[논문]식품 유화액 시스템에서 락토페린의 유화 특성

배재석; 김정원; 정용선; 이의석; 홍순택

doi:10.12925/jkocs.2013.30.4.779

식품 유화액 시스템에서 락토페린의 유화 특성
Emulsifying Properties of Bovine Lactoferrin in Food Emulsion System 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.30 no.4, 2013년, pp.779 - 789

배재석 (충남대학교 농업생명과학대학 식품공학과 식품에멀전 실험실) , 김정원 (충남대학교 농업생명과학대학 식품공학과 식품에멀전 실험실) , 정용선 (충남대학교 농업생명과학대학 식품공학과 식품에멀전 실험실) , 이의석 (충남대학교 농업생명과학대학 식품공학과 식품에멀전 실험실) , 홍순택 (충남대학교 농업생명과학대학 식품공학과 식품에멀전 실험실)

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to investigate the emulsifying properties of bovine lactoferrin in food emulsion system. First, lactoferrin solution was prepared to study its surface activities, such as surface adsorption characteristics and ${\zeta}$-potential. Second, some physicochemical properties of lactoferrin emulsion which resulted from variations of environmental conditions (i.e., pH or NaCl addition) were determined. As for surface adsorption characteristics evaluated by surface tension, it was decreased with increasing lactoferrin concentration in solution ($1{\times}10^{-5}{\rightarrow}0.2wt%$) and showed a plateau (${\fallingdotseq}44$mN/m) above 0.01 wt%. It was also changed with pH and the minimum value of 53.8 mM/m was observed at pI of lactoferrin. This was related to changes in ${\zeta}$-potential of the lactoferrin solution with respect to pH. Fat globule size of lactoferrin emulsion was decreased with increasing lactoferrin concentration and a stable emulsion was formed above 0.5 wt% lactoferrin in emulsion with fat globule size $d_{32}$ of ca. 0.33 ${\mu}m$ as confirmed by creaming stability experiment (i.e., Turbiscan). As with surface tension, fat globule size of lactoferrin emulsion also changed with pH and showed a maximum value at pI. As evaluated by Turbiscan, in the presence of NaCl, the lactoferrin emulsion showed instability in particular above 10 mM.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

한편, 전술한 바와 같이 이전 연구를 통하여 락토페린의 우수한 생리 기능성 및 유화 기능성에 기초하여 유화액 구조를 갖는 다양한 시스템에서 락토페린의 적용 가능성을 조사하였으나, 락토페린 자체의 유화성질에 대한 폭넓은 연구는 수행되지 않은 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구에서는 락토페린의 표면 흡착 성질을 조사하고, 이를 근거로 하여 락토페린을 이용하여 수중유적형 유화액을 제조하며, pH 변화 및 NaCl 첨가 등의 외부 환경 변화에 대한 락토페린 유화액의 이화학적 특성 변화 등을 조사하고자 한다. 본 실험의 결과는 락토페린을 이용한 유화액 형태의 전달 시스템(emulsion-based delivery system)을 설계하는데 유용한 자료가 될 것으로 기대한다.
본 연구는 락토페린의 유화 특성을 조사하기 위하여 수행하였다. 먼저, 락토페린 수용액을 이용하여 락토페린의 표면활성(표면흡착특성, ζ-potential 등)을 조사하였으며, 이어서 락토페린으로 안정화된 유화액을 제조하고 이의 이화학적 성질을 조사하였다.

제안 방법

, Worcestershire, UK)을 이용하여 presentation code 3 NAD에서 측정하였으며 측정결과는 volume-surface mean diameter(d₃₂), weight mean diameter (d₄₃)로 표시하였다. 또한, 유화액의 pH 변화에 따른 지방구 크기 변화를 조사하기 위하여 락토페린 유화 액에 0.1N NaOH 혹은 0.1N HCl을 가하여 용액의 pH를 조절(pH 2.0~10)한 후 지방구 크기를 측정하였다.
락토페린 수용액을 ζ-potential 측정용 cell(folded capillary cell, Malvern co., Worcestershire, UK)에 기포가 생기지 않도록 채우고 Zetasizer(Nano ZS90, Malvern co., Worcestershire, UK)를 이용하여 락토페린 수용액의 ζ-potential 측정하였다. 측정은 3회 실시하였으며 결과는 평균값±표준편차로 나타내었다.
본 연구는 락토페린의 유화 특성을 조사하기 위하여 수행하였다. 먼저, 락토페린 수용액을 이용하여 락토페린의 표면활성(표면흡착특성, ζ-potential 등)을 조사하였으며, 이어서 락토페린으로 안정화된 유화액을 제조하고 이의 이화학적 성질을 조사하였다. 락토페린의 표면흡착특성에 있어서 수용액 중 락토페린 농도의 증가 (1×10^-5→0.
유화액은 Hong 등[16]의 방법을 변형하여 제조하였다. 수상으로 완충액(20 mM bis-tris, pH 7)에 일정양의 락토페린을 첨가하여 용해한 후 유상(soy bean oil)과 9:1의 중량 비율로 혼합하였다.

대상 데이터

24), sodium azide(purity : 98%)는 Sigma-Aldrich(St. Louis, Mo, USA)에서 구입한 것을 사용하였으며, soybean oil은 (주)오뚜기(Pyeong Taek, Korea)제품을 시중에서 구입하여 사용하였다. 이외에 실험에 사용된 모든 시약은 일급 이상의 등급을 사용하였다.
본 실험에 사용된 락토페린은 MECO Co., Ltd (purity : 95~96%, Melbourne, Austrailia) 에서 구입하여 냉장(4℃) 보관하여 사용하였고, 락토페린 수용액 및 유화액 제조는 초순수 장치 (MILLI-Q, MILLI-PORE, Milford, USA)에서 얻은 초순수를 이용하였다. Bis-tris buffer(MW : 209.

데이터처리

)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.
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.
, Worcestershire, UK)를 이용하여 락토페린 수용액의 ζ-potential 측정하였다. 측정은 3회 실시하였으며 결과는 평균값±표준편차로 나타내었다.

이론/모형

단백질 첨가 농도에 따른 락토페린 유화액의 크리밍 안정도를 Turbiscan을 이용하여 평가하였다. Fig.
락토페린의 표면흡착특성 조사는 Dickinson & Pawlowsky 등[15]의 방법에 따라서 수행하였다. 먼저 초순수(Millipore, Mili-Q, Milford, USA)에 bis-tris를 용해하여 완충액을 제조한(5 mM, pH 7) 후 여기에 락토페린 단백질을 농도별(1×10^-5~0.
락토페린의 표면흡착특성 조사는 Dickinson & Pawlowsky 등[15]의 방법에 따라서 수행하였다. 먼저 초순수(Millipore, Mili-Q, Milford, USA)에 bis-tris를 용해하여 완충액을 제조한(5 mM, pH 7) 후 여기에 락토페린 단백질을 농도별(1×10^-5~0.2 wt%)로 첨가ㆍ용해하여 표면장력 측정용 시료로 하였으며, 표면장력측정장치(K10ST, KRÜSS GmbH, Hamburg, Germany) 를 이용하여 plate 법으로 표면장력을 측정하였다. 또한, 1×10^-3 wt%의 단백질 수용액을 시료로 하여 pH 변화(3.
22μm)하여 락토페린 분석용 시료로 하였다. 수상 중의 락토페린의 함량은 비색정량법인 Lowry 등의 방법[18]에 의하여 정량하였으며, 지방구 표면에 흡착된 락토페린 흡착양은 다음의 식으로 계산하였다[17].
유화액 중 단백질 농도(0.25~2.0 wt%) 혹은 NaCl 첨가(0~400 mM)에 따른 락토페린 유화액의 크리밍 안정도를 Turbiscan (Turbiscan Lab., Formulaction, I’Union, France)을 이용하여 측정 하였다[19]. 시료 유화액을 시료병 (dia: 27.
유화액 중의 지방구에 흡착된 락토페린의 표면 흡착량(lactoferrin load)은 ‘depletion method’를 이용하여 측정하였다[17]. 제조한 유화액 중 일정량을 시험관에 취한 후 원심분리(12,000×g, 20 min)하여 수상과 크림 층을 분리하였다.

성능/효과

락토페린 유화액 중 지방구 크기는 pH에 의존하였는데 락토페린의 등전점에 가까울수록 크기는 증가하여 등전점에서 지방구 크기는 pH2의 경우와 비교하여 약 2배 정도 증가한 것으로 관찰되었다. 또한, Turbiscan을 이용하여 NaCl 첨가에 대한 락토페린 유화액의 안정도를 평가한 결과, 낮은 첨가 농도(≤10mM)에서 비교적 안정하였으나, 이후 고농도에서는 첨가 농도의 증가와 더불어 락토페린 유화 안정도는 낮아지는 것으로 나타났다.
33 μm)의 안정한 유화액을 형성하였고, Turbiscan을 이용한 유화안정도 평가에서도 이와 유사한 안정도 변화 경향을 확인할 수 있었다. 락토페린 유화액 중 지방구 크기는 pH에 의존하였는데 락토페린의 등전점에 가까울수록 크기는 증가하여 등전점에서 지방구 크기는 pH2의 경우와 비교하여 약 2배 정도 증가한 것으로 관찰되었다. 또한, Turbiscan을 이용하여 NaCl 첨가에 대한 락토페린 유화액의 안정도를 평가한 결과, 낮은 첨가 농도(≤10mM)에서 비교적 안정하였으나, 이후 고농도에서는 첨가 농도의 증가와 더불어 락토페린 유화 안정도는 낮아지는 것으로 나타났다.
먼저, 락토페린 수용액을 이용하여 락토페린의 표면활성(표면흡착특성, ζ-potential 등)을 조사하였으며, 이어서 락토페린으로 안정화된 유화액을 제조하고 이의 이화학적 성질을 조사하였다. 락토페린의 표면흡착특성에 있어서 수용액 중 락토페린 농도의 증가 (1×10^-5→0.1 wt%)와 더불어 표면장력은 낮아졌으며 0.01 wt% 이상의 농도에서는 일정한 값(≒44 mN/m)을 나타내었다. pH의 변화에 따른 락토페린 수용액(1×10^-3 wt% 단백질, 5 mM bis-tris, 25℃)의 표면장력은 등전점(pH ≒ 8~9) 부근에서 가장 낮은 표면장력 값(53.
8 mM/m)을 나타내었으며, 이는 락토페린 수용액의 pH 변화에 따른 ζ-potential 측정 결과와 유사한 경향으로, 등전점에서 락토페린 수용액은 ζ-potential 값은 ‘0’으로 나타났다. 한편, 락토페린을 이용하여 유화액을 제조한 결과, 첨가 농도의 증가와 더불어 지방구 크기는 감소하였으며, 유화액 중 락토페린의 농도가 0.5 wt% 이상일 경우 일정한 지방구 크기(0.33 μm)의 안정한 유화액을 형성하였고, Turbiscan을 이용한 유화안정도 평가에서도 이와 유사한 안정도 변화 경향을 확인할 수 있었다. 락토페린 유화액 중 지방구 크기는 pH에 의존하였는데 락토페린의 등전점에 가까울수록 크기는 증가하여 등전점에서 지방구 크기는 pH2의 경우와 비교하여 약 2배 정도 증가한 것으로 관찰되었다.

후속연구

따라서 본 연구에서는 락토페린의 표면 흡착 성질을 조사하고, 이를 근거로 하여 락토페린을 이용하여 수중유적형 유화액을 제조하며, pH 변화 및 NaCl 첨가 등의 외부 환경 변화에 대한 락토페린 유화액의 이화학적 특성 변화 등을 조사하고자 한다. 본 실험의 결과는 락토페린을 이용한 유화액 형태의 전달 시스템(emulsion-based delivery system)을 설계하는데 유용한 자료가 될 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Turbiscan을 이용하여 락토페린 유화액의 크리밍 안정도를 측정하는 방법을 설명하세요.	, Formulaction, I’Union, France)을 이용하여 측정 하였다[19]. 시료 유화액을 시료병 (dia: 27.5 mm, height: 50 mm)에 충전하여 크리밍 측정장치(Turbiscan)에 넣고 상온에서 72 시간동안 크 리밍 특성을 조사하였으며, 결과는 크리밍 프로화일[유화액 높이에 대한 후방산란 강도 (backscattering intensity)]로 표현하였다. 이 장치는 유화액 시료에 532 nm의 laser를 조사하여 시간의 변화에 따른 유화액 중 지방구에 의한 후 방산란 강도의 변화를 측정함으로써 콜로이드 시스템의 분산 안정도를 측정할 수 있다[20].
	유화액 시스템이란?	유화액 시스템(emulsion system)은 2가지 이상의 서로 섞이지 않는 상(phase)이 균일하게 혼합되어있는 시스템으로, 구성 성분 간의 높은 표면자유에너지(surface free energy)로 인하여 열역학적으로 불안정한 시스템이다[1]. 식품 유화액의 경우 주로 극성지질(polar lipids)의 계면활성제를 첨가하여 구성 성분(물/기름) 간의 표면자유에너지를 낮추어 일정기간 동안 시스템의 안정화를 유도하게 된다[1].
	락토페린의 로브(lobe)의 기능은?	락토페린은 포유동물의 젖 이외에도 눈물, 콧물, 타액, 담즙 및 정액 등의 분비액에서 확인되고 있으며, 초유에 약 7g/L, 눈물에 2mg/L 정도 함유되어 있음이 보고되었다[3]. 락토페린의 구조는 철 이온과 결합할 수 있는 두 개의 로브(lobe)를 갖고 있으며, 각 로브는 미생물의 생장에 필요한 Fe3+과 결합하여 미생물의 생장을 억제하는 정균작용을 나타내며, 이외에도 면역계 조절, 세포증식 조절, 철 흡수 조절작용 등 많은 생리활성 기능을 보유한 것으로 보고되었다[4]. 락토페린은 1939년 처음 발견된 이후, 여러 분야에서 많은 연구가 진행되었으며, 특히 화장품(skin care), 구강 질환에 관련된 연구가 다수 수행되었고, 식품분야에서는 영아용조제분유(infant formula), 요구르트(yogurt), 보충제(supplemental tablet) 등과 관련한 연구 및 제품개발이 이루어졌다[5].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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