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세탁 공부방
단백질의 등전점과 알카리 세제와 수산의 상관관계

단백질의 등전점
세탁기술 전반을 이끌어 나가는 과학적 기본원리는 여러 가지가 있다. 산과 알칼리, 동질성의 원리, 유화작용, 비누화작용, 계면활성작용, 중화작용, 표백제의 산화와 환원작용, 등전점 등 여러 가지가 있다. 위에서 열거한 모든 원리들이 세탁기술전반을 지배하는 원리라 해도 과언이 아닐 것이다. 이 중에서도 특히 단백질에 관하여서는 등전점 이론이 단백질 섬유의 성능, 단백질 오점제거, 단백질 섬유의 표백, 단백질섬유의 염색 등 전반에 걸쳐 중요한 원리로 작용하고 있어 등전점에 대해 간단하지만 알기 쉽게 설명하고자 한다.
 
등전점이란?
등전점을 간단히 한자 그대로 풀이 하자면 전하가 같아지는 점이란 뜻이 될 것이다. 다시 말하자면 등전점은 PH(수소이온농도 지수)의 개념이 아니라 전하(+전하와 -전하)의 개념인 것이다. 단백질을 물속에 넣으면 무수히 많은 +전하와 -전하를 반복적으로 내놓게 되는데 이때 수용액상의 PH(수소이온 농도 지수)를 점진적으로 변화시켜 보았더니 단백질의 종류에 따라 어느 PH 영역에서 +전하의 양과 -전하의 양이 같아지게 되는데 이 때의 PH를 등전점이라 한다. 다시 말하면 단백질이 수용액 상에서 양전하와 음전하의 양이 같아져 전기적으로 중성이 되는 PH 영역을 등전점이라 한다. 등전점은 수많은 단백질의 종류에 따라 각기 상이하지만 대체적으로 산성(PH4~PH6)이 형성되어 있는 경우가 대부분이고 특이한 단백질의 경우 등전점이 약알카리(PH8)인 경우도 있다. 참고적으로 모직섬유와 견섬유의 등전점은 PH 4.8과 PH 4.9이다
 
단백질 수용액이 등전점이 되면?
단백질 수용액이 전기적으로 중성이 되는 등전점이 되면 단백질은 가장 안정화된다. 따라서 단백질의 원형 보존이 향상되며 염료의 흡수 및 고착이 잘되게 된다.
 
단백질 수용액이 등전점으로부터 멀어지게 되면?
등전점이 PH5 정도인 단백질을 가정해 보자. 위에서 말한 바와 같이 등전점(PH5) 에서는 단백질이 가장 안정화 되지만 반대로 PH를 산성쪽이나 알카리쪽으로 이동시켜 보면 단백질은 그 때부터 불안정해지고 잘 녹게 된다.
 
실전에서 작용되는 단백질의 등전점 원리
단백질 섬유의 염색에서의 등전점
단백질 섬유(모, 견, 피혁 등)의 염색에 사용될 수 있는 염료는 직접염료, 산성염료, 반응성염료 등이 있지만 주로 산성염료로 염색이 된다. 산성염료로 염색되는 공정을 보면 우리가 흔히 말하는 고착제로 개미산이나 빙초산을 첨가하게 되는데 이를 엄밀히 말하자면 고착제의 개념도 있지만 염색하는 수용액의 상태에 산을 첨가함으로써 등전점에 가깝게 맞추어 줌으로 단백질 섬유가 안정화되어 염료를 잘 받아들이게 되고 또한 한번 받아들인 염료를 잘 내어 놓지 않게 되는 것이다. 이 밖에도 산성염료의 염색은 단백질 섬유와 산성염료간의 이온의 결합이 이루어지는 메커니즘을 가지고 있다. 이를 간단히 설명하면 아래의 참고와 같다.
 
견뢰도가 떨어지는 짙은 색상의 동물성 섬유를 물세탁할 경우의 등전점
짙은 색상의 산성염료로 염색된 동물성 섬유를 물세탁해야 될 때 물빠짐이 의심이 되는 경우 물빠지기 전에 빙초산이나 개미산 등을 첨가하는데 이는 위의 염색시의 등전점 원리를 응용해 물빠짐을 최소화 하고 고착시켜 주려는 목적이다. 물론 물 온도를 염색시의 요건(40도 정도)으로 맞추어 주면 더 좋은 효과를 볼 수 있을 것이다.
 
단백질 오점 제거에서의 등전점
우리의 생활상 발생하는 오염의 70% ~ 80%가 단백질 성분을 포함하고 있는데 이 단백질 성분을 제거하는 방법으로는 효소법(프로테아제)과 알카리법 등이 있으나 이 중 알카리법에 관하여서는 등전점의 반대적인 원리가 그대로 적용되어지고 있다. 위에서 설명한 바와 같이 단백질은 등전점 속에서는 안정화 되지만 반대로 등전점으로부터 산이나 알카리쪽으로 멀어지게 되면 알카리나 산으로 인해 단백질 성분이 녹게 되어 제거되는 것이다. 이를 가장 잘 응용한 것이 가정용 알카리세제(00타이)인데 이 세제는 인체에서 분비되는 피부각질(단백질)과 피지(지방)성분을 지방의 비누화 작용과 더불어 단백질의 등전점을 역이용하여 단백질 오염을 가장 효율적으로 제거하기 위해 PH 10.5 에 맞추어져 있는 것이다.
또한 산성 영역에서도 단백질이 제거되지만 이 경우 너무 강한 산으로 인해 섬유의 손상을 초래하므로 단백질 제거에 잘 이용되고 있지 않는다. 하지만 겨드랑이 땀얼룩의 경우 일부 단백질 성분이 고착되어 엷은 노랑색 계열의 테두리 얼룩을 만들게 되는데 이를 제거하기 위해서 수산(녹물 제거제)을 사용하기도 한다. 이는 수산의 수용액이 강한 산성(PH 1.3)이지만 섬유에 손상이 적어 녹물의 제거와 더불어 단백질의 제거에도 이용하는 등전점을 역이용한 산성쪽의 단백질 제거에 좋은 예라고 할 것이다.
 
위에서 서술한 바와 같이 단백질에 있어서 등전점은 실전에 다양하게 응용되어지고 있으며 이외에도 단백질과 관련된 여러 가지 현상을 설명할 수 있으며 또한 동물성 섬유(피혁,모,견 등)의 웨트크리닝 원리를 적극적으로 활용하여 보다 안정정인 웨트크리닝을 가능하게 하며 더 나아가서는 산성염료의 이염 제거 등에 활용하여 성공률을 높일 수 있는 좋은 이론적 근거가 될 것입니다.
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