[화학공학] 루테인 분말의 캡슐화에 관한 연구에 대한 자료입니다

카로티노이드는 화학구조에 따라 두 가지로 나뉘는데, 카로티노이드와 크산토필이다.크산토필 (Xanthophylls)은 크산토필 그룹 [1]의 테르펜 화합물의 일종으로 체내에서 합성하여 비타민 a를 형성할 수 있으며, 인간의 안구 &의 황반부의 주요 색소이기도하다#망막 39; s [2]이다.인체는 자체적으로 잔토필들을 합성할 수 없으며, 체내의 대부분의 잔토필들은 식이섭취에서 나온다 [3].루테인은 마리골드, 계란 제품, 녹색 잎 채소와 일부 과일에서 주로 발견되며 (표 1), 천연 식용 색소제일 뿐만 아니라 다양한 생물학적 활성을 가진 천연 항산화 물질로 간주됩니다 [4].

루테인은 자외선에 효과적으로 저항하고, 청색광에 의한 망막색소상피 (RPE) 세포의 손상을 막으며, 노화관련황반변성 (AMD) [5], 심혈관 및 뇌혈관 질환, 암 [6]과 같은 다양한 질병의 발생을 방지한다.통계에 따르면, 대부분의 미국인들은 매일 식단에서 약 1~3 밀리그램의 루테인을 섭취하고 있는 반면, 루테인의 일일 권장 섭취량은 6 밀리그램으로 루테인 섭취량이 확실히 부족하다는 것을 나타냅니다.루테인 함유 기능성 식품이나 보충제를 제공하여 평균 루테인 섭취 수준을 높여야 한다 [7].

루테인은 다중 결합 이중 결합을 가진 긴 사슬의 소수성 분자입니다분자 구조에서, 그래서 화학적으로 불안정하고 산성 조건, 산소, 온도 및 빛과 같은 요소에 민감합니다.따라서 식품 가공, 저장, 운송 및 응용 중 화학적, 기계적 또는 물리적 요인에 쉽게 영향을 받아 생물학적 활성과 제품 품질의 손실을 가져온다 [10].루테인의 낮은 수용성, 낮은 물리화학적 안정성, 낮은 생체이용성과 같은 단점을 해결하기 위해 연구자들은 많은 양의 연구를 수행해 왔습니다.현재 식품 및 의약품 분야에서는 루테인을 전달하기 위한 전달시스템 (리포좀, 나노입자, 유제, 마이크로캡슐 등)의 이용에 대한 연구가 수행되고 있다.

본 검토에서는 루테인의 활용이 제한된 이유를 분석하고, 여러 루테인 전달체계의 장점과 한계를 부각시키며, 루테인의 용해성과 생체이용성을 향상시키기 위한 이들 전달체계의 최근 연구 현황을 요약하고, 향후 루테인 전달체계의 발전방향에 대한 전망을 제시한다.

루테인 적용의 제한 1

루테인은 씹기와 효소의 작용을 통해 사람의 입에 의해 대량으로 위장관으로 방출되고, 식이 지방, 췌장액, 담즙의 도움으로 사람의 소화관 전체에 분산된다.소장에서 형성되는 혼합 미셀 (mixed micelle) 기간 동안 용해되고, 그 후 상피세포에 직접 흡수되어 마지막으로 지단백질로 포장되어 혈류로 운반된다 [11-12].그러나 루테인은 용해도가 낮아 소장 상피에서 흡수하기 어려워 흡수 효율과 루테인의 생체 이용성이 낮다.루테인은 구조적으로 매우 불안정하며 이성질화, 분해, 산화되기 쉽다.깊게 튀기거나 굽는 등의 극한 환경에 루테인이 함유된 식품을 노출시키면 루테인 함량과 활성을 감소시킬 수 있다 [13-14].따라서 루테인의 생체 이용성은 주로 식품 매트릭스 [15], 지질 [16], 식품 가공 방법 [17] 등에 영향을 받는다.

2 Encapsulation 기술

식품 및 제약 연구 분야에서 빛, 온도 및 pH와 같은 외부 환경에 민감한 기능성 활성 물질 (루테인 등)은 종종 수용성을 향상시키고 안정성을 강화하며 전달 및 방출을 제어하고 이를 통해 생체 이용성을 향상시키기 위해 캡슐화됩니다.일반적으로 사용되는 루테인 캡슐화 시스템에는 리포좀, 나노입자, 에멀젼 및 마이크로캡슐 등이 있으며 (그림 1), 이들의 특성은 표 2에 나타내었다.

2. 1 Liposomes

리포좀은 이중층 구조를 가진 구형 또는 거의 구형의 소포체로, 보통 하나 이상의 인지질 이중층 또는 라멜라이로 구성된다.양친성 특성을 가지며 친수성 물질과 지방성 화합물을 모두 캡슐화 할 수 있습니다.또한 수용액 단계와 막 내부의 인지질에 양친성 작용기를 캡슐화할 수 있다.따라서 리포좀은 생체 적합성, 지속 방출 특성 및 표적 특성이 우수하며, 생리 활성 물질을 캡슐화하여 빛 [18]과 같은 환경 조건에서 분해를 억제하는데 사용될 수 있다.루테인이 인지질 이중층에 박혀있는 에탄올 주입법을 이용하여 루테인 리포좀을 제조하였다.인지질 이중층은 표적분만을 위한 소포체로 사용되었으며, 92%의 함몰율을 보였다.다만, 유기용제 오염 문제가 있다 [19].초임계 대응 용매를 사용하여 루테인과 수소화 콩 레시틴으로 구성된 리포솜을 제조하면 유기 용매 오염 문제를 해결할 수 있으며, 제조 공정도 간단하여 캡슐화율이 90%에 달한다 [20].마찬가지로, 루테인 리포솜 또한 초임계 이산화탄소 (SC-CO2)를 사용하여 제조될 수 있습니다.

SC-CO2는 다른 방법과 비교하여 환경 친화적이며 온화한 작동 조건을 가지고 있습니다.SC-CO2를 이용하여 제조한 리포솜의 경우, 감압과정에서 인지질과 루테인 집합체가 재조직되면 리포좀 내 루테인의 캡슐화 속도 (encapsulation rate of (97.0±0.8)%) 가 높아지기 때문에 [21] 압력에 따라 루테인의 위치가 달라진다.그러나 리포좀은 열역학적으로 불안정한 시스템이다.물리적, 화학적 안정성 측면에서는 저장 중 융합, 응집, 인지질 가수분해, 산화 등의 문제가 발생하기 쉽고, 저장 조건이 너무 까다롭다.[22]

그러나 리포솜은 열역학적으로 불안정한 시스템이며, 저장 중 융합, 응집, 인지질 가수분해 및 산화 등의 문제가 발생하기 쉬워 저장 조건에 대한 요구가 높다 [22].나노리포솜 기술은 위의 문제를 해결할 수 있다.생리 활성 물질의 용해도와 생체 이용성을 향상시킬 수 있으며, 체외 및 생체 내 안정성도 향상할 수 있습니다.또한 루테인의 방출을 보호하고 제어하기 위해 가장 널리 연구된 봉지 시스템 중 하나입니다.예를 들어, 달걀 노른자 레시틴과 콜레스테롤을 막 재료로 조제한 나노 지질은 루테인을 보호하고, 나노 지질 내에 고르게 분포시키며, 빛, 열, pH 등의 다양한 저장 조건에서 루테인의 손실을 줄이고, 또한 루테인의 항산화 특성을 향상시킬 수 있다 [23].

루테인 nano-lipids친수성 현탁성 폴리 펩타이드 폴리-l-라이신으로 변형된 것은 입자 크기가 증가하고 전위가 증가합니다.루테인의 소화, 흡수 및 이용률도 향상됩니다.이는 폴리리신이 정전기 흡착을 통해 루테인 리포좀과 결합함으로써 루테인에 대한 리포좀의 캡슐화 속도가 향상되기 때문입니다.또한 폴리리신의 친수성 및 생물학적 경피 침투성이 강하여 위장관 내 루테인 리포좀의 흡수 및 방출 특성을 향상시켜 루테인의 생물학적 이용성을 향상시킬 수 있다 [24].폴리펩타이드가 루테인 나노리포좀에 첨가된 후에는 루테인의 봉지 및 방출 특성을 개선하는 것 외에도 항산화 활성과 리포좀의 항암 활성을 개선하여 외부 환경에서의 산화로부터 루테인을 보호할 수 있다 [25].

2. 2 나노 입자

나노입자 전달 시스템 (nanoparticle delivery system)은 제어된 방출 [26]의 목적을 달성하기 위해 나노입자를 캡슐화하여 생리활성 성분을 전달하는 것을 말한다.나노입자는 크기가 작고 매우 안정적이며 높은 약물 적재율을 가질 수 있다.나노 입자 운반체에 불안정한 영양소를 캡슐화하면 식품 가공 및 저장 중 손실을 줄일 수 있습니다.따라서 나노입자를 구성하는 것은 식품, 제약, 화장품 산업에서 물질을 운반하는 일반적이고 효과적인 방법이다 [27].나노캐리어란 일반적으로 다당류 나노입자, 단백질 나노입자, 복합 나노입자 등을 말한다.

나노 캐리어를 준비하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 다당류 중 하나는 키토산이다.키토산이 코팅된 나노입자는 세포막의 투과성을 촉진시켜 장 상피 흡수를 증진시킬 수 있다.또한 널리 보급되어 있고 가격도 저렴해서 [28]활성 물질을 캡슐화하는 이상적인 벽체 재료로 사용될 수 있다.홍 씨는 etal다. [29] chitosan 준비/γ-polyglutamic 산성 나노 입자의 용해도 물을 개선 할 수 있 루테인,하는 12번의 루테 unencapsulated 입니다.Toragall 등 30)은 이오노겔법을 이용하여 치토산-올레산 산-알긴산 나트륨 복합 나노화물을 제조하였으며, 이를 통해 루테인의 용해도를 증가시켰을 뿐만 아니라 (free lutein보다 1,000배 높음), 열안정성 및 생체이용성도 향상되었다.급성 및 아급성 독성시험 결과 고농도 (LD50>100 mg/kg mb) 에서도 독성효과가 없었다.

일반적으로 나노캐리어로서 사용되는 단백질에는 동물성 단백질이나 식물성 단백질이 있다.천연 식물 단백질은 다양한 원천에서 나오고, 일반적으로 동물성 단백질보다 저렴하고 쉽게 구할 수 있으며, 지속 가능하고 재생 가능하다.천연 식물 단백질은 최근 동물성 단백질보다 인기를 끌고 있으며, 따라서 천연 나노 입자를 생산하는데 이상적인 공급원이다 [31].옥수수 글루텐 (corn gluten) 이라고도 하는 제인 (Zein)은 널리 이용되고 저렴하며 다양한 아미노산이 풍부한 천연 식물 대분자이다 [32-33].생체적합성, 생분해성, 자기조립특성, 골유도성 [34-35] 등이 우수하여 식품이나 의약품과 같은 분야에서 널리 연구되고 응용되고 있다.연구진은 간단한 항용제 강수법을 이용해 부피 대비 75% 에탄올 용액에서 제인이 루테인과 자체 조립해 구형 나노입자를 형성할 수 있음을 보여줬다.제인이 함유된 루테인 나노입자는 캡슐화율이 약 80% [36]로 천연색소 루테인의 광분해율을 크게 낮출 수 있다.그러나 단일 단백질로 만들어진 나노입자는 대개 불안정하다.루테인은 위에서는 보호되지만 장에서 단백질 분해효소에 의해 쉽게 분해되어 나노입자의 구조를 손상시키고 [37] 루테인의 미셀 형성 효율을 떨어뜨린다.따라서 단백질 기반 나노입자는 일반적으로 안정성과 봉지 효율을 향상시키기 위해 다른 화합물을 한 층 코팅할 필요가 있다.

콜로이드의 안정성을 향상시키기 위해 연구자들은 최근 gum, sodium alginate 및 carrageenan과 같은 다당류를 사용하여 제아잔틴 입자를 안정화하고 있습니다.그러나 이러한 다당류가 물에 용해되지 않고 상온에서의 높은 점도로 인해 그 적용에 한계가 있을 수 있다.대두 다당류는 천연 음이온 다당류로 상온에서 수용성이 우수하고 점도가 낮다.이들은 제아잔틴 나노 입자를 안정화하고 콜로이드 안정성을 향상시키는 데 사용될 수 있습니다.순수한 제아잔틴 나노 입자와 비교하여 콩 다당류 코팅은 루테인이 분해되지 않도록 보호하면서 빛과 산소를 차단하는 물리적 장벽 역할을 할 수 있습니다.또한 위와 장에서 단백질 분해효소에 의한 제아잔틴의 가수분해를 저해할 수 있다.따라서 제아잔틴/콩 다당류 복합 나노입자의 수용성, 화학적 안정성, pH 안정성 및 염 안정성이 크게 향상된다 [38].다당류가 제아잔틴 입자를 안정시키는 것 외에도 일부 작은 분자 계면 활성제는 콜로이드 안정성을 향상시킬 수도 있습니다.예를 들어, tea saponin이나 locust bean gum과 함께 사용할 경우, 준비된 나노입자의 캡슐화율은 90% 이상에 달할 수 있으며, 수용성은 루테인 단독의 약 80배에 달한다.안정성과 생체이용성도 크게 향상되었으며, 계면활성제와 루테인의 첨가는 제인의 2차 구조를 변화시켰다 [39-40].

zein 외에도 쌀 단백질이나 소 혈청 알부민과 같은 다른 공급원의 일부 단백질이 루테인의 운반체로 사용되고 있다.쌀 단백질은 생물학적 효능이 높고 알레르기성이 낮으며 소화율이 높고 아미노산 함량이 높아 품질이 좋고 영양이 풍부한 천연 식물 단백질로 인정받고 있다.서유 등 41)은 천연 쌀 단백질을 원료로 사용하여 지용성 생리활성 분자인 루테인을 캡슐화하는 쌀 단백질 분해효소가수분해-카르복시메틸 셀룰로오스 나노캐리어를 개발하여 루테인에 대한 식품 전달 시스템을 성공적으로 구축하였다.이 시스템은 루테인을 효과적으로 보호하고 안정성을 향상시킬 수 있으며 또한 효과적으로 위에서의 루테인 분비를 늦추고 소장에서의 분비를 촉진하며 유방암 세포의 증식을 억제하고 세포 흡수를 촉진합니다.허우후이징 등 42명은 소혈청 알부민을 이용하여 소혈청 알부민-덱스트란-루테인 나노입자를 제조하였으며, 캡슐화율이 95%로 루테인의 저장 안정성 또한 향상시킬 수 있고, 세포 내 항산화 활성이 우수하다.

2.3 유제 (Emulsion) 계

전통적인 유제는 오일상과 물상을 혼합하여 유화제를 첨가하고 균질화시켜 만든다.물리적 안정성이 낮고 극한 환경 (냉각, 가열, 높은 이온강도, 극한 pH)에서 탈질되기 쉽다.이러한 문제를 해결하기 위해 마이크로 에멀젼, 다중 에멀젼, 나노 에멀젼, 피커링 에멀젼 등 다양한 구조와 특성을 가진 다양한 에멀젼 시스템이 개발되고 있다.

2.3.1 Microemulsions

마이크로 에멀젼은 불소성 비극성 (immiscible non-polar), 극성 (polar) 및 계면활성제 (surfactant)의 적어도 세 가지 성분으로 구성된다.경우에 따라 추가 성분 (예:공동 계면 활성제)이 필요합니다.이 성분들은 무색, 투명 (또는 반투명)하고 [43-44] 점도가 낮은 적당한 비율로 안정한 열역학 계를 형성한다.마이크로에멀젼을 제조하기 위해서는 기존의 에멀젼보다 높은 계면활성제 농도가 요구되지만, 제조공정이 간단하다.또한 식품 성분의 소화율을 향상시키고 산화에 저항하며 세균을 억제하는 효과도 있어서 소수성 물질을 캡슐화하여 위장관에서의 생체 이용성을 향상시키는데 널리 사용된다 [45].식품 등급의 비이온 계면활성제 (Tween-80)를 사용하여 제조된 마이크로에멀전들은 음료에 함유된 루테인과 제아잔틴을 효과적으로 캡슐화하고 생체이용성을 향상시키는 것으로 나타났다 [46].

30.00% medium chain triglycerides (MCT), 41.37% polyoxyethylene hydrogenated castor oil (cremophor RH40), 28.63% polyethylene glycol-400 (PEG-400)으로 형성된 루테인 마이크로에뮬레이션의 적하능력은 1 mg/g 이었다.기본적으로 10분 이내에 용해될 수 있으며, 해산 비율은 약 67%이다.하지만 적재량이 적고, 산성 환경에서는 쉽게 분해되므로 추가적인 연구가 필요하다 [47].

계면활성제로는 Tween-80을, 공동 계면활성제로는 무수 에탄올을 상역전 유화법을 이용하여 루테인 마이크로 에뮬레이트를 제조하였다.이 방법은 일반 유제의 열역학적 불안정성을 극복할 수 있고, 루테인의 수용성을 향상시킬 수 있으며, [48] 실제 식품 생산에 사용될 수 있다.그러나 마이크로에멀젼 형성 과정에서 사용되는 계면활성제 (surfactant)와 공동계면활성제 (co-surfactant)의 양은 마이크로에멀젼의 독성을 증가시킨다.또한 식품가공 중 마이크로에멀젼 구조는 수용액에 의해 희석되어 다양한 성분의 첨가로 인해 파괴되어 마이크로에멀젼의 상전이를 유발하게 된다.마이크로에멀젼은 루테인을 캡슐화하는 외에 마리골드로부터 루테인을 추출하는 추출제로도 사용할 수 있어 점차 새로운 루테인 추출법으로 각광받고 있다.

다중 에뮬레이션 2.3.2

다중 에멀젼은 복잡한 3 상계를 말하며, 유제의 분산된 상에는 그와 불화합하는 다른 상의 물방울도 포함되어 있다 [49].여러 종류의 복수 에제제들이 있는데, oil in water (O/W/O)와 water in oil in water (W/O/W) [50] 가 있다.기존의 에뮬레이션을 내장할 경우 누수가 자주 발생하여 내장률이 낮다.멀티 에뮬레이션은 전통적인 에뮬레이션과 비교하여 내장률이 높고 친화도가 다른 물질을 동시에 내장할 수 있다.식품, 의약품, 화장품 및 기타 분야 [51]에 널리 사용되고 있다.예를 들어, 정전기 층별 조립기술을 이용하여 유장 단백질 분리, 키토산 및 린씨 껌을 이용하여 계면층이 다른 루테인 에믹스를 형성하였다.2 층 에멀젼과 3 층 에멀젼의 물리 · 화학적 안정성은 단층 에멀젼보다 월등히 우수하였다 [52].어류 젤라틴, 유장 단백질 분리 및 도데실 트리메틸 암모늄 브로마이드로부터 형성된 다층 에멀젼은 또한 루테인의 안정성을 향상시키는 것으로 나타났다 [53].

져 있 Nanoemulsions

나노 에멀젼은 평균 입자 크기가 50~200 nm [54]인 열역학적으로 불안정한 시스템이다.나노 에멀젼은 보통 물 속의 물 (W/O), 물 속의 기름 (O/W) 또는 이물질 (B.C) [55]로 분류된다.나노 에멀젼은 전통적인 에멀젼과 비교하여 입자 크기가 작고, 저장 중 정착하기 쉬우며, 시스템 내 균열을 방지할 수 있습니다.따라서 연구자들은 활성 성분을 캡슐화하여 물리적, 화학적 안정성과 생체 이용성을 향상시키기 위해 나노 에멀젼을 널리 사용한다 [56].카사이네이트나트륨을 유화제로 고압 균질화를 이용하여 제작된 루테인 나노밀크들은 상당한 자유 라디칼 소거 활성을 보였으며, 4 °C에서 30일간 저장한 후에도 나노밀크들은 물리적으로 안정하게 유지되어 루테인의 화학적 분해율을 효과적으로 감소시켰다 [57-58].단백질이 좋은 유화제로 여겨지기도 하지만 일반적으로 pH의 변화, 고온, 높은 이온강도 등에 민감하며 등전점 부근에서는 용해도가 낮다.

이러한 문제를 해결하기 위해 Gumus 등 (59)은 유화제로서 casein-glucan Maillard 복합체를 첨가한 유제들이 pH 3-7, 다양한 온도에서 루테인을 잘 보호한다는 것을 발견하였다.글루칸은 강한 steric hindrance를 제공하고, Maillard 복합체는 루테인의 소화에 영향을 미치지 않기 때문입니다.

Caballero 등 [60]은 완두콩 단백질 덱스트란 마이야르 콤플렉스를 유화제로 하는 루테인 유화제를 개발하였다.카제인 덱스트란 마야르 복합체와 비교할 때, 둘다 다른 이온 강도와 저장 온도 하에서 더 나은 물리적 안정성을 제공할 수 있지만, 둘다 루테인 퇴색을 억제할 수는 없다.일부 학자들은 casein-glucan Maillard 공유복합체로 제조된 나노에멀전에 레스베라트롤과 포도씨유를 첨가하면 다양한 온도에서 루테인 분해 및 루테인 변색을 억제하여 루테인의 화학적 안정성을 효과적으로 향상시킬 수 있다는 사실을 발견했다.이는 레스베라트롤이 강력한 항산화 성질을 가지고 있고, 게다가 포도씨유는 내인성 항산화제를 함유하고 있어 [61] 루테인의 화학적 안정성을 더욱 향상시켜주기 때문이다.그러나, 나노 에뮬레이션을 적용하는 것은 현재 아직 제한적입니다.한 가지 이유는 나노 에멀젼의 열역학적 특성이 불안정하고, 가열이 안정성에 도움이 되지 않기 때문이다.나노 에멀젼의 산업적 적용은 열역학적 불안정성 외에도 생산 비용, 독성 및 기타 요인 [62]에 의해 제한된다.따라서 나노에뮬레이션의 열적 안정성 향상을 위한 심도 있는 연구가 아직 필요하다.

피커링 에뮬 2.3.4

피커링 에뮬은 계면활성제 [63] 가 아닌 유화제로서 고체 입자에 의해 안정화된 에뮬이다.이러한 고체 입자는 입자 크기 분포가 잘 정의되어 있으며, 기름과 물 사이의 계면 에너지를 줄일 수 있어 안정적인 피커링 에멀젼 (Pickering emulsion)을 생성하는데 도움을 준다 [64].피커링 에멀젼은 전통적인 에멀젼과 비교하여 낮은 독성, 높은 항응고 안정성 및 높은 저장 안정성의 장점을 가지고 있습니다.동시에 생리 활성 성분을 캡슐화하고 성분의 보호, 전달 및 방출을 제어할 수도 있습니다.그들은 식품 및 제약 산업에서 다양한 응용 분야를 가지고 있습니다 [65-67].현재 피커링 에멀젼을 안정화하기 위해 일반적으로 사용되는 고체 입자는 일반적으로 다당류, 단백질 및 복합 입자이다.리송난 등 (68)은 오일의 부피분율을 조절하여 계면활성도와 유화구조를 달리하는 피커링 에멀젼 젤을 제작하였다.피커링 유제젤은 옥테닐 석신산 퀴노아 전분 (OSQS)으로 만들어 루테인을 전달하는데 사용되었다.저장 31일 후 루테인의 보존률은 55.38%에 달했다.

사용 SuJiaqi et알다.[69] β-lactoglobulin-gum 입자 로서 아랍어 안정제 루테인로 배달 할 수 있습니다.제조된 피커링 에멀젼은 응집 및 응고에 대한 내성이 높았으며, 화학적으로 안정하였다.저장 12주 후에도 91.1%의 루테인이 여전히 유지되었다.단백질은 다당류에 결합하는 것 외에도 비공유 상호작용을 통해 에피갈로카테킨 갈레이트 (epigallocatechin gallate, EGCG)와 단백질 기반의 복합 입자를 형성할 수도 있다.복잡한 입자는 피커링 에멀젼을 안정시키고 루테인의 분해를 억제할 수 있다 [70].

최근 낮은 독성, 환경 친화성 및 높은 안정성 때문에 단백질이나 다당류와 같은 식용 고체 입자가 널리 사용되고 있지만 일정한 한계를 가지고 있다.흡습성, 입자크기, 표면조도 등을 향상시키기 위해 가수분해, 가열, 복합화 등의 방법이 요구된다.또한, 캡슐화에 사용될 때 루테인의 생체이용성 향상을 위해 피커링 에뮬레이션을 사용한 연구는 거의 없는 실정이다.따라서 양피성과 교반성이 우수한 신규 고체입자를 이용한 피커링 에멀젼 제조와 루테인의 생체이용성 향상을 위한 피커링 에멀젼 사용에 대한 연구가 여전히 필요하다.표 3은 루테인 전달에 사용되는 다양한 에뮬레이션의 종류와 그 특성을 요약하고 있습니다.

2. 4 Microcapsules

마이크로 캡슐은 필름 형태의 물질로 만들어진 작은 입자로 민감하고 휘발성 또는 반응성이 있는 고체 또는 액체를 감싸 안는다.안정성을 보호하고 천연 활성 성분의 방출을 지연시키는 등 다양한 응용이 가능합니다.하지만 환경오염, 긴 핵심물질 방출시간 [71] 등의 단점도 여전히 가지고 있다.루테인의 미세캡슐화는 루테인의 수용성과 안정성을 향상시키고 루테인의 분비를 조절할 수 있다는 것이 많은 연구에서 밝혀졌다 [72-73].

마이크로 봉지 방식 중 분무 건조 기술은 생산성이 높고, 에너지 소모가 적으며, 개발 주기가 짧고, 유연성이 우수하다는 장점이 있다.수십 년 동안 식품 업계에서 가장 중요한 마이크로 캡슐화 방법 중 하나가 되었다 [74].분무 건조 마이크로 캡슐화 공정에서 마이크로 캡슐 벽 재질의 선택은 중요합니다.다양한 종류의 마이크로 캡슐 벽체 중에서 다당류 중합체 (올리고당, 말토덱스트린, 히알루론산, 전분 등) 가 저렴한 비용, 높은 용해도, 낮은 점도 및 항산화 특성 [75]으로 인해 가장 일반적으로 사용된다.장리화 등 [76]은 변형된 전분과 수크로스 매트릭스에 루테인을 고르게 분산시킨 후, 옥수수 전분으로 코팅하였다.루테인 마이크로 캡슐은 분무 건조 기술을 사용하여 제조되었습니다.준비된 루테인 마이크로 캡슐은 루테인을 물에 직접 용해시켜 균일한 액체를 형성할 수 있어 루테인의 용해도와 저장 안정성을 향상시키고 루테인의 생체 이용성을 높인다.상대 생물가용성도 139.1%에 달했다.

Ding Zhuang 등 (77)은 3가지 종류의 다당류 (trehalose, inulin 및 modified starch)와 이들의 조합을 선정하여 3인자 3단계 실험을 이용하여 루테인 미세캡슐을 제조하였다.연구결과 복합내장재로 이눌린과 개조전분을 첨가한 마이크로캡슐의 최대 캡슐화율은 (80.0 ± 0.6)% 였으며, 안정성 또한 크게 향상되었다.마이크로 캡슐의 벽체에는 다당류 고분자 외에도 생분해성과 호환성이 좋은 단백질 고분자 (단백질, 젤라틴 등)도 있다 [78].

최근 들어 적합한 단백질벽 재료의 선택과 단백질의 합성 및 변형이 연구의 핫스폿이 되고 있다.Qu Xiaoying 등 (72)은 미세캡슐의 벽체 재료로 gum arabic과 gelatin을 사용하였고, coacervation을 통해 루테인 미세캡슐을 제조하였으며, 광도, 온도, 상대습도에 대한 루테인의 안정성을 향상시키기 위해 제조조건을 최적화하였다.자오둥 등 (Zhao Tong et 79)은 서로 다른 루테인 마이크로 캡슐 (레시틴-루테인 마이크로 캡슐, 카세인-루테인 마이크로 캡슐)을 준비하고 온도, 빛, pH 가 루테인의 안정성에 미치는 영향을 연구하였다.그 결과, 케이스-루테인 미세캡슐이 안정성이 우수하고, 천연 루테인보다 장내 Caco-2세포에 더 쉽게 흡수되는 것으로 나타났다.

3 결론

최근 루테인의 생리 및 기능성 활성이 널리 연구되고 있습니다.적절한 양의 루테인 섭취는 눈 건강에 기여할 뿐만 아니라 심혈관 질환을 예방하고 뇌 발달을 촉진합니다.루테인은 또한 천연 식용 착색제이자 항산화제입니다.그러나 루테인의 낮은 수용성, 화학적 안정성, 낮은 생물학적 이용성 등으로 인해 식품에의 적용이 제한되고 있다.그러나 다양한 encapsulation 시스템 (리포좀, 나노입자, 에멀젼 시스템 및 마이크로캡슐 등)은 루테인의 봉지, 전달 및 방출을 개선하고 인체 내 생체 이용성을 높일 수 있습니다.

하지만, 루테인 캡슐화 시스템 개발에는 몇 가지 결점도 있습니다.예를 들어 천연발색제인 루테인의 색상 문제가 있으므로 루테인이 함유된 제품의 화학적 분해율을 고려할 필요가 있다.또한 높은 비용, 산업 생산의 어려움, 나노 규모 봉지 시스템의 안전성 등 일부 봉지 기술에도 문제가 있습니다.또한, 다양한 전달체계에서 루테인의 소화, 흡수 및 대사에 대한 연구는 거의 없는 실정이며, 루테인의 흡수 및 대사에 있어서 다양한 전달체계의 역할은 좀 더 많은 이해가 필요하다.따라서 향후 동향은 대규모 산업 생산을 위한 경제성 있는 루테인 전달 시스템 연구, 나노 규모의 봉지 시스템의 안전성, 소화 및 흡수의 메커니즘, 천연식품급 고분자 (단백질 및 다당류 등) 로부터 조합된보다 내장형 시스템 개발에 초점을 두어야 한다.

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