갓 태어난 송아지는 초유의 이행 항체에 의한 수동면역의 획득에 크게 의존하고 있다

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연우 유
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1 pissn eissn J Milk Sci Biotechnol 2017;35(3): ARTICLE 하호경 1 김진욱 1 한경식 2 윤숭섭 3 이미령 4 이원재 1* 1 경상대학교동물생명과학과 ( 농업생명과학연구원 ), 2 삼육대학교동물생명자원학과, 3 ( 주 ) 이담, 4 대구대학교식품영양학과 Development and Characterization of a Hydrolyzed Goat Milk Protein/Chitosan Oligosaccharide Nano-Delivery System Ho-Kyung Ha 1, Jin Wook Kim 1, Kyoung-Sik Han 2, Sung Seob Yun 3, Mee-Ryung Lee 4, and Won-Jae Lee 1* 1 Dept. of Animal Bioscience (Institute of Agriculture and Life Science), Gyeongsang National University, Jinju, Korea 2 Dept. of Animal Biotechnology and Resource, Sahmyook University, Seoul, Korea 3 R&D Center, Edam Co., Ltd, Okcheon, Korea 4 Dept. of Food and Nutrition, Daegu University, Gyeongsan, Korea Received: September 15, 2017 Revised: September 25, 2017 Accepted: September 26, 2017 *Corresponding author : Won-Jae Lee Dept. of Animal Bioscience (Institute of Agriculture and Life Science), Gyeong sang National University, Jinju Korea. Tel : , Fax : , wjleewisc@gnu.ac.kr Copyright 2017 Korean Society of Milk Science and Biotechnology. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( creativecommons.org/ licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract The aims of this study were to manufacture a hydrolyzed goat milk protein (HGMP)/chitosan ologisaccharide (CSO) nano-delivery system (NDS) and to investigate the effects of production variables, such as sodium tripolyphosphate (TPP), HGMP, and CSO concentration levels, on the formation and physicochemical properties of the NDS. An HGMP/CSO NDS was produced using the ionic gelation method at ph 5.5. Transmission electron microscopy and a particle size analyzer were used to determine the morphological and physicochemical properties of NDSs, respectively. The size of the HGMP/CSO NDS decreased from 225 to 138 nm as HGMP and CSO concentration levels decreased. The NDS had a positive surface charge, with a zeta-potential value of +23 mv. The encapsulation efficiency (EE) of docosahexaenoic acid was enhanced as the HGMP concentration level increased. Additionally, increasing the concentration level of CSO resulted in an increase in the EE of resveratrol. The HGMP/CSO NDS exhibited good physical stability during freeze-drying. Thus, our findings showed that the HGMP/CSO NDS was successfully manufactured and that HGMP and CSO concentration levels were key factors affecting the physicochemical properties of the NDS. Keywords hydrolysated goat milk protein, chitosan oligosaccharide, nano delivery system 서론 나노전달체 (nano delivery system) 는약 1~200 nm 크기를지니는운반체 (carrier) 로건강기능성물질을포집하고보호할수있다 (Fathi et al., 2012). 특히나노전달체는 1 μm 이상크기를지니는미세입자에비해입자크기가작고넓은표면적을지니고있어, 구강섭취시위장관에서머무는시간이길고, 소장점막부착율이높아소장상피세포와상호작용이증가되어건강기능성물질의생체이용률을향상시킬수있다 (Acosta, 2009; Ha et al., 2015). 특히최근에는식품적용을위하여합성물질이아닌 generally recognized as safe(gras) 한소재인 casein(semo et al., 2007), whey protein (Ha et al., 2017; Hwang et al., 2017) 과같은단백질및키토산 (Ha et al., 2013), 알긴산 (Lee et al., 2013) 과같은다당류를이용하여 food-grade 나노전달체제조에관한연구가널리수행되고있다. 208 J Milk Sci Biotechnol Vol. 35, No. 3

2 산양유는영양학적가치가높고, 단백질조성이모유와유사할뿐만아니라 (Kaminarides and Anifantakis, 1993; Urbiene et al., 1997), 젖소유에비해위에서응유정도가적어소화력 (digestibility) 이뛰어나고상대적으로알레르기항원성 (allergenicity) 이낮아알레르기반응이적게나타나는장점을지닌다 (Park, 1994; Haenlein, 2004). 그러나산양유에는젖소유와마찬가지로모유에존재하지않는주요알레르기원인베타락토글로불린이존재하며 (Haenlein, 2004) 또한젖소유에비해적은양이지만위에서응고되어소화를방해할뿐만아니라주요알레르기원으로작용하는 α s1 -카제인이존재한다 (Bernacka, 2011; Jung et al., 2016). 이러한단점을개선하기위해단백질분해효소를이용하여베타락토글로불린과 α s1 - 카제인을포함한산양유단백질을가수분해하여유단백질의알레르기항원성을저감하는연구가수행되었다 (Jung et al., 2016). 본연구에서는 alcalase 를이용하여베타락토글로불린을포함한산양유단백질을가수분해시킨산양유단백질가수분해물 (hydrolysated goat milk protein, HGMP) 의이용성을증진시키고, 새로운기능성유식품소재로활용하기위하여소수성건강기능성물질 ( 예, DHA, 레스베라트롤 ) 을전달가능한무지방기반 (non-fat based) 나노전달체를제조하고자하였다. 특히전달체제조시단백질과함께펙틴 (Ron et al., 2010), 알긴산 (Lee et al., 2013) 등과같은다당류를이용할경우, 추가적인보호효과를제공하기때문에건강기능성물질을보다효과적으로포집, 보호할목적으로다당류인키토올리고당 (chitosan oligosaccharide) 을이용하여산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노복합체를제조하고자하였다. 단백질과탄수화물은정전기적상호작용, 소수성결합, 수소결합등에의해복합체 (complex) 를형성할수있으며, 특히단백질- 탄수화물간정전기적인력작용 (electrostatic attraction) 을통해정전기적복합체 (electrostatic complex) 를형성할수있다 (Schmitt and Turgeon, 2011). 단백질과탄수화물의정전기적인력작용에는단백질 / 탄수화물의전하에영향을미치는 ph와이온강도뿐만아니라, polymer 농도및비율이매우중요한영향을미친다 (Doublier et al., 2000). 따라서본연구에서는이러한정전기적인력작용에영향을미치는나노전달체제조공정요인 (ph, 가교제농도, polymer 농도등 ) 이산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노전달체의형성뿐만아니라, 입자크기, 표면전하, 건강기능성물질포집효율등과같은물리화학적특성에중요한영향을미칠것이라는가설을설정하였다. 본연구의목적은산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노전달체를제조하고, 제조공정요인 (ph, 가교제농도, 산양유단백질분해물농도, 키토올리고당농도 ) 이형성된나노전달체의물리화학적특성에어떠한영향을미치는지규명하는것이다. 재료및방법 1. 시약산양유단백질분해물 (hydrolysated goat milk protein, HGMP) 은 Jung 등 (2016) 의방법에따라 alcalase 를이용하여산양유단백질을가수분해하여준비하였고, 키토올리고당은 Amicogen Inc. 에서제공받아실험에이용하였다. Sodium tripolyphosphate(tpp), docosahexaenoic acid(dha), 레스베라트롤 (resveratrol) 은 Sigma- Aldrich(USA) 에서구입하였다. 2. 산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노전달체제조산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노전달체는 modified ionic gelation 방법 (Ha et al., 2013) 을이용하여제조하였다. 우선산양유단백질분해물을증류수에용해시켜다양한농도 (0.02, 0.1, 0.2, 0.4, 0.6%, w/v) 의산양유단백질분해물수용액을준비한뒤 probetype 초음파처리기 (Sonoplus HD 3100, Bandelin, Germany) 를이용하여 50 W에서 90초간초음파처리하였다. 초음파처리된산양유단백질분해물수용액과키토올리고당수용액을혼합하여다양한농도의산양유단백질분해물 ( 최종농도 :0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3%, w/v)/ 키토올리고당 ( 최종농도 : 0.01, 0.05, 0.1, 0.2%, w/v) 혼합용액을준비한후, 0.1 M HCl을이용하여산양유단백질분해물 / 키토올리고당혼합액의 ph를조절하였다 ( 최종 ph: 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0). 그런다음나노전달체제조를위해산양유단백질분해물 / 키토올리고당 20 ml에다교제인 0.1 M TPP를각각 0, 20, 40, 60, 100 μl 처리 (TPP 최종농도 : 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5 mm) 하였다. 소수성건강기능성물질 (DHA 및레스베라트롤 ) 을나노전달체에포집하기위해서각각 20 mg/ml 와 5 mg/ml 농도로에탄올에용해시킨 DHA와레스베라트롤용액 200 μl를산양유단백질분해물 / 키토올리고당혼합액 19.8 ml에첨가하고, 0.1 M HCl을이용하여 ph를 5.5로조절한후가교제인 0.1 M TPP 20 μl를처리하였다. 3. 나노전달체의형태학적특성평가나노전달체의형태학적특성은투과전자현미경 (transmission electron microscopy, TEM, phillips Tecnai 12, Philips, Netherlands) 을이용하여측정하였다. 제조된나노전달체는증류수를이용하여 10배희석후카본코팅된 200-mesh copper grid 위에올린다음 2% uranyl acetate 를이용하여 90초간음성염색 (negative staining) 하였다. 그런다음염색된그리드를투과전자현미경에삽입하여 120 kv에서나노전달체의형성유무와형태를관찰하였다. 4. 나노전달체의물리화학적특성분석산양유단백질분해물의분산정도와제조된나노전달체의입자크기 (particle size), 다분산지수 (polydispersity index), 제타전위 (zeta-potential) 는입도분석기 (particle size analyzer, Nano-ZS, Malvern, UK) 를이용하여측정하였다. 나노전달체현탁액을증류 J Milk Sci Biotechnol Vol. 35, No

Ha et al. 수를이용하여 2 배희석한후 173 의 scattering angle 에서입자 크기와다분산지수를측정하였다. 제타전위는나노전달체현탁액 1 ml 를 zeta-potential cuvette 에넣고, electrophoretic mobility (μm/s) 를측정한후 Smoluchowski equation 을이용하여제타전 위값으로변환하여얻었다.

3 Ha et al. 수를이용하여 2 배희석한후 173 의 scattering angle 에서입자 크기와다분산지수를측정하였다. 제타전위는나노전달체현탁액 1 ml 를 zeta-potential cuvette 에넣고, electrophoretic mobility (μm/s) 를측정한후 Smoluchowski equation 을이용하여제타전 위값으로변환하여얻었다. 5. 소수성건강기능성물질포집효율측정 본연구에서이용한소수성건강기능성물질인 DHA 와레스베라트 롤의포집효율 (encapsulation efficiency, EE, %) 은변형된 Ha 등 (2013) 의원심분리방법을이용하여평가하였다. 포집효율측정 을위해 DHA 또는레스베라트롤을함유한나노전달체현탁액을 10,000 g 에서 30 분간원심분리하였다. 원심분리후상층액을 0.45 μm syringe filter 로여과한다음상층액내 free( 포집되지않은 ) DHA 와레스베라트롤함량을 C 18 컬럼 (Gemini-NX C18, 5 μm, mm, Phenomenex, USA) 이장착된고성능액체크로마 토그래피 (high performance liquid chromatography, HPLC, Agilent 1260 Series, Agilent Technologies, USA) 를이용하여 측정하였다. DHA 분석을위한이동상은 acetonitrile/methanol/ water 혼합액 (75:11:14, v/v/v) 을이용하였고, 레스베라트롤 0.5% (v/v) 는아세트산메탄올 / 증류수 (52:48, v/v) 혼합액을이용하여측 정하였다. DHA 와레스베라트롤의검출파장은각각 400 nm 및 303 nm 로설정하였고, DHA 와레스베라트롤표준용액을이용한표 준곡선을사용하여상층액내의 free DHA 와레스베라트롤함량을 계산한후아래의식에대입하여포집효율을계산하였다. EE(%) = 첨가한건강기능성물질농도 - 상층액내건강기능성물질농도 100 첨가한건강기능성물질농도 6. 나노전달체의동결건조 제조된나노전달체의분말화공정은동결건조기 (FD-1000, Tokyo Rikakikai Co., Ltd, Japan) 를이용하여수행되었다. 제조된나노 전달체현탁액을 80 에서 12시간동결시킨후동결건조기를이용하여 3일간건조하였다. 분말화된나노전달체는 1 mg/ml 농도로증류수에분산시킨후, 입도분석기를이용하여입자크기및다분산지수를측정하였다. 결과및고찰 1. 산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노전달체의형태학적특성나노전달체제조공정을확립하기위해산양유단백질분해물 / 키토올리고당복합체형성에영향을미치는제조공정요인 (ph, 가교제농도, 단백질 / 탄수화물농도 ) 에따른나노전달체의형성및형태학적, 물리화학적특성을연구하였다. ph는산양유단백질분해물과키토올리고당의전하에영향을미치므로산양유단백질분해물과키토올리고당간정전기적결합을변화시킬수있다. 또한음전하를띠는가교제인 TPP 첨가는양전하를띠는키토올리고당의아미노기와의이온결합을유도하여나노전달체형성에영향을미친다 (Chen and Subirade, 2005). 제조공정요인에따른나노전달체의형성유무와형태학적특성은투과전자현미경을이용하여평가하였다 (Fig. 1~3). ph에따른나노전달체의형성유무와형태학적특성을측정한결과, ph 4.0과 4.5 조건에서는 1 μm 이상크기의산양유단백질분해물 / 키토올리고당응집체 (large aggregate) 가형성되었고, ph 6.0에서는응집이거의발생하지않은반면, ph 5.0과 5.5에서는약 100~200 nm 크기의구형의입자가성공적으로제조된것을확인하였다 (data not shown). 특히 ph 5.0에비해 ph 5.5에서더작고균일한나노전달체형성이관찰되었기때문에, 나노전달체제조의최적 ph를 5.5로선택하고, 추후연구에이용하였다. 최적 ph인 5.5에서가교제인 TPP 농도 (0, 0.1, 0.3, 0.5 mm) 에따른나노전달체의형태학적특성측정결과, TPP를 0.5 mm 처리시큰응집체가형성된반면, TPP 농도 0.3 mm 이하에서는 200 nm 이하의구형의나노전달체가형성되었다 (data not shown). 특 Fig. 1. Impacts of hydrolysated goat milk protein (HGMP) concentration level on the morphological properties of hydrolysated goat milk protein/chitosan oligosaccharide (CSO) nano delivery systems. HGMP solutions (0.01 (A), 0.05 (B), 0.1 (C), and 0.2% (w/v) (D)) were mixed with CSO solutions (0.1%, w/v) and adjusted to ph 5.5 followed by treatment with 0.1 mm TPP. Scale bar = 200 nm. 210 J Milk Sci Biotechnol Vol. 35, No. 3

히 0.1 mm TPP 처리시가장작고균일한 (homogeneous) ~100 nm의나노전달체가형성되었다 (data not shown). 산양유단백질분해물농도와키토올리고당농도에따른나노전달체의형태학적특성측정결과는각각 Fig. 1과 Fig. 2에나타내었다. 산양유단백질분해물농도가 0.01과 0.05%(w/v) 에서는나노전달체가형성되지않은반면 (Fig.

4 히 0.1 mm TPP 처리시가장작고균일한 (homogeneous) ~100 nm의나노전달체가형성되었다 (data not shown). 산양유단백질분해물농도와키토올리고당농도에따른나노전달체의형태학적특성측정결과는각각 Fig. 1과 Fig. 2에나타내었다. 산양유단백질분해물농도가 0.01과 0.05%(w/v) 에서는나노전달체가형성되지않은반면 (Fig. 1A, Fig. 1B), 0.1%(w/v) 이상농도의산양유단백질분해물이이용된경우, 나노전달체가성공적으로형성되었다 (Fig. 1C, Fig. 1D). 키토올리고당농도의경우, 0.01% (w/v) 에서는나노전달체가형성되지않았으나 (Fig. 2A), 0.05~ 0.2%(w/v) 농도에서는구형의나노전달체가성공적으로제조되었음을확인하였다 (Fig. 2B~2D). 2. 나노전달체의물리화학적특성제조공정요인에따른산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노전달체의물리화학적특성은입도분석기를이용하여입자크기, 다분산지수, 제타전위측정을통해평가하였다. 최적 ph인 5.5에서가교제인 TPP 농도에따른나노전달체의물리화학적특성측정결과, TPP를쓰지않았을경우, 179 nm 크기와 0.305의다분산지수를지닌나노전달체가형성된반면, TPP를 0.1~0.2 mm 첨가하였을경우, 입자크기와다분산지수가각각 141~148 nm와 0.223~0.242 로감소하였다 (data not shown). 그러나 TPP를 0.3 mm 처리하였을경우, 0~2 mm TPP 처리구에비해입자크기 (294 nm) 와다분산지수 (0.394) 가유의적 (P <0.05) 으로증가하였다 (data not shown). 다분산지수는 0에서 1 사이값을가지고있는데, 전달체의다분산지수가 0에가까울수록단분산 (monodisperse) 분포를, 1에가까울수록다분산 (polydisperse) 분포를지니고있음을의미하며, 일반적으로다분산지수 0.3 이하일경우, 균일 (homogeneous) 한입도분포를지닌다 (Gaumet et al., 2008; Hu et al., 2008). 본실험결과, 가교제인 TPP를처리하지않았을경우, 다분산지수가 0.3 이상인반면 TPP를 0.1~0.2 mm 처리시다분산지수가 0.3 이하로보다균일한입자가형성되었음을알수있었다. 따라서보다작은크기와균일한나노전달체형성을위해서는 0.1~0.2 mm의 TPP 사용이 필요하며, 0.1과 0.2 mm간유의적인차이는없으므로추후연구에이용된나노전달체제조에는 0.1 mm 농도의 TPP가이용되었다. 제타전위실험의경우, TPP 농도는제타전위값에유의적인영향을미치지않았으며, 나노전달체들은약 +22.0~23.3 mv 전타전위값을지니고있었다 (data not shown). 결과적으로제조된산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노전달체는양전하의표면전하를지님을확인하였다. Fig. 3은나노전달체최적제조조건으로선정된 ph 5.5 및 TPP 농도 0.1 mm에서산양유단백질분해물농도에따른나노전달체의물리화학적특성결과이다. 산양유단백질분해물농도가 0.1에서 0.3%(w/v) 로증가함에따라입자크기가 141에서 225 nm로유의적 (P <0.05) 으로증가하였다. 단백질 ( 펩티드 ) 과다당류간결합에는정전기적상호작용이매우중요하며, 펩티드- 다당류간농도비율은이들의상호작용에영향을미치는중요한요인으로알려져있다 (Ye, 2008). Hu 등 (2011) 의카제인유래생리활성펩티드 / 키토산나노전달체연구에따르면펩티드와키토산농도비율변화는이들의정전기적상호작용을변화시켜결과적으로입자크기와표면전하에영향을미친다고보고하였다. 본연구에서이용된산양유단백질분해물은등전위점이 ~4.4이고 (data not shown), 키토올리고당의 pka 는 6.3(Bhattarai et al., 2010) 이기때문에, 나노전달체제조의최적 ph인 5.5에서산양유단백질분해물과키토올리고당은각각음전하와양전하를지니고있다. 따라서정전기적인력작용 (electrostatic attraction) 을통해산양유단백질분해물 / 키토올리고당복합체를형성할수있으며, 음전하를띠는산양유단백질분해물량의증가는양전하를띠는키토올리고당과의정전기적인력작용을통한 association 을향상시켜결과적으로더큰크기의나노전달체가제조된것으로사료된다. 다분산지수의경우, 산양유단백질분해물농도에따른유의적인차이없이 0.223~0.252 로매우균일한 (homogeneous) 입도분포를지닌산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노전달체가형성되었음을확인하였고 (Fig. 3), 이를통해산양유단백질분해물농도는나노전달체의 homogeneity 에는영향을미치지않음을알수있었다. Fig. 2. Effects of chitosan oligosaccharide (CSO) concentration level on the morphological properties of hydrolysated goat milk protein (HGMP)/CSO nano delivery systems. HGMP (0.1%, w/v) solutions were mixed with CSO solutions (0.01 (A), 0.05 (B), 0.1 (C), and 0.2% (w/v) (D)) and adjusted to ph 5.5 followed by treatment with 0.1 mm TPP. Scale bar = 200 nm. J Milk Sci Biotechnol Vol. 35, No

5 Ha et al. Fig. 3. Impacts of hydrolysated goat milk protein (HGMP) concentration level on the physicochemical properties of HGMP/chitosan oligosaccharide (CSO) nano delivery systems. Particle size (A); Polydispersity index (B); Zeta-potential value (C). Various concentration of HGMP solutions were mixed with 0.1% (w/v) CSO solutions and adjusted to ph 5.5 followed by treatment with 0.1 mm TPP. Different letters on a column indicate significant differences (P<0.05). 제타전위의경우, 산양유단백질분해물농도가증가함에따라제타전위값은 +23.3에서 mv로감소하였는데 (Fig. 3), 이러한결과는나노전달체제조 ph인 5.5에서음전하를띠는산양유단백질분해물의양이많아짐에따라, 나노전달체표면전하의양전하가줄어든것으로사료된다. 나노전달체최적제조조건인 ph 5.5 및 TPP 농도 0.1 mm에서키토올리고당농도에따른나노전달체의물리화학적특성측정결과는 Fig. 4에나타내었다. 키토올리고당농도를 0.05에서 0.2%(w/v) 로증가시킴에따라나노전달체의입자크기는 138에서 181 nm로, 제타전위는 에서 mv로유의적 (P <0.05) 으로증가하였다 (Fig. 4). 키토올리고당은양전하를띠는아미노기를지니고있어, 음전하를띠는산양유단백질분해물과 association 할수있을뿐만아니라음전하를띠는가교제인 TPP를사용하여가교결합 (crosslinking) 될수있다 (Hu et al., 2008). 키토올리고당농도증가에따른양전하를지니는키토올리고당의아미노기증가는음전하를지니는산양유단백질분해물과의정전기적인력작용을증진시켜결과적으로더큰크기의나노전달체가형성된것으로사료된다 (Fig. 4A). 제타전위결과의경우, 키토올리고당농도의증가는나노전달체형성에더많은양의키토올리고당이관여하게되고, 결과적으로제조된 나노전달체표면에존재하는양전하의키토올리고당이더많이존재하게되어, 나노전달체의표면전하를나타내는제타전위가증가된것으로사료된다 (Fig. 4C). 반면, 다분산지수는키토올리고당농도에따른유의적인차이없이 0.186~0.224 로매우균일한입도분포를지니고있었으며 (Fig. 4B) 이러한결과를통해키토올리고당농도는나노전달체의 homogeneity 에는영향을미치지않음을알수있었다. 3. 소수성건강기능성물질포집효율소수성건강기능성물질전달체로서산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노전달체의 DHA와레스베라트롤의포집효율측정결과는각각 Fig. 5와 Fig. 6에제시되었다. 산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노전달체의 DHA 포집효율은약 86.5~88.5% 로산양유단백질분해물농도가 0.1에서 0.3%(w/v) 로증가함에따라 DHA 포집효율이 86.6% 에서 88.5% 로유의적 (P <0.05) 으로증가한반면 (Fig. 5A), 레스베라트롤의포집효율에는유의적인차이를보이지않았다 (Fig. 5B). 본연구에서제조한산양유단백질분해물은모든베타락토글로불린이가수분해되고, 약 40% 의 α S -카제인이가수분해된소재로, 산양유단백질분해물의주요단백질인카제인은레스베라트롤에비해 DHA와상대적으로강한 affinity를지니고있다. Fig. 4. Effects of chitosan oligosaccharide (CSO) concentration level on the physicochemical properties of hydrolysated goat milk protein (HGMP)/CSO nano delivery systems. Particle size (A); Polydispersity index (B); Zeta-potential value (C). HGMP (0.1%, w/v) solutions were mixed with various concentration of CSO solutions and adjusted to ph 5.5 followed by treatment with 0.1 mm TPP. Different letters on a column indicate significant differences (P<0.05). 212 J Milk Sci Biotechnol Vol. 35, No. 3

Fig. 5. Impacts of hydrolysated goat milk protein (HGMP) concentration level on the encapsulation efficiency of DHA (A) and resveratrol (B).

4 10 6 M -1 (Zimet et al., 2011) 로, 카제인 1 mol 은약 1.2 mol 의레스베라트롤과결합가능하지만, DHA 의경우약 3~4 mol 과 결합가능하다고보고되었다. 따라서산양유단백질분해물농도의 증가는레스베라트롤에비해보다많은양의 DHA 와상호결합을 증가시켜상대적으로나노전달체의 DHA 포집효율을효과적으로 향상시킨것으로사료된다.

05) 으로증가하였다 (Fig. 6B). 키토올리고당농도증가에따른레 스베라트롤포집효율향상은단백질 / 다당류전달체제조시다당류 ( 예, 펙틴, 알긴산, 이눌린 ) 농도증가에따른전달체의보호효과와 immobilization 효과향상으로인한것으로사료된다.

6 Fig. 5. Impacts of hydrolysated goat milk protein (HGMP) concentration level on the encapsulation efficiency of DHA (A) and resveratrol (B). Different letters on a column indicate significant differences (P<0.05). 레스베라트롤 - 카제인간 binding constant 는 1.9~ M -1 (Bourassa et al., 2013) 인반면, DHA- 카제인간 binding constant 는 M -1 (Zimet et al., 2011) 로, 카제인 1 mol 은약 1.2 mol 의레스베라트롤과결합가능하지만, DHA 의경우약 3~4 mol 과 결합가능하다고보고되었다. 따라서산양유단백질분해물농도의 증가는레스베라트롤에비해보다많은양의 DHA 와상호결합을 증가시켜상대적으로나노전달체의 DHA 포집효율을효과적으로 향상시킨것으로사료된다. 키토올리고당농도에따른산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노 전달체내 DHA 및레스베라트롤포집효율은 Fig. 6 에제시되었다. 그결과, 키토올리고당농도는 DHA 포집효율에는영향을미치지 않았으나 (Fig. 6A), 키토올리고당농도가 0.05 에서 0.2%(w/v) 로증 가함에따라레스베라트롤포집효율은 88.7 에서 90.6% 로유의적 (P < 0.05) 으로증가하였다 (Fig. 6B). 키토올리고당농도증가에따른레 스베라트롤포집효율향상은단백질 / 다당류전달체제조시다당류 ( 예, 펙틴, 알긴산, 이눌린 ) 농도증가에따른전달체의보호효과와 immobilization 효과향상으로인한것으로사료된다. 즉, 키토올 리고당농도증가는내부에포집된레스베라트롤이빠져나가지못하 도록함으로써포집효율을증가시킨것으로사료된다 (Ron et al., 2010; Lee et al., 2013, Ha et al., 2016). 4. 나노전달체의동결건조 제조된산양유단백질분해물 / 키토올리고당나노전달체의식품적 Fig. 7. Particle size (A) and Polydispersity index value (B) of hydrolysated goat milk protein/chitosan oligosaccharide nano delivery systems before and after freeze-drying. Different letters on a column indicate significant differences (P<0.05). 용성증진을위한분말화는동결건조를통해실시하였다. 동결건조 과정중나노전달체의물리적안정성평가는건조전후의입자크기 및다분산지수측정을통해평가하였다 (Fig. 7). 그결과동결건조 전후나노전달체의입자크기와다분산지수모두유의적인차이를 보이지않았다. 즉, 나노전달체는동결건조과정중뛰어난물리적 안정성을지니는것을알수있었다. 요약 본연구에서는산양유단백질분해물과키토올리고당을이용하여약 138~225 nm 크기를지니는구형의나노전달체를성공적으로제 조하였다. 제조된나노전달체는소수성건강기능성물질인 DHA 와 레스베라트롤을각각 ~22 mg/100 ml 와 ~4.5 mg/100 ml 씩포집 가능하며, 제조공정요인 ( 예, TPP 농도, 산양유단백질분해물농도, 키토올리고당농도 ) 조절을통해입자크기, 표면전하등과같은나노전 달체의물리화학적특성과소수성건강기능성물질의포집효율을조 절할수있음을알수있었다. 또한산양유단백질분해물 / 키토올리 고당나노전달체는동결건조를통해분말화가가능하기때문에식품 적용성이뛰어나다. 결론적으로본연구에서 food-grade 물질인산양유 단백질분해물과키토올리고당을이용하여제조한나노전달체는저 지방및무지방유식품에적용가능한무지방기반 (non-fat based) 의 소수성건강기능성물질전달체로이용될수있을것으로기대된다. 감사의말 본연구는농림축산식품부의재원으로농림식품기술기획평가원의고부가가치식품기술개발사업 ( ) 의지원을받아수행되었으며, 지원에감사드립니다. Fig. 6. Effects of chitosan oligosaccharide (CSO) concentration level on the encapsulation efficiency of DHA (A) and resveratrol (B). Different letters on a column indicate significant differences (P<0.05). References Acosta, E Bioavailability of nanoparticles in nutrient J Milk Sci Biotechnol Vol. 35, No

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pissn eissn J. Milk Sci. Biotechnol. 2018;36(3): ARTICLE 케이신포스포펩티드 / 키토올리고당나노복합 pissn 2384-0269 eissn 2508-3635 J. Milk Sci. Biotechnol. 2018;36(3):164-170 https://doi.org/10.22424/jmsb.2018.36.3.164 ARTICLE 백윤서 1 하호경 2 이지홍 1 이미령 3 이원재 1* 1 경상대학교동물생명과학과 ( 농업생명과학연구원 ), 2 순천대학교동물자원과학과,