환경 친화적이고 질병을 유발시키지 않은 천연색소의 사용이 증가함에 따라 천연색소를 추출하는 다양한 방법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 천연염료인 brazilein, crocin, chlorophyll을 포함하고 있는 식물성 원료인 소목, 치자, 쑥을 대상으로 천연염료를 추출하였다. 추출용매의 pH와 추출시간을 변수로 추출된 천연염료의 적색, 황색, 녹색계열의 목표색을 설정하고 추출된 천연염료의 명도와 색의 좌표(L, a, b)의 정량적 수치로부터 색도분석을 수행하였다. 소목의 적색소인 brazilein과 치자의 황색소인 crocin의 경우 목표색인 카드뮴 레드와 카드뮴 옐로에 근접한 색상을 추출할 수 있었다. 추출시간 20 min을 기준으로 brazilein의 경우 pH 12, crocin의 경우 pH 9에서 색차를 나타내는 ${\Delta}E^*$가 각각 18.2와 18.4로 목표색과 유사한 색의 색소가 추출되었다. 그러나 쑥의 녹색색소인 chlorophyll의 경우 목표색인 크롬 그린과는 차이를 보였다.
본 연구는 출토직물의 염료 성분 판정을 위한 장기적인 프로젝트의 일환으로서 천연염료 식물 중 우리나라는 물론 동서양 각지에서 과거에 염색식물로 널리 사용되었던 소목에 대하여 주 색소성분인 브라질린을 가스크로마토그라피 질량분석법(GC-MS)으로 검출할 수 있는 최적의 염료 추출 및 분석 조건을 확립하는데 그 목적을 두었다. 소목추출액에 대한 GC-MS 분석 결과 증류수보다는 메탄올이, 메탄올보다는 아세톤 추출이 브라질린 추출효과가 높았다. 추출기기 간에는 $30^{\circ}C$로 진행된 waterbath shaker보다 상온에서 진행된 shaking plate가 브라질린 추출이 높았으며 두 기계 모두 1시간보다는 12시간 추출이 월등히 높은 추출량을 보였다. 증류수를 사용해 pH $3{\sim}9$로 조절하여 브라질린의 추출효과를 조사한 결과 pH 5 조건에서 브라질린 검출량이 가장 많았다. GC-MS 분석 조건은 컬럼내 온도를 초기온도 $50^{\circ}C로 하고 온도 증가율을 $23^{\circ}C/min$로 하여 $210^{\circ}C$까지 끌어올리고 다시 온도증가율을 $30^{\circ}C/min$로 하여 최종적으로 $305^{\circ}C로 가열한 후 14분 동안 holding하여 전체 분리시간을 24.12분으로 한 방법이 가장 효과적이었으며 MSD 스캔범위는 $75{\sim}400m/z$이 적합하였다.
Cotton fabrics were treated with gelatin to enhance dyeability and color strength when using Caesalpinia sappan dye. Gelatin was used as the protein and a pad-dry- cure method was used for the treatment process (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14g/l concentration). Pretreated fabrics were mordanted with 10% alum. Fabrics were then dyed with freeze-dried sappan wood water extract powder form. Dyed samples were assessed in regards to dyeing behavior and color fastness. Comparing untreated and gelatin treated samples from the SEM images indicated that the Gelatin treatment (10g/l) resulted in an enhanced surface roughness that was relative to that of untreated cotton. Padding cotton with gelatin at 6g/l concentration afforded dyed fabrics with a 2 times increase in the K/S value over that of untreated fabrics. All dyed samples were red color with a significant enhancement in the sample color strength (K/S) being observed for pretreated samples. pH values favor dye absorption with pH 7 yielding the highest color strength. Dyeing at an elevated temperature resulted in a lower color strength and reddish-dull color. Longer dyeing times created greater color strengths for untreated and gelatin treated cotton. Increased dye concentrations resulted in higher K/S values for both gelatin treated and untreated cotton. As for color fastness, gelatin treated and untreated cotton fabrics dyed with sappan wood extract showed a relatively low rating in washing fastness (color change 1 rating), light fastness (1 rating), and rubbing fastness (wet:1-2, dry:3-4 rating).
콩과는 전 세계적으로 약용식물로 흔히 사용된다. 본 연구에서는 약용식물이자 다양한 용도로 사용되는 염료식물인 콩과에 속하는 황기(Astragalus membranaceus), 소목(Caesalpinia sappan L.), 감초(Glycyrrhiza uralensis F.), 갈근 및 갈화(Pueraria lobate O.), 자단향(Pterocarpus santalinus L.) 추출물을 이용하여 항산화능 및 세포 보호능을 비교하고자 한다. 염료 추출물은 라디칼 소거능, 총 페놀 함량 및 MTT assay를 활용한 간세포 보호능이 확인되었다. 소목(5 mg/mL) 추출물에서 93.49%의 가장 높은 라디칼 소거능을 확인하였으며, 황기(5 mg/mL) 추출물에서 7.83%의 가장 낮은 라디칼 소거능을 확인하였다. 또한 소목 추출물의 총 페놀 함량은 310.93 mg GAE/g extract로 확인되며, 가장 높은 총 페놀함량을 확인하였고, 황기 추출물의 총 페놀 함량은 15.33 mg GAE/g extract로 확인되며 가장 낮은 총 페놀 함량을 확인하였다. 게다가, 가장 높은 항산화능을 나타낸 소목(100 ㎍/mL) 및 자단향(100 ㎍/mL) 추출물에서 산화적 스트레스에 대한 세포 보호능을 확인하였다. 이러한 결과 콩과 5종 물질 중 적색 천연색소를 가지는 소목 및 자단향에서 높은 항산화능이 있는 것으로 확인되었다.
이 연구의 목적은 전통적으로 사용되고 있는 천연염색의 원료인 천연염료, 즉 천연색소의 열수추출물과 플로랄워터의 항산화 활성을 확인하는 것이다. 항산화 활성은 총 페놀 함량 분석과 DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, 단일항산소 억제 효과로 확인하였다. 열수추출물에서 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타내는 $IC_{50}$ 값은 0.0085~3.5 mg/mL를 나타내어 일부 색소 추출물의 DPPH 소거 활성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 특히 오배자, 소목 추출물이 $8.5{\mu}g/mL$, $19.1{\mu}g/mL$로 높은 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타내었는데, 비교 물질로 주로 사용되는 ascorbic acid의 $10.5{\mu}g/mL$ 만큼 높은 우수한 항산화력을 가지는 것을 확인하였다. 단일항산소 억제 효과 역시 오배자, 소목 추출물에서 각각 0.21, 0.12 mg/mL을 나타내어 높은 소거 활성을 띄는 것으로 강한 빛에 의해 야기되는 활성산소의 피해로부터 생물체를 보호해주는 것을 알 수 있었다. 총 페놀 함량도 열수추출물에서 높은 수준을 나타내었다. 반면, 플로라워터의 항산화 활성은 열수추출물 대비 미비한 효과를 보였으나 황련, 황벽천초근의 경우 열수추출물 보다 우수한 결과를 나타내었다. 플로라워터의 경우 액상시료를 첨가하여 수행되는 실험 방법에 의해 정량적 수치를 명확히 나타내기 어렵기 때문에 연구방법적 측면에서 개선이 필요할 것으로 판단된다. 결론적으로 일부 천연색소 추출물은 생물체의 산화적 스트레스로부터 야기되는 활성산소를 억제하는 중요한 역할을 하며, 보다 심도 깊은 연구를 진행한다면 새로운 생물 소재로 활용성이 높을 것으로 사료된다.
모시, 삼베 및 견직물의 천연염료 염색 중 탄닌색소 함유 염료재료, 한약재 염료재료를 이용한 염색방법 구명 시험과 염색 후 항균성검증과 염색견뢰도를 측정한 결과는 다음과 같다. 가. 탄닌색소를 함유한 상수리나뭇잎, 호두외피, 밤송이 등의 추출액을 염색할 경우에 모시, 삼베, 견직물은 pH가 낮을수록, 또한, 염색온도가 높을수록 염섹직물은 짙게 염색되었다. 나. 홍화 염색에 있어서 홍색색소 추출온도가 40$^{\circ}C$에서는 염색 직물의 색상은 자주색(RP), 70$^{\circ}C$이상에서는 주황(YR)색상으로 변화되었다. 다. 염색견뢰도는 탄닌계 염재 및 쪽은 3~4급 이상으로 우수하였으며, 한약재 염재는 대부분이 3급이하로 불량하였다. 라. 주요 한약재 염재의 항균성은 직물별로도 차이가 있지만 소목의 균감소율이 낮기 때문에 항균성이 높았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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