초록 ▼

본 연구의 목적은 식품의 안전성 향상과 환경 오염 방지에 기여할 수 있는 가식성/생분해성 랩 필름을 개발하는데 있다. 이에 따라 탄수화물, 단백질, 지질을 이용한 복합 랩 필름을 개발하고 랩 필름의 물성을 측정하며 인장강도, 신장율, 수증기 차단성을 향상시킬 수 있도록 랩 필름 제조 조건을 최적화 하고자 하였다. Hydroxypropyl 전분을 제조한 후 sorbitol과 glycerol을 첨가하여 필름을 제조하였고, 고아밀로즈전분에 sorbitol과 glycerol을 첨가하여 160 ℃에서 30분간 호화시킨 다음 필름을 제조하였으

본 연구의 목적은 식품의 안전성 향상과 환경 오염 방지에 기여할 수 있는 가식성/생분해성 랩 필름을 개발하는데 있다. 이에 따라 탄수화물, 단백질, 지질을 이용한 복합 랩 필름을 개발하고 랩 필름의 물성을 측정하며 인장강도, 신장율, 수증기 차단성을 향상시킬 수 있도록 랩 필름 제조 조건을 최적화 하고자 하였다. Hydroxypropyl 전분을 제조한 후 sorbitol과 glycerol을 첨가하여 필름을 제조하였고, 고아밀로즈전분에 sorbitol과 glycerol을 첨가하여 160 ℃에서 30분간 호화시킨 다음 필름을 제조하였으며, corn zein에 glycerol, PEG, 또는 oleic acid를 첨가하여 95% ethanol에 녹인 후 고아밀로즈전분/zein 복합 필름을 제조하였다. MC나 HPMC ethanol 용액에 PEG 400과 복합인산염을 첨가, 용해시킨 후 지질소재를 코팅하여 필름을 제조하였고, κ-carrageenan, λ-carrageenan, ι-carrageenan을 혼합한 수용액에 PEG 400 적정량을 첨가하고 필름을 제조하였다. Curdlan에 polybutene이나 polyisobutylene과 AMG 또는 oleic acid를 적정량 가하여 필름을 제조하였고, PLA와 PCL 적정량을 chlorofom에 녹인 후 triacetin을 가하여 필름을 제조하였다. RVA특성, 필름의 등온흡습곡선, 두께, 인장강도, 신장율, 수증기 투과도, 용해도를 측정하였고 표면구조는 주사전자현미경으로 관찰하였다. Corn zein의 열봉함성을 이용하여 제조한 가식성 파우치에 슬라이스 치즈를 무균상태에서 진공포장한 후 5℃, 20℃, 35℃에서 4주동안 저장하면서 수분함량, 텍스처, 시료의 곰팡이 수, 효모수, 세균 수를 측정하였다. 가식성 랩 필름의 목표 물성을 인장강도 10 MPa, 신장율 100%, WVP 10 g·mm/$m^{2}$·24hr·kPa로, 생분해성 랩 필름의 경우는 인장강도 15 MPa, 신장율 200%, WVP 1 g·mm/$m^{2}$·24hr·kPa로 설정하였다. Hydroxypropyl화 전분은 천연전분에 비해 호화온도가 낮고 점도는 높았으며 가소제의 함량이 높아질수록 peak viscosity는 증가하고 set back이나 consistency는 감소하였다. 천연전분과 hydroxypropyl화 전분 필름의 인장강도는 가소제의 함량이 높아질수록 감소되었고 신장율과 수증기 투과도는 증가하였으며 glycerol이 sorbitol보다 큰 변화를 보였다. 수증기투과도, 인장강도, 신장율이 RVA특성과 상관관계가 높았고 peak viscosity와 set back으로 필름의 물성 예측이 가능하리라 생각되었다. Corn zein과 oleic acid로 코팅된 HACS 필름의 수증기투과도가 가장 낮았고 복합필름이 단층필름보다 인장강도. 신장률, 수증기차단성 측면에서 유리하였으며 Aw 0.75에서의 EMC값이 수증기차단성 평가에 유용한 것으로 나타났다. MC나 HPMC에 복합인산염을 첨가한 경우 인장강도와 신장율이 개선되었고 복합지질을 coating법으로 적용한 경우 물성의 손상없이 수증기 차단성이 향상되었다. κ-carrageenan, λ-carrageenan, ι-carrageenan의 3가지 단독필름 모두 가소제 첨가에 따라 인장강도는 감소하였고 신장율과 수증기투과도는 증가하였다. κ-carrageenan에 λ나 ι-carrageenan을 일정 비율로 혼합하여 제조한 복합필름의 인장강도는 κ-carragreenan 비율이 작아질수록 감소하였고, 신장율과 수증기투과율은 증가하였다. Curdlan의 high set 필름이 low set 필름보다 인장강도가 높았고 수증기투과도는 낮았으며 신장율은 비슷하였다. Curdlan에 PEG, AMG, oleic acid 첨가시 인장강도가 높았고 curdlan에 polybutene과 oleic acid를 첨가한 경우 인장강도, 신장율 면에서 유리하였고 수증기 차단성을 개선하면 가식성 랩 필름으로 활용이 가능할 것으로 판단되었다. 가식성 파우치에 진공포장한 치즈 시료를 5℃, 20℃, 35℃에서 4주간 저장하였을 때 세균, 곰팡이, 효모 모두 5℃에서는 증가하였으나 20℃, 35℃의 경우에는 증가하지 않았고. corn zein에 oleic acid를 첨가한 가식성 파우치에 진공포장한 치즈 시료가 5℃ 저장 1주일 동안 가장 적절한 경도를 보였다. 본 연구결과는 가식성 랩 필름 연구개발분야의 기초자료로 활용될 것이며, 가식성 랩 필름을 실제 산업에서 연속식으로 제조할 때 핵심자료가 될 것으로 판단되었다.

Abstract ▼

This study was performed to develop the edible/biodegradable cling film for enhancing the food safety and preventing the environmental contamination. Various composite cling films were made using carbohydrates, proteins, and lipids, and their processing conditions were optimized based on their physi

This study was performed to develop the edible/biodegradable cling film for enhancing the food safety and preventing the environmental contamination. Various composite cling films were made using carbohydrates, proteins, and lipids, and their processing conditions were optimized based on their physical properties including tensile strength, elongation, and water vapor permeability(WP). Hydroxypropylated starch and its native form were made into film with sorbitol and glycerol. High amylose corn starch(HACS) film was also made after gelatinization at 160℃ for 30 min, and HACS/zein composite films were made using glycerol, PEG, or oleic acid. MC or HPMC composite films were also made from PEG, polyphosphate, and lipids. Mixture of κ-carrageenan, λ-carrageenan, ι-carrageenan was made into film with PEG. Curdlan film was made using polybutene or polyisobutylene and AMG or oleic acid. PLA and PCL were dissolved in chloroform and made into film with triacetin. RVA characteristics of materials and thickness, tensile strength, elongation, water vapor permeability, and water solubility of films were determined. The film surface structure was observed using SEM. Slice cheese samples were vacuum-packed in edible pouches and kept at 5℃, 20℃, and 35℃ for four weeks. The moisture content, texture, and number of molds, yeasts, and bacteria of cheese were determined every week. Tensile strength of 10 MPa, elongation of 100%, and WVP of 10 g · mm/$m^2$ 24hr · kPa were aimed for the edible cling films; while, tensile strength of 10 MPa, elongation of 100%, and WVP of 10 g · mm/$m^2$ 24hr · kPa were for the biodegradable cling films. Hydroxypropylated starch showed lower gelatinization temperature and higher viscosity than its native form, and its set back or consistency decreased with increased plasticizer concentration. Tensile strength of native and hydroxypropylated starch films decreased with increased plasticizer, but their elongation and WVP increased with increased plasticizer. WVP, tensile strength, and elongation had close correlation with RVA characteristics, among which peak viscosity and set back could be used for predicting the physical properties of films. HACS/zein composite films with oleic acid had low WVP and their EMC at Aw 0.75 could evaluate the WVP of film. Tensile strength and elongation of MC or HPMC films were improved with the addition of polyphosphate. The coating of lipd mixture onto the MC or HPMC films remarkably improved their barrier proeprties without decreaing other physical properties. Each film of κ-carrageenan, λ-carrageenan, and ι-carrageenan showed low tensile strength, but high elongation and WVP. The films made from mixture of κ - and λ - carrageenan or κ - and ι -carrageenan had lower tensile strength, but higher elongation and WVP with decrease in κ-carrageenan mixing ratio. High set curdlan film had higher tensile strength and lower WP than low set curdlan film but its elongation was similar to low set curdlan film. Curdlan film with PEG, AMG, and oleic acid had high tensile strength; especially, the curdlan film with polybutene and oleic acid had good tensile strength and elongation. Therefore, curdlan film seemed suitable for the edible cling film if its harrier properties can be improved. The bacteria, mold, and yeast counts of cheese sample vacuum-packed in edible pouches increased during storage at 5℃;however, they did not increase at 20℃or 35℃, The cheese sample vacuum-packed in edible zein and oleic acid pouch had suitable hardness at 5℃ for 1 week. The results of this research wi1l be the base for the edible cling film research, especially for the continuous production of edible films.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 목차 ...3
• I. 연구개발결과 요약문...6
• 연구개발사업 최종보고서 요약문 ...6
• Project Summery ...7
• II. 총괄연구개발과제 연구결과...8
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표...8
• 가. 총괄연구개발과제의 연구 배경...8
• 1) 가식성 필름의 국내외 기술정보 동향...8
• 2) 본 연구와 기존 연구와의 차이점...8
• 나. 총괄연구개발과제의 연구 목적...9
• 다. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 및 범위...9
• 라. 총괄연구개발과제의 연차별 연구개발 추진계획...9
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용...10
• 가. 총괄연구개발과제의 연구 개발의 흐름...10
• 나. 총괄연구개발과제의 연구 방법 및 내용...11
• 1) 실험 재료...11
• 2) 필름 제조...11
• 가) 옥수수전분 필름과 hydroxypropyl전분 필름...11
• (1) Hydroxypropyl전분 제조...11
• (2) 옥수수전분 필름과 hydroxypropyl전분 필름 제조...11
• 나) 고아밀로즈전분/corn zein 복합 필름...12
• (1) 고아밀로즈전분(HACS) 필름 제조...12
• (2) Corn zein 필름 제조...12
• (3) 고아밀로즈전분/corn zein 복합필름 제조...12
• 다) CMC, MC, HPMC 필름...12
• (1) CMC 필름 제조...12
• (2) HPMC 필름 제조...12
• (3) MC 필름 제조...13
• 라) Carrageenan 필름...13
• 마) Curdlan 필름...13
• 바) PLA 필름...13
• 3) 물성 측정...14
• 가) RVA 측정...14
• 나) 등온흡습곡선 측정...15
• 다) 필름 물성 측정...15
• (1) 필름 두께...15
• (2) 필름 인장강도 및 신장율...15
• (3) 필름 수증기투과도...15
• (4) 필름 용해도...16
• (5) 필름의 표면구조...16
• 라) 가식성 파우치의 제조...16
• 마) 식품의 진공포장 및 저장시험...16
• 바) 통계적 분석...16
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과, 고찰 및 결론...17
• 가. 총괄연구개발과제의 연구 결과 및 고찰...17
• 1) 시판 랩의 물성과 가식성/생분해성 랩의 목표 물성 설정...17
• 2) 옥수수전분과 hydroxypropyl화 전분의 RVA특성...17
• 가) 가소제 종류별, 함량별 RVA호화곡선의 비교...17
• 나) 옥수수전분과 hydroxypropyl화 전분의 호화곡선의 비교...17
• 다) 가소제와 RVA parameter의 관계...18
• 3) 옥수수전분과 hydroxypropyl화 전분 필름의 물성과 RVA특성의 관계...25
• 가) 인장 강도...25
• 나) 신장율...25
• 다) 수증기투과도...25
• 라) 가소제 첨가에 따른 필름 물성...26
• 마) 필름 물성과 RVA특성의 관계...26
• 4) 고아밀로즈전분필름, corn zein 필름, 고아밀로즈전분/corn zein 복합필름의 물성...37
• 가) 인장강도...37
• 나) 신장율...37
• 다) 수증기투과율 및 용해도...37
• 5) 흡습특성과 포장재 차단성의 상호관계...49
• 가) 등온흡습곡선...49
• 나) GAB 변수와 그 온도 의존성...49
• 다) 흡습특성과 수증기차단성의 상호관계...49
• 6) Methyl cellulose와 hydroxypropyl methyl cellulose 복합필름의 물성...58
• 가) PEG 첨가에 따른 MC와 HPMC 단독필름의 물성 비교...58
• 나) 인산염의 첨가에 따른 MC와 HPMC 단독필름의 물성 비교...58
• 다) 처리방법에 따른 MC 또는 HPMC 지질 복합필름의 물성 비교...58
• 7) κ -, λ -, ι -carrageenan 단독 및 복합 필름의 물성...69
• 가) κ -, λ -, ι -carrageenan 단독 필름의 물성 비교...69
• 나) κ -, λ -, ι -carrageenan 복합 필름의 물성 비교...69
• 8) Curdlan을 이용한 가식성 필름의 물성...77
• 가) Low set과 high set에 따른 curdlan 복합필름의 물성 비교...77
• 나) PEG, AMG, 및 oleic acid 첨가에 따른 curdlan 복합필름의 물성 비교...77
• 다) Polyisobutylene과 Polybutene의 첨가에 따른 curdlan 복합필름의 물성 비교...77
• 9) 가식성 파우치에 진공포장한 치즈의 품질 변화...88
• 가) 가식성필름으로 진공 포장한 치즈의 수분함량과 경도의 변화...88
• 나) 가식성필름으로 진공 포장한 치즈의 저장중 미생물 수의 변화...88
• 나. 총괄연구개발과제의 연구 결론...97
• 1) 시판 랩의 물성과 가식성/생분해성 랩의 목표 물성 설정...97
• 2) 옥수수전분과 hydroxypropyl화 전분의 RVA특성...97
• 3) 옥수수전분과 hydroxypropyl화 전분 필름의 물성과 RVA특성의 관계...97
• 4) 고아밀로즈전분필름, corn zein 필름, 고아밀로즈전분/corn zein 복합필름의 물성...97
• 5) 흡습특성과 포장재 차단성의 상호관계...98
• 6) Methyl cellulose와 hydroxypropyl methyl cellulose 복합필름의 물성...98
• 7) κ -, λ -, ι -carrageenan 단독 및 복합 필름의 물성...98
• 8) Curdlan을 이용한 가식성 필름의 물성...98
• 9) 가식성 파우치에 진공포장한 치즈의 품질 변화...99
• 4. 총괄연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도...100
• (1) 학술지 게재...100
• (2) 학회발표...100
• (3) 학위논문...101
• (4) 산업재산권...101
• (5) 기타 연구성과...101
• (6) 총괄연구개발과제의 목표달성도...101
• 5. 총괄연구개발과제의 활용계획...102
• (1) 연구종료 2년후 예상 연구성과...102
• (2) 연구성과의 활용계획...102
• 6. 첨부서류...102
• 7. 참고문헌...103