The objectives of this study, which filled gaps in previous studies, were: (1) to find the optimal mixing condition of nanoemulsions containing oleoresin capsicum (OC), Tween 80, propylene glycol (PG), and sucrose monostearate (SES) by microfluidization; (2) to investigate their properties and stabi...
The objectives of this study, which filled gaps in previous studies, were: (1) to find the optimal mixing condition of nanoemulsions containing oleoresin capsicum (OC), Tween 80, propylene glycol (PG), and sucrose monostearate (SES) by microfluidization; (2) to investigate their properties and stability depending on such factors as pH, temperature, and heating time; (3) to measure the effect of adding ascorbic acid. In order to test these objectives, the following three experiments were conducted: Firstly, in order to find the optimal mixing ratio, nanoemulsions containing OC - the mean diameter of which is smaller than 100 nm - were prepared through the process of microfluidization; and their mean particle size, zeta potential, and capsaicinoids were measured. The test results indicated that the mixing ratio at OC : Tween 80 : PG + water(1:2) = 1 : 0.2 : 5 was optimal. Secondly, the properties and stability of nanoemulsions were investigated with varying parameters. The test results illustrated that single-layer nanoemulsions and double-layer nanoemulsions coated with alginate were stable, irrespective of all the parameters other than/except for pH 3. Thirdly, the properties of nanoemulsions were then analyzed according to the addition of ascorbic acid. The results demonstrated that the properties of single-layer nanoemulsions were not affected by addition of ascorbic acid. In case of alginate double-layer nanoemulsions, the particle size was reduced, and zeta potential increased with the addition of ascorbic acid. In conclusion, the demonstrated stability of various nanoemulsions under the different conditions in the present study suggests that these findings may constitute a basis in manufacturing various food-grade products which use nanoemulsions-and indicate that food nanoemulsions, if adopted in the food industry, have the potential to satisfy both the functionality and acceptability requirements necessary to produce commercially marketable food-grade products.
The objectives of this study, which filled gaps in previous studies, were: (1) to find the optimal mixing condition of nanoemulsions containing oleoresin capsicum (OC), Tween 80, propylene glycol (PG), and sucrose monostearate (SES) by microfluidization; (2) to investigate their properties and stability depending on such factors as pH, temperature, and heating time; (3) to measure the effect of adding ascorbic acid. In order to test these objectives, the following three experiments were conducted: Firstly, in order to find the optimal mixing ratio, nanoemulsions containing OC - the mean diameter of which is smaller than 100 nm - were prepared through the process of microfluidization; and their mean particle size, zeta potential, and capsaicinoids were measured. The test results indicated that the mixing ratio at OC : Tween 80 : PG + water(1:2) = 1 : 0.2 : 5 was optimal. Secondly, the properties and stability of nanoemulsions were investigated with varying parameters. The test results illustrated that single-layer nanoemulsions and double-layer nanoemulsions coated with alginate were stable, irrespective of all the parameters other than/except for pH 3. Thirdly, the properties of nanoemulsions were then analyzed according to the addition of ascorbic acid. The results demonstrated that the properties of single-layer nanoemulsions were not affected by addition of ascorbic acid. In case of alginate double-layer nanoemulsions, the particle size was reduced, and zeta potential increased with the addition of ascorbic acid. In conclusion, the demonstrated stability of various nanoemulsions under the different conditions in the present study suggests that these findings may constitute a basis in manufacturing various food-grade products which use nanoemulsions-and indicate that food nanoemulsions, if adopted in the food industry, have the potential to satisfy both the functionality and acceptability requirements necessary to produce commercially marketable food-grade products.
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문제 정의
대표적인 천연 항산화제로 알려져 있는 비타민 C는 그 한계 사용량이 정해져 있지 않고 독성이 없으며 무엇보다도 다른 천연 산화방지제와 비교하여 매우 저렴하여 식품산업에서 제품에 적용한다면 항산화 효과와 동시에 경제적인 응용을 기대할 수 있을 것이다. 그러므로, 미세유동화법으로 조제한 단일층 나노에멀션과 이중층 나노에멀션에 아스코르브산을 첨가하여 평균 입자 크기, 제타 전위, capsaicinoids 함량 변화를 측정함으로써 지용성 생리 활성 성분의 항산화제로써 아스코르브산의 역할과 그 산업적 적용가능성을 알아보고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 지용성 생리 활성 성분인 캡사이신을 최적화된 미세유동화법에 의하여 단일층, 이중층 나노에 멀션을 제조하고 다양한 조리환경에서의 안정성을 검토하여 나노에멀션의 식품산업에서의 실제적인 응용 가능성과 다양한 제형의 제품에 활용할 수 있는 기초자료를 제시하고자 하였다.
가설 설정
2) Data with different small letters (a~d) in a column are significantly different (p<0.05).
3) Data with different small letters (a~e) in a column are significantly different (p<0.05).
3) Data with different small letters (a~f) in a column are significantly different (p<0.05).
3) Data with different small letters (a~g) in a column are significantly different (p<0.001).
3) Data with different small letters (a~g) in a column are significantly different (p<0.05).
3) Data with different small letters (a~h) in a column are significantly different (p<0.05).
OC와 Tween 80을 15분 동안 교반한 혼합액에 천천히 물을 가하며 1시간 교반하여 pre-emulsion을 조제하였다. Pre-emulsion은 미세유동화장치(Microfluidizer Processor, M-110EH, USA)를 이용하여 압력(69, 103, 140, 172 MPa)과 통과 횟수(1, 3, 5회)를 달리하여 조제하였다. 조제된 나노에멀션은 primary emulsion으로서 실온에서 24시간 안정화시킨 후, 0.
예비실험과 문헌조사를 통하여 일차적으로 계면활성제는 Tween 80을, 수상은 증류수를, 압력과 통과 횟수는 각각 140 MPa과 3회로 고정하여 실험하였다(Choi 등 2009). 계면활성제의 배합비율은 OC : Tween 80 : water = 1 : 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0 : 3으로, 물 배합 비율은 OC : Tween 80 : water = 1 : 0.5 : 2, 3, 4, 5, 10으로 하였다. OC와 Tween 80을 15분 동안 교반한 혼합액에 천천히 물을 가하며 1시간 교반하여 pre-emulsion을 조제하였다.
05). 그러므로 100 nm 영역의 나노에멀션 형성을 위한 미세유동화법의 최적 압력은 140 MPa, 통과 횟수는 5회로 결정하였다(Fig. 2).
나노에멀션 약 3 mL를 disposable cuvette(1 cm × 1 cm × 4 cm)에 취하여 기포를 제거하고 전극이 안정화될 때까지 2분 동안 유지한 후 5회 이상 측정하여 retention 70% 이상의 값을 선택하였다.
나노에멀션의 입자 크기 측정은 동적광산란(Dynamic Light Scattering, DLS) 원리에 의한 광자상관법(photon correlation spectroscopy, PCS)을 바탕으로 한 나노입자 측정기(Nanotrac TM250, Microtrac Inc., USA)을 이용하여 5회 이상 반복 측정하였다.
2 : 5를 포함한 각 상의 배합비율은 Table 1에 나타내었다. 또한 OC : Tween 80 : water를 pseudo ternary phase diagram을 작성 하여 100 nm 이하의 크기를 갖는 단일상 나노에멀션이 형성 되는 영역을 표시하여 O/W 나노에멀션의 구성 성분인 OC, Tween 80, water의 최적 배합 조건을 선정하였다.
먼저, 수상은 알긴산과 키토산을 각각 0.05%(w/v) 농도로 하여 100℃에서 5분 가열, 0.45 μm nylon filter(Whatman, England)에 여과 하고 실온으로 냉각하여 조제하였다.
미세유동화장치를 이용하여 나노에멀션을 조제하는 공정 에서 평균 입자 크기에 영향을 미치는 변수인 계면활성제 배합비율, 수상의 배합비율, 압력, 그리고 통과 횟수를 달리 하여 100 nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 나노에멀션 형성에 적합한 최적 변수를 결정하기로 하였다. 예비실험과 문헌조사를 통하여 일차적으로 계면활성제는 Tween 80을, 수상은 증류수를, 압력과 통과 횟수는 각각 140 MPa과 3회로 고정하여 실험하였다(Choi 등 2009).
본 연구에서는, 미세유동화법에 의한 나노에멀션 조제 시최종 입자 크기에 영향을 미치는 변수인 계면활성제와 수상의 배합비율, 압력, 그리고 통과 횟수 등을 달리하여 100 nm 이하의 나노에멀션 형성이 가능한 최적 조건을 선정하고 최적 조건에서 미세유동화법으로 조제한 단일층 나노에멀션과 이중층 나노에멀션의 pH, 가열온도, 가열시간, 아스코르브산 첨가에 따른 평균 입자 크기, 제타 전위, capsaicinoids 함량과 조리 안정성을 측정하였다. 그 결과, 배합비율 OC : Tween 80 : propylene glycol + water = 1 : 0.
액체 속에 부유하는 콜로이드 입자들의 표면 대전량 정도를 나타내는 제타 전위는 25℃에서 전위차 측정기(NanoBrook ZetaPlus, Brookhaven Inc., USA)를 이용하여 측정하였다. 나노에멀션 약 3 mL를 disposable cuvette(1 cm × 1 cm × 4 cm)에 취하여 기포를 제거하고 전극이 안정화될 때까지 2분 동안 유지한 후 5회 이상 측정하여 retention 70% 이상의 값을 선택하였다.
미세유동화장치를 이용하여 나노에멀션을 조제하는 공정 에서 평균 입자 크기에 영향을 미치는 변수인 계면활성제 배합비율, 수상의 배합비율, 압력, 그리고 통과 횟수를 달리 하여 100 nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 나노에멀션 형성에 적합한 최적 변수를 결정하기로 하였다. 예비실험과 문헌조사를 통하여 일차적으로 계면활성제는 Tween 80을, 수상은 증류수를, 압력과 통과 횟수는 각각 140 MPa과 3회로 고정하여 실험하였다(Choi 등 2009). 계면활성제의 배합비율은 OC : Tween 80 : water = 1 : 0.
Table 2 및 Table 3과 같이 배합한 각각의 pre-emulsion은 140 MPa, 5 회 반복 통과하여 primary emulsion을 조제하였다. 완성된 primary emulsion은 상온에서 24시간 안정화시키고, 0.5%(w/v) 농도로 증류수에 희석하여 저장온도와 저장 기간에 따른 평균 입자 크기와 제타 전위를 측정하여 최적의 계면활성제와 배합비율을 결정하였으며, 이를 이중층 나노에멀션 조제에 적용하였다.
원료인 oleoresin capsicum(OC)과 나노에멀션의 capsaicinoids는 Ha 등(2010)의 방법을 변형하여 HPLC를 이용하여 분석하였다.
2 : 5의 배합비율로 pre-emulsion를 만들고 140 MPa에서 5회 통과시켜 조제하였다. 이 primary emulsion을 24시간 동안 실온에서 안정화시킨 후, 미리 조제한 알긴산과 키토산 용액에 각각 0.5%(w/v) 농도로 2시간 동안 교반하여 이중층 나노에멀션을 조제하고 그 안정성을 측정하였다. 미세유동화법에 의한 나노에멀션 조제 공정의 모식도는 Fig.
제조한 나노에멀션은 0.2 μm PVDF syringe filter(Whatman, UK)로 여과하여 OC와 같은 조건으로 분석하였다.
Pre-emulsion은 미세유동화장치(Microfluidizer Processor, M-110EH, USA)를 이용하여 압력(69, 103, 140, 172 MPa)과 통과 횟수(1, 3, 5회)를 달리하여 조제하였다. 조제된 나노에멀션은 primary emulsion으로서 실온에서 24시간 안정화시킨 후, 0.5%(w/v) 농도로 증류수에 희석하여 평균 입자 크기와 제타 전위를 측정하여 최적 압력과 통과 횟수를 결정하였다.
Oleoresin capsicum(OC, Capsicum Oleoresin from Capsicum frutescens L., SHU 100,000, India)은 2010년 2월 (주)G&F에서 구매하여 4℃ 냉장고에 보관하면서 사용하였다.
, SHU 100,000, India)은 2010년 2월 (주)G&F에서 구매하여 4℃ 냉장고에 보관하면서 사용하였다. Tween 80(P8074, polyoxyethylenesorbitan monooleate)과 알긴산(A2158, from brown algae, viscosity of 2% solution at 25℃: ~250 cps)은 Sigma(USA), propylene glycol(PG)은 Junsei(Japan)의 특급 시약을, 아스코르브산과 sucrose monostearate(SES, F-160, (주)일신웰스)는 식품첨가물 등급을 사용하였다.
데이터처리
다시료 분산분석(ANOVA)는 Duncan’s multiple range test를, 두 처리구 간의 유의성은 T-test를 통하여 검증하였다.
실험결과의 통계처리는 SAS system(Ver. 9.4, Cary NC, USA)을 이용하였다. 다시료 분산분석(ANOVA)는 Duncan’s multiple range test를, 두 처리구 간의 유의성은 T-test를 통하여 검증하였다.
이론/모형
알긴산과 키토산을 이용한 이중층 나노에멀션의 조제는 미세유동화법에 의하여 primary emulsion을 조제하고 수상에서 상온에서 저속으로 2시간 교반하여 조제하였다. 먼저, 수상은 알긴산과 키토산을 각각 0.
성능/효과
결과적으로 OC : Tween 80 : water = 1 : 0.3 : 1, 1 : 0.3 : 2, 1 : 0.5 : 1.5의 배합비율에서 100 nm 이하의 나노에멀션을 형성하였다. 그러므로 초음파파괴법과 비교하였을 때 미세유 동화법은 소량의 계면활성제를 사용하여 나노에멀션 형성이 가능한 효율적인 제조법으로 판단되었다.
001). 결과적으로 단일층 나노에멀션의 평균 입자 크기는 pH 3을 제외하고 pH 5에서 pH 9까지 일정한 평균 입자 크기를 유지하였고, 가열온도와 가열시간에 안정하였다. 단일층 나노에멀션의 제타 전위는 pH 3에서－6.
알긴산 이중층 나노에멀션은 단일층 나노에멀션이나 키토산 이중층 나노에멀션과 비교하여 pH 3에서도 안정한 형태의 나노에멀션을 형성하였고 가열 조리온도와 시간에 따른 capsaicinoids의 변화도 가열시간 30분 이내에서는 비교적 열에 안정한 상태인 것으로 판단되었다. 결과적으로 최적 조건에 의하여 미세유동화법으로 조제한 단일층 나노에멀션과 알긴산 이중층 나노에멀션은 극산, 극알칼리성을 제외한 일반적 조리 환경(pH 5~9, 가열온도 60~100℃, 가열시간 0~30분) 처리 후에도 안정성을 유지하는 것으로 생각되었다. 또한 단일층 나노에멀션은 아스코르브산 첨가 전, 후 평균 입자 크기에 유의적인 변화가 없었으나 알긴산, 키토산 이중층 나노에멀션은 아스코르브산 첨가에 의하여 평균 입자 크기가 모두 유의적으로 감소하였고(p<0.
결과적으로 최적화 조건을 적용하여 미세유동화법으로 조제한 단일층 나노에멀션과 알긴산 이중층 나노에멀션은 극산, 극알칼리성을 제외한 일반적 조리 환경에서 안정한 구조 체로서 식품산업분야에서 실제 적용 시에도 안정한 제품화 소재로 다양하게 이용 가능할 것으로 판단되었다.
92 nm의 나노에멀션이 형성되었다. 결과적으로, 100 nm 이하의 나노에멀션은 OC : Tween 80 : SES + water = 0.66~6.17% : 0.07~0.39% : 92.59~99.21%의 배합비율에서 형성되었다. 또한, 100 nm 이하 나노에멀션 형성 영역에서 보조계면활성제인 SES가 차지하는 농도는 PG 를 보조계면활성제로 하여 사용한 농도의 10% 수준인 2.
결과적으로, 계면활성제의 배합비율, 압력, 통과 횟수가 증가할수록 평균 입자 크기는 유의적으로 감소하였고, 수상의 배합비율이 증가할수록 평균 입자 크기는 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
계면활성제 배합비율, 수상 배합비율, 압력, 그리고 통과 횟수를 변수로 하여 미세유동화장치를 통과하여 조제한 나노에멀션의 평균 입자 크기와 제타 전위는 Table 5와 같다. 계면활성제의 배합비율은 OC : Tween 80 = 1 : 0.3, 0.5, 0.7, 1.0 에서, 물의 배합비율은 OC : Tween 80 : water = 1 : 0.5 : 2, 3, 4, 5, 10에서, 압력은 103~172 MPa에서, 통과 횟수는 1, 3, 5회 통과 후 100 nm 이하의 나노에멀션 형성이 가능하였다. 또한, 100 nm로 측정된 평균 입자 크기의 제타 전위는－20.
본 연구에서는, 미세유동화법에 의한 나노에멀션 조제 시최종 입자 크기에 영향을 미치는 변수인 계면활성제와 수상의 배합비율, 압력, 그리고 통과 횟수 등을 달리하여 100 nm 이하의 나노에멀션 형성이 가능한 최적 조건을 선정하고 최적 조건에서 미세유동화법으로 조제한 단일층 나노에멀션과 이중층 나노에멀션의 pH, 가열온도, 가열시간, 아스코르브산 첨가에 따른 평균 입자 크기, 제타 전위, capsaicinoids 함량과 조리 안정성을 측정하였다. 그 결과, 배합비율 OC : Tween 80 : propylene glycol + water = 1 : 0.2 : 5, 140 MPa로 미세유 동화장치를 5회 반복 통과하여 최적화된 나노에멀션을 조제 하였으며 소량의 계면활성제를 사용하여 100 nm 이하 범위의 에멀션 형성이 가능하였다. 보조계면활성제의 종류와 첨가량을 달리 한 나노에멀션은 배합비율을 OC : Tween 80 : PG+water = 1 : 0.
89% 범위로 나타났다. 그러나 소량의 SES를 사용하여도 100 nm 이하 나노에멀션 형성에는 효과적이었지만 계면활성제 농도의 감소와 함께 생리 활성 core ingredient인 OC의 함유량도 감소하는 결과를 나타내었다.
5의 배합비율에서 100 nm 이하의 나노에멀션을 형성하였다. 그러므로 초음파파괴법과 비교하였을 때 미세유 동화법은 소량의 계면활성제를 사용하여 나노에멀션 형성이 가능한 효율적인 제조법으로 판단되었다. 또한 미세유동화법 으로 조제한 나노에멀션은 O/W 에멀션에 함유될 수 있는 일반적인 oil phase 최대 농도인 33.
2 : 5로 결정하였다. 단일층 나노에멀션, 알긴산 이중층 나노에멀션, 키토산 이중층 나노에멀션의 조리 환경에 따른 안정성을 측정한 결과, 단일층 나노에멀션의 평균 입자크기, 제타 전위, capsaicinoids 함량은 pH 5~9 범위에서 가열온도와 시간에 안정하였다. 알긴산 이중층 나노에멀션은 단일층 나노에멀션이나 키토산 이중층 나노에멀션과 비교하여 pH 3에서도 안정한 형태의 나노에멀션을 형성하였고 가열 조리온도와 시간에 따른 capsaicinoids의 변화도 가열시간 30분 이내에서는 비교적 열에 안정한 상태인 것으로 판단되었다.
단일층 나노에멀션은 아스코르브산 첨가 전, 후 평균 입자 크기에 유의적인 변화가 없었으나 알긴산, 키토산 이중층 나노에멀션은 아스코르브산 첨가에 의하여 평균 입자 크기가 모두 유의적으로 감소하였다(p<0.001).
또한 단일층 나노에멀션은 아스코르브산 첨가 전, 후 평균 입자 크기에 유의적인 변화가 없었으나 알긴산, 키토산 이중층 나노에멀션은 아스코르브산 첨가에 의하여 평균 입자 크기가 모두 유의적으로 감소하였고(p<0.001), capsaicinoids 함량은 증가한 결과를 나타내어 식품이나 음료 제품에서 효율적으로 이용 가능할 것으로 기대되었다.
그러므로 초음파파괴법과 비교하였을 때 미세유 동화법은 소량의 계면활성제를 사용하여 나노에멀션 형성이 가능한 효율적인 제조법으로 판단되었다. 또한 미세유동화법 으로 조제한 나노에멀션은 O/W 에멀션에 함유될 수 있는 일반적인 oil phase 최대 농도인 33.3%를 초과하고도 43.47%, 30.30%, 그리고 35.90%에서도 100 nm 이하의 나노에멀션 형성이 가능하여 소량의 계면활성제를 사용하여 고농축 생리 활성 나노에멀션을 제조할 수 있는 효율적인 제조 방법으로 생각되었다. 한편, Jafari 등(2007)은 초음파파괴법을 이용하여 “over-processing”이 발생하지 않고 미세유동화법으로 조제한 것과 비슷한 입자 크기의 나노에멀션을 조제하였으나, 이 경우 pre-emulsion 제조 방법에 의존적이며, 나노에멀션의 입자 분포도가 더 넓게 형성된다고 보고하였다.
또한 제타 전위는 pH 3에서 pH 9까지 변화함에 따라－20.13±0.70~－73.90±3.25 mV로 유의적으로 증가하여(p<0.05) pH가 높아질수록 안정된 형태의 에멀션을 형성이 가능한 것으로 판단되었다.
21%의 배합비율에서 형성되었다. 또한, 100 nm 이하 나노에멀션 형성 영역에서 보조계면활성제인 SES가 차지하는 농도는 PG 를 보조계면활성제로 하여 사용한 농도의 10% 수준인 2.70~ 2.89% 범위로 나타났다. 그러나 소량의 SES를 사용하여도 100 nm 이하 나노에멀션 형성에는 효과적이었지만 계면활성제 농도의 감소와 함께 생리 활성 core ingredient인 OC의 함유량도 감소하는 결과를 나타내었다.
또한, OC : Tween 80 : 수상의 배합비율이 1 : 0.2 : 5인 경우 사용한 수상의 종류가 증류수 단독이었을 때는 평균 입자 크기가 139.00±3.46 nm, 제타 전위는－ 20.65± 13.76 mV였으나(Table 6), PG를 보조계면활성제로 하여 조제하였을 때 평균 입자 크기 83.27±8.42 nm, 제타 전위 －32.72± 8.16 mV로 측정되어 PG를 보조계면활성제로 하여 조제한 나노에멀션의 평균 입자 크기가 더 작고 안정적임을 확인하였다.
아스코르브산 첨가에 따른 단일층 나노에멀션의 제타 전위는 아스코르브산 첨가 전－32.72±8.16 mV에서 첨가 후－64.94±7.79 mV로 변화하여 안정성이 유의적으로 증가하였다.
아스코르브산 첨가에 의하여 단일층 나노에멀션, 알긴산 이중층 나노에멀션, 키토산 이중층 나노에멀션의 capsaicinoids 함량은 첨가 전 각각 11.33±0.30 μg/mL, 9.83±0.59 μg/mL, 9.72±0.01 μg/mL이었으나 첨가 후에는 12.6±0.29 μg/mL, 11.73±0.41 μg/mL, 10.18±0.01 μg/mL로 첨가 전과 비교하여 0.46~1.90 μg/mL가 증가한 결과를 나타내었다.
단일층 나노에멀션, 알긴산 이중층 나노에멀션, 키토산 이중층 나노에멀션의 조리 환경에 따른 안정성을 측정한 결과, 단일층 나노에멀션의 평균 입자크기, 제타 전위, capsaicinoids 함량은 pH 5~9 범위에서 가열온도와 시간에 안정하였다. 알긴산 이중층 나노에멀션은 단일층 나노에멀션이나 키토산 이중층 나노에멀션과 비교하여 pH 3에서도 안정한 형태의 나노에멀션을 형성하였고 가열 조리온도와 시간에 따른 capsaicinoids의 변화도 가열시간 30분 이내에서는 비교적 열에 안정한 상태인 것으로 판단되었다. 결과적으로 최적 조건에 의하여 미세유동화법으로 조제한 단일층 나노에멀션과 알긴산 이중층 나노에멀션은 극산, 극알칼리성을 제외한 일반적 조리 환경(pH 5~9, 가열온도 60~100℃, 가열시간 0~30분) 처리 후에도 안정성을 유지하는 것으로 생각되었다.
알긴산 이중층 나노에멀션의 아스코르브산 첨가에 따른 제타 전위의 유의적 차이는 나타나지 않았고 키토산 이중층 나노에멀션은 82.93±2.52 mV에서 47.18±1.99 mV로 35.75 mV가 감소하였다.
001). 이상의 결과로 미루어 단일층 나노에멀션은 pH 3과 같은 강한 산성 환경을 제외한 일반적인 조리환경에서는 안정성을 유지한다는 것을 확인하였다. Capsaicinoids 함량은 가열온도와 시간에 따라 유의적 차이는 있었으나 일정한 경향은 찾지 못하였으며 가열시간 30분 이내에서는 비교적 열에 안정한 상태인 것으로 판단되었다.
후속연구
89%로 가장 높았다고 하여 아스코르브산을 첨가하지 않은 경우 단일층 나노에멀션이 가장 손실률이 적었던 본 연구와 일치한 결과를 제시하였다. 그러므로 아스코르브산의 첨가는 capsaicinoids 파괴를 지연시키는 역할을 하며, 이중층 나노에멀션의 기능성 생리활성 성분에 작용하여 산화를 지연시키며 동시에 생리활성 성분의 보호와 전달체로서의 역할에 더 효율적이므로, 식품이나 음료 제품에서 산업적 응용에 고려될 수 있을 것으로 생각되었다.
그러나 어린이, 노인, 외국인 집단과 같이 매운맛에 익숙지 않은 집단의 경우에는 일차 적인 자극취와 강한 작열감 등으로 인해 섭취 시 어려움을 느끼는 것으로 알려져 있다(Park 등 2012). 그러므로 캡사이신과 같은 지용성 생리활성성분을 나노에멀션 형태로 가공함으로써 외부 환경으로부터 기능성 성분의 생리 활성과 안정성을 향상시키고, 이미와 이취 등을 순화시키는 등 음료나 식품 형태로의 가공 및 적용이 용이할 것으로 기대할 수 있다.
대표적인 천연 항산화제로 알려져 있는 비타민 C는 그 한계 사용량이 정해져 있지 않고 독성이 없으며 무엇보다도 다른 천연 산화방지제와 비교하여 매우 저렴하여 식품산업에서 제품에 적용한다면 항산화 효과와 동시에 경제적인 응용을 기대할 수 있을 것이다. 그러므로, 미세유동화법으로 조제한 단일층 나노에멀션과 이중층 나노에멀션에 아스코르브산을 첨가하여 평균 입자 크기, 제타 전위, capsaicinoids 함량 변화를 측정함으로써 지용성 생리 활성 성분의 항산화제로써 아스코르브산의 역할과 그 산업적 적용가능성을 알아보고자 하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
나노기술이란 무엇인가?
나노기술(Nano Technology)이란 물질을 나노미터 크기의 범주에서 조작·분석하고 이를 제어함으로써 새롭거나 개선된 물리적·화학적·생물학적 특성을 나타내는 소재·소자 (素子) 또는 시스템을 만들어 내는 과학기술로 정의되어 있다(The Korea Nanotechnology Development Promotion Act 2013).
나노에멀션이 효과적인 기능성 생리활성 성분 전달체로 활용 가능 할 것으로 생각되는 이유는 무엇인가?
나노에멀션은 포집된 지용성 생리 활성 성분의 저장안정성과 휘발성분의 잔류시간을 증가시킬 수 있고(Becher P 1991), 조제가 간편하고 저비용의 경제적인 가공기술이라는 특징으로 인하여 미래 식품산업에서의 활용 가능성이 크며(Kim 등 2008), 적절한 조제법에 의해 만들어진 나노에멀션은 기능성 식품 성분의 용해도와 체내 흡수율 향상, 지용성 생리 활성 성분 보호, 식품 또는 생체 내에서 기능성 물질의 방출과 표적 조절과 유도가 가능하여(Ko SH 2008) 기존의 기술로는 해결하기 어려웠던 경구 투여에 의한 지용성 생리 활성 성분의 체내 이용률의 극대화를 가능하게 한다. 또한 섭취 중 발생하는 자극적 향미의 순화와 이에 따른 관능 기호도 증가, 외부 환경에 불안정한 기능 성분의 보호와 열역학적 안정성에 의한 장기 저장효과 등이 연구되고 있어 효과적인 기능성 생리 활성 성분의 전달체로서의 활용 가능성 또한 높다(Pradhan 등 2015; Choi SJ 2014; Lovelyn & Attama 2011).
나노에멀션의 특성은 무엇인가?
현재 식품나노기술에서 응용되고 있는 분야 중의 하나인 나노에멀션은 유화제의 계면막에 의해 수상과 오일상이 안정한 100 nm 이하의 입자상을 가지며 비평형계임에도 불구하고 마이크로에멀션과 비교하여 상대적으로 높은 운동안정성 (kinetic stability)을 갖게 되어 생리활성성분 포집을 위한 유용한 구조체로 알려져 있다(Choi SJ 2014). 나노에멀션은 “bottomup” 방식과 “top-down” 방식에 의하여 조제할 수 있는데 “bottomup” 방식은 별도의 기계가 필요치 않고 저에너지에 의해 조제가 가능하며 넓은 농도범위에서 나노에멀션의 안정성이 유지되는 장점을 가지고 있는 반면, 에멀션 형성의 평형상태에 도달하는 시간이 오래 걸리며 다량의 계면활성제를 사용하여야 하므로, 대량으로 조제해야 하는 산업 분야에서는 적용이 어렵다(Komaiko & McClements 2015; Charpentier JC 2005).
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