Controlled Release of Allyl Isothiocyanate using Mesoporous Silica and Saccharina japonica for Food-borne Bacteria Growth Management

Abstract

자연발생하는 항균성 화합물인 allyl isothiocyanate (AITC) 는 다양한 병원균의 효과적인 억제제이지만 식품 산업계에서 AITC의 이용은 휘발성과 자극성 때문에 그 사용이 제한되어 왔다. 이 논문의 목적은 다시마(Saccharina japonica)와 mesoporous silica (MCM-41 과 SBA-15)를 carrier로 이용하여 AITC의 휘발성을 조절하는 것이다. 다시마는 AITC의 방출제어를 위해 500 – 600 μm크기로분쇄하여건조입자로전처리하였다. 전처리된다시마시료는초임계이산화탄소추출법 (SC-CO2)을이용하여지질을제거한후다공성흡착소재로사용하였다.그리고 AITC를흡착제에loading시키기위해증발흡착과액상흡착법을사용하였다. AITC 흡착과탈착은시간에따라변하는샘플의무게를관찰함으로써측정하였다. 항균성테스트는 4 종의균(Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Salmonella typhimurium)을대상으로이루어졌다. AITC는모든운반체에성공적으로장착되었다. AITC의 80% 이상이 MCM-41에흡착되었고 SBA-15에 60% 이상이흡착되었다. 증발흡착이나액상흡착처리후S. japonica를사용한 AITC 흡착은원시료파우더에비교해탈지파우더에더많은양의물질이흡착되었다.증발법에의해흡착된입자의탈착은72시간후 70-85% 였고, 액상법에의해흡착된입자는 192시간후 70-90% 였다. 흡착된상태에서추출된 AITC 의 GC 분석과 FTIR 의분석은분자가 silica 입자나S. japonica입자의표면에접촉하여화학적변화가일어났는지의유무를알수있다. 또한항균성의가능성에도변화가생겼는지아닌지를알수있다. 검량시소요된 AITC의유지기간은 12.69± 0.01 분이었다. 증발흡착을사용하였을때, 접촉후추출한분말들의유지기간은 12.678±0.02 분이었다. 그리고액상흡착을사용하였을때는 12.77±0.02분이소요됐다. 비록후자의유지시간이통상적인범위를벗어났지만크게다르지않다. 그이유는FTIR 분광분석결과나크로마토그램에서부가적인피크가나타나지않았기때문이다. 액상흡착에서회수된AITC의양은증기흡착을이용했을때보다두배더많았다. 그이유는액상흡착이더많은 AITC를흡착할수있기때문이다. FTIR 분광분석결과 AITC와다른모든파우더의화학적결합은없었다. E. coli, S. typhimurium와B. cereus를대상으로한항균성테스트에서세균에대한활동성저하는관찰되지않았다.결론적으로mesoporous silica (MCM-41 과 SBA-15)는 AITC의합성운반체로서사용될수있으며, AITC가흡착된S. japonica입자는잠재적으로식품저장이나운송과정에서안전성을향상시킬수있으므로병원성세균을제어하기위한식품-우호적인항균제carrier로적합하다.