KR20160010087A - 더블매트릭스 캡슐화에 의한 락토바실러스유산균의 안정화 방법 개발 - Google Patents

Abstract

식품으로 사용하고 있는 락토바실러스유산균의 보존성과 안정성을 높이고, 맛과 시각적인 차별화를 주기 위한 방법으로 더블매트릭스캡슐화에 대한 방법을 시사하였다.
첫째, 1차 캡슐화방법으로 5wt％의 슈크로즈에스터를 이용하여 부드럽고 촉촉한 크림을 만들 수 있었다. 둘째, 2차 매트릭스캡슐로는 키토산과 아르긴산을 1:3의 비율로 혼합하여 캡슐화할 때 가장 안정하게 형성되었다. 더블매트릭스캡슐의 크기는 1∼10mm로 평균입경이 3mm로 표면이 매끄럽고 단단한 비드형태로 만들 수 있었다. 셋째, 유산균의 pH변화에 대한 활성은 산성에서보다 알칼리성에서 더욱 우수한 활성을 보였으며, 1개월경과 후에서도 살아있는 유산균의 활성을 확인할 수 있었다. 넷째, 건강식품산업에 응용으로 더블매트릭스캡슐이 함유된 요거트를 개발하였고, 응용으로 인슐린, 알파토코페롤, 스쿠알란, 한국홍삼추출물, 알파리포산을 함유하면서, 백색, 녹색, 청색, 적색, 노란색을 입힌 더블매트릭스슐을 제작하였다. 이상의 결과로 볼 때, 유산균을 안정화시키는 방법의 하나의 도구로써, 더블매트릭스 캡슐이 식품산업에 크게 기여할 것으로 기대되며, 더 나아가 의약품산업에서 인슐린의 캡슐화를 통한 약물전달시스템 (drug delivery system) 및 화장품산업에서의 활성성분의 안정화 기술에 응용이 가능할 것으로 기대한다.

Description

더블매트릭스 캡슐화에 의한 락토바실러스유산균의 안정화 방법 개발{Development of Stabilizing Method of Lactobacillus Bacteria with Double Matrix Capsulation}

본 발명은 유산균의 일종인 락토바실러스균을 저온 혹은 실온에서 안정하게 장기간 보존 할 수 있도록 캡슐화하는 기술적인 제조방법을 제공한다. 본 발명에서 주장하고자 하는 더블매트릭스캡슐화 공법으로써, 1차 캡슐화 공법으로 슈크로스에스터, 스테아르산, 스쿠알란, 동백오일, 토코페롤을 함유하여 수중유적형의 o/w(oil-in-water) 에멀젼 입경 안에 락토바실러스유산균을 봉입하는 제조공법을 제공한다. 2차 매트릭스 캡슐화공법으로, 1차에서 얻어진 캡슐에 키토산과 아르긴산을 배합하여, 매트릭스형태로 가교결합시켜, 색상을 가져 시각적인 효과를 부여하여 구상의 캡슐로 만들어짐으로 유산균을 오랜 동안 안정화하는 제조방법 및 조성물을 제공한다.

본 발명을 수행하는데 있어서 배경이 되는 종래기술에 대하여 요약정리 한다. 본 발명에서 지면상 많은 내용을 기술할 수 없기 때문에 대표성을 가진 기술 및 제조법에 대하여 언급하나, 이 내용에만 국한하는 것이 아님을 밝혀 둔다. 유산균이란? 아주 다양하기 때문에 본 발명에서는 유산균 혹은 락토바실러스를 대표적인 표적물질로 정하여 이를 안정화 하는데 초점을 두어 개발하였다. 유산균은 당류를 발효함으로 에너지를 획득하고 다량의 락트산을 생성하는 세균을 총칭하여 "유산균"이라고 부르는 이름은 관용명이고, 분류학적인 위치를 가리키는 것은 아니다. 유산균의 정의에 적합한 것은 락토바실러스(lactobacillus), 락토코커(lactococcus), 레우코노스톡(leuconostoc), 페디오코커스(pediococcus), 비피도박테리움(bifidobacterium) 등의 균 속에 속한다. 형태적으로는 구균(lactococcus, pediococcus, leuconostoc)과 간균(lactobacillus, bifidobacterim)으로 나누어지고 그람(gram) 염색성은 양성이다. 어느 것이나 산소가 적은 환경에서 잘 발육하여 각종 당으로부터 락트산을 생성한다. 산에 내성을 나타내는 것이 많고 영양요구성은 매우 복잡하여 당류 이외에 많은 종류의 아미노산이나 비타민을 요구하며 균종, 균주에 따라 미량 영양소를 가하지 않으면 생육할 수 없는 것도 있다.

한편, 식품산업에서 요구르트, 크림형 요거트 등 다양한 유산균이 함유된 제품들이 많이 출시되고 있다. 그러나 이러한 유형의 유제품류들은 부패하기 쉬우며, 단맛과 신맛, 텁텁한 느낌 등 변하기 쉬운 단점으로 현재까지 유통기한이 짧다는 점이 문제로 지적되고 있다. 음용방법으로 마시는 제품과 떠먹는 타입으로 나누어져 있다. 이러한 제품들은 밀봉 상태에서는 어느 정도의 유통기한을 보증하고 있으나, 한번 오픈하면 장기 보존성이 떨어지고, 맛이 쉽게 변하여, 장기간 보관이 어려운 문제점이 내재되어 있다. 유산균은 공기 중에서 아주 활성이 뛰어나기 때문에 짧은 시간 내에 증식 혹은 부패, 산패되어 본연의 기능을 발휘하지 못하게 된다. 유산균의 보존성을 높이는 방법으로 단순 모노 캡슐화 방법과 이중캡슐화 하는 방법들이 연구되고 있는데, 공업화된 캡슐 공법에 대하여는 그다지 찾아보기 힘들었다. 러시아의 과학자 엘리에 메치니코프 (Elie Mechinikov)가 불가리아 사람들이 장수를 누리는 이유는 락토바실러스로 발효된 발효유의 섭취 덕분이라는 것을 밝혀내어 노벨상을 받은 이래로 유산균의 기능성은 오랫동안 연구되어 오고 있다. 유산균은 위산과 담즙산에서 살아남아 소장까지 도달하여 장에서 증식하고 정착하여야 하며 장관 내에서 유용한 효과를 나타내어야 하고 독성이 없으며 비병원성이어야 한다. 전통적으로 프로바이오틱스 제품들은 락토바실러스 등의 유산균을 이용하여 만들어진 발효유 제품으로 섭취되어 왔으나, 최근에는 락토바실러스 이외에 비피도박테리움, 엔터로코커스 일부 균주 등을 포함한 발효유뿐 아니라 과립, 분말 등의 형태로 제조되고 있다. 내산성, 내담즙성이 높으며, 면역조절기전, 생착능, 균총조정효과가 커서 기능성식품의 원료로 전반적으로 많이 쓰이는 종은 락토바실러스와 비피도박테리아 종이다. 이러한 유산균들의 안정성을 위하여 캡슐화를 통하여 이를 해결하는 연구들이 많이 발표되고 있다.

따라서 본 발명에서는 유산균의 장기 보존성을 높일 수 있는 방법 중에 한가지로 더블매트릭스 캡슐화공법을 개발하였으며, 이외에 식감을 개선하는 특징, 외관상으로도 다양한 색상으로 캡슐화를 통하여 고부가가치의 신소재를 개발하는데 목적을 두었다. 응용분야로써, 인슐린, 카페인, 스쿠알란, 홍삼추출물, 알파토코페롤, 알파리포산 등의 약물을 같은 방법으로 봉입하여 약물전달 체계를 이용하는 의약분야에도 적용이 가능할 것으로 기대한다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허 10-0782984호 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허 10-0530279호 특허문헌 3 : 대한민국 등록특허 10-0322872호 특허문헌 4 : 대한민국 등록특허 10-1000364호

비특허문헌 1: International Research Journal of Agricultural Science and Soil Science, 1(7), 273(2011). 비특허문헌 2 : Food and Bioprocess Technology, 6(10), 2763(2013). 비특허문헌 3 : Food Science and Technology, 54,147(2013) 비특허문헌 4 : Pharmaceutics, 3,793(2011). 비특허문헌 5 : Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 12th, 1(2012). 비특허문헌 6 : Journal of Encapsulation and Adsorption Sciences, 2,15(2012).

본 발명을 수행하는데 있어서 해결해야할 기술과제로 다음과 같은 내용을 수행하여 완성하고자 한다. 일단, 이를 수행하는데 필수적인 3가지 조건이 있다. 첫째; 사람이 먹을 수 있어야한다. 둘째; 천연소재로 이루어져 있어야 한다. 셋째; 넓은 pH범위에서 안정해야 한다. 이 세 가지 조건에 만족하면서 안정한 더블 매트릭스 구조물을 형성하는 것은 쉽지 않은 기술이다. 특히 부패하기 쉽고, 장기보존성이 취약한 유산균인 락토바실러스균을 저온 혹은 실온에서 안정하게 장기간 보존 할 수 있도록 한다는 것이 본 발명의 해결하고자 하는 핵심 과제이다. 이를 해결하기 위하여, 1차 캡슐화와 2차 더블매트릭스캡슐화를 실증적으로 구현하는 것이 가장 중요한데, 이를 나열하자면 다음과 같다. 첫째로 1차 캡슐화 제조공법을 제공하는 것이다. 둘째로 1차 캡슐화된 유화물을 보다 안정적으로 더블매트릭스캡슐화 공법을 실현시키는 것이 해결해야할 과제이다. 셋째로 안정한 캡슐을 만들기 위한 pH변화에 따른 유산균의 동정을 평가하는 부분도 해결해야할 과제중 하나이다. 이러한 조건을 해결하고, 연구하여 완성된 더블매트릭스 캡슐을 제공하는 것이다. 이하, 본 과제의 해결수단을 통하여 설명하고, 발명의 구체적인 내용을 통하여 상세하게 작성함으로써 명백하게 이해될 수 있도록 하였다.

본 발명에 대한 해결수단으로써 다음과 같은 과제 수행을 통하여 완성하고자 한다. 최종목적인 더블매트릭스캡슐화를 구현하기 위한 수단은 가장 먼저 1차 캡슐을 안정하게 형성시키는 것이다. 최종제품은 더블매트릭스캡슐이 보기 좋은 구상의 입자로 존재하는 것이 중요함으로 유화물이 내재된 비드형태로 개발한다. 이를 구현하기 위한 성분으로 슈크로즈에스터, 스테아르산, 스쿠알란, 동백오일, 토코페롤을 함유하면서 수중유적형의 o/w 유화물을 형성시킨 후, 이 안에 락토바실러스 유산균을 안정하게 봉입하는 제조공법을 제공한다. 1차 캡슐만으로는 안정성을 충분히 확보할 수 없기 때문에 보다 더 안정하게 유지될 수 있도록 하기위하여 1차캡슐의 표면에 매트릭스캡슐화하는 공법으로, 키토산과 아르긴산을 배합하여 안정한 매트릭스형태로 가교결합되도록 한다. 공기나 외부접촉을 차별화하여 안전하게 봉입하는 기술을 독자 개발하여, 이를 보다 차별화된 구상의 미립자로 형성되도록 하는 제조방법을 완성시키는 것을 해결수단으로 하였다.

본 발명을 완성시킴으로써 식품으로 사용하고 있는 락토바실러스유산균의 장기 보존성을 높일 수 있다. 유산균의 안정성을 높일 수 있다. 유산균의 작용 및 성능을 높일 수 있다. 캡슐입자를 다양화 하여 부가가치를 높일 수 있는 특장점을 가지고 있다. 이를 음용할 경우, 위나 장에서 왕성한 유산균의 장 활동을 높여 줄 수 있다. 맛과 시각적인 차별화를 통해 고부가치의 상품화 개발이 가능하다. 이를 통하여 건강하고 아름답게 삶을 영위할 수 있는 기술적인 도구로의 활용이 가능한 효과를 기대할 수 있다.

도1은 락토바실러스유산균의 모양을 나타내는 사진이다.
도2는 1차캡슐의 제조공정도이다.
도3은 더블매트릭스캡슐을 만드는 기계장치이다.
도4는 1차캡슐유화물에 대한 현미경입자 사진이다.
도5는 더블매트릭스캡슐이 만들어진 구상의 비드 사진이다.
도6은 pH영향에 대한 활성도를 나타낸 사진이다.
도7은 더블매트릭스캡슐이 함유된 요거트를 개발한 사진이다.
도8은 활성물질이 배합된 더블매트릭스 비드 캡슐을 개발한 사진이다.

본 발명에 사용된 주요 외래어에 대한 정의를 다음과 같이 표현하여 이해를 명확히 하고자 한다. 유산균의 정의에 적합한 용어; 락토바실러스(lactobacillus), 락토코커스(lactococcus), 레우코노스톡(leuconostoc), 페디오코커스(pediococcus), 비피도박테리움(bifidobacterium), 락토코커스(lactococcus) 등의 용어를 사용하였다. 그 밖의 그람(gram), 슈크로스에스터 (sucrose ester), 제주산 동백오일 (camellia Japonica seed oil), 스쿠알란 (squalane), 토코페롤 (tocopherol), 호모믹서 (homomixer) 등의 용어들을 사용하였으며, 특별히 기술하지 않은 용어는 이화학적적인 분야에서 통용되는 언어임으로 생략되었음을 밝혀둔다.

1. 개발 및 제조방법

1-1. 본 발명에 사용된 재료

본 발명에 사용된 유산균은 주성분이 락토바실러스유산균으로 도1과 같은 원료를 그대로 사용하였다. 도1(A)는 락토바실러스유산균, 도1(B)는 유산균이 함유된 파우더 타입의 사진이다. 이것이 함유된 1차 캡슐을 의미하는 슈크로스에스터형 크림을 만들기 위한 재료로서는 슈크로즈에스터, 제주산동백오일, 스쿠알란, 토코페롤, 스테아르산으로 식품용 등급을 별도의 정제없이 그대로 사용하였다. 또한 더블매트릭스캡슐을 만들기 위하여 키토산, 아르긴산의 원료를 별도의 처리과정 없이 그대로 사용하였다. 캡슐막을 강화시키는 목적으로 칼슘클로라이드, 에탄올을 사용하였으며, pH조정제, 활성성분 등 본 실험에 사용된 모든 재료들은 시약용 및 식용이 가능한 등급의 원료를 별도의 정제과정이 없이 그대로 사용하였다.

1-2. 기기

유산균이 함유된 크림은 호모믹서(Primix, 일본)를 사용하였고, 수중유적형의 크림의 물성 및 안정성 평가는 CCD카메라가 장착된 광학현미경(Olympus, 일본)과 입도 분포를 측정하는 장비인 레이져 라이트 스캐터링 시스템 (Melvern UK, Model Mastersizer 2000, 영국)을 이용하여 입도의 분포를 측정하였다. 더블 매트릭스 캡슐을 만들기 위하여 캡슐성형기(바이오뷰텍, 한국)를 제작하여 사용하였다.

1-3. 수중유적형 (o/w) 에멀젼의 일차 캡슐 제조

1차 캡슐인 슈크로즈에스터 크림을 만들기 위한 실질적인 조성물을 표1에 타나내었다. 유산균이 함유된 크림의 조성물은 1∼10wt％의 슈크로즈에스터, 1∼5wt％의 스테아르산, 2∼8wt％의 동백오일, 1∼10wt％의 스쿠알란, 0.1∼5wt％의 토코페롤을 사용하였으며, 5∼20wt％의 글리세린, 0.1∼1wt％의 키토산, 0.1∼2wt％의 아르긴산을 사용하였다. 보다 상세하게는 5wt％의 슈크로즈에스터, 3wt％의 스테아르산, 5wt％의 동백오일, 2wt％의 스쿠알란, 0.5wt％의 토코페롤을 사용하였으며, 10wt％의 글리세린, 0.25wt％의 키토산, 0.4wt％의 아르긴산을 표1에 나타낸바대로 사용하였을 때 가장 안정한 캡슐이 가능하였다. 여기에서 슈크로즈에스터는 슈크로즈스테아레이트, 슈크로즈미리스테이트, 슈크로즈라우레이트가 단독 혹은 2종 이상 사용할 경우가 여기에 포함된다. 제조방법은 도2에 나타낸 바와 같이, 유상A와 수상B를 용해하는 단계, 미세한 입경의 에멀전이 형성될 수 있도록 교반하는 단계, 락토바실러스유산균을 봉입하는 단계, 냉각공정을 통하여 최종적으로 1차 캡슐을 완성시키는 단계로 나눌 수 있다. 제조방법을 좀 더 구체적으로, 기술하면, 표1에 제시된 원료를 정확히 구분하여 계량한 후에 A상과 B상을 70∼85℃가온 용해한다. A상에 B상을 혼합하여, 호모믹서를 사용하여 3,000rpm으로 3분 동안 교반한다. 이것을 냉각하여 60∼70℃에서 C상을 넣어 1분 동안 교반하고, 25℃까지 냉각하여 제조를 완료한다. 1차 캡슐과 관련하여 조제방법은 기본적으로 도2에 제시한 방법으로 수행하는 것이 가장 안정한 방법으로 유산균이 봉입된 수중유적형(O/W) 유화물이 생성되었다. 이것이 1차 캡슐화하여, 2차 더블매트릭스캡슐이 잘 될 수 있도록 하였다.

[표1]

1-4. 더블 매트릭스 캡슐의 제조방법

더블 매트릭스캡슐을 완성을 위한 제조방법은 다음과 같다. 표1의 실시예1∼4에 나타낸 조성대로 유산균이 함유된 크림을 제조한 것을 도3과 같은 장치에 통과함으로써 안정한 매트릭스캡슐을 제조하였다. 1차 캡슐화한 부드러운 크림을 표3의 장치 베셀(vessel)에 옮겨 담아 밀폐한 다음, 적은 압력으로 공기를 주입하면, 작은 노즐을 통하여 바늘을 통해 한 방울씩 낙하하게 된다. 이때 미리 준비한 1∼10％의 칼슘용액, 1∼10％의 에탄올용액이 함유된 수용액에 떨어뜨리면 견고하고 안정한 캡슐이 알갱이 형태로 만들어진다.

1-5. 유산균의 안정성 측정법

유산균이 안정성을 측정하기 위하여 50배 희석한 락토바실러스유산균용액을 콘트롤로 하고 더블 매트릭스캡슐화 시료를 가지고 아가 배지에 로딩하여 37℃ 인큐베이터에 넣어 유산균이 생존하는지를 현미경과 유관으로 확인하였다.

2. 결과 및 고찰

2-1. 더블 매트릭스캡슐의 특장점

유산균을 이중매트릭스 캡슐화를 통한 특장점은 여러 가지가 있다. 키토산과 아르긴산을 적용한 가장 큰 특징으로는 식용이 가능하다는 것이며, 고온 및 산성이나 알칼리성에서도 안정하다. 키토산은 매우 안정, 안전한 물질로 보습성이 우수할뿐더러 항산화 활성이 우수한 물질로 알려져 있다. 물성적 특징으로는 불용성이나 구연산, 초산, 염산 등의 산성 용매에서 염을 형성하여 용해할 수 있다. 키토산은 알칼리에서 겔이 형성하여 침전하고, 음이온성 고분자와 겔을 형성한다. 또한 알긴산은 해조류에서 추출한 산성물질로 물에는 불용이나 물을 흡수하여 겔이 되는 성질을 가지고 있다. 알긴산은 알칼리에서 에탄올과 축합하여 소듐(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca)으로 치환시켜, 수용성을 높여 사용하는 경우가 대부분이다. 본 연구에서는 Na으로 치환시킨 아르긴산을 그대로 사용하였다. 본 발명에서는 키토산과 아르긴산을 1:3으로 혼합하여 사용하였으며, 이러한 특징을 바탕으로 하여 슈크로즈에스터형 크림을 만들고, 두 원료를 매트릭스로 하여 개발하였을 때, 보다 안정하고 경도가 높은 캡슐제작이 가능하였다. 두 혼합물질을 사용한 가장 큰 이유는 키토산은 항박테리아 효과가 우수하여 별도의 보존제가 필요 없이 장기간에도 안정하게 보존할 수 있다. 유산균의 고유의 특성을 그대로 유지하면서, 키토산의 항산화 및 항노화효과를 그대로 적용할 수 있으며, 아르긴산의 보습성 등을 함유하고 있어 다기능의 효과를 가지는 소재개발이 가능한 것이 특징이다.

2-2. 일차 슈크로스에스터 크림의 물성

표1중 실시예1의 조성을 가지고 만든 일차 캡슐유화물인 슈크로즈에스터형 크림의 외관은 백색이며, 부드러운 점성을 가진 겔이 형성되었다. 제조된 크림의 pH미터로 10％용액으로 희석하여 측정한 결과, pH는 5.8∼6.90으로 약산성을 띠고 있었다. 외관은 걸쭉한 점성을 가진 크림타입이었다. 크림의 입자크기는 약 5∼50㎛이었다. 도4에 서와 같이, 현미경 입자는 원형의 작은 입자를 형성하였고, 작은 입자와 큰 입자가 보였다. 이에 대한 평균입자 크기는 20㎛로 안정한 상태를 유지하고 있음을 알 수 있었다. 비중계로 측정한 결과, 비중이 0.95∼1.05로 물보다 약간 낮은 비중을 가지고 있었다. 맛은 약간 신맛이었고, 별도의 안정화제 없이 그대로 이차 더블 매트릭스캡슐을 만드는데 사용할 수 있었다.

2-3. 더블매트릭스 캡슐화

더블매트릭스캡슐은 도3에 나타낸 장치로 실행하였다. 장치는 캡슐을 쉽게 만들 수 있도록 별도로 제작한 기기를 사용하였다. 도3(A)는 캡슐을 만들 수 있는 장치의 전면이며, 특별히 제작한 바늘은 잘 안보이기 때문에 확대하여 도3(B)에 나타내었다. 우선 원형의 좁쌀만한 크기의 캡슐을 만들기 위하여 제작한 바늘의 내경은 지름이 0.5mm 크기로 제작하였다. 내경이 0.3mm, 0.6mm, 0.7mm, 1mm크기의 바늘을 제작하여 실험하였으나, 본 발명에서는 작은 입자를 목적으로 하였기 때문에 바늘내경이 0.5mm의 선정하여 실험하였다. 또한, 안정한 더블 매트릭스캡슐막을 형성시키기 위하여 1∼10％의 칼슘클로라이드 용액, 1∼10％의 에탄올 용액, 구연산나트륨, 혹은 염기성을 띄게 하는 물질을 사용하여 pH=10∼11이 되게 500mL를 제조하였다. 1차 캡슐화 유화물을 베셀에 넣은 다음, 에어 콤프레셔를 사용하여 공기압력을 주입하여 내용물이 주사기 바늘을 통과하고, 미리 준비한 용액에 떨어뜨리게 되면 락토바실러스 유산균이 함유된 딱딱하고 안정한 캡슐이 만들어 졌다. 이것을 꺼내어 맑은 물에 2∼3회 씻어내어 깨끗한 입자의 캡슐을 만들 수 있었다. 더욱 깨끗하게 씻어내려면 1∼10wt％의 에탄올 용액에 씻어낼 경우가 더욱 좋은 캡슐을 얻을 수 있었다. 이 캡슐을 도5에 나타내었다. 그림에서 보는 바와 같이 좁쌀 모양의 크기로 만들어졌으며, 캡슐의 크기는 지름 1∼10mm크기의 입자로 형성되었다. 평균입자는 3mm크기이었다. 캡슐에 보기 좋게 하기위하여 식용색소를 넣어 다양한 색깔을 가질 수 있도록 하였다. 도5(A)는 흰색의 캡슐, 도5(B)는 청색의 캡슐, 도5(C)는 적색의 캡슐, 도5(D)는 노란색의 캡슐을 만들 수 있었다. 여기에서 구상의 매트릭스캡슐은 아주 구상이거나, 일그러진 모양일 수 있으나, 전체를 보고 표현하여 구상이라고 표현하고 있음을 밝혀둔다.

모두가 유산균이 함유된 캡슐이다. 유산균은 동결 건조된 프로바이오틱스를 20배로 희석하여 크림에 넣었다. 키토산과 아르긴산의 1:3의 비율로 혼합하여 0.8∼1.0wt％로 용해한 것에서 가장 안정한 캡슐이 만들어졌다. 이 때 5∼10％의 키토산5％용액, 8∼30％의 아르긴산5％용액을 함유할 수 있다. 그 이하의 농도에서는 매트릭스막이 안정하지 않았으며, 더 높은 농도에서는 너무 딱딱하게 형성되어 구상의 캡슐모양이 만들어지지 않았으며, 바늘구멍의 막히는 현상이 있어 구상의 비드캡슐을 만들 수가 없었다. 또한 캡슐의 표면은 매끄러운 상태였으며, 입자는 동그란 모양으로 나타났다. 이것을 일반적인 요거트나 빵 등에 혼합하여 식용으로 사용한다면, 보다 독특한 제형의 기능성식품으로 개발될 수 있을 것으로 기대된다.

2-4. pH변화에 따른 유산균의 활성

유산균을 매트릭스캡슐로 만들었을 경우 그 활성이 그대로 유지되는지 시험하였다. 1차캡슐화 유화물의 pH를 조절하기 위하여 산성은 구연산용액으로 조절하였으며, 알칼리성은 구연산나트륨용액으로 조절하여 크림을 만들었으며, 이에 따른 유산균의 활성 여부를 확인하였다. 시료는 pH=4.3±0.3, pH=7.12±0.2, pH=10.3±0.3로 조절한 3가지의 시료를 만들어 사용하였다. 장기 보관된 살아있는 유산균의 활성이 있는지에 대한 실험결과를 도6에 나타내었다. 우선 초기상태의 활성도는 구체적으로 나타내지는 않았으나, 콘트롤군과 더블매트릭스캡슐군 모두 유산균의 활성이 아주 좋은 결과를 얻었다. 한편, 동일한 시료를 냉장고에 1개월간 보관한 시료를 가지고 활성을 가지고 있는지의 여부를 관찰하였다. 도6(B)에 나타낸 바와 같이 캡슐화되지 않은 콘트롤군의 배지에서는 산성, 중성, 염기성에서도 유산균의 활성도는 그다지 높지 않았다. 그러나 도6(A)의 더블매트릭스군에서는 산성이나 알칼리성모두 유산균의 활성이 우수하다는 것을 확인 할 수 있었다. 특히, 산성이나 중성 상태보다는 알칼리성 상태에서 활성이 더 높은 것을 알 수 있었다. 이결과로 보아 유산균이 함유된 더블매트릭스 캡슐의 안정성에 대하여 실험한 결과 1개월과 3개월 후에도 안정하게 유지되고 있음을 확인하였다.

2-5. 델리버리 시스템의 응용 및 기대효과

본 연구를 통하여 얻어진 결과를 토대로 하여 유산균을 안정화하는데 새로운 도구로써 사용이 가능하며, 매트릭스 캡슐을 만들 수 있는 장비를 이용하여, 용도에 따라 캡슐의 크기를 다양하게 조절이 가능하도록 다양한 응용이 가능하였다. 또한 유산균이 위에서 대부분 흡수되는데 반하여 이 결과를 이용한다면 위에서 일부 분해가 되면서 장까지 도달할 수 있는 새로운 캡슐이 만들어 질 것으로 전망하고 있다. 이들 중 도7에 나타낸 것은 요거트 안에 캡슐을 넣어서 보기도 좋고, 맛도 보존할 수 있는 제형이 가능하다는 것을 예로 제시하였다.

또한 도8은 더블매트릭스를 응용하여 5종류의 건강 기능식품으로 알려진 활성성분을 다양한 용도에 맞게 사용할 수 있도록 5가지 색상을 입혀서 제작하였다. 도 8의 (A)는 인슐린, (B)는 알파 토코페롤, (C)는 스쿠알란, (D)는 한국홍삼추출물, (E)는 알파리포산을 적당량 봉입한 캡슐을 응용소재로서 개발하였다. 이 유효성분에 대한 안정도는 캡슐화하지 않은 것보다 변색, 이취 등에서 월등히 안정하게 유지되는 것을 알 수 있었다. 이는 더블캡슐에 의하여 공기와의 접촉을 최소화하였음을 반증해 주는 것이라고 고찰할 수 있었다.

Claims (5)

1. 락토바실러스유산균을 함유하면서, 안정성을 높이고, 백색, 청색, 녹색, 적색, 노란색을 가지는 더블매트릭스캡슐로 시각적인 차별화 효과를 부여하는 조성물로 1차 캡슐의 입자가 5∼50㎛의 유화물을 내재하여, 그 표면에 키토산과 아르긴산을 배합하여 더블매트릭스캡슐화 한 입자가 둥근 모양의 비드형 입자를 가지는 조성물
2. 청구항 1항에 있어서, 1∼20중량％의 락토바실러스유산균을 함유하면서, 1차 캡슐화의 구성물로 3∼10wt％의 슈크로즈에스터, 2∼6wt％의 스테아르산, 2∼8wt％의 동백오일, 0.5∼3wt％의 토코페롤, 10∼20wt％의 글리세린, 29∼56.5wt％의 정제수가 배합된 유화물
3. 청구항 1항에 있어서, 더블매트릭스캡슐의 구성물로 락토바실러스유산균이 함유된 1차캡슐화의 유화물의 표면에 가교결합을 형성하는 물질이 5∼10wt％의 키토산5％용액, 2∼10wt％의 아르긴산5％용액으로 배합된 조성물로, 이 배합비가 1:3의 비율로 배합함으로 더블매트릭스화된 캡슐이 생성되고, 이 모양이 구상으로 1∼10mm의 크기로 형성된 비드형 입자
4. 청구항 1항에 있어서, 더블매트릭스캡슐의 조제공법으로써 1차 캡슐화 유화물을 0.3mm∼1mm 크기의 노즐에 통과시켜 0.1∼10％의 칼슘클로라이드 용액, 1∼10％의 에탄올이 배합되고, 구연산으로 pH를 10∼11범위로 조정한 혼합용액에 낙하시켰을 때 단단한 비드가 형성되는 것을 특징으로 하는 조제방법
5. 청구항 1항에 있어서, 더블매트릭스캡슐에 봉입하는 활성물질이 인슐린, 알파토코페롤, 스쿠알란, 한국홍삼추출물, 알파리포산을 단독 혹은 2가지 이상의 성분으로 배합하여 캡슐을 형성하는 조성물

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