1. 서 론
2. 재료 및 방법
2.1 공시재료
2.2 감귤박 전처리
2.3 감귤박 펄프몰드 제조
2.4 감귤박 펄프몰드 특성 평가
2.5 저장·유통 기능성 평가
3. 결과 및 고찰
3.1 감귤박 섬유특성 및 전처리에 의한 감귤박 섬유화 평가
3.2 전처리 감귤박 적용에 따른 펄프몰드 기계적 특성 평가
3.3 펄프 종류에 따른 전처리 감귤박 적용효과
3.4 감귤박 펄프몰드의 저장·유통 기능성 평가
4. 결 론
1. 서 론
최근 딸기, 만감류, 포도 등 주요 과채류의 수출이 지속적으로 증가하면서 장거리 유통 과정에서도 품질을 안정적으로 유지할 수 있는 포장기술의 중요성이 더욱 커지고 있다[1]. 특히 신선 농산물은 수확 이후에도 호흡과 증산이 지속되어 저장 및 유통 과정에서 수분 손실, 조직 연화, 외관 품질 저하가 발생하기 쉬우며, 저장 환경에 따라 응축수 형성과 높은 습도는 미생물 증식과 병해충 발생을 촉진하여 상품성을 저하시킬 수 있다[2]. 따라서 과채류 포장재는 외부 충격으로부터 내용물을 보호하는 완충 기능뿐만 아니라 적절한 수분 조절과 저장성 향상, 신선도 유지 기능을 동시에 확보하는 것이 요구되고 있다.
한편, 환경오염과 탄소중립에 대한 관심이 증가함에 따라 식품 포장 분야에서도 석유계 플라스틱을 대체할 수 있는 친환경 포장재 개발의 필요성이 크게 증가하고 있다. 기존 플라스틱 포장재는 사용 후 폐기 과정에서 미세플라스틱 발생과 자원순환의 한계 등 환경적 문제를 야기하고 있어, 생분해가 가능하고 재활용이 용이한 친환경 소재에 대한 수요가 지속적으로 확대되고 있다[3]. 이러한 요구에 따라 종이 기반의 펄프몰드는 우수한 재활용성과 생분해성을 가지며, 성형이 용이하고 완충성이 뛰어나 계란, 과일 및 채소 등의 포장재로 활용 범위가 확대되고 있는 대표적인 친환경 포장재로 주목받고 있다[4].
그러나 펄프몰드는 셀룰로오스 섬유가 형성하는 다공성 구조와 높은 친수성으로 인해 수분을 쉽게 흡수하는 특성을 가지며, 이로 인해 저장 중 강도 저하와 형태 변형이 발생할 수 있다. 또한 플라스틱 포장재와 비교하여 내수성, 내유성 및 기계적 강도가 상대적으로 낮아 장기 저장 및 수출 유통용 포장재로 적용하는 데 한계가 있다[5]. 이에 따라 최근에는 펄프몰드의 친환경성과 재활용성을 유지하면서도 내수성, 내유성 등을 향상시키기 위한 표면 코팅[6], 기능성 첨가제 적용[7] 및 복합소재화 등의 다양한 연구가 활발히 진행되고 있다.
김귤박은 감귤쥬스를 생산하는 과정 중 발생되는 과피 및 과육 등으로 구성된 부산물로서 매년 제주도를 중심으로 지속적으로 발생되고 있으며, 주로 폐기되거나 보조사료 정도로 활용되고 있음에 따라 이의 자원화 및 고부가가치 소재로 활용하기 위한 다양한 연구들이 진행되어 왔다. 감귤박은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 펙틴 등 복합 다당류를 풍부하게 함유하고 있어 바이오소재로의 활용 가능성이 높으며, 펄프몰드[8], 하이드로겔[9], 토양소재[10] 및 바이오차[11] 등에 적용가능성이 보고된 바 있다. 그러나 기존 연구는 감귤박을 펄프몰드에 적용하여 제조 가능성을 확인하는 데 중점을 두었으며, 감귤박의 전처리를 통한 기계적 특성 향상이나 실제 과채류 포장재로 적용하여 저장 중 품질 유지 효과를 평가한 연구는 매우 제한적이다.
본 연구에서는 감귤박의 전처리를 통해 목재펄프와의 결합성을 향상시키고 이를 통한 감귤박 섬유의 활용을 통한 펄프몰드의 품질을 증대시키는 방안에 대하여 평가하였다. 또한 기능성 코팅처리를 실시함으로써 신선 농산물 포장 및 저장기능성 향상 효과를 비교평가하였다. 이러한 연구를 통해 폐기성 감귤박의 활용성을 증대시키고 이와 함께 신선 과채류의 수출포장 등 기능성 포장재로서 펄프몰드의 품질향상 및 적용 가능성을 규명하고자 하였다.
2. 재료 및 방법
2.1 공시재료
본 연구에서는 제주도 감귤 착즙 공정 J사로부터 분양받은 감귤박을 시료로 사용하였다.
펄프몰드 포장재 시료의 제조를 위해 펄프몰드의 주요 펄프원료로 사용되는 활엽수 표백펄프(hardwood bleached kraft pulp, HwBKP; S사, Korea), 열기계펄프(thermo mechanical pulp, TMP; J사, Korea) 및 재활용백상지(white ledger, WL; M사, Korea)를 분양받아 사용하였다.
감귤박 전처리를 위해 수산화나트륨(NaOH, Samchun Chemicals, Korea)을 사용하였으며, 고전단 습식 해섬 장비(1.5KW(2HP)-4P, Seogwang Electric, Korea)를 사용하여 감귤박 섬유화를 진행하였다. 표면 코팅제로는 R사의 아크릴계 생분해성 코팅제를 사용하였으며, 과채류 포장에서의 신선도 유지 등의 기능성 강화를 위한 코팅첨가제로는 글리세린(glycerol, Samchun Chemicals, Korea)을 적용하였다. 또한, 포장재의 방충 성능을 부여하기 위하여 H사에서 제공받은 식품포장용 천연식물 추출액을 사용하였다.
2.2 감귤박 전처리
2.2.1 감귤박 섬유분리 및 알칼리 처리
감귤박의 전체 전처리 공정은 Fig. 1에 나타내었다. 감귤박에 청수를 첨가하여 희석한 후 200 mesh 체를 이용한 여과와 유압프레스를 이용한 고액분리를 3회 반복 수행하여 잔존하는 당류 및 수용성 불순물을 제거하였다. 고액분리 후 감귤박의 함수율은 75%가 되도록 고액분리를 수행하였다. 이후 감귤박은 고형분 대비 7%의 NaOH를 첨가하여 알칼리 처리를 실시하였으며, 이때 감귤박은 pH 9를 나타내었다. 알칼리 처리된 감귤박은 청수를 이용하여 고형분 농도를 5%로 조절한 현탁액으로 제조한 후, 고전단 습식해섬기(high-shear wet fibrillation system)를 이용하여 섬유화 처리를 실시하였다. 이때 사용된 고전단 습식해섬기의 경우 감귤박이 표면에 돌기가 형성된 원판형의 회전체가 1,740 rpm으로 회전되는 사이에 회전체와 고정체 사이를 통과하면서 전단력을 받아 해섬 및 미세섬유화가 이루어졌다. 이때 감귤박의 섬유화 횟수 즉, 습식해섬기 투과횟수를 조정하여 섬유화 정도를 조절하게 되는데 본 연구에서는 5회 반복처리를 통해 감귤박의 섬유화를 실시하였다.
해섬이 완료된 시료는 200 mesh 체를 이용하여 여과한 후 유압프레스기로 고액분리를 수행하였다. 청수를 이용한 현탁액 제조 및 습식해섬 과정과 후속 여과·고액분리 과정에서 일부 미세분(fines), 수용성 물질 및 잔류 알칼리 성분이 함께 제거되었으며, 최종적으로 회수된 전처리 섬유화 감귤박의 pH는 7.8로 확인되어 중성에 가까운 상태를 나타내었다.
2.3 감귤박 펄프몰드 제조
2.3.1 전처리 감귤박 적용 펄프몰드 제조
전처리 감귤박의 첨가량에 따른 펄프몰드의 특성 변화를 평가하기 위하여 기본 펄프원료 BKP를 적용하여 전처리 감귤박을 전건 중량 기준으로 10, 20, 30, 40, 50, 60 및 70 wt%의 비율로 각각 첨가하여 동일한 제조조건으로 평량은 200 g/m2의 펄프몰드 시료를 제조하였다.
2.3.2 펄프 종류에 따른 감귤박 펄프몰드 제조
2.3.1의 결과를 바탕으로 도출된 최적 감귤박 첨가량을 적용하여, 실제 과채류 포장재에 사용되는 다양한 펄프 원료에서의 적용 가능성을 평가하기 위해 BKP, TMP 및 WL을 사용하여 펄프몰드를 제조하였다. 감귤박의 첨가량은 전건 기준으로 펄프 대비 30 wt%가 되도록 설정하였으며, 이에 따라 펄프와 감귤박의 혼합 비율을 조절하였다. 제조된 슬러리는 충분히 교반하여 섬유원료를 균일하게 분산시킨 후, 습식 펄프몰드 성형 방식에 따라 100 mesh 성형망에서 진공 흡인으로 탈수·성형하였다. 이후 성형체를 105 ± 5°C에서 건조하여 펄프몰드 시료를 제조하였으며, 최종 평량은 200 ± 10 g/m2로 조절하였다.
2.3.3 기능성 코팅 처리 펄프몰드 제조
과채류의 저장 품질 향상을 위하여 기능성 코팅을 적용한 펄프몰드를 제조하였다. 비교를 위해 수계 아크릴계 생분해성 코팅제를 단독으로 사용한 코팅액과, 수계 아크릴계 생분해성 코팅제에 글리세롤을 5 wt% 첨가한 코팅액을 각각 제조하였다. 제조된 코팅액은 스프레이 코팅 방식으로 펄프몰드 표면에 균일하게 도포하였으며, 코팅량은 45 g/m2가 되도록 조절하여 펄프몰드 포장재 시료를 준비하였다.
2.3.4 방충 처리 펄프몰드 덮개 제조
방충 기능을 부여하기 위하여 R사의 수용성 아크릴계 코팅액에 계피, 약쑥, 회향 등의 천연약재 추출물로 제조된 천연 방충 추출물(plant-extract environmental improvement agent, HIPOS R&C, Korea)을 10 wt% 비율로 혼합하여 코팅액을 제조하였다. 제조된 코팅액은 펄프몰드 덮개의 개구부 가장자리에 2.5 g/m2의 도공량으로 균일하게 도포한 후, 80°C에서 1분간 건조하였다. 건조가 완료된 시료는 방충 처리 펄프몰드 덮개로 사용하였다.
2.4 감귤박 펄프몰드 특성 평가
2.4.1 알칼리 처리에 따른 감귤박의 섬유화 처리 효율 평가
알칼리 처리가 감귤박의 고전단 습식해섬 효율에 미치는 영향을 평가하기 위하여 감귤박과 알칼리 처리 감귤박을 동일한 조건에서 습식섬유화 하였다. 이때 습식섬유화는 동일한 운전 조건에서 반복적으로 수행하였으며, 5 패스(pass) 후 시료를 채취하여 감귤박 섬유화 정도 및 섬유형상변화를 광학현미경으로 비교평가하였다.
2.4.2 감귤박 펄프몰드 물성 평가
전처리 감귤박 첨가량 및 펄프 종류에 따른 펄프몰드의 물성 변화를 확인하기 위하여 인장강도 및 벌크를 측정하였다. 인장강도는 TAPPI Standard T494 om-88에 의거하여 측정하였으며, 벌크는 시편의 평량과 두께를 이용하여 산출하였다.
2.5 저장·유통 기능성 평가
2.5.1 신선과채류 저장성능 평가
기능성 코팅 펄프몰드의 신선 과채류 저장 성능을 평가하기 위하여 시중 판매되고 있는 딸기를 구매하여 기능성 펄프몰드에 포장한 후 온도 25 ± 2°C, 상대습도 60 ± 5%의 조건에서 저장하였다. 저장 시작일과 저장 종료일에 시료의 중량을 측정한 후, 초기 중량 대비 최종 중량을 기준으로 중량감소율(weight loss)을 산출하였으며 외관 변화는 후숙 및 부패 정도를 기준으로 육안 평가를 실시하였다. 또한 저장 중 품질 변화를 확인하기 위하여 과실을 착즙한 후 디지털 당도계(digital refractometer, Scionix, Korea)를 이용하여 가용성 고형분 함량(°Brix)을 측정하였다.
2.5.2 저장해충 방제 성능 평가
방충 덮개의 해충 침입 억제 효과를 평가하기 위하여 동일한 펄프몰드에 과채류를 투입한 후 개구부를 무처리 덮개와 계피 등 천연물 유래 방충액이 적용된 방충 덮개로 각각 밀봉하여 저장해충 방제 성능을 비교·평가하였다. 이후 펄프몰드를 실험용기 내부에 배치하고, 대표적인 저장해충인 화랑곡나방(Plodia interpunctella) 3–4령 유충 40마리를 용기 내에 투입하였다. 실험용기는 온도 25–30°C 및 상대습도 40–70% 조건에서 48시간 동안 보관하였다. 보관 종료 후 방충 덮개의 실링부 틈새 및 펄프몰드 내부로 침입한 공시충의 개체 수를 확인하여 방충 덮개의 해충 침입 억제 성능을 평가하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1 감귤박 섬유특성 및 전처리에 의한 감귤박 섬유화 평가
본 연구에서 사용된 감귤박의 함수율은 87%, pH는 3.4, 가용성 고형분 함량은 16 °Brix였으며, 건물 기준 셀룰로오스 함량은 20.54%로 나타났다. 셀룰로오스는 알칼리 처리와 습식 섬유화 과정에서 해섬(fibrillation) 및 비표면적 증가를 통해 섬유 간 수소결합을 촉진하여 펄프섬유와의 결합력을 향상시킬 수 있다. 따라서 감귤박은 단순 충전재보다 섬유 보강 소재로서의 활용 가능성이 높은 바이오매스 자원으로 판단되었다.
Fig. 2는 감귤박의 알칼리 전처리 유무에 따른 습식 섬유화 후 섬유 형태를 광학현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 것이다. 무처리 감귤박(untreated)은 3 mm 이상 크기의 조대한 섬유 다발과 과육 조직이 서로 응집된 형태를 나타내었으며, 섬유의 분리가 거의 이루어지지 않은 상태를 나타내었다.
동일한 조건에서 습식 섬유화를 수행한 결과, 무처리 감귤박은 일부 조직이 섬유화되었으나 굵은 섬유 다발과 응집된 입자가 여전히 다수 존재하여 섬유의 해섬이 충분히 이루어지지 않았다. 반면, 알칼리 처리 후 습식 섬유화한 감귤박(alkali-treated)은 조대한 조직이 대부분 분리되고 개별섬유들의 경우에도 보다 미세한 형태로 균일하게 분산된 모습을 나타내었다. 또한 무처리 감귤박에 비해 입자 크기가 감소하고 응집된 조직의 비율이 현저히 줄어들어 보다 효과적인 섬유화가 이루어진 것으로 확인되었다.
Fig. 3은 무처리 감귤박, 습식 섬유화 감귤박 및 알칼리 처리 후 습식 섬유화한 감귤박을 각각 30% 첨가하여 제조한 펄프몰드의 표면을 비교한 결과를 나타낸 것이다. 무처리 감귤박을 첨가한 펄프몰드는 조대한 감귤박 입자가 표면에 다수 분포하여 입자 크기의 편차가 크게 나타났으며, 이는 펄프섬유와의 균일한 결합을 저해하여 기계적 물성 저하의 원인이 될 수 있다. 습식 섬유화한 감귤박을 적용한 경우에는 입자 크기가 감소하여 표면이 보다 균일하게 형성되었으나, 일부 조대한 입자가 관찰되어 입자 크기의 불균일성이 확인되었다. 반면, 알칼리 처리 후 습식 섬유화한 감귤박을 적용한 펄프몰드는 조대한 입자의 분포가 현저히 감소하였으며, 미세한 입자가 표면 전반에 균일하게 분포하였다. 이는 알칼리 처리에 의해 감귤박의 해섬이 촉진되고 입자 크기가 균질화되었기 때문으로 판단되며, 펄프섬유와의 결합성을 향상시켜 보다 치밀한 섬유 네트워크 형성에 유리하게 작용한 것으로 판단된다.
3.2 전처리 감귤박 적용에 따른 펄프몰드 기계적 특성 평가
과채류 포장재는 유통 및 저장 과정에서 발생하는 충격으로부터 내용물을 보호하기 위해 우수한 기계적 강도를 갖는 것이 중요하다. 기존 펄프몰드는 친환경성이 우수한 반면 기계적 강도가 상대적으로 낮기 때문에, 친환경성을 유지하면서 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 기능성 바이오매스 복합화 기술의 개발이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 감귤박을 알칼리 처리 및 습식 섬유화를 통해 전처리한 후 펄프몰드에 적용하였으며, 감귤박의 전처리 유무가 펄프몰드의 기계적 특성에 미치는 영향을 비교하였다. 또한, 전처리 감귤박의 첨가량 변화에 따른 펄프몰드의 인장지수를 측정하여 전처리 효과 및 최적 첨가량을 평가하였다.
Fig. 4는 전처리 유무 및 감귤박 첨가량에 따른 펄프몰드의 인장지수(tensile index) 변화를 나타낸 것이다. 전처리를 수행하지 않은 감귤박을 적용한 경우에는 첨가량이 증가할수록 인장지수가 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 미세분과 입자형 조대성분들이 포함된 감귤박이 펄프섬유 간 결합을 방해하여 균일한 섬유 네트워크 형성을 저해하였기 때문으로 판단되었다. 반면, 전처리 감귤박을 적용한 펄프몰드는 무첨가 시편 대비 인장지수가 향상되는 경향을 나타내었다. 감귤박의 전처리는 단순한 입도 조절뿐만 아니라 셀룰로오스 기반 섬유 간 수소결합을 촉진하여 결합력을 향상시키고, 섬유특성 개선을 통해 펄프몰드의 구조 안정성 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 것으로 판단되었다[12].
Fig. 5는 전처리 감귤박 첨가량에 따른 펄프몰드의 인장지수와 벌크 변화를 나타낸 것이다. 인장지수는 전처리 감귤박을 30 wt% 첨가한 시편에서 가장 높은 값을 나타냈으며, 그 이상 첨가할 경우에는 오히려 감소하는 경향을 보였다. 이는 감귤박의 과도한 첨가로 시트 구조는 더욱 치밀하게 형성되었으나, 상대적으로 긴 목재펄프 섬유의 비율이 감소하고 감귤박 섬유의 비율이 증가하면서 연속적인 섬유 네트워크 형성이 저해되어 섬유 간 결합력이 감소하였기 때문으로 판단되었다. 따라서 전처리 감귤박의 적용시 중량비 30% 첨가의 경우에서 펄프몰드의 기계적 특성 향상에 가장 효과적인 것으로 확인되었다.
3.3 펄프 종류에 따른 전처리 감귤박 적용효과
펄프 종류에 따른 감귤박 적용 효과를 확인하기 위하여 일반적으로 펄프몰드 제조용 원료로 사용되고 있는 BKP, TMP 및 WL 펄프섬유에 전처리 감귤박을 중량비 30% 혼합하여 펄프몰드 시료를 제조하고 각각의 기계적 특성 변화를 비교 평가하였다.
Fig. 6과 Fig. 7에서 보여지는 것과 같이 모든 펄프 종류에서 감귤박을 첨가한 시편은 무첨가 대비 벌크가 감소하고 인장지수가 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 알칼리 처리 및 습식 섬유화를 통해 전처리된 감귤박이 펄프 섬유 사이에 분산되어 섬유 간 접촉면적을 증가시키고, 셀룰로오스 수산기(-OH)에 의한 섬유 간 수소결합과 기계적 얽힘을 증가시켜 결합력을 향상시켰기 때문으로 판단되었다. 이러한 치밀한 복합 섬유 네트워크의 형성은 벌크 감소와 함께 기계적 특성 향상에 기여한 것으로 확인되었다.
특히 TMP와 WL은 상대적으로 경제성이 우수한 펄프원료로서 단기 보관용 또는 저가 포장용 소재에 주로 사용되지만, 감귤박을 적용함으로써 기계적 특성을 보완할 수 있어 경제성과 물성 향상을 동시에 확보할 수 있는 가능성을 확인하였다. 한편, BKP는 세 종류의 펄프 중 가장 우수한 기계적 특성을 나타내었으며, 감귤박 적용 후에도 가장 높은 인장지수를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
3.4 감귤박 펄프몰드의 저장·유통 기능성 평가
3.4.1 과채 수분조절 특성
딸기는 저장 중 수분 증발로 인해 무게 감소와 외관 품질 저하가 빠르게 나타나는 대표적인 과실이다. 따라서 코팅 처리에 따른 펄프몰드 포장재의 수분 유지 효과 및 이에 따른 저장성 증대효과를 확인하기 위하여 각각의 코팅처리 전후 펄프몰드 포장재에 5일간 저장 후 딸기의 무게 손실률과 외관 변화를 비교·평가하였다.
Fig. 8은 코팅 처리 조건에 따른 펄프몰드에서 저장한 딸기의 5일 후 무게 손실률을 나타낸 것이다. 저장 후 모든 처리구에서 무게 감소가 발생하였으나, 코팅 조건에 따라 무게 손실률에서 유의한 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 무처리 펄프몰드(control)는 26%의 가장 높은 무게 손실률을 나타내는 것을 확인할 수 있는데, 이는 셀룰로오스 기반의 다공성 구조로 인해 과실 내부의 수분이 외부로 쉽게 이동하였기 때문으로 판단되었다.
표면 코팅을 적용한 펄프몰드는 무처리구에 비해 무게 손실률이 13%로 감소하였다. 이는 코팅층이 수분 이동을 억제하여 저장 중 과실의 수분 증발을 감소시킨 결과로 판단된다. 특히 글리세롤을 첨가한 코팅 처리구는 7%의 가장 낮은 무게 손실률을 나타내어 저장 중 과실의 수분 유지 효과가 가장 우수하였다. 이는 글리세롤이 가소제(plasticizer)로 작용하여 코팅막의 유연성을 향상시키고, 건조 및 저장 과정에서 발생할 수 있는 미세균열을 감소시켜 코팅층의 구조적 안정성을 향상시켰기 때문으로 판단되었다. 또한 안정적으로 형성된 코팅막은 펄프몰드의 수분 차단 특성을 유지하여 저장 중 과실의 수분 손실을 감소시키는 데 기여한 것으로 판단되었다[13].
3.4.2 신선과채류 저장성능
코팅 조건에 따른 펄프몰드의 저장 효과를 확인하기 위하여 저장 전·후 딸기의 외관 변화를 비교·평가하여 Fig. 9에 나타내었다. Fig. 9d에서 보여지는 것과 같이 저장 5일 후 무처리구에서는 과실 표면의 수축과 쪼그라듦이 뚜렷하게 관찰되었으며, 이는 앞서 확인된 수분함량 감소 결과와 일치하였다. 또한 과실 표면에 곰팡이가 다수 발생하여 외관 품질이 크게 저하되었다.
일반 코팅 처리구는 무처리구에 비해 과실의 수축과 수분 손실이 감소하였으나, 저장 후 일부 과실에서 곰팡이 발생이 확인되었다. 반면, 글리세롤 첨가 코팅 처리구는 저장 5일 후에도 과실의 형태와 색상이 비교적 잘 유지되었으며, 곰팡이가 발생하지 않는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 글리세롤 첨가를 통해 코팅층의 균일성과 유연성을 높여 수분 이동을 억제하고, 저장 중 과실의 외관 품질 저하를 완화한 것으로 판단되었다.
저장기간에 따른 딸기의 평균 당도(Brix) 변화를 Table 1에 나타내었다. 저장 초기 모든 처리구의 평균 당도는 6.2 °Brix였으며, 저장 5일 후 무처리구는 8.3 °Brix로 가장 높은 값을 나타내었다. 반면, 아크릴 코팅 처리구와 글리세롤 첨가 코팅 처리구는 각각 7.0 °Brix와 6.7 °Brix를 나타내어 당도 증가가 억제되었다. 저장 중 당도의 증가는 수분 손실에 따른 가용성 고형분의 농축과 관련이 있는 것으로 알려져 있으며, 코팅 처리구에서 당도 증가가 상대적으로 작게 나타난 것은 코팅층이 수분 증발을 억제하였기 때문으로 판단된다[14]. 특히 글리세롤 첨가 코팅 처리구는 모든 처리구 중 가장 낮은 당도를 나타내어 저장기능성 향상 효과를 나타내었다.
Table 1.
Effect of coating treatment on the soluble solids content (°Brix) of strawberries during storage
| Control | Coating | Glycerol coating | |
| Day 0 | 6.2 | ||
| Day 5 | 8.3 | 7 | 6.7 |
3.4.3 저장해충 방제 성능
저장해충의 침입은 과채류의 저장성과 품질을 저하시키는 주요 원인 중 하나이다. 이에 따라 식품 저장용 천연 계피 추출물을 적용한 방충 덮개의 적용에 따라 대표적인 저장해충인 화랑곡나방(P. interpunctella) 침입 억제 효과를 평가하여 Table 2에 나타내었다. 계피 추출물의 주요 활성성분인 cinnamaldehyde는 저장해충에 대해 기피 및 훈증 활성을 나타내는 것으로 보고되고 있으며, 이러한 특성에 의해 계피 추출물을 적용한 방충 덮개는 화랑곡나방의 포장재 내부 침입을 효과적으로 억제한 것으로 판단되었다[15].
Table 2.
Effect of the insect-proof cover on the entry of P. interpunctella
| Untreated cover | Insect-proof cover | |
| No. of observed insects (mean ± SD) | 4.7 ± 1.36 | 0.8 ± 0.8 |
| Insect observed rate (%) | 100 | 50 |
무처리 덮개가 적용된 펄프몰드 내부에서 일정시간 동안 저장한 경우 평균 4.7마리의 화랑곡나방(P. interpunctella)이 유입되었으며, 모든 반복구에서 공시충의 침입이 발생하여 침입 발생률은 100%를 나타내었다. 반면, 방충 덮개를 적용한 펄프몰드에서는 평균 침입 개체수가 0.8마리로 감소하였으며, 침입 발생률 또한 50%로 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 방충 덮개가 저장해충의 펄프몰드 내부 침입을 효과적으로 억제할 수 있음을 보여주는 결과로 판단되었다. 특히 침입 개체수는 무처리 덮개 대비 83% 감소하여 천연추출물 기반 방충덮개의 적용을 통해 저장해충 방충효과를 펄프몰드 포장재에 부여할 수 있을 것으로 판단되었다.
4. 결 론
과채류 포장재는 유통 및 저장 과정에서 제품을 안전하게 보호할 수 있는 기계적 내구성과 저장성, 해충 및 외부 환경에 대한 보호 기능 등이 요구된다. 본 연구에서는 최근 과채류 수출이 증가되며 친환경 포장재의 수요도 증가함에 따라 수출용 과채류 포장재로서 관심이 증가되고 있는 펄프몰드의 기능성 향상을 위한 방안으로 감귤박 섬유의 적용과 기능성 코팅제 적용효과를 알아보았다. 특히, 폐기성 자원인 감귤박의 활용 한계를 개선하기 위한 방안으로 알칼리 전처리 후 습식섬유화를 통해 감귤박 섬유화 효과와 코팅처리를 통한 포장물의 수분유지 및 방충효과를 평가하여 기능성 강화 펄프몰드 제조 가능성을 확인하였다.
그 결과, 전처리된 감귤박은 조대한 입자가 감소하고 유연한 섬유화 구조를 형성하여 펄프몰드 적용시 펄프섬유와의 결합성이 향상됨에 따라 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한 BKP, TMP, WL 등 다양한 펄프에 적용 시 인장강도가 전반적으로 증가하여 저가 포장재의 적용 가능성 향상을 확인하였다.
기능성 표면 코팅을 적용하는 경우 펄프몰드 포장재에 포장되는 대표적인 수출과일인 딸기의 수분 손실과 외관 품질 저하를 효과적으로 억제하여 무처리 대비 우수한 신선도 유지 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이는 코팅에 의해 수분 이동이 조절되고 품질 변화가 지연된 결과로 판단되었다. 또한 포장재 입구에 방충 처리를 적용한 경우 해충의 내부 유입이 효과적으로 차단되어 저장 및 유통 과정에서의 방충 효과가 확인되었으며, 외부 생물학적 요인으로 인한 품질 저하를 추가적으로 억제할 수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 알칼리 전처리 및 습식섬유화 공정을 통해 감귤박의 섬유적 특성을 개선하고, 이를 펄프몰드에 적용함으로써 기계적 품질을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 기능성 코팅 처리를 통해 과실의 저장성 및 방충성을 개선함으로써 수출용 과실 포장재로서의 적용 가능성을 확인하였다. 이러한 연구결과들은 향후 과채류의 수출포장을 위한 친환경 기능성 펄프몰드 포장재 제조를 위한 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
