Earticle

This study explores the multifunctional enhancement of polyvinyl alcohol (PVA) films through the incorporation of tea leaf–derived carbon quantum dots (CQDs) at loadings of 0.5, 1.0, 2.0, and 3.0 wt.%, focusing on structural, optical, mechanical, antimicrobial, and barrier properties. FTIR spectroscopy revealed strengthened hydrogen bonding and compatibility between PVA and CQDs, with broadened O-H stretching peaks indicating interactions with CQDs surface groups. XRD analysis showed preserved semi-crystalline PVA structure with increased crystallinity at higher CQDs loadings, suggesting uniform dispersion without phase separation. Photoluminescence spectra demonstrated strong blue emission from CQDs at 450 nm upon 360 nm excitation, attributed to quantum confinement and functional groups. Tensile testing indicated significant improvements in stress at break (from 25.01 MPa for pure PVA to 83.28 MPa at 3.0 wt.% CQDs) and Young's modulus (from 26.09 MPa to 115.84 MPa), highlighting reinforcement effects. Oxygen transmission rate decreased markedly from 6.32 cc/m²·day for pure PVA to 0.11 cc/m²·day at 3.0 wt.% CQDs. UV shielding was enhanced by the incorporation of CQDs, achieving complete UV-B blocking at 2.0 and 3.0 wt.% loadings and over 75% UV-A blocking at 3.0 wt.%, while maintaining visible transparency. Antibacterial disk diffusion assays exhibited concentration-dependent inhibition zones, maximizing at 3.0 wt.% CQDs, likely due to reactive oxygen species generation and electrostatic interactions.

본 연구는 씨없는 수박의 저장 중 품질 변화를 비교·평 가하여 적정 저장온도를 구명하고, 수출 확대를 위하여 다양한 플라스틱 필름으로 포장하여 유통기한 연장에 적합한 필름을 선정하고자 하였다. 씨있는 수박(cv. 당당한)과 씨없 는 수박(cv. 씨드리스)을 2, 4, 10, 25oC의 조건과 85-90% 상대습도에서 40일까지 저장하며 중량감소율, 경도, 꼭지마 름, 수침현상, 신선도 지수를 조사하였다. 저장온도가 높을 수록 품질 저하가 빠르게 진행되었고, 10oC 이상에서는 수 침현상과 연화가 조기에 발생하였다. 반면 4oC 저장에서는 경도 저하와 수침 발생이 가장 완만하여 40일까지 상품성 을 유지하였다. 2oC 저장에서는 저온장해가 발생하여 수침 지수가 증가하였다. 따라서 씨없는 수박의 적정 저장온도는 4oC로 판단된다. 씨없는 수박의 유통기한 연장을 위하여 ‘씨 드리스’와 ‘일퍼센트’ 품종을 다양한 플라스틱 필름에 포장 한 결과, 제올라이트와 펄라이트를 함유한 기능성 필름은 무처리 대조구에 비해 수침 발생을 억제하고 경도 손실을 감소시켰다. 이러한 개선 효과는 기능성 필름으로 공시된 재질이 수박과 어떤 메커니즘으로 작용을 하여 나타난 결 과인지 정확히 알 수 없으나 품질 변화를 지연시키는데 효 과적이어서 향후 수박의 장기 저장 등에 실용적으로 활용 될 가능성을 제시하였다고 볼 수 있다.

This study aimed to investigate the quality changes of seedless watermelon during storage to determine the optimal storage temperature and to identify suitable plastic films for extending shelf life to promote exportation. Seeded watermelon (cv. Dangdanghan) and seedless watermelon (cv. Seedless) were stored at 2, 4, 10, and 25oC under 85-90% relative humidity for up to 40 days, and changes in weight loss, firmness, stem-end browning, water-soaking symptoms, and freshness index were evaluated. As the storage temperature increased, quality deterioration progressed more rapidly, and water-soaking and softening occurred earlier at temperatures above 10oC. In contrast, storage at 4oC resulted in the slowest decline in firmness and water-soaking symptoms, maintaining marketable quality for up to 40 days. However, chilling injury occurred at 2oC, leading to an increased water-soaking index. Therefore, 4oC was determined to be the optimal storage temperature for seedless watermelon. To extend shelf life, the seedless cultivars ‘Seedless’ and ‘1%’ were packaged with various plastic films. The functional film containing zeolite and perlite effectively suppressed water-soaking symptoms and reduced firmness loss compared to the control. Although the specific mechanism through which the functional film interacts with watermelon tissue to produce these improvements remains unclear, it effectively delayed overall quality deterioration. This outcome indicates that the film has practical potential for long-term storage and distribution of seedless watermelons, particularly for export-oriented supply chains.

Packaging has evolved from its traditional role of containment and protection to the concept of smart packaging, which integrates monitoring, communication, and security functions. To implement such advanced features, researchers have increasingly explored the incorporation of energy harvesting technologies, enabling packaging to become self-powered and autonomous. Over the past decade, extensive research has been conducted to explore how energy harvesting can enable autonomous sensing, wireless communication, and real-time product monitoring within packaging systems. This review provides a comprehensive overview of recent advances in energy harvesting-based packaging technologies. We first introduce the fundamental principles of triboelectric, piezoelectric, thermoelectric, photovoltaic, radio frequency, and hydrovoltaic energy harvesting. We then examine their applications in logistics monitoring, food quality and safety evaluation, anti-counterfeiting, autonomous power supply, and the direct use of packaging materials as functional harvesters. Challenges such as energy output stability, large-scale fabrication, and compliance with food safety standards are also discussed. Finally, we outline future perspectives on hybrid systems, biodegradable materials, and the convergence of energy harvesting with IoT and AI. By synthesizing these developments, this review aims to highlight both the opportunities and limitations of energy harvesting in packaging, positioning it as a key enabler of sustainable and intelligent supply chains.

본 연구에서는 PBAT 기반 MCC, CNC, TEMPO-CNF 및 케나프 섬유로부터 황산 가수분해로 제조된 K - CNC를 각각 0.5 wt%, 1.0 wt% 및 3.0 wt% 혼합하여 생분해성 복합필름을 제조하고, 제조된 복합필름의 이화학적 특성 광 학적 특성, 기계적 특성, 열 안정과 필름 표면 접촉각을 측 정하였다. 제조된 PBAT 기반 셀룰로오스 복합필름의 표면 은 SEM 분석을 통해 셀룰로오스의 함량이 높아질수록 필 름 표면에 CNC 입자들의 응집이 관찰되었으며, FTIR 및 XRD 분석 결과 PBAT 기반 셀룰로오스 복합필름은 순수 PBAT 필름의 화학적 구조만을 나타내어 셀룰로오스 첨가 에 의한 복합필름의 화학적 변화가 없음을 알 수 있었다. 제조된 복합필름의 광학적 특성을 측정을 위해 280 nm, 660 nm에서 투과율 및 흡광도를 측정한 결과 가시광선 영 역(660 nm)에서 셀룰로오스를 혼합한 복합필름이 순수 PBAT 필름에 비해 차단성이 높아짐을 확인하였다. 특히, K-CNC 1.0 wt%를 혼합한 PBAT/K-CNC 복합 필름이 가시광선 영역에서의 가장 낮은 투과율을 나타내어 UV 차단 성이 향상된 것을 알 수 있었다. 또한, 셀룰로오스의 함량 이 1.0 wt%일 때, PBAT 기반 셀룰로오스 복합필름에서 인장강도는 유지하면서 연신율이 증가하는 것을 확인하였 다. 반면, 셀룰로오스 함량이 3.0 wt%일 때 인장강도 및 연신율이 감소하는 경향을 나타내었다. 열 중량 분석 결과 를 통해 PBAT 기반 셀룰로오스 복합필름을 비교하였을 때, 순수 PBAT 필름과 유사한 열 분해 곡선을 나타낸다. 이는 셀룰로오스 종류 및 함량에 상관없이 제조된 복합필름의 열 안정성에 큰 변화를 일으키지 않는다는 것을 알 수 있다. 제조된 복합필름의 표면 접촉각 특성 분석을 통해 PBAT 매트릭스에 CNC, K-CNC의 분산으로 인해 필름 표면에서 물 분자의 확산을 줄여 접촉각이 높아진 것을 알 수 있었 다. 특히 K-CNC 3.0 wt%를 혼합한 복합 필름에서 가장 높은 78.20 ± 1.02°로 가장 높은 접촉각을 나타내었다.

PBAT films were prepared by mixing and incorporating microcrystalline cellulose (MCC), cellulose nanocrystals (CNC), TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils (TEMPO-CNF), and Kenaf-derived cellulose nanocrystals (KCNC), each at concentrations of 0.5 wt%, 1.0 wt%, and 3.0 wt%. The morphological, mechanical, and thermal properties, and the contact angle of the fabricated films were analyzed. FTIR and XRD analyses showed no chemical changes in the CNC added PBAT films compared to pure PBAT films. UV-Vis spectroscopy demonstrated that films exhibited improved visible light-blocking performance at 660 nm compared to pure PBAT films. In particular, the PBAT/K-CNC film with 1.0 wt% K-CNC showed the lowest transmittance in the visible light range, indicating enhanced light-blocking properties. The tensile strength and elongation at break of the PBAT/0.5%TEMPO-CNF films showed the highest tensile strength and elongation at break, while exhibiting the lowest Young’s modulus. However, PBAT/CNC (3.0 wt%) films exhibited the lowest mechanical performance. TGA analysis confirmed that cellulose incorporation did not affect the thermal stability of the PBAT films. Contact angle analysis indicated that the dispersion of CNC and K-CNC in the PBAT matrix reduced water molecule diffusion across the film surface, resulting in higher contact angles. Notably, the PBAT film containing 3.0 wt% K-CNC exhibited the highest contact angle of 78.20 ± 1.02o.

변형기체포장(MAP, modified atmosphere packaging)은 포장 내 기체를 일반 공기조성과 다르게 변형하여 포장 내 O2를 감소 또는 제거하고 CO2 또는 N2로 치환함으로써 미 생물의 증식과 지질의 산화를 억제하여 식품의 품질 유지 에 도움을 준다. 팥앙금버터샌드를 고차단성 다층 EVOH 포장재에 MAP조건으로 포장하여 품질 유지 효과를 확인 하였다. 대조구인 함기 포장, 처리구인 30% CO2/70% N2 포장, 60% CO2/40% N2 포장으로 하여 10o C에서 25일 저장 동안 포장 내 기체 농도, 총호기성균수, 효모 및 곰팡 이, pH, 과산화물가(POV), 조직감을 측정하였다. 포장 내 기체 농도의 경우 CO2가 식품에 용해되는 특성이 있어 30% CO2/70% N2 포장은 23.9%로 감소하였고, 60% CO2/40% N2 포장은 48%로 감소하였다. 대조구에서는 저장 25일에 증식된 미생물의 호흡으로 인해 CO2가 20.5%로 증가하였 다. pH는 저장 동안 내부 충전물인 팥앙금버터에서 감소하 였고, 슬라이스된 식빵의 pH는 증가하였으며 처리구 간 차 이는 없었다. POV는 대조구에서 버터의 산화로 인해 높은 수치를 보였으며, 30% CO2/70% N2 포장과 60% CO2/ 40% N2 포장에서 낮은 수치로 산화가 억제되는 것을 확인 하였다. 저장 기간 동안 대조구와 30% CO2/70% N2 포장 에서 총호기성균과 효모 및 곰팡이의 증식이 높았으며, 60% CO2/40% N2 포장에서 균 증식이 억제되는 것을 확 인하였다. 조직감은 저장 기간 및 처리구별 뚜렷한 차이가 없었다. 고차단성 포장재에 60% CO2/40% N2 포장 조건으로 포장 내 기체 조성을 변형하여 적용하면 팥앙금버터샌 드의 품질 유지에 도움을 줄 수 있었다.

Modified atmosphere packaging (MAP) helps maintain food quality by suppressing microbial growth and lipid oxidation by replacing the gas inside the packaging with gas composition different to normal atmospheric air. In this study, the shelf-life extension effect of MAP on sliced bread filled with red bean paste and butter was evaluated by storing the product packaged in high-barrier EVOH film bag under MAP conditions at 10℃ for 25 days. The gas concentration in headspace, aerobic total bacterial count, yeast & molds, pH, peroxide value (POV), and texture were measured during the storage for the control group and the MAP treatment groups of 30% CO2/70% N2 and 60% CO2/40% N2. The gas concentration decreased to 23.1% for 30% CO2/70% N2 group and 47.7% for 60% CO2/40% N2 group, and then remained stable due to the CO2 dissolution in the food. During the storage period, the aerobic total bacterial count and yeast & molds growth were high in the control group and 30% CO2/70% N2 group, and inhibited bacterial growth was observed in 60% CO2/40% N2 group. The pH increased in the sliced bread during storage, while that in the component of red bean paste and butter decreased, and there was no difference between the treatment groups. POV was maintained at a high value in the control group due to oxidation of butter, but in both treatment groups low POV values were observed showing inhibited oxidation. There was no significant difference in texture between treatments during the storage period. MAP conditions of 60% CO2/40% N2 gas could help maintain the product quality and extend the shelf life.

누적 증발량이 증가할수록 pH는 감소하고 점도는 증가하 는 경향이 베이스(S-A1)와 아민 투입계(S-B1/S-B2) 모두에 서 반복적으로 확인되었다. 특히 누적증발량 3%를 경계로 3% 미만에서는 변화가 비교적 완만한 반면, 3% 이상에서는 점도 상승이 가속되고 변동성도 커지는 고농축 구간으로 전 환되었다. 표면 관찰에서도 3%에서 응집/피막 징후, 5%에서 겔화 전이가 확인되어, 3%를 pH·점도 관리 및 보정 전략을 차등 적용해야 하는 공정 임계점으로 제시한다 이는 누적 증발량 3% 초과 시에 잉크 이송·레벨링이 불안정해져 닥터 스트릭/핀홀, 농도·색 균일도 저하, 망점 번짐 등 인쇄 품질 불량이 증가되기 때문이다. pH는 30-60 s 구간에서 안정화가 확인되어 60 s 값을 대표값으로 사용하였고, 점도는 2회 반복 평균으로 처리하였다.

Gravure printing dominates food packaging, yet conventional solvent-borne inks emit VOCs. This study quantifies pH and viscosity drift of water-based gravure inks under open-system evaporation using cumulative evaporation (E%) as a state variable. A base ink (S-A1) and two amine-adjusted inks with the same base formulation were examined: S-B1 with ammonia (bp −33°C) and S-B2 with AMP-95 (bp 163-165°C). Samples (350 g) were evaporated at 40°C/40% RH in identical beakers (6.5 cm i.d.) with 650 rpm stirring, and mass loss was recorded to compute E%. After rapid cooling and temperature control (25 ± 0.5°C), pH was measured at 0, 30, and 60 s and viscosity at 25°C (120 s, duplicate mean). Stabilization rates in the 30-60 s interval (SR=58.3% and 72.7% at ε=0.05) justified using the 60 s pH value. For S-A1, pH decreased quasi-linearly (slope −0.065 pH/%; r=−0.90) with a three-stage pattern, while viscosity increased (η=55.59+14.04E; r=0.95) and accelerated beyond E≈3%. For S-B1/S-B2, pH followed pH=8.97−0.176E (r=−0.94) and viscosity followed η=65.21+10.33E (r=0.98), with a similar transition near E≈3%. Surface observations indicated aggregation/ skin at E≈3% and gelation near E≈5%. These results define an E%-based control window and support evaporationstage correction rules considering amine volatility.

본 연구는 ‘청상추’를 대상으로 발효 아미노산 제제 (Treatment A) 및 상업용 아미노산 액상비료(Treatment B, Treatment C)가 생육과 저장성을 유공 PE 필름 포장 하 4 ℃ 저장 조건에서 저장성을 조사하여 수확후 차이를 평가 하였다. 본 결과에서 Control과 비교할 때 Treatment A는 엽록소 함량(SPAD) 유지 및 저장 중 포장 하에서 황화 지 연에 일부 긍정적인 효과를 나타냈으나, 생체중 증대와 같 은 양적 생육 증가 효과가 제한적이었다. 일부 아미노산 제 재는 재배 후 생체중은 Control보다 낮게 나타나 Treatment B에서 일부 아미노산 제재의 한계가 확인되었다. Treatment B는 발효 부산물 유래 액비로서 모든 생육 지표에서 가장 저조한 결과를 보였으며, 염류나 유기산 등 불순물의 영향 으로 초기 생육이 억제된 것으로 해석된다. 반면, 콜라겐 가수분해물 기반의 Treatment C는 엽수와 생체중에서 양호 한 경향을 보였으며, 수확후 유공 PE 포장 상태에서 저장 평가를 수행한 결과, 저장 중 외관지수와 SPAD 유지에서 도 가장 우수하여 ‘청상추’ 품질 안정성 측면에서 유리하게 작용하였다. 본 연구에서 아미노산 제재의 효과가 원료 성 분과 제조 공정에 따라 크게 달라질 수 있음을 보여준다. 단일 성분의 Treatment A는 생육 개선에 잠재적 활용 가 치가 있는 것으로 보이며, Treatment C와 같이 복합 영양 소를 함유한 제제는 생육 및 저장성 개선에 보다 효과적임 을 확인하였다. 따라서 아미노산 제재는 엽채류의 생산성과 저장성을 동시에 향상 시킬 수 있는 유망한 관리 기술이 될 수 있으며, 향후 작물별 최적 처리 농도와 병용 전략에 대한 추가 연구가 필요하다. 본 연구는 다양한 원료 기반의 아미노산 제재가 상추 생육 및 저장성에 미치는 차별적 효 과를 비교함으로써, 아미노산 기반 제재의 활용성을 평가하 고 향후 자원순환형 농업 기술 개발을 위한 기초 자료를 제공한다는 점에서 의의가 있다.

This study investigated the effects of different amino acid-based fertilizers on the growth and postharvest quality of leaf lettuce (Lactuca sativa L. cv. ‘Cheongchima’). Three formulations were evaluated: a monosodium glutamate (MSG)-based amino acid solution prepared from food-grade crystals, a fermentation by-product–derived commercial liquid fertilizer, and a collagen hydrolysate–based liquid fertilizer containing supplementary nutrients such as nitrogen, potassium, and calcium. Lettuce plants were cultivated under rooftop conditions, and growth characteristics and postharvest parameters were assessed under 4°C refrigerated storage in perforated polyethylene (PE) film packaging for 14 days. Results indicated that the MSG-based amino acid solution slightly delayed leaf yellowing and maintained chlorophyll content (SPAD values) during storage under perforated PE film packaging, although its effect on fresh weight accumulation was limited. The fertilizer derived from fermentation by-products exhibited the lowest growth and chlorophyll levels, likely due to residual salts or organic acids that inhibited early growth. In contrast, the collagen hydrolysate– based fertilizer promoted vigorous vegetative development and produced the highest fresh weight and SPAD values during both cultivation and storage. Across all treatments, the effectiveness of amino acid fertilizers varied depending on raw material composition and processing methods. The MSG-derived formulation showed potential for practical use in leafy vegetable production, but yield enhancement may require combined application with mineral nutrients. Meanwhile, complex nutrient formulations such as the collagen hydrolysate fertilizer were more effective in improving both growth performance and postharvest quality. These findings demonstrate that amino acid fertilizers can serve as promising biostimulant resources for sustainable and resource-circulating agriculture, while also highlighting the potential of food-grade MSG as an alternative agricultural input.

본 연구에서는 플루론기를 갖고 있는 ABC 블록 공중합 체(SABC)를 합성하여 다층 필름을 제조하였다. 이 다층 필 름 표면에 단백질(BSA)의 흡착과 해양 미생물인 Ulva의 초기 부착, 성장 및 생체막 형성 등을 살펴보았고, 그 효과 의 원인을 증명하였다. 플루론기를 갖고 있는 ABC 블록 공중합체 기반의 다층 필름 표면은 단백질의 흡착과 Ulva 의 초기 부착, 성장 및 생체막 형성을 효과적으로 억제할 수 있음을 보여주었다. 이 결과는 플루론기를 갖고 있는 ABC 블록 공중합체 기반의 다층 필름 표면은 수 환경에서 구조 적으로 재배열 되어 우수한 친수성 및 수화층 특성을 바탕으로 기인된 것으로 다양한 표면 분석으로 증명되었다. 이 연구는 기존 항균 포장 연구들과는 달리, 표면 설계에 기반한 예방적인 새로운 접근 방법을 제시함으로써, 식품에 서 단백질, 미생물 등으로부터 안전성과 지속가능한 포장 필름 및 용기 개발을 위한 새로운 방향성과 솔루션을 제공 한다. 향후에는 다양한 필름 표면 개발과 더불어 곰팡이, 바이러스 등의 다양한 미생물, 장기 저장 조건, 산업적 스 케일일 업 및 비용-효율성 평가 등을 포함한 후속 연구를 통하여, 관련 연구를 더욱 확장할 예정이다.

The development of active food packaging materials has traditionally focused on antimicrobial strategies to inhibit microbial growth. However, protein adsorption, microbial adhesion, and biofilm formation on food packaging film surfaces remain insufficiently studied. In this study, we propose an antifouling approach based on the development of a functional polymer-based multilayer film that not only inhibits cell death but also inhibits initial protein adsorption and microbial adhesion. Pluronic-based amphiphilic polymers were synthesized and coated to form a multilayer film. The surface properties of the film were analyzed using various methods. The adsorption of BSA protein, and the adhesion and growth of the marine microorganism Ulva, on the multilayer film surface were investigated. The developed pluronicbased ABC triblock copolymer film significantly reduced BSA protein adsorption, Ulva adhesion and growth, and biofilm formation. This result was supported by various surface analyses, which demonstrated that the surface of the ABC block copolymer-based multilayer film containing pluronic groups undergoes structural rearrangement in an aqueous environment, resulting in excellent hydrophilicity and hydration layer properties. Unlike existing antimicrobial packaging research, this study presents a novel, preventive approach based on surface design, thereby providing new directions and solutions for the development of safe and sustainable packaging films and containers for proteins, microorganisms, and other substances in food.