물리학 식품공학 세특 예시, 전자기유도 현상과 감귤 펙틴

물리학 식품공학 세특 예시 안내를 위한 포스팅으로 주제는 전자기유도 현상과 감귤 펙틴 물성입니다. 고등학교 생기부 교과목 세특 작성은 이과 학생의 경우 수학 과학 과목을 전공과 연결하는 경우가 많아 그 경우 활용이 가능한 주제입니다.

 

물리학 식품공학 세특 예시, 전자기유도 현상과 감귤 펙틴

 

 

물리학 식품공학 세특 예시 안내 포스팅입니다. 물리학 과목의 전자기유도 현상 및 자기장 내용에서 시작할 수 있는 주제로 전자기유도 현상으로 인해 발생한 전기장 및 자기장을 이용하여 감귤 펙틴 물성 변화를 유도하는 내용입니다. 

 

 

물리학 식품공학 세특 예시, 전자기유도 현상과 감귤 펙틴

 

펙틴은 식물의 세포벽 성분으로 발견되는 폴리사카라이드 성분으로 일반적으로 무해하고 산성을 띠고 있는 것으로 알려져 있습니다. 천연 물질로서 독성이 없는 것으로 알려져 있으므로 펙틴을 이용하여 식이섬유, 마이크로캡슐, 겔 등으로 변형하여 사용되는 경우가 많습니다. 

 

참고자료 :

Modified citrus pectin - Wikipedia

 

펙틴의 장점은 잘 알려져있고, 감귤 자체에 대한 알레르기가 없고, 병원체 등에 감염되지 않은 건강한 감귤을 사용하는 경우 인체에 문제가 되는 경우는 거의 없다고 할 수 있어 안정성이 확보된 중요한 재료입니다. 하지만 감귤 펙틴 자체의 큰 분자량과 일반적으로 잘 녹지 않는 용해 제한성은 감귤 펙틴 활용에 문제가 될 수 있습니다. 

 

이에 연구진들은 화학적 용매제나 촉매를 사용하지 않고 물리적으로 감귤 펙틴의 물성 변화를 위한 시도를 하였습니다. 물리적 방법을 통한 물성 변화 시도 방법은 전자기유도 현상으로 알려진 자기 유도를 이용한 전기장의 활용입니다. 자기 변화를 통해 전기장을 형성하고, 이를 통해 다양한 pH 조건에서 감귤 펙틴의 구조적 물성을 확인하였습니다. 

 

참고자료 :

전자기 유도 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

 

자기 유도 현상을 통해 형성된 전기장은 감귤 펙틴의 구조적 변화를 야기하였고, 다양한 pH내에서 점성과 탄성 증가가 가능하여 점성화 및 겔화를 위한 감귤 펙틴의 활용 가능성을 증가시킬 수 있었습니다. 감귤 펙틴의 분자량이 50kDa~300kDa 정도인 것을 생각할 때 여러 방면으로의 활용을 위해서는 분자량 감소가 필요하였고, 감귤 펙틴의 면역 체계 강화, 프로바이오틱스 성장 촉진, 염증 및 종양 발달 억제라는 여러 장점을 활용할 때 감귤 펙틴 활용은 여러 장점을 가질 수 있습니다.

 

 

참고자료 : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S295006992400015X?via%3Dihub

 

고등학교 생기부 세특 예시 자료로 주목할만한 점은 이 연구에서 활용된 다양한 연구 방법들입니다. 활용된 연구 방법은 다른 일반적인 연구보다 다양한데 먼저 구조 확인을 위해 위 연구에서 활용한 방법은 다음과 같습니다.

 

주사전자현미경(SEM)을 활용하여 구조를 확인하고, X선 회절(XRD) 분석과 푸리에 변환 적외선(FT-IR) 분광 분석을 통해 감귤 펙틴의 입체적 구조 변화를 직접 확인했습니다. 구조 분석 방법 중 주사전자현미경(SEM) 활용 방법은 간단하지만 생명과학2 교과목과 연계가 가능하고, X선 회절 분석은 통합과학이나 생명과학2 교과목과 연결이 가능합니다. 또한 푸리에 변환 적외선(FT-IR) 분광 분석은 수학 과목의 미적분과 연계가 가능하여 다양한 교과목과 연결이 가능하다는 장점이 있습니다.

 

참고자료 : 

FEEL 전자도서관

 

자기유도 현상을 통해 생성한 전기장으로 변형된 감귤 펙틴 성분이 기존의 성분과 어떻게 다른지 확인하기 위해 분자량 확인 및 단당류 성분 분석을 위해서는 크로마토그래피가 활용되었습니다. 분자량 측정을 위해 일반 크로마토그래피를 활용하였고, 형성된 단당류의 성분 분석을 위해서는 간단한 전처리와 함께 액체 크로마토그래피(HPLC)를 통해 단당류의 성분을 분석했습니다. 자기유도 현상 자체는 물리학 교과목과 연결이 가능하며, 이들의 분자량 및 성분 분석을 위한 분석 방법은 화학 교과목과 연결이 가능합니다. 또한 간단한 실험과 연결하기에도 용이한 과정입니다. 

 

참고자료 : 

고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 기본 정보 | Thermo Fisher Scientific - KR

 

감귤 펙틴의 물성 변화를 위한 반응은 다양한 pH 조건 하에서 이루어졌으며 이들의 효율 계산을 위해 1차 반응 및 2차 반응 속도 계산을 통해 분해 동역학을 분석하고 결정하였으며, 최종적으로 모든 과정은 SPSS 를 이용하여 통계 분석하였습니다. 물성 변화 효율 계산을 위한 분해 동역학 계산은 화학2 교과목과 연결이 가능하고, 통계 분석을 위한 SPSS 활용은 확률과 통계 교과목에서 간단히 언급을 시작하여 생기부 내 연결할 수 있습니다.

 

참고자료 : 

반응 속도론 (Reaction Kinetics)

 

이상은 물리학 식품공학 세특 예시 안내 포스팅으로 물리학 과목의 전자기유도 현상 및 자기장 내용에서 시작할 수 있는 주제이며, 전자기유도 현상으로 인해 발생한 전기장 및 자기장을 이용하여 감귤 펙틴 물성 변화를 유도하는 내용이었습니다. 

 

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