Earticle

본 연구에서는 PEBAX/PEG-CA 복합필름을 제조하여 내 부에 아염소산나트륨 분말을 포함한 스마트 샤쉐를 제작하 였다. 또한, TGA, DSC, FT-IR, UV-vis를 통해 샤쉐의 화 학적 구조 및 열적 특성과 더불어 샤쉐 적용성 평가를 위 해 이산화염소 가스 방출량을 측정하였다. PEBAX/PEGCA 복합필름은 친수성 및 혼화성을 바탕으로 매트릭스 내 에서 강한 화학적 상호작용을 하는 것을 확인하였다. 특히, 구연산의 함량이 높아질수록 복합필름의 열 안정성이 저하 되었지만, 저온 및 상온의 유통환경과 필름 제작 온도 범위 (< 85℃)에서 열분해가 발생하지 않았으므로 샤쉐의 제작 및 적용이 가능할 것으로 사료된다. 본 연구의 핵심인 이산 화염소 가스 방출량 측정에서는 스마트 샤쉐가 측정 기간 인 14일 동안 내부 아염소산나트륨의 이산화염소 가스 방 출을 지속적으로 활성화했으며, 산층의 구연산 함량이 높아 짐에 따라 방출량이 증가하는 것을 확인하였다. 따라서, 스마트 샤쉐 내부의 아염소산나트륨 함량 및 산층의 구연산 함량 조절 또는 포장크기의 변경 등을 통해 이산화염소 방 출량을 효과적으로 조절할 수 있으며, 이는 별도의 설비 및 고가의 장비 없이도 살균 효과를 연장시키는 이점이 있다. 위 실험 결과에 따라 제품 특성 및 포장 용적에 따라 스마트 샤쉐의 응용 적용이 가능할 것으로 판단된다. 하지만, 확실한 소비자 안정성 확보와 스마트 샤쉐의 적용 확장성 을 확인하기 위해 항균성 및 저장성 측면에서 향후 연구가 필요하다.

Chlorine dioxide (ClO2) is widely used for post-harvest sterilization treatment. However, there are limitations in the retail application of ClO2 due to difficulties in handling, expensive facilities, and safety concerns. Therefore, it is necessary to develop a ClO2 technology that can be easily applied and continuously released for a long period. In this study, a series of ClO2 self-releasing sachets were developed. First, poly(ether-block-amide) (PEBAX) and polyethyleneglycol (PEG) composite films containing different ratios of citric acid (CA) were prepared using the solution casting method. The as-prepared PEBAX/PEG-CA composite films were evaluated using FT-IR, DSC, and TGA to confirm chemical structure and thermal properties. Subsequently, PEBAX/PEG-CA composite films were designed in the form of a sachet and NaClO2 powder was transferred into the sachet to achieve a ClO2 self-releasing system. The ClO2-releasing behavior of the sachet was investigated by measuring the release amount of the gas using UV-vis. The release amount of ClO2 increased with increasing CA contents owing to the existence of higher protons (trigger) in the polymer matrix. Further, ClO2 gas was released for a longer time. Therefore, the as-prepared smart sachet can be tuned according to applications and packaging sizes to serve an optimal sterilization effect.

The application of starch-based films is limited by the poor water vapor barrier and mechanical properties. In this study, plasticized octenyl-succinated corn starch (OTPS) was mixed into Poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) with various concentration (0/0.25/0.5/0.75 wt%) of epoxidized soybean oil (ESO) to enhance the mechanical properties and the hydrophobicity of blends. Tensile Strength and elongation at break of PBAT/OTPS film was slightly strengthened as the added ratio of ESO raised to 0.5 wt%, yet lessened again in 0.75 wt% sample. The yield strength and elastic modulus were highest in 0.25wt% of ESO added. In thermal properties, the melting temperature (Tm) and crystallization temperature (Tc) were highest at ESO 0.25 and the maximum degradation temperature (Tmax) of components of the films were developed as ESO added. Also, it has been proved that the addition of hydrophobic substances reduces the hydrophilicity of the film by contact angle. This suggests the use of epoxidized oil for preparing films based on high TPS content allows obtaining enhanced interfacial adhesion. This study confirmed that ESO acts as a compatibilizer between OTPS and PBAT to improve the mechanical properties and hydrophobicity of the sample. The sample containing 0.5wt% of ESO was the most suitable for packaging application.

본 연구는 식품의 저장 수명을 연장하기 위하여 식품 포 장재로 활용되는 항미생물 활성 액티브 패키징의 최신 연구 동향을 파악하기 위하여 수행되었다. 특히, 최근 5년간 발표 된 항미생물 활성 필름 및 코팅 연구를 분석하였으며, 연구 에서 활용한 고분자 소재와 항미생물 소재를 정리하였다. COVID-19 대유행으로 인한 플라스틱 오염 문제가 격화되면 서 식품 포장재의 고분자 소재로는 바이오 기반의 분해성 소 재가 주목받고 있으며, 분해성 소재에 항미생물 화합물을 혼 입하여 기능적 특성을 부가한 액티브 필름 및 코팅 제제에 관한 연구가 활발하게 수행되었다. 항균 액티브 패키징 개발 에 주요하게 활용된 소재는 정유, 추출물 등의 유기 화합물 , TiO2, ZnO, AgNPs 등의 무기 화합물과 박테리오파지 및 엔도라이신 등의 생물 소재로 관찰되었다. 또한 주요하게 사 용된 항진균 소재는 정유 등의 천연 화합물, 무기산(염) 및 유기산(염)을 포함하는 합성 유기계 화합물과 금속 및 나노 입자 등의 무기화합물로 분류되었다. 한편, 항바이러스 소재로는 GTE, GSE 및 AITC 등의 유기 화합물 관련 연구만 이 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 판단 된다. 또한 분해성 항바이러스 액티브 패키징에 대한 산업체 에서의 수요가 증가할 것으로 예상되므로, 항바이러스 소재 발굴 및 패키징 적용을 위한 활발한 노력이 요구된다.

Since the COVID-19 crisis, the use of disposable packaging materials and delivery services, which raise environmental and social issues with waste disposal, has significantly increased. Antimicrobial active packaging has emerged as a viable solution for extending the shelf-life of foods by minimizing microbial growth and decomposition. In this review article, we provide a comprehensive overview of current research trends in antimicrobial active film and coating published over the last five years. First, we introduced various polymer materials such as film and coating that are used in active packaging. Next, various types of antimicrobial (antibacterial, antifungal, and antiviral) packaging including essential oil, extracts, biological material, metal, and nanoparticles were introduced and their activities and mechanisms were discussed. Finally, the current challenges and prospects were discussed. Overall, this review provides insights into the recent advancements in antimicrobial active packaging research and highlights the potential of the technology to enhance food safety and quality.

본 연구에서는 저온물류 시스템의 단열용기의 온도유지 성능에 대하여 5oC급 저온 LHM을 배치하였을 때 배치구성 조건에 따른 온도특성을 확인하였다. LHM을 단열용기 내부에 배치하였을 때 6면과 5면에 상/하부 배치 비중에 차이를 두고 외기부하에 따른 내부 공기 온도균일도 및 목 표 온도 유지시간을 분석하였다. 단열용기 내부 공기는 상 부의 상승온도와 이때 발생하는 밀도차에 의한 공기 대류 현상이 온도 성층화를 발생시키고, 균일도를 확보하기 위해 LHM의 상부 배치 비중이 하부보다 컸을 때 균일성이 높 고 유지 시간이 오래 지속되는 것을 확인하였다. 다만, 상 부 배치 비중을 높이기 위해 하부 배치를 제외한 조건에서 높은 균일성을 보이지만 짧은 유지 시간으로 보여 적정조 건으로 알맞지 않다. 결과적으로 단열용기의 단열재 대칭구 성과 LHM의 동일한 중량을 배치하여 보냉용기를 제작할 경우, LHM의 전면 배치를 바탕으로 하부에 비해 상부 배 치 비중을 늘렸을 때 내부 공기 온도의 분포 균일도와 유 지시간 성능을 높이는데 효율적인 방안이라고 판단된다. 저 온물류 보냉용기 성능분석에 있어, 본 연구를 기반으로 다 른 조건의 상변화 온도와 잠열량을 갖는 다양한 저온영역 대의 LHM을 적용한 수치해석을 수행하여 성능 예측 결과 를 확보할 수 있고 온도 균일도를 위한 단열 및 잠열 복합 구성 이송 용기의 최적 설계조건 수립에 기여할 것으로 기 대된다.

An optimized design of the transportation insulated box must be considered to control the thermal damage in order to maintain the fresh condition for temperature-sensitive medicine and frozen food safety. The inside temperature of the insulated box is a natural convection enclosure state, thermal stratification naturally occurs as time passes in case of with outside heat load. The latent heat material (LHM) placement inside the box maintains the target temperature of the product for temperature fluctuations during transport, and LHM application is a common and efficient method. In this work, inside temperature stratification in an insulated box depending on the LHM pack position is numerically simulated and experimented. The insulated box is made up of vacuum insulation panel (VIP), and LHM modules are placed over six faces inside the box, with the same weight. The temperature curves for 72 hrs as experiment results clearly show the temperature stratification in the upper, middle, and lower at the LHM melting time region. However, the temperature stratification state is uniformly changed in accordance with the condition of the upper and lower placement weight of the LHM pack. And also, the temperature uniformity by changed placement weight of LHM has an effect on maintaining time for target air temperature inside the box. These results provide information on the optimized design of the insulated box with LHM.

수경재배한 미니 파프리카 ‘뉴라온레드’을 골판지 골판지 박스로 포장하여 저장 시, 온도조건 별(5oC, 10oC, 15oC와 20oC) 저장에 따른 특성 변화를 조사하였다. 일반적으로 파 프리카는 10oC에서 저장이나 유통이 적절한 것으로 알려져 있으나, 국내 미니 파프리카는 상온에서 온도관리를 하지 않고 수확후 관리가 이루어지고 있었다. 미니 파프리카 ‘뉴 라온레드’의 외관변화는 저장온도 5oC, 10oC와 15oC에서 비슷한 경향으로 나타나는데, 저장온도 10oC에서 상품성 유 지기간이 가장 길었다. 저장온도 20oC에서는 다른 저장온 도에서보다 급격한 외관변화로 인해 상품성 감소로 선도를 유지하는 기간이 짧아졌다. 생체중량 변화는 저장온도20oC 가 저장온도 5oC~15oC와 차이를 보였으며, 저장기간이 지 속될수록 격차가 더 커졌다. 생체중량 변화에서 저장온도 5oC~15oC에서는 유사한 경향을 보였다. 미니 파프리카 저 장 중 경도 감소 정도는 온도에 따라 영향을 받아, 20oC에 서 가장 커서 경도가 낮아졌으며, 다른 저장온도에서 저장 종료 시 저장온도 10oC에서 다소 높은 경도 유지의 경향을 보였다. Hue angle 변화는 저장초기부터 차이를 인지할 수 있었는데, 저장온도 15oC와 20oC에서 변화폭이 저장온도 5oC와 10oC에서보다 커서, 낮은 수준을 보였다. 그러나 미 니 파프리카의 저장온도에 따른 가용성 고형분 함량(SSC) 변화는 저장온도에 따른 영향이 불분명한 것으로 나타났다. 수경재배한 미니 파프리카의 저장온도에 따른 수확후 특성 은 높은 저장온도에서 모든 변화량이 크고 선도 감소가 커 서, 현행의 상온 유통을 개선한 온도관리가 필요한 것으로 보인다. 다른 저장온도인 15oC와 20oC에서보다 5oC와 10oC에서 품질변화폭이 적어, ‘뉴라온레드’의 수확후 상품 성 유지에 효과적인 관리온도로 판단된다. 본 연구를 통하 여 미니 파프리카 ‘뉴라온레드’의 수확후 관리에 필요한 적 정온도를 제시하였으며, 향후 다른 품종으로까지 연구를 확 대하여 미니 파프리카의 관리를 일반화된 결과를 제시하여 보편적 관리기술로 정착화가 필요한 것으로 보인다.

The purpose of this study was to examine the effect of each storage temperature condition of 5, 10, 15 and 20oC to maintain the freshness of mini paprika (Capsicum annuum cv. New Raon Red) in corrugated box. Changes in general appearance, fresh weight loss, firmness, SSC (solid sugar content), and Hue angle were investigated. Furthermore, storage at temperatures ranging from 5oC to 15oC for 14 days resulted in maintaining freshness for 35 days. Paprika stored at 20oC showed significantly higher loss of fresh weight and firmness than that of other storage temperatures. Furthermore, paprika stored at 5oC and 10oC showed a lesser decrease in hue angle than that at 15oC and 20oC. However, the SSC of mini paprika was not significantly affected by storage temperature. These results suggest that corrugated box packaging in combination with low storage temperatures (5~10oC) could be effective in prolonging the shelf life of mini paprika. Therefore, the results represented that the low temperature storage in combination with cardboard box treatment could be effective in prolonging the shelf life of fresh paprika.

본 연구에서는 CasNa/CL의 물리적 특성을 개선하기 위 하여 BN을 충진제로 활용하여 CasNa/CL/BN코팅제 및 코 팅지들을 제조하였다. BN의 함량변화에 따라 제조한 CasNa/CL코팅지와 CasNa/CL/BN코팅지들의 화학적 및 형 태학적 특성을 분석하였고, 기계적강도, 수증기차단특성, 표 면특성, 항산화특성에 대한 분석을 통해 포장소재로써 적용 가능성을 확인하였다. SEM분석결과, CasNa/CL코팅지 표 면에서 핀홀 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 하지만, BN함량이 증가함에 따라 핀홀 현상은 감소되는 경향을 보 였고 표면거칠기는 증가되는 경향을 확인할 수 있었다. BN 함량이 증가함에 따라 CasNa/CL/BN코팅지들의 연신률 및 수증기차단성이 개선되는 것을 확인할 수 있었다. BN함량 증가에도 불구하고 CasNa/CL/BN코팅지들의 항산화특성은 CasNa/CL코팅지와 유사한 경향을 보임을 확인하였다. 자연 유래소재인 CasNa, CL 및 BN을 활용한 코팅지의 경우 친환경 포장소재로써 활용이 가능할 것으로 판단되지만, CL 및 BN과 CasNa와의 혼화성 및 분산성 개선 방안에 대한 추가적인 연구가 필요함을 확인하였다.

This study reports on the preparation of sodium caseinate-cardanol (CasNa/CL)-based papers coated with different amounts of bentonite (BN) for use as a sustainable packaging material. Their chemical and morphological structures, mechanical properties, water vapor permeability, surface properties, and antioxidant activity of coated papers was assessed as a function of the BN content. The drying of the CasNa/CL coated papers led to the formation of pinholes on their surfaces owing to the presence of trapped water resulting from the difference in the drying rate between the external surface and the inside of the coated layers. Increasing the BN content reduced the pinholes on surface of CasNa/CL/BN coated papers and highly decreased the water vapor transmittance rate of the papers from 387.3±1.9 g/m2·day to 269.25±4.5 g/m2·day. Free radical scavenging assays indicated the addition of CL to the CasNa exhibited the antioxidant activity and antioxidant activity of CasNa/CL/BN did not changed as increase of BN contents. The improved water vapor barrier property and antioxidant activity of CasNa/CL/BN coated papers can be promised for various packaging applications.

이 연구에서는 고압 균질기를 통해 제작된 CNF 수 분산 액을 PLA에 적용시키는데 있어 비용과 생산 효율성을 고 려하여 동결 건조 방식이 아닌 오븐 건조를 통해 수분을 제거한 ODCNF를 제조하였다. 건조 후 고형화된 CNF 분 말을 생분해성 고분자인 PLA에 접목시켜 압출, 사출 공정 에서 발생하는 전단응력으로 재분산을 유도하였고, 성공적 으로 시편이 만들어졌다. 제작된 시편에 대하여 진행된 전 계방사 전자현미경 측정을 통해 셀룰로오스 입자가 PLA 매트릭스 내에 함침되어 있는 것을 확인하였다. 또한 시차 주사열량계 측정에서 ODCNF가 PLA에 적용되었을 때 결정화도 상승과 냉 결정화 온도가 앞당겨지는 것을 확인하 였다. 그리고 냉각 과정에서 결정이 생성되는 것을 통해 실제 생산 공정에 적용할 경우, 친환경 핵제로써 역할을 수행 할 수 있을 것으로 판단하였다. 추가적으로 유변물성 측정기를 통해 첨가된 ODCNF가 PLA의 점도를 과도하게 증 가시키지 않아 기존 공정 조건에 그대로 적용할 수 있음을 확인하였고, 이는 제작된 시편을 통해서도 알 수 있었다. 동적 점탄성 특성에서는 첨가된 ODCNF 입자의 필러 효과 와 향상된 결정화도로 인해 유리상과 고무상에서 모두 저 장 탄성율의 비율이 PLA에 비해 높게 유지되는 것으로 밝 혀졌다. 이러한 연구결과를 바탕으로 대량 생산이 가능하고, 생산단가를 낮춘 ODCNF를 이용하여 CNF/PLA 기반의 100% 생분해성 복합재 개발이 가능할 것으로 기대된다.

Because of the global pollution caused by plastic disposal, demand for eco-friendly transformation in the packaging industry is increased. As part of that, the utilization of polylactic acid (PLA) as a food packaging material is increased. However, it is necessary to improve the crystallinity of PLA by adding nucleating agents or to improve the modulus by adding fillers because of the excessive brittleness of the PLA matrix. Thus, the cellulose nanofiber (CNF) was fabricated and dried to obtain a powder form and applied to the CNF/PLA nanocomposite. The effect of CNF on the morphological, thermal, rheological, and dynamic mechanical properties of the composite was analyzed. We can confirm the impregnated CNF particle in the PLA matrix through the field emission scanning electron microscope (FESEM). Differential scanning calorimetry (DSC) analysis showed that the crystallinity of not annealed CNF/PLA nanocomposite was increased approximately 2 and 4 times in the 1st and 2nd cycle, respectively, with the shift to lower temperature of cold crystallization temperature (Tcc) in the 2nd cycle. Moreover, the crystallinity of annealed CNF/PLA nanocomposite increased by 13.4%, and shifted Tcc was confirmed.

수경재배한 파프리카 ‘시로코’ 온도조건 별(10℃ 와 20℃) 저장 시 PP필름의 개별 포장여부에 따른 생체중량 감소, 외관, 경도 등의 특성 변화를 조사하였다. 파프리카 생체중 량 감소 정도에서 포장 여부에 따른 차이가 커서, PP필름 개별 포장한 것이 무포장에 비해 중량감소 정도가 현저히 적었다. 무포장의 경우 온도에 따른 생체중량 차이를 보여 저장온도 10oC가 20oC보다 변화 폭이 적은 것으로 나타났 다. 가용성 고형물(SSC) 변화는 온도와 포장 여부에 따라 변화 패턴이 다르고 처리 효과도 저장 후기에 나타났다. 가 용성 고형물 함량은 저장온도 10℃ 에서의 필름 포장은 다 소 증가하는데 비해, 저장 20℃ 에서 무포장은 감소하였다. 파프리카 경도 차이도 저장 후기에 영향을 받는 것으로 나 타나 저장온도 20℃ 에서 무포장이 다른 처리에 비해 현저 히 낮았다. 그러나 같은 저장온도 20℃ 라도 필름 포장으로 경도 감소 정도 폭이 줄어드는 효과가 있었다. Hue angle 은 파프리카 ‘시로코’는 저장 중 감소하지만, 저장온도나 포 장여부가 영향을 미치는 것으로는 보이지 않았다. 외관에 따른 상품성은 저장온도 10℃ 에서 PP필름 포장을 통해 외 관에 따른 상품성이 다른 저장온도나 포장한 것보다 변화 폭이 적고, 상품성 보존에 매우 효과적인 것으로 나타났다. 파프리카 ‘시로코’ 외관 변화에서 보듯이 파프리카 선도를 보전하기 위해서는 적정한 온도 처리와 포장을 병행해야 수 확 후 상품성이 효율적으로 유지될 수 있을 것으로 판단된 다. 본 연구를 통한 파프리카 ‘시로코’ 저장온도와 포장여 부에 따른 연구 결과, 저장온도 10℃ 에서 포장 시 무포장 보다 외관적 선도 및 품질 유지에 도움이 되는 것으로 나 타났다. 본 연구에서 국내 유통환경은 파프리카 상품성이 보다 신선하게 유지될 수 있도록 포장이 필요하며, 앞으로 효과적 포장방법에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것으로 보인다.

The aim of this study was to examine the effect of packaging on the quality maintenance of paprika (Capsicum annuum L. cv. Sirocco) stored at three different temperatures. Paprika was either unpacked (control) or packed with individual PP (propylene) film and stored at 10℃ and 20℃ for 30 days. Quality characteristics such as weight loss and appearance were examined. Paprika packed with PP film at 10oC showed fewer quality changes compared to unpacked paprika stored at the other temperatures. Commercial properties tended to decrease rapidly during storage at 20℃ with unpacked paprika. The degree of fresh weight loss was significantly lower in packed paprika at 10℃ compared to unpacked paprika stored at other temperatures. It was found that general appearance, soluble solids content, and hardness were complexly affected by storage temperature and PP film packaging. A storage temperature of 10℃ was effective in maintaining freshness, and paprika packed in PP film maintained greater freshness than unpacked paprika. Our results showed that packaging is necessary to preserve the freshness and improve the marketability of paprika in the domestic market.