KR20240040181A - 홍국적색소를 포함하는 나노캡슐 분산액 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents
홍국적색소를 포함하는 나노캡슐 분산액 조성물 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제를 이용하여 홍국적색소를 안정화시킨 나노캡슐 분산액 조성물에 대한 것으로, 분산안정성 및 열이나 빛에 대한 안정성이 개선되어 화장품, 식품 등 다양한 분야에 활용 가능하다.
Description
본 발명은 홍국적색소를 포함하는 나노캡슐 분산액 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 홍국적색소의 안정성이 개선되는 효과가 있다.
최근 건강에 대한 관심 증대 및 인체에 미치는 독성으로 인해 인공합성색소의 사용이 제한됨에 따라 오염이나 독성 폐기물로부터 비교적 자유롭고, 인체에 무해한 천연색소의 사용이 증가하고 있다. 천연색소는 동물, 식물, 광물, 미생물 등으로부터 추출된 색소로, 색의 다양성 및 약제로 사용되던 기능성이 부각되면서 사용에 탄력을 받고 있으며, 식품 뿐만 아니라 화장품, 의류 등 색이 가미되는 다양한 소재에 널리 이용되고 있다.
한편, 찐 백미에 홍국균(Monascus속)을 접종하고 배양시킨 홍국쌀은 중국에서 수세기 동안 식품 뿐만 아니라 술을 비롯한 발효식품 제조에 향미증진제 또는 착색제로 사용되고 있으며, 민간에서는 소화 촉진 및 혈액 순환 개선에 효과가 있는 것으로 널리 알려져 있다. 홍국에는 콜레스테롤 합성 저해제인 모나콜린 K (monacolin K; lovastatin)가 함유되어 있어서 혈액 콜레스테롤 저하 작용이 있는 것으로 알려져 있으며, 최근에는 홍국의 발효과정에서 생성되는 이차 대사산물들의 다양한 기능성이 보고되고 있다. 일 예로, 감마-아미노뷰티르산(γ-aminobutyric acid)의 신경전달 및 혈압 강하 효과, dimerumic acid, tannin, phenol 및 unsaturated fatty acids 등의 항산화 작용이 보고되었다.
홍국적색소(Monascus color)는 홍국균(Monascus속)의 배양물을 에탄올로 추출하여 얻어지는 천연 비타르계 착색료로서, 단백질에 대한 염착성이 매우 우수하여 고운 적색을 띤다. 중성이나 알칼리성에서는 물에 잘 녹으며, 열에 안정하고, 금속이온과 약제에 거의 영향을 받지 않는다. 또한, pH의 변화에 따라 색조 변화가 거의 없고 안정한 편이나 pH 4 이하의 산성이나 식염을 포함하면 잘 녹지 않고, 산성에서는 침전을 일으키며, 빛에는 매우 불안정한 특징이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 입자간의 침전 및 응집 현상이 개선되고, 열과 빛에 대해 높은 안정성을 갖는, 홍국적색소를 포함하는 분산액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 홍국적색소 및 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제를 포함하는 나노캡슐 분산액 조성물을 제공한다.
또한, 다른 측면에서 본 발명은 증류수와 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제를 혼합하는 단계; 홍국적색소를 첨가하는 단계; 및 교반하여 나노캡슐 분산액 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는 나노캡슐 분산액 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate, Tween-80), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트(polyoxythylene sorbitan monostearate, Tween-60), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노팔미테이트(polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, Tween-40) 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate, Tween-20)로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 1종 이상이다.
상기 홍국적색소는 모나스커스 퍼프리우스(Monascus purpureus)의 배양물로부터 추출된 것이다.
상기 조성물 100 중량부에 대하여, 홍국적색소 2 중량부 및 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제 5 중량부를 포함한다.
본 발명에 따른 나노캡슐 분산액 조성물은 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제를 이용하여 홍국적색소를 안정화시킴에 따라 입자간의 응집현상 및 침전을 방지하여 분산안정성이 개선되고, 열이나 빛에 대한 안정성이 우수하여 화장품, 식품 등 다양한 분야에 활용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산액 조성물의 pH 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산액 조성물의 conductivity 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산액 조성물의 입자 크기 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산액 조성물의 광학현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산액 조성물의 conductivity 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산액 조성물의 입자 크기 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산액 조성물의 광학현미경 이미지를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 홍국적색소 및 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제를 포함하는 나노캡슐 분산액 조성물을 제공한다.
상기 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate, Tween-80), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트(polyoxythylene sorbitan monostearate, Tween-60), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노팔미테이트(polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, Tween-40) 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate, Tween-20)로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate, Tween-80) 또는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate, Tween-20)일 수 있고, 더욱 바람직하게는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate, Tween-80)일 수 있다.
Tween 계열의 계면활성제는 가격 경쟁력이나 안정적인 제형면에서 우수하여 화장품에 가장 많이 사용되며, 화장품공업에서는 보다 천연스러운 계면활성제에 주목해, 이를 제품에 활용하고자 하는 노력을 하고 있다.
폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate, Tween-80)는 폴리올 비이온성 계면활성제의 일종으로, 불포화 소르비톨 모노 올레이트와 에틸렌 옥사이드의 중합반응을 통해 합성되며, 일반적으로 폴리 소르베이트에 사용된다. O/W 유화제, 가용화제, 습윤제, 분산제 및 안정제와 같은 액체, 반고체 및 고체 제제에 널리 사용되며, Tween 80의 과산화물 값은 10 이하이고, 밝은 노란색에서 주황색 점성 액체이다.
폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate, Tween-20)는 약한 비이온성 계면활성제로, 코코넛오일, 의약품, 화장품, 식품, 섬유 및 산업 분야와 같은 많은 분야에서 안정성과 상대적 무독성으로 인해 유화제, 분산제, 용매 및 안정제 등으로 활용된다. 디스크와 에틸렌 옥사이드의 축합에 사용되며, 분자가 친수성 폴리옥시에틸렌 그룹이 더 많기 때문에 비이온성 세제로 친수성이 강하기 때문이다. 일반적으로 O/W 유화제로 사용되며, 에멀젼의 안정성을 높이기 위해 12개의 알킬 설페이트 또는 스팬(SPAN)형 유화제와 함께 사용할 수 있고, 일부 약물의 가용화제로도 사용할 수 있다.
상기 홍국적색소는 모나스커스 퍼프리우스(Monascus purpureus)의 배양물로부터 추출된 것이다.
상기 조성물 100 중량부에 대하여, 홍국적색소 2 중량부 및 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제 5 중량부를 포함한다.
상기 조성물은 증류수를 추가로 더 포함할 수 있으며, 일 예로, 홍국적색소 2 중량부 및 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제 5 중량부 및 증류수 93 중량부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 다른 측면에서 본 발명은 증류수와 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제를 혼합하는 단계; 홍국적색소를 첨가하는 단계; 및 교반하여 나노캡슐 분산액 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는 나노캡슐 분산액 조성물의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] 나노캡슐 분산액 조성물 제조
증류수 93 중량부와 TWEEN® 20 (Polyoxyethylene sorbitan monolaurate) 5 중량부를 혼합한 후 홍국적색소 2 중량부를 첨가하여 400 rpm으로 30분 동안 교반하여 나노캡슐 분산액 조성물을 제조하였다.
[실시예 2] 나노캡슐 분산액 조성물 제조
증류수 93 중량부와 TWEEN® 80 (Polyoxyethylene glycol sorbitan monooleate) 5 중량부를 혼합한 후 홍국적색소 2 중량부를 첨가하여 400 rpm으로 30분 동안 교반하여 나노캡슐 분산액 조성물을 제조하였다.
[실험예 1] 열과 빛에서의 안정성 분석
상기 실시예 1 및 2에서 제조된 나노캡슐 분산액 조성물을 50℃에 24시간 보관 후 색차계를 이용하여 열과 빛에서의 안정성을 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 색 변화 폭 (△E * ab )은 하기 식에 따라 계산하였다.
상기 식에서, , , 는 50℃에서 24시간 보관한 샘플의 색차계 측정값을 의미하며, , , 는 초기 샘플의 색차계 측정값을 의미한다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | |||
| 실온 | 50℃ | 실온 | 50℃ | |
| 밝기(L*) | 17.20 | 13.13 | 41.65 | 42.87 |
| 적색도(a*) | 1.77 | 2.63 | 22.66 | 21.83 |
| 황색도(b*) | -0.54 | 0.81 | 9.33 | 8.41 |
L*는 반사율을 측정한 데이터로 명도를 나타낸다. a*는 플러스(+) 값이 클수록 빨강색, 마이너스(-) 값이 클수록 초록색에 가까우며, b*는 플러스(+) 값이 클수록 노랑색, 마이너스(-) 값이 클수록 파랑색에 가깝다.
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 및 2는 실온 또는 50℃에서 24시간 보관한 후에도 색 밝기가 유지됨을 알 수 있으며, 이로부터 색상 지속성을 가지고 있음을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 2의 경우 실시예 1에 비해 색 밝기가 매우 우수하여 색 구현이 향상됨을 알 수 있다.
△E * ab 값이 낮을수록 색상의 정확도가 높으며, 실시예 1의 △E * ab 값은 4.37이며, 실시예 2의 △E * ab 값은 1.74로, 실시예 2가 실시예 1에 비해 약 3배 정도 낮은 △E * ab 값을 가짐에 따라 열과 빛에 더 안정한 것으로 판단된다.
[실험예 2] 시간 경과에 따른 pH, conductivity 및 입자 크기 분석
실시예 1 및 2의 시간 경과에 따른 pH를 측정하였다. 도 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 및 2 모두 pH 변화 폭이 작은 것으로 나타났으며, pH 범위가 5 내지 7 사이에 분포되어 있어 안정성이 뛰어났다. 이를 통해 실시예 1 및 실시예 2 모두 경시적으로 안정한 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 및 2의 시간 경과에 따른 conductivity를 측정하였다. 도 2에서 보는 바와 같이, 실시예 2가 실시예 1에 비해 conductivity 변화 폭이 작은 것으로 나타났으며, 이를 통해 실시예 2가 실시예 1에 비해 경시적으로 더 안정한 것으로 판단된다.
또한, 동적광학산란광도계(Dynamic Light Scattering, DLS)를 이용하여 실시예 1 및 2의 시간 경과에 따른 입자 크기를 분석하였다. 도 3에서 보는 바와 같이, 실시예 2가 실시예 1보다 입자의 크기가 작고, 시간에 따른 입자 크기의 변화 폭이 작은 것으로 보아 경시적으로 더 안정한 것으로 판단된다.
[실험예 3] 입자 이미지 분석
광학현미경(Optical Microscope, OM)을 이용하여 실시예 1 및 2의 입자를 관찰하여 침전물 존재 유무 및 입자 크기를 분석하였다. 그 결과 도 4에서 보는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 분산 상태가 유사한 것을 알 수 있었다.
[실험예 4] 제타전위(Zeta potential) 분석
실시예 1 및 2에 대한 제타전위(Zeta potential)를 측정하여 분산안정성을 분석하였다. 제타전위는 입자 사이의 반발력이나 인력의 크기에 대한 단위로, 콜르이드 분산계(colloidal dispersion)의 안정성을 평가하는 중요한 척도로 사용된다. 음(-) 또는 양(+)의 제타전위 값이 높으면 입자들간의 응집(Aggregation)은 일어나지 않고 분산안정성이 좋으며, 그 값이 낮으면 입자들간의 인력이 더 크게 작용하여 coagulation 또는 flocculation 되기 쉽다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | |
| 제타전위(mV) | -14.9 | -38.5 |
상기 표 2를 참고하면, 실시예 2가 실시예 1에 비해 제타전위 값이 크므로 분산안정성이 더 우수한 것으로 판단된다.
종합해 볼 때, 상기 실시예 1 및 2 모두 4주 동안 물과의 분리가 발생하지 않았으며, 3주차부터 입자응집체의 침전물이 발생하는 것을 확인하였다. pH 및 광학현미경 이미지 분석 결과, 실시예 1 및 2가 유사한 결과를 나타내었으나, conductivity 및 입자 크기 분석 결과 실시예 1의 변화폭이 더 큰 것으로 나타나 실시예 2가 경시적으로 더 안정한 것으로 판단된다. 또한, 색차계 분석 결과, 실시예 2가 실시예 1에 비해 색 밝기가 높아 색상 구현이 뛰어나고, 약 3배 정도 낮은 △E * ab 값을 가짐에 따라 열과 빛에 더 안정한 것으로 판단되며, 제타전위 분석 결과, 실시예 2의 전위값이 실시예 1에 비해 큰 것으로 보아 실시예 2의 분산안정성이 더 우수한 것으로 판단된다. 이로써 TWEEN® 80 (Polyethylene glycol sorbitan monooleate)을 이용하여 홍국적색소를 포함하는 나노캡슐을 제조하였을 때 TWEEN® 20 (Polyoxyethylene sorbitan monolaurate)을 이용하였을 때보다 분산안정성 및 열과 빛에 대한 안정성이 더 우수하며, 뚜렷한 색상을 구현하는 것으로 확인되었다.
본 발명에 의해 제조된 나노캡슐 분산액 조성물은 분산안정성 및 열이나 빛에 대한 안정성이 개선되어 천연색소를 적용 가능한 다양한 분야에서 활용 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내의 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (8)
- 홍국적색소 및 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제를 포함하는 나노캡슐 분산액 조성물
- 제1항에 있어서, 상기 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate, Tween-80), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트(polyoxythylene sorbitan monostearate, Tween-60), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노팔미테이트(polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, Tween-40) 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate, Tween-20)로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 나노캡슐 분산액 조성물
- 제1항에 있어서, 상기 홍국적색소는 모나스커스 퍼프리우스(Monascus purpureus)의 배양물로부터 추출된 것을 특징으로 하는 나노캡슐 분산액 조성물
- 제1항에 있어서, 상기 조성물 100 중량부에 대하여, 홍국적색소 2 중량부, 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제 5 중량부 및 증류수 93 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노캡슐 분산액 조성물
- 증류수와 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제를 혼합하는 단계;
홍국적색소를 첨가하는 단계; 및
교반하여 나노캡슐 분산액 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는 나노캡슐 분산액 조성물의 제조방법
- 제5항에 있어서, 상기 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트(polyoxyethylene sorbitan monooleate, Tween-80), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트(polyoxythylene sorbitan monostearate, Tween-60), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노팔미테이트(polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, Tween-40) 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate, Tween-20)로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 나노캡슐 분산액 조성물의 제조방법
- 제5항에 있어서, 상기 홍국적색소는 모나스커스 퍼프리우스(Monascus purpureus)의 배양물로부터 추출된 것을 특징으로 하는 나노캡슐 분산액 조성물의 제조방법
- 제5항에 있어서, 상기 조성물 100 중량부에 대하여, 홍국적색소 2 중량부 및 폴리옥시에틸렌계 비이온성 계면활성제 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노캡슐 분산액 조성물의 제조방법
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