Edible Films from Protein Concentrates of Rice Wine Meal

주박 단백질 농축물로부터 가식성필름의 제조

Biodegradable edible films were prepared from rice protein concentrates (RPC) made from rice wine meal by alkaline extraction and isoelectric precipitation. The effect of film forming solution pH and plasticizers were studied, and cross-linkers were added to improve mechanical properties and water vapor permeabilities (WVP) of films. Films could be formed within pH $8{\sim}11$ with tensile strength (TS) of 4.3{\sim}5.7\;MPa$. Films produced under pH 11 had the highest TS (5.7 MPa) and the lowest WVP $(0.44\;ng{\cdot}m/m^2{\cdot}s{\cdot}Pa)$. Added glycerol, polyethylene glycol 200 (PEG) and its mixture (GLY:PEG=50:50) as plasticizers also affected the mechanical properties and WVP of films. TS and elongation at break (E) of films at various plasticizer levels were $5.5{\sim}1.0\;MPa$ and $3.6{\sim}24.3%$, respectively. At the same plasticizer concentration, the highest TS was observed when glycerol was used whereas the highest E was measured when mixture was used as plasticizer. WVPs of films with thickness of $60\;{\mu}m$ were $0.39{\sim}0.54\;ng{\cdot}m/m^2{\cdot}s{\cdot}Pa$. WVP of films decreased as the ratio of glycerol/PEG 200 was decreased, and WVP increased as the total amount of plasticizer added to the films increased. Film strength was improved by the addition of small amount of sodium hydrogen sulfate, succinic anhydride, ascorbic acid and citric acid, whereas TS of films containing $0.5{\sim}2.0%$ of NaCl and $CaCl_2$ were lower than those without the salts. The highest TS (6.3 MPa) was achieved with films containing 0.1% of succinic anhydride.

청주 제조시 부산물로 생성되는 주박으로부터 추출한 단백질 농축물을 이용하여 가식성 필름을 제조하였다. 이때 필름용액의 pH, 가소제의 종류와 농도, 가교제의 첨가가 필름의 기계적 특성 및 수분투과특성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 필름용액이 $pH\;4.0{\sim}pH\;7.0$인 경우 단백질의 용해도가 낮아 필름을 형성할 수 없었으며 $pH\;8.0{\sim}pH\;11.0$으로 조절하였을 때에는 $4.3{\sim}5.7\;MPa$의 인장강도를 지닌 필름을 형성할 수 있었다. 필름의 기계적 특성과 수분투과 특성은 필름용액의 pH에 영향을 받으며 필름용액을 pH 11.0으로 조절하였을 때 가장 높은 인장강도(5.7 MPa)와 수분차단력$(0.44\;ng{\cdot}m/m^2{\cdot}s{\cdot}Pa)$을 보였다. 가소제로 glycerol과 polyethylene glycol (PEG) 200을 첨가하였을 때 인장강도와 신장률은 가소제의 혼합비율(GLY:PEG=100:0, 50:50, 0:100)과 농도(0.2, 0.4, 0.6, 0.8 g plasticizer/g RPC)에 따라 각각 $5.5{\sim}1.0\;MPa$ 및 $3.6{\sim}24.3%$이었다. 동일 가소제 농도에서 인장강도는 glycerol을 첨가하였을 때 가장 높았으며 신장률은 glycerol과 PEG 200을 혼합 사용하였을 때 가장 높은 것으로 나타났다. 한편, 두께가 $60\;{\mu}m$인 필름의 수분투과도는 0.38{\sim}0.54\;ng{\cdot}m/m^2{\cdot}s{\cdot}Pa$로 나타났으며, 가소제의 첨가량이 적을수록, 일정 가소제 농도에서는 PEG 200의 비율이 클수록 수분투과에 대한 차단성이 우수하게 나타났다. 가교제로 sodium chloride와 calcium chloride를 $0.5{\sim}2.0%$ 농도로 첨가하였을 때 인장강도는 대조구 필름에 비해 감소하였으나 succinic anhydride를 0.1% 첨가하였을 때 필름의 인장강도는 6.3 MPa로서 대조구에 비해 25.5% 증가시킬 수 있었다.