[논문]황색계 천연염료의 화학구조 및 염색성

차민경; 이문수; 박주혁; 권윤정

황색계 천연염료의 화학구조 및 염색성
The Chemical Structure and the Dyeability of Yellow Natural Dyestuff 원문보기

한국의류산업학회지 = Journal of the Korean Society for Clothing Industry, v.8 no.2, 2006년, pp.233 - 238

차민경 (건국대학교 섬유공학과) , 이문수 (배재대학교 의류패션학과) , 박주혁 (세종대학교 기계항공우주공학부) , 권윤정 (건국대학교 섬유공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This research confirmed the chemical structure of Curcumine and Carthamin pigments whose pigments were separated and refined from the Curcuma longa and Carthamus Tinctorious which were natural dye using FT-IR, HPLC and so on. The cotton and the silk fabrics were dyed using a main pigment and then this research obtained the conclusion as it follows. The curcumine, the main pigment of Curcuma longa extracted from the mixed solvent of acetic anhydride and methanol ($CH_3OH$), had the maximum absorption wavelength at 504.0 nm and was confirmed as yellow natural pigment. The Carthamin, the main pigment of Carthamus Tinctorious extracted from the mixed solvent of dichloromethane and methanol, had the maximum absorption wavelength at 420.0nm. This pigment was confirmed as yellow natural pigment. The dyeing property of the main pigment about the silk fabrics was superior to that about the cotton in both the Curcuma longa and Carthamus Tinctorious, and the dyeing property of Carthamus Tinctorious was superior to that of Curcuma longa.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

고성능 액체 크로마토그래피(HPLC, High Performance Liquid Chromatograph System)와 가변 파장 모니터를 사용하여 480 nm에서 울금 및 홍화의 주색소의 성분을 분석하였다. 주색소를 혼합용매에 1:100의 액비로 용해시킨 후, 각각의 용액 30 µl를 사용하여, Table 2에 나타난 조건으로 HPLC를 측정하였다.
본 연구는 천연염료인 울금과 홍화로부터 분리 정제하여 얻은 주색소의 화학구조를 UV-Visible, FT-IR 및 HPLC 등을 이용하여 확인하고, 면과 견직물에 대한 염색성을 비교하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서는 칼럼 크로마토그래피를 통해 천연염재인 울금과 홍화를 분리정제하여 얻은 주색소를 가지고, 자외-가시광선 흡수 스펙트럼, 적외선 흡수 스펙트럼 및 고성능 액체 크로마토그래피 등을 측정하여 화학구조를 분석하였으며, 면과 견에 염색함으로써 주색소의 염색성을 비교, 분석하였다.
염색한 직물의 염착량을 알아보기 위해, 색차계(Color-Eye 3100)를 사용하여 분광반사율을 측정하여 Kubelka-Munk 식을 이용함으로써 염착량을 나타내는 K/S값은 구했으며, 이 때 광원은 D65, 관측시야는 10^o의 조건으로 하였다.
울금 및 홍화로부터 분리정제한 주색소의 흡광도 비교를 위해서 자외-가시광선 분광 분석기(HEλIOS, UNICAM)를 사용하여 흡수 스펙트럼을 측정하였다. scan type은 standard로, speed는 3800m/min로 하였으며, Data int는 4.
울금 및 홍화로부터 추출한 주색소를 각각 적외선 분광장치(FT-IR 300E, JASCO)를 사용하여 적외선 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 이때 해상도는 4 cm^-1로 하고 적외선 주사수는 30으로 하였다.
울금 및 홍화를 각각 100 g씩 메탄올 1500 ml에 침지시켜 3일간 상온에서 방치시켰다. 이를 감압 여과하여 울금 1430 ml, 홍화 1350 ml의 추출물을 얻고, Evaporator를 사용하여 70℃에서 용매를 제거함으로써 울금 5.
울금 주색소의 HPLC 분석에서 분석 파장은 UV-Visible Detector로 분석 시 울금 주색소의 최대흡수파장인 504 nm로 하여 성분분석을 행하였다. Fig.
고성능 액체 크로마토그래피(HPLC, High Performance Liquid Chromatograph System)와 가변 파장 모니터를 사용하여 480 nm에서 울금 및 홍화의 주색소의 성분을 분석하였다. 주색소를 혼합용매에 1:100의 액비로 용해시킨 후, 각각의 용액 30 µl를 사용하여, Table 2에 나타난 조건으로 HPLC를 측정하였다. 이 때 사용한 혼합용매는 울금의 경우 디클로로메탄과 메탄올의 혼합용매이고, 홍화의 경우 아세틱 안하이드라이드과 메탄올의 혼합용매이다(Park et al.
칼럼 크로마토그래피를 통해 울금 및 홍화의 추출물로부터 주색소를 분리한 후, 주색소의 자외-가시광선 흡수 스펙트럼을 측정하여 분석하였다.
홍화의 주색소의 HPLC 분석에서도 분석 파장은 UV-Visible Detector로 분석 시 최대 흡수 파장인 480 nm로 고정하여 성분 분석을 행하였다. Fig.

대상 데이터

Acetone (Matsunoen Chemicals LTD), Methyl Alcohol (CARIO ERBA Reacenti), O-Dichloro-benzene (TEDIA), Acetic anhydride (Junsei Chemical Co., LTD), Chloroform (SHOWA) Benzen (SHOWA Chemical Co., LTD), Dichloromethane (TEDIA Co., Inc) 등의 특급 및 1급 시약을 사용하였다.
천연염재인 울금과 홍화는 시중 약재상에서 구입한 것을 사용하였다. 시험포는 KS K0905에 규정된 첨부백포인 견 및 면직물을 사용하였으며 실험에 사용한 시료의 특성은 Table 1와 같다.
, Compositae)는 국화과에 속하는 일년생 초목으로, 줄기의 길이가 1 m 정도이고 꽃은 7~8월에 피며 붉은 빛이 도는 황색을 띄고 있다. 원산지는 아프가니스탄의 산악지대 또는 에티오피아이며 중국, 티베트 등지에서 재배되었다. 인류의 문화사상 가장 오랜 역사를 지닌 염료식물 중 하나라고 전해지며, 이집트 문묘에서는 B.
천연염재인 울금과 홍화는 시중 약재상에서 구입한 것을 사용하였다. 시험포는 KS K0905에 규정된 첨부백포인 견 및 면직물을 사용하였으며 실험에 사용한 시료의 특성은 Table 1와 같다.

성능/효과

1. 울금은 Curcumine을 주색소로 하는 황색 계통의 색소이며, 홍화는 Carthamin을 주색소로 하는 붉은 오렌지색 계통의 색소임을 알 수 있었다.
2. 울금과 홍화의 염색성은 면보다 견에 대한 염색성이 우수하였으며, 면 및 견에 대한 염색성은 울금과 비교하여 홍화가 더 우수하였다.
5는 홍화 주색소의 적외선 흡수 스펙트럼 측정 결과이다. 3370 cm^-1의 넓은 영역에서 hydroxy기(-OH)의 신축진동에 의한 흡수피크가 형성되었고, 2919 cm^-1 부근에서 방향족 C-H 기의 신축진동에 의한 흡수피크 및 1724 cm^-1부근에서 C=O기에 의한 흡수피크가 형성되었으며, 1724 cm^-1와 1573cm^-1 부근에서는 방향족과 지방족의 C=C기에 의한 흡수피크가 형성 되었음을 알 수 있었다. 또한 1450 cm^-1부근에서 CH₂기의 강한 흡수피크가 형성되었으며, 1132 cm^-1에서는 C-O기의 흡수 피크가 형성되었고, 748 cm^-1부근에서는 방향족의 C-H기에 의한 흡수피크를 확인할 수 있다.
6은 울금 주색소의 HPLC 결과를 나타낸 것이다. 504 nm에서 주색소의 HPLC의 결과는 retention time(Rt) 2.110분과 4.223분에서 피크가 나타났으며, 2.110분에 나타난 피크가 최대값을 가지는 것으로 보아 이 시간대에 나타난 피크가 울금의 주색소임을 알 수 있었다.
8은 면과 견을 울금의 주색소로 염색한 후에 K/S값을 비교한 그래프이다. 견과 면이 400 nm에서 각각 3.0313과 3.1136의 최대 K/S값을 나타냈으나 400 nm에서 500 nm까지의 그래프상의 기울기를 비교해보면 면보다 견의 염착량이 더 우수하다는 것을 알 수 있다. 그 이유는 견의 피브로인이 일반적으로 아미노기와 카르복실기 등과 같이 염료와 결합을 이룰 수 있는 활성기를 많이 함유하고 있기 때문인 것으로 사료된다.
10과 11은 각각 견섬유와 면섬유에 대한 울금 및 홍화의 염색성을 비교한 그래프이다. 그래프를 통해 두 직물 모두에 대해 울금보다는 홍화의 염색성이 더 우수한 것으로 나타났다. 이것은 울금과 비교하여 홍화가 견섬유 및 면섬유와 결합을 할 수 있는 활성기를 더 많이 함유하고 있으며, 섬유에 대한 직접성이 더 우수하기 때문이라고 사료된다.
2는 울금의 추출물로부터 분리정제한 주색소의 자외-가시광선 흡수 스펙트럼을 나타낸 것으로, 울금의 주색소는 504 nm에서 최대 흡수 파장을 나타내었으며, 220~350 nm의 영역에서 흡수대를 가지고 있음을 알 수 있었다. 그러나 220~350 nm의 흡수대는 색을 나타내는 가시광선 영역대가 아니므로 주색소의 최대흡수파장이 504 nm라는 것을 통해 울금은 황색 계열의 색깔을 나타내는 염료임을 알 수 있었다.
또한 1450 cm^-1부근에서 CH₂기의 강한 흡수피크가 형성되었으며, 1132 cm^-1에서는 C-O기의 흡수 피크가 형성되었고, 748 cm^-1부근에서는 방향족의 C-H기에 의한 흡수피크를 확인할 수 있다. 따라서 주색소는 기본 구조로 Phenol 구조를 가지고 있으며, methaquinoid 골격에 여러 치환체를 가짐으로써 H원자의 부재가 가장 큰 특징으로 나타남을 알 수 있었다.
3은 홍화의 추출물에서 분리정제한 주색소의 UV-Vis Spectrum을 나타낸 것으로, 측정 결과 480 nm에서 최대 흡수 파장을 나타내었으며, 404 nm, 464 nm에서도 흡수파장을 나타내었다. 따라서 홍화의 주색소는 400 nm 후반의 최대흡수파장을 갖는 붉은 오렌지 계열의 색깔을 나타내는 염료임을 확인 할 수 있었다.

후속연구

천연염료를 이용한 염색은 색소 추출과 염색공정이 복잡할 뿐만 아니라 염색을 하는데 많은 시간이 소요되며 원료 구입과 보관이 어렵기 때문에 일부 기증 보유자 및 공예 염색가에 의해서만 명맥이 이루어지고 있다. 또한 역사가 오래된 것에 비해 전해 내려오는 문헌이 거의 없다는 아쉬운 점이 있지만, 합성염료가 가지고 있는 인체에 대한 유해성과 공해 및 폐수문제를 해결할 수 있는 염료이기 때문에, 현대 첨단기술과 접목시켜 신기술로 개발한다면 염색에서 뿐만 아니라 천연색소와 향료, 의약품 개발 및 환경보호에도 큰 몫을 할 수 있을 것으로 기대된다(Hwang et al., 1998; Lim et al., 1997; Chu et al., 2001).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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