KR102403572B1 - 사과 시드러 부산물 추출물을 함유한 친환경 천연 계면활성제 및 이를 이용한 친환경 세정제 조성물 - Google Patents
사과 시드러 부산물 추출물을 함유한 친환경 천연 계면활성제 및 이를 이용한 친환경 세정제 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 사과 시드러부산물 추출물을 유효성분으로 함유한 세정제 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 사과 시드러부산물을 함유한 친환경 천연계면활성제 및 이를 이용한 친환경 세정제 조성물에 관한 것이다.
[문헌 1]한국공개특허 10-1055963호
[문헌 2]한국공개특허 특2003-0075245호
[문헌 3]한국등록특허 10-0832865호
[문헌 4]한국공개특허 10-2020-0040606호
본 발명은 사과 시드러부산물 추출물을 함유한 친환경 천연계면활성제 및 이를 이용한 친환경 세정제 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것이다.
지난 30년간 수입 와인 금액은 1988년의 약 4백만 달러에서 2017년 1억8천7백만 달러 규모로 49배 커졌으며. 수입중량은 1,373톤에서 32,384톤 규모로 24배 커졌다.
유럽 등 사과 주산주별 소규모 시더러 제조 공정이 발달되어 지역 특산품화하고 있으며 국내에서도 주세법 개정 등으로 지역 농산물을 활용한 가공품 개발로 농가소득 향상 및 지역경제 활성화를 도모하고자 하는 노력이 지속되고 있다.
와인의 전 세계 소비량은 2016~2020년 기간 중 평균 1.9% 증가할 것으로 보이며, 특히 아시아 및 태평양 지역에서 12.7%, 미주 대륙에서 3.9% 증가로 성장을 주도하고 있는 실정이다.
인간 및 동물은 각종 오염환경에 항시 노출되어 있다. 이러한 오염환경은 특히 인체나 동물의 신체에 좋지 않은 영향을 미치며, 특히 신체의 외부면을 이루는 피부, 모발 등을 오염시켜, 기초적으로는 청량감을 훼손할 뿐만 아니라, 오염환경이 개선되지 않은 상태에서 장기간 방치되는 경우에는 피부, 모발 등에 각종 질환을 일으키게 된다.
그렇다고 오염환경을 피할 수는 없으며, 따라서 오염환경에 노출되어 오염상태가 발생된 피부와 모발을 세정하도록 세정제가 고안되어 오랜 기간동안 사용되어 왔다.
한편, 나고야의정서 협약의 발효로 생물 유전자원 제공국과의 이익 공유로 인해 화장품 원료 가격의 전반적 상승이 우려되고, 유전자원 제공국의 승인 절차와 서류 작업 등에 따라 공급지연 또는 공급불가 등 화장품 원료 조달 장애의 발생 가능이 크고, 결국, 향후 화장품 원가 상승, 원료 조달 어려움 등으로 인한 제품 개발 기간 장기화 등의 문제가 발생할 수 있는 바, 중국 등 해외 의존도를 낮추고 국내 생물유전자원으로 대체할 필요성 대두되고 있으며, 국내 고유 자생종의 유전자원 데이터베이스 구축 및 세계 시장에서의 수요확대 노력이 필요하며, 국내 기업 중 천연물 원료 소재 전문 기업으로 특허를 보유한 경우, 나고야의정서 발효로 인해 국내 원료 사용 기업이 원료 조달을 해외에서 국내로 대체함에 따라 매출이 증가할 것으로 전망된다.
현재 대부분의 화장품 및 세정 용품에는 화학적으로 합성한 계면활성제를 사용하고 있는 실정이며, 이러한 합성 계면활성제는 인체에 유해하여 장기적으로 사용하게 될 때에는 체내에 축적되어 세포변이 및 피부노화를 촉진한다는 부작용이 보고되고 있으며, 합성 계면활성제로 인한 해수나 하천의 오염 등도 심각한 문제로 대두되고 있다.
최근 코로나19의 영향으로 손세정제 수요가 급증했으며, 소비자들도 저자극의 천연제품에 관심도가 매우 높아진 상황으로서, 코로나가 극복되어도 미래는 바이러스와의 전쟁이라 말하게 될 정도로 살균과 환경에 대한 관심도 높아져 손세정제와 살균제의 시장은 계속해서 커질 것으로 예상된다.
한편 시드러(cider)는 사과를 착즙하여 발효한 것으로 기존에 화장품 소재로 사용되고 있는 일반 사과 추출물보다 발효과정을 거친 시드러 추출물은 당과 섬유질이 분해되어 화장품 원료로서의 효과가 더욱 클 것으로 기대된다.
또한 폐기되는 시드러 부산물인 시드러 리즈(cider lees)도 화장품 원료로 활용함으로서 친환경소재로도 인정받을 수 있으며 신수요 창출이 가능할 것으로 예상된다.
시드러(cider)에는 사과의 주된 유용성분인 퀘르세틴(quercetin), 떫은맛을 내는 탄난(tannin) 등의 폴리페놀(polyphenol) 화합물과 유기산 성분인 말산(malic acid)를 다량 함유하고 있는 것으로 알려져 있으며 탄닌(tannin)은 모공 수축효과, 말산(malic acid) 등의 사과산 성분은 각질제거에 효과적인 성 분으로 알려져 있다 (한국공개특허 10-1055963호).
한편, 한국공개특허 특2003-0075245호에는 사과추출물을 함유하는 유아용품 살균 세정제 조성물; 한국등록특허 10-0832865호에는 사과 추출물 및 이를 함유하는 비누; 한국공개특허 10-2020-0040606호에는 아리수 사과 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화, 항당뇨, 모공축소 또는 주름개선용 조성물 등이 개시된 바가 있다.
그러나, 상기 문헌의 어디에도 사과 시드러부산물 추출물을 함유한 친환경 천연계면활성제 및 이를 이용한 친환경 세정제 조성물에 대하여 언급되거나, 개시된 바는 없다.
이러한 시드러 생산시 발생되던 부산물은 폐기물로 버려지고 있었으나 화장품 원료로 재탄생하게 되므로 자원재활용의 효과가 크며, 자연분해능력이 뛰어난 클렌징 제품으로 환경오염 예방 효과가 있으며, 버려지는 국내 농산물의 재활용으로 농가소득 증대 뿐 아니라 농가에 활력을 줄 수 있다.
또한 100% 천연계면활성제로서 사용 후 자연에서 100% 분해되어 물을 보호할 수 있는 친환경 주방 세제, 세탁용 세제를 개발할 수 있는 기술을 확보. 화장품 뿐만 아닌 생활용품 시장까지 확대될 수 있고, 작은 기업으로서 부담하기 인증을 본 연구를 통해 획득하고, 효능에 대한 공인인증기관의 성적서를 보유함에 따라 고객에게 신뢰도를 높이고 적극적인 마케팅이 가능하다.
따라서, 본 발명자들은 국내 재배 사과, 특히 경남 거창지역에서 재배된 사과 시드러 부산물 추출물을 대상으로 하여, 상기 부산물 추출물의 세정력 실험(실험예 1) 및 항균 실험 (실험예 2) 등을 통하여 상기 추출물이 항균효과를 가지며 인체에 무해하고, 친환경적이고 기포력, 세정력이 뛰어난 천연 사과계면활성제임을 확인하여 상기 시드러 부산물 추출물이 친환경 계면활성제 및 세정용 조성물로 유용함을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사과 시드러부산물 추출물을 유효성분으로 함유한 세정제 조성물을 제공한다.
본원에서 정의되는 “사과”는 일반적인 사과 품종, 즉, 말러스 시에베르시 (Malus sieversii), 말러스 바카타 (M. baccata), 말러스 오리엔탈리스 (M. orientalis), 말러스 실베스트리스 (M. sylvestris), 말러스 아시아티카(M. asiatica), 말러스 푸르니폴리아(M. prunifolia) 등, 구체적으로, 후지, 아오리, 홍국, 홍로, 부사, 감홍, 아리수, 시라노, 양광 등의 한국 야생 또는 재배 사과, 보다 구체적으로, 경남지역, 보더 더 구체적으로 경남 거창지역 야생 또는 재배 후지 사과를 포함한다.
본원에서 정의되는 “사과 시드러부산물”는 사과를 착즙하여 사과착즙액를 얻고 얻어진 착즙액을 18 내지 32℃, 바람직하게는 22 내지 25℃ 온도, 상대 습도 20 내지 80%, 바람직하게는 55 내지 65% 조건에서 밀폐탱크에 보관하여 사과 자체발효를 10일 내지 60일, 바람직하게는 20일 내지 40일 동안 발효시킨 후에 여과를 거쳐 여과후 남은 부산물인 시드러 박 또는 시드러리즈를 포함하는 사과 시드러부산물을 포함한다.
본원에서 정의되는 “사과 시드러부산물 추출물”은 물, 에탄올, 메탄올, 프로판올, 부탄올, 아세톤, 에틸아세테이트, 헥산, 부틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 함수부틸렌글리콜, 함수프로필렌글리콜, 함수글리세린으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 용매, 바람직하게는 물, 메탄올, 에탄올 또는 이의 혼합용매, 보다 바람직하게는 물 및 에탄올 혼합용매, 보다 더 바람직하게는 10 내지 99%(w/w) 에탄올, 가장 바람직하게는 50 내지 80%(w/w) 에탄올에 가용한 추출물을 포함한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
예를 들어, 사과를 사과를 착즙하여 사과착즙액를 얻고 얻어진 착즙액을 18 내지 32℃, 바람직하게는 22 내지 25℃ 온도, 상대 습도 20 내지 80%, 바람직하게는 55 내지 65% 조건에서 밀폐탱크에 보관하여 사과 자체발효를 10일 내지 60일, 바람직하게는 20일 내지 40일 동안 발효시킨 후에 여과를 거쳐 여과후 남은 부산물인 시드러 박 또는 시드러리즈를 포함하는 사과 시드러부산물을 제조하는 제 1단계; 제 1단계의 시드러 부산물 중량의 약 1 내지 300배, 바람직하게는 약 1 내지 150배에 달하는 부피의 물, 에탄올, 메탄올, 프로판올, 부탄올, 아세톤, 에틸아세테이트, 헥산, 부틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 함수부틸렌글리콜, 함수프로필렌글리콜, 함수글리세린으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 용매, 바람직하게는 물, 메탄올, 에탄올 또는 이의 혼합용매, 보다 바람직하게는 물 및 에탄올 혼합용매, 보다 더 바람직하게는 10 내지 99%(w/w) 에탄올, 가장 바람직하게는 50 내지 80%(w/w) 에탄올 로 약 0 내지 150℃, 바람직하게는 50 내지 120℃ 온도에서 약 10분 내지 48시간, 바람직하게는 30분 내지 12시간 동안 상온 추출법, 가열추출법, 초음파 추출법, 환류 추출법 등의 통상적인 추출방법, 바람직하게는 환류 추출법으로 1 내지 10회, 바람직하게는 2 내지 7회 반복 추출하는 제 2단계; 상기 단계에서 수득한 추출액을 여과하여 감압 농축하는 제 3단계; 상기 농축된 추출물을 약 -50℃ 내지 -30℃에서 약 24 내지 72시간 동결 건조하는 제 4단계를 포함하는 제조방법을 통해 본 발명의 사과 시드러부산물 추출물을 수득할 수 있다.
본원에서 정의된 세정제 조성물은 비누, 물비누, 손세정제, 바디워시, 샴푸, 스프레이 제제 등의 제제를 포함한다.
또한 본 발명은 사과 시드러부산물 추출물을 유효성분으로 함유한 계면활성제 및 이의 제조방법을 제공한다.
본원에서 정의된 “사과 시드러부산물 추출물을 유효성분으로 함유한 계면활성제”는 (a) 코코넛오일, 쌀겨유, 피마자유, 채종유, 해바라기씨유 등의 오일성분, 구체적으로는, 용액 조성물 100 중량부 대비(w/w) 코코넛오일 8 내지 20 중량부, 바람직하게는 10 내지 14 중량부, 쌀겨유 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 3 내지 8 중량부, 피마자유 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 2 내지 5 중량부, 채종유 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 2 내지 5 중량부, 해바라기씨유 1 내지 5 중량부, 바람직하게는 2 내지 3 중량부 함량으로 계량 후 40 내지 100℃, 바람직하게는 60 내지 90℃ 온도로 가온하여 오일제형 사과 계면활성제 준비 재료(1)를 수득하는 제 1단계; (b) 정제수 및 소듐하이드록사이드, 수산화 칼륨 등의 알칼리화제를 포함하는 알칼리제 성분, 구체적으로는, 용액 조성물 100 중량부 대비(w/w) 정제수 40 내지 80 중량부, 바람직하게는 50 내지 75 중량부, 소듐하이드록사이드 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 2 내지 5 중량부로 배합 후 40 내지 100℃, 바람직하게는 60 내지 90℃까지 냉각하여 알칼리제형 제형 사과 계면활성제 준비 재료(2)을 수득하는 제 2단계; (c) 상기 오일제형 사과 계면활성제 준비 재료(1)과 알칼리제형 제형 사과 계면활성제 준비 재료(2)를 40 내지 100℃, 바람직하게는 60 내지 90℃로 맞추어 혼합하고 5시간 내지 72시간, 바람직하게는 12시간 내지 48시간 동안 보온 1차 숙성하여 물비누 액(3)을 수득하는 제 3단계; (d) 설탕, 사과 시드러 부산물 추출물, 및 정제수, 바람직하게는, 용액 조성물 100 중량부 대비(w/w) 설탕 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 4 중량부, 사과 시드러 부산물 추출물 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 2 중량부, 정제수 10 내지 60 중량부, 바람직하게는 20 내지 45중량부를 혼합한 뒤에 (c) 단계에서 얻은 숙성된 물비누액에 투입하고 10 내지 60℃, 바람직하게는 20 내지 50℃로 보온하며 2시간 내지 72시간, 바람직하게는 12시간 내지 36시간 동안 2차 숙성하는 제 4단계 공정을 포함하는 제조방법으로 본 발명의“사과 시드러부산물 추출물을 유효성분으로 함유한 계면활성제”를 제조가능하다.
또한 본 발명은 사과 시드러부산물 추출물을 유효성분으로 함유한 주방세제 및 이의 제조방법을 제공한다.
본원에서 정의된 “사과 시드러부산물 추출물을 유효성분으로 함유한 주방세제”는 (a) 상기 “사과 시드러부산물 추출물을 유효성분으로 함유한 계면활성제”, 에탄올 희석액, 코카미도프로필베타인, 코코글루코사이드을 포함한 계면활성제, 및 소듐벤조에이트 등의 보존제, 구체적으로, 전체 조성물 100 중량부 대비(w/w) (a) “사과 시드러부산물 추출물을 유효성분으로 함유한 계면활성제” 20 내지 99 중량부, 바람직하게는 40 내지 80 중량부, 20 내지 60% 에탄올 희석액 5 내지 50 중량부, 바람직하게는 10 내지 30 중량부, 코카미도프로필베타인 5 내지 50 중량부, 바람직하게는 10 내지 30 중량부, 코코글루코사이드 5 내지 50 중량부, 바람직하게는 10 내지 30 중량부, 및 소듐벤조에이트 0.005 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 1 중량부를 배합하는 단계를 포함하는 제조방법으로 본 발명의 “사과 시드러부산물 추출물을 유효성분으로 함유한 주방세제”를 제조가능하다.
따라서 본 발명은 상기의 제조방법 및 상기 제조방법으로 얻어진 사과 시드러부산물 추출물을 유효성분으로 함유하는 친환경 천연계면활성제 및 이를 이용한 친환경 세정제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 세정제는 살균제, 색소, 향료 및 천연 과일추출물로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상의 첨가제가 상기 세정제 100중량% 중에 0.05 ~ 3.0중량%가 함유될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 세정제는 유효성분이 포집된 마이크로캡슐이 상기 세정제 100중량% 중에 0.1~ 1.0중량%가 함유될 수 있다. 여기서, 유효성분은 인체의 모질과 피부를 보호할 수 있는 성분으로서 보습제 및 컨디셔닝제로부터 선택된 1종 이상의 기능성 성분이다.
본 발명의 세정제는 음이온 계면활성제, 양이온계면활성제, 비이온 계면활성제, 에탄올, pH 조절제, 방부제, 그리고 물로 이루어진다.
이를 위해 상기 성분들은 본 발명에 따라서 세정제 조성물 전체(100중량% 기준) 중에서 음이온 계면활성제는 1 ~ 12.0중량%, 양이온계면활성제 1 ~ 12.0중량%, 비이온 계면활성제는 0.5 ~ 8.0중량%, 에탄올(95wt%의 수용액의 경우)은 2.0 ~ 4.0중량%, pH 조절제는 1 ~ 5중량%, 방부제는 0.01 ~ 2중량%가 함유되고, 나머지는 물이다.
또한, 본 발명의 세정제 조성물은 양이온 계면활성제 및 pH 조절제의 함량에 따라 pH 8 ~ 9정도의 범위를 갖는다.
본 발명의 세정제 조성물은 상기와 같이 음이온 계면활성제, 양쪽성이온 계면활성제로 이루어진 3종류의 계면활성제가 적정 비율로 함유된다. 음이온 계면활성제와 혼용하여 사용할 때에 비이온 계면활성제는 그 극성의 작용으로 인하여 상대적으로 효과가 떨어지는 세정 계면활성제이라는 것은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 이들은 알고 있는 사실이다. 그러나, 음이온 계면활성제만으로는 세정 후 컨디셔닝이 되지 않은 것으로 나타나므로 본 발명에서는 세척력 및 기포력과 더불어 컨디셔닝이 모두 우수하게 나타날 수 있도록 2종류의 계면활성제를 사용하되, 상기와 같이 음이온 계면활성제가 비이온 계면활성제보다 상대적으로 많은 비율로 함유된다.
또한, 본 발명에 따른 세정제에는 세정제 조성물 100중량% 중에 에탄올(95wt%의 수용액의 경우)이 2.0 ~ 4.0중량% 함유된다. 이러한 에탄올은 세정제 조성물의 제조 시 계면활성제 및 향료 용매로서 함유되며, 모질에 적용되어 소독제로서도 작용한다.
그리고, 본 발명에 따른 세정제에는 품질 보존을 위해 통상과 같이 방부제가 적정 함유된다. 방부제는 예를 들어 메틸 파라벤, 파라옥시안식향산메틸, 메틸클로로이소티아졸리논 및 메틸이소티아졸리논 등으로 이루어진 군중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 그 함량은 세정제 조성물의 물성을 변화시키지 않고 적절한 방부 효과를 갖는 범위 내에서 함유된다. 바람직하게는 세정제 조성물 100중량% 중에서 0.01 ~ 0.05중량%가 함유된다.
또한, 위와 같은 본 발명에 따른 세정제에는 살균제, 색소, 향료 및 천연 과일추출물로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상의 첨가제가 함유될 수 있다. 이러한 첨가제는 세정제 조성물의 물성을 변화시키지 않는 범위 내에서 함유되며, 특별히 한정하는 것은 아니지만 본 발명의 세정제 조성물 100중량% 중에서 0.05 ~ 3.0중량% 함유될 수 있다.
본 발명의 사과 시드러 부산물 추출물을 대상으로 하여, 상기 부산물 추출물의 유용성분 함량분석 실험(실험예 1), 항균 실험 (실험예 2) 및 세정력 실험(실험예 3) 등을 통하여 상기 추출물이 항균효과를 가지며 인체에 무해하고, 친환경적이고 기포력, 세정력이 뛰어난 천연 사과계면활성제임을 확인하여 상기 시드러 부산물 추출물이 친환경 계면활성제 및 세정용 조성물로 유용함에 유용함을 확인하였다.
또한, 본 발명의 사과 시드러 부산물 추출물은 오랫동안 생약 및 식용으로 사용되어 오던 약재로서 이들로부터 추출된 본 발명의 추출물 역시 독성 및 부작용 등의 문제가 없고, 무자극 시료임이 입증되었으므로 친환경세제로 장기간 사용 시에도 안심하고 사용할 수 있다.
본 발명은 국내 재배 사과, 특히 경남 거창지역에서 재배된 사과 시드러 부산물 추출물을 대상으로 하여, 상기 부산물 추출물의 세정력 실험(실험예 1) 및 항균 실험 (실험예 2) 등을 통하여 상기 추출물이 항균효과를 가지며 인체에 무해하고, 친환경적이고 기포력, 세정력이 뛰어난 천연 사과계면활성제임을 확인하여 상기 시드러 부산물 추출물이 친환경 계면활성제 및 세정용 조성물로 유용함을 확인하여 친환경 계면활성제 및 세정용 조성물에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 사과 시드러 및 시드러 부산물을 나타낸 도이며;
도 2는 본 발명의 시드러 부산물 추출물의 성분분석 결과를 나타낸 도이며;
도 3은 본 발명의 시드러 부산물 추출물의 생분해도 실험결과 시험 성적서이며;
도 4는 본 발명의 시드러 부산물 추출물의 E. coli에 대한 항균 시험결과이며;
도 5는 본 발명의 시드러 부산물 추출물의 S. aureus에 대한 항균 시험결과이며;
도 6은 본 발명의 시드러 부산물 추출물의 P. seruginosa에 대한 항균 시험결과이다.
도 2는 본 발명의 시드러 부산물 추출물의 성분분석 결과를 나타낸 도이며;
도 3은 본 발명의 시드러 부산물 추출물의 생분해도 실험결과 시험 성적서이며;
도 4는 본 발명의 시드러 부산물 추출물의 E. coli에 대한 항균 시험결과이며;
도 5는 본 발명의 시드러 부산물 추출물의 S. aureus에 대한 항균 시험결과이며;
도 6은 본 발명의 시드러 부산물 추출물의 P. seruginosa에 대한 항균 시험결과이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 사과 시드러 부산물 추출물의 제조
1-1. 사과 시드러의 제조
물을 전혀 사용하지 않고 사과(후지,/경남 거창 일대/11월 채취 300kg 파쇄 - 스크류 착즙기(한국테크노팩)를 이용해 착즙하여 사과착즙액 290L를 얻고 얻어진 착즙액을 22~25℃에서 내외, 상대습도 60% 밀폐탱크에 보관하여 자체발효 약 20일 정도 발효시킨 후에 여과지(10㎛, Rover Pump)로 여과를 거쳐 여과후 남은 부산물(시드러 박 또는 시드러리즈라 함)을 수득하였다.
1-2. 사과 시드러 부산물 추출물의 제조
상기 1-1 단계에서 얻은 여과시 나오는 시드러박(시드러리즈)을 동결건조기(FDT-8632, Operon)로 -80℃에서 동결건조하고 주정 알콜 (95%, 주정판매월드)로 60℃에서 24시간 동안 환류 추출기((EYELA, N-2100,B JAPAN)로 환류 추출한 후에 얻은 추출물을 여과지(No.2 Whatman)로 여과하였다.
여기에서 얻은 여과물중의 왁스성분을 굳혀내기 위한 과정인 탈납과정으로 (winterization) 0℃ 이하의 냉동실에서 48hr 정치하는 탈납 과정을 거쳐 여과지(No.2 Whatman)로 여과한 후에 진공 회전 농축기기(N-1200B, EYELA)로 농축하여 본 발명의 사과 시드러 부산물 추출물 988g(약1kg)을 얻어 이를 하기 실험예 시료로 사용하였다(이하 “cle”라 함, 도 1 참조)
실시예 2. 사과 시드러 부산물 추출물 성분 및 함량 분석
상기 실시예에서 얻은 사과 시드러 부산물 추출물 시료에 포함된 지표성분을 확인하기 위하여 하디 방법으로 실험을 수행하였다.
2-1. 총 페놀(phenol) 성분의 분석
시료 0.1g에 80% EtOH 80ml를 가하여 2분간 homogenizer로 분쇄한 후 24시간 방치하여 추출한 후 감압여과 및 농축(용매 제거)시켜 얻은 추출물을 시료로 사용하였고, 상기 추출물을 80% EtOH을 이용하여 1mg/mL로 조제한 후, 이 시료액 1mL를 증류수 3mL로 희석시키고 Folin-Ciocalteu reagent 1ml를 혼합. 3분후 sodium carbonate 포화용액 1ml를 가하고 혼합하여 실온에서 1시간동안 반응시켜 흡광도(760nm) 측정하였다. 표준물질 gallic acid로 검량선 작성(mg gallicacid equiv./g)을 수행하였다.
2-2. 총 플라보노이드(flavonoid) 성분의 분석
시료 0.1g에 80% EtOH 80ml를 가하여 2분간 homogenizer로 분쇄한 후 24시간 방치하여 추출한 후 감압여과 및 농축(용매 제거)시켜 얻은 추출물을 시료로 사용하였고, 상기 추출물 0.2ml에 diethylene glycol 2ml, 1N NaOH 0.2ml을 첨가하여 혼합한 후, 37℃의 항온수조에서 1시간 반응시킨 후 420nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질 quercetin로 검량선 작성(mg quercetin equiv./g)을 수행하였다.
2-3. 플로로디진(phlorodozin) 성분의 분석
columnn은 C18(5㎛, 15cm×4.1mm), 칼럼온도 30℃에서 이동상용매(EtOH:Water=20:80)를 유속 1mL/min으로 흘리면서 LC분석하였고, 상기 검출기는 UV-Visible detector를 사용하여 280nm에서 모니터링하여 10분 내외 사이에 측정하였다. 표준물질 phloridizin(0.1~10mg/ml)로 검량선 작성을 수행하였다.
2-4. 우르솔산(ursolic acid) 성분의 분석
columnn은 C18(5㎛, 250×4.6mm), 칼럼온도 40℃에서 이동상용매(MetOH:Water=83:17 containing 0.2% NH4OAC, pH6.7)를 유속 1mL/20min으로 흘리면서 LC분석하였고, 상기 검출기는 UV-Visible detector를 사용하여 210nm에서 모니터링하여 11.5분에서 12.0분 사이에 측정하였다. 표준물질 ursolic acid(0.1~10mg/ml)로 검량선 작성을 수행하였다.
2-5. 베타-글루칸(β-glucan) 성분의 분석
시료 0.1g을 tube에 넣고 50% EtOH 0.2ml와 20mM sodium phosphate buffer(pH6.5) 4ml를 첨가하여 교반한 후 항온수조에서 60초간 배양(incubate) 시킨 후 다시 100℃에서 2분간 더 배양(incubate)시키고 50℃에서 5분간 배양(incubate) 시킨 뒤 10U lichenase 0.2ml를 첨가한 후 50℃에서 20분간 반응하였고, 그 후 200mM sodium acetate buffer(pH4.0) 5ml를 첨가한 후 상온(25℃)에서 5분간 방치하고 원심분리(1,000×g,10min) 한 뒤 상등액만 0.1ml 취하고 이에 0.2U ß-glucosidase 0.1ml, GOPOD 시약 3ml를 첨가한 후 50℃에서 20분간 반응시킨 뒤 510nm에서 흡광도 측정하였다.
2-6. 성분 분석실험결과
유효성분인 총 페놀(phenol), 플라보노이드(flavonoid), 플로로디진(phlorodozin), 우르솔산(ursolic acid), 베타-글루칸(β-glucan) 등의 성분의 분석결과는 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타나듯이 총 페놀(phenol)과 총 플라보노이드(flavonoid) 함량은 각각 사과 박 182.9mg/GAE g, 64.86mg/QE g이었고, 시드러 리즈 83.9mg/GAE g, 54.2mg/QE 으로 시판되고 있는 사과 추출물보다는 훨씬 높은 함량이었으며, 우르솔산 (Ursolic acid) 함량은 시판 사과 추출물에는 검출되지 않았으나, 사과 박 1230.4 mg/g, 시드러 리즈 82.9 mg/g으로 높게 나타나 유효성분이 있는 것으로 확인되었다.
실시예 3. 실험용 시료 제조
3-1. 사과 시드러박 추출물 함유 계면활성제 제조방법
(a) 오일 제형 : 코코넛오일(20210219-0026, 삼양사) 12.1%, 쌀겨유(2020-1438, CJ제일제당), 5.54%, 피마자유(20122020, Ihsedu Agrochem Pvt.Ltd) 2.82%, 채종유(2020-0493, 씨제이제일제당(주)) 2.32%, 해바라기씨유(P321404, Kerfoot) 1.41% 함량으로 계량 후 80℃ 가온하여 오일제형 사과 계면활성제 준비 재료(1)을 수득하였다.
(b) 알칼리제 제형 : 정제수 69.05%, 소듐하이드록사이드(052520, SAMCHUN PURE CHEMICAL) 3.87% 배합 후 80℃ 까지 냉각하여 알칼리제형 제형 사과 계면활성제 준비 재료(2)을 수득하였다.
(c) 상기 오일제형 사과 계면활성제 준비 재료(1)과 알칼리제형 제형 사과 계면활성제 준비 재료(2)을 80℃로 맞추어 혼합하고 24시간 보온 1차 숙성하여 물비누 액을 제조하였다.
(d) 설탕 2.18%, 사과 시드러 부산물 추출물 0.7%, 정제수 38.9%를 혼합한 뒤에 (c) 단계에서 얻은 숙성된 물비누액에 투입하고 40℃로 보온하며 24시간 동안 2차 숙성하여 2차 숙성하여 사과 계면활성제를 완성하였다.
3-2. 주방세제 제조방법(w/w %)
(a) 3-1에서 얻은 사과계면활성제 58.95%, 40% 에탄올 희석액 17%, 코카미도프로필베타인(Cocamidopropyl Betaine, 21051916, 미원상사) 12%. 코코글루코사이드(Coco-Glucoside, AC818, ANECO) 12%, 소듐벤조에이트(Sodium Benzoate, 2006, Emerald Performance Materials) 0.05%를 배합하여 하기 실험예 시료로 사용하였다.
실험예 1. 주방세제(완제품) 생분해도 테스트
상기 실시예에서 수득한 시료들을 이용하여 주방세제(완제품) 생분해도 테스트에서의 실제 주방세제(완제품) 생분해도 효과를 알아보기 위해 기존 문헌에 기재된 방법을 이용하여 하기와 같이 실험을 수행하였다. (시험방법 : KS I ISO 7827:1994 )
1-1. 실험준비
1. 정의 : 이 표준에서 사용하는 주된 용어의 정의는 다음과 같다.
1.1 최종 생분해: 이산화탄소, 물, 무리염 및 새로운 미생물 세포 구성 물질을 생산하며, 시험 화합물이 미생물에 의해 완전히 사용되었을 때의 분해 수준
1.2 초기 생분해: 이생물 활동의 결과로, 무기화가 아닌 시험 화합물이 구조적 변화를 일으킬 때의 분해 수준
1.3 부유 물질 농도: 특정 조건에서 정해진 부피의 슬러지에 대한 여과 또는 원심 분리와 105℃에서 항량까지 건조하여 얻은 고형물의 양
2. 원리 : 시험 배지(표 2)를 사용하여 호기성 미생물에 의한 유기물의 생분해 측정. 유기물은 배지 안의 유일한 탄소와 에너지이다.
사용된 화합물의 농도는 배지 안에 유기 탄소의 초기 농도가 10~40mg/L 정도이다. 만약 필요하면 40mg/L 이상의 농도를 사용할 수 있다.
시험의 시작(0일), 끝(28일, 필요하면 그 이상) 및 시험 중 적어도 3회의 시간 간격으로 용존 유기 탄소(DOC)를 측정한다. 이 시간 간격에서 DOC의 제거 백분율을 측정한다. 이 자료를 기초로 사용된 화합물의 생분해도를 평가한다.
특정 분석을 통해 초기 생분해에 대한 추가적인 정보를 얻을 수 있다.
3. 시험 환경 : 배양기는 20~25℃로 유지되고, 미생물에 독성이 있는 증기가 없는 밀폐된 암소나 산란광 아래에 위치해야 한다.
4. 시약 : 공인된 분석 등급의 시약만 사용한다.
4.1 증류수 또는 탈이온수: 시험할 화합물에 의해 야기된 초기 DOC 함량의 10% 미만을 포함하고 있는 것.
4.2 시험 배지
4.2.1 구 성
4.2.1.1 용액 a(표 1)
| 무수 인산이수소칼륨(KH2PO4) (DAEJUNG, 6613-4405) |
8.5 g |
| 무수 인산수소칼륨(K2HPO4) (SAMCHUN KOREA, P1099) |
21.75 g |
| 인산수소이나트륨(2수화물)(Na2HPO4.2H2O) (DAEJUNG, 7613-4480) |
33.4 g |
| 염화암모늄(NH4Cl) (DAEJUNG. 1060-4105) |
0.5 g |
| 물(6.1 참조), 필요한 양 | 1000 mL |
4.2.1.2 용액 b : 황산마그네슘 · 7수화물(MgSO4.7H2O)22.5g을 물 1000mL (4.1 참조)에 용해시킨다.
4.2.1.3 용액 c : 염화칼슘(CaCl2) 27.5g을 물 1000mL (4.1 참조)에 용해시킨다.
4.2.1.4 용액 d : 염화제이철·6수화물(FcCl3.6H2O) 0.25g을 물 1000mL(4.1 참조)에 용해시킨다. 사용하기 직전에 용액을 준비한다.
4.2.2 준 비 : 시험 배지 1L에 대해 물(6.1 참조) 약 500mL를 첨가한다.
-용액 a : 10mL
-용액 b, c, d :각각 1mL
각 용액에 물을 넣어 1000mL까지 채운다.
5. 장 치: 모든 유리 용기는 완전히 세척하고, 유기물이나 독성 물질이 없어야 한다. 일반적인 실험실 장치와 다음의 장치가 사용된다.
5.1 장 비: 용존 유기 탄소의 측정을 위한 충분한 감도의 장비(KS I ISO 8245 참조)
5.2 원심 분리기
5.3 진탕기: 폭기와 혼합을 위한 진탕기
5.4 pH 미터
5.5 삼각 플라스크: 적당한 용량의 것(보기 2000mL)
5.6 여과 장치: 유기물을 흡수하거나 최소로 유기 탄소를 방출하는 적당한 공극(공극 크기 0.2~0.45㎛)의 막 여과기를 가진 것.
6. 시험 방법
6.1 시험 용액의 준비
6.1.1 시험 화합물 용액: 물(4.1 참조)이나 시험 배지(4.2 참조) 내에 시험 화합물의 표준 원액을 준비한다.
10~40mg/L의 최종 유기 탄소 농도를 얻기 위해 시험 배지 안에 이 용액의 적당한 양을 희석한다.
6.1.2 표준 화합물 용액 10~40mg/L의 최종 유기 탄소 농도를 얻기 위해 6.1.1과 같은 방법으로 표준 화합물(아세트산나트륨, 벤조산나트륨 또는 아닐린과 같이 생분해도가 알려진 유기물)의 표준 원액을 준비한다.
6.1.3 저해 제어용 용액: 필요하면 시험 배지(4.2 참조) 안에 6.1.1과 6.1.2에 있는 용액 준비를 위해 사용된 각 농도의 시험 화합물(실시예 3-2 주방세제)과 표준 화합물을 포함한 용액을 준비한다.
6.2 접종물의 준비: 충분한 생분해 활동을 일으킬 미생물 군집을 얻기 위해 그것을 그대로 또는 혼합하여 접종물을 준비한다.
6.2.1 2차 유출수에서의 접종물: 가정 하수를 주로 취급하는 처리 시설이나 실험실로부터 모은 2차 유출수를 시료로 취한다. 필요하면 여과나 원심 분리에 의해 시료를 농축한다. 잘 혼합하여 호기성 상태로 시료를 유지하고 채취한 날에 사용한다.
이 시료로 다음과 같은 접종물을 준비한다.
a) 1시간 동안 유출수 시료를 침전시킨다.
b) 상층수의 적당한 양을 취하여 접종물로 사용한다.
6.2.2 활성 슬러지 시설에서의 접종물 가정 하수를 주로 취급하는 시설이나 실험실의 폭기조로부터 모은 활성 슬러지 시료를 취한다. 잘 혼합하여 호기성 상태로 시료를 유지하고, 채취한 날 사용한다.
사용하기 전에 부유물의 농도를 측정한다. 필요하면 시험 분석에 추가된 슬러지의 양이 최소가 되도록 침전에 의해 슬러지를 농축한다. 최종 혼합물에서 부유물 30mg/L를 얻기 위해 적당한 양을 첨가한다.
6.3 시험 : 다음 사항을 만족하기 위해 적당한 양(보기 : 2000mL. 플라스크의 용량과 형태가 달라도 역시 가능하다.
a) 시험 용액(6.1.1 참조) 1000mL를 포함하는 시험 플라스크(FT) 2개
b) 시험 배지(4.2 참조) 1000mL를 포함하는 바탕 시험 플라스트(FB) 2개
c) 표준 화합물 용액(6.1.2 참조) 1000mL를 포함하는 절차를 제어하기 위한 플라스크(FC) 1개
7. 계산 및 결과의 표시
7.1 계 산 : 각 시험 플라스크에 대해 다음 수학식 1을 이용하여 용존 유기 탄소의 제거율(DT)을 구한다.
7.2 결과의 표시 : 각 농도 간격과 각 시험 용기에 대한 DOC 제거율의 표를 작성한다. 중복 시험 용기에 대해 비교할 만한 결과가 얻어지면(8.1 참조) 시간 함수로 평균 제거 곡선을 그린다.
7.2.1 지체 시간t1 :분해 곡선의 대부분에서 소위 지체 단계를 관찰할 수 있다. 이것은 대개 접종에서부터 분해율이 초기 DOC 함량의 적어도 10%까지 증가할 때까지의 시간으로 정의한다. 이 지체 시간은 변화가 아주 심하고, 재생성이 매우 낮다. 지체 시간은 일 단위로 표시한다.
7.2.2 최대 분해 수준 : 최대 분해 수준은 시험하는 동안 더 이상 분해가 일어나지 않는 수준으로 정의한다.
7.2.3 분해 : 식 나t2 분해 시간t2는 지체시간t1의 끝으로부터 최대 분해 수준의 약 90%에 도달하는 시간까지로 정의한다.
8. 최종결과 : 상기 실시예 3-2의 주방세제 시료의 생분해도 실험결과는 98%로 거의 완전하게 생분해되는 친환경 성분임을 확인하였다(도 3)
실험예 2. 주방세제 완제품 항균력 시험
2.1 시험방법
1.1.1 시험균의 전배양
시험균주(E. coli, ATCC 25922), S. aureus ( ATCC 6538),, P. aeruginosa (ATCC 15522),를 사면배지 로부터 취하여 Tryptic soy broth(DIFCO, USA)에 접종하여 (35±1)℃에서 (18~24)시간 동안 배양기((Incubator: Mommert, German)에서 배양하였다.
1.1.2. 시험균액의 조제
전배양을 생균수가 (1.0~9.9) × 108 CFU/mL가 되도록 멸균생리식염수(자체제조)에 희석하여 시험균액으로 사용하였다.
1.1.3. 시험 절차
시료 [농도 : 실시예 3-2 기재 주방세제 원액] 20 mL에 시험균액 0.2 mL를 첨가하여 혼합한 후 (22±2)℃에서 5분 방치하였다.(Stop Watch: UNIS, China) 혼합액 0.1 mL를 취하여 50 mL의 0.05% polysorbate 80 solution(자체제조)을 채워놓은 Membrane filtration apparatus에 분주하여 필터하였다. 곧바로 150mL의 0.05% polysorbate 80 solution을 필터하고, 50 mL의 멸균증류수를 추가로 필터하였다. 이후, membrane filter를 분리하여 Tryptic soy agar 배지(DIFCO, USA) 표면에 밀착시켜 (35±1)℃에서 (24~48)시간 동안 배양하였다. 시험은 각 균주당 2회 반복하여 실시하였으며, 초기 및 대조생균수의 측정은 멸균생리식염수(자체제조)를 사용하여 실시하였다.
1.1.4. 결과 관찰
배양 후, 생균수의 관찰은 (15~150)개를 나타내는 Petri dish(SPL, 대한민국)를 선택하여 실시하였다. 최저 희석 단계에서만 생균수가 관찰되는 경우에는 관찰 범위에 상관없이 계수하였다. (Colony counter: 덕우과학, 대한민국). 세균이 증식한 경우, 배지상의 균수에 희석 배수를 곱하여 산출하였다. 배지에서 세균이 증식하지 않은 경우는 중화단계에서 이루어진 희석배수를 곱하여 『10미만(<10)』으로 표시하였다.
생균수 계산은 3.2항 [수학식 2]에 따라 측정하였고, Log reduction은 [수학식 3]에 따라 결정하였다.
1.2. 결과 계산
1.2.1. 생균수 계산
1.2.2. [Log redution (LR)] 계산
2. 결과 (Result)
2.1. E. coli에 대한 살균시험
초기 접종균수는 5.9 × 106 CFU/mL, 5분 후 시험균수는 2회 반복 시험에서 모두 〈 10 CFU/mL로 관찰되었다.(표 2 및 도 4 )
| 구분 | 5분후 | ||
| 생균수 (CFU/mL) | Log value | mean log | |
| 초기 | 8.1 × 106 | 6.91 | 6.91 |
| 시험군 Ⅰ | 〈 10 | 〈 1.00 | 〈 1.00 |
| 시험군 Ⅱ | 〈 10 | 〈 1.00 | |
2.2. S. aureus에 대한 살균시험
초기 접종균수는 8.1 ×106 CFU/mL,5분 후 시험균수는 2회 반복 시험에서 모두 〈 10 CFU/mL로 관찰되었다. (표 3 및 도 5 )
| 구분 | 5분후 | ||
| 생균수 (CFU/mL) | Log value | mean log | |
| 초기 | 7.9 × 106 | 6.90 | 6.90 |
| 시험군 Ⅰ | 〈 10 | 〈 1.00 | 〈 1.00 |
| 시험군 Ⅱ | 〈 10 | 〈 1.00 | |
2.3. P. aeruginosa에 대한 살균시험
초기 접종균수는 4.3 × 106 CFU/mL,5분 후 시험균수는 2회 반복 시험에서 모두 〈 10 CFU/mL로 관찰되었다. (표 4 및 도 6 )
| 구분 | 5분후 | ||
| 생균수 (CFU/mL) | Log value | mean log | |
| 초기 | 6.0 × 106 | 6.78 | 6.78 |
| 시험군 Ⅰ | 〈 10 | 〈 1.00 | 〈 1.00 |
| 시험군 Ⅱ | 〈 10 | 〈 1.00 | |
3. 결론 (Conclusion)
본 시험 조건하에서 시료 [실시예 3-2 기재된 "지구에게 사과해TM"-주방세제]에 대한 5분 후의 log reduction1)값은 E. coli에 대하여 〉 5.77 , S. aureus에 대하여 〉 5.91 , P. aeruginosa에 대하여 〉 5.63으로 나타났다.(표 5)
최종 결론으로 3가지 균에 대해 모두 99.999% 이상의 항균효과를 가지는 것으로 나타났다.
| 표 4. 살균시험 결과 종합 | (단위 : mean log) | ||
| 균주 | 초기 | 5분 후 | |
| 생균수 평균 | LR* | ||
| E. coli | 6.91 | 〈 1.00 | 〉 5.91 |
| S. aureus | 6.90 | 〈 1.00 | 〉 5.90 |
| P. aeruginosa | 6.78 | 〈 1.00 | 〉 5.78 |
| *LR : Log reduction LR = mean log (microbial population) - mean log (surviving test population) |
|||
(1) 결과의 해석(표 6)
| Log reduction | Percent (%) reduction |
| 1 이상 | 90 % 이상 |
| 2 이상 | 99 % 이상 |
| 3 이상 | 99.9 % 이상 |
| 4 이상 | 99.99 % 이상 |
| 5 이상 | 99.999 % 이상 |
이상의 본 발명에서 국내 재배 사과, 특히 경남 거창지역에서 재배된 사과 시드러 부산물 추출물을 대상으로 하여, 상기 부산물 추출물의 세정력 실험(실험예 1) 및 항균 실험 (실험예 2) 등을 통하여 상기 추출물이 항균효과를 가지며 인체에 무해하고, 친환경적이고 기포력, 세정력이 뛰어난 천연 사과계면활성제임을 확인하여 상기 시드러 부산물 추출물이 친환경 계면활성제 및 세정용 조성물로 유용함을 하였고, 특히 본 조성물은 화학물질이 아닌 천연물에서 유래된 것으로 부작용의 위험으로부터 안전한 장점이 있다.
Claims (12)
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- (a) 코코넛오일, 쌀겨유, 피마자유, 채종유, 및 해바라기씨유의 오일성분을 계량 후 40 내지 100℃ 온도로 가온하여 오일제형 사과 계면활성제 준비 재료(1)를 수득하는 제 1단계; (b) 정제수 및 알칼리제 성분을 배합 후 40 내지 100℃까지 냉각하여 알칼리제형 사과 계면활성제 준비 재료(2)를 수득하는 제 2단계; (c) 상기 오일제형 사과 계면활성제 준비 재료(1)와 알칼리제형 사과 계면활성제 준비 재료(2)를 40 내지 100℃로 맞추어 혼합하고 5시간 내지 72시간 동안 보온 1차 숙성하여 물비누 액(3)을 수득하는 제 3단계; (d) 설탕, 사과 시드러 부산물 추출물, 및 정제수를 혼합한 뒤에 (c) 단계에서 얻은 숙성된 물비누액에 투입하고 10 내지 60℃로 보온하며 2시간 내지 72시간 동안 2차 숙성하는 제 4단계 공정을 통하여 수득됨을 특징으로 하는 계면활성제.
- 삭제
- 제9항의 사과 시드러 부산물 추출물을 유효성분으로 함유한 계면활성제, 에탄올 희석액, 코카미도프로필베타인, 코코글루코사이드을 포함한 계면활성제, 및 보존제를 배합하는 단계를 통하여 수득됨을 특징으로 하는 주방세제.
- 삭제
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| KR100832865B1 (ko) * | 2007-01-02 | 2008-05-28 | 장재영 | 사과 추출물 및 이를 함유하는 비누 |
| KR20200040606A (ko) * | 2018-10-10 | 2020-04-20 | 경북대학교 산학협력단 | 아리수 사과 추출물을 유효성분으로 포함하는 항산화, 항당뇨, 모공축소 또는 주름개선용 조성물 |
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