추출 용매에 따른 강황 색소의 염색성 및 기능성

Ⅰ. 서 론

최근 환경오염 문제와 알레르기, 피부암과 같은 문제들이 대두되면서 환경 친화적인 사회풍조와 더불어 천연염료와 천연염색 대한 관심이 높아지고 있다(Han & Choi. 2002). 천연염색은 인간 본연의 장식성과 심미성을 충족시키고자 하는 의지에서 시도되어 왔으며, 천연염료는 주로 식물, 동물, 광물에서 채취되었으나 대부분은 식물에서 추출된다(Noh, 1997). 천연 염재에서 추출한 염료가 합성염료로 염색한 염색물에 비해 색상이 은은하고 부드러운 느낌을 나타내고 첨가하는 매염제의 종류와 양에 따라 미묘한 색의 변화를 느낄 수 있으며, 환경을 오염시키지 않을 뿐만 아니라, 인체 적합성 및 기능성 면에서 항균, 소취성, 항알레르기성 등의 장점이 있으나 천연 염재는 염착률이 낮고 염색과정이 복잡하고, 염색물의 재현성이 낮다는 단점이 있다(Hwang. 2003). 가장 많은 천연염료의 색소를 나타내는 황색은 어느 색보다 우리 주위에서 가장 쉽게 얻을 수 있으며 주로 약용, 식용 색소로 많이 사용되어 진다(Noh, 1997). 대표적인 황색 염료로 사용되는 천연물로는 오리나무, 양파껍질, 소목, 치자, 강황, 울금 등이 있다. 환경오염 문제로 인해 천연염색이 주목 받게 되면서 주변에서 쉽게 구할 수 있으면서 다양한 약리적 효과를 나타내는 강황을 본 연구에서 사용하였다. 강황은 강황(Curcumae longae Rhizoma)의 뿌리줄기이며 울금(Curcumae longae Radix)은 강황의 덩이뿌리를 건조한 것으로 현재 많은 사람들이 강황과 울금을 혼용하여 사용하고 있으며, 본 연구에서는 천연 염재인 강황을 사용하였다(Korean Association of Pharmacy Education, 1992). 강황은 생강과에 속하는 다년생 초본식물로 인도가 원산지이며 근경은 생강보다 약간 가늘고 가로로 절단한 면은 황색을 띠고 특유의 향이 있다. 강황의 색소의 주성분인 커큐민(curcumin)의 화학식은 C₂₁H₂₀O₆ 으로 커큐민 이외에도 desmethoxycurcumin, bisdesmethoxycurcumin 및 cyclocurcumin과 같은 curcuminoid도 포함되어 있으며, 이 중 커큐민이 77%로 대부분을 차치하고 가장 큰 생리활성을 나타낸다(Jung et al., 2012). 커큐민의 약리적 효과로는 간염, 담도염, 담석, 항균 효과, 항산화, 항비만 등이 있으며 생약으로 사용 하였을 때 성질이 따뜻해서 혈액 순환을 촉진 시키고 통증을 제거하는데 탁월하다고 하였다. 또한 커큐민의 폴리페놀 성분은 노란색 향신료 및 색소로 사용되며, 항염증과 치매예방, 암 예방에 탁원할 효능을 보일 뿐 아니라 피부 경화증, 건선, 피부암을 예방하고 치유하는 효능이 있다는 것으로 알려져 있다(Park et al., 2007).

지금까지 강황에 관해서는 강황으로부터 초임계 유체 추출한 커큐민의 생리활성(Chang et al., 2004)에 관한 연구, 천연 강황 추출물의 약리, 화학적 특성 및 분석(Sung, 2011),에 관한 연구, 강황 (Curcuma Longa L.) 색소의 정량 및 안정성 (Kim et al., 2005)에 관한 연구, 강황 두부 스테이크의 품질 특성(Park et al., 2007)에 관한 연구, 강황 추출물이 쌀밥의 저장성에 미치는 영향 (Lim et al., 2007)에 관한 연구 등 강황의 색소 특성과 약리적 특성, 식품에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으나 강황 추출물에 대한 염색성과 그 기능성을 확인한 연구는 미비한 실정으로 정량적인 조건의 제시가 필요한 실정이다.

따라서 본 연구에서는 증류수와 에탄올을 용매로 강황을 추출하여 추출물의 색소특성과 염색조건의 변화가 염색성에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 이를 위하여 강황 추출물의 자외·가시부 흡수스펙트럼, 적외선 흡수 스펙트럼을 측정하여 색소의 추출거동과 색소의 특성을 확인하였다. 또한 면, 견, 폴리에스터, 레이온, 아세테이트, 아크릴에 염료 농도, 염욕 온도, 염색 시간, 매염제의 종류를 변화시켜 염색 및 매염을 실시하여 염색조건에 따른 염색특성 및 매염제에 따른 염색포의 색상변화를 살펴보았고 염색된 직물의 세탁견뢰도, 일광견뢰도, 마찰견뢰도, 땀견뢰도를 평가하였으며 기능성으로 항균성, 소취성을 살펴보았다.

Ⅱ. 실험방법

1. 시료 및 시약

염재로 사용한 강황은 인도산으로 인터넷 한약재상에서 구입하여 사용하였다. 시험포는 천연섬유인 면직물, 견직물, 인조섬유인 폴리에스터, 레이온, 아세테이트, 아크릴을 정련, 호발하여 사용하였으며 특성은 <Table 1>과 같다. 강황 추출을 위해 증류수(H₂O), 에탄올(C₂H₅OH)을 사용하였고 매염제로 알루미늄(KAl(SO₄)₂· 12H₂O), 황산구리(CuSO₄·5H₂O), 황산제1철(FeSO₄· 7H₂O)을 사용하였다. 실험에 사용한 모든 시약은 순도 1급을 사용하였다.

<Table 1>

Characteristics of fabric.

3. 염색 및 매염

감압 농축하여 건조한 강황 추출물 중 증류수 추출물은 증류수로 희석하여 사용하였고, 에탄올 추출물은 에탄올로 희석하여 염액으로 사용하였다. 이때 농도는 0.1-1%(o.w.b) 사이로, 온도는 20 ℃에서 100 ℃까지 20 ℃간격으로, 염색시간은 20분에서 100분까지 20분 간격으로 하여 1:50(o.w.b)의 액비로 항온진탕기에서 염색하였다. 염색 및 매염 조건은 <Table 2>와 같다.

<Table 2>

Dyeing and Mordanting Conditions.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 강황 추출물의 색소특성

1) 강황 추출물의 자외·가시광선 흡수 스펙트럼

강황을 증류수와 에탄올로 각각 추출한 추출물의 자외·가시부 흡수 스펙트럼(UV-Visible spectrum)을 [Figure 1]에 나타냈다.

[Figure 1]

Ultraviolet-visible spectra of Curcumae longae Rhizoma extracts.

강황 증류수 추출물과 에탄올 추출물의 경우 비 가시영역에서 최대흡수 파장이 200nm부근에서 나타났으며, 가시영역에서 최대 흡수 파장이 424nm 부근에서 나타났으며 , 420nm부근에 나타난 흡수파장은 커큐민에 의한 파장으로 확인 할 수 있었다(Kim, 1997). 비 가시영역에서는 에탄올 추출물에서만 230nm부근에서 ketone류의 피크가 보여졌으며, 증류수 추출물의 경우 에탄올 추출물에 비해 커큐민에 해당하는 흡수피크가 낮게 나타나 강황은 증류수 보다 에탄올로 추출했을 때 다양한 성분들이 용해됨을 알 수 있었다(Han & Choi, 2000).

2) 강황 추출물의 적외선 흡수 스펙트럼 조사

강황의 증류수와 에탄올로 추출한 추출물의 IR spectroscopy의 분석결과를 [Figure 2]에 나타냈다. 에탄올 추출물에서 2925 cm^-1 부근에 다중흡수피크는 지방족C-H기의 신축진동에 의한 것이며, aromatic에 의한 흡수 띠가 1563cm^-1, 1512cm^-1에서 각각 나타났으며 1444cm^-1, 1390cm^-1,1275cm^-1 CH3와 CH2에 의한 흡수 피크가 나타났다. 증류수 추출물에서는 1580cm^-1 부근에 C-C흡수 밴드와 aromatic에 의한 흡수띠가 나타났으며 1390cm^-1 부근에는 지방족 N-O기의 흡수 피크를 보였고 1302 cm^-1부근의 C-O흡수 밴드와 1025cm^-1부근의 C─N흡수 밴드를 확인 할 수 있었다. 그 밖에 에탄올 추출물과 증류수 추출물 모두 3300cm^-1부근에 넓은 흡수 피크를 보이는데 이는 강황의 색소 구조에 존재하는 페놀성 OH기의 신축 진동이며, 2925부근에 나타난 피크는 지방족 C-H기의 신축진동에 의한 것으로 확인 되었다(Cha, 2004). 1712cm^-1 부근의 흡수피크는 커큐민의 색소구조 내의 C=O기에 의한 신축진동에 의해 나타난 것이고, 1650∼1450cm^-1부근부터 나타난 피크는 방향족과 지방족의 C=C기에 의한 흡수피크가 형성됨을 알 수 있었다.

[Figure 2]

FT-IR spectrum of Curcumae longae Rhizoma extracts.

2. 강황 추출물의 염색성

1) 염색포의 표면반사율과 색특성

염색포의 표면반사율과 색 특성을 알아보기 위하여 강황증류수 추출물과 에탄올추출물 염액의 농도를 0.5%(o.w.b)로 변화시켜 욕비 1:50, 온도 60 ℃, 시간을 60분으로 하여 면, 견, 폴리에스터, 레이온, 아세테이트, 아크릴에 염색한 표면반사율 특성을 [Figure 3]과 [Figure 4]에 나타내었다.

[Figure 3]

Reflectance curve of natural fabrics dyed with Curcumae longae Rhizoma distilled water extracts (0.5%(o.w.b), 60 ℃, 60 min).

[Figure 4]

Reflectance curve of synthetic fabrics dyed with Curcumae longae Rhizoma ethanol extracts (0.5%(o.w.b), 60 ℃, 60 min).

[Figure 3]과 [Figure 4]의 표면반사율의 특성을 살펴보면 증류수 추출물 염색포의 경우 500nm 이상에서 반사율이 증가하고, 에탄올 추출물 염색포의 경우 550nm 이상에서 반사율이 증가하여 증류수 추출물과 에탄올 추출물로 염색한 염색포의 표면반사율 커브의 형태가 노란색을 띄는 물체색의 표면반사율 형태를 하고 있다(Berns, 2000). 또한 0.5%(o.w.b) 농도의 증류수 추출물과 에탄올 추출물로 염색한 면, 견, 폴리에스터, 레이온, 아세테이트, 아크릴의 b^*값을 비교해보면 증류수로 추출한 염색포의 경우 면 54.63, 견 53.40, 폴리에스터 43.49, 레이온 56.71, 아세테이트 54.80, 아크릴 60.17 이며, 에탄올로 추출한 염색포의 경우 면 53.80, 견 94.74, 폴리에스터 85.24, 레이온 100.67, 아세테이트 102.81, 아크릴 100.27로 에탄올 추출물로 염색한 직물이 증류수 추출물로 염색한 직물에 비해 b^*값이 크게 나타나 선명한 노란색을 얻기에는 에탄올 추출물로 염색하는 것이 효과적인 것을 알 수 있다.

2) 염액농도에 의한 염색성

강황으로 추출한 염액의 농도에 따른 염색성을 알아보기 위해 농도를 0.1, 0.3, 0.5, 1%(o.w.b)로 변화시켜 욕비 1:50, 온도 60 ℃, 시간을 60분으로 하여 면, 견, 폴리에스터, 레이온, 아세테이트, 아크릴에 염색한 후 염착량 변화를 [Figure 5], [Figure 6], [Figure 7]에 나타내었다. 증류수 추출물로 염색한 염색포의 경우 농도가 증가 할수록 염착량도 증가하였다. 그러나 노란색 기미를 나타내는 b^*값을 살펴본 결과 0.5%(o.w.b) 농도까지 증가하고 그 이후의 농도에서는 거의 증가하지 않았다. 에탄올 추출물의 경우에는 염료 농도 0.5%(o.w.b)까지 K/S값이 미미한 증가를 보이나 그 이후에서는 거의 증가하지 않았다. 동일한 농도에서 증류수 추출물로 염색한 직물에 비해 에탄올 추출물로 염색한 직물의 염착량이 높게 나타나 수율은 낮으나 염료의 순도는 더 높은 것으로 알 수 있었다(Choi & Lee, 2015). 이후의 실험은 노란색 기미의 염색효과를 최대로 얻기 위해 증류수 추출물의 경우 b^*값이 일정한 값을 보이고, 에탄올 추출물의 경우 가장 염착량이 높은 0.5%(o.w.b) 농도 고정하여 진행하였다.

[Figure 5]

Effect of dye concentration on the dye uptake of fabrics dyed with Curcumae longae Rhizoma distilled water extracts (60 ℃, 60 min).

[Figure 6]

Effect of dye concentration on the b* value of fabrics dyed with Curcumae longae Rhizoma distilled water extracts (60 ℃, 60 min).

[Figure 7]

Effect of dye concentration on the dye uptake of fabrics dyed with Curcumae longae Rhizoma ethanol extracts (60 ℃, 60 min).

3) 염색온도에 의한 염색성

온도에 따른 염색성을 알아보기 위해 욕비 1:50, 염색 시간을 60분으로 설정한 뒤 증류수 추출물과 에탄올 추출물 모두 0.5%(o.w.b) 농도로 온도를 20℃에서 100 ℃까지 10 ℃간격으로 염색한 직물의 염착량의 변화를 [Figure 8], [Figure 9], [Figure 10]에 나타내었다. [Figure 8]을 살펴보면 강황의 증류수 추출물로 염색한 폴리에스터를 제외한 모든 염색포는 온도가 증가 할수록 K/S 값도 증가 하였다. 염욕의 온도가 상승하면서 섬유의 분자간격이 넓어지고 색소의 분자 운동이 활발해져 염착량이 증가하나 폴리에스터의 경우 분자구조의 특성으로 결정부분이 잘 이루어져있고 비결정 부분에서도 빈틈이 작아 고온 고압의 방법으로 염색 하지 않으면 염액이 섬유내로로의 침투가 어려워 염착량이 낮게 나타났다(Min, 2008). 염색에 적절한 온도를 알아보기 위해 노란색의 정도를 나타내는 b^*값의 변화를 [Figure 9]에서 보면, 20∼60℃는 b^*값이 급격히 증가하나 80℃부터는 감소하거나 증가폭이 크지 않았다. [Figure 10]을 살펴보면 에탄올 추출물로 염색한 염색포는 폴리에스터를 제외한 모든 직물에서 60℃이상에서 염착평행 상태를 보이며 이후 온도가 증가하여도 염착량에 변화는 크게 나타나지 않았으며 K/S값에 변화도 거의 차이가 없다. 아크릴의 경우 40℃에서의 K/S값이 1.60이며 60℃에서는 K/S값이 13.62로 40℃에서 60℃로 온도가 상승할 때 K/S값이 13배 정도 증가 하였으며 60℃이후에는 염착 평행상태를 나타내었다. 폴리에스터의 경우 소수성이 강하고 비 결정 영역이 치밀하게 되어 있기 때문에 낮은 온도에서는 잘 염착이 되지 않다가 100℃이상의 고온에서 염착량이 증가 한 것이라 생각된다(Han & Choi 2000). 따라서 에탄올 추출물로 염색한 염색포는 60℃이후에는 염착 평행상태를 보였으며, 증류수 추출물로 염색한 염색포는 60℃에서 b^*값이 가장 높게 나타나 두 추출물 모두 60℃가 최적 염색 온도임을 확인 할 수 있었다.

[Figure 8]

Effect of dye temperature on the dye uptake of fabrics with Curcumae longae Rhizoma extracts (distilled water extract; 0.5%(o.w.b), 60 min).

[Figure 9]

Effect of dye concentration on the b* value of fabrics dyed with Curcumae longae Rhizoma distilled water extracts (0.5%(o.w.b), 60 min).

[Figure 10]

Effect of dye temperature on the dye uptake of fabrics with Curcumae longae Rhizoma extracts (ethanol extract; 0.5%(o.w.b), 60 min).

4) 염색시간에 의한 염색성

시간에 따른 염색성을 알아보기 위해 욕비 1:50 염색 온도 60℃으로 설정한 뒤 에탄올 추출물과 증류수 추출물 0.5%(o.w.b) 농도로 설정 후 20분 간격으로 120분 간 염색한 직물의 염색성을 [Figure 11], [Figure 12], [Figure 13] 에 나타내었다.

[Figure 11]

Effect of dye time on the dye uptake of fabrics dyed with Curcumae longae Rhizoma extracts ( distilled water extract; 0.5%(o.w.b), 60 ℃).

[Figure 12]

Effect of dye concentration on the b* value of fabrics dyed with Curcumae longae Rhizoma extracts (distilled water extract; 0.5%(o.w.b), 60 ℃).

[Figure 13]

Effect of dye time on the dye uptake of fabrics dyed with Curcumae longae Rhizoma extracts (ethanol extract; 0.5%(o.w.b), 60 ℃).

[Figure 11]를 보면 증류수 추출물로 염색한 염색포의 경우 80분에서 100분에서 높은 K/S값을 나타났으나 노란색의 정도를 나타내는 b^*값의 변화를 [Figure 12]을 통해 살펴본 결과 60분 이후 b^*값이 감소하는 것으로 나타났다. 에탄올 추출물 염색포에 비하여 증류수 추출물의 경우 K/S값의 증가 폭이 크게 나타났으며 에탄올 추출물로 염색한 염색포의 경우 염착량의 변화곡선을 살펴보면 폴리에스터 섬유를 제외하고는 60분 이후 염착량의 증가가 크게 나타나지 않았다. 구조상 -OH기를 함유한 폴리페놀 화합물을 주 색소성분으로 하는 염료의 경우 염색시간을 증가하여도 염착량이 크게 증가하지 않는다(Nam & Lee, 2010). 따라서 강황의 증류수 추출물의 경우 80∼100분에서 높은 염착량을 나타 내었지만 b^*값이 60분에서 가장 높게 나와 노란색의 염색포를 얻기에 60분이 적절하며 아세테이트의 경우 K/S값과 b^*값 모두 증가하였지만 80분 이후 섬유의 강도와 광택 등 섬유의 특성을 고려할 때 60분을 적정시간이라고 판단하였다. 강황의 에탄올 추출물로 염색 할 경우 60분 이후 염착량이 크게 증가하지 않아 최적의 염색시간을 60분으로 판단하였다.

5) 매염제에 따른 염색성

용매별로 추출하여 염색한 직물의 매염제 처리에 따른 색상변화를 살펴보기 위해 증류수 추출물과 에탄올 추출물의 농도를 0.5%(o.w.b) 하고, 욕비 1:50, 염색온도 60 ℃., 염색시간 60분으로 1회 염색한 후 매염제의 농도를 알루미늄 5%(o.w.b), 구리 3%(o.w.b), 철 1%(o.w.b)로 40 ℃에서, 30분간 후매염 처리 한 결과를 <Table 3>과 <Table 4>에 나타내었다.

<Table 3>

Color characteristics of fabrics with Curcumae longae Rhizoma distilled water extracts by different mordanting

<Table 4>

Color characteristics of fabrics with Curcumae longae Rhizoma ethanol extracts by different mordanting

대부분의 염색포는 매염제에 의해 Y계열의 색상을 그대로 유지하였다. <Table 3>을 보면 증류수 추출물로 염색한 직물은 모두 매염제 처리로 K/S값이 증가하였다. 증류수 추출물 염색포의 경우 매염처리로 대체로 b^* 값이 증가하여 노란색의 기미가 커졌으며 특히 구리 매염포의 경우 b^* 값의 증가가 크게 나타나 진한 노란색을 띠었다. 이밖에도 철매염으로 면, 견, 폴리에스터, 레이온은 a ^* 값이 증가하여 붉은 기미가 증가하였으나 아세테이트와 아크릴에서는 철매염이 영향을 주지 못하는 것으로 나타났다. 한편 <Table 4>를 보면 에탄올 추출물로 염색한 직물은 레이온과 아세테이트를 제외하고 매염제 처리로 K/S값이 감소하였다. 에탄올 추출물 염색포는 매염처리로 증류수 추출물로 염색한 직물과는 달리 b^* 값이 감소하여 노란색의 기미가 감소하였다. 또한 철매염에 의해 모든 직물이 영향을 받아 a^* 값이 증가하여 붉은 기미가 증가하였다.

3. 염색견뢰도

강황을 증류수, 에탄올로 추출하여 염색한 직물의 염색견뢰도 평가를 위해 면직물과 폴리에스터 직물을 이용하여 염색농도 0.5%(o.w.b), 매염농도 Al 5%(o.w.b), Cu 3%(o.w.b), Fe 1%(o.w.b) 하여 후매염으로 처리한 직물의 세탁견뢰도, 일광견뢰도, 마찰견뢰도, 땀견뢰도를 측정하였고 그 결과를 <Table 5>, <Table 6> 에 나타내었다.

<Table 5>

Colorfastness of fabrics with Curcumae longae Rhizoma distilled water extracts

<Table 6>

Colorfastness of fabrics with Curcumae longae Rhizoma ethanol extracts

증류수 추출물로 염색한 직물의 염색견뢰도는 면포의 경우 세탁견뢰도는 무매염의 경우 변퇴색에서 4급으로 우수하게 나타났으나 매염처리 결과 2급으로 저하됨을 확인할 수 있었다. 일광견뢰도는 1급으로 낮게 나타났으나 구리 매염 시 3-4급으로 향상되었다. 마찰견뢰도와 땀견뢰도는 매염처리를 하지 않은 직물이 4급 이상으로 나타났으나 철매염시 땀 견뢰도에서 2급으로 저하되었다. PET의 경우 세탁견뢰도의 2-3급이었으나 철 매염 시 3-4급으로 증가하였으며, 마찰견뢰도와 땀 견뢰도는 4급 이상으로 나타났으나, 일광견뢰도는 1급으로 낮게 나타났다.

에탄올 추출물로 염색한 직물의 염색견뢰도는 면포의 세탁견뢰도의 경우 3급으로 나타났으며 철매염의 경우 2-3등급으로 나타났다. 마찰견뢰도는 건조상태에서 무매염과 철매염은 3-4급이며 구리매염이 4-5급으로 가장 우수하게 나타났으며 습윤상태에서는 무매염과 철매염은 2급 구리매염은 2-3급으로 보여졌다. 땀견뢰도의 경우 산성에서 무매염과 구리매염은 4-5급으로 높게 나타났으나 철매염은 2-3급으로 낮게 나타났다. PET의 경우 세탁견뢰도는 무매염이 3급이였으나 철매염시 4급으로 증가하였으며 마찰견뢰도는 매염처리 시 건조상태와 습윤상태에서 모두 4급으로 나타났으며 무매염은 건조상태에서 4-5급, 습윤 시 3-4급으로 나타났다. 땀견뢰도는 무매염에서 3-4급 구리매염에서 2-3급이며 철매염의 경우 산성에서 4-5급 알칼리에서 4급으로 나타났다. 일광 견뢰도는 1급으로 낮게 나타났으나 마찰 견뢰도와 세탁견뢰도는 변퇴, 오염에서 대부분 4급 이상으로 우수한 결과를 나타내었다.

4. 기능성

1) 항균성

강황의 증류수 추출물과 에탄올 추출물의 면, 폴리에스터 염색포에 대한 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)과 폐렴간균(Kiebsiella pneumoniae)의 항균성 실험결과를 <Table 7>에 나타냈다. 증류수 추출물 염색포의 경우 황색포도상구균과 폐렴균에 대한 결과 모든 시료에서 균감소율이 0%로 나타났다. 에탄올 추출물 염색포의 경우 황색포도상구균에 대해서는 면 염색포에서는 95.7%로 비교적 높은 균감소율을 보였으나, 폴리에스터 염색포에서는 3.6%의 균감소율만을 보였다. 폐렴균에 대해서는 면 염색포의 경우 0%, 폴리에스터 염색포의 경우 7.7%의 균감소율을 보여 항균성을 나타내지 못했다. 강황의 항균성에 대한 선행논문에서도 증류수 추출물에서는 항균성이 나타나지 않았으나 에탄올 추출물의 식중독균, 황색포도상구균, 살모넬라균의 강한 항균성이 보고된바 있다(Kim et al. 2011). 에탄올 추출물로 염색된 면 염색포가 황색포도상구균에 대해 항균성을 나타냈으나 폴리에스터 염색포에서 항균성을 나타내지 않은 것은 낮은 염착량에 기인한 것으로 사료된다.

<Table 7>

Antimicrobial abilities of different conditions of Curcumae longae Rhizoma on cotton and polyester fabrics against Staphylococcus aureus and kiebsiella pneumoniae

2) 소취성

강황 증류수 추출물과 에탄올 추출물의 면과 폴리에스터 염색포의 소취성을 평가하여 <Table 8>에 나타냈다. 미처리 면백포의 소취율이 44.5%인 것과 비교하여 증류수 추출물 면 염색포는 68.5%, 에탄올 추출물 면 염색포는 81.5%로 증가하여 높은 소취성을 나타냈다. 폴리에스터 염색포의 경우 증류수 추출물 염색포는 25.1%, 에탄올 추출물 염색포는 17.4%로 미처리 폴리에스터 백포에 비하여 큰 증가율을 보이지 못했는데 이는 항균성에서와 마찬가지로 폴리에스터 염색성의 낮은 염착량에 기인한 것으로 보인다. 강황은 정유 성분중 Curlone, Tumerone 등 다량의 방향족을 가지고 있고 이 방향족 화합물이 악취물질과 혼합될 때 aromatic conversion이 일어나는 현상을 이용하여 불쾌한 냄새를 감소시키는 것으로 알려져 있다(Hwang, 2003).

<Table 8>

Deodorant abilities of different conditions of Curcumae longae Rhizoma on cotton and polyester fabrics

Ⅳ. 결론

강황을 에탄올과 증류수로 추출하여 추출물의 색소 특성을 분석하고, 천연섬유(면, 견), 인조섬유(폴리에스터, 레이온, 아세테이트, 아크릴)에 염색하여 염색조건에 따른 염색성을 살펴보고 항균성과 소취성을 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 강황 증류수 추출물과 에탄올 추출물의 경우 최대 흡수 파장이 가시영역에서 424nm 부근에서 나타났으며 420nm에서 흡수파장을 가지고 있어 커큐민임을 확인 할 수 있다.

2. 강황 증류수 추출물과 에탄올 추출물의 FT-IR 분석 결과 에탄올 추출물과 증류수 추출물 모두 3300cm^-1부근에 넓은 흡수 피크를 보이며 이것은 강황의 OH 신축진동으로 확인 할 수 있었으며, 1712cm^-1 부근의 흡수피크는 커큐민의 색소구조를 나타난 것임을 알 수 있고, 1650∼1450cm^-1부근 피크는 방향족과 지방족에 의한 흡수피크가 나타났다.

3. 강황 증류수 추출물의 수율은 19.71%, 에탄올 추출물의 수율은 5.36%로 에탄올 추출물의 수율이 낮게 나타났으나 같은 농도에서 에탄올 추출물로 염색한 직물이 증류수 추출물로 염색한 직물에 비해 염착량과 b^*값이 크게 나타나 선명한 노란색을 얻기에는 에탄올 추출물이 더 효과적이었다. 증류수 추출물과 에탄올 추출물로 염색한 염색포 모두 농도, 온도, 시간이 증가할수록 염착량도 증가하였으나, b^*값을 살펴본 결과, 농도 0.5%, 온도 60℃, 시간 60분의 조건이 최적 염색조건으로 나타났다.

6. 대부분의 염색포는 매염제에 의해 Y계열의 색상을 그대로 유지하였다. 증류수 추출물로 염색한 직물은 모두 매염제 처리로 K/S값이 증가하였고 매염처리로 대체로 노란색의 기미가 커졌다. 에탄올 추출물로 염색한 직물은 레이온과 아세테이트를 제외하고 매염제 처리로 K/S값이 감소하였고 노란색의 기미가 감소하였다.

7. 견직물과 폴리에스터 직물을 이용하여 에탄올과 증류수 추출물로 염색하여 세탁견뢰도, 일광견뢰도, 마찰견뢰도, 땀견뢰도를 측정한 결과 마찰견뢰도를 제외하고 대체로 낮은 견뢰도를 나타냈다.

8. 항균성은 증류수 추출물 염색포의 경우 항균성이 나타나지 않았으나 면 염색포에서 황색포도상구균에 대해 95.7% 정균감소율을 나타내어 항균성이 확인되었다. 소취성은 증류수 추출물과 에탄올 추출물로 염색한 면염색포는 각각 68.5%, 81.5%의 소취율을 나타내어 강황 추출물은 소취성 가진 기능성 색소임을 확인 할 수 있었다.

이상의 연구결과를 통해 강황 추출물의 기능성 천연염재로의 이용 가능성에 대한 기초자료를 구축하였다. 본 연구는 기존의 천연염재가 주로 천연섬유에 적용되었다는 점과는 달리 강황 추출물은 낮은 염착량으로도 인조섬유에서 충분히 노란색을 발현해 인조섬유에 적용될 수 있다는 점에서 의의를 찾을 수 있다고 할 수 있다. 그러나 염착량이 낮을 경우 강황이 가지고 있는 항균성과 소취성과 같은 약리적 효과를 나타내기는 미비하므로 강황으로 염색한 인조섬유 염색포의 약리적 효과를 기대한다면 염착량을 높일 수 있는 방안에 대한 후속연구가 필요할 것으로 사료된다.

Acknowledgments

이 논문은 2014년도 정부(미래창조과학부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업임(No. 2014R1A1A3A04049595)

References

• Berns, R. S., (2000), Billmeyer and Saltzman's Principles of Color Technology(3rd ed.), New York, John Wiley & Sons. [https://doi.org/10.1108/prt.2006.12935eac.008]
• Cha, M. K., (2004), The Study on Natural Dye of Extract Purified from Curcuma longa and Carthamus Tinctorious, Unpublished master’s thesis, Konkuk University, Korea.
• Chang, K. S., Jung, S. H., & Ko, K. H., (2004), Physiological Effects of Curcumin Extracted by Supercritical Fluid from Turmeric (Curcuma longa L.), Korean Journal of Food Science and Technology, 36(2), p317-320.
• Choi, H. Y., & Lee, J. S., (2015), Characteristics and Dyeability of Chelidonium majus var. asiaticum Extracts with Different Solvents, Korean Journal of Human Ecology, 24(6), p859-871. [https://doi.org/10.5934/kjhe.2015.24.6.859]
• Han, S. Y., & Choi, S. C., (2002), Antibacterial Activity and Identification of the Active Compound from Tumeric, Journal of Korean Society of Dyers and Finishers, 14(1), p11-17.
• Han, S. Y., & Choi, S. C., (2000), Dyeing Properties of Protein and Synthetic Fibers with the Turmeric Extracts, Journal of the Korean Society of Dyers and Finishers, 12(6), p60-67.
• Hwang, J. H., (2003), The Effect of The Natural dye Logwood Extract on Hair Dyeing, Unpublished master’s thesis, Chung-Ang University, Korea.
• Jung, Y. S., Park, S. J., Park, J. H., Lee, I. S., Yang, S. A., & Jhee, K. H., (2012), Effects of Ethanol Extracts from Zingiber officinale Rosc., Curcuma longa L., and Curcuma aromatica Salisb. on Acetylcholinesterase and Antioxidant Activities as well as GABA Contents, Journal of the Korean Society Food Science and Nutriuion, 41(10), p1395-1401. [https://doi.org/10.3746/jkfn.2012.41.10.1395]
• Kim, H. J., Lee, J. W., & Kim, Y. D., (2011), Antimicrobial Activity and Antioxidant Effect of Curcuma longa, Curcuma aromatica and Curcuma zedoaria, Korean Journal of Food Preservation, 18(2), p219-225. [https://doi.org/10.11002/kjfp.2011.18.2.219]
• Kim, K. S., Choung, M. G., & Park, S. H., (2005), Quantitative Determination and Stability of Curcuminoid Pigments from Turmeric (Curcuma longa L.), Korean Journal of Crop Science, 50, p211-215.
• Kim, Y. J., (1997), Study on the Yellow Natural Dyes from Plants, Unpublished doctoral dissertation, Konkuk University, Korea.
• Korean Association of Pharmacy Education, (1992), Handbook of the Korean Pharmacopoeia, Seoul, Shihil.
• Lim, Y. S., Park, K. N., & Lee, S. H., (2007), Effects of Tumeric (Curcuma aromatica Salab.) Extract on Shelf Life of Cooked Rice, Korean Journal of Food Preservation, 14(5), p445-450.
• Min, K. H., (2008), (A)Study on Natural Dyeing of polyester(1) -Ginseng Microcapsules-, Journal of the Korean Society of clothing, 10(4), p560-565.
• Nam, K. Y., & Lee, J. S., (2010), Dyeability and Functionality of Catechu(Part II) -Dyeing Properties of Protein Fiber with Catechu-, Korean Journal of Human Ecology, 19(4), p709-717. [https://doi.org/10.5934/kjhe.2010.19.4.709]
• Noh, E. H., (1997), A Study on the industrialization of a natural dye-Dyeing yellowish colours with onion skin, Korea society of design studies, 20, p211-217.
• Park, K. N., Park, N. Y., Kim, D. G., Park, G. S., & Lee, S. H., (2007), Effect of turmeric (Curcuma aromatica Salab.) on shelf life of tofu, Korean Journal of Food Preservation, 14(2), p136-141.
• Sung, K. C., (2011), A Study on the Pharmaceutical & Chemical Characteristics and Analysis of Natural Curcumin Extract, Journal of the Korean Oil Chemists society, 28(4), p393-401.