KR102171317B1

KR102171317B1 - 항균성 및 향지속성을 가진 향보유 캡슐 및 이를 포함하는 제습제

Info

Publication number: KR102171317B1
Application number: KR1020180108468A
Authority: KR
Inventors: 차용준
Original assignee: 주식회사 조이라이프
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2020-10-28
Anticipated expiration: 2038-09-11
Also published as: KR20200029886A

Abstract

본 발명은 계면활성제, 알긴산염 및 혼합향 오일을 포함하는 향 보유 캡슐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Tween 20, Tween 40 및 Tween 60으로 이루어진 군에서 선택되는 계면활성제, 알긴산염 및 혼합향 오일을 포함하는 향 보유 캡슐, 이를 포함하는 제습제 및 항균제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 항 보유 캡슐을 이용하면 향기가 일정 농도로 지속적으로 휘발함과 동시에 항균성이 부여된 제습제를 제조할 수 있는 바, 종전의 제습 기능만을 가진 제품과 차별화를 기할 수 있다. 또한 여러 가지 기능이 부여된 제품을 생산할 수 있어 소비자의 경제적 부담을 줄여줌과 동시에 제습제, 항균제 등의 분야에서 다양하게 활용할 수 있다.

Description

항균성 및 향지속성을 가진 향보유 캡슐 및 이를 포함하는 제습제{A capsule having antimicrobial and lasting fragrance function and desiccant comprising the same}

본 발명은 계면활성제, 알긴산염 및 혼합향 오일을 포함하는 향 보유 캡슐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Tween 20, Tween 40 및 Tween 60으로 이루어진 군에서 선택되는 계면활성제, 알긴산염 및 혼합향 오일을 포함하는 향 보유 캡슐, 이를 포함하는 제습제 및 항균제에 관한 것이다.

제습제는 주로 염화칼슘을 소재로 하여 주변의 높은 습도로 유발되는 수분을 흡수하는 비교적 간단한 원리의 제품이다. 최근 우리나라도 환경적 기후변화로 인하여 점차 고온 다습한 여름의 날씨가 종전보다 길고 오랫동안 지속되는 현상이 나타나고 있다. 따라서 이에 대비한 가정용 가전제품인 제습기기의 수요도 증대되고 있는 실정이다.

한편 가전용 제습기기의 수용와 함께 일회용인 제습제의 수요도 매우 가파르게 증대하고 있는 실정이다. 특히 국내시장은 옥시에서 출시하는 “물먹는 하마”가 시장의 60% 이상의 점유율을 가지고 있고, 또 LG생활건강에서 출시되는 “홈스타 습기좀 부탁해”가 뒤따르고 있다. 현재 이러한 제품을 포함한 국내시장의 제습제는 단지 제습하는 기능만을 가지고 있으며, 국내시장에서 기존의 브랜드에 경쟁적으로 우위를 점유하기 위해서는 차별화되고 독보적인 기술력이 요구되는 실정이다.

한편 입자의 제조방법 중에서 마이크로캡슐화 기술은 향료, 기능성 및 특수성분 등의 불안정한 물질을 외부 환경(빛, 산소 및 수분)으로부터 보호하여 손실을 줄이는 기술로서 향료산업, 식품산업, 섬유산업 및 제약산업 등에 응용되어 왔다. 현재 보고되어 있는 문헌으로는 마이크로캡슐화보다 미세형 입자(microencapsulation)의 제조에 관한 문헌이 더 많으며, 이러한 미세입자는 수분흡수제의 모형에 적용할 경우 그 사이즈가 매우 작아(<10μm) 부수적인 용기의 제작이 동반되어야 하며 이는 원가 상승에 영향을 준다. 분무건조의 경우 입자의 크기가 10- 200 μm 정도로 만들어지는데 이러한 입자크기 또한 수분흡수제의 모형에 적용할 경우 크기가 매우 작다.

이에 수분 흡수제의 모형에 적용할 수 있는 입자 제조방법을 이용하고 제습하는 기능만을 가진 현재 제습제와 차별화될 수 있는 기능성이 부여된 새로운 제습제의 개발이 필요하다.

이에 본 발명자는 향기성분(core material)을 피복물질(wall material) 내부에 포집하여 수 μm 크기의 입자를 제조할 수 있는 마이크로캡슐화 기술(microencapsulation)을 접목하여, 향기를 일정기간 동안 지속적으로 함유하며 항균성을 가지는 향 보유 캡슐을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은, Tween 20, Tween 40 및 Tween 60으로 이루어진 군에서 선택되는 계면활성제, 알긴산염 및 혼합향 오일을 포함하는 향 보유 캡슐, 이를 포함하는 제습제 및 항균제를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Tween 20(polyoxyethylene sorbitan monolaurate), Tween 40(polyoxyethylene sorbitan monopalmitate) 및 Tween 60(polyoxyethylene sorbitan monostearate)으로 이루어진 군에서 선택되는 계면활성제, 알긴산염 및 혼합향 오일을 포함하는, 향 보유 캡슐을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 향 보유 캡슐을 포함하는, 제습제를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 향 보유 캡슐을 포함하는, 항균제를 제공한다.

본 발명에 따른 항 보유 캡슐을 이용하면 향기가 일정 농도로 지속적으로 휘발함과 동시에 항균성이 부여된 제습제를 제조할 수 있는 바, 종전의 제습 기능만을 가진 제품과 차별화를 기할 수 있다. 또한 여러 가지 기능이 부여된 제품을 생산할 수 있어 소비자의 경제적 부담을 줄여줌과 동시에 제습제, 항균제 등의 분야에서 다양하게 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 선정한 피복물질인 알긴산염을 2, 3, 4, 5 % (w/v) 농도로 포함하여 제조한 캡슐의 사진을 나타낸 도이다.
도 2는 식용유, 라벤더 향료를 함유하며 알긴산염이 2, 3, 4, 5 % (w/v) 농도로 포함된 캡슐의 사진을 나타낸 도이다.
도 3은 Tween 60, 라벤더 향료를 함유하며 알긴산염이 2, 3, 4, 5 % (w/v) 농도로 포함된 캡슐의 사진을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명 향 보유 캡슐의 저장 중 휘발성 향기성분을 분석한 Total ion chromatogram을 나타낸 도이다.
도 5는 Tween 60 4 mL (3.8%, v/v)와 2% 알긴산염 100 mL (93.9%, w/v) 및 혼합향 2.5 mL (2.3%, v/v)을 포함한 본 발명의 향 보유 캡슐 사진을 나타낸 도이다.
도 6은 실제 제습제 용기에 첨가되는 농도인 1,041~2,345 ppm 으로 첨가한 혼합향 오일의 공시 병원성세균을 대상으로 MIC법으로 항균성을 측정한 결과를 나타낸 도이다. 시험관 순으로 각각 공시균을 접종한 경우(왼쪽), 향료를 넣은 경우(가운데), 공시균을 접종하지 않은 대조구(오른쪽)을 나타낸다.
도 7은 상기 도 6의 시험관 용액을 평판배지에 접종하여 본 발명 혼합향 오일의 공시균 생육 억제 효과를 확인한 결과를 나타낸 도이다.
도 8은 실제 제습제 용기에 넣은 본 발명의 향 보유 캡슐을 포함하는 제습제 사진을 나타낸 도이다.
도 9는 실제 제습제 용기에 넣은 본 발명 향 보유 캡슐의 상온 저장 중 휘발성 향기성분을 분석한 Total ion chromatogram을 나타낸 도이다. 저장 0일-15일 결과는 도 9a에, 저장 20일-33일 결과는 도 9b에 나타내었다.
도 10은 실제 제습제 용기에 넣은 본 발명 향 보유 캡슐의 상온 저장 중 휘발성 향기성분을 분석하여 저장 일수에 따른 동정 화합물 종류에 대한 결과를 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 향 보유 캡슐 제조방법에 관하여 도식화하여 나타낸 도이다.

본 발명은 Tween 20(polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate), Tween 40(polyoxyethylene (20) sorbitan monopalmitate) 및 Tween 60(polyoxyethylene (20) sorbitan monostearate)으로 이루어진 군에서 선택되는 계면활성제, 알긴산염 및 혼합향 오일을 포함하는, 향 보유 캡슐을 제공한다.

상기 Tween 20은 C12개의 지방산을 가진 계면활성제이며, 상기 Tween 40은 C16개의 팔미트산이 에스테르결합을 하고 있는 계면활성제이며, Tween 60은 모노지방산이 C18개 결합되어 있는 계면활성제이다. 본 발명의 상기 계면활성제는 친유성이면서 식용유와 같은 기타 계면활성제 대비 최종 제품의 방향성에 영향을 미치지 않고 본 발명의 지속성이 있는 향 보유 캡슐의 핵물질(Core material)인 혼합향 오일의 향 화합물을 포집할 수 있다. 또한 상기 Tween 20, Tween 40 및 Tween 60으로 이루어진 군에서 선택되는 계면활성제를 사용함으로써 3주가 경과된 후에도 향을 효과적으로 유지시킬 수 있어, 향 지속능이 우수한 향 보유 캡슐을 제조할 수 있다.

상기 계면활성제는 바람직하게는 Tween 60일 수 있으며 상기 Tween 60을 사용하면 향 화합물을 가장 효과적으로 오랫동안 포집할 수 있다. 또한 상기 계면활성제는 향 보유 캡슐 대비 2 내지 5 % (v/v), 바람직하게는 3 내지 4 % (v/v), 더욱 바람직하게는 3.8 % (v/v) 포함될 수 있다.

상기 알긴산염은 피복물질(coating wall)로 사용하였으며 고분자 물질인 알긴산염을 사용하면 향 흡착력을 높일 수 있다. 또한 상기 알긴산염은 1.5 내지 3.5 % (w/v), 바람직하게는 2 내지 3 % (w/v), 더욱 바람직하게는 2 % (w/v) 농도로 사용될 수 있다. 알긴산염을 상기 농도로 사용하면 계면활성제의 분자량과 상관없이 엉겨붙지 않으면서 구형인 캡슐 제품을 제조할 수 있다. 또한 상기 1.5 내지 3.5 % (w/v) 농도의 알긴산염은 향 보유 캡슐 대비 85 내지 95 % (v/v) 포함될 수 있다.

본 발명의 혼합향 오일은 본 발명 캡슐의 핵물질(Core material)로서 이를 이용하면 최종 제품에 좋은 향을 부여시킬 수 있으며, 바람직하게는 상기 혼합향 오일 내 향기성분이 휘발함으로써 항균력을 발휘할 수 있다. 따라서 본 발명의 혼합향 오일은 항균성 오일인 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 따라 상기 혼합향 오일은 항균성 및 향 특성 강도가 높은 레몬그라스, 로즈마리, 라벤더 및 시나몬향 오일이 2 내지 4 : 2 내지 4 : 2 내지 4 : 1 (v/v)의 비율, 바람직하게는 3 : 3 : 3 : 1 (v/v)의 비율로 혼합될 수 있다. 상기와 같은 종류의 향이 상기와 같은 비율로 혼합됨으로써 관능적으로 가장 선호도가 높은 향을 부여할 수 있다. 또한 상기 혼합향 오일은 향 보유 캡슐 대비 1 내지 4 % (v/v), 바람직하게는 2 내지 3 % (v/v), 더욱 바람직하게는 2.3 % (v/v) 포함될 수 있다.

또한 본 발명의 향 보유 캡슐은 500 내지 800 μm 크기일 수 있으며 이에 제한되지는 않는다. 상기 범위의 크기이면 기존 제습제 용기에 첨가하기 효율적이다.

본 발명의 향 보유 캡슐은 병원성 균에 항균성을 가질 수 있다. 상기 병원성 균은 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis), 대장균(Escherichia coli ), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있으며 이에 제한되지는 않는다.

본 발명에 따른 향 보유 캡슐은 향 지속성이 및 항균성이 우수하여 향기가 일정 농도로 지속적으로 휘발함과 동시에 항균성이 부여된 제습제를 제조할 수 있는 바, 종전의 제습 기능만을 가진 제품과 차별화를 기할 수 있다. 또한 여러 가지 기능이 부여된 제품을 생산할 수 있어 소비자의 경제적 부담을 줄여줌과 동시에 제습제, 항균제 등의 분야에서 다양하게 활용할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 향 보유 캡슐을 포함하는, 제습제를 제공한다.

상기 제습제는 주로 염화칼슘을 소재로 하여 주변의 높은 습도로 유발되는 수분을 흡수하는 제품을 의미한다.

상기 제습제는 염화칼슘을 더 포함하며, 상기 염화칼슘과 향 보유 캡슐은 4.5 내지 7 : 1 (w/w) 비율, 바람직하게는 5 내지 6 : 1 (w/w) 비율, 더욱 바람직하게는 5.78 : 1 (w/w) 비율로 포함될 수 있다. 상기와 같은 비율로 혼합되면 향 보유 캡슐을 더 많이 넣은 경우, 예컨대 약 1.6배 더 넣은 경우와 향강도 특성에서는 유사한 강도를 유지시키면서 향 보유 캡슐의 함유량은 줄일 수 있어 경제적이다. 상기 염화칼슘은 바람직하게는 고체 형상화된 염화칼슘이다.

본 발명은 또한 상기 향 보유 캡슐을 포함하는, 항균제를 제공한다.

상기 항균제는 필요에 따라 각종 첨가제, 예컨대 충전제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선 흡수제, 가소제, 대전방지제, 난연제, 이형제, 발포제, 핵제, 윤활제, 방서제, 수적방지제, 금속불활성제, 안료 등의 첨가제를 1종 이상 포함할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 상기 첨가제와 본 발명의 향 보유 캡슐의 첨가 비율은 사용 목적에 따라 조절하여 정할 수 있다.

향 지속능 및 항균성을 가진 본 발명에 따른 향 보유 캡슐을 포함하는 제습제 또는 항균제를 사용하면 다양한 병원균에 항균 기능을 가지며 향기가 일정 농도로 지속적으로 휘발하여 오랫동안 유지되는 제품을 사용할 수 있다. 또한 여러 가지 기능이 부여된 제품으로써 소비자의 다양한 기호도를 만족시킴과 동시에 소비자의 경제적 부담을 줄여줄 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예 1. 피복물질(coating wall)의 첨가 농도에 따른 오일이 포함된 캡슐 형성능 확인

실시예 1-1. 알긴산염 첨가 농도에 따른 비드(bead) 형성능 확인

피복물질로서 흡착성이 좋고 고분자 다당류인 알긴산염을 선정하였으며 알긴산염의 첨가 농도에 따른 캡슐 형성능을 확인하기 위해 다음과 같이 실험하였다. 100 ml의 증류수에 CaCl₂을 용해시켜 A 용액을 제조한 후, 100 ml의 종류수에 2 내지 5 g의 알긴산염(sodium alginate)을 첨가하여 B 용액을 제조하였다. 그 후 비드 형성 및 비드 내 핵물질(Core material, 향기물질)의 용출여부를 육안으로 쉽게 확인하고자 B 용액에 사프라닌(색소) 용액을 몇방울 떨어뜨린 후 A 용액에 B 용액을 파이펫을 이용하여 떨어뜨렸다. 알긴산염의 농도에 따른 비드캡슐의 모양과 색은 하기 표 1과 같다. 샘플 1 내지 4는 각각 알긴산염 농도 2, 3, 4, 5 % (w/v)로 제조한 비드 캡슐을 의미한다. 또한 실제 비드 캡슐의 사진을 도 1에 나타내었다.

Samples	1 (알긴산염 2%)	2 (알긴산염 3%)	3 (알긴산염 4%)	4 (알긴산염 5%)
모양	구형	구형	구형	구형
색	가장 옅은 분홍	분홍	분홍	분홍

표 1 및 도 1에 나타낸 바와 같이, 피복물질(coating wall)로서 첨가된 알긴산염 농도 2~5% 수용액에 따른 캡슐모양은 차이가 없었으며 모두 구형의 캡슐을 형성하였다. 실험 과정에서 알긴산염 2~5% 수용액에 샤프라닌 2방울을 혼합한 후 염화칼슘용액에 스포이드를 이용하여 한 방울씩 떨어뜨린 결과, 형성된 캡슐의 색을 비교해 보았을 때, 알긴산염 2%의 캡슐 색이 가장 옅었고 3~5%의 색은 육안으로 보았을 때 차이가 크게 나지 않았다.

결론적으로 비드 형성능 자체에서는 알긴산염 농도는 2-5%(w/v)의 범위에서는 큰 차이가 없었다. 또한 비드의 크기는 통상적으로 spray drier를 이용하여 제조하는 통상적인 미세입자보다는 크기가 큰 500-600 μm 로 본 실험에 적용가능 할 것으로 판단하였다.

실시예 1-2. 식용유 및 라벤더 향료 함유 알긴산염 함량에 따른 비드 형성능 확인

Oil 및 라벤더 향료를 함유하고 알긴산염 함량에 따른 비드 형성능을 확인하기 위해 다음과 같이 식용유와 시판 라벤더 오일을 이용하여 캡슐 형성능을 확인하였다. 식용유는 향료물질(핵물질)이 친유성이므로 핵물질(core material)의 유화제 역할을 하기 위하여 사용하였다. 구체적으로, 라벤더 향 essential oil 0.1ml 및 soybean oil 1ml를 혼합한 후 알긴산염을 농도별로 2~5%(w/v)로 혼합한 후 CaCl₂ 1% 용액(w/v)에 뷰렛을 이용하여 수작업으로 한 방울씩 떨어뜨림으로써 비드를 만들었다. 실험한 각 샘플에 대해 표 2에 나타내었다. 샘플 1 내지 4는 각각 식용유와 라벤더 향이 첨가되었으며 알긴산염이 2 내지 5 % (w/v) 농도로 포함된 비드를 나타낸다. 또한 생성된 비드에 대한 실제 사진을 도 2에 나타내었다.

Sample	1 (알긴산염 2%)	2 (알긴산염 3%)	3 (알긴산염 4%)	4 (알긴산염 5%)
Globular shape	form	form	no form	no form

표 2 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 알긴산염 농도 4%와 5%에 식용유와 향을 혼합하였을 때 점성이 짙어지고 뷰렛을 이용하여 염화칼슘 용액에 떨어뜨릴 때 2~3%에 비해 구형의 캡슐이 형성이 되지 않음을 확인하였다. 결론적으로 알긴산염 2-3% 농도에 비해 4-5%(w/v) 범위가 외관적으로 좋지 않음을 확인하였다.

실시예 1-3. 식용유 및 라벤더 향료 함유 알긴산염 함량에 따른 저장능 확인

상기 1-2에서 알긴산염 농도별로 제조한 비드의 저장 중 외관적 특성 및 방향 특성을 알아보기 위해 다음과 같이 실험하였다. 우선 알긴산염이 2 내지 5 % (w/v) 농도로 포함된 비드를 제조한 후 비드를 선풍기를 이용하여(약풍) 약 30분 건조 후 실온에서 방치하여 캡슐의 모양과 향의 변화(방향 특성)를 약 5일 동안 관찰하였다. 이에 대한 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 샘플 1 내지 4는 각각 식용유와 라벤더 향이 첨가되었으며 알긴산염이 2 내지 5 % (w/v) 농도로 포함된 비드를 나타낸다.

	Sample	Shape	방향 특성
1일차	1	round	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	2	round	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	3	amorphous	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	4	amorphous	강한 라벤더향, 식용유 냄새
2일차	1	round	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	2	round	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	3	amorphous	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	4	amorphous	강한 라벤더향, 식용유 냄새
3일차	1	round	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	2	round	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	3	amorphous	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	4	amorphous	강한 라벤더향, 식용유 냄새
4일차	1	round	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	2	round	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	3	amorphous	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	4	amorphous	강한 라벤더향, 식용유 냄새
5일차	1	round	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	2	round	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	3	amorphous	강한 라벤더향, 식용유 냄새
	4	amorphous	강한 라벤더향, 식용유 냄새

표 3에서와 같이 실온(10-18℃)에서 5일 동안 캡슐의 모양과 라벤더 향은 실험 직후와 큰 차이점을 보이지 않았으나, 방향 특성에서 식용유의 냄새가 라벤더 향과 섞여서 향미 면에서는 좋지 않았다. 일반적으로 식품에서는 대두유가 부분적으로 사용되나 본 실험에서는 다른 계면활성능을 가지면서 친유성인 물질로 대체하여야 할 것으로 판단하였다.

실시예 2. Tween 60, 라벤더향 첨가 후 알긴산염 함량에 따른 캡슐형성 및 향보유 특성 확인

실시예 2-1. Tween 60를 포함한 캡슐형성 실험

상기 실시예 1에서의 결과에 따라 대두유는 식용유 자체가 가지는 냄새로 인하여 본 실험에서는 적용하기에는 적절하지 않을 것으로 판단하였다. 따라서 친유성이면서 방향성 자체에 영향을 미치지 않고, 향화합물을 holding할 수 있는 능력이 강한 polyoxyethylene sorbitan monostearate (상품명; Tween 60, 계면활성제)을 적용하였으며 이를 이용하여 다음과 같이 실험하였다. 라벤더 향 0.3ml, Tween 60을 0.5ml를 혼합한 후 알긴산염 농도를 2 내지 5 % (w/v)로 첨가하여 균질기(Ultra-Turrax T25, Ika-Labortechnik, Germany)를 사용하여 9,500 rpm, 3분 조건으로 혼합하였으며 CaCl₂ 1% 용액에 뷰렛을 이용하여 지속적으로 떨어뜨림으로써 비드를 만들었다. 이에 대한 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 샘플 601 내지 604는 각각 Tween 60와 라벤더 향이 첨가되었으며 알긴산염이 2 내지 5 % (w/v) 농도로 포함된 비드를 나타낸다. 또한 비드의 실제 사진을 도 3에 나타내었다.

Sample	601	602	603	604
Globular shape	form	form	no form.	no form

표 4 및 도 3에 나타낸 바와 같이 Tween 60 + 라벤더 향 + 알긴산염 용액을 염화칼슘에 떨어뜨릴 때 이전의 대두유를 사용한 실험과는 달리 염화칼슘 용액에서 캡슐이 서로 엉겨 붙는 현상을 볼 수 있었으며 알긴산염 5% 용액이 엉겨 붙는 현상이 가장 심했다. 반면에 2~3% 농도는 거의 엉겨붙지 않았다. 또한 알긴산염 4~5%의 경우 Tween 60과 혼합했을때 점성이 매우 강하여 캡슐형성이 완벽한 구형을 이루지 않았다. 반면에 알긴산염 2~3% 농도에서는 구형의 캡슐(bead)을 형성했다.

실시예 2-2. Tween 60를 포함한 캡슐의 향보유능 실험

상기 실시예 2-1에서 제조한 향을 함유한 비드가 과연 얼마동안 향기를 흡착하고 있는 지를 측정하기 위하여 다음과 같이 실험을 실시하였다. 계면활성제인 Tween 60을 이용하여 라벤더 향료와의 흡착능을 높인 비드의 향기보유율을 측정하기 위하여 실온에서 저장 실험을 실시하였다. 선풍기를 이용하여 약풍으로 실온에서 약 30분 동안 제조된 비드의 표면을 건조시킨 다음 cap tube에 넣어서 밀봉하지 않고, 상단부를 개봉하여 실온에서 방치하며 비드의 모양과 향기 강도를 관능적으로 관찰하였다. 실험은 3주 동안 실시하였다. 이에 대한 결과는 표 5에 나타내었다. 표 5의 샘플 601 내지 604는 각각 Tween 60 0.5ml와 라벤더 에센셜 오일 0.3ml이 첨가되었으며 알긴산염이 2 내지 5 % (w/v) 농도로 포함된 비드를 나타낸다.

	Sample	Shape	Flavor
1주차	601	변화없음	강한 라벤더향
	602	변화없음	강한 라벤더향
	603	변화없음	강한 라벤더향
	604	변화없음	강한 라벤더향
2주차	601	cap tube 상단부의 bead캡슐들만 말라비틀어짐	변화없음(향지속됨)
	602	cap tube 상단부의 bead캡슐들만 말라비틀어짐	변화없음(향지속됨)
	603	변화없음	변화없음(향지속됨)
	604	변화없음	변화없음(향지속됨)
3주차	601	2주차의 형태가 그대로 유지됨	시원한 향이 조금 남(14일째) 시원한 향과 함께 코를 찌르는 향이 미세하게 나기 시작하나 라벤더향은 계속 난다. (19일차~21일차)
	602	2주차의 형태가 그대로 유지됨	시원한 향이 조금 남(14일째) 시원한 향과 함께 코를 찌르는 향이 미세하게 나기 시작하나 라벤더향은 계속 난다. (19일차~21일차)
	603	변화없음	시원한 향이 나며 라벤더향은 계속 난다. (19일차~21일차)
	604	변화없음	시원한 향이 나며 2~3%에 비해 라벤더향이 더 강하나 전보다 약함. (19일차~21일차)

상기 표 5에 나타낸 바와 같이 실험 3주차가 되었을 때도 모든 실험군의 라벤더향이 비교적 유지되는 것을 확인하였다.

실시예 3. Tween 40, 라벤더향 첨가 후 알긴산염 함량에 따른 캡슐형성 및 향보유 특성 확인

실시예 3-1. Tween 40을 포함한 캡슐형성능 확인

상기 실시예 2에서 사용한 Tween 60은 polyoxyethylene (20) sorbitan monostearate로서 mono지방산이 C18이 결합되어 있다. 따라서 분자량이 높아 상온에서 고체로 존재하기에 용해를 위해서는 60℃에서 녹여야 하는 번거로움이 있었다. 따라서 본 실시예에서는 이보다 분자량이 낮은 Tween 40을 적용하여 보았다. Tween 40은 polyoxyethylene (20) sorbitan monopalmitate로서 C16개의 파미트산이 에스테르결합을 하고 있는 계면활성제이다. 이는 Tween 60보다는 상온에서 경화하는 능력은 낮고 향 흡착율은 Tween 60에 비해 손색이 없는 것으로 알려져 있다. 이에 Tween 40를 적용시킨 실험방법은 다음과 같다. 라벤더 향 0.3ml, tween 40 0.5ml을 혼합한 후 알긴산염 2~5%와 균질기(Ultra-Turrax T25, Ika-Labortechnik, Germany)를 사용하여 3,000 rpm, 3분 조건에서 혼합하였다. 그 후 CaCl₂ 1% 용액에 뷰렛을 이용하여 떨어뜨림으로써 비드를 만들었다. 이에 대한 결과는 하기 표 6에 나타내었다. 표 6에서 샘플 401 내지 404는 각각 Tween 40 0.5ml와 라벤더 에센셜 오일 0.3ml이 첨가되었으며 알긴산염이 2 내지 5 % (w/v) 농도로 포함된 비드를 나타낸다.

Sample	401	402	403	404
Globular shape	form	form	no form	no form

실험 결과 균질기를 사용하여 Tween 40 + 향 + 알긴산염 농도 2% 및 3% 용액의 경우 혼합 시 Tween 60을 사용한 실험에 비해 거품이 많이 형성되었다. 또한 염화칼슘 용액에서 비드가 서로 엉겨 붙는 현상을 볼 수 있었으며 이는 알긴산염 5% 용액에서 엉겨붙는 현상이 가장 심했고 Tween 60을 사용한 실험과 동일한 현상의 결과를 보였다. 반면에 2~3% 농도에서는 비드 성형이 잘 되었고, 거의 엉겨 붙지 않는 것을 확인하였다.

또한 알긴산염 농도 4~5% 용액의 경우 Tween 40과 혼합했을 때 점성이 매우 강하여 캡슐형성이 완벽한 구형을 이루지 않았으며 Tween 60을 사용한 실험 결과와 차이를 느낄 수 없었다. 반면에 알긴산염 농도 2, 3% 용액에서는 구형의 비드를 형성하는 것을 확인하였다.

실시예 3-2. Tween 40을 포함한 캡슐의 저장능력 확인

상기 실시예 3-1에서 제조한 비드의 저장능력을 확인하기 위해 표면건조를 시켰으며 이를 위해 선풍기를 이용하여 약풍으로 실온에서 실시하였다. 30분 건조 후 상온에 방치하며 저장중의 비드의 변화 및 향기성분을 측정하였다. 이에 대한 결과를 표 7에 나타내었다.

	Sample	Shape	Flavor profile
1주차	401	원형유지	라벤더 향과 시원한 향이 함께 난다. 그러나 시원한 향이 조금 더 강함.
	402	원형유지	라벤더 향과 시원한 향이 함께 난다. 그러나 시원한 향이 조금 더 강함
	403	원형유지	라벤더 향이 가장 강하게 난다. 시원한 향은 나지 않음.
	404	원형유지	시원한 향은 나지 않지만 라벤더 향이 조금난다. 라벤더 향보다 스윗한 향이 더 강하다.
2주차	401	원형유지	변화없음
	402	원형유지	변화없음
	403	원형유지	시원한 향이 조금씩 나기 시작함
	404	원형유지	변화없음
3주차	401	원형유지	전체적으로 향이 약하다. 아주 약한 라벤더향과 시원한 향이 난다.
	402	원형유지	전체적으로 향이 약하다. 라벤더 보다 스윗한 향이 많이 난다
	403	원형유지	전에 비해 전체적으로 향이 약해짐 라벤더 보다 스윗한 향이 난다
	404	원형유지	라벤더향이 약해지고 시원한 향이 나기 시작함

상기 표 7에 나타낸 바와 같이 실험 3주차가 되었을 때도 모든 실험군의 라벤더향이 비교적 유지되나 Tween 60를 포함한 캡슐에 비해서는 라벤더 향이 약하게 나는 것을 확인하였다.

실시예 4. Tween 20, 라벤더향 첨가 후 알긴산염 함량에 따른 캡슐형성 및 향보유 특성 확인

실시예 4-1. Tween 20을 포함한 캡슐형성능 확인

상기 실시예 2에서 사용한 Tween 60은 polyoxyethylene (20) sorbitan monostearate로서 mono지방산이 C18이 결합되어 있으며, Tween 40은 polyoxyethylene (20) sorbitan monopalmitate로서 C16개의 팔미트산이 에스테르결합을 하고 있는 계면활성제이다. 이번 실험에서는 실시예 2 및 3에서 사용한 Tween 60 및 Tween 40 보다도 더 분자량이 낮은 C12개의 지방산을 가진 Tween 20인 polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate를 적용하여 보기로 하였다. Tween 60, 40 및 20은 지방산의 크기에 좌우되며, 계면활성제로서의 특성은 분자량이 적은 경우 계면활성제로의 특성 또한 약간 낮아지는 것으로 보고되고 있다.

Tween 20을 이용한 실험방법은 다음과 같다. 라벤더 향 0.3ml, Tween 20 0.5ml를 혼합하였으며 이를 알긴산염 농도 2~5%용액과 혼합하여 homogenizer를 이용하여 3,000rpm에서 3분동안 균질화를 시켰다. 균질화시킨 알긴산염 혼합물을 CaCl₂ 1% 용액에 뷰렛를 이용하여 일정량씩 drop함으로써 비드를 생성하였다. 이에 대한 결과를 하기 표 8에 나타내었다. 표 8에서 샘플 201 내지 204는 각각 Tween 20 0.5ml와 라벤더 에센셜 오일 0.3ml이 첨가되었으며 알긴산염이 2 내지 5 % (w/v) 농도로 포함된 비드를 나타낸다.

Sample	201	202	203	204
Globular shape	form	form	no form	no form

상기 표 8에 나타낸 바와 같이, 알긴산염 4~5% 용액의 경우 비드형성이 완벽한 구형을 이루지 않았으며, 알긴산염 2 및 3% 농도에서는 구형의 캡슐을 형성했다.

또한 실험 결과 Tween 20 + 향 + 알긴산염용액 모두 혼합 하였을 때 Tween 40 및 60에 비해 점도가 약하였다. 또한 Tween 20을 사용하였을 경우 Tween 60 및 40을 사용한 실험과는 달리 캡슐이 엉겨붙는 현상은 거의 일어나지 않았다. 알긴산염 5% 용액의 경우 엉겨 붙는 현상이 있었으나 Tween 40 및 60에 비해 빈도 수가 훨씬 적었다.

특히 알긴산염 4%가 이전의 Tween 40 및 60을 사용한 실험 결과와는 가장 큰 차이점을 보였다. Tween 40 및 60을 사용한 알긴산염 4%의 용액은 비드가 비드끼리 서로 엉겨붙는 부분이 많았으나 Tween 20의 경우 염화칼슘 용액에서 비드끼리 엉키고 달라붙는 현상이 전혀 없었다.

실시예 4-2. Tween 20을 포함한 캡슐의 저장능 확인

상기 실시예 4-1에서 제조된 비드를 선풍기 바람으로 30분 건조 후 실온에서 3주간 저장하면서 비드의 모양 및 향기특성을 관능적으로 비교하였다. 이에 대한 결과는 표 9에 나타내었다.

	Sample	Shape	Flavor profile
1주차	201	원형유지	처음 만들었을 때의 향보다 약하게 난다.
	202	원형유지	처음 만들었을 때의 향보다 약하게 난다. sweet한 향이 다른 캡슐에 비해 많이 난다.
	203	원형유지	처음 만들었을 때의 향보다 약하게 난다. sweet한 향이 다른 캡슐에 비해 많이 난다.
	204	원형유지	처음 만들었을 때의 향보다 약하게 난다.
2주차	201	원형유지	1주차와 변화없음
	202	원형유지	1주차와 변화없음
	203	원형유지	1주차와 변화없음
	204	원형유지	1주차와 변화없음
3주차	201	원형유지	향이 더 약해짐(20일차)
	202	원형유지	라벤더 보다는 스?한 향이 더 많이 난다. 향이 더 약하다
	203	원형유지	향이 더 약해짐
	204	원형유지	향이 더 약해짐

상기 표 9에 나타낸 바와 같이 실험 3주차가 되었을 때도 모든 실험군의 라벤더향이 나긴 하나 Tween 60 및 40을 포함한 캡슐에 비해서는 라벤더 향이 약하게 나는 것을 확인하였다.

실시예 5. Tween 60, 40 및 20으로 제조한 향캡슐의 향기특성 강도 확인

상기 실시예 2 내지 4에서 각각 제조한 Tween 60, 40 및 20이 포함된 향캡슐의 향기특성 강도를 비교해 보기 위해 다음과 같이 실험을 실시하였다. 향강도 평가요원은 적어도 1년 이상 훈련된 실험실 연구원을 평가요원으로 하였다. 향강도 특성검사는 선호도 조사로, 원액으로 제조한 라벤더 에션설 오일을 대조군으로 7점으로 두었으며 이와 같은 상태를 7점, 보통이다가 4점, 가장 약하다가 1점으로 두고 실시하였다. 이에 대한 결과를 표 10에 나타내었다. 표 10에서 시료 20, 40 및 60은 Tween 20, 40 및 60으로 제조한 향캡슐이며, 시료 번호 1~4는 각각 알긴산염 농도 2%, 3%, 4%, 5%(w/v)를 나타낸다.

Tween 20, 40, 60으로 제조한 알긴산염 bead의 향기 특성 강도 실험
시료	향강도			향기호			색깔 기호
	20	40	60	20	40	60	20	40	60
1	3.0 ± 1.0	2.0 ± 1.2	4.0 ± 3.0	3.6 ± 2.6	5.2 ± 1.8	3.6 ± 2.6	6.2 ± 1.2	6.0 ± 1.0	5.2 ± 1.8
2	2.4 ± 0.6	1.6 ± 0.6	4.1 ± 1.0	4.4 ± 1.6	3.8 ± 2.2	4.4 ± 1.6	4.8 ± 1.2	4.0 ± 2.0	3.8 ± 2.2
3	2.6 ± 1.6	1.6 ± 1.6	2.4 ± 2.4	2.8 ± 2.2	3.4 ± 1.6	2.8 ± 2.2	4.2 ± 1.8	4.4 ± 1.6	3.4 ± 1.6
4	1.4 ± 0.6	2.0 ± 4.0	2.2 ± 2.8	2.8 ± 4.2	2.4 ± 1.6	2.8 ± 4.2	4.2 ± 1.2	3.8 ± 2.2	2.4 ± 1.6

상기 표 10에 나타낸 바와 같이, Tween 60-20간의 향기성분을 포집하는 면에서는 Tween 60이 다른 Tween 40 및 20보다 향을 holding하는 능력이 우수함을 확인하였다. 또한 비드 형성능을 고려한다면 알긴산염 농도를 2-3%(w/v)으로 하는 것이 가장 우수한 것을 확인하였다.

따라서 향 oil의 보유율을 높이기 위한 친유기는 Tween 60으로 선정하였으며 이후 실험은 알긴산염의 농도를 3%(w/v)의 범위로 하여 실험하였다.

실시예 6. Tween 60으로 제조한 향캡슐의 향보유율 분석 및 특성

실시예 6-1. Tween 60으로 제조한 향캡슐의 SPME/GC/MSD의 분석을 통한 향 보유율 측정

피복물질(wall material)로서 알긴산염을 농도 3%(w/v)으로, 핵물질(core material, 향기성분)의 유화제(또는 계면활성제)로서 Tween 60을 넣어 제조한 향캡슐의 보향율을 측정하기 위하여 SPME/GC/MSD분석을 실시하였다. Tween 60 (0.5mL)으로 제조한 향캡슐은 5일차, 10일차, 15일차로 저장실험한 것을 시료로 사용하였다. 저장실험은 향캡슐 18g을 유리병(90 mL)에 넣고 상온에서 보관하면서 향보유율을 측정하였다.

또한 향기성분의 흡착은 SPME(solid phase microextraction) 장치를 사용하였으며, 분석 직전에 SPME fiber는 220℃에서 30분 동안 GC injection port에서 활성화한 다음 사용하였다. 향기캡슐 beads 시료 1g을 headspace glass vial(Supelco, Inc., USA)에 넣은 다음 메탄올에 내부표준물질 hexyl acetate(Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)를 녹인 1 μL를 넣은 후에 밀봉하였다. 다음으로 45℃에서 30분 동안 시료를 magnetic bar로 교반(6.5 rpm)하면서, fiber를 vial내에서 노출시켜서 향기성분을 흡착하였다. 탈착은 220℃ GC injection port에서 10분간 fiber를 노출시켰으며, SPME법에 의한 휘발성 성분의 추출은 시료 당 3회 반복실험을 수행하였다.

분석용 column은 DB-WAX^TM capillary column을 사용하였으며, 운반기체인 He의 선상속도는 1.0 cm/sec, 오븐의 온도는 40℃에서 5분간 머문 후 220℃까지 4℃/min 속도로 승온한 다음 20분간 머물도록 조정하였다. 동정된 휘발성 화합물의 정량은 내부표준물질(hexyl acetate)을 이용하여 상대적 함량(factor=1, ng/g)으로 계산하였다. 이에 대한 결과는 도 4에 나타내었다. 또한 저장 10일차의 휘발성 향기성분을 동정하여 분석한 결과를 표 11에 나타내었다.

향캡슐의 잠정적 동정된 휘발성 향기성분 분석(저장 10일차)				(Unit : μg/g)
RT	RI	Compound	Amount	Contents
16.64	1160	β-Myrcene	1006094	84.85
17.20	1174	3-Methyl-6-(1-MethylethyliDene)-Cyclohexene	68236	5.75
17.93	1193	D-Liminene	565773	47.71
18.31	1203	1,2-dimethyl-4-methylene-cyclopentene	102127	8.61
18.45	1207	3-Undecyne	330638	27.88
19.35	1231	β-ocimenes	490696	41.38
19.66	1240	3-Undecyne	255931	21.58
19.75	1242	[e,e]-3,5-nonadien-7-yn-2-ol	58271	4.91
19.88	1246	3-Isopropylidene-5-methyl-hex-4-en-2-one	77167	6.51
19.97	1248	[z]-3,7-dimethyl-1,3,6-octatriene	871097	73.46
20.74	1269	Acetic acid, hexyl acetate	1090915	92.00
21.04	1277	(-)-1R-8-hydroxy-p-menth-4-en-3-one	96177	8.11
21.14	1279	3-Methyl-6-(1-Methylethylidene),cyclohexene	230002	19.40
26.67	1439	cis-Linaloloxide	1765102	148.86
27.60	1466	Linalool oxide	782217	65.97
28.18	1484	2-ethyl-1-hexanol	161333568	13605.72
29.17	1515	Camphor	206420	17.41
29.31	1519	2-amino-4-[2-hydroxyoctyl]pyrimidine	110723	9.34
29.48	1525	1,2-dihydrolinalool	326019	27.49
29.91	1539	3,7-dimethyl-1,6-octediene-3-ol	8047516	678.67
30.32	1552	2-Aminobenzonate, 3,7-dimethyl-1,6-octadien-3-ol	4012843	338.41
31.73	1599	[R]-4-methyl-1-(1-methylethyl)-3-cyclohexen-1-ol	74232	6.26
31.81	1601	Caryophyllene	135256	11.41
32.18	1614	Butyl-tert-butyl-isopropoxyborane	109691	9.25
34.02	1675	2-methyl-6-methylene-octa-1,7-dien-3-ol	189486	15.98
34.47	1690	α-Terpineol	23235718	1959.53
34.69	1698	Endo-borneol	608850	51.35
35.33	1721	[z]-Acetate,3,7-dimethyl-2,6-octadien-1-ol	527953	44.52
35.46	1725	Citral	92747	7.82
36.19	1752	[z]-Acetate, 3,7-dimethyl-2,6-octadien-1-ol	99549	8.40
37.37	1795	Geranyl vinyl ether	272734	23.00
38.60	1841	[z]-3,7-dimethyl-2,6-octadien-1-ol	1448662	122.17
39.46	1872	4-dimethyl-cyclopent-2-enone, 2-Acetyl-4	170055	14.34
39.52	1875	Acetate, Tetrahydro-2-furanmethanol	185440	15.64
43.57	2034	Isopropyl myristate	670354	56.53
44.94	2091	1,5-Bis(1,1-dimethylethyl)-3,3-dimethyl-biocyclo[3,1,0]hexan-2-one	159989	13.49
50.20	2335	3,6,9,12-Tetraoxatetradecan-1-ol	433120	36.53
50.36	2340	1,4,4-tetramethletralin, 7-acetyl-6-ethyl-1	388432	32.76

실시예 6-2. Tween 60으로 제조한 향캡슐(bead)의 향 보유율 분석

상기 실시예 6-1에서 제조한 Tween 60 향캡슐 0일차 시료를 대조구로 하여, 대조구의 총 향기성분 함량을 100으로 두고, 실온에서 향캡슐 저장 중 휘발성 향기성분의 동정 및 함량을 구하였다. 저장 5일, 10일 및 15일차 시료(향캡슐)에 잔존하는 상대적 향기성분 함량을 정량분석함으로써 향 보유율을 구하였으며, 그 결과는 하기 표 12와 같다.

상온저장 시 향캡슐의 보향율(Flavor holding capacity)¹⁾
(Unit : μg/g)
Sample	0 day	5 day	10 day	15 day
Flavor amount (FA)	86,493.6 ± 16,454.22^a	16,760.39 ± 6,066.04^ab	19,683.82 ± 1,4719.5^ab	1,155.38 ± 403.19^b
Retention ratio (%)	100	19.38	22.76	0.13
¹⁾저장 조건 : 18 g 의 향캡슐을 유리시험관(100mL)에 넣고 각 시험관의 입구를 2장의 접힌 전통한지로 덮었다.(10~15℃) ^ab: 각 행의 통계처리는 Duncan's test으로 하였다. (P<0.05)

상기 표 12에 나타낸 바와 같이, 저장 15일간의 향캡슐의 보향율(Flavor holding capacity)을 분석한 결과 제조 직후로부터 5일이 지났을 때 보향율은 19.38%로 80% 이상이 휘발하였다. 그리고 저장기간과 함께 보향율은 계속 유의하게 감소하여 저장 15일에는 전체의 0.13%만이 잔존한 것을 확인하였다.(P<0.05).

실시예 6-3. Tween 60 농도별에 따른 향캡슐에 대한 향특성 강도 실험

Tween 60 농도별에 따른 향캡슐에 대한 향특성 강도를 알아보기 위해 6명의 평가요원을 대상으로(남성 1, 여성 5) 대조군을 7점으로 두고 실험군과 비교하여 평가하였다. 관능평가를 실시하였다. 이에 대한 결과를 표 13에 나타내었다.

상온¹ ⁾에서 저장하는 동안의 향캡슐 강도 평가 결과
Sample² ⁾	1 day	2 days	3 days	4 days	5 days	10 days	15 days
0.5	5.60±1.2^a	5.60±1.24^a	4.80±1.06^ab	3.80±1.06^b	1.70±2.34^c	2.00±1.00^c	1.33±0.67^c
1	6.60±0.47^a	5.50±0.76^b	5.00±0.81^b	5.00±0.81^c	2.00±2.00^d	1.83±2.17^d	1.33±0.67^d
1.5	5.30±1.10^a	4.30±1.10^ab	4.10±1.34^ab	4.10±1.34^bc	2.00±1.00^cd	2.00±2.00^cd	1.33±0.67^d
2	5.50±1.80^a	5.80±1.06^a	5.10±0.68^a	5.10±0.68^b	2.30±1.33^c	1.67±1.33^c	1.83±1.17^c
¹⁾저장 조건 : 18 g 의 향캡슐을 유리시험관(90mL)에 넣고 각 시험관의 입구를 2장의 접힌 전통한지로 덮었다.(10~15℃) ²⁾0.5; Tween 60 0.5 mL, 1.0; Tween 60 1.0 mL, 1.5; Tween 60 1.5 mL, 2.0; Tween 60 2.0 mL. ^abcd: 각 행의 통계처리는 Duncan's test으로 하였다. (P<0.05)

상기 표 13에 나타낸 바와 같이, 향캡슐의 저장기간에 따른 향강도를 관능검사한 결과, Tween 60의 농도에 따른 차이는 나타나지 않았고 각 농도별로 기간 변화에 따른 유의성은 나타났다(P<0.05).

그러나 일부 신뢰도가 낮은 값이 있었지만 전체적인 보면, 저장 1~4일차의 향 강도는 큰 차이를 보이지 않았지만 5일차부터 향의 강도가 크게 낮아진 것을 확인하였다.

실시예 7. 혼합 조향의 최적 선호도 결정 및 향캡슐의 산업화 적용

실시예 7-1. 혼합 조향의 기호도 관능평가

최적의 선호도를 가지는 혼합 조향을 확인하기 위해, 시판 향료 중에서 조합을 top note, middle note 및 base에 맞추고 각각의 향료가 가지는 향 특성강도 및 항균능을 고려하여 예비실험을 통하여 총 4종을 선택하였다. 이를 각각의 향 특성 강도를 중심으로 조향하여 다음의 5개의 조합을 만들어 24명의 관능검사요원들에게 선호도를 조사하였다. 이에 대한 결과는 하기 표 14에 나타내었다.

시판 향료를 조합한 혼합향의 관능평가
Sample code¹ ⁾	132	273	496	731	548
Odor score² ⁾	65^a3 ⁾	64^a	94^b	76^ab	61^a
¹⁾132: 레몬그라스(Lemongrass) : 라벤더(Lavender) : 시나몬(Cinnamon) = 60%(3mL): 30%(1.5mL): 10%(0.5mL) ratio 273: 레몬그라스: 라벤더: 시나몬= 30%(1.5mL): 60%(3mL): 10%(0.5mL) ratio 496: 로즈마리(Rosemary): 라벤더: 시나몬= 60%(3mL): 30%(1.5mL): 10%(0.5mL) ratio 731: 로즈마리: 라벤더: 시나몬= 30%(1.5mL): 60%(3mL): 10%(0.5mL) 548: 레몬그라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬= 30%(1.5mL): 30%(1.5mL): 30%(1.5mL): 10% (0.5mL) ratio ²⁾Odor score: Odor test was performed using a ranking method(n=24), (1st=1 point, 2nd=2 points, 3rd=3 points, 4th=4 points, 5th= 5 points) ^3)ab: 각 행의 통계처리는 Duncan's test으로 하였다. (P<0.05)

상기 표 14에 나타낸 바와 같이, 시료 548번이 가장 선호도가 높았으며, 다음으로 시료 273번 및 시료 13번의 순이었으며 Base로 작용하는 시나몬은 그 자체의 향 강도가 매우 강하여 10% 정도의 비율로 첨가하여도 그 향기가 오랫동안 지속되는 것을 확인하였다. 따라서 최종적으로 관능평가에서 순위가 가장 좋은 시료 548번을 본 연구의 혼합향 시료로 선정하였다.

실시예 7-2. 혼합향의 함량에 따른 저장중의 향 특성강도 실험

상기 실시예 7-1에서 선정한 4가지의 조합향(레몬글라스, 로즈마리, 라벤더 및 시나몬을 각각 30:30:30:10% 비율로 첨가함)을 전체농도(알긴산염 및 Tween 60 농도) 100.5 mL에 각각 0.3, 0.6, 0.9 및 1.2 mL 농도로 첨가한 후에 상온에서 저장기간 중의 향 특성강도에 대한 관능검사를 실시하였다. 이에 대한 결과는 하기 표 15에 나타내었다.

혼합향의 함량에 따른 저장¹ ⁾중의 향 특성강도
Sample² ⁾	1 day	2 days	5 days	8 days	12 days
0.3	3.54 ± 2.54^a	3.85 ± 2.15^ab	2.88 ± 2.12^ac	^A1.85 ± 2.15^d	^A1.56 ± 1.44^cd
0.6	4.00 ± 3.00^a	3.81 ± 2.19^a	3.27 ± 2.73^ab	^AB2.73 ± 2.27^abc	^AB2.18 ± 2.82^bd
0.9	3.92 ± 3.08^ab	4.65 ± 2.65^a	3.62 ± 2.62^ab	^B3.15 ± 2.85^ab	^BC3.14 ± 2.86^bc
1.2	4.19 ± 3.19^a	4.08 ± 2.92^a	3.69 ± 2.69^a	^B3.42 ± 2.58^a	^C4.14 ± 3.14^a
Sample² ⁾	15 days	18 days	21 days	25 days
0.3	^A1.60 ± 2.40^d	^A1.55 ± 2.45^d	^A1.41 ± 1.59^d	^A1.09 ± 0.91^d
0.6	^AB1.90 ± 3.10^cd	^AB2.23 ± 2.77^bcd	^AB1.73 ± 2.27^cd	^A1.32 ± 1.68^d
0.9	^AB2.40 ± 1.60^bc	^B2.95 ± 3.05^bc	^BC2.68 ± 1.68^bc	^A1.50 ± 1.50^c
1.2	^B3.10 ± 2.90^a	^B3.27 ± 3.73^a	^C2.82 ± 3.18^a	^B2.31 ± 1.69^a
¹⁾저장 조건 : 18 g 의 향캡슐을 유리시험관(90mL)에 넣고 각 시험관의 입구를 2장의 접힌 전통한지로 덮었다.(10~15℃) ²⁾0.5 mL Tween 60 + 100 mL의 2% 알긴산염 + 0.3~1.2 mL 향료이며, 각각 다음과 같다. 0.3: 0.3 mL 혼합향(레몬그라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬 (30:30:30:10, v/v)) 0.6: 0.6 mL 혼합향(레몬그라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬 (30:30:30:10, v/v)) 0.9: 0.9 mL 혼합향(레몬그라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬 (30:30:30:10, v/v)) 1.2: 1.2 mL 혼합향(레몬그라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬 (30:30:30:10, v/v)) ^3)abcd: 각 행의 통계처리는 Duncan's test으로 하였다. (P<0.05) ^4)ABC: 각 열의 통계처리는 Duncan's test으로 하였다. (P<0.05) 대조군을 7점으로 두고 실험군과 비교하여 평가하였다. 냄새 강도 테스트는 13 명의 패널 멤버가 7 포인트의 기호척도로 이루어졌다.

표 15에 나타낸 바와 같이, 1일차에는 대조구(제조원액, 7점)에 비해 3.54-4.19범위였으며, 저장 5일까지도 4개의 향농도 시료간에는 유의차가 없었다(P<0.05). 그러나 8일부터는 향농도가 낮을수록 향강도는 낮았으며, 시료간에는 유의차가 있었다(P<0.05). 저장 18일까지는 1.2 mL의 혼합향을 첨가한 시료에서는 3.27점으로 다른 시료에 비하여 높은 향 강도를 나타내었다. 25일경에는 1.2 mL의 향캡슐을 제외하고는 모두 1점대의 점수를 나타내었다.

실시예 7-3. 혼합향, Tween 60 및 알긴산염 농도 재조정을 통한 최종 향캡슐 조성 선정

앞선 실시예 7-2의 관능평가 결과를 통해 1.2 mL 향료의 방향 캡슐의 향 강도가 비교적 오랫동안 높게 지속됨을 알 수 있었다. 그러나 1.2 mL 향료(전체 농도의 1.18%)의 방향 캡슐의 경우 기존에 비해 캡슐 모양이 제대로 형성 되지 않아 본 실시예에서는 Tween 60의 농도 조건을 다시 설정하기로 하였다. 핵물질인 향료의 양이 많아지면 상대적으로 이를 결합하는 계면활성제의 함량이 달라져야 하며, Tween 60은 피복물질인 알긴산염과 향물질간에 결합을 공유함으로서 향의 휘발을 조절하는 역할을 하기 때문이다.

우선적으로 1 mL의 Tween 60 + 100 mL의 2% 알긴산염 + 1.2 mL의 향료의 캡슐을 제조한 결과 앞서 실험에서 Tween 60 0.5mL 를 사용했을 때의 캡슐 형성 모양과 비슷한 것을 확인하였으며 Tween 60 4.0 mL 및 혼합향 2.0 mL를 혼합하여 실험하였을 때도 캡슐 모양에서는 변화를 보이지 않음을 확인하였다.

이에 따라 본 실시예에서는 알긴산염의 농도를 이전의 실험 결과에 따라 캡슐 모양이 구형으로 형성 되었던 2%로 설정하고 3%에 비해 향 지속력이 낮았던 것을 보완하기 위해 혼합향을 2.5 mL로 변경하여 재실험을 진행하였다. 실험 결과 캡슐 모양은 알맞게 형성 되었으나 캡슐의 색소가 CaCl₂ 용액 속으로 많이 용출되어 나오는 것을 확인하였다.

이에 알긴산염 2.5%로 수정하여 재실험을 하였으며 실험 결과 알긴산염 2%를 사용한 캡슐과 다른 차이가 없음을 확인하여 최종적으로 다음과 같이 결정하여 실험을 진행하였다.

향캡슐을 제조하기 위해 Tween 60 4 mL (3.8%, v/v)와 2% 알긴산염 100 mL (93.9%, w/v) 및 혼합향 2.5 mL (2.3%, v/v) 으로 캡슐 제조조건을 설정하여 대량 생산을 진행하였고, 이를 실제 산업체 생산용품에 적용하여 실험을 실시하였다. 실제 제조한 향캡슐 사진은 도 5에 나타내었다.

또한 향캡슐은 혼합향 2.5 mL + Tween 60 4 mL + 2g 알긴산염 + DW 100 mL = 108.5g 이며, 혼합향은 레몬그라스 : 로즈마리 : 라벤더 : 시나몬 = 3: 3: 3: 1 ratio, v/v 가 되게 제조하였다. 또한 알긴산염 2% 100 mL에서 생산되는 beads 개수 = 108.5g/0.03g (bead1개의 무게)= 3,616개 = 약 3,600 bead 이며, bead 1개의 향료 함량은 2.5 mL/3,600 bead = 694 μg/bead 이다. 비드 무게에 따른 향료 함량은 하기 표 16에 나타내었다.

비드 무게에 따른 향료 함량
Sample No¹⁾ (beads weight, g)	45	60	75
Fragrance concentration (mg)	1,041	1,388	1,735
¹⁾Sample No 45=1,500 beads, No 60= 2,000 beads, No 75=2500 beads, respectively Mean weight of each bead: 0.03 g

실시예 8. 혼합향료의 항균성 실험

실시예 8-1. Paper disc법에 의한 혼합향의 항균성 측정

Paper disc법에 의한 혼합향의 항균성을 측정하기 위해 4종의 공시 병원성 균주를 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)로부터 분양받았다. 즉, Bacillus subtilis (KCTC 1021), Escherichia coli (KCTC 1924), Bacillus cereus (KCTC 1012), Staphylococcus aureus (KCTC 1916)를 분양받았으며 이들 균주는 우리 생활주변에서 식중독 및 병원성을 유발하는 대표적인 균주들이다. 그 리고 이들 균의 항균성을 위한 배지는 항균을 목적으로 하는 Muller-Hinton agar 배지에 증식시켜 항균성을 검증하였다.

혼합향 oil은 일정 비율로 희석하여 사용하였다. 즉, DMSO(dimethyl sulfoxide)로 녹여 일정 비율로 희석하여 조제된 각각의 혼합향 oil은 여과 살균(0.22 μm, Millipore filter paper) 하였다. 멸균된 petri dish에 Muller-Hinton agar배지를 15~20 mL를 부어 clean bench에서 6시간 건조시킨 배지 위에 세균 현탁액 0.1 mL를 도말한 후 3~5분간 정치하고 15분 이내에 paper disc (8mm)를 놓고 paper disc위에 각 flavor성분을 20 μL씩 주사하고 35℃ 배양기에서 18~24시간 배양 후 paper disc주위의 clear zone의 직경을 비교, 측정하여 mm단위로 기록하였다.

시판 제습제 용기에 들어간 혼합향 oil의 함량은 45 g의 경우 1,041 mg(실제 가습제 용기는 740 cm³이며, 공간면적을 부피로 환산하여 ppm농도로 환산하면 1,407 ppm이다)이며, 60 g의 경우는 1,388 mg(환산치 1,876 ppm), 75 g의 경우는 1,735 mg(환산치 2,345 ppm)이다. 이는 매우 높은 함량으로 희석하여 항균성을 측정하여 보았다. 이에 대한 결과 중 항균효과가 나타난 균주에 대한 결과를 표 17에 나타내었다.

Paper disc법에 의한 혼합향의 항균성
Mixed fragrances conc. (ppm)¹⁾	Clear zone on plate (mm)²⁾
	Gram (+)	Gram (-)
	S. aureus ³⁾	E. coli ³⁾
1,000	-	11
2,000	13	11
3,000	13	11
10,000	18	-
20,000	24	11
¹⁾혼합향 = 레몬그라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬 = 3:3:3:1 ratio(v/v) ²⁾paper disc 지름 = 8 mm. ³⁾ S. aureus= Staphylococcus aureus, E. coli= Escherichia coli

표 17에 나타낸 바와 같이, 4개의 공시균주에 대해서 실험하였으나, 황색포도상구균과 대장균에 대해서만 항균효과가 나타났으며, 농도가 증가할수록 그 효과는 크게 나타나는 것을 확인하였다. 나머지 두 균주에서 항균효과가 나타나지 않은 이유로는, 혼합향 oil의 경우 휘발성이 강하므로 배지에 도말하여 24시간을 배양기에 배양할 경우 대부분의 휘발성물질이 휘발하기 때문에 혼합향의 정확한 항균효과를 기재하기 힘들 것으로 판단하였다. 따라서 이후 실험은 Paper disc법이 아닌 MIC(Minimum inhibitory concentration, 최소생육저지농도)법으로 측정하는 것이 바람직할 것으로 판단하였다.

실시예 8-2. MIC(Minimum inhibitory concentration)법에 의한 혼합향의 항균성 측정

혼합 향 oil의 항균성을 MIC(최소생육저지농도)법으로 측정하고자 이들을 DMSO에 녹여 적정농도(1,000 ㎍/mL; 1,000 ppm, 2,000 ㎍/mL; 2,000 ppm, 3,000 ㎍/mL; 3,000 ppm, 4,000 ㎍/mL; 4,000 ppm, 5,000 ㎍/mL; 5,000 ppm, 6,000 ㎍/mL; 6,000 ppm, 7,000 ㎍/mL; 7,000 ppm, 8,000 ㎍/mL; 8,000 ppm, 9,000 ㎍/mL; 9,000 ppm)로 조제하여 여과 살균(0.20 ㎛, Millipore filter paper)한 후 멸균된 cap tube를 여러개 배열하여 각각 멸균된 Muller-Hinton broth 1 mL, 병원성 공시균 1 mL, 항균성물질 0.5 mL를 무균적으로 분주했다. Muller-Hinton broth 1 mL, 공시균 1 mL를 가한 것을 대조구로 사용하였다. 준비된 시험관에 배양액의 최종 농도가 E. coli의 경우는 5.00x10⁶~5.00x10⁷ (CFU/mL)되게 접종하였고, Bacillus cereus는 7.50x10⁷~10⁸ (CFU/mL), Staphylococcus aureus는 4.09x10⁷~6.5x10⁸ (CFU/mL) 및 Bacillus subtilis는 4.09x10⁷~6.50x10⁸ (CFU/mL) 농도로 접종하여 31℃에서 18시간 진탕배양(130 rpm)하여 이때 공시균을 무접종한 배지를 reference로 하여 잔존 균의 탁도를 육안으로 비교하였으며, 육안으로 혼탁도를 볼 수 없는 시험관의 농도를 MIC로 결정하였다. 이에 대한 결과를 하기 표 18에 나타내었다.

병원균에 대한 혼합향 oil의 MIC(Minimum inhibitory concentration)
Mixed fragrances conc. (ppm)¹⁾	B. subtilis	E. coli	B. cereus	S. aureus
20,000	-²⁾	-	-	-
10,000	-	-	-	-
5,000	-	-	-	-
1,000	-	-	-	-
100	³⁾
¹⁾혼합향= 레몬그라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬 = 3:3:3:1 ratio(v/v) ²⁾Not detected. ³⁾No growth/or a little growth

상기 표 18에 나타낸 바와 같이, 공시 병원균 4종에 대하여 항균효과가 나타난 것을 확인하였으며 이를 통해 본 발명의 혼합향 oil의 항균성을 검증하였다.

이를 실제 제습제 용기 안의 향캡슐의 농도를 ppm 단위로 환산할 경우, 45 g을 첨가한 경우는 1,406 ppm, 60 g인 경우는 1,876 ppm, 75 g인 경우는 2,354 ppm으로 1,000~2,000 ppm 범위에서 항균성의 효과가 검증되는 것을 확인하였다. 따라서 혼합향 oil로 제조한 향캡슐의 휘발성을 가급적 억제하면서 서서히 휘발하게 한다면 이들 항균효과는 매우 효과적일 것으로 판단하였다.

실시예 8-2. 실제 제습제 용기에 첨가된 농도로 적용한 혼합향 오일의 항균성 효과

본 실시예에서는 혼합향 오일의 농도를 실제 제습제 용기에 첨가되는 농도인 1,041~2,345 ppm 으로 첨가하여 공시 병원성세균을 대상으로 MIC법으로 항균성을 측정하였으며 이에 대한 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6의 각 균주에 대한 결과에서 시험관 순으로 각각 공시균을 접종한 경우(왼쪽), 향료를 넣은 경우(가운데), 공시균을 접종하지 않은 대조구(오른쪽)을 나타낸다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 공시균을 접종하지 않은 대조구(오른쪽)에 비해, 공시균을 접종한 경우는 부옇게 보였다(왼쪽). 그러나 향료를 넣은 경우에도 cap tube가 매우 부옇게 나타났다(가운데).

이에 균의 증식에 의해 부옇게 된것인지 아니면 향료 그 자체의 농도로 인한 영향인지를 확인하기 위해, cap tube의 균주를 1 mL 씩 평판배지에 접종하여 350C incubator에서 24시간 배양하여 균의 특성을 관찰한 결과를 도 7에 나타내었다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 평판배지에서 균의 증식은 전혀 없는 것을 확인하였다. 따라서 실제 농도로 적용하여 MIC법으로 항균성을 측정한 결과 공시균은 모두 증식이 억제됨을 알 수 있었다.

결과적으로 앞선 실험 결과와 종합하여 실제 제습제에 첨가되는 농도뿐만 아니라 100 ppm까지 희석한 혼합향의 함량으로도 본 실험에 적용한 공시 병원균의 증식이 억제됨을 확인하였다.

실시예 9. 산업화 적용 저장실험 중 향캡슐의 특성분석

실시예 9-1. 제습제 용기 저장중의 향캡슐의 특성강도(Odor intensity) 및 향 지속성 실험

상기 실시예 7-3에서 선정한 최적 제조조건으로 향캡슐을 만들어 실제 산업화에 적용하고자, 제습제 용기(조이라이프 제품)에 일정량(260 g)의 염화칼슘(CaCl₂)과 향캡슐을 45, 60 및 75 g을 각각 넣고 상온(25~30^oC)에서 저장실험을 하면서 용기로부터 발생되는 향의 특성강도를 훈련된 관능검사요원들에 의해 실시하였다. 향캡슐을 만든 직후인 0 day의 경우(대조구)를 기준으로 만점인 7점을 주었다. 실제 제조한 제습제 사진은 도 8에 나타내었으며, 관능검사 결과는 하기 표 19에 나타내었다.

상온에서 저장하는 동안의 향캡슐 향강도 평가
Sample (g)²⁾	0 day	5 day	10 day	15 day	20 day	28 day	33 day
45	7.0±0.0^a	6.0±0.0^a	6.0±0.0^a	6.0±0.0^a	4.0±0.0^b	3.0±1.41^c	2.0±0.0^d
60	7.0±0.0^a	6.0±0.0^ab	6.0±0.0^ab	6.0±0.0^ab	5.0±0.0^b	3.0±1.41^c	2.0±0.0^d
75	7.0±0.0^a	6.0±0.0^b	6.0±0.0^b	6.0±0.0^b	5.0±0.0^c	3.5±0.70^d	2.0±0.0^e
²⁾45: 45g의 향캡슐, 60: 60g의 향캡슐, 75: 75g의 향캡슐 대조군을 7점으로 두고 실험군과 비교하여 평가하였다. 관능평가는 4명의 패널 멤버가 7 포인트의 기호척도로 평가하였다. (male=1, female= 3) ^abcde:각 행의 통계처리는 Duncan's test으로 하였다. (P<0.05)

상기 표 19에 나타낸 바와 같이 시판 제습제에 일정량의 향캡슐의 첨가한 후 상온에서 저장기간 중의 향강도 검사를 실시한 결과, 저장 5일까지도 향캡슐의 첨가량에 관계없이 3개의 시료 모두 6.0의 높은 점수의 지속성을 보였다. 이러한 점수는 저장 15일까지 지속적으로 유지되었으며, 저장 20일 이후부터 제습제 용기 안에 첨가한 캡슐향의 농도에 따라 향 강도 검사 값이 차이를 보였다(P<0.05). 그러나 저장 33일 경에는 3시료 모두 동일한 결과 값을 보였다.

결론적으로 75g을 첨가한 경우와 60 g 및 45 g을 첨가한 경우 모두 향강도 특성 및 지속성에서는 유사한 결과가 나타남을 확인하였다. 따라서 상기 결과와 경제적인 면을 고려하였을 때 본 실험에서 적용한 용기(체적 740 mL)의 용적에 한정할 경우 45 g의 첨가량이 가장 최적인 것으로 판단하였다. 이에 따라 이후 향기성분의 분석에서는 3개의 시료 중에서 45 g을 첨가한 시료를 선정하여 SPME/GC/MSD 분석을 하였다.

실시예 9-2. 제습제 용기 저장중의 향캡슐의 수분함량 및 향보유율 실험

본 실시예에서는 실제 제습제 용기에 저장된 본 발명 향캡슐의 저장 중 수분함량을 분석하였다. 이는 저장 중 용기내의 제습제가 공기 중에서 흡수한 수분으로 인하여 용기내의 수분함량이 일정량의 평행상태를 유지한다면 캡슐내의 핵물질인 향기성분이 피복물질인 알긴산염과 계면활성제인 Tween 60의 가교역할로 인하여 향기성분의 휘발이 어느 정도 억제될 것으로 기대하였기 때문이며, 이러한 효과는 향기가 일정하게 그리고 지속적으로 휘발하는 효과를 나타낼 것으로 예측하였다. 이에 대한 결과는 하기 표 20에 나타내었다.

상온 저장 중의 향캡슐의 수분함량(g/100g)
Storage time (day)		0	10	15	20	28	33
Samples² ⁾	75	90.93±0.14^c	^C45.94±0.71^a,1)	^B42.42±1.36^a	^B43.71±0.76^a	^A40.31±0.85^b	^A41.40±0.62^a
	60	90.93±0.14^d	^B36.77±1.56^a	^A38.39±1.04^a	^B41.56±0.70^b	^B42.77±0.40^bc	^B43.95±1.23^c
	45	90.93±0.14^b	^A41.71±0.81^a	^B40.99±1.18^a	^A41.39±0.91^a	^C39.95±0.90^a	^A40.48±1.12^a
¹⁾Mean value±S.D(n=3). ^abc: 각 행의 통계처리는 Duncan's test으로 하였다. (P<0.05) ^ABC: 각 열의 통계처리는 Duncan's test으로 하였다. (P<0.05) ²⁾75: 75 g의 혼합향 향캡슐 (혼합향= 레몬그라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬 = 3:3:3:1 ratio(v/v)) 60: 60 g의 혼합향 향캡슐 (혼합향= 레몬그라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬 = 3:3:3:1 ratio(v/v)) 45: 45 g의 혼합향 향캡슐 (혼합향= 레몬그라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬 = 3:3:3:1 ratio(v/v))

표 20에 나타낸 바와 같이, 향캡슐의 저장중 수분함량은 제조직후에는 90.93% 수분함량을 나타내었으나, 저장 10일경에는 캡슐의 함량에 따라 수분함량이 36.77~45.93% 범위까지 감소하였다. 그 후로 28일까지는 3개의 시료 모두 계속해서 감소하였다. 그러나 45 g의 캡슐을 넣은 시료를 제외하고는 나머지 시료는 유의하게 감소한 것을 확인하였다(P<0.05). 그러나 저장 33일경에는 3시료 모두 오히려 수분이 증가하였다. 일반적으로 제습제의 수명은 외부환경의 습도에 따라 다르겠지만 통상 30-40일 정도이다. 본 실험에서 30일이 넘어갈 때 용기내의 염화칼슘이 흡수할 수 있는 수분함량이 포화상태를 이루어 수분의 평행이 일어나 이 이상의 수분의 감소가 일어나지 않은 것으로 사료된다. 이러한 효과는 다음의 향캡슐의 향보유율(flavor holding capacity) 및 지속성에도 영향을 미칠 것으로 사료되었다.

향보유율 측정 결과는 하기 표 21에 나타내었다.

저장¹ ⁾ 중의 향캡슐의 향보유율(Flavor holding capacity)
Sample	0day	10 day	15 day	20 day	28 day	33 day
Flavor amount (μg/g)	32,388.75± 2,745.89^a	2,689.42± 832.35^b	1,244.79± 227.79^b	1,217.71± 322.34^b	465.68± 72.20^b	593.20± 224.66^b
Retention ratio (%)	100	8.30	3.84	3.76	1.44	1.83
¹⁾저장 조건: 제습제 용기에 260 g의 염화칼슘(CaCl₂)과 향캡슐을 45 g 넣은 후 (25~30^oC)에서 저장

상기 표 21에 나타낸 바와 같이, 제조 직후인 0일경에 향함량은 32,388.75 μg이었으나, 저장 10일경에 2,689. 42 μg으로 잔존율은 8.3%로 떨어졌다. 그 후에도 지속적으로 휘발을 통하여 감소하고 있었으며, 15일경에는 3.84%의 잔존율을 보였다. 28일경에는 1.44%까지 떨어졌으나, 33일경에는 오히려 1.83%로 증가하였다. 이는 저장 기간중 향캡슐의 수분함량을 측정한 결과와 비교하여 보면, 향캡슐의 수분함량도 저장 33일경에는 외부 환경요인에 의하여 수분함량이 증가하였다. 이는 제습제 용기내의 평행수분함량이 증가하여 향캡슐의 수분함량이 증가함으로서 향기성분의 휘발보다는 캡슐 형태가 유지됨으로써 제습제 용기내의 향기성분이 평행상태가 유지되고 동시에 향지속성은 계속 유지된 것으로 사료된다.

실시예 10. 저장 중 휘발성 향기성분의 동정 및 특성

실시예 10-1. 제습제 용기 저장중의 휘발성 향기성분의 분석

본 발명 향캡슐의 저장중 휘발성 향기성분을 분석하기 위해 SPME/GC/MSD법을 사용하였다. 즉, 향기성분의 흡착은 SPME(solid phase microextraction) 장치를 사용하였으며, 분석 직전에 SPME fiber는 220℃에서 30분 동안 GC injection port에서 활성화한 다음 사용하였다. 향기캡슐 beads는 저장중의 수분함량이 달라지므로, 저장기간에 따라 bead 30개씩을 취하여 headspace glass vial(Supelco, Inc., USA)에 넣은 다음 메탄올에 내부표준물질 2,5-dimethylpyrazine (Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)을 녹여 1 μL(9.7 μg/g)을 넣은 후에 밀봉하였다. 다음으로 45℃에서 30분 동안 시료를 magnetic bar로 교반(6.5 rpm)하면서, fiber를 vial내에서 노출시켜서 향기성분을 흡착하였다. 탈착은 220℃ GC injection port에서 10분간 fiber를 노출시켰으며, SPME법에 의한 휘발성 성분의 추출은 시료 당 3회 반복실험을 수행하였다. 이에 대한 결과 중 저장 0일-15일 결과는 도 9a에, 저장 20일-33일 결과는 도 9b에 나타내었다.

도 9a 및 도 9b에 나타내 바와 같이 0일차인 대조구는 향강도가 10¹⁰을 넘어 감도를 조절하였으며, 저장 10일경부터 33일까지는 10⁷~10⁸ 범위였다.

또한 휘발성 향기성분을 분석하여 저장 일수에 따른 동정 화합물 종류에 대한 결과를 도 10에 나타내었고, 상세한 화합물 동정 결과를 하기 표 22에 나타내었다.

Volatile flavor compounds of fragnance capsules during storage at room temperature¹ ⁾
Compounds by class	RI²⁾	Storage days
		0 day		10 day		15 day		20 day		28 day		33 day
		Mean³ ⁾	SD³⁾	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD
Terpenes (18)		4,156.69	532.95	242.30	55.93	116.80	17.64	91.08	16.69	39.40	6.51	46.36	13.03
α-Pinene	1018	229.87	101.44	3.93	1.22	2.59	0.56	1.03	0.57	0.46	0.16	0.49	0.09
Camphene	1059	142.55	51.09	2.65	0.65	1.65	0.34	0.72	0.32	0.28	0.09	0.30	0.04
β-Pinene	1103	88.66	27.63	1.94	0.38	1.24	0.25	0.64	0.23	0.27	0.12	0.34	0.03
(+)-3-Carene	1145	3.56	2.38	-⁴⁾	-	-	-	-	-	-	-	-	-
β-Myrcene	1161	53.90	12.41	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
D-Limonene	1196	540.29	115.98	15.31	1.66	9.16	1.83	4.77	0.87	1.70	0.46	1.99	0.08
(Z)-β-Ocimene	1233	16.84	2.81	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
γ-Terpinene	1243	37.35	6.33	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
(E)-β-Ocimene	1250	24.29	3.63	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
o-Cymene	1267	367.53	57.39	13.06	2.14	6.35	1.09	4.19	0.54	1.21	0.30	1.67	0.11
(+)-4-Carene	1281	10.82	1.50	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
L-Fenchone	1395	1.81	0.11	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
L-Menthone	1462	7.39	0.71	0.49	0.10	-	-	-	-	-	-	-	-
Camphor isomer	1443	25.23	1.52	1.81	0.40	0.85	0.10	0.68	0.09	0.33	0.07	0.39	0.08
Copaene	1495	9.73	0.86	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Camphor isomer	1517	2,266.45	122.56	195.35	46.65	91.58	12.87	75.57	12.81	34.01	5.14	39.81	12.00
Caryophyllene	1604	318.90	23.46	2.60	0.98	0.85	0.12	0.35	0.30	-	-	-	-
Caryophyllene oxide	1989	20.72	1.96	5.64	1.83	2.53	0.48	3.14	0.97	1.13	0.16	1.37	0.59

Compounds by class	RI²⁾	Storage days
		0 day		10 day		15 day		20 day		28 day		33 day
		Mean³ ⁾	SD³⁾	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD
Terpene alcohols (17)		7,955.66	585.81	457.47	109.35	217.58	35.35	196.24	43.52	79.69	17.74	111.72	30.95
Eucalyptol	1206	2,267.33	134.23	96.09	11.11	43.87	3.22	29.87	5.18	15.13	3.53	22.78	0.44
Lilac alcohol formate isomer	1357	-	-	1.75	0.31	0.95	0.13	0.64	0.11	0.33	0.07	0.39	0.02
6-Methyl-5-hepten-2-ol	1402	1.74	0.21	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
(Z)-Linalool oxide	1439	9.69	0.76	4.06	0.79	2.46	0.32	2.37	0.22	1.12	0.17	1.09	0.24
(E)-Linalool oxide	1467	8.57	0.93	5.08	1.02	2.99	0.43	2.91	0.34	1.37	0.21	1.37	0.34
1,2-Dihydrolinalool	1526	39.86	3.06	2.83	0.65	1.39	0.23	1.15	0.21	0.43	0.07	0.57	0.15
Linalool	1541	4,375.41	337.06	281.60	72.62	135.31	23.41	123.67	26.89	44.45	8.03	66.23	21.23
(Z)-Verbenol	1569	55.65	4.32	3.28	1.00	1.45	0.28	1.64	0.37	0.62	0.09	0.95	0.36
Terpinen-4-ol	1599	8.87	0.80	2.46	0.79	1.07	0.19	1.04	0.25	0.37	0.06	0.53	0.19
Menthol	1635	13.69	1.19	1.48	0.60	0.56	0.32	0.66	0.16	0.23	0.04	0.31	0.10
Isoborneol	1665	55.81	5.02	8.38	3.57	2.99	1.74	3.84	1.06	1.34	0.18	1.74	0.63
α-Terpineol	1690	241.83	21.49	24.48	8.13	11.79	2.21	13.56	4.12	5.58	0.72	7.74	3.31
Citronellol	1757	16.54	1.32	2.24	0.66	1.20	0.27	1.32	0.38	0.48	0.05	0.61	0.27
(Z)-Geraniol	1792	626.32	50.30	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
(E)-Geraniol	1837	201.70	22.13	23.18	7.77	11.43	2.49	13.34	4.14	8.14	4.54	7.30	3.61
Methyl eugenol	2003	5.74	0.69	0.57	0.33	0.13	0.09	0.23	0.06	0.09	0.01	0.11	0.05
Eugenol	2157	26.90	2.31	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

Compounds by class	RI²⁾	Storage days
		0 day		10 day		15 day		20 day		28 day		33 day
		Mean³ ⁾	SD³⁾	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD
Aldehydes and Ketones (13)		9,799.23	749.12	1,434.67	479.44	658.29	117.70	716.28	208.09	285.43	35.03	355.35	157.73
Octanal	1285	2.01	0.14	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
4-Nonanone	1323	61.47	5.21	2.73	0.45	1.32	0.13	1.01	0.12	0.52	0.10	0.75	0.07
6-Methyl-5-hepten-2-one	1332	18.90	0.87	1.12	0.17	0.55	0.06	0.36	0.03	0.22	0.04	0.25	0.02
Nonanal	1390	4.22	0.38	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Citronellal	1475	10.96	0.70	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Epiphotocitral A	1480	5.00	0.07	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3-Ethyl-4,5-dimethyl-1,4- hexadiene	1521	106.89	8.66	3.93	1.25	2.11	0.52	1.47	0.27	0.40	0.08	0.50	0.14
(Z)-Citral	1678	3,347.88	265.40	671.67	220.09	308.91	54.68	323.16	88.74	126.50	16.75	168.06	70.64
(E)-Citral	1728	4,246.77	322.70	401.86	135.05	184.71	33.18	195.95	55.42	75.47	9.86	100.96	43.61
2-Methyl-3-phenyl-propanal	1778	29.23	2.25	2.16	0.69	0.97	0.15	-	-	-	-	-	-
(Z)-Cinnamaldehyde	1889	76.29	5.30	3.73	1.70	1.01	0.16	1.51	0.54	0.54	0.09	0.94	0.40
Isophorone	1976	0.06	0.05	2.91	0.84	1.40	0.34	1.58	0.48	0.65	0.07	0.59	0.29
(E)-Cinnamaldehyde	2033	1,880.33	136.57	344.07	119.11	157.32	28.49	191.24	62.49	81.12	8.03	83.31	42.57

Esters (6)		10,464.46	877.58	545.29	187.45	242.43	57.10	204.42	54.04	51.46	12.92	70.07	22.94
Isopulegol acetate	1534	45.38	3.40	2.05	0.57	0.99	0.21	0.71	0.11	-	-	-	-
Linalyl acetate	1557	10,039.48	831.53	494.15	169.95	219.85	52.23	178.81	45.37	44.55	9.06	61.64	18.88
Bornyl acetate	1583	86.97	7.68	7.41	2.68	2.98	0.65	2.69	0.79	0.72	0.15	1.08	0.34

Compounds by class	RI²⁾	Storage days
		0 day		10 day		15 day		20 day		28 day		33 day
		Mean³ ⁾	SD³⁾	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD	Mean	SD
Isobornyl acetate	1588	49.12	3.87	4.31	1.52	1.74	0.37	1.96	0.90	0.44	0.09	0.62	0.18
Geranyl acetate	1752	198.10	26.91	16.48	6.19	7.57	1.90	7.28	2.33	1.89	0.29	-	-
Cinnamyl acetate	2144	45.41	4.19	20.89	6.54	9.30	1.74	12.96	4.54	3.86	3.33	6.73	3.54

Acid (1)		3.01	0.43
Acetic acid	1436	3.01	0.43	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
¹⁾C각 화합물의 농도(μg/g)는 샘플 내 2,5-dimethylpyrazine(9.7 μg/g, I.S.)의 상대적인 함량으로 계산하였다. (factor=1). ²⁾Retention index on DB-WAX^TMcapillary column. ³⁾Mean value (μg/g)±S.D. (n=3) of 3 SPME extractions. ⁴⁾Not detected

상기 표 22에 나타낸 바와 같이, 총 55개의 휘발성화합물이 검출 및 동정되었으며 향료 oil의 주성분인 테르펜류(terpene 계열)의 화합물 함량이 가장 높은 것을 확인하였다. 종합하면 테르펜류가 18종으로 가장 많았고, 테르펜알콜(terpene alcohol)류는 17종으로 다음으로 많았다. 다음으로 알데히드(aldehyde)류와 케톤(ketone)류가 13종으로 많았다. 에스테르(Ester)류는 6종이었고, acetic acid가 산 중에서는 유일하게 검출되었다.

저장 일수에 따른 결과를 보면 에스테르류(6종)의 함량이 저장 0일에 가장 많았고, 다음으로 알데히드 및 케톤류, 테르펜알콜 및 테르펜류의 순이었다. 에스테르류에서는 linalyl acetate의 함량이 전체 동정된 향기성분 중에서 가장 높았다. 이 성분은 라벤더오일의 주성분으로 알려져 있으며, 향긋한 과일향을 가지고 있다. 이는 저장 33일까지도 많은 량이 잔존하는 것을 확인하였다.

다음으로 함량이 많은 알데히드 및 케톤류에서는 (E)-citral(혹은 geranial) 및 (Z)-citral(혹은 neral)이 가장 함량이 많았다. 레몬향을 가지는 대표적인 테르펜계열의 물질인데, (E)형이 매우 강한 것으로 알려져 있다. 또한 sweet향을 가지며, 강한 항균효과를 가지는 물질로 알려져 있다. 이 물질도 저장 33일까지 많은 량이 잔존하였다. 다음으로는 cinnamon의 주성분으로 알려진 (E)-cinnamaldehyde의 함량이 많았다.

테르펜 알콜류에서는 linalool이 가장 많은 함량이 검출되었다. 이는 허브, 상쾌한 꽃향을 가지고 있어, 향수에서도 많이 이용되고 있다. 다음으로 많이 검출된 것은 Eucalyptol로서 1,8-cineol로도 많이 알려져 있으며, 유칼립튜스 오일로부터 나오며, 향수, 의약용으로 그 용도가 높다. 이들 물질은 저장 33일까지도 많은 량이 검출되었다.

테르펜류에서는 camphor isomer가 가장 많이 검출되었다. 이는 aromtaic, wood, medicinal향을 가지므로 가장 향료에서 부터 식품, 의약품에 이르기까지 많이 활용된다고 알려져 있다. 대부분의 향기성분은 저장기간 10일경에 급격히 감소하였으나 그 이후로부터는 일정하게 유지되고 있었다.

종합하면, 향캡슐의 향 동정 결과 총 55개의 휘발성화합물이 검출 및 동정되었고, 이는 18종의 terpene류, 17종의 terpene alcohol류, 13종의 aldehyde 및 ketone류와 6종의 ester류이었다. 특히 linalyl acetate 함량(라벤더 오일의 주성분)이 가장 많았고, 레몬향 및 단향을 가지며 항균성이 매우 강한 (E)-citral 및 (Z)-citral), cinnamon의 주성분인 (E)-cinnamaldehyde, 허브, 상쾌한 꽃향을 가지는 linalool, 유칼립튜스 오일성분인 Eucalyptol, 방향성 향을 가지는 camphor isomer 등의 함량이 가장 많이 검출되었으며, 이와 같이 본 발명 향캡슐에서 함량이 많은 화합물들은 저장 33일까지도 상당량 잔존하는 것을 확인하였다.

상기 실시예에서의 결과를 종합하여 방향성 캡슐의 제조조건 및 품질특성을 요약하면 다음과 같다.

향캡슐의 제조를 위한 구성 향기성분은 훈련된 페널요원(panel member)의 관능검사를 통하여 선정하였다. 먼저 상향(top note), 중향(middle note) 및 하향(base)로 5 개의 선호도와 향의 강도가 일정 정도 이상인 방향정유(aroma oil)를 중심으로 실시한 결과 레몬글라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬을 전체적으로 3: 3: 3: 1의 비율(v/v)로 혼합한 향료가 가장 좋은 점수를 얻었다.

피복물질(wall material)과 핵물질(방향제)과의 cross-linking 역할을 할 계면활성제로서 Tween 20, 40 및 60 이 사용가능하며, 바람직한 일 예로 Tween 60(polyoxyethylene sorbitan monostearate)을 선정하고 이들의 배합비율을 달리하여 향특성강도 실험을 통하여 결정하였다.

향캡슐의 제조는 바람직한 일 예로 혼합향(레몬글라스: 로즈마리: 라벤더: 시나몬을 3 : 3 : 3 : 1의 비율(v/v)) 2.5 mL(전체 함량의 2.3%, v/v), Tween 60(polyoxyethylene sorbitan monostearate) 4 mL(전체 함량의 3.8%, v/v)을 2% 알긴산염 용액 100 mL(전체 함량의 93.9%, v/v)에 넣고, 마지막으로 사프라닌 용액 2~3 방울을 넣고 균질기로 반응 정도를 보기 위해 균질기(Ultra-Turrax T25, Ika-Labortechnik, Germany)로 9,500 rpm에서 10분간 균질화 시킨 다음, 자동뷰렛 장치를 이용하여 1% 염화칼슘(CaCl₂) 용액에 자동 적하시킴으로서 향캡슐(

4 mm, 0.03 g)을 제조하였다. 일정량을 상온에서 선풍기(약풍)로 표면을 건조시킨 다음 최종 제품으로 하였다.

상기 제조한 향캡슐을 이용하여 실제 제습제를 제작하여 향지속성 및 향캡슐의 품질특성을 평가한 결과, 향캡슐의 제습기 용기(740 mL 용량, 염화칼슘 260 g)에 45 g을 첨가하여 저장할 경우 저장 33일까지 캡슐의 향이 강하게 지속됨을 알 수 있었다.

항균성 측정 결과를 보면, 캡슐향에 첨가된 향료 정유성분을 실제 용기에 첨가된 함량(1,041~2,345 ppm)까지 DMSO(dimethyl sulfoxide)에 희석하여 병원성 균인 Bacillus subtilis(KCTC 1021), Escherichia coli(KCTC 1924), Bacillus cereus(KCTC 1012), Staphylococcus aureus (KCTC 1916) 균 등을 대상으로 항균성을 측정한 결과 항균효과가 있었으며, 실제농도보다 10 배이상 희석한 100 ppm 및 그 이하의 농도(90-10 ppm)에서도 항균성이 나타났다. 따라서 향캡슐의 잔존량과 비교해 보면 저장 33일까지도 항균성의 효과가 있을 것으로 기대된다.

향캡슐의 향 동정 결과로는 총 55개의 휘발성화합물이 검출 및 동정되었고, 이는 18종의 terpene류, 17종의 terpene alcohol류, 13종의 aldehyde 및 ketone류와 6종의 ester류이었다. 특히 linalyl acetate 함량(라벤더 오일의 주성분)이 가장 많았고, 레몬향 및 단향을 가지며 항균성이 매우 강한 (E)-citral 및 (Z)-citral), cinnamon의 주성분인 (E)-cinnamaldehyde, 허브, 상쾌한 꽃향을 가지는 linalool, 유칼립튜스 오일성분인 Eucalyptol, 방향성 향을 가지는 camphor isomer 등의 함량이 가장 많이 검출되었으며, 이와 같이 본 발명 향캡슐에서 함량이 많은 화합물들은 저장 33일까지도 상당량 잔존하여 향의 지속성에 영향을 주는 것을 확인하였다.

상기와 같은 본 발명의 실험방법을 요약하여 도 11에 나타내었다.

Claims

Tween 60(polyoxyethylene sorbitan monostearate), 알긴산염 및 항균성 오일을 포함하는, 향지속성 항균 캡슐로서,
상기 Tween 60은 향지속성 항균 캡슐 대비 3.8% (v/v)로 포함되고;
상기 알긴산염은 2-3% (w/v) 농도이며, 상기 2-3% (w/v) 농도의 알긴산염은 향 지속성 항균 캡슐 대비 93.9% (v/v)로 포함되며;
상기 항균성 오일은 레몬그라스, 로즈마리, 라벤더 및 시나몬향 오일이 2 내지 3:3:3:1 (v/v)의 비율로 혼합되고;
상기 항균성 오일은 향지속성 항균 캡슐 대비 2.3% (v/v)로 포함되며;
상기 향지속성 항균 캡슐은 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis), 대장균(Escherichia coli), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상의 병원성 균에 대해 항균성을 갖는 것을 특징으로 하는,
향지속성 항균 캡슐.
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제1항의 향지속성 항균 캡슐을 포함하는, 향지속성 항균 제습제로서,
상기 제습제는 염화칼슘을 더 포함하며, 상기 염화칼슘과 향지속성 항균 캡슐은 5.78 : 1 (w/w) 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는,
향지속성 항균 제습제.
삭제
제1항의 향지속성 항균 캡슐을 포함하는, 향지속성 항균제.