KR102528316B1 - 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법 - Google Patents
갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 준비된 갈조류에서 유효성분을 추출하는 단계; 확보된 어피로부터 단백질을 추출하는 단계; 증류수에 추출된 상기 유효성분 및 단백질과 증점제, 가소제 및 항균제를 첨가하여 가식성 필름제조를 위한 필름용액을 제조하는 단계; 및 제조된 상기 필름용액을 일정 두께로 건조하여 가식성 필름을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미역, 다시마와 같은 갈조류에서 추출한 유효성분과 어피에서 추출한 단백질을 이용하여 치아 또는 치조골의 우식증 억제, 골형성 촉진, 세포 재생율 향상 및 치석제거 효과가 있는 가식성 필름 제조방법에 관한 것이다.
최근, 천연 소재를 이용한 기능성 소재의 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 특히 해조류로부터 기능성 소재를 개발하려는 노력이 한창이고, 이와 관련하여 한국과 일본 및 중국의 동아시아에서 오랜 기간 섭취하여 온 미역과 다시마 등의 갈조류에 함유된 유효성분이 발현하는 여러 가지의 기능성에 대한 관심이 증폭되고 있다.
일 예로, 후코이단(fucoidan)은 해조류에 존재하는 후코오즈(fucose)를 주성분으로 황산기를 함유하고 있는 다당류로서 일반적으로 다시마, 미역, 톳 등과 같은 갈조류에 다량 존재하며, 이러한 후코이단은 혈행 개선, 항암 등 생리적 활성이 우수할 뿐만 아니라 미백, 보습, 주름개선 등의 효과가 있는 것으로 알려져 화장품 원료로서도 각광받고 있다.
한편, 이러한 해조류 중에 포함된 여러 가지 유용한 성분들에 대한 관심이 고조되면서 다양한 분야로의 응용에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.
이에 대한 예를들면 최근 건강에 대한 관심이 고조되면서 생분해성 고분자 물질을 이용한 인체에 무해하고 환경 친화적인 포장재에 대한 관심이 증대하고 있으며, 이에 따라 식품을 포장하는 데에는 일반적으로 수용성의 가식성 필름을 사용하는 경우가 많았다.
종래 식품을 포장하는 데에 사용되는 수용성의 가식성 필름은 전통적으로 전분을 막 형상으로 제조한 것을 사용하여 왔으며, 이러한 전분으로 만든 수용성 필름은 그 강도가 약하여 주로 작은 크기의 식품을 포장하는 데에 그 사용이 한정되어 있었다.
특히, 갈조류에 함유된 유효성분의 의료 및 의약품 분야로의 활용은 더욱더 제한적이어서 이에 대한 연구개발이 절실한 상황이다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명은 갈조류에서 추출된 유효성분과 어피에서 추출된 단백질을 이용하여 치아 또는 치조골의 우식증을 억제하고 골 형성을 촉진하며, 항산화, 염증치료에 효과적인 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법 제공을 일 목적으로 한다.
아울러, 사람뿐만 아니라 애완동물의 치석 및 구취를 간단하고 용이하게 제거할 수 있는 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법 제공을 다른 목적으로 한다.
한편, 본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법은 상술한 목적들을 달성하기 위하여, 준비된 갈조류에서 유효성분을 추출하는 단계, 확보된 어피로부터 단백질을 추출하는 단계, 증류수에 추출된 상기 유효성분 및 단백질과 증점제, 가소제 및 항균제를 첨가하여 가식성 필름제조를 위한 필름용액을 제조하는 단계 및 제조된 상기 필름용액을 일정 두께로 건조하여 가식성 필름을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게 준비된 갈조류에서 유효성분을 추출하는 단계는, 세척된 갈조류 원물을 일정시간 동안 자숙 후 건조하는 단계, 건조된 상기 갈조류 원물을 열수 또는 주정추출하여 유효성분을 추출하는 단계 및 추출된 유효성분을 동결건조하는 단계로 이루어질 수 있다.
바람직하게 확보된 어피로부터 단백질을 추출하는 단계는, 상기 어피를 세척하여 이물질을 제거하는 단계, 상기 어피에 포함된 비콜라겐성 단백질을 제거하기 위한 알카리 처리 단계, 알카리 처리된 어피를 효소가수분해하여 콜라겐을 추출하는 단계 및 추출된 콜라겐을 동결건조하는 단계로 이루어질 수 있다.
바람직하게 상기 증점제는 젤란검, 상기 가소제는 글리세롤이며, 상기 항균제는 자몽 종자추출물일 수 있다.
바람직하게 제조된 상기 필름용액을 일정 두께로 건조하여 가식성 필름을 제조하는 단계는 상온에서 24시간 동안 건조되며, 상기 가식성 필름의 두께는 40~50㎛일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 제조방법으로 제조된 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름은 치아 또는 치조골의 우식증을 억제하고 골 형성을 촉진하며, 항산화, 염증치료에 효과적이다.
아울러, 사람뿐만 아니라 애완동물의 치석 및 구취를 간단하고 용이하게 제거할 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법에 대한 전체 공정도다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 ABTS 라디칼에 대한 전자공여능 측정 시험결과를 나타내는 그래프다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 NO 저해능 평가결과를 나타내는 그래프다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 세포이동성 평가결과를 나타내는 이미지다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 골 세포 분화 형성도 측정 결과를 나타내는 이미지다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 추출된 어피 단백질의 subunit patterns을 보여주는 이미지다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제조된 가식성 필름의 이미지다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제조된 가식성 필름의 인장강도 측정결과를 나타내는 그래프다.
도9는 본 발명의 실시 예에 따른 제조된 가식성 필름의 수분 및 용해도 측정결과를 나타내는 그래프다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 ABTS 라디칼에 대한 전자공여능 측정 시험결과를 나타내는 그래프다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 NO 저해능 평가결과를 나타내는 그래프다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 세포이동성 평가결과를 나타내는 이미지다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 골 세포 분화 형성도 측정 결과를 나타내는 이미지다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 추출된 어피 단백질의 subunit patterns을 보여주는 이미지다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제조된 가식성 필름의 이미지다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제조된 가식성 필름의 인장강도 측정결과를 나타내는 그래프다.
도9는 본 발명의 실시 예에 따른 제조된 가식성 필름의 수분 및 용해도 측정결과를 나타내는 그래프다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
이와 관련하여 먼저, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법에 대한 전체 공정도, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 ABTS 라디칼에 대한 전자공여능 측정 시험결과를 나타내는 그래프, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 NO 저해능 평가결과를 나타내는 그래프, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 세포이동성 평가결과를 나타내는 이미지, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 골 세포 분화 형성도 측정 결과를 나타내는 이미지, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 추출된 어피 단백질의 subunit patterns을 보여주는 이미지, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제조된 가식성 필름의 이미지, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제조된 가식성 필름의 인장강도 측정결과를 나타내는 그래프이며, 도9는 본 발명의 실시 예에 따른 제조된 가식성 필름의 수분 및 용해도 측정결과를 나타내는 그래프다.
상기 도 1 내지 9를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법은 준비된 갈조류에서 유효성분을 추출하는 단계(S100)를 포함하며, 이하에서는 상기 준비된 갈조류에서 유효성분을 추출하는 단계(S100)에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 상기 준비된 갈조류에서 유효성분을 추출하는 단계(S100)는 세척된 갈조류 원물을 일정시간 동안 자숙 후 건조하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 갈조류 원물은 다양한 갈조류를 이용할 수 있으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 갈조류는 완도에서 생산되는 다시마(Saccharina japonica) 및 미역(Undaria pinnatifida)을 이용한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 있어서 상기 갈조류 원물은 30분 동안 흐르는 물에 세척 후, 20분 동안 Auto clave를 이용하여 자숙한 후 자연 건조된다.
이후, 건조된 상기 갈조류 원물을 열수 또는 주정추출하여 유효성분을 추출하는 단계 및 추출된 유효성분을 동결건조하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 유효성분을 추출하는 방법은 열수 또는 주정추출법을 선택적으로 이용하여 유효성분을 추출할 수 있으나, 본 발명의 일 실시 예에 있어서는 자연 건조된 다시마와 미역을 각각 열수 및 특정 주정 농도로 2시간 이상 초음파 처리를 통해 유효성분이 포함된 추출액을 확보한다.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주정 농도는 30, 50, 70 및 90%이다.
한편, 열수 추출법을 이용하여 추출된 유효성분 추출액은 여과 및 동결건조되며, 주정추출법을 통해 추출된 추출물은 여과 및 감압농축 한 후 얻어진 유효성분이 포함된 추출액을 동결건조하여 분말화 된다.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 추출방법 및 추출용매 농도별 수율은 하기 표 1과 같다.
한편, 하기 표 1의 결과는 보관용기 5개의 무게를 각각 측정하여 준비한 다음, 동결건조가 완료된 분말을 보관용기에 담고 각각의 무게를 다시 측정하여 측정한 무게 차이의 비교로 수율을 확인하였다.
Undaria pinnatifida | Saccharina japonica | |||
1cycle | 3cycle | 1cycle | 3cycle | |
D.W - | 0.44 | 0.98 | 2.53 | 7.32 |
30 % EtOH | 0.97 | 1.23 | 1.56 | 3.54 |
50 % EtOH | 1.23 | 3.45 | 4.89 | 6.56 |
70 % EtOH | 0.53 | 1.59 | 3.99 | 4.65 |
90 % EtOH | 0.23 | 1.23 | 1.05 | 3.26 |
한편, 하기 표 2는 자숙한 후 자연 건조된 갈조류 원물의 중금속 저감결과를 나타내는 표이다.
시험·검사항목 | 기준* (미역에 한함) |
미역 | 다시마 |
납(mg/kg) | 0.5 | 0.01 | 0 |
비소(mg/kg) | 1 | 0.1 | 0.04 |
카드뮴(mg/kg) | 0.3 | 0 | 0.00 |
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 유효성분에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 유효성분 분석은 GC-MS(GC-2010; Shimadzu Co., Japan)를 이용하였으며, 시료(갈조추출물 분말)를 에탄올에 충분히 용해한 후, 원심분리기를 이용하여 부유물을 제거하고 마이크로 필터(0.45μm)로 여과하여 시료를 준비하였다.
컬럼은 BD-5(60 mm×0.25 mm×0.25 mm), carrier gas는 He으로 flow rate 1mL/min, injection 온도는 250℃, split ratio 10:1, oven 온도는 50-300℃/3℃ 승온, injection volume은 1μL 조건으로 성분분석을 하였으며, mass selective detector(MSD)에서 mass range 28-550, acquisition mode는 scan mode 조건으로 성분들을 정량하였다.
분석결과, 미역의 열수, 주정 30, 50, 70, 90 %추출물에서 다양한 phytochemical 성분이 검출된 것을 확인하였으며, 대부분이 불포화지방계 성분이 다량 확인되었고, 열수추출 시료에서 ascorbic acid 성분이 1.89% 확인되었다.
특히, 50 % 주정추출물에서 10여 종류의 다양한 화합물이 검출되었으며 주정의 농도가 높아짐에 따라 pentadecanoic acid, cis- Vaccenic acid, eruic acid 등의 지방산 성분이 증가되는 것을 확인하였다.
또한, sigmasta, fucosterol 계 화합물은 감태 혹은 곰피와 같은 조류에서 분리된 스테롤과 같은 성분이며, 특히, 푸코스테롤은 간질환, 골다골증 예방 및 치료에 효능을 가진 성분이다.
한편, 다시마의 증류, 주정 30, 50, 70, 90 % 추출물에서 phytochemical 성분이 검출된 것을 확인하였고 특히, 주정 90%에서 나온 화합물의 대부분은 불포화지방산으로 확인되었으며, 주정 50% 추출물 시료에서 ascorbic acid 성분이 7.86%가 확인되었다.
한편, 상기 도 2와 관련하여 갈조추출물의 2,2-Azino-bis-(3-ethylbenzothiazothiazoline-6-sulfornic acid (ABTS)을 이용한 항산화 활성값 측정은 Re et al. (1999)의 실험 방법을 변형하여 수행하였다.
보다 상세하게는 7mM의 ABTS 시약을 멸균수에 완전히 녹인 뒤 최종 농도가 2.45mM이 되도록 과황산칼륨을 녹여주었으며, 암 상태에서 16시간 동안 반응을 유도하여 프리라디칼을 생성하였다.
ABTS+ stock을 희석하기 위한 용매로 물, PBS(phosphate buffered saline, pH 7.4)를 사용하였으며, 734nm에서 흡광도를 측정하여 광학밀도(optical density, OD)가 0.6이 되도록 희석하였고, 96-well plate에 농도별 시료 50μL와 희석된 ABTS+(OD=0.6) 50μL를 넣어 5분간 반응 후 microplate reader 734nm에서 흡광도를 측정하였다.
이하에서는 상기 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 항염(NO생성 억제능) 평가결과에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 평가방법은 RAW 264.7 cell을 10% FBS가 첨가된 DMEM 배지를 이용하여 3.0×105 cell/mL로 24시간 전 배양하였다.
이후 시료와 LPS (1㎍/㎕)를 동시 처리하여 24시간 배양하고, 세포 배양 상등액 100uL와 Griess 시약 100uL를 혼합하여 10분간 실온암소에서 반응시킨 후 540nm에서 ELISA reader를 이용하여 흡광도를 측정하였다.
생성된 NO의 양은 Griess 시약 [1% (w/v) sulfanil amide, 0.1% (w/v) naphylethylenediamine in 2.5% (v/v)phosphoric acid]을 이용하여 세포배양액 중에 존재하는 NO2-의 형태로 측정하였으며, standard 곡선은 sodium nitrite (NaNO2)를 serial dilution하여 얻었다.
평가결과, 미역과 다시마 주정 50% 추출 시료의 NO 생성량이 농도 의존적으로 저감됨을 확인하였다.
한편, 이하에서는 상기 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 통해 추출된 갈조추출물의 세포이동성 평가 결과에 대해 상세히 설명한다.
이와 관련하여 상기 세포이동성 평가는 세포이동정도(migration)는 wound healing assay로 추출물이 세포의 이동성에 주는 영향을 평가하기 위하여 접촉저해 상태의 단층세포에 형성된 상처영역으로 이동하는 세포를 관찰하였다.
추출물에 의한 세포이동(cell migration) 촉진 여부를 평가하기 위해 48 well plate에 5×104 cell/mL의 농도로 NIH 3T3 섬유아세포(fibroblast)를 분주하여 세포배양기(37℃, 5% CO2)에서 24시간 배양한 후, 세포단층에 200 pipet tip으로 scratch를 가해 빈 공간을 만들고, 혈청을 포함하지 않은 배지를 처치한 그룹과 추출물(미역, 다시마 주정 50% 갈조추출물)을 100, 250, 500㎍/mL 농도로 100 ㎍/㎕씩 처치한 후, 24시간 배양하였다.
실험군의 세포이동 정도를 현미경을 이용해 빈 공간의 간격을 측정하여 대조군과 비교하였으며, 비교결과 농도 의존적으로 세포이동성이 활발히 일어나는 것을 확인하였으며 특히, 다시마 추출물에서 더 간격이 좁아짐을 확인하였다.
한편, 상기 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따라 추출된 갈조추출물의 골 세포 분화 형성도 측정 결과에 상세히 설명한다.
이와 관련하여 먼저, Alkaline phosphatase(ALP)는 골세포 분화 유도 시 그 발현이 증가하기 때문에 골 형성 시스템에서 골아세포 분화의 초기 표지자로 알려져 있다.
분화된 MC3T3-E1 세포의 ALP 활성은 ALP 염색법으로 평가하였다.
ALP의 활성에 대한 염색은 갈조추출물 처리 3일, 6일 및 9일 후에 수행되었다.
세포를 PBS로 세척 후 naphthol AS-Mx phosphate disodium salt, N,N-dimethyl formamide 및 fast red salt의 혼합물을 사용하여 37°C에서 30분 동안 또는 외관이 노랗게 될 때까지 염색하였다.
증류수로 세척한 후 세포를 광학현미경으로 관찰하였으며 ALP 활성 세포는 적색/보라색으로 염색된다.
조골세포의 분화 초기에 나타나는 표지인자인 ALP 활성을 측정하여 갈조 추출물 처리가 조골세포의 활성에 미치는 영향을 확인하였다.
확인결과, 골분화 초기 표지인자인 ALP가 발현되고 있는 것을 확인하였으며 특히, 다시마 추출물 처리 군에서 염색량이 더 진한 것을 육안으로 관찰하였고, 염색이 더 진한 것은 골분화에 더 효과적인 것을 알 수 있었다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법은 확보된 어피로부터 단백질을 추출하는 단계(S200)를 포함한다.
이때, 상기 확보된 어피로부터 단백질을 추출하는 단계(S200)는 상기 어피를 세척하여 이물질을 제거하는 단계를 포함하며, 이때 사용되는 어피는 다양한 어종의 어피를 이용할 수 있으나, 본 발명의 일 실시 예에 있어서는 명태껍질(Alaska Pollock, AP)을 이용하고, 이물질 제거를 위하여 3~4차례 세척한다.
한편, 세척된 어피는 상기 어피에 포함된 비콜라겐성 단백질을 제거하기 위한 알카리 처리 단계, 알카리 처리된 어피를 효소가수분해하여 콜라겐을 추출하는 단계 및 추출된 콜라겐을 동결건조하는 단계가 수행된다.
이때, 상기 알카리 처리 단계는 명태껍질 시료 200 g에 0.2 N NaOH 용액을 시료 대비 5배(v/w) 가한 다음 4℃에서 24시간 동안 비 콜라겐성 물질을 제거하고 2~3차례 수세 하였다.
한편, 상기 효소가수분해 공정은 수세한 시료에 10배량의 0.1%(w/v)pepsin을 함유하는 0.1M acetic acid 을 가하여 24시간 동안 37℃에서 교반하여 분해하였다.
이후 분해된 용액을 여과한 후, 85℃에서 20분 동안 가열하여 효소를 불활성화 시킨 다음 동결건조 하였으며 동결건조된 추출물은 가식성 필름을 제조하는 시료로 사용한다.
한편, SDS-PAGE로 분석한 대조군(Con) Collagen from bovine achilles tendon (C9879 sigma)와 명태껍질(AP) 추출물 단백질 subunit patterns 인 도 6을 참조하면, SDS-PAGE는 램나이(Laemmli, 1970)분석방법을 사용하여 단백질 subunit을 측정하였다.
측정방법은 7.5% polyacrylamide gels(running gel)을 slab겔용 유리판에 충전하고, 그 상부에 5% polyacrylamide gels(stacking gel)을 충전하였다.
상온에서 2시간 동안 방치하여 고분자를 중합시킨 후, tracking dye와 동량의 시료를 혼합하였으며 100℃에서 5분간 반응시킨 다음 단백질량이 50㎍ 되도록 조제한 시료를 겔 상부에 충전시키고 200V, 80mA의 조건에서 전기 영동을 진행하였다.
전기영동이 끝난 후 coomassive brilliant blue R-250용액으로 염색한 다음 탈색, 건조하여 단백질 밴드를 확인하였다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법은 증류수에 추출된 상기 유효성분 및 단백질과 증점제, 가소제 및 항균제를 첨가하여 가식성 필름제조를 위한 필름용액을 제조하는 단계(S300)를 포함한다.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 증점제는 젤란검, 상기 가소제는 글리세롤이며, 상기 항균제는 자몽 종자추출물을 이용한다.
한편, 상기 가식성 필름제조를 위한 필름용액을 제조하는 단계(S300)에 대해 보다 상세하게 설명하면, 어피 단백질 1 g (1%, w/v)과 젤란검 1g (1%, w/v)을 증류수 100 mL가 포함된 비이커에 넣고 30분간 80℃에서 교반한 후, 호모게나이저를 사용하여 10분 동안 균질화 하였으며, 감압펌프를 이용하여 기포를 제거 하였다.
그리고 가소제인 글리세롤을 1 g(20%, w/w) 넣은 후, 갈조추출물(Algae Extract, AE) 미역, 다시마 주정추출물을 첨가한 후, 천연항균제로 자몽 종자 추출물(ABC Techno Inc.(Tokyo,Japan)) 0.5 중량%을 넣어 어피단백질 필름 용액을 제조하였다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법은 제조된 상기 필름용액을 일정 두께로 건조하여 가식성 필름을 제조하는 단계(S400)를 포함한다.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조된 상기 필름용액을 일정 두께로 건조하여 가식성 필름을 제조하는 단계(S400)는 상온에서 24시간 동안 건조되며, 상기 가식성 필름의 두께는 40~50㎛이다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가식성 필름의 두께 및 강도는 주정의 농도에 비례하여 증가되며 결과적으로, 상술한 제조방법에 대한 기술적 단계들을 통해 도 7에 도시된 바와 같은 가식성 필름을 제조할 수 있다.
이하에서는 도 8 및 9를 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 통해 제조된 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 물성에 대해 상세히 설명한다.
1. 인장 강도 및 신장률
필름의 인장강도(tensile strenth, TS)와 신장률(elongation at break, E)은 ASTM Standard Method D882-91 방법(ASTM, 1993)에 따라 Instron Universal Testing Machine(Model 4484, Instron Co., USA)을 사용하여 측정하였다.
측정 전 필름은 상대습도 및 온도가 50%와 25℃로 조절되는 항온 항습기에서 48시간 저장하여 수분 함량을 조절 한 다음, 2.5 × 7 cm의 크기로 절단하여 한 시료 당 4 번 반복 측정 하였다.
측정결과 갈조추출물의 1% 함유 AP:GG-AE1% 시료에서 8N의 인장력을 확인하였으며, AE3%가 함유된 필름의 경우 인장강도 값이 더 낮은 것을 확인하였다.
2. 필름 용해도(water solubility, WS)
필름 용해도(water solubility, WS)는 ASTM1983 방법에 따라 필름을 30mL 증류수가 들어있는 원심분리용 튜브에24시간 동안 담근다.
튜브를 9000rpm 에서 15분간 원심분리하였으며 그 후, 105℃ 오븐에서 12시간 이후 무게를 측정한다.
WS는 하기 식 1에 대입하여 수치화 하였으며, 이때 W1은 필름의 초기 무게이며, W2는 용해되지 않은 건조된 무게이다.
필름의 무게 측정결과 갈조추출물의 농도가 높을수록 용해되지 않은 필름의 형태를 확인하였으며 이는 갈조추출물의 함유된 폴리페놀 성분이 필름 형성에 영향을 주는 것으로 사료된다.
3. 필름의 수분 함유량 측정
수분함유량(moisture content, MC)의 경우 2 X 2cm2치수의 필름을 칭량하고 필름 시료를 105°C에서 24시간 건조하였고, 하기 식 2에 대입하여 수치화 하였다.
이때, W0은 시료 초기 건조 질량(g)이고, W1은 샘풀의 최종 건조 질량(g)이다.
모든 실험은 세번 이상 수행하였으며 갈조추출물의 농도가 높을수록 수분 함유량이 낮음을 확인하였고, 필름 가교에 갈조추출물이 영향을 주는 것을 확인하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 할 것이다.
Claims (5)
- 준비된 갈조류에서 에루크산(erucic acid) 및 팔미트산(palmitic acid)을 포함하는 유효성분을 추출하는 단계;
확보된 어피로부터 콜라겐을 추출하는 단계;
증류수에 추출된 상기 유효성분 및 콜라겐과 증점제, 가소제 및 항균제를 첨가하여 가식성 필름제조를 위한 필름용액을 제조하는 단계; 및
제조된 상기 필름용액을 40~50㎛ 두께가 되도록 상온에서 24시간 동안 건조하여 가식성 필름을 제조하는 단계를 포함하되,
준비된 갈조류에서 상기 유효성분을 추출하는 단계:는,
30분 동안 흐르는 물에 세척된 갈조류 원물을 20분 동안 Auto clave를 이용하여 자숙 후 건조하는 단계;
건조된 상기 갈조류 원물을 열수 또는 30~90% 농도로 주정추출하여 상기 유효성분을 추출하는 단계; 및
추출된 상기 유효성분을 동결건조하는 단계로 이루어지되, 상기 유효성분을 추출하는 단계는 2시간 이상 초음파 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
확보된 어피로부터 콜라겐을 추출하는 단계는,
상기 어피를 세척하여 이물질을 제거하는 단계;
상기 어피에 포함된 비콜라겐성 단백질을 제거하기 위한 알카리 처리 단계;
알카리 처리된 어피를 효소가수분해하여 콜라겐을 추출하는 단계; 및
추출된 콜라겐을 동결건조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 증점제는 젤란검, 상기 가소제는 글리세롤이며, 상기 항균제는 자몽 종자추출물인 것을 특징으로 하는 갈조추출물 및 어피 단백질을 이용한 가식성 필름의 제조방법.
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