靛藍的還原方法
【專利摘要】本發明涉及一種靛藍的還原方法；更具體地說，涉及一種使用價格低廉、易于獲得的酵母替代了苛刻、復雜的發酵工藝，從而制備工藝簡單，經濟性優異的天然靛藍以及合成靛藍的還原方法，所述方法可有效提高織物的染著量，其可簡化現有的苛刻、復雜的發酵條件等困難的還原過程，從而對利用靛藍的染色領域做出大的貢獻。
【專利說明】靛藍的還原方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種靛藍的還原方法；更具體地說，涉及一種使用價格低廉、易獲取的酵母代替了苛刻、復雜的發酵工藝，從而制備工藝簡單、經濟性優異的天然靛藍以及合成靛藍的還原方法。
【背景技術】
[0002]利用天然染料進行的織物染色中，靛藍是代表青色系列的重要染料，也稱為藍。
[0003]包含靛藍色素的寥藍的種類根據地域而不同，在韓國栽培的寥藍主要是一種可長至50至IOOcm長度的寥藍(Polygonum tintorium),其屬于寥科的一年生草本植物。
[0004]色素的主要成分是靛藍,靛式(indican)作為前體存在于葉子中,靛式在水溶液中被天然酶水解成吲哚酚(indoxyl)和葡萄糖，其中的吲哚酚進一步氧化形成靛藍。
[0005]所述靛藍不溶于水，但在堿性條件下，可通過還原變成水溶性的無色化合物(leuco compound),其具有與天然纖維的親和力，當水溶性結構氧化成不溶性結構時可顯出顏色。
[0006]從寥藍提取出色素進行染色的方法可大體分為以下幾種:直接將葉子涂抹至布上，或制成汁使用的方法；將寥藍萃取液與堿水(Iye)混合，進行發酵從而染色的方法；以及將寥藍色素沉淀，并制備成沉積物(泥藍；韓國、中國、俄羅斯)或堆肥形態(宿毛市；日本)的染料原料后，進行發酵從而染色的方法。
[0007]特別是在韓國，以采用原汁鹽和泥藍的發酵染色為主。已知，所述發酵染色需要在必要的時間點對泥藍進行還原(發酵)的工藝，而還原涉及到以堿水為基礎，添加糖漿等碳水化合物成分的方法。但所述還原發酵的條件非常苛刻及復雜，需要大量的時間和勞動力，還需要非常精細的技術，而最重要的是所述還原過程無法實現標準化，因此所述還原過程成為了傳統靛藍染色實現現代化的最大障礙。
[0008]因此，也有研究人員將亞硫酸氫鈉(hydrosulfite, sodium dithio nite)作為還原劑，將氫氧化鈉、碳酸鈉，氫氧化鈣等作為堿使用，代替在利用天然靛藍的染色中，無法實現工業化的發酵方式，但所述方式使用亞硫酸氫鈉時，存在向鹽浴或廢水中排出硫酸鹽(sulphate)、亞硫酸鹽(sulphite)、硫代硫酸鹽(thiosulphate)、硫化物(sulphide)等造成環境污染的各種物質的問題(A.Roessler et al., Direct electr ochemical reductionof indigo, Electrochimica Acta，47，1989-1995 (2002))。因此，為解決該問題還需要采用其他多種方法。
[0009]并且，除了酒、面包、啤酒以外，酵母還可用于大醬、醬油等醬類的發酵，由于其包含豐富的蛋白質和維生素，因此在藥用、食用以及飼料用等方面廣泛使用。
[0010]酵母共分為39個屬,其中酵母屬(Saccharomyces)的酵母最常用于制酒。酵母是可利用透過細胞膜，吸收至細胞內的營養成分的單細胞真核生物。并且，其還是對人體無害的，典型的被公認為是安全(GRAS, generally recognized as safe)的食品的一種，因此是在制備與人體相關產品時，深受喜愛的生物種類。[0011]至今，還沒有報道過利用酵母進行的靛藍的還原方法。
【發明內容】
[0012]本發明要解決的技術問題
[0013]本發明人迎合消費者們的意識水平的提升，以及考慮健康和環境的康樂、可持續發展的生活方式的趨勢，發現了一種不僅對天然靛藍，還對合成靛藍中也可實現大量染色的還原方法，從而完成了本發明。其中，所述方法沒有使用還原劑，而是使用與現有發酵工藝相比，制備工藝相對簡單、價格非常低廉、且易于獲得的酵母，因此不僅屬于環保工藝，且染色效率提升。
[0014]本發明的目的在于提供一種利用酵母的靛藍的還原方法。[0015]本發明的另一目的在于，提供一種通過上述還原方法進行還原的同時浸潰織物，然后進行氧化的使用天然靛藍或合成靛藍的織物染色方法。
[0016]技術方案
[0017]為實現上述目的，本發明提供一種利用酵母的靛藍還原方法；以及利用所述還原方法進行還原的同事浸潰織物，然后進行氧化的使用天然靛藍或合成靛藍的織物染色方法。
[0018]本發明的靛藍的還原方法，其特征在于，使用酵母(yeast)對天然靛藍或合成靛藍進行還原。
[0019]本發明的靛藍的還原方法，其特征在于，以在600nm處測定的光密度(opticaldensity, 0D)值為1.5至3.5的濃度使用所述酵母。
[0020]本發明的靛藍的還原方法，其特征在于，在20°C至40°C條件下進行。
[0021]本發明的織物染色方法，其特征在于，通過利用酵母進行還原的同時浸潰織物，然后再進行氧化的方法，將天然靛藍或合成靛藍染色至織物。
[0022]以下，將詳細說明本發明。
[0023]本發明提供一種利用酵母的靛藍還原方法。
[0024]更具體地說，本發明的還原方法包括在堿性水溶液條件下，利用酵母將不溶性靛藍還原成可溶性的步驟。
[0025]本發明中，所述酵母可為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、羅斯酵母(Saccharomyces rosei)、葡萄汁酵母(Saccharomyces uvar um)、薛瓦酵母(Saccharomyces chevalieri)、漢遜酵母屬(Hansenul a spp.)、德爾布有抱圓酵母(Torulaspora delbrueckii)或者耐熱克魯維酵母(Kluyveromyces thermotoIerans),其中優選釀酒酵母或漢遜酵母屬。
[0026]本發明中，所述酵母的濃度是在600nm處進行測定的光密度(O ptical density,0D)值為1.5至3.5。如果所述濃度低于1.5時，會導致反應速度降低；而高于3.5時，存在酵母發生凝集，并發生沉淀，導致還原反應低下的問題。
[0027]本發明中，所述堿性水溶液pH值高于10，優選在pH為10.5至11.5的水溶液進行。在所述pH范圍內進行的優點在于，包含于堿性水溶液中的靛藍以單個粒子形態存在，染色時對被染物的吸附性以及擴散性變好，并且使由凝集的色素粒子引起的染色不均現象最小化。[0028]本發明中，所述方法在20°C至40°C條件下進行，其中，反應溫度低于20°C時，會導致反應速度降低；而高于40°C時，存在引起全細胞(whole cell)酶失活的問題。優選在25°C至35°C條件下進行還原過程時較為有效。
[0029]本發明中，所述還原方法為還原靛藍可進一步施加攪拌作用。其在之后將纖維或者織物浸潰于靛藍還原液進行處理時，具有可增加染著性，并提高還原能力的優點。
[0030]與現有的還原方法相比時，本發明的所述方法使用制備工藝相對簡單、價格非常低廉、且易于獲得的酵母，故其非常環保，且單位時間的生產效率提升，非常經濟，因此具有易于進行天然靛藍以及合成靛藍大量染色的優點。
[0031]本發明提供一種使用天然靛藍或合成靛藍，對織物進行染色的方法，其通過利用酵母的靛藍的還原方法，對不溶性染料進行還原的同時浸潰于織物，然后再進行氧化。
[0032]本發明的染色方法適用于包括麻、棉線、蠶絲等天然纖維或者聚酯、聚酰胺等合成纖維的所用種類的纖維以及利用其制備的織物，優選施用于天然纖維或者織物，最優選施用于麻(hemp)纖維或者織物。
[0033]本發明的染色方法在20至50°C條件下實現，在所述溫度條件下有以下優點，即包含于上述天然靛藍或者合成靛藍的還原液中的靛藍以單個粒子形態存在，染色時對被染物的吸附性以及擴散性變好，使由凝集的色素粒子引起的染色不均現象最小化，并且還可提高通過反復染色的染色效果。
[0034]有益效果
[0035]本發明中利用 酵母的靛藍還原與現有的傳統方法的利用發酵液，即利用包含于發酵液內的菌株的靛藍還原相比，具有可在更短的時間內有效地還原天然靛藍和合成靛藍，從而有效提高織物的染著量的優點。
[0036]并且，本發明中利用酵母的靛藍還原，不僅在天然靛藍，還可在大容量的合成靛藍中有效的提高織物的染著量。其可簡化現有的苛刻、復雜的發酵條件等困難的還原過程，從而對利用靛藍的染色領域作出大的貢獻。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1表示根據本發明的使用酵母的天然靛藍還原液進行染色的麻織物；
[0038]圖2表示根據本發明的使用酵母的合成靛藍還原液進行染色的麻織物。
[0039]最佳實施方式
[0040]以下，將通過下述實施例詳述本發明。本發明并不由下述實施例所限定，本領域技術人員明確知道，在發明的思想和范圍內，可進行多種變形或修改。
[0041]此時，如果使用的技術術語以及科學用語沒有其它定義，則其是具備常規知識的所屬【技術領域】的技術人員，可通常理解的意思。下述說明以及附圖中，如可能導致本發明的主旨混淆時，將省略對相關公知功能以及組成的說明。
[0042][比較制備例]天然寥藍發酵溶液的制備
[0043]寥藍液是將栽培于全羅南道羅州市的寥藍裝至大缸后，填滿水靜置3天左右，提取寥藍液。將裝在大缸里的寥藍撈出，添加少量貝殼粉末，然后進行翻動。進行所述翻動后，獲得與石灰一起沉降的，呈藍色、且泛紫光的色素沉淀物，即泥藍(靛藍的量為8.3%，靛紅的量為 0.11%)。[0044]向使用豆莖的堿水30L (pH12)中加入上述泥藍3kg，并裝至大缸時pH為11.77，使大缸內部的溫度維持在27±3°C的條件下進行發酵，從而制備天然寥藍發酵溶液。
[0045][制備例]酵母的培養
[0046]酵母(商品名:面包發酵效果好的酵母，E-MART，韓國)，從所述酵母分離的釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae, ITS 和 18S rRN A 序列分析結果確認為與 ATCC32699 相同的種類)菌株、從米酒(商品名:活著的酵母，無等山大米米酒，光州無等山濁酒，韓國)分離鑒定的釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae, ITS和18S rRNA序列分析結果確認為與ATCC32703相同的種類)菌株、公開的菌株漢遜梅斯麥恩斯(Hansenula misumaiensis)菌株(KCCM50134)的培養均使用下述相同的培養基進行培養，且為對菌株進行定量，每份培養基均制備成100ml后使用。加入Ig的蛋白胨(peptone)和Ig的酵母提取物(yeast extract),添加水至95ml后進行滅菌(121°C，15分鐘)，將所述滅菌的溶液和5ml的滅菌40%葡萄糖(glucose)溶液進行混合，制備成100ml。但，釀酒酵母(酵母菌株，米酒菌株)是在30°C、300rpm條件下,漢遜 梅斯麥恩斯菌株是在24°C、300rpm條件下進行培養的。
[0047]從在5ml培養基中進行I次培養的菌株培養液中取1ml，在100ml培養基中進行2次培養。從2次培養的菌混懸液中取90ml，利用離心機(1580MGR，(株)GYR0ZEN，韓國)將菌沉淀下來，最大限度地去除水分后進行定量，并用于靛藍的還原。
[0048]上述菌株的培養液培養至利用紫外分光光度計(Aglient845,A glient科技公司，瓦爾德龍，德國)，在600nm處測定的光密度值為2.5至2.8。
[0049][比較例I]
[0050]利用上述比較例中制備的天然寥藍發酵溶液進行還原以及染色。
[0051]染色使用大缸底部溶液，以1:50的溶液比進行15分鐘，在空氣中進行氧化、固色后進行水洗。染色的織物使用了麻織物(苧麻)，使用的麻織物從公開銷售的織物中精煉后使用。
[0052]對于染著量以及顏色特性的測定是通過利用色差計(Color_Eye3100, Macbeth,美國)在最大吸收波長下測定染色織物的Κ/S值，從而對表面染著進行了評價；而顏色特性是通過測定孟塞爾顏色系統的HV/C值進行評價的，并測定未染色織物為基準的色差Λ Ε*。
[0053][表 I]
【權利要求】
1.一種利用酵母的靛藍還原方法。
2.根據權利要求1所述的利用酵母的靛藍還原方法，其特征在于，所述方法是使用酵母，在堿性水溶液中對靛藍進行。
3.根據權利要求1或者2所述的利用酵母的靛藍還原方法，其特征在于，所述酵母為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、羅斯酵母(Saccharomyces rosei)、葡萄汁酵母(Saccharomyces uvarum)、薛瓦酵母(Saccharomyces chevalieri)、漢遜酵母屬(Hansenula spp.)、德爾布有孢圓酵母(Torulaspora delbrueckii)或者耐熱克魯維酵母(Kluyveromyces thermotolerans)。
4.根據權利要求3所述的利用酵母的靛藍還原方法，其特征在于，所述酵母的濃度是在600nm處進行測定的光密度值為1.5至3.5。
5.根據權利要求2所述的利用酵母的靛藍還原方法，其特征在于，所述堿性水溶液的pH為10以上。
6.根據權利要求1或者2所述的利用酵母的靛藍還原方法，其特征在于，所述方法是在20°C至40°C條件下進行。
7.根據權利要求6所述的利用酵母的靛藍還原方法，其特征在于，所述方法是在攪拌作用下進行的。
8.根據權利要 求1或者2所述的利用酵母的靛藍還原方法，其特征在于，所述靛藍為天然靛藍或合成靛藍。
9.一種利用天然靛藍或者合成靛藍對織物進行染色的方法，其特征在于，將不溶性染料按照根據權利要求1至7中任意一項所述的方法進行還原的同時，浸潰于織物，后進行氧化。
10.根據權利要求9所述的利用天然靛藍或者合成靛藍對織物進行染色的方法，其特征在于，所述染色是在20至50°C條件下進行的。
【文檔編號】C12P1/00GK103842448SQ201280034758
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年7月5日 優先權日:2011年7月11日
【發明者】申允淑, 柳東一, 金根重, 孫炅喜 申請人:全南大學校產學協力團