KR100387281B1 - 어류 단백질을 포함하는 식용 생분해성 필름 및 그의제조방법 - Google Patents

어류 단백질을 포함하는 식용 생분해성 필름 및 그의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 어류 단백질을 포함하는 신규의 식용 생분해성 필름은
(1) 어류로부터 단백질을 추출 후 회수하는 단계, (2) 얻어진 단백질에 증류수와 가소제를 첨가하여 필름 제조용 용액을 제조하는 단계, (3) 얻어진 필름 제조용 용액의 pH를 조절하고 가열하여 겔화시키는 단계, 및 (4) 겔화된 용액을 탈포시킨 다음 성형시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하며,
본 발명에 따라 제조된 식용 생분해성 필름은 인장강도 및 신장률 등의 기계적 특성이 매우 우수하고, 수증기 투과 차단성 또한 우수하여 식품의 포장에 적용시 식품의 저장성을 개선할 수 있고, 기존 플라스틱 포장재의 문제점으로 대두되고 있는 환경호르몬 문제를 해결할 수 있으며, 식용가능하여 포장재로 인한 환경오염을 방지할 수 있고, 어류 단백질을 섭취함으로써 영양보강 효과를 기대할 수 있는 등의 매우 다양한 효과가 기대된다. 또한 수산물 이용범위의 확대에 따른 수산물의 소비확대 및 부가가치 제고와 더불어 수산물 가공공장에서 버려지는 수세폐액으로부터 단백질을 수거하여 재활용시 연안어장의 환경오염의 저감에도 기여할 것으로 기대된다.

Description

어류 단백질을 포함하는 식용 생분해성 필름 및 그의 제조방법{Edible and biodegradable film comprising fishes protein, and method for producing the same}
본 발명은 어류 단백질을 포함하는 신규의 식용 생분해성 필름 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (1) 분쇄된 어육을 균질화한 후 알칼리성 용액으로 pH가 11-12가 되도록 처리하여 단백질을 추출하는 단계; (2)상기 단계 (1)의 추출물을 원심 분리하여 얻어진 상등액을 산성 용액으로 처리하여 단백질 농축물을 얻는 단계; (3)상기 단계 (2)의 단백질 농축물을 물과 가소제로 처리하는 단계; (4)상기 단계 (3)의 처리된 단백질 농축물을 알칼리성 용액으로 처리하는 단계; (5)상기 단계 (4)의 알칼리 용액 처리된 단백질 농축물을 70-90℃로 가열하여 겔화시키는 단계; 및 (6)상기 단계 (5)의 겔화된 단백질 농축물을 탈포하여 성형시키는 단계를 포함하는 식용 생분해성 필름의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조되는 신규의 식용 생분해성 필름에 관한 것이다.
최근 플라스틱 포장재의 폐기물에 의한 환경오염 문제의 대두와 인체는 물론 자연 생태계에 악영향을 미치는 환경호르몬에 대한 관심이 높아지면서 천연 고분자 물질을 이용한 분해성 포장재의 개발과 인체에 무해한 포장재의 개발에 대한 관심은 점차적으로 증대되고 있다. 특히, 식품과 직접 접촉되는 부위에 사용되는 포장재의 유해성 여부에 대한 논란과 더불어 인체에 무해한 포장재의 개발은 매우 절실하게 요구되고 있다.
식용필름은 다당류(전분, 셀룰로오스, 펙틴, 알긴산염, 카라기난, 키토산 등), 단백질(대두 단백질, 유청 단백질, 밀 단백질, 옥수수 단백질, 케라틴, 젤라틴 등), 지방(지방산, 왁스 등) 등 다양한 성분들을 이용한 제조방법이 연구되어 왔으며, 현재 전분, 셀룰로오스, 케라틴 등의 일부 성분을 이용한 가식성 필름이 제조되고 있다(Kester, J.J 등., "Edible films and coating: A review", Food Technol. 40(12), 47∼59; Krochta, J.M 등., "Edible coatings and films to improve food quality", Technomic publishing company, Inc. J. Dairy Sci. 66(1994); Krochta 등., "Edible and biodegradable polymer films". Food Technol. 51(2), 61∼74(1997)).
수산물로부터 식용 필름 제조에 관하여는 해조류로부터 추출한 카라기난과 알긴산염, 갑각류로부터 추출한 키토산, 그리고 어류의 껍질에서 추출한 젤라틴 등을 이용하여 제조하는 것에 대한 연구가 수행되고 있으나(임종환 등, "카라기난 필름의 투습 특성". 한국식품과학회지 28(3), 545∼551(1996); 유병진 등, "가공조건이 알기네이트 필름의 물리적 성질에 미치는 영향". 한국수산학회지, 32(5), 582∼586(1999); 손병일 등, "게껍질에서 추출한 키토산 필름의 이용에 관한 연구". 한국수산학회지, 32(4), 395∼398(1999)), 원료 공급이나 제조상의 원가 상승 등으로 인하여 산업화되지 못하고 있는 실정이며, 어육으로부터 단백질을 추출하여 식용필름을 제조하는 것에 대한 연구는 전무한 실정이다.
따라서 본 발명자는 상기 문제점을 해결하고자 예의 연구한 결과, 비교적 풍부하게 존재하고 있는 어류로부터 추출된 단백질을 이용하여 제조된 필름이 인장강도, 신장률 등의 기계적 강도가 매우 양호하며, 생분해성으로 환경오염을 방지할 수 있고, 환경호르몬 문제가 없으며, 식용 가능하여 다양한 식품의 포장에 적용될 수 있고, 영양 보강의 효과도 기대할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명에 이르렀다.
따라서 본 발명은 어류로부터 단백질을 추출하여 필름이 소구하는 물성을 만족하는 신규의 식용 생분해성 필름 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일실시예로서 (1) 분쇄된 어육을 균질화한 후 알칼리성 용액으로 pH가 11-12가 되도록 처리하여 단백질을 추출하는 단계; (2)상기 단계 (1)의 추출물을 원심 분리하여 얻어진 상등액을 산성 용액으로 처리하여 단백질 농축물을 얻는 단계; (3)상기 단계 (2)의 단백질 농축물을 물과 가소제로 처리하는 단계; (4)상기 단계 (3)의 처리된 단백질 농축물을 알칼리성 용액으로 처리하는 단계; (5)상기 단계 (4)의 알칼리 용액 처리된 단백질 농축물을 70-90℃로 가열하여 겔화시키는 단계; 및 (6)상기 단계 (5)의 겔화된 단백질 농축물을 탈포하여 성형시키는 단계를 포함하는 식용 생분해성 필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 일 실시예로서 상기 단계 (2)가 (2a) 상기 단계 (1)의 추출물을 원심 분리하여 얻어진 상등액을 산성 용액을 이용하여 pH를 조절함으로써 단백질을 침전시키는 단계; (2b) 상기 단계 (2a)의 침전된 단백질을 원심 분리하여 회수하는 단계; 및 (2c) 상기 단계 (2b)의 회수 단백질을 동결건조 후 분쇄하여 단백질 농축물을 얻는 단계를 포함하는 식용 생분해성 필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 일 실시예로서 상기 단계 (3)의 물이 상기 단백질 농축물 1중량부에 대해 20∼35중량부로 첨가되고, 상기 가소제가 상기 단백질 농축물에 대해 20∼70중량%로 첨가되는 식용 생분해성 필름의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 일 실시예로서 상기 단계 (4)의 알칼리성 용액이 암모니아수, KOH, NaOH 용액으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나이고, pH는 7.0∼11.0으로 조절되는 식용 생분해성 필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 일 실시예로서 상기 단계 (1)의 알칼리성 용액이 NaOH, KOH, Mg(OH)2용액으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나인 식용 생분해성 필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 일 실시예로서 상기 단계 (2a)의 산성 용액이 염산, 황산, 질산 용액으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 pH는 어류 단백질의 등전점인 식용 생분해성 필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 일 실시예로서 상기 제조방법 중 어느 하나의 제조방법으로 제조되는 식용 생분해성 필름을 제공한다.
본 발명에서 사용된 백색어류인 명태는 대구목 대구과에 속하는 어류(Theragra chalcogramma)로서, 우리나라 동해, 일본, 오호츠크해, 베링해, 북태평양 등에 수심 50∼450m 되는 수층에 서식하는 냉수성 어종이다. 또한 명태는 지방 함량이 낮고, 단백질 함량이 높으며, 칼슘, 인, 철 등의 미네랄이 풍부한 어류이다.
또한 본 발명에서 사용된 적색어류인 고등어는 농어목 고등어과에 속하는 어류(Scomber japonicus)로서, 우리나라 동, 서, 남해 전 연근해, 전세계의 아열대 및 온대해역으로 연안수의 영향을 강하게 받는 대륙붕 해역에 서식하는 난류성, 군집 회유성 어종이다. 또한 고등어는 단백질과 지방함량이 높고, 칼슘, 인 철 등의 미네랄이 풍부한 어류이다. 그러나 본 발명에서 사용되는 어류는 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어 "단백질 농축물"이라 함은, 단백질을 주성분으로 하는 어류 추출물을 의미한다.
상기 단계 (1)에서 사용된 알칼리성 용액은 NaOH, KOH, Mg(OH)2용액 중 어느 하나를 사용하여 pH를 바람직하게는 11∼12로 조절한다.
상기 단계 (2a)에서 사용된 산성 용액은 염산, 황산, 질산 용액 중 어느 하나를 사용하며, 어류의 종류에 따른 어류 단백질의 등전점(isoelectric point) 부근으로 pH를 조절한다. 예컨대 명태의 단백질의 등전점은 pH 4.8이고, 고등어의 단백질의 등전점은 5.0이다.
상기 단계 (3)에서 첨가되는 물은 바람직하게는 증류수로서 추출된 단백질 농축물에 대해 20∼35배의 중량비로, 즉 단백질 농축물 1중량부에 대해 20-35 중량부로 첨가된다. 또한 이와 함께 첨가되는 가소제는 단백질의 아미노기와 수소결합을 형성하여 분자간 힘을 감소시켜 필름의 유연성을 부여하고 부서짐을 방지하는 역할을 하는 물질로서, 필름 제조용 원료와 가소제의 종류 및 농도에 따라 필름의 특성은 매우 달라지게 된다. 본 발명의 어류 단백질을 포함하는 식용 생분해성 필름에서는, 글리세롤, 소르비톨, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 이러한 가소제는 어류 단백질 농축물에 대해 20∼70중량%, 바람직하게는 40∼50중량%로 첨가된다. 가소제의 양이 20중량% 미만으로 첨가되면 어류 단백질 농축물의 취성(brittleness)이 지나치게 커지고, 가소제의 양이 70중량%를 넘으면 신장률이 지나치게 커져 필름으로서 적합하지 않다.
상기 단계 (4)에서 pH는 암모니아수, KOH, NaOH 용액 중 어느 하나를 사용하여 pH 7.0∼11.0, 바람직하게는 10.0∼11.0으로 조절하며, 가열온도는 70∼90℃로 가열하여 겔화시킨다. 70℃ 이상으로 가열하는 것은, 단백질의 황결합(S-S)을 촉진시켜 필름 제조용 용액의 필름 형성능을 부여하기 위함이다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀 더 상세히 설명하지만, 본 발명인 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
시험방법:
(1) 두께
두께 측정용 마이크로미터를 이용하여 필름의 두께를 5회 측정한 후 평균값으로 나타내었다.
(2) 기계적 특성(인장강도 및 신장률)
필름의 크기를 70mm×25mm로 절단하여 상대습도가 50%로 조절된 25℃의 항온항습조에 48시간 방치하여 수분함량을 조절한 후, ASTM D882-90 표준시험법에 따라서 텍스쳐 분석기(Texture analyser)를 이용하여 인장강도와 신장률을 측정하였다. 이때 측정을 위한 초기 그립(grip)간의 거리는 50mm로, 크로스헤드(crosshead) 속도는 500mm/분으로 조절하였고, 인장강도 및 신장률은 각각 하기 수학식(1) 및 (2)를 이용하여 구하였다.
인장강도(MPa) = 최대 인장력/필름의 평균 단면적
신장률(%) = (ΔL/L)×100
상기 식에서, 최대 인장력은 필름을 잡아늘릴 때 필름이 절단될 때가지 작용한 가장 큰 힘을 말하며, L은 초기의 그립 간의 거리, ΔL은 필름이 절단될 때까지 움직인 그립 간의 거리이다.
(3) 수분투과도 측정
필름의 크기를 70mm×70mm로 절단하여 상기 기계적 특성 측정시와 동일한 방법으로 필름의 수분 함량을 조절한 후, ASTM E96-90 표준시험법에 따라 컵 방법(cup method)을 이용하여 측정하였다. 수분 투과율(water vapor transmission rate, WVTR)은 하기 수학식(3)과 같이 시간에 따른 컵의 무게 감소율을 필름의 면적으로 나누어 구하였으며, 이 수분 투과율로부터 하기 수학식(4)을 이용하여 수분투과도(water vapor permeability, WVP)를 구하였다.
수분투과율(WVTR, ng/m) = 시간에 따른 컵의 무게 감소율/필름 면적
수분투과도(WVP, ng/m·s·Pa) = 수분투과율×(L/Δp)
상기 식에서, L은 필름의 평균 두께이고, Δp는 필름을 사이에 둔 컵 내부와 외부의 부분압의 차이이다.
실시예 1: 명태 단백질을 포함하는 식용 생분해성 필름의 제조
(1a) 명태 단백질 추출
수분 79.6%, 조단백질 18.2%, 조지방 0.6%, 회분 1.2%로 이루어진 필렛(fillet) 상태의 동결된 명태 1kg을 해동하여 분쇄한 다음, 어육에 증류수를 9리터를 가하고 균질화하였다. 균질화한 용액을 1.0N NaOH 용액을 사용하여 pH를 11.0, 12.0으로 각각 조절하고, 1시간 동안 교반하여 가용성 성분을 추출한 다음, 원심분리(12,000rpm, 20분)하여 상등액을 분리하였다. pH 11.0에서는 전체 단백질 함량의 72.6%가 용해되었고, pH 12.0에서는 전체 단백질 함량의 94.8%가 용해되어 상등액으로 추출되었다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
(1b) 명태 단백질 회수
pH 12에서 얻어진 단백질을 용해 추출한 용액을 원심분리하여 취한 상등액을 1.0N 염산용액을 사용하여 pH를 명태 단백질의 등전점(pH 4.8)으로 조절하여 단백질을 침전시킨 다음, 원심분리(12,000rpm, 20분)하여 단백질을 회수하였다.
회수한 단백질을 온도 -70℃에서 급속 동결한 다음, 압력을 0.2토르 이하로 낮추고, 셀프(shelf)온도를 30℃로 하여 48시간 동안 동결건조한 후, 분쇄하여 분말 형태의 단백질 농축물 138g을 얻었다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
얻어진 최종 단백질 농축물은 수분 6.1%, 조단백질 91.7%, 조지방 0.8%, 회분 1.4%로 구성되어 있다.
(1c) 식용필름의 제조
증류수 100ml에 동결건조한 단백질 농축물 분말 4g을 첨가한 다음, 가소제를 단백질 농축물 분말에 대하여 20, 30, 40, 50, 60, 70중량%의 비율로 첨가하고 호모게나이저(homogenizer)로 균질화하였다. 균질화한 용액을 암모니아수를 사용하여 pH를 10.0으로 조절한 다음, 90℃에서 20분간 가열한 용액을 5분간 방치하여 거품을 완전히 제거한 다음, 테프론 필름으로 코팅된 유리판(25cm×25cm) 위에 붓고, 25℃에서 건조하여 제조하였다. 가소제로는 글리세롤, 소르비톨, 프로필렌 글리콜(PG), 폴리에틸렌 글리콜 200(PEG 200) 4종의 가소제를 사용하였다.
제조된 명태 단백질을 포함하는 식용 생분해성 필름의 가소제 종류와 농도에 따른 두께, 인장강도, 신장률 및 수분투과도를 측정하여 하기 표 3에 나타낸다.
비교예 1:
(1a) 명태 단백질 추출
균질화한 용액을 1.0N 염산과 NaOH 용액을 사용하여 pH를 2.0∼10.0으로 각각 달리 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1의 1(a)와 같이 하여 pH별 단백질 추출률을 계산하여 하기 표 1에 나타낸다.
(1b) 명태 단백질 회수
1.0N 염산용액을 사용하여 pH를 3.8∼6.2로 각각 달리 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1의 (1b)와 같이 하여 pH별 단백질 농축물 회수율을 구하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
실시예 2: 고등어 단백질을 포함하는 식용 생분해성 필름의 제조
(2a) 고등어 단백질 추출
평균 체장 30.9cm, 평균 체중 368.5g의 고등어 선어 10미로부터 껍질, 뼈, 내장 등을 제거한, 수분 69.1%, 조단백질 20.1%, 조지방 9.5%, 회분 1.3%로 이루어진 어육 1,192g을 분리하여 분쇄한 다음, 어육에 증류수를 10.7리터를 가하고 균질화하였다. 균질화한 용액을 1.0N NaOH 용액을 사용하여 pH를 11.0, 12.0으로 각각 조절하고, 1시간 동안 교반하여 가용성 성분을 추출한 다음, 원심분리(12,000rpm, 20분)하여 상등액을 분리하였다. pH 11.0에서는 전체 단백질 함량의 87.5%가 용해되어 상등액으로 추출되었고, pH 12.0에서는 전체 단백질 함량의 97.3%가 용해되어 상등액으로 추출되었다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
(2b) 고등어 단백질 농축물 회수
pH 12.0에서 얻어진 고등어 단백질을 용해 추출한 용액을 원심분리하여 취한 상등액을 1.0N 염산용액을 사용하여 pH를 고등어 단백질의 등전점(pH 5.0)으로 조절하여 단백질을 침전시킨 다음, 원심분리(12,000rpm, 20분)하여 고등어 단백질을 회수하였다.
회수한 단백질을 온도 -70℃에서 급속 동결한 다음, 압력을 0.2토르 이하로 낮추고, 셀프(shelf)온도를 30℃로 하여 48시간 동안 건조한 후, 분쇄하여 분말 형태의 단백질 농축물 149g을 얻었다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
얻어진 고등어 단백질 농축물은 수분 6.7%, 조단백질 86.0%, 조지방 6.0%, 회분 1.3%로 구성되어 있다.
(2c) 식용필름의 제조
증류수 100ml에 동결건조한 고등어 단백질 농축물 분말 4g을 첨가한 다음,
가소제를 단백질 농축물 분말에 대하여 20, 30, 40, 50, 60, 70중량%의 비율로 첨가하고 호모게나이저(homogenizer)로 균질화하였다. 균질화한 용액을 암모니아수를 사용하여 pH를 10.0으로 조절한 다음, 90℃에서 20분간 가열한 용액을 5분간 방치하여 거품을 완전히 제거한 다음, 테프론 필름으로 코팅된 유리판(25cm×25cm) 위에 붓고, 25℃에서 건조하여 제조하였다. 가소제로는 글리세롤, 소르비톨, 프로필렌 글리콜(PG), 폴리에틸렌 글리콜 200(PEG 200) 4종의 가소제를 사용하였다.
제조된 고등어 단백질을 포함하는 식용 생분해성 필름의 가소제 종류와 농도에 따른 두께, 인장강도, 신장률 및 수분투과도를 측정하여 하기 표 4에 나타낸다.
비교예 2:
(2a) 고등어 단백질 추출
균질화한 용액을 1.0N 염산과 NaOH 용액을 사용하여 pH를 2.0∼10.0으로 각각 달리 조절한 것을 제외하고는, 실시예 2의 2(a)와 같이 하여 pH별 단백질 추출률을 계산하여 하기 표 1에 나타낸다.
(2b) 고등어 단백질 농축물 회수
1.0N 염산용액을 사용하여 pH를 3.8∼6.2로 각각 달리 조절한 것을 제외하고는, 실시예 2의 (2b)와 같이 하여 pH별 단백질 농축물 회수율을 구하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
명태와 고등어의 pH별 단백질 추출률(단위: %)
시료 pH
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
명태 89.8 34.8 25.4 22.6 24.3 31.2 34.2 39.5 45.9 72.6 94.8
고등어 90.9 85.9 74.5 30.6 29.5 35.0 37.8 47.9 51.2 87.5 97.3
명태 및 고등어의 pH별 단백질 농축물 회수율(단위: %)
시료 pH
3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2
명태 54.4 78.3 78.7 75.7 76.3 79.8 77.4 75.6 69.9 74.0 68.8 69.2 65.5
고등어 59.8 61.0 61.5 62.2 62.8 64.0 64.1 63.3 61.1 62.5 62.7 61.7 61.0
상기에서 알 수 있는 바와 같이, pH 11∼12에서 단백질의 추출율이 가장 높았으며, 단백질의 등전점(명태의 경우 pH 4.8, 고등어의 경우 pH 5.0)에서 단백질 농축물이 가장 많이 회수되었다.
가소제 종류와 농도에 따른 명태 단백질을 포함하는 필름의 인장강도, 신장률 및 수분투과도
가소제 두께(㎛) 인장강도(MPa) 신장률(%) 수분투과도(ng/m·s·Pa)
품명 농도(중량%, 단백질 농축물 기준)
글리세롤 20 73.2 17.0 7.3 0.41
30 80.0 11.8 38.2 0.54
40 84.0 8.8 100.9 0.54
50 81.1 5.4 115.3 0.59
60 87.5 3.1 120.0 0.72
70 88.0 2.8 125.3 0.71
소르비톨 20 67.5 24.5 3.4 0.34
30 71.5 21.4 5.8 0.41
40 81.5 16.1 48.2 0.47
50 78.6 11.8 61.9 0.52
60 85.1 7.6 71.2 0.56
70 90.2 5.4 73.8 0.64
PG 20 72.1 23.3 0.8 0.35
30 76.4 22.2 1.5 0.39
40 78.8 20.8 1.6 0.48
50 85.8 19.8 2.3 0.45
60 94.1 19.6 2.8 0.48
70 96.2 18.2 3.4 0.50
PEG 200 20 72.1 22.1 2.4 0.40
30 76.4 20.5 3.5 0.48
40 78.8 14.8 5.9 0.52
50 85.8 9.8 19.2 0.61
60 94.1 6.7 36.4 0.77
70 96.2 5.4 34.5 0.80
가소제 종류와 농도에 따른 고등어 단백질을 포함하는 필름의 인장강도, 신장률 및 수분투과도
가소제 두께(㎛) 인장강도(MPa) 신장률(%) 수분투과도(ng/m·s·Pa)
품명 농도(중량%, 단백질 농축물 기준)
글리세롤 20 73.2 9.6 2.6 0.56
30 75.8 6.4 84.9 0.63
40 78.0 4.6 156.1 0.69
50 78.9 3.4 151.6 0.73
60 81.2 2.8 167.5 0.77
70 79.2 2.3 149.8 0.81
소르비톨 20 - - - -
30 - - - -
40 - - - -
50 - - - -
60 73.6 8.5 3.6 0.46
70 75.4 6.4 8.4 0.51
PG 20 - - - -
30 - - - -
40 - - - -
50 - - - -
60 - - - -
70 72.6 7.5 2.4 0.44
PEG 200 20 71.5 2.9 5.6 0.54
30 72.4 2.5 13.3 0.62
40 73.2 1.8 18.3 0.71
50 71.8 1.4 14.0 0.69
60 73.4 1.4 13.4 0.74
70 70.5 1.1 15.1 0.76
상기 표 3, 4에서 알 수 있는 바와 같이, 사용된 가소제는 첨가농도가 높을수록 인장강도는 낮았으나, 신장률과 수분투과도는 높았다. 즉, 가소제의 종류 및 농도에 따라 필름의 특성은 매우 달라지게 된다. 따라서, 필름의 사용목적에 따라 가소제의 첨가농도는 적절하게 조절하여 첨가하여야 할 것으로 판단되었다.
실시예 3: pH와 온도에 따른 필름의 두께, 인장강도, 신장률 및 수분투과도의 비교
가소제로서 글리세롤을 각 어류의 단백질 농축물 분말에 대해 1.6g(40중량%)를 사용하고, 온도와 pH를 변화시킨 것을 제외하고는, 실시예 1의 (1c)와 같이 하여 pH와 온도에 따른 각 필름의 두께, 인장강도, 신장률 및 수분투과도를 25℃, RH 50%에서 측정하였다. 그 결과를 하기 표 5와 6에 나타낸다.
명태 단백질을 포함하는 필름의 pH와 온도에 따른 인장강도, 신장률 및 수분투과도
온도(℃) pH 두께(㎛) 인장강도(MPa) 신장률(%) 수분투과도(ng/m·s·Pa)
60 7.0 93.2 5.1 52.8 0.60
8.0 95.7 5.8 45.1 0.58
9.0 95.5 6.1 51.6 0.58
10.0 93.3 6.7 48.5 0.59
11.0 94.8 7.6 53.5 0.58
70 7.0 90.9 5.9 54.3 0.59
8.0 94.0 6.3 62.0 0.58
9.0 93.3 6.9 66.1 0.59
10.0 90.5 7.5 60.2 0.59
11.0 95.0 7.9 78.4 0.59
80 7.0 96.1 6.5 93.9 0.59
8.0 84.4 7.2 90.2 0.58
9.0 92.1 7.8 99.3 0.58
10.0 91.5 8.5 97.2 0.56
11.0 87.1 8.6 82.0 0.55
90 7.0 86.6 7.0 96.4 0.55
8.0 85.8 7.8 97.9 0.55
9.0 84.9 8.3 99.4 0.55
10.0 84.0 8.8 100.9 0.54
11.0 83.2 8.5 102.4 0.54
고등어 단백질을 포함하는 필름의 pH와 온도에 따른 인장강도, 신장률 및 수분투과도
온도(℃) pH 두께(㎛) 인장강도(MPa) 신장률(%) 수분투과도(ng/m·s·Pa)
60 7.0 - - - -
8.0 - - - -
9.0 77.0 0.9 2.3 1.04
10.0 65.8 0.9 6.7 0.92
11.0 78.5 1.2 10.5 0.93
70 7.0 84.1 1.8 53.5 0.91
8.0 78.4 2.3 84.2 0.85
9.0 85.1 2.2 94.4 0.86
10.0 76.7 3.5 128.2 0.88
11.0 78.0 3.9 126.4 0.87
80 7.0 75.8 3.8 85.2 0.81
8.0 71.5 4.0 108.2 0.76
9.0 72.0 4.4 140.6 0.74
10.0 80.4 4.7 131.9 0.76
11.0 77.1 4.8 134.5 0.73
90 7.0 76.6 3.7 78.3 0.79
8.0 75.4 4.2 103.2 0.75
9.0 72.9 4.7 136.8 0.76
10.0 78.0 4.6 156.1 0.69
11.0 73.4 4.7 142.8 0.70
상기 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 온도가 증가할수록, 필름 제조 용액의 pH가 10∼11에서 인장강도, 신장률이 높고, 수분투과도가 낮음을 알 수 있다.
상기 실시예에서 제조된 식용 필름의 물성을 기존(상기 참조문헌)의 식용 필름과 비교하여 최적의 데이터를 하기 표 7에 나타낸다.
원 료 인장강도(MPa) 신장률(%) 수분투과도(ng/m·s·Pa) 측정조건
대두 단백질 3.6±0.1 169.3±9.3 3.2±0.4 25℃, RH 50%
밀 글루텐(wheat gluten) 4.4±0.7 194.7±28.3 4.0±0.2 25℃, RH 50%
유청 단백질 2.165±0.065 49 - -
에그 알부민 3.37±0.05 88.1±10.5 - 25℃, RH 50%
밀 단백질 1.8 25 1.24 26℃, RH 50%
옥수수 단백질 0.4 - 0.41 26℃, RH 50%
본 발명의 명태 단백질(표 5) 8.8 100.9 0.54 25℃, RH 50%
본 발명의 명태 단백질(표 6) 4.6 156.1 0.69 25℃, RH 50%
상기 표로부터, 본 발명에 따른 어류 단백질을 포함하는 식용필름은 기존 식용 필름에 비해 인장강도 및 수분투과도가 가장 우수하였으며, 신장률은 거의 비슷함을 알 수 있다.
어류 단백질을 포함하는 식용 생분해성 필름은 인장강도 및 신장률 등의 기계적 특성이 매우 우수하고, 수증기 투과 차단성 또한 우수하여 식품의 포장에 적용시 식품의 저장성을 개선할 수 있고, 기존 플라스틱 포장재의 문제점으로 대두되고 있는 환경호르몬 문제를 해결할 수 있으며, 식용가능하여 포장재로 인한 환경오염을 방지할 수 있고, 어류 단백질을 섭취함으로써 영양보강 효과를 기대할 수 있는 등의 매우 다양한 효과가 기대된다.
또한 수산물 이용범위의 확대에 따른 수산물의 소비확대 및 부가가치 제고와 더불어 수산물 가공공장에서 버려지는 수세폐액으로부터 단백질을 수거하여 재활용시 연안어장의 환경오염의 저감에도 기여할 것으로 기대된다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. (1) 분쇄된 어육을 균질화한 후 알칼리성 용액으로 pH가 11-12가 되도록 처리하여 단백질을 추출하는 단계;
    (2)상기 단계 (1)의 추출물을 원심 분리하여 얻어진 상등액을 산성 용액으로 처리하여 단백질 농축물을 얻는 단계;
    (3)상기 단계 (2)의 단백질 농축물을 물과 가소제로 처리하는 단계;
    (4)상기 단계 (3)의 처리된 단백질 농축물을 알칼리성 용액으로 처리하는 단계;
    (5) 상기 단계 (4)의 알칼리 용액 처리된 단백질 농축물을 70-90℃로 가열하여 겔화시키는 단계; 및
    (6)상기 단계 (5)의 겔화된 단백질 농축물을 탈포하여 성형시키는 단계를 포함하는 식용 생분해성 필름의 제조방법.
  5. 제 4항에서, 상기 단계 (2)는
    (2a) 상기 단계 (1)의 추출물을 원심 분리하여 얻어진 상등액을 산성 용액을 이용하여 pH를 조절함으로써 단백질을 침전시키는 단계;
    (2b) 상기 단계 (2a)의 침전된 단백질을 원심 분리하여 회수하는 단계; 및
    (2c) 상기 단계 (2b)의 회수 단백질을 동결건조 후 분쇄하여 단백질 농축물을 얻는 단계를 포함하는 식용 생분해성 필름의 제조방법.
  6. 제 4항에서, 상기 단계 (3)의 물은 상기 단백질 농축물 1중량부에 대해 20∼35중량부로 첨가되고, 상기 가소제는 상기 단백질 농축물에 대해 20∼70중량%로 첨가되는 식용 생분해성 필름의 제조 방법.
  7. 제 4항에서, 상기 단계 (4)의 알칼리성 용액은 암모니아수, KOH, NaOH 용액 으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나이고, pH는 7.0∼11.0으로 조절되는 식용 생분해성 필름의 제조방법.
  8. 제 4항에서, 상기 단계 (1)의 알칼리성 용액은 NaOH, KOH, Mg(OH)2용액으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나인 식용 생분해성 필름의 제조방법.
  9. 제 5항에서, 상기 단계 (2a)의 산성 용액은 염산, 황산, 질산 용액으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 pH는 어류 단백질의 등전점인 식용 생분해성 필름의 제조방법.
  10. 제 4항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 식용 생분해성 필름.
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