Earticle

환경문제에 대한 관심이 증가함에 따라 지속가능한 소재 에 대한 요구가 증가하고 있다. 전 세계적으로 커피는 가장 많이 소비되는 음료이며, 커피음료의 가공 및 소비로 발생 하는 커피 부산물에는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌, 지질 및 생리활성물질 등이 풍부하지만 대부분 폐기되는 실 정이다. 따라서, 많은 연구자들이 커피 부산물을 고부가가 치 소재로 개발하기 위하여 노력하고 있다. 본 총설에서는 고분자/커피 은피 복합화 연구, 커피 은피로부터 셀룰로오 스 추출 및 응용연구, 고분자/커피찌꺼기 복합화 연구, 커 피찌꺼기로부터 셀룰로오스 추출 및 이를 활용한 연구, 커 피찌꺼기로부터 지질 추출 및 이를 활용한 PHAs합성, 가 소제로써 커피찌꺼기로부터 추출한 지질의 응용가능성 연 구 등에 대하여 조사하였다. 선행 연구에서는 커피 부산물 인 커피 은피 및 커피찌꺼기 자체를 고분자와 혼합하여 복 합소재를 제조하고 물성을 평가하는 연구는 광범위하게 수 행되고 있는 것으로 확인되었다. 하지만, 커피 은피 및 커 피찌꺼기로부터 나노셀룰로오스를 추출하거나, 상대적으로 친수성인 커피 부산물과 소수성인 석유계 고분자 또는 생 분해성 고분자와 복합화 시 상용성 개선과 관련된 커피 부 산물의 표면 개질 및 상용화제 도입 등의 연구는 부족함을 확인하였다. 또한 커피 부산물로부터 추출한 지질을 활용하 여 PHAs를 합성하는 연구가 일부 진행되고 있지만 합성된 PHAs를 활용하여 포장소재로의 제조 및 응용에 관한 추가 적인 연구가 필요하다고 사료된다. 또한, 커피찌꺼기의 발 생량 대비 국내외 관리방안 마련 및 제품 적용 시 안전성 평가방법에 관한 연구는 거의 실시되지 않아 이에 대한 추 가적인 연구가 필요하다고 판단된다.

As awareness of environmental issues continues to grow, there is an escalating demand for recycling and repurposing byproducts of agricultural and food production processes and their conversion to high-value products. Coffee is the most widely consumed beverage globally; during coffee beverage processing and consumption, byproducts such as coffee silverskin (CS), spent coffee grounds (SCGs), and oil are generated. Despite containing beneficial materials such as cellulose, hemicellulose, lignin, lipids, and bioactive substances, these byproducts are typically discarded in landfills or incinerated. The utilization of CS, SCGs, and oil in the development of packaging materials holds significant potentials toward the realization of a sustainable society. To this end, considerable research efforts have been dedicated to the development of high-value materials derived from coffee byproducts, including functional fillers, polymer composites, and biodegradable polymers. Notably, CS and SCGs have been employed as functional fillers in polymer composites. Additionally, lipids extracted from SCGs have been used as plasticizers for polymers and cultured with microorganisms to produce biodegradable polymers. This review focuses on the research and development of polymer/CS and polymer/ SCG composites as well as cellulose extraction and utilization from CS and SCGs and its applications, oil extraction from SCGs, and cultivation with microorganisms using extracted oil for polyhydroxyalkanoates(PHA) production.

최근 플라스틱 포장 폐기물 및 굴 패각이 야기하는 환경 문제와 장기간 식품의 품질 보존을 위한 액티브 패키징이 주목받고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 PLA/PBAT 복합 필름에 OSP의 함량을 서로 달리하여 이축 압출기로 PLA/ PBAT-OSP 복합필름을 제조하였고 항균 포장재로써 적용 가능성을 확인하였다. 이를 위해 화학적 특성, 표면 특성, 열적 특성, 기계적 특성 및 항균성을 평가하여 분석하였다. PLA/PBAT-OSP 복합필름의 고분자 매트릭스 내에서 OSP 의 물리적 분산을 확인하였으며, OSP의 함량이 증가함에 따라 항균성이 증가하였다. 특히 OSP 5%, OSP 10% 필 름에서는 99% 이상의 항균성을 나타내어 제조된 필름이 우 수한 항균성을 가진다는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 OSP의 함량의 증가는 PLA/PBAT-OSP 매트릭스 내의 OSP 응집을 일으켜 기계적 물성의 저하 및 표면의 거칠기 증가 가 나타났으며, 이는 필름의 표면 에너지 증가로 이어졌다. 결론적으로 PLA/PBAT-OSP 복합필름은 미생물로 인한 식 품의 부패를 막기 위한 포장재로 적용될 수 있지만, 이를 위해 OSP의 분산성과 필름의 기계적 물성을 향상시키기 위 한 추가 연구가 필요할 것으로 보인다

In this study, poly(lactic acid) (PLA) and Poly(butylene-adipate-co-terephthalate) (PBAT) composite films containing calcined oyster shell powder (OSP) were evaluated for the applicability of antimicrobial packaging. PLA/ PBAT-OSP composite films were prepared using twin-screw extruder. The OSP composite was incorporated into PLA/ PBAT blend with different ratios (0, 1, 3, 5 and 10%) and the effect of OSP in the PLA/PBAT matrix was evaluated. The PLA/PBAT-OSP composite films were evaluated for properties using FT-IR, SEM, TGA, DSC, UTM, UV-vis, and Contact angle, as well as antimicrobial property was examined according to ISO 22196 – Antimicrobial Plastic Test. As OSP was added, it showed high antimicrobial activities for both Gram-positive (Staphylococcus aureus) and Gram-negative (Escherichia coli) bacteria. On the other hand, it was found that mechanical properties decreased as OSP was added. For the application of PLA/PBAT-OSP composite films as an antimicrobial packaging material, it is necessary to improve the dispersibility of OSP in the PLA/PBAT composite films and their physical properties at the same time.

중금속은 첨가제 성분이나 오염으로 인해 식품용 플라스 틱 기구 및 용기, 포장 제품에 유입되어 식품을 통해 인체 로 노출될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 독성을 가진 7종 의 중금속(납, 카드뮴, 니켈, 크롬, 안티몬, 구리, 망간)을 선 정하고 국내 유통되는 16재질 137개 제품들에서의 이행량 을 파악하여 위해도 평가를 수행하였다. 대상 검체들은 4% 초산을 식품모사용매(70oC, 30분)로 적용하여 이행시험을 수행하였다. 동시분석을 위해 유도결합플라즈마 질량분석법 (ICP-MS)을 적용했으며 선형성, 검출 한계(LOD), 정량 한 계(LOQ), 회수율, 정밀도를 측정하고 확장불확도를 산출하 여 정량결과의 신뢰성을 확보하였다. 모니터링 결과, 전체 적으로 불검출 (ND) ~ 8.76 ± 11.87 μg/L의 수준으로 검출되 었으며, 대부분이 평균 1 μg/L 미만의 미량으로 확인되었다. 또한 안티몬이 PET 재질에서 다른 재질들에 비해 통계적 으로 유의하게 높게(p < 0.05) 측정되었다. 마지막으로 위해 도를 평가한 결과, 국내 유통되는 제품들의 중금속들은 인 체안전기준 대비 모두 안전한 수준으로 유지되고 있는 것을 확인하였다.

Heavy metals can be intentionally or unintentionally introduced into plastic food utensils, containers, and packaging (PFUCP) as additives or contaminants, which can be ingested with food by humans. Here, seven-heavy metals (lead, cadmium, nickel, chromium, antimony, copper, and manganese) with toxicity concerns were selected, and risk assessment was done by establishing their migration from 137 PFUCP products made of 16 materials distributed in Korea. Migration of heavy metals was examined by applying 4% acetic acid as a food simulant (70oC, 30 minutes) to the PFUCP products. Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was employed for the analysis of migrated heavy metals, and the reliability of quantitative results was confirmed by checking linearity, LOD, LOQ, recovery, precision, and expanded uncertainty. As a result of monitoring, heavy metals were detected at a level of non-detection to 8.76 ± 11.87 μg/L and most of the heavy metals investigated were only detected at trace amounts of less than 1 μg/ L on average. However, antimony migrated from PET products was significantly higher than other groups. Risk assessment revealed that all the heavy metals investigated were safe with a margin of exposure above 311. Collectively, we demonstrated that heavy metals migrated from PFUCP products distributed in Korea appear to be within the safe range.

The volume of parcel delivery is steadily increasing with the rapid growth of the global online e-commerce market. However, a large amount of packaging materials used for these parcel delivery is finally causing environmental problems as waste. The rapid increase of these packaging waste has been making many countries to research ways to reduce the generation of distribution packaging waste. In this study, we have measured the empty space ratio for 131 packagings of parcel delivery purchased through the several domestic online stores in order to investigate the present situation in connection with the degree of excessive or overpack in korean parcel delivery packagings, so that 64 packagings were exceeded 50% in the empty space ratio. And we have suggested ways to reduce the generation of distribution packaging waste raised by e-commerce-based parcel delivery through analyzing the previous research and case studies ; one is to optimize and minimize the packaging design by safe transit test(field-to-lab test), another is to develop a reusable & returnable transport packaging and system applicable in the domestic supply chain, the other is to regulate directly with a policy.

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.

As the demand for cold chain logistics for the distribution of fresh food or medicine increased, the domestic cold chain logistics center increased rapidly. Due to the nature of managing low temperature, cold chain logistics requires a lot of energy consumption. In order to cope with the rise in global energy prices and carbon neutrality policies, the establishment of a platform for converting cold chain warehouses to energy efficiency and low energy consumption structures continues to be required. In this study, we focused on the energy efficiency of the refrigeration system with the largest energy load in the operation of the cold chain distribution center, and developed an energy management system operation model through two AI-based refrigeration system control algorithms for effective energy reduction; 1) 3 dimentional temperature mapping and unit-cooler control algorithm through AI learning; 2) AI based automatic defrosting algorithm. In order to verify the energy reduction effect of this control system, it was quantitatively analyzed through experiments in an area of 100? chamber; 1) By applying 3D temperature mapping and unit-cooler control algorithm, unit cooler power consumption is reduced by 19.8% (from 65.85 kWh to 51.97 kWh for 12 hours) ; 2) By applying AI-based automatic defrosting algorithm, 48% reduction in defrosting power consumption (from 532.2 kWh to 271.9 kWh for 24 hours). In the future, it is expected to contribute to reducing the national energy load and carbon neutrality by applying it to the actual cold chain distribution center.

파프리카 저장 및 유통 전 처리와 포장방법이 저장성 및 미생물 제어에 미치는 영향에 대해 알아보고자 수행되었다. 이산화염소 가스 3, 6, 12시간과 저온 플라즈마 가스 1, 3, 6시간 처리 후 골판지 박스로 포장하여 8 ± 1oC 챔버에서 7 일간 저장 하였을 때, 이산화염소 12시간 처리와 플라즈마 6 시간 처리가 대장균과 곰팡이 발현을 낮추는 것으로 나타났 다. 이에 무처리 대조구와 이산화염소 12시간, 플라즈마 6시 간 처리한 후 골판지 박스 포장과 MAP 처리를 하여 8 ± 1oC 챔버에서 20일간 저장하였다. 저장 중 생체중 감소는 MAP 처리구가 1% 미만의 수치를 보였고, 외관상 품질은 MAP 처리구가 저장 종료일까지 상품성 한계점 이상이었다. 필름 내 산소, 이산화탄소, 에틸렌 농도는 처리구간의 차이 가 나타나지 않았다. 경도의 경우 이산화염소 처리구가 낮았 고, 색도를 나타낸 Hunter a* 값은 MAP 처리구에서 증가하 였다. 이취는 MAP 처리구에서 측정되었지만 매우 낮았다. 파프리카 과경의 곰팡이 발생률은 이산화염소 처리 박스 포 장 처리구가 가장 빠르고 높게 발생하였고, 이산화염소 처리 MAP 처리구가 가장 낮았다. 저장 종료일 과육의 총 세균수 는 플라즈마 처리 박스 포장 처리구, 대장균수는 이산화염소 처리 MAP 처리구, 곰팡이는 이산화염소 처리 박스 포장 처 리구가 가장 낮았다. 이상의 결과를 종합해보면, 파프리카 저 장 중 미생물 억제를 위해 포장 방법과 관계없이 저장 전 플라즈마를 6시간 처리하는 것이 적합하다고 판단된다.

This study was conducted to investigate the effect of packaging methods and sterilization treatment on storability and microbial control in paprika fruits. When treated with chlorine dioxide gas for 3, 6, and 12 hours and cold plasma gas for 1, 3, and 6 hours, and then packed in a carton box and stored in a 8 ± 1oC chamber for 7 days, chlorine dioxide treated 12 hours and plasma treated 6 hours was prevented the development of E·coli and YM(yeast and mold). Accordingly, the control was treated with chlorine dioxide for 12 hours and plasma for 6 hours, packed using a carton box and 40,000 cc·m-2·day-1·atm-1 OTR film (MAP), and stored in a 8 ± 1oC chamber for 20 days. Fresh weight loss rate during storage was less than 1% in the MAP treatments, and the visual quality of the MAP treatments was above the marketability limit until the end of storage. There was no difference in the contents of oxygen, carbon dioxide, and ethylene in the film. In the case of firmness, the chlorine dioxide treatments was low, and the Hunter a* value, which showed chromaticity, was highest in the Plasma 6h MAP treatment. Off-odor was investigated in the MAP treatments, but it was very low. The rate of mold growth on the fruit stalk of paprika was the fastest and highest in the chlorine dioxide treated box packaging treatments, and the lowest in the chlorine dioxide treated MAP treatments at the end of storage. The aerobic count in the pulp on the storage end date was the lowest in the plasma treated box packaging treatments, the lowest number of E·coli in the chlorine dioxide treated MAP treatments, and the lowest yeast & mold in the chlorine dioxide treated box packaging treatments. As a result, for the inhibition of microorganisms during paprika storage, it is considered appropriate to treat plasma for 6 hours before storage regardless of the packaging method.

본 연구에서는 바이오매스 부산물을 바이오 플라스틱에 첨가할 수 있는지 여부를 찾고자 바이오매스 부산물인 왕 겨, 옥 피, 밀박, 대두박에 대해 일반성분을 조사하였다. 그리 고 왕겨에 대해 분체화, 표면 개질 특성을 조사하였다. 부산 물 중에서는 왕겨의 입도가 6.44 μm로 가장 적합하였으며, silane 처리 후 ESO(Epoxidiz soybean oil)와 3-aminopropyl triethoxysilane를 1:1로 혼합한 용액을 2% 첨가 시 표면개 질 상태가 가장 우수하였고, SEM에 의한 입자형상도 가장 좋은 것으로 나타났다. 따라서 ACM(air classifying mill) 처리한 왕겨를 silane 처리한 후 혼합용액을 2% 첨가하는 것이 표면이 개질된 바이오플라스틱 원료로 첨가하여 사용 할 수 있을 것으로 사료되었다.

This study investigated the characteristics for rice husk pulverization and surface modification of biomass byproducts composed of rice husk, corn extract gourd, wheat bran, and soybean curd. The size of particles of rice husk was at 6.44 μm and represented the most affordable material for preparing the bio-degradable film among the tested byproducts. The silane treatment and adding 2% of ESO (Epoxidized soybean oil) and 3-aminopropyl triethoxysilane solution mixed in a 1:1 ratio were best to the surface modification and SEM-based particle shape. Above the results, adding 2% of mixed solution after silane treatment of rice husks processed through an air classifying mill (ACM) allows for its use as a raw material of bio-degradable plastic film.

본 연구에서는 총 5종의 T-N, P-N, P-O2R, P-V 및 PN2 포장방법에 따른 보리새우 오란다의 산가, 과산화물가, 일반세균수, 색도 및 향 성분의 변화를 조사하였다. 산가 및 과산화물가를 분석한 결과, 질소치환 포장기법인 P-N2 포장방법을 적용한 보리새우 오란다의 산패가 가장 느리게 진행되는 것으로 확인되었다. 또한, 일반세균수 변화를 분 석한 결과, P-N2포장방법을 적용한 보리새우 오란다 내 미 생물 성장속도가 감소하는 것을 확인하였다. 색도 변화를 분석한 결과, 포장방법에 따른 유의적인 차이는 크게 없지 만, 저장기간이 늘어남에 따라 비효소적 갈변 반응으로 인 하여 L*값은 감소하고, a*값 및 b*값은 증가하는 것을 확 인하였다. 보리새우 오란다의 향 성분 분석 결과, T-N 포장 방법이 적용된 보리새우 오란다의 향 성분은 저장기간에 따 라 가장 크게 변화하는 것으로 확인되었다. 5종의 포장방법 중, 질소치환 포장방법이 보리새우 오란다의 품질변화 속도 를 효과적으로 감소시키는 것을 확인하였다.

Packaging method and storage time play a significant role in maintaining the quality, safety, and shelf-life of food. In this study, the quality such as acid value, peroxide value, total bacterial count, color difference, and flavor of Marsupenaeus japonicus Oranda was evaluated depending on the five packaging methods (T-N, P-N, P-O2R, P-V, and P-N2) and storage periods. Changes of acid value and peroxide value strongly depend on the existing oxygen of headspace in the Marsupenaeus japonicus Oranda packages. Regardless of packaging methods, the change in acid value, peroxide value, microbial growth and flavor of the Marsupenaeus japonicus Oranda occurred depending on the storage time. Especially, it is identified the quality changes of Marsupenaeus japonicus Oranda stored with P-N2 package with less oxygen contents were retarded, compared to the them with T-N packaged with high oxygen contents.

The food packaging industry plays a critical role in ensuring food safety, extending shelf life, and enhancing convenience. However, as the industry has developed, concerns have emerged regarding the safety of packaging materials and their impact on human health. This has led to scientific investigations and regulatory actions, particularly concerning the migration of chemicals from packaging into food. New materials like biodegradable plastics and nanomaterials have introduced additional complexity, raising questions about their long-term safety and the environmental impact. Regulatory bodies worldwide have established frameworks to reduce health risks, but challenges remain due to regional differences in regulations and emerging technologies. Key safety concerns include the migration of harmful chemicals like bisphenol A (BPA), phthalates, and polyvinyl chloride (PVC) from packaging to food, as well as the potential ingestion of microplastics. Major countries, including the EU, the US, and Korea, have strengthened regulations to control these risks, focusing on harmful substances and promote environmentally friendly packaging options. Scientific research has played a critical role in understanding the mechanisms of chemical migration and the health effects of these substances, particularly their impact on the endocrine system and absorption by the human body. This paper explores six key areas of food packaging safety, reviews the trends in regulations and scientific studies addressing these ongoing concerns.