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아스코르브산의 L-거울상 이성질체는 일반적으로 비타민 C로 알려져 있습니다. 이는 필수 영양소이며 인간과 동물의 생리적 과정을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 아스코르브산의 새로운 합성을 위한 주요 효소인 L-굴로노락톤 산화효소는 인간을 포함한 일부 포유동물에서는 부족합니다. 아스코르브산의 기능성으로 인해 이 비타민이 강화된 식품이 개발되었습니다. 천연 항산화제로서 식품의 감각적, 영양적 특성을 보호할 것으로 기대됩니다. 따라서 식품 매트릭스에서 아스코르브산의 분해와 공존 성분과의 상호 작용을 아는 것이 중요합니다. 아스코르빈산 활용에 있어서 가장 큰 과제는 안정성을 유지하고 활성 부위로의 전달을 개선하는 것입니다. 검토에는 아스코르브산을 안정화하기 위한 현재 전략과 아스코르브산의 상업적 응용도 포함됩니다.
1. 소개
아스코르브산(L-거울상이성질체,그림 1)는 일반적으로 비타민 C로 알려져 있으며 6개의 탄소로 구성되어 있으며 C 6 설탕과 관련되어 있습니다. 이는 탄소 2번과 3번에 에네디올 그룹이 있는 헥손산의 알도노-1,4-락톤입니다. 필수 미량 영양소인 아스코르브산은 인체 내에서 정상적인 대사 과정과 항상성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. D-이소아스코르브산은 아스코르브산의 입체이성질체이지만(그림 1), 이러한 유사체는 아스코르브산의 활성을 거의 표현하지 않습니다. 포유류 세포는 아스코르브산 생산에 필수적인 효소인 L-gulono-1,4 락톤 산화효소가 부족하여 아스코르빈산을 새로 합성할 수 없습니다[ 1 ]. 야채와 과일은 비타민 C 섭취의 천연 공급원이지만 제한된 수의 식물만이 비타민 C를 풍부하게 함유하고 있습니다. 요즘 아스코르브산은 D-글루코스로부터 산업적으로 생산되며 그 과정에는 여러 복잡한 화학적, 생명공학적 단계가 포함됩니다[ 2 ] .
천연 및 합성 아스코르브산의 일반적인 식단은 생리적 요구 사항을 유지하는 유일한 방법입니다. 아스코르브산 결핍의 잘 알려진 증상은 괴혈병과 같은 결합 조직 손상과 관련이 있으며, 괴혈병은 취약한 조직과 열악한 상처 치유를 특징으로 합니다 [ 3 ]. 현재 아스코르브산에 대한 권장 식이 허용량(RDA)은 남성과 여성의 경우 각각 90mg/일과 75mg/일입니다[ 4 ]. 연구자들은 매일 충분한 과일과 채소를 섭취할 때 혈장 내 아스코르브산의 정상 상태 농도가 약 80μmol/L라는 것을 발견했습니다. 아스코르브산(1.25g)을 경구 투여하면 혈장 내 아스코르브산 농도가 134.8 ± 20.6μmol/L로 향상될 수 있습니다[ 5 ]. 신체가 요구하는 아스코르빈산 농도를 유지하기 위해 자연에서 발견되는 과일 및 채소 외에도 아스코르빈산이 강화된 건강보조식품이나 식품이 소비자들의 관심을 끌고 있습니다.
아스코르브산 제품 개발의 주요 과제는 높은 불안정성과 반응성입니다. 아스코르브산은 빛, 열, 전이 금속 이온 및 pH(알칼리성 조건)에 노출되면 가역적으로 디히드로아스코르빈산(DHA)으로 산화되고, DHA는 비가역적으로 가수분해되어 2,3-디케토굴론산을 형성합니다.그림 2ㅏ). 최근 수십 년 동안 벽 재료 층 내에 아스코르브산을 캡슐화하여 민감한 환경으로부터 아스코르브산을 보호하는 전략이 연구자들 사이에서 많은 관심을 끌었습니다. 미세유체[ 6 ], 용융 압출[ 7 ], 분무 건조 및 냉각[ 8 , 9 ]을 포함한 일련의 혁신 전달 기술이 등장했습니다 . 이러한 방법으로 제조된 입자는 일반적으로 마이크로 규모입니다. 특정 조건에서 아스코르브산의 나노 캡슐화는 키토산의 이온 겔화 또는 음이온 폴리머와의 복합 코아세르화를 통해 실현될 수 있습니다[ 10 , 11 ]. 반면, 저분자량의 일부 생리활성 화합물은 용액에서 아스코르브산의 분해 인자를 제거하여 아스코르브산을 보호할 수 있습니다[ 12 ].
안정적인 아스코르빈산은 원하는 부위에 정확하게 전달되어야 하며, 원하는 속도와 시간에 담체에서 방출되어야 합니다. 이는 아스코르브산의 우수한 생체이용률을 얻기 위한 기초입니다. 경구용 제품의 경우, 생리 활성 화합물의 흡수 및 대사가 주로 소장에서 일어나기 때문에 아스코르브산의 예상 방출 부위는 위보다는 소장입니다[ 13 ]. 이는 위장 환경에서 코팅 중합체의 용해 및 분자량과 관련된 적합한 담체 및 벽 재료를 선택하는 데 어려운 과제입니다. 사용된 폴리머의 분자량은 캡슐화된 화합물의 방출과 음의 관계가 있다는 가설이 있습니다[ 14 ]. 젤라틴 코팅 마이크로캡슐에서 아스코르브산의 캡슐화 효율은 최대 약 94%에 달했지만, 위에서 아스코르빈산의 방출은 장에서보다 더 빨랐습니다[ 15 ]. 그러나 모의 위액에서는 키토산 나노입자 내 아스코르브산의 30%만이 방출된 반면, 모의 장 조건에서의 방출은 75%를 초과했습니다[ 16 ].
그림 31992년부터 2021년까지 아스코르빈산과 관련된 특허 수를 보여줍니다. 1997년 이후에는 안정적이고 상대적으로 높은 출원 수가 있었습니다. 2010년부터 2013년까지 특허는 연간 1,200건이 넘었습니다. 아스코르빈산의 중요성이 소비자 시장에서 광범위한 관심을 불러일으켰다는 것을 알 수 있습니다. 아스코르브산 자체 또는 식품 매트릭스에 공존하는 성분과 함께 건강에 유익한 다양한 생리적 활동을 나타낼 수 있습니다. 이 검토의 주요 목적은 지난 20년 동안의 아스코르브산 방출을 안정화하고 제어하기 위한 전략에 대한 포괄적인 요약을 제공하는 것입니다. 아스코르브산이 강화된 상용 제품도 요약되어 있습니다.
2. 아스코르브산의 생리활성
2.1. 항산화제
정상적인 세포 대사의 부산물은 과산화물 라디칼(O 2 · − ), 일중항 산소( 1 O 2 ), 과산화수소(H 2 O 2 ) 및 반응성이 높은 하이드록실 라디칼(OH· ). ROS의 부작용은 라디칼의 연쇄반응을 시작하여 수산기 자유 라디칼 및 기타 파괴적인 종을 생성할 수 있다는 것입니다. 이는 추가로 단백질 및 DNA 손상, 지질 과산화를 유도하고 최종적으로 세포 사멸을 유발합니다 [ 17 ]. 항산화 방어 시스템은 세포에 축적된 독성 ROS를 완전히 제거할 수 없습니다. 즉, 소위 "산화 스트레스"가 발생합니다 [ 18 ]. 효소 반응 외에도 ROS는 항산화제와 같은 비효소적 수단을 통해 제거될 수도 있습니다. 아스코르빈산은 활성산소 및 기타 산소종 제거제로서 ROS로 인한 산화적 손상으로부터 세포를 보호할 수 있습니다. 항라디칼 능력은 일반적으로 항산화 능력을 반영하며, 식품 및 바이오 시스템의 아스코르브산은 항산화 작용을 합니다. 부작용이 가장 적고 가장 효과적이고 천연 항산화제인 아스코르브산은 암, 심혈관 질환, 노화, 백내장 등 신체의 산화 스트레스로 인한 다양한 질병을 억제할 수 있습니다[ 15 ]. 연구에 따르면 이러한 질병으로 인한 사망률은 혈장 아스코르브산 농도와 반비례 관계가 있는 것으로 나타났습니다[ 19 ]. 아스코르브산과 그 유도체는 노화로 인해 생체 내 지질 과산화 수준을 감소시킬 수 있습니다 [ 20 ]. 전이 금속이 없을 때 아스코르브산은 인간 세포에서 H 2 O 2 에 의해 유발되는 돌연변이의 빈도를 감소시킬 수 있습니다 [ 21 ]. 다른 폴리페놀이나 플라보노이드 항산화제와 비교하여 아스코르브산은 불균형화 반응을 통해 자유 라디칼 연쇄 반응을 종결시키며, DHA와 2,3-디케토굴론산과 같은 반응 생성물(그림 2A) 손상이 없고 라디칼이 없는 제품입니다 [ 22 ]. 항산화 특성의 또 다른 징후는 아스코르브산이 단일 전자를 기증하기 위해 상대적으로 안정적인 아스코르브산 자유 라디칼을 형성할 수 있다는 것입니다[ 23 ]. 보고된 바와 같이, 항산화제는 또한 단백질 무결성을 유지하기 위해 리소자임에서 자유 트립토판의 1전자 산화에 의해 생성된 트립토판 자유 라디칼을 복구할 수 있습니다[ 24 ].
아스코르빈산은 식품의 감각적, 영양적 특성을 보호하기 위한 항산화제로도 사용됩니다. 갈변방지제로서 야채, 과일의 산화로 인한 갈변을 억제할 수 있습니다. 폴리페놀 산화효소에 의해 매개 되는 퀴논의 형성은 H2O2의 축적을 유발하고 , 이는 다시 퍼옥시다제에 의해 매개되는 폴리페놀의 갈변을 유발합니다[ 25 ]. 아스코르브산은 폴리페놀 산화효소에 의해 생성된 o-퀴논을 "비활성화 반응"이라는 과정을 통해 원래의 디페놀로 환원시켜 갈변을 억제합니다[ 26 ]. 폴리페놀의 재생 메커니즘 외에도 보호 효과는 아스코르브산에 의한 폴리페놀 산화효소 활성의 경쟁적 억제에도 기인합니다. 한편, 아스코르브산을 첨가하면 pH가 감소하고 폴리페놀 산화효소 활성 발현에 도움이 되지 않습니다[ 27 ]. 육류 제품에서 아스코르빈산은 지질 산화를 억제하고 색상 안정성을 유지할 수 있는 천연 색상 유지제로 널리 사용됩니다[ 28 ]. 말산, 구연산, 타르타르산과 같은 다른 유기산과 비교하여 아스코르브산은 염지육 품질에 대한 보호 효과가 가장 뛰어나 염지육 제품에 적합한 성분이었습니다[ 29 ]. 아스코르빈산과 로즈마리 추출물의 혼합물을 살포한 돼지고기 표면은 냉동 보관 후에도 색상, 수분 함량 및 pH에서 우수한 안정성을 유지했습니다[ 30 ]. 육류 제품에 첨가된 아스코르브산의 식이 공급원이 종종 간과된다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 노르웨이 연구진은 소시지의 아스코르빈산 함량이 11~40mg/mL인 것을 발견했지만, 첨가된 아스코르빈산은 영양 성분이 아닌 색상 유지제로 사용되기 때문에 식품 성분 표에서 아스코르빈산은 일반적으로 무시됩니다. 그 결과, 노르웨이 주민의 실제 아스코르빈산 섭취량은 3~10% 증가했습니다[ 31 ]. 식용 다당류 필름에 첨가된 아스코르브산은 방사선에 의해 생성된 자유 라디칼을 제거하거나 억제할 수 있습니다. 방사선 억제제로서 아스코르브산은 방사선으로 인한 카라기난의 점도 감소를 억제하고 유변학적 특성을 보호할 수 있습니다[ 32 ]. 아스코르브산은 반정족수 감지 활성과 세포외 고분자 생성 억제로 인해 생물막 형성 초기 단계에서 식품 매개 병원균을 억제할 수 있습니다. 아스코르브산의 효능은 농도와 종류와 관련이 있습니다. 대장균(Escherichia coli) 과 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 의 경우 아스코르빈산 25mg/mL에서 억제 효과가 가장 크며, 아스코르빈산 농도가 낮을수록 효과가 없습니다. 리스테리아 모노사이토제네스 의 경우, 0.25 mg/mL의 아스코르브산은 억제 효과를 나타냅니다 [ 33 ].
2.2. 산화 방지제
산화 촉진 활성은 전이 금속 이온을 더 낮은 산화 상태로 감소시키는 항산화제의 능력으로 정의되며, 이는 펜톤 반응을 나타냅니다[ 34 ]. 펜톤 반응에서는 Fe3 + 와 같은 전이 금속 이온이 아스코르브산에 의해 환원된 후 Fe2 +가 산소 및 과산화수소와 추가로 반응하여 활성도가 높고 파괴적인 수산기 라디칼을 형성합니다.그림 2나) [ 35 ]. 아스코르빈산은 항상 항산화 활성을 나타내는 것은 아니며 특정 조건에서 산화촉진제로 전환되어 독성 효과를 나타낼 수 있습니다. 소 헤모글로빈의 산화환원 특성에 대한 아스코르브산의 효과는 반응 초기 단계의 항산화 효과와 이중으로 나타납니다. 반응 과정에서 아스코르브산은 산소 또는 산소화 헤모글로빈의 매개로 과산화수소를 생성합니다. 아스코르빈산을 섭취하면 자체 소거 능력으로 인해 축적된 과산화수소의 균형을 맞출 수 없어 빌리루빈이 형성되고 헤모글로빈 산화가 가속화됩니다 . [ 36 ] 연구에 따르면 아스코르브산은 생리학적 조건에서 항산화제에서 더 높은 농도에서 산화촉진제로 전환됩니다. 연구자들은 6주 동안 식단에 아스코르빈산 500mg을 보충하면 말초혈액 림프구의 산화적 손상 수준이 증가한다는 사실을 발견했지만, 이 결과는 학계에서 여전히 논란의 여지가 있습니다[ 37 , 38 ]. 더욱이, 시스템 내 전이 금속 이온의 존재는 아스코르브산이 산화촉진 활성을 발휘하는 핵심 요소이기도 합니다 [ 39 ]. 마요네즈에 첨가된 아스코르빈산은 지용성 항산화 비타민 E의 유무에 따라 지질 항산화제 또는 산화촉진제로 작용합니다. 비타민 E가 함유된 시스템에서는 이 두 비타민의 시너지적 항산화 효과가 마요네즈보다 강력합니다. 아스코르빈산의 산화촉진 효과. 비타민 E를 첨가하지 않으면 기름 방울 경계면의 과산화수소가 마요네즈에 들어 있는 지단백질 입자의 지질 산화를 촉진하고, 이는 결국 아포지단백질의 산화를 유도하고 휘발성 냄새를 발생시킨다[ 40 ]. 또한, 디히드로아스코르빈산은 비가역적으로 분해되어 반응성이 높은 카르보닐 중간체를 생성할 수 있으며, 이는 단백질의 글리코실화를 유도할 수 있습니다. 이는 카르보닐기와 아미노기 사이의 비효소적, 비특이적 반응으로, 다양한 연령 관련 질병과 관련이 있습니다[ 41 ]. 아스코르빈산의 산화촉진은 암세포의 세포사멸을 유도하여 어느 정도 항암 효과를 발휘할 수 있다는 점은 주목할 만합니다. 보고된 바와 같이, 구리 의존성 세포 산화환원 상태는 아스코르브산이 암세포에 미치는 세포독성 효과에 중요한 요소입니다. 아스코르브산은 핵 구리를 동원하여 세포 DNA의 산화 촉진 절단을 일으키고, 핵 구리는 암세포의 독성 효과에 대한 새로운 분자 표적으로 작용합니다[ 42 , 43 ]. 이러한 관점에서 볼 때, 아스코르빈산의 산화 촉진 효과는 유익합니다.
현재까지 아스코르브산이 산화촉진 특성을 발현하도록 유도하는 메커니즘과 조건은 명확하게 밝혀지지 않았으며, 항산화제와 산화촉진제 사이의 전환 농도에 대한 정의도 불분명합니다. 더욱이 아스코르빈산의 산화촉진에 관한 보고는 대부분 in vitro에 집중되어 있다[ 42 , 43 , 44 ].
2.3. 공동 요인
아스코르브산은 또한 항산화 특성을 직접적으로 발현하는 자유 라디칼 제거제 및 전자 전달 공여체/수용체 역할을 함으로써 생물학적 활성을 간접적으로 발휘하는 효소 및 기타 생리 활성 성분의 보조 인자로 사용될 수 있습니다. 동물과 식물의 대사 과정에서 아스코르브산은 촉매 주기에 직접적으로 참여하지 않습니다. 효소 보조 인자로서 아스코르브산은 여러 효소 반응에서 수산화 과정을 조절함으로써 필수적인 기능을 발휘합니다. 철이나 구리가 포함된 효소의 활성 부분에서 아스코르빈산의 역할은 이들 효소의 전이 금속 이온을 환원된 형태로 유지하여 최대 생리 활성을 발휘하는 것입니다[ 45 ]. 아스코르브산은 콜라겐 합성에 역할을 하는 프롤릴 4-수산화효소와 같은 비헴 철 α-케토글루타레이트 의존성 디옥시게나제의 보조 인자입니다. 전자 공여체로서 아스코르브산은 철분을 철 상태로 유지하여 콜라겐 수산화효소의 전체 활동을 유지합니다. 이는 프롤린과 라이신 잔기의 수산화를 촉진하여 프로콜라겐이 올바른 세포내 접힘을 허용하도록 합니다 . [ 46 ] 아스코르브산은 또한 테트라하이드로비옵테린을 순환시켜 카테콜아민 합성을 촉진하고 티로신 수산화효소의 발현을 증가시켜 부신 스테로이드 생산을 향상시킬 수 있습니다[ 47 ]. 보조 인자로서 도파민 β-수산화효소가 도파민을 노르에피네프린으로 전환하는 데 도움이 됩니다 [ 48 ]. 또한, 아스코르브산은 심근병증과 신경대사 질환을 조절할 수 있습니다. 예를 들어, 카르니틴 합성의 보조 인자로서 지방산을 미토콘드리아로 이동시키고 산화 스트레스를 줄일 수 있습니다 [ 49 ]. 일부 임상 상황에서는 아미드화된 오피오이드 펩타이드의 생합성을 위한 보조 인자로서 아스코르빈산을 복용하면 진통 효과가 나타날 수 있습니다[ 50 ].
2.4. 시너지 효과
아스코르브산은 천연 항산화제로서 대부분 자연계의 다른 성분과 공존하는 형태로 존재합니다. 다른 항산화제와 결합하면 추가적인 효과나 시너지 효과를 얻을 수 있습니다. 사슬 절단 항산화제인 아스코르브산과 비타민 E는 생체 내에서 세포막 다중 불포화 리포솜의 자동 산화와 시험관 내에서 지질의 산화에 중요한 억제 효과를 가지고 있습니다 . 연구에 따르면 15% 아스코르브산과 1% α-토코페롤을 함께 사용하면 홍반과 일광화상 세포 형성을 크게 억제할 수 있는 것으로 나타났습니다[ 52 ]. α-토코페롤과 아스코르브산의 시너지 효과는 아스코르브산이 α-토코페롤을 재생하고 산화 촉진의 순환과 억제를 통해 α-토코페롤의 항산화 능력을 유지하는 능력에 달려 있습니다[ 53 ]. 아스코르브산과 갈산의 결합 사용은 최종 당화 생성물의 형성을 방지하는 유망한 전략이며, 과당 유발 BSA 글리코실화 샘플에서 아밀로이드 교차 β-구조 및 단백질 카르보닐 형성 억제에 시너지 효과를 나타냅니다 . ]. 리코펜은 아스코르브산 및/또는 α-토코페롤과 결합하면 염증을 억제하고 항염증성 사이토카인 IL-10의 방출을 더욱 자극할 수 있습니다 . 아스코르브산과 다른 생리활성 화합물 사이의 시너지 효과를 이해하면 식품과 약물의 항산화 시스템을 보다 구체적으로 선택할 수 있습니다.
3. 환경에 대한 민감성
3.1. 농도와 pH
아스코르브산은 수용액에서 불안정하며, 그 분해는 식품 보관 및 가공 중 품질 및 색상 변화의 주요 원인으로 간주되어 왔습니다. 아스코르빈산의 안정성 분석은 응용 분야의 핵심 포인트입니다. 외부 요인의 간섭 외에도 용액 내 아스코르브산 농도도 안정성에 영향을 미칩니다. 보고된 바와 같이, 빛이 있는 실온에서 27일 동안 보관한 후, 1% 농도의 아스코르브산 수용액은 초기 농도의 약 21%를 잃은 반면, 10% 아스코르브산 시스템은 약 8%만 분해했습니다 . ]. 제품 내 충분한 아스코르빈산 함량을 보장하기 위해 아스코르빈산 함량을 강화하는 방법은 식품산업에서 일반적으로 사용되는 방법입니다. 강화우유의 아스코르빈산 함량은 멸균 후 36.4mg/L에서 26.1mg/L로 감소한 반면, 일반우유의 아스코르빈산 함량은 12.2mg/L에서 8.3mg/L로 감소했습니다. 아스코르빈산 첨가에 따라 아스코르빈산의 손실량은 증가하였지만, 초기 아스코르빈산 농도에 비해 손실효율은 감소하였다. 아스코르브산의 안정성과 분해 속도에 따르면, 아스코르브산의 농도가 높을수록 분해 속도 상수가 낮아집니다[ 57 ]. 그러나 일부 연구에 따르면 과도한 아스코르브산(AH 2 )은 자동 산화되어 데히드로아스코르빈산 음이온을 생성하는 경향이 있으며 다음 반응식에 따라 나타납니다[ 58 ]:
또한, 아스코르브산의 자동산화는 pH에 따라 달라집니다. 전이 금속 촉매 작용이 없으면 중성 조건에서 자발적인 산화가 매우 느립니다. pH 7에서 아스코르브산의 99.9%는 아스코르브산(AH − ) 의 형태일 뿐만 아니라 소량의 아스코르빈산(AH 2 , ~0.1%)과 아스코르브산 이음이온(A 2 − , 0.005%) [ 59 ].
A 2 - 의 양은 pH가 단위 증가할 때마다 10배 증가합니다. A 2 - 를 통해 자동 산화가 일어나 아스코르브산의 산화 속도를 가속화하고 알칼리 용액에서 2,3-디케토굴론산으로 가수분해됩니다[ 60 ]. 아스코르브산 용액의 pH 값은 분해 과정에 따라 변한다는 점에 주목할 필요가 있습니다. 초기 pH가 알칼리인 아스코르빈산은 약 7.3까지 분해되는데, 이는 반응이 시작되면 아스코르빈산에서 생성되는 분해산물의 영향을 받습니다[ 61 ]. 산성 용액에서 아스코르브산의 분해 산물은 산소와도 관련이 있습니다. 호기성 조건에서 dehydroascorbic acid는 더 분해되어 2-furoic acid와 3-hydroxy-pyrone을 형성합니다. 혐기성 환경에서 주요 분해 생성물은 푸르푸랄이며, 중간 생성물은 데히드로아스코르브산을 포함하지 않습니다[ 62 ]. 그러나 알칼리성 용액에서 아스코르브산의 주요 생성물은 2-메틸푸란, 2,4-디메틸푸란, 2-아세틸-5-메틸푸란 및 2-메틸-2-사이클로펜타논입니다[ 61 ]. 혐기성 조건에서 아스코르브산의 락톤 고리를 직접 절단하는 가수분해 경로와 비교할 때, 아스코르브산이 산소 존재 하에서 데히드로아스코르브산을 형성하는 산화환원 경로는 식품 시스템에서 더 일반적입니다[ 62 ]. 헤드스페이스는 질소로 채워질 수 있지만 용액에 용해된 산소는 제거하기 어렵습니다. 이전 연구자들은 주스 내 아스코르브산 분해의 1차 운동 상수와 22°C에서 저장하는 동안 초기 헤드스페이스 산소 농도 사이에 선형 관계가 있음을 발견했습니다[ 63 ].
3.2. 온도
아스코르빈산은 열에 의해 심하게 분해되며, 열처리 식품 내 아스코르빈산의 불안정성으로 인해 활용이 어렵습니다. 아스코르빈산의 분해는 복잡한 산화와 분자간 재배열 반응을 수반하며 식품 가공 및 보관 중 품질 및 색상 변화의 주요 원인 중 하나로 간주됩니다[ 64 ]. 가공 주스의 아스코르빈산 보유에 대한 온도와 압력의 영향을 분석한 결과, 아스코르빈산의 안정성을 결정하는 주요 요인은 온도이며 이는 아스코르빈산의 분해 속도에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다[ 65 ]. 과일주스 등 아스코르브산이 함유된 제품은 안전성과 안정성을 보장하기 위해 고온 저온살균 과정을 거쳐야 합니다. 신선한 오렌지 주스의 아스코르브산 함량은 25~68mg/100mL입니다. 연구에 따르면 저온살균(90°C, 1분) 후 제품의 아스코르브산 보유율은 약 82~92%입니다[ 66 , 67 ]. 100, 200, 300MPa에서 초고압 균질화 처리의 최대 온도는 각각 45°C, 70°C, 94°C로 관찰되었으며, 최대 온도 하에서 연속 처리 시간은 0.7초 또는 94°C로 관찰되었다. 더 적은. 초고압 처리 주스의 아스코르브산 손실은 전통적으로 가열 저온살균 주스보다 적습니다[ 67 ]. 검출된 바와 같이 구아바 주스의 아스코르브산 함량은 약 42.2 ± 0.01 mg/mL였습니다. 암실에서 25°C와 35°C에서 7일 동안 보관한 후 아스코르브산은 각각 23.4%와 56.4% 분해되었습니다. 4~10°C에서는 품질 저하가 크게 감소합니다[ 68 ]. 열처리를 위해 상대적으로 온화한 온도(75°C)를 사용하고 25°C 미만의 보관 온도를 사용하는 것이 제품의 아스코르브산 함량을 유지하는 데 최적입니다[ 69 ]. 저장 및 열처리 중 아스코르빈산의 분해는 고전적인 동적 모델을 기반으로 한 1차 동역학을 따릅니다[ 70 ].
100°C에서 2시간 동안 가열된 아스코르브산의 분해 또는 산화 생성물에는 푸르푸랄, 2-푸로산, 3-하이드록시-2-피론 및 알려지지 않은 화합물이 포함됩니다. 그 중 푸르푸랄은 아스코르빈산의 주요 분해산물 중 하나로, 아미노산과 중합 또는 결합하여 갈색 멜라노이드를 형성하여 아스코르빈산 함유 주스 제품의 갈변을 일으킬 수 있습니다[ 62 ]. 또한, 열적으로 산화된 아스코르브산은 푸란의 잠재적인 전구체로 확인되었습니다. 일부 가열된 식품에서 일반적으로 생성되는 발암물질일 가능성이 있습니다[ 71 ]. 한편, 클로로겐산과 같은 천연 및 합성 항산화제는 가열된 아스코르브산에 의해 유발되는 푸란 생성에 대해 어느 정도 완화 효과가 있지만, 가열 시간이 증가함에 따라 완화 효과가 감소할 수 있다[ 72 ]. 또한, 아스코르브산의 열분해 과정은 복잡한 시스템인 pH, 산소 농도, 전이 금속 이온 및 산화효소의 영향도 받습니다. 식품 과학 분야의 일부 연구자들은 온도가 증가함에 따라 산소 포화도가 감소하고 100°C에서는 0으로 떨어진다고 믿습니다. 그러나 Tromans 및 Battino 모델에 따르면 100~130°C가 최소 산소 용해도 온도이지만 시스템에는 여전히 용존 산소가 존재합니다[ 73 , 74 ]. 100°C 이상의 온도에서 산소는 온도보다 아스코르브산 분해에 더 큰 영향을 미칩니다. 따라서 용존산소를 포함한 모든 산소를 제거하는 것이 아스코르빈산을 고온에서 보존하는 가장 좋은 방법이다[ 75 ].
3.3. 빛
열처리 살균 외에도 자외선(240nm~300nm)이 유망한 대안이며 점차 과일 주스 살균에 더 많이 사용되고 있습니다[ 76 ]. 자외선 살균 방법에는 200~400nm 파장의 고강도 펄스 자외선 방사선과 에너지의 약 90%가 단일 파장에서 나오는 단색 자외선 시스템이 포함됩니다[ 77 ]. 그러나 아스코르빈산은 229-330 nm 파장 범위의 자외선을 흡수하여 분해됩니다 [ 78 ]. UV로 유발된 자유 라디칼의 형성은 아스코르브산의 손실을 가속화할 수 있습니다. 아스코르브산은 UV 처리 후에도 계속해서 분해됩니다. 더 높은 초기 UV 선량 값과 보관 온도는 나중 단계에서 아스코르브산의 분해를 가속화합니다[ 77 ]. 또한 용액의 pH도 아스코르브산의 광분해에 영향을 미칩니다. 알칼리성 조건에서 AH 2 의 이온화에 의해 생성된 AH - 는 AH 2 보다 광분해되기 쉽습니다 [ 79 ]. 제품의 성분이 UV 방사선을 흡수하거나 산란시켜 아스코르브산 분해에 영향을 미칠 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 비타민 C와 비타민 B 복합체의 성분인 나이아신아마이드는 광분해 촉진제 역할을 하여 UV 조사 시 아스코르빈산의 안정성을 감소 시킵니다 .
4. 아스코르브산의 캡슐화 및 전달을 개선하기 위한 전략
4.1. 저분자량 안정제 및 유도체
아스코르브산은 다른 항산화제를 첨가하여 보호할 수 있습니다. 식품은 여러 성분이 공존하는 시스템으로, 재생 메커니즘을 수반하는 특정 항산화제의 보존 효과가 있을 수 있다[ 80 ]. 아스코르브산과 플라보노이드는 α-토코페록실 라디칼과 반응하여 α-토코페롤을 재생성할 수 있습니다. 재생 효과를 발휘하는 공존 항산화 물질의 결합 해리 에너지는 OH 결합보다 낮거나 가깝습니다 [ 81 ]. 마찬가지로, 아스코르브산은 특정 항산화제에 의해 재생될 수도 있습니다. 아스코르브산과 그 분해 생성물인 데히드로아스코르브산 사이의 전환이 가역적이라는 것은 잘 알려져 있습니다. 고지방 식품의 항산화제로 흔히 사용되는 테르트-부틸 하이드로퀴논(TBHQ)은 데히드로아스코르빈산이 아스코르빈산으로 전환되는 것을 촉진시켜 아스코르빈산을 안정화시키는 것으로 밝혀졌습니다. 이 반응은 1차 운동 모델을 따르며 재생 효율은 반응 시간에 비례합니다[ 82 ]. 더욱이, 유리 설프하이드릴 그룹을 갖는 글루타티온은 친핵체 및 환원제 역할을 합니다. 아스코르브산 용액에서 글루타티온은 데히드로아스코르빈산을 감소시키고 아스코르빈산의 분해를 억제합니다. 아스코르브산의 분해 동역학 모델은 글루타티온 농도가 증가함에 따라 1차에서 0차로 점진적으로 변경됩니다[ 56 ]. 한편, 효과적인 항산화제로서 페룰산은 아스코르빈산과 시너지 효과를 나타냅니다. 페룰산(0.595)의 산화-환원 전위는 아스코르브산(0.282)보다 상당히 높으므로 아스코르브산에 대한 전자의 보호 효과는 간접적입니다. 페룰산은 산화 촉진 중간체와 우선적으로 반응하거나 희생 기질로 작용한다는 가설이 있습니다[ 12 ]. 앞서 언급한 바와 같이 저분자 안정제는 아스코르빈산의 분해를 어느 정도 억제할 수 있지만 아스코르빈산의 신맛을 가리기는 어렵습니다.
항산화의 장기적인 메커니즘과 시판 제품의 높은 안정성 요건을 고려하여 아스코르빈산을 안정화하기 위해 항산화제나 방부제를 첨가하는 것 외에도 아스코르빈산 유도체도 널리 사용됩니다. 예를 들어, C2 위치의 수산기가 포도당 잔기로 치환된 글리코실화된 아스코르브산인 2-OD-글루코피라노실-L-아스코르브산은 우수한 열 안정성과 항산화 특성을 가지고 있습니다 . 안토시아닌 함유 음료에 적용하면 안토시아닌의 분해를 방지하고 높은 수준의 비타민 C 함량을 유지할 수 있습니다 [ 84 ]. 아스코르빈산 유도체도 아스코르빈산의 C 2 위치 에 인산기를 도입하거나 나트륨염과 마그네슘염을 결합하여 형성되는데 , 이는 아스코르빈산보다 안정성이 우수하다[ 85 ]. 친수성 아스코르브산 유도체 외에도 아스코르빈산 6-팔미테이트, 테트라-이소팔미토일 아스코르브산과 같은 친유성 유도체가 있습니다. 그러나 이들 유도체가 아스코르빈산으로 전환되어 생리활성을 발휘하려면 생체 내에서 일부 반응을 거쳐야 하며, 가격이 비싸 대규모 상용제품으로 적용하기에는 한계가 있다.
4.2. 생체 거대분자 기반 담체 구축
4.2.1. 화학적 상호작용
아스코르브산에 대한 생체거대분자 기반 담체를 구축하기 위해 여러 기술이 널리 사용되었습니다.1 번 테이블), 불리한 환경 요인을 보호하고 제품의 맛을 향상시키기 위해. 이러한 과정에는 운반체와 아스코르브산 사이의 물리적, 화학적 상호작용이 포함됩니다. 화학적 상호작용은 주로 공유결합과 비공유결합을 의미합니다.
단백질은 일반적으로 안전하다고 인정되며(GRAS) 영양가가 높습니다. 단백질을 기반으로 한 전달 시스템은 생체 적합성, 생분해성 및 조정 가능성으로 인해 식품 분야에서 광범위한 주목을 받아 왔습니다. 아스코르브산은 이온 접촉을 통해 β-락토글로불린(β-LG)에 결합하여 인간 혈청 알부민(HSA) 및 소 혈청 알부민(BSA)보다 더 안정적인 접합체를 형성합니다. β-LG, HSA 및 BSA는 각각 아스코르브산의 약 50~60%, 40~55% 및 35 ~50%를 결합할 수 있으며, 단백질은 시험관 내에서 비타민 C를 전달하는 데 사용될 수 있습니다 . 양이온화 반응을 통해 4차 암모늄염 양이온 그룹이 분리대두단백질(SPI) 사슬에 부착되어 단백질의 용해도가 증가하고 아스코르브산의 캡슐화에 유리 합니다 . 그러나 위와 장의 낮은 적재 용량과 운반체 불안정성은 단백질이 아스코르브산의 이상적인 전달 수단이 되는 것을 제한하는 주요 과제입니다. 아스코르브산은 뛰어난 친수성과 생리적 pH에서 대부분의 단백질과 동일한 전하(등전점, pI < 7)를 갖기 때문에 소수성 상호작용, 정전기적 상호작용, 수소 결합, 반데르발스 힘과 같은 상호작용은 일반적으로 약하거나 없습니다. 이로 인해 캡슐화 효율이 낮아지고 수용액의 단백질 나노입자에서 아스코르브산이 빠르게 방출됩니다.
키토산은 우수한 킬레이트화 및 가교 특성을 지닌 양이온성 다당류로 식품 분야에서 전달 수단으로 널리 사용됩니다. 키토산 나노입자의 형성에는 트리폴리포스페이트(TPP)와 같은 다중음이온과의 가교가 필요합니다. 고분자 골격에 있는 키토산의 아미노 그룹은 아스코르브산과 상호 작용하여 강력한 수소 결합을 형성할 수 있으며, 이는 다당류에 아스코르브산을 포획하고 유지합니다 [ 10 , 88 ]. 형성된 키토산-아스코르브산 복합체는 높은 일중항 산소 제거 능력을 가지며, 아스코르브산의 높은 항산화 능력을 유지합니다. 입자의 나노 크기와 양전하는 점막 흡착에 매우 중요하며, 이는 장 세포에 의해 로드된 아스코르브산의 높은 흡수율을 달성하는 데 도움이 됩니다. 키토산-아스코르브산 복합체 나노입자는 송어의 소화관에서 아스코르브산의 체류 시간을 증가시킵니다. 단백질 나노입자와 비교하여, 키토산 나노입자는 정전기적 상호작용을 통해 아스코르브산과의 상호작용을 강화하지만, 캡슐화 효율은 여전히 상대적으로 낮습니다[ 11 ]. 이는 키토산의 분자량 및 농도, 아스코르브산 첨가 및 캡슐화 측정 방법과 관련이 있습니다. 아스코르브산의 캡슐화 효율에 대한 키토산 분자량의 영향에 대해 두 가지 견해가 있습니다. 하나는 고분자량 키토산이 더 많은 아스코르브산 분자와 결합할 수 있는 표면 전하를 더 많이 갖고 있어 긴 골격이 더 많은 아스코르브산을 포획할 수 있다는 것입니다. 키토산의 분자량이 65 kDa에서 110 kDa로 증가함에 따라 아스코르빈산 함량도 각각 30%에서 70%로 증가했습니다. 키토산 분자량이 더 증가하면 입자 크기는 증가하지만 전체 표면적은 감소하여 아스코르브산의 캡슐화 효율이 감소합니다[ 16 ]. 저분자량 키토산의 짧은 조각은 유리 아미노 그룹을 양성자화하기가 더 쉬우므로 정전기적 상호작용을 통해 아스코르브산과 복합체를 형성합니다. 55-kDa 키토산 복합체 입자의 평균 직경은 70.6 nm이고, 아스코르브산의 로딩 효율은 약 66%입니다[ 89 ].
4.2.2. 물리적 장벽
식품 응용 분야에서 아스코르브산의 안정성을 유지하기 위해 아스코르빈산은 물리적 캡슐화 및 흡착을 통해 생체거대분자 기반 전달 수단에 적재될 수 있습니다. 단백질 및 키토산으로 킬레이트화된 아스코르브산 나노입자와 비교하여, 단백질 및 다당류 기반 마이크로캡슐, 고체 지질 및 액체 상태 다중 에멀젼과 같은 물리적 장벽의 구성은 코어에 아스코르브산의 로딩 용량이 더 우수하여 안정성이 향상됩니다.
외부 유해 요인으로부터 아스코르빈산을 격리하기 위해 폴리머 코팅으로 둘러싸인 코어에 아스코르빈산을 캡슐화하는 과정이 마이크로캡슐화입니다. 현재 마이크로캡슐의 제조 방법에는 주로 분무 냉각, 분무 건조 및 복합 코아세르베이션이 포함됩니다. 그 중 분무건조는 저비용, 연속성 및 쉬운 산업 규모 생산으로 인해 가장 일반적인 기술 중 하나입니다[ 90 ]. 벽 재료의 선택에는 아라비아 검, 말토덱스트린, 펙틴, 자일로글루칸, 알긴산 나트륨과 같은 다양한 단백질과 다당류가 포함됩니다. 아라비아검과 알긴산나트륨은 식품 첨가물로 자주 사용되는 저가형 GRAS 카테고리 다당류입니다. 분무 건조 방식으로 제조된 알긴산나트륨/아라비아검 마이크로캡슐은 아스코르브산 함유량이 90% 이상에 달하는 우수한 함유량을 가지고 있습니다. 한편, 아스코르브산의 열안정성 온도는 제품 제조에 필요한 온도보다 높은 188℃로 증가된다[ 91 ]. Hymenaea courbaril var. 에서 추출한 자일로글루칸. 쿠바릴 씨앗은 아라비아 검을 함유한 수용성 다당류로 식품 산업에서 증점제, 안정제, 결정화 억제제로 사용됩니다. 분무 건조된 마이크로캡슐은 아스코르브산의 약 96%를 캡슐화할 수 있습니다. 이 시스템은 강력한 항산화 활성을 나타내며, 제품 예열 과정에서 아스코르빈산 분해산물인 푸란의 생성을 억제합니다. 실온에서 60일 동안 보관한 후에도 시스템 내 아스코르빈산 보유율은 여전히 약 90%입니다[ 92 ]. 그러나 고농도 폴리머의 높은 점도로 인해 분무 건조에 의한 과립화가 제한됩니다. 어느 정도 부하 용량은 벽 대 코어 비율과 관련이 있으며 벽 재료 코팅이 증가함에 따라 증가합니다[ 15 ]. 복합 코아세르베이션은 초기 용액에서 최소 두 개의 하이드로콜로이드가 상 분리된 후 코아세르베이트 상이 현탁되거나 유화된 생리 활성 화합물 주위에 침착되는 것입니다. 하이드로콜로이드 중 하나는 콜로이드 상태입니다. 소수성 생리활성 화합물과 달리 친수성 아스코르브산은 제조 전에 유화가 필요합니다[ 93 ]. 분무 건조와 비교하여 이 방법은 열처리 공정을 포함하지 않으며 열적으로 불안정한 아스코르브산을 캡슐화하는 데 더 적합합니다[ 94 ]. 젤라틴과 펙틴을 벽 재료로 사용하여 제조된 마이크로캡슐은 마이크로캡슐의 용해도는 상대적으로 낮지만 아스코르브산의 열 안정성을 향상시킵니다[ 15 ]. 젤라틴과 아카시아를 벽 재료로 사용하는 아스코르브산의 캡슐화 효율은 약 97%입니다[ 93 ].
고체 지질 마이크로캡슐 및 유제와 같은 지질 기반 시스템은 고압 균질화, 미세 유체 및 용매 증발을 통해 얻을 수 있습니다. 폴리글리세릴 모노스테아레이트(PGMS)로 제조된 고체 지질 마이크로캡슐은 최대 약 94%의 아스코르브산 캡슐화 능력을 갖습니다. 이 시스템을 첨가하면 우유를 강화하여 우유 단백질과 아스코르브산 사이의 메일라드 반응을 크게 억제할 수 있습니다. 관능 분석 결과, 대조 시료와 아스코르빈산으로 캡슐화한 강화 시료는 5일간 보관한 후 대부분의 측면에서 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났습니다[ 95 ]. 보고된 바와 같이, 팜 지방은 미세유체 기술을 사용하여 아스코르브산을 캡슐화하고 보호하기 위해 고체 지질 마이크로캡슐을 제조하기 위한 벽 재료로 사용되었습니다. 내부상에는 염이나 키토산을 첨가하여 아스코르빈산의 캡슐화 효율을 더욱 향상시켰습니다. 두 가지 다른 메커니즘에는 기공 막힘과 아스코르브산 킬레이트화가 포함됩니다[ 6 ]. 이 시스템은 단백질 및/또는 다당류 고체 마이크로캡슐보다 물리적 분리 성능이 더 좋습니다. 그러나 작업 과정에는 리포솜의 열 용융 및 얼음 욕조 냉각이 포함됩니다. 이 방법은 실험실 규모로 제한되어 산업화하기 어렵습니다. 반면, 오일 함유 시스템에서 아스코르브산의 저장 안정성은 지질 산화 및 에멀젼의 열역학적 불안정성에 의해 영향을 받을 수 있으며, 이는 담체 안정성 단백질 및 다당류 마이크로캡슐 시스템보다 낮습니다[ 96 , 97 ].
물리적 장벽을 기반으로 한 마이크로캡슐 시스템은 복잡한 나노입자보다 아스코르브산의 로딩 용량이 더 우수합니다.1 번 테이블). 전달 매체의 특성 외에도 캡슐화 효율의 다양한 측정 방법과도 관련이 있을 수 있습니다. 마이크로 규모의 전달 시스템의 경우 아스코르브산의 캡슐화 효율 측정 조건은 단백질 및/또는 다당류 나노입자의 측정 조건보다 온화합니다. 판정방법은 정치여과, 초음파여과, 여과지여과에 의한 분리를 포함한다[ 82 , 83 , 84 , 85 , 86 ]. 나노입자 시스템에서 사용되는 초고립 방법[ 79 , 80 ]과 비교하여 이러한 방법은 측정 과정에서 아스코르브산의 방출 및 확산을 감소시킵니다.
4.2.3. 아스코르브산의 제어 방출
식품 응용 분야에서 아스코르빈산의 과제는 안정성을 유지하는 것뿐만 아니라 활성 부위로의 전달 효율성을 향상시키는 것입니다. 흡수가 주로 소장에서 일어나기 때문에 생체 활성 화합물의 체내 방출은 위가 아닌 장에서 일어날 것으로 예상됩니다. 석류 주스에 들어 있는 아스코르빈산은 위 소화 중에 약 29% 분해되어 아스코르빈산의 생체 이용률을 심각하게 감소시키는 것으로 나타났습니다. 또한 특수 공정을 통해 운반되는 화합물은 일반적으로 위장관의 특정 부분에서만 흡수됩니다. 리보플라빈의 흡수는 아스코르브산과 마찬가지로 소장의 상부 영역에서 시작됩니다[ 101 ]. 그러므로 위와 장 통과율의 변화는 경구 투여되는 생리활성 화합물의 흡수 효율에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한, 경구용 아스코르브산의 생체 이용률은 다음과 같은 주요 단계와 관련이 있습니다: (1) 위장관에서 아스코르빈산의 방출 및 위장액 내 아스코르빈산의 용해도. (2) 장 상피 세포는 아스코르브산을 흡수하고 생화학적 변형을 겪습니다. 연구에 따르면 아스코르브산을 한 번 고용량 투여하면 혈장이 일시적으로 증가하여 위장관에 빠르게 흡수된 다음 소변으로 빠르게 배설되는 것으로 나타났습니다[ 102 ]. 혈장 내 아스코르브산 수준을 일정하게 유지하려면 장에서 천천히 방출될 수 있는 아스코르브산 형태가 필요합니다.
캡슐화된 아스코르빈산의 방출 과정은 다음과 같습니다: 담체에 의한 용매 흡수, 벽 코팅의 용해 및 내부 코어의 확산. 담체 내 생리활성 화합물의 방출은 벽 재료의 선택, 벽/코어의 비율, 담체의 크기, 생리활성 화합물의 용해도 및 방출 조건과 같은 많은 요인에 따라 달라집니다. [ 15 , 97 ] . 아스코르빈산은 아스코르베이트 구미에서 동역학을 방출하며, 이는 시험관 내 시뮬레이션 소화 모델을 사용하여 조사되었습니다. 그 결과, 아스코르빈산 캔디의 분해 시간은 약 22분이었고, 그 후 기능성 성분인 아스코르빈산이 점차 방출되어 2시간 이내에 93.6%에 도달했습니다. 특히, 위액의 성분은 아스코르브산 방출에 영향을 미칠 수 있으며, 5% 전분을 함유한 위액은 구미에서 생리활성 아스코르빈산의 방출을 늦추지만, 다른 식이 성분은 아스코르브산 방출에 큰 영향을 미치지 않습니다 . . 이는 위에서 전분에 아스코르브산이 캡슐화되는 것과 관련이 있을 수 있습니다. 위에서 언급한 다당류 및 지질 기반 전달체와 비교하여 단백질 담체는 위에서 안정성이 낮습니다. 위 환경의 낮은 pH와 펩신의 존재는 단백질 운반체의 변성과 분해를 유발하여 소장에 도달하기 전에 위에서 로드된 생리활성 화합물이 누출되도록 합니다[ 104 ]. 젤라틴/펙틴 마이크로캡슐은 아스코르브산의 높은 로딩 용량을 보여줍니다. 그러나 위 환경에서 젤라틴 코팅이 용해되기 때문에 위 환경에서 아스코르빈산의 방출은 장에서보다 더 빠릅니다[ 15 ]. 따라서, 위에서 비교적 안정하고, 장 내에서 아스코르브산의 지속적인 방출을 제공할 수 있는 담체의 설계가 필요하다.
입자의 작은 크기와 양전하는 장 세포의 높은 흡수율에 기여합니다. 키토산 나노입자의 로딩은 무지개 송어의 장에서 아스코르브산의 체류 시간을 효과적으로 연장시킵니다[ 16 ]. 저분자량 키토산을 기반으로 한 나노입자는 아스코르브산의 전달 속도가 더 높습니다. 위 환경과 장 환경에서 나노입자로부터 방출되는 아스코르브산의 메커니즘은 각각 확산과 침식입니다. 장의 중성 조건에서 키토산과 방출 매체 사이의 이온 교환은 나노입자의 침식을 초래합니다. 아스코르빈산의 방출률은 위에서 30%에서 장에서 75% 이상으로 증가했습니다[ 16 ]. 보고된 바와 같이, 담체로서 수용성 유도체인 N,N,N-트리메틸키토산(TMC)은 구강, 비강, 폐 및 내장과 같은 점막 상피 조직을 통해 친수성 분자를 효율적으로 수송할 수 있습니다[ 88 ]. 따라서 키토산 코팅을 기반으로 한 담체는 아스코르브산의 장내 방출을 달성하는 효과적인 전략이 될 수 있습니다. 음이온성 나노리포솜의 표면에 양전하를 띤 키토산과 음전하를 띤 알긴산나트륨이 연속적으로 침착되는 것을 기반으로 아스코르브산의 리포솜 고분자 전해질 전달 시스템이 제조되었습니다. 임상 결과에 따르면 경구 투여된 리포솜 아스코르빈산의 생체 이용률은 비리포솜 아스코르빈산에 비해 1.77배 더 높았으며 생체 이용률도 더 높았습니다[ 105 ]. 위 환경을 견디는 키토산 외층의 능력은 담체 구조의 안정성을 유지하는 데 유익합니다. 리포솜의 뛰어난 밀봉 특성과 장세포 인지질 이중층의 침투력이 향상되어 방출된 아스코르브산의 생체 이용률이 향상되었습니다.
5. 아스코르빈산의 상업적 응용
위에서 언급한 아스코르브산의 생물학적 활성을 바탕으로 아스코르빈산은 주로 식품 갈변을 억제하는 항산화제 및 인간의 건강 보조 식품으로 사용됩니다. 아스코르빈산은 주로 음식의 감각을 보호하는 항산화제로 사용됩니다. 잘 알려진 바와 같이, 폴리페놀 산화효소는 페놀 기질의 효소적 갈변을 촉매하여 어두운 색의 멜라닌을 생성합니다. 브라우닝은 제품 감각 품질에 영향을 미치고 소비자 수용도를 감소시킵니다. 아스코르빈산이 함유된 자일로글루칸 마이크로캡슐을 틸라피아 생선 버거와 같은 구운 식품에 첨가하면 준비 과정에서 발생하는 갈변을 크게 억제하고 제품의 감각적 품질을 유지할 수 있습니다[ 93 ]. 아스코르빈산을 함유한 키토산/트리폴리인산 나노 응집체는 티로시나제에 의해 유발된 버섯 조각 갈변의 억제를 강화했습니다[ 106 ]. 운송 중 급성 열 스트레스는 무지개송어의 품질을 악화시키는 것으로 알려져 있으며, 필레의 조직학적, 물리화학적, 미생물학적 품질에 부정적인 영향을 미칩니다. 아스코르브산을 첨가한 처리는 급성 열 스트레스로 인한 손상을 부분적으로 완화했습니다. 이는 조직 구조를 유지하고, 단백질 산화를 지연시키며, 생선 필레의 유통기한을 약 2일로 연장할 수 있습니다[ 107 ]. 또한, 영양 보충제로서 아스코르브산은 많은 생물학적 과정에서 보조 인자로서 중요한 역할을 합니다. 불행히도, 물고기에는 L-글루코노락톤 산화효소가 부족하고 스스로 아스코르브산을 생합성할 수 없습니다. 이는 뼈 기질과 결합 조직의 성장에 도움이 되지 않습니다. 아스코르브산이 부족하면 물고기의 상처 치유 능력이 감소하고 뼈 기형이 발생할 수 있습니다. [ 108 ] 현재 양식업에서는 아스코르빈산을 어류 사료에 널리 첨가하고 있습니다. 아스코르브산의 건강 기능을 바탕으로 영양 강화 제품에도 필수적입니다. 단백질 보충의 중요한 공급원인 유제품은 전 세계적으로 인기 있는 음료입니다. 현재 우유와 두유에는 소장의 철분 흡수를 개선하기 위해 아스코르브산염과 아스코르브산 이성질체를 포함한 아스코르빈산이 강화되어 있습니다 [ 109 , 110 ].
식품 강화는 미량영양소 영양실조를 개선할 수 있습니다. 건강한 삶을 위해 필요한 영양소와 구체적인 농도, 비율에 따라 맞춤 제작된 식품을 디자이너 푸드, 즉 건강식품이라고도 하며 소비자들이 찾고 인식하고 있다는 점은 주목할 만합니다. 이러한 제품에는 다양한 생리활성 화합물이 포함되어 있는 경우가 많습니다. 저지방 치킨패티에 칼슘과 비타민E, C 등 항산화제를 첨가하면 고품질의 동물성 단백질, 지방, 종합비타민, 미네랄이 함유된 고품질 제품을 만들 수 있습니다. 아스코르빈산은 영양 첨가제 역할을 할 뿐만 아니라 닭고기 패티의 색상과 풍미를 더 좋게 유지하고 고기에서 니트로사민의 형성을 억제했습니다[ 111 ]. 돼지 사료에 아스코르브산 나트륨과 비타민 A를 첨가하면 이유자돈의 성장 성능, 항산화 능력 및 면역 기능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 한편 , 항산화제로서 아스코르브산 나트륨은 비타민 A의 분해를 지연시킬 수 있습니다 . 옥수수 전분 기반 베이킹 프리믹스는 비타민 B, 비타민 C, 소화 가능한 철, 아연, 셀레늄 및 요오드를 첨가하여 개발되었습니다. 구운 빵에 첨가된 아스코르브산은 고온으로 인해 품질이 저하되었으나 빵의 구조를 강화시켜 제품 품질에 유리하였다[ 113 ]. 한편, 부틸화하이드록시톨루엔과 아스코르빈산의 조합은 열가속 보관 중 탈지분유 내 비타민 A의 산화 및 이성질화를 유의하게 억제하는 것으로 밝혀졌다[ 104 ].
현재 아스코르브산 강화 제품 개발에는 두 가지 주요 측면이 있습니다. 한편, 유통기한 동안 제품의 감각적 외관을 유지하기 위해 항산화 활성을 사용하기 위해 천연 아스코르브산을 직접 첨가합니다. 비용은 저렴하지만 최종 제품의 보유 활성이 낮습니다. 또 다른 측면은 아스코르빈산 유도체를 첨가하는 것으로, 이는 제품 섭취 후 충분한 생리활성이 발현될 수 있도록 보장하는 것입니다. 그러나 아스코르브산 유도체의 가격은 높으며 기능적 특성을 발휘하려면 전환이 필요합니다. 최근 식품 분야의 아스코르빈산 및 그 주요 유도체 관련 제품은 다음과 같습니다.표 2. 다양한 전달 기술이 존재하지만 아직은 산업 변혁의 발전 단계에 있어 널리 활용되지 못하고 있다. 위의 납품 전략 분석과 결합하면 벽 재료 비용과 공정의 복잡성으로 인해 제한될 수 있으며 이는 대규모 산업 생산에 적합하지 않습니다. 따라서 연구자들은 산업적 응용을 위해 저렴하고 간단하며 고수율이 높은 아스코르브산 캡슐화 기술을 탐구해야 합니다.
6. 결론
본 리뷰에서는 아스코르빈산의 생리활성과 안정성에 대해 소개합니다. 아스코르브산의 생체 이용률을 향상시키기 위한 많은 전략이 있으며, 아스코르브산의 안정성과 방출 특성에 대한 전달 시스템의 영향이 논의됩니다. 저분자량 항산화제와 방부제를 첨가하는 것 외에도 캡슐화 기술은 식품 분야에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 안정화 메커니즘에는 화학적 킬레이트화와 물리적 장벽이 포함됩니다. 양전하를 띤 키토산은 정전기적 상호작용과 수소결합을 통해 아스코르브산과 상호작용할 수 있기 때문에 가장 우수한 담체물질이다. 복잡한 시스템은 대부분 나노 크기의 입자 형태입니다. 반면, 생체거대분자는 분무건조, 미세유체 기술, 복합 코아세르베이션 등 일련의 기술을 통해 코팅된 마이크로캡슐을 구성할 수 있습니다. 물리적 장벽은 내부 코어 내의 아스코르브산을 제한하여 아스코르브산과 외부 환경 사이의 접촉을 줄입니다. 두 가지 메커니즘에는 고유한 한계가 있습니다. 예를 들어, 화학적으로 복합된 나노입자는 점막 흡수에 유익하지만, 아스코르브산의 캡슐화 효율은 낮고 아스코르브산은 용매에 접근 가능합니다. 마이크로캡슐의 코팅은 외부 환경으로부터 내부 아스코르빈산을 효과적으로 보호할 수 있지만 작업이 더 복잡하고 다양한 장비의 도움이 필요합니다. 또한, 마이크로캡슐의 크기가 크고 수용성이 낮기 때문에 체내 흡수가 어느 정도 제한됩니다. 따라서 아스코르브산의 분해 촉진 요인과 그 특성을 이해하는 것은 전달 시스템의 목표 설계에 도움이 됩니다. 가공 및 저장 중 아스코르브산의 안정성을 향상시키기 위한 효과적인 강화 전략을 설계하기 위해 저비용 방법을 채택하는 것은 여전히 연구자들의 초점이자 과제입니다.
약어
| 농촌진흥청 | 권장 식단 수당 |
| DHA | 데히드로아스코르빈산 |
| 로스 | 활성산소종 |
| O 2 · − | 과산화물 라디칼 |
| 1O 2 | 일중항 산소 |
| H2O2 | 과산화수소 |
| 오· | 반응성 수산기 라디칼 |
| 아 2 | 아스코르브 산 |
| 아 − | 아스코르베이트 |
| A 2 - | 아스코르브산염 |
| TBHQ | tert-부틸 하이드로퀴논 |
| 그라스 | 일반적으로 안전하다고 인정되는 |
| β-LG | β-락토글로불린 |
| 가지다 | 인간 혈청 알부민 |
| BSA | 소 혈청 알부민 |
| SPI | 콩 단백질 분리 |
| TPP | 삼중인산염 |
| PGMS | 폴리글리세릴 모노스테아레이트 |
| TMC | N,N,N-트리메틸키토산 |
저자 기여
XY는 첫 번째 원고 초안을 작성했습니다. KC는 첫 번째 초안에 기여했습니다. HC와 XC가 개정에 기여했습니다. SF와 YS는 원고를 검토했습니다. LL은 원고의 중요한 지적 내용을 비판적으로 검토했습니다. 모든 저자는 출판된 원고 버전을 읽고 이에 동의했습니다.
이해 상충
저자는 Luwei Pharmaceutical Group Co.가 연구 설계에 아무런 역할을 하지 않았다고 선언합니다. 데이터 수집, 분석 또는 해석에서 원고 작성 또는 결과 출판 결정에 있어 이해상충이 발생하지 않습니다.
비타민 C 수송체와 발암에 미치는 영향
암 극복을 위한 전투에서 아스코르빈산의 치료 잠재력 이해
