Characterization and stability analysis of zinc oxide nanoencapsulated conjugated linoleic acid

Abstract

Nano encapsulation technology can be used in diverse field including drug-delivery system (DDS) and cosmetic and chemical carriers. Researches on bio/inorganic nano encapsulation technology are positively conducted because it can improve stability and deliver various bio- and organic-molecules. In this study, we synthesized nano encapsulated conjugated linoleic acid (CLA) and characterized using powder X-ray diffractometry, thermogravimetric analysis (TGA), elemental CHN analysis, ICP analysis, UV/VIS and FT-IR spectroscopy. Then, thermal stability of nano encapsulated CLA at 180℃, that is similar to cooking process, was analyzed using gas chromatography. The gallery height of nano encapsulated CLA was determined to be ~ 26Å through powder X-ray diffractometry; therefore, it appears that the CLA molecules are closely packed with zig-zag form in between the intracrystalline space of nanoparticle. The result of elemental CHN analysis and ICP data showed that chemical composition of nano encapsulated CLA was Zn4.86(OH)8.78(CLA)0.94. The result of TGA showed that there is about 45 % (wt/wt) of weight loss corresponded to CLA which is good agreement with that 42.13 % (wt/wt) from high performance liquid chromatography (HPLC) analysis and elemental CHN analysis. The results of UV/VIS, FT-IR spectroscopy showed that conjugated diene structure of CLA remained after encapsulation. Nano encapsulation improves the thermal stability of CLA about 25% comparing to that of pristine CLA.;Linoleic acid의 위치적•기하학적 이성질체를 나타내는 CLA (Conjugated linoleic acid)는 각종 낙농제품과 육류, 식물성 기름에 함유되어 있다. CLA는 체지방축적 감소, 항암작용, 동맥경화증 감소, 면역기능강화, 항산화 작용, 항균작용 등의 효과를 가지는 것으로 보고되고 있다. 이처럼 CLA 가 인체에 미치는 영향에 대한 다양한 연구들이 발표 되어 있으나 CLA는 이취가 발생하며, 산소 존재 시 또는 낮은 pH 상태에서 산화되어 불안정하다. 본 연구에서는 산화아연 나노 캡슐화 기술을 이용하여 CLA를 안정적인 기능성 소재로 합성하고 합성된 나노 캡슐화 된 CLA 와 CLA의 화학적 특성의 차이를 비교 분석하였다. X-선 회절 분석의 회절 패턴을 통하여 캡슐화가 이루어졌음을 확인하였고, 캡슐 내 지방산 분자의 배열 형태를 예측한 결과, 나노껍질 내 CLA가 지그재그 형태로 합성되었음을 확인하였다. CHN 원소분석과 ICP 분석결과를 통해 나노 캡슐화 된 CLA의 화학식이 Zn4.86(OH)8.78(CLA)0.94임을 확인하였으며, 시차열분석 곡선에서 나노 캡슐화 된 CLA 중의 CLA가 45 % (wt/wt)임을 확인하였을 때 이것은 HPLC 분석을 통한 CLA의 함량이 42.13 % (wt/wt)임이 사실임을 확인할 수 있었다. FT-IR 및 UV-VIS spectroscopy를 통하여 지방산의 화학결합 변화를 관찰한 결과, FT-IR 결과에서 232nm의 peak가 나타남으로 CLA에 있는 공액이중결합이 캡슐화 후에도 유지되는 것을 확인하였고 UV/VIS 결과를 통해 CLA가 나노껍질과 결합되 있는 것을 확인하였다, FE-SEM을 통하여 성상변화 등 다양한 분석기기를 통해 분석하였다. 그 후 CLA와 합성된 나노 캡슐화된 CLA의 가열 조건 중의 열안정성을 관찰하기 위하여 밀가루로 반죽 후 주로 사용되는 가열온도인 180도에서 2분간 튀긴 후 유지되는 지방 함량변화의 차이를 GC로 분석하였다. 나노 캡슐화 된 CLA의 열안정성은 CLA보다 25%의 향상을 보여주는 것을 확인하였다. 앞으로 다양한 건강기능성 소재의 나노 캡슐화 기술을 통한 안정화연구가 진행 될 것으로 생각하며 식품에 적용하기 위한 연구로 본 연구에서 진행된 가열 과정 이외의 과정에 대한 안정성 연구가 필요할 것이다. 더 나아가 실제 식품에 적용한 연구가 필요할 것으로 생각한다.