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천연색소 추출공정 최적화를 위한 반응표면분석법의 적용

Application of Response Surface Methodology for Optimization of Nature Dye Extraction Process

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.29 no.3, 2018년, pp.283 - 288  

이승범 (단국대학교 화학공학과) ,  이원재 (단국대학교 화학공학과) ,  홍인권 (단국대학교 화학공학과)

초록
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환경 친화적이고 질병을 유발시키지 않는 천연색소의 사용이 증가함에 따라 천연색소를 추출하는 다양한 방법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 천연염료인 chlorophyll을 포함하고 있는 식물성 원료인 파슬리를 대상으로 천연색소를 추출하였다. 추출용매의 pH와 추출온도를 변수로 추출된 천연염료의 녹색계열의 목표색 코드 #50932C (L = 55.0, a = -40.0, b = 46.0)을 설정하고, 추출된 천연염료의 명도와 색좌표(L, a, b)의 정량적 수치로부터 색도분석을 수행하였다. 반응표면분석법에 의해 예측된 색도분석 중 색좌표 분석은 최적조건인 pH 8.0, 추출온도 $60.9^{\circ}C$에서의 이론적 수치 L (55.0), a (-36.3), b (36.8)를 나타냈고, 실제 실험으로 확인한 결과 L (69.0), a (-35.9), b (31.4)를 나타내, 이론 정확도 73.0%, 실제오차율은 13.8%로 확인되었으며, 색차분석의 ${\Delta}E$의 이론 최적화 값은 pH = 9.2 추출온도 $55.2^{\circ}C$에서 ${\Delta}E$ (12.4)이었고, 실제 실험의 경우 ${\Delta}E$ (13.0)로 나타났다. 색차 분석의 이론정확도 97.5% 및 실제 오차율은 4.5%를 나타냈다. 하지만, 색좌표의 조합이 목표색에 근사한 색을 나타내지 않았고, 단지 산술기하 평균적으로서 목표색에 근사함을 나타냈다. 따라서 천연염료 추출공정에 반응표면분석법을 적용시킬 경우 반응치로 색차 ${\Delta}E$에 비해 색좌표(L, a, b)를 이용하는 것이 색소추출공정의 최적화에 더 우수한 방법인 것으로 사료된다.

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As the use of environmentally friendly and non-disease natural pigments grows, various methods for extracting natural pigments have been studied. The natural color was extracted from parsley, a vegetable ingredient containing natural dyes. Target color codes of green series of natural dyes extracted...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한, 기초실험을 바탕으로 반응표면분석법의 설계방법에 따라 계량인자의 범위를 각각 pH = 7~11와 40~70 ℃로 설정하였다. 기초실험을 토대로 분석해본 결과, pH는 약염기성이 목표색과 더욱 가까워지는 것을 확인할 수 있었으며, 중성에서 약염기, 약염기성에서 강염기까지의, 극명한 차이를 나타내 뚜렷한 경향성을 분석하기 위해서 설정하였다. 또한 온도설정 이유로써도 마찬가지로, 대부분 50 ℃에서 목표색과 근사한 값을 보이지만, 이 또한 온도가 낮을 경우, 높을 경우의 경향성의 차이를 극명하게 나타내기 위해 40~70 ℃로 설정하였다.
  • 하지만 아직까지 대량생산이 가능한 합성염료에 비해 천연염료는 천연물의 종류에 따라 추출과정이 복잡하고 경제성이 떨어져 그 적용에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 천연염료 추출공정에 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)을 적용하여 천연색소 추출공정을 최적화함으로써 실제공정에 적용가능성을 평가하였다.
  • 본 연구에서는 천연물질인 파슬리의 색소추출공정의 최적화에 반응표면분석법을 적용하여 적용가능성을 평가하였다. 반응표면분석법의 계량인자(quantitative factor)로 추출용매의 pH와 추출온도를 선정하였으며, 계량인자범위는 기초실험으로부터 추출용매의 pH는 7~11, 추출온도는 40~70 ℃로 설정했다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
반응표면분석법은 무엇인가? 반응표면분석법이란 실험의 주어진 세트에 응답해 영향을 미치는 인자를 독립적으로 수행 향상 및 최적화하기 위한 효과적인 수학 및 통계 처리하는 방법이다. 이는 상호 작용을 독립 변수의 효과 정의뿐만 아니라 변수 사이의 주효과도 최적화할 수 있어 다양한 분야에서 적용되고 있다[6-11].
CIE L-a-b 공간에서 L,a,b,는 각각 무엇을 나타내는가? 본 연구결과의 색도를 정량화하기 위해 국제조명위원회가 1976년도에 규정한 CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) L-a-b 공간을 사용하였다. L은 명도를 나타내며, a와 b는 색좌표로써 색의 방향을 나타낸다. +a는 빨강색, -a는 초록색, +b는 노랑색, -b는 파랑색 방향을 나타낸다. 중심은 무채색을 나타내고 a, b 값이 증가하여 점이 중심 밖으로 멀어지면 채도가 증가한다. 천연원료로부터 추출된 색소의 색좌표인 L, a, b 값을 얻기 위해 색차계(color meter, CT-310, Konica Minolta)를 사용하였다.
천연염료의 특징은 무엇인가? 최근 들어 합성염료의 인체 유해성에 대한 보고가 증가함에 따라 생분해가 가능하고 저독성, 저알레르기 능력이 뛰어난 천연염료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다[1-3]. 천연염료는 생태학적 균형을 유지하고, 생산 및 사용 중에 환경을 오염하지 않을 뿐만 아니라 사용 범위가 넓기 때문에, 식품, 화장품, 의류산업 등에 접목할 수 있어 천연색소 시장은 매우 넓게 발전하고 있다[4-5]. 하지만 아직까지 대량생산이 가능한 합성염료에 비해 천연염료는 천연물의 종류에 따라 추출과정이 복잡하고 경제성이 떨어져 그 적용에 어려움이 있다.
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참고문헌 (17)

  1. M. M. Kamel, R. M. El-Shishtawy, B. M. Yussef, and H. Mashaly, Ultrasonic assisted dyeing III. Dyeing of wool with lac as a natural dye, Dyes Pigm., 65(2), 103-110 (2005). 

  2. J. Xia, H. Wang, Q.-M. Zhang, Z. Zheng, and Z.-M. Han, The therapeutic effect of curcumin in male albino rats and its putative mechanisms on cerebral microvascular flow, Brain Res., 1642, 131-135 (2016). 

  3. H. Ghouila, N. Meksi, W. Haddar, M. F. Mhenni, and H. B. Jannet, Extraction, identification and dyeing studies of Isosalipurposide, a natural chalcone dye from Acacia cyanophylla flowers on wool, Ind. Crops Prod., 35(1), 31-36 (2012). 

  4. I. K. Hong, H. Jeon, and S. B. Lee, Extraction of natural dye from gardenia and chromaticity analysis according to chi parameter, J. Ind. Eng. Chem., 24, 326-332 (2015). 

  5. S. Ali, T. Hussain, and R. Nawaz, Optimization of alkaline extraction of natural dye from Henna leaves and its dyeing on cotton by exhaust method, J. Clean. Prod., 17(1), 61-68 (2009). 

  6. T. Belwal, P. Dhyani, I. D. Bhatt, R. S. Rawal, and V. Pande, Optimization extraction conditions for improving phenolic content and antioxidant activity in Berberis asiatica fruits using response surface methodology (RSM), Food Chem., 207, 115-124 (2016). 

  7. A. Alberti, A. A. F. Zelinski, D. M. Zardo, I. M. Demiate, A. Nogueira, and L. I. Mafra, Optimisation of the extraction of phenolic compounds from apples using response surface methodology, Food Chem., 149, 151-158 (2014). 

  8. N. Ilaiyaraja, K. R. Likhith, G. R. Sharath Babu, and F. Khanum, Optimisation of extraction of bioactive compounds from Feronia limonia (wood apple) fruit using response surface methodology (RSM), Food Chem., 173, 348-354 (2015). 

  9. A. A. D'Archivio and M. A. Maggi, Investigation by response surface methodology of the combined effect of pH and composition of water-methanol mixtures on the stability of curcuminoids, Food Chem., 219, 414-418 (2017). 

  10. M. Rahmani, E. Ghasemi, and M. Sasani, Application of response surface methodology for air assisted-dispersive liquid-liquid micro-extraction of deoxynivalenol in rice samples prior to HPLC-DAD analysis and comparison with solid phase extraction cleanup, Talanta, 165, 27-32 (2017). 

  11. G. I. Danmaliki, T. A. Saleh, and A. A. Shamsuddeen, Response surface methodology optimization of adsorptive desulfurization on nickel/activated carbon, J. Ind. Eng. Chem., 313, 993-1003 (2017). 

  12. J. Cao, Y. Wu, Y. Jin, P. Yilihan, and W. Huang, Response surface methodology approach for optimization of the removal of chromium (VI) by $NH_2$ -MCM-41, J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 45, 860-868 (2014). 

  13. M. G. Ferruzzi and B. J. Digestion, absorption, and cancer preventative activity of dietary chlorophyll derivatives, Nutr. Res., 27, 1-12 (2007). 

  14. H. Vergara-Dominguez Jose, J. Rios, B. Gandul-Rojas, and M. Roca, Chlorophyll catabolism in olive fruits (var. Arbequina and Hojiblanca) during maturation, Food Chem., 212, 604-611 (2016). 

  15. M. del M. Perez, R. Ghinea, M. J. Rivas, A. Yebra, A. M. Ionescu, R. D. Paravina, and L. J. Herrera, Development of a customized whiteness index for dentistry based on CIELAB color space, Dent. Mater., 32(3), 461-467 (2016). 

  16. P. E. Ohale, C. F. Uzoh, and O. D. Onukwuli, Optimal factor evaluation for the dissolution of alumina from Azaraegbelu clay in acid solution using RSM and ANN comparative analysis, S. Afr. J. Chem. Eng., 24, 43-54 (2017). 

  17. O. Unal, Optimization of shot peening parameters by response surface methodology, Surf. Coat. Technol., 305, 99-109 (2016). 

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