KR20080100575A

KR20080100575A - 코엔자임큐텐을 함유한 미세캡슐의 제조방법

Info

Publication number: KR20080100575A
Application number: KR1020070046438A
Authority: KR
Inventors: 박영식
Original assignee: 다윈이십일주식회사
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2008-11-19
Also published as: KR100871050B1

Abstract

본 발명은 코엔자임큐텐을 함유하는 미세캡슐의 제조방법에 관한 것으로, 코엔자임큐텐을 중심물질로 삼고 천연소재의 물질을 벽물질로 하여 난용성 결정상의 코엔자임큐텐의 체외 저장성을 증진시키고, 효율적으로 표적기관에 전달되도록 소화 흡수효율을 증가시키며, 내산성을 부여하여 체내 안정성을 향상시킨 미세캡슐의 제조방법에 관한 것이다.

코엔자임큐텐, 미세캡슐, 내산성

Description

큐엔자임큐텐을 함유한 미세캡슐의 제조방법{Preparation method of microcapsule comprising coenzyme Q1O}

도 1은 코엔자임큐텐의 전자현미경 사진(x400)이고,

도 2a 및 도 2b는 도 2a에 코엔자임큐텐의 분말 미세캡슐의 전자현미경 사진(x300)이고,

도 3a 내지 도 3c는 실시예 1에 따라 제조한 코엔자임큐텐의 미세캡슐의 pH 내성실험 결과를 나타내는 미세캡슐의 전자현미경 사진(x400)이고(a: dH₂O; b: pH2 PBS; c: pH8 PBS),

도 4a 내지 도 4c는 실시예 2에 따라 제조한 코엔자임큐텐의 미세캡슐의 pH 내성실험 결과를 나타내는 미세캡슐의 전자현미경 사진(x400)이고(a: dH₂O; b: pH2 PBS; c: pH8 PBS),

도 5a 내지 도 5c는 실시예 3에 따라 제조한 코엔자임큐텐의 미세캡슐의 pH 내성실험 결과를 나타내는 미세캡슐의 전자현미경 사진(x400)이고(a: dH₂O; b: pH2 PBS; c: pH8 PBS),

도 6a 내지 도 6c는 실시예 4에 따라 제조한 코엔자임큐텐의 미세캡슐의 pH 내성실험 결과를 나타내는 미세캡슐의 전자현미경 사진(x400)이고(a: dH₂O; b: pH2 PBS; c: pH8 PBS),

도 7a 내지 도 7c는 실시예 5 내지 7에 따라 제조한 액상 미세캡슐(a)과 분말 미세캡슐(b, c)의 전자현미경 사진(x400)이고,

도 8a 내지 도 8c는 실시예 8 내지 10에 따라 제조한 액상 미세캡슐(a)과 분말 미세캡슐(b, c)의 전자현미경 사진(x400)이다.

본 발명은 효율적으로 표적기관에 전달되도록 소화 흡수효율을 증가시키며, 내산성을 부여하여 체내 안정성을 향상시킨 미세캡슐의 제조방법에 관한 것이다.

코엔자임큐텐(Coenzyme Q10, C₅₉H₉₀O₄)은 체내에서 합성되는 지용성 비타민류 물질로, 영양소의 대사에 관여하며 항산화력이 우수한 것으로 알려져 있다.

고등어, 꽁치, 정어리 등의 등푸른 생선과 현미, 계란, 두류, 시금치, 땅콩 등의 견과류에도 포함되어 있다. 코엔자임큐텐은 육류 등의 음식을 통해 소량을 얻을 수 있으나 대부분은 체내에서 만들어진다.

코엔자임큐텐은 당질을 에너지로 바꾸어 혈당을 감소시키며 비타민 E와 같이 항산화 작용을 하여 세포막의 산화를 막고 산소 이용율을 높이는 작용도 한다.

또한 정자를 활성화 시키고 면역세포나 백혈구의 작용을 높이는 작용을 하며, 활성산소의 생성을 억제하는 항산화능이 우수하여 동맥경화나 고혈압과 같은 심혈관계 질환, 암, 뇌출혈, 알츠하이머, 당뇨병 등의 질병을 예방해 주는 효과도 있다.

코엔자임큐텐은 20대를 지나면서 합성이 서서히 줄어들어 세포 기능이 약화되고 전처럼 빨리 재생되지 못하여 이로 인해 점차 노화현상이 나타나게 된다.

에너지의 원천인 ATP 합성에 관계되는 코엔자임큐텐은 구미지역에서는 1980년대부터 의약품 외에도 건강식품으로 인정되어 일반적으로 사용되면서 의약품보다는 건강식품으로 잘 알려져 있다.

일본에서도 1974년부터 심근기능개선제로서 사용되어 왔으나 후생노동성은 2001년 식품으로도 허가했다. 미국에서도 그동안 의약품으로 사용되어 오다가 2001년 이후 건강기능식품 소재로 사용되기 시작한 이후로 지금도 인기가 상승하고 있다.

항산화 기능이 우수해서 약품과 식품으로 활용되고 있는 코엔자임큐텐은 황적색 분말로 소수성이며 오일에 소량만 용해되어 적량 급여하기 위해 다량의 담체(carrier)를 사용해야 하는 문제점을 가지고 있다.

또한 코엔자임큐텐은 높은 생리활성을 가지기 때문에 공기 및 빛에 노출되거나 산에 노출되면 활성이 빠르게 저하되는 경향이 있다.

따라서, 코엔자임큐텐의 생리활성을 보호하고 나아가 소화흡수효율을 증가시킬 수 있는 기술의 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으 로, 난용성 결정상의 코엔자임큐텐의 소화 흡수효율을 증가시키기 위해 용액상으로 만들고 나아가 생산비의 저하와 생산물의 안정성 재고를 위해 천연 식품소재를 벽물질로 활용한 미세캡슐을 개발함으로써 완성하였다.

이에, 본 발명의 목적은 코엔자임큐텐의 생리활성을 보호하고 나아가 소화 흡수효율을 증가시킬 수 있는 미세캡슐의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

코엔자임큐텐을 콩기름, 들기름, 송유 및 올리브유로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 식용유지에 용해시켜 코엔자임큐텐 용액을 제조하는 단계; 당 및 단백질을 혼합하여 벽물질을 제조하는 단계; 및 코엔자임큐텐 용액과 벽물질을 혼합하고 교반 또는 초음파 처리하여 미세캡슐을 석출시키는 단계를 포함하여 이루어지는 액상 미세캡슐의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 코엔자임큐텐을 콩기름, 들기름, 송유 및 올리브유로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 식용유지에 용해시켜 코엔자임큐텐 용액을 제조하는 단계; 당 및 단백질을 혼합하여 벽물질을 제조하는 단계; 상기 코엔자임큐텐 용액과 상기 벽물질을 혼합하고 교반 또는 초음파 처리하여 액상 미세캡슐을 석출시키는 단계; 및 상기 액상 미세캡슐을 분무건조하여 미세캡슐 분말을 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 분말 미세캡슐의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서 활성성분인 중심물질로 사용하는 코엔자임큐텐은 도 1에 도시된 바와 같이 결정상으로 되어 있고 물이나 식용유지에도 녹지 않는 난용성을 나타낸다.

먼저, 난용성의 코엔자임큐텐을 용해시키기 위한 기질로 콩기름, 들기름, 송유 및 올리브유로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 식용유지를 사용한다.

이때, 식용유지는 코엔자임큐텐 1 중량부에 대하여 50 내지 100 중량부로 사용되는 것이 바람직하다. 만약, 식용유지가 50 중량부 미만으로 사용되면 코엔자임큐텐이 원하는 만큼 용해되지 않으며, 100 중량부를 초과하여 사용되면 코엔자임큐텐의 용해가 포화되어 식용유지가 낭비되어 경제적이지 못하다.

또한, 본 발명에서 코엔자임큐텐을 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.

이때, 사용되는 중심물질인 코엔자임큐텐 용액 1 중량부에 대한 벽물질의 함량은 1 내지 10 중량부이며, 코엔자임큐텐 용액과 동량으로 혼합되는 것이 바람직하지만, 최종 제품의 코엔자임큐텐 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 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 코엔자임큐텐의 미세캡슐화를 유도하여 난용성 결정상인 코엔자임큐텐의 소화흡수를 용이하며, 내산성을 부여하여 체내 안정성을 향상시키는 장점을 지닌다.

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.

또한, 본 발명에 따라 제조한 분말 미세캡슐은 상기 분무건조 후 폴리비닐피롤리돈을 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이때, 사용되는 폴리비닐피롤리돈은 분말 미세캡슐 1 중량부에 대하여 0.5 내지 1 중량부가 바람직하며, 이러한 폴리비닐피롤리돈의 처리가 미세캡슐의 안정성을 향상시킨다.

한편 분말제품의 용해성을 증가시키기 위하여 CMC(카복시메틸셀룰로스)를 0.5 내지 1 중량부로 사용할 수 있다.

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

또한, 상기 미세캡슐에 추가로 착향제를 포함할 수 있고, 상기 착향제로는 분말 미세캡슐 100 중량%에 대하여 송침유 또는 허브아로마 등을 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 포함 천연 감미제를 분말 미세캡슐 100 중량%에 대하여 0.1 내지 1 중량%로 첨가할 수 있다.

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

<실시예 1 내지 2> 액상 미세캡슐 제조

난용성 결정상인 코엔자임큐텐의 농도가 10 중량%가 되도록 콩기름에 혼합한 후 동량의 벽물질 용액과 혼합하여 종말농도가 5 중량%인 코엔자임큐텐 용액을 제조하였다.

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

상기 코엔자임큐텐 용액을 3분간 교반하여 실시예 1의 액상 미세캡슐을 제조하였다.

또한, 코엔자임큐텐 용액을 30초간 초음파 처리하여 실시예 2의 액상 미세캡슐을 제조하였다.

<실시예 3> 분말 미세캡슐 제조

실시예 2에서 초음파 처리로 제조한 액상 미세캡슐을 분무건조기를 이용하여 가열 성형하여 분말 미세캡슐을 제조하였다.

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

그 결과, 도 2a에 도시된 바와 같이 894.96 nm 크기의 미세캡슐을 확인할 수 있고, 도 2b에는 3000 배율의 전자현미경 사진을 나타내고 있다.

<실시예 4> 분말 미세캡슐 제조

분말 미세캡슐의 pH 안정성은 물론이고 저장성을 증가시키기 위하여, 실시예 3에서 제조한 분말 미세캡슐에 0.1 중량%의 폴리비닐피롤리돈(PVP) 용액을 처리하 였다.

<실험예 1> pH 내성실험

실시예 1 내지 4에서 얻어진 미세캡슐의 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.

도 3a 내지 도 3c은 실시예 1에 따른 미세캡슐의 pH 내성 결과이고, 도 4a 내지 도 4c은 실시예 2에 따른 미세캡슐의 pH 내성 결과이며, 도 1의 코엔자임큐텐과 비교해 보면 코엔자임큐텐 미세캡슐에서는 결정상을 볼 수 없으며 따라서 코엔자임큐텐 모두가 성공적으로 용액상으로 전변되었고 나아가 캡슐화된 것으로 확인되었다.

또한, 표 1에 나타낸 바와 같이 2.5μm 미만의 미세캡슐의 비율은 초음파 처리된 실시예 2에서 교반 처리된 실시예 1에 비해 다소 높았으나 이들 간에 유의한 차이는 없었다.

한편, pH 내성에 대한 조사에서 pH2 PBS에서는 제조방법 간에 차이가 없었으나 dH2O에 비해 다소 캡슐이 커졌는데 이는 캡슐 간 점착성이 증가하고 따라서 융합에 의해 캡슐의 크기가 커진 것으로 판단되었다.

또한, pH 8에서는 두 처리 모두 캡슐이 상당히 불안정하게 되고 따라서 캡슐의 파열이 증가하였다. 특히 초음파처리에 의해 제조된 미세캡슐의 불안정성이 더욱 증가하여 교반 처리의 92%에 비해 40%로 미세캡슐의 비율이 감소하였다.

따라서, 초음파 처리로 제조한 코엔자임큐텐 미세캡슐은 pH 2 즉 위산에서는 다소 안정성을 보이나 pH 8 즉 소장 환경에서는 유의하게 파괴되는 것으로 추론되며, 이러한 결과로부터 액상 미세캡슐용액을 제조하였을 때 코엔자임큐텐을 생체내 표적부위 즉 소장에 효율적으로 전달할 수 있을 것으로 판단된다.

또한, 분무건조에 의해 제조한 실시예 3의 코엔자임큐텐 분말은 2,5 μm 미만의 미세캡슐이 96.8%였으며, 이러한 미세캡슐은 pH 2와 pH 8에서 내성을 보여 각각 96.3%와 94.3%를 차지하였다. 한편 pH 8에서의 캡슐형태에서 결정형이 다소 보였으며, 이는 일부 캡슐의 불안정성을 반영하는 것으로 판단된다.

또한, PVP 코팅 미세캡슐인 실시예 4의 경우에는 pH 2와 pH 8에서 모두 고도의 안정성을 보였고, 따라서 코엔자임큐텐의 미세캡슐을 안정적으로 유지하고 나아가 제품의 안정성을 높이기 위해서는 PVP 코팅이 유효한 방법으로 판단된다.

[표 1]

<실시예 5 및 실시예 10> 분말 미세캡슐 제조

실시예 5는 코엔자임큐텐 농도가 100 중량%가 되도록 식용유지에 혼합한 후, 동량의 벽물질과 혼합하여 종말농도가 50 중량%인 코엔자임큐텐 용액을 초음파 처리하여 액상 미세캡슐을 제조하였다.

실시예 6 및 실시예 7은 실시예 5에서 제조한 액상 미세캡슐을 분무건조기(미현엔지니어링)를 이용하여 A chamber 및 B cyclone에서 분말 미세캡슐을 회수하였다.

그 결과, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 액상 미세캡슐(a)과 분말 미세캡슐(b, c)의 전자현미경 사진(x400)에서 A chamber(b)의 경우 미세캡슐의 다소 크며 또한 일부 폴리머를 형성하고 있는 것을 볼 수 있고, 한편 B cyclone(c)의 미세캡슐은 액상 미세캡슐에 비해 다소 균일하며 적은 것을 알 수 있다.

또한, 실시예 8은 코엔자임큐텐 농도가 100 중량%가 되도록 식용유지에 혼합한 후, 2배의 벽물질과 혼합하여 종말농도가 25 중량%인 코엔자임큐텐 용액을 초음파 처리하여 액상 미세캡슐을 제조하였다.

실시예 9 및 실시예 10은 실시예 8에서 제조한 액상 미세캡슐을 미현엔지니어링 제조 분무건조기를 이용 분말 미세캡슐을 제조 회수하였다.

그 결과, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 액상 미세캡슐(a)과 분말 미세캡슐(b, c)의 전자현미경 사진(x400)에서 액상 미세캡슐에 비해 B cyclone의 미세캡슐(c) 및 A chamber(b)의 미세캡슐이 다소 큰 경향이 있었다.

이는 코엔자임큐텐 함량 25 중량%의 중심물질에 비해 많은 양의 용해기질인 식용유지와 벽물질이 사용되었고, 특히 수용성 벽물질 양의 증가로 인해 수용성 용액에서 미세캡슐이 팽창한 것으로 판단된다.

<실험예 2> 코엔자임큐텐의 함유량 재고

상기 실시예에서 분무건조기를 이용한 분말 미세캡슐의 제조과정에서 채집한 분말의 입자 크기를 입도분석기를 이용하여 조사한 결과는 코엔자임큐텐 50 중량% 분말 제조시 채취한 시료 내 미세캡슐의 크기별 분포는 표 2와 같았다.

따라서, 표 2에 나타난 바와 같이 반복 채취한 시료에서 미세캡슐의 수와 비율이 유사하였으며, 특히 1μm 이하인 미세캡슐의 비율은 91.6%로 높았다.

[표 2]

또한, 코엔자임큐텐 25 중량% 함유 분말 제조시 채취한 시료 내 미세캡슐의 크기별 분포는 표 3과 같았다.

따라서, 표 3에 나타난 바와 같이 반복 채취한 시료에서 미세캡슐의 수와 비율이 유사하였으며, 특히 1μm 이하인 미세캡슐의 비율은 87.4%로 높았는데, 벽물질의 사용량이 상대적으로 적은 50 중량% 코엔자임큐텐 분말에서보다 나노미터 크기의 미세캡슐이 적었으나, 분말의 형태는 매우 부드럽고 섭취 및 제조상에 유리한 것으로 판단된다.

[표 3]

앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 미세캡슐의 제조방법은 항산화제로서 생리활성능이 우수하지만 난용성인 코엔자임큐텐의 체외저장성을 증진시키고 나아가 생체내에 표적기관에 효율적으로 전달할 수 있으며, 특히 난용성 결정상인 코엔자임큐텐의 소화 흡수효율을 증가시키기 위해 용액상으로 만들고 나아가 생산비의 저하와 생산물의 안정성 재고를 위해 천연 식품소재를 벽물질로 활용한 장점이 있다.

특히, 위산에 의한 변성을 최소화하기 위해 내산성 캡슐을 제조하고, 코엔자임큐텐의 함량을 예방 또는 치료 목적에 따라 5, 25, 50 중량%까지 높일 수 있어 매우 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

코엔자임큐텐을 콩기름, 들기름, 송유 및 올리브유로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 식용유지에 용해시켜 코엔자임큐텐 용액을 제조하는 단계;

당 및 단백질을 혼합하여 벽물질을 제조하는 단계; 및

코엔자임큐텐 용액과 벽물질을 혼합하고 교반 또는 초음파 처리하여 미세캡슐을 석출시키는 단계를 포함하여 이루어지는 액상 미세캡슐의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 교반은 30초 내지 30분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 액상 미세캡슐의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 초음파는 30초 내지 3분 동안 처리되는 것을 특징으로 하는 액상 미세캡슐의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 벽물질은 코엔자임큐텐 용액 1 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 액상 미세캡슐의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 벽물질은 말토덱스트린, 밀가루추출물, 유단백질 및 검류를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 액상 미세캡슐의 제조방법.
코엔자임큐텐을 콩기름, 들기름, 송유 및 올리브유로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 식용유지에 용해시켜 코엔자임큐텐 용액을 제조하는 단계;

당 및 단백질을 혼합하여 벽물질을 제조하는 단계;

상기 코엔자임큐텐 용액과 상기 벽물질을 혼합하고 교반 또는 초음파 처리하여 액상 미세캡슐을 석출시키는 단계; 및

상기 액상 미세캡슐을 분무건조하여 미세캡슐 분말을 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 분말 미세캡슐의 제조방법.
제 6항에 있어서, 상기 분무건조 후 폴리비닐피롤리돈을 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 미세캡슐의 제조방법.