[논문]오일팜 EFB(Empty fruit bunch)를 이용한 MCC 제조 및 제제 적용성 평가

김동성; 성용주; 김철환; 김세빈

doi:10.7584/ktappi.2016.48.2.046

[국내논문] 오일팜 EFB(Empty fruit bunch)를 이용한 MCC 제조 및 제제 적용성 평가
Preparation and Evaluation of Tabletting properties of Microcrystalline Cellulose from Oil Palm Empty Fruit Bunch 원문보기

펄프 종이기술 = Journal of Korea TAPPI, v.48 no.2, 2016년, pp.46 - 55

김동성 (충남대학교 농업생명과학대학 환경소재공학과) , 성용주 (충남대학교 농업생명과학대학 환경소재공학과) , 김철환 (경상대학교 환경재료과학과) , 김세빈 (충남대학교 농업생명과학대학 산림환경자원학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The microcrystalline cellulose (MCC) was prepared from oil palm biomass, empty fruit bunch (EFB) for increasing the usability of EFB. The morphological, physical and chemical properties of MCC made from EFB were evaluated by comparing with those of the commercial MCC obtained from AVICEL. The EFB-MCC had the wider distribution in particle size and there were many small particles around $10{\mu}m$. There were no significant differences in the cellulose crytallinity and the chemical composition between EFB-MCC and AVICEL-MCC. The properties of tablet samples made by the common direct compression process were evaluated depending on the types of MCC and the compression pressure during tablet making process. The tablet made of EFB MCC showed the higher compressed structure, which resulted in the less disintegration by the water soaking treatment than those made of Avicel-MCC. The results of this study showed that the EFB-MCC could be utilized as one of the commercial MCC.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 동남아시아를 중심으로 매년 많은 양으로 발생되는 폐기성 바이오매스인 오일팜 EFB의 고도활용 방안을 모색해보고자 EFB로부터 고순도 셀룰로오스 소재인 MCC를 제조하여 그 특성을 평가하여 보았다. 특히, 제약산업의 소재로 적용가능성을 평가하기 위하여 다양한 공정조건에서 고밀도 제제를 제조하여 제제의 품질 특성변화를 기존의 AVICEL-MCC와 비교 평가하였고 그 결과는 다음과 같다.
특히, EFB 유래 MCC의 특성과 이를 활용하여 제제(tablets)를 제조하여 기존 상업적으로 사용되고 있는 Avicel-MCC(PH 101)과 제품적용 특성을 비교평가해 보았다. 이러한 실험들을 통해 향후 EFB를 기반으로 한 고부가가치 셀룰로오스 소재 개발을 위한 기반자료를 제공하고자 하였다.

제안 방법

특히 MCC는 다른 소재에 비해 의약용 제제 제조가 용이하여 제제의 주요 소재로 사용되고 있으며²⁹⁾, 다양한 소재를 활용한 제제의 제조특성 및 대체 소재에 다양한 연구가 진행되고 있다^30,31). 본 연구에서는 EFB의 고도활용을 위한 방안으로 고순도셀룰로오스 소재인 EFB 기반 MCC의 제조 및 활용특성을 알아보았다. 특히, EFB 유래 MCC의 특성과 이를 활용하여 제제(tablets)를 제조하여 기존 상업적으로 사용되고 있는 Avicel-MCC(PH 101)과 제품적용 특성을 비교평가해 보았다.
본 연구에서는 EFB의 고도활용을 위한 방안으로 고순도셀룰로오스 소재인 EFB 기반 MCC의 제조 및 활용특성을 알아보았다. 특히, EFB 유래 MCC의 특성과 이를 활용하여 제제(tablets)를 제조하여 기존 상업적으로 사용되고 있는 Avicel-MCC(PH 101)과 제품적용 특성을 비교평가해 보았다. 이러한 실험들을 통해 향후 EFB를 기반으로 한 고부가가치 셀룰로오스 소재 개발을 위한 기반자료를 제공하고자 하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 인도네시아에서 공수받은 EFB(Empty fruit bunch)를 적용하여 실험을 실시하였다. EFB는 제조 및 채취 공정 시 다량의 불순물이 표면에 붙게 되는데, 이를 제거하고 MCC(Micrycrystalline cellulose) 제조 시 원료에 대한 영향을 최소화 하기 위해 세척 후 건조하여 사용하였다.

이론/모형

펄핑 공정에서 수득한 EFB 섬유를 이용하여 홀로 셀룰로오스 추출을 실시하였다. 셀룰로오스 추출을 위하여 TAPPI Method 중 홀로셀룰로오스 추출 방법을 참고하여(TAPPI standard method T203 cm-99) 1000 mL 삼각플라스크(Erlenmeyer flask)에 펄프 섬유 10 g, 증류수(distilled water) 600 mL, 아세트산(acetic acid) 0.8 mL, NaClO₂(sodium chlorite) 4 g을 넣은 후 water bath에서 70 ℃의 온도 조건에서 1시간 동안 반응을 진행시켰다. 그 후 삼각플라스크에 따로 세척 및 수득공정 없이, 추가적으로 아세트산 0.

성능/효과

압력 이상에서 제조 시 AVICEL-MCC에 비해 제제강도가 우수하여 상대적으로 물 풀림성이 낮게 나타나는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과를 통해 입자크기의 분포를 조절함으로써 제제의 강도적 특성의 개선효과를 가져올 수 있을 것으로 판단되었다.

후속연구

EFB-MCC의 적용성을 평가한 본 연구의 결과를 기반으로 하여 효율적 제조방안과 적용성 개선 방안 연구 등 추가적인 관련 연구가 진행된다면 EFB의 고부가가치 활용방안을 확보할 수 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	인도네시아의 팜오일 생산량은 어떠한가?	오일팜은 팜오일의 생산을 위해 주로 인도네시아와 말레이시아 등의 열대지방에서 집중적으로 재배되고 있다. 특히 인도네시아의 경우 8.9백만 ha(한국 국토 면적 9.9백만 ha)로 넓은 재배 면적을 가지고 있는데, 팜오일 열매 수확량은 2010년 2억 2천만톤, 2013년 2억 7천만 톤으로 매년 생산량이 꾸준히 증대되고 있으며2), 인도네시아 23.5 백만톤(2011년 기준)3), 말레이시아 11.9 백만톤의 팜오일이 매년 생산되고 있다. 오일팜의 재배와 팜오일 생산을 통해 오일팜 중 빈오일팜 열매송이(EFB, Empty fruit bunch), 오일팜 씨박(PKS, Palm kernel shell), 오일팜 잎(OPF, Oil palm frond), 오일팜트렁크(OPT, Oil palm trunk) 등 다양한 폐기성 바이오매스가 대량으로 발생된다.
	빈오일팜 열매송이의 특징은 무엇인가?	EFB는 셀룰로오스 44.2%, 헤미셀룰로오스 33.5 %, 리그닌이 20.4 %로로 구성되어 있는데10), EFB 구성성분 중 가장 큰 구성을 차지하는 셀룰로오스는 바이오매스의 주요 성분으로, 최근 고부가가치화를 위한 다양한 연구개발이 집중되고 있는데, 특히 식의약 소재 등의 주요 원료로 활용되는 MCC(Microcrystalline cellulose, 미세결정셀룰로오스)제조에 대한 관심이 증대되고 있다.
	MCC의 특징은 무엇인가?	글루코스의 β-D-1,4 글루코시드 결합을 이루고 있는 구조로 구성된 MCC11)는, 순도가 높고 불순물이 거의 없고, 높은 결정화도(약 55 ~ 80%)를 가지며12), 친환경적이고 인체에 무해한 이점을 활용하여 증점제, 수분보유제, 제제 제조 등의 목적으로 화장품, 식품, 제약산업 등에 1960년대 이후 널리 사용되고 있는 주요 소재로써12,13), 주로 목재를 가수분해하여 추출하거나, 면섬유를 무기산 용매로 용해하여 MCC를 제조 및 사용되어지고 있다.

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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].

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