KR0124390B1 - 연옥분(軟玉粉)이 함유된 종이 및 그 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종이를 제조하는 공정중에 미세한 입자로 분쇄된 연옥분을 일정량 첨가하므로서 연옥의 고유효능이 방사되는 종이를 얻는 것이다.

본 발명은 미세한 입자로 분쇄된 입도 150-300메쉬의 연옥분을 지료에 중량비로 5-15% 첨가하므로서 연옥의 고유효능이 함유된 종이를 제조할 뿐 아니라, 첨가된 연옥은 섬유사이의 간격과 틈을 채워서 종이의 밀도, 백색도 등 망상구조의 물리적 성질을 개선시켜 주고, 또한 본 발명의 종이로 다양한 제품을 제작하므로서 연옥에서 방사되는 원적외선(음이온)으로 인하여 건강증진은 물론, 음식물의 부패방지, 세균발생 억제 등의 효과가 있는 것이다.

Description

[발명의 명칭]

연옥분(軟玉粉)이 함유된 종이 및 그 제품

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 연옥(Nephrite)의 미세한 분말을 함유하여서 된 종이 및 그 제품에 관한 것이다.

더욱 구체적으로는 본 발명은 투각섬석-양기석(透角閃石-陽起石)계열의 섬유가 매우 가느다란 교직섬유 현미(交織纖維 顯薇) 구조로 된 연옥의 미세한 분말을, 종이제조시, 그 원료인 펄프나 고해, 사이징 등의 공정중 함유되게 하므로서 이후, 실내의 벽지로 사용할 때에 있어서나, 생리대용 고흡수지 등으로 사용할 때에 있어 연옥고유의 효능이 인체에 영향을 미치게 되어 건강증진을 도모할 수 있으며 내수지나, 발수지, 보수지 등의 식품포장용의 지류용기나 팩으로 사용할 때 장기간의 식품 신선도를 유지할 수 있게 되는 등의 일상생활의 주변용품으로서 광범위하게 이용할 수 있는 탁월한 효능의 종이를 얻을 수 있게 한 연옥분이 함유된 종이 및 그의 제품에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 옥(jade)은 경옥(硬玉: Jadeite)과 연옥(軟玉: Nephrite)으로 대별되고 경옥은 휘석족( 輝石族: pyroxene family)에 속하는 납 휘석조(組) 광물로서 규산, 산화 알루미늄, 소다(soda)로 된 단사정계(單斜晶系)물질이며, 경도는 수정과 같은 치밀한 덩어리이고, 빛은 흑색, 청록, 록색이며, 투명하거나 반 투명한 것으로서 보통, 옥(玉)이라 함은 이 경옥을 가르키는 것을 말한다.

연옥(Nephrite jade)은 이노규산염(Inosilicates)의 단 사정계 휘섬석(輝閃石) 광물체로서, 고토질 대리암 중 연옥과 사문석화 초염기성 연옥(蛇紋石化 超鹽氣性 軟玉)으로 나누어지고 이들의 품질은 그의 미세한 구조 즉 투각섬석-양기석정자가 속조(束組)와 섬유로 되는 조세(粗細)한 정도로 결정되며 섬유가 극히 가늘수록 품질이 좋은 것으로 알려져 있다.(광업진흥 1993년 신년호 : 대한광업진흥공사)

독일의 의학계 문헌에 발표된 보고(Mauda Palmer Die Verborgene의 KRAFT der KRISTALLE und der EDELSTEINE)에 의하면 경옥과 연옥은 서로 다른 두가지 상이한 광석으로서 이들은 대부분의 보석처럼 실리콘과 산소를 함유하고 있으나 경옥은 과립형 크리스탈로 형성되어 있는데 대해서 연옥은 섬유질, 머리털 같은 무수한 크리스탈과 미립 집합체로 이루어져 있는 차이가 있고 특히, 연옥은 경옥에 있어서의 나트리움과 알루미늄 조성분과는 달리, 인체에 유익한 3가지 광물 즉, 칼슘, 철분, 마그네슘을 주성분으로 하고 있어 연옥 착용시 고혈압, 당뇨병, 순환기 장애, 심장병 및 신장장애로 인한 병고의 치유에 커다란 영향을 미치는 것으로 최근에 보고된 바 있다.

그러나 연옥은 그 희소성으로 인하여 상기와 같은 탁월한 의학적 효능이 있는 것으로 알려져 있음에도 불구하고 목걸이, 반지, 팔찌 등의 일부 신변장식용 보석 장신구로서의 이용에만 한정되어 있었으며, 또, 연옥의 가공에는 많은 시간과 노력 및 섬세한 주의가 필요하여 오랜경험을 가진 숙련자가 아니면 이를 세공할 수가 없고, 아울러 고가품이기 때문에 경제적으로도 불리하여 연옥을 이용한 일반 생활용품으로서의 개발은 거의 전무한 실정이었으며, 따라서 이의 연구개발이 절실하게 요구되는 시점이 있다.

본 발명자는 상기와 같은 연옥의 탁월한 의학적 효능에 주목하여, 십수년간의 연구 실험을 거친 각고 끝에, 주변의 일상 생활용품 예컨데, 합성수지제품, 유리제품, 도자기 제품들의 제조시에, 본 발명의 연옥분을 함유케 한 결과, 물리학적으로나 의학적으로도 효능이 뛰어난 제품들을 얻을 수 있었고, 따라서 이들에 대해서는, 특허 제112812호 발명 연옥분이 함유된 유리제품 및 그의 제조방법, 특히 제117906호 도자기의 성형 공정중에 연옥분을 첨가하는 방법 특허 공고번호 제97-11094호 연옥분이 함유된 합성수지 및 그의 제조방법, 동 공고번호 제97-11095호 특허 제118114호 등으로 출원, 특허된 바 있으나, 종이 예컨데, 백상지(fine paper) 중절지 (wood containing paper)들의 일반지와 골판지 원지 등의 판지를 비롯하여 합성지, 무기섬유지 등의 특수지를 제조함에 있어서도, 그 원료인 펄프나 또는 제조공정중의 사이징 공정시에 본 발명의 연옥 특히, 고토질 대리암(苦土質 大理巖) 중의 투각섬석으로서 부치(負値) σ¹⁸0으로 규정되는 연옥분을 함유케하거나 연옥분을 첨가한 후, 혼합하여 통상의 방법으로 제조할 경우, 제조된 각 종이제품들이 중금속제거능, 악취제거능, 동,식물성장촉진능, 수질개선능 등의 효능이 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 연옥 및 연옥분의 탁월한 효능을 이용하여, 종이와 판지를 위시한 특수한 예컨데, 내수지, 발수지, 방향지, 전도지, 전자파 차단지, 보수지, 방습지, 내유지, 방균지, 살균지, 고 흡수지, 이온교한지 등 일상생활에 유익하게 활용될 수 있는 의학적 물리학적 효능이 뛰어난 종이 및 그 물품을 제공하고자 함에 주요 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 특이한 조성 성분으로 된 휘소성 연옥의 채광시나 보석 세가공시에 파생되는 잔재물 또는 폐기물로 처리되는 연옥분말의 이용을 극대화할 수 있게 한 것이다.

본 발명의 기타 목적과 장점은 이하의 명세서에서 명백히 설명되고 그 실시예에서 확실하게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 특징적인 요소로서는 종이 제조시의 공정중, 종이의 원료인 펄프에 연옥분말, 구체적으로 150∼300메쉬의 연옥분말 5∼15중량%를 함유하는 시료로 통상의 제조방법에 의해 종이나 판지 및 특수지들을 제조케 하므로서 연옥분말은 생산된 종이제품에 고루 분포되어 사용시 연옥 고유의 효능이 발휘될 수 있게 한 것이다.

본 발명에 있어서, 각 종이제품이란 비제한적인 의미로서 연옥분 혼합이 필요하거나 의도되는 다양한 종류의 종이제품일 수 있다.

본 발명의 실시에 있어서, 종이물품의 제조공정은 비록, 공지된 것이기는 하나 아래의 표1에 나타내는 공정에 따른다.

[표1]

본 발명의 종이 제조에 사용되는 연옥분의 입자크기는 원료인 펄프 재료나 종이, 판지 및 특수지 등의 용도 등을 고려하여 선택되는데, 일반적으로 150∼300메쉬가 적당하다. 판지나 특수지 등과 같이 물성이 증대되어야 하는 경우에는 보다 미세한 입자인 250∼300메쉬 정도의 연옥분이 사용되는 것이 보다 유리하며, 일반종이에는 150∼250메쉬의 연옥분이 첨가되어 사용된다. 연옥분의 입자크기가 상기 범위보다 커지면 종이 제품의 표면 거칠기가 심해져서 바람직하지 못하고, 상기 범위보다 더 미세한 입자는 분쇄하기가 어려우므로 바람직하지 못하다.

또, 제조되는 종이의 원료인 펄프에 연옥분을 첨가할 경우 그 첨가량은 5∼15%가 적당하며, 상기 첨가량이 5%미만이면, 연옥 첨가로 인한 효과를 기대할 수 없으므로 바람직하지 못하고, 연옥분의 첨가량이 많을수록 연옥의 고유 효능이 향상되기는 하나, 첨가량이 과다하면 종이의 성질, 특히 망상구조의 물성을 저하시켜 제품을 취약하게 만들 뿐만이 아니라, 연옥분의 높은 가격 때문에 제품 단가가 상승되므로 플프 원료 총중량의 15% 이하가 적절하다.

본 발명에서 사용되는 연옥분은 연옥으로 장신구, 그릇, 조각품 등의 제품을 만들고 남은 잔석을 분쇄하여 이용하는 것이 가능하므로 유실 연옥의 절감이라는 면에서 경제적으로 유리하며, 연옥 고유의 성질을 상승효과로 나타낼 수 있는 종이제품을 얻을 수 있다는 점에서 높게 평가된다.

본 발명에서 펄프 원료에 투여, 사용되는 연옥분은 고토질 대리암(苦土質 大理巖) 중의 투각섬석 연옥으로서 부치(負値)σ¹⁸0으로 규정되며, 또 다음 표 2와 같은 조성비를 갖는 것이 효과면에서 가장 바람직하다.

[표 2]

본 발명에 따라 연옥분을 함유하는 종이의 제조 및 상기 제품에서 나타난 효과를 이하의 실시예와 실험예들에서 상세히 설명한다.

[실시예 1]

연옥분을 펄프에 첨가하기 위한 실시예로서, 건조펄프 및 파지를 물에 풀어 슬러시(slush) 상태로 만들기 위하여 건조 펄프 및 파지와 물을 펄프(pulper)에 투입하여 농도 5-7%의 현탁액으로 50℃의 온도에서 교란과 순환시키므로서 섬유사이의 결합을 느슨하게 하여 펄프 덩어리를 낱개의 섬유상태로 뜯어준다.

제지용 솬성지료가 필요로 하는 정도로 펄프 섬유를 개량시키기 위하여 디스코 리파이너(disc fefiner)에서 처리하므로서 펄프의 인열강도는 감소하고 파열강도, 인장강도 및 내절도는 개선되었다.

종이의 물리적, 화학적 성질을 개선하는 각종 첨가제를 펄프에 첨가하며, 이때 입도 250메쉬의 연옥분의 중량비로 10-15%로 첨가한 후 혼합하여서 3.0% 농도의 펄프로 처리하였다.

[실시예 2]

유체 침투에 저항하는 능력을 부여하는 사이징 작업시에 연옥분을 첨가하는 실시예로서, 종이시트가 사이즈 프레스(size press)를 통과하는 동안 사이즈액을 종이시트에 흡수시키며, 6-14% 농도의 농측 녹말로 된 사이즈 액에 입도 200-300메쉬의 연옥분을 중량비로서 5-10% 첨가하여 사이즈액을 조성한다.

이와 같이 사이징된 종이 시이트는 실시예 1에 비하여 습부조건의 변화에 덜 민감할 뿐 아니라 첨가된 첨가제가 100%로 잔재하는 효과가 있다.

[실시예 3]

광택, 매끄러움, 색상, 인쇄적성 등을 향상시키기 위한 코팅 작업시에 연옥분을 첨가하는 방법으로서, 안료와 접착제, 첨가제로 조성된 코팅제에 입도 280메쉬의 연옥분을 5-10% 첨가하여 코팅제를 조성하며, 프린트를 코팅기에 의하여 종이 시이트에 코팅제를 도포한 후에 건조기를 통과시켜 수분을 제거하여 제조를 완성한다.

이와 같이 하여 제조된 종이제품은, 연옥에서 발생되는 원적외선의 영향으로, 식품포장용기, 팩 등으로 사용할 경우 음식의 신선도를 오래 유지할 수 있었으며, 생리용품의 고흡수지로 제조하여 착용하였을 경우, 치료효과가 있었다(하기 실험예 참조).

즉, 본 발명에 의한 종이제품에서는 하기 실험예 5에서와 같은 원적외선이 방사되면서, 식품포장 용기(팩)의 경우, 물분자의 파장대와 원적외선의 진동수가 일치하는 순간 공명흡수 현상으로 물분자가 활성화되고, 활성화된 분자는 용존산소를 활성화시켜서 음식물을 부패시키는 박테리아의 침투를 억제하여 식품의 신선도를 오래 유지시켜 주며, 또한 단백질의 표면을 형성하고 있는 3개 중의 물분자가 활성화되면서 물분자의 중간결합력이 높아지게 됨과 동시에 연옥분과의 활성으로 인하여 단백지 표면의 핵인 탄소원자가 물분자와 함께 증발되면서 표면이 건조되어 갈색으로 변질하게 되는 드립(DRIP) 현상을 억제하는 것을 확인할 수 있었다.

또 인체에 착용되는 생리대 등의 고흡수지에 있어서는 생체내에 흡수된 원적외선 작용으로 인하여 신진대사를 촉진해주고 혈액순환을 원활히 하며 효소의 생성을 부활시키고 노화된 세포를 활성화시켜 노폐물 및 여분의 지방질 배설을 촉진하고 피로나 노화의 원인인 유리 지방산, 지방산 에스텔, 콜레스테롤, 과잉염분, 노산의 생성을 억제하여 건강과 젊음을 주는 효능이 있음을 확인할 수 있었다.

실험예 1

이하의 실험은 본 발명의 실시예에 사용된 연옥분의 납, 중금속 및 기타 유독성분의 존재를 시험한 것이다(미합중국 FDA 등록번호: 2022038, Bio-Science Research Institute. Inc)

[표 3(납함량 시험)]

[표 3-1(중금속 시험)]

[표 3-2(무기물 용리시험)]

[표 4(납함량 시험)]

ND=농도가 검출한도 미만이거나 검출되지 않음

상기 실험결과에 나타난 바와 같이 본 발명에 사용된 연옥분은 인체에 유해한 납, 중금속, 기타 유독 성분이 검출되지 않았으므로 식품 저장용 팩등으로 사용될 경우에 안전함이 입증되었다.

실험예 2

이 실험예는 본 발명의 실시예들에서 제조된 종이컵과 대조용 컵(일반 종이컵)에 균질의 A급 우유로 채우고, 주위 온도에서 48시간 동안 방치한 다음 우유를 분석하였다. 결과는 하기 표 5에 나타낸다.

[표 5]

결론 : 인체에 유해한 미생물균의 감소가 나타났다.

실험예 3

이 실험에서는 본 발명의 실시예에서 얻어진 종이로 제조된 컵에 24시간 수도물을 저장하고 이 저장되었던 수도물 즉 옥분수가 누에의 성장 발육 및 견질에 미치는 영향을 알아 보았다(도면 제 1 도, 제 2 도, 제 3 도 참조).

※ 한국잠사학회 발표논문

ⓛ 재료 및 방법

1. 공시 누에품종: 백옥잠

2. 사육시기: 만추채잠종의 즉침종을 부화 소잠(11∼12월)

3. 사육방법: 항온 항습, 전령 뽕잎육

4. 공시두수: 대조-150두 2반복

처리-130두 2반복

5. 처리내용: 대조-증류수 살포하여 뽕급여

처리-연옥수 살포하여 뽕급여

처리시기: 2령기 잠부터

[표 가 : 옥분수 처리로 수행한 사육 결과]

[표 나 : 옥분수 처리로 고치에서 실뽑기를 수행함]

[표 다 : 옥처리로 인한 유충 중량의 변화]

[표 라 : 옥 용액에 의한 혈당량의 감소 효과]

+: 누에 추출물의 주사 이전

◎ 결과

1. 유충의 무게에서는 전령기간 모두 연옥수 처리구가 증류수처리구인 대조구보다 무거웠으며, 특히 숙잠은 개체당 0.48g이나 더 무거웠다.

2. 화용비율은 연옥첨식구가 대조구보다 15% 정도 낮은 71.2%였고, 1만두수견량은 대조구보다 7% 낮은 15.4g이었다.

3. 연옥첨식구의 전견증은 대조구보다 6% 정도 무거운 2.14g이었고, 견층중도 9% 정도 무거운 44.5cg이었다. 견층비율은 대조구보다 지수로 2% 높게 나타났다.

4. 연옥첨식구가 대조구보다 실켜기 성적이 전반적으로 양호하였다. 특히 견사장이 길고, 견사량이 많았으며, 해서율도 대조구보다 실수로 약 9%가 높아서 해서사량이 월등히 많았다.

5. 사질에서 연옥첨식구는 섬도가 다소 굵고, 강력, 신도 및 생사량비율은 대조구보다 높았으나, 수견량이 적어 1만두 생사량은 대조구보다 적었다.

6. 견사표면구조는 대조구와 처리구 간의 큰 차이가 발견되지 않았다.

7. 연옥첨식 누에유충의 혈당강하 효과는 대조구보다 지수로 24% 높은 70.3%이었다.

8. 첨식한 연옥의 결정구조는 끝이 뽀족한 봉상구조를 하고 있었다.

실험예 4

이 실험에서는 본 발명의 실시예에서 제조된 종이그릇에 돼지고기를 저장하였을 때 경시적으로 선도 변화에 미치는 효과를 알아보기 위해 한국식품개발연구원에 의뢰하여 수행하였다. 아래에 그 연구실험결과를 상술한다(연옥제 용기에 저장한 돈육의 선도평가 : 한국식품개발연구원).

돼지고기를 연옥분 함유 종이그릇과 일반그릇(대조)에서 저장하였다. 저장온도는 0℃와 4℃로 하였고, 0, 4, 7, 14, 21일간 보관하였다. 돼지고기 중 햄(ham)부위를 약 100g 정도 절단하여 보관하면서 육즙유출량(Drip loss), 육색(Meat color), pH, 휘발성 염기태 질소(VBN; 단백질 변패도), 지방 산패도(TBA)를 측정하였다. 측정한 결과는 다음 표와 같다.

VBN : mg%

TBA : mg Mal/Kg 고기

상기 결과에 나타난 바와 같이, 연옥분 함유 종이그릇에 저장된 돼지고기의 육즙유출물은 대조구에 비해서 훨신 낮았으며, 특히 저장기간이 경과함에 따라 저장온도에 관계없이 연옥분 함유 종이그릇에서 육즙유출량이 감소경향을 보이고 있다. 근육의 사후 변화의 중요한 지수로서의 pH는 가축에 따라 도살직후 처음에 약간 pH가 떨어진 후 6.5∼6.8의 높은 수준을 유지하는데 본 선도 평가에서 4℃에서의 pH가 0℃에서보다 높았으나 뚜렷한 차이는 발견할 수 없었으며, 단백질 변패도를 나타내는 VBN 값에 있어서도 직접적인 영향은 없었다. 그러나, 지방 산패를 나타내는 TBA 값은 저장온도에 관계없이 연옥제 주발에서 낮게 유지되었다. 육색은 고기 중에 존재하는 색소가 일정한 파장의 광선을 흡수하고 다른 파장의 광선을 반사하기 때문에 나타나는 것으로서 본 시험에서 칼라 디퍼런스미터(color difference meter)로 측정한 △E 값은 0℃의 경우 일반 그릇(대조)의 경우 연옥 함유 종이그릇의 경우보다 낮았으며, 4℃의 경우가 0℃의 경우보다 다소 △E 값이 높았으나 일정한 경향은 없었다. 이는 0℃보다 4℃에 저장하는 경우 고기 표면의 탈수 건조가 많게 되어 색소의 농도가 상대적으로 증가하여 메트미오글로빈(metmyoglobin)의 형성이 촉진되었기 때문인 것으로 판단되었다.

실험결과를 요약하면, 연옥분 함유 종이그릇뿐만 아니라 옥석분말을 비닐 등의 포장재료에 코팅하여 식품저장에 응용할 경우, 부패성이 높은 식품의 유통에 있어서 위생과 품질을 보존하므로 저장수명을 연장시키고 안전성을 높힐 수 있을 것으로 확실시된다.

실험예 5

본 실험예에서는 본 발명에서 사용되는 옥분(玉粉)에 대한 적외선 실험을 수행하였다.

[표 6]

주 : FT-IR Spectrometer를 이용한 BLACK BODY 대비 측정결과임(한국전자재 시험 연구원).

실험예 6

본 실험예에서는 본 발명의 옥분시료에 대한 화학적, 생물학적 산소요구량에 대한 실험을 수행하였다(미합중국 F.D.A 공인 실험연구소)

[표 7]

실험예 7

이 실험예에서는 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 연옥분 함유 종이컵에 커피를 넣고 마셨을 때 맛과 이에 관련된 속성에 미치는 영향을 조사하였다. 실험은 중앙대학교 식품영양학과와 한국식품개발연구원이 공동으로 수행하였다. 상세한 내용을 이하에 기술한다.

1 실험 목적

연옥 종이컵과 일반잔(plain mug)에 커피를 타서 음용할 경우 커피의 맛, 향, 뒷맛, 색깔 등의 변인에 어떠한 영향이 있는지를 살펴보기 위함.

2 관능검사 방법: 선호도 시험(Paired Preference Test)

-한가지 시료에 대해 더 선호되는 다른 시료를 선택하는 방법 사용

-평가항목: 맛, 향, 뒷맛, 색깔

3 관능검사요원

-중앙대학교 식품영양학과 4학년 학생 20∼25명 선정(관능검사 유경험자로서 시험방법에 대한 지식이 있음)

4 관능검사기간

-1996년 3월∼6월

-일주일에 한 번씩 실시

-총 10번 실시했음

5 시험용기 및 시음재료

-연옥분 함유 종이컵과 일반잔: 외관은 동일하였음.

음료형태: 인스탄트 커피(Taster's Choice)

6 시료준비

-각 잔에 1티스푼의 커피를 넣고 100℃로 끓인 물 1/2컵을 첨가하여 준비

7통계처리

-T-테스트(p≤ 0.05)

결과

1. 맛: 연옥분 함유 종이컵에 담은 커피 맛이 일반잔의 커피보다 훨씬 순한 것으로 나타났다(p ≤0.05)

2. 색깔과 뒷맛: 연옥분 함유 종이컵의 커피 색깔과 뒷맛이 더 선호되는 것으로 나타났으나 통계적 유의성은 없었다.

3. 향: 일반잔 커피향이 연옥분 함유 종이컵 커피향보다 더 좋은 것으로 나타났으나 통계적은 유의성은 없었다.

※ 제 4 도는 연옥분 함유 종이컵이 커피의 관능성 특성에 미치는 영향을 보여준다.

결론

연옥분 함유 컵은 커피의 맛을 순하게 하는 효과가 있는 것으로 나타났으며, 이는 통계적으로 유의성이 검증되었다. 한편, 뒷맛과 색깔은 일반잔과 유사하거나 더 좋은 경향을 보였으나 통계적인 유의성은 나타나지 않았으며, 커피향은 일반잔이 더 좋은 것으로 나타났다. 그러나 통계적인 유의성은 역시 관찰되지 않았다.

실험예 10

이 실험예에서는, 생리 불순으로 인한 두통, 불면, 손발저림, 소화불량 등의 증상을 호소하거나 진단되는 성인남녀 50명을 대상으로, 본 발명 실시예에서 제조한 고 흡수지의 생리대를 약 1주일 계속 착용하도록 하고, 설문조사에 의해 효과를 평가하였다. 결과는 하기 표와 같다(대전대학교 부속 한방병원).

상기 실험결과에서 나타난 바와 같이 본 발명의 옥분함유 고 흡수지로 제작된 생리대를 착용할 경우, 두통(80%), 불면증(81%), 손발저림(90%), 소화불량(89%)이 완화되었음을 알 수 있었다.

실험예 9

본 실험에서는 본 발명에서 사용되는 옥분과 함께 옥수(玉水)가 생체의 피부에 미치는 자외선 살균효과의 여부를 알아보기 위해, 자외선 살균효과에 미치는 옥분과 옥수의 영향에 대한 실험을 한양대학교 자연과학대학 생물학과 연구실에 의뢰하여 수행하였다.

아래에 그 연구 실험결과를 상술한다.

1. 시료

강원도 춘천군 동면 월곡리에 소재한 연옥광산에서 채취한 옥분과 옥수를 사용하였다.

2. 실험균주 및 배양

자연계에서 피부에 가장 많이 접촉할 수 있는 대조 균주로 그람 양성 세균인 Bacillus subtilis와 그람음성 세균인 Escherichia. coli 및 효모 Saccharomyces cerevisiae를 선정하였다. E. coli(그람음성)와 Bacillus subtilis(그람양성)의 균주는 영양한천 배지(효모 추출물 3g, 박토-펩톤 5g, 염화나트륨 8g/증류수 1리터)에서 배양되었다. 37℃에서 24시간 배양한 후, 군락을 계수하였다. Saccharomyces cerevisiae(Gerhardt et al., 1994의 경우에는 YPD(효모 추출물 3g, 박토-펩톤 10g, 텍스트로스 30g/증류수 1리터)가 사용되었다. 이들 균주는 진탕배양기에서 30℃의 온도로 24시간 동안 진탕배양되었다.

3. 자외선 조사방법

24시간 배양된 균주에서 1ml를 채취하여 멸균수에 희석한 후 그람양성 세균인 Bacillus subtilis와 그람음성 세균인 E. coli는 영양고체배지(효모 추출물 3g, 박토-펩톤 5g, 염화나트륨 8g, 한천 15g/증류수 1리터)에 효모인 Saccharomyces cerevisiae는 YPD(효모 추출물 3g, 박토-펩톤 10g, 텍스트로스 30g, 한천 15g/증류수 1리터) 고체배지에 각각 0.1ml씩 접종하였다. 고체배지에 접종한 각각의 균주는 무균대(수공양행) 내에 설치된 자외선 등(115V, 30W, 2537Å관등) 50cm 아래에 놓아 각 균주별로 조사하였다. 그람양성 세균과 그람음성 세균은 40초와 1분동안, 효모는 30초와 1분동안 자외선을 조사하였으며 무균대내의 자외선은 포토미터(Licon LI-189)로 측정하였다. 대조군으로는 자외선을 조사하지 않은 고체배지의 균체수로 하였다.

4. 용혈성 세균의 분포

옥분과 옥수에 상재한 미생물군집중 병원성 세균으로 알려진 용형성 세균 군집을 확인하기 위하여 혈액한천배지(blood agar plate: BAP)를 사용하여 계수하였다(Benson,1994). 혈액한천배지(Trypticase soy agar (BBL) 40g/증류수 1리터)는 멸균 후 48∼50℃로 식힌 뒤 5% 무균 탈섬유의 양피(sheep blood)를 첨가하여 사용하였다. 옥분과 옥수를 혈액한천배지에 도말하여 37℃ 배양기에서 24시간 동안 배양하였다. 배양한 평판을 꺼내 집락의 형태와 용혈의 특징을 관찰하였으며, 집락 주위가 녹색환이 형성되면 α-용혈로, 집락 주위가 완전히 투명하게 녹은 용혈환이 나타나면 β-용혈로 판정하였다. 또한 용혈성이 전혀 없는 경우는 비용혈(γ형)로 판정하였다.

5. 미생물 군집의 측정

가. 옥분과 옥수의 농도에 따른 미생물 군집

그람양성 세균, 그람음성 세균 및 효모의 생장에 미치는 옥분과 옥수의 영향을 알아보기 위하여 영양액체배지와 YPD 액체배지에 옥분과 옥수를 일정 농도로 구배하여 배양하였다. 옥수는 10%, 25%, 50%, 100%(v/v)의 농도구배로, 옥분말은 5%, 10%, 20%, 30%(v/v)의 농도구배로 혼합하여 그람양성 세균과 그람음성 세균의 37℃에서 24시간, 효모는 30℃에서 24시간 배양하여 계수하였다. 대조군으로는 옥수와 옥분말을 첨가하지 않은 액체배지를 사용하였다.

나. 자외선 차단효과

시간에 따라 자외선을 조사하여 그람양성 세균, 그람음성 세균 및 효모의 생존 균체수를 백분율로 환산하여 자외선 차단효과로 계산하였다. 그람양성 세균과 그람음성 세균을 3개의 영양고체배지에 도말하여 자외선(115V, 30W, 2537Å관등)을 조사한 후 37℃에서 24시간 배양하였다. 효모는 YPD에 도말하여 30℃에서 24시간 배양하여 계수하였다. 균체의 계수는 CFU(colony formimg unit)/ml로 구하였다.

결과

용혈성은 혈액 한천배지상에 균을 접종하여 집락주위에 형성된 용혈환의 종류에 따라 α-형, β-형으로 구분한다. 또한 용혈성이 전혀 없는 경우는 비용혈(γ-형)이라 부르고 있다. α용혈은 옥시헤모글로빈이 메테모글로빈(methemoglobin)으로 변화한 것으로서 집락 주위는 녹색환이 형성되며, β용혈은 집락주위가 완전히 투명하게 녹은 용혈환이 나타난다. 이러한 용혈은 용혈독소에 의해 일어난다. 옥분과 옥수에서도 이러한 용혈성 집락이 확인되었다. 옥분말에서 β용혈은 평균 930CFU/ml, γ용혈은 190CFU/ml, 옥수에서 β용혈은 30CFU/ml, γ용혈은 730CFU/ml로 확인되었다. 옥수에서 보다 옥분말에서 β용혈성 세균이 상대적으로 많이 검출된 결과는 옥수 시료 채취시 옥분말의 중탕으로 채취하였기 때문이다.

2. 미생물 군집의 측정

영향액체배지와 YPD 액체배지에 옥수를 10%, 25%, 50%, 100%의 농도구배로 혼합하였다. 옥분말은 5%, 10%, 20%, 30%의 농도구배로 혼합한 후 배양하여 옥분과 옥수를 첨가하지 않은 대조군과 비교하였다. 옥수에서는 옥수를 전혀 첨가하지 않은 대조군과 비교할 때 Bacillus subtilis와 Saccharomyces cerevisiae에서는 거의 비슷한 양상을 보였으나, E. coli는 10%, 25%, 50%의 옥수 첨가시 대조군보다 많은 개체수를 보였다. 이는 옥수에 함유된 미량원소가 E. coli의 생장에 영향을 주었고, Bacillus subtilis와 Saccharomyces cerevisiae에는 영향이 없었던 것으로 판단된다. 따라서 옥수에 함유된 미량원소의 성분과 함량을 규명해야만 미생물의 성장과 연계한 해석이 가능할 것이다. 옥분에서는 Bacillus subtilis와 Saccharomyces cerevisiae 모두 대조군보다 적은 개체수를 보였다. 또한 옥분말의 농도가 높을수록 개체수가 감소하는 경향이 나타났다.

3. 자외선 차단효과

피부 정상세균총의 미생물들은 상주균과 경과균으로 구별할 수 있다. 상주균이 다소 항구적으로 남아 있다 하더라도 항구성 및 그 범위에 영향을 미치는 여러 인자가 있다. 즉, 기후에 따라 온도와 습도가 증가될 수 있고, 이는 피부 미생물의 밀도를 증가시킬 수 있다. 어린이가 성인보다 더 많은 그람음성균과 잠재성 병원균을 더 많이 보유한다. 따라서, 그람양성세균인 Bacillus subtilis와 E. coli 같은 소화기 미생물은 피부표면에 지속적으로 접종되므로 옥분과 옥수의 자외선 차단효과를 실험하기 위하여 피부에 상주하는 균보다 경과균을 선정하였다.

옥분과 옥수의 자외선 차단효과는 미생물의 자외선 감수성으로 확인하였다. 그람양성균인 Bacillus subtilis는 자외선을 30초 동안 조사시 옥분말을 20%, 30%의 농도로 첨가한 액체배지에서 각각 23%, 13%로 옥분말을 첨가하지 않은 대조군의 12%보다 생존 개체수가 많았다. 또한 옥수를 첨가한 액체배지에서도 비슷한 경향을 보였다. E.coli의 경우 가장 높은 생존 개체수를 보였으며, 옥수첨가 액체배지에서 보다도 옥분첨가 액체배지에서 이러한 양상은 두드러졌다. 즉 옥수첨가 액체배지에서는 평균 74%, 옥분말 첨가 액체배지에서는 82%로 나타났으며, 옥분 10%의 농도 액체배지에서는 90%의 가장 높은 생존 개체수를 보였다. 미생물 종류에 상관없이 자외선 차단효과는 옥수보다 옥분말에서 높게 나타났다.

미생물의 자외선 감수성은 그람음성균, 효모, 포자형성세균, 곰팡이순으로 알려져 있으며 자외선의 살균작용의 균의 생리활성도, 효소, 수분, 환경물질 등에 의해 영향을 받는다. 또한 자외선 조사 후의 광반응은 균종에 따라 차이가 있다. 자외선은 260nm의 파장에서 최대 살균능력을 가지며, 15w 자외선 등을 50cm 거리에서 조사하였을 때 대장균, 장티푸스균 등은 10분 이내에 사멸되었다는 보고가 있다 [芝崎勳, 1983]. Cryptococcus neoformans의 경우, 10분이상 처리시 세포 자체 형태학적 변화를 초래함과 동시에 내용물질의 변화도 나타나기 시작하였다. 자외선 감수성은 Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli의 순으로 확인되었다. 즉, 자외선 차단효과는 E. coli, Saccharomyces cerevisiae, Bacillus subtilisdml순으로 확인되었다. 그러나 이는 옥분과 옥수에 의한 성장영향 평가결과와 연계해 고려할 때 상대적으로 개체수가 많은 E. coli가 가장 차단효과가 높은 것으로 나타났다. 또한 장내세균중에서 E. coli와 Proteus vulgaris에 대한 태양광선의 살균효과 연구결과 평균 일사량과 비례하여 세균이 살균되었으나, 이 살균효과는 자외선이 아닌 짧은 파장의 가시광선에 의한 작용으로 보고한 결과와 연관해서 태양광선에 따른 살균효과의 연구가 보완되어야 할 것이다.

결론

1. 옥분의 경우 β용혈은 평균 930CFU/ml, γ용혈은 190CFU/ml, 옥수에서 β용혈은 30CFU/ml, γ용혈은 730CFU/ml로 확인되었다.

2. 옥분 및 옥수 첨가배지에서 성장시킨 미생물군집의 크기는 옥수의 농도보다는 옥분말의 농도변화에 따라 변화하는 양상을 보였다.

3. 자외선 조사 후 생존한 미생물 개체수의 측정결과로 분석해볼 때 옥수첨가 액체배지에서 보다 옥분말 첨가 액체배지에서 자외선 차단효과가 높게 나타났다.

4. 자외선 차단효과는 E. coli, Saccharomyces cerevisiae, Bacillus subtilis의 순으로 확인되었다.

상술과 같이, 본 발명의 종이 제조에 사용되는 옥분은 자외선 차단효과가 매우 높은 것으로 판명되었다.

실험예 10

본 실험예에서는 연옥분 함유 보수지와 연옥분말을 침전시킨 옥수를 처리했을 때 흰쥐의 번식과 성장율에 미치는 효과를 알아보기 위해 상기 실험을 한국식품연구원에 의뢰하여 실시하였다. 상세한 내용은 하기와 같다.

생후 9주령된 S.D.쥐(Sprague Dawley rats)를 암수 각각 30수씩 준비하였다. A군의 쥐는 연옥분 함유 보수지가 깔린 우리에서 수돗물을 마시게 하였고, B군의 쥐는 경옥분(2mg/ml 수돗물)을 침지시킨 후 상징액을 분리하여 마시게 하였으나, 연옥분 함유 보수지를 우리에 두지 않았다. C군은 연옥분 함유 보수지나 옥수 없이 대조군으로 하였다. 모든 처리군에서 9일동안 종부(種付)시킨 다음 숫쥐를 분리하여 정자농도와 활력검사를 위해 도살하였다. 결과는 하기와 같다.

실험결과 연옥분 함유 보수지(A군)와 옥수(B군) 처리군에서 분만 성적이 대조군에 비해 우수하였다. 즉 분말율은 A, B 처리군에서 각각 90%, C 처리군에서 80%를 나타내었고, 분말새끼수는 비록 대조군에서 6∼8마리 더 많았지만 숫 새끼수는 A, B 처리군에서 3마리씩 더 많았다. 종부후 분만까지 소요되는 일수는 A처리군이 유의하게 짧았다. 또한, 연옥분 함유 보수지로 처리한 A군의 경우 정자 농도와 정자의 활력이 우수하였다. 그러나, 연옥분 함유 보수지와 옥수를 동시에 처리한 경우의 영향은 이 실험에서 연구되지 않았다.

결론적으로, 상기 결과는 연옥분 함유 보수지와 옥수가 쥐의 번식과 생장에 영향을 준다는 것을 시사한다: 연옥분 함유 보수지나 옥수처리군이 더 나은 번식 및 성장지수를 나타내었다. 또 상기 결과는 번식효율의 개선 및 정자 농도와 운동성을 강화하는데 대한 기초 자료로서 가치있는 것으로 사료된다.

Claims (1)

1. 종이를 제조하는 원료인 펌프에 입도 150-300메쉬 연옥분을 중량비로 5-15% 첨가하여서 제조됨을 특징으로 하는 연옥분이 함유된 종이.