초록 ▼

I. 연구 내용
Cold plasma를 이용해 biodegradable 플라스틱 필름과 가식성 필름의 표면 특성을 변화시킴으로써 생분해성과 물리적 특성을 높여 그들의 친환경 식품 포장재(sustainable packaging material)로서의 적용성을 높이고, 생리활성 물질을 갖는 불용성-난용성 식품 재료의 수성 시스템에서의 분산안정성을 개선해 가공적성을 향상하며, 또한 식품 저해 효소를 불활성화시키는 비열 식품 가공 기술을 개발하고, cold plasma 처리된 포장 소재와 생리활성 물질의 안전성을 입증하는 것이 본 연

I. 연구 내용
Cold plasma를 이용해 biodegradable 플라스틱 필름과 가식성 필름의 표면 특성을 변화시킴으로써 생분해성과 물리적 특성을 높여 그들의 친환경 식품 포장재(sustainable packaging material)로서의 적용성을 높이고, 생리활성 물질을 갖는 불용성-난용성 식품 재료의 수성 시스템에서의 분산안정성을 개선해 가공적성을 향상하며, 또한 식품 저해 효소를 불활성화시키는 비열 식품 가공 기술을 개발하고, cold plasma 처리된 포장 소재와 생리활성 물질의 안전성을 입증하는 것이 본 연구의 내용임.
II. 연구 성과
▪ Cold plasma 처리를 이용한 실용적인 biodegradable 플라스틱 개발: Cold plasma 처리 공정 변수로 plasma 형성 가스 종류, 전력, 처리 시간, 압력, 가스 유속을 선정하고 반응표면분석법으로 실험을 계획하여 polylactic acid (PLA) 필름과 corn biomass-containing polyester (CBPE) 필름의 cold plasma 처리 최적 공정 변수를 결정하였음. 산소 cold plasma 처리는 PLA 필름의 인장 특성과 광학적 특성에는 변화를 주지 않으면서도 뻣뻣함, 겉면 모습, 인쇄적성, 접촉각, 화학적 구조, 무게, 그리고 생분해성에 영향을 주었음. 이로써 기존의 PLA 필름 대신 cold plasma 처리된 PLA를 사용하는데 있어서 강도나 유연성 면에서 문제가 없음을 알 수 있었음. 산소 cold plasma 처리의 etching 효과에 의해 PLA의 인쇄적성이 향상되고 접촉각이 증가하였음. Cold plasma 처리에 의한 작은 분자들의 방출, etching, 그리고 생분해성 증가에 의해 cold plasma 처리 후 필름의 무게가 감소하는 것을 알 수 있었음. 산소 cold plasma 처리 후 PLA 필름 표면에 친수성 작용기가 증가하였고 이것은 56일 이상 유지되어 식품 포장에 사용되었을 때 유통기간이 두 달정도 되는 식품의 포장에 변화된 특성을 유지하면서 사용될 수 있음을 보여주었음. 산소 cold plasma 처리는 PLA 필름의 기본 화학적 구조에는 변형을 주지 않았으면서도 광학적, 열적, 그리고 미생물적 생분해를 가속한다는 것을 알아냈음. 공기 cold plasma 처리는 CBPE 필름의 유연성, 수분 방벽 특성, 그리고 인쇄적성을 향상시켰고, 저장 중 CBPE 필름 표면의 조도와 작용기의 양을 증가시켰으며, 인쇄적성, 열분해성, 그리고 미생물 분해성을 향상시켰음.
▪ Cold plasma 처리를 이용한 실용적인 농산물가공부산물 가식성 필름 개발: 탈지대두박과 탈지겨자씨로 제조한 농산물가공부산물 기반 가식성 필름에 cold plasma 처리를 하여 열역학 특성, 인장 특성, 수분차단 특성, 광학적 특성, 그리고 표면 특성이 향상된 필름을 얻을 수 있었음. Cold plasma 처리를 통한 functionalization 반응과 etching은 각각 탈지대두박 필름의 신장성과 인쇄성을 향상시켰고, 표면거칠기, 인쇄성, 접촉각, 그리고 생분해성을 향상시켰음. Polymer cross-linking은 유리전이온도를 높이는 반면 산소 유용성은 낮췄음. 산소 cold plasma 처리는 탈지 겨자씨 필름의 유연성을 향상시켰으며, 헬륨 cold plasma 처리는 탈지 겨자씨 필름의 유연성과 인쇄적성을 향상시켰음. 아르곤 cold plasma 처리는 탈지 겨자씨 필름의 유연성을 향상시켰고, 건조 공기 cold plasma 처리는 탈지겨자씨 필름의 유연성을 향상시켰음. Cold plasma 처리는 고분자 crosslinker인 염화칼슘이 혼입된 탈지대두박 필름의 인장특성들을 유의적으로 향상시켰음. 최적 조건에서 cold plasma 처리된 필름을 가지고 훈제연어(즉석조리식품 모델식품)를 coating하고 저장실험을 수행하여 coating의 식품 보존효과에 대한 cold plasma 처리의 영향을 확인하였음. Cold plasma 처리 된 필름을 이용한 coating은 연어의 지방산패를 지연시켰고 연어의 경도를 유지시켰음. Cold plasma 처리는 또한 가식성 필름의 생분해성을 향상시켰음.
▪ Cold plasma 처리를 이용한 생리활성 물질의 수성 시스템에서의 분산안정성 향상: 백년초와 백년초 추출물의 항산화능은 각각 750 W-10 분의 아르곤 cold plasma 처리와 750 W-40 분과 856 W-36분의 아르곤 cold plasma 처리를 통해 향상되었음. 항산화능에 손실 없이 수성시스템에서의 안정성인 용해도와 분산안정성을 가장 많이 증진시킨 백년초 시료와 백년초 추출물 시료에 대한 아르곤 cold plasma 처리 최적 조건은 각각 856 W, 36 분과 644 W, 36 분이었음.
▪ Cold plasma 처리를 이용한 효소 활성 저해: 공기 cold plasma를 이용하여 감자를 900 W에서 40분간 처리하였을 때 감자에 존재하는 polyphenol oxidase 효소 활성이 약 70% 저해되었음. Polynomial model을 이용하여 polyphenol oxidase 저해를 예측할 수 있었음.
▪ Cold plasma 처리한 생리활성 물질과 가식성 필름의 독성 안전성 검사: Acute-Subacute toxicity 시험 결과는 cold plasma 처리가 백년초 추출 분말과 탈지대두박 필름에 인체에 해로운 물질을 생성시키지 않는다는 것을 보여주었음.
(출처: 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 16