This study was carried out to investigate the effects of supercritical carbon dioxide (SC-CO2) extracts from sweet potatoes (SP) and watermelon (WM) on the oxidative stability of perilla seed oils (POs) over the existing ones. A comparison was done between the oxidative stability of perilla oil (PO) after the addition of 0.1% of SP, and WM extracts and PO without extract. The oxidative stability was measured based on the viscosity, acid value (AV), peroxide value (POV), antioxidant (DPPH) activity, p-anisidine value (p-AV), and fatty acid composition. The viscosities ranges were: PO without extract, from 53.99±0.99 to 74.38±1.61 cps, PO with SP extract, from 53.99±0.10 to 58.73±0.8 cps, and PO with WM extract, from 53.98±0.10 to 56.00±0.70 cps. While the PO containing the SC-CO2 extracts had significantly lower AV, POV, and p-AV, their antioxidant activity was approximately 10 times higher than that of the PO without extract. There were no significant differences in fatty acid composition between SC-CO2 extracts added groups and PO without extract (p<0.05). The findings of this study confirmed that the SC-CO2 extracts from sweet potatoes and watermelon enhanced the oxidative stability of perilla seed oils, and are potential natural antioxidants for use in the food industry.

The root of Codonopsis lanceolata has been used in traditional medicine. This study was conducted to confirm the comparative effect of ethanol solvent extraction (CLE) and supercritical carbon dioxide extraction (CLS) of C. lanceolata roots. CLS had higher antioxidant than CLE. For supercritical co-solvent modified carbon dioxide extraction (CLS), it were extracted at 250 bar 50℃ 150 min at a flow rate of ethyl alcohol 3 mL/min for 90min. In addition, CLS inhibited the adipocyte differentiation of 3T3-L1 cells. When treated with the extract at a concentration of 100 μg/mL, the Wnt/β-catenin pathway reporter luciferase activity of HEK 293-TOP cells increased approximately by 3-folds compared to that of the untreated control group. Also, the treatment by CLS (50 μg/mL) showed a significant increase of involucrin expression. These results indicate that supercritical carbon dioxide extract of C. lanceolatamay serve as a cosmeceutical agent for improving skin barrier function and the treatment of obesity.

The root of Paeonia lactiflora has been used in Chinese medicine. We conducted to check the comparative qualities of ethanol solvent extraction (PLE) and supercritical carbon dioxide extraction (PLS) of P. lactiflora root. PLE had higher antioxidant and polyphenol contents than PLS. But, PLS were significantly increased peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-α. In addition, PLS inhibited the adipocyte differentiation of 3T3-L1 cells. When treated with the extract at a concentration of 100 μg/mL, the Wnt/β-catenin pathway reporter luciferase activity of HEK 293-TOP cells increased approximately by 3-folds compared to that of the untreated control group. These results indicate that P. lactiflora supercritical carbon dioxide extract may serve as a cosmeceutical for improving skin barrier function and the treatment of obesity.

본 연구에서는 비불소계 트리이소프로필 아민 아세테이트 (TAA) 화합믈을 사용하여 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 패턴 건조 성능을 조사하였으며, 초임계이산화탄소 용 계면활성제로 잘 알려진 불소계 저분자량 화합물, PFPE-COOH 및 PFPE-COO-NH4 +과 비교하였다. 초임계 공정 후 얻어진 포토레지스트 패턴의 모양은 이산화탄소 압력, 온도, 시간 등 공정 처리 조건에 따라 달라졌으며, 최적의 조건에서 포토레지스트 패턴 붕괴가 거의 없는 결과를 얻을 수 있었다. TAA를 사용하는 초임계 세정은 PFPE-COOH에 비해 다소 떨어지지만 일반 습식 세정 방법보다는 우수한 패턴 형성 성능을 나타내었으며, 이것은 경제적이고 환경친화적인 새로운 계면활성제로서의 가능성을 보였다.

본 연구에서는 초임계 이산화탄소를 사용해 도라지(balloonflower, Platycodon grandiflorum A. DC) 종자로부터 추출한 유지의 기능성과 에멀전 특성에 대해 조사하였다. 종자에 비해 도라지 종자유는 총 polyphenol(8 mg/100 g)의 함량이 낮았으나 α-tocopherol(14.15 mg/ 100 g), β -sitosterol(116 mg/100 g) 및 stigmasterol(8 mg/100 g)의 함량은 높았다. DPPH 라디칼 소거능으로 분석한 종자유(IC50=1235.5 μg/mL)의 항산화능은 종자(IC50=1138.2 μg/mL)와 유사하였다. 1%(w/w) lecithin 농도에서 도라지 종자유를 사용해 제조한 에멀젼은 탁도, 지방구 입자 크기 및 형상, 유화안정 성에서 콩기름을 사용한 에멀젼과 유사하였으나 들기름 사용 에멀젼보다는 탁도 및 유화안정성이 낮았고 지방구 입자는 크게 나타났다. 도라지 종자유 에멀젼의 표면장력은 들기름 에멀젼과 유사하였다.

본 연구에서는 초임계 이산화탄소 추출을 이용해 도라지(Platycodon grandiflorum A. DC) 종자로부터 유지를 제조하여 새로운 식용유지로서의 물리화학적 특성을 조사하였다. Soxhlet 용매 추출에 비해 6,000 psi 압력 및 40℃ 온도조건에서의 초임계 이산화탄소 추출로 더 많은 유지를 얻을 수 있었고 특히 볶은 종자로부터는 32.7%까지 얻을 수 있었다. 볶은 종자로부터 얻은 초임계 도라지 종자유는 시판 대두유나 들깨유와 마찬가지로 대부분 중성지질로 구성되어 있음을 TLC 분석으로 확인하였다. 또한 이 유지는 고도로 불포화된 지질로 대두유나 들깨유보다 linoleic acid(73.27%) 함량이 훨씬 높았으며 그 다음으로 oleic acid(13.16%) 함량이 높았다. 유지의 물리화학적 특성으로, 비중 0.92, 점도 45.37 cP, 굴절률 1.48, 색도 L=47.30, a=-3.69, b=25.72, 요오드가 141.57 g I2/100 g oil, 비누화가 191.21 mg KOH/g oil, 산가는 2.60 mg KOH/g oil 였다. 이런 특성들 중에서 지질의 불포화도와 관련이 있는 굴절률, 점도 및 요오드가는 두 시판 유지들의 중간값을 나타내었다. Rancimat 법으로 측정한 산화유도기간을 비교한 결과에서도 초임계 추출 도라지 종자유(2.03 hr)는 대두유(2.94 hr)보다는 낮으나 들깨유(1.79 hr)보다는 높은 중간값을 나타내었다. 종자 볶음 공정은 유지의 추출 수율을 증가시킬 뿐만 아니라 콜레스테롤에스터 함량과 산가 감소에 긍정적 효과도 있었다. 이상으로부터, 초임계 이산화탄소 추출을 통해 볶은 도라지종자로부터 높은 수율로 유지를 제조할 수 있었고 이 유지는 식용유지로서 적합한 특성을 가진다고 판단되었다.

최근, 실리카는 코팅제 및 복합체의 충전제로 많이 사용되고 있으며 상용성을 증가시키기 위하여, 실리카 표면의 실라놀기를 커플링제와 반응시켜 특정한 작용기를 도입하는 표면 처리가 사용되고 있다. 본 연구에서는 초임계이산화탄 소를 용매로 사용하여 실리카 나노 파티클을 실란커플링제로 표면 개질 하는 반응을 연구하였다. 실란커플링제로 3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate (MPS), (3-Glycidoxypropyl) trimethoxysilane (GPS), (3-aminopropyl)trimethoxysilane (APS) 세 가지 종류를 사용하였다. TGA 측정 시 감소된 양은 실리카의 표면 개질된 실란커플링제의 비율로 볼 수 있다. MPS로 개질된 실리카는 6시간 반응 시 6%, 12시간 반응 시 7%, 24시간 반응 시 9% 감소하였다. APS로 개질된 실리카는 6, 12 및 24시간 반응 시 15% 감소를 보였다. GPS로 개질된 실리카는 6시간 반응 시 6%, 12시간 반응 시 10%, 24시간 반응 시 30% 감소되었다. 가수 분해 된 GPS의 수산기가 실리카 표면의 에폭 사이드 그룹과 반응 할 수 있기 때문에 반응 시간이 길어질수록 GPS 비율이 증가합니다.

본 연구에서는 다양한 처리 온도와 압력 조건에 따라 초임계 이산화탄소(SC-CO2) 처리한 동결 건조 소간의 이화학적 특성을 비교분석하였다. 무기성분은 SC-CO2 처리에 의해 다소 감소한 Cu를 제외하고는 대체적으로 증가하는 경향을 보였다. Vit A는 SC-CO2처리에 의해 다소 감소하였지만, vit B3는 처리에 의해 모든 조건에서 증가하였으며, 특히 45℃, 450bar에서는 13.20mg/100g으로 가장 높게 나타났으며, 처리 전 7.16mg/100g에 비해 크게 증가하였다. 소간 내 지방의 추출 수율은 SC-CO2 처리 시 온도와 압력이 증가함에 따라 높아지는 경향을 보였다. SC-CO2 처리에 의해 취득한 소간유의 지방산 조성을 분석한 결과, 주요 지방산은 Palmitic acid(43.20~55.82%), Linoleic acid(9.25~16.80%) 그리고 Myristic acid(5.16~10.54%)로 나타났다. 또한, 17종의 아미노산을 분석한 결과, 45℃에서 SC-CO2를 처리하였을 때 아미노산의 손실이 적게 일어났었다. 이상의 결과를 종합하여 보면 SC-CO2는 낮은 수분함량에서도 이화학적 특성의 변화를 최소화 하였다. 이에 따라 SC-CO2 처리는 식품산업에서 부산물인 소간을 이용하여 미생물의 오염으로부터 안전한 고부가가치 식품으로써 다양한 가능성을 열 수 있을 것으로 판단된다.

고 종횡비 MEMS 구조물의 습식 공정에서 세정 이후 건조 과정에서 발생하는 문제점들을 극복하기 위하여 초임계 이산화탄소를 이용한 고 종횡비의 MEMS 구조물의 건조방법에 대하여 조사하였다. 실험에 사용된 MEMS 구조물 습식 제조방법의 세정은 HF/water에서 식각된 cantilever beam을 isopropyl alcohol (IPA)로 치환하여 진행되었다. 초임계 이산화탄소에 의한 IPA의 제거율은 VOC 분석법을 통하여 다양한 조건에서 측정 되었고, 건조된 cantilever beam은 SEM을 이용하여 관찰하였다. 자연 건조를 통한 방법으로는 종횡비 1:15의 cantilever beam까지 stiction 없이 제조할 수 있었으나, 초임계 이산화탄소를 이용한 MEMS 구조물의 건조는 기존의 건조방법 보다 고 종횡비를 가지는 1:75의 cantilever beam까지 stiction 없이 제작할 수 있었다.

A supercritical carbon dioxide (SCC) process of dispersion of multi-walled carbon nano-tubes (MWCNTs) into epoxy resin has been developed to achieve MWCNT/epoxy com-posites (CECs) with improved mechanical, thermal, and electrical properties. The synthesis of CECs has been executed at a MWCNT (phr) concentration ranging from 0.1 to 0.3 into epoxy resin (0.1 mol) at 1800 psi, 90°C, and 1500 rpm over 1 h followed by curing of the MWCNT/epoxy formulations with triethylene tetramine (15 phr). The effect of SCC treat-ment on the qualitative dispersion of MWCNTs at various concentrations into the epoxy has been investigated through spectra analyses and microscopy. The developed SCC assisted process provides a good dispersion of MWCNTs into the epoxy up to a MWCNT concentra-tion of 0.2. The effects of SCC assisted dispersion at various concentrations of MWCNTs on modificationof mechanical, thermal, dynamic mechanical thermal, and tribological proper-ties and the electrical conductivity of CECs have been investigated.

본 실험에서는 탈지 유채박 중 표면활성물질의 추출을 위 해 초임계 CO2 유체 추출법을 이용하였다. 추출 독립변수는 추출압력(150~350 bar), 온도(33~65℃), 보조용매량(ethanol, 150~250 g)으로 하였으며, D-optimal design에 의한 반응표면 분석을 통해 추출수율, 중성지질 분획, 인지질 분획, 당지질 분획 함량 등의 종속변수에 대한 최적 추출조건을 검토하였 다. 그 결과, 압력, 온도, 그리고 보조용매량이 증가함에 따라 종속변수 즉, 추출수율, 인지질, 당지질 함량 등은 증가하였 으나, 중성지질 함량은 감소하는 것으로 나타났으며, 그중 보 조용매량이 각 종속변수에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타 났다. 본 연구를 통해서 유도된 회귀식 모형은 실험을 통해 얻은 결과와 잘 일치하였으며, 초임계 CO2 유체 추출에 있어 서 종속변수인 추출수율, 인지질, 당지질 함량 등을 최대로 하면서 중성지질 함량을 최소로 하는 최적화된 추출조건은 추출압력 350 bar, 추출온도 65℃, 보조용매량 228.55 g으로 분석되었으며, 이 조건에서 추출수율은 5.98%, 추출물은 중 성지질 3.0%, 인지질 69.43%, 당지질 17.46% 등의 조성을 나 타낼 것으로 예측되었다.

This study was carried out to investigate the emulsifying properties of surface-active substances from defatted rapeseed cake by supercritical CO₂extraction. Based on the interfacial tension data, a supercritical fluid extract (SFE) with the lowest value of 14.16 mN/m was chosen for evaluation which was obtained from No. 2 extraction condition (150 bar, 65℃, 250 g). For emulsions with SFE, some physicochemical properties (i.e., fat globule size, creaming stability, zeta potential etc) were investigated according to changes in SFE concentration, pH, and NaCl addition in an emulsion. It was found that fat globule size was decreased with increasing SFE concentration in emulsion, with showing a critical value at 0.5 wt%, thereby resulting in less susceptibility to creaming behavior. The SFE emulsion also showed instability at acidic conditions (pH<7.0) as well as by NaCl addition. This was coincided with zeta potential data of emulsion. In addition, SSL (sodium stearoyl lactylate) found to be suitable as a co-surfactant, as it helped considerably in decreasing fat globule size in emulsions and its optimum concentration to be over 0.03 wt%, based on 0.1 wt% SFE in emulsion.

쌀 도정시 발생하는 미강의 부가가치를 높이기 위하여,미강내 생리기능성 물질를 고농도로 농축하기 위한 전처리방법 및 농축조건을 확립하고자 하였다. 미강으로부터 추출한 조미강유중 지방산을 분리하기 위하여 산 또는 효소촉매를 이용하여 지방산 에틸 에스터를 제조하였다. 산 촉매 에스터 반응시 tocopherol류의 함량은 크게 영향을 받지 않았으나, tocotrienol류의 함량은 크게 감소하였고, 특히 γ-tocotrienol은 52% 감소하였다. 효소 촉매 에스터반응시 tocopherol류와 tocotrienol류 모두 크게 변화가 없었으므로 효소촉매를 이용한 에틸 에스터 반응이 생리활성물질농축에는 더 적합하였다. 효소 촉매 반응을 이용하여 생산한 미강유 에틸 에스터를 초임계 이산화탄소를 이용하여분리하고, 생리활성물질을 농축하였다. 온도 조건은 45oC,50oC, 55oC, 압력조건은 9.62MPa, 10.34MPa, 11.03MPa이었다. Tocols는 소량이지만, 1-5번 추출 분획에서 모두검출되었으며, 5번 분획에 가까워질수록 더 많은 양의tocols이 추출되었다. γ-Oryzanol도 매우 소량이기는 하나 1-5번 분획에서 추출되었다. Policosanol과 phytosterol은 1-5번 분획에서 전혀 추출되지 않았다. 특히 초임계 이산화탄소의 밀도와 지방산 에스터와 함께 추출되는 tocols 및 γ-oryzanol의 양은 높은 상관관계를 가지고 있었다(R2tocols=0.9306, R2oryzanol=0.7934). Tocols와 phytosterol은 55oC,9.62MPa에서 농축시 농축률이 가장 높았으며, γ-oryzanol과policosanol은 각 조건별로 농축률에 변화가 없었다. 또한초임계 이산화탄소의 밀도가 클수록 농축속도는 매우 빨랐으나 농축물질의 선택성은 낮았다. 따라서 생리활성물질을농축하는데에는 상대적으로 낮은 밀도의 초임계 이산화탄소를 적용하는 것이 더 효과적이었으며, 이러한 결과는 건강기능식품등에 이용하는 생리활성물질의 농축 및 정제 공정에 효율적으로 적용될 수 있을 것이다.

초임계 건식 식각 공정에서 HF수용액을 초임계 이산화탄소에 녹인 식각용액을 사용하여 희생막으로 사용되는 테트라에톡시실란막 (TEOS막) 층에 대한 식각성능을 조사하였다. HF에 대한 물의 조성에 따른산화막 식각률의 비교를 통하여 식각에 가장 효과적인 비율을 조사하였다. 50 wt%의 HF수용액을 이용하여 초임계 이산화탄소에서 TEOS막의 건식식각을 진행 할 경우, 990nm/min의 높은 식각속도와 잔여물이 전혀 남지 않는 우수한 식각성능을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 초임계 CO2 추출법을 이용하여 공정변수가 대두유의 수율에 미치는 영향과 초고압 처리가 초임계 추출에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. RSM 실험법을 통한 최적화 실험에서 468.18 bar, 80.23oC, 46.82 g/min의 조건에서 최대값 25.88%를 나타내었다. 초임계 추출법의 최적추출조건에서 초고압 전처리 후 추출 수율은 17.15-23.66%로 전처리 전보다 감소하는 경향을 나타내었다. 462.13MPa, 1분의 추출조건에서 정상점은 최대값으로 24.91%가 예측되었다. 초고압 전처리 후 초임계 추출에서 수율이 증가하지 않은 이유는 초고압 전처리시 입자의 뭉침현상이 일어나 평균입자크기가 증가하여 나타난 현상으로 추론하였다. 결과적으로 초고압 전처리는 초임계 추출 수율 증가에 영향을 미치지 못하는 것을 알 수 있었다. 초임계 CO2 추출법을 이용하여 대두유를 추출할 경우 추출 압력, 유량이 높을수록 추출온도가 낮을수록 더 많은 양의 대두유를 추출할 수 있다.

본 실험에서는 초임계 추출법을 이용하여 탈지미강으로부터 얻은 주요한 표면활성 물질 분획(3 fractions: 1-HS, 6-HS 및 18-HS)의 유화성질을 평가하였다. 유화성질의 평가는 표면활성분획을 이용하여 유화액을 제조한 후 이들의 여러 가지 물리화학적 성질(지방구 크기 및 변화, 크리밍 안정도, oil-off, 분산안정성 등)을 조사하였다. 그 결과 각 추출 분획을 이용하여 제조한 유화액은 서로 다른 물리화학적 특성을 나타내었는데, 그중 가장 작은 지방구 크기 특성을 나타낸 1-HS 유화액이 크리밍안정도, oil-off 및 분산안정성 측면에서 우수한 것으로 평가되었다. 또한 1-HS 추출물의 유화 기능성을 보강하기 위한 co-surfactant 검토 결과, GMS(glyceryl monostearate)를 추가적으로 첨가할 경우 1-HS 유화액의 지방구 크기가 현저하게 작아지는 것을 확인할 수 있었고, 적절한 첨가 농도는 0.05% 이상으로 확인되었다. 결론적으로 본 연구를 통하여 미강 추출물의 우수한 표면활성능을 확인할 수 있었으며, 이 천연의 표면활성물질은 초임계추출법을 이용하면 성공적으로 분리할 수 있는데, 향후 식품유화산업에서 이용될 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구와 관련하여 다음의 실험 목표는 이 물질의 구성 성분분석 및 상업화 연구이다.

초임계 CO2유체를 이용하여 미강 중 표면활성물질을 추출하고 추출물의 표면활성능을 최적화하는 추출 조건을 반응표면분석법을 통해 조사하고자 하였다. 추출수율은 독립변수인 압력, 온도, 보조용매량이 많을수록 높았으며, 보조용매량이 추출수율에 가장 큰 영향을 주었다. 회귀분석을 통해서 얻은 최적 추출 조건은 추출압력 330 bar, 추출온도 65oC, 보조용매량 250 g이었다. 표면활성능 지표인 계면장력은 추출압력과 추출온도가 증가할수록 그리고 보조용매량이 높을수록 낮았으며, 추출수율과 마찬가지로 보조용매량이 계면장력에 가장 큰 영향을 주었지만 추출압력과 추출온도 등의 변수에 의한 영향은 비교적 적었다. 회귀분석을 통해서 얻은 최적 추출 조건(낮은 계면장력)은 추출압력 350 bar, 추출온도 65oC, 보조용매량 50 g이었다. 또한 D-optimal design을 통해 얻은 실험 결과를 바탕으로 회귀분석을 하였을 때 예측모델식은 실제 측정값과 비교해 높은 유의성을 나타내는 것으로 판단되었다. 보조용매량이 많을수록 극성 물질이 더 많이 추출되어 낮은 계면장력 값을 예상하였지만 실제 측정 결과 보조용매량이 가장 낮은 조건인 50 g에서 계면장력은 가장 낮게 측정되었다. 이의 규명을 위하여 TLC 및 HPLC 분석을 통한 추출물에 대한 성분 조사, 추출물을 이용한 유화액 제조, 유화액 특성 평가 등 추가 실험이 필요한 것으로 사료되었다.

이온 주입에 의하여 경화된 탄화층을 가지는 포토레지스트는 통상적인 습식 또는 건식 처리로는 제거하기가 매우 어렵다. 본 연구에서는 확산성과 물질전달특성이 우수한 초임계 이산화탄소와 공용매 및 첨가제를 사용하여 고이온 주입된 포토레지스트를 제거하는 방법을 연구하였다. 공용매의 종류 및 농도, 압력, 온도, 첨가제의 종류에 따른 제거특성을 연구하였으며, 제거 전 후의 웨이퍼 표면 상태 및 성분을 SEM, EDS를 사용하여 분석하였다. 산 혼합 공용매를 사용하여 4000psi, 70℃에서 2분간 처리 하였을 때, 포토레지스트는 100% 제거됨을 알 수 있었다.