Journal of the Korean Chemical Society (대한화학회지)

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Colorimetric Sensing Behavior of Curcumin Printed on Paper and Cotton Fabric

커큐민으로 프린팅된 종이와 면직물의 유해가스에 대한 색채 감지 거동

  • Kim, Minhee (Research Institute of Industrial Technology Convergence, Korea Institute of Industrial Technology) ;
  • Lee, Hoik (Research Institute of Industrial Technology Convergence, Korea Institute of Industrial Technology) ;
  • Park, Yoon Cheol (Research Institute of Industrial Technology Convergence, Korea Institute of Industrial Technology)
  • 김민희 (융합기술연구소, 한국생산기술연구원) ;
  • 이호익 (융합기술연구소, 한국생산기술연구원) ;
  • 박윤철 (융합기술연구소, 한국생산기술연구원)
  • Received : 2021.04.19
  • Accepted : 2021.05.31
  • Published : 2021.08.20
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Abstract

Increasing the needs for eco-friendly natural materials, much attention on natural dyes has been attracted. Curcumin, one of abundant natural dyes available in nature, is an eco-friendly molecule found in turmeric. In this study, the colorimetric sensing behavior characteristics of ammonia and hydrogen chloride gases was analyzed using curcumin ink-printed paper and cotton fabric by inkjet printing method. The fabricated paper and fabric were utilized as a colorimetric sensor that can track food spoilage. The color changes of the samples printed on the paper and cotton upon exposure to the toxic gases, the reversibility of the color changes, and the water resistance were investigated. Both samples showed reversible reactions with NH3 and HCl, and small amount of ammonia produced by food spoilage was successfully sensed with naked eyes, confirming its capability to warn food spoilage in our daily life.

친환경 천연 소재에 대한 필요성이 증가하면서, 천연 염료에 대한 연구에도 많은 관심이 증가하고 있다. 자연에서 얻을 수 있는 천연 염료 중 하나인 커큐민(Curcumin)은 인체 무독성의 친환경 분자로, 강황에서 발견되는 원료 중 하나이다. 본 연구에서는 커큐민을 잉크화 한 후 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing) 방법을 통해 종이와 면직물에 프린트하여 암모니아 및 염화 수소 가스에 대한 색채 감지 거동 특성을 분석하였고, 이를 이용하여 음식물 부패여부를 확인할 수 있는 비색 센서로 제안하였다. 이를 위해 종이와 면직물에 프린트된 시료의 암모니아 가스 노출에 따른 색차를 비교하고, 가역성과 내수성을 확인하였다. 두 시료 모두 암모니아와 염화 수소에 대한 가역반응을 보였으며, 부패한 음식에서 발생하는 미량의 암모니아에 대해서도 육안으로 관찰할 수 있을 정도의 색상 변화를 나타내어, 식품 부패 비색 센서로 활용 가능함을 확인하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 과학기술정보통신부 원천기술개발사업의 STEAM 연구사업 중 전통문화연구개발사업(NRF-2017M3C1B5018878)의 연구비 지원으로 수행되었습니다.

References

  1. Esatbeyoglu, T.; Huebbe, P.; Ernst, I. M. A.; Chin, M. S. D.; Wagner, A. E.; Rimbach, G. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5308. https://doi.org/10.1002/anie.201107724
  2. Zhou, Y.; Yu, J.; Biswas, T. T.; Tang, R.-C.; Nierstrasz, V. ACS Sustain. Chem. Eng. 2019, 7, 2073. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b04650
  3. Gawish, S. M.; Mashaly, H. M.; Helmy, H. M.; Ramadan, A. M.; Farouk, R. J. Nanomed. Nanotechnol. 2017, 8, 421.
  4. Montazer, M.; Alimohammadi, F.; Shamei, A.; Rahimi, M. K. Colloids Surf. B 2012, 89, 196. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2011.09.015
  5. Wang, M.; Liu, M.; Zhao, H.; Xiong X.; Zheng, L. Cellulose 2020, 27, 10541. https://doi.org/10.1007/s10570-020-03504-z
  6. Gaffer, H.; Mashaly, H.; Abdel-Rhman, S. H.; Hammouda, M. Pigment. Resin Technol. 2017, 46, 478. https://doi.org/10.1108/PRT-11-2016-0112
  7. Boonroeng, S.; Srikulkit, K.; Xin, J. H.; He, L. Fiber. Polym. 2015, 16, 2426. https://doi.org/10.1007/s12221-015-4585-6
  8. Kordas, K.; Mustonen, T.; Toth, G.; Jantunen, H.; Lajunen, M.; Soldano, C.; Talapatra, S.; Kar, S.; Vajtai, R.; Ajayan, P. M. Small 2006, 2, 1021. https://doi.org/10.1002/smll.200600061
  9. Gao, M.; Li, L.; Song, Y. J. Mater. Chem. C 2017, 5, 2971. https://doi.org/10.1039/C7TC00038C
  10. Zhang, Y.; Li, D.; Liu, Y.; Wittstock, G. Small 2018, 14, 1801212. https://doi.org/10.1002/smll.201801212
  11. Ling, H.; Chen, R.; Huang, Q.; Shen, F.; Wang, Y.; Wang, X. Green Chem. 2020, 22, 3208. https://doi.org/10.1039/D0GC00658K
  12. Wu, Y.; Ren, J.; Zhang, S.; Wu, S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 10867. https://doi.org/10.1021/acsami.0c00547
  13. Wu, A.; Gu, Y.; Stavrou, C.; Kazerani, H.; Federici, J. F.; Iqbal, Z. Sens. Actuators B Chem. 2014, 203, 320. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.06.132
  14. Wu, S.; Liu, B.; Su, X.; Zhang, S. J. Phys. Chem. Lett. 2017, 8, 2835. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b01372
  15. Wang, Z.; Lowe, T.; Derby, B. ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 45516. https://doi.org/10.1021/acsami.0c11535
  16. Peng, H.; Xie, R.; Fang, K.; Cao, C.; Qi, Y.; Ren, Y.; Chen, W. Langmuir 2021, 37, 1493. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c03016
  17. Ye, T.; Jun, L.; Kun, L.; Hu, W.; Ping, C.; Ya-Hui, D.; Zheng, C.; Yun-Fei, L.; Hao-Ran, W.; Yu, D. Org. Electron. 2017, 41, 179. https://doi.org/10.1016/j.orgel.2016.10.046
  18. Xuan, T.; Shi, S.; Wang, L.; Kuo, H.-C.; Xie, R.-J. J. Phys. Chem. Lett. 2020, 11, 5184. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c01451
  19. Sumaiya, S.; Kardel, K.; El-Shahat, A. Technologies 2017, 5, 53. https://doi.org/10.3390/technologies5030053
  20. Yadav, B. S.; Koppoju, S.; Dey, S. R.; Dhage, S. R. J. Alloys Compd. 2020, 827, 154295. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154295
  21. Ozcan, A.; Kandirmaz, E. A. Color Res. Appl. 2020, 45, 495. https://doi.org/10.1002/col.22488
  22. Shahid, M.; Shahid-ul-Islam; Mohammad, F. J. Clean. Prod. 2013, 53, 310. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2013.03.031
  23. Haddar, W.; Ticha, M. B.; Meksi, N.; Guesmi, A. Nat. Prod. Res. 2018, 32, 141. https://doi.org/10.1080/14786419.2017.1342080
  24. Wang, C.; Xu, C.; Tian, A.; Fu, S.; Wang, C. Color. Technol. 2012, 129, 32. https://doi.org/10.1111/j.1478-4408.2012.00407.x
  25. Mahmood, K.; Zia, K. M.; Zuber, M.; Salman, M.; Anjum, M. N. Int. J. Biol. Macromol. 2015, 81, 877. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2015.09.026
  26. Shahid-ul-lslam; Wani, S. A.; Mohammad, F. Int. J. Biol. Macromol. 2018, 109, 907. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.11.068
  27. Adeel, S.; Zuber, M.; Fazal-ur-Rehman; Zia, K. M. Environ. Sci. Pollut. Res. 2018, 25, 11100. https://doi.org/10.1007/s11356-018-1301-2
  28. Adeel, S.; Zia, K. M.; Abdullah, M.; Fazal-ur-Rehman; Salman, M.; Zuber, M. Nat. Prod. Res. 2019, 33, 2060. https://doi.org/10.1080/14786419.2018.1484466
  29. Dayioglu, H.; Kut, D.; Merdan, N.; Canbolat, S. Procedia Soc. Behav. Sci. 2015, 195, 1609. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2015.06.201
  30. Noh, H. L.; Park, Y. K.; Oh, B. M.; Zheng, J.; Kim, S.-H.; Lee, W.; Kim, J. H. Sens. Actuators B Chem. 2019, 301, 127079. https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.127079
  31. Kim, M.; Lee, H.; Kim, M.; Park, Y. C.; Nanomaterials 2021, 11, 222. https://doi.org/10.3390/nano11010222