KR101688980B1 - 지용성 물질의 미세캡슐화 방법 및 미세캡슐화된 지용성 물질을 이용한 기능성 음료의 제조방법 - Google Patents
지용성 물질의 미세캡슐화 방법 및 미세캡슐화된 지용성 물질을 이용한 기능성 음료의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 지용성 물질의 미세캡슐화 방법 및 미세캡슐화된 지용성 물질을 이용한 기능성 음료의 제조방법을 제공한다. 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 미세캡슐 및 기능성 음료를 제공한다. 본 발명의 미세캡슐화 방법을 통해 생리활성을 갖는 수용성 및 지용성 물질을 안정적으로 혼합할 수 있으며, 지용성 물질이 수용성 물질과 직접 접촉함으로 해서 발생할 수 있는 성상의 변형, 기능의 손실을 최소화할 수 있다. 본 발명은 미세캡슐화에 사용되는 지용성 물질의 이취를 최소화하여 관능성을 개선함으로써 이취 제거용 첨가제 사용을 최소화한다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 기능성 음료는 수용성 물질과 지용성 물질의 안정적인 결합을 통해 생리활성에 있어서 상승적 효과를 나타낸다.
Description
본 발명은 지용성 물질의 미세캡슐화 방법 및 미세캡슐화된 지용성 물질을 이용한 기능성 음료의 제조방법에 관한 것이다.
현대인의 건강은 식습관과 생활패턴의 변화로 인해 각종 성인병으로부터 위협을 받고 있다. 대표적인 성인병 중 하나가 심혈관계 질환인 동맥경화증이며 그 발병빈도는 증가 추세에 있다. 따라서 심혈관계 질환의 치료와 예방에 중요한 혈중 콜레스테롤 및 중성지방 농도 등을 효과적으로 조절할 수 있는 식품과 의약품에 관한 연구가 많이 수행되고 있다. 천연 식의약 소재 개발은 경제 산업적으로 큰 의의를 가지고 있으며, 특히 인체에 부작용이 없으면서 혈행 개선 및 콜레스테롤 저하에 효과가 있는 천연 식의약 소재 개발이 절실히 요구 되고 있다.
콜레스테롤 수준은 혈행과 관련된 질환인 심혈관 질환, 예컨대, 동맥폐쇄질환, 하지정맥류, 정맥혈전증, 버거씨병, 임파부종, 말초혈관질환, 고혈압, 고지혈증, 협심증 또는 뇌졸중의 주요 전조이다. 혈류의 지질에서 발견되는 콜레스테롤은 세포막, 일부 호르몬 및 조직을 생성하는데 사용된다. 혈액에서 높은 수준의 콜레스테롤(고콜레스테롤혈증)은 관상동맥 심장 질환의 주요 위험 인자로서, 심장 마비를 초래한다.
오메가-3 지방산 오일은 류마티즘성 관절염, 건선, 크론병 및 궤양성 대장염과 같은 염증성 장 질병과 같은 자가면역 및 염증성 질병의 치료; 면역억제 치료; 정상 인간 및 심장 이식 환자의 고혈압 예방; 관상 심장 질환; 고지방혈증; 과트리글리세리드증; 신장 기능의 향상 및 신독성 감소의 향상을 포함하는 수많은 치료적 이점을 위해 사용될 수 있는 성질을 갖는다. 오메가-3 지방산 오일의 용도는 미국 특허 제5,034,415호(당뇨병), 미국 특허 제4,843,095호(류마티스 관절염), 일본 특허 제2253629호(항암), 미국 특허 제4,879,312호(혈관형성 강화), 일본 특허 제 1290625호(대뇌 기능의 향상), 미국 특허 제5,457,130호(악성 종양, 지방분해 활성 저해)및 미국 특허 제5,436,269호(간염)에 개시되어 있다.
상기 오메가 3는 어류에서 추출되는 동물성 오메가 3 및 조류(algae), 들깨, 아마씨 등에서 추출되는 식물성 오메가 3로 분류할 수 있다.
양파는 백합과에 속하는 2년초로 인경은 직경이 10 cm에 달하며 편구형, 또는 구형이다. 9월에 화경 끝에서 큰 화서가 자라고 자루가 있는 많은 꽃이 산형으로 달리며 인경은 식용으로 사용한다. 또한, 양파는 2008년 농림수산식품부의 통계자료(2008 시설채소 온실현황 및 채소류 생산실적)에 따르면 조미 채소류 중 국내 생산량이 1위(약 100만 톤)로 파(50만 톤)의 두 배에 달하는 매우 중요한 농산물이다. 양파의 성분으로는 주로 케르세틴(quercetin) 배당체인 케르세틴3-O-글루코사이드, 케르세틴 3,4'-디글루코사이드, 케르세틴 4'-글루코사이드 등이 알려져 있으며, 매운 맛을 내는 프로필 아릴디설파이드(propyl allyldisulfide) 등 황화 아릴 계통의 화합물이 다수 함유되어 있는 것으로 나타났다. 케르세틴은 식용 부위에는 거의 함유되어 있지 않으나, 갈색의 겉껍질에 다량 함유되어 있어(건조 g당 약 8.3 mg) 그 함량은 식용부위의 수십-수백 배에 달하는 것으로 알려져 있으며, 상기 케르세틴은 항염증작용, 뇌세포보호활성, 항암작용, 항당뇨, 항비만, 항고혈압 등 각종 생리활성을 나타내는 것으로 보고되어 있는 화합물이다.
블루베리는 진달래 과(Ericaceae) 산앵도나무 속(Vaccinium)의 낙엽성 또는 상록성의 저수고성 과수로, 뉴욕 타임즈가 선정한 세계 10대 장수식품의 하나로 알려져 있다. 블루베리에 많이 포함된 안토시아닌은 사람의 안구 망막에 있는 로돕신이라는 색소의 재합성을 촉진함으로 해서 눈의 건강에 도움을 준다. 로돕신은 광자극에 의한 분해와 재합성으로 시각영역의 정보를 두뇌에 전달하는 핵심물질이며 로돕신이 부족하게 되면 눈 피로, 시력 저하, 백내장, 암 등이 유발 될 수 있다. 최근 우리나라에서도 블루베리에 대한 관심이 높아진 상태이며, 블루베리 과실은 여러 가지 뛰어난 생체조절 기능성을 갖는 고품질의 생리활성 소재를 함유하고 있고 각종 성인병을 예방하고 치유하는 훌륭한 기능성도 지니고 있다는 사실들이 최근 밝혀지고 있는 추세이다.
아사이베리는 항산화 물질의 일종인 안토시아닌이 포도주에 비해 33배나 많이 함유되어 있는 것은 물론 항산화 활성이 블루베리에 비해 7.7배 이상까지 높은 것으로 알려져 있다.
비타민은 건강 유지와 성장을 촉진시키기 위하여 독특한 기능을 수행하는 영양소로서, 신체조직의 성장과 회복 및 정상적인 생리작용을 돕는 필수적인 물질이다. 비타민은 에너지 공급원이 되거나 신체조직을 구성하지는 않으나, 동물체내에서는 합성되지 않고 외부에서 섭취할 수밖에 없다. 지용성 비타민에는 비타민 A, D, E, K 가 있으며 소화, 흡수, 운반과 정장 등 모든 과정이 지방에 의존하여 이루어진다.
미세캡슐은 특정 물질을 외부 환경으로부터 보호하거나 원하는 장소 또는 원하는 시점에서 방출시킬 목적으로 피복 물질을 사용하여 마이크로미터 크기의 캡슐로 제조한 것을 말한다. 최근에는 기능성물질, 첨가물 또는 미생물 등을 캡슐화하여 그 효율을 높이며 또한 원하지 않는 맛이나 향을 가진 물질들을 캡슐화하여 제품의 물질을 향상시키는 목적으로도 연구되고 있음 기존의 미세캡슐화 공정에서는 그 소재를 수용성 물질로 제한하고 있다. 미세캡슐의 소재로 다양한 천연물 소재를 이용하고 있으나 주로 미세캡슐화 단계까지의 공정에 관한 기술로 상용화까지 도달한 제품의 거의 없다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
본 발명자들은 미세캡슐화 기법을 이용하여 생리학적 활성을 갖는 지용성 물질을 식품소재화 하기 위해 예의 연구 노력하였고, 지용성 물질을 효과적으로 미세캡슐화하는 방법과 이를 이용하여 미세캡슐화된 지용성 물질을 과채추출물에 적용하여 지용성 물질이 수용성 물질과 직접 접촉함으로 해서 발생할 수 있는 성상의 변형, 기능의 손실을 줄이면서 생리학적 활성이 현저히 증가된 기능성 음료를 제조할 수 있다는 것을 규명함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 지용성 물질의 미세캡슐화 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 미세캡슐화된 지용성 물질을 이용한 기능성 음료의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 미세캡슐을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 기능성 음료를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 지용성 물질의 미세캡슐화 방법을 제공한다:
(a) 생리활성을 갖는 지용성 물질을 포함하는 캡슐용액을 제조하는 단계; 및
(b) 상기 캡슐용액에 코팅물질을 첨가하여 균질화함으로써 미세캡슐을 제조하는 단계로서, 상기 코팅물질은 젤라틴, 한천, 물 또는 이의 조합인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 미세캡슐화된 지용성 물질을 이용한 기능성 음료의 제조방법을 제공한다:
(a) 생리활성을 갖는 지용성 물질을 포함하는 캡슐용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 캡슐용액에 코팅물질을 첨가하여 균질화함으로써 미세캡슐을 제조하는 단계로서, 상기 코팅물질은 젤라틴, 한천, 물 또는 이의 조합인 것을 특징으로 하고; 및
(c) 상기 미세캡슐을 과채추출물에 분사하는 단계.
본 발명자들은 미세캡슐화 기법을 이용하여 생리학적 활성을 갖는 지용성 물질을 식품소재화 하기 위해 예의 연구 노력하였고, 지용성 물질을 효과적으로 미세캡슐화하는 방법과 이를 이용하여 미세캡슐화된 지용성 물질을 과채추출물에 적용하여 지용성 물질이 수용성 물질과 직접 접촉함으로 해서 발생할 수 있는 성상의 변형, 기능의 손실을 줄이면서 생리학적 활성이 현저히 증가된 기능성 음료를 제조할 수 있다는 것을 규명하였다.
본 발명의 지용성 물질의 미세캡슐화 방법 및 기능성 음료 제조방법을 각 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다:
단계 (a): 지용성 물질의 유화
본 발명에 따르면, 우선 생리활성을 갖는 지용성 물질을 포함하는 캡슐용액을 제조한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 캡슐용액은 생리활성을 갖는 지용성 물질과 유화제를 혼합하여 제조한다.
본 발명의 미세캡슐화에 사용되는 지용성 물질은 당업계에 공지된 생리활성을 갖는 다양한 지용성 물질이 이용될 수 있다.
본 발명의 미세캡슐화에 사용되는 지용성 물질은 오메가 지방산, 루테인, 지용성 비타민 또는 이의 조합일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 미세캡슐화에 사용되는 오메가 지방산은 오메가-3, 오메가-6 또는 오메가-9이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 미세캡슐화에 사용되는 지용성 비타민은 비타민 A, 비타민 D, 비타민 E, 비타민 F, 비타민 K 및 비타민 U로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 비타민이다.
본 발명의 지용성 물질 유화에 사용되는 유화제는 당업계에 알려진 식용등급 유화제이다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명에서 사용되는 유화제는 지방산 에스테르이며, 보다 바람직하게는 소르비탄 지방산 에스테르이다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 본 발명의 지용성 물질에 소르비탄 지방산 에스테르를 첨가하여 60℃ 수조에서 유화시킨다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 지용성 물질 및 유화제는 50:1 내지 30:1의 중량 비율로 혼합하여 사용한다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 지용성 물질 및 유화제는 40:1의 중량 비율로 혼합하여 사용한다.
단계 (b): 코팅용액을 첨가하여 균질화
상기 단계 (a)를 통해 수득한 캡슐용액에 코팅용액을 첨가하여 균질화 한다.
본 발명에 따르면, 코팅용액은 젤라틴, 한천, 물 또는 이들로부터 선택되는 물질의 혼합물이다.
본 발명은 코팅제로 무미, 무취의 한천 및 젤라틴을 사용하며, 지용성 물질의 이취를 최소화하여 관능성을 개선함으로써 이취 제거용 첨가제의 사용을 최소화한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 단계 (a)를 통해 수득한 캡슐용액과 한천 및 젤라틴을 3:1의 부피비로 혼합한 혼합물을 6:4 내지 8:2의 부피비로 혼합하여 균질화 한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 단계 (a)를 통해 수득한 캡슐용액과 한천을 6:4 내지 8:2의 부피비로 혼합하여 균질화 한다.
본 발명의 미세캡슐 제조에서 이용되는 균질화 방법은 당업계에 알려진 다양한 균질화 방법을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (a) 결과물 및 코팅용액의 균질화는 호모 믹서를 이용하여 실시한다. 균질화 결과물을 정제수에 분무한 다음, 용액을 건조시키거나 필터링을 하여 미세캡슐만을 분리한다.
단계 (c): 미세캡슐을 과채추출물에 분사
상기 단계 (b)의 결과물인 미세캡슐을 이용하여 기능성 음료를 제조하기 위해 실시한다.
상기 단계 (b)의 결과물로서 수득한 미세캡슐을 과채추출물에 분사한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 미세캡슐은 에어리스 스프라이어(airless spryer)를 이용하여 스프레이 칠링(spray chilling) 방법으로 과채추출물에 분사한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 미세캡슐을 분사하는 수용액은 생리활성물질을 포함하는 과채추출물이다.
본 발명에서 이용될 수 있는 과채추출물은 당업계에 공지된 다양한 과일 및 야채추출물을 포함하며, 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 본 발명에서 이용될 수 있는 과채추출물은 블루베리 추출물, 아사이베리 추출물, 블랙베리 추출물, 라즈베리 추출물, 크랜베리 추출물, 오디 추출물, 복분자 추출물 및 양파 추출물을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 기능성 음료 제조에 사용되는 과채추출물은 유산균(lactic acid bacteria)으로 발효시킨 양파추출물 발효액이다.
본 발명의 조성물에서 이용되는 양파추출물 발효액은 양파추출물을 발효하여 수득한다. 양파추출물을 양파에 추출용매를 처리하여 수득하는 경우에는, 다양한 추출용매가 이용될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 극성 용매 또는 비극성 용매를 이용할 수 있다. 극성 용매로서 적합한 것은, (i) 물, (ii) 알코올(바람직하게는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 노말-프로판올, 이소-프로판올, 노말-부탄올, 1-펜탄올, 2-부톡시에탄올 또는 에틸렌글리콜), (iii) 아세트산, (iv) DMFO(dimethyl-formamide) 및 (v) DMSO(dimethyl sulfoxide)를 포함한다. 비극성 용매로서 적합한 것은, 아세톤, 아세토나이트릴, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 플루오로알칸, 펜탄, 헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, 데칸, 사이클로헥산, 사이클로펜탄, 디이소부틸렌, 1-펜텐, 1-클로로부탄, 1-클로로펜탄, o-자일렌, 디이소프로필 에테르, 2-클로로프로판, 톨루엔, 1-클로로프로판, 클로로벤젠, 벤젠, 디에틸 에테르, 디에틸 설파이드, 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 어닐린, 디에틸아민, 에테르, 사염화탄소 및 THF를 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명에서 이용되는 추출용매는 (a) 물, (b) 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올 (메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등), (c) 상기 저급 알코올과 물과의 혼합용매, (d) 아세톤, (e) 에틸 아세테이트, (f) 클로로포름, (g) 부틸아세테이트, (h) 1,3-부틸렌글리콜, (i) 헥산 및 (j) 디에틸에테르를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 ‘추출물’은 상술한 바와 같이 당업계에서 조추출물(crude extract)로 통용되는 의미를 갖지만, 광의적으로는 추출물을 추가적으로 분획(fractionation)한 분획물도 포함한다. 즉, 양파추출물은 상술한 추출용매를 이용하여 얻은 것뿐만 아니라, 여기에 정제과정을 추가적으로 적용하여 얻은 것도 포함한다. 예컨대, 상기 추출물을 일정한 분자량 컷-오프 값을 갖는 한외 여과막을 통과시켜 얻은 분획, 다양한 크로마토그래피 (크기, 전하, 소수성 또는 친화성에 따른 분리를 위해 제작된 것)에 의한 분리 등, 추가적으로 실시된 다양한 정제 방법을 통해 얻어진 분획도 본 발명의 양파추출물에 포함되는 것이다.
본 발명에서 양파추출물의 발효는 당업계에 공지된 다양한 발효 방법에 따라 실시할 수 있다.
발효는 (i) 발효 미생물을 추출물에 직접 접종하여 실시하거나, (ⅱ) 발효 미생물을 배양한 배지(예컨대, 조효소액)를 이용하여 실시하거나 또는 (ⅲ) 또는 목적하는 발효물을 직접 이용하여 실시할 수 있다.
본 발명에서 이용되는 발효물은 추출 전에 양파를 우선 발효한 다음 이로부터 추출액을 얻어 수득할 수 있으며, 혹은 양파추출물로부터 추출액을 얻은 다음 이를 발효하여 수득할 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서 용어 “발효물”은 상기한 두 가지 형태의 발효물을 모두 포괄적으로 포함하는 의미를 갖는다.
발효에 이용되는 미생물은 특별하게 제한되지 않으며, 바람직하게는 유산균(lactic acid bacteria)을 포함한다.
본 발명에 적합한 유산균은 당업계에 공지된 다양한 유산균을 포함한다. 본 명세서에서 용어 “유산균(lactic acid bacteria)”은 탄수화물 대사의 주산물로서 유산을 생산하는 박테리아 군을 의미한다. 본 발명에서 이용되는 유산균은, 락토코커스(Lactococcus), 락토바실러스(Lactobacillus), 류코노스톡(Leuconostoc), 프로리오니박테리움(Propionibacterium), 엔테로코커스(Enterococcus), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 스트렙토코커스(Streptococcus) 및 페디오코커스(Pediococcus)로 구성된 군으로부터 선택되는 유산균이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명에서 양파추출물의 발효에 이용되는 유산균은 락토바실러스 플라타럼(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 알리멘타리우스(Lactobacillus alimentarius), 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 가세리(Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 델브루엑키(Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus), 락토바실러스 헬베티쿠스(Lactobacillus helveticus), 류코노스톡 멘센테로이드스(Leuconostoc mensenteroides), 스트렙토코커스 서모필러스(Streptococcus thermophilus), 스트렙토코커스 락티스(Streptococcus lactis), 엔테로코커스 파에시엄(Enterococcus faecium), 엔테로코커스 파에칼리스(Enterococcus faecalis), 비피도박테리엄 비피덤(Bifidobacterium bifidum), 비피도박테리엄 인판티스(Bifidobacterium infantis), 비피도박테리엄 브라베(Bifidobacterium brave) 및 비피도박테리엄 롱검(Bifidobacterium longum)으로 구성된 군으로부터 선택되는 유산균이다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 양파추출물 발효에 상술한 유산균의 1종 또는 1종 이상의 혼합 유산균을 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명에서 양파추출물의 발효에 이용되는 유산균은 락토바실러스 플라타럼(Lactobacillus plantarum) 또는 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei)이다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 양파추출물은 pH를 조정한 후 살균한 다음 락토바실러스 플라타럼 또는 락토바실러스 카세이를 접종하여 40℃에서 6시간 내지 24시간 발효를 실시한 후, 4℃에 보관한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 오메가-3에 유화제를 첨가하여 혼합한 다음(코팅재료 A), 젤라틴, 한천, 잔탄검 및 정제수를 혼합(코팅재료 B)하여 준비하여 상기 코팅재료 A 및 B를 8:2의 비율로 균질 혼합한 다음, 냉각시킨 발효 양파 추출물에 스프레이 드라잉 또는 냉각시킨 정제수에 스프레이 드라잉한다. 상술한 방법에 의해 제조된 미세캡슐화된 오메가-3를 함유한 양파 추출물 발효액은 높은 유화안정성을 갖는다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 균질화 시킨 코팅재료 A 및 B는 양파추출물 발효액 또는 정제수에 대하여 0.01-5.0 중량%를 분무한다.
하기 실시예에서 입증된 바와 같이, 오메가-3 미세캡슐 및 양파추출물 발효액을 포함하는 본원발명의 조성물은 오메가-3가 갖는 특유의 불쾌취(예컨대, 어취)가 현저히 감소되었다. 따라서, 본 발명의 기능성 음료는 관능성이 우수다.
본 발명에 따르면, 양파추출물 발효액을 이용하여 제조한 본 발명의 기능성 음료는 자유 라디칼을 소거능을 가지므로 결론적으로 항산화 활성을 갖는다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 기능성 음료는 상기 미세캡슐화된 오메가-3 및 양파추출물 발효액 이외에 혈행 개선 보조제를 추가적으로 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 혈행 개선 보조제는 오메가-6 계열 지방산, 오메가-7 계열 지방산, 오메가-9 계열 지방산 또는 레시틴이며, 상기 오메가 6 계열 지방산은 예컨대, 옥타데카디에노산, 옥타데카트리에노산, 에이코사디에노산, 에이코사트리에노산, 에이코사테트라에노산, 도코사디에노산, 도코사테트라에노산, 도코사펜타에노산, 테트라코사테트라에노산, 테트라코사펜타에노산 및 옥타데카트리에노산을 포함하고, 상기 오메가-7 계열 지방산은 예컨대, 도데세노산, 테트라데세노산, 헥사데세노산, 데세노산, 에이코세노산, 도코세노산 및 테트라코세노산을 포함하며, 상기 오메가-9 계열 지방산은 예컨대, 옥타데세노산, 에이코세노산, 에이코사트리에노산, 도코세노산 및 테트라코세노산을 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 기능성 음료 제조에 사용되는 과채추출물은 블루베리추출물이다.
하기 실시예에서 입증된 바와 같이, 과채추출물로서 블루베리추출물을 이용하여 지용성 물질로서 비타민 A를 사용하여 제조한 기능성 음료는 블루베리추출물과 비교하여 높은 항산화 활성을 나타냈으며, 혈중 지질 감소에 있어서 상승적 효과를 나타냈으며, 체내 염증반응의 발생정도를 낮추는데 매우 뛰어난 효과를 나타냈다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 기능성 음료 제조에 사용되는 과채추출물은 아사이베리추출물이다.
하기 실시예에서 입증된 바와 같이, 과채추출물로서 아사이베리추출물을 이용하여 지용성 물질로서 비타민 E를 사용하여 제조한 기능성 음료는 단일물질과 비교하여 항산화 효과에서 있어서 상승적 효과를 나타냈다.
본 발명에서 이용되는 과채추출물은 추출용매를 이용하여 추출한 추출물 뿐 아니라 이들의 발효물도 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 생리활성물질을 포함하는 과채 추출물은 안정제로서 구아검 또는 잔탄검을 추가적으로 포함할 수 있다.
안정제로서 구아검 또는 잔탄검을 첨가시킨 과채 추출물에 미세캡슐액을 혼합한 경우, 미세캡슐의 분산성 및 안정성이 유지된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 상기 방법에 의해 제조된 미세캡슐을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 미세캡슐은 1-50μm의 지름을 갖는다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 미세캡슐은 7-30μm의 지름을 갖는다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 본 발명의 미세캡슐은 10-20μm의 지름을 갖는다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 상기 방법에 의해 제조된 기능성 음료를 제공한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 기능성 음료는 미세캡슐이 생리활성물질을 포함하는 과채추출물에 분산되어 있는 형태이다.
본 발명의 기능성 음료에는 상기 주요성분 이외에도 미네랄 함유 화합물(Ca, Mg, Zn 등), 인지질(레시틴 등), 말톨, 올리고당 및 아미노산 등을 사용할 수 있으며, 이 중에서도 2 내지 3 성분을 혼합하여 사용하면 생체 활성효과를 보강할 수 있기 때문에 더욱 바람직하다.
또한, 상기 성분 이외에도 공지의 첨가제로서 미각을 돋우기 위하여 매실, 레몬향, 파인애플향 또는 허브향과 같은 천연향료나 천연과즙, 클로르필린(Chlorophyllin), 플라보노이드(Flovonoid) 등의 천연색소, 감미 성분인 과당, 벌꿀, 당알코올, 설탕 및 산미제인 구연산, 구연산나트륨을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 외의 본 발명의 기능성 음료는 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올 및 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(a) 본 발명은 지용성 물질의 미세캡슐화 방법 및 미세캡슐화된 지용성 물질을 이용한 기능성 음료의 제조방법을 제공한다.
(b) 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 미세캡슐 및 기능성 음료를 제공한다.
(c) 본 발명의 미세캡슐화 방법을 통해 생리활성을 갖는 수용성 및 지용성 물질을 안정적으로 혼합할 수 있으며, 지용성 물질이 수용성 물질과 직접 접촉함으로 해서 발생할 수 있는 성상의 변형, 기능의 손실을 최소화할 수 있다.
(d) 본 발명은 미세캡슐화에 사용되는 지용성 물질의 이취를 최소화하여 관능성을 개선함으로써 이취 제거용 첨가제 사용을 최소화한다.
(e) 본 발명의 방법에 의해 제조된 기능성 음료는 수용성 물질과 지용성 물질의 안정적인 결합을 통해 생리활성에 있어서 상승적 효과를 나타낸다.
도 1은 스프레이 칠링 방법에 대한 모식도이다.
도 2는 스프레이 드라잉 과정에 대한 사진이다.
도 3은 3가지 실험 조건에 따른 입자 크기에 대한 현미경 사진이다. (A) 한천+젤라틴; (B) 카라기난+검 아라빅; 및 (C) 잔탄검+젤라틴+검 아라빅. 각 샘플은 1,000배 확대함.
도 4는 코팅물질에 따른 유화액의 유화안정성 정도를 측정한 결과이다. (A)한천:젤라틴=3:1; (B) 잔탄검:젤라틴:검아라빅=5:2:50; (C) 카라기난:검 아라빅=1:10.
도 5는 코팅물질에 따른 미세캡슐화 수율을 나타낸 결과이다. (A) 한천:젤라틴=3:1, (B) 잔탄검:젤라틴:검 아라빅=5:2:50.
도 6은 양파추출물 발효액의 DPPH 자유라디칼 소거 효과를 측정한 결과이다. 각 값은 ±표준편차(n=2)로 나타냄.
도 7은 ABTS에서의 발효 균주에 따른 양파 추출물 발효액의 항산화 활성을 측정한 결과이다.
각 값은 ±표준편차(n=2)로 나타냄.
도 8은 FRAP에서의 발효 균주에 따른 양파 추출물 발효액의 항산화 활성을 측정한 결과이다.
각 값은 ±표준편차(n=2)로 나타냄.
도 9는 오메가-3가 첨가된 양파추출물 발효액의 혈행개선 활력을 측정한 결과이.
P: 플라스민, A: 발효양파 추출물(DKL 128), B: 오메가-3, C: 발효양파 추출물(DKL 128) + 오메가-3
도 10은 양파추출/발효양파 추출물(a) 및 오메가-3 함유 발효양파 추출물/미세캡슐화 오메가-3 함유 발효양파 추출물(b)의 비교관능검사 결과이다.
도 11은 미세캡슐을 양파추출물 발효액에 직접 분사하여 제품 제조 후, 분산성 및 안정성 관찰한 사진이다.
도 12는 안정제를 첨가한 양파추출물 발효액과 미세캡슐액을 혼합하여 제품 제조 후, 분산성 및 안정성 관찰한 사진이다.
도 13은 정제수, 80% 주정으로 추출한 블루베리 추출물을 관찰한 사진이다.
도 14는 용매별 블루베리 추출물의 안토시아닌 함량을 나타낸 그래프이다.
도 15는 용매별 블루베리 추출물의 항산화 활성 측정 결과이다.
도 16은 비타민A + 소르비탄지방산에스테르의 구 형성 모습을 촬영한 사진이다.
도 17은 한천과 비타민A의 캡슐 형성 모습을 촬영한 사진이다.
도 18은 광학현미경을 이용하여 비타민A 캡슐을 관찰한 사진이다.
도 19는 비타민 A의 캡슐화 수율을 측정한 그래프이다.
도 20은 블루베리 혼합물의 항산화 활성을 측정한 그래프이다.
도 21은 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 혈중 총 콜레스테롤를 측정한 결과이다.
도 22는 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 혈중 중성지질 함량을 나타낸 그래프이다.
도 23은 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 HDL-c 함량을 나타낸 그래프이다.
도 24는 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 LDL-c 함량을 나타낸 그래프이다.
도 25는 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 외인계 기작 관련 혈액 응고 시간을 나타낸 그래프이다.
도 26은 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 내인계 기작 관련 혈액 응고 시간을 나타낸 그래프이다.
도 27은 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 글루타치온 함량을 나타낸 그래프이다.
도 28은 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 미엘로퍼록시다아제 함량을 나타낸 그래프이다.
도 29는 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 프로스타글란딘 E2 함량을 나타낸 그래프이다.
도 30은 블루베리추출물과 비타민A캡슐로 구성된 혼합물을 관찰한 사진이다.
도 31은 블루베리추출물과 비타민A캡슐로 구성된 혼합물의 캡슐상태를 관찰한 사진이다.
도 32는 아사이혼합베리추출물과 비타민E캡슐로 구성된 혼합물의 항산화 효과를 측정한 결과이다.
도 2는 스프레이 드라잉 과정에 대한 사진이다.
도 3은 3가지 실험 조건에 따른 입자 크기에 대한 현미경 사진이다. (A) 한천+젤라틴; (B) 카라기난+검 아라빅; 및 (C) 잔탄검+젤라틴+검 아라빅. 각 샘플은 1,000배 확대함.
도 4는 코팅물질에 따른 유화액의 유화안정성 정도를 측정한 결과이다. (A)한천:젤라틴=3:1; (B) 잔탄검:젤라틴:검아라빅=5:2:50; (C) 카라기난:검 아라빅=1:10.
도 5는 코팅물질에 따른 미세캡슐화 수율을 나타낸 결과이다. (A) 한천:젤라틴=3:1, (B) 잔탄검:젤라틴:검 아라빅=5:2:50.
도 6은 양파추출물 발효액의 DPPH 자유라디칼 소거 효과를 측정한 결과이다. 각 값은 ±표준편차(n=2)로 나타냄.
도 7은 ABTS에서의 발효 균주에 따른 양파 추출물 발효액의 항산화 활성을 측정한 결과이다.
각 값은 ±표준편차(n=2)로 나타냄.
도 8은 FRAP에서의 발효 균주에 따른 양파 추출물 발효액의 항산화 활성을 측정한 결과이다.
각 값은 ±표준편차(n=2)로 나타냄.
도 9는 오메가-3가 첨가된 양파추출물 발효액의 혈행개선 활력을 측정한 결과이.
P: 플라스민, A: 발효양파 추출물(DKL 128), B: 오메가-3, C: 발효양파 추출물(DKL 128) + 오메가-3
도 10은 양파추출/발효양파 추출물(a) 및 오메가-3 함유 발효양파 추출물/미세캡슐화 오메가-3 함유 발효양파 추출물(b)의 비교관능검사 결과이다.
도 11은 미세캡슐을 양파추출물 발효액에 직접 분사하여 제품 제조 후, 분산성 및 안정성 관찰한 사진이다.
도 12는 안정제를 첨가한 양파추출물 발효액과 미세캡슐액을 혼합하여 제품 제조 후, 분산성 및 안정성 관찰한 사진이다.
도 13은 정제수, 80% 주정으로 추출한 블루베리 추출물을 관찰한 사진이다.
도 14는 용매별 블루베리 추출물의 안토시아닌 함량을 나타낸 그래프이다.
도 15는 용매별 블루베리 추출물의 항산화 활성 측정 결과이다.
도 16은 비타민A + 소르비탄지방산에스테르의 구 형성 모습을 촬영한 사진이다.
도 17은 한천과 비타민A의 캡슐 형성 모습을 촬영한 사진이다.
도 18은 광학현미경을 이용하여 비타민A 캡슐을 관찰한 사진이다.
도 19는 비타민 A의 캡슐화 수율을 측정한 그래프이다.
도 20은 블루베리 혼합물의 항산화 활성을 측정한 그래프이다.
도 21은 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 혈중 총 콜레스테롤를 측정한 결과이다.
도 22는 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 혈중 중성지질 함량을 나타낸 그래프이다.
도 23은 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 HDL-c 함량을 나타낸 그래프이다.
도 24는 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 LDL-c 함량을 나타낸 그래프이다.
도 25는 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 외인계 기작 관련 혈액 응고 시간을 나타낸 그래프이다.
도 26은 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 내인계 기작 관련 혈액 응고 시간을 나타낸 그래프이다.
도 27은 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 글루타치온 함량을 나타낸 그래프이다.
도 28은 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 미엘로퍼록시다아제 함량을 나타낸 그래프이다.
도 29는 고지질식이 및 블루베리추출물 섭취군별 프로스타글란딘 E2 함량을 나타낸 그래프이다.
도 30은 블루베리추출물과 비타민A캡슐로 구성된 혼합물을 관찰한 사진이다.
도 31은 블루베리추출물과 비타민A캡슐로 구성된 혼합물의 캡슐상태를 관찰한 사진이다.
도 32는 아사이혼합베리추출물과 비타민E캡슐로 구성된 혼합물의 항산화 효과를 측정한 결과이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
실시예 1: 양파 추출물의 미세캡슐화
I. 재료 및 방법
1. 양파추출물의 발효
양파 추출물
양파에 각각 추출용매인 에탄올, 메탄올, 물을 가하여 60℃의 수욕 상에서 환류냉각관을 부착한 추출장치로 4시간씩 3회 반복하여 추출하였다. 이것을 여과한 액을 모두 모아 회전식 진공농축기(Rotavapor R-3, buchi, Swiss)로 농축하고, 완전 건조시킨 무게를 측정하였다.
사용균주
양파추출물 발효에는 전통식품에서 분리한 Lactobacillus plantarum ssp. DKL 119(이하 DKL 119) 및 Lactobacillus casei DKL 128(이하 DKL 128)을 3회 계대배양하여 사용하였다.
유산균수 측정
제조된 시료의 유산균 수는 APHA 방법으로 BCP 배지(Eiken Co., 일본)를 이용하여 37℃에서 24시간 배양하여 유산균수를 측정하였다. 본 발효에는 DKL 109, 119, 121, 128 균주를 사용하였다.
pH 및 적정산도 측정
pH는 pH 미터(Orion Co., 미국)를 사용하여 측정하였고 적정산도는 APHA 방법에 따라 시료 9 g에 동량의 증류수를 첨가한 뒤 0.1% 페놀프타렌(phenolphtalein) 3-4 방울을 첨가하고 0.1 N NaOH로 적정하여 그 소모량으로 계산하였다.
2. 양파추출물 발효액의 케르세틴 함량 측정
시험용액의 조제
분석을 위해 시료는 칭량하여 60% 에탄올 40 mL와 6 N HCl 5 mL를 첨가하여 용해시킨 후 95℃에서 2시간 동안 환류 냉각하였다. 이를 회전식감압농축기(buchi-korea)로 농축한 후 60% 에탄올을 사용하여 50 mL로 정용한 뒤 0.45 μm 필터로 여과한 것을 시험용액으로 사용하였다.
표준용액의 조제
표준품 케르세틴(Sigma Co., 미국)을 1 mg/mL의 농도가 되도록 에탄올로 조제한 것을 표준원액으로 하였다. 이를 물 : 5% 아세트산 : 아세토니트릴(40:30:30, v/v)을 이용하여 0.001, 0.002, 0.005, 0.01, 0.05, 0.1 mg/mL로 단계적으로 희석하여 0.45 μm 멤브레인 필터로 여과한 것으로 표준용액으로 사용하였으며, 표준용액을 이용하여 작성한 표준검량선으로부터 케르세틴 함량을 구하였다.
HPLC 분석
Crozier, Wang과 Helliwell 및 전의 방법을 변형하여 실시하였으며, HPLC 시스템(Waters, 미국)을 이용하여 표 1과 같은 조건으로 분석하였다.
| - | 조건 |
| 컬럼 | YMC 하이드로스피어 C18 |
| 이동상 | 물:5% 아세트산:아세토니트릴(40%:30%:30%) |
| 탐지기 | UV 탐지기, 370 nm |
| 유속 | 1.0 mL/분 |
| 주입 볼륨 | 20 μL |
3. 양파추출물 발효액의 항산화 활력 측정
DPPH 라디칼 소거 활성
DPPH(2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl)는 하이드라질의 질소 원자가 불안정한 상태에 있으므로 쉽게 수소원자를 받아들임으로써 자체의 정색성을 잃게 되는 성질을 이용하여 항산화 활성을 측정할 수 있게 된다. DPPH 라디칼 소거 활성 방법은 일종의 전자 공여능을 측정하는 방법으로 DPPH의 환원정도를 기준으로 측정물질의 환원력과 항산화 활성 측정이 가능하다. DPPH 라디칼 소거능은 다음과 같이 측정하였다. 전처리된 시험용액 0.8 mL에 0.2 mM DPPH 0.8 mL와 에탄올 0.8 mL을 첨가한 후 실온에 20분 동안 반응시켜 3,000 rpm으로 10분 동안 원심분리 시킨다. 상층액을 분광광도계(SP-2000UV Spectrum, 한국) 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 라디칼 소거능의 결과는 다음 식에 의하여 계산되었다.
소거 능력(Scavenging activity)(%) = 100 × (A 대조군 - A 샘플) / (A 대조군)
ABTS법에 의한 항산화 활성 측정
7mM ABTS 5 mL에 140 mM 광황화칼륨(K2S2O8) 88 μL를 첨가 후 암실에서 12시간 방치하여 ABTS 스탁 용액을 제조하여 0.1 M 인산칼륨 버퍼(pH 7.4)와 혼합하여 ABTS 라디칼 워킹 용액을 제조하였다. ABTS 라디칼 워킹 용액의 농도는 734 nm에서의 최초 흡광도 값이 0.70±0.02가 되도록 조정하였다. ABTS 라디칼 소거활성 측정은 일정농도의 시료 1 mL와 ABTS 라디칼 워킹 용액 1 mL를 섞고, 실온에서 10분간 반응시킨 후 734 nm에서 흡광도를 측정하여 다음 식에 의해 ABTS 라디칼 소거활성을 구하였다.
ABTS 라디칼 소거활성(%)
FRAP 어세이
FRAP(Ferric Reducing Antioxidant Power) 측정법은 항산화력을 측정하는 방법 중 하나로 DPPH를 이용한 라디칼 소거능을 측정하는 방법과 달리 철 이온의 환원력에 의한 항산화능을 측정할 수 있는 방법이다. FRAP 어세이와 DPPH 어세이는 높은 상관관계를 나타낸다고 보고되었다. 593 nm에서 측정한 흡광도 값을 FeSO4 기울기에 대입하여 전자 공여능을 측정하는 방법으로 철 이온의 환원력에 의한 측정 물질의 항산화 활성 측정이 가능하다.
FRAP(ferric-reducing antioxidant potential ability)은 Benzie와 Strain의 방법(16)에 따라 측정하였다. FRAP 시약은 25 mL 아세테이트 버퍼(300 mM, pH 3.6)를 37℃에서 가온한 후, 40 mM HCl에 용해한 10 mM 2,4,6-tris(2-pyridyl)-s-tri-azine(TPTZ, Sigma Chemical Co.) 2.5 mL과 20 mM FeSO4 2.5 mL을 가하여 제조하였다. 제조된 FRAP 시약과 양파추출물 발효액을 19:1 비율로 혼합한 후 암소에서 30분 동안 반응시켰다. 593 nm에서 분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였다.
블랭크는 시료 대신 증류수를 넣어 측정하였다. Fe2+ 농도는 25, 50, 100, 200, 400, 800 및 1,600 mM의 농도로 작성한 FeSO4의 표준곡선에 대입하여 환산하였다.
4. 양파추출물 발효액의 혈행개선 활력 측정
섬유소 평판법(Fibrin plate method)을 이용하여 측정 하였다. 67 mM 인산나트륨 버퍼(pH 7.4)에 0.5% 피브리노겐을 용해시킨 용액 10 mL을 첨가하여 혼합하였다. 트롬빈(50 U/ml) 0.2 mL을 첨가한 후 굳어진 피브린 플레이트에 페이퍼 디스크를 올려놓는다. 시험용액 20 μL를 페이퍼 디스크에 분주한 후 37℃에서 17시간 반응시킨다. 반응 후 생성된 투명환의 직경을 측정하며 대조군은 플라스민(2.0 U/ml)으로 하였다. 혈행개선 활력 측정은 다음 식을 이용하여 플라스민과 상대적인 비율로 환산하였다.
혈행개선 활력(Fibrinolytic activity)(%)
= 시료의 투명환 직경/ 플라스민의 투명환 직경 ×100
5. 오메가-3의 미세캡슐화
오메가-3 및 유화제
제일(한국)에서 공급받은 오메가-3(DHA 40% 식물성 오메가-3, DHA + EPA 30%동물성 오메가-3)를 사용하였고 유화제는 HLB(Hydrophile Lipophile Balance) 값이 각각 4.3, 4.7, 14.9, 15.0, 16.7인 식용등급의 유화제로서 span 60(sorbitan monooleate, Ilshin emulsifier co., LTD., 한국), span 80(sorbitan monooleate, Ilshin emulsifier co., LTD., 한국), Tween60(polyoxyethylene sorbitan monostearate, Ilshin emulsifier co., LTD., 한국), Tween80(polyoxyethylene sorbitan monostearate, Ilshin emulsifier co., LTD., 한국), Tween20(polyoxyethylene sorbitan monostearate, Ilshin emulsifier co., LTD., 한국)을 사용하였다.
오메가-3의 미세캡슐화
오메가-3(20 %)에 식용등급 유화제(span60: 0.5%)를 첨가하고 60℃의 수조에서 충분히 용해한 후 캡슐용액(젤라틴 0.5%, 한천 1.5%, 정제수 77.4%, 잔탄검 0.1%)을 첨가하고 호모 믹서를 사용하여 10,000 rpm/3분의 조건으로 균질화 한 후 에어리스 스프라이어(airless spryer)를 사용한 스프레이 칠링(spray chilling) 방법으로 냉각된 양파추출물 발효액에 분무하거나 또는 냉각된 정제수에 분무한 후 다른 소재의 액체와 혼합하였다. 정제수에 분무하여 미세캡슐화 한 후 용액을 건조시키거나 필터링을 하여 미세캡슐만을 분리하였다.
6. 광학현미경을 이용한 미세캡슐의 크기 관찰
광학현미경(BX 51TF, Olympus Co., 일본)과 캘리브레이션 자(Konvison microscope co., LTD, 한국)와 대안렌즈 눈금자(Konvison microscope co., LTD, 한국)를 이용하여 미세캡슐의 크기를 관찰하였다.
7. 유화안정성 측정
유화액을 50 mL 메스실린더에 담고 마개를 막은 후 100℃ 오븐에서 6시간 경과 후 유화액으로부터 분리되어지는 수용액층의 부피를 측정하였으며 그 측정값은 아래 식에 대입하여 유화안정지수(emulsion stability index, ESI)로 나타내었다.
유화안정지수 (ESI) = (1- ) × 100
8. 미세캡슐화 수율 측정
수율측정을 위한 전처리
시료 10 g을 밀폐용기에 넣고 중탕으로 끓이면서 강하게 진탕한 후 클로로포름(Sigma-Aldrich)과 메탄올(Sigma-Aldrich)을 2:1로 혼합하여 조제한 용액 60 mL을 첨가하여 80℃ 수조에서 냉각관을 연결하고 1시간 반응시켜 캡슐을 완전히 분해하여 지방을 외부로 추출하고 이를 처리하지 않은 시료와 함께 각각 10 g씩 분액여두에 취하여 석유 에테르(petroleum ether)(Sigma-Aldrich) 20 mL를 첨가하고 5분간 진탕한 후 10분간 정치하고 하층을 다른 분액여두에 취하여 위와 같은 방법으로 2차 추출한 용액과 합하여 지방산 추출액을 수득하였다. 얻어진 추출액을 감압증발(80℃, 120 rpm)시켜 용매를 제거한 후 남은 지질에 1 N KOH 에탄올 15 mL를 첨가하여 냉각관이 연결된 90℃ 수조에서 1시간 반응하고 냉각한 후 분액여두로 옮겨 에틸 에테르를 20 mL 첨가하여 10분간 진탕하고, 5분간 정치시킨 후 비응고성 물질인 왁스, 스테롤(sterole) 등이 추출된 상층을 제거한 다음 동일한 방법으로 반복하여 추출하고, 여액에 1N-HCl 1.6 mL을 가해 pH 2.0으로 조절한 후 다시 석유 에테르 20 mL를 첨가하고 이를 3회 반복하여 지방산 혼합물을 추출하여 수분을 제거하고 얻어진 지방산의 메틸 에테르는 14% BF3-메탄올 용액으로 다음과 같이 메틸화하여 조제하였다. 위에서 얻어진 지방산이 담긴 둥근 목 플라스크에 14% BF3-메탄올 용액 1 mL를 첨가한 후 냉각관을 연결하고 90℃의 수조에서 3분간 반응시킨 후 포화된 NaCl 용액 3 mL을 첨가하고 헥산(hexane) 3 mL을 첨가하여 헥산층을 분취한 후 무수 황산나트륨을 첨가하여 수분을 제거한 후 GC분석용 시료로 하였다.
GC를 이용한 지방산 측정
오메가-3계 지방산의 동정을 위해 Sigma사의 표준지방산을 구입하여 사용하였으며, 표준지방산과 추출된 지방산의 머무름 시간(retention time)을 비교하여 동일 시간대의 오메가-3계 지방산의 농도를 측정하였다. 실험에 사용된 GC의 분석조건은 표 2과 같으며 수율측정은 다음과 같은 식을 통해 측정하였다.
TF : 총 캡슐용액의 지방산농도
NF : 캡슐용액내의 캡슐화되지 않은 지방산농도
| 탐지기 | FID | |
| 컬럼 | FUSED slica capillary column(60 m×0.25 mm×0.2 μm 필름 두께) | |
| 유속 | 분리 비율 | 10 : 1 |
| Carrier gas(He) | 1 mL/분 | |
| 공기 | 450 mL/분 | |
| H2 | 45 mL/분 | |
| 온도 | Injection port | 260℃ |
| Detector | 260℃ | |
| 컬럼 | 180℃에서 5분 → 분당 10℃씩 증가, 260℃에서 20분 | |
| 주입 볼륨 | 1.0 μL | |
9. 양파추출물 발효액과 미세캡슐 오메가-3 혼합물의 혈행개선 활성 측정
섬유소 평판법(Fibrin plate method)을 이용하여 양파추출물 발효액과 미세캡슐 오메가-3의 혼합물의 혈행개선 활성을 측정하였다. DMSO(Dimethyl sulfoxide)(Sigma-Aldrich)에 발효 양파 추출물 녹이고 67 mM 인산 나트륨 버퍼(pH 7.4)에 0.5% 피브리노겐을 용해시킨 용액 10 mL을 첨가하여 혼합하였다. 트롬빈(50 U/ml) 0.2 mL을 첨가한 후 굳어진 피브린 플레이트에 페이퍼 디스크를 올려놓았다. 피브린 플레이트에 5 mm의 구멍을 만들어 시험용액 20 μL를 주입한 후 37℃에서 17시간 반응시켰다. 반응 후 생성된 투명환의 직경을 측정하며 대조군은 플라스민(2.0 U/ml)(Sigma-Aldrich)으로 하였다. 혈행개선 활력 측정은 다음 식을 이용하여 플라스민과 상대적인 비율로 환산하였다.
혈행개선 활력(Fibrinolytic activity)(%) = 샘플의 클리어 존 크기/ 플라스민의 클리어 존 크기 ×100
10. 양파추출물과 발효양파추출물의 비교관능검사
대학생 및 직장인 20명을 대상으로 양파추출물과 발효양파추출물에 대한 관능검사를 수행하였다.
II. 실험결과
1. 양파 추출물의 발효
유산균수 측정에 따른 양파 발효 조건 확립
각 DKL 109, 119, 121, 128 균주로 발효시킨 양파 추출액의 0시간, 12시간, 24시간 유산균수는 아래 표 1에 나타난 바와 같이 12시간 발효 후 양파 추출물 발효액의 유산균수가 발효액내에 109 cfu/mL 이상이라는 것을 확인할 수 있었다. 12이상 발효 시에도 생균수가 109 cfu/mL 정도를 유지하므로, 생균수를 근거로 한 양파추출물의 적정 발효시간은 12시간으로 판단된다.
| 계통 | 생균수(cfu/mL) | ||
| 0시간 | 12시간 | 24시간 | |
| DKL 109 | 2.0×107 | 1.2×109 | 1.1×109 |
| DKL 119 | 2.0×107 | 1.1×109 | 1.0×109 |
| DKL 121 | 2.0×107 | 1.0×109 | 1.0×109 |
| DKL 128 | 2.0×107 | 1.0×109 | 1.0×109 |
pH 및 적정산도 측정
pH 측정 결과 DKL 109, 119, 121, 128 각 균주의 pH가 발효 0시간에 4.92-4.97의 값을 보이다 발효 24시간에는 3.5-3.57의 값을 나타내어 pH 값이 떨어지는 것을 알 수 있었으며 24시간 이후에는 큰 변화가 없음이 관찰되었다.
적정산도 또한 각 균주마다 적정산도가 증가하는 정도는 조금 차이가 있었지만 발효 24시간까지 증가하는 경향을 보이다가 24시간 후에는 큰 변화를 보이지 않았다.
유효물질(케르세틴) 증대를 위한 양파 발효 조건 확립
양파추출물을 수득한 후, 회전식 진공 농축기(rotary evaporator)를 이용하여 감압 농축하였다. 양파 농축액을 1/6 희석(정제수) 후 pH 7.5로 조정하고 85℃에서 15분간 살균한 다음, 40℃에서 냉각시키고 DKL 109, DKL 119, DKL 121, DKL 128 균주를 각각 2% 접종하여 40℃에서 12시간 발효하였다.
발효 균주에 관계없이 발효 후 케르세틴 함량이 증가하는 경향을 보였으며 그 중에서도 DKL128 균주로 발효시킨 양파추출액의 케르세틴 함량이 48.133에서 75.336으로 가장 큰 변화를 보이며 높은 함량을 나타내었다.
| - | 0시간(ppm) | 12시간(ppm) |
| DKL 109 | 48.597 | 49.843 |
| DKL 119 | 49.061 | 65.135 |
| DKL 121 | 48.590 | 53.676 |
| DKL 128 | 48.133 | 75.336 |
2. 발효 양파 분석 조건 확립
발효 양파 내 케르세틴 함량을 분석하기 위해 발효 양파 농축액 1 g에 EtOH 50 mL과 3 M HCl 21.4 mL을 혼합한 다음, 95℃에서 105분간 감압농축하고 농축 시료 0.3 mL에 증류수 2.7 mL 혼합하여 0.45 ㎛ 멤브레인 필터로 여과한 후, HPLC를 실시하였다.
| - | 조건 |
| 컬럼 | YMC Pack C18 |
| 용리액(eluent) | 아세토니트릴/10 mM H3PO4 (30/70) |
| 유속 | 1 mL/분 |
| 온도 | 40℃ |
| 측정 | 260 nm UV |
| 주입 | 5μL |
3. 양파추출물 발효액의 항산화 활력 측정
DPPH 라디칼 소거활성
발효균주에 따른 양파 추출물 발효액의 DPPH 분석법에 의한 항산화 활성을 측정하였다. 측정 결과, 도 6과 같이 DKL 109의 DPPH 라디칼 소거능은 발효 0시간 68.8%, 발효 12시간 후 73.9%로 가장 높게 나타났으며, DKL128은 발효 0시간 68.8%, 발효 12시간 73.3%로 나타났다. 하지만 DKL119 및 DKL121은 발효에 따른 DPPH 라디칼 소거능은 증가하지 않았다. 균주에 따른 양파 추출물 발효액의 DPPH 라디칼 소거활성은 DKL 109 및 DKL 128이 각각 73.9, 73.3%로 높게 나타났다.
ABTS 분석법
발효균주에 따른 양파 추출물 발효액의 ABTS+ㆍ 소거능 측정결과는 도 7과 같이 나타났다. ABTS 분석법에서 항산화 활성은 발효 균주와 관계없이 발효 0시간에 비해 발효 12시간 후 양파추출물의 ABTS+ㆍ 소거능이 더 높게 나타났으며, DKL121을 이용하여 12시간 발효한 양파 추출물 발효액의 항산화 활성이 69.2%로 가장 높게 나타났다(도 7).
FRAP 분석법
FRAP 분석법을 이용하여 발효균주에 따른 양파 추출물 발효액의 항산화 활성을 측정한 결과는 도 8과 같이 나타났다. DKL128을 제외한 DKL109, DKL119 및 DKL121은 발효 0시간에 비해 발효 12시간에 항산화 활성이 감소하는 경향을 나타내었다.
균주에 따른 양파 추출물 발효액을 DPPH 분석법, ABTS 분석법 및 FRAP 분석법을 이용하여 항산화 활성을 측정하였다. 측정결과 DPPH 분석법에서는 DKL109 및 DKL128이 발효 12시간에서 항산화 활성이 증가하는 경향이 나타났으며, ABTS 분석법에서는 4개의 균주에서 발효에 의한 항산화 활성이 증가하는 경향을 나타내었다. 하지만 FRAP 분석법에서는 DKL128을 제외한 나머지 3개의 균주에서는 양파 추출물 발효액의 항산화 활성이 발효에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 양파 추출물의 유산균 발효에 의해 DPPH 라디칼, ABTS+ㆍ 라디칼 등과 같은 자유 라디칼 소거능은 증가하지만, Fe3+을 Fe2+로 환원하는 능력은 감소되는 것으로 사료된다.
4. 오메가-3 지방산의 미세캡슐화
유화안정성 측정
각 한천:젤라틴=3:1, 잔탄검:젤라틴:검아라빅=5:2:50 및 카라기난:검 아라빅=1:10을 코팅물질로 첨가한 오메가-3 유화액의 유화안정성을 측정한 결과 한천:젤라틴=3:1을 코팅물질로 사용한 유화액의 유화안정지수가 82%로 다른 샘플보다 현저하게 높게 나타났다. 반면에 카라기난과 검 아라빅을 코팅소재로 한 미세캡슐은 가장 낮은 유화안정성을 나타내어 이후 실험에서 제외하였다.
광학현미경을 이용한 미세캡슐의 크기 관찰
| 번호 | 사이즈 (㎛) |
| 미세캡슐 1 | 1 |
| 미세캡슐 2 | 10 |
| 미세캡슐 3 | 20 |
| 미세캡슐 4 | 50 |
| 미세캡슐 5 | 100 |
수율측정
오메가-3 지방산과 span60(소르비탄 지방산 에스테르)을 60℃ 수조에서 혼합하여 제조한 A 및 1.5% 한천(agar)과 0.5% 젤라틴을 혼합하여 제조한 코팅 재료 B를 각각 8:2로 하여 10,000 rpm에서 3분간 균질 혼합한 다음, 발효 양파액(4℃ 보관, 12.9 brix)에 A 및 B 균질 혼합물을 스프레이 드라잉하고 다음 식을 이용하여 미세캡슐화 수율을 계산하였다.
미세캡슐화 수율(%) = (총 오메가-3 오일-비캡슐화 오메가-3 오일) / 총 오메가-3 오일 x 100
오메가-3 미세캡슐의 수율측정을 하기위해 가스 크로마토그래피를 이용하여 C17:0(heptadecaenoic acid)를 확인하였다. 도 5와 같이 C17:0(heptadecaenoic)는 분에서 피크를 확인할 수 있었다.
도 4a에 나타난 바와 같이 유화안정성에서도 가장 높은 유화안정지수를 보였던 한천과 젤라틴을 코팅물질로 한 오메가-3 미세캡슐(A)의 수율이 99%로 잔탄검, 젤라틴 및 검 아라빅을 코팅물질(B)로 한 수율보다 높은 수율을 보였다. 미세캡슐의 크기, 유화안정성 및 수율 결과 값을 통해 최종적으로 한천과 젤라틴을 3:1로 혼합한 것을 캡슐물질로 선정하였다.
5. 양파추출물 발효액과 미세캡슐 오메가-3의 혼합물의 혈행개선 활성
오메가-3 첨가 양파추출물 발효액의 혈행개선 활력 측정
이전 실험에서 DKL 128 균주가 양파추출물 발효과정 중 케르세틴 함량을 증가시키고, 혈행개선 활력을 높인 것을 확인하였다. DKL 128 균주로 발효시킨 양파추출물 발효액에 오메가-3를 첨가했을 때, 혈행개선 활력의 변화를 측정하였다. 표 7과 도 9에서 보는 바와 같이 오메가-3가 단독으로 처리되었을 때, 약간의 혈행개선 활력이 증가됨을 알 수 있었으며, 발효양파 추출물에 오메가-3가 첨가되었을 때, 혈행개선 활력이 더 증가됨을 확인할 수 있었다.
| 샘플 | 상대적 활성(%) | 클리어존(mm) |
| 플라스민 | 100 | 11 |
| 발효 양파 추출물(DKL 128) | 181 | 20 |
| 오메가-3 | 113 | 12 |
| 발효 양파 추출물(DKL 128) + 오메가-3 | 200 | 22 |
6. 양파추출물과 발효양파추출물의 비교관능검사
대학생 및 직장인 20명을 대상으로 관능검사를 수행한 결과 발효양파추출물이 양파추출물보다 전제적인 맛이 높았으며, 양파취는 양파추출물이 발효양파 추출물보다 높게 나와서 양파 추출물 발효 시 양파취를 감소시키는 것으로 나타났다(도 10a). 미세캡슐화 오메가-3 함유 발효양파추출물이 오메가-3 함유 발효양파추출물보다 전체적인 맛에서 높게 나타났으며, 어취에서는 미새캡슐화 오메가-3가 어취를 감소시키는 것으로 나타났다(도 10b).
7. 오메가-3 미세캡슐 첨가 양파추출물 발효액의 안정성
오메가-3 미세캡슐을 양파추출물 발효액에 직접 분사하여 제품을 제조 시, 양파발효액내에 미세캡슐이 일정하게 분산되지 못하는 것을 관찰하였다. 이를 개선하기 위해 양파추출물 발효액에 식용안정제인 펙틴, 잔탄검, 구아검을 일정량 첨가한 후, 미세캡슐을 분사하여 제품을 제조하는 방법과 미세캡슐액을 먼저 제조 후, 양파추출물 발효액에 혼합하는 방법을 각각 적용하여 안정성 및 분산성을 관찰하였다. 도 11에서 보는 바와 같이 미세캡슐을 직접 양파추출물 발효액에 분사하여 제품을 제조하는 경우, 펙틴 0.5%를 첨가하였을 때, 안정성이 유지됨을 확인할 수 있었다. 도 11은 미세캡슐을 도 1의 방법과 같이 양파추출물 발효액에 직접 분사한 것이다. 잔탄검과 구아검의 경우 캡슐의 코팅물질과의 반응하여 엉키는 현상을 보여 안정제로 부적합함을 알 수 있었다.
그러나 안정제를 첨가한 양파추출물 발효액에 미세캡슐액을 7:1로 혼합하여 제품을 제조하는 경우에는 펙틴보다 잔탄검이나 구아검을 안정제로 사용하는 경우 분산성과 안정성이 유지됨을 확인할 수 있었다(도 12). 도 12는 정제수에 미세캡슐액을 분사하여 미세캡슐을 만든 후 안정제가 첨가된 양파추출물 발효액에 혼합한 것이다. 제품 제조 시에는 제조의 편리성과 안정성을 고려하여 양파추출물 발효액에 구아검이나 잔탄검을 첨가한 후, 미세캡슐액을 혼합하기로 하였다.
| - | 조건 | |
| 탐지기 | FID | |
| 컬럼 | FUSED slica capillary column(60 m×0.25 mm×0.2 μm 필름 두께) | |
| 유속 | 분리 비율 | 10 : 1 |
| Carrier gas(He) | 1 mL/분 | |
| 공기 | 450 mL/분 | |
| H2 | 45 mL/분 | |
| 온도 | Injection port | 260℃ |
| Detector | 260℃ | |
| 컬럼 | 180℃에서 5분 → 분당 10℃씩 증가, 260℃에서 20분 | |
| 주입 볼륨 | 1.0 μL | |
| 종류 | 구성비 |
| 오메가-3 오일 | 0.01-30% |
| 증류수 | 50-80% |
| 아가 | 0.1-5.0% |
| 젤라틴 | 0.1-3.0% |
| 유화제 | 0.1-3.0% |
| 잔탄검 | 0.1-3.0% |
실시예 2: 블루베리 추출물의 미세캡슐화
I. 재료 및 방법
1. 블루베리 추출
본 실험에서 시료로 사용된 블루베리는 제일, 뉴트라파낙스에서 구입한 블루베리를 건조하여 사용하였다. 블루베리 추출 용매는 정제수와 80%의 주정을 사용하였다. 블루베리 추출은 자석교반기를 사용하여 실시하였다. 블루베리 시료에 각각 5배의 정제수, 80%의 주정을 가하여 추출한 후 여과지 (Whatman No.2)에 여과하여 1차 블루베리 추출물을 얻었으며 여기서 얻어진 각각의 추출액을 진공회전농축기로 농축시킨 후 시료로 사용하였다.
2. 블루베리 추출물의 유효성분 분석
블루베리 추출물의 안토시아닌 함량 분석을 위해 추출용매(MeOH : 0.1M HCl = 85 : 15)를 이용하여 시료로부터 안토시아닌을 추출하였다. 상세한 추출 방법은 다음과 같다: 추출용매를 처리한 시료를 상온 조건(25℃)에서 30분 방치한 다음, Whatman No2 여과지로 1차 여과하고 HPLC 분석 직전 주사기 필터(0.45㎛)로 2차 여과를 실시하였다.
분석 시료 중 안토시아닌의 함량(㎎/g) = Y' × V / S
Y': 검량식에 대입하여 얻은 분석시료의 농도
V: 추출용액의 총 부피(㎖)
S: 추출에 이용된 시료의 무게(g)
3. 블루베리 추출물의 생리 활성 측정
항산화 활성 측정
DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) radical 의 소거 활성 측정하기 위해 블루베리 추출물을 동량의 증류수와 혼합하여 현탁하고 1시간 환류추출 후 여과하였다. 여액은 감압농축하고 원심분리(1200rpm, 10분)하여 100㎖로 정용한 후 전자 공여능 시험의 시료로 사용하였다. 전자 공여능 측정(EDA: Electron Donating Ability) 시료추출물 0.2㎖에 0.04㎖ DPPH 시약 0.8㎖을 넣고 10초간 vortex mixing 후 10분간 상온 방치하였다. 525㎚에서 흡광도를 측정하였다.
EDA(%) = [ 1-(시료의 O.D. 값 / blnak의 O.D. 값) ] × 100
4. 블루베리의 최적 추출조건 확립
추출 용매, 추출 방법, 성분분석, 생리활성 측정 등의 결과를 토대로 최적의 추출조건을 확립하였다.
5. 지용성 비타민 A의 미세캡슐화
5-1. 지용성 비타민 A의 최적 완충제 선발
비타민A는 제일에서 vitamin A Palmitate 1.0 MIU/g(VIT A PALMITATE 55.5%, 디엘알파토코페롤 1%, 피너츠 오일 43.5%; 스위스)를 공급받았으며 소르비탄 지방산 에스테르는 식용등급으로 HLB 값을 고려하여 일신유화에서 구매하였다.
지용성 비타민A를 캡슐내부로 인입시킨 후 캡슐의 구 형태를 안정적으로 유지시키기 위한 완충제로 소르비탄 지방산 에스테르를 적용하였다(기존 식품에 사용된 기준치를 최소화 함).
지용성 비타민A와 소르비탄 지방산 에스테르의 적정 혼합 비율 선정하고 지용성 비타민A와 소르비탄 지방산 에스테르로 구성된 캡슐의 형태를 광학현미경으로 관찰하였다.
5-2. 지용성 비타민 A의 최적 코팅제 선발
지용성 비타민A 캡슐을 형성시키기 위해 코팅물질로 한천을 적용하였다. 지용성 비타민A와 코팅물질인 한천의 적정 혼합 비율 선정하고 지용성 비타민A와 소르비탄 지방산 에스테르 혼합물을 60℃의 수조에서 용해하였다. 코팅물질인 한천을 첨가하고 호모 믹서를 사용하여 13,000rpm에서 3분간 균질화 미세캡슐 장비(GRACO. USA)를 사용하여 미세캡슐화 하였다.
5-3. 지용성 비타민 A 캡슐의 사이즈
지용성 비타민A와 코팅물질인 한천으로 구성된 캡슐의 형태를 광학현미경으로 관찰하였다. 광학현미경(BX 51TP, Olympus. Co., 일본)과 캘리브레이션 자(Konvison microscope co., LTD, 한국)와 대안렌즈 눈금자(Konvison microscopr co., LTE, 한국)를 이용하여 캡슐 사이즈를 측정하였다.
5-4. 비타민 A의 캡슐화 수율 측정
비타민 A의 캡슐화 수율 측정을 위한 C
17:0
(heptadecaenoic acid)의 미세캡슐화
캡슐물질을 증류수에 충분히 용해한 후 60℃로 유지하고 이 용액 50 g에 헵타데칸산(heptadecanoic acid)(C17:0, sigma., 미국)을 각각 200 mg 첨가하였다. 60℃ 수조에서 호모 믹서를 사용하여 13,000 rpm/3분의 조건으로 균질화하였다. 증류수 240 g에 미세캡슐 장비를 사용하여 각각 10 g씩 분무하였다.
수율측정을 위한 전처리
시료 10 g을 밀폐용기에 넣고 중탕으로 끓이면서 강하게 진탕한 다음, 클로로포름과 메탄올을 2:1로 혼합하여 조제한 용액 60 mL을 첨가하였다. 80℃ 수조에서 냉각관을 연결하고 1시간 반응시켜 캡슐을 완전히 분해하여 지방을 외부로 추출하였다. 이와 같이 처리한 시료와 처리하지 않은 시료를 각각 10g씩 분액여두에 취하여 석유 에테르 20 mL를 첨가하고 5분간 진탕한 후 10분간 정치하였다. 하층을 다른 분액여두에 취하고 상층을 위와 같은 방법으로 2차 추출하여, 1차 추출한 용액과 합하여 지방산 추출액을 수득하였다. 얻어진 추출액을 회전농축기로 감압증발(80℃, 120rpm)시켜 용매를 제거한 후 남은 지질에 1N-KOH 에탄올 15 mL를 첨가하였다. 1N-KOH 에탄올 15 mL이 첨가된 지질을 냉각관이 연결된 90℃ 수조에 1시간 반응하고 냉각시켰다. 냉각시킨 샘플을 분액여두로 옮겨 에틸 에테르를 20 mL 첨가하여 10분간 진탕하고, 5분간 정치하였다. 비응고성 물질인 왁스, 스테롤 등이 추출된 상층을 제거하였다. 동일한 방법으로 2반복하여 비응고성 물질을 추출하고, 여액에 1N-HCl 1.6 mL를 가해 pH 2.0으로 조절하였다. pH 2.0으로 조절된 샘플에 다시 석유 에테르 20 mL를 첨가하고 이를 3회 반복하여 지방산 혼합물을 추출하여 수분을 제거하고 지방산을 수득하였다.
얻은 지방산의 메틸 에스테르는 14% BF3-메탄올 용액으로 다음과 같이 메틸화하여 조제하였다. 위에서 얻어진 지방산이 담긴 ground-necked flask에 14% BF3-메탄올 용액 1 mL를 첨가하였다. 냉각관을 연결하고 90℃의 수조에서 3분간 반응시킨 후 포화된 NaCl 용액 3 mL 첨가하고 헥산 3 mL를 첨가하여 헥산층을 분취하였다. 무수 황산나트륨을 첨가하여 수분을 제거한 후 GC분석용 시료로 사용하였다.
GC를 이용한 지방산 측정
비타민A의 동정을 위해 sigma사의 표준물질(retinyl palmitate)을 구입하여 사용하였다. 표준물질과 추출된 비타민 A의 머무름 시간(retention time)을 비교하여 동일 시간대의 농도를 측정하였다. 실험에 사용된 GC의 분석조건은 표 4와 같으며 수율측정은 다음과 같은 식을 통해 추정하였다.
TF : 총 캡슐용액의 지방산농도
NF : 캡슐용액내의 캡슐화 되지 않은 지방산농도
| Detector | FID (flame ionization detector) | |
| Column | FUSED slica capillary column (60m×0.25mm×0.2μm film thickness) |
|
| Flow rate | Split Ratio | 10 : 1 |
| Carrier gas (He) | 1mL/min | |
| Air | 450 mL/min | |
| H2 | 45 mL/min | |
| Temperature | Injection port | 260℃ |
| Detector | 260℃ | |
| Column | 180℃ for 5min → incresing by 10℃/min 260℃ for 20min |
|
| Injection volume | 1.0 μL | |
6. 블루베리 추출물과 미세캡슐 비타민 A의 혼합
블루베리추출물과 비타민 A 미세캡슐의 최적 배합비 및 블루베리 추출물 내 비타민 A 미세캡슐의 함유비중을 설정하였다.
7. 혼합물의 생리활성 측정
7-1. 항산화 활성 측정
DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 라디칼의 소거 활성을 측정하기 위해 블루베리 추출물을 동량의 증류수와 혼합하여 현탁하였다. 1시간 환류추출 후 여과하여 여액은 감압농축하고 원심분리(1,200rpm, 10분)하여 100 ㎖로 정용한 후 전자 공여능 시험의 시료로 사용하였다. 전자 공여능 측정(EDA: Electron Donating Ability) 시료추출물 0.2 ㎖에 0.04 ㎖ DPPH 시약 0.8 ㎖을 넣고 10초간 볼텍싱한 후 10분간 상온 방치한 다음 525㎚에서 흡광도를 측정하였다.
EDA(%) = [ 1-(시료의 O.D. 값 / blnak의 O.D. 값) ] × 100
7-2. SD 랫트를 이용한 효능평가
| 수행기간 | 7주(순화기간 1주, 본실험 6주) | 실험동물 | 웅성SD Rat |
| 처리 | HFD 45%, 블루베리추출물, 비타민A, 루테인 | 검사항목 | HDL-c, LDL-c, Tc, TG, glutathione, myeloperoxidase, protaglandin E2 |
| 실험군 | 6군 (5마리/군) | 시료처리 | 경구투여 |
| 1 | N + W | 1,000㎕/rat/day | 시료 처리 기준은 ‘건강기능식품 기준 및 규격’ (식약처)을 근거로 설정함 N: 일반식이 H: 고지질식이 W: water B: blueberry extract A: vitamin A L: lutein |
| 2 | H + W | 1,000㎕/rat/day | |
| 3 | H + B | 1,000㎕/rat/day | |
| 4 | H + B + A | 1,000 + 1㎕/rat/day | |
| 5 | H + B + L | 1,000 + 10㎕/rat/day | |
| 6 | H + B + A + L | 1,000 + 1+ 10㎕/rat/day |
8. 블루베리, 비타민A 캡슐로 구성된 혼합물의 안정성 검증
블루베리, 비타민A 캡슐로 구성된 혼합물의 안정성 검증하기 위해 혼합물을 상온에서 방치 후 안정적으로 유지되는지 관찰하였다.
9. 비타민A 캡슐이 함유된 블루베리 혼합물의 생산 공정 확립
교반기를 이용하여 블루베리 추출물 + 비타민A 캡슐 원료를 65℃에서 혼합하였다. 혼합용액은 85±3℃ 온도에서 30분간 살균하였다. 제품 자동 포장 과정을 거쳐 시제품을 생산하였다.
II. 실험 결과
1. 블루베리 추출
블루베리의 정제수 추출물과 80% 주정 추출물 두 가지 모두 육안이나 관능적으로 큰 차이는 없었다(도 13).
2. 블루베리 추출물의 유효성분 분석
블루베리 정제수 추출물의 안토시아닌 함량은 ㎎/100g당 75.30, 블루베리 80%주정 추출물은 78.80으로 정제수 추출물에 비해 안토시아닌 함량이 높게 나타났다(도 14).
| Sample | mg/100g |
| 정제수 | 75.30±1.06 |
| 80% 주정 | 78.80±10.03 |
측정값은 ± 표준편차로 나타냄, p<0.05
3. 블루베리 추출물의 생리 활성 측정
항산화 활성 측정
블루베리 정제수 추출물의 EDA값은 80.42, 블루베리 80%주정 추출물은 82.80으로 정제수 추출물에 비해 항산화 활성이 뛰어남을 알 수 있었다(도 15).
| Sample | EDA |
| 정제수 | 80.42±0.93 |
| 80% 주정 | 82.80±1.03 |
(0.1% 아스코르브산 - 91.03%)
4. 블루베리의 최적 추출조건 확립
블루베리 정제수 추출물은 블루베리 80%주정 추출물에 비해 안토시아닌 함량과 항산화 활성이 낮은 결과가 나타났다.
| Sample | mg/100g | EDA |
| 정제수 | 75.30±1.06 | 80.42±0.93 |
| 80% 주정 | 78.80±10.03 | 82.80±1.03 |
위의 결과를 바탕으로 80%주정 추출방법이 우선시 되었으나, 유효성분 및 항산화 효과에 있어 큰 차이가 없고, 실질적인 제품 생산 방식 및 생산 원가 측면을 고려하여 정제수 추출법을 기본 추출방법으로 선정하였다. 제품 생산 시 주정을 사용하게 되면 주정 구입비가 원가 상승의 원인이 되며, 교반 추출 후 용매를 제거해야 하는 제 2 공정이 추가되어야 한다.
5. 지용성 비타민 A의 미세캡슐화
5-1. 지용성 비타민 A의 최적 완충제 선정
비타민 A와 완충제 최적 비율을 선정하기 위해 실험한 결과, 비타민A를 캡슐 내부로 인입시킨 후 안정적인 형태를 유지할 수 있게 해주는 소르비탄지방산에스테르(완충제)의 비율은 비타민A : 완충제 = 40 : 1 일 경우 최적의 형태를 갖출 수 있다(도 16).
| 소재 | 비율 |
| 비타민A | 40 |
| 소르비탄지방산에스테르 | 1 |
5-2. 지용성 비타민 A의 최적 코팅제 선발
미세캡슐 코팅제의 비율을 선정하였다.
| 구분 | 비율 |
| Agar : Vitamin A | 1 : 13 |
비타민A를 캡슐화 하기 위한 코팅물질로 한천(agar)을 적용하였으며, 한천과 비타민A의 비율을 1 : 13 으로 하였을 때 안정적인 캡슐의 형태를 나타냈다(도 17).
5-3. 지용성 비타민 A 캡슐의 사이즈
비타민A를 캡슐을 대안렌즈 눈금자(Konvison microscopr co., LTE, Korea)를 이용하여 캡슐 사이즈를 측정한 결과 최대 20 ㎛로 대부분 그 이하의 크기를 나타냈다(도 18).
| 구분 | 사이즈 |
| Vitamin A 캡슐 | 20 ㎛ 이하 |
5-4. 비타민 A의 캡슐화 수율 측정
캡슐 내 비타민A 포집 수율은 약 98%였다(도 19).
6. 블루베리 추출물과 미세캡슐 비타민 A의 혼합
블루베리추출물과 비타민 A 미세캡슐의 최적 배합비 및 블루베리 추출물 내 비타민 A 미세캡슐의 함유비중을 설정하였다.
| 구분 | 비율 |
| 블루베리추출물 : Vitamin A 캡슐 | 110 : 1 |
7. 혼합물의 생리활성 측정
7-1. 혼합물의 DPPH 라디칼 소거능
블루베리 추출물은 79.22, 블루베리 추출물 + 비타민A캡슐은 88.37로 블루베리 추출물과 비타민A 혼합 시 높은 항산화 활성을 나타냄을 알 수 있다(도 20).
| Sample | EDA |
| 블루베리추출물 | 79.22±1.08 |
| 블루베리추출물 + 비타민A 캡슐 | 88.37±4.61 |
7-2. SD 랫트를 이용한 효능평가
혈중 총 콜레스테롤
총 콜레스테롤 분석 결과 (1)일반사료식이군 61.81, (2)고지질식이+water 섭취군 89.85, (3)고지질식이+블루베리추출물 섭취군 87.28, (4)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군 87.59, (5)고지질식이+루테인캡슐 섭취군 88.36, (6)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군 88.81로 나타났다(도 21). 상기 루테인캡슐은 비타민A 및 루테인을 1:3 비율로 혼합한 다음, 이 혼합물을 소르비탄지방산에스테르와 40:1로 혼합하고, 이를 한천과 13:1로 혼합하여 제조한 것이다.
| 실험군 | Tc(㎎/dL) | 시료처리 | |
| 1 | N + W | 66.81±3.44 | 1,000㎕/rat/day |
| 2 | H + W | 89.85±8.10 | 1,000㎕/rat/day |
| 3 | H + B | 87.28±15.73 | 1,000㎕/rat/day |
| 4 | H + B + A | 87.59±8.97 | 1,000 + 1㎕/rat/day |
| 5 | H + B + L | 88.36±11.93 | 1,000 + 10㎕/rat/day |
| 6 | H + B + A + L | 88.81±9.07 | 1,000 + 1+ 10㎕/rat/day |
(N: 일반식이, H: 고지질식이, W: water, B: blueberry extract, A: vitamin A
L: lutein)
고지질식이만을 섭취한 군에 비해 다른 모든 군에 있어서 총 콜레스테롤 수치는 낮게 나타났으나 유의적인 차이는 없었다. 총 콜레스테롤 수치의 경우 (3)고지질식이+블루베리추출물 섭취군이 가장 낮게 나타났다. 블루베리추출물은 총 콜레스테롤을 감소시키는 효능이 가진 것으로 사료된다.
혈중 중성지질
중성지질 분석 결과, (1)일반사료식이군 124.03, (2)고지질식이+water 섭취군 176.47, (3)고지질식이+블루베리추출물 섭취군 125.54, (4)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군 125.24, (5)고지질식이+루테인캡슐 섭취군 149.84, (6)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군 110.59로 나타났다(도 22).
| 실험군 | TG(㎎/dL) | 시료처리 | |
| 1 | N + W | 124.03±9.37 | 1,000㎕/rat/day |
| 2 | H + W | 176.47±10.31 | 1,000㎕/rat/day |
| 3 | H + B | 125.54±11.02 | 1,000㎕/rat/day |
| 4 | H + B + A | 125.24±8.24 | 1,000 + 1㎕/rat/day |
| 5 | H + B + L | 149.34±5.34 | 1,000 + 10㎕/rat/day |
| 6 | H + B + A + L | 110.59±12.72 | 1,000 + 1+ 10㎕/rat/day |
(N: 일반식이, H: 고지질식이, W: water, B: blueberry extract, A: vitamin A L: lutein)
고지질식이만을 섭취한 군에 비해 다른 모든 군에 있어서 중성지질 수치는 현저하게 낮게 나타났다. 중성지질 수치의 경우 (5)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군이 가장 낮게 나타났다. 블루베리추출물과 비타민A캡슐 및 루테인캡슐의 복합물은 중성지질을 낮추는데 있어서 그 효과를 상승시키는 작용을 하는 것으로 사료된다.
혈중 고밀도지단백 콜레스테롤(HDL-c)
고밀도지단백 콜레스테롤 분석 결과, (1)일반사료식이군 34.09, (2)고지질식이+water 섭취군 39.09, (3)고지질식이+블루베리추출물 섭취군 38.28, (4)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군 39.13, (5)고지질식이+루테인캡슐 섭취군 40.19, (6)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군 39.55로 나타났다(도 23).
| 실험군 | HDL-c(㎎/dL) | 시료처리 | |
| 1 | N + W | 34.09±1.38 | 1,000㎕/rat/day |
| 2 | H + W | 39.09±3.42 | 1,000㎕/rat/day |
| 3 | H + B | 38.28±4.58 | 1,000㎕/rat/day |
| 4 | H + B + A | 39.13±1.91 | 1,000 + 1㎕/rat/day |
| 5 | H + B + L | 40.19±3.64 | 1,000 + 10㎕/rat/day |
| 6 | H + B + A + L | 39.55±2.87 | 1,000 + 1+ 10㎕/rat/day |
(N: 일반식이, H: 고지질식이, W: water, B: blueberry extract, A: vitamin A L: lutein)
고지질식이만을 섭취한 군에 비해 (5)고지질식이+블루베리추출물+루테인캡슐 섭취군, (6)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군에서 HDL-c의 수치가 소폭 상승했으나 유의적인 차이는 없었다. HDL-c의 경우 블루베리추출물, 비타민A캡슐, 루테인캡슐 등의 상승 효과는 나타나지 않는 것으로 사료된다.
혈중 저밀도지단백 콜레스테롤(LDL-c)
저밀도지단백 콜레스테롤 분석 결과, (1)일반사료식이군 9.91, (2)고지질식이+water 섭취군 23.30, (3)고지질식이+블루베리추출물 섭취군 21.47, (4)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군 20.89, (5)고지질식이+루테인캡슐 섭취군 19.10, (6)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군 20.43으로 나타났다(도 24).
| 실험군 | LDL-c(㎎/dL) | 시료처리 | |
| 1 | N + W | 9.91±1.78 | 1,000㎕/rat/day |
| 2 | H + W | 23.30±5.33 | 1,000㎕/rat/day |
| 3 | H + B | 21.47±5.15 | 1,000㎕/rat/day |
| 4 | H + B + A | 20.89±5.96 | 1,000 + 1㎕/rat/day |
| 5 | H + B + L | 19.10±2.48 | 1,000 + 10㎕/rat/day |
| 6 | H + B + A + L | 20.43±3.58 | 1,000 + 1+ 10㎕/rat/day |
(N: 일반식이, H: 고지질식이, W: water, B: blueberry extract, A: vitamin A, L: lutein)
고지질식이만을 섭취한 군에 비해 모든 군에서 LDL-c의 수치가 낮게 나타났으며, 특히 (5)고지질식이+블루베리추출물+루테인캡슐 섭취군에서 LDL-c의 수치가 가장 낮게 나타났다. LDL-c의 경우 불루베리추출물과 루테인캡슐의 결합을 통해 억제 효능이 극대화 됨을 알 수 있다.
5. PT(prothrombin Time)
외인계 응고기작 분석을 통해 각각의 응고시간을 측정한 결과, (1)일반사료식이군 9.12, (2)고지질식이+water 섭취군 8.55, (3)고지질식이+블루베리추출물 섭취군 8.88, (4)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군 8.88, (5)고지질식이+루테인캡슐 섭취군 8.64, (6)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군 8.04으로 나타났다(도 25).
| 실험군 | PT(sec) | 시료처리 | |
| 1 | N + W | 9.12±0.54 | 1,000㎕/rat/day |
| 2 | H + W | 8.55±0.63 | 1,000㎕/rat/day |
| 3 | H + B | 8.88±0.67 | 1,000㎕/rat/day |
| 4 | H + B + A | 8.88±0.80 | 1,000 + 1㎕/rat/day |
| 5 | H + B + L | 8.64±0.23 | 1,000 + 10㎕/rat/day |
| 6 | H + B + A + L | 8.04±0.36 | 1,000 + 1+ 10㎕/rat/day |
(N: 일반식이, H: 고지질식이, W: water, B: blueberry extract, A: vitamin A, L: lutein)
고지질식이만을 섭취한 군에 비해 모든 군에서 외인계 기작에 따른 혈액 응고에 걸리는 시간에 대한 유의적인 차이는 없었다. 단, (3)블루베리추출물 섭취군과 (4)블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군에서 외인계 응고 기작에 따른 혈액 응고 시간을 늦출 수 있는 가능성을 미미하게나마 발견하였다.
6. aPTT(activated Partial Thromboplastin Time)
내인계 응고기작 분석을 통해 각각의 응고시간을 측정한 결과, (1)일반사료식이군 19.10, (2)고지질식이+water 섭취군 20.66, (3)고지질식이+블루베리추출물 섭취군 18.88, (4)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군 20.42, (5)고지질식이+루테인캡슐 섭취군 18.64, (6)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군 18.24으로 나타났다(도 26).
| 실험군 | aPTT(sec) | 시료처리 | |
| 1 | N + W | 19.10±0.47 | 1,000㎕/rat/day |
| 2 | H + W | 20.66±2.65 | 1,000㎕/rat/day |
| 3 | H + B | 18.88±0.72 | 1,000㎕/rat/day |
| 4 | H + B + A | 20.42±2.26 | 1,000 + 1㎕/rat/day |
| 5 | H + B + L | 18.64±0.53 | 1,000 + 10㎕/rat/day |
| 6 | H + B + A + L | 18.24±0.72 | 1,000 + 1+ 10㎕/rat/day |
(N: 일반식이, H: 고지질식이, W: water, B: blueberry extract, A: vitamin A, L: lutein)
고지질식이만을 섭취한 군에 비해 모든 군에서 외인계 기작에 따른 혈액 응고에 걸리는 시간에 대한 유의적인 차이가 없거나 오히려 응고시간을 더 앞당겨 내인계관련 기작에는 효과가 없는 것으로 사료된다.
7. 글루타치온(Glutathione)
글루타치온 함량 분석을 통해 각각의 활성산소제거 효능을 평가한 결과, (1)일반사료식이군 143.96, (2)고지질식이+water 섭취군 106.59, (3)고지질식이+블루베리추출물 섭취군 121.44, (4)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군 123.66, (5)고지질식이+루테인캡슐 섭취군 114.49, (6)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군 125.87으로 나타났다(도 27).
| 실험군 | 글루타치온 (/㎖) |
시료처리 | |
| 1 | N + W | 143.96±22.78 | 1,000㎕/rat/day |
| 2 | H + W | 106.59±19.74 | 1,000㎕/rat/day |
| 3 | H + B | 121.44±11.30 | 1,000㎕/rat/day |
| 4 | H + B + A | 123.66±16.73 | 1,000 + 1㎕/rat/day |
| 5 | H + B + L | 114.49±9.36 | 1,000 + 10㎕/rat/day |
| 6 | H + B + A + L | 125.87±26.06 | 1,000 + 1+ 10㎕/rat/day |
(N: 일반식이, H: 고지질식이, W: water, B: blueberry extract, A: vitamin A, L: lutein)
고지질식이만을 섭취한 군에 비해 모든 군에서 활성산소제거 효능이 높게 나타났다. (3)블루베리추출물 섭취군, (4)블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군, (6)블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군에서 유의적인 차이가 나타났으며 활성산소 제거 효능이 매우 뛰어난 것을 알 수 있었다. 특히 블루베리추출물, 비타민A캡슐, 루테인캡슐의 혼합물에서 가장 뛰어난 활성산소 제거 효능이 나타났으며, 그에 반해 루테인캡슐만을 처리한 군에서는 활성산소 제거 효능이 매우 낮게 나타났음을 알 수 있다. 블루베리추출물, 비타민A캡슐, 루테인캡슐 복합물은 상호작용을 통해 활성산소 제거 효능을 상승시킬 수 있다.
8. 미엘로퍼록시다아제(Myeloperoxidase)
미엘로퍼록시다아제 함량 분석을 통해 각각의 염증반응 정도를 평가한 결과, (1)일반사료식이군 7.53, (2)고지질식이+water 섭취군 10.04, (3)고지질식이+블루베리추출물 섭취군 6.47, (4)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군 6.77, (5)고지질식이+루테인캡슐 섭취군 7.42, (6)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군 6.65로 나타났다(도 28).
| 실험군 | 미엘로퍼록시다아제(ng/㎖) | 시료처리 | |
| 1 | N + W | 7.53±0.82 | 1,000㎕/rat/day |
| 2 | H + W | 10.04±1.15 | 1,000㎕/rat/day |
| 3 | H + B | 6.47±1.87 | 1,000㎕/rat/day |
| 4 | H + B + A | 6.77±3.80 | 1,000 + 1㎕/rat/day |
| 5 | H + B + L | 7.42±0.64 | 1,000 + 10㎕/rat/day |
| 6 | H + B + A + L | 6.65±0.65 | 1,000 + 1+ 10㎕/rat/day |
(N: 일반식이, H: 고지질식이, W: water, B: blueberry extract, A: vitamin A, L: lutein)
고지질식이만을 섭취한 군에 비해 모든 군에서 염증반응이 낮게 나타났다. (3)블루베리추출물 섭취군, (4)블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군, (6)블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군에서 유의적인 차이가 나타났으며 염증을 억제하는 효능이 매우 뛰어난 것을 알 수 있었다. 항산화 효능의 지표라고 할 수 있는 염증 반응의 정도를 분석한 결과 블루베리, 비타민A캡슐, 루테인캡슐은 상호작용을 통해 체내에서 염증 발생정도를 낮춰주는데 매우 뛰어난 효과를 지닌 것으로 판단되며, 이에 반해 루테인캡슐만을 단독으로 사용할 경우에는 그 효과가 반감되는 것을 알 수 있다.
9. 프로스타글란딘 E2(Prostaglandin E2)
프로스타글란딘 E2 함량 분석을 통해 각각의 염증반응 정도를 평가한 결과 (1)일반사료식이군 216.07, (2)고지질식이+water 섭취군 238.86, (3)고지질식이+블루베리추출물 섭취군 237.02, (4)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군 218.12, (5)고지질식이+루테인캡슐 섭취군 232.60, (6)고지질식이+블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군 215.53으로 나타났다(도 29).
| 실험군 | 프로스타글란딘 E2 (pg/㎖) |
시료처리 | |
| 1 | N + W | 216.07±15.12 | 1,000㎕/rat/day |
| 2 | H + W | 238.86±7.35 | 1,000㎕/rat/day |
| 3 | H + B | 237.02±9.99 | 1,000㎕/rat/day |
| 4 | H + B + A | 218.12±21.36 | 1,000 + 1㎕/rat/day |
| 5 | H + B + L | 232.60±12.76 | 1,000 + 10㎕/rat/day |
| 6 | H + B + A + L | 215.53±12.45 | 1,000 + 1+ 10㎕/rat/day |
(N: 일반식이, H: 고지질식이, W: water, B: blueberry extract, A: vitamin A, L: lutein)
고지질식이만을 섭취한 군에 비해 모든 군에서 염증반응이 낮은 수치를 나타냈다. 특히 (4)블루베리추출물+비타민A캡슐 섭취군, (6)블루베리추출물+비타민A캡슐+루테인캡슐 섭취군에서 유의적인 차이가 나타났으며 염증을 억제하는 효능이 매우 뛰어난 것을 알 수 있었다. 항산화 효능의 지표라고 할 수 있는 염증 반응의 정도를 분석한 결과 블루베리, 비타민A캡슐, 루테인캡슐은 상호작용을 통해 체내에서 염증 발생정도를 낮춰주는데 매우 뛰어난 효과를 지닌 것으로 판단되며, 이에 반해 블루베리+루테인캡슐 또는 블루베리만을 사용할 경우에는 그 효과가 반감되는 것을 알 수 있다.
종합분석
| 효능평가지표 | 상호작용 | |||
| 블루베리추출물 | 블루베리추출물비타민A캡슐 | 블루베리추출물루테인캡슐 | 블루베리추출물비타민A캡슐 루테인캡슐 |
|
| Tc | + | + | - | - |
| TG | +++ | +++ | ++ | ++++ |
| HDL-c | - | - | + | - |
| LCL-c | ++ | ++++ | ++++ | +++ |
| PT | - | + | + | - |
| aPTT | - | - | - | - |
| 활성산소제거능 | ++ | +++ | + | ++++ |
| 염증억제능Ⅰ | ++++ | +++ | ++ | +++ |
| 염증억제능Ⅱ | + | ++++ | + | ++++ |
| 합계(총점36) | 13 | 19 | 12 | 18 |
10. 블루베리, 비타민A 캡슐로 구성된 혼합물의 안정성 검증
블루베리추출물과 비타민A캡슐로 구성된 혼합물의 안정성 검증하고자 혼합물(블루베리추출물과 비타민A캡슐)을 180일간 실온 보관 후 확인한 결과, 안정적으로 유지되고 있음을 확인하였다(도 30, 31).
실시예 3: 아사이베리 추출물의 미세캡슐화
1. 원료준비
실험용 수용성 아사이베리((주)네스코), 지용성 비타민E(DSM NUTRITIONAL PRODUCTS LTD, 스위스), 식용한천(명신한천), 젤라틴((주)젤텍), 지방산에스테르(ILSHINWELLS)를 준비한다.
2. 미세캡슐 용액 준비
지용성 비타민E와 식용 한천, 젤라틴, 지방산 에스테르를 표 30에 기재된 비율에 맞게 균일하게 혼합하였다. 비타민 A와 지방산에스테르(완충제)의 비율은 비타민E : 완충제 = 40 : 1 일 경우 최적의 형태를 갖출 수 있다.
| 구분 | 조성 |
| 비타민E 오일 | 30g |
| 지방산에스테르 | (오일+코팅제의) 0.5% (0.75g) |
| 코팅물질 | 총 (120 g) 한천 1.5% (1.8g) 젤라틴 0.5% (0.6g) 증류수 (117.6g) |
3. 미세캡슐화
균질화된 캡슐 용액을 표 31의 조건으로 분사하였다. 또한, 미세캡슐 제작에 적합한 용액을 선정하기 위해 정제수로 실험을 수행하고, 정제수를 미세캡슐 제작에 적합한 용액으로 최종 선정하였다.
| 구분 | 조성 |
| 분사 압력 | 10psi |
| 분사 노즐 | 방사형 |
| 분사 시간 | 1min |
| 분사 용량 | 200mL |
4. 아사이베리와 미세캡슐
아사이베리와 비타민E+코팅물질을 24 : 1 의 조건으로 미세캡슐화하였다.
5. 안정성 테스트
아사이베리와 비타민E 미세캡슐의 열 안정성을 시험하기 위해 85℃에서 30분간 정치시켰고, 그 결과 아세이베리와 비타민E 미세캡슐은 높은 안정성을 나타냈다.
6. 시제품 원료 준비
시제품용(대량생산) 아사이베리 혼합 농축액을 준비하였다.
7. 원료 혼합
균반기를 이용하여 아사이베리 혼합 농축액과 비타민E 미세캡슐을 65℃에서 혼합하였다.
8. 살균 및 제품포장
혼합 용액을 85±3℃, 30분의 조건으로 살균하고 제품을 자동포장기에서 포장하였다.
9. 제품의 특성 및 효과
아사이베리는 항산화 제품군에서 특히 부각되고 있어 상품성이 매우 뛰어나다. 과거에는 항산화 관련 제품을 이용하고자 할 때 수용성 과채즙과 지용성 비타민을 각각 따로 섭취해야하는 불편함이 있었지만 본 제품은 위의 두 가지를 동시에 포함하고 있어 소비자 들이 가장 중요시 하는 섭취의 용이성을 충족시켰다. 또한 지용성 물질이 수용성 물질과 직접 접촉함으로 해서 발생할 수 있는 성상의 변형, 기능의 손실을 원천적으로 보완하였으며, 미세캡슐소재로 화학물질을 천연물질인 한천으로 대체하였다.
한편, 미세캡슐화 기술을 통해 수용성 물질과 지용성 물질의 결합으로 수용성 물질에 용해되지 않는 성질의 물질을 안정적으로 혼합하였다. 미세캡슐 공정을 통해 유화제를 최소화(80-97%이상 저감)하여 지용성 비타민E를 수용성 베리 추출물에 혼합하였으며, 지용성 물질의 이취를 최소화 하여 관능성을 개선함으로 해서 이취 제거용 첨가제의 사용을 최소화 하였다. 또한, 마이크로 단위의 사이즈인 캡슐을 제품에 적용하여 캡슐에 대한 이물감을 최소화 하여 섭취를 용이하게 하였고(100㎛ → 10㎛ 이하), 수용성 물질과 지용성 물질의 결합을 통한 시너지 효과를 얻을 수 있었다(항산화 시너지 효과: 수용성 아사이베리 + 지용성 비타민E)(도 32).
상기 방법에 의해 제조된 제품은 아사이베리와 비타민E의 결합을 통해 다양한 기능의 시너지 효과를 나타낼 수 있는 제품으로 소비자들의 구매 욕구를 충족시켜 줄 수 있다. 과채즙 음료를 통해 건강을 유지하고자 하는 소비 트렌드의 확산과 피부건강을 중요시 하는 젊은 층에게도 어필할 수 있는 제품이다. 국내외 적으로 피부건강을 위해 사용되는 제품은 대부분 외용제에 국한되어 있으나 점차적으로 식품을 섭취하는 방향으로 전환되고 있는 시점에서 본 제품은 부작용이 없고 간편하게 섭취가 가능한 기능성 식품으로 자리매김 할 수 있는 제품이라고 할 수 있다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (8)
- 다음 단계를 포함하는 지용성 물질의 미세캡슐화 방법으로서 상기 방법에 의해 제조된 미세캡슐은 우수한 유화안정성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법:
(a) 생리활성을 갖는 지용성 물질로서 오메가-3와 지방산 에스테르를 혼합하여 캡슐용액을 제조하는 단계;
(b) 한천 및 젤라틴을 혼합하여 제조한 코팅용액을 상기 캡슐용액에 첨가하여 균질화하는 단계; 및
(c) 상기 캡슐용액 및 코팅용액의 균질화물을 수용성 분산액에 분무하여 미세캡슐을 제조하는 단계.
- 다음 단계를 포함하는 미세캡슐화된 지용성 물질을 포함하는 기능성 음료의 제조방법:
(a) 생리활성을 갖는 지용성 물질로서 오메가-3와 지방산 에스테르를 혼합하여 캡슐용액을 제조하는 단계;
(b) 한천 및 젤라틴을 혼합하여 제조한 코팅용액을 상기 캡슐용액에 첨가하여 균질화하는 단계; 및
(c) 상기 캡슐용액 및 코팅용액의 균질화물을 과채추출물에 분사하는 단계.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 미세캡슐은 1-50 μm의 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항의 방법에 의해 제조된 미세캡슐.
- 제 2 항의 방법에 의해 제조된 기능성 음료.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140105162A KR101688980B1 (ko) | 2013-08-13 | 2014-08-13 | 지용성 물질의 미세캡슐화 방법 및 미세캡슐화된 지용성 물질을 이용한 기능성 음료의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101688980B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101634320B1 (ko) | 2015-10-22 | 2016-06-28 | 한방약초힐링 농업회사법인주식회사 | 식물성 오메가-3 함유 기능성 미세분말을 이용한 음료 제조방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100758664B1 (ko) * | 2006-08-16 | 2007-09-13 | (주)케비젠 | 불포화지방산 함유 마이크로캡슐의 제조방법, 이 방법에의해 제조된 마이크로캡슐 및 이를 포함하는 제품 |
| US20110064778A1 (en) | 2003-12-18 | 2011-03-17 | Martha Moser | Continuous multi-microencapsulation process for improving the stability and storage life of biologically active ingredients |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0765066B2 (ja) * | 1992-05-28 | 1995-07-12 | 工業技術院長 | 紅藻フダラクを原料としたエイコサペンタエン酸含有物質の製造方法 |
| KR20000038444A (ko) * | 1998-12-07 | 2000-07-05 | 장판식 | 다당류로 미세캡슐화된 ω3계 고도 불포화지방산이 첨가된김치 및 그 제조방법 |
-
2014
- 2014-08-13 KR KR1020140105162A patent/KR101688980B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110064778A1 (en) | 2003-12-18 | 2011-03-17 | Martha Moser | Continuous multi-microencapsulation process for improving the stability and storage life of biologically active ingredients |
| KR100758664B1 (ko) * | 2006-08-16 | 2007-09-13 | (주)케비젠 | 불포화지방산 함유 마이크로캡슐의 제조방법, 이 방법에의해 제조된 마이크로캡슐 및 이를 포함하는 제품 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20150020513A (ko) | 2015-02-26 |
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