KR102129965B1 - 당류계 지방산 에스테르 제조방법 - Google Patents

당류계 지방산 에스테르 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 방법으로 제조된 지방산 에스테르는 쉽게 구할 수 있는 당류와 식물지방을 원료로 사용하며, DMSO 등의 독성 유기용매를 사용하지 않아 용매 제거에 따른 제조비용 증가를 막을 수 있으며, 동시에 인체 친화적인 공융용매를 사용하여 무독성이다.
또한 상기 당류계 지방산 에스테르는 자체적으로 방부력을 가지고 있어 인체에 유해한 방부제를 첨가하지 않아도 된다는 장점을 가진다.
본 발명에 따른 지방산 에스테르는 상기와 같은 특성으로 인해 화장품, 인체세정제, 젖병세정제, 야채-과일 세정제, 주방세제 등의 사람과 접촉이 잦은 세정제 분야에 무독성 제품으로 폭넓게 제공될 수 있다.

Description

당류계 지방산 에스테르 제조방법{Manufacturing method of fatty acid ester}
본 발명은 당류계 지방산 에스테르 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 천연물질인 당류와 식물성 유지에서 추출한 지방산을 합성하되, 인체에 무해한 공융용매(Deep Eutectic Solvent) 하에서 합성하는 것을 특징으로 하는 지방산 에스테르의 제조방법에 관한 것이다.
당류에 지방산을 에스테르화시켜서 얻게되는 당-지방산 에스테르(sugar fatty acid esters)는 2 내지 16의 광범위한 HLB(hydrophile-lipophile balance)값을 갖는 계면활성제의 일종으로, 유화제, 기포제, 세정제, 용해제 등으로 이용되고 있으며, 독성이 없어서 식료품, 화장품 및 의약품 분야에서 널리 사용되고 있다(Yamada et al., Yakagaku,29,543,1980; Lauridesen. J.Am.Oil Chem.,5oc.53 , 400, 1976).
당-지방산 에스테르는 유화성, 발포성, 세척성 및 용해성이 우수하며, 눈이나 피부에 대한 자극성이 없고 생분해성이 우수하여 환경오염을 일으키지 않으며 무미, 무취, 무독성의 계면활성제이므로 식품, 약제, 세제 및 화장품 등 광범위한 용도로 많이 사용되고 있다.
이러한 당-지방산 에스테르는 주로 금속촉매를 이용한 화학합성에 의해 제조되어 왔으나, 두 반응물의 혼화성이 불량하기 때문에 인체에 유해한 디메틸포름아미드 또는 피리딘과 같은 용매를 사용하여야 하며, 160 내지 300℃의 고온에서 반응을 진행시켜야 하고, 당잔기에 여러 개의 알코올기(-OH)가 존재하기 때문에 지방산이 하나 이상 임의로 결합하여 다양한 모노-, 디-, 트리- 및 고급 에스테르의 혼합물의 형태로 제조되며, 그 물성이 일정하지 못하다. 즉, 이러한 화학합성에 의해서는 바람직하지 않은 부산물의 생성을 초래하며, 합성 후 목적하는 당-지방산 에스테르를 정제하는 공정이 필요하다.
또한 상기와 같은 공정은 디메틸포름아마이드(dimethyl formamide; DMF), 디메틸술폭사이드(diemthyl sulfoxide ; DMSO)와 같은 독성의 유기용제를 사용하여야 하므로, 이를 제거하기 위해 분산, 세척 후 여과하는 공정을 구성하여 여러 번 반복 실시하여야 하므로 높은 제조비용을 수반하게 된다.
상기와 같은 당-지방산 에스테르와 관련된 기술로는 대한민국 등록특허 10-0369117이 있으며, DMSO와 같은 독성 용매 대신 물을 사용하여 합성하는 것을 특징으로 하나, 반응 출발물질을 비누로 유화하는 공정이 추가되어 합성 후에 잔존하는 비누를 제거해야 하며, 최종 반응수율이 30%대로 낮다는 기술상의 문제점이 존재하는 실정이다.
대한민국 등록특허 10-0369117 (2003년 01월 09일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 천연물질인 당류와 식물성 유지에서 추출한 지방산을 합성하되, 인체에 무해한 식품첨가물질인 염화콜린 및 베타인, 유기산, 당류 등 수소결합 공여체와 수소결합 수용체들이 수소결합을 통해 결합하는 공융용매(Eutectic solvent)를 사용하여 제조하는 당-지방산 에스테르의 제조방법 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 지방산 에스테르 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는 분자에 카르복실산기를 갖는 지방산과 당을 반응시켜 수득하는 지방산 에스테르 제조방법으로, 상기 지방산 에스테르는 반응 시 공융용매 하에서 반응하는 것을 특징으로 하는 지방산 에스테르 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 용매는 단당류, 이당류. 다당류에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 당류와 염화콜린, 베타인 또는 이들의 혼합물을 비롯하여 당류끼리의 수소결합물질 예를 들면 소량의 수분 존재 하에서의 수크로오스/프룩토오스/글루코오스 1/1/1 혼합 공융용매, 수크로오스/말릭애씨드 1/1 혼합 공융용매 등 공융용매 조건에서 만들어지는 혼합물인 것을 특징으로 하며, 상기 지방산은 카프릭산, 라우릭산, 미리스틱산, 파우릴산, 팔미틸산, 스테아린산, 올레인산, 리놀렌산 및 아라키돈산에서 선택되는 어느 하나 또는 복수이며, 상기 당은 글루코스, 프럭토스, 갈락토스, 말토스, 수크로스 및 락토스에서 선택되는 어느 하나 또는 복수인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 제조방법은, 지방산 100 중량부에 대해 당 100 내지 300 중량부, 용매 100 내지 200 중량부 및 촉매 0.01 내지 10 중량부를 반응시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태는 상기 제조방법으로부터 제조된 조성물로, 상기 조성물은 퍼스널케어 및 홈케어제품군에서 선택되는 어느 하나의 제형을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법으로 제조된 지방산 에스테르는 쉽게 구할 수 있는 당류와 식물지방을 원료로 사용하며, DMSO 등의 독성 유기용매를 사용하지 않아 용매 제거에 따른 제조비용 증가를 막을 수 있으며, 동시에 인체 친화적인 공융용매를 사용하여 무독성이다.
또한 상기 지방산 에스테르는 자체적으로 방부력을 가지고 있어 인체에 유해한 방부제를 첨가하지 않아도 된다는 장점을 가진다.
본 발명에 따른 지방산 에스테르는 상기와 같은 특성으로 인해 젖병세정제, 야채-과일 세정제, 주방세제 등의 사람과 접촉이 잦은 세정제 분야에 무독성 제품으로 폭넓게 제공될 수 있다.
도 1은 실시예 2를 통해 제조된 시편의 항균력 시험 결과를 도시한 그래프이다.
도 2는 실시예 6을 통해 제조된 시편의 항균력 시험 결과를 도시한 그래프이다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명에 따른 지방산 에스테르 제조방법을 더욱 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 구체예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.
따라서 본 발명은 이하 제시되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 구체예들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 분자에 카르복실산기를 갖는 지방산과 당을 반응시켜 수득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 지방산은 탄소수 10 내지 30, 더 바람직하게는 10 내지 24개의 포화 지방산이나 불포화 지방산을 들 수 있으며, 이들의 예로는 카프릭산, 라우릭산, 미리스틱산, 파우릴산, 팔미틸산, 스테아린산, 올레인산, 리놀렌산 및 아라키돈산 등이 있다.
상기 지방산은 이에 한정되는 것은 아니나, 식물, 해양 또는 동물에서 유래한 액체 오일에서 유래된 것일 수 있으며, 이들의 예로는 올리브유, 옥수수유, 대두유, 카놀라유, 면실유, 팜유, 팜커넬유, 코코넛유, 참기름, 해바라기유, 지치씨유(borage seed oil), 시지지움 아로마티쿰유(Syzigium aromaticum oil), 삼씨유(hempseed oil), 청어유(herring oil), 대구간유(cod-liver oil), 연어유, 아마인유, 밀맥아유(wheat germ oil), 앵초유(evening primrose oil) 등을 들 수 있다.
본 발명에서 상기 당은 탄수화물의 일종으로, 단당류(monosaccharide) 및 이당류(disaccharide)를 포함할 수 있다. 상기 당의 일예로는 글루코스(glucose), 프럭토스(fructose, 과당), 갈락토스(galactose), 말토스(maltose, 맥아당), 수크로스(sucrose, 설탕) 및 락토스(lactose, 유당) 등을 들 수 있으며, 이 중 수크로스나 락토스를 사용하는 것이 세정력과 초기 거품력 확보 측면에서 유리하다.
특히 상기 당 중 수크로스를 사용하는 경우, 전화당(글루코스와 프럭토스의 혼합물) 함유율이 높은 경우는 제품의 착색을 초래하고 에스테르화 반응 과정에서 불필요한 물질이 생성될 수 있으므로, 이를 사용하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 당은 지방산 100 중량부 대비 100 내지 300 중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 100 중량부 미만 첨가하는 경우 미반은 지방산이 잔존할 수 있으며, 300 중량부 초과 첨가하는 경우 과량의 당이 잔존하여 계면활성제로서의 성능을 저하시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 용매는 공융용매를 사용할 수 있다. 일반적으로 추출이나 합성 과정에서 유기용매가 사용되어 왔는데, 상기 유기용매는 값이 싸고 추출이나 반응 효율, 유화도가 높다는 장점이 있지만 대부분 독성을 가지고 있으며, 높은 휘발성으로 인해 안정성이 떨어지고 환경오염 문제를 야기할 수 있다는 단점이 있다.
본 발명에 따른 공융용매는 일종의 이온성 용매(ionic liquid)로, 양이온과 음이온의 이온결합으로 이루어지며, 100℃ 이하의 온도에서 액체 상태로 존재하며 증기압이 거의 0에 가깝기 때문에 친환경용매로 많은 관심을 받고 있다. 또한 다양한 무기물, 유기물, 고분자 물질을 용해시킬 수 있고, 소수성, 용해도, 점도, 밀도 등의 물리화학적 특성을 쉽게 변화시킬 수 있다.
상기 공융용매(Deep Eutectic Solvent, DES)는 두 가지 이상의 고체 혹은 액체 물질들의 혼합물로 높은 융점을 가지는 두 화합물이 혼합되어 분자간의 수소결합을 형성하는 것에 기인하여 상온에서 액화하는 것으로, 아미드, 당, 알코올, 유기산 등의 천연물질을 원료로 하는 친환경 용매로서 제조가 용이하고, 별도의 정제과정을 요구하지 않아 생산단가가 저렴하고, 무독성, 비인화성, 비휘발성 등의 성질을 가지고 있어 안정성이 우수하며, 재생이 가능하고 생분해성 용매로 회수가 용이하다. 또한 구성물인 각 물질들의 물리화학적 성질을 그대로 가지고 있기 때문에 조성 물질 및 비율 등의 조절을 통해 다양한 용도로 사용 가능하다.
본 발명에서 상기 공융용매는 일종의 수소결합받개(hydrogen bond acceptor)로 작용하는 것으로, 수소결합주개(hydrogen bond donor)인 지방산이나 당류를 쉽게 용해시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 공융용매는 당류와 염화콜린, 베타인, 이들의 혼합물 또는 당류끼리의 수소결합물질, 예를 들면 소량의 수분 존재 하에서의 수크로오스/프룩토오스/글루코오스가 1/1/1 부피비로 혼합된 혼합 공융용매, 수크로오스/말릭애씨드가 1/1 부피비로 혼합된 혼합 공융용매를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 혼합비를 특정하지 않고 합성 전 공융용매(Eutectic Solvent)를 제조한 후 당과 지방산의 에스테르 반응을 수행하는 모든 반응을 포함할 수 있다.
염화콜린은 당류의 수소결합받게로 작용하며, 성분 그 자체의 특징으론 식이성분이고, 식품 내에서 독립된 형태로 존재하거나 포스포콜린, 글리세로포스포콜린, 스핑고미엘린 등과 같이 에스테르화된 형태로 존재한다. 상기 염화콜린은 아세틸콜린, 인지질, 메틸기 공여체인 베타인 등의 전구물질로 작용하며, 세포막의 구조적 안정성, 지질, 콜레스테롤의 운반 및 신호전달 등의 대사 작용에 중요한 역할을 수행한다.
상기 베타인은 사탕무에서 추출되는 아미노산으로 각종 지방산의 수소결합받개로 작용한다. 또한 베타인은 보습효과가 탁월하여 피부의 수분 손실을 막으며, 자외선, 적외선, 먼지 등의 유해물질로부터 피부 조직을 보호하는 효과를 가진다. 또한 기본적으로 소염, 미백효과를 가지고 있어 여드름치료제나 안티에이징, 화이트닝 제품에도 사용되는 무독성 물질이다.
본 발명에서 상기 공융용매는 염화콜린과 베타인을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이때 상기 조성물의 혼합비는 염화콜린 30 내지 70 중량%에 베타인 10 내지 30 중량%인 것이 좋다.
본 발명에서 상기 공융용매는 지방산 100 중량부 대비 100 내지 200 중량부 혼합하는 것이 바람직하다. 첨가량이 100 중량부 미만인 경우 용해성이 떨어져 교반이 힘들 수 있으며, 200 중량부 초과인 경우 반응수율을 영향을 줄 수 있다.
또한 본 발명에 따른 제조방법은 고상인 당과 당을 혼합하여 공융용매로 사용할 수도 있다. 이 경우 별도의 추가 공융용매를 필요로하지 않을 수 있으며 이 경우 지방산 100 중량부 대비 당을 100 내지 500 중량부 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 지방산 에스테르 제조 시 반응을 촉진하기 위해 조성물에 촉매를 더 첨가할 수 있다. 상기 촉매는 당업계에서 통상적으로 사용되는 알칼리 촉매라면 종류에 한정치 않으며, 알칼리 금속 수소화물, 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 금속염 등이 유효하며, 일예로 가성소다(sodium hydroxide), 탄산소다(sodium carbonate), 아세트산나트륨(sodium acetate), 수산화칼륨(potassium hydroxide), 탄산칼륨(potassium carbonate), 아세트산칼륨(potassium acetate), 아세트산아연(zinc acetate), 탄산칼슘(calcium carbonate)으로부터 선택되는 어느 하나 또는 복수를 들 수 있다. 이때 상기 촉매는 전체 조성물 100 중량부 중 0.01 내지 10 중량부 첨가하는 것이 반응속도를 향상시킬 수 있으며, 정제가 용이하여 바람직하다.
또한 본 발명은 상기와 단계를 포함하는 지방산 에스테르의 제조방법을 제공할 수 있다.
a) 당, 지방산, 공융용매 및 촉매를 포함하는 반응혼합물을 형성하는 단계;
b) 상기 반응혼합물을 온도, 압력 및 교반 조건 하에서 에스테르화 반응시키는 단계; 및
c) 상기 반응이 끝난 반응혼합물에서 지방산 에스테르를 분리하는 단계;
상기 반응혼합물은 먼저 공융용매에 당과 지방산을 현탁시키고, 여기에 촉매나 촉매, 조촉매의 혼합물을 적하하여 제조할 수 있다.
또한 상기 b) 단계에서 반응온도는 70 내지 150℃일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 90 내지 120℃이다. 다만 전 반응원료를 적하하여 끝낸 다음은, 반응의 완결을 촉진하기 위해 상기 온도보다 고온에서 가열하여도 무방하다.
촉매의 첨가량을 조절하여 반응 중에는 pH를 약알칼리성으로 유지하는 것이 바람직하다. 특히 강알칼리성 하에서는 가수분해의 부반응이 현저해지므로 pH 11을 넘지 않도록 조절하는 것이 좋다.
반응 시간은, 상기 당과 지방산의 반응이 충분히 완료될 정도라면 특별히 한정하지 않으며, 원료 화합물이나 여러 조건에 따라 다르나 12시간 내외에서 실시하는 것이 좋다.
본 발명은 상기 지방산 에스테르를 계면활성제로 포함하는 퍼스널케어, 홈케어제품군 및 야채과일세정제, 젖병세정제에서 선택되는 어느 하나의 제형을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 이때 상기 세정제는 필요에 따라 거품보조제, 겔화제, 활성성분, 항산화제 등의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에서 상기 퍼스널케어는 전 세계 소비자들이 일상생활에서 사용하고 있는 기초화장품, 색조화장품, 자외선차단제, 샴푸, 세정제, 치약 등 개인이 사용할 수 있는 일반적인 피부접촉 제품을 뜻하는 것으로, 이때 화장품은 인체를 청결하게 하거나 미화하며, 피부 또는 모발의 건강을 유지 또는 증진하기 위해 인체에 사용되는 물품을 뜻하며, 구체적으로 보건복지부에서 정하는 화장품법 시행규칙에 포함되는 모든 제품을 포함하는 개념이다 (http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1155234&cid=40942&categoryId=32161).
상기 홈케어는 주방 또는 의류에 사용되는 액상형 제품으로, 주방세정제, 주거세정제, 의류용세정제, 섬유유연제, 야채과일세정제, 젖병세정제 등을 들 수 있다.
상기 거품보조제는 탄소사슬에 15개 이상의 탄소를 가진 지방 알콜류(fatty alcohols), 예를 들면, 세틸 알콜, 및 스테아릴 알콜(stearyl alcohol)(또는 이들의 혼합물)을 들 수 있다. 다른 지방 알콜류의 예를 들자면, 아라키딜 알콜(arachidyl alcohol, C20), 베헤닐 알콜(behenyl alcohol, C22), 1-트리아콘타놀(1-triacontanol, C30), 및 더 긴 탄소사슬(최대 C50)을 가진 알콜 등을 들 수 있다. 거품 체계를 유지하기 위해 요구되는 지방 알콜류의 농도는 탄소 사슬의 길이와 반비례한다. 대부분의 알콜의 탄소사슬이 최소한 20개의 탄소를 가진 알콜 혼합물을 포함하는 밀랍으로부터 유래한 지방알콜류가 거품보조제로 특히 적합하다.
다른 류의 거품 보조제는 탄소 사슬의 탄소가 16개 이상인 지방산을 포함하며, 예를 들면 헥사데카노산(hexadecanoic acid, C16), 스테아르산(stearic acid, C18), 아라키드산(arachidic acid, C20), 베헨산(behenic acid, C22), 옥타코사노산(octacosanoic acid, C28), 및 더 긴 탄소 사슬을 갖는 지방산(최대 C50)과 이들의 혼합물을 들 수 있다.
필요에 따라, 지방 알콜이나 지방산의 탄소 원자 사슬은 적어도 하나의 이중결합을 가질 수 있다. 또 다른 류의 거품 보조제는 탄소 원자 사슬에 가지가 있는 긴 사슬의 지방 알콜이나 지방산을 포함한다. 또 다른 류의 거품 보조제에서는, 지방산의 탄소 사슬은 하이드록시 기(-OH)로 치환될 수 있는 데, 그 예로 12-하이드록시 스테아르산(12-hydroxy stearic acid)을 들 수 있다.
상기 겔화제로는 로커스트 빈 검, 소디움 알기네이트, 소디움 카제이네이트, 에그 알부민, 젤라틴 아가, 카라지닌 검 소디움 알기네이트, 잔탄 검, 모과씨 추출물, 트라가칸타 검(tragacanth gum), 전분, 화학적으로 변형시킨 전분 등과 같은 천연 중합 물질, 및 셀룰로오스 에테르(예: 하이드록시에틸 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시 프로필메틸 셀룰로오스), 마이크로-크리스탈린 셀룰로오스와 FMC에 의해 제조되는 조성물(Avicel types), 및 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜, 구아검, 하이드록시프로필 구아검, 수용성 전분, 양이온 셀룰로오스, 양이온 구아 등의 반합성 중합물질과, 카르복시비닐 중합체, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 알콜 폴리아크릴산 중합체,폴리메타아크릴산 중합체, 폴리비닐 아세테이트 중합체, 폴리비닐클로라이드 중합체, 폴리비닐리덴 클로라이드 중합체 등의 합성 중합물질을 들 수 있지만, 이것들에 한정되지는 않으며, 필요에 따라 상술한 화합물의 혼합물을 사용할 수도 있다.
상기 활성성분은 상기 세정제의 사용 시 피부에 자주 닿을 수 있다는 점에 착안한 것으로, 예를 들어 알파- 또는 베타-하이드록시산 등의 각질분해제; 히알루론산, 피트산 등의 주름억제제; 하이드로퀴논, 아젤라산 등의 피부미백제; 과피제(skin peel agent) 등을 들 수 있다.
상기 항산화제는 피부를 보호하고 피부에 활력을 부여하기 위한 것으로 아스코르빈산(비타민 C)와 이의 염, 지방산의 아스코르빌 에스테르, 아스코르빈산 유도체(예: 마그네슘 아스코르빌 포스페이트, 소디움 아스코르빌 포스페이트, 아스코르빌 소르베이트), 토코페롤(비타민 E), 토코페롤 소르베이트, 토코페롤 아세테이트, 기타 토코페롤의 에스테르, 부틸화된 하이드록시 벤조산과 이의 염, 6-하이드록시-2,5,7,8-테트라메틸크로만-2-카르복실산(상품명 Trolox), 갈산과 이의 알킬 에스테르, 특히 프로필 갈레이트, 우르산(uric acid)과 이의 염과 알킬 에스테르, 소르브산과 이의 염, 리포산, 아민(예: N,N-diethylhydroxylamine, amino-guanidine), 설프하이드릴 화합물(예: 글루타치온), 다이하이드록시 푸마르산과 이의 염, 리신 피돌레이트, 알기닌필롤레이트, 노르다이하이드로구아이아레트산, 바이오플라보노이드, 커커민(curcumin), 리신, 메치오닌, 프롤린, 수퍼옥사이드 디스뮤타제, 실리마린, 차 추출물, 포도 껍질/씨 추출물, 멜라닌 및 로즈마리 추출물을 사용할 수 있다.
이외에도 연마제, 흡수제, 방향제, 안료, 색소, 완충제, 증점제, 킬레이트제, pH 조절제, 환원제 등이 더 첨가될 수 있으며, 이들을 한정하지 않는다. 또한 상기 첨가제는 첨가량을 한정하지 않으며, 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서 적절하게 첨가량을 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 지방산 에스테르는 쉽게 구할 수 있는 당류와 식물지방을 원료로 사용하며, DMSO 등의 독성 유기용매를 사용하지 않아 용매 제거에 따른 제조비용 증가를 막을 수 있으며, 동시에 인체 친화적인 공융용매를 사용하여 무독성이다.
또한 상기 지방산 에스테르는 자체적으로 방부력을 가지고 있어 인체에 유해한 방부제를 첨가하지 않아도 된다는 장점을 가진다.
본 발명에 따른 지방산 에스테르는 상기와 같은 특성으로 인해 젖병세정제, 야채-과일 세정제, 주방세제 등의 사람과 접촉이 잦은 세정제 분야에 무독성 제품으로 폭넓게 제공될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성을 다음과 같이 측정하였다.
(기포력)
시편 5g과 물 495g을 이용하여 1% 농도의 시료 용액 500g을 제조하였다. 다음으로 상기 시료 용액을 SITA R-2000 기포측정기를 이용하여 측정하였다. 이때 교반속도 및 시간은 800rpm, 1분이었다. 그리고 로터의 회전이 멈춘 직후 발생한 기포의 부피를 측정하였다.
(세정력)
대두유, 라드오일, 우지, 전분을 1/1/1/1 비율로 혼합한 오염액을 표준접시에 3g씩 얇게 펴 바르고 25℃ 상온에서 24시간 건조하였다. 시험 계면활성제 0.1g 희석액 3리터를 1m 낙차를 이용하여 거품을 발생시키고 준비된 접시를 수세미로 세척하였으며, 거품이 모두 사라지는 점을 종말점으로 하여 세척된 접시의 갯수를 세어 평가하였다.
(항균력)
미생물저항성 유무를 평가하기 위해 4종의 미생물에 대한 살균 효과를 시험하였다. 대상으로 하는 미생물은 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 대장균(Escherichia coli), 이스트(Saccaromyces cerevisiae)이며, 각 균주에 대한 최적 배지에 각 균주를 1루프 접종하고, 각 균주의 최적 배양 조건 하에서 배양하여 접종 세포 현탁액을 제조하였다.
다음으로 시편을 시험관에 넣고 멸균수로 희석하였다. 이때 희석 배율은 0%(시편 무첨가), 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 2.5%였으며, 이와는 별개로 각 균주별로 배지를 준비한 후, 이를 시험관에 넣고 증기 멸균하였다. 여기에 상기 시편의 희석액을 10㎖, 현탁액을 0.1㎖ 첨가하고 바이오포토레코더(제조원: 아드반택 토요사)에 세팅하고, 24시간, 30℃ 조건 하에서 진탕배양(30 rpm)하였다.
배양시간 내에 미생물의 생육에 의한 탁함이 생기지 않았던 희석계열 중, 가장 낮은 시편의 농도를 최소 억제 농도(Minimum Inhibitory Concentration, MIC)라 하였으며, 이 결과를 도 1, 2에 나타내었다.
(실시예 1)
100ℓ의 공융용매(염화콜린 : 베타인 = 7 : 3 부피비)에 200g의 설탕, 100g의 카프릭산(탄소수 10) 및 10g의 탄산칼륨을 반응기에 첨가하였다. 반응기의 온도를 90℃, 압력을 200 Torr, 교반속도를 50rpm으로 설정하여 8시간 동안 반응하여 설탕-카프릭산 중합체를 수득하였다.
(실시예 2 내지 6)
상기 실시예 1에서 표 1과 같이 당류인 설탕과, 지방산인 카프릭산을 대체하여 반응을 진행한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
(비교예 1 내지 5)
상기 당-지방산 에스테르와 비교하기 위해 표 1과 같이 시판 중인 계면활성제와 세정제를 준비하였다.
[표 1]
Figure 112017123111090-pat00001
상기 표 1과 같이 본 발명에 따라 제조된 당-지방산 에스테르는 일반 계면활성제나 시판 주방세제와 유사한 세정력과 초기거품력을 보이고 있다. 특히 지방산과 당류로 각각 라우릭산(탄소수 12)과 설탕을 사용한 실시예 2나 지방산과 당류로 각각 라우릭산(탄소수 12)과 수크로스를 사용한 실시예 6은 다른 실시예에 비해 각각 우수한 세정력과 초기거품력을 보이고 있어 시판 계면활성제 수준의 품질을 갖는 것으로 확인되었다.
도 1 및 도 2는 각각 실시예 2, 실시예 6의 항균력을 측정한 것으로, 두 시편 모두 미생물의 최소 억제 농도가 1.5 내지 2%인 것으로 확인되었다. 일반적인 시중 세정제의 미생물 최소 억제 농도가 5 중량% 이상의 계면활성제를 첨가하였을 때 발현되는 것을 참고할 때, 실시예의 당-지방산 에스테르는 그 자체로도 미생물을 제어하기에 충분할 것으로 보이며, 제품화 과정에서 방부제를 첨가할 필요가 없을 것으로 판단된다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 카르복실산기를 갖는 지방산과 당을 에스테르 반응시키는 단계를 포함하며,
    상기 에스테르 반응은 70~150℃의 온도에서 알칼리 금속 촉매 및 공융용매 하에서 반응하는 것을 특징으로 하며,
    상기 공융용매는 염화콜린과 베타인의 혼합물 또는 염화콜린, 베타인, 및 당류의 혼합물이며,
    황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 대장균(Escherichia coli) 또는 사카로마이세스 세레비지에(Saccaromyces cerevisiae)에 대한 살균활성을 가지는, 당류계 지방산 에스테르의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 지방산은 카프릭산, 라우릭산, 미리스틱산, 파우릴산, 팔미틸산, 스테아린산, 올레인산, 리놀렌산 및 아라키돈산에서 선택되는 어느 하나 또는 복수인 것을 특징으로 하는 당류계 지방산 에스테르 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 당은 단당류, 이당류 및 다당류에서 선택되는 어느 하나 또는 복수인 것을 특징으로 하는 당류계 지방산 에스테르 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제조방법은 지방산 100 중량부에 대해 당 100 내지 300 중량부, 공융용매 100 내지 200 중량부 및 알칼리 금속 촉매 0.01 내지 10 중량부를 반응시키는 것을 특징으로 하는 당류계 지방산 에스테르 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제조방법은 지방산 100 중량부에 대해 당 100 내지 500 중량부 및 알칼리 금속 촉매 0.01 내지 10 중량부를 반응시키는 것을 특징으로 하는 당류계 지방산 에스테르 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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