본 연구에서는 OSA-${\beta}$-glucan 유화제의 특성을 조사하기 위해 유화액을 제조하였다. 유화특성을 알아보기 위해 pH 변화, NaCl 첨가에 따른 유화액의 지방구 크기, 제타전위의 변화 등 이화학적 성질을 조사하였고, OSA-${\beta}$-glucan에 대한 co-surfactant 선정실험을 수행하였다. 그 결과, OSA-${\beta}$-glucan 유화액은 pH가 낮을수록, NaCl의 첨가량이 많을수록 응집으로 인해 안정도가 낮아지는 경향을 보였으며 이는 유화액의 제타전위 측정 및 현미경 관찰 결과와 일치하였다. OSA-${\beta}$-glucan 유화제에 적합한 co-surfactant는 유화 지방구 크기 및 크리밍 안정도 측면에서 Tween 20으로 확인되었으며 적절한 농도는 0.2% 이상으로 나타났다. 또한 Tween 20 첨가에 대한 OSA-${\beta}$-glucan 유화액의 안정도 향상은 유화지방구 표면에서 OSA-${\beta}$-glucan과 Tween 20의 co-adsorption에 기인한 것으로 추정하였다.
본 연구에서는 OSA-${\beta}$-glucan 유화제의 특성을 조사하기 위해 유화액을 제조하였다. 유화특성을 알아보기 위해 pH 변화, NaCl 첨가에 따른 유화액의 지방구 크기, 제타전위의 변화 등 이화학적 성질을 조사하였고, OSA-${\beta}$-glucan에 대한 co-surfactant 선정실험을 수행하였다. 그 결과, OSA-${\beta}$-glucan 유화액은 pH가 낮을수록, NaCl의 첨가량이 많을수록 응집으로 인해 안정도가 낮아지는 경향을 보였으며 이는 유화액의 제타전위 측정 및 현미경 관찰 결과와 일치하였다. OSA-${\beta}$-glucan 유화제에 적합한 co-surfactant는 유화 지방구 크기 및 크리밍 안정도 측면에서 Tween 20으로 확인되었으며 적절한 농도는 0.2% 이상으로 나타났다. 또한 Tween 20 첨가에 대한 OSA-${\beta}$-glucan 유화액의 안정도 향상은 유화지방구 표면에서 OSA-${\beta}$-glucan과 Tween 20의 co-adsorption에 기인한 것으로 추정하였다.
We investigated the emulsifying properties of barley octenyl succinic anhydride (OSA)-${\beta}$-glucan, such as changes in the fat globule size and zeta-potential as influenced by pH or the addition of NaCl. Additional experiments to fabricate a suitable co-surfactant system were also per...
We investigated the emulsifying properties of barley octenyl succinic anhydride (OSA)-${\beta}$-glucan, such as changes in the fat globule size and zeta-potential as influenced by pH or the addition of NaCl. Additional experiments to fabricate a suitable co-surfactant system were also performed. We found that the fat globule size in OSA-${\beta}$-glucan emulsions increased upon lowering the pH (i.e., under acidic conditions) or increasing the NaCl concentration. These results were confirmed through microscopic observation. Co-surfactant hydrophilic Tween 20 was found to be suitable for the OSA-${\beta}$-glucan emulsion, which facilitated the formation of smaller fat globules and enhanced the creaming stability when it was added in >0.2 wt% concentration. From the results of the surface load of OSA-${\beta}$-glucan in emulsions, Tween 20 addition enhanced the stability probably by the co-adsorption of the two surfactants at the droplet surface.
We investigated the emulsifying properties of barley octenyl succinic anhydride (OSA)-${\beta}$-glucan, such as changes in the fat globule size and zeta-potential as influenced by pH or the addition of NaCl. Additional experiments to fabricate a suitable co-surfactant system were also performed. We found that the fat globule size in OSA-${\beta}$-glucan emulsions increased upon lowering the pH (i.e., under acidic conditions) or increasing the NaCl concentration. These results were confirmed through microscopic observation. Co-surfactant hydrophilic Tween 20 was found to be suitable for the OSA-${\beta}$-glucan emulsion, which facilitated the formation of smaller fat globules and enhanced the creaming stability when it was added in >0.2 wt% concentration. From the results of the surface load of OSA-${\beta}$-glucan in emulsions, Tween 20 addition enhanced the stability probably by the co-adsorption of the two surfactants at the droplet surface.
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문제 정의
선행 연구(22)에 의하면 옥테닐 호박산 베타글루칸 (OSA-p-glucan)은 베타글루칸에 비하여 현저한 표면활성을 나타내었으며 식품유화제로써 그 사용 가능성이 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 선행 연구(22)를 기반으로 옥테닐 호박산 베타글루칸의 유화 특성에 대한 심층 연구를 수행하고자 하였다.
본 실험은 OSA-p-glucan 유화액의 안정도를 향상시키기 위해 수행되었다. Co-surfactant 종류는 친수성 유화제인 SSL과 Tween 20 및 친유성 유화제 Lecithin과 GMS를 사용하였다.
본 연구에서는 OSA-p-glucan 유화제의 특성을 조사하기 위해 유화액을 제조하였다. 유화특성을 알아보기 위해 pH 변화, NaCl 첨가에 따른 유화액의 지방구 크기, 제타전위의 변화 등 이화학적 성질을 조사하였고, OSA-p-glucan에 대한 co-surfactant 선정실험을 수행하였다.
제안 방법
Co-surfactant 종류는 친수성 유화제인 SSL과 Tween 20 및 친유성 유화제 Lecithin과 GMS를 사용하였다. OSA-p- glucan 0.5 wt% 및 co-sufctant를 종류별로 각각 0.1 wt%를 첨가하여 전술한 방법으로 유화액을 제조하여 입도분석기와 광학현미경 (CX21, Olympus Co., Tokyo, Japan)을 이용하여 그 안정성을 확인하였다. 이 중 가장 안정한 co-sufctant를 선정하였으며 선정된 co-surfactant를 농도별(0.
OSA-p-glucan 0.5 wt% 유화액을 시료로 하여 환경의 변화(pH, NaCl 첨가)에 따른 유화액의 안정성과 이화학적 특징(지방구 크기 및 형태학적 특징, 제타전위, 크리밍 안정성)을 조사하였다 (24). OSA-p-glucan 유화액의 pH 변화에 따른 영향은 유화액 20mL를 25 mL vial에 옮겨 HCl 또는 NaOH를 이용하여 pH를 변화(3.
OSA-p-glucan emulsion의 co-surfactant 농도변화에 따른 표면흡착량은 Dunlap과 Cote의 방법(26)을 변형하여 측정하였다. 유화액을 원심분리(Supra 22K, Hanil Science Inc.
0)시켜 실온에서 24시간 방치 후 유화액의 지방 구 크기를 측정하였다. OSA-p-glucan 유화액의 NaCl 첨가에 따른 영향은 유화액 20mL를 25 mL vial에 옮겨 NaCl을 첨가(0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.10M)하여 실온에서 24시간 방치 후 유화액의 지방구 크기를 측정하였다.
OSA-p-glucan 유화액의 pH 변화(pH 3.0-9.0)에 따른 지방구 표면 전하인 제타전위을 측정하기 위해 시료 유화액을 1,000배 희석한 후 측정용기 cell (folded capillary cell, Mal.,ern Instruments Ltd.)에 중진하여, Nanosizer ZS (Mal.,ern Instruments Ltd.)를 이용하여 측정하였다.
5 wt% 유화액을 시료로 하여 환경의 변화(pH, NaCl 첨가)에 따른 유화액의 안정성과 이화학적 특징(지방구 크기 및 형태학적 특징, 제타전위, 크리밍 안정성)을 조사하였다 (24). OSA-p-glucan 유화액의 pH 변화에 따른 영향은 유화액 20mL를 25 mL vial에 옮겨 HCl 또는 NaOH를 이용하여 pH를 변화(3.0, 4.5, 6.0, 7.0, 9.0)시켜 실온에서 24시간 방치 후 유화액의 지방 구 크기를 측정하였다. OSA-p-glucan 유화액의 NaCl 첨가에 따른 영향은 유화액 20mL를 25 mL vial에 옮겨 NaCl을 첨가(0.
유화액을 원심분리(Supra 22K, Hanil Science Inc., Incheon, Korea; 15, 000xg, 30 min)하여 수상 중의 OSA-p-glucan 함량을 mega- zyme kit (K-BGLU, Megazyme International Ireland Ltd., Wicklow, Ireland) 를 이용하여 측정하였다 (27).
light scattering 법을 이용하여 측정하였다(25). 유화액을 크리밍 측정장치 (Turbiscan AGS, Formulaction, L’Union, France) 에넣어 25oC에서 10시간 동안 측정하여 시료병의 높이 (0-42mm)에 따른 후방산란강도의 변화 (Abackscattering (ABS)) 를 크리밍 프로화일 형태로 나타내었다.
유화액의 지방구 크기는 입도분석기 (Mastersizer S, Mal.,ern Instruments Ltd., Mal.,ern, UK)를 이용하여 측정하였으며, 결과는 volume-surface mean diameter (#) 및 weighted average mean diameter (#)로 다음과 같이 표시하였다.
제조하였다. 유화특성을 알아보기 위해 pH 변화, NaCl 첨가에 따른 유화액의 지방구 크기, 제타전위의 변화 등 이화학적 성질을 조사하였고, OSA-p-glucan에 대한 co-surfactant 선정실험을 수행하였다. 그 결과, OSA-P-glucan 유화액은 pH가 낮을수록, NaCl의 첨가량이 많을수록 응집으로 인해 안정도가 낮아지는 경향을 보였으며 이는 유화액의 제타전위 측정 및 현미경 관찰 결과와 일치하였다, OSA-p-glucan 유화제에 적합한 co-surfac- tant는 유화 지방구 크기 및 크리밍 안정도 측면에서 Tween 20으로 확인되었으며 적절한 농도는 0.
02 wt% sodium azide가 들어있는 증류수에 OSA-p-glucan 을 분산시키고 70 water bath에 1시간 동안 용해시켜 수상을 제조하였다. 이 수상에 카놀라유(유상)를 9:1의 비율(w/w)로 혼합하고 이 혼합액을 silverson mixer (L4RT, Silverson Machines Ltd., Chesham, UK)를 이용하여 8, 000rpm에서 15분간 예비 유화한 후 고압 균질기 (M-110Y, Microfludics, MA, USA)를 이용하여 3, 000 psi에서 2회, 500 psi에서 1회 통과시켜 최종 유화액(0.5 wt% OSA-P-glucan, 10 wt% oil, pH 7)을 제조하였다.
, Tokyo, Japan)을 이용하여 그 안정성을 확인하였다. 이 중 가장 안정한 co-sufctant를 선정하였으며 선정된 co-surfactant를 농도별(0.05-0.3 wt%)로 첨가해 최적 첨가 농도를 결정하였다.
대상 데이터
Co-surfactant 종류는 친수성 유화제인 SSL과 Tween 20 및 친유성 유화제 Lecithin과 GMS를 사용하였다. OSA-p- glucan 0.
유화액의 유상인 카놀라유는 (주)오뚜기 (Pyeongaek, Korea) 제품을사용하였고 sodium azide는 Sigma-Aldrich에서 구입하여 사용하였다. 보조 유화제 (co-surfactants)로 SSL (sodium stearoyl lactylate), GMS (glyceryl monostearate)와 lecithine (주)일신웰스(Cheong- won, Korea) 제품을 사용하였고 Tween 20 (polyoxyethlene mono- laurate)은 Sigma-Aldrich로부터 구입하여 사용하였다.
본 연구에서 사용된 p-glucane 보리에서 추출한 ADEKA (Tokyo, Japan) 상용품 E70-S (purity; 79.7%)을 사용하였으며 옥 테닐 호박산(octenyl succinic anhydride, OSA, purity; 97%)은 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)에서 구입하여 사용하였다. 유화액의 유상인 카놀라유는 (주)오뚜기 (Pyeongaek, Korea) 제품을사용하였고 sodium azide는 Sigma-Aldrich에서 구입하여 사용하였다.
Louis, MO, USA)에서 구입하여 사용하였다. 유화액의 유상인 카놀라유는 (주)오뚜기 (Pyeongaek, Korea) 제품을사용하였고 sodium azide는 Sigma-Aldrich에서 구입하여 사용하였다. 보조 유화제 (co-surfactants)로 SSL (sodium stearoyl lactylate), GMS (glyceryl monostearate)와 lecithine (주)일신웰스(Cheong- won, Korea) 제품을 사용하였고 Tween 20 (polyoxyethlene mono- laurate)은 Sigma-Aldrich로부터 구입하여 사용하였다.
5로 조절하여 반응을 종결하였다. 이 반응액을 5,000xg에서 20분간 원심분리 (Supra 22K, Hanil Science Inc., Incheon, Korea)하여 얻은 침전물을 70% 에탄올과 증류수를 이용하여 수세하고 동결 건조(SFDSF06, Samwon Freezing Engineering Co., Seongnam, Korea)하여 OSA-p-glucan 시료로 사용하였다.
데이터처리
1)Any means in the same column (A-B) or row (a-d) followed by different letters are significantly (p<0.05) different by Duncan’s multiple range test.
모든 실험은 2회 반복 측정하였고, 각 실험구 간의 유의성(p<0.05) 검증을 위해 Statistical Analysis System (version 9.2, SAS Institute, Cary, NC, USA) 이용하여 분산분석 (analysis of variance, ANOVA) 및 Duncan’s multiple range test로 다중비교를 실시하였다.
이론/모형
OSA-p-glucan 유화액 제조는 Hong의 방법(23)을 참조하였다. 먼저, 0.
OSA-p-glucan 유화제의 유화능 증진에 적합한 co-sufctant를선정하기 위해 Lee 등의 방법(32)을 적용하였다. Fig.
Tween 20의 농도에 따른 OSA-p-glucan 유화액의 크리밍 안정도는 light scattering 법을 이용하여 측정하였다(25). 유화액을 크리밍 측정장치 (Turbiscan AGS, Formulaction, L’Union, France) 에넣어 25oC에서 10시간 동안 측정하여 시료병의 높이 (0-42mm)에 따른 후방산란강도의 변화 (Abackscattering (ABS)) 를 크리밍 프로화일 형태로 나타내었다.
성능/효과
위해 Lee 등의 방법(32)을 적용하였다. Fig. 6에 나타난 바와 같이 OSA-p-glucan 유화액 (0.5 wt% OSA-p-glucan, 0.1 wt% co-surfactant, 10 wt% oil, pH 7)의 d3느 SSL을 첨가한 경우 가장 낮은 값(0.32 μm)을 보여 안정적으로 보였으나 큰 입경의 지방구 존재에 민감한 d43를 확인해본 결과(Fig. 7), 시간이 지남에 따라 가장 불안정 한 것으로 나타났다(0일 ; 0.86 μm710일 ; 25.55 μm). Tween 20을 첨가한 경우 제조직후 유화지방구의 d32 는 0.
5에서도 잘 나타나 있다. NaCl 0.01 M을 첨가한 유화액의 경우 비교적 응집 발생 정도가 낮지만 약간의 염 첨가에 의해서 응집이 일어난다는 것을 확인할 수 있었고, 0.10M을 첨가한 유화액의 경우 지방구의 응집이 현저하게 증가한 것을 확인할 수 있었다. 이는 유화액의 수상에 첨가된 염으로 인하여 유도되는 electrostatic screening 효과로 지방구 입자 간에 정전기적 반발력이 감소하여 지방구의 응집이 일어나 유화액의 불안정도가 증가한 것으로 사료되었다 (31).
2에서도 잘 나타나 있다. pH 7.0과 pH 9.0에서는 비교적 응집이 일어나지 않은 반면, pH가 낮아질수록 지방 구의 응집이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 이러한 변화는 유화 지방 구의 제타전위 값과 관련이 있는 것으로 사료되었는데, Fig.
유화특성을 알아보기 위해 pH 변화, NaCl 첨가에 따른 유화액의 지방구 크기, 제타전위의 변화 등 이화학적 성질을 조사하였고, OSA-p-glucan에 대한 co-surfactant 선정실험을 수행하였다. 그 결과, OSA-P-glucan 유화액은 pH가 낮을수록, NaCl의 첨가량이 많을수록 응집으로 인해 안정도가 낮아지는 경향을 보였으며 이는 유화액의 제타전위 측정 및 현미경 관찰 결과와 일치하였다, OSA-p-glucan 유화제에 적합한 co-surfac- tant는 유화 지방구 크기 및 크리밍 안정도 측면에서 Tween 20으로 확인되었으며 적절한 농도는 0.2% 이상으로 나타났다. 또한 Tween 20 첨가에 대한 OSA-p-glucan 유화액의 안정도 향상은 유화지방구 표면에서 OSA-p-glucan과 Tween 20의 co-adsorption에 기인한 것으로 추정하였다.
(29). 따라서 OSA-starch와 유사한 에스테르 구조를 갖는 OSA-p-glucan 은 지방구에 흡착했을 때 낮은 pH에서 분자간 정전기적 반발력이 낮아져 응집이 발생하지만, pH가 증가하면서(예, pH 7.0, 9.0) 정전기적 반발력이 증가하게 되어 유화액이 응집에 대하여 안정하게 된 것으로 사료되었다. 한편, pH 변화에 따른 OSA-p-glucan 유화액의 지방구 크기 변화가 비교적 크지 않은 것은 OSA-starch 유화액의 경우와 유사하게 steric repulsion이 OSA-p-glucan 유화액의 주요한 안정도 기작임을 시사하고 있다(30).
2 wt%)) 저장에 따른 변화 또한 관찰되지 않았다. 따라서 Tween 20을 co-surfactant로 사용할 경우 적절한 첨가 농도는 0.2% 이상인 것으로 사료되었다. Walstra(33)에 의하면 유화액 제조 시 형성되는 임계지방구의 크기는 계면장력에 비례한다고 하였으며, 따라서 본 실험에서 관찰된 Tween 20 함유 OSA-p-glucan 유화액의 지방구 크기 변화는 Tween 20 첨가 농도가 높아짐에 따라 낮아진 계면장력에 기인한 것으로 추정하였다.
26 μm(GMS))보다 작은 값을 보였을 뿐만 아니라 저장 안정성도 양호하게 나타났다. 본 결과는 OSA-p-glucan의 co-surfactant로 친 유성 유화제보다 친수성 유화제(SSL, Tween 20) 사용이 적합함을 보여주고 있으며, 친수성 유화제 중에서도 비이온성 유화제(Tween 20)가 우월하였음을 나타내고 있다.
4에 나타내었다. 입도분석 결과 NaCl 첨가량이 0.01 M 에서 0.10 M로 증가할수록 지방구 크기는 증가하였고(d32; 0.39 μm, # 1.92 μmrd32; 0.50 μm, d43; 5.09 μm), 이러한 결과는 광학현미경을 이용하여 지방구를 관찰한 Fig. 5에서도 잘 나타나 있다. NaCl 0.
크리밍이 발생하면 유화액의 하부에서 입자의 밀도가 감소하여 BS는 음(-)의 값을 나타내는 한편, 유화액의 상부에서 입자의 밀도가 증가하여 양(+)의 값을 갖는다(34). 측정결과 0.05-0.1 wt%의 Tween 20을 첨가한 OSA-p-glucan 유화액의 경우 BS가 넓은 폭으로 감소하였고(creaming 발생), Tween 20 첨가 농도가 증가(0.15-0.3 wt%)하면서 폭이 좁아지는 경향을 보였다. 이러한 결과는 전술한 Tween 20 첨가 농도에 따른 지방구 크기의 변화와 관련이 있는 현상으로 (Fig.
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