KR20150112562A

KR20150112562A - 키토산과 젤라틴을 이용한 쓴맛이 감소된 홍삼 추출물 함유 나노캡슐

Info

Publication number: KR20150112562A
Application number: KR1020140037021A
Authority: KR
Inventors: 이현규; 한은지; 이지수; 김은서; 윤현숙; 최석현; 안준배; 김현룡; 김동석
Original assignee: 증평삼가공명품화사업단; 충북인삼협동조합; 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-10-07
Also published as: KR101637557B1

Abstract

본 발명은 젤라틴 용액에 홍삼 추출물을 분산시켜 젤라틴 홍삼 혼합용액을 제조하는 단계 (A); 및 상기 젤라틴 홍삼 혼합용액을 계속 교반하면서 키토산을 일정 속도로 떨어뜨려 캡슐을 제조하는 단계 (B);를 포함하는 과정으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 제조방법 및 이로부터 제조된 홍삼 추출물 함유 나노캡슐에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 홍삼의 특유의 특성(진세노사이드 용해도, 혈행 개선 효과)은 변화시키지 않으면서, 홍삼 특유의 쓴맛을 개선할 수 있다.

Description

홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 제조방법 및 그로부터 제조된 홍삼 추출물 함유 나노캡슐{Method for production of nano capsule containing red ginseng extract and nano capsule containing red ginseng extract therefrom}

본 발명은 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 키토산과 젤라틴으로 홍삼 추출물을 코팅함으로써, 홍삼 추출물의 쓴맛을 개선한 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 제조방법에 관한 것이다.

인삼(Panax ginseng)은 오갈피나무과(Araliaceae)에 속하는 다년생 초본류로서, 한방에서는 그 뿌리를 인삼(Ginseng Radix)이라 하며 강장(强壯), 강정(强精), 조혈(造血), 보온(保溫), 건위(健胃), 피로회복, 정신안정, 진정작용 등의 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 인삼의 주요 유효성분으로는 사포닌, 사포게닌, 폴리아세틸렌, 피라진 유도체, 말톨 등이 있으며, 인삼 사포닌은 화학구조의 특성에 따라 프로토파낙사디올(protopanaxadiol)계, 프로토파낙사트리올 (protopanaxatriol)계 및 올레아난(oleanane)계 사포닌으로 구분하는데, 현재까지 각각 19종, 10종, 1종의 화합물이 분리 정제되었으며, 디올계와 트리올계는 체내에서의 약리작용이 서로 다른 것으로 알려져 있다. 인삼 사포닌은 다른 식물의 사포닌과 달리 독성이 없고 0.001% 이하에서는 용혈작용을 나타내지 않는 것으로 알려져 있으며, 중추신경 억제작용, 단백질합성 촉진작용, 부신피질호르몬 분비촉진작용, 면역증강작용 등이 있는 것으로 보고되고 있다.

한편, 홍삼은 수삼을 박피를 하지 않은 상태에서 증기로 찌고 건조시키는 증숙의 과정을 반복하여 만든 가공된 인삼을 말한다. 홍삼은 담황갈색 혹은 담적갈색을 띠는 시각적인 차이뿐만 아니라 건조 과정이 수분이 증발되어 단위 g당 생리활성물질의 함량이 매우 높은 특징이 있다. 홍삼은 증숙 과정에서 사포닌 배당체가 사포닌으로 전환되어 사포닌의 농도가 증가하고 종류도 32종으로 늘어나는 것으로 알려져 있다.

홍삼의 약리효능으로는 기억력 및 학습 효능 개선작용, 항암 활성 및 면역 기능 조절작용, 항당뇨작용, 간기능 항진 작용 및 독성물질 해독작용, 심혈관 장해개선 및 항동맥 경화작용, 콜레스테롤 개선작용, 항스트레스 및 항피로 작용 등이 알려져 있다.

한편, 홍삼은 그 특유의 쓴맛으로 인해 섭취가 어렵다는 단점이 있다. 이와 같은 문제를 해결하고자 홍삼 추출물에 당, 과일 추출물 등을 첨가하여 홍삼 과립 분말, 홍삼 환, 홍삼 캔디, 홍삼 음료 등으로 가공함으로써 홍삼의 섭취가 용이하도록 하고 있다.

하지만, 아직까지 홍삼 특유의 쓴맛을 우수하게 개선하지 못해 홍삼의 뛰어난 약리 효능에도 불구하고, 아이, 학생을 비롯한 많은 사람들이 홍삼 섭취에 거부감을 가지고 있다. 이에, 홍삼의 쓴맛을 감소시킬 수 있는 새로운 홍삼 가공 기술의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-0526998호 (발명의 명칭: 홍삼 및 인삼 엑기스 분말을 함유한 마이크로캡슐)에는 홍삼 또는 인삼 엑기스 분말에서 선택된 1종 이상의 심지물질 60~95중량%에 스테아릴스테아레이트의 지방산에스테르와 에틸셀룰로오스의 셀룰로오스 고분자물질이 3~5:1로 혼합된 1차 벽재물질 3~20중량%를 심지물에 유동층코팅기를 사용하여 코팅하고, 상기 1차 코팅 위에 유드라지트 L30 D-55, 콜리코트 MAE 30 DP에서 선택된 1종 이상의 메타크릴산 공중합체 2~20중량%를 2차 벽재물질로 재차 유동층코팅기를 사용하여 2차 코팅시킨 입경 0.05~3 mm의 홍삼 또는 인삼 엑기스 분말을 함유한 마이크로캡슐에 대해 기재되어 있다. 대한민국 등록특허 제10-1152109호 (발명의 명칭: 홍삼 비드음료 및 그 제조방법)에는 홍삼농축액 0.01~10중량%, 젤란검 0.4~1.0중량%, 산탄검 0.2~0.8중량%, 당류 5~15중량%, 젖산칼슘 0.1~0.7중량%, 지용성 색소 0.1~0.7중량% 및 정제수 75~90중량%를 포함하여 제조된 홍삼 비드를 함유하는 음료 조성물에 대해 기재되어 있다.

본 발명은 키토산과 젤라틴으로 홍삼 추출물을 코팅하여 홍삼 추출물 특유의 쓴맛을 개선한 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하고자 본 발명의 홍삼 추출물 함유 나노캡슐 제조방법은 젤라틴 용액에 홍삼 추출물을 분산시켜 젤라틴 홍삼 혼합용액을 제조하는 단계 (A); 및 상기 젤라틴 홍삼 혼합용액을 계속 교반하면서 키토산을 일정 속도로 떨어뜨려 캡슐을 제조하는 단계 (B);를 포함하는 과정으로부터 제조되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 홍삼 추출물 함유 나노캡슐 제조방법에 대해 더욱 상세하게 설명하고자 한다.

단계 (A): 젤라틴 용액에 홍삼 추출물을 분산시켜 젤라틴 홍삼 혼합용액을 제조하는 단계

본 단계는 젤라틴 용액에 홍삼 추출물을 분산시켜 젤라틴 홍삼 혼합용액을 제조하는 단계로, 홍삼 추출물을 젤라틴으로 1차 코팅하는 단계이다.

본 발명에 있어서, 상기 홍삼 추출물은 홍삼 물 추출물 또는 홍삼 에탄올 추출물일 수 있다.

한편, 본 발명의 나노캡슐을 형성하는 재료로서 한천이 아닌 젤라틴을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 상기 젤라틴은 우피를 알칼리 처리하여 얻어지는 젤라틴 B 타입으로, 중성 pH에서 (-)전하를 나타내어 (+)전하를 나타내는 키토산과 이온결합을 통해 나노캡슐의 코팅물질로 사용될 수 있다. 하지만, 한천은 일반적으로 40℃ 이하의 온도에서 단단하지만 깨지기 쉬운 겔을 형성하면서 응고되는 특성을 나타내기 때문에 이온결합에 의해 나노캡슐을 형성하는 재료로는 적합하지 않다.

상기 젤라틴 용액은 40~50℃의 물에 젤라틴을 녹여 제조될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 젤라틴의 용해온도는 40~50℃ 범위이기 때문에 섭취 후 구강 내에서의 관능적 특성이 우수하다.

단계 (B): 상기 젤라틴 홍삼 혼합용액을 계속 교반하면서 키토산을 일정 속도로 떨어뜨려 캡슐을 제조하는 단계

본 단계는 상기 젤라틴 홍삼 혼합용액을 계속 교반하면서 키토산을 일정 속도로 떨어뜨려 캡슐을 제조하는 단계로, 젤라틴으로 1차 코팅된 홍삼 추출물을 키토산으로 2차 코팅하여 본 발명의 홍삼 추출물 함유 나노캡슐을 제조하는 단계이다.

본 발명에 있어서, 상기 교반 속도는 바람직하게 900~1100 rpm인 것이 좋다.

또한, 상기 키토산을 젤라틴 홍삼 혼합 용액에 떨어뜨리는 속도는 바람직하게 0.8~1.5 mL/min인 것이 좋다. 상기 범위에서 홍삼 추출물 함유 나노캡슐을 제조할 경우, 크기가 일정하고, 보다 안정한 캡슐을 제조할 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 홍삼 추출물이 물 추출물일 경우, 바람직하게 젤라틴 농도는 0.05~1 mg/mL, 키토산 농도는 0.005~0.1 mg/mL인 것이 좋다.

또한, 상기 홍삼 추출물이 에탄올 추출물일 경우, 바람직하게 젤라틴 농도는 0.01~0.1 mg/mL, 키토산 농도는 0.005~0.075 mg/mL인 것이 좋다.

하기 실험예에 의하면 상기 범위를 만족할 경우, 홍삼 추출물의 쓴맛 개선 효과가 매우 우수함을 확인하였다. 또한, 상기 범위 이상의 농도로 캡슐을 제조하게 되면, 분산액 내 침전물이 생기고, 입자 크기가 커지며, 입자 분산도가 좋지 않게 된다.

한편, 본 발명은 젤라틴 용액에 홍삼 추출물을 분산시켜 젤라틴 홍삼 혼합용액을 제조하는 단계 (A); 및 상기 젤라틴 홍삼 혼합용액을 계속 교반하면서 키토산을 일정 속도로 떨어뜨려 캡슐을 제조하는 단계 (B);를 포함하는 과정으로부터 제조된 홍삼 추출물 함유 나노캡슐을 제공한다.

본 발명의 홍삼 추출물 함유 나노캡슐은 다양한 형태의 식품에 첨가될 수 있다. 일예로, 음료, 빵류, 스넥류, 젤리, 면류, 아이스크림류, 비타민 복합제 및 그 밖의 건강보조식품류 중 선택되는 어느 하나인 것인 것이 좋으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의할 경우, 제조된 홍삼 추출물 함유 나노캡슐은 홍삼의 특성(진세노사이드 용해도, 혈행 개선 효과)은 변화시키지 않으면서, 홍삼 특유의 쓴맛을 우수하게 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 제조과정 및 제조된 나노캡슐을 확인하는 과정을 나타낸 그림이다.
도 2는 키토산과 젤라틴 농도 변화에 따른 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐의 입자크기를 확인한 결과이다. (A)는 키토산 농도를 0.1 mg/mL로 고정하고, 젤라틴의 농도를 변화시킨 후, 나노캡슐의 입자크기를 확인한 결과이고, (B)는 젤라틴 농도를 1 mg/mL로 고정하고, 키토산 농도를 변화시키면서 나노캡슐의 입자크기를 확인한 결과이다.
도 3은 키토산과 젤라틴 농도 변화에 따른 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐의 입자크기를 확인한 결과이다. (A)는 키토산 농도를 0.01 mg/mL로 고정하고, 젤라틴의 농도를 변화시킨 후, 나노캡슐의 입자크기를 확인한 결과이고, (B)는 젤라틴 농도를 0.05 mg/mL로 고정하고, 키토산 농도를 변화시키면서 나노캡슐의 입자크기를 확인한 결과이다.
도 4는 키토산과 젤라틴 농도 변화에 따른 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐의 입자 분산도를 확인한 결과이다. (A)는 키토산 농도를 0.1 mg/mL로 고정하고, 젤라틴의 농도를 변화시킨 후, 나노캡슐의 입자 분산도를 확인한 결과이고, (B)는 젤라틴 농도를 1 mg/mL로 고정하고, 키토산 농도를 변화시키면서 나노캡슐의 입자 분산도를 확인한 결과이다.
도 5는 키토산과 젤라틴 농도 변화에 따른 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐의 입자 분산도를 확인한 결과이다. (A)는 키토산 농도를 0.01 mg/mL로 고정하고, 젤라틴의 농도를 변화시킨 후, 나노캡슐의 입자 분산도를 확인한 결과이고, (B)는 젤라틴 농도를 0.05 mg/mL로 고정하고, 키토산 농도를 변화시키면서 나노캡슐의 입자 분산도를 확인한 결과이다.
도 6은 키토산과 젤라틴 농도 변화에 따른 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐의 산란강도를 확인한 결과이다. (A)는 키토산 농도를 0.1 mg/mL로 고정하고, 젤라틴의 농도를 변화시킨 후, 나노캡슐의 산란강도를 확인한 결과이고, (B)는 젤라틴 농도를 1 mg/mL로 고정하고, 키토산 농도를 변화시키면서 나노캡슐의 산란강도를 확인한 결과이다.
도 7은 키토산과 젤라틴 농도 변화에 따른 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐의 산란강도를 확인한 결과이다. (A)는 키토산 농도를 0.01 mg/mL로 고정하고, 젤라틴의 농도를 변화시킨 후, 나노캡슐의 산란강도를 확인한 결과이고, (B)는 젤라틴 농도를 0.05 mg/mL로 고정하고, 키토산 농도를 변화시키면서 나노캡슐의 산란강도를 확인한 결과이다.
도 8은 추출 용매별 홍삼 추출물의 쓴맛을 비교한 결과이다.
도 9는 키토산과 젤라틴의 농도 변화에 따른 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐의 쓴맛 강도를 확인한 결과이다. (A)는 키토산 농도를 0.1 mg/mL로 고정하고, 젤라틴의 농도를 변화시킨 후, 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐의 쓴맛 강도를 확인한 결과이고, (B)는 젤라틴 농도를 1 mg/mL로 고정하고, 키토산 농도를 변화시키면서 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐의 쓴맛 강도를 확인한 결과이다.
도 10은 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐과 무처리 홍삼 물 추출물의 쓴맛 강도를 비교한 결과이다.
도 11은 키토산과 젤라틴의 농도 변화에 따른 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐의 쓴맛 강도를 확인한 결과이다. (A)는 키토산 농도를 0.01 mg/mL로 고정하고, 젤라틴의 농도를 변화시킨 후, 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐의 쓴맛 강도를 확인한 결과이고, (B)는 젤라틴 농도를 0.05 mg/mL로 고정하고, 키토산 농도를 변화시키면서 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐의 쓴맛 강도를 확인한 결과이다.
도 12는 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐과 무처리 홍삼 에탄올 추출물의 쓴맛 강도를 비교한 결과이다. (A)는 0.01 mg/mL의 키토산, 0.1 mg/mL의 젤라틴으로 제조된 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐의 결과이고, (B)는 0.075 mg/mL의 키토산, 0.05 mg/mL의 젤라틴으로 제조된 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐의 결과이다.
도 13은 키토산과 젤라틴이 홍삼 추출물의 쓴맛 개선 효과에 미치는 영향을 확인한 결과이다. (A)는 10 mg/mL의 홍삼 물 추출물, 0.1 mg/mL의 키토산, 1 mg/mL의 젤라틴 조건에서의 실험 결과이고, (B)는 3.5 mg/mL의 홍삼 에탄올 추출물, 0.01 mg/mL의 키토산, 0.1 mg/mL의 젤라틴 조건에서의 실험 결과이며, (C)는 3.5 mg/mL의 홍삼 에탄올 추출물, 0.075 mg/mL의 키토산, 0.05 mg/mL의 젤라틴 조건에서의 실험 결과이다.
도 14는 홍삼 추출물 함유 키토산/젤라틴 나노캡슐과 홍삼 추출물 함유 키토산/폴리글루탐산(PGA) 나노캡슐의 쓴맛 강도를 비교한 결과이다. (A)는 홍삼 물 추출물에 대한 결과이며, (B)와 (C)는 홍삼 에탄올 추출물에 대한 결과이다.
도 15는 홍삼 추출물 함유 나노캡슐과 무처리 홍삼 추출물에 함유된 진세노사이드의 용해도를 비교한 결과이다.
도 16은 나노 캡슐화에 따른 홍삼 추출물의 혈소판 응집 저해능을 평가한 결과이다. 'NP dispersion'은 pH를 조정하지 않은 나노 캡슐 제조 직후의 상태, 'SGF'는 위장환경, 'SIF'는 소장 조건을 의미한다.

이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예를 들어 더욱 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.

실시예 1: 홍삼 추출물 함유 나노캡슐 제조

젤라틴 용액에 10 mg/mL 홍삼 물 추출물과 3.5 mg/mL 홍삼 에탄올 추출물을 각각 첨가한 후, 충분히 분산시켜 각각의 젤라틴 홍삼 혼합용액을 제조하였다. 상기 각각의 젤라틴 홍삼 혼합용액을 1,000 rpm으로 계속 교반하면서 연동 펌프(peristaltic pump)를 이용하여 키토산을 1.0 mL/min의 속도로 각각의 젤라틴 홍삼 혼합용액에 떨어뜨려 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐과 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐을 제조하였다(도 1).

이때, 젤라틴과 키토산의 농도는 하기 표 1과 같이 조성하였다.

나노캡슐 타입	키토산 농도 (mg/mL)	젤라틴 농도 (mg/mL)
홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐	젤라틴 농도 고정
	0.005	1
	0.01	1
	0.05	1
	0.1	1
	키토산 농도 고정
	0.1	0.05
	0.1	0.1
	0.1	0.5
	0.1	1
홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐	젤라틴 농도 고정
	0.005	0.05
	0.01	0.05
	0.05	0.05
	0.075	0.05
	키토산 농도 고정
	0.01	0.01
	0.01	0.05
	0.01	0.075
	0.01	0.1

실험예 1: 키토산 및 젤라틴의 농도 변화에 따른 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 입자크기 분석

본 실험예에서는 키토산 및 젤라틴의 농도 변화가 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 입자크기(particle size)에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.

입자크기 분석은 나노입도분석기(Malvern Zetasizer Nano ZS)를 이용하였고, 샘플은 상기 실시예 1에서 제조된 키토산 및 젤라틴 농도별 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐과 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐을 이용하였다.

젤라틴의 농도 변화에 따른 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 영향을 알아보기 위하여 키토산 농도를 0.1 mg/mL(홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐), 0.01 mg/mL(홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐)로 고정시킨 후, 젤라틴 농도를 변화시키며 입자크기를 분석하였다.

또한, 키토산 농도 변화에 따른 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 영향을 알아보기 위하여 젤라틴 농도를 1 mg/mL(홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐), 0.05 mg/mL(홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐)로 고정시킨 후, 키토산 농도를 변화시키며 입자크기를 분석하였다.

홍삼 물 추출물 나노캡슐의 입자크기 분석 결과(도 2), 키토산 농도가 증가함에 따라 홍삼 물 추출물 나노캡슐 입자크기가 증가하였으나{도 2(B)}, 젤라틴 농도 변화에 따라서는 유의적인 경향을 나타내지 않았고, 전반적인 입자크기는 170~185 nm였다{도 2(A)}.

홍삼 에탄올 추출물 나노캡슐의 입자크기 분석 결과(도 3), 젤라틴 농도가 증가함에 따라 홍삼 에탄올 추출물 나노캡슐 입자크기가 증가하였으나{도 3(A)}, 키토산 농도 변화에 따라서는 유의적인 경향을 나타내지 않았고, 전반적인 입자크기는 340~400 nm였다{도 3(B)}.

실험예 2: 키토산 및 젤라틴의 농도 변화에 따른 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 입자 분산도 분석

본 실험예에서는 키토산 및 젤라틴의 농도 변화가 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 입자 분산도(polydispersity index, PDI)에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.

실험 방법 및 실험 조건은 상기 실험예 1과 동일하였다.

홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐의 입자 분산도 분석 결과(도 4), 키토산 농도가 증가함에 따라 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐의 입자 분산도가 감소하였으나{도 4(B)}, 젤라틴 농도 변화에 따라서는 유의적인 경향을 나타내지 않았고, 전반적인 입자 분산도는 약 0.3이었다{도 4(A)}.

홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐의 입자 분산도 분석 결과(도 5), 젤라틴 농도가 증가할수록 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐의 입자 분산도가 감소하였으나{도 5(A)}, 키토산 농도 증가에 따라서는 유의적 경향을 나타내지 않았고, 전반적인 입자 분산도는 약 0.55였다{도 5(B)}.

실험예 3: 키토산 및 젤라틴 농도 변화에 따른 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 산란강도 분석

본 실험예에서는 키토산 및 젤라틴의 농도 변화가 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 산란강도(derived count rate)에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.

실험 방법 및 실험 조건은 상기 실험예 1과 동일하였다.

홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐의 산란강도 분석 결과(도 6), 키토산과 젤라틴 모두 농도가 증가됨에 따라 입자의 산란강도가 증가하였다.

산란강도는 입자로부터 산란되어 나오는 강도의 양으로 산란강도의 증가는 형성된 입자의 크기나 수의 증가를 의미한다. 즉, 젤라틴 농도 증가 시에 산란강도가 증가하였으므로 형성된 나노캡슐의 수가 증가되었음을 유추할 수 있다. 또한, 키토산 농도 증가에 따른 산란강도의 증가는 입자크기가 증가됨으로 인한 현상으로 판단되었다.

상기와 실험 결과들을 종합하면, 키토산은 0.1 mg/mL, 젤라틴은 1 mg/mL 농도에서 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐을 제조했을 때, 나노캡슐의 물리적 특성이 가장 우수할 것으로 판단되었다.

홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐의 산란강도 분석 결과(도 7), 젤라틴 농도 증가에 따라 산란강도가 감소된 반면{도 7(A)}, 키토산의 농도가 증가할수록 입자의 산란강도가 증가하는 경향을 보였다{도 7(B)}.

실험예 4: 추출 용매에 따른 홍삼 추출물의 쓴맛 평가

본 실험예에서는 홍삼의 추출 용매에 따른 쓴맛 차이 정도를 확인하기 위하여 홍삼 물 추출물과 홍삼 에탄올 추출물을 이용하여 각각의 홍삼액을 제조하고, 순위법을 통하여 쓴맛 강도 비교 관능검사를 실시하였다.

홍삼 물 추출물의 기준농도는 관능검사에 참여하는 패널들이 차이 식별하기 가장 알맞은 농도인 10 mg/mL로 정한 후, 홍삼 에탄올추출물의 농도와 비교하였다.

평가 결과(도 8), 홍삼 물 추출물 10 mg/mL의 쓴맛 강도는 홍삼 에탄올 추출물의 3~4 mg/mL와 유사함을 확인할 수 있었다. 따라서, 하기 실험예의 관능검사에서 홍삼 물 추출물과 홍삼 에탄올 추출물의 기준농도는 각각 10 mg/mL, 3.5 mg/mL로 정하였다.

실험예 5: 나노 캡슐화를 통한 홍삼 물 추출물의 쓴맛 개선 효과 확인

본 실험예에서는 나노 캡슐화를 통한 홍삼 물 추출물의 쓴맛 개선 효과를 평가하기 위해 쓴맛에 민감한 패널 10명을 선별하여 훈련과정을 거친 후, 관능검사를 진행하였다.

상기 표 1과 같이, 키토산 0.005~0.1 mg/mL와 젤라틴 0.05~1 mg/mL의 농도범위를 이용하여 7종의 나노캡슐을 제조하였다. 이때 홍삼 물 추출물의 농도는 10 mg/mL이였고, 대조군으로는 무처리 홍삼 물 추출물을 이용하였으며, 관능검사는 순위법을 이용하였다.

실험 결과(도 9, 도 10), 무처리 홍삼 물 추출물의 쓴맛은 약 48인 것에 반해, 나노캡슐화 된 홍삼 물 추출물의 쓴맛 강도는 17~30정도로 나타났다. 또한, 키토산과 젤라틴 농도가 증가함에 따라 홍삼 물 추출물의 쓴맛도 감소하였다. 특히, 0.1 mg/mL의 키토산, 1 mg/mL의 젤라틴으로 제조된 나노캡슐의 쓴맛 개선 효과가 가장 우수하게 나타났다(도 9).

또한, 10 mg/mL 홍삼 물 추출물을 함유하고, 0.1 mg/mL의 키토산과 1 mg/mL의 젤라틴으로 제조된 나노캡슐은 쓴맛 강도가 약 17으로 나타났는데, 이는 무처리 홍삼 추출물 8 mg/mL 농도에서의 쓴맛과 유사하였다(도 10). 상기와 같은 결과로부터 홍삼 물 추출물을 나노캡슐화 함으로써 쓴맛이 개선됨을 확인할 수 있었다.

실험예 6: 나노 캡슐화를 통한 홍삼 에탄올 추출물의 쓴맛 개선 효과 확인

나노 캡슐화를 통한 홍삼 에탄올 추출물의 쓴맛 개선 효과를 평가하기 위해 쓴맛에 민감한 패널 10명을 선별하여 훈련과정을 거친 후, 관능검사를 진행하였다.

상기 표 1과 같이, 키토산 0.005~0.075 mg/mL와 젤라틴 0.01~0.1 mg/mL의 농도범위를 이용하여 7종의 나노캡슐을 제조하였다. 이때 홍삼 에탄올 추출물의 농도는 3.5 mg/mL이였고, 대조군으로는 무처리 홍삼 에탄올 추출물을 이용하였으며, 관능검사는 순위법을 이용하였다.

실험 결과(도 11, 도 12), 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐의 쓴맛 감소 경향 결과와 동일하게, 모든 나노캡슐이 무처리 홍삼 에탄올 추출물보다 쓴맛 강도가 감소하였다. 특히, 0.01 mg/mL의 키토산, 0.1 mg/mL의 젤라틴으로 제조된 나노캡슐과 0.075 mg/mL의 키토산, 0.05 mg/mL의 젤라틴으로 제조된 나노캡슐의 쓴맛 강도는 약 17으로 쓴맛 개선 효과를 나타냈다(도 11).

또한, 3.5 mg/mL의 홍삼 에탄올 추출물을 함유하고, 0.01 mg/mL의 키토산, 0.1 mg/mL의 젤라틴으로 제조된 나노캡슐과 0.075 mg/mL의 키토산, 0.05 mg/mL의 젤라틴 모두 2.2 mg/mL의 무처리 홍삼 에탄올 추출물의 쓴맛 강도와 유사함을 확인할 수 있었다(도 12). 상기와 같은 결과로부터 홍삼 에탄올 추출물을 나노캡슐화 함으로써 쓴맛이 개선됨을 확인할 수 있었다.

실험예 7: 키토산 및 젤라틴이 홍삼 추출물 쓴맛 개선 효과에 미치는 영향 확인

본 실험예에서는 나노캡슐의 코팅물질로 사용된 키토산과 젤라틴이 홍삼 물 추출물과 홍삼 에탄올 추출물의 쓴맛 개선 효과에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.

홍삼 물 추출물의 경우, 무처리 10 mg/mL의 홍삼 물 추출물, 0.1 mg/mL의 키토산으로만 코팅된 10 mg/mL의 홍삼 물 추출물, 1 mg/mL의 젤라틴으로만 코팅된 10 mg/mL의 홍삼 물 추출물 및 10 mg/mL의 홍삼 물 추출물을 함유하고 0.1mg/mL의 키토산과 1 mg/mL의 젤라틴으로 코팅된 나노캡슐을 실험 샘플로 하였다.

홍삼 에탄올 추출물의 경우, 키토산과 젤라틴 농도에 따라 2번 실험하였는데, 첫번째로는 무처리 3.5 mg/mL의 홍삼 에탄올 추출물, 0.01 mg/mL의 키토산으로만 코팅된 3.5 mg/mL의 홍삼 에탄올 추출물, 0.1 mg/mL의 젤라틴으로만 코팅된 3.5 mg/mL의 홍삼 에탄올 추출물 및 3.5 mg/mL의 홍삼 에탄올 추출물을 함유하고 0.01 mg/mL의 키토산과 0.1 mg/mL의 젤라틴으로 코팅된 나노캡슐을 실험 샘플로 하였다. 두번째로는 무처리 3.5 mg/mL의 홍삼 에탄올 추출물, 0.075 mg/mL의 키토산으로만 코팅된 3.5 mg/mL의 홍삼 에탄올 추출물, 0.05 mg/mL의 젤라틴으로만 코팅된 3.5 mg/mL의 홍삼 에탄올 추출물 및 3.5 mg/mL의 홍삼 에탄올 추출물을 함유하고 0.075 mg/mL의 키토산과 0.05 mg/mL의 젤라틴으로 코팅된 나노캡슐을 실험 샘플로 하였다.

실험 결과(도 13), 홍삼 물 추출물과 홍삼 에탄올 추출물 모두 키토산과 젤라틴으로 모두 코팅되었을 때, 쓴맛 개선 효과가 가장 우수함을 확인할 수 있었다.

실험예 8: 나노캡슐 코팅 물질 종류에 따른 홍삼 추출물의 쓴맛 개선 효과 비교

본 실험예에서는 나노캡슐의 코팅 물질 종류에 따른 홍삼 추출물의 쓴맛 개선 효과를 비교하고자 하였다.

(+)전하를 띠는 코팅물질인 키토산을 고정하고, 젤라틴 대신 식용 가능한 또 다른 코팅물질인 폴리글루탐산(Polyglutamic acid, PGA)을 사용하였다.

홍삼 물 추출물의 경우, 0.1 mg/mL 키토산, 1 mg/mL 젤라틴 나노캡슐과 0.1 mg/mL 키토산 0.1 mg/mL PGA 나노캡슐을 각각 제조한 후, 홍삼 물 추출물의 쓴맛 개선 효과를 비교하였다.

홍삼 에탄올 추출물의 경우, 2번의 실험을 하였는데, 첫번째로는 0.075 mg/mL 키토산, 0.05 mg/mL 젤라틴 나노캡슐과, 0.075 mg/mL 키토산, 0.1 mg/mL PGA 나노캡슐을 각각 제조한 후, 홍삼 에탄올 추출물의 쓴맛 개선 효과를 비교하였고, 두번째로는 0.01 mg/mL 키토산, 0.1 mg/mL 젤라틴 나노캡슐과, 0.01 mg/mL 키토산, 0.01 mg/mL PGA 나노캡슐을 각각 제조한 후, 홍삼 에탄올 추출물의 쓴맛 개선 효과를 비교하였다.

실험 결과(도 14), 홍삼 물 추출물, 홍삼 에탄올 추출물 모두 키토산/젤라틴 나노캡슐이 가장 우수한 쓴맛 개선 효과를 나타내었다.

실험예 9: 나노캡슐화에 따른 진세노사이드의 용해도 분석

본 실험예에서는 나노캡슐화에 따른 진세노사이드(Ginsenoside Rg1, Rb1) 용해도의 변화를 확인하고자하였다.

10 mg/mL 홍삼 물 추출물과 3.5 mg/mL 홍삼 에탄올 추출물을 각각 수용액에 분산시킨 후, 80℃에서 20분간 교반하고, 각 분산액을 0.45 ㎛ 시린지 필터(syringe filter)를 이용하여 여과시킨 후, HPLC(High Performance Liquid Chromatography)를 이용하여 진세노사이드(ginsenoside)를 정량분석하였다. 홍삼 용매별 추출물 함유 키토산/젤라틴 나노캡슐도 상기와 동일한 방법과 조건으로 분산액 내 Rg1, Rb1의 용해된 양을 정량분석하였다. 이때, 홍삼 물 추출물 함유 키토산/젤라틴 나노캡슐은 0.1 mg/mL의 키토산, 1 mg/mL의 젤라틴으로 제조하였고, 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐은 0.075 mg/mL와 0.01 mg/mL의 키토산과 0.1 mg/mL, 0.05 mg/mL의 젤라틴의 농도에서 각각 제조하였다. 표준물질은 진세노사이드(ginsenoside) Rg1과 Rb1을 사용하였고, 분석조건은 하기 표 2와 같다.

Instrument Column	YMC-Pack Pro C₁₈ column (4.6×250, 5 μm)
Column Temp.	41.5℃
Pump	Waters 515 pump
Detector	Waters 486 Tunable Absorbance Detector
Mobile phase	A : Water B : Acetonitrile
Gradient	Time : 0 / 5/ 13/ 85/ 90/ 98/ 100 A(%) : 80/ 80/ 75/ 55/ 10/ 80/ 80
Flow rate	1.6 mL / min
Injection volume	50 μL
Detection wavelength	203 nm

실험 결과(도 15), 홍삼 물 추출물과 홍삼 에탄올 추출물 모두 나노캡슐화에 따른 용해도의 유의적 변화는 없는 것으로 확인되었다. 상기와 같은 결과로부터, 홍삼 추출물을 본 발명에 따라 나노캡슐화해도 홍삼 추출물의 특성이 변하지 않음을 확인할 수 있었다.

실험예 10: 나노캡슐화에 따른 홍삼 추출물의 혈소판 응집 저해능 변화 확인

본 실험예에서는 나노캡슐화에 따른 홍삼 추출물의 혈소판 응집 저해능의 변화를 확인하고자 하였다.

혈소판 응집 저해능은 응집검출계(aggregometer, Chronolog Co.)를 이용하여 혈소판이 응집될 때 발생하는 분산용액의 탁도(light transmission)로 측정하였다. 혈소판 분산액을 혈구계수기를 이용하여 혈소판 농도를 3×10⁸ cells/mL로 맞추고 마그네틱 바가 들어있는 큐벳에 넣어 37℃로 미리 가온시켜준 뒤 마그네틱 바를 돌려주면서 측정할 시료를 넣어주었다. 시료는 10 mg/mL 홍삼 물 추출물 함유 나노캡슐은 0.1 mg/mL의 키토산, 1 mg/mL의 젤라틴으로 제조하였고, 3.5 mg/mL 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐은 0.075 mg/mL, 0.01 mg/mL의 키토산과 0.1 mg/mL, 0.05 mg/mL의 젤라틴의 농도에서 각각 제조하였다.

상기 각각의 시료가 처리된 혈소판 분산액에 혈소판의 응집을 유발하는 콜라겐(collagen)을 넣어 대조군으로 사용된 HEPES 버퍼(buffer) 대비 혈소판 응집 정도에 따른 탁도의 변화를 측정하였고, 응집실험은 나노캡슐 직후 pH를 조정하지 않은 상태(NP dispersion), 위장환경(simulated gastric fluid, SGF) 및 소장환경(simulated intestinal fluid, SIF)에서 나노 분산액의 혈소판 응집능의 변화를 관측하였다. 위장환경에서는 나노분산액을 1 M HCL을 이용하여 pH 2.0 조건으로 조정한 후, 2시간 동안 방치하여 측정하였고, 소장환경에서는 나노분산액을 먼저 위장조건인 pH 2.0으로 조정한 후 다시 1 M NaOH를 이용하여 pH 7.0으로 조정하여 측정하였다.

실험 결과(도 16), 홍삼 물 추출물, 홍삼 에탄올 추출물 함유 나노캡슐(NP dispersion)에서 혈소판 응집 저해능이 감소하는 경향을 보였고, 위장조건(SGF)에서는 홍삼 물/에탄올 추출물의 혈행 개선 활성이 향상되었으며, 소장조건(SIF)에서는 나노캡슐하지 않은 홍삼 물 추출물, 홍삼 에탄올 추출물과 유사한 혈행 개선 정도를 나타내는 경향을 보였다.

Claims

젤라틴 용액에 홍삼 추출물을 분산시켜 젤라틴 홍삼 혼합용액을 제조하는 단계 (A); 및
상기 젤라틴 홍삼 혼합용액을 계속 교반하면서 키토산을 일정 속도로 떨어뜨려 캡슐을 제조하는 단계 (B);를 포함하는 과정으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 홍삼 추출물이 물 추출물일 경우,
젤라틴 농도는 0.05~1 mg/mL, 키토산 농도는 0.005~0.1 mg/mL인 것을 특징으로 하는 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 홍삼 추출물이 에탄올 추출물일 경우,
젤라틴 농도는 0.01~0.1 mg/mL, 키토산 농도는 0.005~0.075 mg/mL인 것을 특징으로 하는 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (B)의 교반 속도는,
900~1100 rpm인 것을 특징으로 하는 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (B)의 키토산을 젤라틴 홍삼 혼합 용액에 떨어뜨리는 속도는,
0.8~1.5 mL/min인 것을 특징으로 하는 홍삼 추출물 함유 나노캡슐의 제조방법.
제1항의 방법에 의해 제조된 홍삼 추출물 함유 나노캡슐.