[논문]해양세균 Microbulbifer sp. PPB12 생성 천연색소의 섬유 염색 효과

이가은; 박진숙

doi:10.5762/kais.2017.18.3.527

해양세균 Microbulbifer sp. PPB12 생성 천연색소의 섬유 염색 효과
Dyeing effects of natural pigment from marine bacterium, Microbulbifer sp. PPB12 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.18 no.3, 2017년, pp.527 - 533

이가은 (한남대학교 생명시스템과학과) , 박진숙 (한남대학교 생명시스템과학과)

초록
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의류 산업의 발전과 함께 다양한 염료를 이용한 염색 기술이 개발되어 왔다. 최근 합성색소의 인체에 대한 유해성으로 인하여 천연색소에 대한 관심이 증가하고 있으며, 이에 미생물 색소의 개발과 활용이 요구되고 있다. 본 연구에서는 해양세균 Microbulbifer sp. PPB12 균주가 생산하는 보라색 천연색소를 이용하여 다섬교직포에서 염색 효과와 생리활성을 평가하였다. 보라색 색소는 Microbulbifer sp. PPB12 균주를 Marine broth 2216을 이용하여 3일 동안 배양 후 에탄올을 이용하여 추출하였다. 20% 에탄올에 녹인 보라색 색소는 다섬교직포의 면, 아세테이트 특히 나일론에 우수한 염착력을 나타내었고, 최적의 염색조건은 염색온도 $80-90^{\circ}C$, 염색시간 1시간 이상, pH 4-6, 욕비 1:25로 나타났다. 매염처리는 $Na_2SO_4$를 사용하여 염색 10분 후 후매염 처리 하는 것이 색상 발현에 더 적합하였으나 매염제를 처리하지 않은 경우와 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 보라색 색소는 B. subtilis에서 항균성을 나타내었다. 이러한 결과, 본 해양 세균 색소는 항균성이 부가된 천연 섬유 염색제로 이용 가능성이 확인되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

As the clothing industry has advanced, dyeing technologies using various dyes have been developed. In recent years, interest in natural pigments has been increasing because of the negative impact of synthetic pigment on human health; therefore, development and application of microbial pigments is demanded. In this study, the dyeing effects on multifiber fabrics and biological activity were assessed using violet natural pigment from the marine bacterium, Microbulbifer sp. PPB12. The violet pigment produced by cultivation of Microbulbifer sp. PPB12 using Marine broth 2216 for 3 days was extracted using ethanol. Once dissolved in 20% ethanol, the violet pigment could be used to dye bleached cotton, diacetate, and especially polyamide. The optimal temperature, time, pH, and bath ratio under the dyeing conditions were $80^{\circ}C-90^{\circ}C$, more than 1 hour, pH 4-6, and 1:25, respectively. The mordant treatment was more suitable for color expression when $Na_2SO_4$ was used after 10 minutes of dyeing, but no significant difference was observed from untreated samples. The violet pigment also showed antibacterial activity against B. subtilis. The results of the present study indicate that the marine bacterial pigment could be an alternative for textile dyeing as a natural dye with antibacterial activity.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

실제로 미생물로부터 생산된 청색의 인디고를 섬유 염색에 적용하여 청바지 업계에 혁신을 일으킨 것으로 보고된 바 있다[17]. 따라서 본 연구에서는 해양으로부터 보라색 색소를 생성하는 해양세균을 분리하고 색소를 추출하여 섬유 염색을 위한 기능성 천연색소로서의 개발가능성을 탐색하기 위하여 다섬교직포를 이용하여 온도, 시간, 욕비, pH, 매염제 처리에 따른 염색 효과와 색소의 항균활성을 검토하였다.

제안 방법

온도, 시간, pH, 욕비, 매염제 처리에 따른 염색 효과를 알아보기 위하여 울(wool), 아크릴(acrylic), 폴리에스터(polyester), 나일론(polyamide), 면(bleached cotton), 아세테이트(diacetate)로 이루어진 다섬교직포(Comlies with ISO 105-F10, James Heal, England)를 시험포로 사용하였고, 각각의 효과는 염색 후 수세하여 120°C에서 15 분간 건조하여 육안으로 평가하였으며 모든 실험은 2 회 반복 수행하여 재현성을 확인하였다. 온도, 시간, pH, 매염제 처리에 따른 염색 효과의 평가를 위한 욕비는 모두 1:25로 하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용한 균주는 2012년 7월 서해 청포대 해수로부터 분리하였다. 해수를 MA 배지(Marine agar 2216, Difco, USA)에 100 μl씩 도말하여 28°C에서 4 일간 배양 후 이 중 보라색 색소를 생성하는 Microbulbifer sp.

이론/모형

본 색소의 기능성을 평가하기 위하여 미생물에 대한 항균활성을 디스크 확산법(disk agar method)을 이용하여 확인하였다[19]. 보라색 색소 분말을 20μg/μl이 되도록 에탄올에 녹인 색소 용액을 각각의 8 mm paper disc에 분주하여 색소 분말이 각각 50, 100, 200, 400 μg과 0.

성능/효과

본 연구에 사용한 세균 색소는 다섬교직포의 나일론, 면, 아세테이트에 염착되었고 특히 나일론에서 색상의 발현이 우수하였다. 나일론 섬유는 다른 합성섬유에 비해 섬유 고유의 경량성과 높은 수분율로 인하여 촉감 및 착용감이 매우 우수하여 기능성 아웃도어 및 스포츠웨어에 많이 활용되고 있으나 가격이 비싼 염료의 사용과 복잡한 염색공정을 거치기 때문에 단가가 높아지는 문제가 있다[30].

후속연구

본 연구는 세균 색소의 의류 염색 효과를 검토한 것으로 산업적 이용을 위하여는 색차계를 이용한 염착률(%)의 측정, 견뢰도 평가, 색상분석, 표면색 측정, 다양한 매염제에 따른 매염 처리 효과와 항균활성에 대한 교차 검증 등 보다 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.
이러한 경우 본 연구에서 사용된 세균 색소와 같은 나일론에 우수한 염색 효과를 갖는 천연 색소를 활용하는 것이 대안이 될 수 있을 것이다. 본 해양세균 색소는 천연염료로써 이용 가능할 뿐만 아니라[31] 섬유에 항균성을 부여하여 미생물의 서식이나 증식을 억제하여 악취예방, 섬유의 오염, 변색 등을 방지할 수 있는[32] 기능성 의류 제작에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	천연색소 염색의 장단점은 무엇인가?	천연색소를 이용한 염색은 인류 역사와 함께 사용되어 왔고 천연색소로 사용되는 재료 중에는 쪽[1], 홍화[2], 자초[3], 녹차[4]등이 있다. 우리나라에서도 옛날부터 사용한 천연색소 염색은 자연 친화적이고 색이 우아하여 자연스러운 장점이 있지만 염색물의 견뢰도가 떨어지고 염색물에 얼룩이 생기기 쉬운 단점을 갖으며 또한 합성색소의 이용으로 점차 쇠퇴되었다[5]. 19세기 화학공업의 발달로 인해 합성색소가 개발되어 광범위하게 사용되어 왔으나 염색관련 산업의 경우 염색폐수와 합성염료의 독성 등으로 인한 환경오염과 인체에 대한 유해성이 제기되면서 합성색소에 대한 규제가 점차 증가하고 있는 추세이다.
	어떤 해양세균이 섬유 염색의 가능성을 보여주었는가?	또한 해양세균은 서식하는 환경이 육상과는 다르기 때문에 전혀 다른 새로운 생리활성물질을 생산할 것으로 기대되며[14] 해양세균이 생산한 천연색소는 기능성을 가질 것으로 예상된다. 최근 해양에서 분리한 Vibrio sp.로부터 생산된 적색 색소[15], Bacillus cereus의 돌연변이 균주에서 생산된 녹색 색소[11]와 Chromobacterium violaceum으로부터 생산된 violacein 색소를[16] 추출하여 섬유를 염색한 연구들에서 미생물 색소가 섬유염색에 활용될 수 있는 가능성을 보여준다. 실제로 미생물로부터 생산된 청색의 인디고를 섬유 염색에 적용하여 청바지 업계에 혁신을 일으킨 것으로 보고된 바 있다[17]. 따라서 본 연구에서는 해양으로부터 보라색 색소를 생성하는 해양세균을 분리하고 색소를 추출하여 섬유 염색을 위한 기능성 천연색소로서의 개발가능성을 탐색하기 위하여 다섬교직포를 이용하여 온도, 시간, 욕비, pH, 매염제 처리에 따른 염색 효과와 색소의 항균활성을 검토하였다.
	천연색소 재료는 무엇이 있는가?	천연색소를 이용한 염색은 인류 역사와 함께 사용되어 왔고 천연색소로 사용되는 재료 중에는 쪽[1], 홍화[2], 자초[3], 녹차[4]등이 있다. 우리나라에서도 옛날부터 사용한 천연색소 염색은 자연 친화적이고 색이 우아하여 자연스러운 장점이 있지만 염색물의 견뢰도가 떨어지고 염색물에 얼룩이 생기기 쉬운 단점을 갖으며 또한 합성색소의 이용으로 점차 쇠퇴되었다[5].

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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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