[학위논문]셀룰로오스 나노섬유(CNF)의 기능성 화장품 및 지능형 포장 소재로의 적용 가능성 Potential Application of Cellulose Nanofiber as a Functional Cosmetic Material and Intelligent Packaging Material원문보기
본 연구에서는 새로운 소재인 셀룰로오스 나노섬유의 고부가 가치화 및 응용 분야에서의 활용에 대해 연구하였다. 첫 번째 연구는 해양 바이오매스인 우뭇가사리에서 셀룰로오스를 추출하여 셀룰로오스 나노섬유를 제조하고, 항염증 기능성을 확인이다. 셀룰로오스 나노섬유를 준비하기 위해서는 ...
본 연구에서는 새로운 소재인 셀룰로오스 나노섬유의 고부가 가치화 및 응용 분야에서의 활용에 대해 연구하였다. 첫 번째 연구는 해양 바이오매스인 우뭇가사리에서 셀룰로오스를 추출하여 셀룰로오스 나노섬유를 제조하고, 항염증 기능성을 확인이다. 셀룰로오스 나노섬유를 준비하기 위해서는 Microwave 전처리와 고속 블렌더 처리를 포함한 두 단계 과정이 필요하다. Microwave로 180°C에서 10 분 전처리 후, 40.1% glucan을 함유한 우뭇가사리를 0 분에서 160 분까지 다양한 기간 동안 균질화를 통해 미세 섬유화하였다. 우뭇가사리 유래 셀룰로오스 나노섬유의 제조 과정에서 SEM과 FTIR에 의한 형태학적 특성을 분석하고 water retention, sedimentation, CtCBD3 단백질 결합 분석을 통해 미세 섬유화 정도를 측정하였다. 기능성 분석에 따르면 우뭇가사리 유래 셀룰로오스 나노섬유는 cyclooxygenase-2 발현을 50% 억제하고 JNK 1/2 및 p38 인산화를 더욱 억제하여 항염증 기능을 입증하였다. 홍조류에서 추출한 셀룰로오스 나노섬유를 항염증 물질로 사용할 가능성을 증명하였다. 두 번째는 셀룰로오스 나노섬유를 이용하여 pH indicator를 제조하여 지능형 포장에서의 적용 가능성을 확인하는 연구이다. 셀룰로오스 나노섬유 기반 pH sensitive indicator는 적무색소 추출물을 혼합하여 제조하였다. 안토시아닌계 색소인 적무색소는 pH 1.0-12.0에서 pH에 반응하여 색이 변하며 pH 민감성 염료로 확인하였다. 적무색소는 0.4%, 0.8%, 1.6%로 셀룰로오스 나노섬유는 0.5%, 1%, 1.25%를 준비하고 서로 다른 비율로 혼합하여 총 9가지 필름을 제조하였고, 각 필름들을 기계적 물성, 용해도, 암모니아 민감도, 자외선 투과율 및 FTIR 분석하여 최적의 조건을 확립하였다. 0.8% 적무색소/1% 셀룰로오스 나노섬유 필름을 pH indicator로 사용하여 냉장 온도에서 다진 돼지고기의 신선도를 모니터링하였으며, 부패가 진행됨에 따라 색상이 빨간색에서 보라색으로 바뀌어 지능형 포장에 적용 가능함을 확인하였다.
본 연구에서는 새로운 소재인 셀룰로오스 나노섬유의 고부가 가치화 및 응용 분야에서의 활용에 대해 연구하였다. 첫 번째 연구는 해양 바이오매스인 우뭇가사리에서 셀룰로오스를 추출하여 셀룰로오스 나노섬유를 제조하고, 항염증 기능성을 확인이다. 셀룰로오스 나노섬유를 준비하기 위해서는 Microwave 전처리와 고속 블렌더 처리를 포함한 두 단계 과정이 필요하다. Microwave로 180°C에서 10 분 전처리 후, 40.1% glucan을 함유한 우뭇가사리를 0 분에서 160 분까지 다양한 기간 동안 균질화를 통해 미세 섬유화하였다. 우뭇가사리 유래 셀룰로오스 나노섬유의 제조 과정에서 SEM과 FTIR에 의한 형태학적 특성을 분석하고 water retention, sedimentation, CtCBD3 단백질 결합 분석을 통해 미세 섬유화 정도를 측정하였다. 기능성 분석에 따르면 우뭇가사리 유래 셀룰로오스 나노섬유는 cyclooxygenase-2 발현을 50% 억제하고 JNK 1/2 및 p38 인산화를 더욱 억제하여 항염증 기능을 입증하였다. 홍조류에서 추출한 셀룰로오스 나노섬유를 항염증 물질로 사용할 가능성을 증명하였다. 두 번째는 셀룰로오스 나노섬유를 이용하여 pH indicator를 제조하여 지능형 포장에서의 적용 가능성을 확인하는 연구이다. 셀룰로오스 나노섬유 기반 pH sensitive indicator는 적무색소 추출물을 혼합하여 제조하였다. 안토시아닌계 색소인 적무색소는 pH 1.0-12.0에서 pH에 반응하여 색이 변하며 pH 민감성 염료로 확인하였다. 적무색소는 0.4%, 0.8%, 1.6%로 셀룰로오스 나노섬유는 0.5%, 1%, 1.25%를 준비하고 서로 다른 비율로 혼합하여 총 9가지 필름을 제조하였고, 각 필름들을 기계적 물성, 용해도, 암모니아 민감도, 자외선 투과율 및 FTIR 분석하여 최적의 조건을 확립하였다. 0.8% 적무색소/1% 셀룰로오스 나노섬유 필름을 pH indicator로 사용하여 냉장 온도에서 다진 돼지고기의 신선도를 모니터링하였으며, 부패가 진행됨에 따라 색상이 빨간색에서 보라색으로 바뀌어 지능형 포장에 적용 가능함을 확인하였다.
In this work, a new use of cellulose nanofiber (CNF) is highlighted for high-added-value applications. First, cellulose was extracted from marine biomass, Gelidium amansii, and cellulose microfibers were prepared to confirm anti-inflammatory functionality. It was processed in two steps including mic...
In this work, a new use of cellulose nanofiber (CNF) is highlighted for high-added-value applications. First, cellulose was extracted from marine biomass, Gelidium amansii, and cellulose microfibers were prepared to confirm anti-inflammatory functionality. It was processed in two steps including microwave digestion and high-speed blender processing to prepare CMF. After 10 min pretreatment at 180°C, G. amansii containing 40.1% glucan was microfibrillated via homogenization for various periods from 0 min to 160 min. During the preparation of G. amansii-derived CMF, morphological analysis by SEM and FTIR was confirmed, and fibrillation degree analysis was performed by water retention, sedimentation, and CtCBD3 protein binding. Functional analysis showed that CMF of G. amansii inhibited cyclooxygenase-2 expression by 50% and further inhibited JNK1/2 and p38 phosphorylation, which proves the anti-inflammatory function of CMF. The results of this study showed the possibility of using CMF extracted from red algae as an anti-inflammatory substance. The second is a study confirming the possibility of applying to Intelligent packaging by manufacturing a pH indicator using CNF. The cellulose nanofiber-based pH sensitivity indicator was prepared by mixing red radish color extract. A different color was shown at pH 1.0-12.0, and the color change of RRCE, an anthocyanin pigment, was confirmed to be a pH sensitive dye. Films were prepared by mixing RRCE and CNF in different ratios, and optimal conditions were set through mechanical properties, solubility, ammonia sensitivity, UV-vis transmittance and FTIR analysis. The freshness of minced pork was monitored at refrigeration temperature using 0.8% RRCE/1% CNF film as a pH indicator, and as spoilage progressed, the color changed from red to purple, confirming its applicability for intelligent packaging.
In this work, a new use of cellulose nanofiber (CNF) is highlighted for high-added-value applications. First, cellulose was extracted from marine biomass, Gelidium amansii, and cellulose microfibers were prepared to confirm anti-inflammatory functionality. It was processed in two steps including microwave digestion and high-speed blender processing to prepare CMF. After 10 min pretreatment at 180°C, G. amansii containing 40.1% glucan was microfibrillated via homogenization for various periods from 0 min to 160 min. During the preparation of G. amansii-derived CMF, morphological analysis by SEM and FTIR was confirmed, and fibrillation degree analysis was performed by water retention, sedimentation, and CtCBD3 protein binding. Functional analysis showed that CMF of G. amansii inhibited cyclooxygenase-2 expression by 50% and further inhibited JNK1/2 and p38 phosphorylation, which proves the anti-inflammatory function of CMF. The results of this study showed the possibility of using CMF extracted from red algae as an anti-inflammatory substance. The second is a study confirming the possibility of applying to Intelligent packaging by manufacturing a pH indicator using CNF. The cellulose nanofiber-based pH sensitivity indicator was prepared by mixing red radish color extract. A different color was shown at pH 1.0-12.0, and the color change of RRCE, an anthocyanin pigment, was confirmed to be a pH sensitive dye. Films were prepared by mixing RRCE and CNF in different ratios, and optimal conditions were set through mechanical properties, solubility, ammonia sensitivity, UV-vis transmittance and FTIR analysis. The freshness of minced pork was monitored at refrigeration temperature using 0.8% RRCE/1% CNF film as a pH indicator, and as spoilage progressed, the color changed from red to purple, confirming its applicability for intelligent packaging.
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