[논문]식품 폐기물을 이용한 친환경 생촉매의 발굴과 인디고 환원에 응용

손경희; 류동일; 신윤숙

doi:10.5764/tcf.2020.32.4.193

식품 폐기물을 이용한 친환경 생촉매의 발굴과 인디고 환원에 응용
Utilization of Food Waste Extract as an Eco-friendly Biocatalyst for Indigo Reduction 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.32 no.4, 2020년, pp.193 - 198

손경희 (전남대학교 의류학과) , 류동일 (전남대학교 고분자공학부) , 신윤숙 (전남대학교 의류학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the validity of extracts from food waste as biocatalyst for indigo reduction was examined. Dried food wastes such as apple peel and corn waste were water-extracted and freeze-dried. The reducing power of extracts for indigo was evaluated by the oxidation-reduction potential(ORP) measurement of reduction bath and color strength(K/S value) of the fabrics dyed in the indigo reduction bath. Total sugar contents of the apple peel and corn waste extracts were 60.56% and 62.36%, respectively. Antioxidant activity was 64.78% for the extract of apple peel and 7.96% for the extract of corn waste. Indigo reduction took place quickly with both extracts, and maximum color strength was obtained up to 15.91 and 12.11 within 1-3 days, respectively. The oxidation-reduction potential of reduction bath was stabilized in the range of -500 ~ -620 mV according to the kinds of food waste and the extract concentration. At higher concentration of the extracts, reduction power was maintained for longer time and stronger color strength was obtained. Compared to sodium dithionite, the reducing power of the studied extracts was lower, but the reduction stability was superior to it. The studied extracts were effective biocatalyst as biodegradable and safe alternatives to sodium dithionite for indigo reduction.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. Characteristics of the ramie fabric used
그림 Figure 1. Oxidation-reduction potential change depending on the apple peel extract concentration.
그림 Figure 2. K/S value change depending on the apple peel extract concentration.
표 Table 2. Total sugar content and antioxidant capacity of food waste extracts
그림 Figure 3. Oxidation-reduction potential change depending on the concentration of corn waste extract.
그림 Figure 4. K/S value change depending on the corn waste extract concentration.
표 Table 3. Summary of indigo reduction using food waste extracts
그림 Figure 5. Comparison of reducing power between apple peel extract and synthetic reductant.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 사과와 옥수수의 폐기된 부분을 활용하여 인디고의 환원제로서 유효성을 조사하였다. 식품 폐기물은 건조 후 증류수로 100℃에서 1시간 동안 추출, 농축하여 분말로 만들어 사용하였다.

제안 방법

식품폐기물 추출물의 인디고에 대한 환원력을 평가하기 위해 인디고환원액을 준비하고 환원반응의 진행에 따른 환원의 산화-환원 포텐셜을 모니터링하였다. 또한 환원욕을 이용하여 염색실험을 하였고, 직물의 염착량(K/S값)을 측정하여 환원력의 척도로 삼았다.
추출물의 기능 성분을 알아보기 위해 총당량 (Phenol-sulfuric method)과 항산화력(DPPH free radical scavenging activity)을 측정하였다. 인디고 환원 반응을 위해 추출분말을 사용하, 환원욕의 산화-환원포텐셜 측정과 염색실험을 통해 환원력을 평가하였다.
식품 폐기물은 건조 후 증류수로 100℃에서 1시간 동안 추출, 농축하여 분말로 만들어 사용하였다. 추출물의 기능 성분을 알아보기 위해 총당량 (Phenol-sulfuric method)과 항산화력(DPPH free radical scavenging activity)을 측정하였다. 인디고 환원 반응을 위해 추출분말을 사용하, 환원욕의 산화-환원포텐셜 측정과 염색실험을 통해 환원력을 평가하였다.
5 g), 수산화칼슘(5 g), 추출분말로 만들어 80℃로 욕의 온도를 올려 반응을 시켰다. 환원욕을 만든 시점을 0일로 하여 하루에 한 번씩 환원욕의 산화-환원포텐셜 (Oxidation-Reduction Potential, ORP)을 측정하고 마직물을 염색하여 경과시간에 따른 환원력 변화를 모니터링하였다.

대상 데이터

사과 및 옥수수를 시중에서 구입하여 폐기 부분을 재활용하기 위해 상온에서 건조한 후 냉장고에 보관하였다. 합성인디고(Aldrich, USA)와 모시직물(Table 1)은 구매하여 사용하였으며, 그 밖에 사용한 시약은 1급 시약을 그대로 사용하였다.

이론/모형

건조한 식품 폐기물을 증류수에 60분간 끓인 후 여과, 농축을 거쳐 동결건조하여 분말화해 사용하였다. 총당량의 측정은 phenol-sulfuric acid 방법을 사용하였으며, 글루코스를 표준당으로 사용하여 490nm에서 분광광도계(UV-Vis spec-trophotometer; Agilent 845, Agilent Technologies, Waldbronm, Germany)를 사용하여 흡광도를 측정하여 산출하였다.

성능/효과

따라서 사과피와 옥수수폐기물의 추출물은 인디고환원에 사용 가능하며, 인디고 염색공정 개발에 친환경적이고 안전한 바이오촉매로서 유효하다고 판단된다.
따라서 식품폐기물 중 당류가 많이 함유되어 있고 페놀류가 풍부하게 함유되어 항산화능이 높은 경우에 인디고환원의 생촉매로 적당할 것으로 사료된다.
사과피와 옥수수폐기물 등 식품폐기물의 추출물을 인디고환원에 사용한 결과 산화-환원포텐셜 측정과 염색실험을 통해 효과가 있다는 것을 확인하였다. 사과피 추출물 2-3%의 농도에서 환원욕은 -510~-620mV 산화-환원포텐셜이 9-11일 동안 유지되었으며, 환원개시 후 경과 시간 1-3일 내에 최대 염착량에 도달하였다. 최대 염착량은 15.
11에 도달하였다. 사과피 추출물과 비교하면 옥수수폐기물 추출물의 환원력은 더 낮았으며 환원유지일도 짧았다. 현재 산업적으로 사용되고 있는 합성환원제와 비교하면 최대 염착량은 낮지만 환원상태가 오랫동안 유지되므로 반복 염색이나 재환원 염색에 의해 진한 색상을 구현할 수 있다.
사과피와 옥수수폐기물 등 식품폐기물의 추출물을 인디고환원에 사용한 결과 산화-환원포텐셜 측정과 염색실험을 통해 효과가 있다는 것을 확인하였다. 사과피 추출물 2-3%의 농도에서 환원욕은 -510~-620mV 산화-환원포텐셜이 9-11일 동안 유지되었으며, 환원개시 후 경과 시간 1-3일 내에 최대 염착량에 도달하였다.
옥수수폐기물의 경우, 3.0% 농도에서 –550mV 이상의 산화-환원포텐셜을 4-5일 동안 안정적으로 유지되었다
사과피 추출물 2-3%의 농도에서 환원욕은 -510~-620mV 산화-환원포텐셜이 9-11일 동안 유지되었으며, 환원개시 후 경과 시간 1-3일 내에 최대 염착량에 도달하였다. 최대 염착량은 15.91이었으며 추출물 농도 2%에서 경과 시간 2일째에 얻었는데, 농도를 3%로 증가하여도 최대 염착량은 상승하지 않았지만 환원상태가 2주 정도 길게 유지되었다. 옥수수폐기물의 경우, 3.
0% 농도에서 –550mV 이상의 산화-환원포텐셜을 4-5일 동안 안정적으로 유지되었다. 추출물 농도 2%에서 1일째 최대 염착량은 12.11에 도달하였다. 사과피 추출물과 비교하면 옥수수폐기물 추출물의 환원력은 더 낮았으며 환원유지일도 짧았다.

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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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