KR20150131277A - 나노-셀룰로오스 식용 코팅 및 이의 사용 - Google Patents

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KR20150131277A
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얀윤 자오
존 사이먼센
조지 케이븐더
주여은 정
레실리 에이치. 푸치가미
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오레곤 스테이트 유니버시티
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Abstract

본 명세서에는 적어도 하나의 셀룰로오스 나노물질 및 무기염 성분을 포함하는 조성물의 실시예가 개시된다. 개시된 조성물은 식물, 식물 일부 및 다른 대상에 식용 코팅/필름을 형성하는데 유용하다. 개시된 일실시예서, 상기 조성물은 가교제를 포함한다. 상기 개시된 조성물 및 상기 조성물을 사용하여 제조된 코팅/필름은 품질 및 시장성을 감소시키는 식품 처리 손상의 다양한 상이한 유형(및 악영양과 관련된) 및 생물적 및/또는 비생물적 스트레스로부터 신선 및 가공된 농산물 및 기타 물질 및 제품을 보호하는데 효과적이다.

Description

나노-셀룰로오스 식용 코팅 및 이의 사용{NANO-CELLULOSE EDIBLE COATINGS AND USES THEREOF}
관련 출원에 대한 상호 참조
2013년 3월 14일자로 출원된 미국 가특허 출원 제 61/784,060 및 2013년 10월 25일자로 출원된 미국 가특허 출원 제 61/895,929에 대한 우선권을 주장하며, 이러한 각각의 문헌은 본원에 참고로 인용된다.
본 발명은 보호 코팅, 특히 식물, 식물의 일부 및 식품을 위한 코팅의 기술분야와 관련된 것이다. 또한 본 발명은 보호 필름 형성을 위한 조성물 및 상기 조성물 및 코팅 사용 및 제조 방법과 관련된 것이다.
신선한 과일과 가공 및 야채, 치즈, 베이커리 제품, 원료 및 조리된 계란, 신선한 가공 육류, 해산물 제품과 같은 식품에 대한 허용가능한 코팅제를 찾는 것은 어려운 작업이다. 코팅제는 식용이고, 1회용이면서, 수분, 가스 및 / 또는 자외선 및 바람직하지 않은 미생물에 대해 장벽과 같은 역할을 한다. 그러나, 몇몇 다른 기준 또한 중요하다: 코팅제는 소비자 본질적으로 무해해야 하고, 코팅된 제품을 소비자가 볼 수 있도록 가시 영역에서 투명해야 하며(또는 거의 그렇게), 코팅 된 식품의 냄새 또는 맛의 부여가 없어야 한다.
또한, 하나 이상의 기능적 특성을 위한 포장 재료로서의 약속을 제공하는 식용 코팅제 및 필름은 종종 불량한 내수성(고도의 수용성) 겪는다. 만족스러우면서 동시에 모든 기준을 만족하는 것은 연구자에게 심각한 도전을 제시하고 아직까지 더 적합한 솔루션을 찾을 수 없었다.
안토시아닌은 일부 과일과 채소의 빨간색, 보라색 및 청색 색소의 대부분을 제공하고, 이의 큰 소비는 인간의 만성 질환의 위험을 줄이기 위해 제안되었다. 불행하게도, 상기 안료는 열을 처리하는 동안 매우 불안정하고 성능 저하에 취약하다. 더욱 복잡한 문제점은 수성 매질에 자신의 침출을 촉진하는 이들의 수용성이다. 따라서, 식품 취급 및 처리하는 동안 이러한 건강 증진 안료를 유지하기 위해 식품 산업에서 숙련된 기술에 대한 장벽을 극복하기 위해 혁신적인 기술이 필요하다.
일반적으로 신선한 생산물(과일과 야채)과 식물은 생산, 수확, 취급 및 보관시 주변 환경에 물을 잃게 된다. 이 물 손실은 대부분의 소비자가 호소를 찾는, 일반적으로 식물 및 식물의 일부에 손상, dieback, 죽음 뿐만 아니라 생산물의 모양, 질감과 품질의 변화를 일으킬 수 있다. 이는 시장성 감소 및 허용가능한 유효 기간 및 저장 시간의 제한의 결과를 초래한다.
높은 수준의 자외선에 노출은 눈에 띄게 손상되고 변색되는 조직의 창출,자연적 건강 식물화학 화합물의 파괴, 에틸렌 가스와 같은 바람직하지 않고 유해한 화합물의 생산의 자극 및 부패 미생물이 성장하기 위한 발판의 제공을 초래하여 생산품의 개발과 성숙을 손상시킬 수 있다. 이러한 생산품은 품질의 손실, 건강의 혜택 감소를 겪고, 신선한 시장에 일반적으로 적합하지 않은 것으로 간주된다. 또한, 이러한 현상은 잠재적으로 전체 작물에 의해 공유되는 이의 발생을 유도하는 조건과 같은 경제적인 재배를 망칠 수 있다.
신선한 농산물의 손상은 내부 및 외부의 영향에 의해 발생될 수 있다. 외부의 영향이 가장 일반적이며 비에 의해 신선한 농산물의 균열을 쉽게 볼 수 있다. 빗물은 신선한 농산물 내부의 높은 삼투 전위로 인해(과일의 당도로 인해) 표피를 통해 흡수된다. 상기 물은 상기 전위의 균등화를 위하여 막으로 이동한다. 생산품은 피부를 확장할 수 있는 이상의 지점에 도달하고, 이 생산품은 열리는 분할한다. 과일 손상의 내부적 영향은 자체의 나무 내의 혈관 시스템을 통하여 물 흡수의 결과로 인한 상시 생산품 내부에 인장력의 축적이다. 이는 비로부터 보호되기 위해 과일의 분할 시 덮는 과수원에서 명확하게 볼 수 있다.
종래에 냉동 식품은 "드립 손실(drip loss)"라는 현상의 결과로, 해동하는 동안 일반적으로 액체가 흐른다. 이는 준비/조리하는 동안 신선함으로부터 다른 형태를 만드므로 소비자가 선호하지 않을 수 있고, 해동 제품의 전체적인 조성을 변화할 수 있다. 또한, 드립 손실은 가공자에게 경제적 손실을 야기할 수 있다.
본 발명의 기술 혁신은 이전에 사용되지 않은 단독 나노 탄산 칼슘 및 / 또는 다른 첨가제와 조합한 식용 코팅제로서 셀룰로오스 나노물질를 이용한다. 상기 코팅제의 결과는 음식의 가공 및 저장하는 동안 수분 및 가스(예를 들면, O2와 CO2)의 손실 및/또는 이득 뿐만 아니라, 안토시아닌 및 기타 수용성 화합물과 같은 식품 물질의 침출을 감소 또는 방지하기 위하여, 신선 및 가공된 음식에 대한 차단 코팅으로서 수확 전 및 후에 신선한 과일 및 야채의 수분 손실 및 자외선 손상으로부터 보호에 유용하다. 또한, 본 발명에 따른 코팅제는 선반에 보관 시의 식물, 식물의 일부 및 식품 내, 제조되는 동안(수확 후의 생산품 포함)의 생물적 및 비생물적 스트레스를 감소시키고 보호하는데 유용하다. 일실예에서, 조성물은 생물적 및 비 생물적 스트레스에 대한 장벽, 방수 필름 형성 UV 보호제, 보존제(식품 보존제와 같은) 및 항 침출 용액으로 이루어진 군으로부터 하나 이상의 성분으로 선택되는 나노셀룰로오스계 식용 조성물이고, 여기서, 상기 성분들은 무기 재료, 식품, 식물 또는 이의 일부, 동물 조직 또는 임의의 다른 유기물에 위치할 때 보호층을 형성한다.
여기에서 개시된 조성물의 일실시예는 0.1 wt/v% - 10 wt/v% 의 양인 셀룰로오스 나노물질; 0.005 wt/v% - 2.5 wt/v%의 양인 무기염 성분; 및 0.05 wt/v% - 0.1 wt/v%의 양인 가교제;를 포함한다. 다른 일실시예서, 상기 조성물은 0.1 wt/v% - 10 wt/v%의 양인 셀룰로오스 나노물질; 및 0.005 wt/v% - 5 wt/v%의 양인 무기염 성분;을 포함한다. 또 다른 일실시예에서, 상기 조성물은 셀룰로오스 나노물질 및 안정화제, 첨가제, 농업용제 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 적어도 하나의 추가적인 성분을 포함한다.
식물 및 식물의 일부는 본 발명에 개시된 조성물로부터 형성된 필름을 포함한다.
나아가, 상기 조성물을 사용하는 방법이 본 발명에 개시되어 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 방법의 일실시예는 식물 또는 식물의 일부를 수확 또는 심기 전 또는 후에, 상기 일실시예의 조성물로 상기 식물 또는 식물의 일부를 순차적으로 코팅하는 것을 포함한다.
본 발명에 기재된 일실시예들은 본질적으로 나노 셀룰로오스 식용 코팅제로 고려한다. 일실시예에서, 나노 셀룰로오스 코팅제 및 본 발명에 따른 코팅제 조성물을 대상물에 적용하는 것을 포함하는 물체를 코팅하는 방법이 개시된다.
상기 및 이외의 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 발명의 상세한 설명에 기재된 여러가지 실시예로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1A 및 1B는 열처리 동안 과일에서 안토시아닌 보유를 촉진시키기 위한 처리 조성물 실시예들과 조합하여 사용(도 1B)할 수 있는 상기 기재된 코팅 조성물의 실시예의 특징을 설명한 개략도(schematic diagrams) 이다.
도 2는 본 명세서에 기재된 열처리 방법 단계의 다양한 실시예들을 설명한 개략도이다.
도 3A-3E는 두 열처리 단계를 수행한 후, 필름 제거 및 패킹 물에 저장(주변 조건하에 1일)한 코팅 및 비코팅된 블루베리의 사진이다. 도 3A는 비코팅된 블루베리의 이미지이다; 도 3B는 제1열처리 단계 전에 1% 셀룰로오스 나노피브릴s (CNF)을 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리의 이미이지다; 도 3C은 제1열처리 단계 전에 1% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.01% 나노 칼슘 카보네이트 (NCC)을 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리의 이미이지다; 도 3D는 제1열처리 단계 전에 스프레이 코팅으로 적용한 1% 셀룰로오스 나노피브릴을 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리의 이미지이다; 및 도 3E는 제1열처리 단계 전에 스프레이 코팅으로 적용한 1% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.01% NCC를 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리의 이미지이다.
도 4A-4C는 본 명세서에 기재된 다른 열처리 후 다른 조성물 실시예들로 코팅된 블루베리의 사진이다. 도 4A는 열처리 전 CNF로 코팅한 블루베리를 80 ℃에서 20분간 열처리후의 불루베리의 이미지이다; 도 4B는 상기 코팅은 제거된 후, 도 4A에 설명된 블루베리를 65 ℃에서 15분간 다른 열처리를 실시한 후의 블루베리의 이미지이다; 및 도 4C는 도 4A 및 4B의 블루베리를 주변 조건에서 물에 1일간 저장한 후의 블루베리의 이미지이다.
도 5는 처리(80 ℃에서 20분) 및 냉각(20분) 후, 코팅 또는 비코팅 블루베리로부터 침출된 안토시아닌 단량체 농도(mg/L) 및 안료 흡광도(525 nm에서 측정)의 그래프이다.
도 6은 저장(1일, 주변 조건 하)후 처리된(80 ℃에서 20분 후 65 ℃에서 15분) 블루베리로부터 침출된 안토시아닌 단량체 농도(mg/L) 및 안료 흡광도(525 nm에서 측정)의 그래프이다.
도 7A-7F는 80 ℃에서 20분간 열처리를 시도한 후 상온에서 4시간 냉각한 블루베리의 사진이다. 도 7A-7C는 각각 1시간, 2시간 및 4시간 후의 대조군(비코팅된 블루베리) 샘플 이미이이다. 도 7D-7F는 각각 1시간, 2시간 및 4시간 후의 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 1.0% CaCl2를 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리의 이미지이다.
도 8은 도 7A-7F에 설명된 샘플로부터 측정한 흡광도(525 nm에서 측정)의 막대 그래프이다. 상기 막대 그래프는 블루베리를 상온에서 4시간 냉각시킨 다음, 80 ℃에서 20분간 열처리를 실시한 후, 필링 용액의 색의 변화를 설명한다; 상기 1시간 2시간 및 4시간 후의 결과는 왼쪽에서 오른쪽으로 표시하였다. "NF1.5CC"는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 1.0% CaCl2을 포함하는 조성물 로 코팅된 샘플을 의미한다.
도 9A 및 도9B는 상기 기재된 조성물의 실시예들이 어떻게 체리로부터 안토시아닌 안료의 침출을 줄이거나 제거할 수 있는지를 설명한 사진이다. 상기 사진은 패킹 물에서 2시간 저장한 다음 80 ℃에서 20분간열처리 후 촬영되었다. 도 9A는 비코팅된 체리의 사진이고, 도 9B는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴s and 1.0% CaCl2 을 포함하는 조성물로 코팅된 체리의 이미지이다.
도 10A 및 10B는 냉동 처리 후 비코팅 및 코팅 사과 링의 외형을 설명한 사진이다. 도 10A는 비코팅된 사과를 설명하고, 도 10B는 1% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.01% NCC를 포함하는 조성물로 코팅된 사과링의 이미지이다.
도 11은 카복시메틸 셀룰로오스의 필름 및 상기 기재된 조성물의 다양한 실시예들을 사용하여 만들어진 필름 분석으로부터 얻은 결과를 설명한 인장 강도 (MPa, N/mm2) 및 신장율(elongation at break) (%)의 그래프이다. 도 11에서 막대 위의 다른 문자는 인장강도의 현저한 차이(P<0.05)를 표현한다; 동일한 문자는 현저한 차이가 관찰되지 않았음을 의미한다.
도 12는 0.6 M KI, 0.1 M KIO3, 및 0.01 M Na2B4O7·10H2O (n = 2; 의미 값)을 함유하는 원형 용기의 표면의 조사에서 얻어진 플루언스(mJ/cm2) 측정의 막대 그래프이다. 결과는 필름 코팅을 가지지 않은 용기(대조군), 카복시메틸 셀룰로오스로 덮힌 용기 및 상기 기재된 조성물의 실시예들을 사용하여 형성된 필름 코팅을 가지는 용기에 제공된다. 막대 위의 다른 문자는 UV 플루언스의 현저한 차이(P<0.05)를 표현한다; 동일한 문자는 현저한 차이가 관찰되지 않았음을 의미한다.
도 13은 본발명에 기재된 필름의 다양한 종류를 통과하는 가시광선(620 nm에서 측정) 또는 UV(280 nm에서 측정)빛 의 투과(n=3, 의미 값)의 투과율(T, %)의 막대그래프이다.
도 14A-14E는 UV 노출 및 저장 후의 처리된 사과의 사진이다. 도 14A는 비코팅된 사과의 이미지이다; 도 14B는 1% 셀룰로오스 나노피브릴을 포함하는 조성물로 코팅된 사과의 이미지이다; 도 14C는 1% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.01% NCC를 포함하는 조성물로 코팅된 사과의 이미지이다; 도 14D는 스프레이 코팅으로 적용된 1% 셀룰로오스 나노피브릴을 포함하는 조성물로 코팅된 사과의 이미지이다; 및 도 14E는 스프레이 코팅으로 적용된 1% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.01% NCC를 포함하는 조성물로 코팅된 사과의 이미지이다.
도 15A-15D는 10일(도 15A) 및 25일(도 15C)간 주변 조건 하에 저장된 후의 비코팅된 배의 사진이다; 또한,1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.1% CaCl2를 포함하는 조성물로 코팅된 배 동일한 주변 조건에서 10일(도 15A) 및 25일(도 15C)간 저장된 배도 설명한다.
도 16A 및 16B은 주변 조건 하에 25일간 저장한 비코팅된 사과의 사진(도 16A) 및 1.5% 주변 조건 하에 25일간 저장한 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.1% CaCl2 를 포함하는 조성물로 코팅된 사과(도 16B)의 사진이다.
도 17A-17D는 비코팅된 체리(도 17A); 2% 셀룰로오스 나노피브릴을 포함하는 조성물로 코팅된 체리 (도 17B); 2% 셀룰로오스 나노피브릴을 포함하는 조성물로 두번 코팅된 체리 (도 17C); 및 2% 셀룰로오스 나노피브릴 및 2% CaCO3를 포함하는 조성물로 코팅된 체리 (도 17D);의 사진이다.
도 18은 도 17A-17D에서 설명된 체리를 8시간 소킹한 체리의 무게 증가(%) 및 컨테이너로부터의 물의 무게 손실(%)의 그래프이다.
도 19A-19E는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 다른 농도의 CaCO3 로 코팅된 체리의 사진이다. 도 19A는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.01% CaCO3로 코팅된 체리의 이미지이다; 도 19B는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.05% CaCO3로 코팅된 체리의 이미지이다; 도 19C는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.1% CaCO3로 코팅된 체리의 이미지이다; 도 19D는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.5% CaCO3로 코팅된 체리의 이미지이다; 및 도 19E는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및1% CaCO3로 코팅된 체리의 이미지이다.
도 20A-20E는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 다른 농도의 울라스토나이트 로 코팅된 체리의 사진이다 (도 20A, 0.17% 울라스토나이트; 도 20B, 0.38% 울라스토나이트; 도 20C, 0.64% 울라스토나이트; 도 20D, 1% 울라스토나이트; 및 도 20E, 1.5% 울라스토나이트).
도 21A-21E은 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 다른 농도의 나노 칼슘 실리케이트 로 코팅된 체리의 사진이다(칼슘: 실리케이트 = 90%: 10%) (도 21A, 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.17% 나노 칼슘 실리케이트; 도 21B, 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.38% 나노 칼슘 실리케이트; 도 21C, 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.64% 나노 칼슘 실리케이트; 도 21D, 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 1% 나노 칼슘 실리케이트; 및 도 21E, 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 1.5% 나노 칼슘 실리케이트).
도 22A-22E는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 다른 농도의 micro CaCO3 또는 CaCl2로 코팅된 체리의 사진이다 (도 22A, 비코팅된 체리; 도 22B, 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.1% CaCO3; 도 22C, 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.5% CaCO3; 도 22D, 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.1% CaCl2; 및 도 22E, 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 및 0.5% CaCl2).
도 23A-23H은 카복시메틸 셀룰로오스 (CMC), 나노 칼슘 카보네이트 (NCC), 및 CaCl2를 포함하는 1% 셀룰로오스 나노피브릴 (CNF) 의 조성물로 코팅된 블루베리의 사진이다. 또한 상기 블루베리는 0.25% 소듐 알지네이트 (SA) 및 18% 설탕을 포함하는 처리 조성물을 사용하는 열처리를 실시하였다 (도 23A, 0% CMC, 0.1% NCC, 및 0% CaCl2를 더 포함하는 1% CNF 조성물; 도 23B, 0.1% CMC, 0.1% NCC, 및 0% CaCl21% 를 더 포함하는 CNF 조성물; 도 23C, 0% CMC, 0.1% NCC, 및 0.1% CaCl2를 더 포함하는 CNF 조성물; 도 23D, 0.1% CMC, 0.1% NCC, 및 0.1% CaCl2 를 더 포함하는 1% CNF 조성물 (세척하고 85 ℃에서 20분간 제2열처리를 실시); 도 23E, 0% CMC, 0.5% NCC, 및 0% CaCl2 를 더 포함하는 1% CNF 조성물; 도 23F, 0.1% CMC, 0.5% NCC, 및 0% CaCl2 를 더 포함하는 1% CNF 조성물; 도 23G, 0% CMC, 0.5% NCC, 및 0.1% CaCl2 를 더 포함하는 1% CNF 조성물; 및 도 23H, 0.1% CMC, 0.5% NCC, 및 0.1% CaCl2).
도 24A-24H는 다른 농도에서 CNF 및 카복시메틸를 포함하는 및 나노 칼슘 카보네이트 (NCC) 및 CaCl2를 더 포함하는 조성물로 코팅된 CMC 블루베리의 사진이다. 또한 상기 블루베리는 0.25% 소듐 알지네이트 (SA) 및 18% 설탕을 포함하는 처리 조성물을 사용하는 열처리를 실시하였다. 도 24A는 코팅되지 않은 블루베리의 대조군 배치(batch)의 이미지이다; 도 24B는 0.5% CNF 및 0.1% CMC 포함하는 및 0.1% NCC 및 0% CaCl2를 더 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리를 설명한다; 도 24C는 0.5% CNF 및 0.1% CMC 포함하는 및 0.1% NCC 및 0.1% CaCl2를 더 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리를 설명한다; 도 24D는 0.5% CNF 및 0.1% CMC 포함하는 및 0.5% NCC 및 0% CaCl2를 더 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리를 설명한다; 도 24E는 0.75% CNF 및 0.1% CMC 포함하는 및 0.1% NCC 및 0% CaCl2를 더 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리를 설명한다; 도 24F는 0.75% CNF 및 0.1% CMC 포함하는 및 0.1% NCC 및 0.1% CaCl2를 더 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리를 설명한다; 도 24G는 0.75% CNF 및 0.1% CMC 포함하는 및 0.5% NCC 및 0% CaCl2를 더 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리를 설명한다(세척하고 85 ℃에서 20분간 제2열처리를 실시); 및 도 24H는 0.75% CNF 및 0.1% CMC 포함하는 및 0.5% NCC 및 0.1% CaCl2를 더 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리를 설명한다.
도 25A-25E는 CNF, 카복시메틸 셀룰로오스 및 나노 칼슘 카보네이트 (CaCO3)의 다양한 다른 양을 포함하고 0.25%소듐 알지네이트 및 18% 설탕의 수용액 및 두가지 열처리 단계에 추가로 노출된 조성물로 코팅된 블루베리의 사진이다.도 25A는 열처리 전에 코팅을 적용하지 않은 대조군 샘플 이미지이다. 도 25B는 열처리 후 1 % CNF/0.1% CMC/0.1% NCC를 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리를 설명한다; 도 25C은 열처리 후 1 % CNF/0.1% CMC/0.5% NCC를 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리를 설명한다; 도 25D는 열처리 후 0.5 % CNF/0.1% CMC/0.1% NCC를 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리를 설명한다; 및 도 25E는 열처리 후 0.75 % CNF/0.1% CMC/0.5% NCC를 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리를 설명한다.
도 26은 0.25% 소듐 알지네이트 및 18% 설탕 처리 조성물을 사용하여 91-93 ℃에서 9-10 분간 열처리의 두 단계를 처리한 도 25A-25E에 설명된 코팅 또는 비코팅 블루베리로부터 침출된 안토시아닌 단량체 농도(mg/L) 및 안료 흡광도(525 nm에서 측정)의 그래프이다. 처리 I, 1% CNF/0.1% CMC/0.1% NCC; 처리 II, 1% CNF/0.1% CMC/0.5% NCC; 처리 III, 0.5% CNF/0.1% CMC/0.1% NCC; 및 처리 IV, 0.75% CNF/0.1% CMC/0.5% NCC.
도 27은 제2열처리 단계를 실시후의 도 26A-26E에서 설명한 블루베리 내 안토시아닌 안료 단량체의 변화를 설명한 그래프이다; 데이터는 91-93 ℃에서 9-10 분간수행하는 제1열처리와 비교하여 % 변화로 나타내었다; 및 커브가 과일의 고분자 색 비율을 표시하는 반면 그래프의 막대는 불안정한 안토시아닌 안료 단량체에서 % 증가를 표시한다. 처리 I-IV는 도 26에서 설명한 바와 같다.
도 28A-28C는 두가지 열처리 단계 후 대조군 샘플(도 28A)의 열처리 후 얻은 수용액 및 1% 셀룰로오스 나노피브릴 (CNF)/0.1% 카복시메틸 (CMC)/0.5% 나노 칼슘 카보네이트 (NCC)를 포함하는 조성무로 코팅한 후 제1열처리 단계를 실시(도 28B)한 후 제2열처리 단계를 실시(도 28C)한 샘플의 사진이다.
도 29A-29E는 1% CNF/0.1% CMC/0.5% NCC 를 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리, 여기서 상기 블루베리는 다양한 pH 값에서 0.25% 카복시메틸 셀룰로오스 (CMC) 및 18% 설탕 처리 용액을 추가한 블루베리의 사진이다. 도 29A는 0.25% CMC/18% 설탕를 사용하는 제1열처리 및 제2열처리 단계 후의 처리용액에서의 블루베리의 이미지이다; 도 29B 는 0.25% CMC/18% 설탕를 사용하는 제1열처리 및 제2열처리 단계 및 7일간 저장한 후의 처리용액에서의 블루베리의 이미지이다;도 29C 는 0.25% CMC/18% 설탕를 사용하는 제1열처리 단계 후 0.25% CMC/18% 설탕/10 mM CaCl2를 사용하는 제2열처리 단계 후의 처리용액에서의 블루베리의 이미지이다; 도 29D 는 0.25% CMC/18% 설탕를 사용하는 제1열처리 단계 후 0.25% CMC/18% 설탕/10 mM CaCl2를 사용하는 제2열처리 단계 및 7일간 저장한 후의 처리용액에서의 블루베리의 이미지이다; 도 29E 는 0.25% CMC/18% 설탕를 사용하는 제1열처리 단계 후 pH 4.5에서 0.25% CMC/18% 설탕/10 mM CaCl2를 사용하는 제2열처리 단계 및 7일간 저장한 후의 처리용액에서의 블루베리의 이미지이다.
도 30은 도 29A-29E 에 기재된 다양한 다른 블루베리 실시예들의 안토시아닌 안료 단량체 농도 (mg/L)의 그래프이다.
도 31은 초고압처리를 수행한 비코팅된 블루베리의 이미지이다.
도 32은 본 명세서에 기재된 조성물로 코팅될 수 있는 혼합된 과일 샘플의 이미지이다.
도 33은 비코팅 및 코팅 과일(상기 코팅된 과일은 스프레잉으로 적용된 1.5% CNF 및 0.1% NCC을 포함하는 조성물로 코팅)의 저장 14일 동안의 무게 손실을 설명하는 그래프이다.
도 34A-34F는 주변 조건에서 저장 14일 후 비코팅 및 코팅 망고의 사진 시리즈이다. 도 34A 및 34B: 비코팅된 망고; 도 34C 및 35D: 스프레이 방법으로 적용되는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 (CNF)/0.1% 나노 칼슘 카보네이트 (NCC)를 함유하는 코팅 A; 및 도 34E 및 34F: 스프레이 방법으로 적용되는 1.5% CNF/0.1% NCC/0.1% 카복시메틸 셀룰로오스 (CMC) 를 함유하는 코팅 B. 코팅된 망고의 사진은 수돗물을 사용하여 필름을 제거한 후 촬영되었다.
도 35는 도 34A-34F 에서 설명된 망고의 견고도(뉴튼(Newtons)의 "N"으로 표시)의 그래프이다.
도 36A-36C는 셀룰로오스 나노피브릴 (CNF)/나노 칼슘 카보네이트 (NCC) 코팅 조성물에서 계피 잎 에센셜(CLE) 오일의 효과를 설명한 포도의 사진이다. 도 36A는 비코팅된 포도를 설명한다; 도 36B, 2.5% CLE 를 포함하는 CNF/NCC; 및 도 36C, 2.5% CLE 를 포함하는 CNF/NCC/카복시메틸 셀룰로오스 (CMC).
도 37은 주변 조건 하에 저장 3일 후 비코팅 및 코팅된 파파야의 무게 손실을 설명한 그래프이다. "A"는 2.5% 계피 잎 에센셜 오일(CLE)을 포함하는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 (CNF)/0.1% 나노 칼슘 카보네이트 (NCC)함유와 연관된 코팅 조성물이다.
I. 몇몇 실시예들의 개요
본 명세서에 개시된 조성물의 일실시예들은 적어도 하나의 셀룰로오스 나노물질과 무기염 성분을 포함한다. 상기 개시된 조성물은 식물, 식물의 일부 및 기타 대상에 식용 코팅제/필름을 형성하는데 유용하다. 다른 실시예에서, 상기 조성물은 가교제를 더 포함한다. 상기 개시된 조성물 및 상기 조성물을 사용하여 제조된 코팅제/필름은 식품 가공 손상(및 악영향과 관련된)의 다양한 상이한 유형 및 품질과 시장성을 감소시키는 생물적/비생물학적 스트레스로부터 신선 및 가공처리된 생산물 및 기타 물질과 제품을 보호하는데 효과적이다.
개시된 실시예는 식물 및 이의 일부에 수확 전- 및 후- 손상을 예방하는데 유용한 코팅 조성물을 포함한다. 일실시예에서, 상기 코팅 조성물은 신선물 및 가공처리된 조직(예를 들면, 과일과 채소)에서, 무기 물질, 식물 및 동물의 조직 안료 및 영양소의 침출을 완화한다. 상기 조성물의 일실시예는 식물 및/또는 식물 일부(예를 들면, 과일, 야채 등)와 같은 대상에 필름을 형성하는데 사용될 수 있다.
상기 조성물 및 상기 조성물로 제조된 필름은 수확 전후 손상 및/또는 처리에 의해 야기되는 손상으로부터 식물 및/또는 식물 일부를 보호하는 기능을 할 수 있다. 일실시예에서, 농작물 종자 및 묘목은 저장 및 생산 분야 동안에서 생물적 및 비생물적 스트레스로부터 보호할 수 있는 본 발명에 따른 조성물로부터 유익할 수 있다. 본 발명에 따른 조성물 및 상기 조성물을 사용하여 제조된 필름은 UV 빛에 의해 노출되고 손상되는 식물 또는 식물의 일부와 관련된 감소되는 지각 품질 및 감소되는 건강 이득을 예방할 수 있다. 또한, 상기 조성물 및 상기 조성물로 제조된 필름은 차갑게 저장(예를 들면, 냉동, 차가운 방 또는 냉장고 저장되는) 식품, 과일 또는 야채를 보호할 수 있다. 예를 들면, 이전의 냉동 식품들이 나타내는 "드립 손실"을 본 발명에 따른 조성물을 이용하여 감소할 수 있다. 상기 조성물의 일실시예는 식품 및 신선 식품의 무결성 및 외관을 연장할 수 있다.
일실시예는 0.1 wt/v% - 10 wt/v% 의 양인 셀룰로오스 나노물질; 0.005 wt/v% - 2.5 wt/v%의 양인 무기염 성분; 및 0.05 wt/v% - 0.1 wt/v%의 양인 가교제; 또는 0.1 wt/v% - 10 wt/v%의 양인 셀룰로오스 나노물질; 및 0.005 wt/v% - 5 wt/v%의 양인 무기염 성분;을 포함하는 조성물이 관련된다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 셀룰로오스 나노물질은 셀룰로오스 나보피브릴, 셀룰로오스 나노크리스탈 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 셀룰로오스 나노물질은 0.1 wt/v% - 3 wt/v% 의 범위 양을 나타낸다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 무기염 성분은 소듐을 포함하는 염, 포타슘을 포함하는 염, 마그네슘을 포함하는 염, 틴을 포함하는 염 또는 이들의 2 이상 혼합물로부터 선택된다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 무기염 성분은 나노 칼슘 카보네이트, 마이크로-칼슘 카보네이트, 칼슘:실리케이트(90%:10%), 울라스토나이트(wollas내지nite), CaCl2, NaCl, SnCl2, MgCl2, KCl, KI 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 무기염 성분은 0.1 wt/v% - 2 wt/v%의 범위의 양으로 존재한다.
기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 가교제는 알긴산 , 알긴산 나트륨 , 카르복시메틸 셀룰로오스 , 펙틴 다당류 , 카르복시메틸 덱스트란 , 잔탄 검 , 카르복시메틸 전분, 히알루론산 , 덱스트란 설페이트 , 펜토산 폴리설페이트 , 카라기난 , 푸코이단, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로부터 선택되는 폴리사카라이드를 포함하는 카르복시 또는 설페이트이다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 가교제는 0.05 wt/v% - 0.4 wt/v%의 범위의 양으로 존재한다.
기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 조성물은 안정화제, 첨가제, 농업용제 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로부터 선택되는 것을 더 포함할 수 있다.
기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 안정화제는 페놀계 화합물, 산, 금속 이온 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로부터 선택되고; 상기 첨가제는 필름 형성 물질, 가소제, 항균제, 항산화제, 현탁제/안정화제 , 유화제, 혼합 보조제/소포제, 방부제, 공-용매, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로부터 선택되고; 및/또는 상기 농업용제는 영양제, 성장 자극제, 식물 성장 조절제, 제초제, 살균제, 살충제, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로부터 선택된다.
기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 조성물은 식물, 과일, 야채, 또는 이들 일부에서의 사전 및/또는 수확 후의 손상을 예방 또는 완화하기 위하여 제형화된다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 조성물은 식물, 과일, 야채, 또는 이들 일부로부터, 영양소, 안토시아닌 및 기타 생물학적 안료 또는 이들의 혼합물의 침출을 예방 또는 완화하기 위하여 제형화된다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 조성물은 식물, 과일, 야채, 또는 이들 일부의 질량 감소 및 UV 손상을 예방 또는 완화하기 위하여 제형화된다.
기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 조성물은 0.188%, 0.375%, 0.5 wt/v%, 0.75 wt/v%, 1 wt/v%, 1.5% wt/v% 또는 2 wt/v%;으로부터 선택되는 양의 셀룰로오스 나노피브릴; 0.01 wt/v%, 0.05 wt/v%, 0.1 wt/v%, 0.17 wt/v%, 0.38 wt/v%, 0.5 wt/v%, 0.64 wt/v%, 1 wt/v%, 1.5 wt/v% 또는 2 wt/v%으로부터 선택되는 양의 나노칼슘 카보네이트; 및 0.05 wt/v%, 0.1 wt/v%, 0.15 wt/v% 또는 0.25 wt/v%으로부터 선택되는 양의 카르복시메틸 셀룰로오스;를 포함한다.
일실시예는 여기에 기재된 일실시예의 일부 또는 전부의 조성물로부터 형성된 필름을 포함하는 식물 또는 식물의 일부와 관련된다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 식물 또는 식물의 일부는 상기 조성물이 코팅되지 않은 동등한 식물 또는 식물의 일부에 비해, 해동 후 질량 손실이 감소됨이 발현된다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 식물 또는 식물의 일부는 상기 조성물이 코팅되지 않은 동등한 식물 또는 식물의 일부에 비해, 크래킹(cracking)이 감소됨이 나타난다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 식물 또는 식물의 일부는 상기 조성물이 코팅되지 않은 동등한 식물 또는 식물의 일부에 비해, 안토시아닌 침출, 수분 손실, 가스 교환 또는 영양소 손실이 감소됨이 발현된다. 일실시예에서, 상기 식물 또는 식물의 일부는 과일, 야채 또는 씨앗이다.
또한, 여기에 기재된 방법의 일실시예는 상기 식물 또는 식물의 일부를 수확 전 또는 후에, 여기에 기재된 일실시예의 일부 또는 전부의 조성물로 상기 식물 또는 식물의 일부를 코팅하는 것을 포함한다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 식물 또는 식물의 일부는 분무, 침지, 엔로빙 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 상기 조성물로 단계적으로 코팅된다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 방법은 상기 식물 또는 식물 일부에 필름을 형성하기 위해 도포한 후, 건조를 더 포함하되, 상기 건조는 30℃ 내지 35℃의 온도에서 상기 식물 또는 식물 일부를 가열하는 것을 포함한다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 식물의 일부는 과일 또는 야채이다. 일실시예서, 상기 방법은 과일 또는 야채에서, 영양소, 안토시아닌 및 기타 생물학적 안료 또는 이들의 조합이 침출되는 것을 예방 또는 완화하기 위한 처리하는 공정을 더 포함한다. 일실시예에서, 과일 또는 야채의 처리 공정은, 과일 또는 야채 또는 이들의 조합을 처리하기 위하여 높은 수압을 이용하여, 적어도 80℃ 내지 100℃의 온도에서 열처리하는 과일 또는 야채의 처리 공정을 더 포함한다. 일실시예에서, 상기 방법은 상기 과일 또는 야채를 처리 전 또는 후 또는 둘다에서, 상기 과일 또는 야채로부터 상기 필름을 세척하는 단계를 더 포함한다. 일실시예에서, 상기 방법은 하나 이상의 추가적인 열처리 단계를 사용할 수 있다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 방법은 처리 조성물에 상기 과일 또는 야채를 노출하는 단계를 더 포함한다. 일실시예에서, 상기 처리 조성물은 0.01 wt/v% - 0.5 wt/v%의 양인 가교제, 12 wt/v% - 25 wt/v%의 양의 선택적인 당 화합물, 1 mM - 100 mM의 양인 다가염 또는 이들의 조합을 포함한다. 일실시예에서, 상기 처리 조성물은 알긴산 나트륨, 카르복시메틸 셀룰로오스, 수크로오스, CaCl2, 또는 이들의 2 종 이상의 조합을 포함한다.
기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 방법은 식물 또는 식물의 일부의 수확 전후 손상을 예방 또는 방지한다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 방법은 드립 손실을 예방 또는 방지한다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 방법은 식물 또는 식물 일부의 생물적 및/또는 비생물학적 스트레스를 예방 또는 방지한다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 상기 방법은 식물 또는 식물 일부의 보관 또는 저장 수명을 연장한다.
일실시예는 0.1 wt/v% - 3 wt/v%의 양인 셀룰로오스 나노물질, 0.005 wt/v% - 2.5 wt/v%의 양인 무기염 성분 및 0.05 wt/v% - 0.4 wt/v%의 양인 가교제를 포함하는 조성물로 과일 또는 야채의 수확 전후에 코팅하는 단계; 필름을 형성하기 위하여 과일 또는 야채를 코팅하는 조성물을 건조시키는 단계; 0.01 wt/v% - 0.5 wt/v%의 양인 가교제; 12 wt/v% - 18 wt/v%의 양인 당 화합물; 5 mM - 15 mM의 양인 다가염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 처리 조성물로 상기 과일 또는 야채를 적어도 80℃- 100℃의 온도에서 열처리하는 단계; 과일 또는 야채로부터 상기 필름을 세척하는 단계; 및 0.01 wt/v% - 0.5 wt/v%의 양인 가교제; 12 wt/v% - 18 wt/v%의 양인 당 화합물; 5 mM - 15 mM의 양인 다가염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 처리 조성물로 적어도 4 내지 5.5의 pH 및 적어도 80℃- 100℃의 온도에서 상기 과일 또는 야채를 열처리하는 단계;를 포함하는 방법과 관련된다. 기재된 일실시예의 일부 또는 전부에서, 건조는 30℃ - 35℃의 온도에서 과일 또는 야채를 가열하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 본 발명에 기재된 바와 같은 나노 셀룰로오스 식용 코팅제를 사용할 수 있다. 일실시예에서, 본 발명에 기재된 나노 셀룰로오스 식용 코팅제 또는 코팅 조성물을 대상물에 적용하는 것을 포함하는 대상물에 코팅하는 방법이 제공된다.
II. 약어
CaCl2 칼슘 클로라이드(calcium chloride)
CMC 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose)
CMF 셀룰로오스 마이크로섬유(cellulose microfiber)
CNC 셀룰로오스 나노 크리스탈(cellulose nano crystal)
CNF 셀룰로오스 나노피브릴(cellulose nanofibrils)
Micro CaCO3 마이크로 칼슘 카보네이트(micro calcium carbonate)
NCC 나노 칼슘 카보네이트(nano calcium carbonate)
SA 소듐 알기네이트(sodium alginate)
SEM 주사전자현미경(scanning electron microscopy)
RH 상대습도(relative humidity)
WVTR 투습도(water-vapor transmission rate)
III. 용어
특별히 언급하지 않는 한, 기술적 용어는 통상적인 용도에 따라 사용된다.
본 발명에 사용된 용어 "셀룰로오스 나노 크리스탈(cellulose nanocrystal)"은 셀룰로오스 나노 크리스탈 또는 네트워크형 구조 사이에 가지 또는 얽힘을 나타내지 않는 주로 결정질(crystalline) 및 파라 결정질(para crystalline) 영역을 포함하는, 적어도 하나의 기본적인 피브릴로 구성된 셀룰로오스적 대상을 지칭한다.
본 발명에 사용된 용어 "셀룰로오스 나노 섬유(cellulose nanofiber)"는 주로 셀룰로오스로 구성되고 셀룰로오스적 특성을 나타내는 셀룰로오스 나노 섬유를 지칭한다.
본 발명에 사용된 용어 "셀룰로오스 나노피브릴(cellulose nanofibril)"은 셀룰로오스 나노피브릴 또는 네트워크형 구조 사이의 수직 분할, 얽힘을 나타낼 수 있는 결정질, 파라결정질 및 비정질 영역을 적어도 하나의 기본적인 피브릴로 구성된 셀룰로오스적 대상을 지칭한다.
본 발명에 사용된 용어 "가교(Crosslinking)"는 공유 및/또는 이온 결합과 같은 화학 결합을 통해 적어도 두 개의 분자들(동일하거나 상이)을 연결하는 물질(분자 또는 이온)의 사용을 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "기본적 피브릴(elementary fibril) 또는 "피브릴(fibril)은 식물, 동물, 조류 및 세균 종에 특히 셀룰로오스 사슬의 구성을 가지는, 단일 말단 효소 복합체로부터 유래하는 셀룰로오스적 구조를 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "밀봉(encapsulation)"은 밀봉된 입자 또는 물체의 내부 또는 외부로 물질의 이동을 제어하기 위하여 입자 또는 물체의 주변 전체 또는 부분적으로 배리어(barrier)의 형성을 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "외인성의(exogenous)"는 내인성의(endogenous) 반대로서, 유기체/세포/시스템/물체로부터 유래된 외부이나, 유기체 또는 살아있는 세포 또는 시스템 또는 물체에 존재하는 어떠한 물질을 의미한다. 여기에서 사용되는 외인성은 천연 필름 또는 식물 도는 식물 일부에 의해 제조된 표피로부터 합성 필름을 구별한다.
본 발명에 사용된 용어 "침출(leaching)"은 처리 조성물 또는 다른 적절한 수용성 또는 비수용성 조성물과 같은 액체로부터 식물 또는 식물의 일부 내의 특정 유기 및 무기 물질의 추출을 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "완화(mitigate)"는 상기 조성물로부터 제조된 필름 또는 발생하는 수확 전 후의 손상을 실질적으로 감소(예를 들면, 약 10 %, 20 %, 30%, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 % 또는 90 %에 의해) 시키는 조성물을 사용하는 방법의 본 발명에 개시된 조성물의 능력을 의미한다. 일실시예에서, 수확 전후 손상은 생물적 스트레스, 비생물적 스트레스, 저장 및/또는 처리(예를 들면, 열처리)에 의해 야기 될 수 있다.
본 발명에 사용된 용어 "나노 섬유(nanofiber)"는 나노 스케일의 두 개의 외부적 크기 및 상당히 큰 3차원을 가진 나노 물체를 의미한다.
본 발명에 사용된 용어 "영양소(nutrient)"는 성장하는 동안 흡수되거나 자연적으로 발생되는 식물 또는 식물 일부에서 찾아지는 어느 성분을 의미한다. 영양소는 질소, 인, 칼륨과 같은 1차 주요 영양소; 칼슘, 황 및 마그네슘과 같은 2차 주요 영양소; 보론, 망간, 철, 아연, 구리, 니켈 등의 미량 영양소 또는 미량 무기물을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 사용된 용어 "식물(plant)"은 어느 뿌리 구조, 혈관 조직, 식물 생식 조직 및 재생산 조직을 포함하는 식물 전체를 지칭한다. "식물의 일부(plant part)"은 상기 식물의 어떤 부분을 포함한다. 예를 들면, 식물 일부는 식물을 수확시에 획득될 수 있다. 본 발명에 의한 식물 일부는 이들이 유래된 식물 전체보다 작은 식물의 꽃, 열매, 종자, 잎, 야채, 줄기, 뿌리, 가지, 및 이들의 조합을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 사용된 용어 "예방(prevent)"은 상기 조성물로부터 제조된 필름 또는 발생하는 수확 전 후의 손상을 실질적으로 중지(예를 들면, 약 10 %, 20 %, 30%, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 % 또는 90 %에 의해) 시키는 조성물을 사용하는 방법의 본 발명에 개시된 조성물의 능력을 의미한다. 일실시예에서, 수확 전후 손상은 생물적 스트레스, 비생물적 스트레스, 저장 및/또는 처리(예를 들면, 열처리)에 의해 야기 될 수 있다.
본 발명에 사용된 용어 "UV 손상(UV damage)"은 자외선에 의해 발생되는 본발명에 기재된 대상에 대한 어떤 종류의 손상을 지칭한다. 일실시예에서, 이러한 손상은 시듬, 변색, 수축, 얼룩 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 기재된 코팅 조성물, 처리 조성물, 및/또는 농업적 사용 조성물에서 사용되는 구성 성분의 양은 달리 언급하지 않는 한 중량/부피 %를 나타낸다.
용어 및 방법의 설명은 본 발명을 상세히 설명하고, 본 발명의 실시예에 있어서 당업자에게 안내하기 위하여 제공한다. 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥이 명백히 다르게 지시하지 않는 한 하나 또는 그 이상을 의미한다. 예를 들면, 용어 "항산화제를 포함하는(comprising an antioxidant)"는 단일 또는 복수의 항산화제를 포함하고 "적어도 하나의 항산화제를 포함하는(comprising at least one antioxidant)"의 문장과 동등하게 간주된다. 용어 "또는(or)"는 다르게 뜻하지 않는 한, 대체 가능한 단일 원소 또는 두 개 이상의 원소의 조합을 의미한다. 여기에 사용된 "포함하다(comprises)"는 "포함하다(includes)"를 의미한다. 따라서, "A 또는 B를 포함하는(comprising A or B)"는 추가 요소의 제외없이 "A, B, 또는 A 및 B를 포함하는(including A, B, or A and B)"를 의미한다.
달리 설명하지 않는 한, 본 발명에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 일반적으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 본 발명에 인용된 모든 문헌은 전체가 참고로 인용된다.
IV. 코팅 조성물(Coating Compositions)
본 발명에 기재된 코팅 조성물은 대상에 적용할 수 있는 분산액, 용액 또는 에멀전을 생산하기 위해 적합한 본 발명에 개시된 방법 및 당 분야에 잘 알려진 다른 방법 제조될 수 있다.
A. 성분(Component)
일실시예에서, 본 발명에 기재된 코팅 조성물의 성분은 식용 및 미국 식품 의약청에 의해 제공된 안전(GRAS)으로, 일반적으로 인식된 규제 상태를 가지는 일부 예이다. 상기 성분의 다른 예들은 환경에 안전한 것으로 환경에 안전한 것으로 환경 보호국 (EPA)의 4A 및 4b 목록에 나열되어 있다.
일실시예에서, 상기 코팅 조성물은 셀룰로오스 나노 물질을 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용된 셀룰로오스 나노 물질은, 나노 스캐일 외부 치수 또는 일실시예에서 나노 스케일의 내부 구조 또는 표면 구조를 가지는, C1과 C4 위치에서 글루코시딕 결합에 의해 연결된 약 백 내지 만이 넘는 β-D-글루코피라노스 단위의 선형 사슬로 이루어진 셀룰로오스적 물질이다. 일실시예에서, 셀룰로오스 나노 물질은 셀룰로오스 나노피브릴(또한 CNF로 지칭되는) 또는 셀룰로오스 나노크리스탈을 포함할 수 있다. 이러한 나노 물질은 셀룰로오스 마이크로크리스탈(microcrystal) 또는 셀룰로오스 마이크로피브릴(micrifibril)의 일부를 포함할 수 있다. 상기 셀룰로오스 마이크로크리스탈 및 / 또는 셀룰로오스 마이크로피브릴의 혼합물에 존재하는 양은 셀룰로오스 나노물질을 만들기 위해 사용하는 추출 방법 및/또는 이러한 성분의 추출로부터 셀룰로오스 함유 종이 변화함으로부터 의존하여 감소 또는 증가될 수 있다. 일실시예에서, 셀룰로오스 나노물질은 셀룰로오스 나노피브릴 또는 셀룰로오스 나노크리스탈로 구성된다. 셀룰로오스 나노물질은 투명한 코팅 및 여기에 개시된 다른 물질/성분과 혼입을 위한 향상된 매트릭스를 제공하도록 일반적으로 선택된다.
일반적으로 본 발명에 개시된 코팅 조성물의 셀룰로오스 나노물질은 특정 조성물의 실시예의 사용 및 본 발명에 개시된 조성물을 사용하기 위한 방법을 위해 적절한 구조 및 적절한 화학 특성을 갖도록 선택된다. 예를 들면, 상기 셀룰로오스 나노물질은 허용가능한 투명한 방수 코팅을 제공하기 위하여 선택된다. 일실시예에서, 상기 셀룰로오스 나노물질의 구조 및 화합물 특성은 결정 영역과 비결정 영역들을 포함하는 셀룰로오스 나노물질의 유형을 제공하도록 최적화되어 있다. 상기 셀룰로오스 나노물질은 폭(width)이 약 3 nm 내지 약 300 nm의 치수를 가질 수 있다. 상기 셀룰로오스 나노물질은 약 100 nm 내지 약 10,000 nm, 약 100 nm 내지 약 5,000 nm, 약 100 nm 내지 약 2,500 nm, 약 100 nm 내지 약 2,000 nm 또는 약 100 nm 내지 약 1,000 nm과 같은 약 50 nm 내지 약 100,000 nm의 범위의 길이(length)를 가질 수 있다. 본 명세서에 개시된 셀룰로오스 나노물질은 식물 세포벽의 기본 피브릴의 연상 종횡비를 가질 수 있다. 일실시예에서, 셀룰로오스 나노물질은 약 20 내지 약 1 × 105, 약 30 내지 약 1 × 104, 약 40 내지 약 100, 또는 약 50 내지 약 100과 같은 약 10 내지 약 1 × 106의 범위의 종횡비를 갖는다. 이 범위 내에의 종횡비를 가지는 바람직한 셀룰로오스 나노물질은 본 발명에 개시된 셀룰로오스 나노피브릴 물질이다. 다른 실시예에서, 상기 셀룰로오스 나노물질은 약 5 내지 약 50, 약 5 내지 약 25, 약 5 내지 약 20, 약 5 내지 약 15, 약 15 내지 약 10과 같은 약 5 내지 약 100 범위의 종횡비를 가질 수 있다. 이 범위 내의 종횡비를 가지는 바람직한 셀룰로오스 나노물질은 본 발명에 개시된 셀룰로오스 나노크리스탈 물질이다. 특정 실시예에서, 셀룰로오스 나노물질은, 나무 섬유 또는 비-나무 식물 섬유로부터 유래된 셀룰로오스의 기계적 정련에서 화학적 전처리로 또는 없는 섬유성 연축(fibrillation)과 같은 당업자에게 공지된 전형적인 방법을 사용하여 제조될 수 있는 셀룰로오스 나노피브릴일 수 있다. 상기 방법은 잔류 헤미셀룰로오스를 포함하는 셀룰로오스 나노피브릴의 조성물을 제공할 수 있거나 제공할 수 없는 셀룰로오스 나노피브릴을 제조하기 위하여 사용된다.
또한, 개시된 코팅 조성물은 하나 이상의 무기염 성분을 포함할 수 있다. 무기염 성분은는 소비에 적합해야 한다. 무기염의 성분은 코팅 조성물의 실시예에 코팅 조성물로 코팅되는 대상의 UV 보호를 촉진시키고, 코팅 조성물로 코팅되는 대상의 필름 강도, 필름 접착성을 향상시키고, 및/또는 코팅되는 대상 내 포함된 성분과 복합될 수 있도록 첨가될 수 있다. 일실시예에서, 상기 무기염 성분은 나노입자 또는 나노 분말일 수 있다. 상기 무기염 성분은 주사 전자 현미경 (SEM)을 이용하여 결정되는 입자 크기가 약 60 nm 내지 약 100 nm의 범위인 입자 크기를 가질 수 있다. 상기 무기염 성분은 농업 첨가제, 약물 전달의 구성 요소 (예를 들면, 친수성 단백질계 약물과 로딩될 수 있는 나노 칼슘 카보네이트), 또는 촬영에 사용되는 것, 생체 의학 및 생명 과학 응용 또는 코팅제, 플라스틱, 나노와이어 또는 합금 및/또는 촉매적 응용과 같은 분야에 통상적으로 사용되는 임의의 것으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 무기염은 산화에 민감하지 않다.
특히 개시된 실시예에서, 상기 무기염 성분은 적어도 하나의 일가 또는 다가(2가, 3가 또는 4가) 이온 및 적절한 카운터 이온을 포함한다. 일실시예에서, 상기 무기염 화합물은 나트륨 - 함유 염, 칼륨 - 함유 염, 칼슘 - 함유 염, 마그네슘 - 함유 염, 주석 - 함유 염, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 이러한 염들은 소비자에게 안전한 임의의 적절한 카운터 이온을 포함할 수 있다. 적절한 무기염 성분은 개시된 코팅 조성물을 사용하여 제조된 필름의 투명성을 유지하기 위해 선택되고, 칼슘 염(예를 들면, 나노 칼슘 카보네이트, 올라스토나이트와 같은 나노 칼슘 실리케이트 화합물, 90%:10% 비율의 칼슘 및 실리케이트의 조합, 상대적으로, 칼슘 클로라이드, 소듐 클로라이드 등), 주석 염(예를 들면, 염화주석 등), 칼륨 염(예를 들면, 포타슘 클로라이드, 포타슘 아이오다이드 등) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 개시된 코팅 조성물의 실시예들은 어느 조합에서의 개시된 성분의 다양한 양을 사용하여 제형화될 수 있다. 코팅 조성물에 사용되는 셀룰로오스 나노 물질의 양은 약 0.1% 내지 약 5%, 약 0.1% 내지 약 3%, 약 0.15% 내지 약 2.5%, 약 0.19% 내지 약 2%, 약 0.25% 내지 약 1.5%, 약 0.3% 내지 약 1%, 또는약 0.5% 내지 약 1%와 같은 약 0.1% 내지 약 10%인 범위일 수 있다. 셀룰로오스 나노물질의 바람직한 양은 약 0.188 %, 0.375 %, 0.5 %, 0.75 %, 1 %, 1.5 % 및 2 %를 포함한다. 코팅 조성물 내에 사용되는 무기염 성분의 양은 약 0.005% 내지 약 2.5%, 약 0.05% 내지 약 2%, 또는 약 0.1% 내지 약 2%, 또는 약 0.5% 내지 약 2%, 또는 약 1% 내지 약 2%, 또는 약 1.5% 내지 약 2%와 같은 약 0.005 % 내지 약 5 % 범위일 수 있다. 상기 코팅 조성물에 사용될 수 있는 무기염의 바람직한 양은 약 0.01 %, 0.05 %, 0.1 %, 0.17 %, 0.38 %, 0.5 %, 0.64 %, 1 %, 1.5 % 및 2 %를 포함한다. 코팅 조성물의 특정 실시예는 무기염 성분을 포함하고, 셀룰로오스 나노물질의 구성을 대체할 필요가 없다. 상기 셀룰로오스 나노물질 및 하나 이상의 무기염 성분을 포함하는 코팅 조성물의 일실시예에서, 셀룰로오스 나노물질 및 무기염 성분의 비율은 50:50, 99.34 : 0.66, 96.77 : 3.23, 93.75 : 6.25, 90:10, 80:20, 75:25, 70:30, 또는 60:40(셀룰로오스 나노물질: 무기염 성분)을 포함하는 바람직한 비율을 가지는 약 50:50 내지 99.1(셀룰로오스 나노물질: 무기염 성분)의 범위일 수 있다.
본 발명에 개시된 예시적인 실시예는 셀룰로오스 나노피브릴, 나노 칼슘 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 염화 칼슘, 염화 나트륨 및/또는 염화 주석의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명에 개시된 바와 같은 이들의 성분 및 이들의 조성물의 각각의 양은 하기에서 설명하는 하나 이상의 추가적인 성분을 포함할 수 있다.
본 발명에 개시된 코팅 조성물의 일실시예는 하나 이상의 안정화제(stabilizing agent)를 포함할 수 있다. 상기 안정화제는 향상된 수명, 저장 및 소비자 호소력을 제공하기 위해, 처리 중에 식물 또는 식물 일부 (예를 들면, 과일 및 야채)의안토시아닌을 안정화하고 유지시키기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물에 첨가할 수 있는 상기 안정화제의 예로는 페놀계(phenolics), 산, 가교제, 금속 이온 및 이들의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
사용할 수 있는 페놀계 화합물의 예로는 탄닌산, 살리실산, 바닐린, 에틸 바닐린, 갈산, 엘라그산, 메틸 파라벤, 프로필 파라벤, 에틸 파라벤, 부틸 파라벤, 바닐린, 부틸화 히드록시 아니솔, 부틸화 히드록시 톨루엔, 토코페롤, α-토코페롤 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
적합한 산의 예로는 포름산, 시트르산, 아세트산, 푸마르산, 락트산, 말산, 인산, 타르타르산, 프로피온산 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 일실시예에서, 산 화합물은 본 발명에 개시된 가교 성분과 동일할 수 있다.
가교제는 물질 특성, 특히 상기 코팅 조성물로부터 형성된 필름의 기계적 특성 및 셀룰로오스 나노물질 및 무기염 성분 간의 친화력을 향상시키기 위하여 상기 조성물에 첨가될 수 있다. 동작의 단일적 이론에 한정되지 않고, 셀룰로오스 나노물질의 음이온성의 정도를 향상시킴에 의해 셀룰로오스 나노물질의 음이온 위치와 무기염 성분의 양이온 입자 간의 인력을 향상시킨다고 여겨진다. 가교제는 다당류(polysaccharide) 포함하는 카르복시- 또는 설페이트-를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 적합한 카르복실화 다당류는 알긴산(또는 알긴산 나트륨과 같은 염), 카르복시메틸 셀룰로오스, 펙틴 다당류, 카르복시 메틸 덱스트란, 잔탄 검, 카르복시 메틸 전분, 또는 이들의 조합을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 적절한 설페이트화 다당류는 히알루론산, 덱스트란 셀페이트, 펜토산 폴리설페이트, 카라기난, 푸코이단 또는 이들의 조합을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 당 분야에 잘 알려진 적절한 비-카르복실화 또는 비-설페이트화 다당류는 이러한 기능적 기가 포함되도록 화학적으로 변형될 수 있다. 일실시예에서, 상기 셀룰로오스 나노물질은 CNF의 카르복시메틸화반응(carboxymethylation)과 같은 방법에 의해 기능화될 수 있다. 이러한 변형된 다당류는 본 발명에 개시된 조성물에 사용될 수 있다. 다른 일실시예에서, 상기 가교제는 소듐 트리메타포스페이트, 칼슘 아세테이트, 염화칼슘, 염화아연, 염화 마그네슘, 염화철, 망간 등과 같은 무기 가교제를 사용할 수 있다. 또한, 피루브산, 글루타르 알데하이드, 글리세르 알데하이드, 포름알데하이드, 마그네슘 및 아세트산의 아연염 또는 이들의 조합과 같은 유기 가교제(상기 기재된 다당류와 다른)를 사용할 수 있다. 본 발명에 개시된 조성물의 예시로는 본 발명에 개시된 용도에 적합한 내구성, 방수성 필름을 제공하기 위하여 구성 성분 및 조성물의 다른 성분들의 특성에 영향을 어떻게 미칠 수 있는지를 도시한 도.1A에 제공된다.
금속 이온은 셀룰로오스 나노물질 및 무기염 성분 간의 친화력을 향상시키기 위하여, 무기염 성분에 존재하는 일가 또는 다가 금속의 양온성의 정도를 증가시키기 위하여 상기 조성물에 첨가될 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물에 포함될 수 있는 금속이온은 칼슘(예를 들면, CaCl2로부터 유도), 주석(예를 들면 식품급 주석(Sn) 클로라이드로부터 유도) 또는 다른 식품급 금속 이온을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 기재된 코팅 조성물에 사용되는 안정화제의 양은 상기 코팅 조성물의 요구되는 특성을 증가 및/또는 감소시키기 위하여 다양할 수 있다. 페놀계 화합물 및 산은 약 1% 내지 약 5%, 또는 약 2% 내지 약 5%, 또는 약 3% 내지 약 5%, 또는 약 4% 내지 약 5%과 같은 0 내지 약 5%의 범위의 양으로 존재할 수 있다.
가교제는 약 0.05% 내지 약 1%, 약 0.05% 내지 약 0.9%, 약 0.05% 내지 약 0.8%, 약 0.05% 내지 약 0.7%, 약 0.075% 내지 약 0.6%, 약 0.1% 내지 약 0.5%, 약 0.15% 내지 약 4%, 또는 약 0.2% 내지 약 0.3%, 또는 약 0.25% 내지 약 0.3%과 같은 0 내지 약 1%의 범위의 양으로 존재할 수 있다. 일실시예에서, 가교제는 약 0.05% 내지 약 0.4%, 약 0.1% 내지 약 0.3%, 또는 약 0.1% 내지 약 0.25%와 같은 0 내지 0.5%의 범위의 양으로 존재할 수 있다. 가교제의 바람직한 양은 0.05%, 0.1%, 0.15%, and 0.25%으로부터 선택된다.
금속 이온은 1 mM 내지 약 10 mM, such as 약 1mM 내지 약 9 mM, 또는 약 1 mM 내지 약 7 mM, 또는 약 1 mM 내지 약 7 mM, 또는 약 1 mM 내지 약 3 mM과 같이 1 mM 내지 약 10 mM의 범위의 양으로 존재할 수 있다.
또한, 다른 개시된 실시예에서, 코팅 조성물은, 대상에 적용될 경우, 수분 손실, UV 손상, 및/또는 물리적 무결성의 손실, 식품 산업에서 현저한 품질 열화, 미생물 부패 및 금전적 손실의 원인이 되는 모든 것으로부터 대상을 보호(및/또는 감소)할 수 있도록 첨가제를 더 포함할 수 있다. 적합한 첨가제의 예시로는 키토산, 단백질 또는 과일 또는 야채의 퓨레(puree)와 같은 필름 형성 물질; 가소제(글리세린, 프로필렌 글리콜, 소르비톨 용액, 소르비탄 모노스테아레이트, 소르비탄 모노올레이트, 락트아미드, 아세트아마이드 DEA, 락트산, 폴리소르베이트 20, 60 및 80, 폴리옥시에틸렌-지방산 에스테르 및 에테르, 소르비탄-지방산 에스테르, 폴리글리세릴-지방산 에스테르, 트리아세틴, 디부틸 세바케이트 또는 이들의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않음); 적합한 오일(백리향 오일(thyme oil), 정향 오일(clove oil), 오레가노(oregano), 레몬 그래스(lemongrass), 마조람(Marjoram), 계피(cinnamon), 고수풀(coriander), 또는 이들의 조합을 포함하나, 이에 한정되지 않음)로부터 선택될 수 있는 항균제 또는 항산화제 및 본 발명에 기재된 항균성 및/또는 항산화성을 나타내는 다른 적합한 성분; 현탁제/안정화제(잔탄 검, 구아 검, 카라기난, 카르보폴 폴리머 및 이들의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않음); 유화제(페물린 유화제(pemulin emulsifier), 레시틴, 트윈 계면활성제, 폴리소르베이트 20 및 이들의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않음); 혼합 보조제(mixing aid)/소포제(서피놀 제품, 시메티콘과 같은 실리콘, 실리카겔 및 이들의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않음), 보존제(소르빈산, 벤조산 및 이들의 염; 질산염(질산 칼륨 또는 질산 나트륨을 포함하나 이에 한정되지 않음); 키토산; 정유; 유기산; 박테리오신(니신을 포함하나 이에 한정되지 않음); 및 페놀계 화합물을 포함하나 이에 한정되지 않음); 공용매(이소프로판올과 같은 알코올이나 이에 한정되지 않음); 및 이들의 조합이나 이에 한정되지 않는다. 일실시예에 있어서, 특정 첨가적인 성분은 조성물 내에서 여러가지 목적을 달성할 수 있다. 예를 들면, 보조제 및 키토산과 같은 첨가적 성분은 항균성 및/또는 항산화성을 나타낼 수 있고, 산 및 페놀계 화합물은 특정 안정화제 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물에 존재하는 첨가제의 양은 필요에 따라서 변형될 수 있다. 가소제는 약 0.1% 내지 약 10%, 약 0.2% 내지 약 9%, 약 0.3% 내지 약 8%, 약 0.4% 내지 약 7%, 약 0.5% 내지 약 6%, 약 0.75% 내지 약 5%, 또는 약 1% 내지 약 4%과 같은 0 내지 약 10%의 범위의 양으로 존재할 수 있다. 키토산을 사용하는 예시에서, 키토산의 양은 약 0.1% 내지 약 1.5%, 약 0.2% 내지 약 1%, 약 0.3% 내지 약 0.9%, 약 0.4% 내지 약 0.8%, 또는 약 0.5% 내지 약 0.7%와 같은 약 0 내지 약 2%로 존재할 수 있다. 정유를 사용하는 예시에서, 정유의 양은 약 0.2% 내지 약 1.5%, 약 0.3% 내지 약 1.5%, 약 0.4% 내지 약 1.5%, 또는 약 0.5% 내지 약 1.5%와 같은 약 0 내지 약 4%의 범위로 존재할 수 있다.
또한, 고려되는 농업용 조성물은 적어도 하나의 본 발명에 기재된 구성 성분 및 하나 이상의 영양소(예를 들면, 비료), 성장 자극제, 식물 성장 조절제, 제초제, 살균제, 살충제, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 농업용제를 더 포함한다. 상기 농업용 조성물 또는 상기 농업용 조성물을 사용하여 제된 필름은 본 발명에 개시된 방법을 사용하여 제조될 수 있고, 작물, 나무, 숲, 덩굴, 채소 식물, 이들의 꽃(예를 들면, 장미, 카네이션 백합 등) 또는 이들의 장식적 잎(예를 들면, 아이비, 사리 등) 및 등과 같은 재배 식물과 같은 장식용(ornamental) 및 장식용(decorative) 식물에 적용될 수 있다. 본 발명에 개시된 농업용 조성물에서 농업용제의 양은 EPA 지침에 명시된 제한 내에 있도록 선택될 수 있다.
하나 이상의 농업용제를 포함하는 일실시예에서, 상기 농업용제는 통상적으로 약 1 ppm 내지 약 4,000 ppm, 약 1 ppm 내지 약 3,000 ppm, 약 1 ppm 내지 약 2,000 ppm, 또는 약 1 ppm 내지 약 1,000 ppm과 같은 약 1 ppm 내지 약 5,000 ppm의 범위의 양으로 제공된다. 또한, 당업자에게 제조자의 권장 응용 레벨 보다 적거나 동등한 양이 사용될 수 있고 용이하게 인식될 수 있다.
B. 처리 조성물(처리 Composition)
본 발명에 기재된 기타 조성물은 본 발명에 기재된 코팅 조성물과 함께 혼합하여 사용될 수 있는 처리 조성물을 포함한다. 상기 처리 조성물은 통상적으로 기재된 코팅 조성물로 대상을 코팅하는 열처리 과정의 방법에 사용된다.
적합한 처리 조성물은 코팅되는 대상의 표면의 캡슐화를 촉진하고 및/또는 대상(예를 들면, 식물 또는 식물 일부)에 존재하는 하나 이상의 안료 성분의 열적 안정성 향상이 가능한 적어도 하나 이상의 성분을 포함한다. 동작의 단일적 이론에 한정되지 않고, 처리 조성물 성분은 하나 이상의 코팅 조성물 성분과 함께 화학적 상호작용(예를 들면, 정전기적으로, 공유적으로 및/또는 이온적으로)을 할 수 있다고 사료된다.
특정하게 기재된 실시예에서, 상기 처리 조성물은 본 발명에 기재된 가교제를 포함할 수 있다. 가교제의 예시로는 다당류(polysaccharide) 포함하는 카르복시- 또는 설페이트-를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 적합한 카르복실화 다당류는 알긴산(및 이의 염), 카르복시메틸 셀룰로오스, 펙틴 다당류, 카르복시 메틸 덱스트란, 잔탄 검, 카르복시 메틸 전분, 또는 이들의 조합을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 적합한 설페이트화 다당류는 히알루론산, 덱스트란 셀페이트, 펜토산 폴리설페이트, 카라기난, 푸코이단 또는 이들의 조합을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 당 분야에 잘 알려진 적절한 비-카르복실화 또는 비-설페이트화 다당류는 이러한 기능적 기가 포함되도록 화학적으로 변형될 수 있다. 나아가, 변형된 다당류는 본 발명에 기재된 조성물에 사용될 수 있다. 처리 조성물 내에 존재하는 가교제의 양은 약 0.01% 내지 약 0.4%, 약 0.05% 내지 약 0.3%, 약 0.1% 내지 약 0.25%, 또는 약 0.15% 내지 약 0.2%와 같은 0.01% 내지 약 0.5%의 범위일 수 있다.
처리 조성물은 당 화합물을 포함할 수 있다. 일실시예에서, 상기 당(sugar) 화합물은 선택적이며, 처리 조성물 내에 존재할 필요는 없다. 통상적인 과일 통조림 공정에 사용하기에 적합한 임의의 당은 상기 처리 조성물에 사용될 수 있다. 특히 기재된 실시예에서, 상기 당 화합물은 약 12 내지 18 브릭스 값을 가지는 당 화합물로부터 선택된다. 바람직한 실시예는 수크로오스를 사용하나, 다른 유사한 당 화합물을 사용할 수 있다. 처리 조성물에서 사용되는 당 화합물의 양은 약 5% 내지 약 20%, 약 12% 내지 약 18%, 약 12% 내지 약 17%, 약 12% 내지 약 16%, 약 12% 내지 약 15%, 또는 약 12% 내지 약 14%와 같은 약 5% 내지 약 20%의 범위일 수 있다. 바람직한 일실시예에서, 당 화합물의 양은 약 18%이다.
다른 적합한 처리 조성물 성분은 본 발명에 기재된 어느 다가염을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 일실시예에서, 상기 처리 용액은 칼슘 - 함유 염, 마그네슘 - 함유 염, 주석 - 함유 염, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명에 개시된 특정의 예에 사용된 예시의 다가염은 CaCl2이나, 당업자에게 공지된 염을 사용할 수 있다. 다가염을 사용하는 일실시예에서, 상기 다가염은 약 5 mM 내지 약 75 mM, 약 5 mM 내지 약 50 mM, 약 5 mM 내지 약 25 mM, 약 5 mM 내지 약 20 mM, 약 5 mM 내지 약 12.5 mM, 또는 약 5 mM 내지 약 10　mM와 같은 약 1 mM 내지 약 100　mM의 양에서 제공된다. 바람직한 일실시예에서, 사용된 다가염은 10 mM이다.
본 발명에 기재된 특정 일실시예에서, 처리 조성물은 과일의 표면 상에 영양소, 안료, 안토시아닌 등의 캡슐화를 촉진시키기 위하여 사용되는 알긴산 나트륨(sodium alginate)(또한,"SA"라 한다)를 포함한다. 현재, 이러한 캡슐화는 무기염 성분 및/또는 금속 이온 첨가제의 형성과 같은 조성물에 존재하는 알긴산 나트륨과 하나 이상의 양 전하 이온 간의 화학적 가교 상호작용에 의해 달성되는 것으로 여겨진다. 따라서, 상기 알긴산 나트륨 - 함유 처리 용액은 코팅된 과일의 표면에 코팅 조성물의 접착성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 코팅된 과일은 수용액, 열적 조건 및 기타 처리 조건 하에 보다 내구성이 된다. 본 발명에 기재된 처리 조성물과 혼합되는 기재된 코팅 조성물의 특정한 예시를 설명하는 개략도는 도.1B에 제공된다.
또한, 처리 용액은 과일로부터 영양소, 안토시아닌 및 기타 생물학적 안료의 침출을 더욱 예방하기 위하여 카르복시 메틸 셀룰로오스(단독으로 또는 알긴산 나트륨과 혼합)를 포함할 수 있다. 동작의 단일적 이론에 한정되지 않고, 상기 카르복시 메틸 셀룰로오스(또는 본 발명에 기재된 다른 가교제)는 코팅 조성물(무기염 성분 및/또는 금속 이온 첨가제와 같은)에 존재하는 하나 이상의 양 전하 이온과 과일에 존재하는 안토시아닌 간의 금속-복합체 형성을 더 유도하는 것으로 사료된다. 바람직한 실시에는 도.1B에 기재하였다. 상기 금속-복합체 형성은 과일의 안토시아닌의 중합 및 또는 구조적 변형을 촉진시킬 수 있다. 이러한 중합된 또는 구조적으로 변형된 안토시아닌은 통상적으로 보다 안정하며, 따라서 열처리 및/또는 보관 중에 과일로부터 분해 및/또는 침출되지 않는다.
V. 필름(Film)
본 발명은 본 발명에 기재된 조성물을 사용하여 제조할 수 있는 필름의 일시예가 기재된다. 기재된 필름의 특정 실시예는 대상에 적용되는 왁스, 오일 또는 기타 용매를 포함할 필요는 없다. 상기 필름 또는 상기 필름을 형성하기 위하여 사용되는 조성물로서 식용일 수 있는 필름은 식품 안전성을 우려하는 소비자가 회피로 인하여, 식품에서 공통적으로 발견되는 성분으로 제형화될 수 있다. 일실시예서, 상기 필름은 섬유질 또는 결정질일 수 있고, 코팅되는 대상에 내구성, 불활성, 방수성을 형성할 수 있다.
일실시예에서, 상기 조성물은 대상에 필름을 형성하기 위하여 사용될 수 있고, 상기 필름은 여기에 기재된 물리적 및 화학적 특성을 가진다. 또한, 상기 기재된 조성물은 가요성 패키지(flexible pakage)를 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 가요성 패키지는 기판, 필름 및 패키지와 같은 생분해성 제품 또는 보호 코팅제를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 여기에서 사용되는 용어 "필름(film)" 또는 "코팅(coating)"은 식물 또는 식물 일부의 외관 상에 생성된 조성물 층을 의미한다. 상기 층은 균일한 두께 또는 조성물 내에서 완전하게 균일할 필요는 없다. 또한, 상기 필름 또는 코팅은 이를 적용하는 대상 전체를 커버할 필요는 없다. 일실시예에서, 상기 필름 및 코팅은 대상에 실질적으로 코팅할 수 있다. 일실시예에서, 상기 필름 또는 코팅은 대상의 표면적의 약 10%, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 또는 90 %를 커버할 수 있다. 다른 일실시예에서, 상기 필름 및 코팅은 대상을 완전히 코팅할 수 있다-이는 대상의 약 100%를 커버할 수 있다. 일실시예에서, 상기 필름 및 코팅은 대상의 약 10%, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 또는 90 %의 다양한 두께를 가질 수 있다.
본 발명에 기재된 조성물의 일실시예로부터 만들어진 필름 및/또는 가요성 패키지는 바람직하게 방수성이고 강하다. 본 발명에 기재된 조성물 및 기타 필름 형성 물질을 포함하는 필름 및 가요성 패키지는 조성물의 비-셀룰로오스 성분의 고유 기능을 유지하면서 방수성 및 장벽(barrier) 특성을 제공할 수 있다. 본 발명에 개시된 필름 및 코팅은 증산 작용 및/또는 동결-해동 관련 드립 손실에 의해 야기되는 수분 손실로부터 보호를 제공하고, 조성물의 비-셀룰로오스 성분의 고유 기능을 유지하면서 향상된 방수성 및 장벽 특성을 허용한다.
식물, 식물 일부, 식품, 동물 조직 및 무기 물질의 타켓 표면에 적용할 경우, 개시된 조성물은 건조 후의 강한 외부적 장벽을 형성한다. 상기 조성물은 증발에 조성물 내에 물을 허용함으로써 필름을 형성하기 위해 건조될 수 있다. 일실시예에서, 필름은 신소 및 빛에 대하여 장기간 노출을 예방 또는 완화를 위하여 상기 조성물의 빠른 건조를 촉진하기 위하여 열을 사용하여 건조된다. 30 ℃ 내지 약 35 ℃의 범위인 온도를, 조성물을 대상에 적용한 후에 상기 조성물의 건조에 사용할 수 있다. 본 발명에 개시된 조성물의 일실시예를 사용하여 제조된 상기 필름 및 코팅은 제조 및 처리와 관련된 열, 압력 또는 기타 조건에 적용될 경우, 안토시아닌 및 기타 생물학적 안료(예를 들면, 베타레인), 영양소 및 물 또는 기타 수용액에 수용성 화합물의 침출과 관련된 컬러 외관 및 물리적 무결성의 손실을 완화할 수 있다. 이 장벽은 열적 또는 기타 유형의 처리 동안 안토시아닌 및 기타 생물학적 안료(예를 들면, 베타레인) 및 영양소의 침출을 예방 또는 매우 줄인다. 식물 및 식품에서, 수확 전 후의 수분 손실의 예방은 제품의 시장성에서 매우 중요하다. 상기 개시된 조성물, 상기 조성물로 제조된 필름은 식물, 식품 뿐만 아니라 동물 조직 및 무기 물질에서 수분 손실을 예방하는데 사용될 수 있다.
특히 개시된 일실시예에서, 본 발명에 개시된 조성물로부터 제조된 필름을 포함하는 식물 또는 식물 일부는 필름을 포함하지 않는 동등한 식물 또는 식물 일부(예를 들면, 동일하게 변경되지 않은 식물 또는 식물 일부)에 발현되지 않는 특성을 나타낸다. 예를 들면, 일실시예에서, 개시된 조성물로부터 제조된 필름을 포함하는 식물 또는 식물 일부는, 상기 조성물로 코팅되지 않은 동등한 식물 또는 식물 일부에 비해 해동한 후, 중량 손실(10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 또는 90 % 의 감소와 같은)의 감소를 나타낸다. 다른 일실시예에서, 개시된 조성물로부터 제조된 필름을 포함하는 식물 또는 식물 일부는, 상기 조성물로 코팅되지 않은 동등한 식물 또는 식물 일부에 비해 안토시아닌 침출, 수분 손실, 가스 변화 또는 영상소 손실(10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 또는 90 % 의 감소와 같은)의 감소를 나타낸다.
VI. 조성물의 제조 방법(Methods of Marking the Compositions)
또한, 본 발명은 개시된 코팅 조성물 및 처리 조성물을 제조하는 방법의 실시예가 개시된다.
상기 개시된 조성물을 제조하는 방법은 개시된 각각의 조성물 성분의 적합한 양으로 물에 분산하는 것(탈이온화, 정제 등)을 포함할 수 있다. 일실시예에서, 두 성분들이 동시에 물에 첨가될 수 있다. 다른 일실시예에서, 각각의 성분은 동일한 상기 수용액에 순차적으로 첨가될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 분리된 각 성분의 수용액은 제조한 다음 함께 혼합될 수 있다. 다른 성분들은 셀룰로오스 나노물질에 무기염 성분을 첨가하기 전 또는 후에 셀룰로오스 나노물질을 포함하는 용액에 첨가할 수 있다. 특성한 성분들은 혼합 전에 물에 분산시킬 필요가 없을 수 있으므로 다른 성분들을 포함하는 하나 이상의 용액에 깔끔하게 첨가할 수 있다. 여기에서 사용된 "혼합(mixing)"은 당분야에 잘 알려진 의미로 성취될 수 있다. 예를 들면, 기계적 교반(stirring), 교반(agitating) 또는 공-분부하는 성분들을 개시된 성분의 "혼합(mix)"에 사용할 수 있다. 얻어진 조성물은 분산액, 용액, 또는 에멀젼을 형성할 수 있다. 상기 조성물로 제조되는 바람직한 방법은 물에 셀룰로오스 나노물질을 분산한 다음, 상기 셀룰로오스 나노물질의 용액에 무기염 성분을 첨가하는 것이 고려된다.
각 성분이 물에 분산되면(함께 또는 개별적으로), 상기 용액을 고단 또는 저단의 균질기를 사용하여 균질화한다. 사용되는 단(shear)의 정도는 사용되는 코팅 조성물의 유형에 따라 변형될 수 있다. 상기 용액은 전형적으로 주위 온도에서 물에 상기 성분을 용해, 분산 및/또는 에멀전화에 적합한 시간 동안 균질화된다. 일실시예에서, 하나 이상의 안정화제, 첨가제 및.또는 농업용제는 셀룰로오스 나노물질 및 무기염 성분의 용액, 이러한 성분을 포함하는 수용액의 균질화 전 또는 후에 첨가될 수 있다. 또한 이러한 성분들은 상기 두 개의 수용액을 혼합하기 전에 분리된 하나의 셀룰로오스 나노물질 및/또는 무기염 성분의 수용액에 첨가될 수 있다. 최종적 조성물은 여기에 기재된 대상에 상기 조성물을 적용하기 위하여 소킹(soaking), 스프레이 코팅, 딥핑, 엔로빙(enrobing) 또는 다른 적합한 기술을 통해 투여용으로 제형화될 수 있다.
일실시예에서, 상기 조성물은 즉시 사용하기 위한 것이 아니며, 예를 들면, 상기 조성물은 미래 판매를 위해 포장(packing)된다. 이러한 조성물은 저장 안정성이 있으며, 상기 조성물의 20%, 30%, 40% 또는 50% 미만으로 보관의 10, 20, 30 또는 60일 후에 분리될 것이다. 당업자는 상기 조성물에 첨가되는 적절한 안정화제의 선택을 포함하는 저장-안정성 조성물을 제조하는 방법을 이해할 것이다.
다른 일실시예에서, 상기 조성물은 혼합 후에 바로 적용할 수 있다. 일실시예에서, 셀룰로오스 나노물질은 물에 분산시킨 다음, 하나 이상의 다른 성분과 나중에 혼합할 수 있다. 일실시예에서, 셀룰로오스 나노물질은 여기에 개시된 안정화제, 첨가제 및/또는 농업제를 하나 이상 포함하는 분리된 조성물과 혼합할 수 있도록, 예비-혼합물을 형성하기 위하여 무기염 성분과 물에 분산시킬 수 있다. 얻어진 조성물은 적용이 발생할 경우의 위치 상 또는 가까이에 혼합될 수 있어, 저장 안정한 조성물을 제조하기 위한 필요가 없다.
VII. 사용 방법(Methods of Use)
본 발명에 기재된 조성물은 하나 이상의 목적으로 사용될 수 있다. 당업자는 대상, 식물 또는 식물 일부에 상기 조성물을 적용하기 위해 사용되는 방법이 상기 조성물의 목적에 의존하여 다양한 것을 이해할 것이다. 개시된 것 이외에 식용 코팅제로서의 추가적 용도는 당업자에게 인식될 것이다.
A. 조성물의 사용(Use of Composition)
본 발명에 개시된 조성물은 식물 또는 이들의 식물 일부에 수확 전 및 후 손상을 예방하는데 사용할 수 있으므로 농산품의 시장성을 증가시키고 저장 수명을 연장시킨다. 상기 조성물은 식품 아이템의 출현 및 보관을 촉진하기 위한 식품에 사용할 수 있다. 상기 조성물은 식품과 관련없는 용도로 동물 보건 및 의료 분야를 고려할 수 있다. 개시된 조성물 및 이러한 조성물을 사용하여 제조된 코팅 조성물의 유틸리티는 본 발명에 기재된 것만으로 한정되지 않는다. 개시된 코팅 조성물은 팬매 이전에 제거되거나 소비자로부터 간단히 박리시켜 용이하게 제거될 수 있다.
일실시예에서, 본 발명에 개시된 코팅 및 처리 조성물은 과일 및/또는 야채로부터 침출되는 안토시아닌 및 기타 생물학적 안료(예를 들면, 베타라인(betalain) 및 영양소를 감소 및 예방하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 열처리 하는 동안(예를 들면, 통조림), 안토시아닌 및 기타 생물학적 안료(예를 들면, 베타라인(betalain) 및 영양소는 주위의 수성 매질, 통상적으로 물 또는 당 용액에 의해 과일로부터 침출될 수 있어, 영양소 손실의 가능성 및 외관의 변화(천연 과일 안료의 손실)이 야기될 수 있다. 개시된 조성물 일실시예는 이러한 손실을 완화시킬 수 있다.
또한, 개시된 조성물은 식품 코팅 및 드립 손실을 예방하기 위한 동결 식품의 제조, 해동하는 동안 무결성을 유지하는데 유용하다. 식품은 융해(예를 들면, 해동 후 수분손실) 및 증발로 인해 동결 및 해동 과정 동안 현저한 수분손실을 경험한다; 개시된 조성물은 수분 손실을 완화할 수 있다. 예를 들면, 개시된 조성물은 저장(냉장 또는 주위)하는 동안 베이커리 식품(예를 들면, 쿠키, 파이 및 빵)에서 수분 손실/이득을 감소하는데 사용될 수 있다. 일실시예는 저장(냉장 또는 주위)하는 동안 캔디 및 기타 과자의 의 수분 손실 및/또는 점착성을 감소하는데 사용될 수 있다. 다른 일실시예에서, 개시된 조성물은 보관 및 보존하는 동안 환경에서 공기와 있는 다양한 음식 또는 기타 유기물질의 가스(예를 들면, O2와 CO2) 변화 또는 유해 가스(예를 들면, 에틸렌 가스)의 노출을 감소하는데 사용될 수 있다.
여기에 개시된 조성물은 수확 전 후의 생물적 및/또는 비생물적 스트레스에 대하여 식물 일부(예를 들면, 농작물 종자), 식물 및/또는 묘목을 보호하기 위하여 농업용 상황에 사용될 수 있다. 일실예에서, 본 발에 개시된 조성물은 단독으로 사용되거나 곤충, 선충 및 / 또는 미생물 감염과 같은 생물적 스트레스 및 환경적 스트레스와 같은 비생물적 스트레스를 억제하기 위하여 하나 이상의 농업용제와 결합 될 수 있다. 당업자는 개시된 조성물의 응용에 기인하여 감염의 감소를 결정하기 위해 사용할 수 있는 여러가지 방법이 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 미생물 수준의 배양을 수행할 수 있고, 콜로니 형성 단위(CFUs)의 수를 결정할 수 있으며, 상기 조성물로 처리되지 않은 식물 일부(예를 들면, 농작물 종자), 식물 및 / 또는 묘목에 비교할 수 있다.
마찬가지로, 곤충 또는 곤충 유충의 수를 계수할 수 있고, 본 발명에 기재된 조성물로 처리된 식물 일부(예를 들면, 농작물 종자), 식물 및 / 또는 묘목은 상기 조성물로 처리되지 않은 식물 일부(예를 들면, 농작물 종자), 식물 및 / 또는 묘목에 비교할 수 있다. 일반적으로, 상기 처리된 식물은 대조군의 식물 일부(예를 들면, 농작물 종자), 식물 및 / 또는 묘목과 비교하여 미생물, 선충 및/또는 곤충 침입을 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 또는 90 % 이하로 표시할 수 있다.
일실시예에서, 상기 코팅 조성물은 몇 가지 이름에 UV빛 노출, 바람 노출 및 낮고 높은 온도의 노출과 같은 비생물적 스트레스의 예방 또는 완화에 사용될 수 있다. 오로지 예로서, 개시된 조성물의 실시예는 과일 및/또는 야채의 수분 균형과 연관된 과일(예를 들면, 체리 등)의 균열을 예방하는데 사용될 수 있다. 상기 코팅 제형에 의존하여, 균열의 50 % 내지 100 % 감소를 얻을 수 있다.
또한, 상기 코팅 조성물은 식품에 현저한 냄새 또는 맛을 부여하지 않는 안전, 시각적으로 투명한 필름을 제공하고, UV 노출에 야기되는 과일의 변색 또는 기타 손상을 예방한다. 나아가, 상기 필름은 열 및/또는 햇빛에 의해 야기되는 수분 손실을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명에 기재된 코팅 조성물은 수분 손실, 자외선 노출, 열 및 기타 생물적 및/또는 비생물적 스트레스에 의한 손상으로부터 몸과 특히 피부를 보호하기 위하여(즉, 효과를 감소시키기 위하여) 동물의 조직, 의료 및 관련된 의학 분야의 후 처리에 유용할 수 있다. 높은 수준의 UV빛 노출은 성숙 생산에 손상을 줄 수 있고, 눈에 띄게 변색점, 식물화학적 화합물의 파괴 및 부패 미생물이 성장하기 위한 발판을 제공하는 것을 초래할 수 있다.
보드, 필름 및 패키지와 같은 생분해성 제품의 물리적 특성을 변형하는 것은 내성에 대한 증가된 저항성, 향상된 장벽 특성 및/또는 향상된 강도를 제공하는 경우에 대한 개시된 조성물의 다른 응용이다. 또한, 본 발명에 제공된 조성물은 운송 및 취급하는 동안 손상을 감소 또는 예방하기 위한 내구성 물질의 보호 표면 처리 또는 코팅으로 사용될 수 있음이 고려된다. 식품 산업에서 가요성 포장 물질의 대부분은 석유(petroleum)-유래의 고분자이다. 지속 가능성의 부족 및 독성 잔류에 대한 우려는 소비자에 대한 감소된 어필을 초래한다. 대안적인 천연 재료(예를 들면, 셀룰로오스, 키토산)은 내수성이 부족하다. 본 발명에 개시된 조성물은 이러한 한계를 해결하는 코팅제를 제공하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 개시된 조성물의 바람직한 용도는 표 1에 제공된 특정 응용을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
식품 아이템 적용 상태 조성물의 실시예의 사용으로부터 얻은 결과
체리 수확 전 체리의 균열의 예방 및/또는 완화
체리 (신선한 체리 및 마라스키노 체리를 포함) 및 블루베리
 수확 후
처리		 향상된 저장성;
연장된 수명;
이러한 제품(예를 들면, 상기 과일은 깨끗한 콘테이너에서 표시될 수 있고, 신선한 과일의 외관을 유지)의 새로운 포장이 가능함.
이과(사과, 배) 수확 전 일광의 예방(햇볕에 의한 분해 )
과일 칵테일 수확 후
처리		 색의 침출없는 과일 칵테일에서 블루베리 또는 체리의 포함;
설탕이 낮거나 없는 실시예
이과(사과, 배) 수확 후 연장된 저장 기간
딸기 수확 후 연장된 수명
와인 포도 수확 전 재배 기간을 연장; 조성물은 항균 성분을 포함할 수 있음
종자 저장 증가된 발아 속도;
사전 응급 제초제, 성장 촉진제, 비료 등의 추가적인 성능 첨가제에 대한 담체;
감귤 수확 후 연장된 수명;
항균 성분에 대한 담체
바나나 수확 전 연장된 수명;
항균, 항진균 및/또는 살충제 성분용 담체
열대 과일(망고, 파파야, 아보카도 등) 수확 전 및후 스트레스 시약으로부터 보호 및 수명의 향상
토마토 수확 전 및후 스트레스 시약으로부터 보호;
향상된 수명;
양의 감소된 손실로 향상된 편리성
계란 운송/판매 전 향상된 수명;
주변 온도에서 저장
B. 조성물의 응용
특히 개시된 실시예에서, 상기 조성물은 분산액, 용액 또는 에멀전으로 본 발명에 개시된 어느 대상에 적용될 수 있다. 당업자에게 공지된 기술은 필름을 형성하는 조성물을 적용하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 대상은 조성물의 분산액, 용액, 또는 에멀젼에 침지될(dipped) 수 있다. 다른 실시예예에서, 대상은 조성물의 분산액, 용액 또는 에멀젼에 적하될(dripped) 수 있다. 또 다른 실시에예서, 대상은 조성물의 분산액, 용액 또는 에멀젼의 분무 코팅에 의해 코팅될(coated)(부분적으로 또는 전체적으로) 수 있다. 또한, 대상은 조성물의 분산액, 용액 또는 에멀젼을 대상에 적용하기 위하여 기계 어플리케이터를 사용하여 엔로빙될(enrobed)(부분적으로 또는 전체적으로) 수 있다. 일실시예에서, 과일 및/또는 야채와 같은 식물 및/또는 식물 일부를 코팅하는데 사용되는 조성물은 수확 전 또는 수에 대상에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 코팅 조성물이 점성적이고, 코팅되는 대상이 수확 후 생산물(예를 들면, 과일 또는 야채)이면, 응용의 침지 또는 적하 방법이 일반적으로 사용된다. 수확 전의 어플리케이션은 식물 또는 이의 식물 일부에 코팅을 스프레이 방법을 사용하여 적용하는 것을 일반적으로 포함한다.
C. 처리 방법(Processing Method)
본 발명에 지시된 바와 같이, 개시된 조성물은 수확 후 처리에 노출된 식물 또는 이의 일부 (예를 들면, 과일 및/또는 야채)에 사용하기에 적합하다. 일실시예에서, 과일 및/또는 야채는 상기 과일 또는 야채의 및 과일 및 야채를 사용하여 제조된 식품의 수명을 촉진하기 위하여 열적으로 처리될 수 있다. 예시는 보존하기 위하여 과일 또는 야채의 열처리이다. 다른 예는 낮은 온도에서 과일이나 야채를 저장한다. 또 다른 예는 과일 또는 야채의 높은 정수압(HHP) 처리이다. 높은 정수압 처리는 과일 또는 야채와 같은 생산물을 처리하는 방법으로, 예를 들면, 미생물의 불활성화 또는 소비자가 원하는 품질을 달성하기 위하여 생산품을 대체하기 위하여 열의 첨가와 함께 또는 없이 상승된 압력(예컨대 약 6000 기압)에 노출하는 것이다. 개시된 조성물은 이러한 처리 응용에서의 사용 및 기술 분야에서 사용되는 임의의 다른 프로세싱 기술에 적합하다.
개시된 조성물은 본 발명에 개시된 제품의 열처리에 사용될 수 있다. 열처리는 본 발명에 개시된 조성물로 만들어진 필름으로 코팅된 제품을 노출시키는 단계를 포함하는 적어도 하나의 열처리 단계를 더 포함한다. 본 발명에 개시된 바와 같은 열처리의 예시적인 개략도는 도 2에 도시된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제품은 분류되고 세척되며 여기에 개시된 코팅 조성물 일실시예로 코팅될 수 있다. 상기 제품은 조성물로부터 필름을 형성한 다음 건조하고, 본 발명에 개시된 열처리 방법의 1 단계 실시예(예를 들면, 단독 열처리 스텝은 pH를 조절함) 또는 열처리 방법의 2 단계 실시예(예를 들면, 첫 단계는 pH를 조절하지 않고, 두 번째 단계는 pH를 조절함)에 노출된다. 도 2는 본 발명에 기재된 열처리 방법의 특정 실시예는 세척 단계를 포함할 수 있는 것이 도시되어 더 도시되어 있다.
샘플이 가열되는 온도는 제품의 사용 유형 및 저장 용액(예를 들면, 높은 산 수용액이 과일의 저장에 사용되면 낮은 온도를 사용할 수 있다)의 유형에 의존하여 변형될 수 있다. 일실시예에서, 본 명세서에 개시된 열적 공정은 적어도 약 90℃ 내지 94℃, 또는 약 91℃ 내지 93℃과 같은 약 80℃ 내지 100℃의 온도를 포함할 수 있다. 전형적인 열처리 단계는 코팅 조성물이 생성물에 첨가되고 건조된 후 수행된다. 상기 샘플은 물에서 가열될 수 있고 본 발명에 기재된 처리 조성물과 혼합될 수 있다. 코팅된 샘플(또는 제외) 처리 조성물은 충분한 시간 동안 적절한 온도에서 가열될 수 있다. 일실시예에서, 상기 샘플은 약 10 분 내지 약 25분, 약 10 분 내지 약 20분 또는 약 10분 내지 약 15분과 같은 적어도 5 분 내지 약 30분 동안 처리 수용액에서 가열된다.
전형적으로, 열처리는 제품의 안정성을 보장하기 위한 상업적 통조림의 요구를 구현하는 적어도 하나의 열처리 단계를 이용함으로써 완료된다. 예를 들면, 샘플은 가열할 수 있고, 동시에 pH-변형된 처리 용액에서의 특정 pH에서 유지할 수 있다. 일실시예에서, 상기 처리 용액은 적어도 pH 4를 유지하고 약 5.5 만큼 높을 수 있다. 일부 실험의 pH는 약 4.5이다. 상기 pH는 특정 처리 온도를 수용하도록 조절될 수 있다. 예를 들면, 약 4.6보다 큰 pH에서 유지되는 샘플은 오염을 방지하기 위하여(예를 들면, 보툴리누스 중독의 야기를 예방하기 위하여) 적어도 약 90 ℃의 온도에서 가열되어야 한다. 낮은 pH 값 (예를 들어, 4.6 이하)로 유지되는 샘플은 약 90 ℃ 보다 낮은 온도에서 가열될 수 있고, 일실시예에서는 가열을 필요로 하지 않을 수 있다. 실시예에서, 특정 열처리 단계는 열처리 단계 이전에 하나, 둘, 셋 또는 그 이상과 조합될 수 있고, 여기에서 상기 용액의 pH는 유지 또는 조절될 필요는 없다.
일실시예에서, 코팅된 제품의 필름은 열처리의 다른 단계에서 제거될 수 있다. 상기 필름은 물로 린스, 교반, 린스 스프레이의 높은 점성, 화학적 조건의 사용(예를 들면, 산성 또는 염기성 용액에 노출, 효소적 처리, 또는 다른 반응성 화학 종에 대한 노출)에 의해 제거될 수 있다. 일실시예에서, 상기 필름은 가공되는 제품의 외관을 향상시키기 위하여 상술한 제1 열처리 단계(pH 조절과 함께 또는 없이) 후에 제거될 수 있다. 상기 제품은 적합한 최종 열처리 단계를 거칠 수 있다. 일실시예에서, 상기 필름은 제1 열처리 후에 상기 제품이 두 번째 후속 열처리 단계에 노출되는 시점에서 제거된다. 상기 제품은 세척하고, 최종적 열처리 단계에 노출할 수 있다. 일실시예에서, 상기 필름을 제거할 필요가 없고 최종적 가공 제품 내에 포함될 수 있다. 필름의 분리는 모든 필름 또는 이들의 성분의 제거가 필요하지 않는다. 필름 또는 이의 다양한 성분의 잔류 양은 제품 상에 유지될 수 있다; 그러나, 이러한 잔류 양은 제품의 외관, 맛 또는 양에 영향을 주지 않는다.
또한, 열처리의 대체는 과일 및/또는 야채 등의 제품을 보존하기 위해 사용될 수 있다. 적합한 대체 처리 방법은 높은 수압 (HHP) 처리 방법을 포함한다. 이러한 실시예에서, 제품(예를 들면, 과일 및 야채)은 저장하는 동안 제품의 품질 저하 및 식품 안전 우려을 초래할 수 있는 유해한 미생물 및 효소의 저해가능한 압력 및 시간과 같은 적합한 시간 동안 적합한 압력에서(일반적으로 주위 온도에서) 처리된다. 예시적인 압력은 고압 장치 등을 이용하여 약 400 내지 약 500 MPa과 같은 약 400 내지 약 800 MPa의 범위의 압력을 포함한다. 시간은 약 10 분 내지 15 분으로 약 5 분 내지 약 20 분의 범위일 수 있다.
HHP 프로세싱을 사용한 일실시예에서, 제품은 먼저 본 발명에 개시된 코팅 조성물을 사용하여 코팅되고, 적합한 콘테이너, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 레토르트 용기 또는 HHP 처리를 실시할 수 있는, 예를 들면, 폴리머 컵, 유리병, 금속캔 또는 가요성 파우치에 포장될 수 있다. 상기 제품은 본 발명에 개시된 어느 하나의 처리 조성물과 함께 상기 용기에 포장될 수 있다. 일실시 예에서, 샘플은 밀봉될 수 있고, HHP 처리 단계 다음에, 본 발명에 개시된 바와 같이 제1열처리 단계에 적용할 수 있다. 다른 일실시예에서, 샘플은 HHP 처리 용기에 포장되기 이전에 제1 처리 조성물을 사용하여 제1열처리 단계를 제1로 실시한다. 상기 샘플은 제1열처리 단계에서 사용된 제1처리 조성물로부터 분리될 수 있고 제1처리 조성물과 동일 또는 상이한 신선한 처리 조성물에 위치할 수 있다. 상기 실시예는 제1열처리 단계 후에 제품 상에 형성되는 필름 또는 코팅의 제거를 더 포함할 수 있다. 상기 샘플은 HHP 처리 단계를 사용하여 처리된다. 이들 임의의 실시예에서, 샘플은 HHP 처리를 거친 후, 제2열처리 단계를 더 포함하도록 변형될 수 있다.
제품은 제2열처리 단계 전 또는 후에 포장으로부터 제거될 수 있고, 상기 제품에 존재하는 잔류 필름 또는 코팅은 제2열처리 단계 전 또는 후에 제거될 수 있다.
다른 개시된 일실시예는 보존을 위하여 낮은 온도에서 본 발명에 개시된 조성물로부터 형성된 필름으로 코팅된 식품, 과일, 및/또는 야채의 저장을 고려한다. 이러한 제품은 동결 또는 차가운 온도(예를 들면, 냉장실, 냉장고 등과 같은)에서 오랜 기간 동안 저장될 수 있다. 실시예는 요구되는 필름의 특성을 얻기 위하여 열처리 단계를 구현할 필요가 없다.
VIII. 제품(Product)
수많은 대상은 개선된 제품을 제공하기 위하여, 본 발명에 개시된 조성물의 일실시예로 접촉될 수 있다. 일실시예에서, 대상은 식물 또는 식물 일부이다. 예시적인 대상은 표 1에 개시된 것과 같은 과일을 포함한다.
일반적으로, 상기 대상은 본 발명에 개시된 성분을 포함하는 조성물에 의해 제조되는 코팅 또는 필름을 포함하나, 상기 성분의 상대적 농도의 건조는 조성물로부터 수분 손실에 의한다. 따라서, 형성된 필름 또는 코팅은 일반적으로 적은 물 및 높은 조성물적 성분(비-증발)의 농도/비율을 포함한다. 건조된 필름에 존재하는 성분의 대표적인 양은 하기 표 2에 제공되는 양과 대응한다.
성분 예시 범위 1 예시 범위 2 예시 범위 3 예시 범위4
셀룰로오스 나노물질 10% - 95% 50% -95% 60%-95% 70%-95%
무기염 성분 0-50% 1%-40% 1%-20% 1%-10%
안정화제 0-30% 0.5%-20% 1%-15% 1%-10%
첨가제 0-90% 1%-70% 1%-50% 10%-40%
농업용제 0-50% 0.5%-30% 1%-25% 1%-15%
하기 실시예는 어떤 특정한 특징 및/또는 실시예들을 예시하기 위해 제공된다. 이러한 예는 설명된 특정한 특징 또는 실시 형태로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예
실시예 1
본 실시예는 폭이 수백 nm인 3차원 결정 영역 및 비결정 영역을 포함하는 셀룰로오스 나노피브릴(cellulose nanofibrils , CNFs)을 포함하는 조성물의 제조 및 식물 세포벽에서 기본 피브릴의 연상 종횡비가 50 초과을 가지는 방법을 설명한다.
상기 CNFs는 셀룰로오스 등의 기계적 정제에서 화학적 전처리를 포함하거나 비포함하는 섬유화 방법(fibrillation method)에 의해 형성되나, 목재 섬유 또는 비 목재 식물 섬유에 제한되는 것은 아니며, 잔여 헤미셀룰로오스를 함유하거나 함유하지 않을 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상기 CNF는 상업적 출처로부터 얻었다.
나노입자(Nanoparticles), 나노 점(nano dots) 또는 나노 파우더( nano powder) 칼슘 카보네이트 (NCC)는 입방형이며, 고 표면적 입자이다. 나노사이즈의 칼슘 카보네이트는 Scanning Electron Microscopy (SEM)에 의하여 측정될 때 약 60 nm 내지 약 100 nm의 입자 사이즈를 가진다. NCC에 대한 기존의 응용은 친수성 단백질 기반의 약물을 로딩(loading)하는 약물 전달에서의 사용 및 이의 잠재적인 이미징, 생물의학 및 생명과학 속성을 위하여 및 합금 및 촉매에서의 응용에 집중되어있다. 어떤 실시예들에서, 상기 NCC는 상업적 출처로부터 얻었다.
하기 표4는 CNF 및 NCC의 다양한 다른 제제들을 제공한다. 상기 조성물을 제조하기 위해서, 상기 CNF, NCC 및./또는 CaCl2의 주어진 양을 탈이온수에 용해시키고, 대기 조건 하에서 조성물 성분의 완전한 용해에 도달하기 위하여 호모지나이저(homogenizer)를 사용하여 균질화 하였다.
Figure pct00001
†모든 제제는 탈이온수에 상기 성분을 분산시킴으로써 제조하였다.
실시예 2
본 실시예는 여기에 게재된 상기 조성물의 실시예를 사용하여 블루베리 과일로부터 안료/영양 침출의 예방에 대하여 설명한다. 나노 칼슘카보네이트의 첨가를 포함 또는 비포함하는 모든 실시예들은 상업계에서 보이는 것과 유사한 열처리과정에서 블루베리로부터의 안토시아닌 염료의 누출(대조군과 비교)을 사실상 제거하였다.
블루베리는 표 4에 설명한 바와 같은 상이한 CNF, NCC 및 CaCl2용액으로 상기 조성물 용액에 과일을 담그거나(상기 블루베리는 1분간 용액에 담근 후, 상온에서 건조), 스프레이 코팅(상기 조성물 용액을 블루베리의 표면에 30 psi 압력하에 스프레이한 후, 상온에서 건조)함으로써 코팅되었다.
비코팅 및 코팅된 블루베리(몇 실시예들에서는 체리)는 증류수로 채운 유리병에 담고, 온도가 조절되는 수조안에 넣은 후, 하기 열처리 조건중 하나를 실시하였다: 1) 80 ℃에서 20분간 열처리; 2) 65 ℃에서 15분간 열처리; 및 3) 조건 (1) 및 (2)순서. 기술된 조성물이 안토시아닌 및 기타 생물학적 안료의 침출을 예방 할수 있는지를 결정하기 위하여, 블루베리의 열처리 후 패킹수 내의 안료 및 안토시아닌 함량을 알아내었다. 상기 패킹수의 색은 UV 분광광도계(Shimadzu, Japan)를 사용하여 525 nm에서 측정하였다. GIUSTI 및 Wrolstad (2001) 에 의한pH 미분 분광 방법은 패킹수 내의 단량체 안토시아닌 함량을 측정하기 위하여 사용되었다. Giusti, Monica M. 및 Ronald E. Wrolstad의 "자외선-가시 광선 분광에 의한 안토시아닌의 특성 및 측정", 식품 분석 화학의 현재 프로토콜에서, Ronald E. Wrolstad에 의해 편집된 F1.2.1-F1.2.13. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2001를 참조한다. 상기 제1열처리(80 ℃에서 20분간) 후, 상기 조성물에 의해 생성된 필름은 수돗물로 세척함으로써 과일의 표면으로부터 제거된다. 상기 비코팅 과일은 보호 효과가 남아있는지 여부를 검사하기 위하여 제2열처리(65 ℃에서 15분간)를 실시하였다.
도 3A-3E는 안토시아닌 및 기타 생물학적 안료의 침출이 비코팅된 블루베리(FIG. 3A)와 비교하여 상기 CNF/NCC 조성물에 의하여 제거되거나 크게 감소됨을 설명한다. 이러한 실시예들에 의해 볼 수 있는 바와 같이, 도 3B, 3C 특히 도 3E에서 블루베리의 주변 물의 색이 도 3A에서의 블루베리 주변의 물 색보다 덜 붉었다. 도 4A-4C는 설명한다. 상기 조성물의 필름이 제1열처리 후 제거된 후(도 4B), 도 4B에 설명된 블루베리 주변의 물 색은 색이 없는 반면, 도 4C에 설명된 블루베리 주변의 물은 옅은 붉은색이므로, 도 4C에 나타난 바와 같이 안료 침출은 열처리의 두번째 단계 후 무시해도 될 정도였다. 나아가, NCC를 함유하는 코팅 조성물은 처리(80 ℃에서 20분간) 및 냉각(20분간) 후 코팅된 또는 비코팅된 블루베리로부터 침출된 단량체 안토시아닌 및 안료의 수준을 설명한 도 5 및 1일 저장 후 코팅된 또는 비코팅된 블루베리로부터 침출된 단량체 안토시아닌 및 안료의 수준을 설명한 도 6에 나타난 바와 같이 그렇지 않은 것에 비하여 낮은 수준을 보였다.
또한 상기 조성물이 과일에 첨가하는 방법은 현저한 효과를 가졌다. 상기 조성물을 과일 위에 스프레이 코팅 함으로써 형성된 필름이 있는 일부 실시예들에서 상기 필름은 조성물에 과일을 담금으로써 형성된 필름을 가지는 일부 구현ㄴ예들에 비하여 더 좋은 수행을 하였다. 일부 실시예들에서, 상기 스프레이 코팅된 샘플은 패킹 용액에서 안료 및 안토시아인의 함량이 현저히 낮은 것을 나타냈다. 도 7A-7F 및 도 8은 CNF/CaCl2 조성물을 사용함으로써 열처리(80 ℃에서 20분간) 후 블루베리(도 7D-7F 및 도8에서 "NF1.5CC"로 표시)로부터 안토시아닌 안료의 침출이 비코팅된 블루베리(도 7A-7C 및 도 8에서 "대조군"으로 표시)에 비하여 현저하게 줄어들었다는 것을 설명한다. 이러한 실시예들에 설명된 것처럼, 도 7A-7C에 설명된 비코팅된 블루베리 주변의 물이 밝은 붉은색으로 변한 반면, 7D-7F에 설명된 상기 코팅된 블루베리 주변의 물은 아주 약간의 색을 가지며 매우 깨끗했다. 체리를 사용한 실시예들의 결과도 유사하게 얻었다. 예를 들어, 도 9A 및 9B는 비코팅된 체리(도 9A)와 비교하여 안토시아닌 안료의 침출이 이에 게재된 CNF/CaCl2 조성물에 의하여 제거되었다는 것을 설명한다. 도 9A에 설명된 상기 체리 주변의 물은 밝은 붉은색으로 변하였다; 반면 도 9B에 설명된 체리 주변의 물은 색깔이 없는 상태로 남아있었다.
실시예 3
본 실시에는 여기에 게재된 상기 조성물을 사과를 코팅하기 위하여 사용한 실시예들에 대하여 설명한다.
사과는 껍질을 벗기고, 사과의 심을 파내고, 균일한 두께의 조각으로 절단하였다. 상기 조각을 강제 공기 냉동기(forced air freezer)(-20 ℃)에서 24시간 냉동시키기 전에 CNF가 포함된 조성물에 담그거나 비코팅된 상태로 두었다. 다음에, 상기 샘플을 냉동기로부터 제거하고, 상온(18-23 ℃)에서 약 6시간 해동하였다. 냉동 동안의 무게변화(응축) 및 해동되는 사과로부터 흐른 액체의 전체 양의 변화를 측정하였다(시네레시스(syneresis) 및 증발(evaporation)).
전반적으로, 표 5에 나타낸 바와 같이, 코팅된 사과 조각의 해동 후 전체 무게 손실(%)은 비코팅된 사과보다 낮았다. 또한, 해동되는 공간에서의 주변 습도는 코팅된 사과(도 10B)에 비하여 비코팅된 사과(도 10A)가 더 높기 때문에 해동되는 사과에서 형성되는 상기 응축을 알수 있었다. 비코팅된 사과는 1% CNF 및 0.01% NCC를 포함하는 조성물로부터 형성된 필름을 포함하는 사과와 비교하여 수분 손실의 수준이 높으므로 더 건조하였다.
Figure pct00002
실시예 4
본 실시예는 다양한 식품을 위한 식용 음식 패킹 랩에 적용할 때 유용한 CNF를 함유하는 유연한, 내수성 필름의 제조방법에 관한 것이다.
CNF (0.188% 및 0.375%)를 포함하는 조성물을 제조하고, 테프론(Teflon) 코팅된 유리판에 캐스트 하고, 상온에서 72-96시간 건조시켰다 (Chen and Zhao, 2012). Chen, J. 및 Zhao, Y.의 "베타 키토산 기반 필름의 물리화학적 및 항박테리아적 특징에서의 분자무게, 산 및 가소제의 영향" J. Food Sci. 77(5), E127-136를 참고한다. 또한, CNF를 함유하는 필름과 비교하는 필름을 만들기 위하여 1% 카복시메틸 셀룰로오스를 포함하는 조성물을 제조하였다. 제조된 필름은 25　℃ 및 50% 상대 습도(RH)환경 챔버에서 컨디셔닝하였다. 컨디셔닝 된 필름 샘플을 수분 함량 , 수용성 및 수증기 투과율 (WVTR) 뿐만 아니라 인장 강도(tensile strength) 및 신장(elongation)을 테스트하였다. 필름의 수분 함량은 강제 공기 오븐에서 100 ℃하에 24시간 건조 후 필름 샘플의 무게 손실률에 의해 결정된다. 수용성은 24시간 물에 현탁시기고, 40 ℃에서 24시간 건조 후의 필름 샘플의 무게 손실률에 의해 결정되는 한편, 대조군 카복시메틸 셀룰로오스 필름은 오직 이의 소수성 때문에 2시간만 테스트하였다. WVTR은 25 ℃ 및 100/50% RH 변화도(gradient)에서 하기 ASTM 스탠다드 방법 E96-87 (ASTM, 2000)의 컵 방법(cup method)에 의해 측정되었다. 필름의 파괴에서 인장 강도 (TS) 및 신장률(percent elongation)은 Park 및 Zhao(2004)와 동일한 절차를 따라함으로써, 각각 ASTM D882 (ASTM, 2001)에 의해 결정되었으며, 텍스쳐 분석기(TA.XT2i, Texture Technologies Corp., USA)에 의해 분석되었다. Park, Su-il, 및 Yanyun Zhao의 "키토산 기반 필름에서 미네랄 또는 비타민의 고농도 혼입" Journal of Agricultural and Food Chemistry 52, no. 7 (2004): 1933-1939를 참조한다.
전반적으로, CNF를 함유하는 필름의 물리화학적 특징은 내수성의 고수준을 가지는 CNF를 함유하는 필름이 나타낸 것처럼 카복시메틸 셀룰로오스 대조군 필름에 비하여 현저히 우수하였다(표 6). 인장 강도 및 신장은 도 11에 나타난 바와 같이, 카복시메틸 셀룰로오스를 포함하는 필름이 NF38 조성물보다 약간 높은 가장 우수한 신장 및 두번째로 우수한 인장 강도의 흥미로운 결과를 제공하였다. 이러한 차이점은 농도 및 생성 필름 두께의 차이와 연관되어 있다. 표 6에 나타난 바와 같이, 카복시메틸 셀룰로오스 용액은 두배의 농도를 가지며, NF38(0.019 mm)보다 더 두꺼운 필름(0.083 mm)이기 때문이다. 마이크로구조 테스트는 CNF와 NCC를 조합하는 것이 샘플의 필름 매트릭스에서 균일한 분포를 가지는 필름의 균일성을 상당히 개선한다는 것을 나타낸다.
Figure pct00003
*1% 카복시메틸 셀룰로오스
**0.188% 셀룰로오스 나노 피브릴
*** 0.01% CaCO3 이 첨가된 0.188% 셀룰로오스 나노 피브릴
+0.375% 셀룰로오스 나노 피브릴
++0.01% CaCO3 이 첨가된 0.375% 셀룰로오스 나노 피브릴
동일한 실험 내에서 동일한 열에서 동일한 문자에 의한 선행 의미는 상당히 차이가 없었다 (P>0.05).
실시예 5
본 실시예는 수확 전 후 CNF/NCC 코팅 및 필름 내의 UV 햇볕 보호를 제공하는 방법을 설명한다.
카복시메틸 셀룰로오스 및 CNF함유하는 조성물을 포함하는 UV 차단 필름은 상기 설명한 하기 동일한 절차로 제조하였고, 버퍼된 액체 선량 용액(0.6 M KI, 0.1 M KIO3, 및 0.01 M Na2B4O7·10H2O) 10 mL를 함유하는 아크릴 원통 용기의 상부를 커버하기 위하여 사용하였다. 형광 측정 (mJ/cm2)은 도 12에 설명한 바와 같이, 상기 용기를 자외선빛에서 일정시간동안 두고, 352 nm에서의 상기 용액의 흡광도 변화를 측정함으로써 얻었다. 또한 가시광선 및 UV 투과는 620 nm 및 280 nm에서 분광 광도법을 사용하여 결정되었다. 또한, 전체 사과(Malus domestica, var. golden delicious)는 스프레잉(spraying) 또는 담금(dipping) 방법을 사용하여 상기 조성물로 코팅되었다. 코팅/필름이 건조된 후, 상기 코팅된 샘플 및 비코팅된 샘플은 UV 손상을 유도하기 위하여 10W UV 소스에 1.5시간 노출시켰다. 샘플은 상온에서 12일간 저장하고, 주기적으로 색 및 무게 손실(%)을 어세이하였으며, 외형의 변화를 기록하기 위하여 촬영하였다.
모든 필름은 UV빛의 플루언스(fluence)에서 현저한 감소를 나타냈으며, 도 12에 나타난 바와 같이, CNF를 함유하는 필름이 카복시메틸 셀룰로오스 필름보다 더욱 감소됨을 나타냈다. 가시광선 및 UV광의 투과율(%)은 도 13에 나타낸 바와 같이, 가시광선에서 14.4% 내지 29.5% 범위 및 7.9% 내지 27.3% 범위의 UV에서의 CNF 기반 필름을 통한 투과율과 비교하여 카복시메틸 셀룰로오스 필름(각각 81.4% 및 55.7%)에서 현저하게 높았다. 주어진 제제에 NCC의 첨가는 세배 이상 감소한 가시광선 및 UV빛의 투과율 (%)의 현저한 감소를 제공한다. 도 14A-14E에 나타난 바와 같이, 처리된 사과는 코팅 전 후의 색에서 현저한 차이를 보이지 않았다. 반면 UV 노출 및 저장 후 비코팅된 "대조군" 사과(도 14A) 및 표 7에 설명된 하나의 제제(NF1C)를 제외한 모든 제제로 코팅된 사과 사이에서 색 강도(채도(chroma))에서 현저한 증가가 관찰되었다(도 14B-14E). 하나의 케이스를 제외(NF1C)한 모든 케이스에서, 무게 손실 (%)의 변화가 발견되지 않았다. 이러한 차이는 상대적으로 짧은 저장 시간 및 샘플 그룹내의 변화의 큰 정도 때문이다.
Figure pct00004
† 평균값(n=6), 별표(*)로 나타낸 값은 t-테스트 (α = 0.05)에 의해 결정된 제어값으로부터 상당한 차이를 나타낸다.
*1% 셀룰로오스 나노 피브릴
**0.01% CaCO3 를 추가한 1% 셀룰로오스 나노 피브릴
+1% 셀룰로오스 나노 피브릴 스프레이 코팅
++0.01% CaCO3 를 추가한 1% 셀룰로오스 나노 피브릴 스프레이 코팅
실시예 6
수확 후 생물적 및/또는 비생물적 스트레스를 예방하기 위한 상기 기술한 조성물 및 상기 기술한 조성물을 사용하여 형성된 필름의 능력 및 이에 의해 개선된 과일의 외형은 배 또는 사과와 같은 다른 신선한 과일로 테스트되었다. 도 15A-15D는 실시예로부터 얻어진 결과를 설명한다. 비코팅된 배(10일 후)의 세트는 상기 배는 변색 및/또는 시듦이 작거나 거의 없음이 도 15A에 설명되었다. 동일한 배의 세트는 주변 조건하에 상기 배가 25일 저장된 후 상당하게 변색(큰 갈색 점/부분(patches)) 및 시들었음을 도 15C에 설명되었다. 0.1% CaCl2가 포함된 1.5% CNF로 코팅을 포함하는 배는 도 15B에 설명되었다. 이러한 배는 변색 및/또는 시듦이 작거나 거의 없었다(도 15D). 주변 조건하에 25일간 저장한 후, 상기 코팅된 배는 갈색 점 또는 부분의 형성으로부터 변색이 작거나 거의 없었다. 또한, 상기 배는 시듦 또는 크기축소가 없었으며, 상기 배는 도 15C에 설명되었다.
상기 개시된 조성물은 수확 후 생물적 및/또는 비생물적 스트레스를 예방 또는 방지 가능한 것이 설정된 추가 실시예는 사과를 사용하여 수행하였다. 상기 실시예의 결과는 도 16A 및 16B에 설명되었다. 비코팅된 사과는 주변 조건에서 25일간 저장된 후 색 안료의 산화 정도에 의해 현저하게 변색(붉은색에서 노란색으로)되었으며 무게 손실 때문에 시들었다(도 16A). 0.1% CaCl2가 포함된 1.5% CNF로의 코팅을 포함하는 사과는 변색 및/또는 시듦이 작거나 거의 없음을 보였다(도 6B).
실시예 7
본 실시예에서, 체리의 크래킹(cracking)을 방지하기 위하여 깨끗하고, 내구성있으며, 내수성 코팅을 형성할 수 있는 섬유 또는 결정형 나노-셀룰로오스의 수성 현탁액/슬러리를 사용하는 방법이 제공된다. 이러한 코팅은 내수성 기능을 강화하기 위하여 나노-칼슘 카보네이트와 같은 다른 기능 물질을 사용할 수 있다. 본 실시예는 신선한 체리의 보호를 위한 능력을 설명한다; 그러나, 당업자라면 상기 조성물, 필름 및 조성물 및 필름을 제조/사용하는 방법이 체리에 한정되는 것은 아니라는 것을 인지할 것이다. 상기 기술한 방법은 과일 및/또는 야채의 물 균형과 관련된 크래킹을 감소, 상품성을 향상시키기 위하여 여기에 게재된 다른 물질에 사용될 수 있다. 표 8은 CNF/칼슘 조성물의 제제 리스트를 보여준다. 상기 조성물을 제조하기 위하여, CNF 및/또는 칼슘의 주어진 양은 탈이온수에 용해시키고, 주변 조건에서 CNF 및 칼슘을 완벽히 용해시켜 균질화한다.
Figure pct00005
†모든 제제는 상기 성분을 탈이온수에 분산시킴으로써 제조하였다.
†† 칼슘 소스는 다른 마이크로 칼슘카보네이트, 나노 칼슘 실리케이트 (울라스토나이트), 또는 나노 칼슘 실리케이트 (칼슘: 실리케이트=90%: 10%)로부터 얻었다.
각 처리(대조군 및 다른 CNF 코팅)를 위하여 53개의 줄기 위 체리는 체리 크래킹에서 대조군 및 CNF 기반 코팅 테스트를 위하여 수처리되었다. 코팅 처리를 위하여, 2% CNF를 포함하는 용액 및 2% CaCO3를 포함하는 2% CNF 코팅 용액의 두 코팅용액을 제조하고, 스프레이 코팅 방법(30 psi)을 사용하여 한번 또는 두번 체리에 코팅한 후 상온에서 공기 흐름(fan)하에 1시간 건조하였다(도. 17A-17D). 도 17D에 나타난 바와 같이, CNF 코팅에 2% CaCO3를 추가함에따라 CaCO3의 큰 입자 크기 때문에 체리의 표면에 블루밍(blooming)/클라우딩(clouding)이 형성되었다. 이러한 문제는 CaCO3의 입자 크기를 감소시킴으로써 해결하였다.
비코팅된 체리(대조군) 및 두가지 다른 코팅 용액으로 코팅된 체리는 상온에서 8시간 물에 소킹(soaking)하였다. 비-크래킹 및 크래킹 체리의 수를 카운트하고, 상기 크래킹 비율을 전체 체리의 수(53개)에 기초하여 나타내었다.
상기 체리의 무게 증가(%) 다음과 같이 결정되었다:
무게증가(%) = (8시간 소킹한 후 체리의 무게-최초 체리의 무게)/최초 체리의 무게*100.
나아가, 200 mL의 증류수를 포함하는 컨테이너의 무게 손실(%)은 다음과 같이 측정되었다:
무게 손실(%) = (최초 컨테이너의 무게-체리를 8시간 소킹한 컨테이너의 무게) / 최초 컨테이너의 무게 * 100.
결론
표 9에 나타낸 바와 같이, 상기 체리의 크래킹 비율은 2% CNF 조성물로 코팅된 체리에서 거의 70% 내지 50% 감소하였고, 2% CNF 조성물(두번 코팅)로 코팅된 체리에서는 30%까지 감소하였고, 2% CNF/2% CaCO3 조성물로 코팅된 체리는 ~6%까지 감소하였다. 이러한 결과는 CNF 기반 필름이 체리 크래킹의 수준을 감소시키는 것을 명백하게 설명한다.
Figure pct00006
체리의 무게 증가 및 소킹된 물의 무게 손실은 도 18에 제공되었다. 체리의 무게 증가에서 현저한 차이는 코팅 및 비코팅 체리 간에서 관찰되지 않았으나, NF2 조성물로 두번 코팅된 체리의 무게 증가는 대조군 및 다른 코팅된 체리 보다 현저하게 낮았다. 컨테이너로부터 물의 현저하게 차이나는 더 큰 손실은 NF2C2 코팅된 체리를 위한 소킹 용액에서 발견되었다. 이러한 결과는 코팅된 물질에 의해 물이 흡수됨으로써 야기되는 것이다.
실시예 8
본 실시예에서, 체리의 크래킹(cracking)을 방지(및 상품성 증가)하기 위하여 셀룰로오스 나노피브릴(CNF)에 첨가하는 마이크로 칼슘 카보네이트(microCaCO3)의 최적의 농도를 형성할 수 있는 섬유 또는 결정형 나노-셀룰로오스의 수성 현탁액/슬러리를 사용하는 방법이 평가되었다.
코팅 처리를 위하여, 다른 농도(0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.5%, 및 1%)의 micro CaCO3를 포함하는 NF1.5(1.5% CNF)를 포함하는 다섯개의 조성물을 제조하고 스프레이 방법(30 psi)을 사용하여 체리에 코팅한 후, 상온에서 공기 흐름(fan)하에 1시간 건조하였다(도 19A-19E). 체리의 표면에 블루밍(blooming)/클라우딩(clouding)의 생성은 0.5% CaCO3 (CNF:CaCO3 = 75:25)이상의 농도에서 명백히 확인되었다.
각 처리를 위한 15개의 줄기 위 체리는 시장성 수용의 개선과 함께 체리 크래킹에서 CNF에 첨가된 CaCO3의 유효 농도 테스트를 위하여 수처리되었다. 다섯개의 다른 코팅 용액으로 코팅된 체리는 8시간 상온에서 물에 소킹하였다. 비-크래킹 및 크래킹 체리의 수를 카운트하고, 상기 크래킹 비율을 전체 체리의 수(15개)에 기초하여 나타내었다.
표 10에 나타낸 바와 같이, 상기 체리의 크래킹 비율은 NF1.5C0.01 제제를 포함하는 조성물로 코팅된 체리에서 13% 까지 감소하였고, NF1.5C0.05, NF1.5C0.1, NF1.5C0.5, 및 NF1.5C1 조성물을 포함하는 조성물로 코팅된 체리에서는 0% 감소하였다. 체리의 외형 및 크래킹 비율을 기반으로한 micro CaCO3의 최적의 농도는 약 0.05% 내지 약 0.10%이다.
Figure pct00007
실시예 9
본 실시예에서, 체리의 크래킹(cracking)을 방지(및 이로인한 상품성 증가)하기 위하여 셀룰로오스 CNF에 첨가하는 나노 칼슘 실리케이트(울라스토나이트 또는 칼슘: 실리케이트 = 90%:10%)의 최적의 농도를 형성할 수 있는 섬유 또는 결정형 나노-셀룰로오스의 수성 현탁액/슬러리를 사용하는 방법이 평가되었다.
각 처리(대조군 및 다른 CNF/칼슘 코팅)를 위한 30개의 줄기 위 체리는 체리 크래킹에서 대조군 및 CNF 기반 코팅을 테스트하기 위하여 수처리되었다. 코팅 처리를 위하여, 나노 칼슘실리케이트의 농도 의존적인 다섯개의 다른 용매를 제조하고, 스프레이 코팅 방법(30 psi)을 사용하여 코팅한 후 상온에서 공기 흐름(fan)하에 1시간 건조하였다. 도. 20A-20E는 1.5% CNF 및 다른 농도의 울라스토나이트를 포함하는 조성물로부터의 결과를 설명하고, 도 21A-21E는 1.5% CNF 및 다른 농도의 나노 칼슘 실리케이트 (칼슘: 실리케이트 = 90%: 10%)를 포함하는 조성물로부터의 결과를 설명한다. 상기 실시예 7에 기재된 동일한 식은 무게 증가(%) 및 무게 손실(%)을 계산하는데 사용되었다.
결과
하기 표 11에 나타낸 바와 같이, 상기 체리의 크래킹 비율은 NF1.5C0.64 (70/30) 조성물(울라스토나이트 사용)로 코팅된 체리에서 50% 감소하였고 NF1.5C1 (60/40) 조성물 (칼슘 및 실리케이트 90% 및 10% 비율로 사용)로 코팅된 체리에서는 63.33% 감소하였다. 체리의 표면에 블루밍(Blooming)/클라우딩(clouding)이 0.64% 이상의 나노 칼슘 실리케이트(CNF: 칼슘 실리케이트 = 70:30) 농도에서 나타났고, 이는 나노 칼슘 카보네이트의 최적의 농도는 약0.38% (CNF: 칼슘 실리케이트 = 80:20)임을 나타낸다.
Figure pct00008
실시예 10
여기서 설명되는 다른 실시예는 체리의 크래킹(cracking) 감소를 위하여 셀룰로오스 CNF/칼슘 클로라이드(CaCl2) 코팅의 최적의 농도를 형성할 수 있는 섬유 또는 결정형 나노-셀룰로오스의 수성 현탁액/슬러리를 사용하는 방법이다.
각 처리(대조군 및 다른 CNF/ CaCl2 코팅)를 위한 19개의 줄기 위 체리는 체리 크래킹 테스트를 위하여 수처리되었다. 코팅 처리를 위하여, 0.1% 또는 0.5% CaCl2를 함유하는 두개의 1.5% CNF조성물을 제조하고, 스프레이 코팅 방법(30 psi)을 사용하여 코팅한 후 상온에서 공기 흐름(fan)하에 1시간 건조하였다. 도 22D 및 22E에 나타낸 바와 같이, 상기 조성물에 0.1% 또는 0.5% CaCl2 첨가는 블루밍(Blooming)/클라우딩(clouding)이 없는 코팅을 제공한다. CNF를 포함하는 조성물에 0.1% 또는 0.5% CaCl2 추가하는 것은 micro CaCO3 를 함유하는 CNF 코팅과 비교하여 현저하게 감소된 체리 크래킹을 나타냈을 뿐만 아니라, 외형 및 시장성 또한 강화하였다(도 22B 및 22C).
결과
표 12에 나타낸 바와 같이, 상기 CNF/CaCl2로 코팅된 체리의 크래킹 비율은 대조군 샘플보다 현저하게 낮았다. 도 22A-22E는 표 12에서 나타낸 물에서 8시간 소킹한 후 크래킹 및 비크래킹 체리의 결과를 반영한다. 따라서, CNF를 포함하는 조성물에 0.1% 또는 0.5% CaCl2를첨가하는 것은 체리 크래킹을 현저하게 감소시킨다.
Figure pct00009
실시예 11
본 실시예는 다양한 열처리 방법 실시예들에서 상기 기술한 코팅 조성물의 능력 및 처리 용액을 테스트하였다.
일반적인 절차: 신선한 블루베리는 분류하고, EnvironneTM 과일 및 야채 세척(EnvironneTM fruit vegetable wash, Consumer Health Research Inc., OR)를 사용하여 세척하여, 0.5-1% CNF, 0.1-0.5% NCC, 0-0.1% CMC, 및 0-0.1% CaCl2를 포함하는 다양한 다른 조성물 실시예들에 10분간 담궜다. 코팅된 블루베리는 30-35 ℃ 오븐안에 3-4시간 놔두었다. 코팅된 샘플은 0.25% 소듐 알지네이트 및 18% 설탕(table sugar)의 수용액으로 채운 유리병에 넣었다. 상기병을 뚜껑으로 닫고 85 ℃ 수조에서 20분간 열처리한 후, 차가운 수조로 옮겨 상온까지 냉각시켰다. 주변 조건에서 7-8일간 저장한 후, 패킹 용액의 색을 관찰하였다.
과일의 전체 안토시아닌 단량체 함량은 pH-미분 방법(pH-differential method)을 사용하여 결정하였고, 과일의 건조물(dried matter, DM)100 g당 449.2 g/mol의 분자량 및 26,900의 몰 흡광계수를 가지는 시아니딘-3-글루코사이드 mg으로 표시하였다.고분자 색 비율(Percent polymeric color (PPC))은 바이설파이트 처리된 추출물의 420 nm 및 520 nm 에서 흡광도의 합을 베리 추출물의 420 nm 및 520 nm 에서 흡광도의 합으로 나누어 계산하였다.
상기 일반적인 실험 조건을 사용한 초기 시도 동안, CMC 및/또는 CaCl2 를 더 포함하는 CNF/NCC를 함유하는 조성물로 코팅된 블루베리는 안토시아닌 안료의 침출을 보임이 관찰되었다. 도 23A-23H에 설명된 바와 같이, 다양한 다른 조성물은 테스트되었다. 상기 결과물 및 조성물은 하기 표 13에 제공한다. 표 13에 기재된 상기 조성물은 각각 1%의 CNF를 포함한다.
Figure pct00010
상기 기재된 조성물 및 도 23A-23H에 설명된 조성물에 사용된 상기 셀룰로오스 나노물질의 양은 상기 조성물을 포함하는 생성물의 물리학적 외형을 개선시기 위해 조정된다. 예를 들어, 도 24A-24H는 비코팅된 블루베리 및 낮은 농도(0.5 및 0.75%)의 CNF를 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리로부터 얻은 결과를 설명한다. NCC, CMC, 및 CaCl2는 다양한 양으로 사용되었다. CNF, NCC, 및 CMC를 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리는 NCC, CMC, 및 CaCl2를 함유하는 조성물과 비교하여 현저하게 낮은 안토시아닌 침출을 나타냈다. 상기 결과는 24A-24H에 설명하였으며, 또한 하기 표 14에도 설명하였다. 초기 시도를 기반으로, 네가지 다른 코팅 조성물(I: 0.5% CNF, 0.1% NCC 및 0.1% CMC; II: 0.75% CNF, 0.5% NCC 및 0.1% CMC; III: 1% CNF, 0.1% NCC 및 0.1% CMC; 및 IV: 1% CNF, 0.5% NCC 및 0.1% CMC)이 추가로 테스트되었다.
Figure pct00011
실시예 12
상술한 초기 시도의 결과를 기반으로, 상기 수용액에서 안토시아닌 염료의 침출이 현저하게 감소함(다른 조성물 실시예들 및/또는 대조군 실시예들과 비교)을 나타낸 상기 네가지 조성물은 코팅 제제 및 처리 절차를 평가하기 위하여 선택되었다. 이러한 추가 실시예들에서, 코팅된 과일은 두가지 방법으로 열처리되었다: 1) 91-93 ℃ 수조에서 9-10 분간 한단계 열처리(one-step thermal process (OTP)); 및 2) 91-93 ℃ 수조에서 9-10 분간 반복되는 두단계 열처리(repeated two-step thermal processes (TTP)). 작동의 한가지 이론에 한정되는 것은 아니나, 최근 제1열처리에서 과일을 코팅하는데 사용되는 상기 조성물에 의해 형성된 필름의 층 아래에서 안토시아닌은 축합되거나 및/또는 구조적으로 조정된다고 믿어지고 있다. 상기 중합 및/또는 구조적 조정은 수용액에서 과일의 열 안정성을 촉진하였다. 표면 코팅은 제1열처리 단계 후, 물을 사용하여 세척되었다. 상기 세척단계는 과일 표면의 외형을 개선하기위해 사용된다. 물에서 씻어낸 후, 상기 과일 실시예들은 약 4.5 내지 약 5.0 범위의 pH에서 0.25% 소듐 알지네이트, 0.25% CMC, 또는 10 mM CaCl2 및 18% 설탕 (table sugar)을 함유하는 수용액에 리패킹(repacked)된다. 이러한 실시예들은 제품안전 및 저장수명을 보장하기 위해 과일의 상업적 통조림 처리를 위해 적용된 절차/조건을 모방하기 위하여 다시 91-93 ℃에서 9-10분간 열처리하였다. 상기 과일 실시예들을 함유한 유리병은 차가운 수조에 옮겨 유리병을 상온까지 냉각시킨 후, 주변 조건에서 저장하였다. 패킹 미디어의 색 및 과일의 물리화학적 특성은 각각 열처리 후 결정되었고, 상술한 검출 방법을 사용하여 신선한 샘플과 비교하였다. 과일 실시예들은 보관동안의 변화를 알아보기 위하여 주변 조건에서 7일간 추가로 저장되었다.
도 25A-25E에 설명된 바와 같이, 1% CNF, 0.1% CMC, 및 0.5% NCC을 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리는 수용액에서 안토시아닌 안료의 침출이 다른 코팅 처리와 비교하여 더 적음을 나타냈다. 상기 수용액의 안토시아닌 안료 단량체는 측정되었다. 상기 대조군(도 25A) 및 다른 처리(도 25B, 25D 및 25E)와 비교하여 1% CNF, 0.1% CMC, 및 0.5% NCC을 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리에서 안료침출의 현저한 감소가 관찰되었다.
안토시안 안료의 잠재적 중합화 및 구조적 조정에서 제1열처리 단계의 영향을 조사하기 위하여, 제1열처리 및 제2열처리 사이의 안토시아닌 안료 단량체(불안정한 안토시아닌 안료) 및 블루베리의 고분자 색 비율 변화가 비코팅 및 코팅 블루베리에서 측정되었다(도 26). 비코팅된 블루베리는 제1열처리와 비교하여 제2열처리 후 안토시아닌 안료 단량체가 약 40% 증가하였다. 작동의 한가지 이론에 한정 되는 것은 아니나, 최근 이러한 차이점은 중합된 안토시아닌 파괴를 예방할 뿐만 아니라, 안토시아닌의 보다 안정한 형태를 형성함으로써, 안토시아닌의 중합 및/또는 구조적 조정을 유도하는 블루베리 코팅을 위해 사용된 조성물로 코팅된 블루베리에서 안토시아닌 단량체는 감소되거나 열처리에 의해 약간 증가한 반면, 불안정한 안토시아닌 단량체에서 중합된 안토시아닌의 열파괴 때문이라고 믿어지고 있다. 나아가, 도 27에 설명된 바와 같이, 코팅된 블루베리의 고분자 색 비율은 대조군 실시예들 보다 현저하게 높은 값을 나타냈다. 이러한 결과는 중합된 안토시아닌 안료의 적은 열 파괴는 상기 기재된 조성물의 실시예들로 코팅된 블루베리 내에서 일어난다는 것, 또한, 상기 안토시아닌의 중합 및/또는 구조적 조정 및 처리된 블루베리에서 안토시아닌 안료의 열 안정성 개선 때문에 소듐 알지네이트를 포함하는 수용액으로 처리한 것을 보다 뒷받침한다.
이전의 연구결과에 기초하여, 상기 1% CNF, 0.1% CMC, 0.5% NCC를 포함하는 조성물은 저장 테스트를 위해 선택되었다. 상기 조성물 실시예로 코팅된 블루베리는 0.25% 소듐 알지네이트 및 18% 설탕을 포함하는 처리한 조성물에 저장되었다. 이러한 실시예들은 주변 조건에서 저장 7일 후 상기 조성물로 코팅하지 않은 블루베리와 비교하여 더 적은 침출을 나타냈다(도 28A-28C).
또한 다른 처리한 조성물 실시예가 테스트되었다. 1% CNF, 0.1% CMC, 0.5% NCC를 포함하는 조성물로 코팅된 블루베리는 이러한 다른 처리 조성물에 첨가된 실시예들로부터 얻은 결과는 도 29A-29E에 설명되었고, 또한 하기 표 15에 요약되었다. 상기 처리 조성물은 0.25% CMC 및 18% sugar 또는 0.25% CMC, 18% sugar, 및 10 mM CaCl2를 포함한다. 상기 블루베리는 두단계 열처리를 사용하여 처리되었고, 주변환경에서 7일간 저장되었다. 주변환경하에 저장동안 안토시아닌 안료가 침출된 반면, 마지막날(day zero)에 안토시아닌 안료의 침출이 관찰되지 않았다. 수용액의 산성 pH (4.5)조건은 중성 pH보다 안토시아닌 염료의 침출이 더 많음을 나타냈다(도 29E).
Figure pct00012
*pH는 아세틱 애시드를 사용하여 조정하였다.
도 30에 설명된 바와 같이, 1% CNF, 0.1% CMC, 및 0.5% NCC 로 코팅된 블루베리의 안토시아닌 안료 단량체는 현저하게 감소하였다(상기 조성물로 코팅되지 않은 과일 대조군과 비교). 나아가, 소듐 알지네이트를 포함하는 상기 처리 조성물은 코팅된 블루베리와 사용되었고, 1단계 열처리를 실시하하여 안토시아닌 안료 단량체 농도가 가장낮음을 알았다.
실시예 13
초고압(High hydrostatic pressure, (HHP))은 유해 미생물을 죽이고 식품 안전 및 가공 과일 제품의 품질을 보장하기 위하여 효소를 불활성화 하면서 가공 된 과일의 영양과 품질을 유지하기 위한 효과를 보여주는 새로운 비-열처리기술이다. 상기 기술은 가공 과일 및 야채를 포함하여, 상업적 가공 식품에 사용되고있다. 상기 기술은 본 명세서에 기술된 조성물 및 방법에 사용하는데 적합하다. 몇몇의 실시예들에서 본 명세서에 기술된 어느 성분을 포함하는 조성물은 HHP 처리를 실시하는 수성 미디어(aqueous media)에서 패킹된 과일로부터 안토시아닌 침출을 효과적으로 예방하는데 사용 될 수 있다. 실시 조성물은 CNF, nano-CaCO3, 및 CMC를 포함하는 조성물을 포함한다. 본 명세서에 개재된 상기 기재된 HHP 처리 방법을 사용하여, 과일은 품질 열화 및 과일 저장 동안의 식품 안전 문제를 야기시킬 수 있는 유해 미생물 및 효소를 불활성화 할수 있는 압력 및 시간과 같은 적절한 압력에서 적절한 시간동안 처리되었다. 실시 압력은 약 400 내지 약 500 MPa와 같은 약 400내지 약 800 MPa 범위의 압력을 포함한다. 실시 시간 범위는 OSU 식품 과학 파일럿 공장(OSU Food Science pilot plant)에서 가능한 것과 같은 고압 장치를 이용하여 약 10 분에서 약 15분과 같이 약 5분초과 내지 약 20분를 포함한다.
일부 실시예들에서, 블루베리, 체리 및 다른 안토시아닌이 풍부한 과일과 같은 과일은 본 명세서에 기재된 상기 조성물 실시예들을 사용하여 코팅될 수 있다. 상기 과일은 HHP 처리를 실시할 수 있는 폴리에틸렌 테레파탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 레토르트 용기 또는 다른 종류의 컨테이너, 고분자 컵, 유리병, 금속 캔 또는 유연한 파우치 및/또는 고분자 또는 합성 제조된 백과 본 명세서에 기재된 처리 조성물중 어느 하나와 함께 적합한 컨테이너에 패킹된다. 한 실시예에서, 상기 샘플은 밀봉되고, HHP 처리 단계에 다음에 본 명세서에 기재된 제1열처리 단계를 실시하였다. 또다른 실시예에서, 상기 샘플은 컨테이너에 패킹되기 전에 먼저 제1열처리 단계를 실시하였다. 상기 샘플은 제1열처리 단계에서 사용된 첫번째 처리 조성물로부터 분리하고 첫번째 처리 조성물과 동일 또는 상이한 신선한 처리 조성물로 대체될 수 있다. 본 실시예는 제1열처리 단계 후 과일 샘플위의 상기 필름 또는 코팅을 제거(본 발명에 기재된 사용 방법)를 더 포함할 수 있다. 상기 샘플은 HHP 처리 단계를 사용하여 처리되었다. 이러한 실시예들의 어떤 것은 샘플 HHP 처리를 거친 후 제2열처리 단계를 더 포함하도록 변형 될 수있다. 상기 과일 샘플은 제2열처리 전 또는 후에 패키징으로부터 제거될 수 있고, 상기 과일에 존재하는 어떠한 잔여 필름 또는 코팅은 상기 제2열처리 단계 전 또는 후에 제거될 수 있다.
과일 색, 용해가능한 안토시아닌 및 패킹 용액의 브라운 인덱스(brown index)를 위한 표준 테스트가 상기 기재된 조성물의 수행을 결정하기 위하여 수행되었다. 상기 결과는 적합한 조성물 실시예들 및 사이한 과일 제품에서 압력/시간 범위를 결정하기 위하여 평가되었다. 도 31은 HHP 처리를 실시한 폴릴에틸렌 테레프탈레이트(PET) 레토르트 용기에 패킹된 비코팅된 블루베리의 사진을 설명한다. 도 31에 설명된 바와 같이, 안토시아닌은 패킹 용액에 과일로부터 침출되었다. 본 명세서에 기재된 상기 조성물은 HHP-처리된 과일로부터 안토시아닌의 침출을 예방하기 위하여 사용되었다.
실시예 14
또한, 본 명세서에 기재된 상기 조성물은 천연 과일 안료, 영양을 유지시키고 유효기간을 연장하는 것을 촉진하기 위하여 깨끗하게 보이는 컨테이너의 다양한 색의 과일 제품에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 본 명세서에 기재된 조성물 실시예들은 심품 안전, 품질 및 유효기간을 보장하기 위하여 이미 열처리 또는 비-열(non-thermally)처리한 과일을 제외한 깨끗한 PET 컵 또는 유리병(도 32)에서 처리한 블루베리, 체리 및 다른 안토시아닌이 풍부한 과일과 같은 혼합된 과일을 코팅하기 위하여 사용될 수 있다.
실시예 15
본 실시예는 사과, 포도 및 특정 열대과일에 상기 기재한 조성물의 사용을 설명한다. 하기에 설명된 과일은 상기 조성물의 실시예로 코팅되고, 주변 환경하에 저장되었다.
도 33은 비코팅(대조군) 및 주변 조건 하에 14일 동안 저장한 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 (CNF)/0.1% 나노 칼슘 카보네이트 (NCC) 코팅된 사과, 망고 및 포도의 무게 손실을 설명한다. 8, 11 및 14일간 저장한 비코팅된 망고의 무게 손실과 비교하여 코팅된 망고의 무게 손실은 현저하게 줄어든 반면, 비코팅 및 코팅된 사과 및 포도 사이에는 무게 손실(%)의 현저한 차이가 없었다.
주변 조건에서 저장 14일 후, 코팅된 망고에서는 과일 색 및 물 손실의 변화가 적게 관찰된 반면, 비코팅된 망고는 물손실 및 높은 호흡 때문에 주름 및 수축과 함께 더 붉은색(어더운 노란색 및 갈색)이 되었다(도 34A-34F참조). 상기 코팅된 망고는 1.5% 셀룰로오스 나노피브릴 (CNF)/0.1% 나노 칼슘 카보네이트 (NCC) 또는 1.5% CNF/0.1% NCC/0.1% 카복시메틸 셀룰로오스 (CMC)의 두개의 다른 코팅 조성물로부터 만들어진 필름으로 덮혀 있었다. 각 코팅 조성물은 스프레이 코팅으로 적용되었다. 상기 망고 샘플의 텍스쳐는 5kg 로드 세포(load cell) 및 50 nm 원통형 플랫 헤드 프로브(cylindrical at head probe(P50))를 가지는 텍스쳐 분석기(texture analyzer (TA.XT2, Stable MicroSystems Ltd., Surrey, UK))로 결정되었다. 견고도는 50% 스트레인(strain)에서 압축 및 1 mm s-1의 압출 비율로 측정되었다. 상기 최대점 힘(maximum peak force)은 견고도(N)으로서 표시되었다. 평균(n=3)은 최고 및 최저 값을 제외함으로써 계산되었다. 결과는 코팅된 망고가 비코팅된 망고보다 현저하게 낮은 견고도를 가하는 것을 나타냈고, 상기 결과는 비코팅된 망고의 높은 탈수와 밀접하게 관련된 것 일수 있다.
포도에서 회색 곰팡이(gray molds)의 성장을 저해하기 위하여 CNF/NCC 코팅과 함께 조합한 계피 잎 에센셜 오일(cinnamon leaf essential oil)의 영향을 조사하기 위하여, 약 100g 포도는 증류수 100 mL가 있는 플라스틱 백에 넣고 주변 조건에서 저장하였다. 저장 3일 후, 비코팅된 포도에서 곰팡이가 나타남이 관찰되었으나(도 30A), 상기 기재된 코팅 조성물로부터 얻어진 필름을 포함하는 포도에는 관찰되지 않았다. 반면, 아마 안토시아닌 및 계피 잎 에센셜 오일로부터 페놀릭 애시드 사이의 반응으로부터 갈색 농축 생성물의 형성 때문에 포도의 색 변화는 코팅된 포도에서 관찰되었다(도 36B: 1.5% CNF, 0.1% NCC, 및 2.5% CLE를 포함하는 조성물로 코팅된 포도를 설명 및 도 36C: 1.5% CNF, 0.1% NCC, 0.1% CMC 및 2.5% CLE를 포함하는 조성물로 코팅된 포도를 설명). 코팅된 포도의 필름에서 적절한 세척으로 제거되는 하얀 물질은 관찰되었다.
다른 실시예는 코팅된 파파야, 오렌지 및 자몽 및 2.5%계피 잎 에센셜 오일(CLE)을 포함하는 1.5% CNF, 0.1% NCC를 사용하는 "처리 A" 및 2.5% CLE를 포함하는 1.5% CNF, 0.1% NCC, 및 0.1% CMC를 사용하는 "처리 B"의 두가지 다른 코팅 조성물을 포함한다. 코팅된 파파야(처리 A)는 주변 조건 하에 저장 3일 후 대조군 파파야(비코팅)과 비교하여 현저하게 낮은 무게 손실을 나타냈다. 주변 조건 하에 저장 5일 후 감귤류(citrus fruits)에서 무게 손실의 현저한 감소는 관찰되지 않았다(도 37).
본 발명에 기재된 원리가 적용될 수 있는 다수의 가능한 실시예들을 고려하여, 상기 설명한 실시예들은 오직 본 발명의 바람직한 실시예들일 뿐이며, 본 발명의 범주가 제한되는 것은 아니라는 것을 인식해야한다. 오히려, 본 발명의 범위는 하기 청구범위에 의해 정의된다. 따라서 본 발명자들은 이들 청구 범위의 범위 및 사상내에 오는 모든 것을 우리의 발명으로서 주장한다.

Claims (38)

  1. 0.1 wt/v% - 10 wt/v% 의 양인 셀룰로오스 나노물질;
    0.005 wt/v% - 2.5 wt/v%의 양인 무기염 성분; 및
    0.05 wt/v% - 0.1 wt/v%의 양인 가교제; 또는
    0.1 wt/v% - 10 wt/v%의 양인 셀룰로오스 나노물질; 및
    0.005 wt/v% - 5 wt/v%의 양인 무기염 성분;을 포함하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 나노물질은 셀룰로오스 나노피브릴(cellulose nanofibril), 셀룰로오스 나노크리스탈(cellulose nanocrystal) 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 나노물질은 0.1 wt/v% - 3 wt/v%의 양인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기염 성분은 소듐(sodium)을 포함하는 염, 포타슘(potassium)을 포함하는 염, 칼슘(calcium)을 포함하는 염, 마그네슘(magnesium)을 포함하는 염, 틴(tin)을 포함하는 염 또는 이들의 2 이상 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기염 성분은 나노 칼슘 카보네이트, 마이크로-칼슘 카보네이트, 칼슘:실리케이트(90%:10%), 울라스토나이트(wollas내지nite), CaCl2, NaCl, SnCl2, MgCl2, KCl, KI 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기염 성분은 0.1 wt/v% - 2 wt/v%의 양인 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가교제는 알긴산 , 알긴산 나트륨 , 카르복시메틸 셀룰로오스 , 펙틴 다당류 , 카르복시메틸 덱스트란 , 잔탄 검 , 카르복시메틸 전분, 히알루론산 , 덱스트란 설페이트 , 펜토산 폴리설페이트 , 카라기난 , 푸코이단, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로부터 선택되는 폴리사카라이드를 포함하는 카르복시 또는 설페이트인 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가교제는 0.05 wt/v% - 0.4 wt/v%의 양인 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 안정화제, 첨가제, 농업용제 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로부터 선택되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 안정화제는 페놀계 화합물, 산, 금속 이온 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로부터 선택되고;
    상기 첨가제는 필름 형성 물질, 가소제, 항균제, 항산화제, 현탁제/안정화제 , 유화제, 혼합 보조제/소포제, 방부제, 공-용매, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로부터 선택되고; 및/또는
    상기 농업용제는 영양제, 성장 자극제, 식물 성장 조절제, 제초제, 살균제, 살충제, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 식물, 과일, 야채, 또는 이들 일부에서의 사전 및/또는 수확 후의 손상을 예방 또는 완화하기 위하여 제형화된 것을 특징으로 조성물.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 식물, 과일, 야채, 또는 이들 일부로부터, 영양소, 안토시아닌 및 기타 생물학적 안료 또는 이들의 혼합물의 침출을 예방 또는 완화하기 위하여 제형화된 것을 특징으로 조성물.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 식물, 과일, 야채, 또는 이들 일부의 질량 감소 및 UV 손상을 예방 또는 완화하기 위하여 제형화된 것을 특징으로 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은,
    0.188%, 0.375%, 0.5 wt/v%, 0.75 wt/v%, 1 wt/v%, 1.5% wt/v% 또는 2 wt/v%;으로부터 선택되는 양의 셀룰로오스 나노피브릴;
    0.01 wt/v%, 0.05 wt/v%, 0.1 wt/v%, 0.17 wt/v%, 0.38 wt/v%, 0.5 wt/v%, 0.64 wt/v%, 1 wt/v%, 1.5 wt/v% 또는 2 wt/v%으로부터 선택되는 양의 나노칼슘 카보네이트; 및
    0.05 wt/v%, 0.1 wt/v%, 0.15 wt/v% 또는 0.25 wt/v%으로부터 선택되는 양의 카르복시메틸 셀룰로오스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 조성물로부터 형성된 필름을 포함하는 식물 또는 식물의 일부.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 식물 또는 식물의 일부는 상기 조성물이 코팅되지 않은 동등한 식물 또는 식물의 일부에 비해, 해동 후 질량 손실이 감소됨을 나타내는 것을 특징으로 하는 식물 또는 식물의 일부.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 식물 또는 식물의 일부는 상기 조성물이 코팅되지 않은 동등한 식물 또는 식물의 일부에 비해, 크래킹(cracking)이 감소됨을 나타내는 것을 특징으로 하는 식물 또는 식물의 일부.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 식물 또는 식물의 일부는 상기 조성물이 코팅되지 않은 동등한 식물 또는 식물의 일부에 비해, 안토시아닌 침출, 수분 손실, 가스 교환 또는 영양소 손실이 감소됨을 나타내는 것을 특징으로 하는 식물 또는 식물의 일부.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식물 또는 식물의 일부는 과일, 야채 또는 씨앗인 것을 특징으로 하는 식물 또는 식물의 일부.
  20. 식물 또는 식물의 일부를 수확 전 또는 후에, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 조성물로 상기 식물 또는 식물의 일부를 코팅하는 것을 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 방법은 상기 조성물로 상기 식물 또는 식물의 일부를 분무, 침지, 엔로빙 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 방법은 상기 식물 또는 식물 일부에 필름을 형성하기 위해 도포한 후, 건조를 더 포함하되, 상기 건조는 30℃ 내지 35℃의 온도에서 상기 식물 또는 식물 일부를 가열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법의 식물 또는 식물 일부는 과일 또는 야채인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 방법은 과일 또는 야채에서, 영양소, 안토시아닌 및 기타 생물학적 안료 또는 이들의 조합이 침출되는 것을 예방 또는 완화하기 위한 처리하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 공정은 과일 또는 야채 또는 이들의 조합을 처리하기 위하여 높은 수압을 이용하여 적어도 80℃ 내지 100℃의 온도에서 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 방법은 상기 과일 또는 야채를 처리 전 또는 후 또는 둘다에서, 상기 과일 또는 야채로부터 상기 필름을 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 방법은 하나 이상의 추가적인 열처리 단계를 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제20항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 처리 조성물에 상기 과일 또는 야채를 노출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 처리 조성물은 0.01 wt/v% - 0.5 wt/v%의 양인 가교제, 12 wt/v% - 25 wt/v%의 양의 선택적 당 화합물, 1 mM - 100 mM의 양인 다가염 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 처리 조성물은 알긴산 나트륨, 카르복시메틸 셀룰로오스, 수크로오스, CaCl2, 또는 이들의 2 종 이상의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제20항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 식물 또는 식물의 일부의 수확 전후 손상을 예방 또는 방지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제20항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 드립(drip) 손실을 예방 또는 방지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제20항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 식물 또는 식물 일부의 생물적 및/또는 비생물적 스트레스를 예방 또는 방지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제20항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 식물 또는 식물 일부의 보관 또는 저장 수명을 연장하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 0.1 wt/v% - 3 wt/v%의 양인 셀룰로오스 나노물질, 0.005 wt/v% - 2.5 wt/v%의 양인 무기염 성분 및 0.05 wt/v% - 0.4 wt/v%의 양인 가교제를 포함하는 조성물로 과일 또는 야채의 수확 전후에 코팅하는 단계;
    필름을 형성하기 위하여 과일 또는 야채를 코팅하는 조성물을 건조시키는 단계;
    0.01 wt/v% - 0.5 wt/v%의 양인 가교제; 12 wt/v% - 18 wt/v%의 양인 당 화합물; 5 mM - 15 mM의 양인 다가염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 처리 조성물로 상기 과일 또는 야채를 적어도 80℃- 100℃의 온도에서 열처리하는 단계;
    과일 또는 야채로부터 상기 필름을 세척하는 단계; 및
    0.01 wt/v% - 0.5 wt/v%의 양인 가교제; 12 wt/v% - 18 wt/v%의 양인 당 화합물; 5 mM - 15 mM의 양인 다가염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 처리 조성물로 적어도 4 내지 5.5의 pH 및 적어도 80℃- 100℃의 온도에서 상기 과일 또는 야채를 열처리하는 단계;를 포함하는 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 건조는 30℃ - 35℃의 온도에서 과일 또는 야채를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 본 발명에 기재된 나노 셀룰로오스 식용 코팅제.
  38. 본 발명에 기재된 나노 셀룰로오스 식용 코팅제 또는 코팅 조성물을 대상물에 적용하는 것을 포함하는 대상물에 코팅하는 방법.

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200002428A (ko) * 2018-06-29 2020-01-08 주식회사 엘지화학 결정화도가 조절된 셀룰로오스 혼합물을 포함하는 종자 코팅재, 이를 이용한 종자의 코팅 방법 및 상기 조성물을 포함하는 코팅된 종자
KR20200008456A (ko) * 2018-07-16 2020-01-28 주식회사 엘지화학 셀룰로오스 또는 이의 유도체, 물을 포함하는 종자 활력 증진 처리용 조성물
KR20200073764A (ko) * 2018-12-14 2020-06-24 대한민국(농촌진흥청장) 셀룰로오스를 유효성분으로 포함하는 피막용 조성물과 이를 이용한 피막 처리 방법
KR102224224B1 (ko) * 2020-07-24 2021-03-08 주식회사 테코자임 식용 가능한 시트형 물품

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE537668C2 (sv) * 2013-04-26 2015-09-29 Stora Enso Oyj Förfarande för behandling av en livsmedelsprodukt med en lösning som innefattar en nanofibrillerad polysackarid samt enbehandlad produkt
EP3122785A2 (en) * 2014-03-27 2017-02-01 Melodea Ltd. Nanocrystaline cellulose as absorbent and encapsulation material
FI129934B (en) 2015-02-13 2022-11-15 Upm Kymmene Corp Sewing thread, method of making sewing thread and its use
CN104939269B (zh) * 2015-06-16 2018-06-26 宁波大学 一种可食性复合海藻酸钠抗菌膜液及其制备方法和应用
AU2017266592B2 (en) * 2016-05-16 2021-04-01 Melodea Ltd. Modified nanocrystaline cellulose materials and formulations and products made therefrom
SE540667C2 (en) 2016-07-11 2018-10-09 Stora Enso Oyj Ethylene scavenging material suitable for use in packages and process for manufacturing thereof
CN106220904A (zh) * 2016-08-22 2016-12-14 王利萍 一种ncc改性海藻酸钠可降解复合膜的制备方法
MX2019002923A (es) 2016-10-06 2019-07-18 Gen Mills Inc Producto alimenticio recubierto y metodo de produccion del producto alimenticio recubierto.
CN113261589A (zh) * 2016-11-07 2021-08-17 聚合物天然控股股份公司 涂覆组合物及其使用方法
CN106819076A (zh) * 2016-12-27 2017-06-13 华中农业大学 一种基于天然多糖粒子的抑菌保鲜涂膜剂的制备方法
AU2018217011B2 (en) * 2017-01-31 2023-06-01 Oregon State University Food product coatings
CN108623852A (zh) * 2018-04-24 2018-10-09 黄正农 一种方便食品的可食用包装及其制备方法
CN109123257A (zh) * 2018-07-27 2019-01-04 华南理工大学 一种提高果汁饮料稳定性的方法
US20200352106A1 (en) * 2019-05-01 2020-11-12 CO2 Solved, LLC Compositions and Methods for Enhanced CO2 Capture and Storage
JP7386629B2 (ja) * 2019-06-28 2023-11-27 リンテック株式会社 植物被覆用組成物、植物被覆用組成物の製造方法、及び、植物の被覆方法
CN110152055B (zh) * 2019-06-30 2022-07-29 海南师范大学 海藻酸胺化衍生物/细菌纤维素纳米晶复合凝胶构筑的功能性药物缓释医用敷料
JP2022541518A (ja) 2019-07-16 2022-09-26 イッサム リサーチ デベロップメント カンパニー オブ ザ ヘブリュー ユニバーシティー オブ イェルサレム リミテッド 植物および収穫後の植物のための保護コーティング
US20230124125A1 (en) * 2020-03-17 2023-04-20 The State Of Israel Ministry Of Agriculture And Rural Development Agricultural Research Organization Protected plants and methods of obtaining them
KR20230048247A (ko) * 2020-05-04 2023-04-11 조지 다런 천 피브릴화 셀룰로스 재료의 방법 및 시스템
WO2022025829A1 (en) * 2020-07-29 2022-02-03 Eden Agritech Co., Ltd. A method for synthesizing carboxymethylcellulose-based composite film for prolonging shelf life
CN112471497A (zh) * 2020-11-30 2021-03-12 集美大学 一种利用黄秋葵发酵酒酒渣制备纳米纤维素和可食性功能膜的方法
CN112772714B (zh) * 2020-12-30 2022-08-12 上海交通大学 一种复合保鲜膜及其制备方法与应用
CN113229362B (zh) * 2021-05-10 2022-08-26 东北林业大学 一种多阴离子抗收缩水果保鲜涂膜液的制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2536743T3 (es) * 2008-12-11 2015-05-28 Fpinnovations Celulosa nanocristalina seca redispersable
WO2011139749A2 (en) * 2010-04-27 2011-11-10 University Of Maine System Board Of Trustees Method for drying cellulose nanofibrils
US8822386B2 (en) * 2010-06-28 2014-09-02 Baker Hughes Incorporated Nanofluids and methods of use for drilling and completion fluids

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200002428A (ko) * 2018-06-29 2020-01-08 주식회사 엘지화학 결정화도가 조절된 셀룰로오스 혼합물을 포함하는 종자 코팅재, 이를 이용한 종자의 코팅 방법 및 상기 조성물을 포함하는 코팅된 종자
KR20200008456A (ko) * 2018-07-16 2020-01-28 주식회사 엘지화학 셀룰로오스 또는 이의 유도체, 물을 포함하는 종자 활력 증진 처리용 조성물
KR20200073764A (ko) * 2018-12-14 2020-06-24 대한민국(농촌진흥청장) 셀룰로오스를 유효성분으로 포함하는 피막용 조성물과 이를 이용한 피막 처리 방법
KR102224224B1 (ko) * 2020-07-24 2021-03-08 주식회사 테코자임 식용 가능한 시트형 물품
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