 효소 안정성이 높아지는 것을 확인하였으며, 특히 알긴산 2% 및 3% 첨가 분말에서 각각 14.71% 및 15.69%로 나타나 높은 효소 안정성을 나타냄을 확인하였다. 이는 낮은 pH 수용액 상태에서 용해되지 않고 팽윤 정도가 매우 작아지는 알긴산의 특성에 기인되며(34), 이를 통해 파인애플 착즙액의 protease 효소가 생체 내 위액과 장액의 pH 환경에서 안정하게 통과되고 장내에서 방출되는 효과를 나타낼 것으로 판단된다.
2). 분무건조 미세캡슐 분말에서 말토덱스트린을 첨가한 분말은 입자표면에 굴곡이 많은 구형을 나타내었으나 말토덱스트린에 알긴산이 첨가된 경우, 첨가량이 높아질수록 굴곡이 적은 구형을 나타냄을 확인하였다. Kim 등(30)은 입자표면의 굴곡이 건조 과정에서 입자들이 수축함에 따른 현상이라고 보고하였는데, 이에 본 연구의 분무건조에 의한 파인애플 착즙액 미세캡슐 제조시 알긴산의 첨가량이 높아질수록 입자표면의 수축현상이 완화되는 것으로 판단된다.
76%로 나타나 우수하였다. 분무건조 미세캡슐 분말에서 알긴산의 첨가량이 높아질수록 수분용해지수는 낮아졌으나 통계적으로 유의적인 차이는 나타나지 않았다. Kim 등(33)은 건조방법에 따른 양파분말 입자의 용해도를 측정한 결과 입자크기가 커질수록 수분용해지수가 낮아진다고 보고하여 본 연구결과와 유사하였다.
64%로 나타나 본 연구의 분무건조 미세캡슐 분말이 낮은 수분함량을 나타냄을 확인할 수 있었다. 색도는 분무건조 미세 캡슐 분말이 동결건조 분말에 비하여 L값 및 a값은 낮고 b값은 높은 경향을 나타내었는데 특히 말토덱스트린에 알긴산 3%를 첨가한 분말은 L값, a값 및 b값이 각각 95.63, -1.85 및 10.35를 나타내어 선명한 노란색을 보여주었다. 입자크기의 경우 동결건조 분말(501.
75%였다. 색도는 분무건조 미세캡슐 분말이 동결건조 분말에 비하여 L값 및 a값은 낮고 b값은 높은 경향을 나타내었는데 특히 말토덱스트린에 알긴산 3% 첨가시 선명한 노란색을 보여주었다. 입자크기는 동결건조 분말(501.
수분용해지수는 동결건조 분말에서 90.45%로 가장 낮은 지수를 나타내었으며 분무건조 미세캡슐 분말에서 98.22~99.76%로 나타나 우수하였다. 분무건조 미세캡슐 분말에서 알긴산의 첨가량이 높아질수록 수분용해지수는 낮아졌으나 통계적으로 유의적인 차이는 나타나지 않았다.
파인애플 착즙액 미세캡슐 분말의 수분함량, 색도 및 입자크기는 Table 2와 같다. 수분함량은 동결건조 분말에서 3.02%로 가장 낮은 함량을 나타내었으며, 분무건조 미세캡슐 분말에서 3.35~3.75%로 알긴산 첨가량이 증가할수록 낮아지는 경향이었다. Kim 등(26)의 미역과 다시마 분무건조 분말의 수분함량이 각각 8.
분말의 수분흡수지수 및 수분용해지수는 식품산업 활용 측면에서 중요한 가공적성 요인으로 알려져 있으며(31), 특히 분말의 안정성 및 붕해력과 밀접한 관련이 있다. 수분흡수지수는 말토덱스트린에 알긴산을 3% 첨가한 분무건조 미세캡슐 분말에서 0.41로 가장 낮은 지수를 나타내었으며 동결건조 분말에서 0.87로 가장 높은 지수를 나타내었다. 흡습성이 클수록 고화현상의 발생이 용이하여 저장안정성이 낮은 것으로 간주되는데(32), 분무건조 미세캡슐 분말은 알긴산 첨가량이 1%에서 3%로 높아질수록 수분흡수지수는 각각 0.
32 μm로 유의적으로 작고 균일한 크기였으며, 입자모양은 전반적으로 구형의 형태를 보여주어 분말 흐름성이 양호할 것으로 판단되었다. 수분흡수지수는 말토덱스트린에 알긴산을 3% 첨가한 분무건조 미세캡슐 분말에서 0.41로 가장 낮은 지수를 나타내었으며 수분용해지수는 분무건조 미세캡슐 분말에서 98.22~99.76%로 나타나 동결건조 분말보다 우수하였다. 미세캡슐 분말의 protease 활성은 동결건조 분말(1,297.
Kim 등(33)은 건조방법에 따른 양파분말 입자의 용해도를 측정한 결과 입자크기가 커질수록 수분용해지수가 낮아진다고 보고하여 본 연구결과와 유사하였다. 이에 알긴산을 파인애플 착즙액 미세캡슐 제조시 피복물질로 활용할 경우 수분의 흡습성 및 용해성을 고려하였을 때, 2~3%의 비율로 혼합하여 사용하여야 흡습성이 낮고 용해성이 양호한 분말을 얻을 수 있을 것이라 판단된다.
이와 같이 분무건조에 의한 파인애플 착즙액 미세캡슐 분말의 물리화학적 특성 및 protease 활성을 분석한 결과 말토덱스트린에 알긴산을 첨가한 구간이 우수한 물리화학적 특성 및 protease 활성을 나타내었으며, 특히 in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성이 높게 나타나 기능적 특성 및 가공비용 등을 고려하였을 때 알긴산 2% 첨가량이 산업적으로 적용가능하다 판단된다.
입자크기는 동결건조 분말(501.57 μm)에 비하여 분무건조 미세캡슐 분말이 42.58~53.32 μm로 유의적으로 작고 균일한 크기였으며, 입자모양은 전반적으로 구형의 형태를 보여주어 분말 흐름성이 양호할 것으로 판단되었다.
입자크기의 경우 동결건조 분말(501.57 μm)에 비하여 분무건조 미세캡슐 분말이 42.58~53.32 μm로 유의적으로 낮은 크기를 나타내었으며, 말토덱스트린에 알긴산 첨가량이 높아질수록 입자크기가 커지는 경향이었다.
41로 낮아지는 경향을 나타내어 저장안정성이 향상됨을 확인하였다. 특히 말토덱스트린에 알긴산 3% 첨가한 미세캡슐 분말에서 0.41의 수분흡수지수를 나타내어 수분에 대한 분말의 안정성이 높을 것으로 판단된다.
51 unit으로 가장 낮은 활성을 나타내었다. 특히 미세캡슐 분말에서 말토덱스트린에 알긴산 첨가량이 증가할수록 692.08 unit/g에서 642.65 unit/g으로 낮아지는 경향을 나타내었다. Protease의 경우 pH 및 온도가 활성에 중요한 요소로 보고되어져 있는데, 본 실험에 이용된 파인애플 착즙액은 0.
후속연구
83 unit의 효소 활성이 나타나 위액과 장액의 pH 환경에서 안정성을 나타내는 것으로 확인되었다. 따라서 피복물질로 말토덱스트린 및 알긴산을 첨가하여 분무건조시 식품산업 활용 측면에서 가공적성이 향상된 미세캡슐 분말의 제조가 가능하고 in vitro 인체 내 소화모델에 대한 protease 활성의 안정성이 우수하여 기능성 식품 소재 개발에 있어 산업적으로 적용 가능할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
파인애플이란?
Merr.)은 파인애플과에 속하는 외떡잎식물의 열매로서 특유의 신선한 맛과 향으로 인기가 높아 세계의 많은 지역에서 소비되는 과일이며, 칼슘, 인, 철 등의 무기질 이외에도 비타민 A, B와 C의 풍부한 공급원이다(8). 특히 파인애플에 고농도로 함유되어 있는 단백질 분해효소(protease)인 브로멜라인(bromelain)은 연육제, 보조 소화제, 소염제 및 항혈청 응고제로서의 효과가 연구되어 있으며(9-12), 안정성이 매우 높고 부작용 및 독성이 없어 신체 내 내성이 생기지 않는다(13).
미세캡슐화 기술은 어떤 기술인가?
미세캡슐(microencapsulated powder)은 미세한 포장 단위를 말하며, 크기는 수 μm 단위에서 수 mm로 다양하며, 모양은 구형이 이상적으로 가공적성이 좋은 분말이다. 미세캡슐화 기술은 고체, 액체, 기체상의 물질을 특정 조건 하에서 조절된 속도로 내용물을 방출할 수 있도록 어떤 물질이나 조직내부에 포장하는 기술이다(14). 특히 분무건조에 의한 미세캡슐화는 상업화된 방법 중 가장 보편화된 것으로 그 생산량도 가장 많아 여러 분야에서 다양한 목적으로 이용되고 있다(15,16).
분무건조 방식에서 이용하는 건조온도 범위는?
분무건조는 액상의 시료를 뜨거운 매체 속에서 분무하여 건조된 분말 형태의 시료를 얻게 되는 방식으로 건조시간이 아주 짧아 열에 약한 물질도 건조가 가능하며, 용해성과 유동성이 좋은 구상 분말 제품을 제조할 수 있다(17). 또한 건조온도가 130~300℃로 비교적 높은 온도에서도 원료가 열에 노출되는 시간은 5~20초 내외로 열에 의한 성분의 변화가 미미하여 기능성 소재산업에서 동결건조와 함께 가장 많이 사용되어지는 방법이다(18). 분무건조된 입자는 피복물질의 조성에 의해 그 특성이 결정되는데, 피복물질은 주로 전분, 사이클로덱스트린, 말토덱스트린, 셀룰로오스 및 다양한 다당류가 전통적으로 이용되고 있다.
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