KR20230059599A

KR20230059599A - 불가사리를 이용한 식품용 포장재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20230059599A
Application number: KR1020210143941A
Authority: KR
Inventors: 고의석
Original assignee: 고의석
Priority date: 2021-10-26
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2023-05-03
Also published as: KR102626834B1

Abstract

본 발명은 불가사리를 이용한 식품용 포장재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불가사리로부터 탄산칼슘 분말을 추출하는 단계와, 불가사리로부터 항균 펩타이드를 추출하는 단계와, 상기 추출된 탄산칼슘 분말에 생분해성 수지를 혼합하여 수지 조성물을 제조하는 단계와, 상기 제조된 수지 조성물을 기재 필름(100)으로 성형하는 단계와, 상기 성형된 기재 필름(100)의 일측 또는 양측 표면에 프라이머 조성물을 도포한 후 건조하여 프라이머층(300)을 형성하는 단계와, 상기 형성된 프라이머층(300)에 상기 추출된 항균 펩타이드를 포함하는 코팅 조성물을 도포한 후 건조하여 코팅층(500)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 플라스틱의 사용량을 현저히 줄여 친환경성을 발휘하고, 우수한 항균성으로 포장재에 포장되는 식품의 신선도 유지기간을 연장할 수 있다는 장점이 있다.

Description

불가사리를 이용한 식품용 포장재 및 그 제조방법{PACKAGE FOR FOOD USING STARFISH AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 불가사리를 이용한 식품용 포장재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유해해양생물인 불가사리로부터 추출한 탄산칼슘을 충전제로, 항균 펩타이드는 코팅물질로 이용함으로써, 플라스틱의 사용량을 줄이고, 식품의 신선도를 향상시켜 보관수명을 연장할 수 있으며, 친환경성이 우수한 불가사리를 이용한 식품용 포장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

전 세계적으로 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)가 확산됨에 따라 집에 머무는 시간이 많아지고 외부활동을 자제하면서 비대면 서비스 사업이 크게 성장하였다. 이러한 비대면 서비스 사업 중 밀키트, 배달음식이나 테이크아웃 커피 등의 사업은 일회용 플라스틱 폐기물 문제를 더욱 심화시키고 있다.

또한, 국제적으로 저탄소 경제로의 이행 필요성이 증대되고, 코로나바이러스감염증-19를 계기로 지속가능한 성장전략의 중요성이 더욱 부각됨에 따라 정부는 탄소중립(Net-zero)사회 실현을 목표로, 도시·공간·생활 인프라 녹색 전환, 저탄소·분산형 에너지 전환, 녹색산업혁신 생태계 구축 등 3대 추진 방향을 설정하여 기후변화와 경제적 문제를 아울러 해결하기 위한 정책을 실시하였다.

이에 따라 패키징 업계에서는 바이오매스, 탄산칼슘(CaCO₃) 첨가제 등을 통해 플라스틱 사용량을 줄일 수 있는 친환경 포장재 관련 연구가 계속되고 있다.

한편, 불가사리는 극피동물문 불가사리강에 속하는 동물들의 총칭으로, 국내에는 불가사리는 아무르불가사리(Asterias amurensis), 별불가사리(Asterina pectinifera), 거미불가사리(Ophiuroidea), 빨강불가사리(Centonardoa semiregularis) 등이 서식하고 있다. 이 중 사람들에게 직접적으로 피해를 주는 불가사리는 아무르불가사리이며, 상기 아무르불가사리는 많은 양의 멍게, 전복, 홍합 등을 먹어치우며 연안어업 및 양식업에 막대한 피해를 야기한다.

이에 따라 국제해양기구(International Maritime Organization, IMO)는 다른 지역으로 이동시 심각한 생태계 파괴가 우려되는 것으로 지정한 유해 생물 10종에 적조, 콜레라 등과 함께 아무르불가사리를 포함시켰으며, 우리나라의 경우 「해양생태계의 보전 및 관리에 관한 법률」 제5조(2017년 10월 기준)에 따라 극피동물 중에는 별불가사리와 아무르불가사리를 유해해양생물(사람의 생명이나 재산에 피해를 주는 해양생물로서 해양수산부령이 정하는 종, 제2조제13호)로 지정하였다.

또한, 국내에서는 수산자원을 보호하고 육성하고자 2000년부터 조업 시 어획물과 함께 포획되는 불가사리를 수매하는 ‘해적생물 구제사업’을 추진하여 2016년까지 5,919톤을 수매, 2,776백만 원의 사업비를 지원하였고, 2019년 기준 40,000천원의 사업비와 수매비로 1kg당 1천원을 소요하였으며, 소각 폐기하는데 1kg당 480~550원을 소요하였다.

따라서, 최근 이러한 불가사리를 자원화하는 방안이 다수 연구되고 있다. 예시적으로 불가사리를 이용하여 사료 또는 비료를 제조하거나, 고형연료를 제조하는 방법 등이 다수 제안되었으나, 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘과 항균펩타이드를 모두 활용하여 친환경 포장재를 제조하는 방안에 대해서는 게시된 바 없다.

KR

10-1594167

B1

KR

10-0433785

B1

KR

10-2017-0006904

A

KR

10-2016-0073049

A

따라서, 본 발명의 목적은 식품용 포장재의 충전제로 불가사리로부터 추출한 탄산칼슘을 사용함으로써, 플라스틱의 사용량을 줄이고, 친환경성이 우수한 불가사리를 이용한 식품용 포장재 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 식품용 포장재의 코팅물질로 불가사리로부터 추출한 항균 펩타이드를 사용함으로써, 식품의 신선도를 향상시켜 보관수명을 연장할 수 있으며, 친환경성이 우수한 불가사리를 이용한 식품용 포장재 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 불가사리를 이용한 식품용 포장재는, 기재 필름을 포함하되, 상기 기재 필름은 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘 분말 및 생분해성 수지를 포함하여 구성되고, 상기 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘 분말은, 불가사리를 세척하여 염분을 제거하는 과정과, 상기 염분이 제거된 불가사리를 단백질분해효소로 처리하는 과정과, 상기 처리된 불가사리로부터 다공성 구조체를 회수하는 과정과, 상기 회수된 다공성 구조체를 건조 및 분말화하는 과정을 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 기재 필름의 일측 또는 양측 표면에 형성된 프라이머층, 상기 프라이머층의 표면에 형성된 코팅층을 더 포함하되, 상기 코팅층은 불가사리로부터 추출된 항균 펩타이드를 포함하여 구성되며, 상기 불가사리로부터 추출된 항균 펩타이드는, 에탄올 추출; 알칼리 전처리 및 유기산 첨가 후 가열 추출; 알칼리 전처리 후 유기산 및 단백질 분해효소 첨가를 통한 추출; 중 어느 하나의 방법으로 추출되는 것임을 특징으로 한다.

상기 기재 필름은, 상기 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘 분말 0.1~30wt% 및 잔부의 생분해성 수지로 구성됨을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 의한 불가사리를 이용한 식품용 포장재의 제조방법은, 불가사리로부터 탄산칼슘 분말을 추출하는 단계와, 상기 추출된 탄산칼슘 분말에 생분해성 수지를 혼합하여 수지 조성물을 제조하는 단계와, 상기 제조된 수지 조성물을 기재 필름으로 성형하는 단계를 포함하되, 상기 불가사리로부터 탄산칼슘 분말을 추출하는 단계는, 불가사리를 세척하여 염분을 제거하는 과정과, 상기 염분이 제거된 불가사리를 단백질분해효소를 처리하는 과정과, 상기 처리된 불가사리로부터 다공성 구조체를 회수하는 과정과, 상기 회수된 다공성 구조체를 건조 및 분말화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 불가사리로부터 탄산칼슘 분말을 추출하는 단계 후, 불가사리로부터 항균 펩타이드를 추출하는 단계를 더 포함하고, 상기 제조된 수지 조성물을 기재 필름으로 성형하는 단계 후, 상기 성형된 기재 필름의 일측 또는 양측 표면에 프라이머 조성물을 도포한 후 건조하여 프라이머층을 형성하는 단계와, 상기 형성된 프라이머층에 상기 추출된 항균 펩타이드를 포함하는 코팅 조성물을 도포한 후 건조하여 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 불가사리로부터 항균펩타이드를 추출하는 단계는, 에탄올 추출; 알칼리 전처리 및 유기산 첨가 후 가열 추출; 알칼리 전처리 후 유기산 및 단백질 분해효소 첨가를 통한 추출; 중 어느 하나의 방법으로 추출하는 것임을 특징으로 한다.

상기 추출된 탄산칼슘 분말에 생분해성 수지를 혼합하여 수지 조성물을 제조하는 단계는, 상기 추출된 탄산칼슘 분말 0.1~30wt%에 잔부의 생분해성 수지를 혼합하는 것임을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 플라스틱의 사용량을 현저히 줄여 친환경성을 발휘하고, 우수한 항균성으로 포장재에 포장되는 식품의 신선도 유지기간을 연장할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 불가사리의 소각 비용을 절감하고, 불가사리로 인한 해양 생태계의 피해를 최소화할 수 있으며, 이산화탄소의 배출로 인한 환경오염의 문제해결에 기여할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 식품용 포장재의 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 식품용 포장재의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 식품용 포장재의 제조공정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 의한 불가사리로부터 추출된 다공성 구조체의 사진.
도 5는 본 발명의 시험예 2에 의한 결과를 나타낸 사진.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 가장 큰 특징은 유해해양생물 불가사리로부터 추출한 탄산칼슘과 항균 펩타이드를 식품용 포장재의 충전제 및 코팅물질로 사용함으로써, 플라스틱의 사용량을 현저히 줄여 친환경성을 발휘하고, 우수한 항균성으로 포장재에 포장되는 식품의 신선도 유지기간을 연장하는 데 있다.

즉, 극피동물인 불가사리는 콜라겐으로 구성된 체벽과 탄산칼슘(CaCO₃)으로 이루어진 석회판의 내골격으로 구성되며, Steroid, Saponin, Tetrodotoxin 등 다양한 생물 독을 함유하고 있는바, 상기 콜라겐과 탄산칼슘을 추출하여 식품용 포장재에 적용하는 것이다.

상기 불가사리 체벽의 콜라겐은 항균 펩타이드로 구성되어 있는바, 양전하(+2~+9)인 펩타이드의 소수성 아미노산 잔기가 음전하를 띈 세균 세포막과 접촉하게 되면 양친매성 α-나선구조 혹은 β-병풍구조를 형성하여 세포막 자체에 구멍을 내거나 세포막의 전위를 변화시켜 세포막을 파괴함으로써, 포장재에 우수한 항균 효과를 부여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 식품용 포장재의 단면도이다.

본 발명에 의한 불가사리를 이용한 식품용 포장재는, 기재 필름(100), 상기 기재 필름(100)의 일측 또는 양측 표면에 형성된 프라이머층(300), 상기 프라이머층(300)의 표면에 형성된 코팅층(500)을 포함하되, 상기 기재 필름(100)은 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘 분말 및 생분해성 수지를 포함하여 구성되고, 상기 코팅층(500)은 불가사리로부터 추출된 항균 펩타이드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘 분말은, 불가사리를 세척하여 염분을 제거하는 과정과, 상기 염분이 제거된 불가사리를 단백질분해효소로 처리하는 과정과, 상기 처리된 불가사리로부터 다공성 구조체를 회수하는 과정과, 상기 회수된 다공성 구조체를 건조 및 분말화하는 과정을 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

다만, 상기 프라이머층(300)과 코팅층(500)은 필요에 따라 추가 형성할 수 있는 것으로, 이의 형성을 생략하는 것도 가능하다.

먼저, 상기 기재 필름(100)은 식품용 포장재의 기본 구성으로, 물리적 강성을 제공하기 위한 것이다. 상기 기재 필름(100)으로는 종래 폴리프로필렌(polypropylene) 필름, 폴리에틸렌(polyethylene) 필름 등이 사용되었지만, 이러한 경우 심각한 환경오염이 야기된다. 따라서, 본 발명은 생분해성 수지, 예시적으로 폴리락트산(Poly Lactic Acid; PLA)으로 구성된 필름을 사용함으로써, 우수한 생분해성을 가져 환경 친화적인 포장재의 제조가 가능토록 하는 것이다. 상기 PLA는 옥수수의 전분에서 추출한 원료로 만든 친환경 수지로, 일반 플라스틱과 사용감이 유사하나 미생물에 의해 100% 생분해되며, 환경 호르몬이나 유해 물질이 검출되지 않는 소재이다.

아울러, 충전제로서 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘을 사용함으로써, 기재 필름(100)의 휨 탄성계수, 충격강도, 강성, 인열강도 등을 개선하고, 미세 다공성 구조를 통해 높은 투기성을 제공함과 동시에, 중금속 흡착 능력, 이온교환능력을 통해 식품의 신선도유지를 돕는다. 아울러, 이러한 충전제의 사용으로 기재 필름(100)의 수지 사용량을 크게 감소시킴으로써, 필름의 생산 및 폐기 과정에서 이산화탄소의 배출을 감소시켜 친환경성을 제공하며, 수지의 사용량 역시 절감하는 것이다.

이때, 상기 기재 필름(100)의 PLA와 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘 간의 배합비는 제한하지 않으나, 그 물성을 고려할 때 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘 0.1~30wt% 및 잔부의 PLA로 구성됨이 바람직하다. 아울러, 일반 탄산칼슘 역시 충전제로 병용될 수 있는바, 이러한 경우 상기 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘 중 일부, 예시적으로 40~60wt% 정도를 일반 탄산칼슘으로 대체할 수 있다.

상기 기재 필름(100)은 그 두께를 제한하지 않으며, 통상 식품용 포장재에 적용 가능한 정도이면 족하다.

상기 불가사리로부터 탄산칼슘을 추출하는 방법은 하기 제조방법을 통해 상세히 설명한다.

상기 프라이머층(300)은, 상기 기재 필름(100)의 일측 또는 양측 표면(도 1에서는 일측 표면에 형성되는 것으로 도시)에 형성되는 것으로, 코팅층(500)이 상기 기재 필름(100)의 표면에 견고하게 부착되도록 하는 것이다.

상기 프라이머층(300)은 공지된 아크릴계 수지 또는 우레탄계 수지로 구성된 프라이머 조성물을 상기 기재(100)의 표면에 도포하고, 이를 건조함으로써, 형성되는 것으로, 상기 프라이머 조성물은 통상의 포장재에 사용되는 것이므로, 그 조성을 제한하지 않는다. 예시적으로, 상기 프라이머 조성물은 아크릴 에멀젼 수지 100중량부, 에틸렌글리콜 10~20중량부, 이소시아네이트(isocyanate) 5~15중량부 및 인계 단량체 10~20중량부의 비율로 포함될 수 있으며, 수성 폴리우레탄계 수지를 이용할 수도 있다. 또한, 그 도포방법 및 건조방법 역시 제한하지 않는다.

아울러, 상기 프라이머층(300)은 그 두께를 제한하지 않으나, 1~5㎛ 정도일 수 있다.

상기 코팅층(500)은 상기 프라이머층(300)의 표면에 형성되는 것으로, 불가사리로부터 추출된 항균 펩타이드를 포함함으로써, 우수한 항균성 및 방담효과를 갖도록 하여 식품의 신선도를 장기간 유지시킨다.

더욱 구체적으로, 상기 코팅층(500)은 폴리우레탄 5~25중량%, 불가사리로부터 추출된 항균 펩타이드 1~3중량%, 침전방지제 0.5~15중량% 및 잔량의 에탄올을 포함하는 코팅 조성물을 그라비아 롤 인쇄 방식으로 도포하여 형성될 수 있다.

상기 불가사리로부터 추출된 항균 펩타이드는 불가사리의 에탄올 추출; 알칼리 전처리 및 유기산 첨가 후 가열추출; 알칼리 전처리 및 유기산, 단백질 분해효소 첨가를 통한 추출; 중 어느 하나의 방법으로 추출될 수 있는바, 이에 대해서는 하기 제조방법을 통해 상세히 설명한다.

상기 불가사리로부터 추출된 항균 펩타이드는 우수한 항균 활성을 가지는 것은 물론, 기재 필름(100)과 함께 우수한 방담 효과 역시 가짐으로써, 포장재에 포장되는 식품의 변질 및 부패를 방지할 수 있어 신선도를 장기간 유지할 수 있게 된다. 또한, 에탄올 추출법에 의한 항균 펩타이드는 살충물질 역시 포함하므로, 진딧물 등도 효과적으로 살충할 수 있게 된다.

상기 폴리우레탄은 예를 들어, 아크릴 변성 폴리우레탄이 사용될 수 있는데, 상기 아크릴 변성 폴리우레탄은 상기 코팅 조성물을 프라이머층(300)에 부착하는 바인더로서 작용한다. 상기 아크릴 변성 폴리우레탄은 하기의 제조방법으로 제조된 아크릴 변성 폴리우레탄이 사용될 수 있으나, 이는 예시일 뿐 이 기술이 속하는 분야에서 공지된 제품을 사용하는 것도 가능함은 당연하다.

먼저, 디이소시아네이트(Diisocyanate), 폴리올(Polyol) 및 유기용제(Organic Solvent)를 준비한 후 혼합하여 혼합액을 제조할 수 있는데, 상기 혼합액은 디이소시아네이트 1mol 및 폴리올 0.5~1.5mol의 비율로 준비되고, 상기 유기용제는 혼합액 전체 함량 중에서 60~70중량%로 포함되도록 할 수 있다.

상기 디이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate(TDI)), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-Diphenylmethane diisocyanate(MDI)), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylenediisocyanate(HDI)), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate(IPDI)) 및 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 이소시아네이트)(4,4'-Methylenebis(cyclohexyl isocyanate)(HMDI)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 폴리올은 폴리에테르 폴리올 또는 폴리에스테르 폴리올 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 유기용제는 톨루엔(Toluene), 메틸에틸케톤(Methyl ethyl ketone), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 아세톤(Acetone) 및 디메틸포름아미드(Dimethylformamide)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

다음으로, 상기 디이소시아네이트, 폴리올 및 유기용제로 이루어진 혼합액을 반응시켜 이소시아네이트 말단기를 가지는 폴리우레탄(Isocyanate terminated Polyurethane)을 제조할 수 있는데, 상기 반응은 83~88℃의 온도에서 3~5시간 동안 이루어질 수 있다.

그 다음으로, 상기 이소시아네이트 말단기를 가지를 폴리우레탄(Isocyanate terminated Polyurethane)에 하이드록시 그룹을 포함하는 모노머(Monomer(containing hydroxy group)) 0.1~0.5mol을 투입하면서 83~87℃의 온도에서 2~4 시간 동안 반응시켜 비닐 말단기를 가지는 폴리우레탄(Vinyl terminated polyurethane)을 제조할 수 있다.

상기 하이드록시 그룹을 포함하는 모노머(Monomer(containing hydroxy group))[0056] 는 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-Hydroxyethyl methacrylate), 2-하이드록시프로필 메타크릴레이트(2-Hydroxypropyl methacrylate), 2-하히드록시에틸 아크릴레이트(2-Hydroxyethyl acrylate) 및 알릴 알코올(Allyl alcohol로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

이어서, 상기 비닐 말단기를 가지는 폴리우레탄(Vinyl terminated Polyurethane)에 모노머를 투입하면서 반응시켜 아크릴 변성 폴리우레탄을 제조할 수 있는데, 상기 비닐 말단기를 가지는 폴리우레탄 및 모노머는 각각 비닐말단기를 가지는 폴리우레탄 70~90중량% 및 모노머 10~30중량%의 중량 비율로 포함될 수 있다.

또한, 상기 비닐 말단기를 가지는 폴리우레탄에 모노머를 투입하면서 75~80℃의 온도에서 1~3시간 동안 반응시킴으로써 상기 아크릴 변성 폴리우레탄 접착제를 제조할 수 있다.

상기 모노머는 스티렌(Styrene), 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 아크릴로니트릴(Acrylonitrile), 아크릴릭 애시드(Acrylic acid) 및 아크릴 모노머(Acrylic monomer)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 침전방지제는 코팅 조성물을 구성하는 조성물의 침전을 방지하고 분산 특성을 갖도록 하기 위하여 사용될 수있는데, 예를 들어, 상기 침전방지제로는 폴리에스터 폴리디메틸실록산 공중합체(Polyether-polydimethylsiloxane copolymer), 디메틸올 부타논산(DMBA), 디메틸올 프로피온산(DMPA), 메틸렌디에탄올아민 및 폴리에틸렌옥사이드유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

그리고 상기 에탄올은 용매로서 사용된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 식품용 포장재는 유해해양생물인 불가사리를 포장재의 충전제와 항균 코팅물질로 재활용함에 따라, 해양 생태계의 피해를 최소화하고, 충전제의 사용으로 인해 합성수지에 사용되는 탄소의 비율을 크게 감소시켜 이산화탄소의 배출로 인한 환경오염의 문제를 해소할 수 있으며, 제조비용 역시 절감할 수 있다는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 의한 식품용 포장재의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 식품용 포장재의 제조방법은, 불가사리로부터 탄산칼슘 분말을 추출하는 단계와, 불가사리로부터 항균 펩타이드를 추출하는 단계와, 상기 추출된 탄산칼슘 분말에 생분해성 수지를 혼합하여 수지 조성물을 제조하는 단계와, 상기 제조된 수지 조성물을 기재 필름(100)으로 성형하는 단계와, 상기 성형된 기재 필름(100)의 일측 또는 양측 표면에 프라이머 조성물을 도포한 후 건조하여 프라이머층(300)을 형성하는 단계와, 상기 형성된 프라이머층(300)에 상기 추출된 항균 펩타이드를 포함하는 코팅 조성물을 도포한 후 건조하여 코팅층(500)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다만, 앞서 설명된 바와 같이, 프라이머층(300) 및 코팅층(500)의 형성유무는 필요에 따라 선택하는 것이므로, 불가사리로부터 항균 펩타이드를 추출하는 단계와, 상기 성형된 기재 필름(100)의 일측 또는 양측 표면에 프라이머 조성물을 도포한 후 건조하여 프라이머층(300)을 형성하는 단계와, 상기 형성된 프라이머층(300)에 상기 추출된 항균 펩타이드를 포함하는 코팅 조성물을 도포한 후 건조하여 코팅층(500)을 형성하는 단계를 생략가능함은 당연하다.

이하, 본 발명을 첨부된 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

불가사리로부터 탄산칼슘 분말을 추출하는 단계

먼저, 불가사리로부터 탄산칼슘 분말을 추출한다.

구체적으로, 상기 탄산칼슘 분말의 추출은, 불가사리를 세척하여 염분을 제거하는 과정과, 상기 불가사리에 단백질분해효소를 처리하는 과정과, 상기 처리된 불가사리로부터 다공성 구조체를 회수하는 과정과, 상기 회수된 다공성 구조체를 건조 및 분말화하는 과정을 포함한다.

이를 더욱 상세히 설명하면, 먼저 불가사리를 정제수로 세척하여 불가사리에 잔존하는 염분을 제거한다. 이때, 상기 불가사리로는 그 종류와 무관하게 사용 가능하나, 가장 바람직하게는 아무르불가사리 및 별불가사리 중 1종 이상을 사용하는 것이다.

그리고 상기 세척된 불가사리에 단백질분해효소 및 물을 첨가하고, 40~50℃의 온도에서 50~100rpm의 속도로 교반하면서 24~72시간 동안 반응시켜 단백질을 분해시킨다. 이때, 상기 단백질분해효소로는 펩신(pepsin)을 사용함이 바람직하다. 상기 세척된 불가사리, 단백질분해효소 및 물의 사용량은, 상기 세척된 불가사리 100중량부에 대하여, 단백질분해효소 0.01~0.5중량부, 물 500~1,000중량부 정도일 수 있으나, 이를 제한하는 것은 아니다.

다음으로, 상기 단백질분해효소로 처리된 불가사리로부터 다공성 구조체, 즉 탄산칼슘을 회수한다. 상기 단백질분해효소로 처리하게 되면 불가사리로부터 추출된 다공성 구조체는 비중이 높아 침전하게 되며, 비중이 낮은 효소분해된 불가사리 덩어리는 상부로 떠오르게 된다. 따라서, 침전된 다공성 구조체, 즉 탄산칼슘만을 회수한다.

그리고 이를 건조하여 수분함량이 0.1~5wt%가 되도록 한 후, 1~30㎛ 정도의 입자 크기로 분쇄하여 분말화한다. 이때, 상기 건조방법 및 분쇄방법은 제한하지 않는다.

불가사리로부터 항균 펩타이드를 추출하는 단계

다음으로, 불가사리로부터 항균 펩타이드를 추출한다. 상기 항균 펩타이드 역시 불가사리 중 아무르불가사리 및 별불가사리 중 1종 이상으로부터 추출함이 바람직하다.

이때, 상기 항균 펩타이드를 추출하는 방법은, 에탄올 추출; 알칼리 전처리 및 유기산 첨가 후 가열추출; 알칼리 전처리 및 유기산 및 단백질 분해효소 첨가를 통한 추출; 중 어느 하나의 방법을 이용할 수 있다.

먼저, 상기 에탄올 추출방법은, 불가사리를 정제수로 세척하여 불가사리에 잔존하는 염분을 제거한 후, 이를 건조하고, 50~100mesh 정도로 분쇄한다. 그리고 이에 2~5중량배의 에탄올 또는 에탄올 수용액을 가하고, 5~40℃에서 12~72시간 추출한 후, 여과하고, 농축 및 건조하는 것이다.

또한, 알칼리 전처리 및 유기산 첨가 후 가열 추출방법은, 불가사리를 정제수로 세척하여 불가사리에 잔존하는 염분을 제거한 후, 이를 건조하고, 50~100mesh 정도로 분쇄한 후, 알칼리 용액인 0.1~0.2M의 수산화나트륨 수용액을 1:4~6(w/v) 비율로 혼합시켜 교반한다. 그리고 이를 침전 및 세척하고, 유기산인 0.5% 주석산을 첨가하여 교반하고, 다시 침전 및 세척을 반복한 후, 유기산인 0.5~1.5M 주석산으로 pH를 6으로 맞추어 초음파 분쇄기로 균질화하고, 70~90℃에서 충분히 교반한 후, 원심분리하여 상등액을 취한 후, 동결건조하는 것이다.

또한, 알칼리 전처리 및 유기산 및 단백질 분해효소 첨가를 통한 추출방법은, 불가사리를 정제수로 세척하여 불가사리에 잔존하는 염분을 제거한 후, 이를 건조하고, 50~100mesh 정도로 분쇄한 후, 알칼리 용액인 0.1~0.2M의 수산화나트륨 수용액을 1:4~6(w/v) 비율로 혼합시켜 교반한다. 그리고 이를 침전 및 세척하고, 유기산인 0.5~1.5M 주석산으로 pH 3.0으로 조절한 후, 단백질 분해효소인 펩신을 가하여 추출한 후, NaCl로 2~3회 염석하여 침전시키고, 동결건조한 것이다.

본 발명에서는 불가사리로부터 항균 펩타이드를 추출할 수 있다면 상기한 방법 외 다양한 방법을 사용할 수 있음은 당연하다.

상기 추출된 탄산칼슘 분말에 생분해성 수지를 혼합하는 단계

다음으로, 상기 추출된 탄산칼슘 분말에 생분해성 수지를 혼합하고 압출하여 마스터배치 칩을 제조한다.

그리고 이 마스터배치 칩에 다시 생분해성 수지를 혼합하여 균일 혼련된 수지 조성물을 제조한다.

이때, 상기 추출된 탄산칼슘 분말과 생분해성 수지 간의 배합비는 앞서 설명된 바와 같이, 상기 추출된 탄산칼슘 분말 0.1~30wt% 및 잔부의 생분해성 수지이면 족하며, 필요에 따라 일반 탄산칼슘 분말로 상기 추출된 탄산칼슘 분말의 일부를 대체할 수 있음은 당연하다. 또한, 상기 생분해성 수지로는 PLA를 사용할 수 있다.

상기 제조된 수지 조성물을 기재 필름(100)으로 성형하는 단계

다음으로, 상기 수지 조성물로 기재 필름(100)을 성형한다.

이때, 그 성형방법은 일반적인 필름 성형방법이면 족하며, 그 두께 역시 제한하지 않는다. 예시적으로 필름 두께는 50~60㎛ 정도일 수 있다.

상기 성형된 기재 필름(100)의 일측 또는 양측 표면에 프라이머 조성물을 도포한 후 건조하여 프라이머층(300)을 형성하는 단계

다음으로, 상기 기재 필름(100)의 일측 또는 양측 표면에 프라이머층(300)을 형성한다.

이때, 상기 프라이머 조성물의 도포 및 건조방법은 제한하지 않으며, 상기 프라이머 조성물에 대해서는 앞서 충분히 설명되었으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 형성된 프라이머층(300)에 상기 추출된 항균 펩타이드를 포함하는 코팅 조성물을 도포한 후 건조하여 코팅층(500)을 형성하는 단계

다음으로, 상기 형성된 프라이머층(300)에 상기 추출된 항균 펩타이드를 포함하는 코팅 조성물을 도포한 후 건조하여 코팅층(500)을 형성한다.

구체적으로, 상기 코팅 조성물을 폴리 우레탄 5~25중량%, 추출된 항균 펩타이드 1~3중량%, 침전방지제 0.5~15중량% 및 잔량의 에탄올을 포함하여 구성하고, 이를 그라비아 롤 인쇄방식으로 상기 프라이머층(300)에 도포한 후, 건조하여 코팅층(500)을 형성하는 것이다. 더욱 구체적으로, 상기 프라이머층(300)에 상기 코팅 조성물을 도포한 후, 50~70m/h의 롤 속도, 15~20℃의 온도 및 2~4kgf/㎠의 롤 압력으로 가압하고, 20~25℃의 온도의 건조 챔버에서 5~25분 동안 건조함으로써, 상기 프라이머층(300) 표면에 5~20㎛ 두께의 코팅층(500)을 형성하는 것이다.

상기와 같이 제조되는 본 발명의 식품용 포장재는 항균성이 우수하여 식품의 신선도 유지가 용이할 뿐 아니라, 방담 효과 역시 우수하여 식품의 변질을 방지할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 충전제의 사용으로 수지 사용량을 현저히 줄일 수 있으며, 생분해성 수지의 사용으로 제품의 폐기시에도 환경오염을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상기 프라이머층(300)과 코팅층(500) 사이에, 도 2와 같이, 차단층(400) 및 프라이머층(300')이 추가로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 차단층(400)은 젤라틴 8~10중량%, 카라기난 8~10중량%, 상기 불가사리로부터 추출된 항균 펩타이드 3~5중량%, 후코이단 5~10중량% 및 잔량의 물을 포함하는 차단용 조성물을 도포 및 건조하여서 형성되는 것으로, 상기 젤라틴은 3층 망상 구조를 형성하여 높은 수준의 산소 차단성 및 수분 차단성을 제공하며, 상기 카라기난은 상기 젤라틴에 의한 망상 구조를 지지하여 더욱 우수한 산소 차단성 및 수분 차단성을 제공한다. 또한, 상기 후코이단은 상기 망상 구조 사이의 공극에 배치되어 공극을 메움으로써, 차단층(400)의 산소 차단성 및 수분 차단성을 증가시키며, 항균성 역시 개선해준다. 또한, 상기 항균 펩타이드는 상기 젤라틴 및 카라기난에 의한 망상 구조를 더욱 견고하게 지지해주면서도, 공극을 메워 산소 차단성 및 수분 차단성을 더욱 개선하는 역할을 한다. 그리고 상기 물은 용매로서 사용된다. 다만, 상기 항균 펩타이드와 후코이단을 대신하여 글리세롤을 사용할 수도 있으나, 산소 차단성 및 수분 차단성의 효과 면에서 항균 펩타이드와 후코이단을 사용함이 더욱 바람직하다.

이때, 상기 차단층(400)의 두께는 5~50㎛일 수 있으나, 이를 제한하지 않으며, 상기 차단용 조성물을 스핀 코팅, 바 코팅, 스프레이 코팅 등의 방법으로 도포한 후, 건조하여 형성할 수 있다. 여기서, 상기 건조방법은 제한하지 않는다.

즉, 상기 프라이머층(300)과 코팅층(500) 사이에, 차단층(400) 및 프라이머층(300')을 추가로 형성할 경우, 상기 프라이머층(300)에 앞서 셜명된 차단용 조성물을 스핀 코팅, 바 코팅, 스프레이 코팅 등의 방법으로 도포한 후, 자연 건조 또는 열풍 건조하여 형성하고, 이에 다시 프라이머층(300')을 형성하는 것이다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 1)

아무르불가사리 100g을 깨끗이 씻어 표면상의 염분을 제거한 후에 교반장치와 가열장치가 구비된 반응기에 담고 1L의 증류수를 가한 후에 수조의 온도를 45℃로 설정한 상태에서 단백질 분해효소로 펩신 0.1g을 넣고 75rpm의 속도로 교반하면서 72시간 동안 방치하고, 반응기에 침전되어 있는 다공성 지지체를 분리하여 증류수로 세척한 후에 건조기에 투입하고 50℃의 온도로 건조시켜 수분 함량이 5wt% 이하가 되도록 하여 다공성 구조체인 탄산칼슘을 얻었다. 도 4는 다공성 구조체의 사진이다. 그리고 이를 분쇄하여 평균 입자 크기가 6㎛인 탄산칼슘 분말을 수득하였다.

다음으로, 불가사리로부터 항균 펩타이드를 추출하였다.

이때, 그 방법은 아무르불가사리를 깨끗이 씻어 표면상의 염분을 제거한 후에 건조 및 50mesh로 분쇄하였다. 그리고 상기 분쇄된 불가사리와 0.1M 수산화나트륨을 1:6(w/v) 비율로 혼합시킨 후 1시간 동안 교반하였다. 교반 후, 10,000 x g에서 20분 동안 원심분리하여 얻어진 침전물을 수돗물로 세척하였다. 세척 후, 0.5% 주석산을 1:0.5(w/v) 첨가하여 1시간 동안 교반하였으며, 다시 10,000 x g에서 20분 동안 원심분리하여 침전물을 수돗물로 세척하였다. 세척 후, 1M 주석산으로 pH를 6으로 맞춘 후, 초음파 분쇄기를 사용하여 30분 동안 균질화하고, 80℃에서 3시간 동안 교반하였다. 이를 다시 원심분리하여 상등액을 취한 후, 동결건조하여 항균 펩타이드를 수득하였다.

다음으로, PLA에 상기 수득한 탄산칼슘 분말을 혼합하여 마스터배치 칩을 제조하고, 이에 다시 PLA를 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다. 이때, 최종 탄산칼슘 분말의 함량은 10wt% 였다.

그리고 상기 수지 조성물을 50㎛의 기재 필름으로 성형한 후, 그 일측 표면에 프라이머 조성물을 도포한 후 40℃의 온풍으로 건조하여 3㎛ 두께의 프라이머층을 형성하였다. 이때, 상기 프라이머 조성물은 아크릴 에멀젼 수지 100중량부, 에틸렌글리콜 15중량부, 이소시아네이트(isocyanate) 10중량부 및 인계 단량체 15중량부로 배합하여 혼합 탱크에 투입한 후 균일하게 혼합함으로써 제조되었다.

다음으로, 상기 프라이머층 표면에 코팅 조성물을 도포한 후 80℃의 열풍으로 건조하여 건조하여 코팅층을 형성하였다. 이때, 상기 코팅층은 아크릴 변성 폴리우레탄 10중량%, 추출된 항균 펩타이드 2중량%, 침전방지제(DMPA) 1중량% 및 잔량의 에탄올을 포함하는 코팅 조성물을 상기 프라이머층 표면에 그라비아 롤 인쇄 방식으로 도포한 후, 50~70m/h의 롤 속도, 17~18℃의 온도 및 3kgf/㎠의 롤 압력으로 가압하고, 22~23℃의 온도의 건조 챔버에서 15분 동안 건조함으로써, 상기 프라이머층 표면에 10㎛ 두께의 코팅층을 형성하였다.

(실시예 2)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 불가사리로부터 항균 펩타이드를 다음과 같은 방법으로 추출하였다.

아무르불가사리를 깨끗이 씻어 표면상의 염분을 제거한 후에 건조 및 50mesh로 분쇄하였다. 그리고 상기 분쇄된 불가사리와 0.1M 수산화나트륨을 1:6(w/v) 비율로 혼합시킨 후 1시간 동안 교반하였다. 교반 후, 10,000 x g에서 20분 동안 원심분리하여 얻어진 침전물을 수돗물로 세척하였다. 세척 후, 1M 주석산으로 pH를 3으로 맞춘 후, 펩신을 첨가하고 10℃에서 콜라겐을 추출한 후, 5중량%의 NaCl로 2~3회 염석하여 콜라겐을 침전시키는 방법으로 정제한 후, 12~24시간 투석하여 동결건조함으로써, 항균 펩타이드를 수득하였다. 이때, 상기 펩신의 사용량은 상기 침전물 100중량부에 대하여 1중량부였다.

(실시예 3)

아무르불가사리를 정제수로 세척하여 불가사리에 잔존하는 염분을 제거한 후, 이를 건조하고, 50mesh로 분쇄하였다. 그리고 이에 5중량배의 50% 에탄올 수용액을 가하고, 10℃에서 72시간 추출한 후, 1차 망목 여과, Advantec No5B 여과지를 이용하여 2차 필터 여과한 후, 감압농축 및 건조하여 항균 펩타이드를 수득하엿다.

(시험예 1)

상기 제조된 실시예 1 내지 3 포장재의 항균성을 테스트하였다.

그리고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

시험예 1의 결과

구분		BLANK	실시예 1	실시예 2	실시예 3
균주 1	접종직후 균수	1.0×10⁴	-	-	-
	24시간 후 균수	2.5×10⁴	<0.63	<0.63	<0.63
	항균활성치	-	4.5	4.5	4.5
균주 2	접종직후 균수	1.0×10⁴	-	-	-
	24시간 후 균수	1.0×10⁶	<0.63	<0.63	<0.63
	항균활성치	-	6.1	6.1	6.1
시험방법:JIS Z 2801:2010, 필름밀착법 : 세균수/㎠, 항균활성치 log 표준필름: Stomacher® 400 POLY-BAG 시험조건: 시험균액을 (35±1)℃, 90% R.H.에서 24시간 정치 배양 후 균 수 측정 항균효과: 항균활성치 2.0 이상 사용공시균주: 균주1-Staphylococcus aureus ATCC 6538P 균주2-Escherichia coli ATCC 8739

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1 내지 3 모두 우수한 항균 활성을 보임을 확인할 수 있었다.

(시험예 2)

실시예 1 및 대조군으로 복숭아, 딸기 및 파프리카를 포장하여 복숭아는 25℃에서 8일간, 딸기와 파프리카는 4℃, 80% R. H 에서 15일간 보관한 후, 그 상태를 관찰하였다. 그리고 그 결과를 도 5에 나타내었다. 이때, 대조군으로는 동일한 두께의 PP 포장지를 사용하였다.

도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1의 포장재는 식품의 신선도를 장기간 유지할 수 있음을 확인하였다.

(시험예 3)

실시예 1 내지 3의 인장강도, 인열강도 및 신장률을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 대조군으로는 일반적인 PLA 수지와 일반 탄산칼슘 10wt%인 필름을 실시예 1과 동일한 두께로 제조하여 사용하였다.

시험예 3의 결과

구분	인장강도(kgf/㎠)		인열강도(kgf/㎠)		신장률(%)
구분	MD	CD	MD	CD	MD	CD
실시예 1	354	285	175	135	132	106
실시예 2	351	281	172	134	130	105
실시예 3	348	280	173	132	128	105
대조군	320	280	167	130	125	100

상기 표 2에서와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3은 대조군과 동등하거나 약간 개선된 수준의 인장강도, 인열강도 및 신장률을 보임을 확인할 수 있었다.

이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 기재 300: 프라이머층
500: 코팅층

Claims

기재 필름(100)을 포함하되,
상기 기재 필름(100)은 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘 분말 및 생분해성 수지를 포함하여 구성되고,
상기 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘 분말은,
불가사리를 세척하여 염분을 제거하는 과정과, 상기 염분이 제거된 불가사리를 단백질분해효소로 처리하는 과정과, 상기 처리된 불가사리로부터 다공성 구조체를 회수하는 과정과, 상기 회수된 다공성 구조체를 건조 및 분말화하는 과정을 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 불가사리를 이용한 식품용 포장재.
제1항에 있어서,
상기 기재 필름(100)의 일측 또는 양측 표면에 형성된 프라이머층(300),
상기 프라이머층(300)의 표면에 형성된 코팅층(500)을 더 포함하되,
상기 코팅층(500)은 불가사리로부터 추출된 항균 펩타이드를 포함하여 구성되며,
상기 불가사리로부터 추출된 항균 펩타이드는,
에탄올 추출; 알칼리 전처리 및 유기산 첨가 후 가열 추출; 알칼리 전처리 후 유기산 및 단백질 분해효소 첨가를 통한 추출; 중 어느 하나의 방법으로 추출되는 것임을 특징으로 하는 불가사리를 이용한 식품용 포장재.
제1항에 있어서,
상기 기재 필름(100)은,
상기 불가사리로부터 추출된 탄산칼슘 분말 0.1~30wt% 및 잔부의 생분해성 수지로 구성됨을 특징으로 하는 불가사리를 이용한 식품용 포장재.
불가사리로부터 탄산칼슘 분말을 추출하는 단계와,
상기 추출된 탄산칼슘 분말에 생분해성 수지를 혼합하여 수지 조성물을 제조하는 단계와,
상기 제조된 수지 조성물을 기재 필름(100)으로 성형하는 단계를 포함하되,
상기 불가사리로부터 탄산칼슘 분말을 추출하는 단계는,
불가사리를 세척하여 염분을 제거하는 과정과,
상기 염분이 제거된 불가사리를 단백질분해효소를 처리하는 과정과,
상기 처리된 불가사리로부터 다공성 구조체를 회수하는 과정과,
상기 회수된 다공성 구조체를 건조 및 분말화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 불가사리를 이용한 식품용 포장재의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 불가사리로부터 탄산칼슘 분말을 추출하는 단계 후,
불가사리로부터 항균 펩타이드를 추출하는 단계를 더 포함하고,
상기 제조된 수지 조성물을 기재 필름(100)으로 성형하는 단계 후,
상기 성형된 기재 필름(100)의 일측 또는 양측 표면에 프라이머 조성물을 도포한 후 건조하여 프라이머층(300)을 형성하는 단계와,
상기 형성된 프라이머층(300)에 상기 추출된 항균 펩타이드를 포함하는 코팅 조성물을 도포한 후 건조하여 코팅층(500)을 형성하는 단계를 더 포함하되,
상기 불가사리로부터 항균펩타이드를 추출하는 단계는,
에탄올 추출; 알칼리 전처리 및 유기산 첨가 후 가열 추출; 알칼리 전처리 후 유기산 및 단백질 분해효소 첨가를 통한 추출; 중 어느 하나의 방법으로 추출하는 것임을 특징으로 하는 불가사리를 이용한 식품용 포장재의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 추출된 탄산칼슘 분말에 생분해성 수지를 혼합하여 수지 조성물을 제조하는 단계는,
상기 추출된 탄산칼슘 분말 0.1~30wt%에 잔부의 생분해성 수지를 혼합하는 것임을 특징으로 하는 불가사리를 이용한 식품용 포장재의 제조방법.