선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
가설 설정
- 효소를 처리하면 면직물의 일부가 가수분해되어 중량이 감소하므로 최대의 감량률을 보이는 조건을 최대의 효소반응 조건으로 가정하였다. 첫 번째로 효소의 반응 조건 중에서 pH 변화에 따른 면직물 감량률의 변화를 관찰하였다(Fig.
제안 방법
- 21 × 16 cm2 크기의 면직물 시료는 적외선 염색기 (DL-6000, Starlet-2, DaeLim Starlet Co., Ltd., Shiheung, Korea)를 사용하였고, 처리 종료 후 시편에 잔류하는 효소의 활성을 억제하기 위하여 90℃에서 10분간 열탕 처리하였으며 흐르는 물에 면직물을 앞 뒤로 5번씩 문질러주며 표면에 남아있는 효소를 세척한 후, 건조기에서 90℃, 1시간 건조시켰다.
- 본 연구에서는 60여개의 다양한 목재부후균 중에서 가장 높은 셀룰라아제 활성이 관찰되는 Acanthophysium sp. KMF001 효소를 이용해 면직물에 대한 바이오폴리싱 효과를 고찰하였다. 셀룰라아제 중에서 cellobiohydrolase와 β -glucosidase는 섬유소의 말단에 작용하는 효소로 면직물의 손상을 최소화하면서 바이오폴리싱 효과를 얻을 것으로 예상된다.
- 이에 cellobiohydrolase와 β -glucosidase활성이 높은 Acanthophysium sp. KMF001 효소의 바이오폴리싱 효과를 평가하였다. Acanthophysium sp.
- 감량률은 효소처리하기 전의 면직물 무게와 대비하여 효소처리에 의해 줄어든 무게의 백분율로 나타내었었다. 무게는 효소처리 전후의 면직물을 항온항 습기를 사용하여 상대 습도가 65%인 20℃에서 24시간 조절한 후에 측정하였다.
- 바이오폴리싱으로 변화되는 표면 색 및 색 강도 측정을 위해 효소 처리 전후 면직물의 흡광도를 측정하였다. 측정은 흡광범위 400∼700 nm에서 3회씩 측정하여 그 평균값으로 나타내었다.
- 배양 완료 후 배양액을 Whatman 1 filter paper (GE Healthcare Life Sciences, Seoul, Korea)로 여과한 후, EMD Millipore AmiconTM Bioseparations Stirred Cells (Merck Millipore Co., Darmstadt, Germany)에 Ultracel ® 10 kDa Ultrafiltration Discs를 이용하여 탈염, 농축하여 최종 효소 농축액을 확보하였다.
- 생산한 효소의 활성이 endo-β -glucanase활성이 1,231 ± 38.46 unit/mℓ, cellobiohydrolase활성이 1,432 ± 51.52 unit/mℓ, β -glucosidase활성이 175 ± 0.86 unit/mℓ이 되도록 효소의 양을 조절하여 사용하였다.
- 세탁견뢰도는 Multifiber와 염색지를 10 cm × 4 cm 크기로 잘라 꿰맨 후, 비누액을 시험용기에 함께 넣어 50℃ 에서 45분간 작동시킨 후 건조시켜 grey scale로 등급을 판정하였다.
- 마찰 견뢰도는 마찰 견뢰도기의 하중자에 백면포를 씌운 후 원단위에 올려놓고 10회 왕복하였다. 이때 습마찰의 영향은 함수율 100% 백면포를 사용하여 측정하였다. 건조되면 동일하게 grey scale로 등급을 판정하였다.
- 세탁견뢰도는 Multifiber와 염색지를 10 cm × 4 cm 크기로 잘라 꿰맨 후, 비누액을 시험용기에 함께 넣어 50℃ 에서 45분간 작동시킨 후 건조시켜 grey scale로 등급을 판정하였다. 일광 견뢰도는 염색된 면직물의 햇빛에 대한 염료의 광 안정성을 측정하기 위한 것으로 인공광원인 카본 광원법으로 원단을 끼운 홀더를일광 견뢰도 안에 장착한 후 20시간 동안 노출시켰고 표준포인 blue wool과 비교하여 등급을 판정하였다. 등급은 0부터 8까지이며 0은 빛에 의해 색이 가장 많이 변한 것을 나타내며 8은 색변화가 가장 적은 것을 의미한다.
- , Shiheung, Korea)를 사용하였고, 처리 종료 후 시편에 잔류하는 효소의 활성을 억제하기 위하여 90℃에서 10분간 열탕 처리하였으며 흐르는 물에 면직물을 앞 뒤로 5번씩 문질러주며 표면에 남아있는 효소를 세척한 후, 건조기에서 90℃, 1시간 건조시켰다. 처리효과를 측정하기 위하여 처리 전후 면직물의 중량을 측정하여 감량률을 계산하였다. 최적 처리 pH를 관찰하기 위해 pH 4 - 5범위에서는 100 mM citrate buffer를, pH 5에서는 100 mM acetate buffer를, pH 6 - 7 범위에서는 100 mM phosphate buffer를 사용하였다.
- 효소를 처리하면 면직물의 일부가 가수분해되어 중량이 감소하므로 최대의 감량률을 보이는 조건을 최대의 효소반응 조건으로 가정하였다. 첫 번째로 효소의 반응 조건 중에서 pH 변화에 따른 면직물 감량률의 변화를 관찰하였다(Fig. 1a). Acanthophysium sp.
- 표면 형태 변화는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM, Hitachi S3500N, Hitachi High-Technologies Korea Co., Ltd., Seoul, Korea)을 사용하여 30배, 50배, 100배의 배율로 관찰하였다.
- 필링 측정 시 125 mm × 125 mm 크기의 4개 시료를 측정하여 이들의 평균치를 구하였다.
- 확립된 처리 최적 조건인 pH 4.5와 50℃에서 처리 시간 변화에 따른 면직물의 감량률을 관찰하였다(Fig. 1c). 처리한 두 가지 효소에서 처리시간이 증가함에 따라 감량률이 증가하였으며 처리시간 60분 이후에서는 뚜렷한 감량률의 변화가 관찰되지 않았다.
- 효소 반응 조건의 마지막으로 효소농도에 따른 면직물의 감량률을 관찰하였다(Fig. 1d). Acanthophysium sp.
- 효소를 이용한 바이오폴리싱 처리 후 면직물에 미치는 세탁성을 알아보기 위하여 세탁견뢰도, 일광견뢰도, 그리고 마찰견뢰도를 측정하였다(Table 2). 실험한 모든 견뢰도 결과 효소를 이용한 바이오폴리싱 처리 후의 면직물에 미치는 영향이 매우 적게 나타났고, 햇빛에 미치는 영향 또한 매우 적은 6등급으로 나타났다.
- 효소를 이용한 바이오폴리싱 처리에 많이 이용하는 상업용 효소는 일반적으로 효소농도 2000 ∼ 4000 U을 이용하므로 본 실험에서는 3000 U으로 실험을 수행하였다.
- 효소처리에 의한 면직물의 표면 형태 변화를 주사전자현미경을 사용하여 관찰하였다(Fig. 4). 효소 처리를 처리한 면직물은 미처리 면직물보다 직물로부터 도출된 미세섬유가 현저하게 감소하였으며 Acanthophysium sp.
대상 데이터
- 실험에 사용한 효소는 Acanthophysium sp. KMF001 (KCTC18282P)의 효소 농축액으로, PDA (Potato Dextrose Agar)배지에서 배양된 균사체를 PDB (Potato Dextrose Broth)배지 100 mℓ에 접종한 후, 30℃에서 5일간 진탕배양(160 rpm)하는 방법으로 전배양하였다. 본 배양에는 Tryptone 7 g/ℓ, Yeast extract 3 g/ℓ, KH2PO4 5 g/ℓ, K2 HPO4 5 g/ℓ, MgSO4⋅7H2O 3 g/ℓ , Cellulose 20 g/ℓ를 포함한 액체배지 (pH 6.
- 본 배양에는 Tryptone 7 g/ℓ, Yeast extract 3 g/ℓ, KH2PO4 5 g/ℓ, K2 HPO4 5 g/ℓ, MgSO4⋅7H2O 3 g/ℓ , Cellulose 20 g/ℓ를 포함한 액체배지 (pH 6.0)를 사용하였다.
- 86 unit/mℓ이 되도록 효소의 양을 조절하여 사용하였다. 비교 효소로는 Novozyme사의 바이오폴리싱 목적의 사용효소인 Cellusoft 25000 L (이하 Cellusoft L)을 희석하여 이용하였다. 희석된 Cellusoft L의 효소활성은 endo-β -glucanase활성이 2,746 ± 285 unit/mℓ, cellobiohydrolase활성이 202 ± 5.
- 사용한 면직물 시료는 40수 편성물로 fabric count 52 × 54 yarns/inch, 두께는 0.51 mm이며 직물밀도 133.9 g/m2 이었다.
이론/모형
- Pilling 정도는 한국산업표준 KS K ISO 12945-1:2014의 필링 박스법에 준하여 시험편을 폴리우레탄 튜브에 끼워 일정한 속도로 회전하는, 내부 표면이 코르크 판으로 되어 있는 상자 속에서 임의로 회전하여, 시료 표면에 생긴 필링을 육안으로 평가하였다. 필링 측정 시 125 mm × 125 mm 크기의 4개 시료를 측정하여 이들의 평균치를 구하였다.
- 셀룰라아제 효소활성은 기존에 보고된 방법에 따라 측정하였다(Kim et al., 2010). 생산한 효소의 활성이 endo-β -glucanase활성이 1,231 ± 38.
- 앞에서 확립된 면직물 중량대비 10%의 효소를 이용하여 처리 최적 조건인 pH 4.5와 50℃에서 60분간 효소 처리한 후, 한국산업표준 KS K 0520의 Cut Strip 법에 준하여 인장강도를 측정하였다(Fig. 2). 미처리 시료 실험결과와 비교하여 Cellusoft L은 14.
- 인장강도는 한국산업표준 KS K 0520:2015의 Cut Strip법에 준하여 인장강도 시험기를 사용하여 경사 방향으로 3회 측정하여 평균값을 구하였다.
- 효소처리가 면직물의 세탁, 일광 및 마찰 견뢰도에 미치는 영향을 고찰하고자 각각 한국산업표준 KS K ISO 105-C10:2010, KS K ISO 105-B02:2010, KS K 0650:2011에 따라 평가를 실시하였다. 세탁견뢰도는 Multifiber와 염색지를 10 cm × 4 cm 크기로 잘라 꿰맨 후, 비누액을 시험용기에 함께 넣어 50℃ 에서 45분간 작동시킨 후 건조시켜 grey scale로 등급을 판정하였다.
성능/효과
- KMF001 효소는 면작물의 처리 시 pH에 따라서 2.5 ∼ 3.5%, 처리온도에 따라서 3 ∼ 3.5%, 처리시간에 따라서 3 ∼ 4%, 처리 효소량에 따라서 3 ∼ 3.5%의 감량률을 보였다.
- 필링 검사 결과 미처리한 면직물의 경우 3등급이 나왔으며 Cellusoft L을 처리한 면직물은 그보다 2등급 높은 5등급이, Acanthophysium sp. KMF001 효소를 처리한 면직물은 4등급으로 Cellusoft L을 처리한 면직물보다 한 등급 낮은 결과를 보였으나 미처리보다 향상된 결과를 나타내었다.
- 따라서 본 연구 결과는 Acanthophysium sp. KMF001 효소에 의한 처리가 본 연구에서 제시된 조건에서 적절한 바이오폴리싱 효과를 얻고 있는 것을 보여주고 있으며 효소처리에 의한 섬유 표면 형태의 관찰결과 상업용 효소결과와 큰 차이가 없이 유사한 결과를 보였다. 또한 인장강도 측정결과, 상업용 효소보다 인장강도의 감소율이 적어 Acanthophysium sp.
- 4이며, Acanthophysium sp. KMF001 효소와 Cellusoft L을 처리한 면직물의 L*값은 미미하게 커지면서 밝기가 밝아졌으며, 미처리 면직물의 a*, b* 값은 각각 -3.82, -28이었으며, 셀룰라아제 처리한 면직물의 a*, b* 값은 약간씩 감소하였다. 그러나 이러한 색차는 색변화 정도를 나타내는 지표인 ΔE 값이 1 이하로 나타나(Cellusoft 0.
- 셀룰라아제는 자연계에서 많이 생산되는 단백질로 생분해되기 때문에 바이오폴리싱 후 발생된 처리액이 환경문제를 유발하지 않는다. 둘째, 셀룰라아제는 효소적 기질 특이성을 갖고 있기 때문에 섬유소에 선택적으로 반응한다. 따라서 효소가 섬유에 반응할 부분을 선택적으로 작용함으로써 섬유 손상을 줄일 수 있다(Bower et al.
- 효소를 이용한 바이오폴리싱 처리 후 면직물에 미치는 세탁성을 알아보기 위하여 세탁견뢰도, 일광견뢰도, 그리고 마찰견뢰도를 측정하였다(Table 2). 실험한 모든 견뢰도 결과 효소를 이용한 바이오폴리싱 처리 후의 면직물에 미치는 영향이 매우 적게 나타났고, 햇빛에 미치는 영향 또한 매우 적은 6등급으로 나타났다.
- 1c). 처리한 두 가지 효소에서 처리시간이 증가함에 따라 감량률이 증가하였으며 처리시간 60분 이후에서는 뚜렷한 감량률의 변화가 관찰되지 않았다. 이는 측정된 조건에서 60분간의 반응시간 안에 충분한 효소처리가 되는 것으로 추정된다.
- 효소처리 온도에 따른 면직물의 감량률은 온도가 증가함에 따라 증가하여 50℃에서 최대 감량률을 보였으며, 그 이상의 온도에서는 감량률이 감소하였다(Fig. 1b). 이는 본 실험에 사용한 Acanthophysium sp.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.