[논문]감마오리자놀 함유 칼슘-펙틴 미세 및 나노캡슐의 제조와 입자 크기에 따른 캡슐특성

이슬; 김은서; 이지수; 이현규

doi:10.9721/kjfst.2017.49.1.110

감마오리자놀 함유 칼슘-펙틴 미세 및 나노캡슐의 제조와 입자 크기에 따른 캡슐특성
Preparation of γ-oryzanol-loaded pectin micro and nanocapsules and their characteristics according to particle size 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.49 no.1, 2017년, pp.110 - 116

이슬 (한양대학교 식품영양학과) , 김은서 (한양대학교 식품영양학과) , 이지수 (한양대학교 식품영양학과) , 이현규 (한양대학교 식품영양학과)

초록
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감마오리자놀의 산화안정성을 증진시키기 위해 천연 다당류인 펙틴과 칼슘이온의 이온결합을 이용한 펙틴 겔 미세캡슐과 나노캡슐을 제조하였다. 캡슐의 입자특성은 펙틴, 염화칼슘, 감마오리자놀 농도와 경화시간 변화에 영향을 받았으며, 포집 효율과 방출 조절 측면에서 가장 효과적이었던 펙틴 2%, 염화칼슘 4%, 경화시간 60분에서 제조한 미세캡슐과 펙틴 0.05%, 염화칼슘 4%, 감마오리자놀 5%에서 제조한 나노캡슐을 선정하였다. 입자 크기에 따른 두 캡슐 제형에 대한 비교분석 결과, 감마오리자놀 포집 효율은 입자 크기 증가로 인한 내부 포집공간 증가로 미세캡슐에서 더 높게 나타났으며, 이는 유효량 섭취의 효율측면에서 경구투여에 적합한 것으로 판단되었다. 감마오리자놀 함유 펙틴 캡슐 모두가 산성에서 방출이 억제되고 중성으로 갈수록 방출이 촉진되어 체내 소화환경에서 효과적인 전달체의 특성을 보였으며, 미세캡슐에 비해 나노캡슐의 방출 조절이 더 효과적으로 나타나 감마오리자놀의 장기 저장과 활성유지에 더 적합한 것으로 판단되었다. FTC법을 통한 지질산화 저해능 평가에서는 저장 5일 이후 유리 감마오리자놀의 산화방지 활성이 감소한 데 반해 감마오리자놀 함유 미세와 나노캡슐은 지속적인 지방산화 억제활성을 지속적으로 유지하였다. 본 연구를 통해 미세와 나노캡슐화는 감마오리자놀의 안정성 및 지질산화 활성 증대에 효과적이며, 제형 특성에 따라 다양한 용도로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

${\gamma}-Oryzanol-loaded$ calcium-pectin micro- and nanocapsules were prepared by ionic gelation to improve oxidation stability and the effect of particle size on capsule properties was investigated. The physical properties were influenced by preparation conditions such as concentrations of pectin, $CaCl_2$, ${\gamma}-oryzanol$, and hardening time. Particle sizes of micro- and nanocapsules that showed the maximum encapsulation efficiency and sustained release were $2.27{\pm}0.02mm$ and $347.7{\pm}58.1nm$, respectively. Microcapsules showed higher encapsulation efficiency ($50.73{\pm}1.98%$) than nanocapsules ($17.70{\pm}2.04%$), while nanocapsules showed more sustained release and higher stability than microcapsules. Release of ${\gamma}-oryzanol$ from both microand nanocapsules, which was low in gastric environments and promoted in intestinal environments, showed suitable characteristics for oral administration. Furthermore, antioxidant activity of ${\gamma}-oryzanol$ against autoxidation of linoleic acid was prolonged by both micro- and nanoencapsulation in a ferric thiocyanate test. Therefore, micro- and nanoencapsulation using pectin can be effective for improving biodelivery, stability, and antioxidant activity of ${\gamma}-oryzanol$.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 연구에서는 감마오리자놀의 체내 및 저장 안정성을 향상시키기 위하여 펙틴의 이온결합 특성을 이용하여 다양한 입자 크기의 펙틴 겔 캡슐을 제조하고 입자 크기에 따른 제형 별 특성을 비교 분석하였다. 이를 위해 감마오리자놀 함유 펙틴 미세캡슐과 나노캡슐을 펙틴, 염화칼슘(CaCl₂) 농도, 경화시간 및 감마오리자놀 농도를 달리하여 제조한 뒤, 제조 조건에 따른 입자 특성과 포집 효율을 관측하고, 두 캡슐 제형의 방출 특성, 온도와 pH에 따른 저장 안정성, 산화방지 특성을 평가하였다.

제안 방법

따라서, 본 연구에서는 감마오리자놀의 체내 및 저장 안정성을 향상시키기 위하여 펙틴의 이온결합 특성을 이용하여 다양한 입자 크기의 펙틴 겔 캡슐을 제조하고 입자 크기에 따른 제형 별 특성을 비교 분석하였다. 이를 위해 감마오리자놀 함유 펙틴 미세캡슐과 나노캡슐을 펙틴, 염화칼슘(CaCl₂) 농도, 경화시간 및 감마오리자놀 농도를 달리하여 제조한 뒤, 제조 조건에 따른 입자 특성과 포집 효율을 관측하고, 두 캡슐 제형의 방출 특성, 온도와 pH에 따른 저장 안정성, 산화방지 특성을 평가하였다.

대상 데이터

감마오리자놀은 Tokyo Kasei Kogyo Co. Ltd (Tokyo, Japan)에서 구입하였고, 저메톡실 팩틴(low methoxyl pectin, GENU^TM pectin type LM 101 AS; degree of esterification 36%, degree of amidation 14%)은 Jupiter International Co. (Seoul, Korea)에서 제공받았다. Tween 80 (polyethylene sorbitan monooleate)은 Junsei chemical(Tokyo, Japan)에서 구입하였으며, 염화칼슘은 Dae-jung chemical(Seoul, Korea)에서 구입하였다. 그 외 시약은 1등급 혹은 특급을 사용하였다.

데이터처리

모든 실험은 3회 이상 반복 수행하였으며, 실험결과는 SPSS 12.0.1(Statistical Package for the Social Science, Chicago, IL, USA)을 이용하여 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)으로 비교 분석 후 평균±표준편차로 나타내었다. 통계적 유의성은 p<0.

성능/효과

펙틴용액은 염화칼슘 용액에 떨어지는 순간 칼슘염의 유입으로 인하여 곧바로 겔을 형성하는데, 동일한 제조 조건에서 염화칼슘 용액 중 머무르는 시간이 길어질수록 칼슘과의 결합정도가 증가한다고 보고되어 있다(30). 따라서, 경화시간의 증가로 인해 물리적 강도가 향상된 펙틴 미세캡슐의 겔은 제조과정 중 내부의 감마오리자놀의 물리적 손실을 감소시켜 더 높은 포집 효율을 나타낸 것으로 추정된다.
81% 높아지는 결과를 나타내었다. 본 실험에서는 미세캡슐의 감마오리자놀 방출량이 나노캡슐보다 높았으며, 이로 인해 동일기간 내에 지질산화에 관여하는 감마오리자놀이 미세캡슐로부터 더 많이 방출되어 나노캡슐보다 높은 산화 억제활성을 나타낸 것으로 추정된다.
온도 증가에 따른 저장 안정성 감소는 온도가 증가할수록 반응속도가 촉진되어 캡슐 분해(degradation)도 가속화되는 일반적인 현상으로 추정되며, pH의 증가에 따른 결과는 팽윤과 붕괴 현상에 의해 펙틴 미세캡슐의 구조를 느슨하게 하여 내부에 함유되어 있던 감마오리자놀의 방출을 증가시킨 것으로 추정된다(33). 이상의 결과에서 펙틴 미세캡슐은 낮은 온도와 산성의 pH에서 최적의 안정성을 보이는 것으로 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	식품분야 캡슐화의 대표적 물질 캡슐의 특징은 무엇인가?	식품분야에서는 안전한 천연 다당류들의 이온결합(ionic gelation) 특성을 이용한 캡슐화 연구가 수행되고 있으며, 대표적 물질로 키토산(chitosan), 알긴산(alginic acid), 펙틴(pectin)이 있다(12). 이중 키토산 캡슐은 생체 적합성이 뛰어나고 체내 흡수율에 뛰어나지만, 산성환경에서 방출이 촉진되어 경구투여 시 위장환경에서 내부 유용물질의 산화적 안정성을 기대하기 어려운 측면이 있다(13). 또한, 알긴산 캡슐의 경우 체내 소화과정에서 효과적인 방출패턴을 보이지만, 이온결합에 의해 형성되는 겔 구조의 밀도가 높아 지용성 물질의 내부포집 효율이 낮은 것으로 보고되어 있다(14). 펙틴은 식물 세포벽에서 발견되는 D-갈락쿠룰산(galacturonic acid) 단위의 α-(1,4) 글리코시드(glycosidic) 결합체인 메틸 에스터(methyl ester)로 구성된 복합 다당류로 대장 미생물에 의해 완전히 분해되는 생체에 적합한 무독성의 피복소재이다(15). 또한, 펙틴의 카복실(carboxyl) 기와 2가의 칼슘이온과의 이온결합을 통해 형성되는 펙틴 겔의 경우 지용성 물질 포집에 상대적으로 적합한 구조와 산성조건 및 소화효소에 대한 강한 저항성으로 인해 지용성 물질의 효과적인 경구투여 전달체로 여겨지고 있다(16). 그러나 펙틴 겔은 지금까지 주로 미세캡슐로만 연구되어 왔고 경구투여 목적의 나노캡슐로는 매우 제한적으로 연구되어왔다(17).
	감마오리자놀이란 무엇인가?	감마오리자놀(γ-oryzanol)은 쌀겨에서 추출한 미강유(rice bran oil)에 함유되어 있는 에스터화 된 페룰산 혼합물(ferulic acid mixture)로서 다양한 생리활성이 보고되어 있다(1). 기존 연구들에서 감마오리자놀은 리놀레산과 콜레스테롤의 산화 및 흡수 억제(2,3), 혈중 과산화지질 수준 감소(4), 종양 유도 쥐의 염증 억제(5), 내분비 조절을 통한 항당뇨(6)에 효과적인 것으로 보고되었다.
	캡슐화은 어디에 이용되는 기술인가?	캡슐화(encapsulation)는 특정 물질을 피복물질 내부에 포집하는 기술로 생리활성성분을 외부환경으로부터 보호하여 안정성을 증진시키고, 내부물질의 방출 조절을 통해서 유용성분의 체내 체류 시간을 연장시킴과 동시에 선택적 작용을 유도시킴으로써 효능을 극대화시키는데 이용되고 있다(11). 식품분야에서는 안전한 천연 다당류들의 이온결합(ionic gelation) 특성을 이용한 캡슐화 연구가 수행되고 있으며, 대표적 물질로 키토산(chitosan), 알긴산(alginic acid), 펙틴(pectin)이 있다(12).

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표제어: PCR

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용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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