KR101659653B1 - 시나몬 오일을 포함하는 나노 에멀젼 및 이의 제조방법 - Google Patents

시나몬 오일을 포함하는 나노 에멀젼 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계면활성제와 시나몬 오일을 2.5 내지 4.5 : 1의 중량비로 혼합하고 800 내지 12,000rpm의 속도로 3 내지 7분 동안 균질화한 다음 고압유화기(microfluidizer)를 이용하여 18,000 내지 22,000 psi의 압력으로 1 내지 3회 통과시켜 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 제조하는 단계; 및 상기 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 물에 첨가하여 물의 총 중량에 대하여 0.6 내지 6.0중량%가 포함되도록 희석시켜 나노 에멀젼을 제조하는 단계;를 포함하는 나노 에멀젼의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 나노 에멀젼에 관한 것이다. 상기 제조방법에 의해 제조된 나노 에멀젼은 평균 100 내지 150nm의 입자크기를 나타내고, pH, 빛, 산소 등의 외부환경으로부터 안정성, 저장성, 캡슐효율 및 방출효율이 향상된 미셀 형태의 나노 에멀젼을 형성할 수 있으며, 식품에 존재하는 위해 미생물의 생장을 억제하는 효능을 나타낸다. 따라서 본 발명의 나노 에멀젼은 식품첨가물, 식품 포장재, 보존제 등에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 의약 및 화장품 산업에도 활용될 수 있다.

Description

시나몬 오일을 포함하는 나노 에멀젼 및 이의 제조방법{Nano-emulsion comprising cinnamon oil and method therefor}
본 발명은 시나몬 오일을 포함하는 나노 에멀젼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 식생활 수준이 향상됨에 따라 식품의 안정성에 대한 의식이 고조되고, 식생활의 다양화로 가공식품의 수요가 크게 증가함에 따라 식품 첨가물이 보다 다양하고 광범위하게 사용되고 있다. 특히 미생물의 증식을 억제하는 보존제로 인공합성품이 상업적으로 사용되고 있으나 식품 첨가물의 안전성에 대한 소비자 인식이 증대됨에 따라 보존료를 비롯한 식품 첨가물들을 화학 합성물질에서 천연물로 대체하려는 경향이 높아지고 있다. 따라서 인체에 무해한 천연물로서 광범위한 항균작용을 나타내는 물질을 개발하기 위해 천연물에 존재하는 항균성 물질인 에센셜 오일(essential oil)을 이용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
상기 에센셜 오일(essential oils)은 식물이 만들어내는 향이 나는 재료를 물리적인 방법으로 추출된 것으로, 음료 등의 식품에 첨가하거나 포장필름 등의 재료로 사용되어 식품의 안전성, 보존기간 및 품질을 향상시킨다. 그러나 에센셜 오일은 유용성(oil-soluble)이거나 유분산성(oil-dispersible)이므로 수상(water phase)에서는 친화가 되지 않아 시간이 지나면서 쉽게 분리되고, 휘발성이 강해 지속력이 약하다는 단점이 있기 때문에 에센셜 오일을 코팅하거나 캡슐화하는 연구가 진행 중에 있다.
한편, 나노 에멀젼(nano-emulsion)은 10 내지 100nm 정도의 크기를 갖으며, 입자 크기가 작기 때문에 반투명한 외관을 갖는다. 이러한 나노 에멀젼은 마이크로 에멀젼과 다르게 열역학적으로 안정하지 않지만, 합착(coalescence) 또는 응집(coagulation)현상이 없기 때문에 높은 표면적 및 동역학적 안정성을 나타내어 소수성 생리활성물질을 장시간 안정화시킬 수 있으며 계면활성제의 함량이 적기 때문에 의약품, 화장품, 식품 또는 농업 분야에서 다양하게 응용되고 있다.
이와 관련된 기술로, 대한민국 공개특허 제2013-0051705호는 폴리글리세릴-3-메틸글루코스 디스테아레이트, 세테아릴 글루코시드 및 메틸 글루코스 세스퀘스테아레이트로 이루어진 식물성 유화제를 이용하여 유화 안정성이 우수한 수 평균크기가 150nm 미만의 오일 수구체를 갖는 수중유형(O/W) 나노 에멀젼에 대하여 개시하고 있고, 대한민국 공개특허 제2012-0056747호는 분사 가능한 수중유형 나노 에멀젼으로서, 폴리에틴렌, 에틸렌옥사이드 부가 비이온계 계면활성제 및 말티톨을 함유하여 정발 성능을 향상시킨 모발 화장료 조성물에 대하여 개시하고 있다. 그러나 상기 일부 특허문헌에서 제조된 나노 에멀젼 조성물은 조성비 변화에 의하여 내부에 포하고 있는 유효성분들이 석출되는 문제가 있고, 외부환경(온도, pH, 빛, 산화 등)에 매우 민감하여 시간이 지날수록 응집 및 층 분리를 일으키므로 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.
이에 본 발명자들은 항균활성을 가지는 에센셜 오일의 저장성 및 안정성이 향상된 항균용 나노 에멀젼의 제조방법을 개발하고자 노력하였으며, 그 결과 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 하나의 목적은 시나몬 오일의 저장성 및 안정성이 향상된 나노 에멀젼의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 방법으로 제조된 나노 에멀젼 및 이의 산업적 용도를 제공하는 것이다.
본 발명은 계면활성제와 시나몬 오일을 2.5 내지 4.5 : 1의 중량비로 혼합하고 800 내지 12,000rpm의 속도로 3 내지 7분 동안 균질화한 다음 고압유화기(microfluidizer)를 이용하여 18,000 내지 22,000 psi의 압력으로 1 내지 3회 통과시켜 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 제조하는 단계; 및 상기 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 물의 총 중량에 대하여 0.6 내지 6.0중량%가 포함되도록 물에 희석시키는 단계;를 포함하는 나노 에멀젼의 제조방법에 관한 것이다.
나노 에멀젼은 일반적으로 고압 유화기(microfluidizer) 또는 초음파 등과 같이 높은 에너지를 이용하거나 자가-에멀젼화 시스템(self-emulsifying systme) 등의 비교적 단순한 공정을 통해 균일한 나노 에멀젼을 제조할 수 있다. 특히, 자가 에멀젼화 시스템의 경우 열역학적 안정성이 매우 높고, 간단한 교반만으로도 균일한 조성물을 얻을 수 있으므로 최근 이 시스템을 이용한 나노 에멀젼의 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 상기 나노 에멀젼은 핵물질, 유화제 및 물의 혼합비율이 적절하게 이루어져야만 투명하며 균질한 크기를 갖는 입자가 형성될 수 있다.
또한, 식품분야에서는 식품기능성분을 나노 에멀젼으로 제조하여 식품 첨가제로 제공하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있는데, 이때 식품 나노 에멀젼의 크기는 70 내지 300nm, 바람직하게는 100nm가 적합하다. 상기 나노 에멀젼의 크기가 300nm 이상인 경우에는 세포 외부에 잔존하고, 70nm 이하인 경우에는 세포핵까지 침투하는 문제가 있다(Chen M. Kikecz A. Cell Res. 305: 51-62, 2005).
따라서 본 발명은 종래 나노 에멀젼의 장점을 갖추면서 시나몬 오일의 저장성 및 안정성이 향상된 나노 에멀젼의 제조방법을 제공하는 것이다.
구체적으로, 본 발명의 시나몬이 포집된 에멀젼은 계면활성제와 시나몬 오일을 2.5 내지 4.5 : 1 중량비로 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다. 계면활성제와 시나몬 오일의 혼합이 상기 이외의 중량비로 이루어지는 경우 시나몬 오일이 계면활성제 내에 포집되지 않거나 시나몬 오일이 포집된 에멀젼이 합착 또는 응집되어 안정적으로 분산되지 못하는 문제가 있다.
상기 시나몬 오일(cinnamon oil)은 녹나무 속(Cinnamomum genus)에 속하는 나무의 잎, 줄기, 뿌리, 열매 및 수피로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 부위로부터 추출, 분리 및 정제한 에센셜 오일로, 장내 감염 완화, 이뇨작용, 강장작용, 항균활성, 지혈작용, 통경작용, 관절통증 진정효과, 순환기질환 및 항부패 등의 효능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.
본 발명에 있어서, 상기 계면활성제는 시나몬 오일을 포집하여 원형 또는 타원형의 폐쇄된 막구조를 형성하는 물질이라면 이에 한정되지는 않으나, 바람직하게는 유화제는 트윈 80(Tween 80), 트윈 60(Tween 60), 트윈 40(Tween 40), 트윈 20(Tween 20), 스판 85(Span 85), 스판 80, 스판 60(Span 60), 스판 40(Span 40), 스판 20(Span 20), 폴리글리세린지방산에스테르(polyglycerin fatty acid ester) 또는 모노글리세린지방산에스테르(monoglycerin fatty acid ester)이다.
본 발명에 있어서, 상기 시나몬 오일이 포집된 시나몬 에멀젼은 800 내지 12,000 rpm, 바람직하게는 900 내지 11,000 rpm의 속도로 3 내지 7분 동안 균질화한 다음 고압유화기(microfluidizer)를 이용하여 18,000 내지 22,000 psi의 압력으로 1 내지 3회 통과시켜 형성할 수 있다.
하나의 구체적 실시에서, 0.2%의 시나몬 오일(CIN)을 0.6 중량%의 Tween 20(TW) 용액과 혼합하고 10,000 rpm, 15,000 rpm 또는 20,000rpm 에서 5분 동안 초고속 교반을 실시하였다. 그 후 상기 교반된 혼합물을 10,000 psi, 15,000 psi 또는 20,000 psi에서 2 사이클(cycle) 순환시켜 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 입자 크기를 측정하였다. 그 결과, 10,000 rpm으로 초고속 교반 후 20,000 psi으로 초고압 교반하여 제조한 시나몬 오일이 포집된 에멀젼은 대부분 약 127nm 크기를 나타내었다.
본 발명의 나노 에멀젼은 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 물의 총 중량에 대하여 0.6 내지 6중량%의 함량이 포함되도록 희석시켜 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 함량이 0.6 중량% 미만인 경우 최종 제조되는 나노 에멀젼에 포함되는 시나몬 오일의 함량이 제한되어 식품 첨가제로의 기능이 떨어지며, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 함량이 6중량%를 초과하는 경우 최종 제조되는 나노 에멀젼은 마이크로 크기를 가지므로 안정성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 물에 일정한 농도로 희석시킴에 따라 계면활성제의 농도를 감소시키고, 시나몬 오일의 흡수율이 향상된 안정한 나노 에멀젼을 형성시킬 수 있다.
하나의 구체적 실시에서, 0.2%의 시나몬 오일(CIN)을 0.6 중량%의 Tween 20(TW) 용액과 혼합하고 10,000 rpm에서 5분 동안 초고속 교반을 실시하였다. 그 후 상기 교반된 혼합물을 20,000 psi에서 2 사이클(cycle) 순환시켜 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)을 제조하였다. 그 다음 증류수를 이용하여 시나몬 오일이 포집된 에멀젼이 증류수의 총 중량에 대하여 0.8 내지 40 중량%의 함량이 포함되도록 희석하여 제조한 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 크기, 절대 제타전위 및 캡슐효율을 측정하였다. 그 결과, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 농도가 0.8 중량%에서 8 중량%까지 증가할수록 입자의 크기가 감소하였으나, 이후 농도의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)은 입자 크기가 2㎛까지 급격하게 증가하였다. 또한, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 절대 제타전위값은 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 농도가 0.8중량%에서 6중량%까지 증가할수록 감소하였으나, 이후 농도의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)은 제타전위가 증가하였다. 한편, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)은 모두 70% 이상의 캡슐효율을 나타내었으며, 16 중량% 및 32 중량%의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)은 상 분리되어 캡슐효율을 측정하지 못하였다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 시나몬 오일이 포집된 나노 에멀젼은 수중유형(O/W형)의 미셀(micelles)의 형태를 나타내고, 평균 100 내지 150nm의 입자크기 및 70 내지 80%의 캡슐효율을 가지므로 물리적인 품질이 우수하다고 할 수 있다.
또한, 상기 시나몬 오일이 포집된 나노 에멀젼은 투명 또는 백색의 외관을 가지며, pH, 빛, 산소 등의 외부환경으로부터 안정성, 저장성 및 식품에 존재하는 위해 미생물의 생장을 억제하는 효과를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 상기 식품 위해 미생물은 식품의 표면에 존재하여 섭취시 식중독을 일으키는 미생물로, 예를 들어 바실러스 세레우스(Bacillus cereus), 캠필로박터 제주니(Campylobacter jejuni), 클로스트리디움 보툴리눔(Clostridium botulinum), 클로스트리디움 퍼프린젠스(Clostridium perfringens), 에스케리키아 콜리아(Escherichia coli), 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria, monocytogenes), 살모넬라 종(Salmonella, sp.), 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 비브리오 파라해모리티쿠스(Vibrio parahaemolyticus) 또는 예르시니아 엔테로콜리티카(Yersinia enterocolitica), 바람직하게는 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurim) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 이다.
하나의 구체적 실시에서, 0.2%의 시나몬 오일(CIN)을 0.6 중량%의 Tween 20(TW) 용액과 혼합하고 10,000 rpm에서 5분 동안 초고속 교반을 실시하였다. 그 후 상기 교반된 혼합물을 20,000 psi에서 2 사이클(cycle) 순환시켜 시나몬 오일이 포집된 나노 에멀젼(CIN-TW)을 제조하였다. 그 다음 증류수를 이용하여 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)이 증류수의 총 중량에 대하여 0.8, 2.4 또는 4 중량%의 함량으로 포함되도록 희석하여 나노 에멀젼을 제조한 후 상기 나노 에멀젼의 방출효율 및 식중독균인 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurim), 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 및 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli)에 대한 항균활성을 측정하였다. 그 결과, 상기 시나몬 오일이 포집된 나노 에멀젼(CIN-TW)의 농도와 시간이 증가할수록 투명한 외관에서 백색의 외관으로 변하였으며, 시나몬 오일의 방출율은 증가하였으나 저장 온도에 따른 유의적인 차이는 없었다. 한편, 시나몬 오일이 포집된 나노 에멀젼(CIN-TW)은 대조군에 비하여 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus)의 생장을 감소시켰으나 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli, E. coli)의 생장은 대조군과 유의적인 차이를 보이지 않았다.
본 발명에 있어서, 상기 캡슐효율은 계면활성제에 포집된 시나몬 오일의 함량을 백분율로 나타낸 것이다. 상기 캡슐효율은 와싱 방법(washing method)을 변형한 방법 등을 이용하여 측정할 수 있으며, 하나의 구체적 예로, 계면활성제에 실제 포집된 시나몬 오일의 함량 및 계면활성제에 포집되지 않은 시나몬 오일의 함량을 측정하고, 하기 실험식 1을 이용하여 구할 수 있다(실시예 4 참조).
[실험식 1]
캡슐효율(%) = [(A-B)/A]×100
A : 계면활성제에 실제 포집된 시나몬 오일의 총 무게(g)
B : 계면활성제에 포집되지 않은 시나몬 오일의 무게(g)
다른 하나의 양태로서, 본 발명은 계면활성제와 시나몬 오일이 2.5 내지 4.5 : 1의 중량비로 혼합된 나노 에멀젼을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 나노 에멀젼은 상술한 방법에 따라 제조될 수 있으며, 평균 100 내지 150nm의 입자크기 및 70 내지 80%의 캡슐효율을 가진다.
본 발명에 있어서, 상기 나노 에멀젼은 투명 또는 백색의 외관을 가지며, pH, 빛, 산소 등의 외부환경으로부터 안정성, 저장성 및 식품에 존재하는 위해 미생물의 생장을 억제하는 효과를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 상기 식품 위해 미생물은 식품의 표면에 존재하여 섭취시 식중독을 일으키는 미생물로, 예를 들어 바실러스 세레우스(Bacillus cereus), 캠필로박터 제주니(Campylobacter jejuni), 클로스트리디움 보툴리눔(Clostridium botulinum), 클로스트리디움 퍼프린젠스(Clostridium perfringens), 에스케리키아 콜리아(Escherichia coli), 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria, monocytogenes), 살모넬라 종(Salmonella, sp.), 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 비브리오 파라해모리티쿠스(Vibrio parahaemolyticus) 또는 예르시니아 엔테로콜리티카(Yersinia enterocolitica), 바람직하게는 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurim) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 이다.
본 발명에 있어서, 상기 나노 에멀젼은 농축액이거나 분말 또는 과립형태일 수 있다.
상기 분말 또는 과립은 나노 에멀젼을 분말화하거나 과립화하는 방법이라면 어느 것이나 사용 가능하나, 예를 들어 분무건조, 동결건조 또는 열풍 건조 등을 통해 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 나노 에멀젼은 식품에 존재하는 위해 미생물의 생장을 억제하기 위한 용도라면 어느 것이나 사용가능하다. 그 예로는 식품첨가물, 포장재, 살균제 또는 살균소독제 등이 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 구체적 예로, 본 발명의 시나몬 오일이 포집된 나노 에멀젼은 음료수에 첨가하여 판매할 수도 있는데, 본 발명자들의 연구결과에 의하면 본 발명의 시나몬 오일이 포집된 나노 에멀젼을 수박주스의 총 중량에 대하여 0.8, 2.4 또는 4 중량%의 함량으로 포함되도록 희석하는 경우 식품 위해 미생물인 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus)의 생장을 억제함으로, 음료산업에 활용할 경우 저장성을 향상시킬 수 있는 제품의 활용 가능성을 제시하고 있다. 또한, 본 발명의 나노 에멀젼은 조미성분으로도 사용이 가능하며, 각종 과자류 및 껌, 제빵 또는 버터와 같은 식품류의 식품첨가제로도 사용할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 나노 에멀젼은 평균 100 내지 150nm의 입자크기를 나타내고, pH, 빛, 산소 등의 외부환경으로부터 안정성, 저장성, 캡슐효율 및 방출효율이 향상된 미셀 형태의 에멀젼을 형성할 수 있으며, 식품에 존재하는 위해 미생물의 생장을 억제하는 효능을 나타낸다. 따라서 본 발명의 나노 에멀젼은 식품첨가물, 식품 포장재, 보존제 등에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 의약 및 화장품 산업에도 활용될 수 있다.
도 1은 트윈 20(tween 20) 용액의 농도에 따른 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 절대 제타전위를 측정한 결과이다.
도 2는 트윈 20(tween 20) 용액의 농도에 따른 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 입자 크기 및 에멀젼 형태를 모식화한 결과이다.
도 3은 증류수로 희석된 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 농도에 따른 입자크기 및 절대 제타전위를 측정한 결과이다.
도 4는 초고속 또는 초고압 조건에 따른 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 입자크기를 측정한 결과이다.
도 5는 증류수로 희석된 시나몬 오일-에멀젼의 농도에 따른 입자크기, 절대 제타전위 및 물리적 형태를 관찰한 결과이다.
도 6은 증류수로 희석된 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 농도에 따른 형태를 3상 상태도로 나타낸 결과이다.
도 7은 증류수로 희석된 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 농도 및 저장 온도에 따른 방출효율을 측정한 결과이다.
도 8은 증류수로 희석된 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 농도에 따른 37℃에서 저장 0일 및 7일 후의 물리적 상태를 비교 관찰한 결과이다.
도 9는 증류수로 희석된 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 농도에 따른 에스케리키아 콜라이(E. coli), 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium, S, typhimuirm) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus)의 생육억제활성을 측정한 결과이다.
도 10은 수박주스로 희석된 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 농도에 따른 에스케리키아 콜라이(E. coli), 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium, S, typhimuirm) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus)의 생육억제활성을 측정한 결과이다.
이하, 제조예 및 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 제조예 및 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 제조예 및 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
제조예 1 : 농도별 계면활성제 제조
폴리옥시에칠렌 소르비톨 모노라우레이트(polyoxyethlene sorbitan monolaurate, Tween 20; TW, AMRESCO Inc., Solon, OH, USA)를 증류수를 이용하여 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2 및 3 중량%로 희석하여 준비하였다.
실시예 1 : 계면활성제의 농도에 따른 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN emulsion;CIN-TW) 형성 조건 확립
0.2%의 시나몬 오일(Trans-cinnamaldehyde; CIN, Sigma-aldrich, chemical company, St Louis, MO, USA)을 상기 제조예 1에서 제조한 0.1 내지 3 중량%의 TW 용액과 혼합하고 초고속 호모게나이저(Ultra-turax® T25, KA Labotechnik, staufen, Germany)를 이용하여 10,000 rpm에서 5분 동안 초고속 교반을 실시하였다. 그 후 상기 교반된 혼합물을 초고압 교반기(Microfluidizer®, M-110L Processor, Microfluidics™ corporation, newton, MA, USA)를 이용하여 140 MPa에서 2 사이클(cycle) 순환시켜 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 제조하였다. 그 다음 TW 용액의 농도에 따른 제타전위를 측정하여 임계미셀농도(critical micelle concentration, CMC)를 확인하였다. 입자크기 측정은 동적 광산란 기계(dynamic light scattering, DLS; nano-ZS90 nanoseries, Malvern Instruments, Worestershire, UK)를 이용하였다. 그 결과를 도 1, 도 2 및 도 3에 나타내었다.
실험결과, Tween 20(TW) 용액의 농도가 증가할수록 제타전위 값은 증가하였고, 특히 0.6 중량%의 Tween 20(TW) 용액을 이용하여 제조한 시나몬 오일이 포집된 나노 에멀젼은 - 6.17mV의 전하값을 유지하는 것을 확인하였다(도 1 참조).
구체적으로, 시나몬 오일을 0.6 중량% 미만 농도의 Tween 20(TW) 용액과 혼합하여 제조한 나노 에멀젼의 경우 시나몬 오일과 Tween 20(TW) 용액이 중합된 액적형태(CIN-droplet)가 관찰되지 않았고, 200nm 이상의 입자크기를 나타내었다. 반면에 시나몬 오일을 0.6 중량% 초과 농도의 Tween 20(TW) 용액과 혼합하여 제조한 나노 에멀젼의 경우 시나몬 오일과 Tween 20(TW) 용액이 모두 중합되어 액적형태가 관찰되었으나, 동시에 Tween 20(TW)만 응집된 약 10nm의 크기의 미셀이 관찰되었다. 한편, 시나몬 오일을 0.6 중량%의 Tween 20(TW) 용액과 혼합하여 제조한 나노 에멀젼의 경우 시나몬 오일과 Tween 20(TW) 용액이 모두 중합되어 약 150nm의 크기 및 0.8~4 중량%의 액적형태(CIN-droplet)을 형성하였으며, 잔량의 Tween 20(TW)은 관찰되어 않았다(도 2 및 도 3 참조).
실시예 2 : 초고속 또는 초고압 에너지에 따른 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW) 형성 조건 확립
0.2%의 시나몬 오일(CIN)을 상기 제조예 1에서 제조한 0.6 중량%의 Tween 20(TW) 용액과 혼합하고 초고속 호모게나이저(Ultra-turax® T25, KA Labotechnik, staufen, Germany)를 이용하여 10,000 rpm, 15,000 rpm 또는 20,000rpm 에서 5분 동안 초고속 교반을 실시하였다. 그 후 상기 교반된 혼합물을 초고압 교반기(Microfluidizer®, M-110L Processor, Microfluidics™ corporation, newton, MA, USA)를 이용하여 10,000 psi, 15,000 psi 또는 20,000 psi에서 2 사이클(cycle) 순환시켜 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)을 제조하였다. 동적 광산란 기계(dynamic light scattering, DLS; nano-ZS90 nanoseries, Malvern Instruments, Worestershire, UK)를 이용하여 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 입자크기를 계산하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.
실험결과, 초고속 또는 초고압의 에너지가 증가할수록 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 입자크기는 감소하는 경향을 나타내었다. 특히, 10,000 rpm으로 초고속 교반 후 20,000 psi으로 초고압 교반하여 제조한 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)은 대부분 약 127nm 크기를 나타내었다.
따라서, 10,000rpm의 초고속 및 20,000 psi의 초고압 교반하여 제조하는 것이 바람직하다.
실시예 3 : 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 농도에 따른 입자크기, 제타전위 및 저장시간에 따른 표면장력 측정
3-1. 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 농도에 따른 입자크기 및 제타전위 측정
0.2%의 시나몬 오일(CIN)을 상기 제조예 1에서 제조한 0.6 중량%의 Tween 20(TW) 용액과 혼합하고 초고속 호모게나이저(Ultra-turax® T25, KA Labotechnik, staufen, Germany)를 이용하여 10,000 rpm에서 5분 동안 초고속 교반을 실시하였다. 그 후 상기 교반된 혼합물을 초고압 교반기(Microfluidizer®, M-110L Processor, Microfluidics™ corporation, newton, MA, USA)를 이용하여 20,000 psi에서 2 사이클(cycle) 순환시켜 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)을 제조하였다. 그 다음 증류수를 이용하여 상기 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)을 0.8 내지 40 중량%로 희석한 다음 동적 광산란 기계(dynamic light scattering, DLS; nano-ZS90 nanoseries, Malvern Instruments, Worestershire, UK)를 이용하여 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 농도별 입자 크기를 계산하였다. 또한, 제타전위 측정기(zeta-sizer®, RI=1.465-1.470. T=25℃, Malvern 사)를 이용하여 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 농도별 제타전위를 측정하였다. 상기 입자크기 및 제타전위는 세 번 반복실험을 통해 평균값으로 나타내었고, 유의차 검정은 SAS 9.2을 이용하여 던컨의 다중검정(Duncan's Multiple Range Test, DMRT)을 실시하였다.
한편, 상기 0.8 내지 40중량%의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 물리적 형태를 3상 상태도(ternary phase diagram)을 이용하여 나타내었다. 그 결과를 도 5 및 도 6에 나타내었다.
실험결과, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 농도가 0.8 중량%에서 8 중량%까지 증가할수록 입자의 크기가 감소하였으나, 이후 농도의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)은 입자 크기가 1㎛까지 급격하게 증가하였다. 특히, 24중량%의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)은 2㎛로 가장 큰 입자를 형성하였다. 또한, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 제타전위는 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 농도가 0.8중량%에서 6중량%까지 증가할수록 감소하였으나, 이후 농도의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)은 제타전위가 증가하였다.
한편, 0.8 내지 8 중량% 농도의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)은 미셀(micell) 및 유중수(oil-in-water, O/W)의 마이크로 에멀젼(micro emulsion) 형태를 나타내며, 농도가 증가할수록 불투명하게 색이 변하였다. 그리고, 16중량% 이상의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)은 마크로 에멀젼(macro emulsion) 형태를 나태나고, 침전물이 확인되었다.
3-2. 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 농도 및 저장기간에 따른 표면장력 측정
상기 실시예 3-1에서 제조한 0.8 내지 40 중량%의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 표면장력을 수분장력계(tensiometer, KSV sigma 703D, CT, USA)를 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 상기 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 표면과 수분장력계의 고리가 수직으로 접하게 하였다. 그 다음 상기 고리를 천천히 올려 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 표면에서 고리를 분리하는데 필요한 힘을 측정하였다. 상기 표면장력은 세 번 반복실험을 통해 평균값으로 나타내었고, 유의차 검정은 SAS 9.2을 이용하여 던컨의 다중검정(Duncan's Multiple Range Test, DMRT)을 실시하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
CIN-TW 농도(wt%) 표면장력(mN/m)
0일 30일
0.8 33.93±0.90a,A 40.48±0.47a,B
2.4 33.87±0.66a,A 40.18±0.77a,B
4 35.69±0.36b,A 40.29±0.27a,B
8 35.85±0.70b,A 40.17±0.29a,B
16 35.39±0.30b,A 40.14±0.46a,B
32 31.75±0.59c,A 38.66±1.34b,B
평균값±표준오차, a-c 에멀젼 농도별 서로 다른 상첨자를 갖는 값은 던컨의 다중검정을 이용하여 p<0.05 수준에서 상호 유의차가 있음을 의미함., A-B 저장기간별 서로 다른 상첨자를 갖는 값은 던컨의 다중검정을 이용하여 p<0.05 수준에서 상호 유의차가 있음을 의미함.
실험결과, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 농도에 따른 표면장력은 유의적인 변화를 나타내지 않았으나 30일 후 표면장력은 유의적으로 증가하였다.
실시예 4 : 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 농도에 따른 캡슐효율 측정
상기 실시예 3-1에서 제조한 0.8 내지 40 중량%의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)에 동일양의 n-헥산 용액을 첨가하여 Tween 20 용액에 포집되지 않은 시나몬 오일을 제거하였다. 그 다음 에탄올, n-헥산 및 시나몬 오일에 포집된 에멀젼을 1 : 3 : 2의 중량비로 혼합하고 교반하여 에멀젼에 포집된 시나몬 오일을 추출하였다. 그 후 상기 추출된 시나몬 오일은 분광광도계(UV-VIS spectrophotometer, Optizen, Mecaasys, South Korea)를 이용하여 285nm로 흡광도를 측정하였다. 추출된 시나몬 오일의 무게는 시나몬 오일의 검량선(calibration curve)을 이용하여 측정하였고, 캡슐효율은 하기 실험식 1을 이용하여 계산하였다. 상기 캡슐효율은 세 번 반복실험을 통해 평균값으로 나타내었고, 유의차 검정은 SAS 9.2를 이용하여 던컨의 다중검정(Duncan's Multiple Range Test, DMRT)을 실시하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[실험식 1]
캡슐효율(%) = [(A-B)/A]×100
A : 트윈 20(Tween 20)에 실제 포집된 시나몬 오일의 총 무게(g)
B : 트윈 20(Tween 20)에 포집되지 않은 시나몬 오일의 무게(g)
CIN-TW 농도(wt%) 캡슐효율(%)
0.8 76.75±0.53a,b
1.6 77.87±0.47a
2.4 77.82±0.40a
3.2 76.06±1.66a,b
4 77.86±0.91a
6 73.15±0.74b
8 73.11±0.37b
16 ＊
32 ＊
평균값±표준오차, a-b 에멀젼 농도별 서로 다른 상첨자를 갖는 값은 던컨의 다중검정을 이용하여 p<0.05 수준에서 상호 유의차가 있음을 의미함., ＊: 상 분리
실험결과, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)은 모두 70% 이상의 캡슐효율을 나타내었으며, 16 중량% 및 32 중량%의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼은 상 분리되어 캡슐효율을 측정하지 못하였다.
실시예 5 : 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 농도에 따른 방출율 측정
상기 실시예 3-1에서 제조한 0.8 중량%, 2.4 중량% 또는 4 중량%의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 에멀젼에 포집되지 않은 시나몬 오일이 제거된 에멀젼을 준비하였다. 그 다음 4℃, 20℃ 또는 37℃의 온도에서 교반하면서 2, 4, 8, 12, 24 및 48시간 동안 시나몬 오일이 방출되는 양을 측정하였다. 상기 방출량은 매 시간에 따라 1ml의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 채취하여 분광광도계(UV-VIS spectrophotometer, Optizen, Mecaasys, South Korea)로 측정하였다. 그 결과를 도 7 및 도 8에 나타내었다.
실험결과, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 농도와 시간이 증가할수록 시나몬 오일의 방출율은 증가하였으나, 저장 온도에 따른 유의적인 차이는 없었다. 구체적으로, 시나몬 오일은 저장 8시간까지 서서히 방출하다가 12시간 이후부터 현저히 많은 양을 방출하였고(도 7 참조), 37℃에서 저장한 2.4 중량% 이상의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼에서 응집되는 현상을 보였다(도 8 참조).
실시예 6 : 초고속 및 초고압 에너지에 따른 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 항균활성 측정
에스케리키아 콜라이(Escherichia coli, E. coli) 0127:H7 933, 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium) KCCM 11862 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus) ATCC 12692를 영양배지(nutrient broth; NB, difco, becton, dickinson & company, sparks, MD, USA)에 접종하여 37℃에서 12 내지 16시간 동안 배양하였다. 그 다음 상기 배양된 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli, E. coli), 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus)를 7 log CFU/ml로 희석한 후 700㎕를 영양고체배지(nutrient agar plate, 지름 9cm ㅧ 높이 15mm, 볼륨 15ml)에 도말하고, 멸균한 페이퍼 디스크(paper disc)를 배지 위에 올려놓았다. 그 후 상기 실시예 2에서 초고속 및 초고압 에너지 조건에 따라 제조한 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 각각 20㎕씩 디스크 위에 로딩하고, 37℃에서 24 내지 48시간 동안 배양하여 미생물의 생장이 억제되는 영역(inhibition clear zone)을 측정하였다. 상기 항균활성은 세 번 반복실험을 통해 평균값으로 나타내었고, 유의차 검정은 SAS 9.2를 이용하여 던컨의 다중검정(Duncan's Multiple Range Test, DMRT)을 실시하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
시나몬 오일이 포집된 에멀젼
(0.2 중량% CIN 및 0.6 중량% TW)		 미생물
압력조건(psi) 교반조건(rpm) E.coli S. typhimurium S. aureus
10,000 10,000 30±1.40*,a 24±0.00b 23±0.70b
15,000 30±0.00a 24±0.00b 22±0.00c
20,000 31±0.96a 24±0.00b 20±0.00b
15,000 10,000 31±0.70a 21±3.53a 20±0.00a
15,000 32±0.00a 24±1.41b 20±0.00a
20,000 19±0.70a 19±0.70b 23±0.70b
20,000 10,000 33±0.70a 23±2.12ab 20±1.41b
15,000 33±0.70a 28±0.00a 22±1.41b
20,000 30±0.00a 21±0.70b 21±0.70b
* 미생물의 생장이 억제되는 영역(inhibition clear zone)의 지름(mm), n=3, 평균값±표준오차, a-c 초고속 및 초고압별 서로 다른 상첨자를 갖는 값은 던컨의 다중검정을 이용하여 p<0.05 수준에서 상호 유의차가 있음을 의미함.
실험결과, 초고속 또는 초고압에 따라 제조된 시나몬 오일이 포집된 에멀젼은 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus , S. aureus)에 비하여 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli, E. coli)의 생장을 억제하는 활성이 가장 큰 것으로 확인되었다.
실시예 7 : 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)의 항균활성 측정
에스케리키아 콜라이(Escherichia coli, E. coli) 0127:H7 933, 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium) KCCM 11862 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus) ATCC 12692를 영양배지(nutrient broth; NB, difco, becton, dickinson & company, sparks, MD, USA)에 접종하여 37℃에서 12 내지 16시간 동안 배양하였다. 그 다음 상기 배양된 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli, E. coli), 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium, S, typhimuirm) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus) 100ml에 상기 실시예 3-1에서 제조한 0.8 중량%, 2.4 중량% 또는 4 중량%의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 첨가하고 37℃에서 60rpm의 속도로 48시간 동안 교반하여 배양하였다. 항균활성을 확인하기 위하여 배양 2, 4, 8, 12, 24 및 48시간 후에 상기 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli, E. coli), 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium, S, typhimuirm) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus) 의 생균수를 분광광도계(UV-VIS spectrophotometer, Optizen, Mecaasys, South Korea)를 이용하여 600nm의 흡광도로 측정하였다. 대조군으로는 증류수를 사용하였다. 그 결과를 도 9에 나타내었다.
실험결과, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼은 대조군에 비하여 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium, S, typhimuirm) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus)의 생장을 감소시켰으나 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli, E. coli)의 생장은 대조군과 유의적인 차이를 보이지 않았다.
한편, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium, S, typhimuirm)의 생장을 억제는 농도에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았으나 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus)의 생장은 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 농도가 증가할수록 생장의 감소속도는 증가하였으나 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium, S, typhimuirm)에 비하여 낮은 생장억제율을 보였다.
실시예 8 : 시나몬 오일이 포집된 에멀젼이 첨가된 식품 : 수박주스
8-1. 수박주스 제조
수박의 껍질을 제거하고 블랜더(blender, Hanil electric, seoul, Korea)을 사용하여 10분 동안 잘게 분쇄한 후 액체 여과 시스템을 이용하여 수박의 섬유질(pulp)을 제거하여 수박주스를 제조하였다.
8-2. 시나몬 오일이 포집된 에멀젼이 첨가된 수박주스 제조
0.2%의 시나몬 오일(CIN)을 상기 제조예 1에서 제조한 0.6 중량%의 Tween 20(TW) 용액과 혼합하고 초고속 호모게나이저(Ultra-turax® T25, KA Labotechnik, staufen, Germany)를 이용하여 10,000 rpm에서 5분 동안 초고속 교반을 실시하였다. 그 후 상기 교반된 혼합물을 초고압 교반기(Microfluidizer®, M-110L Processor, Microfluidics™ corporation, newton, MA, USA)를 이용하여 20,000 psi에서 2 사이클(cycle) 순환시켜 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)을 제조하였다. 그 다음 상기 실시예 8-1에서 제조한 수박주스에 시나몬 오일이 포집된 에멀젼(CIN-TW)이 수박주스의 총 중량에 대하여 0.8, 2.4 또는 4 중량%의 함량으로 포함되도록 희석하여 시나몬 오일이 포집된 에멀젼이 첨가된 수박주스를 준비하였다.
8-3. 시나몬 오일이 포집된 에멀젼이 첨가된 수박주스의 항균활성 측정
상기 실시예 8-2에서 제조한 수박주스를 영양배지(nutrient broth; NB, difco, becton, dickinson & company, sparks, MD, USA)에 접종하여 37℃에서 12 내지 16시간 동안 배양된 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli, E. coli), 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium, S, typhimuirm) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus) 100ml에 첨가하여 실시예 7과 동일한 방법으로 항균활성을 측정하였다. 대조군으로는 상기 실시예 8-1의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼이 첨가되지 않은 수박주스를 사용하였다. 그 결과를 도 10에 나타내었다.
실험결과, 0.8 중량%, 2.4 중량% 또는 4 중량%의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼이 첨가된 수박주스는 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 첨가되지 않은 수박주스(대조군)에 비하여 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium, S, typhimuirm) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus)의 생장을 감소시켰다. 그러나 0.8 중량%, 2.4 중량% 또는 4 중량%의 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 첨가된 수박주스의 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli, E. coli)의 생장은 시나몬 오일-에멀젼을 첨가되지 않은 수박주스(대조군)과 유의적인 차이를 보이지 않았다.
한편, 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 농도가 증가할수록 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium, S, typhimuirm)의 생장이 억제되었으나, 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus)의 생장은 시나몬 오일이 포집된 에멀젼의 농도에 따라 유의적인 차이를 보이지 않았다.

Claims (7)

  1. 트윈 20(Tween 20)과 시나몬 오일을 2.5 내지 4.5 : 1의 중량비로 혼합하고 800 내지 12,000rpm의 속도로 5분 동안 균질화한 다음 고압유화기(microfluidizer)를 이용하여 18,000 내지 22,000 psi의 압력으로 2회 통과시켜 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 제조하는 단계; 및 상기 시나몬 오일이 포집된 에멀젼을 물의 총 중량에 대하여 0.6 내지 6.0 중량%가 되도록 물에 희석시켜 나노 에멀젼을 제조하는 단계;를 포함하며, 상기 나노 에멀젼은 수중유형(O/W형)의 미셀(micelles)의 형태를 나타내고, 평균지름이 100 내지 150nm이며, 70 내지 80%의 캡슐효율을 나타내는 것을 특징으로 하는 나노 에멀젼의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 나노 에멀젼은 식품 위해 미생물의 생장을 억제하는 것을 특징으로 하는 나노 에멀젼의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 상기 식품 위해 미생물은 살모넬라 티피뮤리움(Salmonella typhimurium) 또는 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus, S. aureus)인 것을 특징으로 하는 나노 에멀젼의 제조방법.
  5. 트윈 20(Tween 20)과 시나몬 오일이 2.5 내지 4.5 : 1의 중량비로 혼합되어 있고, 수중유형(O/W형)의 미셀(micelles)의 형태를 나타내며, 평균 100 내지 150nm의 입자크기 및 70 내지 80%의 캡슐효율을 가지는 것을 특징으로 하는 나노 에멀젼.
  6. 제5항에 있어서, 상기 나노 에멀젼은 제1항, 제2항, 제4항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 나노 에멀젼.
  7. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11779539B2 (en) 2018-04-17 2023-10-10 Astin Co., Ltd. Non-surfactant type oil-water dispersion composition, non-surfactant type water-oil dispersion composition, and manufacturing methods for both compositions

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6843153B2 (ja) * 2016-04-08 2021-03-17 エルジー ハウスホールド アンド ヘルスケア リミテッド 高含量のオイルを安定化したナノエマルジョン化粧料組成物
KR102112349B1 (ko) * 2018-04-13 2020-05-18 강원대학교산학협력단 유산균 사균체를 함유하는 투명한 생수음료의 제조방법
KR102171317B1 (ko) * 2018-09-11 2020-10-28 주식회사 조이라이프 항균성 및 향지속성을 가진 향보유 캡슐 및 이를 포함하는 제습제
KR102181371B1 (ko) * 2019-01-17 2020-11-23 군산대학교 산학협력단 유자씨 오일 및 유자 과즙을 포함하는 항균용 에멀젼 조성물, 이의 용도 및 이의 제조방법
KR102396915B1 (ko) * 2020-01-15 2022-05-11 가천대학교 산학협력단 나노에멀젼화된 시나몬 오일을 유효성분으로 포함하는 구강 바이오필름 형성 억제용 조성물
KR102590409B1 (ko) * 2021-07-15 2023-10-16 고려대학교 산학협력단 습기 제거를 위한 에멀션 타입의 제습용 조성물 및 그 제조 방법
KR102388383B1 (ko) * 2021-12-09 2022-04-19 (주)바이오소재 항균 및 항바이러스 조성물, 이를 포함하는 세제 및 항균 및 항바이러스 조성물이 코팅된 항균 제품
KR102518466B1 (ko) * 2022-07-06 2023-04-06 가천대학교 산학협력단 습도의존형 항균물질 방출 조절제 및 이를 포함하는 식품 포장지

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101049837B1 (ko) * 2009-09-01 2011-07-15 (주)탑프레쉬 항균활성 기능이 구비된 신선도 유지제

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2271314A4 (en) * 2008-03-28 2013-12-25 Univ Massachusetts COMPOSITIONS AND METHODS FOR PREPARING NANOEMULSIONS
KR101401544B1 (ko) * 2012-11-15 2014-06-03 충남대학교산학협력단 나노기술을 적용한 가식성 사과 코팅제 개발

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101049837B1 (ko) * 2009-09-01 2011-07-15 (주)탑프레쉬 항균활성 기능이 구비된 신선도 유지제

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11779539B2 (en) 2018-04-17 2023-10-10 Astin Co., Ltd. Non-surfactant type oil-water dispersion composition, non-surfactant type water-oil dispersion composition, and manufacturing methods for both compositions

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