나노에멀젼이란 20 ~ 200㎚ 정도의 입자 크기를 갖는 에멀젼으로 투명하거나 반투명한 외 관을 가지며, 작은 입자 사이즈로 유효물질의 피부 투과율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있어 다양한 분야에서 응용되고 있다. 본 연구에서는 오일의 required HLB와 종류가 나노에멀젼 형성에 미치는 영향 에 대하여 알아보기 위해 required HLB가 다른 오일 8가지, 종류가 다른 16가지의 오일을 선정하여 연 구를 진행하였다. 이때 사용한 계면활성제로는 Polysorbate 60 (HLB 14.9), Sorbitan stearate (HLB 4.7), PEG-60 hydrogenated castor oil (HLB 14.0)이며 Polysorbate 60과 Sorbitan stearate를 혼합하여 HLB 14.0으로 고정한 것과 Polysorbate 60, PEG-60 hydrogenated castor oil을 각각 사용하여 제조하 였다. 오일의 종류에 따라 나노에멀젼 형성이 다르게 나타났으며 에스터계 구조를 가지는 오일이 비교적 우수한 나노에멀젼 형성 능력을 보여주었는데, 특히 Cetyl ethylhexanoin이 평균 40㎚ 이하의 작은 사이 즈로 생성된 후 큰 변화없이 안정한 나노에멀젼이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 또한, Polysorbate 60 과 Sorbitan stearate를 혼합하여 사용하는 것이 PEG-60 hydrogenated castor oil 혹은 Polysorbate 60 각각 단독으로 사용하는 것보다 우수한 나노에멀젼 형성 능력을 가지는 것으로 나타났다.

This study investigates the influence of the type of lipid phase (corn oil [CO], palm oil [PO], MCT oil [MO], lemon oil [LO]) on the physical characteristics and bioactive peptide (BP) encapsulation in food-grade water-in-oil-in-water (W/O/W) double emulsions. The stabilities of the double emulsions were analyzed for droplet size characteristics, viscosity, dynamic rheological properties, encapsulation efficiency (EE), and release rate of BP (at different temperatures: 4, 25, 37, and 60oC) for 28 days. The encapsulated BP acts as an active substance in the osmotic balance and destabilization of the double emulsion system. For the effect of the oil phase, double emulsions prepared with PO showed the best droplet stability without phase separation (D50 < 1 m) and high BP retention (EE > 60%). In the release rate at high temperatures (60oC), the BP released from double emulsions was in the order of MO > CO > LO > PO over time. In contrast, the BP release from double emulsions at low temperatures (< 37oC) had no difference depending on the oil type. Therefore, the information obtained from this work is useful for preparing stable, functional food or cosmetic products from double emulsions using a BP.

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.

본 연구에서는 높은 항산화, 항염증, 피부 미백 및 멜라닌 생성억제 활성을 지닌 톱니모자반 추출물(학명 Sargassum serratifolium, ESS)의 저장 안정성을 향상시킬 목적으로 oil-in-water (O/W) 나노 에멀젼을 제조하였다. 톱 니모자반으로부터 추출되어 농축, 탈염 및 탈당 과정을 거친 ESS의 주성분은 지용성 성분으로 높은 항산화 활성 때문 에 산화가 쉽게 일어남으로써 기능성 화장품 소재로써의 단점이 있다. 본 연구에서는 이전의 연구에서 확립된 PEG 400, 폴리옥실 캐스터오일 (EL) 및 Poloxamer 407의 농도를 적용하여 MES가 함유된 O/W 나노에멀젼을 제조하였다. 확립된 조건에서 제조된 나노에멀젼의 평균 크기는 16 ~ 22 nm로 나타났으며, 나노에멀젼은 항산화, NO 생성억제 능, 멜라닌생석억제능 alc MMP-1 생성억제능이 우수한 것으로 나타났다. 저장기간에 따른 이들 효능을 분석한 결과 5 사이클의 시간 변화에도 큰 차이가 없었으므로 장기간 저장에 따른 활성변화가 없음을 나타내었다.

본 연구에서는 우수한 미백 및 주름 개선 기능을 갖는 천연 유래 해초추출물 톱니모자반 추출물(학명 Sargassum serratifolium, MES)의 저장 안정성과 피부투과성을 향상시키는 목적으로 oil-in-water (O/W) 나노 에멀젼 구조를 적용하였으며 나노에멀젼에 대한 최적의 제조 조건을 연구하였다. 톱니모자반으로부터 추출되어 농축, 탈염 및 탈당 과정을 거친 MES의 주성분은 소수성의 활성성분으로 구성되어 있어 산화가 쉽게 일어나고 화장품 성분으로 사용하기에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 PEG 400, 폴리옥실 캐스터오일 (EL), Poloxamer 407 등 다양한 계면활성 제와 첨가제 성분을 사용하여 MES가 함유된 O/W 나노에멀젼을 제조하였다. 그 과정에서 사용된 구성성분의 배합순 서와 화학적 조성 비율이 미치는 영향을 체계적으로 연구하였다. 최적화된 조건에서 제조된 나노에멀젼의 평균 크기는 20 ~ 30 nm 범위로 나타났으며, 시간 변화에 따른 나노에멀젼의 멜라닌 합성 억제 효율 성능은 5 사이클의 시간 변화에도 큰 차이가 없었다. 이것은 나노에멀젼의 우수한 장기간 저장 안정성과 피부투과성을 시사한다.

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.

본 연구에서는 초임계 이산화탄소를 사용해 도라지(balloonflower, Platycodon grandiflorum A. DC) 종자로부터 추출한 유지의 기능성과 에멀전 특성에 대해 조사하였다. 종자에 비해 도라지 종자유는 총 polyphenol(8 mg/100 g)의 함량이 낮았으나 α-tocopherol(14.15 mg/ 100 g), β -sitosterol(116 mg/100 g) 및 stigmasterol(8 mg/100 g)의 함량은 높았다. DPPH 라디칼 소거능으로 분석한 종자유(IC50=1235.5 μg/mL)의 항산화능은 종자(IC50=1138.2 μg/mL)와 유사하였다. 1%(w/w) lecithin 농도에서 도라지 종자유를 사용해 제조한 에멀젼은 탁도, 지방구 입자 크기 및 형상, 유화안정 성에서 콩기름을 사용한 에멀젼과 유사하였으나 들기름 사용 에멀젼보다는 탁도 및 유화안정성이 낮았고 지방구 입자는 크게 나타났다. 도라지 종자유 에멀젼의 표면장력은 들기름 에멀젼과 유사하였다.

본 연구에서는 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 600℃에서 열분해하여 생성된 수상오일(water soluble oil)을 얻었다. 선박유로 사용되는 MDO(Marine Diesel Oil)와 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 열분해하여 생성된 수상오일을 MDO에 15∼20% 까지 혼합 후 유화시켜 제조된 바이오에멀젼 연료의 연소 특성에 대하여 연구 하였다. 엔진 배출가스 및 온도, 출력을 측정하기 위하여 엔진 다이나모메터를 사용하였다. 바이오에멀젼 연료는 수분이 함유되어 있어서 연소실내의 기화잠열을 빼앗아가 배출가스의 온도를 낮춰주는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료에 함유된 수분이 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 매연을 감소시키는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료의 사용으로 연소실내의 온도 감소는 질소산화물 배출을 저감하는 것으로 나타났다. 바이오오일 함유량이 증가 하면 수분함량도 증가하여 전체 발열량이 줄어들게 된다. 따라서 출력이 바이오에멀젼 연료 사용량에 비례하여 감소하는 특성을 나타내었다. 선박용 연료로 사용되는 중질유는 매연과 질소산화물을 많이 배출한다. 선박용 연료로 바이오에멀젼 연료를 사용하면 매연과 질소산화물 배출을 줄여줄 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 일반적으로 O/W 에멀젼에 비해 안정화가 어려운 W/O 에멀젼, 특히 유동성이 높은 저점도 W/O 에멀젼의 안정성 증진을 위하여 유화제, 전해질, 유화 안정화제, 겔화제 등을 적용한 다양한 실험을 수행하여 보았다. 그 결과 이번 실험에서는 Polyglyceryl-4 diisostearate/ polyhydroxystearate/sebacate를 주 유화제로 하면서 PEG-30 dipolyhydroxystearate와 Cetyl PEG/PPG-10/1 dimethicone을 보조 유화제로 하는 유화 체계에, 전해질로 Sodium chloride를 0.5 %, 유화 안정화제로 Distearyldimonium chloride를 1 %, 유상 겔화제로 Glyceryl behenate/eicosadioate를 0.5 % 적용한 유화 입자도 작고 조밀하며 점도도 2,000 cps 이하로 일정하게 유지되는 안정한 저점도 W/O 에멀젼을 제조할 수가 있었다. 또한 상기와 같은 에멀젼 베이스에 무기 자외선 차단성분의 적용 실험을 통하여 안정성이 우수한 저점도 플루이드형 자외선 차단제품의 개발 가능성도 긍정적으로 검토 할 수가 있었다.

막유화(membrane emulsification, ME)는 SPG 막과 같이 균일한 크기의 세공을 갖는 막을 사용하여 좁은 입도분 포의 에멀젼을 제조하는 기술이다. 본 연구에서는 막유화법으로 형성시킨 다중 에멀젼을 사용하여 폴리카프로락톤(PCL) 마 이크로캡슐의 제조를 연구하였다. 먼저 초음파 유화기로 W1/O 단일 에멀젼을 제조한 후, premix 막유화를 적용하여 W1/O/W2 다중 에멀젼을 형성시킨 후 용매 증발을 통해 모델 약물인 BSA가 담지된 PCL 마이크로캡슐을 제조하였다. 연속상 에 대한 분산상의 비율(D/C ratio), PCL 농도, 유화제 농도, 모델 약물의 농도, 막간 압력차 등 막유화 변수가 제조된 마이크 로캡슐의 입경과 입도 분포에 미치는 영향을 실험하였다. Premix-ME를 적용하여 평균 입경 5~6 μm의 균일한 크기를 갖는 모델 약물 BSA의 함침량이 약 26%인 다중 코어형 PCL 마이크로캡슐을 제조할 수 있었다.

The membrane emulsification (ME) is a technology for producing emulsions with narrow size distribution by using the well-defined porous membranes such as the SPG membrane. In this work, the preparation of polycaprolactone (PCL) microcapsules by using the multiple emulsion membrane emulsification method was studied. After the making of W1/O single emulsions by sonication, then W1/O/W2 multiple emulsions were prepared by ME method. The effects of various parameters such as the ratio of disperse/continuous phase (D/C ratio), the contents of PCL, emulsifier and model drug and the transmembrane pressure on the size and distribution of PCL microcapsules were investigated. The uniform PCL microcapsules with about 5～6 μm of mean size were obtained. The model drug (BSA) release properties of the obtained PCL microcapsules also were tested.

‘용매 이동 유도 상분리‘라는 신 기법을 이용하여 바이젤 중공사막을 개발했고 이를 물/기름 에멀젼 분리에 적용하였다. 바이젤막은 미세유체장치를 이용한 방사법을 통해 제조되며, 제조액으로는 실리카 나노입자가 분산된 삼성분계 혼 합액 (물/가교 가능한 단량체/ 에탄올)을 사용한다. 실리카 나노 입자의 양, 입자 표면을 개질하는 계면활성제의 양에 따라 표면층의 기공 크기 및 하부 층의 구조 변화를 살펴보았다. 바이젤 막의 장점은 후 코팅 공정을 거치지 않고도, 막 표면 전체를 실리카 입자 층으로 덮어 anti-fouling 효과를 보유한다는 점이다. 물/기름 에멀젼에서 순수 물을 얻는 정밀여과에 적용하였으며, 상용 폴리설폰 중공사막보다 우수한 oil rejection 및 투과도를 보여주었다.

본 연구에서는 피부미백제로 개발된 레조시놀다이펜틸에터[1,3-di(pentyloxyl)benzene]를 함유 하여 조성 상전이 방법(Phase Inversion Composition, PIC)방법으로 제조된 RS-Nanoemulsion의 경피 흡수 및 피부 미백 효능효과에 대해서 연구하였다. 지표성분인 1,3-di(pentyloxyl)benzene를 mineral oil 에 용해한 대조시료와 일반 O/W유화법으로 제조된 RS-emulsion시료를 비교 대상으로 인체 피부에 대 한 경피 흡수시험을 수행하였다. 시험결과, RS-Nanoemulsion 시료는 지표성분인 1,3-di(pentyloxyl) benzene를 mineral oil에 용해한 대조시료와 RS-emulsion 시료에 비해 통계적으로 유의하게 높은 지표 성분 경피 투과율을 나타내었다. RS-Nanoemulsion을 O/W크림에 함유하여 만든 크림 제형의 피부임 상시험을 통하여 그 유효성을 평가하고자 하였으며, 상기 시험결과 시험제품과 대조제품 모두 8주간의 시험기간에 특별한 이상반응이 관찰되지 않아 안전한 제품으로 확인되었고, 사용 8주 후 평가에서 대조 제품 사용에 비해 시험제품이 통계적으로 유의한 수준으로 피부미백에 도움을 주는 효과가 있는 것을 확인하였다.

본 연구는 바이오매스를 열분해하여 생성된 수상오일(water soluble oil)을 얻었다. MDO (Marine Diesel Oil)와 수상오일을 유화시켜 생성된 에멀젼 연료의 특성과 배출가스를 연구 하였다. 바 이오매스로는 톱밥을 사용하였고 500 ℃에서 열분해하여 생성된 물과 탄화수소를 응축시켜서 수상오일 을 얻었다. 수상오일을 MDO에 10∼20% 까지 혼합 후 유화시켜 에멀젼 연료를 만들었다. 엔진 배출가 스 측정은 엔진 dinamometer로 실시하였다. 유화연료는 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 smoke를 감소시킨다. 그리고 물이 연소실내의 기화열을 빼앗아 연소실 내부의 온도를 낮추 어 NOx 생성을 억제하는 효과를 갖는다. ND-13모드의 각 모드별 배출가스온도가 MDO에 비해 유화 연료를 사용했을 때 낮게 나온 것으로 뒷받침 될 수 있었다.유화연료의 함수율이 증가함에 따라 NOx와 smoke의 배출량은 줄어들었으며, 출력도 함수율 증가에 따라 유화연료 자체의 발열량 감소로 인하여 줄어든 것으로 판단된다.ND-13모드에서 MDO 유화연료를 시험한 결과 바이오매스오일 함유량 20%인 유화연료의 NOx 감 소량은 약 25%, smoke의 총감소량은 약 60%, 그리고 약 15%의 출력손실을 확인하였다.

Curcumin is a natural polyphenolic phytochemical, which has a number of potential benefits in biological activities. However, curcumin has extremely low water solubility and low bioavailability, which makes it difficult to incorporate into many food products. In this study, we investigated the effects of biopolymer emulsifier type and environmental stress on the physical stability of nanoemulsions containing curcumin. Nanoemulsion containing curcumin stabilized by sodium caseinate (SC), whey protein isolate (WPI), modified starch (MS), and gum arabic (GA) were prepared using microfludizer. The droplet size of nanoemulsions decreased significantly from 1028 nm to 169 nm as emulsifier concentration increased (p<0.05). The optimum concentration of emulsifiers for stable curcumin nanoemulsions were determined to be 1% of SC and 1% of WPI, respectively. The storage study showed that the nanoemulsions were physically stable for 5 weeks at 25oC. In addition, nanoemulsions were physically stable against heat, freeze-thaw, pH, and NaCl solution. However, extensive droplet aggregation occurred in protein-stabilized nanoemulsions at CaCl2 solution, which was attributed to hydrophobic interaction between droplets.

Porous SiC beads were prepared by freeze-drying a polycarbosilane (PCS) emulsion. The water-in-oil (w/o) emulsion, which was composed of water, PCS dissolved p-xylene, and sodium xylenesulfonate (SXS) as an emulsifier, was frozen by dropping it onto a liquid N2 bath; this process resulted in 1~2 mm sized beads. Beads were cured at 200 oC for 1 h in air and heat-treated at 800 oC and 1400 oC for 1 h in an Ar gas flow. Two types of pores, lamella-shaped and spherical pores, were observed. Lamellar-shaped pores were found to develop during the freezing of the xylene solvent. Water droplets in the w/o emulsion were changed into spherical pores under freeze-drying. At 1400 oC of heat-treatment, porous SiC was synthesized with a low level of impurities.

본 연구에서는 홍삼 분말을 이용하여 유화제 대체 에멀젼을 제조하고 저장 안정성을 평가하였으며, 유화제 대체 에 멀젼을 제조하기 위해홍삼 입자를 활용한 피커링 기법을 이용하였다. 홍삼 분말과 소량의 유화제를 증류수에 2시간 동안 교반하여 골고루 분산시킨 후 medium chain triglyceride (MCT) oil을 drop-wise 방식으로 첨가하였다. 그 후균질 기를 이용하여 2000 rpm에서 8분간 1차 균질화하였고, 초음파처리기를 이용하여 2차 균질화하였다. 에멀젼 안정성을 평가하기 위하여 원심분리기를 이용해 3,500 rpm에서 20분간 원심 분리하여 중력 가속화 실험을 진행하였다. 제조된 홍삼 피커링 에멀젼은 약 345 nm크기의 액적을 형성하였고 안정된 상태를 유지하였다. 중력 가속화 시험법을 이용한 에멀젼 저장 안정성 평가에서 원심 분리 후 홍삼 피커링 에멀젼의 안정성은 약 59%로 감소하였으며, 동일한 양의 유 화제만을 사용하여 제조된 에멀젼의 안정성은 약 49%로 감소하였다. 결과적으로, 홍삼 분말을 피커링 입자로 하여 유 화제를 대체하였을 때 안정성을 향상시킬 수 있었다.따라서 홍삼 피커링 에멀젼을 상온에서 보관하였을 경우, 비교적 안정하게 장기간 보관할 수 있다고 생각한다. 결론적으로, 홍삼 분말로 유화제를 부분 대체하여 에멀젼을 제조하였을 때, 저장 안정성을 향상시킬 수 있으며, 홍삼 분말로 인한 건강 증진 효과 역시 있을 것으로 판단된다

본 연구에서는 0.5 wt% 에멀젼형 절삭유 수용액에 평막형 분리막을 침지시키고 대칭 및 비대칭 사인파형 투과유속 연속운전(SFCO) 방식으로 실험하였다. 사용한 정밀여과막은 유효 막면적이 0.02 m2이고 공칭 세공크기가 0.15 μm이었다. 탁도 기준으로 에멀젼형 절삭유의 99% 이상이 제거되었으며 산기량이 증가할수록 TMP가 낮게 상승하였다. 비대칭형 SFCO 운전방식은 투과유속이 낮은 10∼15 L/m2·h 영역에서 대칭형 SFCO 운전방식보다 다소 유리하였다. 하지만, 투과유속이 높은 25∼30 L/m2·h에서는 대칭형 SFCO 운전이 매우 효과적임을 확인할 수 있었다.