KR20030073329A - 왁스층으로 이루어진 과일 표면에 대한 점착능과 자기소화억제능이 향상된 키토산을 함유하는 코팅제 조성물 및그의 제조방법 - Google Patents

왁스층으로 이루어진 과일 표면에 대한 점착능과 자기소화억제능이 향상된 키토산을 함유하는 코팅제 조성물 및그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 왁스층으로 이루어진 과일 표면에 대한 점착능과 자기소화 억제능이 향상된 키토산을 함유하는 코팅제 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 왁스층으로 된 과일 표면에 대한 수용성 코팅제의 점착능을 향상시키므로써 적용시 과일 표면에 고르게 도포되어 과일의 호흡률을 저하시켜 저장되는 동안 과일의 자기소화능을 억제하여 과일의 저장성을 증진시킬 수 있는 키토산을 함유하는 코팅제 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 키토산을 함유하는 코팅제 조성물은 과일의 표면에 점착되어 과일의 호흡률을 저하시켜서 과일에 함유된 당이나 산 등의 영양소 분해를 억제하므로 과일의 저장성과 신선도를 장기간 유지시켜줄 수 있다.

Description

왁스층으로 이루어진 과일 표면에 대한 점착능과 자기소화 억제능이 향상된 키토산을 함유하는 코팅제 조성물 및 그의 제조방법{A COATING AGENT COMPOSITION COMPRISING CHITOSAN IMPROVING ADHESION PROPERTY TO FRUITS PEEL CONTAINING WAX AND SELF DIGESTING-INHIBITING PROPERTY AND A PROCESS THEREOF}
본 발명은 왁스층으로 이루어진 과일 표면에 대한 점착능과 자기소화 억제능이 향상된 키토산을 함유하는 코팅제 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 왁스층으로 된 과일 표면에 대한 수용성 코팅제의 점착능을 향상시키므로써 적용시 과일 표면에 고르게 도포되어 과일의 호흡률을 저하시켜 저장되는동안 과일의 자기소화능을 억제하여 과일의 저장성을 증진시킬 수 있는 키토산을 함유하는 코팅제 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
다음과 같은 몇몇 문헌 중에는 과일과 야채에 사용가능한 다양한 종류의 식용가능한 코팅제 조성물이 언급되어 있다 : 레시틴-메틸안트라닐레이트-산 에멀젼(W. L. Shillington과 J. J. Ligett, 미국 특허 제 3,533,810호, 1970.10.13) ; 가수분해된 레시틴 (T. J. Mulder, 미국 특허 제 3,451,826호, 1969.6.24) ; 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 폴리머(C. F. de Long과 T.H. Shepherd, 미국 특허 제3,669, 691호, 1972.6.13) ; 비닐아세테이트의 중합체(D. Rosenfield, 미국 특허 제3,410, 696호, 1968.11.12) ; 쇼트닝, 스테아린산, 음이온 유화제 및 메틸파라벤으로 구성된 보존성 코팅제 (T. R.Thomson, 미국 특허 제 4,649,057호,1987.3.10) ; 지방산의 슈크로스 에스테르와 카복시메틸셀룰로오스의 소디움의 수용성 분산액인 TAL 지연제(J.Exper. Bot35(10) : 127 : 137) ; 및 셈퍼후렛쉬인 슈크로스-지방산 폴리에스테르(J.Food. Sci. 52(3) : 685-690).
상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 코팅제는 과일과 야채의 코팅에 사용되어 유통기간 및 저장기간 동안 품질이 저하되는 것을 방지하고 원숙기간을 지연시키는 작용을 한다. 그러나, 종래의 코팅제는 기본적으로 제제의 단가가 높을 뿐만 아니라 주로 지용성 물질을 사용하기 때문에 소비자들로부터 호감을 얻기가 어려우며 또한 수용성 코팅제의 경우에는 왁스층으로 이루어진 과일 표면에 대한 점착능이 떨어져서 과일을 효율적으로 피복하지 못하므로 만족할 만한 저장성을 기대하기 어렵다.
본 발명의 목적은 주로 왁스층으로 보호되고 있는 과일의 표면에 수용성인 코팅제가 잘 피복될 수 있도록 코팅제의 점착능을 조절하여 침액 시와 건조 시에 코팅제가 과일 표면을 고루 피복하여 과일의 호흡률을 저하시키므로써 저장하는 동안 과일의 자기소화를 억제하여 산이나 당 등의 영양소 분해가 저해되어 과일의 저장성을 현저히 증가시키는 키토산을 함유하는 코팅제 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 트윈 80이 포함되지 않은 키토산 만을 함유하는 코팅제 조성물을 사과 껍질 위에 피복한 후의 SEM 촬영사진이고,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 코팅제 조성물을 사과 껍질 위에 피복한 후의 SEM 촬영사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 코팅제 조성물의 총중량에 대하여 키토산 0.1 내지 10중량%; 젖산 또는 아세트산 0.5 내지 5중량%; 글리세린 0.5 내지 5중량%; 트윈 80 0.01 내지 5중량%; 및 탈이온수 약 75중량% 내지 98.89중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왁스층으로 이루어진 과일 표면에 대한 점착능과 자기소화 억제능이 향상된 키토산을 함유하는 코팅제 조성물 및 그의 제조방법인 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 코팅제 조성물은 반투과성의 기체 차단막 형성능(gas barrier property), 즉 선택적 기체 투과능을 가지는 필름을 형성할 수 있는 물질로서 키토산을 주성분으로 한다. 키토산은 소량으로도 우수한 필름 형성능력과 선택적 기체 투과능을 나타낼 수 있다.
본 발명에 있어서, 키토산은 0.1 내지 10중량%가 사용되는데, 0.1중량% 이하에서는 목적하는 기체 차단막 형성능 또는 산소기체 투과능을 발휘할 수 없으며 10중량% 이상인 경우에는 점도가 너무 높아서 사용하기가 어렵다.
상기한 키토산은 젖산 또는 아세트산에 용해하여 사용한다. 젖산과 아세트산은 물에 용해되지 않는 키토산을 물과 균질하게 혼합될 수 있도록 한다. 상기한 젖산과 아세트산은 코팅제 조성물의 총중량에 대하여 0.5 내지 5중량%의 범위에서 사용할 수 있다.
키토산은 소량으로도 우수한 필름 형성능력과 선택적 기체 투과능을 나타낼 수 있으나, 주로 왁스층으로 된 과일 표면에 대하여는 그 물성 상 점착이 용이하지 않다.
본 발명에 따르면, 코팅제 조성물의 점착능을 조절하기 위하여 트윈 80을 사용하는데, 트윈 80은 코팅제 조성물의 총중량에 대하여 0.01 내지 5중량%를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는 키토산 분자 간의 결합을 유연하게 하여 점도와 필름 형성능력을 조절해 줄 수 있도록 하기 위하여 글리세린을 코팅제 조성물의 총중량에 대하여 0.5 내지 5중량%를 사용할 수 있다.
본 발명의 코팅제 조성물에는 과일의 품질평가 주요 인자를 장기간 안정하게 유지시켜주기 위하여 임의로 미량의 식품 첨가물을 첨가할 수 있다. 상기 식품 첨가물로는, 예를들면 신선편의 가공 과일의 항갈변제, 항산화제, 항균제, 보존제, 식물 성장 조절제, 냉해 보호제 등이 있다.
본 발명에 따른 키토산을 함유하는 과일 코팅제 조성물은 먼저 일정량의 키토산을 탈이온수에 첨가하고 균질 혼합기를 이용하여 균질한 콜로이드 상태의 혼합물 수용액으로 제조하고, 여기에 젖산 또는 아세트산을 첨가하여 키토산을 완전히 용해시킨 다음 일정량의 글리세린을 첨가한 후 트윈 80을 첨가하여서 제조된다.
과일 표면의 피복에 사용되는 코팅제의 산소투과도 능력은 코팅제가 피복된 과일의 호흡률을 결정짓는 중요한 요인으로 이를 통하여 자기소화 억제효과가 발휘될 수 있다.
코팅제의 산소투과도 능력에 따른 호흡률을 평가하기 위하여 먼저 분자량이 서로 다른 키토산으로 본 발명의 방법에 따라 제조된 코팅제 조성물의 필름 각각을 필름 캐리어에 접착하여 Mocon(ox260)으로 산소투과도를 측정한다. 한편, 동일하게 제조된 코팅제 조성물 용액에 과일을 침지시킨 후 건조하고 유리병에 저장하여 과일의 호흡률을 측정한다. 측정된 산소투과도와 호흡률을 비교한 결과, 산소투과도가 낮을 수록 호흡률이 낮은 것으로 나타났다.
다음 표 1에 나타낸 바와 같이, 10cp 키토산은 산소투과도가 낮아서 100cp 키토산에 비하여 더 효과적인 호흡률을 나타내는 것을 알 수 있다.
구 분 산소투과도(인치·㎖/m2·일) 호흡률(CO2㎎/㎏·hr)
10cp 키토산 1.41 15.26
100cp 키토산 1.63 25.51
또한, 코팅제의 점착능은 코팅제가 과실 표면에 안정한 상태로 피복되어 선택적 기체 투과능을 가지는 막을 단단히 형성할 수 있는가를 결정하는 필수적 요건이 된다.
본 발명에 있어서 코팅제의 점착능은 다음과 같은 방법으로 측정되었다;
1) 과일 껍질 박편의 제조: 세척된 직후의 과일을 메스를 이용하여 얇게 박피하여 껍질 박편을 얻는다. 얻어진 박편을 즉시 슬라이드 글라스 위에 양면 테이프로 접착시킨다. 제조된 과일의 껍질 박편은 3차 증류수로 다시 한번 세척한 뒤 1분 이내에 실험에 이용한다.
2) 표면에너지 측정 : 지스만(Zisman) 플롯을 이용하여 표면 접촉각 측정계 (모델명:CA-DT, 일본)로 과일 껍질 상에서의 물, 글리세린, 포름아미드, 에탄올, n-헥산 각각의 접촉각을 측정한 후, 이 값들을 기초로 표면의 임계 고체 표면장력을 측정한다.
3) 코팅제 조성물의 표면장력 측정 : 표면장력계(Model : CBVP - A3; 이론)를 이용하여 제조된 코팅제 조성물의 표면장력을 Du Nouy ring 방법으로 측정한다.
4) 코팅제 조성물의 접촉각 측정 : Sessile drop법을 이용하였으며 표면 접촉각 측정계 (Model : CA-DT; 일본)로 접촉각을 측정한다.
5) 점착능의 계산 : 다음 수학식 (1) 내지 (4)에 의하여 코팅제 조성물의 점착능을 계산한다.
cos θ = TSL- TSV/ TLV
cos θ: 접촉각
TSL: 코팅제와 과일 표면 간의 계면장력
TSV: 과일 표면의 임계 고체 표면장력
TLV: 코팅제의 표면장력
점착력 (Wa) = TLV(1+cosθ)
응집력 (Wc) = 2TLV
분산계수 (Ws) = Wa - Wc
6) SEM 촬영 : SEM 촬영을 통하여 코팅제가 과일 껍질 위에 형성한 필름의 형태를 관찰한다. 이를 통하여 실제로 코팅제가 과일 표면에 코팅되어 있는 형태를 확인할 수 있으며 계면활성제의 효과도 관찰할 수 있다.
본 발명에서는 점착능 측정에 일반적으로 사용되는 Young의 식을 기본식으로 응용하였다. 상기한 식을 통하여 코팅제와 과일 표면 간의 점착현상을 설명할 수 있다.
즉, 에멀젼 상태의 코팅제 조성물의 표면장력을 측정한 다음, 과일 표면의 임계 고체 표면장력을 Zisman 플로트를 이용하여 구하고 접촉각을 측정하면 점착능에 관여하는 두가지 힘의 값인 점착력과 응집력을 구할 수 있다.
상기한 바와 같은 식에 기초하여 피복되는 정도를 이론적인 값으로 환산하였을때 분산계수(Ws)가 높을수록 코팅제의 피복효과가 우수한 것이고, 이 값이 작을수록 코팅제의 피복효과가 열등한 것을 의미한다.
도 1과 도 2는 각각 트윈 80이 포함되지 않은 키토산 만을 함유하는 코팅제 조성물로 피복된 비교예와 본 발명에 따른 코팅제 조성물의 사과 껍질 표면에 대한 피복효과를 나타낸 SEM 촬영사진이다. 도면에 나타난 바와 같이, 본 발명의 코팅제 조성물은 사과 껍질 표면에서 엷은 막을 형성하면서 고르게 점착되는데 반하여 비교예의 코팅제 조성물의 사진에서는 막을 형성한 부분은 거의 찾아볼 수 없다.
상기한 바와 같이 제조된 본 발명에 따른 과일의 저장성을 향상시키는 키토산을 함유하는 코팅제 조성물은 최종 사용단계에서 에탄올과 혼합하여 분무코팅시 또는 침액코팅시에 사용하면 피복을 실시한 후의 건조시간을 단축할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 코팅제 조성물은 과일, 야채, 버섯 등의 피복에도 적용될 수 있다. 바람직하기로는, 본 발명에 따라 제조된 코팅제 조성물은 과일 껍질에 왁스층이 많이 분포되어 있는 사과, 오렌지, 단감, 감귤, 참외 등에 적용 될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
비교예
탈이온수에 키토산의 농도를 1.5중량%로 하고 젖산의 농도를 2.0중량%로 조절한 용액을 준비하여 대조용 코팅제 조성물로 하였다.
얻어진 코팅제 조성물 용액 중에 사과를 일정시간 침지한 후 호흡률과 점착능을 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
또한, 상기에서 얻어진 침지된 후의 사과를 일정 기간 저장한 후에 사과 중의 산도와 당도를 분석하고 그 결과를 표 3에 기재하였다.
실시예 1
탈이온수 800 ml를 비이커에 넣고 교반 하에서 키토산 10 g을 첨가하였다. 키토산이 수용액에서 충분히 교반된 상태에서 젖산 20 ml를 첨가하였다. 용액이 맑게 변할 때까지 교반한 다음 이 용액에 소량의 물에 용해된 글리세린 10 ml, 소량의 물에 용해시킨 트윈 80 1 ml를 계속 교반하여 주면서 첨가하였다. 탈이온수로 전체 용액의 부피가 1 ℓ가 되도록 조절하고 용액이 균질하게 될 때까지 교반하였다. 이렇게 제조된 코팅제를 체로 걸러서 남아있는 불순물을 제거하였다.
얻어진 코팅제 조성물은 키토산 1 w/v%, 글리세린 1.0 v/v%, 트윈 80 1000ppm의 성분비로 이루어진다.
얻어진 코팅제 조성물 용액 중에 사과를 일정시간 침지한 후 호흡률과 점착능을 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
또한, 상기에서 얻어진 침지된 후의 사과를 일정 기간 저장한 후에 사과 중의 산도와 당도를 분석하고 그 결과를 표 3에 기재하였다.
코팅제 조성물 점착능(Ws) 호흡률(CO2㎎/㎏.hr)
실시예 1 -66.87 dyn/cm 26.5
비교예 -27.06 dyn/cm 15
구 분 1달 저장 2달 저장
산 도 비교예 0.29 0.21
실시예 0.31 0,24
당도(Brix) 비교예 14.6 13.8
실시예 15.1 14.4
실시예 2저장기간 동안 배의 경도 변화
상기한 비교예와 실시예 1에서 제조된 각각의 코팅제 조성물 중에 배를 침지하여 건조시키고, 저장고에서 저온 하에 보관하면서 기간에 따른 경도 변화를 관찰하였다.
그 결과를 다음 표 4에 나타내었다.
- ○- 실시예 1의 조성물- ●- 비교예의 조성물
본 발명에 따른 키토산을 함유하는 코팅제 조성물은 과일의 표면에 대한 점착능이 우수하여 과일 표면에 고르게 피복되어 키토산 피막에 의한 선택적 기체 투과능을 나타내므로 과일의 호흡률을 저하시켜서 과일에 함유된 당이나 산 등의 영양소 분해를 억제하여 과일의 저장성과 신선도를 장기간 유지시켜줄 수 있다.
본 발명의 키토산을 함유하는 과일 코팅제 조성물은 종래의 코팅제 조성물에 비하여 제조단가가 낮을 뿐만 아니라, 점착효과가 우수하여 과일 표면에 얇은 막을 형성하기 때문에 적은 양으로도 우수한 피복효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 코팅제 조성물의 총중량에 대하여 키토산 0.1 내지 10중량%; 젖산 또는 아세트산 0.5 내지 5중량%; 글리세린 0.5 내지 5중량%; 트윈 80 0.01 내지 5중량%; 및 탈이온수 약 75중량% 내지 98.89중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왁스층으로 이루어진 과일 표면에 대한 점착능과 자기소화 억제능이 향상된 키토산을 함유하는 코팅제 조성물.
  2. 키토산을 탈이온수에 첨가하고 균질 혼합기를 이용하여 균질한 콜로이드 상태의 혼합물 수용액으로 제조하고, 여기에 젖산 또는 아세트산을 첨가하여 키토산을 완전히 용해시킨 다음 일정량의 글리세린을 첨가한 후 트윈 80을 첨가하여서 제조되는 것을 특징으로 하는 왁스층으로 이루어진 과일 표면에 대한 점착능과 자기소화 억제능이 향상된 키토산을 함유하는 코팅제 조성물.
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