• 한국수산과학회지
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• 제32권1호
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• pp.83-87
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• 1999

Chitosan의 산업적 응용분야 중 효소의 고정화담체로서의 이용 가능성을 확인하기 위한 방법으로 알코올 발효공업에서 다량으로 사용되어지고 있는 담화효소인 amyloglucosidase를 공유결합에 의한 고정화를 시도, 여러가지 반응조건에서의 활성변화를 free enzyme과 비교해 보았으며, 생산공정에서 사용되어지고 있는 액화전분용액에 대한 반응을 실시하여 효소고정화를 위한 담체로서의 chitosan 적용가능성을 검토한 결과, 제조되어진 chitosan bead의 직경은 약 1.2mm 정도였으며 고정화시에 AMG의 농도 6mg/ml가 최적의 반응액농도로서 더 이상의 농도 증가에도 불구하고 거의 일정한 수준의 고정화율을 나타내었으며 pH 4.2인 0.01 M sodium acetate 완충액, 반응온도 $55^{\circ}C$, 15min의 조건에서 free enzyme에 대한 상대효소활성도는 $97.8\%$에 달하였고, 고정화효소의 효소활성의 최적온도조건은 $55^{\circ}C$로서 free enzyme의 그것과 동일한 것으로 나타났다. 고정화효소의 최적 활성조건은 pH 4.2로서 free enzyme과 동일하였으며 중성 이후의 영역에서는 free enzyme에 비하여 상대적으로 높은 효소활성을 나타내었고, 열에 대한 내성에 있어서, 가열온도 $30^{\circ}C$를 기점으로 free enzyme에 비하여 상대적으로 소폭 증대되어진 활성을 가지고 있는 것으로 나타났다. 알코올발효용 액화전분용액에 대한 free enzyme 및 고정화효소의 반응시, 두 시료 모두 $55^{\circ}C$에서 최대의 활성을 나타내었으나 고정화효소의 free enzyme에 대한 상대활성도는 $62.6\%$ 였다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제6권2호
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• pp.133-138
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• 2001

In this study, an attempt was made to increase the survival rate of bifidobacteria entrapped in alginate in the gastrointestinal tract, and to investigate the potential industrial applications, for example lyophilized capsules and yogurt. First, the protective effect of various food additives on bifidobacterial survivability was determined after exposure to simulated gastric juices and bile salts. The additives used in this study were skim milk (SM), polydextrose (PD), soy fiber (SF), yeast extract (YE), chitosan (CS), $\kappa$-carageenan ($\kappa$-C) and whey, which were added at 0.6% concentration (w/v) to 3% alginate-bifidobacterial solution. In the simulated gastric juices and bile salts, the protective effect of 0.6% skim milk-3% alginate (SM-A) beads on the survival rate of bifidobacteria proved to be higher than the other additives. Second, the hydrogen ion permeation was detected through SM-A vessel without bifidobacterial cells at different SM concentrations (0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8%, and 1.0%). There were no differences in terms of the pH decrease in SM-A vessels at 0.6%, 0.8%, and 1.0% (w/v) SM concentrations. The survival rate of bifidobacteria in SM-A beads would appear to be related to the SM buffering capacity against hydrogen ions and its tendency to reduce the pore size of bead. In this experiment, the survival rate of bifidobacteria entrapped in beads containing 0.6% SM showed the highest viability after exposure to simulated gastric juices for 3h, thereby indicating that 0.6% SM is the optimum concentration fir 3% alginate bead preparation. Third, the effect of SM-A beads on the freeze-drying and yogurt storage for 10 days was investigated. SM-A beads were found to be more efficient for freeze drying and yogurt storage than untrapped cells and the alginate bead. Consequently, the survival rate of bifidobacteria entrapped in SM-A beads was increased in simulated gastric juices, bile salts and probiotic products, such as lyophilized capsules and yogurt, SM-A beads can be expected to produce high value probiotic products.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제32권2호
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• pp.326-329
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• 2015

This study is to develop the double capsulation technology in order to increase the conservativeness and stability of unstable materials such as vitamins, polyphenols, natural active ingredients. And also, best way of triple matrix capsulation using natural polymers were detail described. As the first capsulation with w/o/w (water-in-oil-in-water) emulsifying system, our study group was especially made to soft and moisture cream using 5wt% of sucrose ester emulsifier as first capsulation. Nutrient agents are squalane, camellia oil. Triple matrix capsulation was formed with the best stabilized bead type capsules when it blended of chitosan, algin, sodium-potassium alginate. The bead diameter size was about 2.0~4.5mm (mean diameter: 3.2mm). Activity of lactobacillus containing cream for depending on various pH variations showed that alkalinity ($pH=10.8{\pm}0.5$) condition was higher than acidity ($pH=4.2{\pm}0.2$) and neutrality ($pH=7.1{\pm}0.3$) conditions. After a month, it also was certified to the activity of lactobacillus in incubated at $37{\pm}1^{\circ}C$ in culture medium. As application of food industry, we developed the containing lactobacillus capsule and 7 colored kinds of double and triple matrix capsulation in yogurt cream and active ingredients. As for above mentioned those results, one of tool to stabilize the living lactobacillus, doubled matrix capsulation greatly be expected to contribute to food industry. Furthermore, it can be expected to apply the drug delivery system (DDS) to active ingredients of stabilizing technologies at drug, pharmaceutical division and cosmetic industry, etc.

• 한국식품영양과학회지
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• 제46권7호
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• pp.857-867
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• 2017

본 연구는 저분자 해양성 콜라겐과 GABA 생성 L. brevis CFM20의 섭취 시 다양한 인체 장내 조건에 의한 유산균의 사멸과 콜라겐의 분해를 최소화하고자 진행되었다. 유산균과 저분자 해양성 콜라겐의 안정성을 향상하기 위하여 alginate와 chitosan을 이용하여 이중코팅캡슐을 제조하였다. L. brevis CFM20의 온도별 생육특성을 분석하여 캡슐화에 유리한 배양온도를 조사한 결과 $37^{\circ}C$에서 배양한 균의 대수기가 가장 빠르고 GABA양 또한 $400{\mu}g/mL$로 가장 높은 수치를 나타내어 생육속도에서 가장 유리한 것으로 나타났다. Calcium-alginate bead 법으로 캡슐을 제조한 결과 1~2 mm 사이의 일정한 구형의 캡슐을 제조하였으며, chitosan을 이용하여 이중코팅캡슐을 제조한 결과 캡슐의 크기가 감소하였고 외형적으로도 더욱 단단해짐을 확인하였다. 제조된 이중코팅캡슐을 CLSM과 SEM을 이용하여 관찰한 결과, chitosan 코팅을 한 이중코팅캡슐의 표면이 alginate와의 가교결합에 의해 더욱 치밀해짐을 확인하였다. 체내 위와 장내 조건에서 시간에 따른 이중코팅캡슐의 L. brevis CFM 20 생균수를 분석한 결과 캡슐화한 경우 균의 감소가 더디어 더 안정하다고 판단하였다. 이중코팅캡슐을 체내 위와 장내 조건에서 시간에 따른 GABA와 hydroxyproline의 용출량을 분석한 결과 두 경우 모두 위 조건에서는 낮은 수치를 나타내었고 장내 조건에서는 시간이 지남에 따라 급격하게 증가한 것을 확인하였다. 동물실험 결과 콜라겐 섭취군이 비섭취군에 비해 체중증가량, 혈청 지질 농도 등이 적은 것을 확인하였고, 혈액 내 hydroxyproline 함량, 진피의 피부조직 밀도가 더 높은 것으로 관찰되었다. 본 연구에서 개발된 이중코팅캡슐을 섭취하는 경우 위에서는 안정한 상태였다가 장에 도달한 후 붕해됨으로 인하여, 유산균, GABA, 콜라겐 및 키토산의 작용으로 인체에 유익한 효과를 기대할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제37권8호
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• pp.1044-1048
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• 2008

유산균인 Bp2를 3중 코팅으로 미세캡슐화 시켜 에탄올, 온도, 인공위액 및 인공담즙산에 대한 안정성을 검토하였다. 코팅된 bead의 크기는 약 $15\;{\mu}m$로 나타났으며 코팅된 Bp2의 내생포자의 온도에 대한 내성에서는 $100^{\circ}C$ 끓는 물에서 5분간 방치하였을 경우 생존률이 76%, 10분에서 70%, 15분에서 68%로 나타났으며 130oC 증기에서는 코팅처리하지 않은 Bp2는 1%의 생존율에 비해 코팅을 하였을 시 99%의 높은 생존율을 보였다. 위액 및 담즙산에 대한 안정성에서는 코팅처리하지 않은 Bp2는 42%, 41%에 비해 3중 코팅된 Bp2는 96%, 94%로 아주 높은 생존율을 보였다. 이것은 alginate, chitosan 및 HPMCP를 이용한 코팅방법은 Bp2에 대한 높은 안정성을 제공하였고 alginate의 양을 적절히 사용함으로써 Bp2의 미세캡슐화로 안정성이 증대되었다고 볼 수 있다. 또한 에탄올에 대한 생존율을 증가시킴으로써 식품첨가제로 사용할 수 있음을 나타내었다. 이 기술을 적용할 경우 3중 코팅된 생균제 Bp2는 산업적으로 확대되고 있는 pellet형 사료에도 사용할 수 있어서 그 효용성이 높다고 사료된다.

• 한국식품과학회지
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• 제31권3호
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• pp.593-599
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• 1999

Biogenic amine류는 어육의 부패과정 중 생성되는 성분으로 이를 간편하게 측정하기 위하여 diamine oxidase를 amino기가 관능기인 다공질의 Chitopearl beads에 고정화한 후 이를 충진한 효소 reactor를 제조하였다. 고정화 효소 reactor를 이용한 biogenic amine 연속계측 시스템을 사용하여 putrescine 기질에 대해 15.0 mM까지 검량곡선을 얻을 수 있었다. 이 때, biogenic amine 센서의 최대 감응도는 $35^{\circ}C$, 0.05 M 인산 완충용액(pH 7.2)을 사용한 경우 얻을 수 있었다. Biogenic amine 센서로 측정 시 방해물질로 작용할 수 있는 성분을 조사한 결과, ATP분해산물 및 TMA 등에는 거의 영향을 받지 않아 측정에 무리가 없음을 보여주었고, 0.8%까지의 식염에 대해서는 감응도가 19.2%이하로 감소하였으며 alanine과 glycine을 제외한 아미노산에 대하여 9.8% 이하의 감응도 상승을 나타내었다. 염류 및 아미노산에 의한 감응도 감소 및 증가 현상은 시료를 0.4 M perchloric acid에 의해 전처리하면 해결할 수 있었다. 여러 종류의 polyamines가 공존하는 경우 putrescine 기준으로 하여 putrescine 검량곡선의 26.7% 범위내에서 polyamines의 측정이 가능하였다. Diamine oxidase가 고정화된 Chitopearl 효소 reactor를 이용하는 경우 biogenic amines의 함량 유무를 30분 이내에 측정할 수 있었다.

• Tissue Engineering and Regenerative Medicine
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• 제15권6호
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• pp.735-750
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• 2018

BACKGROUND: The major challenge of tissue engineering is to develop constructions with suitable properties which would mimic the natural extracellular matrix to induce the proliferation and differentiation of cells. Poly(${\varepsilon}$-caprolactone)-poly(ethylene glycol)-poly(${\varepsilon}$-caprolactone) (PCL-PEG-PCL, PCEC), chitosan (CS), nano-silica ($n-SiO_2$) and nano-hydroxyapatite (n-HA) are biomaterials successfully applied for the preparation of 3D structures appropriate for tissue engineering. METHODS: We evaluated the effect of n-HA and $n-SiO_2$ incorporated PCEC-CS nanofibers on physical properties and osteogenic differentiation of human dental pulp stem cells (hDPSCs). Fourier transform infrared spectroscopy, field emission scanning electron microscope, transmission electron microscope, thermogravimetric analysis, contact angle and mechanical test were applied to evaluate the physicochemical properties of nanofibers. Cell adhesion and proliferation of hDPSCs and their osteoblastic differentiation on nanofibers were assessed using MTT assay, DAPI staining, alizarin red S staining, and QRT-PCR assay. RESULTS: All the samples demonstrated bead-less morphologies with an average diameter in the range of 190-260 nm. The mechanical test studies showed that scaffolds incorporated with n-HA had a higher tensile strength than ones incorporated with $n-SiO_2$. While the hydrophilicity of $n-SiO_2$ incorporated PCEC-CS nanofibers was higher than that of samples enriched with n-HA. Cell adhesion and proliferation studies showed that n-HA incorporated nanofibers were slightly superior to $n-SiO_2$ incorporated ones. Alizarin red S staining and QRT-PCR analysis confirmed the osteogenic differentiation of hDPSCs on PCEC-CS nanofibers incorporated with n-HA and $n-SiO_2$. CONCLUSION: Compared to other groups, PCEC-CS nanofibers incorporated with 15 wt% n-HA were able to support more cell adhesion and differentiation, thus are better candidates for bone tissue engineering applications.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제30권4호
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• pp.656-663
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• 2013

본 연구는 식품으로 사용하고 있는 유산균의 보존성과 안정성을 높이고, 맛과 시각적인 차별화를 주기 위한 방법으로 더블매트릭스 캡슐화에 대한 제조방법에 대하여 기술하였다. 일차캡슐화방법으로 5wt%의 슈크로스에스터를 이용하여 부드럽고 촉촉한 크림을 만들었다. 더블매트릭스캡슐화는 키토산과 아르긴산을 1:3의 비율로 혼합하여 제조하였을 때 가장 안정한 캡슐이 형성되었다. 더블매트릭스 캡슐입자의 크기는 지름이 3mm이었다. 유산균의 pH변화에 대한 활성은 산성($pH=4.3{\pm}0.3$)이나 중성($pH=7.12{\pm}0.2$)상태에서보다 알칼리성 ($pH=10.5{\pm}0.3$)에서 더욱 우수한 활성을 보였다. 1개월 경과 후에서도 살아있는 유산균의 활성을 확인할 수 있었다. 식품산업에 응용으로 요거트안에 유산균캡슐이 함유된 제형과 5가지의 색상을 입힌 더블매트릭스캡슐을 개발하였다. 이상의 결과로 볼 때, 유산균을 안정화시키는 방법의 하나의 도구로써, 더블매트릭스캡슐이 식품산업에 크게 기여할 것으로 기대된다. 더 나아가 의약품산업에서 인슐린 등의 캡슐화를 통한 약물전달시스템 (drug delivery system) 및 화장품산업에서의 활성성분의 안정화 기술에 응용이 가능할 것으로 기대한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제38권5호
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• pp.287-293
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• 2005

본 연구에서는 농업용 미생물제 수요의 증가에 따른 보다 안정한 미생물제 공급과 규격화된 품질 보증 및 미생물제 생산성 확대를 위하여 식품 산업에서 활용되고 있는 미생물제의 미세캡슐화 기술을 응용하여, 농업용 미생물제 캡슐화 소재선발 및 캡슐화 최적조건을 조사하고 생산된 미생물 캡슐제의 생균력과 안정성에 관하여 검토하였다. 본 실험의 캡슐화 장치는 extrusion 기법에서 주로 사용되고 있는 air atomizing device 대신 저속의 연동펌프를 이용한 micro-nozzle 방식을 설계하여 수행하였다. 농용 미생물의 캡슐화 소재선발을 위해 bead 형성이 용이하며 생균력을 안정적으로 유지할 수 있고 저렴한 비용으로 구입이 가능한 캡슐제를 조사한 결과 Na-alginate와 K-carragenan은 bead 형성이 우수하게 나타났으며 캡슐내 생균수는 $5.3-7.4{\times}10^7cfu\;g^{-1}$로 gellan gum과 locust bean gum 등에 비하여 6배 이상 높은 생균수를 나타냈다. Na-alginate의 경우 캡슐이 매우 단단하고 매끄러웠으며, K-carragenan보다 7배 이상 저렴한 것으로 조사되었다. 이상 농업용 미생물제의 캡슐화 소재로서 Na-alginate를 사용하는 것이 가장 효율적이고 경제적이라 판단되었다. 농업용 미생물제의 캡슐화를 위한 최적의 캡슐화 소재로 1.5% 농도의 Na-alginate에 1.0% starch와 같은 안정제를 혼합하여 사용할 경우 생균력을 유지하는 데 보다 안정적이었다. 최적조건에서 형성된 캡슐의 형태를 관찰한 결과 캡슐의 표면구조는 매끈하고 규칙 바른 구형을 나타내었으며, 내부 구조는 비교적 균일한 polymatrix를 형성하였 으며 부분적으로 큰 공극을 형성하였다. 미세 캡슐 내 미생물 생존력을 유지하기 위한 캡슐막의 효과를 나타낼 수 있는 안정제로 저렴한 가격으로 구입이 용이한 starch와 zeolite를 이용하여 생균력 증진효과를 검토하였다. 세균을 이용한 미생물 캡슐체의 경우 starch와 zeolite 모두 약 70-80% 생균력을 나타내었으며, 효모의 경우 starch를 안정제로 이용한 경우 67%의 생균력을 나타내었으나 zeolite를 안정제로 첨가한 경우 80% 이상의 높은 생균력 증진을 나타내었다. 이상의 결과로부터 미생물을 캡슐화 할 경우 무기재료인 zeolite를 첨가할 경우 장기간 생균력 안정성이 유지되는 것으로 나타났다.