계면 활성제를 이용한 시트러스 향료 추출 공정

Abstract

상업적으로 이용되는 수용성 시트러스 에센스 향료의 경우 시트러스 오일을 에탄올과 물의 혼합 용매에 용해시켜 얻어지고 있다. 일반적으로 시트러스 (오렌지, 레몬, 자몽 등)오일은 다량의 리모넨을 함유하고 있으며 이는 강력한 향 전달 물질로 작용한다. 하지만 과량의 리모넨은 리모넨을 제외한 나머지 향 성분들을 마스킹(Masking)하여 실제 향취를 맡을 때 향을 획일화시키는 단점이 있다. 본 연구에서는 무극성인 리모넨이 마이셀에 안정적으로 가용화되는 점을 이용하여 추출 공정과정을 개발하였다. 공정에 사용한 계면활성제는 식용 가능한 비이온성 계면활성제(폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 80, 슈크로오스 스테아레이트)를 사용하였다. 실험 과정은 두 단계로 진행하였다. 첫 단계는 실질적으로 리모넨을 제거하는 단계로, 계면활성제를 통해 물 층으로 리모넨을 가용화시켜 이를 제거한다. 이때 리모넨의 가용화 영향 인자를 도출하기 위해 교반 시간, 저장 온도, 계면활성제 농도, 오일 종류, 계면활성제 종류를 변경하여 실험하였다. 첫 단계에서 오일 층은 에멀젼 형태로 얻어지며 이를 정제하고자 염석(Salting out) 효과를 통해 잔여 계면활성제 및 물을 제거하여 정제과정을 완료한다. 두 번째 단계는 실제 시트러스 수용성 에센스 향료를 적용하는 단계이며 이전 단계에서 얻어진 정제된 오일을 이용해 시트러스 에센스를 추출하였다. 시트러스 오일의 정제과정에서 가용화된 리모넨 및 오일의 크기 변화를 파악하기 위해 동적광산란법 입자 분석(Dynamic light scattering)을 시행하였고, 자외-가시광선법(UV-Vis spectroscopy)을 이용하여 버려지는 리모넨 정도를 비교하였다. 특히, 리모넨의 선택적 감소를 확인하기 위해 추출한 수용성 에센스 향료를 가스크로마토그래피(Gas chromatography)로 측정하여, 리모넨 성분 함량이 향료에서 차지하는 비율(Area nomalization 방법)을 계산하였다. 최종적으로 모든 시트러스 에센스에는 계면활성제가 제거됨을 확인하였으며 효율적으로 리모넨을 감소시킬 수 있었다. 계면활성제를 이용한 향료 추출공정을 통해 손쉬운 방법으로 다양한 시트러스 향료를 제조할 수 있었을 뿐만 아니라 식품 및 화장품 분야에서 천연향료의 보급화에 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.