Rheological Properties of Chitosan Manufactured from the Pens of Domestic (Todarodes pacificus) and Foreign (Ommastrephes bartrami) Squid

연안산 및 남미산 오징어 연골로부터 제조한 Chitosan의 레올로지 특성

In order to utilize the processing wastes of squid, chitosans were manufactured from the pens of domestic squid, Todarbdes pacificus and foreign squid, Ommastrephes bartrami and then, its rheological properties were studied. The amounts of nitrogen and minerals of the domestic squid pens were $11.4\%\;and\;0.1\%$ respectively, whereas those of its chitosan were $7.5\%\;and\;0.2\%$. In case of foreign squid pen and chitosan, the amounts of nitrogen and minerals were $12.1\%,\;0.8\%\;and\;7.8\%,\;0.2\%$ respectively. Intrinsic viscosity $([\eta]) $ of domestic and foreign squid pen chitosans were decreased with increasing pH from 3.4 to 5.4 which might be due to the reduced repulsion in inter- of intra- chitosan molecules. Intrinsic viscosity of the domestic and foreign squid pen chitosans were decreased with increasing NaCl concentration thus indicated that the domestic and foreign squid pen chitosans were polyelectrolyte molecules and stiffness of squid pen thitosans were 0.11 similar to that of k-carrageenan. Flow type of squid pen chitosan solutions were pseudoplastic fluids without yield stress by the viscosity measurement. But the squid pen chitosan solutions showed newtonian fluid up to $0.15\~0.24\%$ concentration for domestic and $0.21\~0.24\%$ concentration for foreign at $10\~50\%$. Concentration dependence of consistency index in infinitive dilute domain (Kc) were higher in the dilute domain than entangled domain. Activation energies (Ea) of the squid pen chitosans were 3.7, 6.3, 3.6, 4.0 and 4.1 Kcal/g moi for domestic and 3.2, 3.1, 3.4, 3.8 and 3.6 Kcal/g mol for foreign at 0.1, 0.15, 0.25, 0.35 and $0.5\%$, respectively.

오징어 가공중 부산물로 배출되는 오징어 연골의 효율적 이용을 위한 기초 단계로서 우리나라 연안산과 남미 포클랜드산 오징어 연골로부터 chitosan을 제조하여 그레올로지 특성을 조사한 결과를 요약하면 아래와 같다. 연안산 오징어 연골의 질소와 회분 함량은 각각 $11.4\%$와 $0.7\%$ 이었으며, 남미산 오징어 연골의 질소와 회분 함량은 각각 $12.1\%$와 $0.8\%$ 이었다. 그리고 chitosan에서 질소함량은 연안산이 $7.5\%$ 이었고, 남미산은 $7.8\%$ 이었다. 각 chitosan의 탈아세틸화도와 분자량은 각각 $90\%$, $1.08\times10^6$과 $90\%,\;1.20\times10^6$ 이었고, 수율은 각각 $26.4\%,\;25.7\%$ 이었다. pH 변화$(pH\;3.4\~5.4)$에 따른 연안산과 남미산 오징어 연골 chitosan의 고유점도의 변화는 pH가 증가할수록 두 chitosan의 고유점도는 감소하는 경향을 나타내었고, 연안산과 남미산을 비교해 보면 전체 pH 영역에서 남미산이 조금 높은 고유점도를 나타내었으나 pH 증가에 따른 고유점도의 강소 경향에는 차이는 없었다. NaCl의 농도가 증가할수록 두 시료 chitosan의 고유 점도는 감소하는 것으로 나타났다. 오징어 연골 chitosan의 $[\eta]\infty$는 연안산과 남미산 각각 $3.5970d\ell/g$ 및 $3.248d\ell/g$이었고, 사슬의 유연성 (B)은 두 시료 공히 0.11 이었다. 연안산 오징어 연골 chitosan $0.5\%$ 용액의 경우 유동 곡선은 항복응력이 없는 의가소성 유체로 분류할 수 있었다. 남미산 오징어 연골 chitosan 용액의 경우는 거의 직선에 가까운 유동곡선을 나타내어 뉴우튼 유체에 가까웠다. 연안산과 남미산 오징어 연골 chitosan의 각 온도별 유동지수는 농도가 낮아질수록 온도가 높아질수록 뉴우튼 유체의 거동에 가까워지고 있음을 나타내었다 농도에 따른 점조도지수 (K)의 변화에서 각 온도별 오징어 chitosan용액의 유동특성이 달라지는 임계농도는 연안산이 $0.15\~0.24\%$ 범위이었고, 남미산은 $0.21\~0.24\%$ 범위이었다. 각 농도에서 구한 활성화에너지는 $0.1\%$에서 $0.5\%$까지 순서대로 연안산 오징어 연골 chitosan은 각각 3.7, 6.3, 3.6, 4.0 및 4.1 kcal/g mol 이었고, 남미산 오징어 연골 chitosan은 각각 3.2, 3.1, 3.4, 3.8 및 3.6 Kcal/g mol 이었다.