KR101096735B1 - 나노 산화아연 또는 이산화티타늄이 코팅된 식품 포장용 필름 - Google Patents

나노 산화아연 또는 이산화티타늄이 코팅된 식품 포장용 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입자가 20~30nm인 나노 산화아연(ZnO) 또는 이산화티타늄(TiO2)을 함유하는 코팅액을 합성수지 필름에 코팅함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 식품 포장용 필름에 관한 것으로, 광분해성 및 차폐력이 우수하여 식품 품질 저하를 최소화시키고 저장기간을 연장시키는 효과를 발휘한다.
갈변, 나노, 산화아연, 식품, 아세트알데히드, 유통, 이산화티타늄, 이취, 저장, 포장, 품질

Description

나노 산화아연 또는 이산화티타늄이 코팅된 식품 포장용 필름{Food package film coated with nano ZnO or TiO2}
본 발명은 식품 포장용 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 산화아연 또는 이산화티타늄이 코팅된 식품 포장용 필름에 관한 것이다.
식품은 인간의 생명과 생활에 직접적인 영향을 주기 때문에 다른 상품보다 품질의 보존이 중요하며, 설정된 유통기한에 도달될 때까지 그 품질과 가치를 충분히 지속유지되어야 하는데, 이를 위해서 식품포장의 역할과 기능이 중요하다
식품 포장이란 제조된 식품이 유통되어 최종 소비자에게로 전달되는 동안 식품을 외부 오염 요인으로부터 보호하여, 식품 본연의 상태를 유지 및 보호하는 것을 목적으로 한다.
식품이 외부로부터 받는 오염 요인으로는 산패를 일으키는 산소, 물 또는 수분, 빛, 미생물, 해충 및 기타 동물류 등이 있으며, 이러한 오염 요인 등으로부터 식품을 보호하는 것이 식품 포장의 주요 역할이라 할 수 있다.
식품의 유통기한에 미치는 요인으로 산소, 수분, 빛 등이 있다. 예컨대 산소는 식품에 포함되어 있는 지방과 효소를 산화하여 이취의 발생과 산패, 효소 변성과 이로 인한 효소적 갈변화를 유도하고 수분은 식품의 스웰링(Swelling; 수분함유량의 증가로 인한 부풀어 오름 현상으로 식품의 텍스쳐를 변형시킴)과 케이킹(Caking; 수분함유량의 증가로 인한 눅눅해지는 현상)의 발생, 미생물의 번식 등에 영향을 준다. 빛(가시광선과 자외선을 포함하는 광선)은 식품의 변색과 과채류의 대사작용 활성화 유도로 인한 노화, 식품 산패의 촉진에 영향을 준다. 이와 같은 식품의 품질저하 요인의 작용에 따른 결과로 영양성분의 유리와 붕괴, 관능적 품질의 손실을 가져오기 때문에 원래의 유통기한을 단축시키고 상품의 가치는 하락되며 소비자의 신뢰를 실추시키게 된다.
식품 저장 중 대표적인 이취성분으로 알려진 알데히드류와 알코올은 식품의 고유한 향을 제거할 뿐만 아니라 관능적으로 기호도가 낮은 냄새를 발생시키며 특히, 알데히드류의 발생은 식품의 색택을 변질시키는 악영향을 주는 인자이므로 저장 및 포장시 이를 반드시 고려해야 한다. 과일채소류는 특히 포장 내부에서 호흡이 원활하게 이루어지지 않을 경우 무기호흡으로 전환되고 또한 탄산가스가 축적되면서 알코올과 알데히드가 발생축적되기 때문에 이를 제거하는 포장이 절실히 요구된다.
한편, 식품의 색이 가공, 저장 중에 갈색 또는 흑갈색으로 변화하는 과정을 갈변(browning)이라고 부르는데 이는 식품의 색을 갈색으로 변화시킬 뿐만 아니라 갈변 반응에서 형성된 성분들은 식품의 관능적 특성에도 큰 영향을 주며 전체적으 로 영양가의 감소를 가져오기 때문에 식품의 품질을 저하시키는 주요한 문제점이다
갈변현상이 발생하는 경로는 두 가지로 분류할 수 있는데 하나는 효소적 갈변화, 다른 하나는 비효소적 갈변화이다. 폴리페놀(Polyphenol)류를 함유하고 있는 식품은 이를 산화시키는 효소가 함께 들어 있기 때문에 조직이 붕괴되면 효소 반응이 진행되어 갈변이 일어나게 된다. 효소적 갈변은　반응이 진행할 때 산소 흡수가 일어나기 때문에 갈변이 일어나기 위해서는 반드시 효소, 기질, 산소의 3요소가 필요하다. 비효소적 갈변 반응은 효소의 기작이 개입하지 않고 식품에 함유되어 있는 특정 성분이 화학적인 반응에 의하여 갈색 물질을 형성하는 것이다. 갈변 반응은 산소가 존재하지 않으면 갈변 또는 갈변 반응의 중요 과정인 산화 반응이 일어나지 않기 때문에 밀폐포장이나 가스치환 포장을 할 경우 갈변을 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 나노기술(nano technology)이란 10억분의 1(nanosecond는 십억분의 1초, nanometer는 십억분의 1미터)이라는 정밀도를 바탕으로 원자나 분자를 조작해 새로운 물질을 만들고 계를 창조하는 기술로 물리, 화학, 생물, 재료 등 여러 과학기술이 서로 융합해서 이루어지는 기술이다.
포장으로 응용할 수 있는 나노기술에서 가능성을 가지고 있는 것이 고분자 나노복합체이다. 고분자 나노복합체(유-무기 나노복합체)는 기능성을 가지고 있는 나노사이즈의 물질을 고분자에 직접 블렌딩하여 시트나 필름 상으로 압출하는 일련의 마스터배치형태 고분자 복합체, 또는 시트나 필름 상의 고분자에 나노입자를 적층시킨 형태를 의미한다. 이러한 고분자 나노복합체는 포장재에 기계적 강도의 향 상과 열적 특성, 광학적 특성의 부여하고 포장재를 경량화하며 기체차단성을 보다 향상시키는 효과를 갖는다. 또한 극미세화된 나노복합체는 물질의 입도가 매우 미세하기 때문에 보다 향상된 투명성을 확보할 수 있다.
한편, 근래에는 문명의 발달과 더불어 생활의 편의성이 증대하면서 식품 포장 역시 기능적 측면을 포함하는 다기능적 포장소재에 대한 개발이 주를 이루고 있는 실정인데, 식품 종류에 따른 차별화된 포장 기술의 도입, 친환경적 포장 소재의 개발 및 기능성 포장 재료의 개발 등이 적극적으로 모색되고 있다.
한편, 나노기술을 적용한 포장재에는 은나노 입자를 적용한 포장재, 나노 몬모릴로나이트를 적용한 포장재 및 나노 다공성 알루미나를 적용한 포장재 등이 있으나, 나노 산화아연 또는 이산화티타늄을 적용한 식품 포장용 필름에 대해서는 아직까지 개발된 것이 없으며, 식품의 선선도 유지 효과에 대한 지속성에 있어 장기간 지속 가능하도록 하는 방법도 고려해야 할 필요가 있다.
이에 본 발명은 저장이 어려운 식품에 있어 신선도를 유지하면서 식품의 품질특성의 변화를 최소화할 수 있는 식품 포장용 필름을 개발하여 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입자가 20~30nm인 나노 산화아연(ZnO) 또는 이산화티타늄(TiO2)을 함유하는 코팅액을 합성수지 필름에 코팅함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 식품 포장용 필름을 제공한다.
본 발명은 식품 특히, 과채류 등의 유통 및 저장기간 동안 절단면의 갈변 현상 및 이취 발생과 같은 품질저하의 문제점을 해결하기 위해 나노 산화아연 또는 이산화티타늄을 적용한 식품 포장용 필름을 제공하는데, 이는 자외선(UV ray) 및 가시광선(Visible ray)을 차단하고 유기성 이취성분을 분해하며 광분해 부산물인 이산화탄소를 생성하여 식품의 품질변화를 방지하여 선도를 유지하는데 효과적이다.
한편, 본 발명에 함유되는 나노 산화아연 또는 이산화티타늄은 반드시 입자가 20~30nm여야 하는데, 산화아연 또는 이산화티타늄의 입자 크기가 클 때는 존재하지 않았던 독특한 광촉매적 특징을 갖게 되기 때문이다. 나노 산화아연 또는 이 산화티타늄의 광촉매적 특징이라 함은 빛을 매개물로 한 광촉매적 반응을 통해서 수퍼옥사이드와 수산기 라디칼을 생성하게 되고 이는 산화반응을 촉진시키는 유해광선을 반사 또는 산란하고 휘발성 유기화합물을 분해하는 특징을 말하는데, 이와 같은 특징을 식품 포장용 필름에 적용시 식품의 신선도를 유지하는 효과가 나타남을 본 실험예에서 확인할 수 있었다.
본 발명의 실험예에서 나노 산화아연 또는 이산화티타늄을 식품 포장용 필름에 적용시 광촉매 기능의 유효성을 측정하였는데, 나노 산화아연 또는 이산화티타늄을 코팅하지 않은 식품 포장용 필름보다 자외선 및 가시광선의 차폐효과가 우수한 것을 확인할 수 있었고, 특히 산화아연과 이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름은 모든 자와선 및 가시광선 파장영역에서 80% 이상의 차단력을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 본 발명에서 유기성 염료인 메틸오렌지의 색소 분해 효율을 측정한 결과, 원래의 주황색에서 투명색으로 변화하는 것을 확인할 수 있었고, 이로부터 본 발명의 우수한 광분해성을 확인할 수 있었다.
그리고 본 발명의 식품 포장용 필름으로 식품을 포장한 후, 시간의 경과에 따른 식품의 품질 특성을 측정하기 위해 저장하기 어려운 양상추를 이용하였는데, 저장기간 중 양상추 절단면의 색도 변화가 적어 갈변현상이 억제되는 것을 확인하였고, 이취성분인 아세트알데히드를 제거하는 효과가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
한편, 본 발명은 나노 산화아연은 바람직하게 씨드(seed) 형태인 것이 좋고, 나노 이산화티타늄은 졸(sol) 형태인 것이 좋다.
한편, 본 발명에서 사용한 나노 산화아연 또는 이산화티타늄은 바람직하게 코팅액에 3~10 중량%로 포함되는 것이 좋은데, 3 중량% 미만인 경우에는 본 발명의 우수한 광촉매 활성을 유지하기 어렵고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 입자 간의 응집이 발생하여 식품 포장용 필름의 물성이 저하되기 때문이다.
한편, 본 발명에서 사용한 나노 산화아연(ZnO) 또는 이산화티타늄(TiO2)을 함유하는 코팅액은 바람직하게 산화아연 또는 이산화티타늄을 폴리우레탄(Polyurethane) 바인더와 혼합한 후, 최소 7000rpm의 호모게나이저로 분산시켜 제조되는 것이 좋은데, 기계적 분산으로 인하여 바인더의 고분자 수지안에 나노 산화아연(ZnO) 또는 이산화티타늄(TiO2)이 균일하게 결착되면서 분산성을 높일 수 있기 때문이다. 이때, 폴리우레탄(Polyurethane) 바인더는 가장 바람직하게 코팅액에 3~10 중량% 포함되는 것이 좋다.
또한, 코팅액은 바람직하게 분산제 및 계면활성제를 포함하는 것이 좋은데, 산화아연 또는 이산화티타늄의 표면 개질과 분산도를 높일 수 있기 때문이다. 분산제의 일예로는 SDS(Sodium dodecylsulfate)가 있고, 계면활성제의 일예로는 Triton X-100가 있다.
한편, 본 발명에서 사용한 합성수지 필름은 바람직하게 두께가 최소 20~40㎛인 것이 좋고, 폴리프로필렌(OPP) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 나일론 필름 중 어느 하나인 것이 좋다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 식품 포장용 필름은 나노 산화아연 또는 이산화티타늄을 사용함으로써 포장 내 잔존하는 분해함으로써 생성된 수퍼옥사이드 및 수산기 라디칼이 식품의 이취를 제거하면서 산소농도를 감소시켜 식품을 신선도를 유지하는 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명의 식품 포장용 필름은 식품의 유통기한을 연장할 수 있어 식품의 저장성을 높이는 효과도 발휘한다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용에 대해 하기 실시예에서 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 이와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
실시예 1~6 및 실시예 7~12: 산화아연( ZnO ) 또는 이산화티타늄( TiO 2 )을 3 중량%와 5 중량%로 코팅액에 혼합한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름 제조
실시예 1~6은 산화아연(ZnO) 또는 이산화티타늄(TiO2)이 코팅된 식품 포장용 필름을 제조하였는데, 이때 바인더로 사용된 폴리우레탄(polyurethane; 이하 'PU'라 칭함)은 코팅액에 대해 3 중량% 첨가되었고, 실시예 7~12는 바인더로 사용된 폴 리우레탄(polyurethane)이 코팅액에 대해 5 중량% 첨가되었다.
산화아연(ZnO)과 이산화티타늄(TiO2)의 각각 평균입도를 25nm가 되도록 나노 산화아연과 이산화티타늄을 제조한 후, 산화아연(ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 산화아연-이산화티타늄(산화아연:이산화티타늄=1:1)을 함유되도록 폴리우레탄(polyurethane) 바인더와 혼합한 다음, 최소 700rpm 호모게나이저로 균질화 시켜 코팅액(코팅액용매；에틸알콜(Ethylalcohol) 사용, 코팅액 조성물；나노입자＋에탄올용매＋PU바인더＋분산제SDS Triton X-100)을 제조하였다. 이때, 산화아연과 이산화티타늄을 1:1로 혼합한 것은 산화아연은 씨드(seed)상태, 이산화티타늄은 졸(sol) 상태로 혼합한 것이다. 제조된 코팅액을 두께 30㎛의 OPP(Oriented Polypropylene) 필름 위에 코팅하여 식품 포장용 필름을 제조하였다(실시예 1: PU 3 중량%-산화아연 3 중량% 식품포장용 필름, 실시예 2: PU 3 중량%-산화아연 5 중량% 식품포장용 필름, 실시예 3: PU 3 중량%-이산화티타늄 3 중량% 식품 포장용 필름, 실시예 4: PU 3 중량%-이산화티타늄 5 중량% 식품 포장용 필름, 실시예 5: PU 3 중량%-산화아연-이산화티타늄 3 중량% 식품 포장용 필름, 실시예 6: PU 3 중량%-산화아연-이산화티타늄 5 중량% 식품 포장용 필름, 실시예 7: PU 5 중량%-산화아연 3 중량% 식품 포장용 필름, 실시예 8: PU 5 중량%-산화아연 5 중량% 식품포장용 필름, 실시예 9: PU 5 중량%-이산화티타늄 3 중량% 식품 포장용 필름, 실시예 10: PU 5 중량%-이산화티타늄 5 중량% 식품 포장용 필름, 실시예 11: PU 5 중량%-산화아연-이산화티타늄 3 중량% 식품 포장용 필름, 실시예 12: PU 5 중량%-산화아연-이산화 티타늄 5 중량% 식품 포장용 필름)
실험예 1: 식품 포장용 필름의 광차페력 측정
본 실험예 1에서는 상기 실시예 1~6(도 1) 및 실시예 7~12(도 2)에서 제조된 식품 포장용 필름의 광차폐력에 대한 특성 지표를 UV-VIS 분광광도 측정을 통하여 분석하였다. 대조구는 코팅되지 않은 OPP(Oriented Polypropylene) 필름을 사용하였다.
먼저, 식품 포장용 필름의 광차폐력을 측정한 결과(도 1 및 도 2), 나노 산화아연과 이산화티타늄, 산화아연-이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름이 대조구보다 자외선 및 가시광선의 차폐효과가 우수하였으며 특히 산화아연-이산화티타늄을 혼합하여 코팅한 실시예 3, 실시예 6, 실시예 9 및 실시예 12는 모든 자외선 및 가시광선 파장 영역에서 80% 이상의 차단력을 갖는 것으로 나타났다. UV-B영역에 해당하는 200~320nm 파장대에서는 이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름이 산화아연을 코팅한 식품 포장용 필름보다 더 높은 차단력을 보였으며 반대로 UV-A영역인 320~400nm 파장대와 가시광선영역인 400nm 이상 파장대에서는 이산화티타늄 을 코팅한 식품 포장용 필름보다 산화아연을 코팅한 식품 포장용 필름이 더 높은 광차단력이 있는 것으로 나타났다.
또한 각각의 물질을 코팅액에 3 중량% 첨가하여 제조한 코팅액을 코팅한 식품 포장용 필름(이하 '산화아연 또는 이산화티타늄 3 중량% 식품 포장용 필름'이라고 칭함)보다 5 중량%를 첨가하여 제조한 코팅액을 코팅한 식품 포장용 필름(이하 '산화아연 또는 이산화티타늄 5 중량% 식품 포장용 필름'이라고 칭함)이 더 우수한 광차페효과를 갖는 것으로 분석되었는데, 이로부터 나노 물질의 첨가량이 광촉매적 산란 및 반사효과에 비례한다는 사실을 추론할 수 있었다. 그리고 각각 나노입자 물질을 코팅액에 대해 3 중량%로 첨가된 바인더와 혼합하여 코팅한 식품 포장용 필름보다 5 중량% 바인더에 적용한 식품 포장용 필름이 다소 우수한 광차페력이 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 바인더 자체의 백탁에 의한 가시광선의 난반사가 바인더 농도가 증가할수록 더 많이 이루어지기 때문으로 판단되며, 자외선 영역에서도 바인더가 나노 물질 표면을 어느 정도 덮고 있어 나노물질이 각 자외선 파장대에서 이루어지는 광산란보다 난반사되는 것이 더 크기 때문으로 사료되었다.
실험예 2: 식품 포장용 필름의 광분해성 측정 결과
본 실험예 2에서는 실시예 1~6 및 실시예 7~12에서 제조된 식품 포장용 필름의 광촉매 활성 실효성과 광분해 기능의 유효성 분석하기 위하여 유기성 염료인 메틸오렌지(Methyl orange)의 색소 분해 효율을 측정하였고, 색도의 변화를 메틸오렌지의 주황색과 관련된 a값(적색도)으로 분석하였다. 대조구는 코팅되지 않은 OPP(Oriented Polypropylene) 필름을 사용하였다.
UV-A영역에서 a 값 (means±SD)ⅰⅱ
0시간 2시간 4시간 6시간
코팅액에 바인더 3 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 7.8±0.25aw 7.7±0.65aw 7.8±0.27aw 7.6±0.92aw
실시예 1(산화아연 3 중량%) 7.6±0.31aw 6.9±0.25abcdw 5.1±0.71dex 3.8±1.14defx
실시예 2(산화아연 5 중량%) 7.8±0.23aw 6.1±0.96dex 4.3±0.67efy 2.8±1.06fghz
실시예 3(이산화티타늄 3 중량%) 7.7±0.31aw 7.5±0.23abcwx 6.4±1.11bcx 5.1±0.25bcy
실시예 4(이산화티타늄 5 중량%) 7.7±0.12aw 7.1±0.95abcdw 5.4±1.12cdex 4.3±0.80cdex
실시예 5(산화아연-이산화티타늄 3 중량%) 7.7±0.35aw 6.3±0.67cdex 3.7±0.21fy 2.4±0.27ghiz
실시예 6(산화아연-이산화티타늄 5 중량%) 7.8±0.21aw 5.3±0.25ex 2.2±0.45gy 1.5±0.76iy
코팅액에 바인더 5 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 7.9±0.27aw 7.7±0.21aw 7.9±0.27aw 7.8±0.53aw
실시예 7(산화아연 3 중량%) 7.8±0.36aw 7.1±1.02abcdw 5.2±0.61cdex 4.1±0.70bx
실시예 8(산화아연 5 중량%) 7.8±0.20aw 6.4±0.81bcdex 4.5±0.79efy 3.6±0.21defgy
실시예 9(이산화티타늄 3 중량%) 7.7±0.23aw 7.6±0.96abw 6.8±0.30abw 5.5±0.32bx
실시예 10(이산화티타늄 5 중량%) 7.8±0.32aw 7.7±0.21abcdw 5.9±0.71bcdx 4.6±0.27bcdy
실시예 11(산화아연-이산화티타늄 3 중량%) 7.8±0.12aw 6.1±0.21dex 4.3±1.02efy 3.1±0.66efghz
실시예 12(산화아연-이산화티타늄 5 중량%) 7.7±0.21aw 5.6±0.76ex 3.3±0.29fgy 2.3±0.25hiz
i) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 컬럼(column)에서 다른 문자(a~i)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
ⅱ) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 줄(row)에서 다른 문자(w~z)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
UV-B 영역에서 a 값(means±SD)ⅰ,ⅱ
0시간 2시간 4시간 6시간
코팅액에 바인더 3 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 7.8±0.36aw 7.7±0.71aw 7.8±0.27aw 7.8±0.21aw
실시예 1(산화아연 3 중량%) 7.7±0.21aw 7.1±0.68abcwx 6.7±0.31bcx 5.1±0.70bcy
실시예 2(산화아연 5 중량%) 7.7±0.12aw 6.5±0.21cdex 5.9±0.29cdx 4.3±0.87cdey
실시예 3(이산화티타늄 3 중량%) 7.8±0.15aw 6.0±0.49defx 4.7±0.65efy 3.5±0.21efz
실시예 4(이산화티타늄 5 중량%) 7.8±0.23aw 5.8±0.25efgx 3.6±0.83ghy 2.8±0.61fghy
실시예 5(산화아연-이산화티타늄 3 중량%) 7.7±0.32aw 5.0±0.65ghix 3.1±0.21hy 2.4±0.27ghy
실시예 6(산화아연-이산화티타늄 5 중량%) 7.9±0.21aw 4.5±0.27ix 2.1±0.56iy 1.3±0.15iz
코팅액에 바인더 5 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 7.8±0.35aw 7.6±0.21aw 7.8±0.55aw 7.7±0.27aw
실시예 7(산화아연 3 중량%) 7.7±0.23aw 7.3±0.21abwx 6.8±0.45bx 5.5±0.68by
실시예 8(산화아연 5 중량%) 7.8±0.32aw 6.7±0.46bcdx 6.2±0.62bcx 4.9±0.27bcdy
실시예 9(이산화티타늄 3 중량%) 7.8±0.36aw 6.3±0.50dex 5.3±0.29dey 4.1±0.62dez
실시예 10(이산화티타늄 5 중량%) 7.8±0.20aw 5.7±0.21efgx 4.5±0.82efgy 3.6±0.21efz
실시예 11(산화아연-이산화티타늄 3 중량%) 7.8±0.12aw 5.4±0.50fghx 4.3±0.15fgy 3.1±0.40fgz
실시예 12(산화아연-이산화티타늄 5 중량%) 7.7±0.27aw 4.8±0.21hix 3.3±0.29hy 2.1±0.50hiz
i) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 컬럼(column)에서 다른 문자(a~i)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
ⅱ) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 줄(row)에서 다른 문자(w~z)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
VIS 영역에서 a 값 (means±SD)ⅰ,ⅱ
0시간 2시간 4시간 6시간
코팅액에 바인더 3 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 7.7±0.31aw 7.6±0.65aw 7.7±0.15aw 7.8±0.27aw
실시예 1(산화아연 3 중량%) 7.6±0.20aw 6.9±0.25bcdw 5.1±0.61efx 3.8±0.62ey
실시예 2(산화아연 5 중량%) 7.8±0.23aw 6.1±0.60defx 4.3±0.46fy 3.4±0.42efz
실시예 3(이산화티타늄 3 중량%) 7.7±0.27aw 7.2±0.35abcwx 6.4±0.78bcdxy 5.9±0.70bcy
실시예 4(이산화티타늄 5 중량%) 7.8±0.15aw 7.1±0.51abcw 5.8±0.99cdex 5.4±0.35cdx
실시예 5(산화아연-이산화티타늄 3 중량%) 7.9±0.21aw 5.9±0.53efx 3.2±0.32gy 2.6±0.31fgy
실시예 6(산화아연-이산화티타늄 5 중량%) 7.7±0.32aw 4.9±0.40gx 2.5±0.27gy 1.2±0.46hz
코팅액에 바인더 5 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 7.6±0.35aw 7.9±0.27aw 7.7±0.21aw 7.8±0.65aw
실시예 7(산화아연 3 중량%) 7.8±0.36aw 6.7±0.55bcdex 5.6±0.36dey 4.8±0.32dz
실시예 8(산화아연 5 중량%) 7.6±0.15aw 6.7±0.42cdefw 4.8±0.62efx 3.6±0.93ey
실시예 9(이산화티타늄 3 중량%) 7.9±0.27aw 7.6±0.65abw 7.1±0.87abw 6.8±0.25bw
실시예 10(이산화티타늄 5 중량%) 7.8±0.32aw 7.1±0.71abcwx 6.7±0.27bcxy 6.1±0.31bcy
실시예 11(산화아연-이산화티타늄 3 중량%) 7.7±0.21aw 5.8±0030fx 4.3±0.64fy 3.1±0.61efgz
실시예 12(산화아연-이산화티타늄 5 중량%) 7.5±0.15aw 6.1±0.31defx 3.0±0.25gy 2.4±0.31gz
i) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 컬럼(column)에서 다른 문자(a~i)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
ⅱ) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 줄(row)에서 다른 문자(w~z)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
식품 포장용 필름의 광분해성을 측정한 결과(표 1 내지 표 3), UV-A, UV-B, VIS 영역 전체에서 나노 산화아연, 이산화티타늄, 산화아연-이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름은 대조구에 비해 시간이 경과할수록 메틸오렌지의 색소를 효과적으로 분해하여 a값이 감소되면서 투명해지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 필름 표면에 코팅된 나노입자가 빛을 매개로 하여 광촉매활성을 가지면서 생성된 슈퍼옥사이드와 수산기 라디칼이 메틸오렌지 색소의 유기물 구조를 분해함으로써 원래의 주황색에서 투명한 색으로 변한 것으로 추론할 수 있었다.
구체적으로 UV-B(wavelength : 240~320nm)파장의 자외선 조사 조건에서 시간대 별로 측정한 산화아연, 이산화티타늄, 산화아연-이산화티타늄을 각각 코팅한 식품 포장용 필름이 침지된 메틸오렌지의 색도 측정 결과, 산화아연-이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름 처리구가 실험기간 동안 메틸오렌지의 a값이 가장 큰 폭으로 떨어졌음을 확인하였고 그 다음으로 이산화티타늄을 코팅한 포장용 필름, 산화아연을 코팅한 식품 포장용 필름 순으로 a값이 감소됨을 확인하였다. UV-B영역에서 이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름이 산화아연을 코팅한 식품 포장용 필름보다 우수한 광분해 효과를 보인 것은 이산화티타늄의 광촉매적 활성이 보다 우수하기 때문으로 추론되어 졌고, 이들 두 물질을 혼합했을 경우 밴드갭 에너지의 활성 범위가 증가하면서 광촉매 활성 시너지 폭이 향상되었기 때문에 산화아연-이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름의 광분해 효과가 가장 우수한 것으로 추론되었다.
UV-A(wavelength : 320~400nm)파장의 자외선과 가시광선(400nm~) 조사조건에서도 마찬가지로 산화아연-이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름이 가장 효율적으로 메틸오렌지의 색소를 분해하여 투명하게 하였지만, UV-B 조건과 반대로 산화아연을 코팅한 식품 포장용 필름이 이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름보다 광분해가 더 효과적인 것으로 나타냈는데 이는 UV-B 조건과는 반대로 UV-A와 가시광선 영역에서는 산화아연의 광촉매 활성이 더 우수하기 때문으로 추론되었다.
또한, 가시광선 영역에서 이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름의 광분해 효과가 산화아연을 코팅한 식품 포장용 필름, 산화아연-이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름보다 유의적인 차이로 떨어지는 것은 이산화티타늄 밴드갭 에너지가 활성되기까지 가시광선 파장이 거의 영향을 주지 못하기 때문이라고 추론되어 졌다.
한편, 산화아연 또는 이산화티타늄 3 중량% 식품 포장용 필름은 모두 뛰어난 광분해 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있었고, 특히 나노물질 3 중량% 식품 포장용 필름보다 나노 물질 5 중량% 식품 포장용 필름이 더 뛰어난 광분해 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 코팅액에 첨가된 바인더가 3 중량%에서 5 중량%로 더 높아질수록 광분해 효과가 떨어지는 것을 확인할 수 있었는데, 이것은 바인더의 함량이 많아질수록 나노 입자표면에 더 많은 양의 바인더가 덮어지기 때문에 광에너지를 화학적 에너지로 전환하는 촉매적 활성이 상쇄되는 점에 그 원인을 찾아볼 수 있다.
실험예 3: 식품 포장용 필름으로 포장한 양상추의 품질 특성 측정
본 실험예 3에서는 상기 실시예 1~6 및 실시예 7~12에서 제조된 식품 포장용 필름을 직접 식품에 적용시 식품의 품질 특성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 실시하였다.
본 실험예 3에서 적용한 식품은 양상추로, 양상추는 절단면에서 효소적 갈변화가 진행되어 색이 갈색으로 변하고 호흡과 증산으로 인해서 이취가 발생되는 문제점이 있다. 따라서 본 실험예에서는 실시예 1~6 및 실시예 7~12로 포장한 양상추의 절단면 부위 색도 변화를 시간별로 측정하고, 양상추의 주요 발생 이취성분인 아세트알데히드의 발생량을 시간별로 정량 측정한 결과를 분석하였다.
실험예 3-1: 양상추의 색도변화 억제력 측정
양상추를 가공하였을 경우, 절단면에서 갈변화 효소의 활성화가 이루어져 원래의 색인 연한 녹색에서 갈색으로 색이 변하게 되는데, 이러한 효소적인 갈변반응이 이루어지기 위해서는 3가지 요소인 기질, 효소, 산소가 필요하다.
본 실험예 3-1에서는 상기 실시예 1-6 및 실시예 7-12에서 제조된 식품 포장용 필름이 광촉매반응을 통해 생성된 슈퍼옥사이드와 수산기 라디칼이 양상추에서 발생하는 이취성분을 비롯한 기타 유기화합물을 분해하고, 전환된 CO₂가 포장내부에 치환되는 원리를 적용하여 양상추의 갈변에 필요한 요소인 산소를 제거하는지 측정하였다. 대조구는 코팅되지 않은 OPP(Oriented Polypropylene) 필름을 사용하였다.
양상추를 실시예 1 내지 12로 포장한 후, 절단면 부위 색도를 저장기간 동안 시간별로 측정하여 그 변화양상을 분석하였으며, 갈변은 L 값이 감소하고 a, b값이 증가되는 것으로 해석할 수 있기 때문에 UV-A, UV-B, VIS에서 b값을 측정하였다.
UV-A 영역에서 b 값 (means±SD)ⅰ,ⅱ
0 일 2 일 4 일 6 일 8 일 10일
코팅액에 바인더 3 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 31.2±1.44au 42.0±0.96av 51.3±1.05aw 51.5±0.70aw 50.9±1.26aw 50.6±1.64aw
실시예 1
(산화아연 3 중량%)		 31.5±2.58au 30.7±2.16defu 32.9±1.04eu 31.9±1.57defu 31.2±2.04eu 31.0±1.97efu
실시예 2
(산화아연 5 중량%)		 31.3±2.22auv 32.4±1.07cdu 29.2±0.96fvw 30.7±1.55efguvw 28.3±1.46fw 28.7±1.55fgvw
실시예 3
(이산화티타늄 3 중량%)		 31.8±2.12au 33.2±1.91cduv 38.1±1.65cw 35.3±2.57cdvw 37.4±1.31cw 36.7±1.42cdvw
실시예 4
(이산화티타늄 5 중량%)		 31.6±1.23au 34.6±1.91bcu 34.4±1.86deu 34.7±2.10deu 32.3±1.67eu 34.8±1.06deu
실시예 5
(산화아연-이산화티타늄 3 중량%)		 31.3±1.23auv 32.0±1.36cdu 28.2±1.71fgvw 28.0±2.72fghvw 26.0±1.68fgw 26.7±2.55ghw
실시예 6
(산화아연-이산화티타늄 5 중량%)		 31.3±1.14au 28.3±1.10fv 23.8±1.66hw 26.4±1.08ghv 23.7±1.42gw 21.5±1.00iw
코팅액에 바인더 5 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 30.9±1.90au 41.2±0.70av 45.1±0.50bw 51.3±0.46ax 50.8±1.29ax 53.0±3.93ax
실시예 7
(산화아연 3 중량%)		 31.6±3.09auv 28.6±1.46efu 33.3±2.01evw 55.3±0.56cdw 35.1±0.69dw 36.6±1.51cdw
실시예 8
(산화아연 5 중량%)		 31.6±3.09au 31.2±0.91deu 29.8±2.12fu 32.3±0.56defu 32.7±1.67eu 32.7±1.75deu
실시예 9
(이산화티타늄 3 중량%)		 32.0±3.07au 36.8±2.05buv 39.1±2.26cv 41.2±4.39bvw 41.0±0.97bvw 45.2±0.17bw
실시예 10
(이산화티타늄 5 중량%)		 31.7±2.66au 33.5±3.01cduv 37.1±2.26cdvw 39.2±4.39bcwx 42.7±0.67bx 40.2±0.17cwx
실시예 11
(산화아연-이산화티타늄 3 중량%)		 31.3±1.23au 31.3±0.61deu 26.1±1.72ghv 28.0±2.72fghuv 28.3±0.85fuv 27.8±2.51fghuv
실시예 12
(산화아연-이산화티타늄 5 중량%)		 31.6±3.40au 28.0±1.51fuv 24.1±1.61hv 25.7±2.72hv 23.7±1.51gv 24.6±2.52hiv
i) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 컬럼(column)에서 다른 문자(a~h)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
ⅱ) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 줄(row)에서 다른 문자(u~x)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
UV-B 영역에서 b 값 (means±SD)ⅰ,ⅱ
0 일 2 일 4 일 6 일 8 일 10 일
코팅액에 바인더 3 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 31.2±1.90au 49.0±1.36avw 52.5±0.85axy 50.7±2.69awx 47.0±1.44av 55.4±1.38ay
실시예 1
(산화아연 3 중량%)		 32.1±1.28au 33.6±2.10cu 34.9±2.60cduv 36.9±1.23bcvw 37.6±1.01cvw 40.0±1.45cw
실시예 2
(산화아연 5 중량%)		 33.3±1.22au 31.5±0.95cdu 37.0±1.62bcvw 38.2±1.17bw 35.6±0.76cdv 37.2±0.92cdvw
실시예 3
(이산화티타늄 3 중량%)		 31.0±2.04au 32.4±1.02cduv 33.6±1.75deuv 33.1±1.60deuv 33.2±1.46euv 34.8±1.50dev
실시예 4
(이산화티타늄 5 중량%)		 31.3±1.62auv 30.3±0.72deuv 30.8±1.82efuv 30.6±0.81deuv 30.1±1.35fu 33.0±1.64ev
실시예 5
(산화아연-이산화티타늄 3 중량%)		 31.6±1.41av 28.7±2.04efuv 32.4±2.54dev 29.2±2.41fguv 27.3±1.16gu 29.6±1.82fuv
실시예 6
(산화아연-이산화티타늄 5 중량%)		 32.1±1.32au 26.6±0.95fvw 28.5±1.22fgv 27.5±1.21gvw 25.1±1.14hiw 26.8±2.03gvw
코팅액에 바인더 5 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 30.9±1.42au 41.5±1.46bv 50.0±1.76awx 50.9±1.92wx 48.2±1.21av 53.0±3.93ax
실시예 7
(산화아연 3 중량%)		 31.2±2.71au 32.3±1.41cdu 38.4±1.86bv 39.0±1.40bv 39.9±1.08bv 43.6±1.45bw
실시예 8
(산화아연 5 중량%)		 32.7±1.99au 33.5±1.03cu 36.9±1.61bcv 37.7±1.61bcv 36.9±0.72cv 40.2±0.70cw
실시예 9
(이산화티타늄 3 중량%)		 31.6±1.40au 30.3±1.15deu 32.4±0.95deuv 34.9±1.00cdw 34.4±0.67devw 36.5±1.72dw
실시예 10
(이산화티타늄 5 중량%)		 31.1±1.35auvw 30.3±0.67deiv 33.6±0.91dew 32.4±0.80efuvw 30.1±1.35fu 32.9±1.63evw
실시예 11
(산화아연-이산화티타늄 3 중량%)		 31.5±1.27au 28.3±1.46efvwx 29.4±0.85fguv 29.0±2.14fguvw 25.8±1.58ghx 26.5±1.00fgwx
실시예 12
(산화아연-이산화티타늄 5 중량%)		 32.3±1.07au 26.7±1.17fvw 27.5±0.66gv 27.5±1.17gv 23.4±1.05ix 24.7±2.50fgwx
i) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 컬럼(column)에서 다른 문자(a~i)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
ⅱ) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 줄(row)에서 다른 문자(u~y)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
VIS 영역에서 b 값 (means±SD)ⅰ,ⅱ
0 일 2 일 4 일 6 일 8 일 10 일
코팅액에 바인더 3 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 31.2±1.76au 45.2±2.05av 52.8±1.27aw 60.7±1.29ax 64.0±1.41ay 65.7±1.50ay
실시예 1
(산화아연 3 중량%)		 31.7±1.38au 34.5±1.67cduv 32.8±2.17fguv 35.3±1.83fuv 35.1±1.74fguv 36.5±2.82fv
실시예 2
(산화아연 5 중량%)		 31.3±2.23au 31.1±1.93efu 33.5±1.78efu 32.7±0.46gu 32.0±1.46ghu 30.4±1.23ghu
실시예 3
(이산화티타늄 3 중량%)		 31.7±1.70au 39.8±2.07bvwx 37.6±0.75cdvw 37.5±1.28efv 42.8±2.00dx 40.7±1.74dewx
실시예 4
(이산화티타늄 5 중량%)		 31.8±2.07au 37.0±1.28cvw 35.6±0.66dev 40.7±1.80dw 37.2±3.53efvw 38.4±2.23efvw
실시예 5
(산화아연-이산화티타늄 3 중량%)		 31.3±1.92au 28.7±1.61fgu 29.6±2.12hiu 29.2±1.74hu 29.7±2.27hiu 28.1±1.17hu
실시예 6
(산화아연-이산화티타늄 5 중량%)		 31.4±2.35au 24.5±1.64hvw 27.0±1.46iv 23.1±1.55jw 26.3±2.73ivw 24.7±0.93ivw
코팅액에 바인더 5 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 31.6±0.96au 44.3±1.21av 45.2±0.87bv 54.8±1.25bwx 56.6±1.64bx 53.0±1.76bw
실시예 7
(산화아연 3 중량%)		 31.2±1.27au 34.4±1.61cdv 35.2±1.05defv 35.3±0.76fv 38.8±1.91 ew 36.2±2.70fvw
실시예 8
(산화아연 5 중량%)		 31.0±2.12auv 33.5±1.35dev 30.5±1.06ghu 32.7±0.85guv 36.5±0.93efe 32.9±1.65guv
실시예 9
(이산화티타늄 3 중량%)		 31.8±1.07au 36.5±0.85cv 36.4±2.44cdv 43.3±2.01cw 48.3±1.90cx 45.3±1.05cw
실시예 10
(이산화티타늄 5 중량%)		 31.7±2.18au 33.4±1.40deu 38.8±0.86cv 39.4±0.91dev 42.5±1.32dw 42.5±1.72cdw
실시예 11
(산화아연-이산화티타늄 3 중량%)		 31.3±1.23au 27.4±1.11gw 27.4±1.11iw 30.4±0.56ghuv 27.8±1.46iw 28.6±0.72hvw
실시예 12
(산화아연-이산화티타늄 5 중량%)		 31.4±1.95au 28.9±1.90fgu 30.2±1.38hu 25.5±1.14iv 22.2±1.25jw 24.7±1.25iv
i) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 컬럼(column)에서 다른 문자(a~i)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
ⅱ) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 줄(row)에서 다른 문자(w~z)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
양상추 절단면의 색도를 측정한 결과(표 4 내지 표 6), 대조구보다 나노 산화아연, 이산화티타늄,산화아연-이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름에서 색도변화의 폭이 작은 것으로 나타나 갈변억제에 효과적인 것을 확인할 수 있었다. 특히 UV-B 조사조건에서는 이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름이, UV-A 및 가시광선 조사조건에서는 산화아연을 코팅한 식품 포장용 필름이 더 작은 b값의 변화폭을 보였으며, 산화아연-이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름은 어느 조사조건과 상관없이 가장 작은 변화폭을 보여 갈변억제에 가장 효과적인 것을 확인할 수 있었다. 이는 산화아연과 이산화티타늄의 혼합으로 인해 시너지효과 특성을 보이면서 광촉매활성을 보이는 광조사 범위 외에서도 활성양상이 나타났기 때문으로 추론할 수 있었다.
또한, 각각 나노 물질이 3 중량% 식품 포장용 필름이 색도 변화 폭이 작아 나노 물질 농도가 높으면 높을수록 갈변화 억제효과는 더 커지는 양상을 보였고, 코팅액에 첨가된 바인더 3 중량%일 때보다 5 중량%일 때 색도 변화의 폭이 작아졌는데, 이는 바인더 농도가 높을수록 나노 입자 표면을 덮는 양이 많아져서 입자가 광촉매반응을 일으키는 활성이 줄어들었기 때문으로 추론할 수 있었다.
상기의 결과로부터 본 발명은 다양한 노광조건에서 광촉매 활성을 통해 저장기간동안 식품의 갈변을 억제할 수 있어 식품의 품질을 효과적으로 유지할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.
실험예 3-2: 양상추의 이취성분 제거특성 측정
양상추는 저장기간동안 호흡과 증산작용에 의해서 노화되면서 아세트알데히드류나 알코올류 등의 이취를 발생하게 된다. 이와 같은 이취의 발생은 양상추의 품질저하 원인임과 동시에 갈변화 등 다른 품질저하에 영향을 주게 되며, 소비자의 기호도를 떨어뜨리는 중요한 품질저하 현상이다.
본 실험예 3-2에서는 상기 실시예 1~6 및 실시예 7~12에서 제조된 식품 포장용 필름을 이용하여 양상추 저장에 적용함으로써 양상추의 이취성분인 아세트알데히드 생성 농도를 GC(Gas chromatography)를 이용하여 저장기간 동안 시간별로 측정하여 그 감소 효과를 분석하였다. 대조구는 코팅되지 않은 OPP(Oriented Polypropylene) 필름을 사용하였다.
UV-A영역에서 아세트알데히드 농도(means±SD)ⅰ,ⅱ
0일 2일 4일 6일 8일 10일 12일
코팅액에 바인더 3 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.76±0.52aw 3.22±0.37aw 3.98±0.40ax 4.64±0.37ax
실시예 1
(산화아연 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.64±0.50defgw 2.28±0.26cdw 2.45±0.26bcdex 2.95±0.48x
실시예 2
(산화아연 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.22±0.14ghw 1.68±0.57efgwx 2.17±0.33efgxy 2.49±0.53fghy
실시예 3
(이산화티타늄 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.82±0.33defgw 2.69±0.38bcdx 2.85±0.69bcdex 3.64±0.50bcdy
실시예 4
(이산화티타늄 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.06±0.24bcdefw 2.42±0.33cdw 2.98±0.35bcdex 3.28±0.60cdefgx
실시예 5
산화아연-이산화티타늄 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.35±0.22fghx 1.47±0.44fgx 1.68±0.34fgxy 2.11±0.48hy
실시예 6
산화아연-이산화티타늄 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.72±0.15hw 1.11±0.36gwx 1.53±0.57gxy 1.97±0.68hy
코팅액에 바인더 5 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.85±0.52abw 3.76±0.57abx 4.03±0.35ax 4.43±0.46abx
실시예 7
(산화아연 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.36±0.41abcdw 2.78±0.33bcwx 3.22±0.38abcdx 3.33±0.51cdefx
실시예 8
(산화아연 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.97±0.42cdefw 2.12±0.31cdefw 2.90±0.44bcdex 3.05±0.51defgx
실시예 9
(이산화티타늄 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.61±0.49abcw 3.17±0.33abwx 3.49±0.50abxy 3.99±0.34abcy
실시예 10
(이산화티타늄 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.29±0.33abcdew 3.19±0.46abx 3.36±0.35abcx 3.54±0.48bcdex
실시예 11
(산화아연-이산화티타늄 3중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.56±0.39efgw 2.41±0.36cdx 2.59±0.64cdex 2.68±0.53efghx
실시예 12
(산화아연-이산화티타늄 5중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.78±0.49defgw 1.99±0.23defwx 2.38±0.47defx 2.39±0.38ghx
i) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 컬럼(column)에서 다른 문자(a~h)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).ⅱ) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 줄(row)에서 다른 문자(v~y)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
UV-B영역에서 아세트알데히드 농도(means±SD)ⅰ,ⅱ
0 일 2 일 4 일 6 일 8 일 10 일 12 일
코팅액에 바인더 3 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 3.14±0.35aw 3.98±0.55ax 4.41±0.45ax 4.35±0.57ax
실시예 1
(산화아연 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.33±0.46abcdw 2.84±0.60cdew 3.75±0.34abcx 3.64±0.34bx
실시예 2
(산화아연 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.69±0.44abcw 3.08±0.50cdw 3.31±0.51bcdw 3.25±0.41cdw
실시예 3
(이산화티타늄 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.03±0.40bcdw 2.49±0.57defwx 3.07±0.54bcdex 2.83±0.56cdex
실시예 4
(이산화티타늄 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.13±0.30bcdw 2.69±0.38cdewx 2.81±0.67defx 2.56±0.39dewx
실시예 5
(산화아연-이산화티타늄 3중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.11±0.46bcdw 2.12±0.52efw 2.51±0.31efw 2.45±0.29dew
실시예 6
(산화아연-이산화티타늄 5중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.66±0.60dw 1.80±0.46fwx 2.26±0.18fx 2.29±0.34ex
코팅액에 바인더 5 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.84±0.86abw 4.06±0.26abx 4.37±0.32ax 4.43±0.46ax
실시예 7
(산화아연 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.52±0.61abcdw 3.53±0.64abcx 3.82±0.48abx 4.12±0.21abx
실시예 8
(산화아연 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.33±0.36abcdw 3.03±2.30cdx 3.49±0.54bcdx 3.56±0.38bcx
실시예 9
(이산화티타늄 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.07±0.24bcdw 3.22±0.41bcdx 3.50±0.23bcdx 3.47±0.67bcx
실시예 10
(이산화티타늄 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.26±0.30abcdw 2.39±0.23 defw 3.07±0.40bcdex 3.27±0.26cdx
실시예 11
(산화아연-이산화티타늄 3중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.84±0.46cdw 2.63±0.34defx 2.90±0.46cdefxy 3.17±0.20cdy
실시예 12
(산화아연-이산화티타늄 5중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.62±0.45dw 2.37±0.32defx 2.74±0.47defx 2.96±0.62cdex
i) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 컬럼(column)에서 다른 문자(a~f)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
ⅱ) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 줄(row)에서 다른 문자(v~y)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
VIS 영역에서 아세트알데히드 농도(means±SD)ⅰ,ⅱ
0 일 2 일 4 일 6 일 8 일 10 일 12 일
코팅액에 바인더 3 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.55±0.51aw 3.60±0.17ax 4.00±0.44ax 4.66±0.47ay
실시예 1
(산화아연 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.88±0.39abcdw 2.22±0.42bcdwx 2.32±0.30efghwx 2.49±0.17cdefx
실시예 2
(산화아연 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.62±0.30cdew 1.66±0.40dw 2.08±0.29defgx 2.25±0.21defx
실시예 3
(이산화티타늄 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.04±0.43abcdw 2.53±0.37bwx 2.88±0.52cdex 3.53±0.40by
실시예 4
(이산화티타늄 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.75±0.31bcdw 2.08±0.25bcdx 2.59±0.23ghiy 2.83±0.15cd y
실시예 5
(산화아연-이산화티타늄 3중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.36±0.27dew 1.65±0.36dwx 1.80±0.34hixy 2.09±0.22efy
실시예 6
(산화아연-이산화티타늄 5중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.05±0.22ew 1.56±0.16dx 1.57±0.27ix 1.89±0.29fx
코팅액에 바인더 5 중량% 첨가한 후, 이를 코팅한 식품 포장용 필름
대조구 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.18±0.32abcw 3.51±0.38ax 3.72±0.41abx 4.64±0.39ay
실시예 7
(산화아연 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.00±0.35abcdw 2.48±0.35bcx 2.93±0.15cdy 3.13±0.41bcy
실시예 8
(산화아연 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.68±0.635bcdew 2.38±0.29bcx 2.64±0.41defgx 2.81±0.53cdx
실시예 9
(이산화티타늄 3 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 2.34±0.27abcw 2.73±0.60bw 3.32±0.21bcx 4.15±0.51ay
실시예 10
(이산화티타늄 5 중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.91±0.59abcdw 2.68±0.31bx 2.76±0.27cdefx 3.52±0.31by
실시예 11
(산화아연-이산화티타늄 3중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.47±0.31dew 2.21±0.34bcdx 2.27±0.11efgxy 2.62±0.30cdey
실시예 12
(산화아연-이산화티타늄 5중량%)		 0.00±0.00av 0.00±0.00av 0.00±0.00av 1.57±0.18cdew 1.87±0.24cdwx 2.06±0.31ghixy 2.39±0.33defy
i) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 컬럼(column)에서 다른 문자(a~i)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
ⅱ) 'Duncan's multiple range test'의 아노바 (ANOVA) 처리에 따라 같은 줄(row)에서 다른 문자(v~y)는 유의적 차이를 의미한다(p<0.05).
양상추의 이취성분 제거특성을 측정한 결과(표 7 내지 표 9), 모든 실험군은 저장 6일째까지 아세트알데히드의 발생이 없다가 6일 이후부터 급격히 아세트알데히드 생성되었는데, 이는 일반적으로 양상추가 다른 과채류에 비해 비급등호흡형(nonclimacteric) 과채이기 때문에 이취의 발생 속도가 다소 느린 경향을 보였다고 판단되었다.
대조구는 약 6ppm 이상까지 아세트알데히드가 검출되었지만 나노 산화아연, 이산화티타늄, 산화아연-이산화티타늄을 코팅한 식품 포장용 필름은 모든 광 조사 조건에서 낮은 아세트알데히드 발생량을 보였는데, 이와 같은 결과는 상기 실험예 2와 실험예 3-1에서의 메틸오렌지 시약 분해 실험 결과 및 양상추 절단면의 색도 변화 실험 결과의 경향과 유사한 것이었다.
또한, 각각 나노물질 3 중량% 식품 포장용 필름보다 5 중량% 식품 포장용 필름에서 더 낮은 양의 아세트알데히드가 검출되어 나노 물질의 코팅농도와 아세트알데히드 분해효율이 비례함을 알 수 있었으며 반대로 코팅액에 첨가된 바인더가 3 중량%일 때보다 5 중량%일 때 더 많은 양의 아세트알데히드가 정량되었는데 이는 보다 많은 양의 바인더가 나노 물질 표면을 덮고 있을수록 광분해 효과가 상쇄되기 때문으로 추론되었다.
상기의 결과로부터 본 발명은 다양한 광 조사 조건에서 이취 성분을 효과적으로 제거할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었고, 이로부터 식품의 선도를 효과적으로 유지할 수 있다는 사실도 확인할 수 있었다.
도 1은 코팅액에 폴리우레탄 바인더 3 중량%로 첨가하여 제조된 코팅액에 이산화아연 3 중량%, 이산화아연 5 중량%, 이산화티타늄 3 중량%, 이산화티타늄 5 중량%, 산화아연-이산화티타늄 3 중량%, 산화아연-이산화티타늄 5 중량%를 각각 첨가한 후, 제조된 코팅액을 코팅한 식품 포장용 필름의 광차폐력을 측정한 도이다.
도 2는 코팅액에 폴리우레탄 바인더 5 중량%로 첨가하여 제조된 코팅액에 이산화아연 3 중량%, 이산화아연 5 중량%, 이산화티타늄 3 중량%, 이산화티타늄 5 중량%, 산화아연-이산화티타늄 3 중량%, 산화아연-이산화티타늄 5 중량%를 각각 첨가한 후, 제조된 코팅액을 코팅한 식품 포장용 필름의 광차폐력을 측정한 도이다.

Claims (9)

  1. 입자가 20~30nm인 나노 산화아연(ZnO) 또는 이산화티타늄(TiO2)을 함유하는 코팅액을 합성수지 필름에 코팅함으로써 제조되고,
    상기 코팅액은 나노 산화아연 또는 이산화티타늄을 폴리우레탄(Polyurethane) 바인더와 혼합한 후, 최소 7000rpm의 호모게나이저로 분산시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 식품 포장용 필름
  2. 제1항에 있어서,
    나노 산화아연(ZnO)은,
    씨드(seed)형태인 것을 특징으로 하는 식품 포장용 필름
  3. 제1항에 있어서,
    나노 이산화티타늄(TiO2)은,
    졸(sol)형태인 것을 특징으로 하는 식품 포장용 필름
  4. 제1항에 있어서,
    나노 산화아연(ZnO) 또는 이산화티타늄(TiO2)은,
    코팅액에 3~10 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 식품 포장용 필름
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    폴리우레탄(Polyurethane) 바인더는,
    코팅액에 3~10 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 식품 포장용 필름
  7. 제1항에 있어서,
    필름은,
    두께가 최소 20~40㎛인 것을 특징으로 하는 식품 포장용 필름
  8. 제1항에 있어서,
    코팅액은,
    분산제 및 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 포장용 필름
  9. 제1항에 있어서,
    상기 합성수지 필름은,
    폴리프로필렌(OPP) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 나일론 필름 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식품 포장용 필름
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