KR100871049B1 - 글루코사민을 함유한 미세캡슐의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 글루코사민을 함유하는 미세캡슐의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 수용성 글루코사민을 중심물질로 삼고 천연소재의 물질을 벽물질로 한 미세캡슐을 제조함으로써 글루코사민의 섭취 선호도를 높이고 나아가 소화 흡수효율을 증가시키며, 내산성을 부여하여 체내 안정성을 향상시킬 수 있다.

글루코사민, 미세캡슐, 내산성

Description

글루코사민을 함유한 미세캡슐의 제조방법{Preparation method of microcapsule comprising glucosamine}

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따라 각각 제조된 액상 미세캡슐의 전자현미경 사진이고,

도 4는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 분말 미세캡슐의 용액상 전자현미경 사진이고,

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 분말 미세캡슐의 pH 내성실험 결과를 나타내는 전자현미경 사진(x400)이고(a: dH₂O; b: pH2 PBS; c: pH8 PBS),

도 6은 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 분말 미세캡슐의 pH 2에서 폴리머 형성을 나타내는 전자현미경 사진이고

도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예 4 내지 6에 따라 각각 제조된 분말 미세캡슐의 전자현미경 사진(x400)이다.

본 발명은 수용성 글루코사민을 중심물질로 삼고 천연소재의 물질을 벽물질로 한 미세캡슐을 제조함으로써 글루코사민의 섭취 선호도를 높이고 나아가 소화 흡수효율을 증가시키며, 내산성을 부여하여 체내 안정성을 향상시킬 수 있는 미세캡슐의 제조방법에 관한 것이다.

글루코사민(C₆H₁₃NO₆₎은 체내에 존재하는 아미노산의 일종으로 뼈, 연골, 손톱, 머리카락, 안구, 심장판막, 인대, 힘줄, 혈관 등 신체 조직의 대부분을 이루고 있는데, 특히 연골을 구성하는 필수 성분이며, 무색의 침상결정으로, 110℃에서 분해하며, 물에 녹는 강염기성 물질이다.

천연으로는 키틴을 비롯하여 세균의 세포벽, 동물의 연골이나 피부를 구성하는 뮤코다당 등 다당류의 성분으로 널리 분포한다. 또, 사람의 혈액이나 점액 속에 이 당과 결합한 단백질이 다량 함유되어 있으며, 적혈구의 세포막에는 이 당을 결합한 당지질이 존재하고 키틴을 염산 분해하여 제조한다.

자연계에서는 키토산이라는 형태로 존재하는데, 새우, 게 등 갑각류의 껍질을 구성하고 있는 키토산을 가수분해하여 글루코사민을 얻을 수 있다.

생리활성물질로서 글리코사민의 효과와 관련하여, 세계보건기구는 글루코사민을 하루 1,500mg 이상을 섭취하면 건강에 도움이 되는 것으로 인정하여 섭취를 권장하고 있는데, 특히 노인에게서 나타나는 퇴행성관절염의 경우 글루코사민이 연골의 쇠퇴를 늦추고 상한 연골을 재생하는 것으로 알려져 있다.

또한 글루코사민을 섭취했을 때 혈액과 관절에 쉽게 흡수되고 글리코사미노 글리칸의 생성을 자극하여 통증을 감소시키고 활동성을 향상시킨다고 알려져 있다.

그러나, 관절염 치료에 효과가 있는 것으로 알려져 있는 글리코사민은 제조과정에서 야기되는 염화 및 산화에 의해 섭취 기호성이 매우 낮다. 즉, 시판되는 글루코사민은 글루코스, 아민, 황 등으로 이루어져 있고, 여기서 황은 분자 간 연결을 강하게 하는 물질인데 이는 강한 함미를 주며 따라서 섭취 기호성을 떨어뜨린다.

나아가 글루코사민이 위산에 노출되면 변성되거나 섭취효율이 저하될 수 있다.

따라서, 글루코사민은 기대하는 효과에 비해 산미 또는 함미 때문에 섭취시 불쾌감을 줄 수 있고, 또한 위에 부담을 줄 수 있는 등의 부작용과 소화과정에서의 변성을 최소화하여 역가를 보존하기 위한 기술의 개발이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 수용성 글루코사민을 중심물질로 삼고 천연소재의 물질을 벽물질로 사용하여 글루코사민의 미세캡슐화를 위한 기술을 개발하였다.

이에, 본 발명의 목적은 글루코사민의 섭취 선호도를 높이고 나아가 소화 흡수효율을 증가시키며, 내산성을 부여하여 체내 안정성을 향상시킬 수 있는 글루코사민의 미세캡슐화 방법을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

글루코사민을 콩기름, 들기름, 송유 및 올리브유로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 식용유지에 용해시키고 유화제를 혼합하여 글루코사민 리포좀 용액을 제조하는 단계; 용매에 당 및 단백질을 혼합하여 벽물질 용액을 제조하는 단계; 및 글루코사민 리포좀 용액과 벽물질 용액을 혼합하고 교반, 균질 및 초음파로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 처리하여 미세캡슐을 석출시키는 단계를 포함하여 이루어지는 액상 미세캡슐의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 글루코사민을 콩기름, 들기름, 송유 및 올리브유로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 식용유지에 용해시키고 유화제를 혼합하여 글루코사민 리포좀 용액을 제조하는 단계; 용매에 당 및 단백질을 혼합하여 벽물질 용액을 제조하는 단계; 글루코사민 리포좀 용액과 벽물질 용액을 혼합하고 교반, 균질 및 초음파로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 처리하여 미세캡슐을 석출시키는 단계; 및 상기 액상 미세캡슐을 분무건조하여 미세캡슐 분말을 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 분말 미세캡슐의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 글루코사민 리포좀 용액을 제조하기 위하여, 콩기름, 들기름, 송유 및 올리브유로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 식용유지를 사용하여 글루코사민을 용해하고, HLB가가 5 이하인 유화제를 첨가한다.

이때, 식용유지는 글루코사민을 수용액에 집적 노출되어 용해되는 것을 막기 위하여 사용되며, 이때 사용되는 식용유지는 글루코사민 1 중량부에 대하여 50 내지 100 중량부로 사용되는 것이 바람직하다.

만약, 식용유지가 50 중량부 미만으로 사용되면 글루코사민이 원하는 만큼 용해되지 않으며, 100 중량부를 초과하여 사용되면 글루코사민의 용해가 포화되어 식용유지가 낭비되어 경제적이지 못 할뿐만 아니라 제품의 질도 저하된다.

또한, 유화제는 HLB가가 5 이하인 것 예를 들어, 솔비탄 스테아레이트(Sorbitan Stearate), 솔비탄 올레이트(Sorbitan Oleate), 글리세롤 스테아레이트(Glycerol Stearate) 또는 레시틴(Lecithin) 등을 사용할 수 있고, 글루코사민 1 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 사용되는 것이 바람직하다.

만약, 유화제가 0.1 중량부 미만으로 사용되면 미세캡슐의 생성에 문제가 야기될 수 있고, 5 중량부를 초과하여 사용되면 미세캡슐의 크기가 커지는 문제가 야기될 수 있다.

또한, 본 발명에서 글루코사민 리포좀 용액을 중심으로 하여 캡슐을 제조하기 위해 사용하는 벽물질은 천연소재를 사용하고, 말토덱스트린, 밀가루추출물, 유단백질 및 검류를 혼합하여 제조하며, 바람직하게는 말토덱스트린 80-98 중량%, 밀가루추출물 0.1-10 중량%, 유단백질 0.1-5 중량% 및 검류 0.1-5 중량%를 혼합하여 제조한다.

상기 벽물질을 용해하기 위한 용매로는 증류수, 자불 수도물, 시판 생수 및 한약재추출물로 이루어진 군에서 선택된 것을 사용한다.

이때, 사용되는 중심물질인 글루코사민 리포좀 용액 1 중량부에 대한 벽물질 용액의 함량은 1 내지 10 중량부이며, 글루코사민 리포좀 용액과 동량으로 혼합되는 것이 바람직하지만, 최종 제품의 글루코사민 농도를 고려하여 결정할 수 있다.

다만, 벽물질 용액의 함량이 1 중량부 미만이면 미세캡슐 제조가 불안정하여 리포좀이 유출되는 문제가 야기될 수 있고, 10 중량부를 초과하면 과도한 벽물질의 사용으로 제조 비용이 증가하는 문제가 야기될 수 있다.

한편, 상기 말토덱스트린을 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 변성전분 또는 다당류 등으로 대체하여 사용할 수 있다.

상기 교반은 30초 내지 30분 동안 수행되며, 사용되는 교반기기는 10,000 rpm의 고속교반기에서 가정용 일반믹서기에 이르기까지 모두 사용가능하다.

이때, 상기 교반시간이 30초 미만이면 미세캡슐화가 불완전하여 층분리가 일어나는 문제가 야기될 수 있고, 30분을 초과하면 고온 발생으로 막의 변성이 일어날 수 있고 제조비용이 증가하는 문제가 야기될 수 있다.

상기 균질은 30초 내지 30분 동안 수행되며, 사용되는 균질기기로는 25,000rpm 까지 회전수를 가지는 모든 균질기를 사용할 수 있다.

이때, 상기 균질시간이 30초 미만이면 미세캡슐의 제조가 불완전하여 캡슐의 크기가 불균일해지는 등의 문제가 야기될 수 있고, 30분을 초과하면 막성분의 응고 등으로 인한 미세캡슐의 불안정성이 증가하고 제조비용이 증가하는 등의 문제가 야기될 수 있다.

상기 초음파는 30초 내지 3분 동안 처리되며, 사용되는 초음파기기로는 초음파를 일정방향으로 방사하면서 용액을 교반시킬 수 있는 모든 초음파기기는 사용가능하다.

이때, 상기 초음파 처리시간이 30초 미만이면 미세캡슐의 제조가 불완전하여 리포좀이 유출되거나 캡슐의 형태가 균일하지 않는 등 문제가 야기될 수 있고, 3분을 초과하면 높은 열에 의해 캡슐의 벽성분에 변성을 초래하여 캡슐이 불안정하게 되는 문제가 야기될 수 있다.

상기와 같은 단계들을 포함하여 제조한 액상 미세캡슐은 글루코사민의 미세캡슐화를 유도하여 글루코사민의 섭취 선호도를 높이고 나아가 소화 흡수효율을 증가시키며, 내산성을 부여하여 체내 안정성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 액상 미세캡슐과는 달리 이들을 분무건조한 분말 미세캡슐을 제조하기 위해서는 상기 제조된 액상 미세캡슐을 분무건조한다.

상기 분무건조는 유입온도가 벽물질의 갈변을 초래하지 않는 수준에서 결정되는데 120 내지 170℃가 적정하며, 유출온도는 유입되는 공기의 유속을 조절하여 60 내지 100℃가 되도록 조절하여 수행된다.

본 발명에 따라 제조된 미세캡슐 내 글루코사민의 함량은 50 중량%까지 포함될 수 있다.

또한, 상기 미세캡슐에 추가로 착향제를 포함할 수 있고, 상기 착향제로는 송유 또는 허브아로마 등을 분말 미세캡슐 100 중량%에 대하여 0.1 내지 1 중량%로 사용할 수 있으며, 이외에도 기능성 부여를 위해 비타민과 천연 항산화제를 분말 미세캡슐 100 중량%에 대하여 1 내지 10 중량%로 첨가할 수 있으며, 또한 스테비안을 포함한 천연 감미제를 분말 미세캡슐 100 중량%에 대하여 0.1 내지 1 중량%로 첨가할 수 있다.

착향제, 감미제 등의 사용량은 소비 선호도에 따라 결정할 수 있으나 일반적으로 제시한 수준보다 많은 양을 사용할 경우 향과 맛이 너무 강하고 또한 캡슐의 안정성에 영향을 줄 수 있다.

이러한 감미제 및 착향제의 적정 첨가로 인하여 나노캡슐의 비율이 증가하며, 나아가 맛과 향을 향상시킬 수 있다.

이하, 하기 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1 내지 3> 액상 미세캡슐 제조

글루코사민을 비타민E가 함유된 콩기름으로 30초간 초음파 처리하여 제조한 글루코사민 50 중량% 함유 리포좀(liposome) 용액을 동량의 벽물질이 함유된 용액과 혼합하여 글루코사민 25 중량% 함유 용액을 제조하였다.

이때, 상기 벽물질이 함유된 용액은 증류수를 용매로 하여 25 중량% 말토덱스트린, 0.1 중량% 밀가루 추출물, 0.1 중량% 유단백질 및 0.5 중량% 검류를 용해시켜 제조하였다.

상기 글루코사민 25 중량% 함유 용액을 3분간 교반하여 실시예 1의 액상 미세캡슐을 제조하였고, 3분간 균질하여 실시예 2의 액상 미세캡슐을 제조하였고, 30초간 초음파 처리하여 실시예 3의 액상 미세캡슐을 제조하였다.

그 결과, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 초음파 처리에서 글루코사민 미세캡슐의 크기가 나노미터 크기로 작았으며 캡슐의 수도 많았다. 따라서, 글루코사민 W/O/W type의 미세캡슐을 제조함에 있어서 초음파 처리가 효과적이었다.

<실시예 4> 분말 미세캡슐 제조

실시예 3에서 초음파 처리로 제조한 액상 미세캡슐을 분무건조기를 이용하여 가열 성형하여 분말 미세캡슐을 제조하였다.

상기 분무건조는 유입온도가 150±10℃로 정하고 유출온도는 유입되는 공기의 유속을 조절하여 80±10℃가 되도록 조절하여 수행하였다.

상기 제조한 미세캡슐 분말을 채집하여 분말의 입자 크기를 입도분석기를 이용하여 조사한 결과는 하기 표 1에 나타난 바와 같이, 채집시기가 초기에서 말기로 갈수록 1μm 이하의 비율이 점차 감소하였으나, 전체적으로는 91.9%가 1μm 이하의 크기를 나타내었다.

[표 1]

한편, 분무건조 후 회수한 분말을 다시 증류수에 용해하였던 바 얻어진 결과는 도 4와 같다. 도 4에 도시된 바와 같이 초음파 처리 후 제조한 분말 미세캡슐을 다시 증류수에 용해한 다음 전자현미경 사진으로 확인하였던 바 거의 대부분 캡슐이 1μm 이하의 크기로 확인되었다.

<실험예 1> pH 내성실험

실시예 4에서 얻어진 분말 미세캡슐의 증류수, pH 2와 pH 8에 대한 내성을 다음과 같은 방법으로 검토하였다. pH 내성실험은 pH를 각각 2와 8로 조절한 인산완충액에 미세캡슐 분말을 1 중량%로 용해한 다음 광학현미경을 이용하여 400배율 하에서 미세캡슐의 크기와 형태를 조사하였다.

그 결과, 표 2에 나타난 바와 같이 2.5μm 미만의 미세캡슐의 비율은 dH2O(증류수), pH2, 및 pH8의 환경에서 각각 96.18, 95.80, 94.12%로서 유의한 차이가 없었으나, pH2에서는 도 6과 같이 점조도의 상승으로 캡슐 간 결합력이 증가하여 폴리머 비율이 높아졌다. 하지만 이러한 점조도의 변화가 캡슐의 내성에 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.

[표 2]

또한, 도 5a 내지 도 5c는 실시예 4에 따른 미세캡슐의 pH 내성 결과를 나타낸 전자현미경 사진이다.

<실시예 5 및 실시예 6> 분말 미세캡슐 제조

실시예 4에서 제조한 분말 미세캡슐 100 중량%에 감미제로 스테비안 0.5 중량%와 착향제로 송유 0.5 중량%를 가한 글루코사민 25 중량% 함유 미세캡슐을 실시예 5로 제조하였다.

또한, 실시예 4와 동일하게 제조하되 글루코사민을 50 중량% 함유하는 분말 미세캡슐을 제조하여 실시예 6으로 하였다.

<실험예 2> 글루코사민 함량에 따른 미세캡슐 안정성 검토

실시예 4 내지 6에서 제조한 분말 미세캡슐을 각각 증류수에 용해하고 400배 전자현미경 하에서 2.5μm 미만의 캡슐 비율을 조사하였고, 그 결과는 표 3과 같다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 4 내지 6에서 제조한 분말의 2.5μm미만 미세캡슐의 비율은 각각 98.88, 98.82, 및 96.72%로서 이들 간에 유의한 차이가 없었으나, 도 7 내지 도 9에 도시된 전자현미경 사진에서처럼 감미제와 착향제를 함유한 실시예 5에서 미세캡슐 중 나노캡슐의 비율이 유의하게 높았으며, 맛과 향이 개선되는 효과가 있었다.

한편 글루코사민 함유량이 50% 이상인 분말에서는 미세캡슐의 비율에 저하는 없었으나 분말의 질감이 다소 거칠어지는 경향이 있었다.

[표 3]

앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 미세캡슐은 수용성 글루코사민을 중심물질로 삼고 천연소재의 물질을 벽물질로 하여 제조됨으로써 글루코사민의 섭취 선호도를 높이고 나아가 소화 흡수효율을 증가시키며, 내산성을 부여하여 체내 안정성을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 글루코사민을 콩기름, 들기름, 송유 및 올리브유로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 식용유지에 용해시키고 유화제를 혼합하여 글루코사민 리포좀 용액을 제조하는 단계;

   말토덱스트린, 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 및 변성전분으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 당; 밀가루 추출물; 유단백질; 및 검류를 용매에 혼합하여 벽물질 용액을 제조하는 단계; 및

   글루코사민 리포좀 용액과 벽물질 용액을 혼합하고 교반, 균질 및 초음파로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 처리하여 미세캡슐을 석출시키는 단계를 포함하여 이루어지는 액상 미세캡슐의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 초음파는 30초 내지 3분 동안 처리되는 것을 특징으로 하는 액상 미세캡슐의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 벽물질 용액은 글루코사민 리포좀 용액 1 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 액상 미세캡슐의 제조방법.
4. 삭제
5. 글루코사민을 콩기름, 들기름, 송유 및 올리브유로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 식용유지에 용해시키고 유화제를 혼합하여 글루코사민 리포좀 용액을 제조하는 단계;

   말토덱스트린, 사이클로덱스트린(cyclodextrin) 및 변성전분으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 당; 밀가루 추출물; 유단백질; 및 검류를 용매에 혼합하여 벽물질 용액을 제조하는 단계;

   글루코사민 리포좀 용액과 벽물질 용액을 혼합하고 교반, 균질 및 초음파로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 처리하여 미세캡슐을 석출시키는 단계; 및

   상기 액상 미세캡슐을 분무건조하여 미세캡슐 분말을 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 분말 미세캡슐의 제조방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 미세캡슐 분말에 감미제 및 착향제를 추가로 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 미세캡슐의 제조방법.

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