본 연구에서는 아스팔트가 가지는 단점을 보완하고자 아스팔트를 비이온 계면활성제(Span 80, Span 60, Tween 80, 및 Tween 60), 음이온 계면활성제(SLS), 및 양이온 계면활성제(Imidazole)를 변량 배합하여 반전유화법으로 아스팔트 에멀젼을 제조하였다. 유화아스팔트의 안정성을 규명하고자 입자크기, 점도, 제타전위, 및 내수성을 고찰하였다. 비이온 계면활성제와 음이온 계면활성제를 혼합 사용할 경우 유화아스팔트의 안정성은 우수하였으며 계면활성제의 양이 증가함에 따라 입자크기는 감소하였고, 반면에 점도와 제타전위 및 내수성은 증가하였다.
찹쌀떡의 경화 억제 및 저장성 개선을 위하여 대규모 떡 생산업체에서 실제 사용되고 있는 당류 및 유화제를 이용하여 저장 중 물성 변화를 조사하고자 하였다. 이때 유화제 및 당류의 첨가농도는 떡 생산업체에서 사용빈도가 높은 농도를 중심으로 설정하였다. 즉, 찹쌀떡에 첨가한 유화제는 에스피로 0.1, 0.5, 1%로 첨가하였고, 당류로는 설탕을 5, 10, 15%, 저당을 5, 10, 20%, 맥아당을 10, 15, 20%로 각각 첨가하여 찹쌀떡을 제조한 뒤 $4^{\circ}C$에 저장하면서 물성을 측정하였다. 그 결과, 에스피 첨가농도는 0.5%일때, 설탕 첨가농도는 15% 일때, 저당 첨가농도는 20%일때, 맥아당 첨가농도는 10% 일때 저장기간에 따른 물성 변화가 완만하게 일어나고 찹쌀떡의 경화 억제에 효과적인 것으로 나타났다.
유산균의 일종인 Lactobacillus sp.을 중심물질로 하고 그 바깥을 2중층으로 미세캡슐화하는 공정을 위한 최적 조건을 확립하였는데, [중심물질]과 [피복물질]의 혼합비율과 유화제 첨가농도, 2중층 유화계내의 2종류 유화제(PGPR/PSML)에 의한 상승효과, 분산액의 온도 및 분산액의 교반속도가 유산균함유 2중층 미세캡슐화 수율에 미치는 영향을 검토하였다. W/O형 및 W/O/W형 유화계내에서의 중심물질과 피복물질의 혼합비율과 유화제 첨가농도에 다른 최적조건을 탐색한 결과, Lactobacillus sp.(Cm)와 옥배경화유(Wm)와의 혼합비율이 [W/O형 Cm]:[W/O형 Wm]=3:2(w/w), 1.00%의 유화제(PGPR) 첨가농도에서 최대의 수율을 나타내었으며, 유산균을 옥배경화유가 단일층으로 둘러싼 W/O형 유화계와 다당류 호화액의 혼합비율 즉, [W/O/W형 중심물질, CM]:[W/O/W형 피복물질, WM]=1:3(w/w) 0.65%의 유화제(PSML) 농도에서 가장 높은 미세캡슐화 수율을 얻을 수 있은 것으로 판명되었다. 최종적으로, 유산균 2중층 미세캡슐화 공정을 위한 여러 가지 요인들 중 물리적인 조건의 변화를 살펴본 결과, 분산매의 온도가 10$^{\circ}C$이며, 미세캡슐을 함유하는 분산액 제조시의 교반정도가 270rpm일 때 2중 미세캡슐화의 가장 높은 수율을 확인 할 수 있다.
생분해성 고분자인 poly(DL-lactide-co-glycolide)(PLGA)를 자발적 유화용매 확산(spontaneous emulsification solvent diffusion, SESD)법을 이용하여 표면이 양이온으로 수식된 나노입자로 제조하고 그 특성을 조사하였다. 고분자 용액은 에탄올과 아세톤의 이종 혼합 용매를 사용하였고, 유화제는 양이온성 유화제인 cetyltrimethylammonium chloride(CTAC), tetradecyltrimethylammonium bromide(TTAB)와 비이온성 유화제인 polyethylene glycol-block-polypropylene glycol 공중합체(Lutrol F68)를 사용하였다. 제조한 입자에 결합한 백신은 인플루엔자($H_3N_2,\;H_1N_1$, B strain)이었고 입자에 대한 백신의 코팅 양은 NHS-fluorescein을 사용하여 확인하였다. 양이온성과 비이온성 유화제가 표면에 수식된 입자의 크기는 160-180 nm와 80-90 nm이었고 제타포텐셜은 $50{\sim}60$ mV, -10 mV이었다. 백신 코팅 후 입자의 크기는 양이온성이 380-400 nm, 비이온성은 별다른 크기 변화가 없었다. 양이온이 수식된 입자에 코팅된 백신의 양은 22.73 ${\mu}g$/mg이었다.
해양세균 Pseudomonas sp. CHCS-2는 배양과정 중에 포도당 첨가에 의해 생물유화제의생산이 증가되었으며, 196시간 배양시 원유에 포함되어 있는 paraffine계 탄화수소 중에서 $_nC_{12}~_nC_{22}$까지 범위의 carbonchain이 거의 대부분 분해됨을 알 수 있었다. chloroform : metahnol = 1 : 1(V/V)로 추출하여 얻은 8.5g/L의 crude 생물 유화제를, Amberlite XAD-7, Sepharose CL-4B, DEAE-sepharose CL-6B 수지를 사용하여 정제한 결과 최종적으로 0.21g/L의 정제된 생물유화제를 얻었다. 본 균주가 생산하는 생물유화제는 단백질과 octadecanoic acid가 결합된 분자량이 약 67kDa인 lipoprotein으로 확인되었으며, 정재된 생물유화제중 단백질성분만을 분리하여 N-말단 아미노산배열을 분석한 결과, Ser-Val-He-Asn-Thr-Asn-IIe-Thr-X-Met-Ile-Gly-Gin-Gln-의 배열을 가지는 것으로 확인되었다. 이는 기존에 보고된 lipoproten과 다른 형태의 것으로, 본 균주가 생산하는 생물유화제의 경우 구성성분, 분자량 등을 고려해 볼 때 새로운 형태의 lipoprotein 계열 생물유화제로 추정된다.
유화제가 호빵의 품질에 미치는 영향을 규명하기 위하여 monoglyceride, lecithin, diacetyl tartaric acid esters of mono- and diglyceride, sugar ester를 소맥분에 각각 1%씩 첨가하여 호화도, Alveogram 특성, 제빵실험, crumb softness 및 관능적 특성 등을 조사하였다. 소맥분의 호화개시온도는 $63.80^{\circ}C$였으나 각종 유화제를 첨가한 것은 $59.40{\sim}62.95^{\circ}C$로 낮아졌다. 그러나 그밖의 물리적 호화특성은 유화제의 종류에 따라 달랐는데 1% sugar ester를 첨가한 것의 최종 점도와 set back값이 가장 낮아, 호빵의 노화를 억제하는데 sugar ester의 효과가 클 것으로 예측되었다. Alveograph에서 diacetyltartaric acid esters of mono- and diglyceride의 P값(tenacity)이 가장 높았지만 L값(extensibility)이 가장 낮았다. 이는 diacetyl tartaric acid esters of mono- and diglyceride의 첨가가 반죽의 강화효과는 크지만 반죽의 신장성을 떨어뜨린다는 것을 의미하였다. 72시간 저장후 crumb softness를 측정한 결과 1% monoglyceride를 첨가한 것이 가장 좋았고, 종합적 관능검사 결과도 제일 높게 나타났다.
본 연구에서는 CSM 고무를 유화하기 위하여 계면화학적 성질을 이용한 반전유화법과 계면활성제로서 비이온 및 음이온 계면활성제를 혼합 사용하였다. 단독계면활성제를 사용하였을 때에는 에멀젼의 분리가 발생하였고, 비이온 계면활성제 Span 60과 음이온 계면활성제 SLS를 혼합 사용하는 경우에는 상의 분리가 발생하지 않았다. 그러므로 혼합계면활성제를 사용하여 제조한 에멀젼의 droplet size, 전단속도에 따른 점도 및 전단응력과 같은 유변학적 거동을 통하여 에멀젼의 안정성을 규명하였다. 혼합계면활성제의 양에 따라 droplet size는 감소하였고, 이에 점도는 증가하였으며, 전단속도에 따른 점도 및 전단응력 측정결과 각각 non-Newtonian 흐름인 shear thinning 거동과 항복응력 값을 보였다. 이러한 실험결과인 유변학적 거동으로부터 CSM 고무를 유화하기 위해서는 반전유화법과 혼합계면활성제를 사용함으로써 에멀젼의 안정성을 향상시켰음을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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