생강의 기능성분 대량추출 및 나노에멀젼 제조 (Preparation of Nanoemulsions and Pilot-Scale Extraction of Functional Components from Ginger)

서지정보

· 발행기관 : 한국식품영양과학회
· 수록지 정보 : 한국식품영양과학회지 / 52권 / 6호 / 605 ~ 615페이지
· 저자명 : 김지영, 김미진, 남동건, 최정숙, 최애진

초록

본 연구에서는 생강의 대표적인 기능성분인 gingerols와 shogaols의 가용화를 위한 나노에멀젼을 제조하고, 제조법에 따른 입자크기와 제타전위 및 장기 안정성을 평가하였다. 생강 60 kg을 대량 추출한 결과 에탄올추출물과 생강헥산분획물(GHF)을 각각 19.40, 1.36 kg 얻었으며 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 232.70 mg gallic acid/g, 280.43 mg catechin/g임을 확인하였다. GHF의 총 gingerols, shogaols의 함량은 874.19 g으로 확인하였고, 나노에멀젼 제조를 위한 최적 계면활성제는 Tween 20(T20)과 propylene glycol(PG)로 선정하였다. GHF와 T20 그리고 물을 활용한 나노에멀젼 제조는 자기결합방법보다 초음파추출법을 활용하는 것이 효과적이었으며 GHF:T20:water＝1: 1.5:1의 배합비율에서 154.27 nm의 입자크기가 확인되었다. GHF와 T20, PG, 그리고 물을 활용한 나노에멀젼 제조 결과 또한 초음파추출법에서 효율적인 나노에멀젼이 형성되었으며 GHF:T20:PG:water＝1:1:0.5:1의 비율에서 167.83 nm의 입자크기를 나타냈다. 자기결합방법으로 생강 나노에멀젼을 제조한 결과, GHF:T20:PG:water＝1: 2:0.5:1의 배합비율을 최적 비율로 선정하였으며 입자크기는 214.97±13.55 nm였다. Microfludizer를 활용한 나노에멀젼 제조 결과 20,000 psi에서 1회 처리 시 입자크기가 167.13 nm, 제타전위가 -8.29 mV임을 확인하여 생강 나노에멀젼 산업화를 위한 대량 공정이 가능할 것으로 판단되었다. 나노에멀젼의 안정성을 높이기 위해 천연 생고분자인 알긴산과 키토산을 활용하여 이중층 나노에멀젼을 제조하였을 때, 이중층 나노에멀젼의 안정성이 단일층 나노에멀젼보다 안정적임을 확인하였으나 큰 차이는 나타나지 않았다. 본 연구를 통해 생강의 기능성분이 고함유된 GHF로부터 O/W 나노에멀젼을 제조할 수 있었다. 또한 본 연구자료를 기반으로 다양한 물리화학적 안정성을 추가 검토한다면 생강 O/W 나노에멀젼의 실질적인 응용과 제품 실용화를 위한 기초자료가 될 것이다.

영어초록

The purpose of this study was to optimal conditions for the pilot-scale extraction of ginger (Zingiber officinale) and optimum nanoemulsion formation conditions with respect to contents of the functional components (gingerols and shogaols) of ginger. The yields of 70% ethanol extracts and hexane fractions (GHFs) obtained by pilot-scale extraction of ginger (60 kg) were 19.40 and 1.36 kg, respectively, and the total gingerols and shogaols contents of GHF was 874.19 g. An optimal nanoemulsion was obtained when GHF, Tween 20 (T20), water, and propylene glycol (PG), a cosurfactant were added. When ultrasonication was used, the optimal mixing ratio was GHF:T20 :PG:water＝1:1:0.5:1, and the particle size was 167.83 nm, and using an optimal mixing ratio (GHF:T20:PG: water＝1:2:0.5:1) and a self-assembly method, the particle size obtained was 214.97 nm. When nanoemulsions were prepared using a microfluidizer (mimicking mass production), a particle size of 167.13 nm was achieved at 20,000 psi. Furthermore, a double-layer nanoemulsion prepared using chitosan and alginsan remained stable for 8 weeks. The results of this study are useful to functional food industries seeking to develop ginger-derived products.

참고자료

· 없음