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ISSN : 1229-1153(Print)
ISSN : 2465-9223(Online)
Journal of Food Hygiene and Safety Vol.37 No.2 pp.114-120
DOI : https://doi.org/10.13103/JFHS.2022.37.2.114

Comparative Study of Dissolution Properties of Immediate-release and Controlled-release Type Vitamin C Tablets

Hyo-Jin Yang1, Na-Hee Ryu1, Joo-Hong Yang1, Sun-Ho Hong2, Yeonkyung Lee3, Yang-Hee Cho3*
1Korea Health Supplements Association Sub. Korea Health Supplements Institute, Korea
2QCLABS LTD., Korea
3Department of Innovation & Science, Amway Korea LTD., Korea
* Correspondence to: Yang-Hee Cho, Ph.D., Department of Innovation & Science, Amway Korea LTD., 517, Youngdongdaero, Gangnam-gu, Seoul, 06164, Republic of Korea Tel: +82-2-3468-6288, Fax: +82-2-3468-6249 E-mail: yhcho@amway.com
March 18, 2022 April 12, 2022 April 13, 2022

Abstract


In this study, a comparative dissolution experiment was conducted between an immediate-release and a controlled-release vitamin C tablet applied with a technology to control the dissolution of vitamin C to maintain the vitamin C level in the human body. In order to confirm the dissolution rate (%) of vitamin C tablets, HPLC determination was conducted based on the dissolution test methods in the ‘Korean Pharmacopoeia (No. 2020-88),’ ‘Guidelines on Specifications of Dissolution Tests for Oral dosage Forms,’ and ‘Standard and Specifications for Health Functional Foods (No. 2020-63)’ from Ministry of Food and Drug Safety (MFDS). In addition, the dissolution pattern between the immediate-release tablet and the controlled-release tablet was comparatively analyzed. The analysis result confirmed that the immediate-release vitamin C tablet was 100% dissolved after 45 minutes, while the controlled- release vitamin C tablet was 100% dissolved after 480 minutes (8 hours). Furthermore, the dissolution rate (%) at 60 minutes was slower than that of the immediate-release vitamin C tablet. Based on these results, this study confirmed that the dissolution rate (%) test and development of controlled-release tablets containing vitamin C as the main component a re possible.



속방형 및 용출조절형 비타민 C 정제의 용출 특성 비교 분석

양 효진1, 류 나희1, 양 주홍1, 홍 선호2, 이 연경3, 조 양희3*
1(사)한국건강기능식품협회 부설 한국기능식품연구원
2㈜큐씨랩스
3한국암웨이㈜

초록


    비타민 C는 물리화학적 특성상 빛과 열에 의해 쉽게 산화되고 알칼리성 물질, 산화 효소 등에 의해 그 산화 가 가속화되는 수용성 비타민으로서 과일, 야채에 존재하 며 인체내 많은 생물학적 반응에 관여한다1). 주요 역할 로는 항산화제로서 체내에 축적된 활성산소(노화촉진, 암 과 심장질환, 관절염 유발)로 인해 발생 할 수 있는 세 포 손상을 억제한다2-5). 또한 괴혈병의 예방과 치료에 사 용되며 임신, 수유기, 체력저하, 육체피로 등에 효과가 있 는 것으로 알려져있다6,7). 비타민 C는 체내에서 합성되지 않기 때문에 식품을 통해 섭취해야 하는 필수 비타민으 로, 비타민 C을 부족하게 섭취하는 것은 고혈압, 뇌졸증, 동맥경화 질환과 연관이 있다8-10). 미국 United States RDA (recommended dietary allowances)로서 비타민 C의 1일 섭취량은 소아는 13-45 mg, 성인여성은 75 mg, 성인 남 성은 90 mg, 임산부 또는 수유부와 고령은 120 mg이고 흡연자의 경우에는 권장량이 35 mg 더 높아진다11). 한국 인 영양소 섭취기준에서는 성인 비타민 C의 권장 섭취 량을 100 mg으로 정하고 있으며, 임산부는 110 mg, 수 유부는 140 mg으로 하고 있다12). 비타민 C는 수용성이 기 때문에 다량 섭취해도 신체에 누적되지 않고 초과된 양은 소변을 통해 체외로 배출되지만 매우 높은 용량의 비타민 C 섭취는 설사나 속쓰림, 요로결석 등의 과잉증 을 유발 할 수 있기 때문에, 비타민 C의 유효성을 위해 서는 과량 섭취보다는 일정시간동안 혈중 농도를 유지하 는 것이 중요하다13). 비타민 C를 하루에 약 100 mg 섭 취할 경우 대략 70-90%가 흡수되지만 1,000 mg 이상을 섭취할 경우 흡수율이 오히려 50%이하로 감소한다는 보 고에서도 이와 같은 사실을 확인할 수 있다14).

    속방형 비타민 제품의 경우, 섭취시 혈중 농도가 빠르 게 상승하나 하강 속도 또한 매우 빠르다. 동시에 많은 양이 유입되는 경우 흡수가 이루어지는 데 한계가 있어 체내 포화 농도를 유지할 수 없기 때문이다. 따라서 속 방형 비타민 제품을 섭취하여 체내 포화 농도를 유지하 기 위해서는 제품을 자주 섭취하는 것이 중요하다. 하지 만 비타민 제품을 섭취하는 소비자의 행동 패턴을 관찰 해보면, 건강기능식품을 섭취하지 않는 이유로 20% 이 상의 응답자가 ‘꾸준하게 챙겨먹기가 쉽지 않다’를 꼽을 정도로, 소비자들은 제품을 꾸준하게, 자주 섭취하는 것 에 대해서 부담을 느끼고 있다15).

    용출조절형 비타민 제품은 속방형 제품의 이러한 문제 들을 해결하기 위해 고안되었다. 즉, 비타민 성분이 서서 히 용출되도록 하여 혈중 포화 농도, 흡수를 조절하고, 이를 통해 제품의 섭취 빈도를 줄여 소비자들의 섭취 편 의성을 증진시키는 기술이 용출조절형 기술이라 할 수 있다.

    용출시험은 제형으로부터 물질방출 및 생리적 조건에서 물질의 용출 또는 가용화를 조사하는 시험으로 경구투여 된 제제가 생체내에서 어떻게 작용할 것인가를 예측가능 하게 한다16). 본 연구 결과는 일반적인 속방형 비타민 C 제품과 비타민 C 의 용출조절형 제품의 용출 패턴 비교분 석을 통하여 이상적인 체내이용을 위해 용출을 조절하는 제품 개발을 위한 기초자료로 활용되고, 국내 건강기능식 품의 품질 경쟁력을 높이는데 기여할 것으로 사료된다.

    Materials and methods

    시약

    L-Ascorbic acid 표준품은 Sigma-aldrich (St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다. 시험용액 제조시 사용되는 metaphosphoric acid와 이동상 제조시 사용되는 인산이수 소칼륨은 Junsei Chemical (Tokyo, Japan)에서 구입하였 고, acetonitrile은 Burdick&Jackson (Muskegon, MI, USA)에서 구입하였다.

    용출조절 제품 제조

    본 실험에 사용한 속방형 비타민 C 제품(Acerola C)과 용출조절형 비타민 C 제품(Bio C plus)은 모두 Access Business Group LLC (Ada, MI, USA)에서 제공되었다. 속방형 비타민 C는 1정 당 비타민 C 200 mg을 함유한 제품으로 1회에 1정씩, 1일 3회로 총 600 mg을 섭취하도 록 하고 있으며, 비타민 C, 아세로라농축물, 굴껍질분말, 건조자몽, 건조만다린오렌지, 건조레몬, 스테아린산, 결 정셀룰로스, 히드록시프로필메틸셀룰로스, 말토덱스트 린 등을 원료로 하여 제조되었다. 또한, 용출조절형 비 타민 C는 1정 당 비타민 C 500 mg을 제공하는 제품 으로 1일 1회 1정 섭취하도록 고안되었으며, 비타민 C, 아세로라농축물, 건조자몽, 건조만다린오렌지, 건조 레몬, 결정셀룰로스, 히드록시프로필메틸셀룰로스, 말 토덱스트린 등을 원료로 하고 있는 제품이다. 두 제품 모두 코팅제로서 카나우바 왁스를 사용되었다.

    속방형 비타민 C정과 용출조절형 비타민 C정의 정제 정도에 대한 물리적 품질 특성을 평가하기 위해 경도측 정기(Erweka MultiCheck 6 tablet tester, Erweka GmbH, Heusenstamm, Germany)를 사용하여 무게, 두께, 지름 및 경도를 측정하였다13). 검체는 속방형 정제와 용출조절형 정제 모두 제조번호가 다른 3 batch 제품에 대해 각각 10정 이상씩 채취하여 분석하였으며, 측정결과는 평균값 ±표준편차로 표시하였다.

    용출시험

    비타민 C 용출실험은 대한약전 용출시험 제 2법 패들 법으로 시행하였으며 12구 용출기(Erweka DT 1612, Erweka GmbH, Heusenstamm, Germany)를 사용하였다17). 용출액은 대한약전에서 명시된 정제수를 사용하였고, 용출 액의 양은 900 mL, 용출액의 온도는 37±0.5°C, 패들의 회전속도는 50 rpm으로 설정하였다. 검체는 속방형 정제 와 용출조절형 정제 모두 제조번호가 다른 3 batch 제품 을 각 12정씩 용출하였으며 속방형 정제는 30분, 45분, 60분, 90분에 채취하였고 용출조절형 정제는 60분(1시간 ), 120분(2시간), 240분(4시간), 360분(6시간), 480분(8시 간)에 검액을 13 mL씩 채취하여 원심분리(3,000 rpm, 10 분)하였다.

    비타민 C 정량시험

    비타민 C 의 함량은건강기능식품 기준 및 규격 (제 2020-63호)의 비타민 C 분석법 제 3법을 근거하여 HPLC (Agilent 1260 Infinity Series, Agilent Technologies Co., Ltd., Santa Clara, CA, USA)를 사용하여 분석하였다18). L-Ascorbic acid 표준품을 5% metaphosphoric acid에 녹 여 제조 한 후 단계별로 희석하여 표준용액으로 하였다. 제품 및 용출시험에서 얻은 용출 채취액은 5% metaphosphoric acid과 1:1로 혼합 하여 균질화한 후 0.45 μm PTFE Syringe filter로 여과하여 시험용액으로 하 였다. HPLC 분석은 검출기로 자외부흡광광도검출기(UVD, Ultraviolet Detector)인 Diode Array Detector (DAD)를 사 용하여 254 nm 파장에서의 흡광도를 분석하였으며, 컬럼 은 Capcell pak MG II (5 mm, 4.6 mm × 250 mm; Osaka soda Co., Tokyo, Japan)을 사용하였고, 컬럼온도는 35°C 로 유지하였다. 이동상은 0.05M 인산이수소칼륨과 acetonitrile을 97:3 으로 혼합하여 사용하였고, 유속은 0.55 mL/min로 분석하였다. 상기의 조건에서 표준용액과 시험용액 각 10 μL를 HPLC 기기에 주입하여 얻은 피크 면적을 다음 식 (1)과 (2)에 따라 계산하여 용출률을 얻었다.

    비타민 C의 최종 용출률 (%) = 보정전 용출률 + 각 시점에서의 용출률

    용출률 ( % ) = { ( 시험용액의 피크면적-y절편 ) / 기울기 } × ×시험용액 최종부피(mL) × 100 × 희석배수 1 정당 비타민 C 함량 × 1000 ( μg/mg )
    (1)

    보정 용출률 ( % ) = 보정전 용출률(%) × 샘플채취량(mL) 각 시점의 시험용액 부피(mL)
    (2)

    통계 처리

    각 실험의 통계처리는 SAS 9.4 통계 프로그램(SAS Institute, Inc., Cary, NC, USA)을 사용하여 분산분석 (ANOVA)을 실시하였고, 각 데이터 평균값의 유의성 검 정은 Duncan의 다중범위검정법 (Duncan’s multiple range test)을 사용하였다(p<0.05).

    Results and discussion

    물리적 특성 및 비타민 C 함량

    속방형 정제와 용출조절형 정제의 품질특성을 평가하 기 위해, 무게, 두께, 지름 및 경도를 측정하였다. 속방형 정제의 질량은 615.3±6.8 mg, 두께는 5.1±0.04 mm, 지름 11.4±0.1 mm 및 경도는 16.0±1.7 kp 이었으며, 용출조절 형 정제의 질량은 1,002.4±9.5 mg, 두께는 7.5±0.3 mm, 지름 18.9±3.9 mm 및 경도는 27.9±5.5 kp 이었다 (Table 1). 또한, 속방형 정제와 용출조절형 정제의 함량분석결과 는 Table 2와 같다. 건강기능식품 기준 및 규격에서의 비 타민 C 규격은 표시량의 80-150%로 제조번호가 다른 3 batch 제품을 각 3반복 분석한 결과, 속방형 정제 함량은 평균 214.67±3.86 mg/tablet, 용출조절형 정제 함량은 평균 589.15±5.48 mg/tablet으로 표시량 대비 각각 107.34% 및 117.83%로 두 제품의 함량 모두 기준규격에 적합한 것으 로 확인하었다.

    용출시험 결과

    HPLC를 이용하여 비타민 C 의 함량을 분석한 결과 특 이성, 직선성 항목에서 양호한 결과를 나타내었다. 특이 성의 경우 비타민 C 표준용액 (L-Ascorbic acid)과 시험 용액 모두 주성분의 피크에서 간섭인자가 없음을 확인하 였다(Fig. 1). 직선성은 표준용액의 3.89-67.6 μg/mL 농도 범위에서 5개 농도를 3회 분석 결과 모두 상관계수(r2) 1.0000으로 직선성이 우수하였다.

    속방형 비타민C 정제의 경우, 3 batch (각 12정)에서 비타민 C 용출률을 분석한 결과는 Table 3과 같다. 용출 개시 30분 후 평균 용출률은 82.01 ± 10.78%, 45분 102.15±8.14%, 60분 107.92±2.73%, 90분 109.03±1.00% 으로 용출률이 증가하였으며, 45분 정도에서 90% 이상 의 용출률을 보이기 시작했고 60분 이후에서 100% 이상 의 용출률을 보였다. 30분에서 batch별 표준편차의 값이 컸으며, 90분으로 갈수록 표준편차의 값이 줄어듬을 확 인 할 수 있었다. 이는 45분 시점에서 평균적으로 90% 이상이 용출됨으로서 표준편차의 편차가 줄어드는 것으 로 사료된다.

    또한, 용출조절형 비타민C 정제의 경우, 3 batch (각 12 정)에서 비타민 C 용출률을 분석한 결과는 Table 4와 같 다. 용출 개시 60분(1시간) 후 평균 용출률은 28.1 8± 0.86%, 120분(2시간) 44.96 ± 0.59%, 240분(4시간) 68.02 ± 1.08%, 360분(6시간) 86.57 ± 0.82%, 480분(8시간) 101.22 ± 1.33%로 용출률이 서서히 증가하였으며, 8시간 이후에서 100% 이상의 용출률을 보였다. Batch별 표준 편차의 값이 크지 않음을 확인 할 수 있었으며, 1시간 ~ 8시간 까지 서서히 용출되고 있음을 확인할 수 있었다.

    속방형과 용출조절형의 용출률 비교

    속방형 정제와 용출조절형 정제 3 batch 당 12정을 용 출하여 L-Ascorbic acid을 분석한 결과 속방형의 경우 3 batch 평균 용출률은 30분에서 82.01% 45분 102.15%, 60 분 107.92%, 90분 109.03%를 나타내어 45분 이후 모두 용출이 됨을 확인할 수 있었다. 반면 용출조절형 정제의 경우 3 batch 평균 용출률은 1시간에서 28.18%, 2시간 44.96%, 4시간 68.02%, 6시간 86.57%, 8시간 101.22%로 용출률이 서서히 증가하였으며, 8시간 이후에서 100% 이 상의 용출됨을 확인 할 수 있었다(Fig. 2, 3). 상기 용출 률 결과와 같이 속방형 정제에 비해 용출조절형 정제는 8시간 이상의 지속효과를 나타냈으며, 따라서 용출조절 형 정제는 1일 3회 섭취를 해야하는 속방형 정제에 비해 1일 1회 복용이 적용될 수 있음을 확인하였다.

    아스코르브산으로 알려진 비타민 C는 중요한 항산화제 이자 건강에 관련해서도 많은 활성을 가지는 식품 성분 이나 빛이나 열 등의 환경 조건에 매우 민감하고 어느 한계량 이상으로 섭취하는 경우 흡수율이 오히려 낮아지 는 등의 제한점으로 인해 식품, 화장품 및 의약품에 적 용하기 쉽지 않다. 이러한 제한점을 극복하고 비타민 C 가 가지고 있는 활성을 충분히 활용하기 위한 대안으로 다양한 용출조절 기술이 제시된다. 본 연구에 사용된 기 술과 같이 히드록시프로필메틸셀룰로스의 물을 흡수하여 겔을 형성하는 특징을 이용하여 용출 속도를 조절하는 기술13) 뿐만 아니라, 트리폴리인산 가교 키토산 미소구체 를 이용하여 캡슐화함을 통해 비타민 C가 지속적으로 용 출되도록 하는 기술19,20), 마이크로/나노캐리어로의 캡슐화 등의 다양한 용출조절 기술이 등장하고 있다21). 또한, 용출 조절형 비타민 C에 대한 연구로서, 제형 혹은 배합을 이 루는 다른 활성 물질, 원료로부터의 영향에 대하여 조사 가 이루어진 바 있다22). 항산화제 등을 사용한 용출조절 형 비타민 C 정제 특성을 평가한 결과, 다른 활성물질 및 제형 인자와 함께 제조하였을 때에도 일정한 용출률 을 유지함이 확인되었다. 이는 용출 조절과 관련된 핵심 기술이 유지되는 한 용출률이 달라지지 않는다는 것을 의미하며, 나아가 원료 및 성분들을 달리하여 다양한 용 출조절형 비타민 C 제품을 설계할 수 있는 가능성을 시 사한다.

    본 연구를 통해 비타민 C를 소재로 한 정제 제품의 용 출 제어를 개선할 수 있는 것이 확인되었다. 용출 정도 를 제어한 비타민 C 정제는 체내에서 서서히 내부 성분 을 용출시키기 때문에 위의 pH가 급격하게 오르지 않아 속쓰림이 덜하고, 천천히 흡수되기 때문에 소변으로 빠 져나가는 것이 아니라 체내에서 충분히 흡수될 수 있다. 즉, 흡수에 대한 효율이 증가된다. 이러한 흡수 효율 변 화는 적은 양을 자주 섭취해야 했던 속방형의 문제점을 개선하여 소비자의 섭취 편의성, 섭취 준수성에 직접적 으로 영향을 미칠 수 있고, 더 나아가 새로운 기술 개발, 소비자 만족도 증가 등을 통해 건강기능식품 시장 성장 에 더욱 크게 기여할 것으로 사료된다.

    국문요약

    본 연구에서는 체내에서 비타민 C의 지속성을 나타내 기 위해 성분의 용출을 조절하는 기술이 적용된 용출조 절형 비타민 C 제품과 일반적인 속방형 비타민 C 제품 의 비교용출 실험을 진행하여, 일반적인 속방형 제품과 용출조절형 제품 간의 용출 양태를 비교분석 하였다. 비 타민 C 정제들의 용출률을 확인하기 위해 ‘대한약전(제 2020-88호)’, ‘경구용의약품의 용출규격 설정 가이드라인’ 의 용출시험법, ‘건강기능식품의 기준 및 규격 고시(제 2020-63호)’에 근거한 HPLC 함량시험을 수행하여 시간 별 용출률을 분석하였다.분석 결과 속방형 비타민 C 제 품은 45분 이후 100% 용출이 이루어진 반면 용출조절형 비타민 C 제품은 480분(8시간) 이후에 100% 용출이 나 타났으며, 용출조절형 비타민 C 제품의 60분에서의 용출 률이 속방형 비타민 C 제품에 비해 더 느리게 나타나는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 비타민 C를 주성분으로 한 용출조절형 정제의 개발 및 용출분석이 가능함을 확인하였다.

    Acknowledgement

    This study was supported by Amway Korea, Ltd. (Seoul Korea).

    Figure

    JFHS-37-2-114_F1.gif

    HPLC-DAD chromatograms and UV spectrum of (A) L-ascorbic acid standard and (B) vitamin C tablet sample

    JFHS-37-2-114_F2.gif

    Changes in dissolution rate (%) by time of immediaterelease and controlled-release type vitamin C tablets

    JFHS-37-2-114_F3.gif

    Photos of (A) immediate-release and (B) controlled-release type vitamin C tablets according to dissolution time

    Table

    Physical poperties of immediate-release and controlled-release type vitamin C tablets

    Vitamin C contents of immediate-release and controlledrelease type vitamin C tablets (mg/tablet)

    Dissolution rate of immediate-release type vitamin C tablets (%)

    Dissolution rate of controlled-release type vitamin C tablets (%)

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