Recently, graphene oxide (GO) has been extensively investigated for gas and liquid separation because thin-film GO membranes show quite interesting separation performance. However, even GO membranes exhibit relatively low gas permeability due to high tortuosity caused by high aspect ratio of GO. Normally, the size of GO is in the range from a few hundred nanometers to a few micrometers, so inherent gas permeability would be very varied. For practical applications of GO membranes, the gas permeability should be improved. As such, in this study, we have modified the pristine GO sheets to reduce the gas permeation pathway, with maintaining GO’s excellent gas separation properties. This study will provide a further insight on how such two-dimensional nanosheets can be used for membrane applications, competing with existing membrane materials.

압출성형조건에 따른 분리대두단백(Isolated soy protein) 압출성형물의 조직화와 물리적 특성의 차이를 알아보고자 팽화율, 수분흡수력, 탄성력, 응집력, 절단강도, 조직잔사지수, 색도 등의 실험을 통해 비교분석하였다. 실험재료는 분 리대두단백을 100% 사용하여 압출성형하였다. 분리대두단백 압출성형물 제조에 사용한 압출성형기는 실험용 쌍축압 출성형기이며, 공정변수는 용융물의 온도와 원료투입량은 140°C와 100 g/min으로 고정시키고 스크루 회전속도는 150, 250, 330 rpm, 수분함량은 40, 50, 55, 60% 로 하였다. 직경팽화율은 큰 차이를 나타내지 않았지만 수분함량이 가장 낮은 40% 일 때 가장 높은 값(2.67±0.18)을 나타내었다. 비길이는 수분함량이 증가하거나 스크루 회전속도가 증가할수 록 값이 증가하는 값을 나타내었다. 체적밀도도 직경팽화율과 같이 큰 차이를 나타내지 않았지만 스크루 회전속도가 낮을수록 체적밀도 값이 증가하는 값을 나타내었다. 분리대두단백의 압출성형물의 수분흡수력은 스크루 회전속도 250 rpm, 수분함량 40%에서 가장 높은 값(482.24±34.5)을 나타냈고, 수분함량이 증가할수록 수분흡수력은 감소하였다. 또 한 수분함량을 55%, 스크루 회전속도가 증가할수록 수분흡수력은 증가하였다. 탄성력과 응집력은 서로 비례한 값을 나타냈는데, 스크루 회전속도가 감소할수록 높은 값을 나타냈다. 또한 스크루 회전속도가 감소할수록 절단강도의 값 도 증가하는 값을 나타냈다. 조직잔사지수는 공정변수에 따라 큰 차이를 나타냈는데, 55% 수분함량에서 150 rpm 일 때 가장 큰 값인 30.92±14.90, 40% 수분함량에서 250 rpm 일 때 가장 작은 값인 0.52±0.24를 나타내었다.

수분함량과 사출구 온도, 스크루 회전속도가 분리대두단백의 조직화 및 물리적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 압출성형 조건은 스크루 회전속도를 250 rpm으로 고정하고, 수분함량과 사출구 온도를 20, 25% 와 120, 130, 140℃로 조절하였다. 또 다른 압출성형은 수분함량과 사출구 온도를 30%와 140℃로 고정하고 스크루 회전속도를 150, 200, 250, 300, 330 rpm으로 조절하였다. 사출구 온도가 120℃에서 140℃로 증가함에 따라 비기계적 에너지 투입량은 감소 하였으며 스크루 회전속도가 150 rpm에서 330 rpm으로 증가할수록 비기계적 에너지 투입량은 증가하였다. 사출구 온 도가 증가하고 수분함량이 감소할수록 직경팽화율과 비길이는 증가하였으며 밀도는 수분함량 20%에서 유의적인 차 이를 보이지 않았다. 사출구 온도가 증가하고 수분함량이 감소할수록 기공형성이 증가하여 파괴력이 감소하였으며 사 출구 온도 140℃, 수분함량 20%에서 2.07E+04 N/m 2로 가장 낮은 값을 보였다. 수분함량이 25%에서 20%로 감소하면 서 갈변으로 인해 총색도차는 감소하였고 스크루 회전속도가 150 rpm에서 330 rpm으로 증가할수록 총색도차가 증가 하였다. 조직잔사지수는 사출구 온도가 증가하고 수분함량이 낮을수록 증가하였으며, 사출구 온도 140℃, 수분함량 20%에서 26.21 ± 4.28%로 가장 높은 값을 보였다. 스크루 회전속도는 250 rpm에서 높은 조직잔사지수를 보였다. 사출 구 온도가 120℃에서 140℃로 증가하고 수분함량이 25%에서 20%로 감소할수록 수용성 질소지수는 증가하였으며 수 분함량 20%, 사출구 온도 140℃에서 9.72 ± 0.62%로 가장 높은 값을 보였다. 스크루 회전속도가 330 rpm에서 150 rpm 으로 감소함에 따라 수용성 질소지수는 감소하였으며 150 rpm에서 4.26 ± 0.81%로 가장 낮은 값을 보였다. 본 연구를 통하여 수분함량이 분리대두단백 고조직화의 가장 중요한 인자임을 알 수 있었다.

여과제균한 배추즙에 김치에서 분리한 7주의 젖산균을 단독 접종하고 10℃, 20℃, 30℃ 및 40℃에서 배양하면서 각각의 증식곡선을 작성하고, 이를 이용하여 각 배양온도에서의 유도시간과 세대시간을 구하였다. 30℃에서 배양할 때의 유도시간은 Leu. mesenteroides subsp. dextranicum은 168분, Leu. mesenteroides subsp. mesenteroidess는 204분. Leu. paramesenteroides은 612분, Lac. bavaricus은 258분, Lac. homohiochii는 228 분, Lac. plantarum는 270 분 그리고 Lac. brevis는 264분이었고, 세대시간은 Leu. mesenteroides subsp. dextranicum 및 Leu. mesenteroides subsp. mesenteroides는 36분, Lac. bavaricus는 33분, Lac. homohiochii는 39분, Lac. plantarum는 66분, Lac. brevis는 42분 그리고 Leu. paramesenteroidse는 162부이었다. 배양온도를 30℃에서 10℃로 낮출 때 모든 균주들의 유도시간과 세대시간이 크게 연장되었는데, 이러한 연장은 Lac. plantarum에서 더욱 현저하게 나타났다. 10℃, 20℃ 및 30℃에서는 Leu. mesenteroides subsp. mesenteroides의 유도시간과 세대시간이 Lac. plantarum의 그것보다 더 짧았다. 그러나 40℃에서는 이러한 양상이 완전히 전도되었다. 전반적으로 보아 배양온도가 낮아질수록 Leu. mesenteroides subsp. mesenteroides의 증식에 상대적으로 더 유리하였고, 배양온도가 높아질수록 Lac. plantarum 의 증식에 상대적으로 더 유리하였다.

소금농도를 0, 2, 4 및 6%로 조정한 여과제균 배추즙에 김치에서 분리한 7주의 젖산균을 단독 접종하고 30℃에서 배양하면서 증식곡선을 작성하고 이를 이용하여 각 배양조건에서의 유도시간과 세대시간을 구하였다. 소금농도 증가에 따라 증식곡선의 모양이 균주에 따라 서로 다르게 변하였다. 2∼4%의 소금을 첨가하면 모든 젖산균들의 유도시간이 연장되었다. 소금농도를 0%에서 4%로 높였을 때 유도시간은 Leu. paramesenteroides 및 Leu. mesenteroides subsp. dextranicum 가장 연장되었고, 그 다음이 Leu. mesenteroides subsp. mesenteroides, Lac. bavaricus 및 Lac. homohiochii 이었다. 연장기간이 가장 짧은 것은 Lac. plantarum 및 Lac. brevis이었다. 이때 세대시간이 가장 많이 연장된 것은 Lac. bavaricus 및 Lac. homohiochii이었고, 그 다음은 Leu. mesenteroides subsp. mesenteroides, Leu. mesenteroides subsp. dextranicum 및 Leu. paramesenteroides이었다. 연장율이 가장 낮은 것은 Lac. plantarum 및 Lac. brevis이었다. 소금 2% 첨가에 의하여 Leu. mesenteroides subsp. dextranicum 및 Leu. mesenteroides subsp. mesenteroides의 세대시간은 소금 무첨가 보다 약간 길어졌고, Lac. homohiochii 및 Lac. brevis는 변화가 없었다. Lac. plantarum Lac. bavaricus 및 Leu. paramesenteroides는 오히려 약간 단축되었다. 소금농도가 2%에서 4%로 증가하면 젖산균 균종간의 세대시간 서열이 바뀌었다. 소금농도가 낮으면 Leuconostoc속 젖산균들의 증식이 유리하였고, 소금농도가 높으면 Lactobacillus속 젖산균들의 증식이 유리하였다.