KR100666830B1 - 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 고추냉이 추출물이 포집된 알긴산염 마이크로캡슐은 항균활성을 가지면서도 고추냉이 추출물의 강한 자극성과 고휘발성이 차폐되어 고추냉이 추출물의 이용성을 향상시켜 다양한 분야에 유용하게 사용될 수 있다.

고추냉이 추출물, 알긴산염, 마이크로캡슐, AIT(Allylisothiocyanate)

Description

고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐 및 그 제조방법 {Alginate microcapsule encapsulated extract of horseradish and preparation method thereof}

도 1은 본 발명의 제조과정에 사용될 수 있는 에어 아토마이저의 단면도를 간략히 나타낸 모식도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 탱크 2: 분사용 노즐

3: 염화칼슘 용액 4: 에어필터

도 2는 본 발명에 따른 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.

본 발명은 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 농축된 고추냉이의 수추출물이 봉입 된 알긴산염 마이크로캡슐 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

고추냉이는 십자화과(十字花科)에 속하는 식물로 일본산 고추냉이(Wasabia japonica)와 서양산 고추냉이(Cocholearia armoracia)로 분류된다. 일본산 고추냉이는 와사비(한국명, 참 고추냉이)로도 명명되고 주로 그 뿌리가 향신료로서 사용되고 있다. 고추냉이는 생선의 비린내를 없애줌과 동시에 그 맛을 상승시키는 작용을 가지고 있으며, 식욕증진, 비타민B₁ 합성증강, 베타 아밀라아제 활성 촉진, 항산화활성, 항균활성 등의 효과가 있어 건강식품으로도 각광을 받고 있다. 특히, 우리나라와 일본에서는 생선회나 생선초밥과 함께 섭취하는 것이 일반화되어 있다.

상기 고추냉이의 활성은 세포 내에 존재하는 이소티오시아네이트 배당체(시니그린(Sinigrin))가 파쇄될 때 가수분해효소인 미로시나제(myrosinase)에 의하여 가수분해되어 생산되는 이소티오시아네이트류에 기인한다. 특히, 고추냉이의 항균활성은 주로 휘발성 성분인 알릴이소티오시아네이트(Allylisothiocyanate; AIT)를 주성분으로 하는 이소티오시아네이트(R-N=C=S)에 의하여 발휘된다. 고추냉이에 포함되어 있는 이소티오시아네이트(R-N=C=S)는 콜레라균, 장티푸스균과 같은 식중독 세균, 기타 식품의 산패와 관련된 병원성 효모 등의 부패균, 위염 또는 위궤양의 원인균으로 알려져 있는 헬리코박터 파이로리(Helicobacter pylori) 등에 대하여 항균활성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 상기 AIT 이외에도 배당체의 R기가 서로 다른 여러 가지 이소티오시아네이트가 존재하는데, 주로 고추냉이의 뿌리와 잎에 많이 함유되어 있는 6-메틸설피닐헥실 이소티오시아네이트(6-MeS-NCS)는 간장에 서 화학적 스트레스를 억제하거나 종양형성 초기단계에서 이들의 형성을 억제하는 효소인 글루타치온 S-트랜스퍼라제(Glutathione S-transferase)와 퀴논 리덕타제(quinone reductase)의 활성을 상승시키는 작용도 있는 것으로 밝혀져 있다.

이러한 다양한 생리활성으로 인하여 고추냉이는 신선도나 보존성을 개선하기 위한 목적으로 식품에 주로 적용되어 왔다. 예를 들면, 대한민국 공개특허 제2002-26929호에서는 고추냉이 추출물을 함유하는 육류의 신선도 유지제가 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허 제2003-94194호에는 김치의 보존성을 향상시키기 위하여 김치의 주원료와 양념이외에 고추냉이를 첨가하여 제조한 와사비 김치가 개시되어 있다.

또한, 고추냉이는 식품 이외에도 비누나 치약 등에 적용되고 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제2003-46545호에는 고추냉이 추출물을 함유하는 항균 비누가 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허 제2003-64902호에는 고추냉이 추출물을 함유하는 항균 치약이 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같이 고추냉이를 가공하지 않고 그 자체를 이용하거나 추출물의 형태로 사용하는 경우 고추냉이의 강한 자극성과 고휘발성으로 인하여 제품에 적용하는데 있어서 한계를 가지고 있다. 따라서, 고추냉이의 다양한 생리활성은 유지되면서도 강한 자극성과 고휘발성을 차폐시키기 위한 방법이 요구되고 있다.

마이크로캡슐화(microencapsulation) 기술은 액체, 고체 또는 기체 분자를 고분자로 봉입 또는 코팅하는 공정으로서 향료, 영양성분 등의 불안정한 물질을 외부환경 즉, 빛, 산소, 수분으로부터 격리시키고 독성, 냄새, 맛을 은폐시키며 고형화시킴으로써 취급을 간편하게 하고 내용물의 용출속도를 조절하는 목적으로 이용되고 있다.

구체적인 마이크로캡슐화 방법으로는 분사 건조법(spray drying method), 유체 코팅법(flow coating method) 및 에멀전 용매 농축법(emulsion solvent evaporation method) 등이 있다.

한편, 유용성분을 마이크로캡슐화하기 위해서는 각 유용성분에 따라 물리화학적 특성 및 생리적 특성이 상이하기 때문에 고분자 내에 봉입되는 유용성분의 함량, 고분자의 종류 및 사용량, 입자크기 및 유용성분의 방출정도 등과 같은 조건들이 최적화되어야 한다.

이에 본 발명자들은 고추냉이 추출물의 강한 자극성 및 고휘발성이 차폐될 수 있는 방법에 대해 연구하던 중, 고추냉이 추출물의 농축액을 최적화된 조건으로 마이크로캡슐화시킴으로써 고추냉이 추출물이 봉입된 마이크로캡슐을 제조하고 상기 마이크로캡슐을 이용하면 고추냉이의 생리활성은 유지되면서도 강한 자극성 및 고휘발성이 차폐될 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐 의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을 포함하는 항균용 조성물을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을 포함하는 항균용 조성물을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐의 제조방법은

(a) 고추냉이 수추출물을 제조하는 단계;

(b) 상기 (a) 단계의 고추냉이 수추출물을 농축하는 단계;

(c) 상기 (b) 단계의 고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액을 혼합하 는 단계;

(d) 상기 (c) 단계의 혼합액을 노즐을 통하여 다가 양이온 용액에 분사시키는 단계; 및

(e) 상기 (d) 단계에서 형성된 마이크로캡슐을 세척 및 건조하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고분자 비드의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

(a) 고추냉이 수추출물의 제조단계

본 발명의 고추냉이 추출물이 봉입된 마이크로캡슐을 제조하기 위해서는 고추냉이 수추출물을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 유기용매 추출물에 비해 수추출물이 더 안전한 장점이 있기 때문이다.

고추냉이는 특별히 한정되지 않으며 일본산 고추냉이(Wasabia japonica) 또는 서양산 고추냉이(Cocholearia armoracia)가 모두 사용될 수 있다. 또한, 상기 고추냉이 수추출물의 제조에 사용되는 고추냉이는 고추냉이의 전초, 뿌리, 줄기 및 잎 중에서 선택된 것일 수 있다.

고추냉이의 수추출물의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며 고추냉이에 물을 첨가하여 추출함으로써 제조될 수 있다. 바람직하게는, 고추냉이에 물을 3∼7배의 중량비율로 첨가하고 35∼37℃에서 1∼2시간 동안 추출한다. 이때, 추출효율을 증대시키기 위해 추출시 교반기(shaker)로 교반하거나 고추냉이를 세절하여 사 용할 수 있다.

또한, 상기 고추냉이 수추출물은 추출하기 전에 고추냉이를 35∼37℃에서 1 ∼2시간 동안 정치시키는 단계를 추가로 수행함으로써 고추냉이 세포내에 존재하면서 이소티오시아네이트 배당체를 이소티오시아네이트로 가수분해하는 미로시나제(myrosinase)의 활성이 극대화되도록 할 수 있다.

(b) 고추냉이 수추출물의 농축단계

이 단계는 상기 (a) 단계의 고추냉이 수추출물을 농축하는 단계로서 고추냉이 수추출물 내에 함유된 이소티오시아네이트류, 바람직하게는 알킬이소티오시아네이트, 6-메틸설피닐헥실 이소티오시아네이트(6-MeS-NCS), 알릴이소티오시아네이트와 같은 이소티오시아네이트류, 가장 바람직하게는 알릴이소티오시아네이트의 농도가 2,000∼8,000ppm에 도달할 때 까지 농축할 수 있다. 알릴이소티오시아네이트의 농도가 상기 범위가 되도록 하기 위해서는 상기 (a) 단계의 고추냉이 수추출물을 5배 내지 15배로 농축하는 것이 바람직하다. 상기 농축은 당 업계에 공지된 방법, 예를 들면 회전진공증발(Rotary evaporator) 농축법과 같은 방법을 사용하여 용이하게 수행할 수 있다.

한편, 상기 고추냉이 수추출물의 농축액에 함유된 바람직한 알릴이소티오시아네이트의 함량 범위는 본 발명의 방법에 의해 제조된 마이크로캡슐이 고추냉이의 생리활성을 나타내기에 적합한 양이 되도록 최적화된 것이다. 즉, 상기 고추냉이 수추출물의 농축액 중에 알릴이소티오시아네이트 농도가 2,000ppm 미만인 경우 이 를 이용하여 제조된 마이크로캡슐은 고추냉이의 생리활성을 나타내기에 부족하였으며 알릴이소티오시아네이트 농도가 8,000ppm을 초과하는 경우에는 더 이상 생리활성이 증가되지 않는 것으로 나타났다(표 1 참조).

(c) 고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액의 혼합 단계

이 단계는 고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액을 혼합하는 단계이다. 본 발명에서 상기 알긴산염은 바람직하게는 직선상의 폴리글루쿠로닌산(polyglucuronic acid)인 알긴산의 염(alginate) 형태일 수 있으며 보다 바람직하게는, 알긴산의 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 염 형태일 수 있다. 가장 바람직하게는, 수용성인 알긴산의 나트륨염 형태일 수 있다. 본 발명의 알긴산염은 다시마 및 미역 등의 갈조류로부터 추출하여 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 본 발명에서 상기 알긴산염 용액은 알긴산염을 적당한 용매에 용해시켜 제조될 수 있다. 예를 들면, 정제수에 알긴산염을 첨가하여 용해시킴으로써 제조될 수 있으며 바람직하게는 1.0∼3.0%(w/v)가 되도록 알긴산염을 정제수에 용해시켜 제조할 수 있다. 가장 바람직하게는 상기 알긴산염 용액은 정제수에 알긴산을 1.8%(w/v) 농도로 첨가하여 제조할 수 있다. 상기에서 알긴산염의 농도가 1.0%(w/v) 미만인 경우에는 겔 형성이 되지 않는 문제가 있으며 그 농도가 3.0%(w/v)를 초과하는 경우에는 겔이 너무 단단하여 겔 내부의 유용성분이 유리되지 않는 문제가 있다.

또한, 상기 알긴산염 용액은 점도가 2,500∼3,500cps인 것이 바람직하다.

한편, 마이크로캡슐의 유용성분과 캡슐소재인 알긴산염 용액의 혼합비율은 마이크로캡슐의 밀도, 수율 및 안정성에 중요한 영향을 미친다. 이에 본 발명자들은 고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액의 비율을 각각 달리하여 마이크로캡슐을 제조한 다음 혼합비율에 따른 마이크로캡슐의 입자수, 수율, 자극성 및 항균활성 등을 조사하였다. 그 결과, 고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액의 혼합비율이 1:4 미만인 경우에는 마이크로캡슐의 입자수가 적게 나타나 군데군데 빈공간이 관찰되었고, 고추냉이 수추출물 농축액의 강한 자극성이 감지되었다. 한편, 혼합비율이 1:10을 초과한 경우에는 마이크로캡슐은 많이 형성되었으나 고추냉이 수추출물의 농축액을 포함하는 마이크로캡슐의 수율은 저하되었고 알긴산만으로 된 마이크로캡슐의 양이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 혼합비율이 1:10을 초과한 경우의 마이크로캡슐은 함유된 고추냉이 수추출물 농축액의 농도가 낮아서 항균활성이 감소되는 것으로 나타났다(표 2 참조).

따라서, 상기 (c) 단계에서 고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액은 1:4∼10의 부피비율로 혼합하는 것이 바람직하다.

또한, 고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액의 혼합은 35∼37℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.

(d) 혼합액의 분사단계

이 단계는 상기 (c) 단계의 혼합액을 노즐을 통하여 다가 양이온 용액에 분사시킴으로써 다가 금속 양이온 및 알긴산염의 가교 결합에 의한 경화가 일어나 알 긴산염 마이크로캡슐이 제조되는 단계이다.

본 발명자들은 고추냉이 수추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을 나노크기로 제조함으로써 적용범위가 더 확장되도록 하였다. 즉, 나노크기로 제조된 마이크로캡슐은 현탁액 형태로 제조가 가능하여 적용하고자 하는 제품의 표면에 분무 또는 도포가 가능한 장점이 있다. 본 발명에서 상기 나노크기는 0.1∼1.0nm인 것이 바람직하다.

이에 본 발명자들은 고추냉이 수추출물이 봉입된 마이크로캡슐이 상기와 같은 바람직한 범위의 나노크기로 제조될 수 있도록 노즐 사이즈, 분사되는 공기 압력 및 액체 분사압력과 같은 분사조건들을 최적화하였다. 구체적인 분사조건으로 노즐 사이즈 0.5∼2.0mm, 분사되는 공기 압력 0.1∼2.0kgf/cm² 및 액체 분사압력 0.1∼2.0kgf/cm²이다.

상기에서 다가 금속 양이온 용액은 알긴산염과 가교될 수 있는 이온기를 가지는 화합물인 염화칼슘(CaCl₂), 염화바륨(BaCl₂), 염화 스트론튬(SrCl₂), 염화마그네슘(MgCl₂) 및 염화아연(ZnCl₂) 등이 함유된 용액으로서 바람직하게는 염화칼슘 (CaCl₂) 용액일 수 있다. 사용되는 다가 금속 양이온의 농도는 0.05∼0.5M일 수 있으며 바람직하게는 0.5M일 수 있다. 반응시간은 10∼40분일 수 있으며 바람직하게는 30분일 수 있다.

(e) 마이크로캡슐의 세척 및 건조단계

이 단계는 상기 (d) 단계에서 형성된 마이크로캡슐을 세척 및 건조하는 단계이다. 상기에서 세척은 증류수를 이용하는 것이 바람직하며 건조는 풍건, 동결 건조 또는 가열 건조할 수 있다.

상술한 본 발명의 방법은 97% 이상의 고수율로 고추냉이 수추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을 수득할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 본 발명은 상기 방법에 따라 제조된 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을 제공한다. 상기 마이크로캡슐은 강한 항균활성을 나타내면서도 고추냉이 추출물의 강한 자극성과 고휘발성은 차폐되는 특징이 있다.

상기 마이크로캡슐은 이에 한정되지는 않으나 스타필로코커스 속(Staphylococcus sp.) 세균, 락토바실러스 속(Lactobacillus sp.) 세균, 콜레라균, 장티푸스균, 헬리코박터 속(Helicobacter sp.) 세균, 병원성 대장균(E. coli), 비브리오 속(Vibrio sp.) 세균 및 바실러스 속(Bacillus sp.) 세균에 대한 강한 항균활성을 가지고 있다.

본 발명의 일 실험예에서는 본 발명에 따른 마이크로캡슐이 헬리코박터 파이로리(Helicobacter pylori, NCTC 11637), 병원성 대장균(E. coli O157:H7, ATCC 43889), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus, ATCC 25923), 장염 비 브리오균(Vibrio parahaemolyticus, ATCC 2210001), 살모넬라 티피무리움(Salmonella typhimurium, KCTC 2058), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus, KCTC 1012) 및 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis, ATCC 6633)에 대해 강한 항균활성을 가지고 있음을 확인하였다(표 1 및 표 3 참조).

또한, 본 발명은 본 발명의 고추냉이 수추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을 포함하는 항균용 조성물을 제공한다. 보다 구체적으로 상기 항균용 조성물은 위해세균의 생육을 억제하거나 사멸시키기 위해 사용될 수 있으며 다양한 형태로 제제화될 수 있다. 상기 제제로는 이에 한정되지는 않으나 화장품, 소독제, 살균 세정제 및 식품 보존제가 포함된다.

상기에서 화장품은 본 발명의 마이크로캡슐과 함께 화장품 조성물의 제조 분야에서 일반적으로 사용되는 하나 이상의 부형제 및 첨가제를 포함하여 당 분야의 공지의 방법에 따라 용이하게 제조될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 화장품은 화장수, 크림, 에센스, 클렌징 폼 및 클렌징 워터와 같은 세안제, 팩, 바디오일 등과 같은 기초 화장품, 화운데이션, 립스틱, 마스카라 및 메이크업 베이스 등과 같은 색조 화장품, 샴푸, 린스, 헤어컨디셔너 및 헤어젤 등과 같은 두발제품 및 비누 등이 포함된다.

상기 소독제는 본 발명의 마이크로캡슐을 피부학적 및 약리학적으로 허용되는 희석제 또는 용매로 희석하여 제조할 수 있다. 상기 소독제는 생물체의 표면, 바람직하게는 포유동물의 피부, 가장 바람직하게는 인간의 피부에 사용될 수 있다. 또한, 상기 소독제는 무생물체의 표면 예를 들면, 나무, 금속, 유리, 세라믹, 플라스틱, 종이 및 천의 표면에 사용될 수 있다. 상기 소독제는 침지, 면봉, 분무 및 브러싱을 포함하는 방법을 사용하여 상기 생물체 또는 무생물체의 표면에 처리할 수 있다. 바람직하게는, 상기 소독제는 상처표면, 수술 전 피부소독, 수술기구의 소독, 도관 소독 등의 용도로 병원과 일반 가정에서 사용할 수 있다.

상기 살균 세정제의 경우에는 본 발명에 따른 마이크로캡슐 외에 세정제의 제조 분야에서 일반적으로 사용되는 하나 이상의 부형제 및 첨가제를 포함하여 당 분야의 공지의 방법에 따라 용이하게 제조될 수 있다. 상기 살균 세정제는 주방용 또는 식품용으로 사용될 수 있으며, 주방용 살균 세정제에는 본 발명의 마이크로캡슐 외에 음이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 등을 추가로 포함할 수 있다. 음이온계 계면활제의 예로는 알킬벤젠설포네이트, 알파올레핀설페이트, 소듐 또는 암모늄라우릴에테르설페이트 등이 있으며, 비이온계 계면활성제의 예로는 지방산 아미드, 알킬폴리글루코시드, 에톡시화 지방알콜계, 에톡시화 노닐 페놀계 등이 있다. 양쪽성 계면활성제의 예로는 베타인계 계면활성제, 아민 옥사이드 등이 있다. 상기 계면활성제 외에 향, 색소 및 물과 같은 희석제를 선택적으로 첨가할 수 있다. 식품용 살균 세정제의 경우에는 본 발명에 따른 마이크로캡슐에 식품학적으로 허용되는 용매 또는 희석제를 추가로 첨가하여 적절한 농도로 희석함으로써 제조할 수 있다. 상기 식품용 살균 세정제는 예를 들어, 과일류, 어 류 및 육류 등의 살균 및 세척에 사용될 수 있다.

식품 보존제는 식품류의 보존성을 증강시키기기 위한 목적으로 특히, 산패균에 의한 식품류의 부패를 방지하여 식품의 신선도 유지를 위해 본 발명에 따른 마이크로캡슐에 식품학적으로 허용되는 용매 또는 희석제를 추가로 첨가하여 제조할 수 있다. 본 발명의 식품 보존제는 식품의 제조 공정시 원료와 함께 배합하거나 별도의 수용성 현탁액으로 제조하여 첨가할 수도 있다. 또한, 상기 본 발명에 따른 식품 보존제를 사용하여 대상 식품을 침지시키거나 본 발명의 식품 보존제를 대상 식품에 분무할 수 있다. 나아가, 본 발명의 식품 보존제는 산패 미생물의 증식에 기인한 산패, 백탁, 봉지의 팽창 등의 변질 부패 현상을 방지할 수 있으므로 포장식품에 사용 시 그 유통기간을 연장시킬 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을 포함하는 항균성 조성물을 두부의 침지액에 첨가함으로써 저장기간 중에 미생물의 번식을 억제하여 장기간 저장이 가능하도록 할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 고추냉이 수추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을 포함하는 항균용 조성물은 항균효과가 우수하면서도 냄새 또는 피부 자극이 거의 나타나지 않아 인체에 안전하게 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실험예에서는 본 발명에 따른 마이크로캡슐을 함유하는 비누의 항균활성 및 냄새 또는 피부 자극성을 실험한 결과, 일반비누에 비해 항균활성이 매우 우수하면서도 냄새 또는 피부 자극성이 거의 없음을 확인하였다(표 4 및 표 6 참조).

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

고추냉이 수추출물의 제조

일본산 고추냉이 100g을 세절한 후 여기에 물 300ml을 가하고 35℃에서 2시간 방치하였다. 그 다음 대기압 하에서 37℃에서 2시간 동안 추출하여 고추냉이 수추출물 1690ml를 수득하였다.

<실시예 2>

본 발명의 방법에 따른 고추냉이 수추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐의 제조

함유된 알릴이소티오시아네이트의 농도가 8000ppm이 되도록 상기 실시예 1의 고추냉이 수추출물을 회전진공증발기(Rotary evaporator)를 이용하여 부피를 기준 으로 10배 농축하여 고추냉이 수추출물의 농축액 169ml를 수득하였다.

알긴산 나트륨(Sigma Aldrich Co., Ltd) 5.4g을 정제수 127.5ml에 가하여 1.8%(w/v)의 알긴산 나트륨 용액을 제조하고 상기 고추냉이 수추출물의 농축액 169ml를 첨가하여 총 300ml의 혼합액을 제조하였다. 그 다음 염화칼슘(CaCl₂) 43.2g에 정제수 2.4L를 가하여 0.5M의 염화칼슘 용액 2.4L을 제조하였다. 상기 알긴산 나트륨 용액과 고추냉이 수추출물의 농축액이 혼합된 액을 에어 아토마이저를 사용하여 상기 염화칼슘 용액에 분사하였다(도 1). 즉, 상기 알긴산 나트륨 용액과 고추냉이 수추출물을 에어 아토마이저의 탱크(1)에 넣고 0.9mm의 노즐(2)를 통해 액체분사압력 0.6kgf/cm²으로 염화칼슘 용액(3)에 분사되도록 하였다. 이때, 에어 필터(4)를 통해 제균된 공기가 압력 0.6kgf/cm²으로 함께 분사되도록 하였다. 이후, 25℃에서 30분 동안 교반하고 수득된 마이크로캡슐을 증류수로 세척한 다음 건조하였다. 제조된 마이크로캡슐을 현미경으로 검경하고 직경을 헤마토사이토미터(Paul Marienfeld GmbH & Co. KG, Lauda-Koenigshofen)를 이용하여 측정하였다. 마이크로캡슐화 수율은 사용된 시료(알긴산 나트륨 수용액, 고추냉이 추출물 및 염화칼슘 용액)의 총 부피에 대한 생성된 마이크로캡슐의 총 부피를 백분율로 나타냄으로써 산출하였다.

그 결과, 직경 0.1∼0.4mm 범위의 구슬형태의 비드가 형성됨을 확인하였으며(도 2), 수율이 97%임을 확인할 수 있었다.

<실험예 1>

고추냉이 수추출물의 바람직한 농축범위 결정

<1-1> 다양한 농도로 농축된 고추냉이 수추출물을 포함하는 마이크로캡슐의 제조

마이크로캡슐의 제조를 위한 고추냉이 수추출물의 바람직한 농축범위를 결정하기 위하여 상기 실시예 1의 고추냉이 수추출물을 회전진공증발농축기를 사용하여 알릴이소티오시아네이트가 다양한 농도(1,000, 2,000, 4,000, 6,000, 8,000, 10,000ppm)로 함유되도록 농축하였다.

상기 알릴이소티오시아네이트의 농도는 기체크로마토그래피(model HP6890; Hewlett Packard Co., Palo Alto, CA, USA)를 이용하여 측정하였다. 기체크로마토그래피 분석 조건으로는 HP-INNOWax 모세관 컬럼(30m×0.32mm i.d., 0.5㎛ 필름 두께; Agilent Technologies, Inc., Palo Alto, CA, USA)을 사용하였고 시료 주입량은 1㎕로 하였으며 컬럼의 압력은 14.2psi, 운반기체로는 헬륨을 사용하였다. 오븐 온도는 50에서 250℃가 되도록 15℃/min의 속도로 상승시켰고 인젝터와 플래임 이온화 검출기의 온도는 각각 280℃ 및 270℃가 되도록 하였다. 표준물질로는 알릴이소티오시아네이트(순도 98% 이상, Fluka Chemical Co., Buchs SG, Swizerland)를 사용하였다. 상기에서 다양한 농도의 알릴이소티오시아네이트가 포함되도록 제조한 고추냉이 수추출물의 농축액을 이용하여 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 마이크로캡슐을 제조하였다.

<1-2> 고추냉이 수추출물에 함유된 알릴이소티오시아네이트의 농도에 따른 마이크로캡슐의 항균활성 측정

상기 실험예 <1-1>의 마이크로캡슐의 항균 활성을 디스크 확산법으로 측정함으로써 마이크로캡슐을 제조하기 위한 고추냉이 수추출물의 바람직한 농축범위를 결정하였다. 시험균주로는 헬리코박터 파이로리(Helicobacter pylori, NCTC 11637), 병원성 대장균(E. coli O157:H7, ATCC 43889), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus, ATCC 25923), 장염 비브리오균(Vibrio parahaemolyticus, ATCC 2210001), 살모넬라 티피무리움(Salmonella typhimurium, KCTC 2058), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus, KCTC 1012) 및 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis, ATCC 6633)를 사용하였다.

보다 구체적으로, 전배양된 상기 각각의 병원성 세균을 디스크 확산법 측정용 평판배지에 10㎕씩 분주하여 도말하고 도말된 평판배지에 멸균된 직경 8mm의 페이퍼 디스크를 부착시켰다. 여기에 상기에서 제조한 고추냉이 수추출물이 봉입된 마이크로캡슐을 상기 페이퍼 디스크에 각각 분주하고 평판배지를 37℃에서 24시간 동안 배양한 후 투명환의 크기(생육저지대)를 측정하였다.

실험 결과, 마이크로캡슐을 제조하기 위한 고추냉이 수추출물에 함유된 알릴이소티오시아네이트의 농도는 2,000∼8,000ppm이 적합함을 알 수 있었다. 즉, 고추냉이 수추출물에 함유된 알릴이소티오시아네이트의 농도가 1,000ppm 이하인 경우 이를 이용하여 제조된 마이크로캡슐은 항균활성이 낮게 나타났으며 알릴이소티오시아네이트의 농도가 10,000ppm 이상인 경우에는 항균활성이 8,000ppm인 경우와 차이가 없는 것으로 나타났다(표 1).

고추냉이 수추출물에 함유된 알릴이소티오시아네이트의 농도에 따른 마이크로캡슐의 항균활성

알릴이소티오시아네이트 농도	항균활성(생육저지대, mm)
	헬리코박터 파이로리	병원성 대장균	장염 비브리오	살모넬라 티피뮤리움	스타필로코커스 아우레우스	바실러스 세레우스	바실러스 섭틸러스
1,000ppm	8	15	28	18	2	4	9
2,000ppm	15	23	27	29	11	17	14
4,000ppm	25	23	28	29	21	26	28
6,000ppm	26	24	28	29	28	25	29
8,000ppm	26	24	28	29	32	26	29
10,000ppm	26	24	28	29	32	26	29

<실험예 2>

고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액의 바람직한 혼합비율의 결정

고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액의 바람직한 혼합비율을 결정하기 위하여 실시예 2와 동일한 방법으로 제조된 고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산 나트륨 용액을 1:3, 1:4, 1:5, 1:10, 1:11의 부피비율로 각각 혼합하였다. 그 다음 실시예 2와 동일한 방법으로 마이크로캡슐을 제조하고 현미경으로 검경하였으며 혼합비율에 따른 입자수, 자극성, 수율 및 항균활성 등을 조사하였다. 마이크로캡슐의 입자수는 제조된 마이크로캡슐을 현미경으로 검경하고 직경을 헤마토사이토미터(Paul Marienfeld GmbH & Co. KG, Lauda-Koenigshofen)를 이용하여 측정함으로써 분석하였고, 자극성은 마이크로캡슐을 시험용 반창고의 거즈 부분에 흡수시킨 후 패널의 팔 윗부분에 부착시키고 24시간 또는 48시간 경과 후 반창고를 제거한 다음 냄새와 피부 자극도를 관찰하는 방법으로 측정하였다. 수율은 사용된 시료(알긴산 나트륨 수용액, 고추냉이 추출물 및 염화칼슘 용액)의 총 부피에 대한 고추냉이 수추출물의 농축액을 포함하는 마이크로캡슐의 총 부피를 백분율로 나타냄으로써 산출하였다. 항균활성은 대상균주로서 헬리코박터 파이로리를 사용하여 상기 실험예 <1-2>와 동일한 방법으로 측정하였다.

실험 결과, 알긴산염 용액의 첨가비율이 낮을수록 입자 수는 적었고 군데군데 빈 공간이 관찰되었으며, 고추냉이 수추출물 농축액의 강한 자극성이 감지되었다. 알긴산염 용액의 첨가비율이 높을수록 마이크로캡슐이 많이 형성되었으나 고추냉이 수추출물의 농축액을 포함하는 마이크로캡슐의 수율은 저하되었고 고추냉이 수추출물 농축액의 농도가 낮아 항균활성이 낮게 나타났다(표 2). 따라서, 상기 실험 결과를 모두 고려하여 고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액의 바람직한 혼합비율을 부피비율로 1:4∼10으로 결정하였다.

고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액의 혼합비율에 따른 입자수, 자극성, 수율, 항균활성

혼합비율	입자수	자극성	수율	항균활성 (헬리코박터 파이로리)
1:3	+	+++	++	++
1:4	++	++	+++	+++
1.5	++	+	+++	+++
1:10	++	+	++	++
1:11	+++	+	+	+

<실험예 3>

본 발명에 따른 고추냉이 수추출물 농축액을 포함하는 마이크로캡슐의 다양한 균주에 대한 최소생육저지농도 및 최소살균농도의 측정

상기 실시예 2에서 제조한 고추냉이 수추출물의 농축액(알릴이소티오시아네이트 농도 8000ppm)을 포함하는 마이크로캡슐의 다양한 병원성 균주에 대한 최소생육저지농도(Minimum inhibitory concentration, MIC) 및 최소살균농도(Minimum bactericidal concentration, MBC)를 측정하였다.

시험균주로는 헬리코박터 파이로리(Helicobacter pylori, NCTC 11637), 병원성 대장균(E. coli O157:H7, ATCC 43889), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus, ATCC 25923), 장염 비브리오균(Vibrio parahaemolyticus, ATCC 2210001), 살모넬라 티피무리움(Salmonella typhimurium, KCTC 2058), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus, KCTC 1012) 및 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis, ATCC 6633)를 사용하였다.

최소생육저지농도는 액체배지 희석법으로 측정하였다. 즉, 뮬러 힌톤 브로쓰(mueller hinton broth) 9.8㎖에 상기 실시예 2에서 제조한 마이크로캡슐이 일정한 농도가 되도록 희석된 액을 0.1㎖씩 가한 다음, 18∼24시간 배양한 각각의 균주를 최종농도 10⁵CFU/㎖ 정도 되게 0.1㎖씩 접종하여 37℃에서 48시간 배양한 후, 균 증식여부를 흡광도(660nm)로 측정하였다.

최소살균농도는 상기 최소생육저지농도 측정 실험에서 균이 증식하지 못한 시험관구의 배양액을 1백금이 씩 일정한 농도로 희석된 실시예 2에서 제조한 마이크로캡슐을 포함하는 뮬러 힌톤 아가(mueller hinton agar)에 접종하고 37℃에서 24시간 배양한 후, 콜로니를 형성하지 못하는 최소농도를 측정하였다.

실험 결과, 고추냉이 수추출물의 최소생육저지농도는 450∼5,500ppm이며, 최소살균농도는 약 660±220∼8,500±3,000ppm임을 알 수 있었다(표 3)

고추냉이 수추출물의 최소생육저지농도 및 최소살균농도

시험 균주	MIC 농도 (mg of dry weight/ℓ: ppm)	MBC 농도 (mg of dry weight/ℓ: ppm)
헬리코박터 파이로리	2,000	3,130±1,125*
병원성 대장균	1,000	1,600±900
장염 비브리오	450	660±220
살로넬라 티피뮤리움	1,000	1,375±360
스타필로코커스 아우레우스	5,500	8,500±3,000
바실러스 세레우스	3,000	4,690±1,350
바실러스 섭틸러스	4,500	7,500±2,900

^*평균±표준편차(n=3)

<제조예 1>

본 발명에 따른 마이크로캡슐을 포함하는 피부 세안제의 제조

글리세린 6g, 모노알킬포스페이트 2.0g, 수산화나트륨수용액 0.5g, 미리스틴산 1.5g, 향료 미량이 포함된 세안제 베이스 12g에 상기 실시예 2에서 제조한 고추냉이 수추출물이 봉입된 마이크로캡슐 0.5중량%를 혼합하여 호모 믹서(homo mixer)에서 교반한 후 60℃에서 3분간 가열한 다음 탈기하고 37℃로 냉각하여 세안제 조성물을 제조하였다.

<제조예 2>

본 발명에 따른 마이크로캡슐을 포함하는 비누의 제조

비누 베이스 99.5중량%(수분 포함)와 상기 실시예 2에서 제조한 고추냉이 수추출물이 봉입된 마이크로캡슐 0.5중량% 또는 0.3중량%를 혼합기로 잘 혼합한 후 비누 제조기에서 압출, 절단 및 형타하여 고형 비누 조성물을 제조하였다.

<제조예 3>

본 발명에 따른 마이크로캡슐을 포함하는 주방용 세정제의 제조

알킬에테르술폰산염(alkylethersulfonate) 20중량%, 알킬폴리글루코시드(alkylpolyglucoside) 4중량%, 라우릴디메틸아민옥사이드(lauryldimethylamine oxide) 4중량%, 코카미도 프로필베타인(Cocamidopropyl Betaine) 7중량%, 에톡시화라우릴알콜 5중량%, EDTA 0.3중량%, 색소 소량, 향 0.5중량%, 실시예 2의 고추냉이 수추출물이 봉입된 마이크로캡슐 0.5중량% 및 잔여량의 정제수를 첨가하여 혼합함으로써 세정제를 제조하였다.

<제조예 4>

본 발명에 따른 마이크로캡슐을 포함하는 치약의 제조

인산일수소칼슘 40중량%, 솔비톨 30중량%, 알킬황산나트륨 1.50중량%, 사카린나트륨 0.1중량%, 파라옥시안식향산에스테르 0.2중량%, 카라기난 1.0중량%, 향료 1.0중량%, 실시예 2의 고추냉이 추출물이 봉입된 마이크로캡슐 1.0중량% 및 잔여량의 정제수를 가하여 치약을 제조하였다.

<실험예 4>

본 발명에 따른 마이크로캡슐을 포함하는 비누의 항균효과 및 피부자극도 평가

<4-1> 항균효과 평가

상기 제조예 2의 방법으로 제조된 비누의 항균효과 및 피부자극도를 다음과 같은 방법으로 평가하였다. 먼저, 실험대상으로 선정된 패널 15명을 5명씩 세그룹으로 나누었다. 즉, 일반비누 사용그룹, 본 발명에 따른 마이크로캡슐 0.3%를 함유한 비누 사용그룹 및 본 발명에 따는 마이크로캡슐 0.5중량%를 함유한 비누 사용그룹으로 나누고, 손을 씻지 않은 상태에서 일반세균 측정용 배지인 평판계수용 한천배지(Plate count agar)에 손도장을 찍게 하였다. 그 후 각각 일반비누, 본 발명에 따른 마이크로캡슐 0.3중량% 함유 비누, 본 발명에 따른 마이크로캡슐 0.5중량% 함유 비누로 손을 씻게 한 다음 새로운 평판계수용 한천배지에 다시 손도장을 찍게 하고 37℃에서 48시간 배양 후 균의 증식 여부를 측정하였다.

실험 결과, 손을 씻기 전에는 모든 그룹에서 세균이 검출되었다. 한편, 일반비누로 손을 씻은 경우에도 15명의 손에서 모두 세균이 검출되었다. 반면, 본 발명에 따른 마이크로캡슐 0.3중량%가 함유된 비누에서는 1명의 손에서 세균이 검출되었으며 0.5중량%가 함유된 비누에서는 15명의 손에서 모두 세균이 검출되지 않아 뛰어난 항균효과를 나타내었다(표 4).

본 발명에 따른 마이크로캡슐을 함유한 비누의 항균효과

그룹	패널	손을 씻지 않은 상태		일반비누		0.3중량% 함유 비누		0.5중량% 함유 비누
		1차	2차	1차	2차	1차	2차
A	1	균 검출	균 검출	균 검출	균 검출
	2	균 검출	균 검출	균 검출	균 검출
	3	균 검출	균 검출	균 검출	균 검출
	4	균 검출	균 검출	균 검출	균 검출
	5	균 검출	균 검출	균 검출	균 검출
B	1	균 검출	균 검출			균 불검출	균 불검출
	2	균 검출	균 검출			균 불검출	균 불검출
	3	균 검출	균 검출			균 불검출	균 불검출
	4	균 검출	균 검출			균 불검출	균 불검출
	5	균 검출	균 검출			균 검출	균 검출
C	1	균 검출	균 검출					균 불검출	균 불검출
	2	균 검출	균 검출					균 불검출	균 불검출
	3	균 검출	균 검출					균 불검출	균 불검출
	4	균 검출	균 검출					균 불검출	균 불검출
	5	균 검출	균 검출					균 불검출	균 불검출

<4-2> 냄새 및 피부 자극도

상기 제조예 2에서 제조한 본 발명에 따른 마이크로캡슐이 첨가된 비누를 물에 녹여 10% 수용액을 제조하였다. 상기 수용액 1㎖를 자극성 시험용 반창고의 거즈 부분에 흡수시킨 후 패널의 팔 윗부분에 부착시켰다. 그 다음 24시간 또는 48시간 경과 후 반창고를 제거하고 냄새와 피부 자극도를 관찰하였다. 실험에 참여한 패널은 15명이였으며 냄새와 피부 자극도는 4 등급으로 나누어 평가하였다(표 5).

냄새 및 피부 자극도 평가 기준

등 급	냄새자극도	피부 자극도
1	전혀 없다	반응이 전혀 없다
2	조금 냄새가 난다	일부분 피부 홍반이 나타난다
3	전반적으로 냄새가 난다	전반적으로 피부 홍반이 나타난다.
4	냄새가 심하다	피부 홍반이 나타나며 피부가 부어 오른다.

실험 결과, 전반적으로 냄새 및 피부 자극이 거의 나지 않는 것으로 나타났다. 다만, 자극성 시험용 반창고를 부착한 시간이 경과될수록 상대적으로 냄새 및 피부 자극도가 약간 높아지는 경향을 나타냈으나 안전하게 사용할 수 있는 정도의 것임을 알 수 있었다(표 6).

본 발명에 따른 마이크로캡슐을 함유한 비누의 냄새 및 피부 자극도

구 분	냄새자극도			피부자극도
	부착 직후	24시간 후	48시간 후	부착 직후	24시간 후	48시간 후
1	1	1	1	2	2	3
2	1	2	2	1	1	1
3	2	2	2	3	3	3
4	1	1	2	1	1	1
5	1	1	1	1	1	2
6	2	2	2	1	1	1
7	1	2	2	1	1	1
8	1	2	2	1	1	1
9	1	1	1	1	1	1
10	2	2	3	2	2	2
11	2	2	2	2	2	2
12	1	1	1	1	1	2
13	1	1	1	1	2	2
14	1	1	1	2	2	2
15	2	2	2	2	2	2
계	1.33	1.53	1.67	1.47	1.53	1.73

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 알긴산염 마이크로캡슐은 고농도로 고추냉이 추출물을 포집함으로써 강한 항균활성을 가지면서도 고추냉이 추출물의 강한 자극성과 고휘발성이 차폐되어 고추냉이 추출물의 이용성을 향상시켜 다양한 분야에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (9)

1. (a) 고추냉이 수추출물을 제조하는 단계;

   (b) 상기 (a) 단계의 고추냉이 수추출물을 5∼15배 농축하여 알릴이소티오시아네이트의 농도를 2000∼8000ppm이 되도록 농축하는 단계;

   (c) 상기 (b) 단계의 고추냉이 수추출물의 농축액과 알긴산염 용액을 1:4∼10의 부피비율로 혼합하는 단계;

   (d) 상기 (c) 단계의 혼합액을 0.5∼2.0mm의 노즐을 사용하여 0.1∼2.0kgf/cm²으로 공기를 공급하면서 0.1∼2.0kgf/cm² 압력 하에서 다가 양이온 용액에 분사시키는 단계; 및

   (e) 상기 (d) 단계에서 형성된 마이크로캡슐을 세척 및 건조하는 단계를 포함하는 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계의 고추냉이 수추출물은 세절한 고추냉이에 물을 3∼7배의 중량비율로 첨가하고 35∼37℃에서 1∼2시간 동안 추출함으로써 제조하는 것임을 특징으로 하는 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계의 다가 양이온 용액은 염화칼슘(CaCl₂), 염화바륨(BaCl₂), 염화 스트론튬(SrCl₂), 염화마그네슘(MgCl₂) 및 염화아연(ZnCl₂)으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 제조방법.
7. 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되고 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐.
8. 제7항에 있어서, 상기 알긴산염 마이크로캡슐은 직경이 0.1∼1.0nm인 것을 특징으로 하는 알긴산염 마이크로캡슐.
9. 제7항의 고추냉이 추출물이 봉입된 알긴산염 마이크로캡슐을 포함하는 항균용 조성물.

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