최근 이산화탄소 흡수원으로 해조류의 배양과 이산화탄소 고정에 대한 영향 분석연구가 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 또한, 해조류에서 바이오에너지를 얻기 위한 연구와 해조류의 구성성분인 섬유, 당 및 지질을 이용하기 위한 연구도 다양하게 진행되고 있다. 해조류 섬유는 주로 종이 및 바이오복합재료 제조에 사용되며 추출물은 식품 등에 사용될 수 있다. 특히, 해조류 섬유는 셀룰로오스 섬유와 유사한 특성을 가지기 때문에 바이오복합재료의 천연섬유 보강재로서 사용이 가능하다. 바이오복합재료는 천연섬유를 보강재로 사용한 에너지절약과 친환경 특성을 가진 고분자복합재료로서 현재 자동차 및 건축물의 내장재로 사용되고 있는 유리섬유 보강 고분자복합재료를 대체할 수 있는 신소재이다. 본 논문에서는 해조류 기반 친환경 에너지소재의 세계적 연구동향 및 해조류 섬유를 이용한 신소재 개발연구로서 홍조류 섬유 보강 바이오복합재료에 대한 연구결과를 소개하고자 한다.
최근 섬유제품의 소비패턴이 고급화, 다양화, 개성화됨에 따라 이에 부응한 고기능성과 감성을 지닌 제품의 생산이 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라 날염은 유행의 변화에 신속하게 대응하고 다양한 색상과 디자인의 변화를 부여함으로써 각광을 받으며 발전하여 왔다. 그러나 소비자의 요구는 화려한 색상과 정교한 디자인을 요구하고 있으며 점차 환경규제가 높아지고 있으므로 여기에 대응한 날염기술의 발전이 시급한 실정이다. 전사날염기술은 이러한 요구를 만족시킬수 있다는 점에서 관심의 대상이 되어 폭발적인 인기를 누리며 발전하여 왔다. 또한 전사날염은 衣料用 섬유소재 뿐 아니라 카페트, 인테리어 제품과 다른 소재에의 적용으로 확대되어지고 있다. 그러나 열전사날염은 천연섬유에 적용하기 어려운 문제점도 있다. 이 글에서는 전사날염의 개요를 알아보고 천연섬유및 그 혼방품에 대한 실용화를 위한 시도방법과 섬유제품이외의 소재에 대한 응용방법에 대하여 알아보고자 한다.
본 실험은 streptozotocin(STZ)으로 당뇨병이 유도된 쥐의 혈장 요소질소량, 지질수준 및 간 지질수준, 간 효소 활성에 천연 기능성 소재 화합물이 미치는 영향을 평가하는 것이 목적이었다. 총 콜레스테롤은 기능성 소재를 보충 급여한 실험군에서 유의적으로 낮은 수치(70.69 mg/dL)를 보였으며, 이로 인해 총 콜레스테롤에 대한 HDL 콜레스테롤의 비율이 증가(42.6에서 51.5%로) 하였다. 그러나, SOD, CAT, GSH-Px, GSH 및 LPO 활성에는 변화가 없었으며, 이는 기능성 소재의 보충 급여가 당뇨 쥐의 산화적 스트레스에는 큰 영향을 주지 않음을 의미한다. 보충 급여가 당뇨 쥐의 AST 수치 감소시켰으며, 이는 천연 기능성 소재 화합물 섭취가 간 기능 손상을 입은 STZ 유발 당뇨 쥐에 회복작용을 함을 알 수 있었다.
Due to the increase in consumers' interest about well-being, interest in eco-friendly products has been increasing due to the harmful effects of various harmful substances contained in textile products and environmental issues. As a result, natural dyes of less potential risk than synthetic dyes and digital textile printing(DTP) textile products with less environmental pollution are drawing attention. However, due to the lack of evaluation criteria for DTP textile products with natural ink and the nature of many colors are stacked layer by layer for dying, the need for simultaneous analysis is emerging. To evaluate whether the natural dye is derived from natural ingredients, the biocarbon content is analyzed. However, in the case of ink made using natural dyes and DTP textile products using natural ink, it is difficult to analyze the biocarbon content due to the limitation of the presence of a small amount of dye contained therein. In this study, we were shown the possibility of natural derived verification by cross-checking the analytes of natural dyes (Persicaria tinctoria, an indigo dye; Dactylopius coccus, a light red; and Curcum longa L., i.e., turmeric) and natural ink with HPLC-MS/MS. The coefficient of determination was 0.999 or higher, the limit of quantification was 0.647-3.664 ㎍/L and a %RSD of each indicator material was less than 10. Then, the extraction amount of natural dyes for five patterned fabrics was analyzed.
최근 화장품 소재로서 환경친화적인 식물성 유래 천연물질이 주목받고 있으며, 천연물의 다양한 생리활성에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 다양한 생리활성이 있다고 알려져 있는 약용식물 원지 (P olygala tenuifolia), 백지 (Angelica dahurica), 꽃향유 (Elsholtzia splendens) 3종 추출물의 배합 비율을 달리하여 항산화, 항염증, 보습 및 항균 효능을 조사하였다. 배합 비율은 7가지 조건 (M1, 1:1:1; M2, 0.5:1.5:1; M3, 1.5:0.5:1; M4, 0.1:0.95:0.95; M5, 0.5:0.5:2; M6, 0.95:1.95:0.1; M7, 1.45:0.1:1.45)으로 설정하여 추출하였고, 화장품 소재로 활용하기위해 최적의 혼합 비율을 확인하였다. DPPH 및 ABTS radical 소거 활성은 M6 1,000 ㎍/mL에서 각각 75.37% 및99.19%의 소거능을 나타냈다. M6 200 ㎍/mL 농도에서는 염증반응을 유도한 lipopolysaccharide 처리군 대비 50% 의 Nitric oxide 생성 억제 효과를 보였다. M3와 M6은 50 ㎍/mL 농도에서 대조군에 비해 hyaluronic acid 생성량이 각각 1.47배, 1.49배 높은 것을 확인하였다. Disc diffiusion 테스트에서는 M6 8 ㎍/mL에서 clear zone이 9.75 mm로 나타나 Staplylococcus aureus 균주의 생장 억제를 확인하였다. 이상의 결과로 원지, 백지, 꽃향유 혼합 추출물은 화장품의 기능성 천연소재로 사용 가능할 것이라 판단된다.
본 연구는 대기압 플라즈마 처리 자소엽 추출물이 첨가된 소시지의 품질 특성을 알아보기 위해 수행되었다. 본 연구를 위해 자소엽 추출물에 대기압 플라즈마를 처리하여 7.5g kg-1의 아질산 이온이 함유된 자소엽 추출물 분말을 제조하였으며, 아질산염(Control), 셀러리 분말(Celery) 및 자소엽 추출물 분말(PTP)를 이용 아질산 이온이 70mg kg-1첨가된 소시지를 제조하였다. 소시지의 잔존 아질산 이온 함량 측정결과 PTP에서 저장 21일 동안 잔존 아질산 이온 함량이 가장 낮았으며, Control 및 Celery와 비교하여 PTP에서 저장 중 총 호기성 미생물수가 높은 것으로 확인되었다(p<0.05). 소시지의 저장 중 malondialdehyde 함량은 PTP에서 Control 및 Celery에 비해 유의적으로 낮음이 확인되었다(p<0.05). 소시지의 육색 측정 결과 모든 저장일차에서 PTP가 낮은 L* 값과 높은 b*값을 보였다(p<0.05). 이로 인해 소시지의 관능평가에서 PTP가 Control 및 Celery와 비교하여 낮은 육색 선호도를 보였으며, 풍미 또한 가장 낮은 점수를 받았다. 본 연구의 결과 대기압 플라즈마 처리 자소엽 분말은 천연 아질산 소재로서 염지식육 가공식품 제조에 이용이 적합하지 않음이 확인되었다. 하지만 천연물 추출물에 대기압 플라즈마 처리를 통해 아질산 이온을 생성하여 천연 아질산 소재의 제조가 가능함을 알 수 있었다. 따라서 염지 식육 가공식품의 관능적 품질에 부정적인 영향이 없는 천연물을 탐색하고 이를 플라즈마 처리를 통해 천연 아질산 소재로 개발하면 합성 아질산염 대체가 가능한 천연 아질산 소재로서 육가공품의 염지 공정에 이용이 가능할 것으로 생각된다.
식물성 원료인 콩, 쌀이나 밀기울의 풀, 송진 등과 알긴산이 포함되어 있는 해조류는 예로부터 접착제로 사용되어 왔으며, 최근 친환경 소재 개발의 영향으로 천연바인더에 대한 기술개발이 큰 관심이 되고있다. 국내에서는 재지분야에서 천연바인더 기술개발이 이루어진 바 있으며, 잉크 고착제로써 개발이 시도된 적이 있으나 천연 바인더가 섬유의 염색가공에서 사용된 예는 거의 찾아보기 어렵다. 최근, 염색공정 중 날염시 염료와 섬유를 고착시키기 위해 로진을 천연바인더로 사용된 예가 있으나, 원료 추출의 어려움과 날염 후 접착력 및 끈적임 등의 문제로 인해 상용화에 필요한 기술개발이 문제로 남아 있다. 독일의 한 연구에 의하면 천연바인더로 녹말, 설탕, 셀룰루오스, 식물성 기름, 식물성 단백질 등이 합성 바인더와 비교 실험된 예가 있으며, 이런 천연바인더가 파이버보드(섬유판)에 사용되기도 하였다. 또한 미국의 바이오물질, 바이오시스템 공학과에서 옥수수대와 switchgrass를 이용하여 천연바인더를 개발하였으며, bridge 타입의 메카니즘을 연구한 바 있다. 천연바인더는 여전히 값비싸고, 바인더로서 섬유에 적용하기에는 딱딱한 단점이 있으며, 수분에 대한 저항력이 떨어져 추출에서부터 적용까지 전반에 걸쳐 기술개발이 필요한 분야이다. 본 연구에서는 셀룰로오스 섬유의 염색가공 공정에서 기능성 마이크로 캡슐을 부착할 수 있는 천연바인더를 개발하기 위하여 갈조류에서 알긴산을 추출하였으며, 알긴산이 셀룰로오스 섬유에 바인더로서 어떤 특징을 나타내는지에 대하여 연구하였다.
전기방사를 이용하여 나노섬유를 제조하려는 많은 연구가 진행되고 있다. 고분자 재료 측면에서 피브로인, 키토산, 콜라겐 등 천연고분자는 생분해성, 생체적합성, 환경친화성이 뛰어나 이들을 나노섬유소재로 개발할 경우 의료용소재 뿐만아니라 생명공학소재로서의 이용가능성이 크다. 특히, 실크피브로인은 생체적합성, 산소투과능, 세포부착능 둥 생체재료로서의 성능뿐만 아니라 우수한 물성과 기계적 성질을 가지고 있으므로 다양한 형태로 성형화시킴으로써 소재 성능을 높일 수 있다. (중략)
자원식물을 소재로 이용하는 생물산업은 21세기 경제성장을 주도할 핵심기간산업이며, 미래형 고부가가치산업이다. 현재 지구상에는 약 55만종의 식물이 존재하는 것으로 알려져 있으나, 인간의 손길이 닿지 않은 천연 강우림 등의 미개척지가 상당수 존재하고 있어 더욱 많은 종들이 존재할 것으로 추정된다. 자원식물들 중에는 작물로의 개발이 가능하거나, 개발할 필요성이 높은 식물들이 많이 있다. 자원식물들은 예로부터 식용, 약용, 관상용, 유지용, 기호용, 밀원용, 섬유용, 향신료용, 향료용, 당료용, 호료용, 염색용, 수지용, 탄닌용 등으로 구분되어 이용되어 왔다. 자원식물은 종에 따라 꽃, 줄기, 잎, 뿌리 및 종자 등 부위별로 다양하게 산업적 소재로 활용되어 왔다. 최근에는 건강에 관한 관심이 급증하면서 다양한 건강 기능성 상품이 개발되고 있으며, 관련 시장이 급속하게 성장하고 있다. 특히 자원식물 등 천연물을 소재로 한 건강 기능성 상품은 안전성이 보장되며 우수한 생리활성이 있는 것으로 밝혀지면서, 자원식물을 소재로 한 건강 기능성 상품의 개발에 대한 수요가 증가하고 있는 실정이다. 따라서 다양한 자원식물을 대상으로 이들의 활용가치를 분석하여 상품화할 수 있는 방법의 개발이 절실히 필요하다. 또한 주 5일제 실시 및 여가활용에 관한 관심이 급증하면서 농촌 경관산업에 대한 수요가 증가하고 있다. 농촌 경관산업은 국민의 여가선용 및 복지향상에 효과적일 뿐 아니라 지역주민과 관광객이 함께 즐길 수 있는 관광산업으로써 지역 이미지 강화를 통한 지역 홍보, 지역 내 일자리 창출 및 경관산업에 사용된 생물소재를 이용한 바이오산업의 활성화 등의 장점을 지니고 있다. 또한 농촌 경관산업은 자연과 농촌을 활용한 자연 친화형 관광단지를 조성하여 친환경, 고부가가치형 종합산업을 추구하는 추세이다. 그러므로 경관산업 및 이를 활용한 바이오산업의 소재로써 자원식물의 역할은 매우 클 것으로 생각된다. 특히 각 지역에 자생하는 고유의 자원식물을 활용하면 지역 특화 경관산업 및 바이오산업의 발전에 크게 이바지 할 수 있으며, 이로 인하여 지역 경제 활성화 및 친환경 건강 기능성 상품에 대한 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 친환경 건강 기능성 소재 개발과 농촌 경관산업을 활용한 생물산업에 적용할 수 있는 산업적 가치가 우수한 자원식물의 다양한 기능을 분석하고, 각 자원식물별로 특성에 맞는 개발 방안을 구축하여 다양한 산업화의 소재로 활용하여야 할 것으로 생각된다.
본 연구는 지리산 자생식물 19종을 선별하여 항산화 활성 및 항균 효과를 조사하여 천연보존제 융합소재 탐색을 목적으로 하였다. 총폴리페놀은 차나무(87.9 mg GAE/g), 박하(85.1 mg), 연(65.0 mg), 소나무(52.8 mg) 순으로 높은 값을 나타내었다. 총플라보노이드는 연(25.7 mg QUE/g)과 박하(25.4 mg QUE/g)에서 높은 함유량을 나타내었다. $100{\mu}g/mL$ 농도에서 차나무(58.1%), 연(47.9%), 박하(40.6%) 순으로 높은 ABTS radical 소거능을 나타냈으며, DPPH radical 소거능도 비슷한 경향을 나타내었다. 골잎원추리, 솔잎, 산수유 종자 추출물이 E. coli의 증식억제능이 가장 높았고, 할미꽃, 삼백초, 청미래덩굴 추출물은 S. aureus균의 증식을 완전히 억제하여 향후 천연보존 및 방부제 등의 융합소재로 개발가능성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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