[논문자료] 초고압균질기를 이용한 coenzyme Q10 나노에멀젼의 제조 및 저장안정성

출처 : 픽사베이

초고압균질기를 이용한 coenzyme Q10 나노에멀젼의 제조 및 저장안정성

Manufacturing and Storage Stability of Coenzyme Q10 Nano Emulsion Using Ultra High-Pressure Mactile

 

Coenzyme Q_(10)은 체내 세포의 에너지를 만들며 강력한 항산화력이 있는 기능성 소재이나 산소와 접촉 시 항산화력을 잃고 물, 알코올에 거의 용해되지 않으므로 coenzyme Q_(10)을 안정하게 생체 내에 효과적으로 전달 및 흡수 될 수 있는 방법을 필요로 하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 coenzyme Q_(10)과 유화제를 용매와 혼합한 후, 초고압균질기의 밸브 형태를 달리하여 coenzyme Q_(10)을 30-100 nm 크기로 나노에멀젼화 하고, 제조된 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼의 품질 특성 및 저장 안정성 평가를 하여 장기간 보존해도 침전 또는 부유물을 발생시키는 일이 없고, 내산성, 내염성, 내열성 및 동결에도 우수하고 수용액에 대한 분산성 및 투명성이 뛰어난 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼을 제조하는데 목적을 두었다.

연구 결과 A, B 밸브에 비해 C 밸브에서 제조한 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼 평균 입자가 40 nm로 가장 작았고, 유화 안정성이 가장 높았는데 이는 C 밸브의 구조상 입자들의 충돌 횟수가 많도록 설계되어 입자 크기에 영향을 미치게 된 것으로 사료되었다. 따라서 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼 제조를 위한 초고압균질기의 최적 조건은 150 MPa, C 밸브, 통과 횟수 3회인 것으로 나타났다.

초고압균질기의 최적 조건으로 제조된 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼의 저장 안정성을 평가하기 위하여 첫번째, 다양한 pH(2-10)와 열(95℃)처리 및 동결(-20℃)처리 후 입자 크기, 투과도 및 제타 전위를 측정하였다.

두번째, coenzyme Q_(10) 나노에멀젼을 12주 동안 4℃, 25℃, 및 40℃에 각각 저장하면서 그 입자 크기, 투과도 및 coenzyme Q_(10) 함량을 측정하였다.

연구 결과, coenzyme Q_(10) 나노에멀젼을 pH(2-10) 용액에 희석하여 열처리 시 pH 4, 6, 8 및 10 용액은 입자 크기와 투과도 값이 균일한 경향을 나타냈으나 pH 2 용액은 1시간 열처리 했을 때, 입자가 커지기 시작하여 7시간 후에는 유화가 깨지는 현상을 확인하였다(p<0.01). 이는 pH 2 용액이 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼의 계면막을 파괴하여 입자끼리 응집하여 유화상태가 불안정한 경향을 나타낸 것이라 사료된다. 또한 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼을 냉동실에 넣어 -20℃로 유지하며 1, 3, 5, 10, 15 및 30일 마다 입자 크기를 측정한 결과, 10일의 저장 기간 동안은 동결처리 하지 않은 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼의 입자 크기와 균일한 경향을 나타냈으나 15일, 30일의 저장기간 동안 동결처리 한 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼의 입자 크기는 약간 커지는 경향을 보였다(p<0.01). 하지만 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼은 30일 동안 동결처리 후에도 제타 전위 값이 -39 mV에서 -54 mV 범위에 있었음으로 안정하다고 볼 수 있었다.

저장 온도별 실험 결과 4℃와 25℃에서 저장한 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼은 12주 동안 입자 크기가 균일하였으나, 40℃에서는 2주 이후 입자가 커지는 경향을 보였고 4주부터는 입자가 급격히 커지며 용액이 불투명해지고, coenzyme Q_(10) 함량이 감소하는 현상이 일어났다(p<0.01). 이 결과로 보아 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼은 40℃에서 온도의 영향을 받아 계면막이 파괴되면서 입자끼리 응집하는 속도가 빨라져 입자 크기가 커지고, 가시광선의 한계파장(120 nm)보다 큰 입자 크기로 인해 투과도가 낮은 경향을 나타낸 것이라 사료되며 유화 입자가 깨지면서 coenzyme Q_(10)이 산화되어 coenzyme Q_(10) 함량이 감소하는 현상이 일어났다고 사료된다.

초고압균질기의 최적 조건(150 MPa, C 밸브, 통과 횟수 3회)으로 제조한 coenzyme Q_(10) 나노에멀젼은 평균 입자 크기가 40 nm로 4℃ 및 25℃에서 12주 동안 보존하여도 침전 또는 부유물을 발생시키지 않았고, pH 2 용액을 제외하고는 pH(4-10)처리와 열(95℃)처리 및 동결(-20℃)처리 시, 분산성 및 투명성이 뛰어났음으로 화장품이나 음료에 적용한다면 coenzyme Q_(10)이 피부 및 생체 내에 효과적으로 전달 및 흡수 될 수 있다고 사료된다.

 

 

Coenzyme Q_(10) is a functional material that produces energy in the body and has strong antioxidant activity, and it loses antioxidant activity when contacting oxygen and is hardly dissolved in water and alcohol, so it is necessary to have a method to effectively transfer and absorb coenzyme Q_(10) in vivo in a stable manner.

Therefore, in this study, after mixing coenzyme Q_(10) and emulsifier with solvent, the valve shape of ultra-high voltage homogenizer is changed to nanoemulsion of coenzyme Q_(10) to 30-100 nm size. The quality characteristics and storage stability of the manufactured coenzyme Q_(10) nanoemulsion are evaluated, so that there is no precipitation or suspended material even if it is preserved for a long time. The purpose of this study was to produce coenzyme Q_(10) nanoemulsions which are excellent in the water solution and have excellent dispersibility and transparency. The results showed that the average coenzyme Q_(10) nanoemulsion particles manufactured in C valve were the smallest at 40 nm compared to A and B valves, and the emulsification stability was the highest, which was designed to have a large number of collisions of particles in the structure of C valve.

Therefore, the optimum conditions of ultra-high voltage homogenizer for the production of coenzyme Q_(10) nanoemulsions were 150 MPa, C valve, and 3 times of passage. In order to evaluate the storage stability of coenzyme Q_(10) nanoemulsions manufactured under the optimal conditions of ultra-high voltage homogenizers, the first, various pH (2-10), heat (95°C) treatments, and freeze (-20°C) treatments were performed. The zeta potential was measured. Secondly, the particle size, permeability, and coenzyme Q_(10) content were measured while storing coenzyme Q_(10) nanoemulsion at 4°C, 25°C, and 40°C for 12 weeks. As a result, the coenzyme Q_(10) nanoemulsion was diluted in pH (2-10) solution and pH 4, 6, 8, and 10 solution were treated with the particle during heat treatment. The size and permeability values showed a uniform tendency, but the pH 2 solution was treated for 1 hour, and the particles began to grow and the emulsification was broken after 7 hours (p<0.01).

This suggests that pH 2 solution destroys the interface of coenzyme Q_(10) nanoemulsion and coagulates among particles, indicating that the emulsification state is unstable. In addition, the coenzyme Q_(10) nanoemulsion was kept in the freezer at -20°C and the particle size was measured every 1, 3, 5, 10, 15, and 30 days. As a result, the particle size and uniform tendency of the coenzyme Q_(10) nanoemulsion which was not frozen during the storage period of 10 days were shown. The particle size of nanoemulsion tended to increase slightly(p<0.01). However, the coenzyme Q_(10) nanoemulsion was stable after 30 days of freezing treatment because the zeta potential value was -54 mV at -39 mV. The results of storage temperature experiments showed that the coenzyme Q_(10) nanoemulsion stored at 4°C and 25°C was uniform for 12 weeks, but the particle size tended to increase after 2 weeks at 40°C. The particles were rapidly increased, the solution became opaque, and the coenzyme Q_(10) content decreased (p<0.01).

As a result, the coenzyme Q_(10) nanoemulsion was affected by temperature at 40 °C, and the interfacial membrane was destroyed, and the particle size was increased, and the particle size was larger than the limit wavelength (120 nm) of visible light. Coenzyme Q_(10) nanoemulsions prepared by the optimum conditions (150 MPa, C valve, 3 times of passing) of ultra-high voltage homogenizers did not produce precipitation or suspended materials even if the average particle size was 40 nm and stored at 4 °C and 25°C for 12 weeks, except for pH 2 solutions, pH (4-10) treatment, heat (95°C) treatment and freezing (-20°C) When treated, it is considered that coenzyme Q_(10) can be effectively delivered and absorbed in skin and in vivo if it is applied to cosmetics or beverages because of its excellent dispersibility and transparency.

 

 

출처 : http://www.riss.kr/search/detail/DetailView.do?p_mat_type=be54d9b8bc7cdb09&control_no=fe53bedc2c1119dbffe0bdc3ef48d419&outLink=K

 

 

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