Emulsification과 internal gelation 방법에 의한 Lactobacillus casei의 미세캡슐화 = Microencapsulation of Lactobacillus casei cells in Ca-alginate beads by emulsification/internal gelation

국문 초록 (Abstract)

산업적 대량 생산이 가능한 emulsification/internal gelation 방법을 이용하여 젖산균을 미세캡슐화 하였다. 가격이 싸고 독성이 없어 식품에 사용하기 적합한 sodium alginate를 사용하였으며, 21시간 배양한 Lactobacillus casei를 핵물질로 사용하였다. Sodium alginate 용액의 농도는 가장 많은 수 (5.0×10^(7) CFU/mL)의 젖산균이 포집된 2%로 하였다.
미세캡슐의 형성 인자인 calcium citrate와 acetic acid의 농도를 달리하여 미세캡슐을 제조해본 결과, calcium citrate의 농도가 높을수록 미세캡슐의 크기가 커지고 형태가 불균일해졌으며, 두터운 캡슐 표면을 형성하였다. Acetic acid의 농도가 높을수록 형성되는 미세캡슐의 수가 많아졌다. Calcium citrate의 농도가 높을수록 acetic acid의 농도가 낮을수록 젖산균 포집율은 높게 나타났다. 미세캡슐의 입자 크기는 20% calcium citrate에 400 μL acetic acid/182 mL dispersion을 첨가하여 제조한 경우에 가장 작고 (987 μm diameter) 균일하였다. 따라서, 이후의 실험은 미생물 포집율과 입자의 크기, 형태, 수율을 고려할 때 가장 우수하다고 판단된 20% calcium citrate slurry: acetic acid: 2% alginate solution: rapeseed oil의 비율이 1.1: 0.1: 16.5: 82.3인 조건으로 진행하였다.
건조방법을 달리하여 미세캡슐을 분말화하였다. 유화핵 상에서 구형인 미세캡슐은 건조 후 구형을 유지하지 못하였다. 상온건조와 동결건조에 의한 분말은 각각 86.3%, 87.9%의 젖산균 포집율을 나타내었으며, 동결건조한 경우 캡슐 표면이 갈라지고 캡슐의 일부분이 파괴된 것을 관찰할 수 있었다.
pH에 따른 젖산균 방출을 검토한 결과, 동결건조된 미세캡슐은 위와 소장의 pH인 pH 2.0, pH 8.0 완충용액에서 1시간 후에 각각 30.1%, 89.1%의 젖산균이 방출되었다. 상온건조된 미세캡슐은 pH 2.0 완충용액에서 30분 뒤 31.7%의 젖산균이 방출되었으며, pH 8.0 완충용액에서는 1시간 뒤에 91.7%의 젖산균이 방출되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Lactobacillus casei was microencapsulated by emulsification/internal gelation. The technique has the potentials for large-scale and industrial applications. Sodium alginate was used as wall material because of its low cost, low toxicity and safety when applied in foods. Lactobacillus casei, core material, was incubated during 21 hours. The concentration of sodium alginate was determined as 2% at the highest concentration of viable L. casei within the capsules. The effect of the concentration of calcium citrate and acetic acid on the formation of Ca-alginate microcapsules were investigated. Through increasing the concentration of calcium citrate, the size of capsules was increased. The shape of capsules was ununiformed and the membrane of them was thickened. The number of capsules increased as the concentration of acetic acid was rised. The shape of capsules was changed after freeze drying. The higher the concentration of calcium citrate and the lower acetic acid produced the higher concentration of L. casei within the capsules. The particle size of capsules prepared in 20% calcium citrate, 400 μL acetic acid/182 μL dispersion was the smallest and appeared to be the most uniform. Considering the size, shape and the concentration of viable L. casei within the capsules, the most positive result was obtained to the condition of 20% calcium citrate and 200 μL acetic acid/182 mL dispersion. The capsules were dried at two different conditions. The one is freeze-dried and the other is dried at room temperature. The concentration of viable L. casei within the capsules was 86.3% and 87.9% respectively. In case of freeze-dried, there were several cracks of the surface of capsules. And part of the capsules was broken. In the pH-dependent release study of L. casei, freeze-dried capsules released 30.1% and 89.1% of L. casei after 1 hour under pH 2.0 and pH 8.0 buffer solution, respectively. In case of capsules dried at room temperature, 31.7% of L. casei was released after 30 min at pH 2.0 buffer solution and 91.7% released after 1 hour at pH 8.0.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = I
• Figure and Table index = III
• 국문요약 = V
• 제1장 서론 = 1
• 1. 연구배경 및 목적 = 1
• 1) 젖산균의 유용성과 식품에의 이용 = 1
• 2) 젖산균과 미세캡슐화 = 3
• 3) Emulsification/internal gelation 방법에 의한 미세캡슐화 = 6
• 제2장 실험 재료 및 방법 = 9
• 1. 실험 재료 = 9
• 2. 실험 방법 = 9
• 1) 사용 균주 = 9
• 2) 균주의 배양 및 농축 = 9
• 3) Emulsification/internal gelation 방법에 의한 미세캡슐의 제조 = 9
• (1) Alginate 농도에 따른 미세캡슐의 제조 = 10
• (2) Calcium citrate와 glacial acetic acid의 농도에 따른 미세캡슐의 제조 = 13
• (3) 건조방법에 따라 미세캡슐의 제조 = 13
• 4) Emulsification/internal gelation 방법에 의해 제조된 미세캡슐의 특성 분석 = 13
• (4) 미세캡슐의 미세구조 관찰 = 13
• ① Image analyzer microscopy = 13
• ② Scanning electron microscopy = 13
• (2) 미세캡슐 내 젖산균 포집율 측정 = 13
• (3) 미세캡슐의 입자 크기 분포 측정 = 14
• (4) 미세캡슐 내 젖산균의 pH에 따른 방출 특성 = 14
• 제3장 결과 및 고찰 = 15
• 1. 젖산균의 생장 = 15
• 2. Sodium alginate 용액의 농도 결정 = 15
• 3. Calcium citrate와 glacial acetic acid 농도가 미세캡슐 제조에 미치는 영향 = 17
• 1) Image analyzer에 의한 형태 관찰 = 19
• 2) Scanning electron microscopy (SEM)에 의한 형태 관찰 = 19
• 3) 미세캡슐 내 젖산균 포집율 = 22
• 4) 미세캡슐의 입자 크기 분포 = 22
• 4. 건조 방법이 미세캡슐 제조에 미치는 영향 = 28
• 1) 미세캡슐 내 젖산균 포집율 = 28
• 2) Scanning electron microscopy (SEM)에 의한 형태 관찰 = 29
• 5. pH가 미세캡슐 내 젖산균 방출에 미치는 영향 = 29
• 제4장 결론 = 36
• 참고 문헌 = 38
• 영문 요약 = 44