살생물제 역할을 하는 목재와 식물에서의 추출물- (주) 삼양화인, natural biocide, extractive

 

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주된 고분자polymer 구성요소 이외에, 목재의 화학적 구성은 대부분 추출물

(보통 4%에서 10%, 30%까지도 있으며 이 숫자는 나무의 종류, 성장 조건, 나무가 잘라졌을 때의 년도에 따라 달라짐)과 미네랄(ash; 망간manganese와 이산화규소silica 외에 주로 칼슘calcium, 칼륨potassium, 그리고 마그네슘magnesium)이라고 알려진 화합물의 형태로 이물extraneous mateiral들의 소량을 포함합니다.

 

추출물들은 유기와 무기요소 모두로 구성되어있으며 이들의 함량는 나무줄기보다 나무껍질, 나뭇잎 그리고 뿌리에서 더 높습니다. 추출물들은 색, 냄새, 맛, 부식 저항, 농도, 흡습성, 그리고 인화성과 같은 목재의 특성들에 기여합니다. 목재의 유기 추출물은 표 1과 같이 다른 그룹으로 분류될 수 있습니다.

 

지방족 화합물aliphatic compound과 지환식화합물alicyclic compound	페놀성 화합물Phenolic Compounds	Gums	다른 화합물
▶테르펜terpenes과 터페노이드terpenoids (수지산resins acids; 트로폴론tropolones; 스테로이드steroids) ▶지방산 에스테르 fatty acids esters (지방fats; 왁스waxes) ▶지방산fatty acids ▶지방 알코올 fatty alcohols ▶알칸alkanes	▶페놀phenols ▶스틸벤stilbenes ▶리그난lignans ▶이소플라본isoflavones ▶농축 타닌 condensed tannins ▶플라보노이드flavonoids ▶가수분해형 타닌hydrolyzable tannis	▶선형 구조를 가진 다당류polysaccharides ▶가지 구조를 가진 다당류 ▶branch-on-branch 구조를 가진 다당류	▶당분sugars ▶시클리톨cyclitols ▶아미노산amino acids ▶알칼로이드alkaloids ▶쿠마린coumarins ▶퀴논quinones

표 1. 목재의 유기 추출물

 

이러한 나무 요소들은 목재로부터 용제(물, 알코올 아세톤, 벤진, 톨루엔toluene, 에테르ether 및 용제의 혼합물[예. 알콜/벤진 및 톨루엔])로 하여금 추출될 수 있습니다.

구성있는 목재에서의 생물학적 활성 성분의 특성은 몇몇 추출물 및 활성성분과 비슷한 구조를 가진

합성 화합물를 통한 처리로써 흰개미termite으로부터의 목재 보호 증가를 이끌 수 있습니다.

 

단단한목재와 연한목재는 비슷한 양의 추출물들을 함유할 수도 있지만, 다른 구성요소를 가지고 있습니다. 이러한 것들은 타닌tannin과 다른 폴리페놀형 화합물polyphenolic type compound

(착색물질colored substance, 정유essential oil, 지방, 수지, 왁스, 호정[덱스트린], 그리고 단순 대사 중간 생성물simple metabolic intermediate)처럼 다양한 비율로 존재합니다. 목재의 자연내구성은 흔히 이들의 추출물 함량 및 구성과 상관되어있습니다.

 

식물 및 목재 천연 추출 화합물과 활용성면에서 목재 방부에 쓰이는 주된 물질들을 비교했을 때,

서 언급된 천연물들은 보통 그들의 살생물제 및 방부제 특성과 금속결합능력 또한 고려되며 안전하고

다용도의 적용에 선호됩니다. 이러한 추출물들은 나무 표면의 습기를 흡수하는 습성을 감소시키면서 작용하고 그러므로 목재 내구성에 긍정적인 영향을 동반한 인간병원균human pathogens, 벌레, 혹은 균류와 같은 넓은 범위의 생물학적 유기체의 부패의 활성을 억제합니다. 심재Heartwood 추출물은 상당한 항진균성antifungal 및 방부antioxidant 특성을 나타낼 지도 모릅니다.

 

목재와 식물 추출물의 특정 적용은 다음과 같습니다:

 

▶ 장기보존(농축 타닌을 위함)

▶ 항진균성 그리고 땅속 흰개미 보호(플라보노이드를 위함)

▶ 흰개미 에 반한 격퇴성 및 유독성(퀴논을 위함)

▶ 균질감쇠fungal decay에서 심재의 저항(스틸벤를 위함)

 

방법과 추출에 쓰인 용제는 서로 다른 그룹 추출물의 초기 항진균성 규모에 어느정도 영향을 줄 수 있습니다.

왼) 아카시아나무 오)아프리카 파둑

아카시아 나무black locust와 아프리카 파둑African padauk과 같이 내구성이 좋은 심재에서 얻어지는

천연 추출 화합물들은 실험실 시험 조건에서 유럽 너도밤나무beech 주입목재 샘플의 부패에 반한

내구성을 증가시키며 발전된 항진균성을 보여줍니다.

 

미모사mimosa(아카시아 몰리시마Acacia mollissima) 나무껍질 추출물과 케브라초quebracho 심재 추출물

( Schinopsis lorentzii)에서의 농축타닌(프로안토시아니딘proanthocyanidins 혹은 폴리플라보노이드 타닌polyflavonoid tannin)의 존재는 이들의 많은 양 덕분에 실험에서 백색균 및 부후균rot fungi를 없애기 위한

발전된 균저항성을 부여하는 데 효과적입니다. 이러한 추출 화합물은 감소된 함량으로 존재하는 경우에도 실내 적용에 쓰이는 목재 부패방지제로써 효과적이라는 것으로 보여집니다.

 

몇몇 아마존 목질 종류의 심재로부터의 추출물들은 상업적 방부 코팅 제품들을 통해 증명된 것처럼 실험에서 연부후균, 갈색부후균, 그리고 백색부후균에 반한 약간의 항진규성을 표출합니다.

왼) 녹나무 오)멀구슬나무

녹나무camphor tree(Cinnamomum camphora) 나뭇잎 추출물은 이들의 휘발성과 안좋은 내열성으로써 제한성을 동반한 발전된 항진균성과 함께 효과적인 살생물제로 작용하는 생물학적 화합물

(테르펜알코올terpene alcohol: 테르피네올terpineol, 리나놀linalool, 그리고 4-테리놀4-terineol; 모노테르페노이드monoterpeniod: 시네올cineole이라고도 불리는 유칼립톨eucalyptol; 테르펜케톤terpene ketone: 캠퍼camphor) 이 풍부합니다. 이러한 내용물에서는 고착제fixing agent

(예. melamine-modified urea formaldehyde resin pre-polymers)들의 사용이 필요합니다.

 

이와같은 화합물들은 결과된 역학적 성질에 긍정적인 영향으로 대나무 보존제로써 사용했을 때

부패와 해충에 좋은 저항력을 보여줍니다.

 

항진균성의 증가를 위해, 특정 금속(몇몇 곰팡이효소fungal enzyme의 킬레이트제chelator로 작용하는)과

살생물제 추출물(농축타닌 및 프로안토시아니딘proanthocyanidin; 타닌산tannic acid으로부터 파생된 갈산gallic acid 파생물)의 화합은 주로 이러한 것들이 상승작용을 보여줄 때 효과적입니다.

재 추출물의 항진균성 작용의 증가를 위한 또다른 효과적 방법은 균에 의한 목재 부식에 포함된 유리기free radical을 위해 제거제로써 작용하는 방부제의 첨가입니다.

 

씨앗, 나뭇잎, 그리고 나무껍질에 존재하는 멀구슬나무neem tree(Azadirachta indica)의 추출화합물은

그자체로 혹은 황산구리copper sulphate와 붕산boric acid의 화합물로 균류에 반한 살생물제로써 작용합니다. 이는 해충약insect repellent(흰개미termite, 목재해충wood borere 그리고 다른 해충들에 반해서)으로써

효과적입니다.

 

살균제fungicide로써의 목재 추출물 유효성은 목재 기질에서 발생하는 효소반응와 다른 현상을 억제하며

균류세포들이 발전하는 것을 방해하는 그들의 역량에 따라 그들의 항진균성으로써 환경과

생물학적 요소들에 연관되어있습니다. 이것은 인테리어 적용에서 다성분 살생물제 시스템(예. 천연 추출물과 인조 항진균제 포함)들이 감쇠진균decay fungi, 곰팡이진균mould fungi, 그리고 흰개미로부터 나무를 보호할 수 있다는 것을 입증되었습니다.

 

전반적으로, 큰 공업용 스케일에서 자외선 안정제로의 목재 추출물은 그들의 목제로부터의 쉬운 침출성과 물에서의 높은 용해력때문에 제한되어있습니다.

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※본 자료는 아래와 같은 citation의 미국 공식 논문을 토대로 작성하였습니다※

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Citation: Teaca, C.-A., Roşu, D., Mustaţă, F., Rusu, T., Roşu, L., Roşca, I., and Varganici, C. D. (2019). "Natural bio-based products for wood coating and protection against degradation: A Review," BioRes. 14(2), 4873-4901.

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