KR102518466B1 - 습도의존형 항균물질 방출 조절제 및 이를 포함하는 식품 포장지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리비닐알코올(Polyvinylalcohol), 글리세린(glycerin), 트윈 20 (Tween 20), 스판 60 (Span 60) 및 유상의 휘발성 항균물질을 혼합하여 제조한 항균물질 방출 조절제 및 이를 포함하는 식품 포장지에 관한 것으로, 본 발명의 항균물질 방출 조절제는 포장지 내 상대습도에 따라 항균물질 방출량이 변화하는데, 이를 통해 항균물질의 과다한 사용을 억제할 수 있다.
Description
본 발명은 상대습도가 상승하면 내포하고 있는 유상의 휘발성 항균 물질을 급격하게 방출하는 항균물질 방출 조절제 및 이를 포함하는 식품 포장지에 관한 것이다.
기존 알려진 항균성 포장지들은 항균성을 가지도록 산화아연, 은이온 등을 포함하지만, 산화아연, 은이온 등을 사용하여 제조하는 경우 필름 표면에서만 항균성을 발휘하기 때문에, 포장지와 직접적으로 닿지 않는 부분에는 항균성을 발휘하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 휘발성 항균물질을 포장지 내부에 위치시켜, 포장지 내부에 전체적으로 항균 효능을 가지도록 제조하는 방법을 생각해 볼 수 있지만, 상기와 같은 경우 휘발성 항균물질이 휘발되기 전에 포장지 내부의 식품과 혼합될 수도 있으며, 항균물질을 과다하게 사용해야만 하는 문제점이 있다. 또한, 포장지에 구멍이 나는 등으로 인해, 휘발성 항균물질이 빠져나가는 경우에는 큰 효과를 발휘할 수 없는 문제점이 있다.
식품은 수분활성도(water activity)가 낮은 상태에서는 미생물의 생육이 활발하지 않아 비교적 안전한 상태에서 오래 보존을 할 수 있다. 그런데, 포장지 내 상대습도가 높아지면 수분활성도(water activity)를 증가시켜, 식품은 미생물이 생육하기에 좋은 환경에 노출된다. 식품이 미생물에 의해 부패하는 것을 방지하기 위해서는 일견 포장지 내에 항균물질을 항시 존재하게 하는 것을 생각할 수 있다. 하지만, 소비자들은 과도한 항균물질의 노출에 대해 거부감이 있고, 실질적으로 항균물질은 건강에 좋지 않은 영향을 줌으로, 포장지 내 항균물질의 사용은 최소화될 필요가 있다. 따라서, 상대습도의 변화에 따라 의존적으로 항균물질의 방출이 조절되는 기술이 있으면, 굉장히 바람직하다 할 수 있을 것이다.
본 발명은 증류수, 폴리비닐알코올(Polyvinylalcohol), 글리세린(glycerin), 트윈 20 (Tween 20), 스판 60 (Span 60) 및 유상의 휘발성 항균물질을 혼합하여 제조한 것으로, 상대습도에 따라 항균물질이 선택적으로 방출 가능한 항균물질 방출 조절제를 제공한다.
또한, 본 발명은 증류수, 폴리비닐알코올(Polyvinylalcohol), 글리세린(glycerin), 트윈 20 (Tween 20), 스판 60 (Span 60) 및 유상의 휘발성 항균물질을 혼합하여 제조한 것으로, 상대습도에 따라 항균물질이 선택적으로 방출 가능한 항균물질 방출 조절제를 포함하는 식품 포장지를 제공한다.
한편, 본 발명의 식품 포장지에 있어서, 상기 항균물질 방출 조절제는 바람직하게 식품 포장지 내에 삽입되는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 식품 포장지에 있어서, 상기 항균물질 방출 조절제는 바람직하게 식품 포장지의 내부면에 인쇄되는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 식품 포장지에 있어서, 상기 항균물질 방출 조절제는 바람직하게 인쇄가 가능한 매체에 인쇄하여 식품 포장지 내에 삽입되는 것이 좋다.
본 발명의 항균물질 방출 조절제는 포장지 내 상대습도에 따라 항균물질 방출량이 변화하는데, 이를 통해 항균물질의 과다한 사용을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 항균물질 방출 조절제를 각기 다른 상대습도(RH, relative humidity) 환경에 노출시킨 후, 내포하고 있는 항균물질 농도를 측정한 결과이다. 이를 통해 상대습도의 양에 따라 방산되는 항균물질의 농도를 계산할 수 있다.
도 2는 본 발명의 항균물질 방출 조절제 제조 시 첨가하는 트윈 20 및 스판 60의 비율을 달리하여 제조한 후, 형성된 입자 크기를 측정한 결과를 보여준다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 항균물질 방출 조절제 제조 시 첨가하는 트윈 20 및 스판 60의 비율을 달리하여 제조한 후, 각기 다른 상대습도(RH, relative humidity) 환경에 노출시키고, 내포하고 있는 항균물질 농도를 측정한 결과이다. 이를 통해 방산되는 항균물질의 양을 계산할 수 있다.
도 2는 본 발명의 항균물질 방출 조절제 제조 시 첨가하는 트윈 20 및 스판 60의 비율을 달리하여 제조한 후, 형성된 입자 크기를 측정한 결과를 보여준다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 항균물질 방출 조절제 제조 시 첨가하는 트윈 20 및 스판 60의 비율을 달리하여 제조한 후, 각기 다른 상대습도(RH, relative humidity) 환경에 노출시키고, 내포하고 있는 항균물질 농도를 측정한 결과이다. 이를 통해 방산되는 항균물질의 양을 계산할 수 있다.
본 발명은 증류수, 폴리비닐알코올(Polyvinylalcohol), 글리세린(glycerin), 트윈 20 (Tween 20), 스판 60 (Span 60) 및 유상의 휘발성 항균물질을 혼합하여 제조한 것으로, 상대습도에 따라 항균물질이 선택적으로 방출 가능한 항균물질 방출 조절제를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 항균물질 방출 조절제를 포함하는 식품 포장지를 제공한다.
기존의 항균성 식품 포장지들은 주로 산화아연 또는 은이온을 포함하는 필름으로 제조되어 포장지 표면에 부착되는 균들에게만 항균 효능을 보여왔다. 이에 식품이 미생물에 의해 부패하는 것을 방지하기 위해서는 일견 포장지 내에 항균물질을 항시 존재하게 하는 것을 생각할 수 있는데, 소비자들은 과도한 항균물질의 노출에 대해 거부감이 있고, 실질적으로 항균물질은 건강에 좋지 않은 영향을 준다.
하지만, 본 발명의 항균물질 방출 조절제는 항균성 물질들을 공기 중으로 방출하기 때문에, 포장지 내부에 있는 균들에게도 효과적으로 대응할 수 있다. 또한, 본 발명의 항균물질 방출 조절제는 포장지 내부의 상대습도가 올라가 균의 증식이 용이한 환경이 되면, 항균물질을 급격하게 방출하기 때문에, 항균물질의 과도한 사용을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 항균물질 방출 조절제는 바람직하게 항균물질 방출 조절제 100 중량부를 기준으로, 폴리비닐알코올(Polyvinylalcohol) 6~8.5 중량부, 글리세린 0.5~1 중량부, '트윈 20 (Tween 20) 및 스판 60 (Span 60)의 합' 0.05~0.2 중랑부, 유상의 휘발성 항균물질 4~6 중량부 및 잔량의 증류수로 조성하는 것이 좋다. 하기 실시예에 따르면, 상기와 같이 조성하는 경우 내포하고 있는 항균물질의 방출 제어성이 우수하다.
한편, 본 발명에서, 폴리비닐알코올(Polyvinylalcohol) 및 글리세린(glycerin)은 항균물질 방출 조절제의 구조체를 형성하는 역할을 한다.
본 발명에서 트윈 20 (Tween 20), 스판 60 (Span 60)은 유화제로 사용하는데, 하기 실시예에 따르면, 트윈 20 및 스판 60의 조성비를 달리하여 본 발명의 항균물질 방출 조절제를 제조하는 경우 노출되는 상대습도 대비 단위시간당 항균물질 방출량을 조절할 수 있다.
한편, 본 발명에서 항균물질로 유상의 휘발성 항균물질을 사용할 수 있다. 항균효과를 나타내는 것으로 유상의 휘발성 물질이라면 어느 것이나 사용할 수 있다. 다만, 바람직하게 레몬그라스 오일을 사용하는 것이 좋다. 레몬그라스(Lemongrass, Cymbopogon citratus)는 외떡잎식물 벼목에 속하는 식물로, 식물체에서 레몬 향기가 나기 때문에 레몬그라스라고 불린다. 레몬그라스는 식품 향신료로 사용되어 인체 유해성이 없으며, 향이 좋고, 우수한 항균효능을 가지고 있다. 일반적으로 수증기 증류법을 이용하여 잎 및 줄기 등에서 추출된 레몬글라스 오일은 소화 촉진, 빈혈 완화, 살균 작용 등에 효능이 있는 것으로 알려져 있다.
한편, 본 발명의 항균물질 방출 조절제는 식품 포장지 내부에 위치시켜 사용한다. 구체적으로, 식품 포장지에 본 발명의 항균물질 방출 조절제를 필름이나 블록 형태로 성형하여 포장지 내에 삽입시키는 방법이 있다. 또한, 식품 포장지 내부면에 항균물질 방출 조절제를 인쇄하는 방식으로 식품 포장지 내부에 위치시킬 수 있다. 또한, 인쇄가 가능한 매체 (예, 부직포 등)에 본 발명의 항균물질 방출 조절제를 인쇄한 후, 상기 매체를 식품 포장지 내부에 삽입시키는 방식으로 포장지 내부에 포함시킬 수 있다. 한편, 본 발명의 항균물질 방출 조절제는 바람직하게 상대습도가 40% 이하인 조건에서 기재(일예로, 테프론)를 이용해 필름 또는 블록 형태로 성형시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예 및 실험예를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예 및 실험예에만 한정되는 것은 아니고 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
[실시예 1: 본 발명의 항균물질 방출 조절제 제조]
1) 필름 형성 조성물 제조
증류수 100 mL에 폴리비닐알코올 500 (Polyvinyl alcohol 500) 18g, 글리세린(glycerin) 2g을 첨가시킨 후, 85℃에서 1시간 동안 용해시켰다.
2) 혼합 유화제 제조
증류수 22.5 mL에 유화제인 트윈 20 (tween 20) 0.93g 및 유화제인 스판 60 (Span 60) 0.32g을 첨가시킨 후, 상온에서 10분동안 용해시켰다.
3) 항균물질 방출 조절제 제조
상기 제조한 필름 형성 조성물 23.75 g, 레몬그라스 오일 (lemongrass oil) 2.5g, 상기 제조한 혼합 유화제 1.25g 및 증류수 22.5mL를 혼합했다. 4500rpm, 7500rpm으로 각 1분씩 교반시켜 유화시켰다. 이후 10분간 20 khz의 초음파(소니케이터, Pulse on: 1 s, Pulse off: 1 s, Amplification: 60%) 처리하였다. 이때, 초음파 처리는 선택적으로 적용할 수 있다.
4) 필름 형태 항균물질 방출 조절제 제조
초음파 처리후, 페트리접시에 테프론(teflon, '기재'로 사용함)을 도포한 후, 상기 페트리접시에 상기 제조한 혼합물 5g을 분주하였다. 항온항습기에서 25℃, 30% 상대습도 조건으로 6시간 동안 건조시켜, 필름 형태의 항균물질 방출 조절제을 제조하였다.
[실험예 1: 본 발명 항균물질 방출 조절제의 상대습도 변화에 따른 항균물질 방출량 측정 실험]
본 실험예에서는, 상대습도 변화에 따라, 상기에서 제조한 본 발명 항균물질 방출 조절제로부터 방출되는 항균물질(레몬그라스 오일; lemongrass oil)의 방출량 차이를 측정하고자 했다.
이를 위해 상기 실시예 1을 통해 제조한 본 발명의 필름 형태 항균물질 방출 조절제를 26%, 52%, 72%, 90% 상대습도(RH, relative humidity)에 각각 노출시킨 후, 내포하고 있는 항균물질(레몬그라스 오일; lemongrass oil)의 농도를 측정하였다 (도 1).
도 1을 보면, 상대습도가 높을수록 노출 시간 대비 낮은 항균물질 내포 농도를 보이고 있다. 이는 상대습도가 높을수록 항균물질이 많이 방출되었음을 의미한다. 이와 같은 결과로부터 본 발명 항균물질 방출 조절제를 포함하는 항균 포장지는, 포장지 내부의 상대습도가 높아질 경우, 항균물질을 급격하게 방출해 미생물의 증식을 억제할 수 있음을 의미한다.
[실험예 2: 본 발명 항균물질 방출 조절제의 에멀젼 크기 측정]
본 실험예에서는 본 발명의 항균물질 방출 조절제 제조 시 첨가하는 트윈 20 (Tween 20) 및 스판 60 (Span 60)의 첨가 비율의 변화에 따라, 달라지는 에멀젼의 크기를 확인하고자 했다.
이를 위해 상기 실시예 1의 방법을 사용하여 본 발명의 항균물질 방출 조절제을 제조하되, 첨가하는 트윈 20 (Tween 20) 및 스판 60 (Span 60)의 첨가 비율을 달리하여 제조하였다 (표 1).
| 첨가량(g) | ||
| 명칭 | Tween 20 | Span 60 |
| T 0mol% + S 100 mol% | 0 | 1.25 |
| T 25mol% + S 75 mol% | 0.61 | 0.64 |
| T 50mol% + S 50 mol% | 0.93 | 0.32 |
| T 75mol% + S 25 mol% | 1.12 | 0.13 |
| T 100mol% + S 0 mol% | 1.25 | 0 |
상기 제조한 항균물질 방출 조절제과 증류수를 혼합하여 1%(W/V)이 되도록 희석한 후, 에멀젼의 입자 크기를 측정하였다 (도 2).
도 2를 보면, 트윈 20 (Tween 20)의 첨가 비율이 높아질수록 본 발명의 필름 조성물의 에멀젼 크기가 더욱 작아지는 것을 확인할 수 있다.
[실험예 3: 본 발명 항균물질 방출 조절제의 상대습도 변화에 따른 항균물질 방출량 측정 실험 2]
본 실험예에서는 본 발명의 항균물질 방출 조절제 제조 시 첨가하는 트윈 20 (Tween 20) 및 스판 60 (Span 60)의 첨가 비율의 변화에 따라, 항균물질 방출량의 변화를 알아보고자 했다.
이를 위해 상기 실험예 3에서 제조한 본 발명의 필름 형태 항균물질 방출 조절제를 30%, 50%, 70%, 90% 상대습도(RH, relative humidity)에 노출시킨 후, 항균물질 방출 조절제가 내포하고 있는 항균물질(레몬그라스 오일; lemongrass oil)의 농도를 측정하였다 (도 3, 도 4).
도 3 및 도 4를 보면, 트윈 20 (Tween 20)의 첨가 비율이 높아질수록 노출 시간 대비 낮은 항균물질 내포 농도를 보이고 있다. 이는 트윈 20 (Tween 20)의 첨가 비율이 높아질수록 단위 시간당 방출하는 항균물질(레몬그라스 오일; lemongrass oil)의 양이 증가하는 것을 의미하고, 트윈 20 (Tween 20) 및 스판 60 (Span 60)의 첨가 비율을 달리하여 제조하는 경우, 단위 시간당 항균물질 방출량을 제어할 수 있음을 의미한다.
Claims (5)
- 증류수, 폴리비닐알코올(Polyvinylalcohol), 글리세린(glycerin), 트윈 20 (Tween 20), 스판 60 (Span 60) 및 유상의 휘발성 항균물질을 혼합하여 제조한 항균물질 방출 조절제로, 상대습도에 따라 항균물질이 선택적으로 방출 가능하되,
항균물질 방출 조절제 100 중량부를 기준으로, 폴리비닐알코올(Polyvinylalcohol) 6~8.5 중량부, 글리세린 0.5~1 중량부, '트윈 20 (Tween 20) 및 스판 60 (Span 60)의 합' 0.05~0.2 중랑부, 유상의 휘발성 항균물질 4~6 중량부 및 잔량의 증류수로 조성되고,
상기 ‘트윈 20 (Tween 20) 및 스판 60 (Span 60)의 합’에서 트윈 20의 첨가 비율이 높아질수록 항균물질의 방출량이 증가하는 것을 특징으로 하는 항균물질 방출 조절제.
- 제1항의 항균물질 방출 조절제를 포함하는 식품 포장지.
- 제2항에 있어서,
상기 항균물질 방출 조절제는,
식품 포장지 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 식품 포장지.
- 제2항에 있어서,
상기 항균물질 방출 조절제는,
식품 포장지의 내부면에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 식품 포장지.
- 제2항에 있어서,
상기 항균물질 방출 조절제는,
인쇄가 가능한 매체에 인쇄하여 식품 포장지 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 식품 포장지.
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