KR100355670B1 - 수용성 이소플라본의 제조방법 - Google Patents

수용성 이소플라본의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이소플라본을 수용성 물질로 마이크로캡슐화하여 물에 쉽게 녹을 수 있는 '수용성 이소플라본'을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 이소플라본 함량의 1~20배(w/w)가 되는 수용성물질을 30 - 80℃의 물에 용해시켜 수용성 코팅액을 제조한 다음, 40 - 95% Ethanol 용액으로 지용성 이소플라본을 용해시킨 후, 상기 수용성 코팅액 및 용해시킨 지용성 이소플라본용액에 이소플라본 함량의 1% - 100%(w/w)가 되는 유화제를 첨가하여 상기 물질들을 혼합하면서 Ethanol을 제거하여 혼합액을 만든 후, 혼합액을 30 - 300Kg/㎠ 압력범위에서 유압식균질기를 통과시켜 수용성코팅액-유화제-이소플라본으로 이루어진 유화액을 제조한 다음, 분무건조기를 사용하여 유화액을 분무건조하면 건조와 동시에 이소플라본은 수용성물질로 마이크로캡슐화 되어 물에 녹을 수 있는 분말화 이소플라본을 제조함을 특징으로 하는 수용성 이소플라본의 제조방법에 관한 것이다.

Description

수용성 이소플라본의 제조방법{The method of preparing for water-soluble isoflavone}
본 발명은 수용성 이소플라본의 제조방법에 관한 것으로서, 상세히 설명하면, 이소플라본을 수용성 물질로 마이크로캡슐화하여 물에 쉽게 녹을 수 있는 '수용성 이소플라본'을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이소플라본은 일종의 식물호르몬으로 여성호르몬인 에스트로겐과 유사한 역할을 하는 대체물질로 밝혀지면서 많은 연구와 실험이 이루어져 왔다. 이들의 역할은 골다공증 예방 뿐 아니라 여성의 경우 폐경기 이후에 나타나는 여러 가지 증후군을 예방하며 가능한 한 에스트로겐 노출을 억제하여 유방암 내지는 여성암의 발병률을 저하시키는 것으로 알려져 있다. 이들의 항암작용은 주로 에스트로겐 길항작용, 세포활성 주기 조절작용, 프로테인티로신키나제(protein tyrosine kinase)와 DNA topoisomeraseII의 억제작용, phaseII효소인 퀴논리닥타제(quinonereductase) 유도작용 그리고 항균 및 항산화 효과등에 관여하는 방식으로 이루어지며 혈중에서 보이는 이들의 콜레스테롤 저하 효과와 혈소판 생성 억제효과는 동맥상 질환의 억제와도 연계가 될 수 있다. 이들의 반에스트로겐 효과는 이들의 구조에서 유래되는 성질로서 에스트로겐 리셉터와 경쟁적 역할을 한다.
따라서 폐경기의 여성에게서 많이 발생하는 골다공증의 치료시 에스트로겐요법을 사용하는데 이 경우 암 유발가능성으로 인하여 주의가 요망된며, 이 경우 이소플라본을 호르몬 대체요법으로 사용시 부작용이 없으면서 에스트로겐요법과 동일한 효과를 가질 수 있다.
따라서 이소플라본의 농도에 따른 억제효과 내지는 기능 보강효과 라는 두가지 기능을 동시에 지니게 된다
골다공증에서의 이소플라본의 역할은 부갑상선 호르몬의 분비 통제기능이 있는 에스트로겐의 역할을 담당하여 갱년기 이후 호르몬 불균형에 의한 칼슘의 용출을 방지하여 골다공증 및 노인성 골절을 치료 예방한다.
호르몬 관련 암의 발병율이 서양인에 비하여 동양인에게서 매우 낮은데 특히, 일본인의 경우 hormone-dependent cancer의 발병율이 가장 낮다. 이와 같은 이유는 일본인의 일일 phytoestrogen의 섭취량이 200mg/day에 달하는 반면 동양인은 25~45mg/day, 서양인의 경우 5mg/day에 불과하기 때문이다.
폐경기 여성의 암환자의 경우 소변에서 phytoestrogen의 농도가 정상인에 비해 매우 낮은 것으로 나타났다.
이소플라본은 우리가 쉽게 섭취할 수 있는 콩에 다량 함유되어 있는데, 콩100g 중 약 300mg정도 함유되어 있으며, 알려진 12개의 이성체는 주로 배당체의 형태로 존재하며, 콩중의 이소플라본은 genistein, daidzein 그리고 glucitein이 대부분이며, 콩의 항암성 잠재능력에 가장 크게 기여하는 것으로 알려져 있다.
그러나 상기의 이소플라본은 물에 미량 밖에 녹지 않아 음료와 간이 액상제품의 개발 응용에 제약이 있어 왔다. 현재 외국의 수용성 이소플라본의 기술은 일본의 후지코사의 일본특허번호 제10298175호에 베타싸이클로 덱스트린을 사용 포집의 방법을 이용하여 수용성화된 이소플라본에 관한 기술이 공개되어 있으나,
베타싸이클로 덱스트린은 가격이 비쌀 뿐만아니라 물에 대한 용해도가 낮은 문제점이 있어 왔다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 분무건조방법으로 이소플라본을 가격이 저렴하고 물에 쉽게 녹을 수 있는 수용성물질로 마이크로캡슐화 하여,수용성물질이 물에 녹으면서 이소플라본을 함께 수용화 시키는 수용성 이소플라본의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.
제1도 수용화된 이소플라본의 이소플라본 함량을 정량하기 위한
고속액체크로마토그램을 나타낸 그림
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이소플라본을 마이크로캡슐화 할 수 있는 수용성물질로 글루코스(Glucose), 슈크로스(sucrose), 말토스(maltose), 락토스(lactose), 전화당(invert sugar), 덱스트린(dextrin), 젤라틴(gelatin), 변성전분(modified starch), 카제인나트륨(sodium casein)등을 사용하여 수용성코팅액을 제조한 다음, Ethanol 용액으로 지용성인 이소플라본을 용해시킨 후에, 상기액들을 혼합시키기 위하여, 유화제로서, 아세틸모노글리세라이드(acetylated monoglycerides), 칼슘스테롤-2-락틸레이트)calcium stearoyl-2-lactylate), 레시틴(lecithin), 모노 또는디그리세라이드(mono-and diglyccdide), 폴리옥시에틸렌소르비탄트리스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan tristearate), 글리세롤모노스테아레이트(glycerol monostearate), 프로필렌글리콜모노스테아레이트(propylene glycol monostearate), 소디윰스테아롤-2-락릴레이트(sodium stcaroyl-2-lactylates), 하이드록실레이트레시틴(hydroxylated lecithin),
트리글리세롤모노스테아레이트(triglycerol monostearate), 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate), 소르비탄 모노스테아레이트(sorbitan monostearate), 폴리에틸렌소르비탄모노올레이트 (polyoxyethylene sorbitan monooleate), 소디움스테아롤-2-랄틸레이트(sodium stearoly-2-lactylate), 소디움라우릴슬페이트(sodium lauryl sulfate, 글리세롤모노라우레이트(glycerol monolaurate), 글리세롤모노올레이트(glycerol monooleate), 폴리글리콜올레이트(polyglycol oleate), 숙시닐레이트모노글리세라이드(succinylated monoglyceriedes)중에서 선택된 하나, 또는 둘 이상의 유화제를 첨가하여, 상기물질들을 혼합하면서 에탄올(Ethanol)을 최대한 제거하여 혼합액을 제조한 다음, 혼합액을 30 - 300Kg/㎠ 압력범위에서 유압식균질기를 통과시켜 수용성코팅액-유화제-이소플라본으로 이루어진 유화액을 제조한 다음, 분무건조기를사용하여 유화액을 분무하면 건조와 동시에 이소플라본이 수용성물질로 마이크로캡슐화 되어 물에 녹을 수 있는 이소플라본이 제조되는 것이다.
본 발명의 제조방법을 공정별로 구체적인 설명을 하면 다음과 같다.
제1공정(수용성 코팅액 제조)
식품으로 사용할 수 있는 수용성 물질(예 : 글루코스(Glucose), 슈크로스 (sucrose), 말토스(maltose), 락토스(lactose), 전화당(invert sugar), 덱스트린 (dextrin), 젤라틴(gelatin), 변성전분(modified starch), 카제인나트륨(sodium casein))을 단독 또는 혼합으로 이소플라본 함량의 1~20배(w/w)가 되도록 30 - 80℃에서 물에 용해시켜 수용성 코팅액을 제조한다.
제2공정(이소플라본 용액 제조)
40 - 95% Ethanol 용액을 이소플라본 함량의 5-50배(w/w)가 되도록 이소플라본에 첨가하여 30 -80℃에서 이소플라본을 용해시킨다.
제3공정(유화액 제조)
수용성 코팅액 및 이소플라본 용액을 반응기에 넣고 30 - 80℃에서 혼합한다. 혼합시 친유성유화제 및 친수성유화제를 단독 또는 혼합으로 이소플라본 함량의 1% - 100%(w/w)가 되도록 첨가한 후 균질기를 사용하여 수용성 코팅액-유화제-이소플라본으로 이루어진 균질화된 혼합액을 제조한다. 특히, 에탄올(Ethanol)을 회수할 경우 감압농축기를 사용하여 이소플라본이 석출되지 않은 범위까지만 에탄올(Ethanol)을 제거하며, 필요에 따라 물을 첨가하여 혼합액의 점도가 분무에 적합하도록 조정해 준다. 최종적으로 30 - 300Kg/㎠ 압력 범위에서 유압식 균질기를 사용하여 혼합액을 유압균질시켜 수용성코팅액-유화제-이소플라본으로 이루어진 유화액을 제조한다. 본 실험에 사용된 유화제는 다음과 같다.
아세틸모노글리세라이드(acetylated monoglycerides), 칼슘스테롤-2-락틸레이트(calcium stearoyl-2-lactylate), 레시틴(lecithin), 모노 또는 디그리세라이드(mono-or diglyccdide), 폴리옥시에틸렌소르비탄트리스테아레이트 (polyoxyethylene sorbitan tristearate), 글리세롤모노스테아레이트(glycerol monostearate), 프로필렌글리콜모노스테아레이트(propylene glycol monostearate), 소디윰스테아롤-2-락릴레이트(sodium stcaroyl-2-lactylates), 하이드록실레이트레시틴(hydroxylated lecithin),
트리글리세롤모노스테아레이트(triglycerol monostearate), 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate), 소르비탄 모노스테아레이트(sorbitan monostearate), 폴리옥시에틸렌소르비탄모노올레이트 (polyoxyethylene sorbitan monooleate), 소디움스테아롤-2-락틸레이트(sodium stearoyl-2-lactylate), 소디움라우릴슬페이트(sodium lauryl sulfate, 글리세롤모노라우레이트(glycerol monolaurate), 글리세롤모노올레이트(glycerol monooleate), 폴리글리콜올레이트(polyglycol oleate), 숙시닐레이트모노글리세라이드(succinylated monoglyceriedes)중에서 선택된 하나, 또는 둘 이상의 혼합물을 사용한다.
제4공정(마이크로캡슐화된 제품의 완성)
분무건조기를 사용하여 제3공정에서 제조한 수용성코팅액-유화제-이소플라본으로 이루워진 유화액을 분무하면 건조와 동시에 이소플라본은 수용성물질로 마이크로캡슐화 되어 물에 녹을 수 있는 이소플라본 제품이 제조되며, 사용된 분무건조기의 공정조건은 유화액 유입온도(Inlet temperature) 160 - 250℃, 유출온도(Outlet temperature) 70 - 120℃, Atomizer speed 5,000-40,000 rpm으로 이소플라본을 수용성물질로 분무건조시키면, 수용성코팅액이 지용성이소플라본의 외부에 코팅된체 건조되어 분말화 되면서 마이크로캡슐화된 수용성 이소플라본을 분말상태로 제조하였으며, 분말화된 수용성 이소플라본은 수용성물질로 코팅되어 있기 때문에 수용성물질이 물에 녹을 때 이소플라본이 함께 물에 녹는 것이다.
다음의 실시예에서 본 발명의 제조방법을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
실시예
공정 1
식품용 젤라틴(gelatin) 100g, 글루코스(glucose) 100g 및 덱스트린 (dextrin) 100g을 물 500g에 첨가하여 반응온도 60℃에서 10분 동안 용해시켜 수용성 코팅액을 제조한다.
공정 2
콩에서 추출한 이소플라본 30g을 50% 에탄올(Ethanol) 1000g에 첨가하여 반응온도 60℃에서 용해시킨다.
공정 3
공정1 및 공정2에서 얻어진 수용성 코팅액 및 이소플라본 용액에 프로필렌그리콜모노스테아레이트(propylene glycolmonostearate) 3g을 반응기에 첨가하여 60℃에서 균질기로 혼합한 후, 유압식균질기를 사용하여 총압력 150g/㎠에서 유압균질시켜 수용성 코팅액-유화제-이소플라본으로 이루어진 유화액을 제조한다.
공정 4
공정3에서 얻어진 유화액을 분무건조기를 사용하여 유입온도(Inlet temperature) 180℃, 유출온도(Outlet temperature) 90℃ 및 Atomizer speed 15,000 rpm 조건하에서 분무건조하여 물에 녹을 수 있는 분말화 수용성이소플라본 제품을 제조하였다. 이때 제조된 제품에 함유된 순수한 이소플라본 함량을 HPLC로 정량한 결과 4.2%로 계산되었으며(제1도 참조), 특히 본 발명에 의하여 제조된 이소플라본 제품은 물에 녹는 것을 알 수 있었다.
실시예2
공정1
식품용 젤라틴(gelatin) 100g 및 덱스트린(dextrin) 100g을 물 500g에 첨가하여 반응온도 60℃에서 10분 동안 용해시켜 수용성 코팅액을 제조한 후 이하 실시예1의 공정과 동일하게 제조하여 분말화된 수용성 이소플라본을 제조하였다.
실시예3
공정1
식품용 젤라틴(gelatin) 100g을 물 500g에 첨가하여 반응온도 60℃에서 10분 동안 용해시켜 수용성 코팅액을 제조한 후 이하 실시예1의 공정과 동일하게 제조하여 분말화된 수용성 이소플라본을 제조하였다.
실시예4
공정1 및 공정2는 상기 실시예1과 동일하고
공정3
유화공정에서 수용성 코팅액 및 이소플라본 용액에 프로필렌그리콜모노스테아레이트(propylene glycolmonostearate) 3g과 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate) 3g을 반응기에 첨가하여 60℃에서 균질기로 혼합한 후 이하 실시예1의 공정과 동일하게 제조하여 분말화된 수용성 이소플라본을 제조하였다.
표 1. 미세 캡슐화된 이소플라본의 온도별 용해도 실험
물의 온도(℃) 용해정도
5 녹음
15 녹음
30 녹음
45 빨리 녹음
60 매우 빨리 녹음
* 미세 캡슐화된 이소플라본 1g을 물 200g에 첨가하여 용해되는 정도를 측정하였음.
도1은 수용화된 이소플라본의 이소플라본 함량을 정량하기 위한 고속액체 크로마토그램을 나타낸 도표이다.
상기와 같은 본 발명은 최근 물에 잘 녹는 이소플라본을 이용하여, 액체화된 수용성음료 및 기능성식품의 원료로 사용될 수 있으며,본 발명품의 기대효과는 심혈관 위험인자의 감소, 내인성 에스트로겐의 수준 감소 및 변경에 의해 야기되는 증상의 완화 및 암세포의 성장억제 등이 있으며, 더 나아가 값비싼 제품이 아닌 값싼 건강음료나 기능성식품으로써 상시 장복시켜 국민의 건강증진에 유용하게 사용하는 효과가 있을 것으로 기대된다.

Claims (5)

  1. 수용성 이소플라본의 제조방법에 있어서, 이소플라본 함량의 1~20배(w/w)가 되도록 수용성물질들을 30 - 80℃의 물에 용해시켜 수용성 코팅액을 제조한 다음,
    40 - 95% Ethanol 용액으로 지용성 이소플라본을 용해시킨 후,
    상기 수용성 코팅액 및 용해시킨 지용성 이소플라본에다가 이소플라본 함량의 1% - 100%(w/w)가 되는 유화제를 첨가한 후 상기 물질들을 혼합하면서 Ethanol을 제거하여 혼합액을 만든 후, 혼합액을 30 - 300Kg/㎠ 압력범위에서 유압식균질기를 통과시켜 수용성코팅액-유화제-이소플라본으로 이루어진 유화액을 제조한 다음,
    분무건조기를 사용하여 유화액을 분무건조하면 건조와 동시에 이소플라본은 수용성물질로 마이크로캡슐화 되어 물에 녹을 수 있는 분말화 이소플라본을 제조함을 특징으로 하는 수용성 이소플라본의 제조방법.
  2. 상기 제1항에 있어서, 마이크로캡슐화에 사용되는 수용성물질은 글루코스(Glucose), 슈크로스(sucrose), 말토스(maltose), 락토스(lactose), 전화당(invert sugar), 덱스트린(dextrin), 젤라틴(gelatin), 변성전분(modified starch), 카제인나트륨(sodium casein)에서 선택된 하나 또는 둘이상을 혼합하여 사용함을 특징으로 하는 수용성이소플라본의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 40 - 95% Ethanol 용액을 지용성 이소플라본 함량의 5-50배(w/w)가 되도록 이소플라본에 첨가하여 30 -80℃에서 이소플라본을 용해시킴을 특징으로 하는 수용성이소플라본의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유화제는
    아세틸모노글리세라이드(acetylated monoglycerides), 칼슘스테롤-2-락틸레이트 (calcium stearoyl-2-lactylate), 레시틴(lecithin), 모노 또는 디그리세라이드(mono-or diglyccdide), 폴리옥시에틸렌소르비탄트리스테아레이트 (polyoxyethylene sorbitan tristearate), 글리세롤모노스테아레이트(glycerol monostearate), 프로필렌글리콜모노스테아레이트(propylene glycol monostearate), 소디윰스테아롤-2-락릴레이트(sodium stcaroyl-2-lactylates), 하이드록실레이트레시틴(hydroxylated lecithin), 트리글리세롤모노스테아레이트(triglycerol monostearate), 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트(polyoxyethylene sorbitan monostearate), 소르비탄 모노스테아레이트(sorbitan monostearate), 폴리옥시에틸렌소르비탄모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate), 소디움스테아롤-2-락틸레이트(sodium stearoyl-2-lactylate), 소디움라우릴슬페이트 (sodium lauryl sulfate), 글리세롤모노라우레이트(glycerol monolaurate), 글리세롤모노올레이트(glycerol monooleate), 폴리글리콜올레이트(polyglycol oleate),숙시닐레이트모노글리세라이드(succinylated monoglyceriedes)중에서 선택된 하나, 또는 두 개 이상의 혼합물을 사용함을 특징으로 하는 수용성이소플라본의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 분무건조는 수용성코팅액이 지용성이소플라본의 외부에 코팅된체 건조되어 분말화 되면서 마이크로캡슐화된 수용성 이소플라본을 분말상태로 제조되도록, 유입온도 160-250℃, 유출온도 70-120℃ 및 Atomizer speed 5,000 - 40,000 rpm 조건하에서 수행함을 특징으로 하는 수용성이소플라본의 제조방법.
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