[논문]대두단백 코팅 종이의 수분저항성 및 물리적 성질

하상형; 박천석; 김병용

doi:10.3746/jkfn.2006.35.9.1251

대두단백 코팅 종이의 수분저항성 및 물리적 성질
Effect of Water Resistance and Physical Properties of Soy Protein Isolate coated Liner Board 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.35 no.9, 2006년, pp.1251 - 1255

하상형 (경희대학교 생명자원연구소, 식품공학과) , 박천석 (경희대학교 생명자원연구소, 식품공학과) , 김병용 (경희대학교 생명자원연구소, 식품공학과)

초록
AI-Helper

대두단백 필름을 코팅한 라이너지의 효과를 알아보기 위하여 대두단백 $2\sim8%$의 농도 범위에서 필름을 제조하였다. 필름 제조시 친수성 소재인 대두단백의 불용화를 위하여 모든 필름은 formaldehyde로 포화된 데시케이터에서 2시간 동안 흡착하여 사용하였다. 필름의 연신강도, 연신율, 투습도 및 수분용해도를 측정한 뒤 최적 농도를 5%로 판단하였다. 필름의 제조적성을 위해 첨가된 가소제 glycerol은 대두단백 대비 40% 농도에서 필름제조에 가장 적합하였다. 앞의 조건을 이용하여 제조된 용액을 라이너지에 코팅하여 그 물성과 수분저항성을 측정하였다. Formaldehyde 처리된 대두단백 코팅 라이너지는 미처리 라이너지에 비하여 연신강도는 15 에서 21 MPa로 증가하였고, 수분용해도와 투습계수는 1.17%와 $2.06ng{\cdot}m/m^2{\cdot}s{\cdot}Pa$로 감소하여 물리적 성질과 수분저항성 모두 증진된 것을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

To improve the water resistance and physical properties of soy protein isolate (SPI)-coated paper, effects of concentrations of soy protein isolate and plasticizer were examined. Physical properties such as elongation strength (ES), elongation rate (E), water vapor permeability (WVP), and water solubility (WS) were evaluated. The film made from 5% soy protein isolate (SPI) and 40% glycerol (plasticizer) suggested a good application for a film preparation. SPI coated paper showed the highest ES (21.62 MPa) and the lowest WVP $(2.06ng{\cdot}m/m^2{\cdot}s{\cdot}Pa)$ and WS (1.17%). This study suggested that soy protein isolate (SPI) can be used as a coating material for the coated paper to improve the water resistance.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 연구의 목적은 생고분자 소재인 대두단백 필름 형성에 있어서, 최적 대두단백 농도와 glycerol과 같은 가소제의 농도를 결정한 후, 라이너 원지에 코팅하여 수분 저항성, vapor 투과도 및 포장재질로서의 물성변화를 즉정하여대두단백 필름을 코팅한 라이너지의 효과를 알아보고자 하였다.
앞의 조건을 이용하여 라이너지에 5%(대두단백 대비 가소제 40 %)의 대두단백 용액을 코팅하여 수분저항성과 기계적 물성을 증진시키고자 하였다. Table 3에는 라이너 지의 코팅 용액 종듀에 따른 두께 변화, 연신강도와 연신율을 나타내었다.

가설 설정

3)Each value is the mean of three replicates with the standard deviation. Any two means in the same column followed by the same letter are not significantly (p>0.
대두단백 필름(7×7cm)을 투습컵에 장착하고 50 mm/min의 cross-head 속도로 필름이 파괴 될 때까지 압착하였다. ES와 ER의 계산을 위해 필름은 압착되면서 원뿔 모양으로 일정하게 변형된다고 가정하였고, 필름의 연신율은 변형 전 초기 면적에 대한 변형 후의 필름의 원뿔 모양의 표면적에 대한 비율로 나타내었다. 또한 필름의 연신 강도는 필름이 파괴될 때의 힘을 즉정하여 변형된 필름의 단위면적당 필름의 장력으로 정의하였다.

제안 방법

WVTR은 ASTM 표준방법(12)을 수정하여 25℃와 50% 상대습도 구배 하에서 즉정하였다. Poly-methylmethacrylate 로 제작한 투습컵을 사용하여 18 inL의 증류수를 넣고 투습도 즉정묭 필름을 투습컵의 입구(diameter 4.6 cm)에 밀착 시켜 밀봉한 후 무게를 즉정하여 25℃와 50% RH로 조절된 항온항습기에 넣고 6시간 동안 매 1시간 간격으로 투습 컵의 무게를 즉정하였다. WVP의 계산 시에 필름의 하부와 증류수의 표면 사이에 있는 공기의 저항에 의한 영향은 McHugh 등(7)과 Gennadios 등(13)의 방법에 따라 보정하였다.
나타낸다. WVTR은 ASTM 표준방법(12)을 수정하여 25℃와 50% 상대습도 구배 하에서 즉정하였다. Poly-methylmethacrylate 로 제작한 투습컵을 사용하여 18 inL의 증류수를 넣고 투습도 즉정묭 필름을 투습컵의 입구(diameter 4.
각 필름의 두께는 10 pm의 정밀도를 갖는 마이크로메터(Dial Thickness Gauge 7301, Mitutoyo, Japan)를 사용하여즉정하였다. 투습도 및 연신강도 즉정묭 시료는 중심부와 주변 네 부위의 두께를 즉정하였고 그 평균값을 사용하여 필름의 투습계수 및 연신강도 계산에 나타내었다.
방법에 따라 즉정하였다. 건조기(105℃)에서 24시간 건조하여 건물함량을 즉정한 필름 3매를 비커(50 inL)에 증류수 약 30 mL와 함께 넣고 밀봉한 후 25℃ 정온기에 넣고 가끔 흔들어 주면서 24시간 후에 용해되지 않은 필름을 꺼내어 105℃의 건조기에서 24시간 동안 건조시켜 건물함량을 즉정하였다. 필름의 용해도는 초기의 건물에 대한 물의 용해된 양의 백분율로 나타내었다.
대두단백 5% 농도 기준으로 가소제로서 인ycerol을 10 ~ 50%(대두단백 무게대비 w/w) 첨가하여 필름을 제조하였다. 일반적으로 가소제는 저 휘발성의 물질로 고분자의 유연성, 복원력, 흐름성을 증진시키기 위해 첨가되는 물질로 그중 글리세롤은 분자량이 작고 쉽게 수소결합 등을 형성함으로써 기계적 성질과 투과성 등 고분자소재의 특성을 변화시킬수 있는 것으로 알려져 있다(16, 17).
대두단백 농도에 따른 필름의 특성을 알아보기 위하여 2.0~8.0%의 대두단백 농도 범위에서 필름을 제조하였다. 농도에 따른 필름의 연신강도와 연신율은 Table 1에 나타내었다.
대두단백 필름을 코팅한 라이너지의 효과를 알아보기 위하여 대두단백 2~8%의 농도 범위에서 필름을 제조하였다. 필름 제조시 친수성 소재인 대두단백의 불용화를 위하여 모든 필름은 formaldehydes.
그러나 5% 이상의 농도에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 대두단백 필름을 만드는 공정 중에 가장 기초가 되는 대두단백 기본용액의 농도별 필름을 만들어 그 물성즉정을통해 대두단백질 5%를 최적농도로 정하였다.
투습도 및 연신강도 즉정묭 시료는 중심부와 주변 네 부위의 두께를 즉정하였고 그 평균값을 사용하여 필름의 투습계수 및 연신강도 계산에 나타내었다. 모든 필름 시료는 25℃, RH 50% 조절된 항온항습기(model JS-THC 3500, Korea)에서 48시간 동안 수분함량을 조절한 후 필름의 특성 즉정에 사용하였다.
필름의 제조적성을 위해 첨가된 가소제 인ycerol은 대두 단백 대비 40% 농도에서 필름제조에 가장 적합하였다. 앞의 조건을 이용하여 제조된 용액을 라이너지에 코팅하여 그 물성과 수분 저항성을 즉정하였다. Formaldehyde 처리된 대두 단백 코팅 라이너지는 미처리 라이너지에 비하여 연신강도는 15 에서 21 MPa로 증가하였고, 수분용해도와 투습계수는 1.
투습도 및 연신강도 즉정묭 시료는 중심부와 주변 네 부위의 두께를 즉정하였고 그 평균값을 사용하여 필름의 투습계수 및 연신강도 계산에 나타내었다. 모든 필름 시료는 25℃, RH 50% 조절된 항온항습기(model JS-THC 3500, Korea)에서 48시간 동안 수분함량을 조절한 후 필름의 특성 즉정에 사용하였다.
포화된 데시케이터에서 2시간 동안 흡착하여 사용하였다. 필름의 연신강도, 연신율, 투습도 및 수분용해도를 즉정 한 뒤 최 적 농도를 5%로 판단하였다. 필름의 제조적성을 위해 첨가된 가소제 인ycerol은 대두 단백 대비 40% 농도에서 필름제조에 가장 적합하였다.

대상 데이터

Glycerol과 NaOH, formaldehyde는 Daejung Chem-ical & Metals(Korea) 제품을 이용하였다.
본 실험에서 사용한 라이너 용지는 SC 마닐라 SK 180이며 대두단백 (soy protein isolate)은 중국산 대두단백 을 구입하여 4℃ 냉장고에 보관하면서 필름 제조묭 시료로 사용하였다. Glycerol과 NaOH, formaldehyde는 Daejung Chem-ical & Metals(Korea) 제품을 이용하였다.

데이터처리

3)Each value is the mean of three replicates with the standard deviation. Any two means in the same column followed by the same letter are not significantly (p>0.05) different by Duncan's multiple range test.
표준편차를 계산하였다. 각 평균값의 유의 적인 차이 검정은 유의수준 a=0.05를 사용하여 Duncan's multiple range test를 실시하였다.
각 필름의 투습도, 수분용해도, 연신강도, 연신율은 각각 따로 제조한 필름을 실험단위로 하여 3회 반복 즉정하여 평균값과 표준편차를 계산하였다. 각 평균값의 유의 적인 차이 검정은 유의수준 a=0.

이론/모형

6 cm)에 밀착 시켜 밀봉한 후 무게를 즉정하여 25℃와 50% RH로 조절된 항온항습기에 넣고 6시간 동안 매 1시간 간격으로 투습 컵의 무게를 즉정하였다. WVP의 계산 시에 필름의 하부와 증류수의 표면 사이에 있는 공기의 저항에 의한 영향은 McHugh 등(7)과 Gennadios 등(13)의 방법에 따라 보정하였다.
대두단백 필름의 연신강도(elongation strength, ES)와 연신율(elongation rate, ER)은 Kim 등(15)의 방법에 따라 rheometer(CR-200D, Sun Scientific, Japan)와 투습컵 을 사용하여 즉정하였다. 대두단백 필름(7×7cm)을 투습컵에 장착하고 50 mm/min의 cross-head 속도로 필름이 파괴 될 때까지 압착하였다.
필름의 수분용해도(water solubility: WS)는 Rhim 등(14) 의 방법에 따라 즉정하였다. 건조기(105℃)에서 24시간 건조하여 건물함량을 즉정한 필름 3매를 비커(50 inL)에 증류수 약 30 mL와 함께 넣고 밀봉한 후 25℃ 정온기에 넣고 가끔 흔들어 주면서 24시간 후에 용해되지 않은 필름을 꺼내어 105℃의 건조기에서 24시간 동안 건조시켜 건물함량을 즉정하였다.

성능/효과

앞의 조건을 이용하여 제조된 용액을 라이너지에 코팅하여 그 물성과 수분 저항성을 즉정하였다. Formaldehyde 처리된 대두 단백 코팅 라이너지는 미처리 라이너지에 비하여 연신강도는 15 에서 21 MPa로 증가하였고, 수분용해도와 투습계수는 1.17%와 2.06 ng-m/m²sPa로 감소하여 물리적 성질과 수분 저항성 모두 증진된 것을 알 수 있었다.
이때 대두단백 대비 10%의 glycerol 첨가 시에는 필름의 바스러짐 현상으로 필름을 제조할 수 없었다. Glycerol 농도가 20%에서 50%로 증가할수록 연신강도는 2.92에서 0.21(MPa)로 감소하였으나, 연신율은 2.64에서 13.0(%)으로 증가함을 보였다. 이는 친수성 소재인 인ycerol이 필름 base 묭액에 첨가됨에 따라 대두단백과 수소결합을 형성하여 내부 분자들 간의 인력을약화시키기 때문으로 생각된다(13).
농도에 따른 필름의 연신강도와 연신율은 Table 1에 나타내었다. 대두단백 농도가 2 ~8%로 증가할수록 필름의 두께는 26.5 ~ 138.3 pm로 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 연신 강도는 0.15에서 0.42 MPa로, 연신율은 7.07에서 11.37%로 각각 증가하였다. 그러나 연신강도 및 연신율의 경우 5%(w/w) 이상의 농도에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다.
대두단백 필름 코팅에 의한 라이너지의 수분저항성과 물리적 성질의 변화에 대하여 살펴보았듯이, 대두단백 필름의 불용화를 위한 formaldehyde 처리로 직접적인 식품 포장에 사용할 순 없으나, 미처리 라이너지에 비하여 강도와 수분 저항성의 증가를 보여 냉동 보관물의 포장재로서의 가능성을 보였다.
6에 나타내었다. 대조군인 라이너지의 투습계수 2.8 ng-m/m²sPa에 비해 대두단백 용액 코팅 시 각각 2.0, 2.2 ng-m/m²sPa 으로 투습계수가 감소하여 대두단백 묭액에 의한 코팅이 효과적이라는 것을 알 수 있었다.
필름의 유연성을 증진시키기 위하여 가소제의 농도 변화에 따른 필름의 물성을 즉정한 본 실험에서는, 대두단백 대비 10% 농도에서는 필름 형성 과정 중 필름의 바스러짐 현상으로 필름을 제조할 수 없었으며, 20~30% 농도에서는 필름은 형성되나 유연성이 부족하여 필름제조 적성 면에서 대두단백 대비 40%의 glycerol을 첨가하는 것이 적절하다고 판단하였다.

참고문헌 (17)

산업자원부. 2000. 포장기술선진화 개발전략. (사)한국포장개발연구원
조병묵. 1994. 골판지 원지의 기초 물성과 품질강도의 국제 비교. 골판지 포장？물류 8: 92-101
Miltz J, Segal Y, Atad S. 1989. The effect of polymeric impregnation on the properties of paper and corrugated board. Tappi 72: 63-66
Kester JJ, Fennema OR. 1986. Edible films and coatings: a review. Food Technol 40: 47-59
Krochta JM, Mulder-Johnston CD. 1997. Edible and biodegradable polymer films: challenges and opportunities. Food Technol 51: 61-74

상세보기
Krochta JM. 1992. Control of mass transfer in foods with edible coatings and films. In Advances in Food Engineering. Singh RP, Wirakartakasuman MA, eds. CRC Press, Boca Raton, FL. p 517-538
McHugh TH, Avena-Bustillos R, Krochta JM. 1993. Hydrophilic edible films: modified procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects. J Food Sci 58: 899-903

상세보기
Kim DH. 1995. Food protein. In Food chemistry. Tamgudang, Seoul, Korea. p 655-717
Ghorpade VM, Li H, Gennadios A. 1995. Chemically modified soy protein films. Trans ASAE 38: 1805-1811

상세보기
Rhim JW, Gennadios A, Weller CL, Cezeirat C, Hanna MA. 1998. Soy protein isolate-dialdehyde starch films. Industr Crops Products 8: 195-203

상세보기
Gennadios A, Ghorpade VM, Weller CL, Hanna MA. 1996. Heat curing of soy protein films. Trans ASAE 39: 575-579

상세보기
ASTM. 1995. Standard test methods for water vapor transmission of materials (E96-95). In Annual Book of ASTM Standards. American Society for Testing and Materials, Philadelphia, USA. Vol 4, p 697-704
Gennadios A, Weller CL, Gooding CH. 1994. Measurement errors in water permeability of highly permeable, hydrophilic edible films. J Food Eng 21: 395-409

상세보기
Rhim JW, Park JW, Jung ST, Park HJ. 1997. Formation and properties of corn zein coated $\kappa$ -carrageenan films. Korean J Food Sci Technol 29: 1184-1190
Kim EJ, Kim BY, Rhim JW. 2005. Enhancement of the Water-resistance and physical properties of sodium alginate film. Food Sci Biotechnol 14: 108-111

원문보기 상세보기
Rhim JW. 1999. Measurement of water vapor permiability of bio-polymer films. J Korean Soc Packaging Sci Tech 5: 37-46
Han CH, Um IC, Kweon HY, Park YH. 2000. Effect of glycerol addition on the structure and properties of soluble wool keratose films. J Korean Fiber Soc 37: 442-447

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증