본 연구에서는 GE의 식품 적용성을 증진시키기 위하여 NRG의 용해도를 증진시킴과 동시에 NG 방출을 억제하여 쓴맛을 마스킹(masking)할 수 있는 천연 소재 기반 CS-CD 나노 캡슐 복합체를 제조하였다. 또한, 용해도 개선과 쓴맛 마스킹 특성을 복합적으로 향상시키기 위해 CS-CD 나노 캡슐 복합체의 제조 조건을 변경하여 CS, CS-CD, CD-CS, CS-CD-S, CD-CS-S를 제조하고 이들 간의 특성을 비교 분석하였다. NRG 및 GE 모두 CS 나노 캡슐보다 CS-CD 또는 CD-CS 나노 캡슐 복합체에 포집하였을 때 입자 크기와 PDI가 유의적으로 증가하였으며 특히 CS-CD 캡슐화를 통해 입자 크기 및 PDI가 높게 증가함을 확인하였다. 추가적으로 초음파 처리를 통해 CS-CD 및 CD-CS의 입자 크기 및 PDI가 유의적으로 감소하여 제조 조건이 NRG 및 GE 포집 나노 캡슐 복합체의 입자 특성에 미치는 영향이 큼을 확인하였다. NRG의 용해도 분석 결과, CS 나노 캡슐만 사용하였을 때 보다 CS-CD와 CD-CS로 캡슐화함에 따라 용해도가 증진되는 것을 확인하여 CS와 CD를 복합적으로 처리하는 것이 난용성 물질의 용해도 증진에 효과적임을 확인하였다. 더 나아가 초음파 처리를 진행한 CS-CD-S 및 CD-CS-S 제형이 NRG의 용해도 증진 효능이 가장 높음을 확인하였으며 입자 크기 감소에 따른 효과로 사료된다. CS-CD 나노 캡슐 복합체의 GE 쓴맛 개선 가능성을 분석하기 위해 구강 pH 조건에서의 NG 방출 특성을 분석한 결과, CD-CS 제조 조건이 NG의 방출을 억제하는데 효과적이었으며, 특히 초음파 처리를 통해 이의 억제 효능이 극대화됨을 확인하였다. 마지막으로 GE 포집 나노 캡슐 복합체의 쓴맛 개선을 평가하기 위해 HEK-293 세포에서의 Ca<sup>2+</sup> 발현 정도를 형광 이미지로 분석한 결과, NG 방출 특성 결과와 유사한 양상을 나타내었다. CD 내에 GE를 먼저 소수성 결합으로 포접시킨 후 CS와 TPP를 첨가하여 ionic gelation을 진행한 CD-CS 나노 캡슐 복합체에서 쓴맛을 효과적으로 마스킹하였다. 이 때 초음파 처리를 통해 이의 효과가 극대화됨을 확인하여 CD-CS-S가 GE의 용해도 증진과 쓴맛 억제 효과를 동시에 나타낼 수 있는 방법임을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통해 제조된 GE 포집 CD-CS-S는 합성 물질을 사용하지 않고도 NRG의 용해도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 동시에 NG의 쓴맛을 억제함으로써 GE의 식품 적용성 증진 효능을 나타내어 향후 식품 산업에서 GE의 적용을 확대시킬 수 있을 것으로 기대된다.
Grapefruit extract (GE), with naringenin (NRG) and naringin (NG) as its primary bioactive components, has limited food applicability due to the low solubility of NRG and bitterness of NG. This study developed chitosan nanoparticles (CS) and β-cyclodextrin (CD) complexes to improve water solubility and reduce bitterness of GE simultaneously. Five formulations were prepared—NRG or GE-loaded CS, CS with CD encapsulation (CS-CD), CD encapsulation with CS (CD-CS), CS-CD with sonication (CS-CD-S), and CD-CS with sonication (CD-CS-S). All formulations were evaluated for particle size, polydispersity index, NRG water solubility, NG release under oral pH condition, and bitterness reduction using fluorescence imaging in HEK-293 cells. All formulations demonstrated significant differences in physical properties. Importantly, CS-CD-S and CD-CS-S significantly enhanced NRG solubility compared with other formulations, while CD-CS-S most effectively inhibited NG release and reduced bitterness. These findings highlight the potential of CD-CS-S for enhancing the applicability of GE by improving solubility and reducing bitterness.