Astaxanthin 분말의 마이크로 캡슐화 및 안정성은 어떻습니까?
Astaxanthin is one 의the oxygen-포함하는derivatives of carotenoids 그리고the highest level product of its synthesis다. It belongs to the keto carotenoids and has about 10 times higher antioxidant activity than β-carotene 에서the same category. It is the most promising antioxidant pigment in nature. Existing clinical trials have shown that astaxanthin can effectively remove free radicals in the body, while promoting the production of antibodies and improving animal immunity[1]. It can not only resist inflammation and cancer[2], prevent ultraviolet radiation[3], but also prevent cardiovascular[4] and nervous system[5] diseases. It has considerable practical value and application prospects in the food, health product, and pharmaceutical industries.
astaxanthin에 대한 추출 및 정제 방법은 많은 국내외 문헌에서 보고되고 있으며, 그 중 일부는 상당히 성숙되어 있다.그러나 아스타잔틴 자체는 많은 공액이중결합을 포함하는 약한 극성 분자구조를 가지고 있어 안정성과 수용성이 낮아 현 단계에서 아스타잔틴이 시장에서 사용될 수 있는 분야에 한계가 있다 [6].위와 같은 문제점을 해결하기 위해 많은 연구자들이 미세봉지 기술을 이용하여 아스타잔틴을 캡슐화하려는 시도를 하기 시작하였다.본 논문은 주로 아스타잔틴 마이크로캡슐의 캡슐화 효과에 영향을 미치는 주요 인자들을 요약 · 분석하여 향후 마이크로캡슐 분야에서 아스타잔틴에 대한 심도 있는 연구를 위한 자료를 제공한다.
1 마이크로 캡슐화 기술
Microencapsulation technology is 한new technology used to protect the contents of the capsule without affecting their original chemical properties. It mainly involves embedding and sealing solids, liquids or gases that are unstable at room temperature in a capsule wall made of a polymer, thereby isolating them from external factors such as light and oxygen.
1936년 미국의 한 회사가 처음으로 암호간유를 미세캡슐화하는 벽체재료로 파라핀을 사용하였고 그 이후 미세캡슐화 기술이 주목을 받게 되었다.수십년간의 발전을 거쳐 분무건조, 계면중합, 원심뽀로화 등 방법도 잇달아 미세봉지기술에 응용되였다.기술이 점점 더 성숙해짐에 따라 응용분야도 식품, 의약, 화학제품 등 점점 더 광범위해지고있다.마이크로캡슐 제조의 일반적인 방법 및 특성을 하기 표 1에 나타내었다.
아스타잔틴 마이크로캡슐의 봉지 효율에 미치는 코어벽 재질의 영향 2
마이크로 캡슐은 코어 재질과 벽면 재질의 두 부분으로 구성된다.식품 산업에서는 소비용 제품의 안전성과 사용의 특수성 때문에 보통 벽면 재료는 안전성이 높은 물질 (즉, 맛이 없고, 독성이 없으며, 핵심 물질과 반응하지 않는 등) [14]로 만들어야 한다고 요구한다.
벽체 조성의 비율이 아스타잔틴 마이크로캡슐의 캡슐화 효과에 미치는 영향 2.1
식품 마이크로 캡슐의 벽체 재료는 일반적으로 물에 쉽게 녹고 지속성이 좋은 천연 고분자 재료와 [15] 수용성 잇몸, 녹말, 단백질, 당, 셀룰로오스, 지질 등과 같은 반합성 고분자 재료를 사용한다.일반적인 벽면 재료의 요약과 그 특징을 표 2에 나타내었다.
실제 응용 분야에서는 단일 벽면 재료로는 마이크로 캡슐의 이상적인 봉지 상태를 달성하기 어렵기 때문에 원하는 효과를 얻기 위해 두 개 이상의 벽면 재료를 생산시 함께 혼합하는 경우가 많습니다.예를 들어, 잔탄검과 과어검은 일정 비율로 혼합하여 계의 점도를 높일 수 있고 [20], 트레할로스나 포도당과 같은 작은 분자의 당은 전분과 같은 큰 분자 벽체 물질과 결합하여 상호보완적인 효과를 얻을 수 있다 [21].
In studies on the microencapsulation of astaxanthin, many scholars have also tried different combinations of wall materials in order to achieve the best encapsulation effect. Shen et al. [22]mixed sodium caseinate with soluble corn fiber and whey protein in different proportions and carried out experiments on the microencapsulation of astaxanthin. The results confirmed that the astaxanthin microcapsules prepared 사용the two methods had excellent quality and achieved a good yield of more than 90%. In addition, Pu et al. [23]also used different ingredients of wall materials to encapsulate astaxanthin-containing oils, and selected the best wall material combination scheme, obtaining a relatively ideal yield of 84.84%. However, because a small amount of core 기름remained on the surface of some capsules during the experiment, they were prone to oxidation and rancidity during storage at room temperature, affecting product quality.
아스타잔틴의 미세캡슐화 효과에 미치는 벽체재료 혼합비의 영향 2.2
최적의 벽체 재료 혼합비는 마이크로 캡슐 내장 공정 중에 안정적인 유제 시스템을 형성할 수 있으며, 최상의 내장 효과를 위한 강력한 보장을 제공합니다.Yu 등 24)은 스프레이 건조 마이크로캡슐에 대한 실험에서 복합벽체의 비율이 마이크로캡슐 시스템에서 에멀젼의 점도와 안정성에 영향을 미칠 수 있으며, 이와 일정한 선형관계가 있음을 확인하였다.예를 들어, 말토덱스트린을 젤라틴, 콩단백질, 카사이네이트와 각각 혼합하였을 때 유화제계의 안정성은 벽체의 비율에 영향을 받으며, 말토덱스트린 대 단백질의 비율이 증가함에 따라 안정성이 감소한다.
따라서 벽체재료로 whey protein, gum arabic 및 maltodextrin을 사용하고, 이들을 조합하여 astaxanthin을 캡슐화하였으며, 다양한 조합의 벽체재료를 다양한 경사비로 사용하였을 때 astaxanthin 마이크로캡슐의 수율 및 효율의 변화를 살펴보았다.최종적으로 gum arabic과 whey protein을 1:3 [25]의 비율로 사용했을 때 가장 좋은 캡슐화 효과를 얻을 수 있다고 판단되었다.
현재, 문헌에는 아스타잔틴 마이크로 캡슐을위한 벽 재료의 종류에 대한 많은 보고가있다.그러나 선정된 벽체재료의 다양한 특성으로 인하여 벽체재료 조합에 따른 실험비율도 조성에 따라 조금씩 차이가 있다.따라서 벽체의 적절한 종류와 비율을 선별하는 것은 astaxanthin의 미세캡슐화를 위해 매우 중요하다.
2.3 아스타잔틴의 캡슐화에 미치는 중심벽체의 효과
마이크로 캡슐화 실험에서 코어 재료와 벽체 재료의 혼합 비율은 마이크로 캡슐 쉘의 형성을 결정하고 제품 품질에 영향을 줄 수 있습니다.따라서 실험적인 스크리닝 조건 중 하나로 자주 사용된다.후팅팅 등 (26)은 astaxanthin 마이크로캡슐 캡슐화 실험에서 core-wall 재료비의 5가지 경사도를 스크리닝한 결과, astaxanthin 함량이 점진적으로 증가하는 동안 마이크로캡슐의 캡슐화율과 수율을 측정한 결과 전반적으로 증가하다가 감소하는 경향을 보였다.이러한 현상의 원인은 분무건조시 마이크로캡슐 내 중심물질 함량이 낮고, 시스템의 점도가 높아 마이크로캡슐의 외벽이 느리게 형성되고 너무 두껍게 축적되기 때문이라는 연구결과도 있다.결과물은 캡슐화율이 낮고 [27] 품질도 좋지 않다.
또한, Laohasongkram 등 28은 시스템 내 중심재의 농도가 과포화 상태가 되면, 캡슐 벽체의 두께와 밀도에 영향을 미치는 벽체 함량 부족으로 중심재의 도장이 어려운 현상을 일으킬 수 있음을 확인하였다.두께가 감소하면 균열이나 파열이 발생할 가능성이 높고, 밀도가 낮으면 중심재료가 상대적으로 느슨한 캡슐 벽체 구조를 통과해 벽체 외부로 도달할 가능성이 높다.두 결과 모두 내장 효과를 크게 줄일 수 있습니다.
분무건조가 아스타잔틴 마이크로캡슐의 캡슐화에 미치는 영향 3
일반적으로 마이크로 캡슐화 공정은 심벽 물질을 포함하는 에멀젼의 제조와 마이크로 캡슐의 필름 형성 처리로 대략 나눌 수 있다.분무 건조에서 필름을 형성하는 마이크로 캡슐의 품질은 주로 균질화 분무 압력의 크기와 입구 및 출구 공기의 온도에 따라 달라집니다.
균질화 압력과 균질화 사이클 수가 astaxanthin의 봉지 효율에 미치는 영향 3.1
균질화 압력은 마이크로 캡슐의 반응 영역을 결정하는 분무 효과에 영향을 미칩니다.따라서 일부 연구에서는 분무 건조 실험에서 일정 범위 내의 마이크로 캡슐의 균질화 압력과 봉지 효율 사이에 양의 상관관계가 있다는 것을 발견했다 [29].또한 Huang Wenzhe 등은 astaxanthin의 캡슐화에 관한 실험에서 균질화 압력이 증가함에 따라 astaxanthin의 미세캡슐화 효과가 점차 최적치에 도달함을 확인하였으며, 50 MPa, 98.08%, 30.6%에서 각각 가장 높은 수율과 효율을 얻었다.그 주된 이유는 고압 균질화시, 균질화 압력이 증가함에 따라, 미분화된 에멀젼 방울을 더 정제할 수 있고, 반응 면적은 그에 따라 증가하며, 캡슐화가 더 균일해지기 때문이다.동시에 유제의 정제 또한 건조 중에 캡슐 내의 물의 빠른 증발을 촉진시켜 벽면이 달라붙는 현상 [31]을 방지한다.
고압 균질화 건수의 증가는 유제의 안정성을 향상시킬 수 있지만, 시스템의 온도를 상승시켜 유제에 분산된 아스타잔틴이 열로 인해 분해되어 마이크로 캡슐의 품질에 영향을 줄 수도 있다 [27].
3.2 입출구 공기 온도가 아스타잔틴 마이크로캡슐의 봉지 효율에 미치는 영향
분무 건조 과정 중 입구 및 출구 공기의 온도는 종종 중심 물질의 유지율과 마이크로 캡슐 쉘의 형성에 특정 영향을 미칩니다.Raposo et al. [32]은 astaxanthin의 미세캡슐화에 관한 연구에서 동일한 출구 공기 온도의 경우 입구 공기 온도가 낮아지면 마이크로 캡슐 시스템이 물을 보유하게 되고 벽면이 달라붙게 되어 shell의 견고성에 영향을 미친다는 것을 확인하였다.그러나 입구 공기 온도가 너무 높으면 시스템 내 분자 이동을 가속시키고 astaxanthin의 분해를 가속시킬 뿐만 아니라 마이크로 캡슐 벽 표면에 균열이나 작은 구덩이가 생겨 캡슐화가 잘 되지 않을 수 있다.
또한, 나가는 공기의 온도가 적당하게 상승하면 마이크로 캡슐 내부의 물이 증발하는 것을 도와 마이크로 캡슐의 형성을 가속화하고 중심 물질의 유지율을 향상시킨다.Huang Lixin 등 (33)은 나가는 공기의 온도가 너무 낮으면 분무 후 작은 물방울이 높은 온도로 인해 조기에 조개를 형성하여 마이크로 캡슐 입자 내부에 물이 존재할 가능성이 있다고 보고 있다.감속 건조 단계 동안 증기가 축적되어 캡슐 벽이 팽창하고 균열되거나 수분 함량이 너무 높아 제품 품질에 영향을 미칠 가능성이 있습니다.반면 공기 온도가 너무 높으면 장시간 가열로 인해 제품이 열화되기 쉽고, 고온 처리 후 마이크로 캡슐 입자가 제때 껍질을 형성하지 못해 끈적끈적한 벽 현상이 발생하고 제품 품질에 영향을 미친다.따라서 적절한 입출구 공기 온도를 선택하면 벽면 재료가 가능한 한 빨리 유리 상태로 변형되도록 하여 핵심 재료의 손실을 줄이고 최고의 봉지 효과를 얻을 수 있다 [34].
저장 조건이 아스타잔틴 마이크로 캡슐의 안정성에 미치는 영향 4
마이크로 봉지 기술은 물질의 안정성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 제품의 보관 시간을 연장하는 데 응용이 매우 중요합니다.
Previous studies have shown that pigment microcapsuleshave better stability than their monomers. For example, Han Ning et al. [35] compared β-carotene crystals with their microcapsules in an experiment and verified the stability of the two under different storage conditions (temperature, oxygen, light, humidity). The results showed that the retention rate of β-carotene microcapsules was higher than that of its crystals under different conditions, indicating that microencapsulation can improve the degradation of β-carotene in different environments.
자연에서 Astaxanthin은 유사를 β-carotene다.마이크로캡슐 벽체의 분자가 아스타잔틴 입자의 표면을 덮고 있기 때문에 외부환경의 영향을 어느 정도 피할 수 있다.후팅팅 [36]은 28일 저장 실험을 위해 아스타잔틴 미세캡슐과 아스타잔틴 결정을 다양한 광, 온도, 산소 조건에서 배치하고 보존율을 측정하였다.그 결과 둘다 동일한 환경에서 열화를 겪었지만 전자의 유지율은 70% 이상으로 후자에 비해 훨씬 높았다.따라서, astaxanthin을 마이크로캡슐 기술로 캡슐화하면 astaxanthin의 분해를 상당히 늦출 수 있어 astaxanthin 자체의 특성 때문에 효과적으로 개발되지 못하는 문제를 상당 부분 해결할 수 있으며, 다양한 분야에서 개발을 촉진하는데 매우 중요한 역할을하고 있다.
식품산업에서의 아스타잔틴 마이크로캡슐의 적용현황 5
마이크로 캡슐에 대한 연구가 심화됨에 따라 점점 더 많은 활성 물질이 마이크로 캡슐화 기술을 통해 다분야 응용을 달성해 시장 수요를 충족시킬 뿐만 아니라 제품 다양성도 풍부해지고 있다.아스타잔틴은 신흥 항산화제로서 미세캡슐화 제품에 사용되면서 점차 식품업계의 광범위한 주목을 끌고 있다.
5.1 Astaxanthin 마이크로 캡슐과 고급 건강 제품
Astaxanthin 마이크로 캡슐 제품은 국외에서 비교적 오랜 시간 동안 연구 개발되었으며 또한 비교적 널리 사용되고 있습니다.현재 시판되는 대부분의 아스타잔틴 마이크로캡슐 제품은 영양 보충제이며, 제품 포지셔닝은 산화 방지, 노화 지연, 혈당 저하, 면역력 증진, 망막 보호 등에 초점을 맞추고 있다.예를 들어 Eulara's 뷰티 캡슐, 미국 아쿠아서치 (Aquasearch), 일본 팬클& (Fancl&) 사의 항혈전 캡슐#39;s"아스타잔틴 30일"면역력증강 영양보충제 모두 아스타잔틴이 함유되여있다.
In addition to tablet and capsule health products, health drinks made with astaxanthin microcapsules have also gradually entered the market in recent years. Many countries have already tried using astaxanthin microcapsules in fermented liquid dairy products, unfermented liquid dairy products, fermented soy products and fruit drinks for adults, which not only provides health benefits but also enriches the variety of astaxanthin products.
아스타잔틴 마이크로 캡슐과 식품 첨가물 5.2
아스타잔틴 마이크로 캡슐은 건강 제품의 영양 보충제뿐만 아니라 색소 및 산화 방지제와 같은 식품 첨가제로서 제품의 감각적 특성을 개선하거나 손상 없이 식품 본래의 영양 성분을 유지할 수 있습니다.Bjerkeng et al. [37]은 1995년에 astaxanthin의 우수한 항산화 특성이 송어 살코기의 색상과 유통기한을 보호할 수 있음을 확인하였다.일본에서도 채소, 해초, 과일 등을 보존하기 위해 아스타잔틴 오일이 함유된 마이크로 캡슐을 사용하는 연구가 진행되고 있다.그 결과 아스타잔틴 마이크로 캡슐이 식품 보존에 상당한 효과가 있는 것으로 나타났다 [38].
또한, 천연 astaxanthin은 착색 특성도 우수합니다.일부 연구에 따르면 아스타잔틴 마이크로캡슐을 식용색소로 사용했을 때 발색 또한 용량 증가에 따라 밝은 색에서 어두운 색으로 변화해 다양한 효과를 보이는 것으로 나타났다.오늘날, 많은 다양한 종류의 식품들이 아스타잔틴의 이러한 특성을 이용하여 그들의 제품에 색을 입히는데, 마가린, 아이스크림, 요구르트, 과일 주스, 사탕, 케이크, 국수, 조미료 등은 착색효과가 뛰어날 뿐만 아니라 유통기한 효과도 상당하다 [38].
At present, there are many studies on the use of microencapsulation technology to improve the solubility and stability of 색소 in China, such as capsanthin, lycopene, zeaxanthin, etc. Some microencapsulated products of pigments have been put on the market and widely recognized. Although systematic research on the microencapsulation of astaxanthin has begun to be valued in recent years, due to technical and market constraints, the application of astaxanthin in many fields is still blank, so there is huge potential for development. As the excellent properties of astaxanthin become better known, and combined with China's의 전통적인 개념"같은 기원의 의약품 및 식품,"astaxanthin 마이크로 캡슐을 사용하여 기능성 식품 및 화장품의 개발은 매우 광범위한 개발 가능성과 이상적인 응용 가능성을 가질 것입니다.
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