KR100508434B1

KR100508434B1 - 마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법

Info

Publication number: KR100508434B1
Application number: KR1020040110264A
Authority: KR
Inventors: 최원석; 김길환
Original assignee: 충청북도
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2005-08-17

Abstract

본 발명은 마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 풀루란, 알긴산(alginate)중 선택된 어느 하나를 사용하거나 또는 풀루란, 알긴산을 혼합한 다당류를 물에 완전히 용해시켜 풀루란(Pullulan) 수용액으로 제조하는 수용액 제조 공정과; 상기 풀루란 수용액에 가소제를 첨가하여 가식성 필름 용액을 제조하는 필름 용액 제조 공정과; 상기 가식성 필름 용액에 구취 억제 및 휘산 작용을 위해 멘톨 또는 페파민트인 첨가제를 첨가하는 가열 공정; 및 상온 냉각 후 냉각된 가식성 필름 용액내의 용존 기체를 제거한 후 성형하는 성형 공정을 포함하는 가식성 필름의 제조방법에 있어서, 상기 가열 공정은 상기 가식성 필름 용액에 마늘로부터 추출한 마늘추출액을 1~40 중량%로 첨가하여 70~100℃로 20~40분간 가열하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 마늘에서 추출한 마늘추출물이 첨가된 가식성 항균 필름을 제조함으로써 가볍게 휴대하고 다니면서 장소 및 시간에 관계없이 입안에서 쉽게 분해되는 가식성 필름을 섭취할 때 가식성 필름이 용해되면서 항균, 항충치성 물질을 방출시킴으로 인해 구강내 충치유발을 억제할 수 있으며, 수분에 대한 용해도가 낮은 필름을 제조하여 식품포장용 항균필름으로도 사용할 수 있다.

Description

마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법{Method for manufacturing an edible anti-microbial film including garlic extract}

본 발명은 가식성 필름의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항균력이 있는 마늘로부터 추출한 마늘 추출액을 함유한 가식성 필름을 제조함으로써 구강내 충치 예방 및 식품용 항균포장재로 사용이 가능하도록 하는 마늘 추출액을 함유하는 가식성 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

산업이 발달함에 따라 일회용 상품의 사용빈도가 증가하면서 플라스틱 포장 폐기물에 의한 환경오염 문제가 대두되었으며, 이와 관련하여, 생물자원을 이용한 분해성 포장재의 개발에 관한 연구가 활발히 수행되고 있다. 이들중 식품 포장과 관련하여, 식품산업 전반에서 오랜 기간에 걸쳐 다양한 종류의 가식분해성 필름에 대한 연구가 행해져 왔으며, 특히 단백질과 셀룰로즈로부터 제조된 필름이 많이 이용되었다.

그러나, 플라스틱의 사용이 활성화됨에 따라, 생물자원으로부터 제조된 가식분해성 필름은 이들의 단점인 분해성에 의해 사장되었다가 다시 이러한 점이 환경 친화적인 장점으로 대두되면서 현재는 이들 필름에 대한 연구가 국제적으로 활발히 진행되고 있는 실정이다.

가식성 또는 가식 분해성 필름이란 식품표면에 코팅되거나 식품의 내포장재로 사용되어 식품을 외부의 충격으로부터 보호하고 식품의 저장수명을 증가시키는 동시에 수증기, 기체 및 용질의 이동을 방지하는, 식용가능한 차단막을 지칭한다. 이러한 가식성 필름은 기존의 비식용 및 비분해성 플라스틱 고분자 필름에 비해 다음과 같은 장점을 지닌다.

내용물과 포장재가 함께 소비될 수 있어 포장재 폐기물이 발생하지 않으며, 포장재 폐기물이 발생한 경우에도 기존의 고분자 재질보다 쉽게 분해되고, 포장재질에 향료, 색소, 감미료 등의 성분을 첨가하여 내용물에 관능적(organoleptic) 특성을 부여하며, 내용물에 부족한 영양소가 함유된 필름을 사용하여 영양가 부족문제를 보완할 수 있다.

또한, 가식성 필름은 크게 탄수화물 또는 단백질이 주성분인 친수콜로이드(hydrocolloid) 필름, 지질(lipid) 필름, 친수콜로이드와 지질의 복합물(composite)로 이루어진 필름 등으로 분류할 수 있는데, 친수콜로이드 필름은 산소, 이산화탄소, 지질 투과에 대한 차단성은 우수한 반면 수분 투과에 대한 차단성이 떨어지고, 지질 필름은 친수콜로이드 필름과 상반된 성질을 나타낸다.

이러한 성질들은 필름을 형성하는 주성분의 성질에 따라 다르게 나타나는데, 예를 들면, 친수콜로이드 필름은 친수콜로이드 물질의 분자 전하(molecular charge) 및 용해도 등에 따라, 지질 필름은 지질중의 하나인 지방산의 사슬(chain) 길이에 따라 다르게 나타난다.

상기 가식성 필름들중 가장 물질투과 차단성이 높은 친수콜로이드 필름의 형성을 위해 연구되고 있는 단백질로는 젤라틴, 콜라젠, 밀 단백질, 대두 단백질, 우유 단백질, 옥수수 단백질(corn zein) 및 당밀 단백질 등이 있다.

그리고, 마늘(Garlic)은 외떡잎식물 백합목 백합과의 여러해살이풀로서, 재배는 고대 이집트·그리스 시대부터로 알려져 있으며, 근동방면에서 인도, 중국, 한국, 아프리카의 각지에 전파되었다. 우리나라에 도입된 것은 명확하지는 않으나 삼국유사에 나올 뿐만 아니라 삼국사기에도 기록되어 있는 것으로 보아 재배 역사가 매우 오래 된 듯하다.

현재 마늘은 이탈리아를 비롯한 남유럽, 미국의 루이지애나, 텍사스 및 캘리포니아, 아시아의 한국, 중국, 일본, 인도, 서부 아시아 및 열대 아시아 전역, 그리고 아프리카와 오스트레일리아 등지에서 많이 재배되고 있다.

마늘은 탄수화물이 20% 가량 들어 있는데, 그 대부분이 스크로토스이며, 아미노산의 일종인 알리인이라는 성분이 함유되어 있다. 생마늘을 그대로 씹거나 썰면 세포가 파괴되면서 효소 분해에 의하여 이 알리인이 알리신(ALLICIN)이나 디알리디설파이드 등이 되어 강한 냄새를 내게 된다.

또한, 마늘은 강한 살균작용 성분을 갖고 있어 곰팡이를 죽이고, 대장균, 포도상구균 등의 살균 효과도 있음이 실험에 의해 밝혀졌다. 마늘의 살균작용은 알리신이라는 성분이 관여하는데, 그 살균력을 페니실린에 대비해 본 결과 100 : 1 이었다고 보고되었으며, 바이러스나 곰팡이, 대장균에 대한 살균효과가 뛰어나 감기, 기관지염, 소장염, 대장염을 예방하는 효능이 있다고 알려져 있다.

이러한 알리신 성분은 신경안정 작용을 하여 피로해 있을 때는 자극과 영양을 주며, 외부로부터의 자극을 완화시키거나 활력을 높이는 작용을 하는 것으로 밝혀져 있다.

그리고, 마늘추출물을 이용하여 충치예방용 조성물을 개발하고자하는 적용한 사례로는, 충치예방용 치약조성물 및 그 제조방법(출원번호 특허 제1999-0027905호)이 있다.

이와 같은 공개된 종래의 기술은 마늘추출물을 치약에 적용한 것에 대해 기재한 것으로, 치약에 적용된 것은 치약이나 칫솔 등의 도구를 사용하여야 하며, 양치질과 수도 등 급수장소를 필요로 하는 번거로움이 있는 등 사용시 도구 및 장소 등의 제약이 있는 단점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마늘에서 추출한 마늘추출물이 첨가된 가식성 항균 필름을 제조함으로써 가볍게 휴대하고 다니면서 장소 및 시간에 관계없이 입안에서 쉽게 분해되는 가식성 필름을 섭취할 때 가식성 필름이 용해되면서 항균, 항충치성 물질을 방출시킴으로 인해 구강내 충치유발을 억제할 수 있으며, 수분에 대한 용해도가 낮은 필름을 제조하여 식품포장용 항균필름으로도 사용할 수 있는 마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

풀루란, 알긴산(alginate)중 선택된 어느 하나를 사용하거나 또는 풀루란, 알긴산을 혼합한 다당류를 물에 완전히 용해시켜 풀루란(Pullulan) 수용액으로 제조하는 수용액 제조 공정과; 상기 풀루란 수용액에 가소제를 첨가하여 가식성 필름 용액을 제조하는 필름 용액 제조 공정과; 상기 가식성 필름 용액에 구취 억제 및 휘산 작용을 위해 멘톨 또는 페파민트인 첨가제를 첨가하는 가열 공정; 및 상온 냉각 후 냉각된 가식성 필름 용액내의 용존 기체를 제거한 후 성형하는 성형 공정을 포함하는 가식성 필름의 제조방법에 있어서, 상기 가열 공정은 상기 가식성 필름 용액에 마늘로부터 추출한 마늘추출액을 1~40 중량%로 첨가하여 70~100℃로 20~40분간 가열하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명의 다른 특징은,

분리 대두 단백질(soy protein isolate), 유장 단백질(whey protein), 카제인(casein), 난백 단백질중 선택된 어느 하나를 사용되거나 또는 분리 대두 단백질, 유장 단백질, 카제인, 난백 단백질을 혼합한 단백질을 물에 완전히 용해시켜 단백질 수용액으로 제조하는 수용액 제조 공정과; 상기 단백질 수용액에 가소제를 첨가하여 가식성 필름 용액을 제조하는 필름 용액 제조 공정과; 상기 가식성 필름 용액에 구취 억제 및 휘산 작용을 위해 멘톨 또는 페파민트인 첨가제를 첨가하여 가열하는 가열 공정; 및 상온 냉각 후 냉각된 가식성 필름 용액내의 용존 기체를 제거한 후 성형하는 성형 공정을 포함하는 가식성 필름의 제조방법에 있어서, 상기 가열 공정은 상기 가식성 필름 용액에 마늘로부터 추출한 마늘추출액을 1~40 중량%으로 첨가하여 70~100℃로 20~40분간 가열하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시에에 따른 마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법의 제조 공정을 설명하기 위한 공정도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시에에 따른 마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법의 제조 공정을 설명하기 위한 공정도이다.

가식성 필름의 기능성에 주안점을 둔 본 발명에 따른 가식성 항균필름은 풀루란과 같은 수용성 다당류 또는 대두단백질과 같은 단백질에 물과, 가소제와 필요에 따라 마늘의 냄새억제와 휘산작용을 제공할 수 있는 소량의 멘톨이나 페파민트 등의 첨가제를 포함시켜 이루어지는 가식성 필름조성액에 천연 항균제인 마늘로부터 추출한 마늘 추출액을 1~40 중량%로 혼합하여 이를 필름으로 성형하여 이루어지는 것이다.

가소제로 사용될 수 있는 솔비톨, 글리세린 등은 상기 추출물과 물을 제외한 필름 주성분간의 혼합을 자유롭게 하여 필름의 성형 및 필름의 물성을 향상시킬 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

이때, 천연 항균제인 마늘추출액이 40 중량%이상으로 과다하게 함유되면 항균 필름의 물성 및 생산성이 저하되며, 10 중량%이하로 너무 적게 함유되면 항균성이 떨어지므로 천연 항균제는 10~40 중량%정도 첨가하는 것이 바람직하다.

〈제 1실시예〉

풀루란 필름의 경우 다당류인 풀루란을 물에 완전히 용해시켜 10%(w/v)의 풀루란 수용액으로 제조한다(S100).

그리고, 풀루란 수용액에 첨가된 풀루란 질량의 20 중량%로 가소제인 솔비톨을 첨가하여 가식성 필름 용액을 제조한 다음(S110), 상기 가식성 필름 용액에 마늘로부터 추출한 마늘 추출액을 25 중량%로 첨가한다(S120). 이때, 선택에 따라 구취 억제 및 휘산 작용을 위해 멘톨, 페파민트 등의 첨가제를 첨가시킬 수 있다(S130). 또한, 풀루란을 대신하여 알긴산(alginate), 또는 풀루란과 알긴산을 혼합하여 사용하여도 무방하나 본 발명에서는 풀루란의 예를 들어 설명하기로 한다.

그런 다음, 마늘 추출액이 혼합된 가식성 필름 용액을 충분히 교반한 후, 이 용액을 80℃의 온도에서 25분 동안 가열한다(S140).

그리고, 마늘 추출액이 혼합된 가식성 필름 용액을 상온에서 충분히 식힌 다음(S150), 용액 내에 녹아 있어 필름 형성시 필름 강도를 약화시키는 공기를 제거하기 위해 진공펌프를 사용하여 필름 형성용액내의 용존기체를 제거한 후(S160), 필름을 성형한다(S170).

〈제 2실시예〉

분리 대두 단백질 필름은 분리 대두 단백질을 물에 완전히 용해시켜 7.5%(w/v)의 분리 대두 단백질 수용액으로 제조한다(S200).

그리고, 분리 대두 단백질 수용액에 첨가된 분리 대두 단백질 질량의 50 중량%로 가소제인 글리세린을 첨가하여 가식성 필름 용액을 제조한 다음(S210), 가식성 필름 용액에 마늘로부터 추출한 마늘추출액은 18.8 중량%로 첨가한다(S220). 이때, 선택에 따라 구취 억제 및 휘산 작용을 위해 멘톨, 페파민트 등의 첨가제를 첨가시킬 수 있다(S230). 또한, 분리 대두 단백질을 대신하여 유장 단백질, 카제인(casein) 또는 난백 단백질을 사용하여도 무방하나 본 발명에서는 분리 대두 단백질의 예를 들어 설명하기로 한다.

그런 다음, 마늘 추출액이 혼합된 가식성 필름 용액을 충분히 교반한 후, 이 용액을 90℃ 의 온도에서 30분 동안 가열한다(S240).

그리고, 마늘 추출액이 혼합된 가식성 필름 용액을 상온에서 충분히 식힌 다음(S250), 용액 내에 녹아 있어 필름 형성시 필름 강도를 약화시키는 공기를 제거하기 위해 진공펌프를 사용하여 필름 형성용액내의 용존기체를 제거한 후(S260), 필름을 성형한다(S270).

이와 같이 제조된 항균필름의 항균성을 확인하기 위해서 분리 대두 단백질 필름의 경우 필름주위의 저지환(clear zone)의 직경(㎜)을 비교하는 방법으로 항균실험을 실시하여 그 결과를 <표 1>에 나타내었으며, 필름의 물에 대한 용해도 실험도 실시하였다.

본 발명에서 항균활성을 측정하기 위해 사용한 균은 스타피로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)(KCTC 2199, Gram(+) 식중독균), 에쉐리치아 코리(Escherichia coli) O157(KCTC 0019, Gram(-) 식중독균), 살모넬라 티피모리움(Salmonella typhimorium)(KCTC 2053, Gram(-) 식중독균), 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)(KCTC 3065, Gram(+) 충치균), 리스테리아 이노큐아(Listeria innocua)(KCTC 3586, Gram(+) 식중독균), 수도모나스 아우루지노사(Pseudomonas auruginosa)(KCTC 1636, Gram(-) 녹농균)로 이들 균을 배양하여 마늘에서 추출한 마늘추출물을 함유한 가식성 필름의 항균활성을 조사하였다.

필름종류	저지환(clear zone) 지름
분리대두단백질	9 mm
마늘추출액 11.3 w/v% 함유 (분리대두단백질량의 1.5배)	11 mm
마늘추출액 15 w/v% 함유(분리대두단백질량의 2배)	11 mm
마늘추출액 22.5 w/v% 함유(분리대두단백질량의 3배)	12 mm

마늘 추출액 함유량에 따른 분리 대두 단백질(7.5%(w/v)) 가식성 필름의 Streptococcus mutans 균에 대해 항균활성

미생물	저지환(clear zone) 지름
Pseudomonas aeruginosa	11 mm
Escherichia coli O157	10 mm
Salmonella typhimurium	10 mm
Listeria innocua	10 mm
10 mm
Staphylococcus aureus

마늘 추출액 함유(18.8%(w/v)) 분리 대두 단백질(7.5%(w/v)) 가식성 필름의 식중독균 및 녹농균에 대한 항균활성

상기의 표 1과 표 2의 결과에서 보여주는 바와 같이 마늘 추출액 함유 가식성 항균필름은 충치균이 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)균에 대해서 항균활성을 나타내었으며, 식중독균인 스타피로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)(KCTC 2199, Gram(+)), 에쉐리치아 코리(Escherichia coli) O157(KCTC 0019, Gram(-)), 살모넬라 티피모리움(Salmonella typhimorium)(KCTC 2053, Gram(-) ), 리스테리아 이노쿠아(Listeria innocua Gram(+)), 녹농균인 수도모나스 아우루지노사(Pseudomonas auruginosa)(KCTC 1636, Gram(-))균과에 대해서 약간의 항균활성이 있음을 보여주었다.

풀루란 필름의 경우 물에 대한 용해도가 높아 필름주위 저지환의 직경(mm)을 비교하는 항균실험대신 충치균이 들어 있는 액체배양액을 배양시키면서 충치균의 유도기간을 시간에 따라 흡광도를 측정하는 방법으로 마늘추출액을 함유한 풀루란 필름을 넣은 경우와 비교하여 항균활성을 측정한 결과, 마늘추출물(25 중량%)을 함유한 필름 0.112g(2㎝×3㎝ 크기)을 액체 배양액 10㎖에 첨가했을 경우 충치균의 유도기간을 대략 10시간정도 연장함으로서 이 필름이 충치균에 대해 항균력이 있음을 보여주었다.

필름의 물에 대한 용해도 측정실험은, 먼저 필름을 건조기에서 105℃로 8시간 동안 건조시킨 다음, 무게를 정확히 측정한 후 30㎖의 증류수가 들어있는 삼각 플라스크(flask)에 집어넣고, 8시간동안 상온에서 정치시켰다. 시간이 경과 후 증류수에 녹지 않은 필름 잔사를 모아 105℃로 건조기에서 건조시킨 후 무게를 재서 필름의 용해도를 검사하였다.

실험결과 본 발명에 따른 분리대두단백질(7.5%(w/v))로 만든 가식성 필름의 물에 대한 용해도는 마늘추출액 함유(18.8%(w/v)) 필름의 경우 57.2%로 나타났으며, 이 용해도는 단백질의 중량비 및 가소제의 양을 가감함으로서 어느 정도 조절할 수 있다. 풀루란 필름의 경우 거의 100%에 가까운 매우 높은 용해도를 나타내었다.

본 발명에 따른 가식성 필름은 충치예방을 위한 치약 조성물이 양치질 후 뒤처리 등에 급수시설이 필요하며 칫솔 기구가 필요한 것과는 달리, 풀루란 등의 다당류로 만든 가식성 필름의 경우 높은 수용성을 갖고 있음으로 간편하게 휴대하고 다니다가 필요시 섭취할 수 있고, 분리 대두 단백질 등의 단백질로 만든 가식성 필름의 경우 수면시에 항충치성 가식성 필름을 치아에 부착시켜 사용함으로서 가식성 필름이 서서히 용해되어 장시간동안 약효물질을 방출시켜 구강내 충치유발 미생물인 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans, KCTC 3065)에 의한 충치를 억제할 수 있는 새로운 개념의 항충치 필름을 제공할 수 있으며, 식중독균의 번식을 다소 억제시킬 수 있는 식품 포장 필름으로 사용할 수 있는 가식성 항균 필름을 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 바와 같이, 본 발명에 따른 마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법에 의하면, 천연물질과 천연항균물질로 만들어진 가식성 항균필름을 제공함으로써 인체에 부작용이 전혀 없을 뿐만 아니라, 필름에 포함된 마늘추출물성분이 충치균 또는 식중독균에 대한 살균 및 증식억제 작용에 의해서 소비자가 간편하게 휴대, 사용할 수 있는 새로운 개념의 구강 청결유지 및 충치생성방지 제품으로 사용될 수 있으며, 식품포장용 등으로 이용될 수 있는 항균포장용 필름으로도 사용할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일실시에에 따른 마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법의 제조 공정을 설명하기 위한 공정도,

도 2는 본 발명의 다른 실시에에 따른 마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법의 제조 공정을 설명하기 위한 공정도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

S100, S200 : 수용액 제조 공정 S110, S210 : 필름 용액 제조 공정

S120, S220 : 가열 공정 S130, S230 : 첨가제 첨가 공정

S140, S240 : 성형 공정

Claims

풀루란, 알긴산(alginate)중 선택된 어느 하나를 사용하거나 또는 풀루란, 알긴산을 혼합한 다당류를 물에 완전히 용해시켜 풀루란(Pullulan) 수용액으로 제조하는 수용액 제조 공정과; 상기 풀루란 수용액에 가소제를 첨가하여 가식성 필름 용액을 제조하는 필름 용액 제조 공정과; 상기 가식성 필름 용액에 구취 억제 및 휘산 작용을 위해 멘톨 또는 페파민트인 첨가제를 첨가하는 가열 공정; 및 상온 냉각 후 냉각된 가식성 필름 용액내의 용존 기체를 제거한 후 성형하는 성형 공정을 포함하는 가식성 필름의 제조방법에 있어서,

상기 가열 공정은,

상기 가식성 필름 용액에 마늘로부터 추출한 마늘추출액을 1~40 중량%로 첨가하여 70~100℃로 20~40분간 가열하는 것을 특징으로 하는 마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법.
분리 대두 단백질(soy protein isolate), 유장 단백질(whey protein), 카제인(casein), 난백 단백질중 선택된 어느 하나를 사용되거나 또는 분리 대두 단백질, 유장 단백질, 카제인, 난백 단백질을 혼합한 단백질을 물에 완전히 용해시켜 단백질 수용액으로 제조하는 수용액 제조 공정과; 상기 단백질 수용액에 가소제를 첨가하여 가식성 필름 용액을 제조하는 필름 용액 제조 공정과; 상기 가식성 필름 용액에 구취 억제 및 휘산 작용을 위해 멘톨 또는 페파민트인 첨가제를 첨가하여 가열하는 가열 공정; 및 상온 냉각 후 냉각된 가식성 필름 용액내의 용존 기체를 제거한 후 성형하는 성형 공정을 포함하는 가식성 필름의 제조방법에 있어서,

상기 가열 공정은,

상기 가식성 필름 용액에 마늘로부터 추출한 마늘추출액을 1~40 중량%으로 첨가하여 70~100℃로 20~40분간 가열하는 것을 특징으로 하는 마늘 추출액을 함유하는 가식성 항균필름의 제조방법.
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