황다랑어 (Thunnus albacares) 등 껍질 젤라틴의 접착 특성

Abstract

본 연구에서는 젤라틴의 생체 및 비생체적 접착특성을 알아보고자 황다랑어 (Thunnus albacares) 등 껍질로부터 젤라틴을 추출, 정제하였다. 먼저 비생체적 접착특성을 구명하기 위해 반응표면 분석법을 이용하여 목재와의 접착조건을 최적화 하였다. 최적화 된 조건 별 접착력을 측정하여 이를 육상동물 유래 젤라틴과 비교하였다. 독립변수는 젤라틴 농도 (X1, %) 와 경화시간 (X2, hrs)으로 정하였고, 종속변수로는 접착력 (Y, kgf/cm²)을 택하였다. 접착 최적 조건으로 젤라틴의 농도는 15.85%로 경화시간은 25.68hr 으로 나타났으며 이 때의 예상 되어지는 접착력은 49.84kgf/cm² 이었고 실제 실험에서는 50.93kgf/cm²으로 나타나 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 황다랑어 (Thunnus albacares) 등 껍질 추출 젤라틴의 최적 조건에서의 접착력이 소, 돼지 유래 젤라틴의 접착력 보다 우수한 것으로 나타났다. 다음으로 생체적 접착특성을 구명하고자 황다랑어 (Thunnus albacares) 껍질로부터 젤라틴을 추출하여 필름을 제조하고 쥐 껍질과의 접착 특성을 알아보았다. 또한 젤라틴 필름의 기계적 성질을 향상시키기 위하여 Glutaraldehyde 를 농도, 온도, pH, 시간 별로 도입시켜 쥐 껍질과의 접착 특성 변화를 알아보았다. Glutaraldehyde-solution 에 Natural gelatin film 을 침지 시켰을 경우 필름 중에 Glutaraldehyde 의 자유 알데히드 그룹이 도입됨으로써 쥐 껍질과의 접착 특성이 상당히 향상되었으며, 이 때 Glutaraldehyde-solution 농도는 0.5 M 이상, 온도는 60℃ 이상에서, pH 는 중성 부근에서, 침지시간은 2시간 이상 침지 시킬 경우 300 gf/cm² 이상의 접착력을 나타냄으로써 66 gf/cm² 의 접착력을 보인 Natural gelatin film 보다 약 5배까지 접착 특성이 상승하였다. 조건 별로 Glutaraldehyde 를 도입시킨 젤라틴 필름 중의 알데히드 그룹의 양 또한 접착 특성과 거의 같은 변동 경향을 보였으며, 환원제인 Sodium borohydride(NaBH₄) 와 내부에 아미노기를 가진 glycine 을 Glutaraldehyde-gelatin film 과 반응 시켰을 경우, 접착력이 Natural gelatin film 의 수준으로 감소하는 것으로 보아, 알데히드 그룹이 조직의 아미노 그룹과 반응함으로서 조직 접착에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 또한 키토산을 젤라틴과 블렌딩시켜 쥐껍질과의 접착력을 측정한 결과, 2% 키토산과 6.7% 젤라틴을 3 : 7 의 비율로 블렌딩하여 제조한 필름의 경우 glutaraldehyde 를 사용하여 향상된 접착특성과 유사한 접착력을 나타냄을 알 수 있었다. 돼지, 소 젤라틴의 접착 특성과 비교하였을 경우에도 참지 껍질 젤라틴의 접착 특성이 뒤떨어지지 않는 특성을 보임으로써, 생체 접착 물질로서 충분히 응용 가능성을 가지는 것으로 판단된다.

In this study, gelatin was extracted from dorsal skins of yellowfin tuna, in order to examine the bio-/non-bio adhesive characteristics of gelatin and accordingly refined. First of all, to demonstrate the non-bio adhesive characteristics, adhesive condition with plywood was optimized by using the response surface analysis. Then, it was compared with the gelatin from land animals by measuring the adhesiveness depending on optimized conditions. Gelatin concentration (X1, %) and curing time (X2, hrs) were selected as its independent variables and adhesiveness (Y, kgf/cm2) was selected as its dependent variable. It was examined that the optimal adhesiveness condition is 15.85% of gelatin concentration and 25.68 hrs of curing time and at the moment, the expected adhesiveness was 49.84kgf/cm2 and the actual test showed 50.93kgf/cm2, demonstrating there is little difference between both results. In addition, it was also examined that the adhesiveness of the gelatin extracted from skins such as yellowfin tuna at the optimal condition was superior to that of the gelatin from bovine or porcine. Next, to demonstrate the bio adhesiveness characteristics, gelatin was extracted from the skin of yellowfin tuna, the film was prepared and then, the adhesiveness characteristics with rat's skin were examined. In addition, to improve the mechanical properties of gelatin film, glutaraldehyde was introduced depending on different concentrations, temperatures, pH and durations, examining the adhesiveness characteristics with rat's skin. When depositing natural gelatin film in glutaraldehyde solution, it was found that glutaraldehyde solution would be improved because free aldehyde groups of glutaraldehyde are introduced to film, and it was improved up to 5 times as demonstrating the amazing adhesiveness of 300 gf/cm2 and more in case temperature is 60℃ and higher and pH is neutral and deposit time is 2 hours and longer. As a tendency, the amount of aldehyde group in gelatin film introducing glutaraldehyde depending on conditions was almost same variable with the adhesiveness characteristics and considering that the adhesiveness is reduced as level as that of natural gelatin film when applying a reducer, sodium borohydride (NaBH4) and glycine in which amino group is contained to glutaraldehyde-gelatin film, it was examined that when aldehyde group reacts with amino group, it may significantly affect the adhesiveness. In addition, as a result of examining the adhesiveness with rat's skin by blending chitosan and gelatin, it was found that the film manufactured by blending 2% chitosan and 6.7% gelatin at 3:7 ratio showed the adhesiveness similar to that of the adhesiveness characteristics improved by using glutaraldehyde. Consequently, it is determined that it may have the possibility to be applied as a bio adhesive material as it was demonstrated that the gelatin made of the yellowfin tuna dorsal skin is almost equal to that of the gelatin of porcine and bovine.