[논문]효모를 사용한 친환경 인디고 염색: 알칼리수용액 종류에 따른 환원력

손경희; 신윤숙

doi:10.5764/tcf.2019.31.4.249

효모를 사용한 친환경 인디고 염색: 알칼리수용액 종류에 따른 환원력
Eco-friendly Indigo Dyeing using Baker's Yeast: Reducing Power according to Alkaline Solution Type 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.31 no.4, 2019년, pp.249 - 257

Abstract ▼ AI-Helper

Baker's yeast(Saccharomyces cerevisiae) was used as a biocatalyst for eco-friendly indigo dyeing and the reducing power of yeast according to the alkaline solution type was compared. NaOH solution, lye, and buffer solution were used as alkaline solutions. The reducing power(K/S value, oxidation/reduction potential(ORP), pH) was monitored according to the elapsed time including the initiation of reduction, peak reduction, and the end of reduction. In all alkaline solutions, it was confirmed that yeast can be used reducing agent in indigo reduction dyeing. The pH stability and reducing power of buffer solution was better than that of NaOH alone. Although, pH and ORP stability of the reduction bath in lye were better than that of buffer solution, K/S value in buffer solution was higher compared to lye. The reducing power was different depending on the starting pH of the dye bath, and it was better when starting at pH 10.70 than at pH 11.30. Fastnesses to washing, rubbing, and light were relatively good with above rating 4. There was no significant difference in colorfastness depending on the type of alkaline solutions.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Characteristics of the ramie fabric used
표 Table 2. Comparison of reducing activity of baker’s yeast in NaOH(pH 11.35) and buffer(pH 11.30) solutions
그림 Figure 1. Change of K/S value, ORP, and pH according to the elapsed time using NaOH(pH 11.35) and buffer(pH 11.30) solutions.
그림 Figure 2. Change of K/S value, ORP, and pH according to the elapsed time using lye(pH 10.71) and buffer(pH 10.70) solutions.
그림 Figure 3. Change of K/S value according to the elapsed time using buffer solutions(pH 10.70, pH 11.30).
표 Table 3. Comparison of reducing activity of baker’s yeast in lye(pH 10.71) and buffer(pH 10.70) solutions
표 Table 4. Colorfastness of fabrics with maximum dye uptake according to the alkaline solutions

AI 본문요약
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문제 정의

한국의 전통적인 인디고 염색에서 발효 촉진을 위해 막걸리, 식혜, 단술 등이 사용된 것도 효모의 환원작용을 활용한 사례로 볼 수 있다²²⁾. 이에 주목하여 우리는 효모가 인디고 환원에 적용될 수 있는지 여부를 연구하였다. 막걸리와 제빵용 효모로부터 배양한 Saccharomyces cerevisiae 균주가 인디고에 작용하여 높은 환원력을 보임을 확인하였으며, 제빵용 효모로부터 얻은 균주의 환원력이 막걸리로부터 얻은 균주의 환원력보다 좀 더 우수함을 알았다²³⁾.

제안 방법

환원력은 염욕의 상등액으로 염색한 마직물의 표면염착량(K/S value)을 측정하여 정량적으로 평가하였고, 산화/환원전위(oxidation/reduction potential, ORP) 와 pH도 함께 모니터링 하였다. 또한 각 알칼리 수용액에서 최대염착량을 지닌 시료들의 염색견뢰도를 살펴보았다.
본 연구에서는 친환경 천연인디고 염색을 위해 biocatalyst로서 효모균주 대신 취급이 편리한 baker’ s yeast(Saccharomyces cerevisiae)를 환원제로 사용하였다. 또한 염욕 pH의 안정성을 유지하기 위해 알칼리를 NaOH 수용액 이외에 전통적인 발효에 사용하고 있는 잿물, 그리고 NaHCO₃, Na₂HPO₄, NaOH로 제조한 완충용액을 사용하였고 알칼리수용액에 따른 효모의 인디고 환원력을 비교하였다. 완충용액을 사용한 경우에는 시작 pH에 따른 환원력도 살펴보았다.
친환경 인디고 염색을 위해 생촉매로 baker’ s yeast 를 사용하였고, 알칼리수용액 종류에 따른 효모의 환원력을 비교하였다. 알칼리수용액으로는 NaOH 수용액, 잿물, 그리고 완충용액을 사용하였으며 환원개시, 최대환원, 환원종료를 포함한 경과일에 따른 환원력(K/S 값, ORP, pH)을 모니터링 하였다.
완충용액을 사용한 경우에는 시작 pH에 따른 환원력도 살펴보았다. 환원력은 염욕의 상등액으로 염색한 마직물의 표면염착량(K/S value)을 측정하여 정량적으로 평가하였고, 산화/환원전위(oxidation/reduction potential, ORP) 와 pH도 함께 모니터링 하였다. 또한 각 알칼리 수용액에서 최대염착량을 지닌 시료들의 염색견뢰도를 살펴보았다.

대상 데이터

Baker’s yeast는 시중에 판매되는 제품들 중 건조효모 성분이 100%인 제품(Active Dry Yeast, Ottogi Co., Ltd, Korea)을 구매하여 사용하였다. 천연 인디고는 인도 및 남미 등에서 사용해온 Indigofera tinctoria로부터 추출된 분말 형태를 구입하여 사용하였다.
본 연구에서는 친환경 천연인디고 염색을 위해 biocatalyst로서 효모균주 대신 취급이 편리한 baker’ s yeast(Saccharomyces cerevisiae)를 환원제로 사용하였다. 또한 염욕 pH의 안정성을 유지하기 위해 알칼리를 NaOH 수용액 이외에 전통적인 발효에 사용하고 있는 잿물, 그리고 NaHCO₃, Na₂HPO₄, NaOH로 제조한 완충용액을 사용하였고 알칼리수용액에 따른 효모의 인디고 환원력을 비교하였다.
, Ltd, Korea)을 구매하여 사용하였다. 천연 인디고는 인도 및 남미 등에서 사용해온 Indigofera tinctoria로부터 추출된 분말 형태를 구입하여 사용하였다. 염색에 사용한 시료는 정련 표백된 100% 마직물(ramie)로, 그 특징은 Table 1과 같다.

이론/모형

세탁견뢰도는 세탁기험기(Launder-O-Meter, Hanwon Soway Co., Ltd, Korea)를 사용하여 AATCC Test Method 61-1989 1A에 따라 40℃에서 45분간 세탁한 후, 변퇴색 판정용 그레이 스케일(gray scale)과 이염 판정용 스케일(chromatic transference scale)을 사용하여 평가하였다.

성능/효과

세 종류의 알칼리수용액 모두에서 효모를 사용한 인디고의 환원염색이 가능함을 확인하였다. NaOH를 단독으로 사용하는 것보다는 완충용액을 사용한 경우의 pH 안정성이 더 우수하였고 환원력도 더 높았다. 잿물을 사용한 경우에는 환원욕의 pH 및 ORP 안정성이 완충용액을 사용한 경우보다 더 좋았으나, 환원력(K/S 값) 측면에서는 완충용액을 사용하는 것이 더 효과적이었다.
잿물을 사용한 경우에는 환원욕의 pH 및 ORP 안정성이 완충용액을 사용한 경우보다 더 좋았으나, 환원력(K/S 값) 측면에서는 완충용액을 사용하는 것이 더 효과적이었다. 또한, 환원염욕을 셋팅 할 때 시작 pH를 10.70 로 하는 것이 pH 11.30에서보다 더 좋은 환원력을 나타내었다. 세탁, 마찰, 일광견뢰도 모두 4등급 이상으로 매우 우수하였으며, 알칼리수용액 종류에 따라 염색 견뢰도에 유의한 차이는 보이지 않았다.
30에서보다 더 좋은 환원력을 나타내었다. 세탁, 마찰, 일광견뢰도 모두 4등급 이상으로 매우 우수하였으며, 알칼리수용액 종류에 따라 염색 견뢰도에 유의한 차이는 보이지 않았다.
NaOH를 단독으로 사용하는 것보다는 완충용액을 사용한 경우의 pH 안정성이 더 우수하였고 환원력도 더 높았다. 잿물을 사용한 경우에는 환원욕의 pH 및 ORP 안정성이 완충용액을 사용한 경우보다 더 좋았으나, 환원력(K/S 값) 측면에서는 완충용액을 사용하는 것이 더 효과적이었다. 또한, 환원염욕을 셋팅 할 때 시작 pH를 10.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	잿물, 그리고 NaHCO3, Na2HPO4, NaOH로 제조한 완충용액을 사용한 목적은 무엇인가?	본 연구에서는 친환경 천연인디고 염색을 위해 biocatalyst로서 효모균주 대신 취급이 편리한 baker’ s yeast(Saccharomyces cerevisiae)를 환원제로 사용 하였다. 또한 염욕 pH의 안정성을 유지하기 위해 알칼 리를 NaOH 수용액 이외에 전통적인 발효에 사용하고 있는 잿물, 그리고 NaHCO3, Na2HPO4, NaOH로 제조한 완충용액을 사용하였고 알칼리수용액에 따른 효모의 인디고 환원력을 비교하였다. 완충용액을 사용한 경우에는 시작 pH에 따른 환원력도 살펴보았다.
	Na2S2O4의 단점을 보완하기 위해 연구된 친환경 환경공정은 무엇인가?	현재 산업적으로 sodium dithionite(Na2S2O4)와 같은 화학적 환원제 사용이 일반적인이나, 사용 과정에서 발생한 부산물이 환경과 인체에 매우 유해함은 잘 알려져 있다4). 이를 대체하기 위한 친환경적인 환원공정으로 전기촉매에 의한 환원5,6), 환원당을 이용한 환원7-10)등이 연구되었으나 실용화를 위한 기술적인 난관들을 극복하지 못하고 있다. 환원당을 이용하는 경우에는 높은 염착량을 얻기 위해 강한 알칼리와 높은 온도 조건이 필요하다.
	인디고염료은 어떠한 용도로 가장 많이 사용되는가?	최근 친환경을 넘어‘ 필환경’ 시대를 지향하는 소비 트렌드의 변화로 친환경염색에 대한 관심도 함께 증가 하고 있다. 청색계열의 염료로 가장 중요한 인디고염료는 데님과 진을 위한 면사 염색용으로 가장 많이 사용 되고 있다1,2). 인디고염료는 분자구조 내의 카르보닐기를 지닌 불용성 인디고를 류코 인디고 형태로 바꾸는 환원과정이 필요하다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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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