KR20010024786A

KR20010024786A - 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법

Info

Publication number: KR20010024786A
Application number: KR1020007006871A
Authority: KR
Inventors: 다까하시고지; 하토리마코토; 다까하시히데가쯔; 가네꼬도시유끼
Original assignee: 소와산교 주식회사
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2001-03-26
Also published as: EP1043354A1; BR9814474A; US6361827B1; EP1043354A4; AU1689299A; CA2317042A1; WO1999033905A1; AU736620B2; JPH11189666A

Abstract

다당류 성형체 표면에 테인 등의 프로라민을 결합시킴으로써 친수성이 높아 내수성이 열화한 다당류 성형체에 내수성을 부여한다.

Description

다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법{Method of Imparting Water Resis tance to Molded Polysaccharide}

폐기물에 의해 환경오염이 심각해지 있어 자연계에서 미생물이 관여하여 저분자화합물로 분해되는 플라스틱(고분자화합물과 그 배합물)이 생분해성 플라스틱으로 주목받고 있다.

전분 등의 천연 다당류는 생분해성 플라스틱 원료로서 안전성, 안정공급성, 저가격성 등에서 우수하기 때문에 그 이용이 검토되고 있다. 그러나, 광범위하게 이용하기 위해서는 몇가지 문제점이 있는데, 그 하나로 천연 다당류의 대부분이 친수성이 높기 때문에 내수성이 나쁘다는 점을 들 수 있다.

이러한 단점을 저가로 보충할 수 있으면, 생분해성 플라스틱으로서의 기능과 가치가 크게 향상될 수 있다.

그런데, 카르복실기를 갖는 다당류에 아미노산 또는 단백질의 아미노기를 결합시켜 다당류를 개선하는 기술리 알려져 있다.

① 일본국 특표평 3-502704(미국특허 제4937270호)

카르보디이미드를 촉매로 하여 히알루론산에 아미노산에스테르를 산아미드결합시켜 수불용성 바이오 적합성 겔을 조제한다.

② 일본국 특개평 8-23975(유럽특허공개 제710,666호)

기재(다당 등 천연고분자를 포함)의 표면에 고분자 카르보디이미드화합물을 담지시켜 생물 활성인 물질(생리활성이 있는 담백질을 포함)을 고정시킨다.

③ Bioconjugate Chem., 2, 232-241 (1991)

카르보디이미드를 사용하여 일반 아미노산에서 히알루론산을 화학수식한 경우의 반응기구 및 생성물에 대해 보고되어 있다.

④ Biosci. Biotech. Biochem., 58, 174-177 (1994)

Biosci. Biotech. Biochem., 59, 2203-2206 (1995)

J. Agric. Food Chem., 43, 2007-2011 (1995)

카르보디이미드로서, 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드를 사용하여 리조자임과 카르복시메틸덱스트란, 아미노산과 카르복시메틸 전분, 유성 단백질과 카르복시메틸 전분을 조합시킨 결합물의 물리화학적 성상이나 효소반응성 등에 대해서 보고되었다.

이중에서, 얻어진 결합물은 흡수성이나 물에의 용해성이 저하되는 것 등이 보고되어 있다.

한편, 아미노기를 갖는 다당류에 아미노산 또는 단백질의 카르복실기를 결합시킨 것도 고안되어 있다.

그러나, 종래의 기술에서는 다당류로 이루어진 성형체를 대상으로 하여 그 표면에 아미노산, 펩티드 또는 단백질을 화학적으로 결합시킴에 따라 내수성을 부여하는 기술은 전혀 알려져 있지 않았다.

또 프로라민은 주로 곡물에 함유되어 있는 단백질로, 물과 염류용액에 불융성이나, 함수알코올과 함수아세톤에는 가용성인 단백질로는 특이한 성질을 가지고 있다. 프로라민으로는 예를 들어, 소맥의 글리아딘, 대맥의 홀데인, 옥수수의 테인 (또는 제인(zein)이라 함) 등이 알려져 있다. 특히, 테인에 대해서는 그 성질을 이용하여 테인의 탄소수 1∼4개의 알코올용액 또는 아세톤용액을 분무, 도포, 침지 등의 방법으로 피처리물의 표면에 코팅하면 내수성, 내산성, 내열성, 전기절연성, 항산화성, 내소화효소성(장용성), 소취성, 접착성, 생분해성 등이 우수한 피막을 형성하는 것으로 알려져 있다.

이와 같은 성질을 이용하여 식품분야(일본국 특개소53-38646, 특개소58-193646(유럽특허공개 제90559호), 특개소60-248158, 특개평4-297414(미국특허 제50 77053호), 특개평5-23117, 특개평4-28768, 특개평6-303902, 특개평6-284875, 특개평7-32610, 특개평7-327634, 특개평7-231756(미국특허 제5643667호 및 미국특허 제 5733638호)), 의약품 등 그외의 분야(일본국 특개소53-26318(미국특허 제4137300호, 특개소59-220175, 특개소60-221078(미국특허 제4888171호), 특개소61-141862, 특개소63-101319, 특개평3-65145(미국특허 제5098718호), 특개평4-364123, 특개평4-334317, 특개평5-186335, 특개평5-186337, 특개평5-221859, 특개평6-24963 , 특개평6-133735, 특개평7-252140(미국특허 제5500227호))에서 여러 가지 테인 등의 프로라민 피막에 관한 기술이 고안되어 있다.

그러나, 종래의 다당류 성형체표면에 테인 등의 프로라민을 화학적으로 결합시킴으로써 상기 성형체에 내수성을 부여하는 기술은 알려져 있지 않았다.

이상과 같이, 천연 다당류의 대부분이 친수성이 높기 때문에 내수성이 열화하다는 점에서 그 이용이 제약되었다.

본 발명은 친수성이 높아 내수성이 열화한 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 다당류로 이루어진 성형체에 내수성을 부여하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 카르복시메틸 전분막(CMS), 테인과 접촉시킨 만큼의 카르복시메틸전분막(CMS+Zein) 및 테인결합 카르복시메틸 전분막(CMS-Zein)의 팽윤성을 나타낸 도면이다.

본 발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위해 예의연구를 거듭한 결과, 친수성이 높아 내수성이 열화한 다당류 성형체 표면에 테인 등의 프로라민을 화학적으로 결합시키면 내수성을 부여할 수 있다는 것을 발견하고, 다시 연구를 계속하여 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은 하기와 같다.

1. 다당류 성형체 표면에 프로라민을 결합시켜 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.

2. 다당류는 프로라민결합성 관능성기를 함유하는 것인 상기 1기재의 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.

3. 프로라민결합성 관능성기는 카르복실기인 상기 2기재의 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.

4. 프로라민결합성 관능성기는 아미노기인 상기 2기재의 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.

5. 다당류는 전분인 상기 1, 2, 3 또는 4기재의 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.

6. 프로라민의 결합은 카르보디이미드의 존재하에 행해지는 상기 1, 2, 3, 4 또는 5기재의 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.

7. 프로라민의 결합은 프로라민의 탄소수 1 내지 4개의 알코올 또는 아세톤용액에서 행해지는 상기 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6기재의 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.

8. 프로라민은 테인인 상기 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7기재의 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.

9. 알코올 또는 아세톤은 함수인 상기 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 또는 8기재의 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.

10. 알코올은 에탄올인 상기 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 9기재의 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.

상술한 바와 같이, 종래의 테인 등의 프로라민에 의한 내수성 부여는 테인 등의 프로라민에 의한 코팅에 의한 것이 일반적인 방법이었다.

이에 대해 본 발명에서는 테인 등의 프로라민 결합성 관능기, 특히 카르복실기 또는 아미노기를 갖는 다당류 성형체 표면에 테인 등의 프로라민을 결합시킴으로써 상기 성형체의 내수성을 개선한 것이다.

본 발명에서 테인 등의 프로라민 결합량은 약 0.6% 정도로 매우 소량이다. 본 발명에서 이와 같이 매우 적은 테인 등의 프로라민 결합량에도 불구하고, 다당류 성형체에 내수성이 부여될 수 있다는 것은 전혀 의외의 결과이었다.

후술하는 바와 같이, 다당류 성형체의 물과의 접촉에 의한 팽윤성에서 보면 카르복시메틸 전분막(CMS)이나 테인을 전분에 접촉시킨 만큼의 카르복시메틸 전분막(이하, "혼합체막(CMS+Zein)"이라 한다.)은 현저하게 팽윤되지만, 본 발명의 테인을 화학결합시킨 카르복시메틸 전분막(이하, "결합체막(CMS-Zein)"이라 한다.)은 거의 팽윤되지 않는다.

이와 같이, CMS막 또는 혼합체막(CMS+Zein)이 현저하게 팽윤된다는 것은 막 중의 전분 흡수에 의한 것이라고 생각된다.

이에 대해, 본 발명의 결합체막(CMS-Zein)에서는 이와 같은 팽윤이 억제되지만, 이것은 테인결합에 의해 전분막이 테인에 의해 코팅되어 전분과 물분자와의 접촉이 어렵게 되어 흡수가 어렵게 되는 것에 의한 것이라고 생각된다.

따라서, 본 발명의 예상밖의 효과는 성형체 표면을 구성하는 다당류인 테인 등의 프로라민 결합성 관능기, 특히 카르복실기와 테인 등의 프로라민 등의 화학결합에 의해 안정하고 강한 결합이 형성된다는 화학적 측면과; 성형체의 표면이, 결합한 내수성 테인 등의 프로라민 분자에 의해 덮여진다는 물리적 측면과의 상승효과에 의한 것으로 추정된다.

이상, 상기의 본 발명의 예상밖 효과로부터도 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 테인 등의 프로라민처리에 특별한 의의가 있는 것으로 이해될 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서 다당류란 이하의 ①∼④에 나타난 바와 같이, 생화학적으로 "다당류"와 분류되는 것을 말한다. 즉, 단당류가 배당체 결합에 의해 다분자중합한 것으로, 천연에 존재하는 것을 그대로 사용하거나 이것에 화학적 또는 물리적인 처리를 한 것을 사용할 수 있다. 천연에 존재하는 다당류는 일정한 반복단위의 규칙적인 반복구조에 의해 분자가 형성되고, 생체조직의 골격이나 구조물, 저장물로서의 기능을 가지고 있다.

① 호모글리칸

1종류의 구성당으로 되어 있는 것으로, 셀룰로오스, 전분, 플루란, 글리코오겐, 덱스트란, 만난, 갈락탄, 프락탄, 라미나란, 리케난, 니게란, 펜토산, 크실란 등을 들 수 있다.

② 헤테로글리칸

2종류 이상의 구성당으로 되어 있는 것으로, 글루코만난, 갈락토만난, 아라비노갈락탄, 아라비노크실란, 식물검(아라비아검, 트래간트검 등) 및 점질물, 해조다당류(한천, 카라기난, 후코이딘 등) 등을 들 수 있다.

③ 폴리우로니드

펙틴산, 알긴산, 박테리아다당 등을 들 수 있다.

④ 무코다당류

히알루론산, 콘드로이틴, 테이크론산, 콜로민산, 콘드로이틴황산, 헤파린, 헤파란틴황산, 케라토황산, 키틴, 키토산 등을 들 수 있다.

본 발명의 다당류로는 분자 내에 테인 등의 프로라민과 결합성 관능기를 갖는 것을 사용한다. 특히, 카르복실기 또는 아미노기를 갖는 것이 보다 바람직하다. 천연 그대로에서 카르복실기를 함유하는 다당류로는 펙틴, 알긴산, 히알루론산, 콘드로이틴, 콘드로이틴황산, 헤파린, 헤파란틴황산 등을 들 수 있다.

아미노기를 함유하는 다당류로는 무코다당을 화학적으로 처리 등을 하여 아미노기를 유리시킨 것을 사용할 수 있고, 키틴을 탈아세틴처리한 키토산이 바람직하다.

또 천연다당류에 카르복실기를 도입한 것을 사용해도 된다. 이와 같은 것으로는 예를 들어, 전분공업에서 화공전분(전분화학, 38권, p55∼p63, 1991년)이라 불리고 있는 것 중에서 산화전분, 카르복시메틸화 전분, 카르복시에틸화 전분을 들 수 있다.

본 발명의 성형체로는 상술한 다당류를 원료로서 물리적 및/또는 화학적인 처리를 하여 성형한 것으로, 예를 들어, 필름, 시이트, 판, 입자, 비스, 튜브, 메시, 발포포옴, 화이버, 플레이트, 용기 등을 들 수 있다. 성형체의 크기는 특별히 한정되지 않는다.

본 발명에서의 다당류 프로라민결합성 관능기와 테인 등의 프로라민과의 결합반응, 즉, 산아미드형성반응을 일으키는 경우는 카르보디이미의 존재하에 행하는 것이 좋다.

카르보디이미드로는 특히, N,N'-이치환카르보디이미드(일반식 RN=CNR')인 것이 반응성이 풍부하여 바람직하다. 이와 같은 카르보디이미드로는 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드(통상, EDC라 한다), N,N'-디시클로헥실카르보디이미드, 1-시클로헥실-3-(2-모르폴리노에틸)카르보디이미드, N,N'-디-p-톨루오일카르보디이미드 등을 들 수 있다.

또 테인 등의 프로라민은 용액상태에서 사용하는 것이 좋다. 이 경우의 용매로는 알코올류나 케톤류 등을 들 수 있다. 알코올류로는 탄소수 1∼4개의 알코올, 특히 에탄올이 바람직하고, 케톤류로는 아세톤이 바람직하지만, 이 경우, 테인 등의 프로라민의 용해성을 가장 좋게 하기 위해서는 함수인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

다당류 성형체 표면에 테인 등의 프로라민을 결합시키기 위해서는 다당류 성형체 표면과 테인 등의 프로라민이 접촉에 의해 화학결합이 형성된 상태로 되는 것이 좋고, 다당류 성형체를 테인 등의 프로라민용액에 침지하여 다당류 성형체 표면에 테인 등의 프로라민용액을 도포 또는 분무하는 등의 방법을 채용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의해 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

카르복시메틸 전분(CMS) 조제

시판되는 전분을 4∼5배의 물에 현탁하고, 원심분리조작(24℃, 3000rpm, 15분)을 15회 반복하여 정제한 후, 건조하여 수득된 수분함량 13.0%의 정제 전분을 사용하였다.

정제전분의 카르복시메틸화는 다음과 같이 행하였다.

메탄올 160㎖에 모노클로로아세트산 7.0g을 용해하고, 30℃로 유지하면서 50%(W/V) 수산화나트륨 용액 14㎖를 1분에 걸쳐 서서히 첨가하였다. 수득된 알칼리성 모노클로로아세트산 메탄올용액에 정제전분 10g을 분산시키고, 40℃에서 48시간 동안 서서히 흔들면서 반응시켰다. 5M 아세트산으로 pH 6.5로 중화하는 반응을 정지하고, G-4 유리필터로 여과한 후, 60% 메탄올과 순 메탄올을 차례로 사용하여 충분히 세정한 다음, 탈수, 감압건조하여 CMS를 수득하였다.

카르복시메틸기의 치환도는 다음과 같은 염산-메탄올 적정법으로 측정하였다.

건조시료 100㎎을 정량하여 2N 염산- 70% 메탄올용액에 분산시켜 60분 동안 진동시켰다. 0.45㎛의 멤브란필터로 여과하고 70% 메탄올용액을 부은 다음, 질산은용액을 사용한 정성반응으로 여과액에 염소이온이 검출되지 않을 때까지 세정하였다. 세정후 여과잔물을 정량하여 삼각플라스크에 넣고 순수한 물 150㎖로 분산시킨 다음, 비등수욕 중에서 가열하여 완전히 페이스트화 시켰다. 이어 실온까지 냉각시키고, 1/40 수산화나트륨 표준용액에서 페놀프탈레인을 지시약으로 적정하였다. 블랭크로서 미처리 전분에 대해서 같은 조작을 하여 하기식 1에 따라 글루코오스 1000잔기당 카르복시메틸기의 치환도를 측정하였다.

(식 1)

상기의 방법으로 측정한 바, 상기 카르복시메틸 전분의 치환도는 글루코오스 1000잔기당 60잔기이었다.

(실시예 2)

카르복시메틸 전분(CMS) 막의 조제

실시예 1에서 수득된 CMS 2g을 200㎖의 증류수에 분산시키고, 85℃ 부근에서 가열하여 페이스트화시킨 후, 진공펌프로 흡인하면서 교반하여 탈기하였다. 페이스트상의 CMS수용액을 아크릴플레이트(200 ×200 ×10mm)에 유입시켜 건조기에 넣고 40℃에서 2일 동안 건조시킨 후 CMS막을 얻었다.

(실시예 3)

테인결합 CMS 막(CMS-Zein) 조제와 그 특성

(실시예 3-1)

CMS-Zein 막의 조제

CMS-Zein 막의 조제는 수용성 카르보디이미드에 의한 공유결합반응을 이용한 Hoare and Koshland 방법(J. Biol. Chem., 242, 2447-2453(1967))으로 행하였다. 다만, 카르보디이미드로는 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드(EDC)를 사용하였다.

4.0g의 EDC(화광순약공업사 제품)을 200㎖의 70% 에탄올용액 또는 70% 아세톤용액에 용해하고, 이 용액을 24℃에서 2.0g의 CMS막을 침지한 후, 각각 테인(소화산업 제품)의 70% 에탄올용액 또는 70% 아세톤용액 200㎖를 천천히 적하하면서 5시간 동안 진동반응시켰다. 반응종료후, 70% 에탄올용액 또는 70% 아세톤용액으로 충분히 세정하고, 실온에서 건조시켜 테인결합 CMS막(CMS-Zein)을 얻었다. 또 테인의 에탄올용액에서 조제한 것을 "CMS-Zein(E)"으로 하고, 테인의 아세톤용액에서 조제한 것을 "CMS-Zein(A)"로 표기한다.

또 비교하기 위해, 가교제인 EDS를 첨가하지 않고 같은 조작을 하여 조제하고, 이것을 테인에 접촉시킨 만큼의 CMS막(CMS+Zein)으로 하여 이하의 실험에 미처리 CMS막과 함께 제공하였다.

CMS막과 테인과의 결합은 현미경관찰로 확인하였다.

현미경관찰은 CMS막, CMS+Zein막, CMS-Zein막에 대해 막에 결합되어 있는 테인(단백질)을 하기와 같이 Coomassie Brilliant Blue(CBB) 염색하여 행하였다.

시료 5∼10㎎을 1㎖ 증류수에 침지하고, CBB용액을 1㎖ 첨가하여 교반한 후, 30분 방치하고 원심분리(3,000 rpm, 5분)하여 증류수로 세정하는 조작을 5∼8회 반복하고 현미경관찰하였다. CBB염색 전은 어느 막도 두께가 0.02mm∼0.04mm의 얇은 비교적 투명한 막이고, 테인과 결합체화한 CMS-Zein막에서도 색변화는 없었다.

CBB염색후는, 시판되는 옥수수전분에 원래 0.3% 정도의 단백질이 함유되어 있는 것으로 생각되지만, CMS막에서도 약간 염색되었다. 한편 본 발명의 CMS-Zein막은 CMS+Zein막보다 막 면이 짙게 염색되어 있는 것으로부터 테인결합이 확인되었다.

이 막의 미세구조를 조사하기 위해 막의 주사형전자현미경(SEM)의 관찰을 행하였다. 막 표면은 비교적 평활하였다. 또 단면의 관찰에서는 공동은 그다지 발견되지 않았고, 조밀한 조직으로 되어 있는 것이 관찰되었다.

(실시예 3-2)

전분막에 결합된 테인 단백질의 정량은 이하의 습식회화-직접암모니아 비색 정량법을 이용하여 측정하였다.

직경 10∼12mm, 길이 100mm의 시험관에 0.1∼10㎍의 단백질을 포함하는 시료를 넣고, 70% 과염소산(HClO₄)을 34㎕ 첨가하였다. 깊이 4cm의 드라이브록버스에서 205∼215℃로 가열하여 물이 증발된 후, 시험관 입구를 유리구슬로 막아 20분 동안 가열하였다. 실온까지 냉각한 후, 0.5㎖의 물을 첨가하여 피험용액으로 하였다.

0.5㎖ 피험용액에 페놀시약 0.5㎖와 0.2㎖의 차아염소산 시약을 첨가하여 혼합하고, 20분 동안 방치한 후, 블랭크를 대조하여 578nm의 흡광도를 측정하였다. 검량선은 황산암모늄 표준용액을 사용하여 작성하였다.

단백질량을 산출하기 위해 질소-단백질 전환계수 6.25를 사용하였다.

또한 페놀시약은 85% 페놀 1㎖와 0.2% 니트로프루시드나트륨 2.5㎖를 36.5㎖의 물과 혼합하여 조제하였다.

또 알칼리성 차아염소산 시약은 0.02M NaOCl - 2.5M NaOH 용액을 사용하였다.

결합단백질의 측정결과는 이하의 표 1에 나타낸다.

막 내의 단백질 함량

막	단백질함량(%: W/W)
CMS	0.13
CMS+Zein	0.18
CMS-Zein(E)	0.55
CMS-Zein(A)	0.71

단백질결합량은 아세톤(A), 에탄올(E) 어느 것에서나 조제한 결합막에서도 결합체(CMS-Zein) 막 1g당 6mg 전후이었다. 이것은 예상한 것보다 낮았지만, CMS막과 비교하면 단백질 함량이 증가하고 있다는 것에서도 테인 결합이 확인되어 그 결합량은 약 0.6%인 것으로 생각되었다.

또 아세톤용액(A)에서의 결합량이 에탄올(E)에서 보다 큰 것은 용매가 다른 것보다 테인의 컴포메이션의 변화에 의해 반응성이 미세하게 변하였기 때문이라고 생각된다.

또한 CMS막에서도 단백질이 확인되었지만, 이것은 전술한 바와 같이, 원래 시판되는 옥수수전분에 통상 0.3% 정도의 단백질이 함유되어 있기 때문이라고 생각된다.

(실시예 4)

제조된 막을 사방 약 1cm 크기로 절단하여 페트리디시에 넣고 증류수에 침지하여 24℃에서 12시간 동안 방치하였다.

막의 팽윤성 차이를 도 1에 나타낸다.

그 결과, 카르복시메틸전분막(CMS)이나 테인과 접촉시킨 만큼의 CMS막 (CMS+Zein)은 현저하게 팽윤되었지만, 본 발명의 테인결합 CMS막(CMS-Zein)은 거의 팽윤되지 않은 것으로 판명되었다.

이와 같은 CMS막과 CMS+Zein막의 현저한 팽윤은 막 내의 전분의 흡수에 의한 것이라 생각된다.

이에 비해, 본 발명의 CMS-Zein막에서는 이와 같은 팽윤이 억제되지만, 이것은 테인 결합에 따라 전분막이 테인에 의해 코팅되어 물분자와의 접촉이 어렵게 되어 흡수가 일어나기 어렵게 된 것으로 이해된다.

(실시예 5)

용해성

다음과 같이, 여러 온도의 물에 조제된 막을 침지하여 용출시킨 당량을 측정하였다.

제조된 막을 약 1cm ×1cm 크기로 절단하여 중량(5∼8㎎)을 측정한 후, 5㎖ 의 뚜껑이 달린 폴리프로필렌 원심관에 분리하였다. 증류수 5㎖를 첨가하고, 50℃, 70℃, 90℃에서 15분 동안 유지한 후, 원심분리(18,000rpm, 10분, 20℃)하여 상청을 분리하고 용출된 당을 페놀황산법으로 측정하였다.

페놀황산법에 의한 당 정량은 다음과 같이 행하였다.

적절히 희석한 상청액 0.6㎖를 시험관에 넣고, 5% 페놀을 0.6㎖ 혼합한 후, 진한 황산 3㎖를 직접 액면에 닿도록 신속하게 첨가하여 교반하고 실온에서 약 30분 동안 정치한 후, 490nm의 흡광도를 측정하였다. 5, 10, 20, 25, 50㎍/㎖의 5단계 글루코오스 표준용액을 사용하여 작성한 검량선에서 시료 상청액의 글루코오스량을 구하였다. 구해진 글루코오스량을 다음 식에 의해 전분환산값으로 보정하였다.

전분환산값 = 글루코오스량 ×0.9

막에서의 전분 용출율을 표 2에 나타낸다.

막의 전분용출성(용출율: %)

	50℃	70℃	90℃
CMS	25	25	33
CMS+Zein	10	18	19
CMS-Zein(E)	0	0	0
CMS-Zein(A)	2	1	1

이 결과에 의하면, CMS막 및 테인과 접촉시킨 만큼의 CMS막(CMS+Zein)은 모두 15분이라는 짧은 시간 중에 각각 25% 이상, 10% 이상이라는 높은 용출율을 나타내었다.

이에 비해, 본 발명의 2종류의 테인결합 CMS막("CMS-Zein(E)", "CMS-Zein(A)")는 50℃∼90℃의 온도에서 거의 용출되지 않았다.

이것은 팽윤성과 마찬가지로 테인의 결합피막에 의해 전분성분의 용출이 억제되기 때문이라고 생각된다.

(실시예 6)

효소작용성

(실시예 6-1)

전분분해효소 소화성

막의 전분분해효소에 의한 소화성은 사람타액 유래의-아밀라아제 (EC3.2.1.1, SIGMA)와 고구마유래의 β-아밀라아제(EC3.2.1.2, SIGMA)를 사용하여 조사하였다.

-아밀라아제 소화성시험은 이하와 같이 하였다.

막 편 2㎎을 정량하여 0.1M NaCl을 포함하는 0.02M 쿠엔산나트륨 완충액(pH 6.5) 1.8㎖에 현탁하고, 효소액(1U/㎖) 0.2㎖를 첨가한 후, 30℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응후, 0.45㎛ 멤브란필터로 여과하고 여액 중의 전 당량을 페놀황산법으로 측정하였다.

이어서, β-아밀라아제 소화성 시험은 하기와 같이 행하였다.

막 편 2㎎을 정량하여 증류수 1.9㎖, 1M 아세트산 완충액(pH 6.0) 0.1㎖를 혼합현탁하고, 효소액(100U/㎖) 0.1㎖를 첨가한 후, 30℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응 후, 0.45㎛ 멤브란필터로 여과하고, 여액 중의 전 당량을 페놀황산법으로 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.

막의 아밀라아제 소화성(소화율: %)

	-아밀라아제	-아밀라아제
CMS	65	75
CMS+Zein	68	90
CMS-Zein(E)	17	17
CMS-Zein(A)	16	11

이 결과로부터-아밀라아제, β-아밀라아제에 의한 소화성에 대해서, 본 발명의 테인결합 CMS막(CMS-Zein)은 CMS막이나 테인에 접촉시킨 만큼의 CMS막(CMS+Zein)에 비해 현저하게 낮은 것을 알 수 있다.

이것은 본 발명의 막은 테인결합에 의해 아밀라아제의 공격을 받기 어렵기 때문이라고 생각되었다. 이것은 팽윤도가 낮기때문에 반응에 관한 막표면적이 크지 않다는 점도 원인이라 생각된다.

(실시예 6-2)

프로테아제 처리에 의한 용출성

프로테아제인 아크티나아제로 처리함에 따라 결합체 표면에 결합된 테인을 분해하여 그 소화성을 조사하였다.

아크티나아제를 사용한 테인(단백질) 분석처리는 다음과 같이 행하였다.

막 편 100㎎을 정량하여 5mM CaCl₂를 포함하는 0.1M 트리스 염산 완충액(pH 7.8) 100㎖를 첨가하고 아크티나아제 5㎎을 첨가한 후, 30℃에서 24시간 동안 반응시켰다. 반응종료후, 원심분리하여 상등액의 당 함량을 실시예 5의 페놀황산법으로 측정하였다. 측정결과를 표 4에 나타낸다.

막의 프로테아제 처리에 의한 전분용출성 (용출율: %)

	아크티나아제 미처리	아크티나아제 처리
CMS	65	63
CMS+Zein	64	66
CMS-Zein(E)	2	60
CMS-Zein(A)	3	61

이 결과로부터 본 발명의 테인결합막에서 완충용액에 용출된 당이 혀저하게 증가한 것은 테인피막이 분해된 것에 의한 것으로 생각되었다.

이로부터, 결합하여 피막을 형성하고 있는 테인분자가 테인결합막의 소수성에 중요한 작용을 하는 것으로 증명되었다.

(실시예 7)

용기의 내수성

카르복시메틸 전분 150g, 중조 0.75g, 물 225g을 자정용 믹서로 20초 동안 혼합하고, 믹서용기 내벽에 부착된 내용물을 고무 주걱으로 떨어뜨리고 나서 다시 20초 동안 혼합하여 슬러리를 얻었다. 전기콘 전병소기(금원철공소)의 모나카소성용 금형에 금형 1개당 슬러리 11g을 주입하여 190℃에서 1분반 동안 소성하였다.

소성한 모나카는 저면 5cm ×10.5cm, 상면(개방) 6cm ×12cm, 높이 1.8cm, 두께 2∼3mm의 트레이상이었다.

실시예 3-1의 70% 에탄올용액의 조건을 이용하여 소성한 모니카를 처리하고, 테인결합 CMS트레이(CMS-Zein)와, 테인과 접촉시킨 만큼의 CMS트레이(CMS+Zein)를 조제하였다.

미처리, CMS-Zein, CMS+Zein의 3종류 트레이에 증류수 20㎖를 주입하여 실온에 방치하고 1시간후에 트레이 상태를 관찰하였다. 미처리 트레이는 주입된 수전량을 흡수하여 저면이 팽윤되어 부분적으로 액상화 또는 유동화되었다.

CMS+Zein 트레이는 주입된 수전량을 거의 흡수하여 전체가 팽윤되어 형상이 붕괴되었다. CMS-Zein 트레이는 트레이 저면이 약간 연화되어 약간의 흡수가 있는 것으로 볼 수 있지만 주입된 물 거의가 보유되었다. 이 시험 전후의 트레이 중량변화로부터 CMS-Zein 트레이의 흡수량은 5%로 추정되었다.

이 결과로부터, 테인의 결합피막에 의해 전분 흡수성이 억제되고, 성형체에 내수성을 부여할 수 있는 것이 확인되었다.

본 발명에서는 테인 등의 프로라민 결합량이 0.6%로 매우 적음에도 불구하고, 친수성 다당류성형체에 우수한 내수성을 부여할 수 있다는 특유한 효과가 있다.

이와 같은 본 발명의 우수한 결과는 성형체 표면을 구성하는 다당류인 테인 등의 프로라민결합성 관능기, 특히 카르복실기 또는 아미노기와 테인 등의 프로라민과의 화학적 결합에 의해 안정하고 강한 결합이 형성된다는 화학적인 측면과; 성형체 표면이, 결합된 내수성 테인 등의 프로라민 분자에 의해 피복된다는 물리적인 측면의 상승효과에 의해 초래되는 것으로 관찰된다.

또 본 발명에 의해 얻어지는 결합체 막은 투습성이 우수하기 때문에 내수성분리막 등의 이용이 고려된다는 점에서도 본 발명은 가치가 크다.

Claims

다당류 성형체 표면에 프로라민을 결합시켜 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 다당류는 프로라민결합성 관능성기를 함유하는 것을 특징으로 하는 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 프로라민결합성 관능성기는 카르복실기인 것을 특징으로 하는 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 프로라민결합성 관능성기는 아미노기인 것을 특징으로 하는 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.
제1항, 2항, 3항 또는 4항에 있어서, 상기 다당류는 전분인 것을 특징으로 하는 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.
제1항, 2항, 3항, 4항 또는 5항에 있어서, 상기 프로라민의 결합은 카르보디이미드의 존재하에 행해지는 것을 특징으로 하는 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.
제1항, 2항, 3항, 4항, 5항 또는 6항에 있어서, 상기 프로라민의 결합은 프로라민의 탄소수 1 내지 4개의 알코올 또는 아세톤용액에서 행해지는 것을 특징으로 하는 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.
제1항, 2항, 3항, 4항, 5항, 6항 또는 7항에 있어서, 상기 프로라민은 테인인 것을 특징으로 하는 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.
제1항, 2항, 3항, 4항, 5항, 6항, 7항 또는 8항에 있어서, 상기 알코올 또는 아세톤은 함수인 것을 특징으로 하는 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.
제1항, 2항, 3항, 4항, 5항, 6항, 7항, 8항 또는 9항에 있어서, 상기 알코올은 에탄올인 것을 특징으로 하는 다당류 성형체에 내수성을 부여하는 방법.