폴리비닐알코올과 카르복시메틸셀룰로오스가 생선 젤라틴 필름의 기술적 특성에 미치는 영향

Dec 12, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 10497(2022) 이 기사 인용

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본 연구의 목적은 젤라틴/카르복시메틸셀룰로오스(FG/CMC)와 젤라틴/폴리비닐알코올(FG/PVOH)을 혼합하여 생분해성 필름을 개발하고 이러한 고분자 첨가가 생선 젤라틴 필름의 특성에 미치는 영향을 평가하는 것이었습니다. FG/CMC 및 FG/PVOH 필름은 90/10, 80/20 및 70/30 비율로 생산되었으며 물리적, 화학적 및 기능적 특성을 특징으로 합니다. CMC와 PVOH를 첨가하면 젤라틴 필름의 기계적 강도, 차단성 및 수용성이 향상되었습니다. FG/CMC 필름은 FG/PVOH보다 더 큰 인장 강도와 더 큰 용해도를 나타냈습니다. CMC의 최대 농도는 가장 높은 기계적 저항성을 촉진한 반면, 가장 높은 PVOH 함량은 가장 낮은 용해도를 갖는 필름을 생성했습니다. 제안된 혼합 시스템은 생선 젤라틴 필름의 특성을 개선하는 데 적합하며 포장 부문에 적용할 수 있는 가능성이 있는 것으로 입증되었습니다.

새로운 기술과 현 세계의 요구, 그리고 포장(1차, 2차, 3차)이 필요한 가공식품의 대량 소비로 인해 고형 폐기물의 생성이 증가했으며, 이는 수백 및/또는 수천 년 동안 남아 있습니다. 환경위기는 물론 경제적, 사회적 문제를 야기합니다1. 이를 감안할 때, 이미 관찰될 수 있는 심각한 환경 문제와 생태학적 위험으로 인해 석유에서 파생된 플라스틱 포장의 운명에 대한 우려가 커지고 있습니다2,3.

생분해성 필름 포장은 이전에 플라스틱 필름으로 형성된 얇은 층으로, 일반적으로 주조 기술이나 압출을 통해 생산되며 식품을 포장하는 데 사용됩니다4. 바이오폴리머로 생산된 생분해성 필름은 석유 기반 플라스틱을 줄이거나 대체할 수 있는 가능성이 있는 경우, 생분해되지 않는 플라스틱 잔류물의 처리로 인한 환경 영향을 줄이는 데 필수적인 역할을 합니다. 이러한 생물학적 기반 필름은 경제적이고 환경 친화적인 방식으로 봉쇄, 보호, 보존 및 정보에 필요한 모든 기능을 제공해야 합니다6.

기존 재료로 제작된 필름에 대한 대안으로 환경을 오염시키지 않는 필름을 개발하기 위해 생분해성, 무독성, 생체 적합성 및 재생 가능한 소스를 사용하여 많은 연구가 수행되었습니다7. 이들 원료 중에서 콜라겐이 부분적으로 가수분해되어 생성된 동물성 단백질인 젤라틴8은 필름 형성, 빛 및 산소 차단성 등의 우수한 특성으로 인해 생분해성 식품 포장 개발을 위한 유망한 원료로 부각되고 있습니다9.

뼈와 껍질과 같은 가공 잔류물에서 추출한 생선 젤라틴은 소와 돼지의 공급원을 얻는 데 관련된 사회 문화적 및 건강 측면으로 인해 포유류에 대한 잠재적인 대안입니다10. 또한, 생분해성 필름 개발을 위한 폐기물 사용은 어업 및 환경에 중요한 이점을 제공합니다11. 젤라틴 필름은 필름 제작에 적합한 특성을 가지고 있지만12 이 물질의 친수성 특성으로 인해 사용이 제한될 수 있습니다13. 젤라틴 필름은 기존 플라스틱에 비해 기계적 저항성과 내수성이 낮아 포장재로 사용하는 데 있어 주요 단점 중 하나입니다.

젤라틴 필름의 특성을 보다 효율적으로 만들기 위한 대안으로 다른 폴리머와의 혼합을 포함하여 이러한 필름의 기능적 특성을 개선하기 위해 많은 연구가 수행되고 있습니다. 단백질/다당류 및/또는 합성/천연 고분자와 같은 고분자의 혼합물을 사용하면 복합 필름을 얻을 수 있어 순수 구성 요소보다 더 나은 특성을 가진 재료를 얻을 수 있습니다. 필름의 물리적, 화학적 특성이 향상되어 수많은 응용이 가능해지며 최종 제품에서 우수한 성능을 얻을 수 있습니다6.