Chelation of Tannin from Sorghum Extract using Fe(II)

수수 타닌의 Fe(II) 킬레이트

This study investigated the chelation of a sorghum bran extract using iron (Fe) as a new natural colorant. The composition of the sorghum bran extract and chelation conditions were both examined. The thermal properties of the chelated colorants were analyzed using differential scanning calorimetry (DSC) and a thermal analyzer system(TGA). The sorghum bran extract solution showed a maximum absorbance at 281 nm based on UV/Vis spectrophotometry. According to the chelation pH conditions, pH 7.5 was the most effective. The chelation of the sorghum bran extract increased rapidly when increasing the iron concentration up to 2 mg/L, with no further chelation at a higher concentration. The particle size distribution curve for the chelated tannin revealed four groups: $4.5{\sim}17{\mu}m$, $20{\sim}42{\mu}m$, $45{\sim}80{\mu}m$, and $83{\sim}160{\mu}m$. In a DSC analysis, endothermic peaks attributed to the pyrolysis of the extract and chelated tannin were found at $318^{\circ}C$ and $415^{\circ}C$, respectively. In a TGA analysis, the chelation was shown to increase the final degradation temperature from $253^{\circ}C$ to $382^{\circ}C$, confirming that the chelation improved the thermal stability.

본 연구에서는 수수 등겨에 함유되어 있는 타닌의 새로운 천연 색소자원으로서의 활용 가능성을 알아보기 위해서 추출된 색소의 성분을 조사하였으며, Fe와의 킬레이트 반응 조건과 킬레이트화 색소에 대한 여러 가지 특성이 조사되었다. 수수 등겨로부터 추출된 수용액의 흡수 스펙트럼에서는 자외선 영역인 281 nm에서 타닌에 의한 최대 흡수 peak을 보여주고 있다. pH 조건에 따른 킬레이트화 반응에서는 pH 7.5의 반응 조건이 가장 효과적이었다. Fe 농도 2 mg/L 까지는 킬레이트화 반응이 급격히 증가하나, 그 이상의 농도에서는 더 이상의 추가적인 킬레이트화는 없는 것으로 나타났다 킬레이트화 된 타닌 색소의 입자 크기는 $4.5{\sim}17{\mu}m$, $20{\sim}42{\mu}m$, $45{\sim}80{\mu}m$, $83{\sim}160{\mu}m$ 범위의 네 그룹으로 나누어지는 것을 확인 할 수 있었다. DSC 분석에서는 타닌의 킬레이트화에 따라 열분해에 기인한 흡열 peak가 크게 증가($318^{\circ}C{\rightarrow}415^{\circ}C$)한다는 것을 확인 할 수 있었으며, TGA 분석에서도 열분해 시작 온도가 $253^{\circ}C$에서 $382^{\circ}C$까지 상승하는 것을 알 수 있어, 킬레이트화는 열 안정성을 향상시킨다는 것을 확인하였다.