[논문자료] 식품 유화액 시스템에서 락토페린의 유화 특성

출처: 픽사베이

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유화액 시스템(emulsion system)은 2가지 이상의 서로 섞이지 않는 상(phase)이 균일하게 혼합 되어있는 시스템으로, 구성 성분 간의 높은 표면 자유에너지(surface free energy)로 인하여 열역학적으로 불안정한 시스템이다[1]. 식품 유화액의 경우 주로 극성지질(polar lipids)의 계면활성제를 첨가하여 구성 성분(물/기름) 간의 표면자유에너지를 낮추어 일정기간 동안 시스템의 안정화를 유도하게 된다[1]. 따라서 유화액 시스템에 적합한 계면활성제를 사용하는 것은 유화액 안정도 측면에서 매우 중요한데, 최근에는 생리기능성을 갖는 지용성 물질(e.g., lycopene, DHA 등의 고도 다가불포화 지방산 etc)을 유상에 용해하여 제조하는 기능성 유화액 (functional emulsions) 및 이와 유사한 구조의 약물전달시스템(drug delivery system) 제조 등에 계면활성제로 적용할 수 있는 새로운 식ㆍ의약용 기능성 단백질에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다.

논문 출처:https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticleOrgnl.do?cn=JAKO201310457143735

 

본 연구는 락토페린의 유화 특성을 조사하기 위하여 수행하였다. 먼저, 락토페린 수용액을 이용하여 락토페린의 표면활성(표면흡착특성, ζ-potential 등)을 조사하였으며, 이어서 락토페린으로 안정화된 유화액을 제조하고 이의 이화학적 성질을 조사하였다. 락토페린의 표면흡착특성에 있어서 수용액 중 락토페린 농도의 증가 (1×10 -⁵→0.1 wt%)와 더불어 표면장력은 낮아졌으며 0.01 wt% 이상의 농도에서는 일정한 값 (≒44 mN/m)을 나타내었다.

 

pH의 변화에 따른 락토페린 수용액(1×10 -3 wt% 단백질, 5 mM bis-tris, 25℃)의 표면장력은 등전점(pH ≒ 8~9) 부근에서 가장 낮은 표면장력 값(53.8 mM/m)을 나타내었으며, 이는 락토페린 수용액의 pH 변화에 따른 ζ-potential 측정 결과와 유사한 경향으로, 등전점에서 락토페린 수용액은 ζ-potential 값은 ‘0’으로 나타났다. 한편, 락토페린을 이용하여 유화액을 제조한 결과, 첨가 농도의 증가와 더불어 지방구 크기는 감소하였으며, 유화액 중 락토페린의 농도가 0.5 wt% 이상일 경우 일정한 지방구 크기(0.33 μm)의 안정한 유화액을 형성하였고, Turbiscan을 이용한 유화안정도 평가에서도 이와 유사한 안정도 변화 경향을 확인할 수 있었다. 락토페린 유화액 중 지방구 크기는 pH에 의존하였는데 락토페린의 등전점에 가까울수록 크기는 증가하여 등전점에서 지방구 크기는 pH 2의 경우와 비교하여 약 2배 정도 증가한 것으로 관찰되었다. 또한, Turbiscan을 이용하여 NaCl 첨가에 대한 락토페린 유화액의 안정도를 평가한 결과, 낮은 첨가 농도(≤10mM)에서 비교적 안정하였으나, 이후 고농도에서는 첨가 농도의 증가와 더불어 락토페린 유화 안정도는 낮아지는 것으로 나타났다.

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나노디스퍼져

 

고압분산기는 분산을 이용한 분산 및 균질장치로 액적의 분산, 균질, 에멀전, 세포벽 파괴 등에 사용됩니다. 사용 목적이나 용도, 적용분야에 따라 고압분산기, 중·대형분산기로 분류합니다. 나노 디스퍼져(Nano Disperser)는 'Nano Technology'와 분산기(균질기)의 'Disperser'의 약자로 당사의 초고압 분산(High Pressure Homogenizer, 초고압 균질)장비의 Brand Name입니다.

 

초고압 분산기 '나노 디스퍼져'는 Orifice Module의 원리를 이용한 Diacell에서 고압의 유체가 가속되어 발생하는 전단력(Shear)과 충격(Impact), 케비테이션(Cavitation) 작용이 수반되며 균질성 및 분산성이 좋은 제품이 만들어 집니다.

 

초고압 분산기는 고압 펌프에서 발생한 압력의 유체를 미세 오리피스 모듈에 통과시키면 압력의 급격한 저하로 유체 내에서 Impact, Cavitation, Shear등의 물리력이 작용하는 초음속의 유체가 됩니다. 이렇게 통과된 유체는 내부의 에너지에 의해 입자와 입적이 나노 크기로 쪼개지고 미세화되면서 유체의 성분이 균질한 상태로 안정된 분산상태를 유지하는 것을 동작의 원리로 이용합니다.

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