KR100432282B1 - α-토코페롤의 미세캡슐화 및 저장 안정성 증진 방법 - Google Patents
α-토코페롤의 미세캡슐화 및 저장 안정성 증진 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 α-토코페롤의 미세캡슐화 방법 및 이를 통해 저장안정성을 증진시키는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피복물질(wall material, Wm)로서 한천(agar)과 전분을 1 : 1 ∼ 3 : 1의 중량 비율로 혼합한 용액을 호화시키고, 유화제와 α-토코페롤(중심물질, core material, Cm)을 혼합하여 균질화시킨 다음, 상기 중심물질 혼합액에 피복물질을 첨가하여 재균질화하여 이를 증류수에 분사함으로써 α-토코페롤을 미세캡슐화하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 α-토코페롤 미세캡슐은 직경이 수 ㎛ 단위로 매우 작아 식품 첨가물 등으로 사용시 음용상의 편리함을 줄 뿐만 아니라 생체 이용율을 높일 수 있고, 저장 안정성이 획기적으로 증가하므로 각종 식품, 사료, 화장품 및 의약품 등의 첨가물로서 유용하게 이용될 수 있다.
Description
본 발명은 α-토코페롤의 미세캡슐화 방법 및 이를 통해 저장안정성을 증진시키는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피복물질로서 한천과 전분을 1 : 1 ∼ 3 : 1의 중량 비율로 혼합한 용액을 호화시키고, 유화제와 α-토코페롤(중심물질)을 혼합하여 균질화시킨 다음, 상기 중심물질 혼합액에 피복물질을 첨가하여 재균질화하여 이를 증류수에 분사함으로써 α-토코페롤을 미세캡슐화하는 방법에 관한 것이다.
지방질을 많이 함유하고 있는 식품은 흔히 토코페롤을 함유하고 있는데, 특히, 토코페롤은 식물성 지방질에서 항산화제로서 매우 중요한 역할을 한다. 토코페롤은 크로만 핵에 결합하는 메틸기의 위치에 따라 α, β, γ, δ의 네가지 종류로 나눌 수 있는데, 일반적으로 식물성 유지내의 토코페롤은 α-토코페롤이 약 60% 정도로 가장 많이 함유되어 있다. 또한 네가지 토코페롤 중 α-토코페롤의 항산화력이 가장 높아서 α-토코페롤의 생물학적 활성은 그들의 항산화력과 깊은 관계가 있는 것으로 보고되고 있다(Leeet al.,The Newest Food Chemistry, 237-241, 1994). α-토코페롤은 식품첨가물로서 항산화제의 역할 뿐만 아니라 체내에서 항불임, 노화방지 등 생리학적인 기능과 영양학적인 활성을 함께 지니고 있다. 그러나 열과 산소 등 외부요인에 불안정하여, α-토코페롤이 산화될 경우 비가역적으로α-토코페롤 퀴논으로 변환될 수 있는 불안정한 에폭사이드를 생성하여 식품내에서 그 기능을 발휘하기도 전에 먼저 산화되어 버리는 큰 단점을 가지고 있어 이용에 한계가 있었다(Kimet al.,Food Chemistry, 688-690, 1998).
미세캡슐화 기술은 고체, 액체, 기체상의 원하는 물질이나 향기 성분을 특정한 조건하에서 미세캡슐 내부로 포장하는 기술로서 의약품, 공업재료, 기록재료, 농업재료 및 식품 분야에 응용될 수 있다. 미세캡슐화를 통하여 향료, 영양성분 등의 불안정한 물질을 빛, 산소, 수분, 온도 등의 외부요인으로부터 보호하여 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 나아가 식품 산업에서 식품첨가물 또는 식품 유용물질을 캡슐화함으로써 식품 소재의 산화방지 및 보존성 향상, 변화하기 쉬운 식품 소재의 안정화, 불필요한 냄새의 차단, 식품 소재의 방출 속도 조절, 제조 공정의 개선 및 물성 향상 등의 효과를 얻을 수 있다(Choet al.,Food Sci. Industry30: 98-111, 1997).
예를 들어, 비타민류와 미량원소들을 미세캡슐화시켜 식품에 보강함으로써 식품내에 존재하는 다른 물질들과 적절한 습도 및 온도 하에서 반응하여 이미(異味), 이취(異臭)의 발생을 억제할 수 있다. 이처럼 식품공업에 있어서 비타민과 각종 미량원소들을 캡슐화시키는 기술은 많은 연구가 진행되었지만, 지용성 항산화제를 미세캡슐화시키는 공정에 대한 연구는 전무한 실정이다.
더욱이, 지금까지는 일반적으로 그 직경이 5mm 이상인 거대캡슐 (macrocapsule) 제조에 관한 연구만이 활성화되어 식품첨가물로 이용하기에는 부적절하였으며, 음용하기에도 어려움이 많았다.
일부 연구에서는 지방질 계통 물질의 보존성을 높이기 위하여 이를 캡슐화 하거나, 상기 캡슐을 제조함에 있어 토코페롤을 산화방지를 위한 첨가물로서 사용하는 것에 대해 언급하고 있으나, 아직까지 α-토코페롤 자체를 캡슐화 함으로써 그 안정성을 높이고 활성을 유지시키는 방법에 대해서는 연구가 미흡한 실정이다.
이에 본 발명자들은 지용성 항산화제로 널리 사용되는 토코페롤의 저장안정성을 높이기 위하여 연구를 거듭한 결과, 직경이 수십 ㎛ 단위인 다당류 호화액으로 둘러싼 유화계를 최적화하여 α-토코페롤을 미세캡슐화함으로써 유화안정성을 높이고, 식품, 사료, 화장품 및 의약품 등의 첨가물로서의 효용성을 높였으며, 저장안정성을 획기적으로 개선시킬 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 α-토코페롤을 수 ㎛의 직경으로 미세캡슐화하여 저장안정성을 높이는 방법을 제공하는 것이다.
아울러 본 발명의 목적은 상기와 같이 α-토코페롤을 미세캡슐화함에 있어, 최적의 공정조건을 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로 피복물질의 종류, 중심물질과 피복물질의 혼합 비율, 유화제의 종류 및 농도, 분산액의 온도 등에 있어 미세캡슐화를 위한 최적의 조건을 제공함을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 미세캡슐화 장치를 개략적으로 나타낸 그림이고,
도 2는 본 발명의 α-토코페롤 미세캡슐화 공정을 개략적으로 나타낸 모식도이고,
도 3은 한천과 찰옥수수 전분을 2:1(w/w)로 사용하고, 유화제로서 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노 라우르산을 사용하여 제조한 α-토코페롤 미세캡슐의 광학 현미경 사진이고,
도 4는 아세트산 구리 피리딘(cupric acetate pyridine)의 발색반응을 이용하여 미세캡슐화율을 분석하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이고,
도 5는 미세캡슐화 수율을 계산하기 위한 표준 곡선이고,
도 6은 저장 온도가 찰옥수수 전분과 한천으로 미세캡슐화된 α-토코페롤의 저장안정성에 미치는 영향을 나타낸 그래프이고,
도 7은 저장 pH가 찰옥수수 전분과 한천으로 미세캡슐화된 α-토코페롤의 저장안정성에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 α-토코페롤을 미세캡슐화하는 방법 및 이를 통해 저장 안정성을 증진시키는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 α-토코페롤을 미세캡슐화함에 있어, 피복 물질의 종류 및 첨가량, 분산액의 온도 및 유화제의 종류 및 농도 등의 조건을 최적화함으로써 미세캡슐화된 α-토코페롤의 수율을 최대화하고, 저장 안정성을 증진시킬 수 있는 방법을 제공한다.
구체적으로 본발명의 α-토코페롤 미세캡슐화 방법은,
1) 한천과 전분을 1 : 1 ∼ 3 : 1의 중량 비율로 혼합한 용액(피복물질)을 호화시키는 단계;
2) 유화제와 α-토코페롤(중심물질)을 혼합하여 균질화시키는 단계;
3) 단계 2의 중심물질 혼합액에 단계 1의 피복물질을 첨가하여 재균질화하는 단계; 및
4) 단계 3에서 제조된 용액을 증류수에 분사하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 단계 1의 한천과 전분의 혼합물은 전체 용액의 0.5 ∼ 2.0 중량%인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 약 0.7 ∼ 0.8 중량%이다.
전분은 찰옥수수 전분, 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 밀 전분, 쌀 전분 등 다양하게 사용할 수 있으며, 특히 찰옥수수 전분(waxy corn starch)를 사용하는 것이 바람직하다.
한천과 전분 혼합용액은 α-토코페롤을 미세캡슐화 하기 위한 피복물질로서 작용하는데, 상기 피복물질의 농도가 너무 높을 경우 체내에서 소화ㆍ분해되는 정도가 급격히 감소하여 α-토코페롤의 방출이 저해되는 문제점이 있으며, 너무 낮은 경우 α-토코페롤을 효율적으로 코팅하지 못하여 미세캡슐이 제대로 형성되지 못하는 문제점이 있다. 피복물질로서 한천과 찰옥수수 전분을 사용함으로써 α-토코페롤의 식품 첨가물로서의 효용성이 더욱 높아지게 된다. 즉, 탄수화물로 구성된 피복물질은 위장을 거치면서 서서히 분해되어 α-토코페롤을 방출하게 되므로, 위장에서 너무 빨리 α-토코페롤이 방출되어 인체에 흡수되기 전에 분해되거나 또는 소장을 거치는 동안에도 분해가 거의 되지 않아 인체에서 생리학적 기능을 발휘하지 못하는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 α-토코페롤의 흡수율 및 생체 이용률 면에서 효과를 높일 수 있다.
또한, 단계 1의 호화는 70∼85℃의 온도에서 1 ∼ 2분간 이루어지는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 호화 온도가 75∼80℃ 인 것이 호화 정도 및 최종적으로 제조되는 미세캡슐의 강도 및 분해도 면에서 바람직하다. 즉, 호화가 지나치게 많이 되면 점도가 높아져서 중심물질과의 균일한 혼합이 어렵고 제조된 미세캡슐의 분해 속도가 지나치게 늦어지는 경향을 나타내며, 미세캡슐 제조 공정상 조작의 어려움이 따른다. 특히, 식품 첨가물로서 α-토코페롤이 사용되기 위해서는 저장 안정성 면에서 뛰어날 뿐만 아니라 식품과 함께 인체에 섭취된 뒤에 서서히 분해되어 소화기관을 거치는 동안 완전하게 흡수되는 것이 요구되므로, 피복물질의두께는 물론 그 호화정도가 중요하게 고려되어야 한다.
한편, 상기 α-토코페롤의 미세캡슐화 방법에서 단계 2의 유화제는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노 라우르산, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노 올레산, 폴리글리세롤 모노 올레산, 자당 모노 스테아르산, 폴리옥시에틸렌 모노 스테아르산, 테트라글리세롤 모노 올레산을 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노 라우르산이다.
상기 유화제의 농도는 0.1 ∼ 2.0 중량%인 것이 바람직하며, 약 0.49 중량%인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 α-토코페롤의 미세캡슐화 방법은 기름층-유화제-수분층의 구조를 바탕으로 하는 수중유적(O/W)형 유화제를 기본 골격으로 하는데, 그 원리는 유화제의 비극성 탄화수소 부분이 소수성인 α-토코페롤(중심물질)과 결합하고, 극성의 카르복실기는 한천과 전분이 함유된 수분층(피복물질)과 결합하여 소수성 물질이 유화제를 매개로 친수성 물질에 의하여 둘러싸여 지는 것이다. 이러한 캡슐화 공정은 사용되는 피복물질, 중심물질, 유화제의 종류에 따라 캡슐형태와 안정도가 달라진다.
또한, 상기 α-토코페롤의 미세캡슐화 방법에서 단계 3의 중심물질과 피복물질은 1 : 3 ∼ 3 : 1의 농도 비율, 보다 바람직하게는 4.6 : 5.4 인 것이 미세캡슐의 크기 및 수율 면에서 바람직하다.
상기에서, 단계 4의 분산액의 온도는 약 5∼45℃에서 수율에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 최대의 미세캡슐화 수율을 나타내는 분산액의 온도는 약 20∼35℃, 보다 구체적으로는 약 25℃이다.
상기한 방법으로 제조되는 α-토코페롤의 미세캡슐은 직경이 약 1∼100 ㎛, 보다 바람직하게는 약 1∼10 ㎛로서, 종래 직경이 5 mm 이상인 거대캡슐에 비하여 음용의 용이성 및 생체내 흡수 정도의 증대 등 현저한 효과를 나타내므로, 식품, 사료, 화장품 및 의약품 첨가물로서 효과적으로 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 방법으로 제조된 α-토코페롤의 미세캡슐을 유효성분으로 하는 식품, 사료, 화장품 또는 의약품 첨가물도 본 발명의 범위에 속함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명에서는 α-토코페롤의 미세캡슐화를 위한 최적 조건을 확립하기 위하여 미세캡슐화 공정에 크게 영향을 주는 중심물질과 피복물질의 혼합비율, 분산액의 온도, 유화제의 농도 등 조건들을 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)을 이용하여 최적화하였다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 피복물질로서 한천과 찰옥수수 전분을 2:1(w/w)의 비율로 혼합하여 75∼80℃에서 호화시킨 다음, 유화제로서 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노 라우르산을 사용하여 α-토코페롤과 섞어 균질화시키고, 이에 상기 피복물질 용액을 혼합하여 재균질화하고 25℃로 유지된 증류수에 스프레이 건으로 분사하여 α-토코페롤의 미세캡슐을 제조하였다. 이때 중심물질과 피복물질의 함량 비율, 분산액의 온도, 유화제의 농도 등을 달리하여 이들이 미세캡슐화 수율에 미치는 영향을 조사하였다.
α-토코페롤의 미세캡슐화 수율의 측정은 아세트산 구리 피리딘 용액을 이용한 발색법을 사용하였다. 즉, α-토코페롤에 대한 용해도는 높으면서도 아세트산 구리 피리딘 용액에 의해 발색이 잘되는 올레산을 α-토코페롤과 혼합한 지용성 항산화제 물질을 중심물질로 하여 동일한 공정으로 미세캡슐을 제조한 후, n-헥산(n-hexane)을 첨가하여 미세캡슐화 반응에 참가하지 못한 중심물질을 발색시켜 그 발색정도를 흡광도로 측정함으로써 수행하였다.
반응표면분석은 SAS 프로그램(Statistical Analysis System program; SAS Institute Inc., SAS User's Guide, 1990)을 이용하여 수행하였다.
그 결과, 중심물질과 피복물질의 비율과 분산액의 온도와의 관계는 중심물질:피복물질의 비율이 1:1(w/w) 부근에서 미세캡슐화가 잘 되었고, 분산액의 온도는 5∼45℃ 범위에서는 수율에 특별한 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. [중심물질]:[피복물질]의 비율과 유화제 농도와의 관계는 각각 4.6 : 5.4(w/w) 및 0.6% 부근에서 미세캡슐화 수율이 가장 높았다.
본 발명의 방법으로 제조된 α-토코페롤의 미세캡슐은 5∼45℃의 전 실험구간에서 98% 이상이 파괴되지 않고 안정하게 유지되며, 특히 최적 저장조건은 25∼35℃인 것으로 나타났다. 25℃ 이하에서는 저장온도가 낮아질수록 미세캡슐의 파괴율도 증가하는 경향을 나타내었는데, 이는 미세캡슐 외부 온도가 감소함에 따라 피복물질 내의 전분물질의 노화정도가 증가하여 미세캡슐이 보다 잘 파괴되기 때문이다. 한편, 35℃ 이상의 높은 온도에서는 피복물질의 열변성에 의하여 미세캡슐이 파괴된다. 이상과 같은 결과는 본 발명의 방법에 의해 미세캡슐화된 α-토코페롤이 상온에서도 장기간 저장 유통될 수 있는 가능성을 제시하는 것이다.
또한, pH에 따른 안정성을 조사한 결과 미세캡슐은 pH 9에서 가장 안정하며, 산성 조건에서는 안정성이 크게 감소하는 것으로 나타나, 결국 알칼리 조건 하에서 본 발명의 α-토코페롤 미세캡슐이 안정함을 확인하였다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로, 본 발명의 범위가 이에 한정되지 않음은 당업자에게 자명할 것이다.
<실시예 1> α-토코페롤의 미세캡슐화
α-토코페롤의 미세캡슐화는 α-토코페롤(순도 93% 이상, 한국고킹, 한국)을 중심물질로 하여 장 등(Changet al.,Korean J. Food Sci. Technol.30: 1114-1119, 1998)의 고도불포화 지방산 미세캡슐화를 위한 최적 유화 조건을 변형, 적용하여 수행하였다. 먼저, 피복물질로 한천(Junsei Chemical Co. Ltd., 일본)과 찰옥수수 전분(삼양제넥스, 한국)을 2:1(w/w)의 비율로 혼합하여 0.75%(w/v) 농도로 증류수 100 ㎖에 넣고 75∼80℃에서 호화시켰다. 유화제로는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노 라우르산 (polyoxyethylene sorbitan mono laurate, HLB 16.7, 일신유화, 한국)을 이용하여, 65℃의 수욕조에서 상기 유화제와 α-토코페롤을 함께 넣은 다음, 고속 균질기(Ultra-Turrax T-25, Janke Kunkel Co., 독일)로 9,000 rpm에서30초간 균질화하였다. 여기에 피복물질을 첨가하여 위와 같은 방법으로 50초간 재균질화하였다. 이상에서 준비된 유화액을 25℃로 유지된 증류수 200 ㎖내에 스프레이 건(spray gun, W-300, Wagner, 독일)을 사용하여 분사시켰다(도 1및도 2참조). 이때 미세캡슐화 수율에 영향을 미칠 수 있는 중심물질과 피복물질의 함량 비율, 분산액의 온도, 유화제의 농도 등의 조건을 달리하여 미세캡슐화 수율과 상기 조건의 관계를 반응표면 분석법(RSM)으로 조사하였다.
한편, 제조된 α-토코페롤 미세캡슐의 크기는 광학현미경을 통해 측정하였다. 그 결과, 한천과 찰옥수수 전분을 피복물질로 하여 제조된 α-토코페롤 미세캡슐은 그 평균 직경이 약 5 ㎛로 매우 작음을 확인하였다(도 3참조).
<실시예 2> α-토코페롤의 미세캡슐화 수율 측정
α-토코페롤의 미세캡슐화 수율을 측정하기 위하여 5%(w/v) 아세트산 구리 피리딘 용액(pH 6.01)을 이용한 발색법을 사용하였다. α-토코페롤은 5% 아세트산 구리 피리딘 용액에 의하여 발색되지 않는다. 따라서, 이러한 문제점을 극복하기 위하여 α-토코페롤에 대한 용해도는 높으면서도 아세트산 구리 피리딘 용액에 의하여 발색이 잘되는 올레산(oleic acid, Showa Chemicals Inc., 일본)을 α-토코페롤과 1:4(w/w)의 비율로 혼합한 지용성 항산화제 물질을 중심물질로 사용하였다. 실시예 1과 동일한 방법으로 유화공정을 거쳐 미세캡슐화 공정을 완료한 후, 최종적으로 미세캡슐화된 물질이 함유되어 있는 분산액 200 ㎖에 n-헥산 100 ㎖을 첨가하여 10초 동안 진탕하였으며, 진탕 후 1 시간 동안 정치시켰다. 이후, 상등액 5㎖을 취하여 여기에 5% 아세트산 구리 피리딘 용액 1 ㎖을 넣고, 90초간 혼합함으로써 미세캡슐화에 참여하지 못한 중심물질을 발색시켰다. 상기 발색된 용액을 5분간 정치시킨 후 상등액을 취하여 자외선/가시광선 분광계 (UV/visible spectrophotometer UV-2101PC, Shimadzu Co., 일본)로 715 nm에서의 흡광도를 측정하였다(도 4참조). 이때의 흡광도(A)를 하기 계산식에 적용시켜 미세캡슐화 수율로 환산하였다.
미세캡슐화 수율(%) = (B - A)/B ×100
단, 여기서 B값은 유화제만 첨가하지 않고 이외의 모든 조건은 A값을 측정할 때와 동일하게 발색시켜 측정한 흡광도를 나타낸다.
<실시예 3> α-토코페롤의 미세캡슐화 수율 측정방법의 검정
먼저, 미세캡슐이 파괴되었다는 가정 하에 200 ㎖의 분산액에 피복물질 10 g을 스프레이 건으로 분사한 후, 여기에 각각의 농도별로 α-토코페롤을 첨가하여 5% 아세트산 구리 피리딘 용액을 사용하여 실시예 2와 같은 방법으로 수율을 측정하였다. 한편, 5% 아세트산 구리 피리딘 용액에 의한 발색법을 검정하기 위하여 상기와 동일한 조건 하에서 제조된 시료를 n-헥산으로 추출하고 정치한 다음, 추출된 상등액을 발색시키지 않고 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC, Waters 2410, Waters Co., 미국)를 이용하여 미세캡슐화 되지 못한 α-토코페롤을 직접적으로 정량분석하여 발색법의 결과와 비교, 검증하기 위한 자료로 사용하였다. 상기에서 HPLC를 수행하기 위한 제반 조건은 하기 표 1에 나타내었다.
| 항목 | 조건 |
| 칼럼 | Shimpack CLC-SIL |
| 검출기 | UV 검출기 215nm |
| 용출액 | n-헥산:2-프로판올=49:1(v/v) |
| 용출 속도 | 0.8 ㎖/min |
| 온도 | 상온 |
먼저, 정제된 올레산을 20%(w/w)의 농도로 첨가한 α-토코페롤을 5% 아세트산 구리 피리딘 용액으로 발색시키고 α-토코페롤 농도별로 715 nm에서의 흡광도를 측정하여 표준곡선(①)을 구하였다. 이에 따르면, 미세캡슐의 중심물질로 참가하지 못한 α-토코페롤의 함량이 증가할수록 715 nm에서의 흡광도가 비례적으로 상승하는 것으로 나타났다(r=0.9958787203).
상기 발색법은 α-토코페롤 성분을 직접 정량하는 것이 아니라 임의로 첨가한 올레산의 흡광정도를 측정함으로써 함께 존재하는 α-토코페롤의 미세캡슐로부터의 누출정도를 간접적으로 확인한 것이다. 따라서, 이러한 발색법의 정확성을 검증하기 위하여 먼저, 동일한 α-토코페롤 시료를 사용하여 HPLC를 수행함으로써 α-토코페롤 성분을 직접적으로 정량분석하였으며(r=0.9893477098), 이 결과를 이용하여 표준곡선(②)을 완성하였다.
상기 표준곡선 ①과 ②를 합성하여도 5을 구하였으며, α-토코페롤 함량 측정을 위한 5% 아세트산 구리 피리딘에 의한 발색법과 HPLC에 의한 직접적 측정법 사이에 높은 상관관계(r=0.989625979)가 있음을 확인하였다. 따라서, α-토코페롤 미세캡슐화 수율의 측정을 위하여 간편하면서도 정확성이 검증된 5% 아세트산 구리피리딘 발색법을 사용할 수 있음을 알 수 있다.
<실시예 4> 반응표면분석에 의한 α-토코페롤 미세캡슐화 조건 설정
중심합성계획법(central composite design; Lee 등,J. Food Sci. Technol. 28: 212-219, 1996)에 따라 α-토코페롤 미세캡슐화를 위한 최적화 작업을 설계하였고, 반응표면 회귀분석은 SAS 프로그램(Statistical Analysis System program; SAS Institute Inc.,SAS User's Guide, 1990)을 이용하였다. α-토코페롤 미세캡슐화 공정 최적화에 영향을 미치는 변수인 중심물질 함량([Cm])과 피복물질 함량([Wm])의 비율, 분산액의 온도, 유화제 농도 등을 각각의 독립변수로 설정하고 각 변수들은 -2, -1, 0, 1, 2의 다섯 단계로 부호화하여 실험값을 하기 표 2에 나타내었다.
| 변수 | 부호화Xi | 부호화 정도(coded level) | ΔX | ||||
| -2 | -1 | 0 | 1 | 2 | |||
| [Cm]:[Wm] 비율(w/w) | X1 | 3:7 | 4:6 | 5:5 | 6:4 | 7:3 | 1:-1 |
| 분산액 온도(℃) | X2 | 5 | 15 | 25 | 35 | 45 | 10 |
| 유화제 농도(%, w/w) | X3 | 0 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 0.2 |
| ΔX : 부호화 변수의 각 단위에 해당하는 실험값의 증가량 |
각각의 독립변수에 대한 실험영역은 예비실험 결과를 이용하여 설정하였다. 이러한 코드와 변수를 이용하여 중심합성계획의 2차 모형으로 작성하였으며, 총 16개의 실험구를 무작위로 수행하였다.
반응표면 분석의 중심합성계획법에 따라 설정된 16개의 실험구를 각각 3회반복하여 얻은 미세캡슐화 수율을 하기 표 3에 나타내었다.
| 실험번호 | 부호화 변수 | 공정 변수 | 수율(%) | ||||
| X1 | X2 | X3 | X1 | X2 | X3 | ||
| 1 | -1 | -1 | -1 | 4:6 | 15 | 0.2 | 97.51 |
| 2 | -1 | -1 | 1 | 4:6 | 15 | 0.6 | 98.76 |
| 3 | -1 | 1 | -1 | 4:6 | 35 | 0.2 | 98.60 |
| 4 | -1 | 1 | 1 | 4:6 | 35 | 0.6 | 98.59 |
| 5 | 1 | -1 | -1 | 6:4 | 15 | 0.2 | 98.16 |
| 6 | 1 | -1 | 1 | 6:4 | 15 | 0.6 | 98.52 |
| 7 | 1 | 1 | -1 | 6:4 | 35 | 0.2 | 97.55 |
| 8 | 1 | 1 | 1 | 6:4 | 35 | 0.6 | 98.82 |
| 9 | 0 | 0 | 0 | 5:5 | 25 | 0.4 | 98.67 |
| 10 | 0 | 0 | 0 | 5:5 | 25 | 0.4 | 98.76 |
| 11 | -2 | 0 | 0 | 3:7 | 25 | 0.4 | 98.76 |
| 12 | 2 | 0 | 0 | 7:3 | 25 | 0.4 | 84.88 |
| 13 | 0 | -2 | 0 | 5:5 | 5 | 0.4 | 98.91 |
| 14 | 0 | 2 | 0 | 5:5 | 45 | 0.4 | 98.59 |
| 15 | 0 | 0 | -2 | 5:5 | 25 | 0.0 | 91.85 |
| 16 | 0 | 0 | 2 | 5:5 | 25 | 0.8 | 99.19 |
중심합성계획법에 따라 설계한 실험구에 의하여 도출한 미세캡슐화 수율은 RSREG(Statistical Analysis System; SAS Institute Inc., SAS User's Guide, 1990)를 이용하여 통계분석하고, 3차원 분석을 통하여 미세캡슐화 공정 최적화를 실시하였다.
α-토코페롤 미세캡슐화 공정 최적화에 관련된 독립변수인 [Cm]과 [Wm]의 비율(X1), 분산액의 온도(X2), 유화제 농도(X3)와 종속변수인 미세캡슐화 수율(YM, %)(Y)에 대한 표본 회귀모형식은 다음과 같다.
여기서 Y는 반응(종속)변수, Xi, Xj는 독립변수, b0는 절편, bi, bii, bij는 회귀계수이다.
RSREG 처리결과는 하기 표 4에 나타내었는데, 결정계수(R square)는 0.6442이고, 유의성은 0.1로서 10% 수준에서 인정되었다. 또한, t-값의 절대값이 1.75 이상인 경우는 채택하고 1.75 미만인 경우는 기각하여 회귀식에 적용하였다. 여기서, 독립변수 중 분산액의 온도(X2)와 유화제의 농도(X3)는 회귀식에서 미세캡슐화 수율에 큰 영향을 주지 못하는 것으로 나타나 기각하였다.
| 독립변수 | 계수 | t-값 | 유의성 |
| 상수 | 99.771250 | 42.948 | < 0.1 |
| X1 | -1.760625 | -2.005 | < 0.1 |
| X2 | -0.001875 | -0.002 | |
| X3 | 1.096875 | 1.249 | |
| X1 2 | -1.723750 | -1.963 | < 0.1 |
| X1X2 | -0.153750 | -0.124 | |
| X2 2 | 0.008750 | 0.010 | |
| X1X3 | 0.048750 | 0.039 | |
| X2X3 | -0.043750 | -0.035 | |
| X3 2 | -0.798750 | -0.910 | |
| R2 | 0.644 | ||
| F | 1.207 | ||
| F의 확률 | 0.424 |
독립변수의 좌표를 직접 읽어 최적값을 구하기 위해 두 독립변수 상호간의 관계를 나머지 변수를 0 수준으로 두고 3차원으로 도식하였다. 3차원 분석에 있어서 [Cm]:[Wm]의 비율과 분산액 온도와의 관계는 [Cm]:[Wm]의 비율이 1:1(w/w) 부근에서 미세캡슐화가 잘 되었고, 분산액 온도 범위 5∼45℃에서는 수율에 특별한 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 또한, [Cm]:[Wm]의 비율과 유화제 농도와의 관계는 정상점(stationary point)이 최대점(maximum point)으로서, 각각 4.6:5.4 (w/w) 및 0.6% 근처에서 미세캡슐화 수율이 가장 높았고, 분산액의 온도와 유화제 농도와의 관계는 유화제 농도 0.6% 부근에서 미세캡슐화 수율이 가장 높았으나, 분산액의 온도는 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.
한편, 3차원 분석에 의한 미세캡슐화의 최적 조건보다 더욱 세밀하고 정확한 조건을 얻기 위하여 정준분석(canonical analysis)을 수행하였다.
정준분석에서 코드화되지 않은 값을 이용하여 각각의 독립변수에 대한 최적값을 구하고자 하였으나, 정상점은 안장점(saddle point)을 나타내고 있어 최적값이라고 할 수 없었다. 따라서, 능선분석(ridge of maximum response)에 의해 코드화된 반지름이 0.0∼1.0 범위내에서 실험을 실시하여 예측치와 실측치를 비교하였다. 그 결과 반지름 0.3에서 99.29%의 가장 높은 미세캡슐화 수율을 보였다. 따라서 본 실험에서는 이 점을 반응표면 분석법에 의한 α-토코페롤의 미세캡슐화 최적 조건으로 결정하였고, 각 변수의 값은 [Cm]:[Wm]의 비율이 4.6:5.4(w/w), 분산액의 온도는 25.5℃, 유화제의 농도는 0.49%인 경우에 최대의 미세캡슐화 수율이 얻어짐을 알 수 있다(표 5).
| 변수 | 코드화하지 않은 값 |
| X1 | -0.406253 |
| X2 | 0.049575 |
| X3 | 0.438749 |
<실험예 1> 미세캡슐화된 α-토코페롤의 저장 안정성 측정
최적 조건 하에서 제조된 α-토코페롤 미세캡슐 분산액을 위한 최적 저장 온도 및 pH를 결정하고자 하였다. 최적 조건 하에서 미세캡슐화된 α-토코페롤을 제조하여 온도가 일정하게 유지되는 오븐에 정치하여 두고 일정한 시간 간격으로 미세캡슐이 파괴된 정도를 측정하여 저장안정성을 확인하였다. 또한 최적의 저장 온도로 설정된 조건 하에서 미세캡슐 분산액의 pH를 변화시켜 시간의 경과에 따른 pH에 대한 안정성을 측정하였다.
상기의 최적 조건하에서 생산된 α-토코페롤 미세캡슐 분산액의 저장 온도에 따른 미세캡슐의 안정성을도 6에 나타내었다. 도면에 나타난 바와 같이 실험 조건 모두에서 98% 이상 미세캡슐이 파괴되지 않고 안정하게 유지되는 것으로 나타났다. 그러나 25℃ 이하에서는 저장온도가 낮아질수록 미세캡슐이 파괴율도 증가하는 현상을 볼 수 있었는데, 이는 미세캡슐 외부의 온도가 감소함에 따라 피복물질 내의 전분물질이 노화되는 정도가 증가하여 미세캡슐의 파괴율이 증가하기 때문이다. 한편, 35℃ 이상의 높은 온도에서는 피복물질의 열변성에 의하여 미세캡슐이 파괴되는 것으로 판단된다. 이상의 결과를 볼 때, α-토코페롤 미세캡슐의 저장을 위한 최적 온도는 25∼35℃임을 알 수 있으며, 이는 상온에서도 장기간 저장 유통할 수 있는 가능성을 제시하는 것이다.
또한, 안정성 및 경제성 측면에서 가장 유리한 저장 온도조건인 25℃에서 pH에 따른 안정성을 측정한 결과도 7과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 도면에서 보는 바와 같이 미세캡슐은 pH 9에서 가장 안정적인 것으로 나타났으나, pH 7 이하의 산성 조건은 피복물질의 안정성을 크게 감소시키는 것으로 조사되었다. 또한 pH 11의 높은 알칼리 조건에서도 미세캡슐의 안정성은 크게 떨어지지 않는 것으로 나타나 알칼리 조건하에서는 미세캡슐이 안정한 것으로 확인되었다.
본 발명의 미세캡슐화된 α-토코페롤은 열과 산소 등 외부 요인에 대한 안정성이 크게 향상되어 저장안정성이 획기적으로 증진될 뿐만 아니라, 그 직경이 매우 작아 식품의 안정화, 이미·이취의 차단, 방출 속도 조절 등을 위한 식품 첨가물 또는 사료, 화장품, 의약품 등의 첨가물로서 유용하게 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 최적화된 미세캡슐화 공정에 따르면 안정성 및 경제성 면에서 유리한 α-토코페롤을 얻을 수 있다.
Claims (14)
- α-토코페롤을 캡슐화 함에 있어서,1) 한천과 전분을 1 : 1 ∼ 3 : 1의 중량 비율로 혼합한 액(피복물질)을 호화시키는 단계;2) 유화제와 α-토코페롤(중심물질)을 혼합하여 균질화시키는 단계;3) 단계 2의 중심물질 혼합액에 단계 1의 피복물질을 첨가하여 재균질화하는 단계; 및4) 단계 3에서 제조된 용액을 증류수에 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 α-토코페롤의 미세캡슐화 방법.
- 제 1항에 있어서, 단계 1의 한천과 전분의 혼합물은 전체 용액의 0.5 ∼ 2.0 중량%인 것을 특징으로 하는, α-토코페롤의 미세캡슐화 방법.
- 제 1항에 있어서, 단계 1의 호화는 70∼85℃의 온도에서 1 ∼ 2분간 이루어지는 것을 특징으로 하는, α-토코페롤의 미세캡슐화 방법.
- 제 1항에 있어서, 단계 1의 전분은 찰옥수수 전분, 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 밀 전분 또는 쌀 전분 중에서 선택되는 1 이상인 것을 특징으로 하는, α-토코페롤의 미세캡슐화 방법.
- 제 1항에 있어서, 단계 2의 유화제는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노 라우르산, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노 올레산, 폴리글리세롤 모노 올레산, 자당 모노 스테아르산, 폴리옥시에틸렌 모노 스테아르산, 테트라글리세롤 모노 올레산을 포함하는 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, α-토코페롤의 미세캡슐화 방법.
- 제 1항에 있어서, 단계 2의 유화제 농도는 0.1 ∼ 2.0 중량%인 것을 특징으로 하는, α-토코페롤의 미세캡슐화 방법.
- 제 1항에 있어서, 단계 3의 중심물질과 피복물질은 1 : 3 ∼ 3 : 1의 농도 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는, α-토코페롤의 미세캡슐화 방법.
- 제 1항에 있어서, 단계 4의 분산액의 온도는 5 ∼ 45℃ 인 것을 특징으로 하는, α-토코페롤의 미세캡슐화 방법.
- 제 1항의 방법으로 제조되는 α-토코페롤의 미세캡슐.
- 제 9항에 있어서, 미세캡슐의 직경이 약 1∼100 ㎛인 것을 특징으로 하는 α-토코페롤의 미세캡슐.
- 제 9항 또는 제 10항의 α-토코페롤의 미세캡슐을 유효 성분으로 하는 식품 첨가물.
- 제 9항 또는 제 10항의 α-토코페롤의 미세캡슐을 유효 성분으로 하는 사료 첨가물.
- 제 9항 또는 제 10항의 α-토코페롤의 미세캡슐을 유효 성분으로 하는 화장품 첨가물.
- 제 9항 또는 제 10항의 α-토코페롤의 미세캡슐을 유효 성분으로 하는 의약품 첨가물.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101460544B1 (ko) * | 2012-11-28 | 2014-11-11 | 고려대학교 산학협력단 | 토코페롤-전분 나노 복합체 및 이를 포함하는 기능성 음료 |
| KR20220060730A (ko) | 2020-11-05 | 2022-05-12 | 부산대학교 산학협력단 | 베타-사이클로덱스트린을 포함하는 α-토코페롤 유도체 및 이의 합성 방법 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5971673A (ja) * | 1982-10-14 | 1984-04-23 | Yakult Honsha Co Ltd | 糖衣カプセル状栄養食品 |
| KR960030928A (ko) * | 1995-02-20 | 1996-09-17 | 한동근 | 고분자 실리콘검 액정을 함유하는 캡슐 및 이를 함유하는 화장료 조성물 |
| WO1999034780A1 (de) * | 1998-01-12 | 1999-07-15 | Bühler AG | Verfahren und vorrichtung zum verkapseln von wirkstoffen |
| JP2000007558A (ja) * | 1998-06-17 | 2000-01-11 | Morishita Jintan Kk | 長期保存安定性に優れたカプセル製剤 |
| KR20000016888A (ko) * | 1998-06-24 | 2000-03-25 | 프리돌린 클라우스너, 롤란드 비. 보레르 | 음료용비타민분말 |
-
2000
- 2000-07-14 KR KR10-2000-0040480A patent/KR100432282B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5971673A (ja) * | 1982-10-14 | 1984-04-23 | Yakult Honsha Co Ltd | 糖衣カプセル状栄養食品 |
| KR960030928A (ko) * | 1995-02-20 | 1996-09-17 | 한동근 | 고분자 실리콘검 액정을 함유하는 캡슐 및 이를 함유하는 화장료 조성물 |
| WO1999034780A1 (de) * | 1998-01-12 | 1999-07-15 | Bühler AG | Verfahren und vorrichtung zum verkapseln von wirkstoffen |
| JP2000007558A (ja) * | 1998-06-17 | 2000-01-11 | Morishita Jintan Kk | 長期保存安定性に優れたカプセル製剤 |
| KR20000016888A (ko) * | 1998-06-24 | 2000-03-25 | 프리돌린 클라우스너, 롤란드 비. 보레르 | 음료용비타민분말 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101460544B1 (ko) * | 2012-11-28 | 2014-11-11 | 고려대학교 산학협력단 | 토코페롤-전분 나노 복합체 및 이를 포함하는 기능성 음료 |
| KR20220060730A (ko) | 2020-11-05 | 2022-05-12 | 부산대학교 산학협력단 | 베타-사이클로덱스트린을 포함하는 α-토코페롤 유도체 및 이의 합성 방법 |
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