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문제 정의
- 본 연구에서는 옛 문헌을 중심으로 단백질 제거를 목적으로 하는 풀의 제조법을 살펴보고, 이 연구를 실증할 수 있는, 단백질의 함량에 따른접착력과 보존성의 관계를 알아보는 몇몇 실험을 보고자 한다.
제안 방법
- 단백질과 전분의 함량에 따른 풀의 유연성을 알아보기 위하여 , 순수전분과 글루텐의 풀을 제작하여, petri dish에 5 mm의 높이로 풀을 담아 건조시켜 보았다.
- 단백질과 전분의 함량에 따른 풀의 점도(viscosity)를 알아보기 위하여, 풀의 높이를 20 mm로 잘라 rheometer를 사용하여 측정하였다.
- 단백질과 전분의 함량에 따른 풀의 접착력(tensile strength)을 알아보기 위하여, 종이면이 가장 평활한 A4용지를 사용하여 풀을 도포할 종이를 제작하고, 풀은 각각 체에 거른 다음, 일정량의 풀에 일정한 물의 양을 첨가하여 유발에서 같은 횟수로 갈아준 후 전자저울 위에서 0.05 g을 측정하여 제작된 종이에 도포하여 주었다. 풀이 도포된 종이에 다른 종이를 붙여 눌러 말린 후, Theometer를 사용하여 측정하였다.
- 순수전분(Sigma사의 wheat starch)에 단백질 (Sigma사의 gluten)을 첨가함으로서 접착력과 보존성의 관계를 밝히는데, 풀의 접착력은 점도실 험과 접착력실험을 통해 알아보았고, 풀의 보존성은 미생물의 배양실험과 유연성실험, 백색도 실험을 통해 알아보았다. 시료로는 순수전분에 단백질 함량을 0%, 5%, 10%, 15%, 50%로 한풀로 하였다.
- 순수전분(Sigma사의 wheat starch)에 단백질 (Sigma사의 gluten)을 첨가함으로서 접착력과 보존성의 관계를 밝히는데, 풀의 접착력은 점도실 험과 접착력실험을 통해 알아보았고, 풀의 보존성은 미생물의 배양실험과 유연성실험, 백색도 실험을 통해 알아보았다. 시료로는 순수전분에 단백질 함량을 0%, 5%, 10%, 15%, 50%로 한풀로 하였다.
- 풀이 도포된 종이에 다른 종이를 붙여 눌러 말린 후, Theometer를 사용하여 측정하였다. 실험 데이타의 오차를 줄이기 위하여 각각의 %마다 20번씩 실험하였다.
- 옛 문헌에 나온 방식대로 국내산 우리밀 백밀을 수침하여 제거된 단백질의 양을 통해 단백질 분리정도를 알아보았다.
- 이 실험은 5종의 곰팡이를 고체배양하여 포자(103/mL)를 분리하여 , 이를 paper disk 위에 미생 물을 피펫으로 30 μl 정량 접종을 시킨 후, 이를 -80℃에서 동결 건조하여 이들 시료를 단백질의 함량(0%, 5%, 10%, 15%, 50%)으로 제조된 풀 위에 시료를 올려놓고 미생물의 생육 정도를 확인하였다 . 미생물은 한국과학기술원 생명공학연구소 유전자 은행에서 분양받은 균주로 전적류에 많이 발생하는 Altemaria alternata, Aspergil- lus niger, Chaetomium globosum, Penicillium frequentans, Trichoderma viride를 사용하였다.
- Aa의 경우, Alternaria alternator: 단백질보다는 전분을 영양원으로 이용하기 때문에 단백질의 함량이 적을수록 생육이 감소하는 것을 알 수 있다. 이 실험은 풀을 완전히 멸균을 시키지 않은 상태에서 실험을 하였으므로, 7일간 미생물의 생육정도만을 확인하였다.
- 이상에서 실제로 풀에 전분과 단백질의 함량에 따른 접착력과 보존성의 변화를 실험을 통해 알아보았다. 이 실험을 통해서 알 수 있었던 사실은 첫째, 밀가루 성분 중 전분성분을 중심으로 제작한 풀은 단백질 성분을 중심으로 제작한풀보다 딱딱하다는 것이 었다.
- 05 g을 측정하여 제작된 종이에 도포하여 주었다. 풀이 도포된 종이에 다른 종이를 붙여 눌러 말린 후, Theometer를 사용하여 측정하였다. 실험 데이타의 오차를 줄이기 위하여 각각의 %마다 20번씩 실험하였다.
대상 데이터
- 미생물은 한국과학기술원 생명공학연구소 유전자 은행에서 분양받은 균주로 전적류에 많이 발생하는 Altemaria alternata, Aspergil- lus niger, Chaetomium globosum, Penicillium frequentans, Trichoderma viride를 사용하였다. 미생물 배양실험은 (주)바이오미스트 김기현 연구소장님의 도움을 받아 실험 하였다.
- 이 실험은 5종의 곰팡이를 고체배양하여 포자(103/mL)를 분리하여 , 이를 paper disk 위에 미생 물을 피펫으로 30 μl 정량 접종을 시킨 후, 이를 -80℃에서 동결 건조하여 이들 시료를 단백질의 함량(0%, 5%, 10%, 15%, 50%)으로 제조된 풀 위에 시료를 올려놓고 미생물의 생육 정도를 확인하였다 . 미생물은 한국과학기술원 생명공학연구소 유전자 은행에서 분양받은 균주로 전적류에 많이 발생하는 Altemaria alternata, Aspergil- lus niger, Chaetomium globosum, Penicillium frequentans, Trichoderma viride를 사용하였다. 미생물 배양실험은 (주)바이오미스트 김기현 연구소장님의 도움을 받아 실험 하였다.
이론/모형
- 실험에 사용될 순수전분(Sigma사의 wheat starch)의 단백질이 0%인가를 AOAC법에 의한 단백질 함량실험을 하였다.
성능/효과
- 단백질의 함량이 높을수록 즉, 50%로 갈수록 습기가 많아지고, 순수전분보다 글루텐이 많을수록 미생물의 증식은 높았다. 이 실험에서는 5종의 곰팡이를 대상으로 실험을 한 결과 Table 6, Table 7과 같이 단백질의 함량이 높을수록 미생물의 생육이 증가하는 경향을 나타내었다.
- 둘째, 단백질이 첨가된 풀보다 순수전분풀이 접착력이 뛰어났다. 순수전분의 함량이 줄어들고, 단백질의 함량이 많아질수록 viscosity, gel strength, hardness는 줄어들었다.
- 먼저 2개월 정도 공기 중에 방치한 풀의 곰팡이를 분석하여 보니, starch를 분해할 수 있는 효소를 분비하는 세균 및 곰팡이성 미생물의 수가 104/mL 검출되었다. 대표적인 세균은 E.
- 세째, 순수전분풀에서 단백질이 첨가될수록 보존성은 떨어졌다. 순수전분에서 단백질의 함량이 높을수록 미생물의 증식은 높았다.
- 순수전분과 글루텐으로 제작한 풀을 1주일 후에 관찰해 본 결과, 순수전분으로 제작한 풀은 딱딱하게 굳어 잘 부러지지 않는 상태로 되는 반면, 글루텐으로 제작한 풀은 약한 힘에도 부슬부슬 떨어지는 현상을 보였다. 즉, 순수전분풀이 글루텐으로 제작한 풀보다 유연성이 떨어지는 것을 알 수 있었다.
- 세째, 순수전분풀에서 단백질이 첨가될수록 보존성은 떨어졌다. 순수전분에서 단백질의 함량이 높을수록 미생물의 증식은 높았다. 이는 모두 순수전분보다 글루텐의 영양원이 많기 때문에 일어나는 현상이다.
- 둘째, 단백질이 첨가된 풀보다 순수전분풀이 접착력이 뛰어났다. 순수전분의 함량이 줄어들고, 단백질의 함량이 많아질수록 viscosity, gel strength, hardness는 줄어들었다. 즉 풀의 접착력과 점도에 직접적인 영향을 미치는 것은 단백질 보다는 전분이라고 할 수 있다.
- 우리밀 백밀을 7주, 5주, 3주, 1주, 0주 동안 물에 수침시킨 후, micro-kjeldahl법으로 단백질함량을 측정한 결과, Table 11에서 보는 바와 같이 수침기간이 길어질수록 단백질 함량이 줄어든 결과를 보였다.
- 이 세 가지 결과를 종합해 보면, 미생물의 영양원인 단백질의 함량이 적을수록 접착력과 보존성은 좋아지지만, 유연성은 떨어진다. 그러나 단백질의 함량이 적으면 적을수록 풀의 보존성은 좋아지기 때문에 회화 문화재 보존처리에 쓰이는 풀은 최소한의 농도로 최대한의 접착력을 지닌 소맥전분풀인 것이다.
- 이 순수전분과 글루텐으로 풀을 쒀서 백색도를 측정해 본 결과, 단백질 함량이 많아질수록 명도는 떨어지고, 황색도는 증가하는 것으로 나타났다.
- 단백질의 함량이 높을수록 즉, 50%로 갈수록 습기가 많아지고, 순수전분보다 글루텐이 많을수록 미생물의 증식은 높았다. 이 실험에서는 5종의 곰팡이를 대상으로 실험을 한 결과 Table 6, Table 7과 같이 단백질의 함량이 높을수록 미생물의 생육이 증가하는 경향을 나타내었다. 50%가 물성을 많이 띠는 것은 세균이 작용하기 때문에 나타나는 현상이다.
- 이상에서 실제로 풀에 전분과 단백질의 함량에 따른 접착력과 보존성의 변화를 실험을 통해 알아보았다. 이 실험을 통해서 알 수 있었던 사실은 첫째, 밀가루 성분 중 전분성분을 중심으로 제작한 풀은 단백질 성분을 중심으로 제작한풀보다 딱딱하다는 것이 었다. 이는 단백질이 함유된 풀이 전분만으로 제작된 풀보다는 배접 후 유연하다는 것을 알 수 있었다.
- 순수전분과 글루텐으로 제작한 풀을 1주일 후에 관찰해 본 결과, 순수전분으로 제작한 풀은 딱딱하게 굳어 잘 부러지지 않는 상태로 되는 반면, 글루텐으로 제작한 풀은 약한 힘에도 부슬부슬 떨어지는 현상을 보였다. 즉, 순수전분풀이 글루텐으로 제작한 풀보다 유연성이 떨어지는 것을 알 수 있었다. 다시 말하면, 단백질이 함유된 풀이 전분만으로 제작한 풀보다는 배접 후 유연하다는 것을 알 수 있다.
후속연구
- 그러므로 보존과학에서는 이러한 재료와 기술을 과학의 힘을 빌어 증명하고 있는 것이다. 이 연구 또한 회화보존처리시 사용하는 풀을 만들기 위하여 밀가루에서 단백질을 제거하는 기술 또한 수백여년 전해온 기술을 여러 실험을 거쳐 검증하는 것일 뿐이다. 우리의 손에 현재 전해지고 있고, 또 쓰여지고 있는 과거의 회화보존처리 기술들이 모두 알게 모르게 이런 경험을 통해 우리의 선인들이 만들어 낸 것이 아닐까 싶다.
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