본 연구는 식품의 저장 수명을 연장하기 위하여 식품 포장재로 활용되는 항미생물 활성 액티브 패키징의 최신 연구 동향을 파악하기 위하여 수행되었다. 특히, 최근 5년간 발표된 항미생물 활성 필름 및 코팅 연구를 분석하였으며, 연구에서 활용한 고분자 소재와 항미생물 소재를 정리하였다. COVID-19 대유행으로 인한 플라스틱 오염 문제가 격화되면서 식품 포장재의 고분자 소재로는 바이오 기반의 분해성 소재가 주목받고 있으며, 분해성 소재에 항미생물 화합물을 혼입하여 기능적 특성을 부가한 액티브 필름 및 코팅 제제에 관한 연구가 활발하게 수행되었다. 항균 액티브 패키징 개발에 주요하게 활용된 소재는 정유, 추출물 등의 유기 화합물, TiO2, ZnO, AgNPs 등의 무기 화합물과 박테리오파지 및 엔도라이신 등의 생물 소재로 관찰되었다. 또한 주요하게 사용된 항진균 소재는 정유 등의 천연 화합물, 무기산(염) 및 유기산(염)을 포함하는 합성 유기계 화합물과 금속 및 나노입자 등의 무기화합물로 분류되었다. 한편, 항바이러스 소재로는 GTE, GSE 및 AITC 등의 유기 화합물 관련 연구만이 주로 관찰되었다. 동향 분석 결과, 항균 및 항진균 액티브 패키징의 효능 평가는 활발하게 수행되어 왔으나, 이들의 물리 화학적 특성 개선 연구가 미흡하여 산업화로 이어지는 것에 한계가 있어, 이에 대한 추가 연구가 필요하다고 판단된다. 또한 분해성 항바이러스 액티브 패키징에 대한 산업체에서의 수요가 증가할 것으로 예상되므로, 항바이러스 소재 발굴 및 패키징 적용을 위한 활발한 노력이 요구된다.
Edible films of gelatin and com zein were prepared by incorporating nisin to the film-forming solutions. Com zein film with nisin of 12,000 IU/ml had an increase of 11.6 MPa in tensile strength compared with the control, whereas gelatin film had a slight increase with the increase of nisin concentration added. Water vapor permeability for both com zein and gelatin films decreased with the increase of nisin concentration, thus providing a better barrier against water. Antimicrobial activity against Listeria monocytogenes increased with the increase of nisin concentration, resulting in 1.4 log cycle reduction for com zein film and 0.6 log cycle reduction for gelatin film at 12,000 IU/ml. These results suggest that incorporation of nisin into com zein and gelatin films improve the physical properties of the films as well as antimicrobial activity against pathogenic bacteria during storage, resulting in extension of the shelf life of food products by providing with antimicrobial edible packaging films.
식품의 저장성 및 안전성 향상을 목적으로 필름이나 용기형태의 항균 기능성 포장재를 개발하고자 하는 노력이 지속되고 있으며, 아울러 새로운 고분자 및 항균 소재 탐색에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 이와 관련하여 기존의 합성 고분자뿐만 아니라 생고분자에 각종 항균제를 첨가 또는 혼입하여 제조한 식품 포장용 항균성 필름이 최근 들어 주목받고 있는데, 이러한 항균성 필름은 담체로 사용된 고분자는 물론 항균제의 종류, 이들의 상호작용에 따라 항균효과 및 지속기간, 필름의 물성 등이 현저하게 달라진다. 따라서 보다 효과적인 식품 포장용 항균 기능성 필름의 제조기술 개발을 위해 발표된 문헌 자료를 토대로 항균필름 제조에 사용된 고분자 소재와 항균제의 종류, 항균활성 평가방법, 제조방법에 따른 항균효과 및 필름의 물성 변화 등 항균필름의 종합적인 항균성 평가 결과를 중심으로 정리하였다.
The antimicrobial extracts of rheum palmatum and coptis chinensis root as well as grapefruit seed extract(GFSE) were applied to dipping treatment for keeping qualities of cucumbers, respectively, which were then packed in low density polyethylene(LDPE) films incorporated with 1 % antimicrobial extracts and stored $10^{\circ}C$. Dipping and packaging in the antimicrobial agents suppressed the growth of putrefactive microorgani는 and the decay ratio of cucumbers. In addition, the loss ratio of ascortic acid content and their weight was decreased during the sotrage of cucumbers. Consequently, the combined method of dippinf and packaging in antimicrobial agents turned out to be superior to dipping treatment or film-packaging in the view point of decay ratio and the keeping qualities of cucumbers.
포장재별로 처리한 콩나물의 저장 중 품질변화를 살펴보았다. 중량 감소율은 OPP필름에 비해 PLA 필름이 더 높은 것으로 나타났으나 0.025% 이하의 감소율로 큰 차이를 보이진 않았다. 수분함량의 경우 PLA3 포장구가 다른 처리구보다 가장 적은 감소율을 보였으며, 총균수 변화에서는 PLA2, PLA3 포장구가 가장 적은 증가율을 나타내었으며, 외관 상태에서 OPP 포장구는 봉투 개봉시 모든 포장구에서 부패취가 발생하였다. 비타민C 함량 변화는 PLA2 포장구가 변화율이 적었으며, PLA3 필름구가 그 다음으로 나타났으며, 기호도 조사에서는 PLA2 포장구가 모든 항목에서 높은 점수를 나타냈다. 결과적으로 OPP 포장구 보다는 PLA 포장구의 변화가 적었음을 알 수 있었으며, 그 중 PLA2와 PLA3 필름이 콩나물 저장에 가장 효과적임을 알 수 있었다.
화분발효물(FPE)을 함유하는 Gelidium corneum - 젤라틴(GCG) 필름을 제조하여 돈육의 포장재로 사용하였다. FPE를 첨가한 GCG필름의 투습계수는 대조구 필름 보다 향상되었고 FPE 첨가 농도가 증가함에 따라 Escherichia coli O157:H7와 Listeria monocytogenes에 대한 항균효과는 증가하였다. 특히, 0.15% FPE 첨가는 E. coli O157:H7와 L. monocytogenes에 대해 대조구 대비 각각 2.98 and 3.68 Log CFU/g 감소시켰다. 또한 돈육 시료를 E. coli O157:H7 와 L. monocytogenes로 접종시킨 후 GCG 필름으로 포장한 후 저장 중 미생물 수의 변화를 측정한 결과, 0.15% 화분발효물이 첨가한 GCG 필름으로 포장 시 E. coli O157:H7와 L. monocytogenes 숫자가 저장 4일 후 대조구 대비 각각 1.49, 1.01 Log CFU/g 더 감소시켰다. 이러한 연구 결과는 0.15% 화분발효물이 첨가한 GCG 필름으로 포장한 돈육의 유통기한이 증대될 수 있음을 시사한다.
사용할 때에는 보통 플라스틱처럼 각종 식품의 포장용기로써 안전하고 간편하게 쓸 수 있고 사용 후에는 태양광선, 토양에 존재하는 미생물, 매립지에서 발생되는 열 등에 의하여 쉽게 분해되는 환경친화적이고 무해한 플라스틱인 복합분해성 플라스틱 필름을 제조하여 그 분해성을 평가하였다. 복합분해 기능을 갖는 master batch(M/B)를 제조한 후 필름 성형기를 이용하여 롤리프로필렌(PP)에 M/B를 각각 10%, 20%씩 첨가하여 평균 두께 0.05mm의 필름을 가공한 다음 여러 환경인자들, 즉 자외선, 미생물, 열에 노출시켜 그 영향을 관찰하였다. M/B가 20% 첨가된 필름의 경우 자외선에 7주간 노출된 후 필름표면에 심한 균열이 발생하여 매우 취약해졌으며 인장시험기로 측정된 연신율도 M/B를 첨가하지 않고 제조된 필름에 비해 월등히 낮아짐을 확인할 수 있었다. $70^{\circ}C$에서 13주간 저장하면서 열분해성을 인장시험기로 측정한 결과에서도 M/B 첨가군과 대조군 간에 뚜렷한 차이를 관찰할 수 있었고 M/B를 20% 첨가하여 제조한 필름은 11주만에 성상이 이미 심하게 파괴되었음을 확인하였다. 또한 $30^{\circ}C$, 85% 상대습도 조건하에서 필름의 시편을 곰팡이 혼합 현탁액과 함께 60일간의 배양시험한 후 주사전자현미경(SEM)에 의하여 필름의 표면을 관찰한 결과 M/B를 첨가한 필름들이 M/B를 첨가하지 않은 대조군에 비해 미생물에 의한 공격을 쉽게 받아 필름의 분해가 촉진됨을 알 수 있었다.
KIM HYUNG-WOOK;KO EUN-JUNG;HA SANG-DO;SONG KYUNG-BIN;PARK SANG-KYU;CHUNG DUCK-HWA;YOUNS KWANG-SUP;BAE DONG-HO
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제15권4호
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pp.815-822
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2005
In order to extend the shelf-life of packaged or coated foods, an antibacterial edible film was developed from soybean meal that had been fermented with Bacillus subtilis under the optimum condition of pH 7.0-7.5 and $33^{\circ}C$ for 33 h. The water vapor permeability of the fermented film ($86.0 mg/cm^2{\cdot}h$) was higher than those of normal soybean films ($66.9 mg/cm^2{\cdot}h$). Protein solubility of the fermented film was also higher than ordinary soy protein film at the pH range of 3 -10. The fermented soybean film had higher tensile strength and lower $\%$ elongation (elongation rate) than the ordinary soybean film, mainly because partial hydrolysis of proteins in the soybean film occurred during fermentation. Antimicrobial properties of the fermented film on foodstuffs were measured by placing the films on surime, jerked beef, and mashed sausage media; containing $10^2-10^3$ CFU/plate of foodborne pathogenic bacteria, and showed significantly higher inhibitory effects on the growths of all the indicating bacteria. The film could be used as a packaging material in the food industry. However, before direct application of the fermented film to the commercial food industry, its poor mechanical and antibacterial properties need to be improved.
여름철에 생산되는 '미백' 품종 복숭아의 기존 유통조건을 고려하여 $20^{\circ}C$에 저장하면서 기능성 MA 포장기법의 적용효과를 실험하였다. 필름 포장내의 ${O_2}$와 ${CO_2}$ 함량은 포장 후 7시간까지 급격히 변하였으며 에틸렌도 밀봉 직후 급격히 증가하여 40LD 포장구가 64.2 ppm까지 증가하였다. 저장중 품질변화 측정에서 대조구의 중량손실은 저장 8일 후 11.8%였으나 포장구는 2.0% 이하의 수준이었다. 가용성고형분, pH 등 에서는 처리구간에 유의적인 차이가 나타나지 않았으나, 산도는 20CK 포장구가 저장 8일 후 0.25%로 가장 높게 유지되었고 경도 역시 20CK가 20LP 포장구와 더불어 높게 유지되었다. 과피색은 20CK의 복숭아가 Hunter 'L' 값을 높게 유지하였다. 저장 중 혐기호흡으로 생성되는 아세트알데히드와 에탄올은 각각 40LD와 40CK 포장구가 높았으며 20CK는 포장구중 가장 낮은 수준을 유지하였다. 20CK 포장구는 외관 및 관능적 품질에서도 높은 평가를 받아서 상품성 유지에 효과적인 것으로 나타났다. 결과적으로 여름철 복숭아의 유통을 위한 포장처리구중 20CK 포장구가 종합적인 품질 측면에서 상품성이 높게 유지되어 단기간 상온유통용 포장방법으로 적용이 가능하다고 판단되었다.
여름철에 생산되는 '금싸라기' 품종 참외의 기존 유통조건을 고려하여 $20^{\circ}C$에 저장하면서 기능성 MA 포장기법의 적용효과를 확인하였다. 필름 포장내의 $O_2$와 $CO_2$ 함량은 포장 후 1일 후까지 급격히 변하였고, 에틸렌 함량도 밀봉 직후 급격히 증가하여 $40{\mu}m$ 두께의 LDPE 필름 포장구(40LD)가 65.5ppm까지 증가하였다. 저장 중 품질변화 측정에서 대조구의 중량손실은 저장 10일 후 7.68%였으나 포장구는 $20{\mu}m$ 두께의 기능성 소재처리 포장구(20CK)를 제외하고 1.0%이하의 수준이었다. 가용성고형분, pH, 산도 등에서는 처리구간에 유의적인 차이가 나타나지 않았으나, 경도는 저장 3일 후 $40{\mu}m$ 두께의 기능성 소재처리 포장구(40CK)와 $40{\mu}m$ 두께의 에틸렌흡착제 첨가 포장구(40LP)가 높게 유지되었다. 저장 중 과피색 변화는 대조구가 저장초기부터 급격하였으며, 40CK가 가장 완만한 색변화를 보였다. 혐기호흡으로 생성되는 아세트알데히드와 에탄올은 $40{\mu}m$ 필름 처리구에서 높았으며, 20CK는 필름의 높은 투과율로 인하여 낮은 수준을 유지하였다. 외관 및 관능적 품질에서 대조구과 포장구간에 유의적인 차이가 인정되었으며, 특히 40CK는 전반적으로 높은 평가를 받아서 상품성 유지에 효과적인 것으로 나타났다. 이와 같은 결과를 종합해 볼때 여름철 참외의 유통을 위한 포장처리구중 40CK 포장구가 상품성이 높게 유지되어 단기간 상온유통용 포장방법으로 적용이 가능하다고 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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