In this study, spray-dried double emulsion loaded bromelain was applied to Japanese Spanish mackerel fillets to develop fish-type, elderly-friendly foods. Japanese Spanish mackerel, treated with spray-dried double emulsions, were stored at 4oC for 24 h. For the characterization of emulsion particles, the particle size, ζ-potential, and morphology were determined. The color, TBARS, VBN, TMA, hardness, and adhesiveness of fish fillets treated by emulsion were measured for physicochemical properties. All the particle sizes of spray-dried emulsion were decreased while their double emulsion structure was maintained. Spray-dried emulsion reduced the color difference of fish fillets and did not catalyze lipid oxidation and protein decomposition. Values of TBA, VBN, and TMA of all fish did not exceed 0.5 mg MDA/kg, 30 mg/100 g, and 10 mg/100 g, respectively, which are considered edible limits regardless of bromelain or emulsion application. Bromelain modified fish fillets' hardness and adhesiveness to be suitable for elderly food, although it was encapsulated in the emulsion. Thus, spray-dried fish oil W/O/W double emulsion-loaded bromelain can be applied as a fish tenderizer, and this study’s results can be utilized to develop elderly-friendly food.

This study was carried out to produce stable evening primrose oil in water emulsion by using various emulsifier with HLB (8.6, 12, 16.7), concentration (0-45%) and emulsification methods such as high-speed emulsification (7,000 rpm, 2 min) and high-pressure homogenization (10,000 psi, 1 cycle). And then properties of evening primrose oil in water emulsion was evaluated with keeping at room temperature and 40oC during 28 days. Lower HLB 8.6 and high viscosity emulsifier added emulsions were not appropriate for high-pressure homogenization and were separated in a day. The optimum emulsification condition was HLB 12 and high-pressure homogenization (10,000 psi, 1 cycle) for evening primrose oil in water emulsion. These emulsions produced by optimum condition were not separated with the aqueous phase and the oil phase and they were nano-sized around 200 nm, higher zeta-potential (±mV), mono-polydispersed (<0.3), and less oxidized (<0.4) during 28 days.

Vitamin A, particularly all-trans retinol is excellent for anti-aging but is sensitive to oxygen, heat and light and has low solubility in water. In this study, retinol was encapsulated within oil-in-water (O/W) emulsion, protein-based particle and cycloamylose(CA). And then, it confirms that retinol contained in each delivery system is stable to UV, pH, and temperature and finally measures bioaccessibility. O/W emulsion was compared according to the type and concentration of emulsifier. UV stability of retinol increased with increasing oil concentration. More than 10 wt% of oil was required to maintain stable retinol (50% residual after 24 hours of irradiation). Using anionic emulsifier, retinol had unstable storage stability regardless of oil concentration and temperature. Protein based particle was compared according to the type of stabilizer and polysaccharide. UV stability of retinol was highest in pectin-coated particles. However, 20% retinol remains after 6 hours of irradiation and is vulnerable to UV compared to other delivery systems. In pH stability, pectin-coated particles also stably retained retinol. Inclusion complex of retinol and CA was compared according to the concentration of CA. When CA was used, the residual amount of retinol to UV was high (50% residual after 24 hours of irradiation) regardless of the concentration of the host molecule. In the case of storage stability, retinol remained significantly higher regardless of temperature when cycloamylose was used. It was finally confirmed bioaccessibility each of retinol delivery system. O/W emulsion was determined by emulsifier type, protein-based particle by coating agent, and inclusion complex by CA concentration. All O / W emulsions retained more than 50% retinol, protein based particles retained more than 80% retinol, and inclusion complex retained more than 70% retinol. The bioaccessibility of pure retinol is about 20%. This study provides important information for designing effective delivery systems for improving the stability of retinol.

Different strategies are studied to incorporate lipid-soluble bioactive molecules into water-based food systems. However, these systems solely cannot protect the core compound through the storage period, especially when the core is exposed to environmental stress factors. Water soluble fraction of the crude extract from Enteromorpha prolifera was analyzed for its physicochemical characteristics including chemical composition, structure, rheological and thermal properties. The extract was added to O/W emulsion system containing retinol and stabilized with Tween 20, WPI and sodium caseinate to improve storage stability through different modes of action; as a chelator of metal ions and as a scavenger of radicals. Storage stability was mainly determined by zeta potential, particle size distribution, and retinol retention. The water-soluble extract of E.prolifera mainly consisted of anionic polysaccharide, while impurities of protein, mineral and other pigments were present. Mode of action analysis showed that the extracts had both ferrous ion chelating ability(EC50=0.67%) and free radical scavenging ability(EC50=0.23%), indicating a multifunctioning mechanism of the heterogeneous extract. Addition of extract (0.1%~1% in total emulsion) did not affect the physical stability during 1 week storage. Protective materials are often added to food systems to improve the stability of core materials but excessive use of additives may be repulsive to consumers. In contrast, the optimum concentration range of E.prolifera extract is much lower compared to that of conventional usage of other materials and has lower toxicity to that of strong chelators while providing effective protection.

O/W emulsion is usually adopted to incorporate lipid-soluble bioactive molecules into water-based food systems. However, the emulsion system solely cannot protect the core compound through the storage period, especially in cases when the core is unstable to environmental stress factors. Wall materials such as maltodexrin and chelators such as EDTA-Na are added to improve the stability of core materials but excessive use of additives may be repulsive to consumers. In this study, water soluble fraction of the crude polysaccharide extracted from Enteromorpha prolifera, a type of green algae commonly found in the southern coast of Korean sea, was added to an O/W emulsion system containing retinol to improve storage stability through different modes of action; as a chelator of metal ions, as a scavenger of free radicals and as a wall material. The radical scavenging ability and chelating ability of E.prolifera polysaccharide were determined in solution state. Particle size, zeta potential and retinol retention rate were measured as stability markers in emulsion. Emulsion stability increased and then decreased as the amount of polysaccharide increased from 1 to 5 mg. This optimum concentration is much lower compared to that of conventional usage of wall materials, therefore less affecting the physical characteristics of emulsion while providing effective protection.

이 연구는 국산화 한 액정형성 유화제에 대하여 선진사의 액정형성제를 사용하여 pH변화에 따른 안정성에 관한 것이다. 국산화한 액정유화제는 SugarCrystal-LC (㈜바이오뷰텍, 한국)를 사용하였 고, 비교시료는 Nikkomulese-LC (니코캐미칼즈, 일본)와 Alacel-LC (Croda 캐미칼즈, 영국)를 사용하 여 액정형성의 생성력을 실험하였다. 액정형성은 산성 (pH=4.2)에서, 중성 (pH=7.0) 그리고 알칼리성 (pH=11.7)에서 액정구조가 생성되는지 현미경으로 확인하였다. 또한 교반 속도에 따른 액정의 형성 입 자를 편광현미경으로 관찰 하였다. 교반 시간은 모두 동일하게 3분 동안 Homo-mixer로 교반하였고, 교반속도는 2500rpm, 3500 rpm, 4500rpm으로 증가시켜 액정의 상태를 관찰하였다. 그 결과 한국산 계면활성제가 2종의 외국산 보다 안정하고, 선명한 액정구조가 형성되는 것을 알 수 있었고, 영국산의 경우 유화입경이 분균일하여 불안정한 상태를 보였다. 일본산의 경우, 한국산과 유사한 구조와 성능을 가지고 있음을 알 수 있었다. 한국산 계면활성제는 외국산과 비교하여 우수한 유화성능을 가지고 있음을 알 수 있었다. 응용분야로 국산화한 Sugar Crystal-LC 계면활성제를 사용하여 액정크림, 로션, 아이크림 등 다양한 제형개발이 가능하고, 화장품산업은 물론 의약품산업 및 제약산업에서 피부외용제의 유화기술 로 폭넓게 응용이 가능할 것으로 기대한다.

Retinol is a type of vitamin A that helps the skin's epidermal cells maintain their original function and plays an important role in visual acuity. However, retinol cannot simply be incorporated into foods in its pure form because of limited solubility and chemical instability. In this study, retinol was encapsulated within lipid droplets of oil-in-water (O/W) emulsion and the photo stability of retinol loaded in O/W emulsion was examined. O/W emulsions containing retinol were prepared using Tween 20, Decaglycerine myristate and WPI, respectively, at different oil concentrations (0.1, 0.5, 1.0, 2.0, and 4.0 wt%). Photo stability of retinol was determined by measuring retention rate (%) of retinol loaded in O/W emulsions after exposure to UV light for 24 h and compared to that of retinol dissolved in ethanol. The retinol retention rate was higher for O/W emulsions than retinol in ethanol and the retention rate increased as the oil concentration of emulsions increased, which might be attributed to the opaqueness of emulsions. As the oil concentration of emulsions increased, the turbidity of emulsions also increased. In terms of the type of emulsifier, decaglycerine myristate-stabilized emulsion had the highest retinol retentions rate than other emulsifier-stabilized emulsions after exposure to UV light. This study provides important information for designing effective emulsion-based delivery systems for improving the stability of retinol.

본 연구는 멀티플 에멀젼(W/O/W) 시스템을 이용하여 개발한 자외선차단 제품의 자외선차단성능의 지속성과 보습효과에 관한 연구이다. 자외선차단용 화장품은 장시간의 외출, 등산, 레포츠 활동을 할 때 필수적으로 사용하는 제품으로 높은 자외선차단효과와 지속성이 요구되고 있다. 또한, 소비자들은 감성공학적인 측면에서 끈적이지 않으며, 내수성이 우수한 제품을 선호하고 있다. 친수성 (O/W타입) 자외선차단제품의 경우, 사용감은 우수하나, 땀이나, 물에 쉽게 지워지기 때문에 완벽한 자외선차단효과를 기대할 수 없으며, 내수성이 우수한 친유형 (W/O타입) 제품의 경우, 내수성은 우수하나, 끈적임이 심하고, 보습효과가 낮다. 따라서 본 연구에서는 멀티플에멀젼(W/O/W)시스템의 퍼뮬레이션을 개발하여 친수성크림의 부드럽고 촉촉한 사용감을 부여하고 흡수 후에는 내수성이 우수한 W/O 제형으로 변화하여, 우수한 내수성과 자외선차단효과의 지속성을 가지는 고기능성 다중에멀젼의 자외선차단크림을 개발하는 것이 목적이다. 자외선차단크림에 사용된 성분으로 UV-B를 차단하는 원료 에칠헥실메톡시 신나메이트, 이소아밀-p-메톡시신나메이트, 에틸헥실살리실레이트, 옥토크릴렌을 사용하였으며, UV-A차단제로 부틸메톡시디벤조일메탄과 비스에칠헥실옥시페놀 메톡시페닐트리아진을 사용하였다. O/W형 크림의 자외선차단효과를 나타내는 SPF 수치가 34.1, W/O/W형 크림에서는 SPF 수치가 40.6으로, O/W형 크림보다는 19%정도 자외선 차단효과가 상승하는 것으로 나타났다. 4시간 경과 후의 내수성시험에서는 O/W형 크림의 경우 자외선차단효과가 3.6정도로 30.5이상 하락하였으나, 다중에멀젼 시스템에서는 자외선차단효과가 32.7로, 7.9정도 하락하여 81%의 내수성이 있는 것으로 나타났다. 사용 30분 후의 보습효과는 친수성크림이 우수하였으나, 3시간 이후의 보습력은 멀티플에멀젼에서 더욱 높은 보습효과를 보였다.

본 연구에서는 농축유청단백질을 이용하여 내부젤화 방법으로 나노크기(<~200 nm)의 W1/O/W2 다중 에멀젼을 제조하고, 제조 공정요인(가교제인 CaCl2 농도, 초음파처리, 유화제)에 따른 나노다중에멀젼의 형태학적, 물리화학적(입자크기, 다분산지수, 제타전위) 특성 평가와 모델 유식품(우유, 요구르트, 치즈)을 이용한 저장 안정성을 연구하였다. 나노다중에멀젼의 형태학적 특성은 투과전자현미경을 이용하여 관찰하였으며 물리화학적 특성 및 유식품 저장 안정성 평가는 입도분석기를 이용하여 수행되었다. 실험 결과 가교제인 CaCl2을 첨가함에 따라 다중에멀젼의 크기가 유의적으로(p<0.05) 감소하였으며, 이용된 CaCl2 모든 농도(0, 4, 6, 8 mM)에서 음전하를 지닌 다중에멀젼은 다분산지수 0.2 이하의 균질의 입자 분포를 지니고 있음을 알 수 있었다. 또한 투과전자현미경을 이용하여 관찰한 결과, ~ 180 nm 크기의 내부에 오일상이 포함된 구형의 나노다중에멀젼이 성공적으로 제조되었음을 확인하였다. 초음파 처리시 다중에멀젼 크기는 유의적으로(p<0.05) 감소하였으며, 다분산지수 0.2 이하의 나노다중에멀젼이 생성됨을 확인하였다. 또한 수상 내 유화제 첨가 시 입자크기가 유의적으로(p<0.05) 감소하였고, 다분산지수 0.2 이하의 나노다중에멀젼이 생성됨을 확인하였다. 모델 유식품 저장 환경에서의 안정성 평가 결과 14일 동안 나노다중에멀젼은 물리화학적 안정성을 유지하였으며, 결과적으로 농축유청단백질 나노다중에멀젼은 유식품 적용성이 뛰어남을 확인하였다.

Liquid crystalline phases were formed from acylglutamate; polyglyceryl-10 myristate and glycerine mixture and they were used as a base material for preparing an O/W emulsion. When an oil phase is added into the liquid crystalline phases, it was inserted into the dispersed liquid crystal droplets rather than stayed outside the liquid crystals, which can be known by the fact that the size of liquid crystal droplets increases with the increasing oil phase content. Along with the increase in the droplet size, the complex modulus increases from 100 to 350 pascals and the loss angle decreases from 60 to 24 degrees, from which it can be known that the increase in the internal phase volume results in the increase in the elastic property of oil in liquid crystalline-phases (O/LC). When the water phase was lastly added into the O/LC phase, the emulsification occurred to form a O/W emulsion and the averaged particle size of the O/W emulsion changes from 22.5nm to 538nm with the addition of water phase. The results from the droplet size measurements and stability tests under accelerated conditions such as high temperature show that the obtained O/W emulsion is very consistent with time.

In the separation of toluene/n-heptane mixture by the emulsion type liquid membrane in a batch system, the effect of surfactants on the separation factor and membrane stability were studied over the surfactant concentration ranging from 0.1 to 1.5 wt% at the contact time of 5 and 10 minutes and the settling time 5 and 10 minutes. The surfactants used were triethanol amine lauryl sulfate. The separation factor reached its maximum value at the surfactant concentration of 0.5 wt%. It was found that the percentage of membrane breakup reached its minium values and the separation factor showed its maximum value at the surfactant concentration of 0.5 wt%, which confirmed that efficient separation could be effect when emulsion liquid membrane were stable because of low membrane break up.

In the separation of toluene/n-heptane mixture by the emulsion type liquid membrane in an batch system, the effect of surfactant on the separation factor and membrane stability was studied over the surfactant concentration ranging form 0.1 to 1.5wt％ at the contact time of 5 and 10 minutes. and the settling time of 5 and 10 minutes. The surfactant used was sodium lauryl sulfate. The separation factor reached its maximum value at the surfactant concentration of 0.5wt％ for surfantant. It was found that the percentage of membrane breakup reached its minimum values and the separation factor showed its maximum value at the surfactant concentration of 0.5wt%. which confirmed that efficient separation could be effect when emulsion liquid membrane was stable because of low membrane breakup.

본 연구에서는 원적외선 방사체로 알려져 있는 준 보석 광물인 옥(jade)의 한 종류인 경옥(jadeite) 파우 더를 함유하는 스킨 케어용 O/W 유화 제형을 제조하였다. 경옥 파우더는 화장품 원료로 기 등록된 옥의 다른 한 종류인 연옥(nephrite) 파우더나, 자외선 차단을 목적으로 화장품에 적용되는 이산화티탄 파우더와는 달리, 아무런 분산 첨가제 없이도 수상에서 한달 이상 안정하게 분산이 유지되며 저점도 유화 제형에 5 wt% 이상 균질 유화기로 용이하게 분산이 가능하였다. 이렇게 제조된 경옥 파우더가 2% 함유된 제형을 피부에 도포하고 피부의 표면 온도변화를 적외선 열 영상 분석기로 측정한 결과 동일인의 안면 피부에 경옥 파우더가 함유된 O/W 유화제형을 도포한 부위가 30 min 경과 시 대조군을 도포한 부위의 온도 대비 평균 약 + 1.5 ℃, 최대 + 2 ℃의 온도차이를 나타내는 것을 확인하였다. 이와 같은 현상의 원인을 보다 분명하게 확인하기 위하여 경옥 파우더 자체를 가온한 뒤 복사에 의한 열 방출을 살펴보았고, 전파장대에서의 흡광 분석, 원적외선 방사율 및 표면 원소 분석을 진행한 결과, 이와 같은 피부 온도 변화는 경옥 파우더의 원적외선 방사 효과에 의존하는 것이 아니라 경옥 파우더의 표면에 노출된 원소들과 스킨케어용 화장품에 높은 비율로 포함되어 있는 물 분자와의 수소결합으로 인해 수분 증발을 억제하여 열에너지의 손실을 막기 때문인 것으로 확인되었다. 결론적으로 경옥 파우더는 화장품용 새로운 보습, 보온 소재로서 활용이 가능하며, 흡광 분석결과로 미루어 보아 이산화티탄과 같은 무기 자외선 차단제와 간단히 혼합 병용하여 자외선 및 유해 가시광선 영역의 차단을 증대시키는 보조 소재로도 유용할 것이다.

센텔라 아시아티카 정량추출물(TECA)은 병풀에서 얻은 난용성 추출물로 상처치유 및 항주름 물질로 알려져 있다. 본 연구에서는 TECA를 함유한 water in oil in water (W1/O/W2) 에멀젼 제조에 필요한 최적 의 실험 조건을 찾기 위해 연구를 진행하였다. TECA의 용해도는 UV 흡광도계를 이용하였으며, 디프로필렌 글라이콜(40.0 g), 에탄올(20.0 g) 및 정제수(10.0 g)의 조성에서 2.55 g의 TECA가 용해되는 것을 확인하 였다. 에멀젼(W1/O, W1/O/W2)의 안정도에 영향을 미치는 요인에 대하여 조사하였다. W1/O 에멀젼의 제조 하기 위한 최적의 수상 조건은 디프로필렌글라이콜 : 에탄올 : 정제수 : TECA가 40.0 : 20.0 : 10.0 : 2.5% (w/w), 유상 조건은 스쿠알란 : 세틸피이지/피피지-10/1디메치콘 : 세테아릴알코올이 22.5 : 4.0 : 1.0% (w/w)임을 확인하였다. W1/O/W2 멀티에멀젼을 제조하기 위한 최적의 조건은 정제수 : W1/O 에멀젼 : 폴리 소르베이트 80 : 카보머 : 트리에탄올아민의 비율이 55.8 : 40.0 : 4.0 : 0.1 : 0.1% (w/w)임을 확인하였다.

다중 에멀젼은 다층 구조를 갖는 에멀젼으로 W/O/W형과 O/W/O형으로 구분된다. 화장품 분야에서 다중 에멀젼은 불안정한 유효성분의 안정화를 위해 이용되지만, 제조의 어려움과 안정성 등의 문제로 잘 이용되지 않는다. 본 연구에서는 다중 에멀젼의 제조에 있어 2 단계(two-step) 유화법을 이용하여 W/O/W형 다중 에멀젼을 제조하였고, 다중 에멀젼의 형성에 영향을 주는 요소 중 유화제의 계열에 초점을 두어 유화 안정성 및 에멀젼 형성정도를 측정하였다. 결과를 통해 다중 에멀젼은 오일의 특성에 따라 polyglyceryl-10 stearate 유화제에 의해 다중 에멀젼의 형성이 달라지는 것을 확인하였고, 이를 통해 주 유화제로써 polyglyceryl-10 stearate 유화제의 적용이 다중 에멀젼 형성 및 안정화의 가능성이 있음을 제시하였다.

본 연구에서는 친수성 계면활성제와 친유성 계면활성제가 조합된 다양한 HLB (Hydrophilic Lipophilic Balance) 값을 갖는 유화 시스템의 조건에서, required HLB 값이 각기 다른 오일들을 적용하여 제조한 O/W 및 W/S 에멀젼들의 특성 및 유화 안정성을 조사해 보았다. 그 결과 O/W 에멀젼은 유화제의 HLB 값이 낮을수록 점도가 높고, 유화입자는 작고 조밀한 경향을 나타내었으며, 원심분리에서도 더 안정한 경향을 나타내었다. W/S 에멀젼은 유화제의 HLB 값이 높을수록 유화입자는 작고 조밀해지는 경향을 나타내었으며, 원심분리에서도 더 안정한 경향을 나타내었다. 그러나 W/S 에멀젼은 시간이 경과할수록 모든 유화제의 HLB 조건에서 점도가 낮아지는 경향이 나타나 장기 안정도에서는 불안정한 특성을 나타내었다. 이번 연구의 결과는 O/W 에멀젼은 HLB 값이 높은 비이온 계면활성제의 적용이 적합하며 W/S 에멀젼은 HLB 값이 낮은 비이온 계면활성제의 적용이 적합하다는 기본 이론과 상반되는 결과로서 앞으로의 화장품 연구 개발 시 유용한 연구 자료가 될 것으로 사료된다.

Oil in water (O/W)에멀젼에서 에멀젼 안정화제로 사용되는 고급알코올과 고급지방산이 O/W에멀젼의 유동특성에 미치는 영향을 점도와 rheograms으로 분석하였다. 고급알코올과 고급지방산의 탄소 체인 길이가 증가할수록 O/W 에멀젼의 점도가 상승하는 경향을 나타내었으며 고급알코올의 점도 상승 효과가 고급지방산보다 우수하였다. 또한 에멀젼 제조에 사용된 계면활성제의 친유부의 탄소 체인 길이에 유사한 스테아릴알코올과 세테아릴알코올의 점도 상승 효과가 가장 우수하였다. 고급알코올과 고급지방산이 첨가된 O/W에멀젼은 화장품 에멀젼이 보여주는 유동특성인 shear thinning을 나타내는 pseudo-plastic유체였다. 세틸알코올, 세테아릴알코올과 스테아릴알코올이 첨가된 O/W에멀젼은 thixotropy이었으며 농도가 증가할수록 thixotropic 현상이 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 고급지방산보다는 고급알코올이 첨가된 O/W에멀젼이 더 thixotropic한 유동특성을 나타내었다. O/W에멀젼의 안정성과 관련된 점도상승과 사용감과 관련된 spreadability 향상을 위해 에멀젼 안정화제로 고급지방산보다는 고급알코올의 사용이 적합하리라 생각된다.