KR100773048B1

KR100773048B1 - 수용성 항산화제 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100773048B1
Application number: KR1020060089148A
Authority: KR
Inventors: 김재훈; 신재길; 박수현; 김훈중; 김인환
Original assignee: 주식회사농심
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2007-11-02

Abstract

본 발명은 수용성 항산화제 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 -5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유지, 상전이가 일어난 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지 및 지용성 항산화제를 포함하는 수용성 항산화제에 관한 것이다. 또한 본 발명은 -5℃에서 액상을 띠는 유지와 상온에서 고체인 유지를 이용하여 두 유형의 유화유지를 제조하는 단계; 상기 두 유형의 유화유지에 지용성 항산화제를 첨가하여 혼합하는 단계; 상기 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지를 상전이시키는 단계; 상기 -5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유지, 상기 지용성 항산화제 및 상기 상전이된 유화유지로 더블 에멀젼을 제조하는 단계; 상기 더블 에멀젼을 마이크로캡슐화하는 단계, 및 상기 마이크로캡슐화된 더블 에멀젼을 분무건조하여 상기 지용성 항산화제를 수용성 항산화제로 만드는 단계로 이루어지는 것을 수용성 항산화제의 제조방법에 관한 것이다.

생성된 분말의 수용성 항산화제는 건조식품 및 유탕식품의 항산화제, 케이크 및 당 강화용 식품의 수분활성도 안정제로 사용될 수 있다.

지용성항산화제, 수용성항산화제, 수분활성도안정제, 항산화제, 분말항산화제, 더블에멀젼 매트릭스, o/w/o형 유화액

Description

수용성 항산화제 및 그의 제조방법{The water-soluble anti-oxidizer and the manufacturing method thereof}

도 1은 본 발명의 수용화된 항산화제의 유화안정지수를 나타낸 그래프이다.

도 2는 수용화된 항산화제의 첨가농도가 유탕면의 과산화물가 생성에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 3은 수용화된 항산화제의 첨가농도가 유탕면의 헥사날 생성에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 4는 수용화된 항산화제가 건조면의 헥사날 생성에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

도 5는 수용화된 항산화제가 유탕면의 수분활성도 안정에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

본 발명은 수용성 항산화제 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 -5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유지, 상전이가 일어난 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지 및 지용성 항산화제를 포함하는 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제에 관한 것이다. 또한 본 발명은 -5℃에서 액상을 띠는 유지와 상온에서 고체인 유지를 이용하여 두 유형의 유화유지를 제조하는 단계; 상기 두 유형의 유화유지에 지용성 항산화제를 첨가하여 혼합하는 단계; 상기 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지를 상전이시키는 단계; 상기 -5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유지, 상기 지용성 항산화제 및 상기 상전이된 유화유지로 더블 에멀젼을 제조하는 단계; 상기 더블 에멸전을 마이크로캡슐화하는 단계 및 상기 마이크로캡슐화된 더블 에멀젼을 분무건조하여 상기 지용성 항산화제를 수용성 항산화제로 만드는 단계로 이루어지는 것을 수용성 항산화제의 제조방법에 관한 것이다.

지용성 항산화제는 식품의 유통 중 변질을 막는데 중요한 역할을 하여 세계적으로 폭넓게 사용되고 있다. 여기서 지용성 항산화제는 토코페롤, 로즈마리, 녹차추출물, TBHQ(합성항산화제, TERT-BUTYLHYDROQUINONE, 이하 TBHQ라 한다), 오레가녹스 등 한가지 종류에 국한하지 않으며 여러 종류를 혼합하여 사용할 수도 있다. 하지만 지용성 항산화제를 단순히 유화시켜 수용화할 경우 유화되는 온도에 영향을 받아 산화되어 분해될 수 있으며, 유화시켜 분말화를 했을 경우 일반적으로 수중유형(oil-in-water)의 형태를 띄게 되므로 외부에 막을 형성하던 수분이 분말화 과정 중 급격하게 증발하여 수분의 보호를 받지 못하므로 저장 및 유통중에 활성산소(singlet oxygen)에 의해 영향을 받을 우려가 있다. 따라서 지용성 항산화제를 수용화하는데 있어 더블 에멀젼 매트릭스로 미세캡슐화하여 분산하는 것이 유 리하다.

그러나 지금까지 2중막, 3중막 등 미세캡슐의 방법이 레시틴을 포함한 유화제를 이용하여 유화된 입자의 막 구조를 2중 또는 3중으로 형성하도록 유화시켜 더블에멀젼 형태를 만들고 있다. 유화제에는 아세틸모노글리세라이드 (acetylatedmonoglycerides), 칼슘스테로일-2-락틸레이트(calciumstearoyl-2-lactylate), 레시틴(lecithin), 모노 또는 디글리세라이드(mono-and-diglyceride), 폴리옥시에틸렌소르비탄트리스테아레이트(polyoxyethylene-sorbitantristearate), 글리세롤모노스테아레이트(glycerolmono-stearate), 프로필렌글리콜모노스테아레이트(propyleneglycolmonostearate), 소디움 스테아롤-2-락릴레이트(sodium stearoyl-2-lactylates), 하이드록실레이트레시틴(hydroxylatedlecithin), 트리글리세롤모노스테아레이트(triglycerolmono-sterate), 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트(polyoxyethylenesorbitanmono-stearate), 소르비탄모노스테아레이트(sorbitanmonostearate),폴리에틸렌소르비탄모노올레이트(polyoxyethylenesorbitanmonooleate), 소디움스테아롤-2-락틸레이트(sodiumstearoyl-2-lactylate), 소디움라우릴설페이트(sodiumlaurylsulfate),글리세롤모노라우레이트(glycerolmonolaurate), 글리세롤 모노올레이트(glycerol monooleate), 폴리글리콜올레이트(polyglycololeate), 숙시닐레이트모노글리세라이드(succinylatedmonoglycerides) 중에서 선택된 하나, 또는 둘 이상의 유화제를 첨가하여 수중유형(이하, o/w형이라 한다)으로 더블 에멀젼을 형성하는 것이 일반적이다. 그러나 유화제로 만드는 더블에멀젼 형태의 유화는 HLB(Hydrophilic Lipophilic Balance, 계면활성제 분자 중에서 친유성인 부분과 친수성인 부분의 균형을 의미하며, 이하 "HLB"라 한다)가 15 이상인 친수성 유화제의 사용이 필수적이다. 그러나 이런 친수성 유화제(예를 들면, 폴리솔베이트 일부)는 일부 독성을 가지는 것이 있으며 유화안정제로 당류(예를 들면 구아검, 산탄검, 카제인, 젤라틴 등)가 꼭 필요하다. 또한 HLB가 다른 유화제의 혼합으로만 더블 에멀젼 형태를 만들어 분말화를 실시할 경우 분말의 물성이 좋지 않으며 분말의 흐름성이 높아지고 케이킹 현상(분말이 수분을 흡습하여 굳어지는 현상)이 발생할 수 있고, 특히 분말화할 때 수분이 급격하게 증발하여 유화제만으로 더블 에멀젼 코팅을 할 경우 유화가 쉽게 풀리므로 지용성 항산화제가 그대로 노출되어 항산화활성이 떨어지며 물에 용해시킬 경우 기름이 많이 뜨게 되는 단점이 있다.

그리고 유화제에 크게 의존하지 않고 유화된 분말의 제조방법으로 상기에서 언급했듯이 아라비아고무(gum Arabic)와 같은 천연의 검(gum)류나 젤라틴(glatin) 등의 단백질류, 레시틴(lecithin), 글리세린(glycerin), 지방산에스테르(ester), 자당 지방산 에스테르(ester)등의 계면활성제를 조합하여 이용되어 왔다. 그러나 아라비아고무(gum Arabic)와 같은 검(gum)류는 유화성을 가지지만, 분말의 유동성, 수분산성 때문이 아니라 천연물이기 때문에 고가격인 동시에 산지의 날씨나 국정에 좌우되고 가격의 변동이 크다는 단점을 가진다.

물론 근래에 이러한 단점을 극복하기 위해 각종 피복제(wall material, coating material)를 이용하여 지용성 항산화제를 코팅하는 방법에 의한 거대캡슐화 기술을 도입하는 방법이 시도되고 있다. 그러나 이러한 방법들도 피복물질(캡 슐)의 가공적성 및 피복물질의 용해성이라는 측면에서 아직도 개선되어야 할 점이 많이 남아있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 수용성 항산화제 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 -5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유지, 상전이가 일어난 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지 및 지용성 항산화제를 포함하는 수용성 항산화제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 -5℃에서 액상을 띠는 유지와 상온에서 고체인 유지를 이용하여 두 유형의 유화유지를 제조하는 단계; 상기 두 유형의 유화유지에 지용성 항산화제를 첨가하여 혼합하는 단계; 상기 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지를 상전이시키는 단계; 상기 -5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유지, 상기 지용성 항산화제 및 상기 상전이된 유화유지로 더블 에멀젼을 제조하는 단계, 상기 더블 에멀젼을 마이크로캡슐화하는 단계, 및 상기 마이크로캡슐화된 더블 에멀젼을 분무건조하여 상기 지용성 항산화제를 수용성 항산화제로 만드는 단계로 이루어지는 것을 수용성 항산화제의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 지용성 항산화제 함유 미세캡슐을 제공하는데 있어 일반적으로 유화안정제로 사용되고 있는 검류의 가격에 비해 1/5~1/10수준으로 낮은 식물성 유지(vegetable oil)를 사용하여 단가를 낮추고 제조된 분말 항산화제를 수용액에 용해했을 때 기름이 뜨는 현상을 방지하며, 지용성 항산화제의 활성을 그대로 보존할 수 있다.

본 발명은 수용성 항산화제 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 -5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유지, 상전이가 일어난 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지 및 지용성 항산화제를 포함하는 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제를 제공한다.

또 바람직하게는 상기 상온에서 고체인 유지는 팜유, 팜올레인유, 팜스테아린유, 팜핵유 및 PMF(palm mid fraction)인 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제를 제공한다.

또 바람직하게는 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지는 4.0~7.0%(w/w)인 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제를 제공한다.

또 바람직하게 지용성 항산화제는 14.5~28.5%(w/w)인 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제를 제공한다.

또 바람직하게 더블 에멀젼의 지름은 70~180㎛인 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제를 제공한다.

바람직하게는 상기 상전이 온도는 -5℃ 인 수용성 항산화제의 제조방법을 제공한다.

또 바람직하게는 더블 에멀젼을 제조하는 단계는 상기 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지가 상기 -5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유기를 포접하여 더블 에멸젼을 제조하는 수용성 항산화제의 제조방법을 제공한다.

또 바람직하게는 더블 에멀젼을 제조하는 단계는 온도를 21℃에서 5℃ 로 낮추는 수용성 항산화제의 제조방법을 제공한다.

또 바람직하게는 더블 에멀젼을 마이크로캡슐화하는 단계는 압력이 30~300㎏/㎠ 에서 이루어지는 수용성 항산화제의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어 지용성 항산화제란 항산화력 혹은 항산화 상승작용이 있는 물질 중 물에 용해되는 것으로 구체적으로 토코페롤, 로즈마리, 녹차추출물, TBHQ, 오레가녹스 등이 대표적인 수용성 항산화제에 해당하나 이에 한정되는 것은 아니며, 항산화제를 혼합하여 사용될 수도 있다.

이하에서는 본 발명을 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

( 실시예 )

본 발명의 한 바람직한 실시예에 있어서는 본 발명에 의해 제조된 더블에멀젼 형태의 수용성의 항산화제를 제공한다. 보다 구체적으로 냉동온도(-5℃)에서 액체인 식물성 유지(A)와 상온 23℃~29℃ 이하에서 고체인 팜유계열 유지(B)에 유화제를 각각 6.48%(w/w) 첨가하고, 솔비톨 및 정제수를 각각 55.42%(w/w) 및 3.86%(w/w) 추가 투여하여 70℃에서 각각의 유화유지를 제조한다. 이렇게 제조된 유화유지(A) 18%(w/w), 유화유지(B) 7.0%(w/w)를 45℃에서 혼합한 후 지용성 항산화제를 14.5%(w/w) 첨가하여 교반시킨다. 이렇게 교반시킨 후 과냉각효과를 이용하기 위해 냉동온도인 -5℃에서 300rpm이하로 교반하면서 반응시킨다. 반응이 진행되면 30분 후 즉시 35℃로 반응액의 온도를 높여 가열하다가 21℃까지 분당 0.5℃의 비율로 서서히 낮춰준다. 이때 유화유지 B에서 팜유류 및 첨가된 수분이 결정화되었다가 녹으면서 생성되었던 유적(globle)이 붕괴하기 시작한다. 이 과정에서 o/w형이었던 것이 유중수형(water-in-oil, 이하, w/o형이라 한다)으로 상전이가 일어난다. 상전이가 시작되면 온도를 21℃에서 5.3℃까지 낮추어 주면 유화유지(A)(o/w형)와 유화유지(B)(w/o형)가 반응하게 되어 유화유지(B)가 유화유지(A)를 둘러싸게 되고, 유화유지(A) 내부에 지용성 항산화제가 포접되어 더블 에멀젼이 생성된다. 더블 에멀젼이 생성되면서 그 크기를 마이크로화하여 그 지름이 70~180㎛ 크기의 더블 에멀젼을 얻을 수 있다.

더블 에멀젼의 가소성이 증가하면서 지용성 항산화제는 더블 에멀젼에 캡슐화되어 중심부에 있을 수 있다. 여기 더블 에멀젼 매트릭스 유화액을 분말화하기 위해서 유화액 30.5%(w/w)에 구아검 10.2%(w/w), 덱스트린 25.4%(w/w), 물 33.5%(w/w), 유화제 0.4%(w/w)를 65℃까지 가열한 후 서서히 첨가하여 3,000~3,500rpm이상에서 1시간 반응시켜 고형분농도가 40%~50%가 되도록 고형분 함량을 조절한 후 혼합액을 30~300Kg/cm² 압력범위에서 유압식 균질기를 통과시켜 분무건조기를 사용하여 건조와 동시에 마이크로캡슐화 되어 물에 녹을 수 있는 분말의 수용성 항산화제를 생성한다.

본 발명의 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제의 제조방법을 공정별로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1공정(융점이 다른 유지를 이용하여 두 유형의 유화유지A, B 제조)

유화유지 A를 제조하기 위하여 친유성의 유화제인 레시틴 3.0%(w/w), 글리세린지방산에스테르 1.35%(w/w)를 -5℃에서 액상을 띠는 식물성 유지(융점이 낮은 식물성 유지)(예를 들면, 대두유) 탱크에 투입하여 70℃까지 가열 후 용해, 혼합하고 다당류인 솔비톨의 탱크를 80℃까지 올린다. 솔비톨의 탱크에는 정제수 3.86%(w/w), 솔비탄글리세린지방산에스테르 2.13%(w/w)을 호모믹서에 투입하여 20분간 호모믹싱을 실시한다. 마지막으로 두 탱크를 혼합하고 1시간동안 69~70℃에서 호모믹싱을 한다. 150Kg/cm² 균질기를 통과시킨다.

유화유지 B를 제조하기 위하여 팜유류 기반의 상온에서 고체인 융점이 높은 식물성 유지를 이용하여 위와 동일한 조건으로 유화유지를 제조한다.

여기서 본 발명 중 유화유지A를 제조하기 위해 사용 가능한 식물성 유지로는 대두유외에 상기에서 언급했듯이 옥배유, 올리브유, 카놀라유 등이 있으나 냉동온도인 -5℃에서 액상을 띠는 유지는 모두 사용가능하여 이에 한정된 것은 아니다.

또한 본 발명에 사용가능한 유화제는 여러 가지 종류가 있으며,그 예로 모노글리세라이드, 폴리글리세라이드, 솔비탄글리세롤에스테르, 폴리솔베이트, 유기산모노글리세라이드, 레시틴 등이 바람직하며 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.

제2공정(상기 두 유형의 유화유지에 지용성 항산화제를 첨가,혼합)

제1공정에서 제조된 두 유형의 유화유지를 이용하여 지용성 항산화제를 14.5%(w/w)~28.5%(w/w)의 농도로 첨가시킨 후, 강력한 혼합기를 사용하여 균질의 유화액을 제조한다.

본 발명의 미세캡슐에 포획시키는데 적당한 지용성 항산화제는 지용성토코페롤을 사용하였으며 또한, 미세캡슐에 포획되는 내용물은 상기한 지용성항산화제(토코페롤, 로즈마리, 녹차추출물, TBHQ, 오레가녹스)등도 이용될 수 있으며, 이에 한 정된 것은 아니다.

본 발명의 상온에서 고체인 유지는 팜유를 이용하여 유화액을 제조하였으며, 팜유 외에 팜올레인유, 팜스테아린유, 팜핵유, PMF(palm mid fraction) 등을 포함하여 사용할 수 있으며, 이에 한정된 것은 아니다.

융점이 다른 유지를 이용하여 더블 에멀젼 유화액을 제조할 경우 가장 중요한 것이 상전이가 발생하는 유화유지쪽의 사용량에 따라 더블에멀젼의 상태가 달라질 수 있다. 따라서 팜유의 사용량이 중요하다.

우선, 팜유의 유지는 융점이 높아(33~39℃) 상온 및 저온에서 굳는 성질이 있어 더블 에멀젼 매트릭스 유화유지를 만든 후 팜유가 저온에서 굳어 오히려 더블에멀젼 매트릭스를 구성하는데 있어 친수성기와 소수성기 간의 결합력을 방해하고 흐름성을 떨어뜨리는 요인이 되므로 팜유기반의 유화유지의 최적 사용량을 평가하였다. 평가방법은 대두유 기반의 유화유지(A) 및 팜유 기반의 유화유지(B)를 만든 후 유화유지(A)를 45℃까지 온도를 올려 반응을 준비한 후 유화유지(B)를 1.0%~10.0%(w/w)까지 1.0%(w/w) 단위로 늘려가며 첨가하여 호모믹싱하여 30~300Kg/cm²의 압력으로 균질화를 실시한 후 냉장온도(4℃)에서 하루 방치하면서 숙성을 시킨 뒤 흐름성을 측정하기 위해 점도계를 이용하여 점도(cps)를 측정한다.

유화유지의 가소성(점도)은 점도계에 의해 평가할 수 있다. 따라서 점도계의 값이 많이 증가되지 않은 경우, 제조된 유화유지는 더블 에멀젼의 생성이 제대 로 이루어진 것이다. 점도를 측정하기 위해, 옴니 매크로 균질기(omni macro homogenizer)(Model No. 17505, USA)를 이용하여 다시 한번 분산시킨다. #3 엘브이 스핀들(#3 LV spindle)이 장착된 브룩필드 디브이-III 프로그램어블 유량계(Brookfield DV-III programmable rheometer(Brookfield Eng Labs. Inc., USA))를 사용하여 30초 후의 점도를 측정한다. 스피들의 회전속도는 100rpm에서 각각 점도를 측정한다.

[표 1]. 더블에멀젼 제조를 위한 팜유기반 유화유지의 최적 사용량 평가

유화유지(A) (%(w/w))	유화유지(B) (%(w/w))	점도 (cps)
29.5	1.0	2,610
28.5	2.0	2,430
27.5	3.0	2,280
26.5	4.0	1,320
25.5	5.0	1,130
24.5	6.0	1,420
23.5	7.0	1,810
22.5	8.0	2,180
21.5	9.0	2,440
10.0	10.0	2,680

표1에서 보면 팜유 기반의 유화유지(B)는 첨가량에 있어서 유화에 미치는 영향이 매우 큰 것을 알 수 있다. 더블 에멀젼 매트릭스 형태의 유화액을 만드는데 있어 상전이가 필요한 유종인 팜유로 제조된 유화유지(B)의 첨가량은 4.0~7.0%(w/w) 범위에서 첨가하는 것이 가장 좋은 것으로 나타났다. 여기에서는 7.0%(w/w)를 기준으로 실험을 실시하였다.

위 실험을 바탕으로 융점이 낮은 대두유로 제조된 유화유지(A) 23.5%(w/w), 팜유로 제조된 유화유지(B) 7.0%(w/w)를 45℃에서 혼합한 후 지용성토코페롤을 14.5%~28.5%범위로 첨가하여 교반시킨다.

제3공정(상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지의 상전이)

교반시킨 후 과냉각 효과를 이용하기 위해 -5℃에서 300rpm이하로 반응시킨다. 반응이 진행되면 30분 후 즉시 35℃로 온도를 높여 가열하다가 21℃까지 분당 0.5℃의 비율로 서서히 낮춰준다. 이때 유화유지(B)에서 팜유 및 수분이 결정화되었다가 녹으면서 유적이 붕괴되기 시작한다. 이 과정에서 o/w형이었던 것이 w/o형으로 상전이가 일어나게 된다.

제4공정(더블 에멀젼 제조)

상전이가 시작되면 온도를 21℃에서 5.3℃까지 낮추어 주면 유화유지(A)(o/w형)와 유화유지(B)(w/o형)가 반응을 하게 되어 유화유지(B)가 유화유지(A)를 포접하게 되어 점도가 감소하게 되고, 가소성이 증가된다. 또한 유화유지(A) 내부에 지용성 항산화제가 포접되어 더블 에멀젼이 생성된다.

제5공정(더블 에멀젼의 마이크로캡슐화)

고압반응조를 이용하여 제4공정에서 제조한 지용성 토코페롤을 마이크로캡슐화하여 매트릭스를 생성한 유화액을 65℃의 온도에서 가열시킨 후 물을 33.5%(w/w)첨가하고, 여기에 구아검 10.2%(w/w), 덱스트린 25.4%(w/w)를 첨가하여 3,500rpm에서 1시간 반응시켜 고형분농도가 40%~60%가 되도록 덱스트린을 이용하여 함량을 조절한다. 제조된 유화액은 유압식 균질기를 통과시켜 o/w유화액-지용성 토코페롤-w/o유화액으로 이루어진 더블 에멀젼 유화액을 제조한다.

여기서 중요한 것은 더블 에멀젼 유화유지에 미세캡슐화된 지용성 항산화제의 유적의 지름이 약 70 내지 약 180㎛ 범위로 되기 위해서는 지용성 항산화제의 첨가농도 및 균질기의 압력이 중요하다.

제조된 더블 에멀젼 유화액의 유적의 크기 조건을 약 70 내지 약 180㎛ 범위로 되게 하려면 지용성 토코페롤의 첨가농도는 14.5%~28.5%(w/w)이하여야 하며, 압력은 30~300Kg/cm², 바람직하게는 450Kg/cm²의 압력이 필요하다.

제6공정(마이크로캡슐화된 지용성 항산화제를 수용성 항산화제로 제조)

분무건조기를 사용하여 제4공정에서 제조된 더블 에멀젼 매트릭스 형태의 유화액을 분무하면 건조와 동시에 지용성 토코페롤은 수용성 물질로 마이크로캡슐화되어 물에 녹을 수 있는 분말의 수용성항산화제가 제조되며, 사용된 분무건조기의 제조공정은 열풍온도 110℃, 배풍온도 80℃, 송액유량 20mL/min 조건으로 하여 분무건조시키면, 더블 에멀젼 형태의 코팅액이 지용성 토코페롤의 외부에 코팅된 채 건조되어 분말화 되면서 마이크로캡슐화된 수용성 항산화제를 분말상태로 제조가 가능하며, 분말화된 수용성 토코페롤은 더블 에멀젼 매트릭스의 유화물질로 코팅되어 있기 때문에 이 유화물질이 물에 분산될 때 지용성 항산화제를 포접하여 물에 녹는 것이다.

유화계의 안정성을 결정하기 위하여 유화안정지수(emulsion stability index, ESI)를 결정하되, 증류수-분말의 수용성토코페롤-옥배유로 이루어진 유화계를 형성시킨 후 시간이 경과함에 따라 분리되는 옥배유의 값을 측정하여 식(1)에 대입하여 ESI값을 구하였다. 이때 제조온도는 65℃, 분말 수용성 항산화제 첨가량 은 0.18%(w/w), 교반속도는 11,000rpm의 속도로 10초간 교반하였다.

[식 1]

유화안정지수(ESI, %) = (1-분리된기름층/유화액내 기름층 총부피)*100

수용성의 분말토코페롤의 초기 유화력 및 유화안정성을 평가하기 위해서는 분광광도계(spectrophotometer)상에서 혼탁도를 기준으로 유화력이 우수한 경우 미세한 유적을 형성하여 높은 흡광도를 나타내는 혼탁도가 상승하는 원리를 이용하여 분석하였으며 초기 유화력은 원료 18g을 증류수 40g에 녹인 후 0.5g을 blank로 취하고 나머지 유화액에 옥배유 2g을 투입하여 호모믹싱(7,000rpm, 3분), 균질기(6,000psi, 1pass) 처리한 후, blank와 유화액 각각 0.5g에 증류수 149.5g을 혼합하여 희석액을 제조하여 460nm에서 흡광도를 측정하였다.

유화안정성 평가는 위에서 제조된 희석액 35g을 전자코용 물병(vial)(40mL)에 투입하고 고무패킹으로 밀봉한 후, 패킹부위가 아래쪽을 향하도록 원심분리(1,600rpm)로 각각 0, 20, 40, 60분 간격으로 10mL 주사기를 이용하여 3mL씩 중간부분을 샘플링하여 460nm에서 흡광도를 측정하였다.

[표 2]. 분말 항산화제의 용해성 및 유화안정성 비교

마이크로 캡슐	용해성	가사 비중	초기 유화안정성	유화안정성(min)
마이크로 캡슐	용해성	가사 비중	초기 유화안정성	20	40	60
대조군1(유화액 A)	녹음	4.42	1.32	1.24	1.28	1.21
대조군2(유화액 B)	녹음	4.23	1.08	1.01	1.03	1.00
마이크로캡슐 유화액	매우빨리녹음	2.34	2.45	2.48	2.49	2.52

표2에서 볼 수 있듯이 더블 에멀젼 매트릭스로 지용성 토코페롤을 캡슐화 했을경우 용해성이 우수하고, 분말의 흐름성이 낮아져 분말의 성상이 좋아지는 효과가 있다. 분말의 수용성 토코페롤 역시 유화제의 일종으로 초기 유화력 및 유화안정성을 측정한 결과 역시 일반 유지를 이용한 경우보다 더블 에멀젼 매트릭스로 캡슐화하여 분말로 한 경우가 유화안정성이 향상되었다. 이 결과로 보아, 더블 에멀젼 매트릭스로 캡슐화되어 분말화 시킨 수용성토코페롤은 물에 용해시 캡슐에 의해 기름이 용출되는 일이 없음을 시사하는 것으로 판단할 수 있다.

도 1은 수용화된 항산화제의 유화안정지수를 나타낸 도표이다.

한편 상기공정에 의한 현탁액을 분무건조기로 건조시킨후 분말화시켜, 다양한 지용성 항산화제 함유 분말제품을 제조할 수 있다. 특히 분무건조기를 이용하여 분말화시킬경우 유화액의 온도가 너무 높거나 낮을 경우 분무 건조기 주입이나 균일한 혼합액 제조가 어렵고 유화안정성이 저하될 수 있으므로 유화액을 제조하기 전에 각 피복물질의 점도와 최적 고형분 함량을 결정하는 것이 중요한데 이는 당업자에게 충분히 이해되는 것이다.

제6공정( 수용성항산화제의 효능 평가)

제조된 분말형태의 수용성 항산화제를 식품에 적용시 항산화력 증가 및 수분 활성도 안정화에 미치는 영향 평가를 실시하였다. 이를 위하여 유탕면에 적용하여 효능평가를 실시하였다. 분말의 수용성 항산화제는 배합분 기준으로 각각 0.03%~0.12%의 농도로 첨가하여 소맥분(2호)와 교반시켜 1.8ⅹ1.2mm환을 통과시켜 면대를 만들었고, 이렇게 제조된 면대를 150초간 증숙시킨 후 정확히 130g을 취해 150℃~153℃에서 90초간 유탕하였다. 유탕된 샘플은 상온에서 냉각시킨 후 OPP/AlvmCPP(Oriented-polypropylene/Al vacuum metallized polypropylene, 20/30㎛)에 포장하여 60℃ 항온기에서 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30일 동안 가속산화시켜 분석시료로 사용하였다.

수분활성도 안정화를 평가하기 위하여 위의 조건으로 유탕면을 제조한 후 40℃/80%RH 항온항습기에서 1~10주간 저장 후 분석시료로 사용하였다. 수분활성도는 Aw SPRINT(TH-500, NOVASINA, SWISS)기기를 이용하여 측정하였으며 시료는 분쇄하여 2.5g을 사용하였다.

도 3은 수용화된 항산화제의 첨가농도가 유탕면의 헥사날 생성에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다

본 발명은 지용성 항산화제 함유 미세캡슐을 제공하는데 있어 일반적으로 유화안정제로 사용되고 있는 검류의 가격에 비해 1/5~1/10수준으로 낮은 식물성 유지(vegetable oil)를 사용하여 단가를 낮추고 제조된 분말 항산화제를 수용액에 용 해했을 때 기름이 뜨는 현상을 방지하며, 지용성 항산화제의 활성을 그대로 보존할 수 있다. 또한 이렇게 제조된 분말의 수용성 항산화제는 더블 에멀젼 매트릭스 구조라는 유화유지의 형태를 갖추기 때문에 면의 반죽에 첨가시 탄력성을 증가시켜며 면의 수분활성도를 외부의 조건에 상관없이 늘 안정하게 유지시켜 주는 코팅 역할 기능을 가지게 되고, 수용성 항산화제로 유탕면 및 건조면 또는 기름함유 식품에 항산화제로 0.03%~0.12% 농도로 첨가시 면의 산화안정성을 크게 향상시킬 수 있으며, 유통기한을 최대 5개월이상 더 연장시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Claims

-5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유지, 상전이가 일어난 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지 및 지용성 항산화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 상온에서 고체인 유지는 팜유, 팜올레인유, 팜스테아린유, 팜핵유 및 PMF(palm mid fraction) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제.
제 1 항에 있어서,

상기 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지는 4.0~7.0%(w/w)인 것을 특징으로 하는 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제.
제 1 항에 있어서,

상기 지용성 항산화제는 14.5~28.5%(w/w)인 것을 특징으로 하는 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제.
제 1 항에 있어서,

상기 더블 에멀젼의 지름은 70~180㎛인 것을 특징으로 하는 더블 에멀젼 형태의 수용성 항산화제.
-5℃에서 액상을 띠는 유지와 상온에서 고체인 유지를 이용하여 두 유형의 유화유지를 제조하는 단계;

상기 두 유형의 유화유지에 지용성 항산화제를 첨가하여 혼합하는 단계;

상기 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지를 상전이시키는 단계;

상기 -5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유지, 상기 지용성 항산화제 및 상기 상전이된 유화유지로 더블 에멀젼을 제조하는 단계;

상기 더블 에멀젼을 마이크로캡슐화하는 단계; 및

상기 마이크로캡슐화된 더블 에멀젼을 분무건조하여 상기 지용성 항산화제를 수용성 항산화제로 만드는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 항산화제의 제조방법.
제 7 항에 있어서,

상기 상전이 온도는 -5℃ 인 것을 특징으로 하는 수용성 항산화제의 제조방 법.
제 7 항에 있어서,

상기 더블 에멀젼을 제조하는 단계는 상기 상온에서 고체인 유지를 이용한 유화유지가 상기 -5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유지를 포접하며 상기 -5℃에서 액상을 띠는 유지를 이용한 유화유지 내부에 지용성 항산화제가 포접되어 더블 에멸젼을 제조하는 것을 특징으로 하는 수용성 항산화제의 제조방법.
제 7 항에 있어서,

상기 더블 에멀젼을 제조하는 단계는 온도를 21℃에서 5℃ 로 낮추는 것을 특징으로 하는 수용성 항산화제의 제조방법.
제 7 항에 있어서,

상기 마이크로캡슐화하는 단계는 압력이 30~300㎏/㎠ 에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 항산화제의 제조방법.