KR20070014685A

KR20070014685A - 난황, 난백 및 대두단백을 이용한 마이크로캡슐 및 그의제조방법

Info

Publication number: KR20070014685A
Application number: KR1020050069523A
Authority: KR
Inventors: 김현성; 이희태
Original assignee: 서울향료(주)
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2007-02-01
Also published as: KR100708810B1

Abstract

본 발명은 난황, 난백 및 대두단백을 이용한 마이크로캡슐 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핵심물질; 상기 핵심 물질 외부에 형성된 난황 또는 난백을 함유하는 1차 피막; 상기 1차 피막 외부에 형성된 대두 단백을 함유하는 2차 피막; 및 상기 2차 피막 외부에 형성된 난황을 함유하는 3차 피막으로 이루어진, 열안정성 및 수분산성이 우수한 마이크로캡슐에 관한 것이다.

본 발명의 마이크로캡슐은 열에 안정하고 수분산성이 우수하며, 식품에 첨가물 형태로 적용하는 경우 마이크로캡슐 자체로 영양분을 공급할 수 있는 마이크로캡슐을 제공하는 장점이 있다.

대두단백, 난황, 난백, 마이크로캡슐.

Description

난황, 난백 및 대두단백을 이용한 마이크로캡슐 및 그의 제조방법{MICROCAPSULE COMPRISING YORK, ALBUMEN, AND SOYBEAN PROTEIN AND METHOD FOR MAKING THE MICROCAPSULE}

도 1은 본 발명에 의하여 제조된 마이크로캡슐의 외벽물질 구성을 나타낸 것이다.

도 2는 실시예 3에서 얻어진 마이크로캡슐의 10,000배 확대된 SEM 사진이다.

[산업상 이용분야]

본 발명은 난황, 난백 및 대두단백을 이용한 마이크로캡슐 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열에 안정하고 수분산성이 우수하며, 식품에 첨가물 형태로 적용하는 경우 마이크로캡슐 자체로 영양분을 공급할 수 있는 마이크로캡슐 및 이의 제조방법에 대한 것이다.

[종래기술]

캡슐화(Encapsulation)는 고체, 액체, 기체상으로 이루어진 핵심물질의 외부를 피막이나 코팅 형성능이 있는 물질로 밀폐시키는 기술로, 핵심물질을 안정화시 키고 그의 효능을 장시간 유지시켜야 하거나, 고유의 독성이나 냄새, 맛 등을 차폐시키고자 할 때 혹은 특정 조건하에서만 응답하도록 방출 속도의 조절이 필요할 때 이용된다.

캡슐은 입자의 크기에 따라 마크로캡슐(Macro-capsule)과 마이크로캡슐(Micro-capsule)로 나뉘어 지는데, 마크로캡슐은 5mm 이상의 크기를 말하며, 마이크로캡슐의 경우는 수 ㎛에서 수 ㎜에 이른다. 캡슐의 형상은 내용물의 외형에 따라 변하지만 일반적으로는 구형을 나타낸다. 또한 캡슐 내부에 봉입되는 물질을 핵심물질(Core, Payload, Active, Internal phase, Fill) 이라 부르며, 상기 핵심물질의 외부를 코팅하는 물질을 피복물질(Wall, Carrier, Membrane, Shell, Coating)이라 부른다.

캡슐은 감압, 감열 기록재료에서 시작하여 의약품, 농약, 식품, 향장, 섬유 등의 다양한 분야에까지 제품의 기능성을 극대화 시키고, 부가 가치를 향상시키는데 이바지하고 있다. 또한 근래에는 웰빙(Well-Being)과 같은 자연 친화적인 생활 습관의 변화와 함께 BT(Bio-Technology), NT(Nano-Technoly) 산업의 중요도가 증대되고 있어 향후 그 응용 범위는 더욱더 넓어질 것으로 기대 되고 있다.

일반적으로 캡슐화 제조 기술은 물리화학적, 기계물리적, 화학적 방법으로 구분할 수 있으며, 주로 공업 분야에서는 열경화성 성질을 가진 다양한 피복물질을 이용한 화학적 방법으로 캡슐을 제조하고 있으나 식품이나 의약품 분야에서는 피복물질 및 용매에 대한 제약을 가지고 있어 주로 물리적인 방법을 이용해 캡슐을 제조하고 있다.

그러나 물리화학적이나 기계물리적인 방법은 고가의 장비가 소요되고 제조된 캡슐의 입자가 비교적 크며, 함유량이 낮아 생산성이 저하됨으로 고가 제품인 의약품이나 일부 특수한 제품에만 한정 사용되고 있다. 이를 보완하기 위해 화학적 방법을 이용해 마이크로 캡슐을 제조하고자 연구되고 있으나 까다로운 원료 선정과 안정성에 관한 규제로 그 실효성을 거두지 못하고 있다

최근까지 식품이나 의약품 분야에서는 물리적인 방법을 이용한 캡슐 제조에 피복물질로서 단백질을 이용해 캡슐을 제조하고 있는데 대표적인 것이 젤라틴이다. 젤라틴은 동물성 단백질로서 체온(36 ~ 37℃) 부근의 온도에서 열 가역적 겔을 형성하는 특성을 가지고 있다. 또한 단백질은 자연적으로 존재하는 대표적인 천연 유화제로서 유화과정에서 물과 기름의 계면장력을 낮추어 에멀젼(Emulsion) 형성을 용이하게 하고, 분산 입자의 표면에 피막을 형성하거나 표면 전하에 의한 전기적 반발력을 제공하여, 분산입자의 응집을 억제함으로써, 일단 형성된 에멀젼을 안정화시키는 작용을 하기 때문에, 검(Gum) 등과 함께 정전기적 인력을 이용해 화학적 방법으로 캡슐화하는 기술이 알려져 있다.

그러나 단백질은 열에 약하여 살균 과정에서 변성되거나 그 기능성이 소실될 뿐만 아니라, 상호간의 회합(aggregation)에 의하여 상분리가 발생하여 식품의 안정성을 감소시키는 등, 그 이용에 제한이 따르는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 열에 안정하고 수분산성이 우수하며 대두단백, 난황 및 난백의 단백질 유효성분을 공급할 수 있는 마이크로캡슐을 제공하는 기술을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 핵심물질; 상기 핵심 물질 외부에 형성된 난황 또는 난백을 함유하는 1차 피막; 상기 1차 피막 외부에 형성된 대두 단백을 함유하는 2차 피막; 및 상기 2차 피막 외부에 형성된 난황을 함유하는 3차 피막으로 이루어진 다층구조의 열안정성 및 수분산성이 우수한 마이크로캡슐을 제공한다.

또한 본 발명은 핵심 물질로서 지용성 식용 물질 30 중량부, 10 내지 50 중량%로 희석된 난황 희석액 또는 난백 5 내지 30 중량부 및 다당류 1 내지 10 중량부를 3,000 내지 10,000 rpm으로 유화시켜 상기 핵심 물질외부에 1차 피막이 형성된 입자를 제조하고, 상기 단계에서 제조된 입자에 대두 단백 10 내지 40 중량부와 단당류 1 내지 10 중량부 및 응고제로서 10 중량%로 희석된 금속무기염 1 내지 10 중량부를 사용하여 응고시킨 것을 첨가하고, 3,000 내지 10,000 rpm으로 유화시켜 1차 피막 외부에 2차 피막이 형성된 입자를 제조하고, 상기 단계에서 제조된 입자에 10 내지 50 중량%로 희석된 난황 희석액 20 내지 30 중량부를 첨가하고 3,000 내지 10,000 rpm으로 유화시켜 2차 피막 외부에 3차 피막을 형성한 후, 얻어진 산물을 50 내지 80℃에서 10분 내지 3시간동안 처리하여 1차 피막, 3차 피막을 열경화시키는 단계를 포함하는 마이크로캡슐의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

웰빙(Well-Being) 시대의 도래와 함께 식품분야에서도 건강 기능식품 및 천 연물에서 추출한 물질이 주로 상품화 되고 이들이 각광을 받고 있다. 그러나 이들의 대부분은 다이어트용이나 질병 예방차원의 물질로서 인체에 유해한 활성 산소를 낮추고, 인체에 축적되지 않는 비수용성 물질로, 예를 들어, 토코페롤(비타민 E)를 비롯하여 어유에서 추출한 오메가-3(ω-3), 식물에서 추출한 공액리놀렌산(Conjugated Linolein acid) 등과 같은 지방산으로 되어 있어, 이들이 가지고 있는 기능적 장점을 유지하면서 직접 섭취가 불편한 단점이 있다. 또한 향미를 돋우기 위하여 첨가한 가열조리 제품에서 그 향미를 유지하기도 곤란하였다.

따라서 이러한 기능성 물질을 핵심물질로 하는 마이크로캡슐을 제조함으로써 식품 첨가제의 산화방지 및 보존성의 향상, 변화되기 쉬운 식품 소재의 안정화, 불필요한 냄새 및 맛의 차단, 액상 식품의 고형화, 식품소재의 방출속도 조절, 제조공정의 개선 및 물성 향상 등을 기대할 수 있다.

상기 마이크로캡슐의 피복물질로 사용할 수 있는 물질은 탄수화물, 셀룰로오스, 검, 지질, 단백질 등이 있다.

상기 탄수화물의 예로는 녹말, 말토덱스트린, 콘 시럽, 덱스트란, 수크로오스, 사이클로덱스트린 등이 있고, 셀룰로오스의 예로는 카르복시 메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트-프탈레이트, 셀룰로오스 아세테이트-부틸레이트-프탈레이트 등이 있으며, 상기 검의 예로는 검 아카시아, 한천, 소디움 알기네이트, 카라기난 등이 있고, 상기 지질의 예로는 왁스, 파라핀, 비스왁스, 트리스티아릭산, 디글리세라이드, 모노글리세라이드, 오일, 지방, 고체 오일 등이 있으며, 상기 단백질의 예로는 글루텐, 카제인, 젤라틴, 알부민, 헤모글로빈, 펩타이드 등이 있다.

본 발명은 피복물질로 단백질 중 난백, 난황 및 대두단백을 사용한다. 난백(White Egg)과 난황(Yellow Egg)는 식품 원료 중 계란에서 얻어지는 것으로, 일반적으로 계란은 난각(껍질), 난백(흰자), 및 난황(노른자)로 구성되어 있으며, 그 구성비는 난각 10%, 난백 60%, 및 난황 30%로 되어 있고, 수분의 함량이 난백은 88%, 난황은 50% 내외로 포함되어 있어 실제로는 난황이 계란에 훨씬 많이 함유되어 있다. 또한 난황은 지방질이 그 중 60%를 차지하며, 이중에서 레시틴(Lecithin)을 많이 함유하고 있어 우리 몸에 꼭 필요한 필수지방산의 공급 뿐만 아니라, 혈관의 이완 수축을 돕는 아라키톤산(arachidonic acid) 및 노화를 막는 리놀레산(Linoleic acid) 등이 많이 들어 있으며, 두뇌발달에 좋은 DHA(Docosahexaenoic acid)나 EPA(Eicosapentaenoic acid)와 같은 프로스타글란딘(Prostaglandin)이라는 호르몬을 만들어 신진대사작용에 중요한 역할을 한다. 이외에도 난황에 들어있는 레시틴은 따로 분리하여 건강식품용으로 이용하기도 하며, 콩에 함유된 레시틴에 비하여 비싸지만 인체에는 더욱 잘 부합되어 신경기능의 개선과 혈중 콜레스테롤치의 상승 억제 그리고 비타민 E의 항산화작용과 함께 지방을 잘게 쪼개는 유화작용으로 지방질의 소화 흡수를 도와주는 역할을 하는 매우 중요한 성분이다.

또한 난백에는 생리조절기능을 나타내는 것들이 다수로 리소자임(Lysozyme) 과 같은 효소는 식품에 오염된 균을 억제하는 작용을 하며, 경구치료약으로 이용되거나 생체 면역기능을 강화하는 치료제에도 이용된다. 또한 난백 구성성분 중 오 보트란스페린(Ovotransferrin)이라는 단백질은 미생물의 영양원이 되는 철이나 구리 성분을 강력하게 봉쇄하여 미생물을 자랄 수 없게 한다.

대두 단백은 콩에서 추출한 것으로 콩은 야생의 들콩(덩굴콩)으로부터 재배작물로 발달한 것으로, 중국에서는 5곡의 하나로 4000년 전부터 재배되었으며, 국내에는 삼국시대 초기부터 재배되었다. 종자는 품종에 따라 구형, 편구형 등이 있으며, 크기는 매우 다양하고 종피의 빛깔은 황색, 다색, 흑색 및 얼룩색 등이 있으며, 자실의 형태나 빛깔에서 보면 대부분 황색이고 둥근 형태나 푸른콩, 검정콩, 쥐눈이콩, 갈색콩 등으로 매우 다양하다.

콩에는 계란과 우유에 버금가는 우수한 양질의 단백질이 33%나 차지하며, 리놀렌산이나 레시틴과 같은 지질(lipid)도 21%나 함유되어 있어, 예전부터 우리 민족의 식생활에서 중요한 단백질 공급원이 되어 왔다. 그 중에서도 특히 대두(Soybeans)는 콩자반 혹은 두부나 비지 같은 형태의 음식이나, 양념인 된장, 청국장, 간장 등의 발효음식으로 섭취해왔다. 최근 서양에서도 대두의 효능에 대해 주목함에 따라 대두 단백질에 질병예방 및 회복, 생체조절 및 노화억제의 생리 기능이 있는 것으로 밝혀져 이목이 집중되고 있다. 한편 대두 단백은 동물성 단백질인 난황, 난백에 비하여 식물성 단백질로 열에 응고하지 않으나 금속염에 의하여 응고하는 성질을 가지고 있다.

본 발명의 마이크로캡슐은 난황 또는 난백을 포함하는 1차 피복물질로부터 형성된 1차 피막, 대두 단백을 포함하는 2차 피복 물질로부터 형성된 2차 피막 및 난황을 포함하는 3차 피복 물질로부터 형성된 3차 피막의 3 개의 피막을 포함하여 구성된다. 상기 3개의 피막을 포함하는 마이크로캡슐은 다당류의 환원성 말단과 난백 또는 난황 단백질의 -NH₂ 사이의 공유결합, 즉 아미노-카르보닐 반응을 이용하여 핵심물질에 유화안정성을 공급하는 1차 피막 및 열에 의하여가 아닌 금속이온에 의하여 응고되는 대두 단백을 이용한 2차 피막을 포함함으로써 외벽을 강화시킨다. 또한, 최외곽에 유화분산성을 가지는 난황을 구성성분으로 하는 3차 피막을 가지므로서 핵심물질이 보유하고 있는 독특한 기능성과 난백,난황 및 대두단백의 유효성분을 공급할 수 있는 특징을 갖는다. 따라서, 본 발명의 마이크로캡슐은 열안정성 및 수분산성이 우수하다.

상기 마이크로캡슐은 핵심물질로 지용성 물질을 사용할 수 있다. 상기 핵심물질은 포도씨유, 자당에스테르, 포화지방산오일, 소르비탄 지방산 에스테르, 향오일, 토코페롤 등으로 이루어지는 군으로부터 1종이상 선택된 지용성 물질을 사용할 수 있다.

난백 또는 난황을 이용한 마이크로캡슐의 1차 피막은 증류수를 이용하여 10 내지 50 중량%로 희석된 난황 희석액 또는 난백 5 내지 30 중량부 및 다당류 1 내지 10 중량부를 함유하는 혼합액을 유화시킨 후 열처리하여 형성된다. 난황 희석액 또는 난백이 30 중량부를 초과하는 경우는 유화력은 우수하나 난황사용시 담색이 나타나 외관이 좋지 않았으며, 난백의 경우는 점도가 높아지고 거품이 많이 발생하여 유화력이 저하되는 염려가 있고, 5 중량부 미만인 경우에는 유화안정성이 저하되는 염려가 있다. 또한 다당류의 함량이 10 중량부를 초과하는 경우는 유화 력이 저하되어 핵심물질과의 층분리가 일어나는 염려가 있고, 1 중량부 미만인 경우는 캡슐 형성 후 피막이 약해서 핵심물질이 누출되는 염려가 있다.

상기 다당류는 아미노-카르보닐 반응을 위하여 사용되는 것으로 이의 예로는 덱스트린, 가용성 전분, 알긴산 나트륨, 카라키난, 갈락토만난 등이 있다.

또한 상기 2차 피막은 대두 단백 10 내지 40 중량부와 단당류 1 내지 10 중량부와 증류수를 이용하여 10 중량%로 희석된 금속무기염 1 내지 10 중량부를 사용하여 유화시키고 응고시켜 형성된다. 상기 2차 피막 형성시 사용되는 단당류는 맥아당, 자당, 이소말토올리고당, 젖당 등이 있고, 이들은 대두단백의 피막 형성에 대하여 수소결합력을 향상시키는 작용을 한다. 또한 대두단백의 응고제에는 식품 공정상의 CaCl₂, CaSO₄, MgCl₂, AlCl₃, 젖산칼슘 등의 금속무기염이 있다. 상기 금속무기염은 증류수를 이용하여 10 중량%로 희석하여 1 내지 10 중량부로 사용하는 것이 대두단백을 응고시킴으로써 2차 피막을 형성하는데 가장 효과적이다. 이 경우 CaSO₄의 경우만 0.1중량% 로 희석하여 사용한다. CaSO₄는 용해도가 낮아 희석비가 낮게 된다. 대두단백의 함량이 10 중량부 미만인 경우는 최종 캡슐의 피막이 약화되는 염려가 있고, 40 중량부 이상인 경우는 캡슐 입자가 커지고 오일이 누출되는 염려가 있다. 또한 단당류의 함량이 1 중량부 미만인 경우는 수분산성이 저하되는 염려가 있고, 10 중량부 초과인 경우에는 유화액의 점성이 증가되어 캡슐 형성이 어려워 지는 염려가 있다. 본 발명의 마이크로캡슐은 최외곽에 유화안정성을 부여하기 위하여 10 내지 50 중량%로 희석된 난황 희석액 20 내지 30 중량부를 유화시키고 열처리하여 3차 피막을 형성시킨다. 난황 희석액의 함량이 20 중량부 미만인 경우는 수분산성이 저하되는 염려가 있고, 30 중량부가 초과되는 경우에는 캡슐 외관이 손상되는 염려가 있다.

식품 분야에 있어서 마이크로캡슐의 제조방법에는 화학적, 물리화학적, 기계물리적인 방법이 있다. 상기 화학적 방법에는 계면중합법(Interfacial polymerization), 인시튜 중합법(In-situ), 액중경화피복법(Orifice)이 있고, 상기 물리화학적 방법에는 상분리법(Coacervation), 액중 건조법(Interfacial Precipitation), 용해분산 냉각법, 내포물 교환법, 분상법 등이 있으며, 기계물리적인 방법에는 Pan Coating 법, 기중 현탁법(Wuruster법), Spray-drying법, 진공증착 피복법, 정전적 합체법 등이 알려져 있다.

그러나 식품에 있어서 캡슐화 기술은 다른 공업 분야에 비하여 피복물질이나 용매에 대한 식품첨가물 공전상의 제약이 있어 수용액상에서 소량의 경화제를 이용, 마이크로 단위의 캡슐을 액상으로 대량 제조하는 화학적 방법보다는 단순 열에 의하여 응고시켜 용매에 경화하는 물리화학적 방법이나 기계물리적인 방법을 이용하게 되어, 고가의 장비가 사용되며, 핵심물질보다 불필요하게 피복물질이 많이 사용되어 입자가 크고 핵심물질의 함유량이 낮게 되며, 대량 제조가 곤란하게 된다.

따라서 본 발명의 발명자들은 다양한 식품에 식품첨가물로서 기능성과 심미감을 향상시키고자 지용성 물질을 핵심물질로 하여 열경화성 성질이 있는 난백 또는 난황과 금속염에 응고성이 있는 대두 단백을 이용하여 다층구조의 외벽을 형성시키고, 난황에 의하여 유화분산성을 부여함으로서 내열성이 있고 안정한 수분산성 마이크로캡슐을 제조하는 방법을 발견하였다.

본 발명은 핵심 물질로서 지용성 식용 물질 10 내지 30 중량부, 증류수를 이용하여 10 내지 50 중량%로 희석된 난황 희석액 또는 난백 5 내지 30 중량부 및 다당류 1내지 10 중량부를 3,000 내지 10,000rpm으로 유화시켜 상기 핵심 물질 외부에 1차 피막을 형성된 입자를 제조하고, 상기 단계에서 제조된 입자에 대두 단백 10 내지 40 중량부를 단당류 1 내지 10 중량부 및 증류수를 이용하여 10중량%로 희석된 응고제로서 금속무기염 1 내지 10 중량부를 사용하여 응고시킨 것을 첨가하고, 3,000 내지 10,000 rpm으로 유화시켜 1차 피막 외부에 2차 피막이 형성된 입자를 제조하며, 상기 단계에서 제조된 입자에 증류수를 이용하여 10 내지 50 중량%로 희석된 난황 희석액 20 내지 30 중량부를 첨가하고, 3,000 내지 10,000 rpm으로 유화시켜 2차 피막 외부에 3차 피막을 형성한 후, 얻어진 산물을 50 내지 80℃에서 10분 내지 3시간동안 처리하여 1차 피막, 및 3차 피막을 열경화시키는 단계와 2차 피막의 금속염에 의한 응고 단계를 포함하는 마이크로캡슐의 제조방법을 제공한다.

상기 1차 피막 형성시 난황 또는 난백은 단백질이 열에 의하여 파괴되는 문제점을 보완하기 위하여 Marllard 반응에 의한 다당류의 환원성 말단과 단백질의 -NH₂ 사이의 공유결합, 즉 아미노-카르보닐 반응을 이용하여 핵심물질에 1차 피막을 형성시킨다.

지금까지 단백질의 기능성을 증진시키기 위하여 화학적 및 효소적 수식방법이 많이 사용되어 기능성이 일부 향상되었다는 보고가 있었으나, 근본적으로 열, pH, 염 등의 조건에 대한 안정성을 제공하지는 못하였다.

최근에 단백질-다당류 복합체(Protein-polysaccharide conjugates:PPC)를 형성하므로써 기능성이 향상된 식품소재를 생산하는 연구가 주목을 받고 있다. 그러나 PPC를 식품에 이용하기 위해서는 안전성 문제가 뒤따르기 때문에 화학제를 이용한 복합체 형성은 이들 화학제를 완전히 제거하지 않는 한 식품에 사용되기 어렵다. 또한 화학제를 제거하기 위한 공정은 실제적으로 매우 복잡한 과정을 거쳐야 하기 때문에 비경제적이다. 이 같은 목적을 위해 시도되고 있는 방법이 Marllard 반응에 의해 PPC를 형성하는 것이다. 그러나 지금까지 Marllard 반응은 주로 식품의 가공저장과정에서 많이 발생하는 갈변현상에 관련되어 연구가 이루어져 왔으며, 이들 현상을 이용하여 새로운 기능성 식품 소재를 생산하는 연구는 매우 미흡하였다. 본 발명자들은 상기 Marllard 반응을 이용하여 마이크로캡슐을 제조하는 방법을 착안하였다.

마이크로캡슐 제조에 있어서 대두단백으로 2차 피막을 형성하는 경우 일반적으로 가온법 또는 냉온법으로 대두단백을 준비할 수 있다. 대두 1에 3 내지 15 배수의 증류수를 첨가하여 8 내지 48 시간동안 침지한 다음, 분쇄하여 이를 80 내지 120℃에서 10 내지 20 분간 가열하고 냉각시켜 여과한 것과 증류수에 상동시간 침지한 후 분쇄하고 가열하지 않고 여과한 것을 이용하였다. 상기 가온법의 경우는 8 내지 12 배수의 증류수에 24 내지 36 시간 침지한 것과 냉온법의 경우는 4 내지 6배수의 증류수에 상동시간 침지하는 것이 바람직하다.

상기 1차 및 2차 피막의 형성 단계에 있어서는 3,000 내지 10,000 rpm의 조 건으로 유화단계를 진행한다. 3,000rpm 미만인 경우는 유화 안정성이 저하되고 캡슐 입자가 커지는 염려가 있고, 10,000rpm 초과인 경우는 더 이상 입자가 작아지지 않음으로 불필요하다.

상기 마이크로캡슐의 2차 피막이 형성된 후, 최종적으로 안정한 수분산성을 부여하기 위하여 난황 희석액을 추가하여 상기와 같은 유화조건하에서 유화시킨 후, 55 내지 65℃에서 1 내지 3시간, 혹은 55 내지 65℃에서 1 내지 2시간 반응한 후, 65 내지 75℃에서 10 내지 60 분동안 반응시켜 3차 피막을 형성하였다. 상기 온도 및 시간의 범위를 벗어나는 경우에는 난백과 난황이 충분한 열변성에 의한 응고가 일어나지 않아 캡슐 제조시 피막이 불안정하게 형성될 우려가 있다.

상기 3차 피막 형성시 난황희석액을 사용하는 경우는 pH가 5.0 내지 4.0인 경우 유화력이 우수하다. 또한 1차 피막 제조시 난백을 제외한 난황만으로 유화하는 경우에도 적용된다. 이 경우 산은 단백질이 등전점 이하가 되게 하여 열과 함께 응고 반응을 촉진시키는 작용을 하며, 또한 미생물 번식을 방지한다. 일반적으로 상기 pH 적정에 사용되는 산으로는 초산, 젓산, 구연산 등의 식품 첨가물 공전에 언급된 일반적인 산을 모두 이용할 수 있다.

상기 마이크로캡슐의 제조방법에서의 난백, 대두단백 및 난황은 직접 또는 이들의 추출물을 분말이나 액상으로 가공한 원료를 이용할 수 있다. 이들의 추출에 있어서 추출용매는 주로 에탄올, 에테르 등이 가능하다. 상기 난백, 대두단백 또는 난황의 추출물은 침전, 분산, 건조 등의 방법으로 분말이나 액상으로 가공할 수 있다.

단백질은 변성에 의하여 응고가 시작되는 경우 친수성기는 분자쇄 안쪽에 위치하고, 바깥부분에는 소수성기들이 나타남으로 용해성이 낮아져 물과 분리되는 현상이 나타난다. 따라서 상기 제법은 도 1의 모식도와 같이 단계별로 유화 응고되도록 외벽물질을 첨가하여 충분히 유화함으로서 최종 제조된 마이크로캡슐이 수분산성을 갖도록 제조한다.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 마이크로캡슐을 포함하는 식품을 제공한다. 본 발명의 마이크로캡슐을 식품 첨가물로 사용할 경우, 상기 마이크로캡슐을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 상기 마이크로캡슐의 혼합양은 그의 사용 목적에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로 전체 식품에 대하여 상기 마이크로캡슐은 0.01 내지 99 중량%의 양으로 첨가가능하다.

상기 마이크로캡슐을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 드링크제, 육류, 소세지, 빵류, 스넥류, 과자류, 떡류, 면류, 껌류, 캔디류, 쵸콜렛류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 스프류, 음류수, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있을 수 있으나, 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1 : 난백 및 대두를 이용한 마이크로캡슐의 제조-1

계란에서 분리한 난백 25g과 핵심물질로 포도씨유 50g과 자당지방산에스테르 55g, 포화지방산오일 45g, 10중량% 덱스트린 12.5g, 증류수 100g을 첨가하고 10,000rpm으로 유화시켜 1차 피막을 형성시키고 냉온법으로 제조한 대두 단백 50g과 맥아당 27.5g, 10중량% CaCl₂ 10g을 추가하여 유화 후 2차 피막을 형성시켰다. 최종 수분산성을 위하여 구연산으로 pH 4.0을 유지시킨 20% 난황 희석액 125g을 넣어 상온에서 서서히 교반시키며 승온하여 60℃에서 1시간 30분 동안 반응시키고 70℃에서 30분간 열처리하여 냉각시킨 후 상온에서 20분간 교반 후 여과하여 수분산성 마이크로캡슐을 제조하였다. 제조된 마이크로캡슐의 직경은 평균 5㎛ 내외였고, 백색으로 수율은 450g 이었다.

실시예 2 : 마이크로캡슐의 제조-2

가온법으로 제조한 대두단백과 금속무기염을 CaSO₄ 로 첨가한 것 외에 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 마이크로캡슐을 제조하였다. 이렇게 얻은 마이크로캡슐의 평균 직경은 3㎛ 이였고, 수율은 460g 이었다.

실시예 3 : 마이크로캡슐의 제조-3

1차 유화 과정에서 난백 대신 난황 희석액 25g을 첨가한 것 이외에 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 마이크로캡슐을 제조하였다. 상기 마이크로캡슐의 평균 직경은 2㎛이었으며, 수율은 460g 이었다.

실시예 4: 마이크로캡슐의 제조-4

핵심물질로 민트향 오일 50g과 자당지방산에스테르 60g, 중쇄지방산오일 40g 을 첨가한 것 이외에 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 마이크로캡슐을 제조하였다. 상기 마이크로캡슐의 평균 직경은 4㎛이었으며, 수분산성이 우수하고 수율은 440g이었다.

제조예

제조예 1 : 마이크로캡슐을 포함하는 탄산 음료의 제조

하기 표 1의 조성 및 함량으로 하여 통상적인 방법으로 탄산음료를 제조한다.

조성	함량(g)
구연산	5
향료	5
액체 탄산가스	52
물	4240
마이크로캡슐	10
강력 감미료 및 색소	190

제조예 2 : 마이크로캡슐을 포함하는 국수 및 라면의 제조

하기 표 2의 조성 및 함량으로 하여 회전이 빠르고 견고한 반죽기를 사용하여 혼합물 2㎏과 반죽액 1.2㎏을 혼합하여 10 내지 15분간 교반하여 조성물을 완성한다. 이렇게 완성된 조성물은 압출 성형기로 면발의 형태로 압출성형하고, 압출성형기에 의하여 면발이 성형되면, 스팀으로 증숙해 1차 김을 뺀 후 냉동 동결 건조기를 사용하여 건조시킴으로써 건국수를 제조한다. 자연건조시키면 모양이 제대로 만들어지지 않고 부러지거나 딱딱해 삶아지지 않지만, 냉동 동결 건조기를 사용하여 건조시킴으로써 건국수를 제조한다. 자연 건조시키면 모양이 제대로 만들어지지 않고, 부러지거나 딱딱해 삶아지지 않지만, 냉동 동결 건조시키면 모양이 그대로 살고 잘 삶아 질뿐만 아니라, 국수가 부드러우면서 식감이 좋고 원래 성분이 그대로 유지된다.

라면은 건국수와 사용하는 재료와 성형 공정이 동일하고, 다만 압축 성형기의 금형만 달라질 뿐이다. 라면은 성형 후 식용유에 튀기거나, 증숙후 1차 김을 뺀 후 바로 동결 냉동 건조하여 포장한다.

조성		함량
혼합물	쌀가루	40중량%
	밀단백질	30중량%
	밀가루	15중량%
	전분	10중량%
	서목태가루	5중량%
반죽액	물	94중량%
반죽액	인삼잎 추출물	6중량%

비교예

비교예 1: 2차 피막 형성후 난백을 사용한 마이크로캡슐의 제조

2차 피막 형성 후, 난황 희석액 125g을 제외한 후 난백 125g을 사용한 것 이외에 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 상기 조건에서는 최종 유화시 거품이 다량 발생하고 점도가 상승함에 따라 유화가 되지 않아 캡슐 형성이 불가능하였다.

비교예 2: GDL 를 첨가한 마이크로캡슐의 제조

금속무기염을 제외한 대두단백 응고제인 글루코노-σ-락톤(GDL) 10g을 사용하는 것을 제외하고 실시예 4와 동일한 방법으로 실시하였다. 상기 조건에서 GDL은 난백에도 영향을 미쳐 유화시 응집되는 현상이 발생하여 점도가 상승되어 캡슐화가 곤란하였다.

비교예 3: 두유단백으로의 1차 피막형성 후 난백으로의 2차 피막형성 한 마이크로캡슐의 제조

핵심물질에 두유단백과 단당류를 넣고 1차 유화한 후, 난백과 덱스트린으로 2차 유화하는 순서를 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 1차 유화에 의해 수용성 피막이 형성되고 2차 유화에 소수성을 가진 난백을 첨가함으로써 난백의 유화력이 현저히 저하되면서 각각 상분리가 발생하여 엉김 현상이 나타나 캡슐화가 곤란하였다.

비교예 4

핵심물질로 민트향 오일 150g만을 첨가한 것 이외에 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하였다. 제조된 마이크로캡슐의 평균 직경은 8㎛이고, 수율은 420g이었으나 시간이 경과되면서 분산상인 캡슐과 연속상인 물과의 밀도차에 의해 수분산성의 저하가 일어나 층분리가 일어나 바람직한 캡슐화가 곤란하였다.

본 발명은 대두단백, 난황 및 난백을 이용함으로써 열에 안정하고 수분산성이 우수한 마이크로캡슐의 대량제조를 가능하게 하고, 식품에 첨가물 형태로 적용하는 경우 마이크로캡슐 자체로 영양분을 공급할 수 있는 마이크로캡슐을 제공하는 효과가 있다.

Claims

핵심물질; 상기 핵심 물질 외부에 형성된 난황 또는 난백을 함유하는 1차 피막; 상기 1차 피막 외부에 형성된 대두 단백을 함유하는 2차 피막; 및 상기 2차 피막 외부에 형성된 난황을 함유하는 3차 피막으로 이루어진, 열안정성 및 수분산성이 우수한 마이크로캡슐.
제 1항에 있어서, 상기 핵심 물질이 지용성 식용 물질로서 포도씨유, 자당지방산에스테르, 포화지방산오일, 소르비탄 지방산 에스테르, 향오일, 토코페롤 등으로 이루어진 군으로부터 1종이상 선택된 것인 마이크로캡슐.
제 1항에 있어서,

상기 1차 피막은 10 내지 50 중량%로 희석된 난황 희석액 또는 난백 5 내지 30 중량부 및 다당류 1 내지 10 중량부를 함유하는 혼합액을 유화시킨 후 열처리하여 형성된 것이고,

상기 2차 피막은 대두 단백 10 내지 40 중량부를 단당류 1 내지 10 중량부 및 10 중량%로 희석된 금속무기염 1 내지 10 중량부를 사용하여 응고시키고 유화시켜 형성된 것이고,

상기 3차 피막은 10 내지 50 중량%로 희석하고 pH 5 내지 4로 조절된 난황 희석액 20 내지 30 중량부를 유화시키고 열처리하여 형성된 것인, 마이크로캡슐.
제 3항에 있어서,

상기 1차 피막에 함유된 다당류는 덱스트린, 가용성 전분 및 알긴산 나트륨, 카라키난, 갈락토만난 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고, 상기 2차 피막에 함유된 당은 맥아당 및 자당, 이소말토올리고당, 젖당 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고, 상기 2차 피막에 함유된 금속무기염은 Ca 및 Mg으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속의 무기염인 , 마이크로캡슐.
(a)핵심 물질로서 지용성 식용 물질 30 중량부, 10 내지 50 중량%로 희석된 난황 희석액 또는 난백 5 내지 30 중량부 및 다당류 1 내지 10 중량부를 3,000 내지 10,000 rpm으로 유화시켜 상기 핵심 물질외부에 1차 피막을 형성된 입자를 제조하고,

(b)상기 단계 (a) 에서 제조된 입자에 대두 단백 10 내지 40 중량부를 10 중량%로 희석된 당 희석액 1 내지 10 중량부 및 응고제로서 금속무기염 1 내지 10 중량부를 사용하여 응고시킨 것을 첨가하고, 3,000 내지 10,000 rpm으로 유화시켜 1차 피막 외부에 2차 피막이 형성된 입자를 제조하고,

(c)상기 단계 (b)에서 제조된 입자에 10 내지 50 중량%로 희석된 난황 희석액 20 내지 30 중량부를 첨가하고 3,000 내지 10,000 rpm으로 유화시켜 2차 피막 외부에 3차 피막을 형성한 후,

(d)얻어진 산물을 50 내지 80℃에서 10분 내지 3시간동안 처리하여 1차 피 막, 3차 피막을 열경화시키고 금속염에 의한 2차 피막을 응고시키는 단계

를 포함하는 마이크로캡슐의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 단계 (c)의 난황 희석액을 pH 5.0 내지 4.0 범위로 하여 사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 단계 (b)의 대두 단백은 냉온법 또는 가온법에 의하여 추출 및 분리된 것인 마이크로캡슐의 제조방법.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 마이크로캡슐을 포함하는 식품.