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영어

Astaxanthin is an unsaturated compound with a double bond. So it is easily decayed by heat and oxidation (light) during its storage and processing of it. Nanoliposome formulation technology was utilized to improve the stability of astaxanthin. Nanoliposome preparation conditions were established and the stability of astaxanthin encapsulated nanoliposome and free astaxanthin was investigated. Thermal stability and UV-stability of astaxanthin encapsulated nanoliposome increased up to two times and tree times, respectively. Astaxanthin encapsulated nanoliposome could be used as a stable functional material for industrial purposes.

한국어

아스타잔틴 (astaxanthin, 3,3’-dihydroxy-β,β’-carotene- 4,4'-dione, C40H52O4, FW 596.9)은 자연계에 널리 존재하는 케토-카로티노이드 (keto-carotenoid)로서 polyisoprenoid와 oxygen quenching 기능을 가진 benzenoid ring의 결합 구 조로, 베타카로틴 (β-carotene)과 매우 유사한 구조를 지니 고 있다. 아스타잔틴은 주황색 또는 붉은색의 색소 물질로 갑각류 등 다른 해양생물과 조류에 존재하고, 비타민 E인 알파-토코페롤 (α-tocopherol)에 비하여 550배에 해당하는 효과가 입증되어 있는 강력한 항산화 물질이다 [1]. 아스타 잔틴의 강력한 항산화활성은 구조의 C-4, C-4'에 위치한 oxo-group 때문이라고 보고되어 있고 [2], 아스타잔틴의 항산화 기작은 일중항 산소 (singlet oxygen)를 제거하거나 [3] 자유라디컬 소거능 [4,5], 과산화물 연쇄반응 (peroxide chain reaction)을 정지시키는 것으로 알려져 있다 [6,7]. 아스타 잔틴의 항산화 작용은 일중항 산소의 제거에 의해 항암에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 그 예로 아스타잔틴의 활 성산소 (oxygen radical) 제거에 의한 개시 (cancer initiation) 와 진행 (propagation)의 과정을 감소시켜 난소암, 간암에 대한 예방효과 등이 보고된 바 있다 [8-10]. 이 외에도 아 스타잔틴의 항암효과에 대한 많은 연구결과가 보고되었 다 [11-15]. 또한 아스타잔틴은 면역기능에 활성이 있는 것 으로 알려져 있고 [16-21], 심장질환에 대한 치료효과도 보 고되었다 [22,23]. 이 외에도 항염증 효과 [24], 자외선 차단 효과 [25], 눈 기능과 관련된 효과 [26-29], 간기능에 대한 영향 [30]이 보고된 바 있다. 또한, 아스타잔틴의 미백활성 이 미백제로 알려진 kojic acid와 비슷한 활성을 지니는 것 으로 보고된 바 있다 [31]. 현재까지의 연구결과들이 아스타잔틴의 높은 생리활성 을 입증하고 있고, 여러 천연자원에서 아스타잔틴의 추출 법 등의 연구가 활발히 이루어지고 있지만, 아스타잔틴은 이중결합을 가진 불포화화합물로 제조나 저장 시 열과 산화 (빛)에 의해 쉽게 파괴되어 활성이 감소하여 응용범위에 한 계가 있는 실정이다 [32]. 현재 국내외적으로 아스타잔틴의 안정성과 용해도 개선을 위한 제형화 연구는 미비한 실정이다. 국내에서는 아스타 잔틴을 수용화하기 위한 방법으로 키토산 등 수용성 고분자 를 이용한 연구를 진행하였으나, 현재 실용화되지 않은 상태 이고, 그 안정성이나 효능 또한 입증되지 않았다 [33]. 또한 안정성 향상의 측면에서 아스타잔틴 유액제조에 의한 안정성 향상이 보고된 바 있고 [34], chitosan matrix를 이용하여 아스타잔틴을 캡슐화하여 온도에 대한 저장성 개선 [35], 키토산을 이용하여 헤마토코커스로부터 추출한 아스타잔틴 을 캡슐화하여 산화안정성 개선과 저장에 따른 항산화활성 이 보고된 바 있다 [36]. 현재까지 국내외적으로 아스타잔틴 제형화 연구는 초기 상태이고 안정성과 용해도를 동시에 높일 수 있는 기술은 보고된 바 없다. 아스타잔틴을 식품 및 화장품으로 용도개발하고 이와 관련된 기술적인 문제를 해결 하기 위해서는 제조 및 유통과정에서 변질되지 않고 본래 의 활성이 유지될 수 있도록 하는 안정화 기술 즉, 화장품의 제형기술이 요구된다. 최근에는 화장품의 유효성분을 유지하면서 안정하게 피부에 흡수시킬 수 있는 피부 경피흡수시스템으로써 리포좀 제형에 대한 관심이 높아지고 있다. 리포좀은 자기 스스로 회합하는 콜로이드 입자들의 구형 인지질 베지클로 정의되는데 1960년대 초 Alec Bangham은 물 속에서 인 지질 베지클 구조로 형성되는 것을 처음으로 발견하였다 [37]. 리포좀은 인지질로 구성된 구형의 소포체 (vesicle)로서 친수성 및 친유성 성분을 동시에 포집할 수 있어 vitamin, 약품 등과 같은 활성성분에 대한 전달체 (delivery system) 로 많은 연구가 진행되고 있다 [38]. 인지질은 생체막의 주요 구성성분이기 때문에 리포좀의 인지질막 또한 생체 막과 유사한 생리학적 기능 및 특성을 나타낸다. 따라서 리포좀은 피부 친화적이며 안전성이 우수하기 때문에 제약 및 화장품산업 분야 등에서 효과적인 약물전달체 로서 응용되고 있다 [39]. 주름을 개선하거나 미백작용 을 높이는데 특수한 효과를 얻기 위해서 활성물질들을 피부에 투과시킬 목적으로 리포좀 전달체계 시스템을 사용해 왔으며 [38], 활성 물질 중 다양한 생리적 기능 을 가진 ascorbic acid는 피부의 미백작용과 주름 개선에 우수한 효능을 갖고 있지만 화학적으로 불안정하여 물 이나 공기와 접촉하게 되면 산화되어 그 활성이 감소 하는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 리포 좀내에 ascorbic acid를 포집시켜 안정성 향상이 보고 된 바 있다 [40]. 리포좀 제형에 나노기술을 적용하게 되면 특정 성분을 피부 속에 전달하는 역할을 하는 나노구조체의 크기가 피 부를 구성하는 세포보다 작기 때문에 나노입자가 포함된 기능성 화장품을 바르면 약효 성분이 피부 깊숙이 잘 스며 든다고 알려져 있다. 본 연구에서는 이중결합을 가진 불포화화합물로 제조나 저장 시 열과 산화 (빛)에 의해 쉽게 파괴되어 활성이 감소 하여 응용범위에 한계가 있는 아스타잔틴을 안정성이 우수 한 기능성 원료로써 산업적으로 용도를 넓히고 부가가치를 향상시키는 것을 목적으로 나노리포좀 제형기술을 이용하 여 접목하였다.