KR20100101440A - 항균용 미세 캡슐을 함유한 항균용 접착제 및 이의 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항균물질을 함유하는 미세캡슐이 혼합된 항균용 접착제 및 이의 용도에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아릴 이소시오시아네이트(allyl isothiocyanate), 갈릭오일(garlic oil) 및 로즈마리 오일(rosemary oil)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 항균 물질을 함유하는 미세캡슐과 우레탄 계열의 접착제가 혼합된 것을 특징으로 하는 항균용 접착제와 이를 이용한 항균용 포장재에 관한 것이다. 본 발명의 접착제는 식품의 미생물에 대한 안전성을 확보하고 식품의 유통기한을 획기적으로 늘릴 수 있다. 특히 본 발명의 항균용 포장재는 필름 사이에 항균용 접착제를 도포하여 제조됨으로써 항균물질과 식품이 혼합될 염려가 없고 저장 과정에서 항균용 접착제에 함유된 미세캡슐에서 항균물질이 지속적으로 기체 형태로 방출됨으로써 항균 효과가 일정하게 지속적으로 유지될 수 있는 특징이 있다.

항균용 접착제, 항균용 포장재, 미세 캡슐

Description

항균용 미세 캡슐을 함유한 항균용 접착제 및 이의 용도{Adhesive containing encapsulated antimicrobial and use thereof}

본 발명은 항균물질을 미세캡슐화 기법을 이용하여 미세캡슐에 담아 접착성 물질과 혼합한 접착제 및 이를 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 항균용 포장재에 관한 것으로 보다 구체적으로 아릴 이소시오시아네이트(allyl isothiocyanate), 갈릭오일(garlic oil) 및 로즈마리 오일(rosemary oil)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 항균 물질이 미세캡슐에 담겨 우레탄 계열의 접착제와 혼합된 것을 특징으로 하는 항균용 접착제 및 이를 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 항균용 포장재에 관한 것이다. 본 발명의 항균용 포장재는 식품의 미생물에 대한 안전성을 확보하고 식품의 유통기간을 획기적으로 늘릴 수 있어 효과적으로 이용될 수 있다.

캡슐화 기술은 유용성분이나 그 밖의 고체, 액체, 기체상의 물질을 용도에 맞는 적절한 물질로 인위적으로 포장하는 기술로서 고체, 액체, 기체상의 물질을 특정 조건하에서 조절된 속도로 내용물을 방출 할 수 있도록 하는 기술이다. 미세한 포장단위를 미세캡슐이라 하며 직경이 수 ㎛에서 수 mm로 다양하다.

미세캡슐화 기술은 향료, 영양성분 등 불안정한 물질을 빛, 산소, 수분 등의 외부환경으로부터 보호하여 손실을 줄이고, 반응성이 큰 물질을 격리시키고, 고형화시켜 취급을 간편하게 하고, 내용물의 용출속도를 조절하는 등의 목적으로 이용되고 있다.

현재 생활수준의 향상으로 인해 소비자들은 웰빙을 추구하고 있으며 이에 따라 식품 포장에서도 유통과정에서의 편리함 및 유용성을 벗어나 식품의 안전성을 무엇보다 중요하게 여기게 되었다.

최근에는 포장을 개봉하여 즉시 섭취할 수 있는 편의 식품(ready to eat)이 급증하고, 특히 신선한 과채류를 세척 및 절단하여 포장한 샐러드 혹은 디저트용 식품이 많은 인기를 끌고 있다. 그러나 상기 식품들은 유통과정에서 미생물에 오염될 개연성이 높고 실제로 캐나다나 일본에서는 미생물에 감염된 채소를 소비자들이 섭취하여 식중독에 감염되거나 사망한 사건도 보고되고 있다. 따라서 많은 식품 회사들은 식품의 미생물에 대한 안전성을 확보하기 위한 많은 연구를 수행하고 있다.

이와 관련하여 포장재로 사용될 수 있는 항균필름에 관한 많은 실험과 연구가 진행된 바 있으나, 상기 항균필름을 제조하기 위해서는 필름 수지와 항균물질을 직접 혼합하고 사출하는 공정이 필요하나, 상기 공정은 종래 공정을 크게 개편하여야 하므로 경제적인 문제로 실행되고 있지 못하는 실정이다. 또한 사쉐(sachet) 등을 통하여 항균물질을 식품과 함께 포장하는 경우 소비자들이 식품과 함께 항균물질을 섭취함으로써 많은 부작용이 발생할 수 있는 문제점이 제기되었다.

따라서 경제적이면서 식품의 미생물에 대한 안전성을 보장할 수 있는 새로운 방법의 개발이 절실히 필요한 상황이다.

이에 본 발명자들은 경제적이면서 식품의 미생물에 대한 안전성을 보장할 수 있는 새로운 방법에 대해 연구하던 중, 천연물에서 추출된 항균물질을 미세 캡슐화 기법을 이용하여 미세캡슐에 담아 우레탄 계열의 접착제와 혼합하여 제조된 항균용 접착제 및 이를 이용한 항균용 포장재를 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 아릴 이소시오시아네이트(allyl isothiocyanate), 갈릭오일(garlic oil) 및 로즈마리 오일(rosemary oil)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 항균 물질을 함유하는 미세캡슐과 우레탄 계열의 접착제가 혼합된 것을 특징으로 하는 항균용 접착제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 항균용 접착제 층을 포함하는 항균용 포장재를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 아릴 이소시오시아네이트(allyl isothiocyanate), 갈릭오일(garlic oil) 및 로즈마리 오일(rosemary oil)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 항균 물질을 함유하는 미세캡슐과 우레탄 계열의 접착제가 혼합된 것을 특징으로 하는 항균용 접착제를 제공한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 항균용 접착제 층을 포함하는 항균용 포장재를 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 아릴 이소시오시아네이트(allyl isothiocyanate), 갈릭오일 (garlic oil) 및 로즈마리 오일(rosemary oil)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 항균 물질을 함유하는 미세캡슐과 우레탄 계열의 접착제가 혼합된 것을 특징으로 하는 항균용 접착제를 제공한다.

상기 아릴 이소시오시아네이트, 갈릭오일 및 로즈마리 오일은 고추냉이, 마늘 및 로즈마리에서 추출할 수 있다. 추출 방법은 통상적으로 사용되는 천연물 추출방법을 사용할 수 있다. 추출용매로는 예를 들어, 물, 에탄올 및 메탄올과 같은 탄소수 1 내지 6개의 알코올, 아세톤, 에틸아세테이트, n-핵산, 디에틸에테르, 벤젠과 같은 유기용매 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합용매를 사용할 수 있다. 가장 바람직하게는 열수를 사용할 수 있다. 상기 추출시 천연물과 추출용매의 비율은 특별히 한정되지 아니하나, 천연물 1g에 대하여 추출용매를 1배 내지 40배(중량/부피기준)로 사용할 수 있다. 추출온도도 이에 한정되지 않지만 상압 하에서 60~120℃에서 수행하는 것이 바람직하며, 추출시간은 추출장치, 추출온도에 따라 다르지만 0.5시간 내지 4시간 바람직하게는 1시간 내지 3시간으로 할 수 있다.

본 발명의 천연항균물질은 상용품을 직접 혼합해도 전체적인 항균활성에는 영향을 미치지 아니하므로 상용품 사용이 가능하다.

본 발명의 천연항균물질은 미세캡슐에 피복된 상태로 항균용 접착제에 사용될 수 있다. 미세캡슐의 피복물질은 기본적으로 피막형성능력이 우수하고, 용해가 뛰어나며, 경제적이어야 하고, 핵물질에 용해되거나 반응하지 않아야 한다. 또한 식품관련제품에 사용되므로 식용 가능한 물질이 더 타당하다. 본 발명의 피복물질로는 그 역할을 할 수 있는 한 특별하게 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 아라비안 검, 젤라틴, 가티검, 크라야 검, 레시틴 및 아세토아실글리세롤일 수 있으며 바람직하게는 아라비안 검일 수 있다.

항균물질과 피복물질의 혼합비율은 항균물질과 피복물질의 종류에 따른 작용기의 성질에 따라 조정할 수 있다. 항균물질과 피복물질의 혼합비율은 1~10:1~10 일 수 있으며 바람직하게는 1:3 내지 6 일 수 있다. 혼합비율에 있어서 피복물질의 농도가 적을 경우 항균물질이 급격하게 확산될 수 있고 피복물질의 농도가 높을 경우 항균물질이 방출 되지 않을 수가 있다. 이 혼합비율은 이런 주의점만 조심할 경우, 항균물질의 방출을 식품에 맞춰 제어할 수 있는데, 짧은 유통소비기간의 식품에는 피복물질의 양을 적게하여 쉽게 방출하게 할 수 있고, 장기간 방출이 필요할 경우는 피복물질의 양을 많게 하여 적은 양을 지속적으로 방출할 수 있게 한다.

미세캡슐 제조에는 필요에 따라 가소제가 첨가될 수 있다. 가소제는 고무 또는 플라스틱의 가공성을 개선하는 동시에 제품에 유연성을 부여하기 위해 가해지는 액상 또는 고체상 물질로 폴리머(Polymer)의 용해온도 또는 용융점도를 저하시켜 성형가공을 용이하게 한다. 가소제의 예로는 미세캡슐 제조에 통상적으로 사용되는 가소제라면 특별히 한정되지 아니하나 바람직하게는 tween 20 또는 Span 80 일 수 있다.

상기 미세캡슐의 형성방법은 이에 한정되는 것은 아니나 예를 들면, 면종합법, 상분리법, 분무건조법 등에 의할 수 있으며, 바람직하게는 분무건조법에 의할 수 있다. 분무건조법은 산업체에서 많이 이용하고 있는 건조 공정의 하나로 액체상태, 현탁액, emulsion 또는 paste의 시료를 뜨거운 매체 속으로 분무함으로써 건조된 분말의 형태로 만들게 된다. 본 발명의 분무건조법은 미세캡슐 제조에 통상 사용되는 공정 조건으로 실시할 수 있으며 바람직하게는 내부 건조 온도 150 내지 200℃, 시료 공급 속도는 3 내지 10ml/min로 실시할 수 있다.

본 발명의 우레탄 계열 접착제는 폴리우레탄 접착제들로서 예를 들면 2액 반응형, 1액 반응형, 2액 용제형, 1액 용제형, 핫멜트형 그리고 수분산의 형태의 접착제들을 말한다.

상기 우레탄 계열의 접착제는 통상적으로 사용되는 식품 포장용 접착제라면 특별히 한정되지 아니하나 바람직하게는 에틸 아세테이트를 용제로 하고 저분자량 폴리이소시아네이트, 이소시아네이트 예비중합체 혹은 혼합물을 1액으로, 폴리올 혼합물을 2액으로 구성하여 혼합, 도포하는 2액 용제형으로 이루어진 것일 수 있다.

본 발명의 항균용 접착제는 상기 제조된 미세입자로 중합체 피복된 항균입자를 상기 우레탄 계열의 접착제와 혼합하여 제조될 수 있다. 이때 항균입자를 용제와 먼저 혼합한 후 접착제와 혼합 할 수 있다. 용제는 휘발성이 강하여 쉽게 건조가 되어야 하며 구체적으로 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 에틸아세테이트와 같은 적절한 용제에 항균성의 물질이 충분히 확산이 가능한 농도로 혼합할 수 있다. 용제와 항균캡슐의 비율은 접착제 종류와 용제의 종류 및 포장제의 용도에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 바람직하게는 용제와 항균캡슐의 중량비를 100:2 내지 15로 하여 혼합할 수 있다. 항균캡슐의 양이 지나치게 많은 경우 외관상 불투명성이 증가되어 포장용 필름의 품질에 영향을 미칠 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 고추냉이, 마늘, 로즈마리로부터 수증기 증류 혹은 열수 용매 추출법을 통하여 항균물질을 추출하였다. 아라빅 검과 항균물질의 중량비율을 3:1로 하고 가소제로 tween20을 0.5중량% 첨가하여 용해시킨 후 균질화 과정을 통하여 emulsion을 제조하였다. 이를 분무건조법을 통하여 파우더 상태의 항균캡슐을 제조하였다. 에틸아세테이트와 항균캡슐의 중량비를 100:8로 하여 이를 상온에서 1500rpm의 속도로 1-2분 분산을 시켜 항균캡슐이 용제 속에 균일하게 혼입되도록 하고, 이에 우레탄 계열 접착제를 용제부피에 대해 80%에서 100%의 무게비로 첨가하여 1500rpm의 속도로 1분 동안 균질화를 시켜 항균물질이 함유된 미세캡슐이 혼합된 항균용 접착제를 제조하였다.

또한 본 발명은 상기 항균용 접착제 층을 포함하는 항균용 포장재를 제공한다.

본 발명의 항균용 포장재의 필름 층과 접착제 층의 순서 및 층의 수는 포장재의 용도에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 바람직하게는 두 층의 필름사이에 접착제 층이 위치하는 것이거나 한 층의 필름 층에 접착제 층을 도포하는 것일 수 있다.

상기 항균용 포장재를 제조하기 위해 사용되는 필름은 통상적으로 식품포장재 제조를 위하여 사용되는 포장재용 필름일 수 있으나 바람직하게는 포장재로 흔히 사용되는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 필름일 수 있다. 항균용 포장재에 사용되는 필름의 두께는 포장 대상의 무게, 보관 환경 등에 따라 다양하게 선택될 수 있으나 바람직하게는 10㎛내지 20㎛ 일 수 있다. 60㎛ 이상인 경우에는 항균물질이 효과적으로 투과되지 못하며 10㎛ 이하인 경우에는 내구성이 떨어져 포장재의 역할을 할 수 없는 문제가 있다.

또한 두 층의 필름 사이에 접착제 층이 위치하는 포장재의 경우 두 필름의 종류나 두께를 달리하여 항균물질의 발산이 한쪽 면으로만 주로 이루어지도록 제조할 수 있다.

도포되는 항균용 접착제의 양은 접착제 종류, 접착제에 포함된 항균물질의 양, 포장대상의 종류 및 평균 보관 기간 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 본 발명의 항균용 접착제를 2액형 자동 토출기를 통하여 방향성폴리프로필렌 필름 상부에 5㎛의 두께로 도포 하여, 건조로에서 20초간 건조 한 후 도포된 항균용 접착제 층 상부에 폴리에틸렌 필름을 덮고 압착하여 항균용 포장제를 제조 하였다.

본 발명의 일 실험예에서는 본 발명의 항균용 포장재와 일반적인 플라스틱 포장재를 이용하여 무순, 브로콜리, 알팔파를 각각 포장한 후 10℃에 저장하여 매일 총 세균수를 측정하는 방법으로 항균용 포장재의 항균활성비교 실험을 하였다. 그 결과 일반적인 플라스틱 포장재에 저장한 경우에 비하여 본 발명의 항균용 포장재에 저장한 경우 미생물의 증식이 현저히 저하됨을 확인하였다(도2 내지 도6 참조).

따라서, 본 발명의 아릴 이소시오시아네이트(ally isothiocyanate), 갈릭오일(garlic oil) 및 로즈마리 오일(rosemary oil)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 항균 물질을 함유하는 미세캡슐과 우레탄 계열의 접착제가 혼합된 것을 특징으로 하는 항균용 접착제는 식품의 미생물에 대한 안전성을 확보하고 식품의 유통기한을 획기적으로 늘릴 수 있는 효과가 있다. 특히 본 발명의 항균용 포장재는 필름 사이에 항균용 접착제를 도포하여 제조됨으로써 항균물질과 식품이 혼합될 염려가 없고 저장 과정에서 항균용 접착제에 함유된 미세캡슐에서 항균물질이 지속적 으로 기체 형태로 방출됨으로써 항균 효과가 일정하게 지속적으로 유지될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

천연항균물질을 이용한 항균용 접착제의 제조

<1-1> 천연항균물질의 제조

먼저 천연물에서 항균물질인 아릴 이소시오시아네이트(allyl isothiocyanate), 갈릭오일(garlic oil) 또는 로즈마리 오일(rosemary oil)을 추출하였다. 재료는 건조품을 3단 분쇄후 분말(120mesh)화하고, 겨자와 같은 씨앗류의 재료는 세척후 담갈색의 플라스크를 expeller로 착유시킨 다음 수증기 증류, 혹은 열수 용매 추출을 행하였다. 수증기 증류 장치로는 Steam distilled system을 사용하였다. 수증기 증류 장치는 증류조, 시료 정치대, 환류 냉각관 및 열선가열기로 구성되어 있다. 재료 200g을 시료 정치대에 놓고 증류조에 증류수 2L를 넣은 후 열선가열기를 이용하여 100℃까지 가열 시킨 후 냉각장치를 통해 나오는 증류액을 40ml씩 받았다.

열수 용매 추출장치는 건조된 재료 10g에 70℃ 내지 80℃의 용매 200ml의 비율로 가하여 추출하였다.

<1-2> 천연항균물질을 함유한 미세캡슐의 제조

아라빅 검과 항균물질의 중량비율을 3:1로 하고 가소제로 tween20을 0.5중량% 첨가하여 상온에서 1시간 동안 교반하여 용해시켰다. 이후 균질기로 15000rpm에서 3분간 균질시켜 emulsion을 제조 하였다. Emulsion을 분무건조기를 사용하여 파우더 상태의 미세입자를 제조하였다.

<1-3> 천연항균물질을 함유한 미세캡슐이 혼합된 접착제의 제조

에틸아세테이트와 천연항균물질을 함유한 미세캡슐(이하 항균캡슐이라 함)을 100:8의 중량비로 혼합하여 상온에서 1500rpm으로 1 내지 2분간 균질화하였다.

폴리올, 톨루엔 디이소시아네이트 및 상기 항균캡슐이 포함된 에틸아세테이트를 100:15:120 중량비율로 혼합하여 1500rpm에서 1분간 균질화 하였다.

<실시예 2>

천연항균물질을 이용한 항균용 접착제를 이용한 항균용 포장재의 제조

상기 실시예 1에서 제조된 항균캡슐이 포함된 항균용 접착제를 2액형 자동 토출기를 통하여 20㎛ 두께의 방향성 폴리프로필렌(OPP; oriented poly propylene) 필름 상부에 5㎛의 두께로 도포하였다. 건조로에서 20초간 건조 한 후 도포된 항균용 접착제 층 상부에 40㎛ 두께의 폴리에틸렌 필름을 덮고 압착하여 항균용 포장제를 제조 하였다.

<실험예 1>

항균용 포장재의 항균 활성 비교 실험

상기 실시예 2에서 제조된 항균용 포장재와 일반적인 플라스틱 포장재를 이용하여 무순, 브로콜리, 알팔파를 각각 포장한 후 10℃에 저장하였다. 저장 0일에서 5일까지 매일 총 세균수를 측정하고 그 결과를 도2 내지 도 6에 기재하였다.

총 세균수는 시료 10g 을 stomacher 백에 넣고 멸균식염수 100ml를 첨가하고 stomacher에서 1분간 균질화를 시킨 후 용액을 취하여 계단 희석법으로 희석 한 후 평판측정용한천배지(Plate count agar) 위에 도말하여 37℃에서 2일간 배양 한 후 발생한 콜로니의 수를 측정하여 계산하였다.

첨가된 항균물질과 저장 물품

	첨가된 천연항균물질	저장 물품	결과 도시 번호
1	아릴 이소시오시아네이트	무순	도 2
2	아릴 이소시오시아네이트	브로콜리	도 3
3	아릴 이소시오시아네이트	알팔파	도 4
4	갈릭오일	무순	도 5
5	로즈마리 오일	무순	도 6

그 결과 도 2 내지 도 6에 나타난 바와 같이 통상적인 플라스틱 포장재에 저장한 경우에 비하여 항균용 포장재에 저장한 경우 총 균수의 증식이 현저히 저하됨을 확인하였다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 아릴 이소시오시아네이트(allyl isothiocyanate), 갈릭오일(garlic oil) 및 로즈마리 오일(rosemary oil)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 항균 물질을 함유하는 미세캡슐과 우레탄 계열의 접착제가 혼합된 것을 특징으로 하는 항균용 접착제는 식품의 미생물에 대한 안전성을 확보하고 식품의 유통기한을 획기적으로 늘릴 수 있는 효과가 있다. 특히 본 발명의 항균용 포장재는 필름 사이에 항균용 접착제를 도포하여 제조됨으로써 항균물질과 식품이 혼합될 염려가 없고 저장 과정에서 항균용 접착제에 함유된 미세캡슐에서 항균물질이 지속적으로 기체 형태로 방출됨으로써 항균 효과가 일정하게 지속적으로 유지될 수 있어 산업상 이용 가능성이 높다.

도 1은 항균물질이 함유된 미세캡슐이 혼합된 접착제를 이용하여 film 1, 2를 냉접착한 이후 항균물질이 캡슐에서 방출되는 모습을 나타낸 모식도이다.

도 2는 항균물질인 아릴 이소시오시아네이트(allyl isothiocyanate)를 이용하여 제조된 항균용 포장재에 무순을 저장하면서 총 균수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다(● 통상적인 플라스틱 포장재, ○ 본 발명의 항균 포장재).

도 3은 항균물질인 아릴 이소시오시아네이트(allyl isothiocyanate)를 이용하여 제조된 항균용 포장재에 브로콜리를 저장하면서 총 균수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다(● 통상적인 플라스틱 포장재, ○ 본 발명의 항균 포장재).

도 4는 항균물질인 아릴 이소시오시아네이트(allyl isothiocyanate)를 이용하여 제조된 항균용 포장재에 알팔파를 저장하면서 총 균수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다(● 통상적인 플라스틱 포장재, ○ 본 발명의 항균 포장재).

도 5는 항균 물질인 갈릭산(garlic acid)을 이용하여 제조된 항균용 포장재에 무순을 저장하면서 총 균수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다(● 통상적인 플라스틱 포장재, ○ 본 발명의 항균 포장재).

도 6은 항균 물질인 로즈마리 오일(rosemary oil)을 이용하여 제조된 항균용 포장재에 무순을 저장하면서 총 균수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다(● 통상적인 플라스틱 포장재, ○ 본 발명의 항균 포장재).

Claims (2)

1. 아릴 이소시오시아네이트(allyl isothiocyanate), 갈릭오일(garlic oil) 및 로즈마리 오일(rosemary oil)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 항균 물질을 함유하는 미세캡슐과 우레탄 계열의 접착제가 혼합된 것을 특징으로 하는 항균용 접착제.
2. 제1항의 항균용 접착제 층을 포함하는 항균용 포장재.

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