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문제 정의
- 구체적으로 자연 발효 감태 염료의 성분, 총 폴리페놀 함량, 항산화성, 항균성을 확인하고 당밀 첨가량과 발효 기간에 따른 염색성과 색채 특성, 견뢰도를조사하여자연발효 감태의천연 염색 실용성을 타진하고, 자외선 차단성, 항균성 실험을 통해 자연 발효 감태 염료로 염색한 면직물이 피부건강과 관련된 바이오 기능성을 제공할 수 있는지를 고찰하였다. 그 결과를 토대로 풍부한 해양자원인 감태의 발효 후 얻을 수 있는 차별적인 염색성과 기능성을 갖춘 친환경적인 천연염색 의류 소재를 제안하고자 하였다.
- 본 연구에서 제주 해안에서 채취한 감태를 발효시켜 염료의 성분, 폴리페놀함량, 항산화 특성을 고찰하고, 면직물에 대한 염색성과 색채 특성, 견뢰도를 평가한 후, 염색 면직물에 발현된 색채 특성별로 적합한 염색 조건과 함께, 자외선 차단성 및 항균성의 바이오 기능성을 규명하고자 하였다. 자연발효한 감태염료는 미발효 감태 염료와 비교하여 면직물에 대한 염색성과 견뢰도, 자외선 차단성에는 뚜렷한 차이가 없었으나, 발효 전에 비하여 자연 발효 후에 염료의 항산화성이 향상되며, 염색 직물의 폐렴구균에 대한 항균성이 전반적으로 향상되어서, 차별화된 바이오 기능성을 발휘하는 것으로 판단되었다.
- 본 연구에서는 감태를 열수 추출하여 당밀을 첨가하여 발효시킨 후 염색성과 기능성을 조사하여 유용하게 활용될 수 있는지 알아보았다. 자연발효 감태염료의 성분, 폴리페놀 함량, 항산화성, 항미생물성을 확인하고 당밀 첨가량과 발효 기간에 따른 염색성과 색채 특성, 견뢰도를 조사하여 자연 발효 감태의 천연염색 실용성을 타진하고, 자외선 차단성, 항미생물성 실험을 통해 자연 발효 감태 염료로 염색한 면직물이 피부건강과 관련된 바이오 기능성을 제공할 수 있는지를 고찰하고자 하였으며, 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 본 연구에서는 인체 친화적인 천연염색 소재를 위한 새로운 천연 발효 염료를 탐색하기 위하여 수행되었다. 우리나라 남해안과 제주 일대에서 서식하는 자생 해조류인 감태를 대상으로 발효 조건에 따른 바이오 기능성을 확인하고, 직물에 대한 염색 특성과 견뢰도를 평가하고자 하였다.
- 본 연구에서는 인체 친화적인 천연염색 소재를 위한 새로운 천연 발효 염료를 탐색하기 위하여 수행되었다. 우리나라 남해안과 제주 일대에서 서식하는 자생 해조류인 감태를 대상으로 발효 조건에 따른 바이오 기능성을 확인하고, 직물에 대한 염색 특성과 견뢰도를 평가하고자 하였다. 감태는 생산량이 풍부하여 경제성을 갖추고 있으며, 후코이단과 후코산틴, 플로로탄닌 등의 성분을 함유하여 항산화(Yoo et al.
- 그러나 감태를 발효하여 천연염색에 활용한 시도는 아직 보고된 바가 거의 없다. 이에 본 연구에서는 감태의 발효를 이용하여 새로운 차별화된 염료의 발굴을 시도하였다. 감태를 열수 추출한 후에 당밀을 첨가하여 발효시킨 후 염색성과 피부 건강과 관련된 바이오 기능성을 고찰하였다.
- 본 연구에서는 감태를 열수 추출하여 당밀을 첨가하여 발효시킨 후 염색성과 기능성을 조사하여 유용하게 활용될 수 있는지 알아보았다. 자연발효 감태염료의 성분, 폴리페놀 함량, 항산화성, 항미생물성을 확인하고 당밀 첨가량과 발효 기간에 따른 염색성과 색채 특성, 견뢰도를 조사하여 자연 발효 감태의 천연염색 실용성을 타진하고, 자외선 차단성, 항미생물성 실험을 통해 자연 발효 감태 염료로 염색한 면직물이 피부건강과 관련된 바이오 기능성을 제공할 수 있는지를 고찰하고자 하였으며, 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
- 감태 추출물의 발효는 특정 미생물을 투입하지 않고, 미생물의 양분이 될 수 있는 당밀을 투입하여 온도와 기간을 포함한 환경 조건을 통제하여 자연 발효를 시도하였다. 온도 조건은 일반적으로 발효에 가장 많이 사용되는 중온균의 증식을 유도하기 위하여 37oC로 고정하여 실시하였다.
- 이에 본 연구에서는 감태의 발효를 이용하여 새로운 차별화된 염료의 발굴을 시도하였다. 감태를 열수 추출한 후에 당밀을 첨가하여 발효시킨 후 염색성과 피부 건강과 관련된 바이오 기능성을 고찰하였다. 구체적으로 자연 발효 감태 염료의 성분, 총 폴리페놀 함량, 항산화성, 항균성을 확인하고 당밀 첨가량과 발효 기간에 따른 염색성과 색채 특성, 견뢰도를조사하여자연발효 감태의천연 염색 실용성을 타진하고, 자외선 차단성, 항균성 실험을 통해 자연 발효 감태 염료로 염색한 면직물이 피부건강과 관련된 바이오 기능성을 제공할 수 있는지를 고찰하였다.
- 8% v/v)을 달리하여 발효를 유도하였다. 구체적으로 감태 열수 추출물의 온도를 37oC로 상승시킨 후에 일정 온도 유지가 가능하도록 온도 센서가 부착된 전기물 끓이기 장치에 넣어서 의도한 발효 조건을 설정하고 방치하였다.
- 감태를 열수 추출한 후에 당밀을 첨가하여 발효시킨 후 염색성과 피부 건강과 관련된 바이오 기능성을 고찰하였다. 구체적으로 자연 발효 감태 염료의 성분, 총 폴리페놀 함량, 항산화성, 항균성을 확인하고 당밀 첨가량과 발효 기간에 따른 염색성과 색채 특성, 견뢰도를조사하여자연발효 감태의천연 염색 실용성을 타진하고, 자외선 차단성, 항균성 실험을 통해 자연 발효 감태 염료로 염색한 면직물이 피부건강과 관련된 바이오 기능성을 제공할 수 있는지를 고찰하였다. 그 결과를 토대로 풍부한 해양자원인 감태의 발효 후 얻을 수 있는 차별적인 염색성과 기능성을 갖춘 친환경적인 천연염색 의류 소재를 제안하고자 하였다.
- 자연 발효 감태 염료의 항산화성은 DPPH 자유라디칼 소거 성능에 의해 평가하였다. 메탄올로 용해시킨 DPPH0.2mM 용액(DPPH 1M=394.3g/L)을 제조하여여러 조건의 발효 감태 염료를 각각 96well plate에 0.1ml씩 분주하고 0.2mM DPPH 용액을 동량 첨가하여 실온에서 30분간 방치한 후 517nm에서 흡광도를 측정하여 라디칼 소거 성능 계산식 [Eq. 1]에 대입하여 각 시료별 라디칼 소거 성능을 계산하였다. 이때 대조군으로는 메탄올을 사용하였으며 예비실험 결과에 따라 발효 감태 염료를 25%의 농도가 되도록 메탄올로 희석을 하여 DPPH 항산화 소거 성능이 소량의 천연염료에서도 활성을 갖는지를 관찰하였다.
- 발효되지 않은 상태의 감태 염료와 자연 발효 감태 염료의 저농도 염액으로 염색한 면직물을 대상으로 염색 견뢰도를 평가하였으며, 그 결과는 [Table 4]에 제시하였다. 자연 발효 감태 염료의 발효 기간은 앞서 논의한 결과 최적의 염색성을 부여한다고 판단된 4일-당밀 첨가량 0.
- 본 연구에서는 발효 유무에 따른 감태 염료의 비교를 위해 총 폴리페놀 함량을 측정하였고 그 결과를 [Table 2]에 나타내었다. 자연 발효 감태 염료와 발효되지 않은 상태의 감태 염료의 총 폴리페놀 함량은 각각 32.
- [Table 5]는 미발효 감태 염료와 자연 발효 감태 염료로 각각 염색한 면직물에 대하여 자외선 차단성을 평가한 결과이다. 세부 평가항목은 자외선 차단 지수인 UPF(Ultra-violet ray Protection Factor)와 등급, 자외선 A와 B에 대한 차단율(%)로, 염료 원액 100%, 60%, 20%에 대하여 평가하였다. 구체적으로 살펴보면, 모든 염색 조건에 대하여 염액 농도가 증가함에 따라 자외선 차단 지수와 등급은 증가하였으며, 발효 여부에 따라서는 유의미한 차이가 나타나지 않았다.
- 시험균은 그람음성지정균인 폐렴간균(Klevsiella pneumonia ATCC 4352)과 포도상구균(Staphlococcus aureus ATCC 6538)을 사용하였으며, 대조 편과 시험편에 배양하여 18시간 뒤 각각의 생균수를 측정하여 아래의 공식 [Eq. 2]에 따라 정량적 균 감소율을 계산하였다.
- 그리고 8일 발효 염료는 4일과 6일에 비하여 현저히 염착성 값이 감소함을 알 수 있었다. 앞서 우수한 항산화성을 보인 발효 조건들 중에서 생간 공정의 효율성과 염착성을 함께 고려하면, 당밀 0.1% v/v 추가하여 4일간 발효한 감태 염료가 기능성과 염색성에서 가장 적합하다고 판단되어 이후 실험을 진행하였다.
- , Korea)를 이용하여 욕비 1:200, 온도 80oC, 시간 50분의 조건으로 실시하였다. 앞에서 언급한 추출 조건으로 얻은 감태 추출물 농축 원액을 100%라고 하고, 동일 부피의 염액을 기준으로 증류수의 추가량에 비례하여 80%, 60%, 40%, 20%의 염액 농도를 설정하였다. 염색 후에 시료는 수세하여 실온에서 자연 건조하였다.
- 자연 발효 감태 염료 및 염료 직물의 항균성은 모두 KS K 0693(Korean Agency for Technology and Standards [KATS], 2016)의 섬유 원단을 대상으로 하는 실험 방법을 이용하여 측정하였다. 염료 자체의 항균성 평가를 위해서는 KS K 0693(KATS, 2016)의 방법을 수정하여, 원단 시험편을 사용하는 경우의 원단 무게에 해당하는 염료를 대상으로 측정하였다. 시험균은 그람음성지정균인 폐렴간균(Klevsiella pneumonia ATCC 4352)과 포도상구균(Staphlococcus aureus ATCC 6538)을 사용하였으며, 대조 편과 시험편에 배양하여 18시간 뒤 각각의 생균수를 측정하여 아래의 공식 [Eq.
- 7]에 제시하였다. 염액 농도는 40%, 60%, 70%, 75%, 80%에 대하여 발효 및 당밀의 유무 차이에 대하여 평가하였다. [Fig.
- 감태 추출물의 발효는 특정 미생물을 투입하지 않고, 미생물의 양분이 될 수 있는 당밀을 투입하여 온도와 기간을 포함한 환경 조건을 통제하여 자연 발효를 시도하였다. 온도 조건은 일반적으로 발효에 가장 많이 사용되는 중온균의 증식을 유도하기 위하여 37oC로 고정하여 실시하였다. 이 외에 발효 조건을 최적화하기 위하여 발효 기간(2, 4, 6, 8일)과 발효 촉진물인 당밀의 첨가량(0.
- 온도 조건은 일반적으로 발효에 가장 많이 사용되는 중온균의 증식을 유도하기 위하여 37oC로 고정하여 실시하였다. 이 외에 발효 조건을 최적화하기 위하여 발효 기간(2, 4, 6, 8일)과 발효 촉진물인 당밀의 첨가량(0.1, 0.6, 1.2, 1.8% v/v)을 달리하여 발효를 유도하였다. 구체적으로 감태 열수 추출물의 온도를 37oC로 상승시킨 후에 일정 온도 유지가 가능하도록 온도 센서가 부착된 전기물 끓이기 장치에 넣어서 의도한 발효 조건을 설정하고 방치하였다.
- 1]에 대입하여 각 시료별 라디칼 소거 성능을 계산하였다. 이때 대조군으로는 메탄올을 사용하였으며 예비실험 결과에 따라 발효 감태 염료를 25%의 농도가 되도록 메탄올로 희석을 하여 DPPH 항산화 소거 성능이 소량의 천연염료에서도 활성을 갖는지를 관찰하였다.
- 자연 발효 감태 염료로 염색한 면직물의 자외선 차단성 평가는 UV Transmittance Analyzer(Labsphere Co., USA)를 사용하여 KS K 0850(KATS, 2014) 준용에 따라 Xenon Arc 광원으로 290~400nm를 투과시켜 투과하지 않은 자외선을 UV-A(320~400nm)와 UV-B(290~320nm)로 나누어 백분율로 나타내었다. 자외선 투과율은 [Eq.
- 자연 발효 감태 염료로 염색한 면직물의 표면 색채에 대한 물리적 특성으로서 색차계(CM-2500D, Minolta, Japan)를 이용하여 D65 광원과 시야각 10° 조건 하에서CIE의 L*, a*, b*, C* 값을 측정하였다.
- 발효되지 않은 상태의 감태 염료와 자연 발효 감태 염료의 저농도 염액으로 염색한 면직물을 대상으로 염색 견뢰도를 평가하였으며, 그 결과는 [Table 4]에 제시하였다. 자연 발효 감태 염료의 발효 기간은 앞서 논의한 결과 최적의 염색성을 부여한다고 판단된 4일-당밀 첨가량 0.1% v/v의 조건을 적용하였다. 땀 견뢰도는 모든 염색 직물에서 4등급 이상의 우수한 등급을 받았다.
- 자연 발효 감태 염료의 항산화성은 DPPH 자유라디칼 소거 성능에 의해 평가하였다. 메탄올로 용해시킨 DPPH0.
- 직물 시료의 염색은 IR 자동염색기(Perfect 24, KOREA SCIENCE Co., Korea)를 이용하여 욕비 1:200, 온도 80oC, 시간 50분의 조건으로 실시하였다. 앞에서 언급한 추출 조건으로 얻은 감태 추출물 농축 원액을 100%라고 하고, 동일 부피의 염액을 기준으로 증류수의 추가량에 비례하여 80%, 60%, 40%, 20%의 염액 농도를 설정하였다.
대상 데이터
- 또한 발효에 공헌하는 미생물이 쉽게 증식할 수 있는 환경을 조성하기 위하여 감태 추출물에 당분을 포함한 다양한 미량원소를 함유한 당밀(Molasses)을 DAEMYUNG Chemical Co.(Korea)에서 구입 후, 사용하였으며, 염색에 사용한 직물 시료는 면 100%의 평직물로서 그 특성을[Table 1]에 제시하였다.
- 염료로 쓰인 감태는 2015년 6~7월에 제주도조천읍소재의 해안에서 채집한 자연산으로, 채집한 감태는 수세한 후에 물과 감태의 비율이 10:1이 되도록 유지하면서 5시간동안 80oC 조건에서 열수 추출하였다. 준비된 열수 추출물은 밀폐 용기에넣어 4oC의 냉장고에 보관하였다.
이론/모형
- 0)에 의해 먼셀 색체계의 3속성치 H(Hue) V(Value)/C(Chroma) 값으로 변환하였다. 각 색채의 톤은 PCCS(Practical Color Coordinate System)에 의하여 분석하였다.
- 자연 발효 감태 염료로 염색한 면직물의 표면 색채에 대한 물리적 특성으로서 색차계(CM-2500D, Minolta, Japan)를 이용하여 D65 광원과 시야각 10° 조건 하에서CIE의 L*, a*, b*, C* 값을 측정하였다. 그리고 이들 값을 Munsell Conversion(version 16.0)에 의해 먼셀 색체계의 3속성치 H(Hue) V(Value)/C(Chroma) 값으로 변환하였다. 각 색채의 톤은 PCCS(Practical Color Coordinate System)에 의하여 분석하였다.
- 염색한 면직물의 일광 견뢰도는 KS K ISO105-B02(KATS, 2015)에 따라 평가하였으며, 손세탁 견뢰도는TWC TM-250(The Woolmark Company, 2013)에 의하여, 마찰 견뢰도는 KS K 0650-1(KATS, 2017b)에 의하여 건조와 습윤 조건의 시험으로 크로미터법에 준하여 평가하였다. 또한 땀 견뢰도는 KS K ISO105-E04(KATS, 2017a)에 따라 평가하였다.
- 염색한 면직물의 일광 견뢰도는 KS K ISO105-B02(KATS, 2015)에 따라 평가하였으며, 손세탁 견뢰도는TWC TM-250(The Woolmark Company, 2013)에 의하여, 마찰 견뢰도는 KS K 0650-1(KATS, 2017b)에 의하여 건조와 습윤 조건의 시험으로 크로미터법에 준하여 평가하였다. 또한 땀 견뢰도는 KS K ISO105-E04(KATS, 2017a)에 따라 평가하였다.
- 자연 발효 감태 염료 및 염료 직물의 항균성은 모두 KS K 0693(Korean Agency for Technology and Standards [KATS], 2016)의 섬유 원단을 대상으로 하는 실험 방법을 이용하여 측정하였다. 염료 자체의 항균성 평가를 위해서는 KS K 0693(KATS, 2016)의 방법을 수정하여, 원단 시험편을 사용하는 경우의 원단 무게에 해당하는 염료를 대상으로 측정하였다.
- 자연 발효 감태 염료로 염색한 면직물의 염착량은 표면 색강도 K/S 값은 색차계(CM-2500D, Minolta, Japan)를 사용하여 360~740λ 범위의 흡수 파장 범위의 표면 반사율(R)을 측정하고, 흡수 파장 범위의 각 파장별 K/S값의 합계인 K/S(sum) 값을 [Eq. 3]에 의하여 구한 뒤 Kubelka-Munk 식[Eq. 4]에 기초하여 아래와 같이 산출하였다.
- 자연 발효 감태 염료의 성분을 확인하기 위하여 퓨리에 변환 적외선 분광광도계(FT-IR 4600, JASCO, Japan)를 이용하여 KBr 법에 의해 FT-IR 변환스펙트럼을 구하고 600~4000cm-1의 범위에서 피크를 측정하였다.
성능/효과
- 1. 자연 발효 감태 염료와 발효 전 감태 염료의 성분 특성을 FT-IR로 분석한 결과, 발효에 따른 성분 변화는 거의 없는 것으로 해석되었다.
- 2. 자연 발효 감태 염료의 항산화성을 발효 기간과 당밀 첨가량에 따라 고찰한 결과, 감태는 발효에 의하여 항산화성이 향상됨을 확인하였다. 즉, 0.
- 3. 당밀 첨가량 0.1% v/v와 4일 발효 기간의 자연 발효 감태 염료와 발효전 감태 염료의 총 폴리페놀 함량을 비교한 결과, 각각 32.88mg/g, 23.71mg/g으로 감태는 발효후 폴리페놀 함량이 증가하였다.
- 4. 발효 감태로 염색한 면직물 표면 색채의 K/S 값으로 염착성을 고찰하였을 때에 가장 우수한 염착성을 나타낸 감태의 발효 조건은 당밀 첨가량 0.1%v/v, 발효 온도 37oC, 발효 기간 4일로 판단되었다.
- 5. 발효 감태로 염색한 면직물은 YR 계열의색상과중/고명도와 저채도의 색채 특성을 나타내었으며, 염액 농도에 따라 light 톤에서 soft 톤의 범위에 있었는데, 미발효 감태 염색 면직물과 거의 차이를 보이지 않았다.
- 6. 염색 견뢰도는 염료 원액의 20%(light 톤)와 70%(soft 톤)로 염색한 직물 모두 세탁과 마찰, 땀 견뢰도가 4~5등급으로 우수하였으며, 이는 미발효 감태로 염색한 면직물의 염색 견뢰도와 차이를 보이지 않았다.
- 7. 자연 발효 감태 염료와 발효되지 않은 상태의 감태 염료로 염색한 면직물에 대한 자외선 차단성을 평가할 결과, 모든 염색 조건에 대하여 90% 이상의 차단율을 나타내어 자외선 차단성이 우수한 것으로 나타내었으며, 염액의 농도나 발효에 의한 차이는 뚜렷하지 않았다.
- 8. 미발효 염료와 최적 발효 염료의 항균성을 평가한 결과, 포도상구균과 폐렴균의 모든 균에서 99.9% 이상의 우수한 항미생물성을 나타내었다. 이들 염료로 염색한 면직물의 항균성에서는 포도상구균에 대한 균 감소율이 염액 농도 40% 이상에서는 모두 99% 이상의 우수한 균 감소율을 보임으로써, 발효에 의한 차이는 나타나지 않았다.
- 염액 농도는 40%, 60%, 70%, 75%, 80%에 대하여 발효 및 당밀의 유무 차이에 대하여 평가하였다. [Fig. 5]는 포도상구균에 대한 항균성 평가결과로, 모든 염색 조건에 대하여 99% 이상의 탁월한 균 감소율을 나타내어 염액 농도와 발효에 따른 항균성의 차이는 뚜렷하지 않음을 알 수 있었다.
- , 2012). 결론적으로 농도 0.6% v/v의 당밀 첨가 조건에서 4일간의 발효시킨 염료가 가장 우수한 항산화성을 발휘한 결과는 감태의 발효에 따라 총 폴리페놀 함량이 증가한 결과와 관계가 있을 것이다.
- 세부 평가항목은 자외선 차단 지수인 UPF(Ultra-violet ray Protection Factor)와 등급, 자외선 A와 B에 대한 차단율(%)로, 염료 원액 100%, 60%, 20%에 대하여 평가하였다. 구체적으로 살펴보면, 모든 염색 조건에 대하여 염액 농도가 증가함에 따라 자외선 차단 지수와 등급은 증가하였으며, 발효 여부에 따라서는 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 또한 모든 염색 조건에 대하여 90% 이상의 차단율을 나타내어 감태로 염색한 면직물의 자외선 차단성은 우수한 것으로 나타났고, 이는 기존에 알려진 감태 염료로 염색한 면직물의 자외선 차단 효과 보고(Badmaanyambuu et al.
- 그러나 최적 조건의 발효 여부와 염액 농도에 따라 폐렴구균에 대한 균 감소율에 일정한 경향이 있음을 알 수 있었다. 발효되지 않은 상태의 감태 염료와 최적 발효 염료의 염색 원단을 대상으로 폐렴 구균의 감소율을비교하면, 80%의 고농도염색에서는두 염료 간의 감소율 차이가 미비하였으나, 저농도 염액으로 갈수록 두 염료 간에 폐렴구균의 균 감소율 차이가 점차 커지는 경향이었다.
- 이들 염료로 염색한 면직물의 항균성에서는 포도상구균에 대한 균 감소율이 염액 농도 40% 이상에서는 모두 99% 이상의 우수한 균 감소율을 보임으로써, 발효에 의한 차이는 나타나지 않았다. 그러나 폐렴구균에 대해서는 염액의 농도가 낮을수록 최적 발효 염료 염색 원단의 균 감소율이 미발효 염료의 염색원단보다 균 감소율이 더 높게 나타났다. 또한 폐렴구균에 대한 균 감소율이 90% 이상 되는 최소 염액 농도는 미발효 염료의 경우에 75%, 발효염료 염색에서는 70%로 확인되었다.
- 그러나 4일 이후부터는 다시 염착성이 다소 증가하는 경향을 보였고, 6일 발효 염료의 염착성 값과 유사하였다. 그리고 8일 발효 염료는 4일과 6일에 비하여 현저히 염착성 값이 감소함을 알 수 있었다. 앞서 우수한 항산화성을 보인 발효 조건들 중에서 생간 공정의 효율성과 염착성을 함께 고려하면, 당밀 0.
- 또한 폐렴구균에 대한 균 감소율이 90% 이상 되는 최소 염액 농도는 미발효 염료의 경우에 75%, 발효염료 염색에서는 70%로 확인되었다. 따라서 발효 감태 염료로 염색한 면직물은 미발효 감태 염색 면직물과 비교하여, 저농도 염색 조건에서 폐렴구균에 대한 항균성이 더 우수하다고 사료되었다.
- 45%로 소거 성능이 급격히 증가하였다. 또한 당밀 0.6% v/v을 첨가하였을 경우에도 4일간의 발효 기간을 가졌을 경우에 자연 발효 감태 염료의 항산화성은 70.78%를 나타내어서 발효 전의 감태 염료에 비하여 항산화성이 매우 우수함을 알 수있었다. 이는 발효 과정을 통하여 생성된 대사산물이나 유효 성분이 작용하여 DPPH 라디칼 소거 활성이 증가하였기 때문으로 판단된다(Yoon et al.
- 산성 땀과 알칼리성 땀에 대하여 변퇴색은 염액의 농도가 증가함으로써 4~5등급에서 4등급으로 낮아졌으나, 견뢰도는 우수할 것으로 판단된다. 또한 면과 모 소재로의 오염에 대한 견뢰도 항목에서 발효되지 않은 감태 염료로 염색한 직물과 20%, 40%, 70%의 염액 농도로 염색한 직물의 등급은 4~5등급으로 산성 땀과 알칼리성 땀 모두 동일하였으나, 100% 염액 농도에서만 4등급으로낮아졌다. 마찰 견뢰도는 건조와 습윤 상태에서 모든 직물이 4~5등급의 우수한 결과를 나타내었으며, 발효여부의 차이는 보이지 않았다.
- 구체적으로 살펴보면, 모든 염색 조건에 대하여 염액 농도가 증가함에 따라 자외선 차단 지수와 등급은 증가하였으며, 발효 여부에 따라서는 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 또한 모든 염색 조건에 대하여 90% 이상의 차단율을 나타내어 감태로 염색한 면직물의 자외선 차단성은 우수한 것으로 나타났고, 이는 기존에 알려진 감태 염료로 염색한 면직물의 자외선 차단 효과 보고(Badmaanyambuu et al., 2017)와도 매우 유사한 결과로 감태 성분의 영향을 받은 것으로 사료되나, 염액의 농도와 발효의 차이는 크게 나타나지 않았다.
- 56mg/g으로 메탄올 추출시에 본 연구의 자연발효 감태염료의 총 폴리페놀 함량과 비슷한 수준으로 나타났다. 또한 자연 발효 감태 염료의 폴리페놀 함량이 발효되지 않은 상태의 감태 염료보다 높은 함량을 나타내어 발효 후 페놀성 물질이 증가하였음을 의미한다. 식물성 식품 속에 함유되어 있는 많은 생리활성 물질 중 페놀류가 phenolic hydroxyl 그룹에 의해 거대 분자들과 결합하는 성질 및 2가 금속이온과의 결합력으로 인해 높은 항산화 효과를 가진다는 보고(Kwak et al.
- 그러나 폐렴구균에 대해서는 염액의 농도가 낮을수록 최적 발효 염료 염색 원단의 균 감소율이 미발효 염료의 염색원단보다 균 감소율이 더 높게 나타났다. 또한 폐렴구균에 대한 균 감소율이 90% 이상 되는 최소 염액 농도는 미발효 염료의 경우에 75%, 발효염료 염색에서는 70%로 확인되었다. 따라서 발효 감태 염료로 염색한 면직물은 미발효 감태 염색 면직물과 비교하여, 저농도 염색 조건에서 폐렴구균에 대한 항균성이 더 우수하다고 사료되었다.
- 또한 면과 모 소재로의 오염에 대한 견뢰도 항목에서 발효되지 않은 감태 염료로 염색한 직물과 20%, 40%, 70%의 염액 농도로 염색한 직물의 등급은 4~5등급으로 산성 땀과 알칼리성 땀 모두 동일하였으나, 100% 염액 농도에서만 4등급으로낮아졌다. 마찰 견뢰도는 건조와 습윤 상태에서 모든 직물이 4~5등급의 우수한 결과를 나타내었으며, 발효여부의 차이는 보이지 않았다. 한편 일광 견뢰도는 발효되지 않은 상태의 감태 염료로 염색한 직물은 2등급, 자연 발효 감태 염료로 염색한 모든 직물은 2~3등급으로, 발효 염료로 염색하였을 때 등급이 향상되기는 하였으나, 대체로 저조한 판정을 받아서 일광에 대한 퇴색 정도가 상당함을 알 수 있었다.
- 1% v/v으로 염색한 면직물과 발효하지 않은 감태 염료로 염색한 면직물의 표면 색채 특성은 [Table 3]과 같다. 모든 염색 조건에서 염색 면직물은 YR(Yellow Red)의 색상을 발현하였는데, 자연발효감태 염료로염색한면직물이 염액농도가 증가할수록 Yellow 기미가 증가하는 Yellow Red 계열의 색상을 나타내었으며, 발효하지 않은 감태로 염색한 면직물은 발효 감태 염색 면직물보다 Red 기미가 더 있는 Yellow Red 계열이었다. 이들 색채 특성을 선행연구(Badmaanyambuu et al.
- 전반적으로 발효 염료 염색 면직물과 미발효 염료 염색 면직물은 표면 색채의 명도에 해당하는 L* 값과 V 값은 유사하였는데, 중 · 고명도와 저채도의 범위에 해당되었다. 발효 감태와 미발효 감태 염색 면직물은 염액의 농도가 높아질수록 붉은 기미를 나타내는 a* 값과 노랑 기미를 나타내는 b* 값이 점차 증가하는 추세를 보였는데, 발효 염료로 염색하였을 때에 노랑 기미를 나타내는 b* 값이 더 높은 경향을 나타내어 채도에 해당하는 C*와 C 값 또한 발효 염료 염색 시에 다소 높은 결과를 나타내었다.
- 그러나 최적 조건의 발효 여부와 염액 농도에 따라 폐렴구균에 대한 균 감소율에 일정한 경향이 있음을 알 수 있었다. 발효되지 않은 상태의 감태 염료와 최적 발효 염료의 염색 원단을 대상으로 폐렴 구균의 감소율을비교하면, 80%의 고농도염색에서는두 염료 간의 감소율 차이가 미비하였으나, 저농도 염액으로 갈수록 두 염료 간에 폐렴구균의 균 감소율 차이가 점차 커지는 경향이었다.즉, 80% 이상의 고농도에서는 감태 미발효와 발효 염료 간에 폐렴구균의 감소율에 대하여 의미 있는 차이가 나타나지 않았으나, 염액의 농도가 낮을수록 최적 발효 염료 염색 원단의 균 감소율 저하가 완만하고 발효되지 않은 상태의 염료로 염색한 원단의 균 감소율은 급격히 저하함을 알 수 있다.
- , 2015). 본 연구에서 앞에서 언급하였듯이 발효하지 않은 감태에 비하여 자연 발효 감태에서 훨씬 더 높은 총 폴리페놀 함량이 확인되었으며, 이는 발효 전의 감태 염료와 자연 발효한 감태 염료의 항산화성 차이에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 즉 총 폴리페놀 함량이 높게 나온 자연 발효 감태 염료가 DPPH 라디칼 소거 성능과의 상관관계가 있는 것으로 여겨지며, DPPH 라디칼 소거에 의한 전자공여능이 페놀성 물질에 기인하여 항산화 활성을 나타내는 것으로 사료된다(Park et al.
- 땀 견뢰도는 모든 염색 직물에서 4등급 이상의 우수한 등급을 받았다. 산성 땀과 알칼리성 땀에 대하여 변퇴색은 염액의 농도가 증가함으로써 4~5등급에서 4등급으로 낮아졌으나, 견뢰도는 우수할 것으로 판단된다. 또한 면과 모 소재로의 오염에 대한 견뢰도 항목에서 발효되지 않은 감태 염료로 염색한 직물과 20%, 40%, 70%의 염액 농도로 염색한 직물의 등급은 4~5등급으로 산성 땀과 알칼리성 땀 모두 동일하였으나, 100% 염액 농도에서만 4등급으로낮아졌다.
- 한편 염색 면직물의 PCCS 톤에서 발효 여부에 따른 차이를 보이지 않았다. 염액 20%의 저농도 염색에서는 모두 light 톤을 발현하였으며, 100% 고농도 염색 조건에서는 soft 톤을 발현하여서, 감태 발효 염료와 미발효 염료로 염색한 면직물의 표면 색채에서 나타날 수 있는 톤의 범위를 파악할 수 있었다.
- 9% 이상의 우수한 항미생물성을 나타내었다. 이들 염료로 염색한 면직물의 항균성에서는 포도상구균에 대한 균 감소율이 염액 농도 40% 이상에서는 모두 99% 이상의 우수한 균 감소율을 보임으로써, 발효에 의한 차이는 나타나지 않았다. 그러나 폐렴구균에 대해서는 염액의 농도가 낮을수록 최적 발효 염료 염색 원단의 균 감소율이 미발효 염료의 염색원단보다 균 감소율이 더 높게 나타났다.
- 손세탁 견뢰도는 변퇴색의 경우, 3~4등급과 4등급을 받았으며, 타 섬유로의 이염에 대하여 모두 4~5등급으로 우수한 결과를 얻었으며, 발효 여부에 의한 견뢰도의 차이는 나타나지 않았다. 이상의 결과를 종합하면 발효되지 않은 상태의 감태 염료로 염색한 직물과 자연 발효 감태 염료로 염색한 직물 모두 땀, 마찰견뢰도 항목에서 4등급이상의 우수한결과를 얻었으며, 발효 여부와 염액 농도에 따른 견뢰도의 차이는 없을 것으로 기대된다.
- 본 연구에서는 발효 유무에 따른 감태 염료의 비교를 위해 총 폴리페놀 함량을 측정하였고 그 결과를 [Table 2]에 나타내었다. 자연 발효 감태 염료와 발효되지 않은 상태의 감태 염료의 총 폴리페놀 함량은 각각 32.88mg/g과 23.71mg/g이었다. Kim(2010)의 감태 추출물을 이용한 피부미용 소재 개발 연구와 비교하였을 때 메탄올과 주정으로 추출한 감태의 폴리페놀 함량은 각각 32.
- 본 연구에서 제주 해안에서 채취한 감태를 발효시켜 염료의 성분, 폴리페놀함량, 항산화 특성을 고찰하고, 면직물에 대한 염색성과 색채 특성, 견뢰도를 평가한 후, 염색 면직물에 발현된 색채 특성별로 적합한 염색 조건과 함께, 자외선 차단성 및 항균성의 바이오 기능성을 규명하고자 하였다. 자연발효한 감태염료는 미발효 감태 염료와 비교하여 면직물에 대한 염색성과 견뢰도, 자외선 차단성에는 뚜렷한 차이가 없었으나, 발효 전에 비하여 자연 발효 후에 염료의 항산화성이 향상되며, 염색 직물의 폐렴구균에 대한 항균성이 전반적으로 향상되어서, 차별화된 바이오 기능성을 발휘하는 것으로 판단되었다.
- 자연 발효 감태 염료의 항산화성을 발효 기간과 당밀 첨가량에 따라 고찰한 결과, 감태는 발효에 의하여 항산화성이 향상됨을 확인하였다. 즉, 0.1% v/v와 0.6% v/v의 당밀 첨가 조건 모두에서 발효 기간 4일에서 DPPH소거 성능이 급격이 증가하여서 항산화성의 향상을 나타내었다.
- 발효되지 않은 상태의 감태 염료와 최적 발효 염료의 염색 원단을 대상으로 폐렴 구균의 감소율을비교하면, 80%의 고농도염색에서는두 염료 간의 감소율 차이가 미비하였으나, 저농도 염액으로 갈수록 두 염료 간에 폐렴구균의 균 감소율 차이가 점차 커지는 경향이었다.즉, 80% 이상의 고농도에서는 감태 미발효와 발효 염료 간에 폐렴구균의 감소율에 대하여 의미 있는 차이가 나타나지 않았으나, 염액의 농도가 낮을수록 최적 발효 염료 염색 원단의 균 감소율 저하가 완만하고 발효되지 않은 상태의 염료로 염색한 원단의 균 감소율은 급격히 저하함을 알 수 있다. 따라서 감태를 발효함으로써 이를 염료로 염색한 면직물의 페렴 구균에 대한 항균성은 미발효 감태 염료에 비하여 특히 저농도 염액 조건에서 더 우수하다고 할 수 있다.
- 마찰 견뢰도는 건조와 습윤 상태에서 모든 직물이 4~5등급의 우수한 결과를 나타내었으며, 발효여부의 차이는 보이지 않았다. 한편 일광 견뢰도는 발효되지 않은 상태의 감태 염료로 염색한 직물은 2등급, 자연 발효 감태 염료로 염색한 모든 직물은 2~3등급으로, 발효 염료로 염색하였을 때 등급이 향상되기는 하였으나, 대체로 저조한 판정을 받아서 일광에 대한 퇴색 정도가 상당함을 알 수 있었다. 손세탁 견뢰도는 변퇴색의 경우, 3~4등급과 4등급을 받았으며, 타 섬유로의 이염에 대하여 모두 4~5등급으로 우수한 결과를 얻었으며, 발효 여부에 의한 견뢰도의 차이는 나타나지 않았다.
후속연구
- 9% 이상의 탁월한 균 감소율을 나타내었다. 따라서 이들 염료로 염색한 직물의 항균성을 추가적으로 검토함으로써, 발효 감태로 염색한 직물의 항균성 특성까지 구체적으로 규명하여할 필요가 있다.
- 또한 자연 발효 감태 염료의 폴리페놀 함량이 발효되지 않은 상태의 감태 염료보다 높은 함량을 나타내어 발효 후 페놀성 물질이 증가하였음을 의미한다. 식물성 식품 속에 함유되어 있는 많은 생리활성 물질 중 페놀류가 phenolic hydroxyl 그룹에 의해 거대 분자들과 결합하는 성질 및 2가 금속이온과의 결합력으로 인해 높은 항산화 효과를 가진다는 보고(Kwak et al., 2010)를 참조하면, 감태 역시 발효 과정을 통해 항산화 효과가 증진될것으로 사료되며, 기능성이 강화된 천연 발효 염료로의 개발 가능성이 기대된다.
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