KR20240016031A - 이온 가교결합을 통해 내수성이 개선된 알지네이트 필름 - Google Patents
이온 가교결합을 통해 내수성이 개선된 알지네이트 필름 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240016031A KR20240016031A KR1020220094050A KR20220094050A KR20240016031A KR 20240016031 A KR20240016031 A KR 20240016031A KR 1020220094050 A KR1020220094050 A KR 1020220094050A KR 20220094050 A KR20220094050 A KR 20220094050A KR 20240016031 A KR20240016031 A KR 20240016031A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- alginate film
- water resistance
- alginate
- water
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 117
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 title claims abstract description 94
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 title claims abstract description 94
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 91
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 title claims abstract description 91
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000011141 cosmetic packaging material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000005003 food packaging material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011129 pharmaceutical packaging material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 26
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 10
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 8
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 22
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 18
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 16
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 11
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 10
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 10
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 10
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 8
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229960001126 alginic acid Drugs 0.000 description 2
- 239000000783 alginic acid Substances 0.000 description 2
- 150000004781 alginic acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 235000021022 fresh fruits Nutrition 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000199919 Phaeophyceae Species 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/18—Manufacture of films or sheets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L5/00—Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
- C08L5/04—Alginic acid; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
- C08J2305/04—Alginic acid; Derivatives thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
본 발명은 이온 가교결합을 통해 내수성이 개선된 알지네이트 필름; 상기 필름을 포함하는 수분 차단성이 우수한 식품 포장재, 화장품 포장재 및 의약품 포장재에 관한 것이다. 본 발명의 내수성이 개선된 알지네이트 필름은 이온 가교결합을 통해 알지네이트 필름의 수분 함량, 수분 용해도 및 수분 투과도를 두드러지게 낮춤으로써 내수성을 효과적으로 개선시킬 수 있다. 따라서 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 내수성이 개선된 알지네이트 필름은, 식품이나 화장품 및 의약품의 코팅제 또는 포장재의 용도로 유용하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 이온 가교결합을 통해 내수성이 개선된 알지네이트 필름; 상기 필름을 포함하는 수분 차단성이 우수한 식품 포장재, 화장품 포장재 및 의약품 포장재에 관한 것이다.
환경 문제에 대한 사람들의 인식이 향상되고 석유 자원이 고갈됨에 따라 천연 자원에서 추출한 친환경 생분해성 플라스틱에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 관련하여 천연 자원을 이용한 생분해성 포장재에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중, 식품 포장과 관련하여 다양한 종류의 생분해성 필름에 대한 연구가 행해져 왔다. 그 중, 알긴산나트륨(sodium alginate)은 주로 갈조류에서 유래한 물질로서 식품의 점착성, 점도, 유화 안정성 및 식품의 물성과 촉감을 향상시키기 위해 사용되며 인체에 무해하고 자연상태에서 쉽게 분해되는 것으로 알려져 있다.
현재, 천연 알긴산 또는 알긴산나트륨을 활용하여 생분해성 필름을 개발하고자 하는 시도가 국내외적으로 활발히 진행되고 있는 실정이다.
천연 알긴산 또는 알긴산나트륨의 경우 침지 처리 시 쉽게 용해된다는 단점으로 인해 타 물질과의 혼합 또는 가교제 이용 등을 통해 불용성화 한 후 필름으로 이용하고 있다.
종래 알려진 기술로 알긴산나트륨에 2가 양이온으로 주로 칼슘이온을 활용하여 가교결합을 진행하여 내수성을 증진시킨 알지네이트 필름을 개시하고 있으나, 다양한 이온의 종류, 농도 및 가교결합 시간에 대한 연구를 진행된바 없다.
이러한 배경 하에, 본 발명자는 다양한 원자가, 양이온, 음이온 결합 기반의 가교결합제(CaCl2, FeCl2, FeCl3, FeSO4)를 이용하여 알긴산 필름을 제조하였으며, 이와 더불어, 가교결합 시간을 달리하여 알긴산 필름을 제조하여 이들의 내수성 효과를 확인하였다. 그 결과 가교결합되지 않은 알긴산 필름 대비 가교결합제(CaCl2, FeCl2, FeCl3, FeSO4)를 이용하여 가교결합된 알긴산 필름의 경우 수분 함량, 수분 용해도, 수분 투과도가 두드러지게 낮아짐으로써 내수성이 개선되는 것을 확인하였다. 특히, 가교결합제로 FeSO4를 이용하는 경우 수분 투과도가 가장 낮게 나타났으며(수분 차단성이 우수함), 가교결합 시간이 증가함에 따라 내수성이 더욱 향상되는 것을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 수분 차단성이 우수하여 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 포함하는 수분 차단성이 우수한 식품 포장재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 포함하는 수분 차단성이 우수한 화장품 포장재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 포함하는 수분 차단성이 우수한 의약품 포장재를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 FeCl2, FeCl3 또는 FeSO4로 가교결합된 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 내수성이 개선된 알지네이트 필름은 0.1M 농도의 FeCl2, FeCl3 또는 FeSO4 용액을 알지네이트 필름에 처리한 후 가교결합을 진행하는 단계; 및 가교결합된 알지네이트 필름을 세척한 후 건조하는 단계를 통해 제조될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 0.1M 농도의 FeCl2, FeCl3 또는 FeSO4 용액을 알지네이트 필름에 처리하는 시간은 5분 내지 20분일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 처리하는 시간이 증가함에 따라 내수성이 증대될 수 있다.
또한, 본 발명은 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 포함하는, 식품 포장재를 제공한다.
또한, 본 발명은 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 포함하는, 화장품 포장재를 제공한다.
또한, 본 발명은 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 포함하는, 의약품 포장재를 제공한다.
본 발명의 내수성이 개선된 알지네이트 필름은 이온 가교결합을 통해 알지네이트 필름의 수분 함량, 수분 용해도 및 수분 투과도를 두드러지게 낮춤으로써 내수성을 효과적으로 개선시킬 수 있다. 따라서 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 내수성이 개선된 알지네이트 필름은, 식품이나 화장품 및 의약품의 코팅제 또는 포장재의 용도로 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 이온 가교결합된 알긴산 필름의 형상을 보여주는 사진이다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 이온 가교결합된 알긴산 필름의 수분 함량, 수분 용해도, 수분 투과도 및 수분 흡수율(팽윤률)을 측정하여 그래프로 나타낸 것이다(2a: 수분 함량, 2b: 수분 용해도, 2c: 수분 투과도, 2d: 수분 흡수율(팽윤률)). 도면에서‘Sodium alginate’는 가교결합되지 않은 알긴산 필름을 의미한다.
도 3a는 CaCl2로 가교결합된 알긴산 필름의 가교결합 시간 경과에 따른 수분 함량, 수분 용해도 및 수분 흡수율(팽윤률)를 측정하여 그래프로 나타낸 것이며; 도 3b는 FeSO4로 가교결합된 알긴산 필름의 가교결합 시간 경과에 따른 수분 함량, 수분 용해도 및 수분 흡수율(팽윤률)을 측정하여 그래프로 나타낸 것이다. 도면에서 MC는 ‘Moisture Content(수분 함량)’, WS는 ‘Water Solubility(수분 용해도)’, SI는 ‘Swelling index(팽윤률)’를 의미한다.
도 4a는 CaCl2로 가교결합된 알긴산 필름의 가교결합 시간 경과에 따른 수분 투과도를 측정하여 그래프로 나타낸 것이며; 도 4b는 FeSO4로 가교결합된 알긴산 필름의 가교결합 시간 경과에 따른 수분 투과도를 측정하여 그래프로 나타낸 것이다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 이온 가교결합된 알긴산 필름의 수분 함량, 수분 용해도, 수분 투과도 및 수분 흡수율(팽윤률)을 측정하여 그래프로 나타낸 것이다(2a: 수분 함량, 2b: 수분 용해도, 2c: 수분 투과도, 2d: 수분 흡수율(팽윤률)). 도면에서‘Sodium alginate’는 가교결합되지 않은 알긴산 필름을 의미한다.
도 3a는 CaCl2로 가교결합된 알긴산 필름의 가교결합 시간 경과에 따른 수분 함량, 수분 용해도 및 수분 흡수율(팽윤률)를 측정하여 그래프로 나타낸 것이며; 도 3b는 FeSO4로 가교결합된 알긴산 필름의 가교결합 시간 경과에 따른 수분 함량, 수분 용해도 및 수분 흡수율(팽윤률)을 측정하여 그래프로 나타낸 것이다. 도면에서 MC는 ‘Moisture Content(수분 함량)’, WS는 ‘Water Solubility(수분 용해도)’, SI는 ‘Swelling index(팽윤률)’를 의미한다.
도 4a는 CaCl2로 가교결합된 알긴산 필름의 가교결합 시간 경과에 따른 수분 투과도를 측정하여 그래프로 나타낸 것이며; 도 4b는 FeSO4로 가교결합된 알긴산 필름의 가교결합 시간 경과에 따른 수분 투과도를 측정하여 그래프로 나타낸 것이다.
본 발명은 가교결합제로 이온 가교결합된 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 제공한다.
상기 가교결합제는 FeCl2, FeCl3 및 FeSO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 FeCl2 또는 FeSO4일 수 있으며, 가장바람직하게는 FeSO4일 수 있다.
본 발명의 내수성이 개선된 알지네이트 필름은 a) 0.1M 농도의 FeCl2, FeCl3 또는 FeSO4 용액을 알지네이트 필름에 처리한 후 가교결합을 진행하는 단계; 및 b) 가교결합된 알지네이트 필름을 세척한 후 건조하는 단계를 통해 제조될 수 있다.
본 발명의 상기 a) 단계는 알지네이트 필름에 가교결합제를 처리하여 이온 가교결합을 진행하는 단계로서, 자세하게는 알지네이트 필름에 0.1M 농도의 FeCl2, FeCl3 또는 FeSO4 용액을 처리하여 일정 시간 이온침지 과정을 거쳐 가교결합을 진행시키는 단계이다.
상기 a) 단계에서 이온 침지 시간은 5분 내지 20분일 수 있다.
본 발명의 하기 실시예에서는 0.1M 농도의 FeSO4 용액을 알지네이트 필름에 처리하고 5분, 10분, 15분 및 20분 동안 침지시켜 가교결합을 진행하였으며, 그 결과 처리하는 시간이 증가함에 따라 내수성이 증대되는 것을 확인하였다.
본 발명의 상기 b) 단계는 가교결합된 알지네이트 필름을 세척한 후 건조하는 단계로서, 자세하게는 상기 a) 단계를 통해 제조된 가교결합된 알지네이트 필름을 증류수로 세척하여 필름 표면에 남아있는 여액을 제거한 후 상온(15℃ ~ 25℃)에서 1시간 내지 3시간 동안 건조하는 단계이다.
본 발명의 내수성이 개선된 알지네이트 필름의 제조과정은 상기 a) 내지 b) 단계 이후, 추가적으로 c) 건조과정을 거친 가교결합된 알지네이트 필름을 항온항습기 조건 25℃, 50 RH%에서 48시간 컨디셔닝하는 단계를 더 거칠 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 내수성이 개선된 알지네이트 필름의 포장재로서의 용도를 제공한다.
본 발명의 알지네이트 필름은 이온 가교결합을 통해 내수성이 증대되는 특징을 가지는바, 수분 차단성이 우수하고 화학적으로 안정하기 때문에 식품, 화장품 및 의약품의 포장에 광범위하게 사용될 수 있다.
특히, 본 발명의 내수성이 증대된 알지네이트 필름은 천연 알지네이트를 주된 구성성분으로 하는바, 가식성 필름에 해당하며 생분해성 특징으로 인한 환경 친화적인 이점을 갖는다. ‘가식성 필름(edible film)’이라 함은 식품과 함께 먹을 수 있는 필름을 의미한다.
가식성 필름은 신선 과채류의 유통기한을 연장시키고, 수분과 산소를 차단하여 식품의 호흡률을 감소시키는 역할이 있다. 가식성 필름은 신선 과채류의 코팅 뿐만 아니라, 식품, 비타민, 의약품의 패키지(package) 또는 담체(carrier) 로서 사용될 수도 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 내수성이 증대된 알지네이트 필름은 수분 차단성이 우수하고 화학적으로 안정하기 때문에 고차단성 필름 소재로 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<재료>
알긴산 나트륨(화학 등급, 순도 90%, 평균 Mw = 155,000 g/mol), 글리세롤, 무수 염화칼슘(CaCl2), 염화철(II) 4수화물(FeCl2)은 대정화학(주)(경기도 시흥시)에서 구입하였다. 무수염화철(III)(FeCl3) Kanto Chemical Co., Inc.(Tokyo, Japan)에서 구입하였으며, 황산철 7수화물(FeSO4, 99%)은 Kanto Chemical Co., Inc.(Tokyo, Japan)은 Sigma-Aldrich(미국)에서 구입하였다.
<실시예 1>
천연 알길산나트륨을 이용한 알긴산 필름 제조
천연 알긴산나트륨 2%(w/v)를 가온된 증류수에 부은 다음 2시간 이상 균질화시킨 후, 총 용액 대비 1%(w/v)의 비율로 글리세롤을 첨가하고 다시 1시간 동안 교반시켰다. 천연 알긴산나트륨이 완전히 용해된 액상의 혼합물(40g)은 페트리 디쉬(90×15 mm)에 캐스팅하였다. 캐스팅된 필름 용액은 상온(25℃)에서 24-48시간 동안 건조하여 필름을 제조하였다. 건조된 알지네이트 필름은 페트리 디쉬에 부착한 채로 하기 <실시예 2>를 시행하였다.
<실시예 2>
이온침지법 기반의 가교결합된 알긴산 필름 제조
이온침지 전 천연 알긴산나트륨을 활용한 알긴산 필름 제조는 상기 <실시예 1>을 따른다. 이온침지에 활용할 양이온의 경우 양이온의 종류, 농도 및 전자 상태에 의한 가교결합 정도 및 내수성을 확인하기 위해 Ca2+, Fe2+, Fe3+을 활용하였으며 음이온의 경우 Cl-, SO4 2-를 활용하였다.
자세하게는, 0.1M의 CaCl2, FeCl2, FeCl3, FeSO4 용액(30mL) 각각을 상기 <실시예 1>을 통해 제조한 알지네이트 필름 표면에 분주하였으며 5분 침지 후 여액을 버렸다. 증류수를 이용하여 이온 가교결합된 알긴산 필름 표면에 남아있는 여액을 제거한 후, 상온(25℃)에서 1-3시간 동안 건조하였으며 이후, 필름을 페트리 디쉬에서 떼어내고 항온항습기 조건 25℃, 50 RH%에서 48시간 컨디셔닝하였다.
상기 과정을 통해 제조된 이온침지법 기반의 가교결합된 알긴산 필름 도 1에 자세히 나타내었다.
<실험예 1>
알긴산 필름의 기계적 물성 평가
상기 <실시예 2>를 통해 제조된 이온침지법으로 가교결합된 알긴산 필름의 물성으로 인장강도와 연신율을 ASTM 방법에 의거하여 평가하였다. 구체적으로, 25.4 mm와 100 mm 의 크기로 시편을 제작하여 물성 테스트기(Instron 3666)를 이용하여 50 mm/min의 속도로 필름을 당겨 측정하였다.
그 결과 표 1에 나타낸 바와 같이, 가교결합된 알긴산 필름의 인장강도와 연신율이 가교결합되지 않은 알긴산 필름보다 우수하였으며, 특히, CaCl2로 가교결합된 필름이 인장강도와 연신율 모두 높은 값을 나타내었다.
| 가교결합제 | 인장강도 (MPa) | 연신율 (%) |
| 대조군 | 3.81 ± 1.03c | 10.19 ± 1.49a |
| CaCl2 | 10.84 ± 0.69a | 7.43 ± 0.96b |
| FeCl2 | 8.49 ± 1.93b | 2.93 ± 1.38c |
| FeCl3 | 12.30 ± 0.44a | 4.20 ± 1.00c |
| FeSO4 | 9.04 ± 0.79b | 3.97 ± 0.83c |
<실험예 2>
알긴산 필름의 가교결합 전·후의 수분 함량, 수분 용해도, 수분 투과도 및 수분 흡수율(팽윤률) 측정
<2-1> 수분 함량
상기 <실시예 1> 및 <실시예 2>에 따라 제조된 가교결합 전·후 필름의 수분 함량을 측정하였다. 구체적으로, 필름의 수분 함량을 측정하기 위해 필름을 105℃ 드라잉오븐에 24시간 동안 건조시킨 뒤 건조 전·후의 중량을 하기 수식을 이용하여 측정하였다. 초기 필름 샘플의 중량은 0.001g으로 측정하였다.
수분 함량(Moisture content (%)) = (M-M1)/M×100
상기 수식에서 M1은 24 시간 동안 건조 뒤 샘플의 중량(g)을 나타내며, M은 초기 샘플의 중량(g)을 나타낸다.
그 결과 표 2 및 도 2a에 나타난 바와 같이, 가교결합된 필름의 수분 함량이 가교결합되지 않은 필름의 수분 함량보다 현저히 낮았으며(p ≤ 0.05), 특히, FeCl3로 가교결합된 필름의 수분 함량이 가장 낮은 것으로 나타났다.
<2-2> 수분 용해도
상기 <실시예 1> 및 <실시예 2>에 따라 제조된 가교결합 전·후 필름의 용해도를 측정하였다. 구체적으로, 알긴산 필름 내 함유되어 있는 수분을 제거하기 위해 105℃의 드라잉오븐에서 24 시간 동안 건조하였으며 초기 중량을 측정하였다. 이후, 50mL 증류수 내 필름을 침지시켜 24 시간 동안 25℃의 온도에서 보관하였다. 필름에 함유되어 있는 용해성 물질들은 증류수에 용해되어 밖으로 빠져나갈 것이며 평형상태가 되었을 때 필름을 증류수에서 제거하여 24 시간 동안 건조 오븐에서 건조시킨 후 불용성 물질들의 함량을 측정하였다.
수분 용해도 (Water solubility (%)) = (W0-Wi)/W0×100
상기 수식에서 W0는 초기 건조된 필름의 중량(g)을 나타내며, Wi은 용해되지 않은 필름의 중량(g)을 나타낸다.
그 결과 표 2 및 도 2b에 나타난 바와 같이, 가교결합되지 않은 알긴산 필름은 모두 용해되어 측정할 수 없었으며, FeCl3로 가교결합된 알긴산 필름의 경우 붕괴되는 현상을 확인하였다. 그 외 가교결합된 알긴산 필름의 경우 가교결합되지 않은 필름에 비해 용해도가 현저히 감소되는 것을 확인하였다.
<2-3> 수분 투과도
상기 <실시예 1> 및 <실시예 2>에 따라 제조된 가교결합 전·후 필름의 수분 투과도를 ASTM 방법에 따라 측정하였다. 구체적으로, 염화칼슘을 담고 있는 폴리메틸메타아크릴 컵 윗면에 제조된 생분해성 필름을 덮어 그리스(grease)를 이용하여 밀폐한 뒤 상대습도 50%, 25℃의 온도인 항온항습기에 넣고 24시간 동안 지난 뒤 중량 변화를 측정하여 수분투과도를 측정하였다.
수분 투과도 (Water vapor permeability (10-11·g·m/㎡·s·Pa) = (ΔW·x)/A·t·ΔP)
상기 수식에서 ΔW는 컵 무게의 차이(g), x는 필름의 두께(m), A는 필름의 노출된 투과 면적(m2), t는 시간(s), ΔP는 필름을 가로지르는 수증기 분압의 차이(Pa)를 나타낸다.
그 결과 표 2 및 도 2c에 나타낸 바와 같이, 가교결합된 알긴산 필름은 가교결합 되지 않은 필름에 비해 현저히 낮은 수분 투과도를 보였으며 특히, FeSO4으로 가교결합된 필름이 가장 낮은 수분 투과도를 보였다.
<2-4> 수분 흡수율(팽윤률)
상기 <실시예 1> 및 <실시예 2>에 따라 제조된 가교결합 전·후 필름의 수분 흡수 정도를 측정하였다. 구체적으로, 각 필름은 20 mm 길이의 정사각형으로 자른 후, 50mL 증류수 내 필름을 침지시켜 24 시간 동안 25℃의 온도에서 보관하였다. 증류수 내 침지 전·후의 중량 변화를 측정하여 수분 흡수 정도를 측정하였다.
수분 흡수율 (Swelling index (%)) = (Mf-Mi)/Mi×100
상기 수식에서 Mf는 24 시간 동안 뒤 샘플의 중량(g), Mi는 초기 건조된 샘플의 중량(g) 나타낸다.
그 결과 표 2 및 도 2d에 나타낸 바와 같이, 가교결합 전 알긴산 필름은 100% 용해되어 수분 흡수율을 측정할 수 없는 반면, CaCl2, FeCl2, FeSO4로 가교결합된 알긴산 필름의 경우 수분 흡수율을 측정할 수 있었다.
참고로, 수분 흡수율(팽윤률)은 가교 정도의 지표로 사용될 수 있다. 높은 수분 흡수율 값은 사용된 금속 이온과 연결된 알지네이트의 수가 많은 것을 의미한다. 이에, FeSO4의 높은 수분 흡수율(팽윤률) 값은 시간이 지남에 따라 FeSO4의 가교 효과를 향상시킬 수 있는 가능성을 나타낸다. 따라서, 하기에서는 CaCl2 및 FeSO4 두 가지 이온의 가교시간에 따른 영향을 추가로 실험하였다.
| 샘플 | 수분 함량 (%) |
수분 용해도 (%) |
수분 투과도 (10-11g·m/㎡·s·Pa) |
수분 흡수율 (%) |
| 대조군 | 21.97±0.63a | ND | 10.97±0.77a | ND |
| CaCl2 | 16.73±0.47b | 17.68±0.99c | 7.22±0.46b | 434.96±31.74b |
| FeCl2 | 16.56±0.81b | 36.71±2.06b | 4.19±0.58c | 253.51±27.75c |
| FeCl3 | 13.09±0.54d | ND | 4.06±0.77c | ND |
| FeSO4 | 14.92±0.62c | 52.61±4.61a | 3.03±0.60d | 546.29±54.71a |
<실험예 3>
가교결합 시간에 따른 알긴산 필름의 내수성 비교
상기 <실시예 2>에 따라 제조된 이온 가교결합된 알긴산 필름의 종류 중 CaCl2와 FeCl4의 경우 이온침지 시간에 따른 가교결합 정도 및 이에 따른 내수성 차이를 확인하기 위해 이온침지 시간을 아래 표와 같이 다르게 하여 필름을 제조하였다. 이온 가교결합된 알긴산 필름의 내수성으로는 수분 함량, 수분 용해도, 수분 투과도 및 수분 흡수력(팽윤률)를 측정하였으며, 측정방법은 상기 <실험예 2>와 동일한 방식으로 진행하였다.
| 구분 | CaCl2(분) | FeSO4(분) |
| 1 | 2 | 5 |
| 2 | 3 | 10 |
| 3 | 5 | 15 |
| 4 | 8 | 20 |
그 결과 표 4-5 및 도 3a-3b에서 나타낸 바와 같이, CaCl2과 FeSO4로 가교결합된 알긴산 필름 모두 가교결합 시간이 증가함에 따라 수분 함량, 수분 용해도 및 수분 흡수율(팽윤률)이 모두 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 수분 투과도의 경우 CaCl2로 가교결합된 알긴산 필름은 가교결합 시간이 증가됨에 따라 수분 투과도 역시 증가하는 것으로 나타났으나(표 4 및 도 4a 참조), 반면에 FeSO4로 가교결합된 알긴산 필름은 가교결합 시간이 증가함에 따라 투과도가 감소되는 것으로 나타났다(표 5 및 도 4b 참조).
상기와 같은 결과를 통해, 가교결합 시간이 증가함에 따라 FeSO4로 가교결합된 알긴산 필름의 내수성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
| 가교결합 시간 (분) |
수분 함량 (%) |
수분 용해도 (%) |
수분 투과도 (10-11g·m/㎡·s·Pa) |
수분 흡수율 (%) |
| 2 | 14.90±0.71c | 33.28±3.70a | 5.04±0.57d | 573.69±18.33a |
| 3 | 16.06±0.32b | 24.58±3.39b | 6.13±0.33c | 514.21±33.25b |
| 5 | 16.73±0.47a | 17.68±0.99c | 7.22±0.46b | 440.36±28.38c |
| 8 | 16.94±0.75a | 12.76±0.96d | 8.06±0.59a | 345.81±48.77d |
| 가교결합 시간 (분) |
수분 함량 (%) |
수분 용해도 (%) |
수분 투과도 (10-11g·m/㎡·s·Pa) |
수분 흡수율 (%) |
| 5 | 14.92±0.62c | 52.61±4.61a | 2.91±0.48a | 546.29±54.71a |
| 10 | 15.61±1.10b | 39.33±2.94b | 2.38±0.19b | 386.35±35.39b |
| 15 | 16.17±0.31ab | 26.88±2.70c | 2.40±0.27b | 333.38±39.67c |
| 20 | 16.43±0.58a | 24.18±2.16c | 2.57±0.47ab | 332.81±48.92c |
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
MC: Moisture Content
WS: Water Solubility
WVP: Water vapor permeability
SI: Swelling index
WS: Water Solubility
WVP: Water vapor permeability
SI: Swelling index
Claims (7)
- FeCl2, FeCl3 또는 FeSO4로 가교결합된 내수성이 개선된 알지네이트 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 내수성이 개선된 알지네이트 필름은 0.1M 농도의 FeCl2, FeCl3 또는 FeSO4 용액을 알지네이트 필름에 처리한 후 가교결합을 진행하는 단계; 및 가교결합된 알지네이트 필름을 세척한 후 건조하는 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 내수성이 개선된 알지네이트 필름. - 제2항에 있어서,
상기 0.1M 농도의 FeCl2, FeCl3 또는 FeSO4 용액을 알지네이트 필름에 처리하는 시간은 5분 내지 20분인 것을 특징으로 하는, 내수성이 개선된 알지네이트 필름. - 제3항에 있어서,
상기 처리하는 시간이 증가함에 따라 내수성이 증대되는 것을 특징으로 하는, 내수성이 개선된 알지네이트 필름. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 포함하는, 식품 포장재.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 포함하는, 화장품 포장재.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 내수성이 개선된 알지네이트 필름을 포함하는, 의약품 포장재.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220094050A KR20240016031A (ko) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 이온 가교결합을 통해 내수성이 개선된 알지네이트 필름 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220094050A KR20240016031A (ko) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 이온 가교결합을 통해 내수성이 개선된 알지네이트 필름 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240016031A true KR20240016031A (ko) | 2024-02-06 |
Family
ID=89858834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220094050A KR20240016031A (ko) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 이온 가교결합을 통해 내수성이 개선된 알지네이트 필름 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240016031A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160055973A (ko) | 2011-05-11 | 2016-05-18 | 유 유에 린 | 알지네이트막 층을 보유하는 필름 및 그 제조 방법 |
| KR102046263B1 (ko) | 2018-11-07 | 2019-11-18 | 주식회사 파이버엔텍 | 내수성이 우수한 재생 단백질 섬유의 제조방법 |
-
2022
- 2022-07-28 KR KR1020220094050A patent/KR20240016031A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160055973A (ko) | 2011-05-11 | 2016-05-18 | 유 유에 린 | 알지네이트막 층을 보유하는 필름 및 그 제조 방법 |
| KR102046263B1 (ko) | 2018-11-07 | 2019-11-18 | 주식회사 파이버엔텍 | 내수성이 우수한 재생 단백질 섬유의 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2268715B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines schnell benetzbaren formkörpers | |
| Agarwal et al. | Polyvinyl alcohol‐polyethylene oxide‐carboxymethyl cellulose membranes for drug delivery | |
| Hong | Preparation and properties of polyvinyl alcohol/tannic acid composite film for topical treatment application | |
| DE102011106046A1 (de) | Wundversorgungsprodukt | |
| JP2017500054A (ja) | フルーツ片保存用の食用コーティングとその製造および塗布方法 | |
| Sarioglu et al. | Theophylline‐loaded pectin‐based hydrogels. II. Effect of concentration of initial pectin solution, crosslinker type and cation concentration of external solution on drug release profile | |
| JP2017501734A (ja) | フルーツ片保存用の食用コーティングとその製造および塗布方法 | |
| CN107771088A (zh) | 多孔结构以及制备该多孔结构的方法 | |
| CN108084619B (zh) | 一种抗菌祛味的吸水树脂及其制备方法和应用 | |
| Yu et al. | Release of Potassium SORBATE from Pectin‐Carboxymethyl Cellulose Films into Food Simulant | |
| KR20240016031A (ko) | 이온 가교결합을 통해 내수성이 개선된 알지네이트 필름 | |
| RU2519220C1 (ru) | Местное гемостатическое средство | |
| Riyandari et al. | The physico-mechanical properties and release kinetics of eugenol in chitosan-alginate polyelectrolyte complex films as active food packaging | |
| Saleem et al. | Biodegradable and hemocompatible alginate/okra hydrogel films with promising stability and biological attributes | |
| Xu et al. | Etamsylate loaded oxidized Konjac glucomannan-ε-polylysine injectable hydrogels for rapid hemostasis and wound healing | |
| KR20190003188A (ko) | 염수를 이용한 절임배추 포장방법 | |
| KR101632274B1 (ko) | 유통중 농산물에 수분을 공급하기 위한 수분 흡수 비드의 제조방법 및 이에 의해 제조된 수분 흡수 비드 | |
| EP0165074B1 (en) | Absorbent polymer material and its preparation | |
| CN107439680A (zh) | 一种壳聚糖基水果涂膜保鲜剂及其制备方法 | |
| Badawy et al. | Preparation, physicochemical characterizations, and the antioxidant activity of the biopolymer films based on modified chitosan with starch, gelatin, and plasticizers | |
| PL148162B1 (en) | Method of modifying collagen based surgical suture material | |
| Augustia et al. | Pectin based edible film for cinnamaldehyde delivery system: effect of calcium chloride content on the physical characteristics of the films | |
| KR20170047531A (ko) | 겔화특성이 우수한 마스크팩재용 알지네이트 섬유 및 그 제조방법 | |
| Aras et al. | Synthesis of Smart Packaging Based on Chitosan-PVA/Binahong Extract as an Antibacterial Plastic | |
| CN106819323B (zh) | 一种橄榄盐渍液及防止橄榄析出物产生的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |