The objectives of this study was to investigate the properties and stability of the wet noodles added to nanoemulsion as a industrial model system, and in so doing, survey practical applicability in the food industry. In order to test out these objectives, the characteristics and stability of the wet noodles added to nanoemulsion were investigated and their cooking characteristics and capsaicinoids loss were examined. As a result, the test results showed that the findings indicated that the post-cooking loss of capsaicinoids in the wet noodles added to double-layer nanoemulsion covered with chitosan was less than the losses in the wet noodles added to any other noodles. More especially, this demonstrates that the noodle added to double-layer nanoemulsion covered with chitosan scored significantly higher than the others with reference to their cooking properties, color, texture, stability for storage stability, and sensory evaluation. These results show that the findings of this study demonstrated that the noodles added to nanoemulsions could be produced as a food-grade merchandise because they could provide enhanced encapsulation capacity of capsaicinoids and higher acceptability.

Resveratrol was incorporated into various combinations of single- and double-layer nanoemulsions, prepared by selfassembly emulsification and complex coacervation with chitosan, alginate, and β-cyclodextrin, respectively. Resveratrol nanoemulsions were composed of medium-chain trigacylglycerols (MCTs), Tween ® 80, water, chitosan, alginate, and β-cyclodextrin. The corresponding mixtures were formulated for the purpose of being used as a nutraceutical delivery system. Resveratrol nanoemulsions were obtained with particle sizes of 10-800 nm, with the size variation dependent on the emulsification parameters including the ratio of aqueous phase and surfactant ratio. Resveratrol nanoemulsions were characterized by evaluating particle size, zeta-potential value, stability, and release rate. There were no significant changes in particle size and zeta-potential value of resveratrol nanoemulsions during storage for 28 days at 25°C. The stability of resveratrol in the double-layer nanoemulsions complexed with chitosan or β-cyclodextrin was higher, compared with the single-layer nanoemulsions.

The objectives of this study, which filled gaps in previous studies, were: (1) to find the optimal mixing condition of nanoemulsions containing oleoresin capsicum (OC), Tween 80, propylene glycol (PG), and sucrose monostearate (SES) by microfluidization; (2) to investigate their properties and stability depending on such factors as pH, temperature, and heating time; (3) to measure the effect of adding ascorbic acid. In order to test these objectives, the following three experiments were conducted: Firstly, in order to find the optimal mixing ratio, nanoemulsions containing OC - the mean diameter of which is smaller than 100 nm - were prepared through the process of microfluidization; and their mean particle size, zeta potential, and capsaicinoids were measured. The test results indicated that the mixing ratio at OC : Tween 80 : PG + water(1:2) = 1 : 0.2 : 5 was optimal. Secondly, the properties and stability of nanoemulsions were investigated with varying parameters. The test results illustrated that single-layer nanoemulsions and double-layer nanoemulsions coated with alginate were stable, irrespective of all the parameters other than/except for pH 3. Thirdly, the properties of nanoemulsions were then analyzed according to the addition of ascorbic acid. The results demonstrated that the properties of single-layer nanoemulsions were not affected by addition of ascorbic acid. In case of alginate double-layer nanoemulsions, the particle size was reduced, and zeta potential increased with the addition of ascorbic acid. In conclusion, the demonstrated stability of various nanoemulsions under the different conditions in the present study suggests that these findings may constitute a basis in manufacturing various food-grade products which use nanoemulsions-and indicate that food nanoemulsions, if adopted in the food industry, have the potential to satisfy both the functionality and acceptability requirements necessary to produce commercially marketable food-grade products.

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.

Nanoemulsions containing Turmeric extract were fabricated using ultrasonication (US) system and their physicochemical properties were characterized by mean droplet size, size distribution, zeta potential, and morphology. Turmeric was firstly extracted using 50% ethanol with heating and concentrated to increase the solid content. The final curcumin content in the concentrated turmeric extract was 10.4 mg/mL. Medium chain triglyceride (MCT) oil was selected as an oil phase by the solubility test. Turmeric extract-loaded nanoemulsions (TE-NEs) were prepared with oil phase containing lecithin and water phase containing tween 80 by ultrasonication treatment. The mean droplet size of TE-NEs was significantly decreased with ultrasonication time and ranged from 66 nm to 279 nm. The optimum HLB (hydrophilic lipophilic balance) value was 10.6 which decided to obtain the smallest droplet size and the highest zeta potential of TE-NEs. TE-NEs showed good storage stability at 4°C for 30 days without any phase separation and significant change of both mean droplet size and zeta potential. Transmission electron microscope (TEM) images support that the droplet of TE-NEs was individually spherical shape and not aggregated or agglomerated until the TE concentration was less than 500% (w/w MCT oil).

본 연구에서는 지용성 생리활성 물질인 커큐민의 가용화를 통해 실제 식품에 적용하기 위하여 고압 균질기(microfluidizer)를 이용한 나노크기 입자를 생산하였으며,제조된 나노에멀젼의 입자특성을 검토하였다. 제조된 나노에멀젼의 여러 가지 물리적 특성은 유화제 종류 및 농도,분산상과 연속상의 혼합비율, 고압 균질기의 압력 및 통과횟수의 영향을 받았다. 일반적으로 연속상에서의 유화제농도가 높을수록, 고압 균질기 압력 및 통과횟수가 높을수록 입자크기 및 제타전위 값이 감소하는 경향을 보였으며,입자분산지수 또한 감소되는 양상을 보였다. 여러 조건에서 제조된 나노에멀젼의 저장 기간 동안 입자크기 변화를측정한 결과, 물리적으로 매우 안정한 상태를 유지하였다.따라서, 본 연구를 통해 고압균질기를 이용하여 입자분포가 좁은 커큐민 함유 나노에멀젼을 제조할 수 있었다. 추후 연구에서는 음료와 같은 실제 식품에 적용하고 상업적으로 이용하기 위해서는 열, 냉동, pH, 염 등의 외부환경에 대한 물리화학적 안정성을 검토해야 할 것이다.

Candelilla wax-in-water nanoemulsions stabilized by Span 80/Tween 80 were prepared by the phase inversion composition (PIC) method. Stable nanoemulsions with droplet diameters below 50 nm could be formed when the hydrophilic–lipophilic balance (HLB) values were between 13.5 and 14.5, surfactant concentration was 5.0 wt%, and the surfactant-wax ratio was 1:1. Increased emulsification temperature and cooling rate were found to improve the emulsion properties. Process of PIC (adding aqueous phase to the wax phase) produced smaller droplet size nanoemulsion compared to the process of adding wax phase to the aqueous phase. The stability of these nanoemulsions was assessed by following the change in droplet diameters with time of storage at room temperature (∼25 °C). The size remained constant during 2 months storage time.

We have investigated the influence of system composition and preparation conditions on the particle size of vitamin E acetate (VE)-loaded nanoemulsions prepared by PIC(phase inversion composition) emulsification. This method relies on the formation of very fine oil droplets when water is added to oil/surfactant mixture. The oil-to-emulsion ratio content was kept constant (5 wt.%) while the surfactant-to-oil ratio (%SOR) was varied from 50 to 200 %. Oil phase composition (vitamin E to medium chain ester ratio, %VOR) had an effect on particle size, with the smallest droplets being formed below 60 % of VOR. Food-grade non-ionic surfactants (Tween 80 and Span 80) were used as an emulsifier. The effect of f on the droplet size distribution has been studied. In our system, the droplet volume fraction, given by the oil volume fraction plus the surfactant volume fraction, was varied from 0.1 to 0.3. The droplet diameter remains less than 350 nm when O/S is fixed at 1:1. The droplet size increases gradually as the increasing the volume fraction. Particle size could also be reduced by increasing the temperature when water was added to oil/ surfactant mixture. By optimizing system composition and homogenization conditions we were able to form VE-loaded nanoemulsions with small mean droplet diameters (d < 50 nm). The PIC emulsification method therefore has great potential for forming nanoemulsion-based delivery systems for food, personal care, and pharmaceutical applications.

오일/정제수(O/W) 나노에멀젼은 피부의 투과성을 변화시키는 효과적인 매개체이다. 본 연구에서 우리는 콜레스테롤, 팔미틴산과 같은 피부 각질층 지질과 세라마이드 IIIB (CIIIB)의 피부 적용을 위한 콜로이드성 운반체 역할을 하는 나노에멀젼의 제조와 특성화에 초점을 두었다. 나노에멀젼을 최적화하기 위해, 입자 크기, 나노에멀젼 안정성 및 CIIIB의 용해도와 관련하여 유화 공정 조건을 검토하였다. 80 ℃의 유화 온도 및 PIC (phase inversion composition) 유화법을 통해 입자 크기의 감소가 관찰되었다. CIIIB는 오일 및 물에 대한 용해도가 낮다. CIIIB의 농도가 증가하면 나노 에멀젼의 입자 크기가 증가하였다. Lipoid S75-3을 오일상에 첨가하면 CIIIB의 용해도가 증가하여 DSC 측정에서 보여지는 일부 상호 작용을 나타냈다. CIIIB와 피부 각질층 지질은 결정화 또는 물리적 불안정성 없이 성공적으로 나노 에멀젼에 혼입될 수 있었다. 결론적으로, 피부 각질층 지질을 함유하는 안정한 나노 에멀젼은 피부를 위한 효과적인 보습 시스템으로서 효과적일 수 있다.

본 연구에서는 동일한 농도의 유동파라핀/ Span 80-Tween 80/ 정제수로 구성되는 조성물을 혼합 경 로와 온도에 따라 형성되는 에멀젼 상태를 비교하였다. 3성분계도상에서 최종 조성에 이르는 혼합경로는 세 가 지로 구성하였다. 혼합 경로에 따라서 제조된 에멀젼의 평균 입자크기는 큰 차이를 보였으며 제조 온도가 증가함 에 따라서도 에멀젼의 입자크기가 감소하였다. 그러나 혼합 온도보다는 혼합 경로에 따른 영향이 더욱 컸다.

본 연구에서는 정제수/Span 80-Nikkol BL 25/오일계의 water-in-oil (W/O) 나노에멀젼을 높은 온 도에서 PIC 유화로 제조하였다. 이 방법은 본 시스템에서 미세하게 분산된 저점도의 W/O 나노에멀젼의 형성을 가능케 하였다. 그러나 실온에서 PIC 방법으로 제조된 에멀젼은 나노에멀젼보다는 마크로에멀젼이 제조되었다. 유화온도가 30 ℃에서 80 ℃로 증가하면 온도에 따른 계면장력의 큰 변화의 결과로 입자 크기는 2 μ m에서 100 nm 정도로 감소하였다. 80 ℃에서 제조된 나노에멀젼의 입자 크기는 50 ∼ 200 nm 범위에 있었고 내상의 분율 은 15 wt%까지 가능하였다. 또한 혼합 유화제의 최적 HLB는 7.0 부근에서 가장 안정한 나노에멀젼이 형성되었 다. 제조된 나노에멀젼은 1개월 이상 실온에서 안정하였다. 본 연구 결과는 저점도의 W/O 나노에멀젼의 형성 최적화에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 이 결과는 W/O 나노에멀젼의 저점도로 인한 부드러운 사용감 등으로 화장품 제형으로 유용하게 이용될 것으로 생각된다.

본 연구에서 우리는 유기자외선차단제와 왁스를 함유하고 Tween 80과 Span 80의 혼합계면활성제를 이용한 o/w 나노에멀젼에서 자외선 흡광도의 상승에 대해 연구하였다. Tween 80/Span 80 유화시스템에서 칸데릴라 왁스를 함유하고 PIC (Phase Inversion Composition) 방법으로 제조된 나노에멀젼의 입자는 50 nm 이하였다. Tween 80/Span 80/칸데릴라 왁스/유기자외선차단제의 농도를 4.5:0.5/3.0/2.0 wt%로 고정하고 다양한 유기자외선차단제를 각각 첨가하여 에멀젼을 제조한 결과, Parsol MCX와 Escalol 587에서 안정한 나노에멀젼이 형성되었다. 또한 동일 시스템에서 Parsol MCX와 칸데릴라 왁스의 비율은 2.0 미만일 때 안정한 나노에멀젼이 형성되었다. 자외선 흡수 효과는 Parsol MCX와 칸데릴라 왁스를 혼용하였을 때 높은 상승효과를 보였다.

물/Span 80-Tween 80/긴 사슬 파라핀 오일 계에서 PIC (조성 상전이) 방법을 이용하여 O/W 나노에멀젼을 제조하였다. 제조 온도를 30 ℃에서 80 ℃로 상승시킴에 따라 제조된 나노에멀젼의 입경은 120 nm에서 40 nm로 감소하여 나노에멀젼을 형성하였다. 혼합 계면활성제의 HLB를 변화시킴에 따라 12.0 ~ 13.0 부근에서 가장 작은 입경을 형성하는 최적 HLB가 존재하였다. 나노에멀젼의 점도는 액적의 부피 분율(ϕ)에 따라 현격하게 증가하였으나, 입경의 크기는 약간 증가하였다. 그리고, ϕ ≤ 0.3 조건에서 나노에멀젼의 크기 분포는 2 개월 이상 일정하게 유지 되었다. 이러한 결과는 점성 파라핀 오일의 경우 30 ℃에서는 PIC 방식으로 거의 분산 할 수 없음을 보여주지만, 제조 온도가 증가할 경우 단 분산 나노에멀젼의 제조가 가능하다는 것을 보여준다. 나노에멀젼이 생성되면, Ostwald ripening에 대한 안정성은 연속 상에서 액상 파라핀 오일의 매우 낮은 용해도로 인해 안정하게 되며, 이는 화장품 응용에서 매우 중요하다.

경피흡수 증진의 수단으로 나노에멀젼의 화장품 응용이 관심의 대상이 되고 있다. 본 연구에서는 저에너지 유화법으로 제조된 나노에멀젼 구성 원료들의 조성을 달리하여 안정성을 확인해 보고자 하였다. 시간 경과에 따른 나노에멀젼의 입자 크기 측정을 통한 안정성 실험 결과, 폴리올을 수상에 첨가한 경우 에탄올상 첨가에 비해 안정성이 크게 증가하였다. 에탄올상의 수상에 대한 첨가속도는 입자 크기나 안정성에 큰 영향이 없었다. 오일의 종류에 따라서도 안정성에는 영향이 없었으나 초기에 형성되는 입자 크기는 오일의 분자량과 polarity에 상관관계를 보이는 것으로 생각되었다. 폴리올의 종류에 따른 안정성과 초기 입자 크기는 1,2 헥산디올을 제외하고는 유사한 경향을 보였다. 오일과 계면활성제 농도 변화는 제조된 나노에멀젼의 초기 입자 크기에는 영향을 주었으나 시간 경과에 따른 변화는 없었다. 에탄올의 농도 변화는 초기 입자 크기와 안정성에 큰 영향을 미치는 것으로 관찰되었다.

Oil-in-ethanol (O/E) 마이크로에멀젼을 물에 희석하여 얻은 O/W 나노에멀젼의 성질에 대하여 다른 희석 과정의 영향을 연구하였다. 물/에탄올/비이온성계면활성제/실리콘 오일 계를 모델 계로 선택하였다. 희석과정은 물(또는 마이크로에멀젼)을 마이크로에멀젼(또는 물)에 단계별로 첨가하는 방법으로 구성되었다. O/E 마이크로에멀젼을 물에 첨가하여 혼합하면 30 nm 정도의 입경을 가진 나노에멀젼을 얻을 수 있었다. 반면에 물을 O/E 마이크로에멀젼에 첨가하면 400 nm의 입경을 가진 에멀젼을 얻을 수 있다. 희석 방법이 얻어지는 에멀젼의 성질에 중요한 역할을 하였다.시간에 따른 나노에멀젼의 입자 변화는 관찰되지 않았으나 입자가 큰 에멀젼은 시간에 따라 입경이 증가하였으며 불안 정화 기작은 오스트왈드 라이퍼닝으로 추정되었다.

본 총설에서는 나노에멀젼을 제조하기 위한 다양한 유화방법과 나노에멀젼의 화장품 응용에 대해 논의하고자 한다. 나노에멀젼은 입경이 일반적으로 20 ∼ 200 nm의 범위에 있으며 입자 분포도 좁은 영역을 보인다. 많은 논문에서 O/W 또는 W/O 나노에멀젼 제조에 있어서 고압을 이용한 분산 방법을 보고하고 있지만 유화과정 중에 일어나는 상전이에 기초한, 응축 또는 저 에너지 유화 방법에 관심이 증가하고 있다. 상 거동 연구 결과에 의하면 나노에멀젼의 입자 크기는 온도나 구성 성분에 의해 유도되는 전상점에서의 계면활성제 상 구조(이중 연속상 마이크로에멀젼 또는 라멜라 액정)에 의해서 지배된다. PIT 방법에 의해서 제조된 나노에멀젼 연구에서 초기 상평형 상태가 단일상인지 다중상인지 관계없이 유화입자의 크기는 마이크로에멀젼 이중 연속상에 오일이 완전히 가용화됨에 따른다는 것을 보여준다. 나노에멀젼의 안정성은 나노에멀젼의 입자 크기가 작기 때문에 크리밍, 침전 또는 합일 현상보다 오스트왈드 라이퍼닝에 의해 지배된다. 나노에멀젼은 나노에멀젼 입자를 마이크로 리엑터로 활용하고 모노머를 이용하여 나노 입자를 제조하거나 화장품 등의 유효성분 전달 등에 이용되고 있다. 본 총설에서는 화장품에의 응용에 초점을 맞췄다.