KR102506964B1 - 포도박에서 추출한 탄닌의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
포도박에서 추출한 탄닌의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예는, (S1) 포도박을 동결 건조(Freeze Drying)하는 단계; (S2) 동결 건조된 상기 포도박을 분쇄하여 포도박 분말을 제조하는 단계; (S3) 40 내지 50℃의 온도 및 100 내지 200 bar의 압력 하에서 제1 초임계 혼합 유체를 이용하여, 상기 포도박 분말로부터 정적 추출(Static Extraction) 방법으로 제1 추출액 및 제1 잔사(Residue)를 수득하는 단계; (S4) 40 내지 50℃의 온도, 100 내지 200 bar의 압력 하에서, 제2 초임계 혼합 유체를 0.5 내지 1L/min의 유속으로 통과시켜, 상기 제1 잔사로부터 동적 추출(Dynamic Extraction) 방법으로 제2 추출액을 추출하는 단계; 및 (S5) 상기 제1 및 제2 추출액을 농축한 후 건조하여 탄닌을 제조하는 단계; 를 포함하고, 상기 제1 초임계 혼합 유체는, 제1 초임계 이산화탄소 및 유기산을 포함하고, 상기 제2 초임계 혼합 유체는, 제2 초임계 이산화탄소, 메탄올 및 에탄올을 포함하는 포도박에서 추출한 탄닌의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명(Disclosure)은 포도박에서 추출한 탄닌의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 탄닌을 높은 수율로 추출하여 화장품의 원료 등에 이용하는 것에 관한 것이다.
포도는 우리나라를 포함해 전세계에서 소비가 많은 과일 중 하나이다. 최근 과학기술의 발달로 포도의 여러 가지 효능이 밝혀지면서 생식을 포함해 각 부위를 이용한 가공품의 종류도 다양해지고 있다. 포도 내에는 레스베라트롤, 카테킨 등 다양한 폴리페놀계 성분이 함유되어 있는데, 이들의 성분은 주로 종자와 종피에 존재하는 것으로 보고되고 있다. 이러한 유효성분들이 알려지면서 포도 및 관련제품에 대한 소비자의 선호도가 증가함에 따라, 포도종자를 이용한 식용유, 포도즙 및 포도주 등 다양한 형태의 제품이 출시되어 소비되고 있다.
한편, 포도박은 포도주의 양조 과정에서 포도가 압착되거나 포도주가 발효되는과정에서 수득되는 부산물이다. 포도즙을 가공할 때 총 중량 중 약 3 내지 15% 정도가 포도박으로 생산되는 것을 고려할 때, 매년 최대 약 4.5만톤의 포도박이 생산되는 것으로 추정할 수 있다. 이처럼 많은 양의 포도박이 생산됨에도 불구하고 포도박에 관한 추출 연구는 많은 관심을 받지 못하였다.
본 발명의 목적은, 포도박에서 추출한 탄닌의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 포도주스 또는 포도주의 가공 과정에서 생산되는 부산물의 응용 범위를 확대할 수 있는 포도박에서 추출한 탄닌의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 소취 기능이 우수한 화장품 원료를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 화장품 원료를 포함하는 화장품을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, (S1) 포도박을 동결 건조(Freeze Drying)하는 단계; (S2) 상기 동결 건조된 포도박을 분쇄하여 포도박 분말을 제조하는 단계; (S3) 40 내지 50℃의 온도 및 100 내지 200 bar의 압력 하에서 제1 초임계 혼합 유체를 이용하여, 상기 포도박 분말로부터 정적 추출(Static Extraction) 방법으로 제1 추출액 및 제1 잔사(Residue)를 수득하는 단계; (S4) 40 내지 50℃의 온도, 100 내지 200 bar의 압력 하에서, 제2 초임계 혼합 유체를 0.5 내지 1L/min의 유속으로 통과시켜, 상기 제1 잔사로부터 동적 추출(Dynamic Extraction) 방법으로 제2 추출액을 추출하는 단계; 및 (S5) 상기 제1 및 제2 추출액을 농축한 후 건조하여 화장품 원료를 제조하는 단계; 를 포함하고, 상기 제1 초임계 혼합 유체는, 제1 초임계 이산화탄소 및 유기산을 포함하고, 상기 제2 초임계 혼합 유체는, 제2 초임계 이산화탄소, 메탄올 및 에탄올을 포함하는 포도박에서 추출한 탄닌분말의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 유기산은 초산, 시트르산, 아스코르브산, 말산, 타타르산, 락트산 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 초임계 혼합 유체의 전체 중량을 기준으로, 상기 메탄올의 함량은 상기 에탄올의 함량보다 많을 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예는, 포도박에서 추출한 탄닌분말의 제조방법으로 제조된 화장품 원료; 및 용매; 를 포함하는 화장품을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면(Aspect)에 따르면, 포도박으로부터 탄닌을 고수율로 추출할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 고수율로 추출된 탄닌을 이용하여 소취 기능이 우수한 화장품 원료 및 이를 포함하는 화장품을 제공할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면서 함께 기술한다.
본 명세서에서 용어 '내지'를 사용하여 나타낸 수치의 범위는, 상기 용어의 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한 값과 상한 값으로서 포함하는 수치의 범위를 나타낸다. 임의의 수치 범위의 상한과 하한으로서의 수치 값이 각각 복수 개로 개시된 경우, 본 명세서에서 개시하는 수치의 범위는 복수의 하한 값 중 임의의 하나의 값 및 복수의 상한 값 중 임의의 하나의 값을 각각 하한 값 및 상한 값으로 하는 임의의 수치의 범위로 이해될 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.
본 발명의 일 실시예는, (S1) 포도박을 동결 건조(Freeze Drying)하는 단계; (S2) 상기 동결 건조된 포도박을 분쇄하여 포도박 분말을 제조하는 단계; (S3) 40 내지 50℃의 온도 및 100 내지 200 bar의 압력 하에서 제1 초임계 혼합 유체를 이용하여, 상기 포도박 분말로부터 정적 추출(Static Extraction) 방법으로 제1 추출액 및 제1 잔사(Residue)를 수득하는 단계; (S4) 40 내지 50℃의 온도 및 100 내지 200 bar의 압력 하에서, 제2 초임계 혼합 유체를 0.5 내지 1L/min의 유속으로 통과시켜, 상기 제1 잔사로부터 동적 추출(Dynamic Extraction) 방법으로 제2 추출액을 추출하는 단계; 및 (S5) 상기 제1 및 제2 추출액을 농축한 후 건조하여 화장품 원료를 제조하는 단계; 를 포함하고, 상기 제1 초임계 혼합 유체는, 제1 초임계 이산화탄소 및 유기산을 포함하고, 상기 제2 초임계 혼합 유체는, 제2 초임계 이산화탄소, 메탄올 및 에탄올을 포함하는 포도박에서 추출한 화장품 원료의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 포도박을 자연 건조하지 않고 동결 건조함으로써, 추출되는 탄닌의 농도를 높일 수 있다. 포도박을 동결 건조할 경우 포도박의 잔류 수분을 더욱 효과적으로 제거하여 잔류 수분으로 인해 탄닌의 추출 효율이 낮아지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 본 발명의 다른 측면에 따르면, 정적추출 방법에 사용된 제1 초임계 혼합 유체에 유기산을 첨가함으로써, 추출되는 탄닌의 농도를 더욱 높일 수 있다. 무극성인 초임계 이산화탄소를 포함하는 초임계 유체에 유기산을 첨가할 경우, 유기산의 소수성 탄소 사슬은 포도박 분말 성분 중 소수성 물질과 상호작용(예: 반데르발스 힘(Van Der Waals Force))하고, 유기산의 친수성 작용기는 탄닌의 히드록시기와 수소결합(Hydrogen Bonding)할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 다른 측면은 포도박으로부터 탄닌을 고효율로 추출할 수 있는 이점을 제공할 수 있다. 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 정적 추출 방법 이후에 동적 추출 방법이 진행될 때, 추출되는 탄닌의 농도가 더욱 높아질 수 있다. 이는 정적인 조건 하의 정적 추출 단계 다음 새로운 초임계 유체가 계속 공급되는 동적 추출 단계가 수행될 경우, 지속적으로 공급되는 제2 초임계 혼합 유체로 인해 제1 잔사에 급격한 압력의 변화가 인가됨에 따라 포도박에 대한 제2 초임계 혼합 유체의 침투 속도가 더욱 빨라져 탄닌의 추출 효율이 더욱 높아질 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 구성을 보다 상세히 설명한다.
1. 포도박에서 추출한 탄닌분말의 제조방법
(S1) 단계: 포도박을 동결 건조하는 단계
본 발명에 따른 포도박에서 추출한 화장품 원료의 제조방법은, 포도박 내 잔류수분을 제거하고 잔류 수분으로 인해 탄닌의 추출 효율이 낮아지는 것을 효과적으로 방지하기 위해, (S1) 포도박을 동결 건조(Freeze Drying)하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 상기 포도박은 포도주 또는 포도주스의 부산물일 수 있다. 상기 (S1) 단계는 상기 포도박을 물로 세척한 후에, 진공 동결 건조기를 이용하는 단계일 수 있다. 상기 진공 동결 건조기는 예를 들어, 삼원 냉열엔지니어링 社의 SDFSF 24에 해당할 수 있다.
상기 (S1) 단계는 40 내지 100μtorr의 조건 하에 10 내지 30시간 동안 -80 내지 -30℃에서 동결 건조하는 단계일 수 있고, 구체적으로 60 내지 90μtorr의 조건 하에 20 내지 30시간 동안 -70 내지 -30℃에서 동결 건조하는 단계일 수 있다. 상기 (S1) 단계의 압력, 시간 및 온도 범위가 상기 수치 범위 내를 만족할 때, 포도박에 잔류하는 수분을 더욱 효과적으로 제거하여 포도박에 잔류하는 수분으로 인해 탄닌의 추출 효율이 낮아지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
종래에는 이러한 포도박을 자연 건조한 후, 자연 건조된 포도박을 분쇄하여 분말 형태로 만든 뒤, 다양한 추출 방법으로 탄닌을 추출하고자 하였다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 자연 건조 대신 상기 포도박을 동결 건조함으로써, 포도박에 함유된 수분을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다. 이에 따라 후술될 초임계 혼합 유체를 이용하였을 때, 탄닌이 고수율로 추출될 수 있다.
자연 건조된 포도박을 분말화할 경우, 포도박 분말의 크기가 고르지 못하는 문제점이 있었다. 본 발명의 다른 측면에 따르면, 자연 건조 대신 동결 건조 방법을 이용하여 포도박 분말과 추출용매와의 접촉면적을 균일하게 유지할 수 있다.
(S2) 단계: 상기 동결 건조된 포도박을 분쇄하여 포도박 분말을 제조하는 단계
본 발명에 따른 포도박에서 추출한 화장품 원료의 제조방법은, 초임계 혼합 유체와 포도박 간의 접촉 표면적을 높이기 위해, (S2) 상기 동결 건조된 포도박을 분쇄하여 포도박 분말을 제조하는 단계를 포함한다.
상기 포도박을 분쇄하는 방법은 예를 들어, 볼밀(Ball Mill) 등과 같은 해당 기술분야에서 상용되는 분쇄기를 이용하는 방법일 수 있다.
구체적으로, 상기 포도박 분말의 입도크기(D50)는 1mm 이하일 수 있고, 구체적으로 0.1 내지 1.0mm일 수 있고, 더욱 구체적으로 0.2 내지 0.8mm일 수 있고, 더욱 구체적으로 0.4 내지 0.6mm일 수 있다. 상기 포도박 분말의 입도크기(D50)가 상기 수치 범위 내를 만족할 때, 추출용매에 해당하는 초임계 혼합 유체와 포도박 간에 접촉하는 표면적을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 초임계 혼합 유체가 포도박 분말의 내부에 적정한 속도로 침투되어 탄닌의 추출 효율을 높일 수 있다.
(S3) 단계: 정적 추출 방법으로 제1 추출액 및 제1 잔사를 수득하는 단계
본 발명에 따른 포도박에서 추출한 화장품 원료의 제조방법은 포도박으로부터탄닌을 선택적으로 높은 효율로 추출하기 위해 (S3) 40 내지 50℃의 온도 및 100 내지 200 bar의 압력 하에서 제1 초임계 혼합 유체를 이용하여, 상기 포도박 분말로부터 정적 추출(Static Extraction) 방법으로 제1 추출액 및 제1 잔사(Residue)를 수득하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 정적 추출 방법은, 고정된(Fixed) 함량의 제1 초임계 혼합 유체를 이용하여 탄닌을 추출하는 방법으로, 구체적으로 제1 초임계 혼합 유체를 추출기에 공급한 후, 유체 공급 밸브를 닫아 유체 공급을 중단한 다음 일정 압력 하에 방치하는 방법일 수 있다.
종래에 통상적으로 사용되는 탄닌을 추출하는 방법으로 이용되는 유기용매를 이용하는 방법(또는 용매 추출법)의 경우, 다량의 유기용매가 사용되어 환경 오염의 문제가 발생할 수 있다. 초음파를 이용하는 탄닌 추출법의 경우, 초음파로 인해 탄닌의 구조가 변하여 추출이 온전히 되지 못하는 문제점이 있었다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 초임계 이산화탄소를 이용하여 높은 확산계수로 인해 재료 내부로의 빠른 침투, 감압에 의한 추출물과의 자발적인 분리 등의 장점을 이용하여 환경 오염 문제를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 탄닌에 대한 추출 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 탄닌을 추출하는 방법에 이용되는 초임계 추출 장치로 정적 추출 단계 이후에 동적 추출 단계가 구현될 수 있는 통상적인 초임계 추출 장치가 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 초임계 추출 장치는 초임계 이산화탄소의 공급을 위한 고압 액체펌프, 보조용매를 공급하기 위한 액체 펌프, 일정한 압력을 유지하기 위한 후방 압력조절기, 카트리지가 장착된 추출용기, 추출용기로 초임계 혼합 유체가 흐르는 것을 조절하는 밸브와 흐름 제한기 및 추출물 수집부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 정적 추출 방법은, 동적 추출 방법의 추출 효율을 높이기 위해 이용될 수 있다. 정적인 조건에서 추출되는 정적 추출 방법에 이어서 초임계 혼합 유체가 지속적으로 공급되는 동적 추출 방법이 수행될 때, 재료의 내부에 초임계 혼합 유체의 침투 속도가 더욱 빨라질 수 있다.
본 발명에 따른 제1 초임계 혼합 유체는, 제1 초임계 이산화탄소 80 내지 90 중량% 및 유기산 10 내지 20 중량%를 포함할 수 있고, 구체적으로 제1 초임계 이산화탄소 80 내지 85 중량% 및 유기산 15 내지 20 중량%를 포함할 수 있다. 상기 제1 초임계 혼합 유체의 전체 중량을 기준으로 상기 유기산의 함량이 상기 수치 범위 내를 만족할 때 유기산의 친수성 작용기와 탄닌의 히드록시기가 수소결합함으로써, 탄닌의 추출 효율이 더욱 높아질 수 있다.
본 발명에 따른 제1 초임계 이산화탄소의 순도(Purity)는 예를 들어 95 내지 100%일 수 있고, 구체적으로 97 내지 99.9%일 수 있다. 다만 본 발명의 기술사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 초임계 이산화탄소의 순도를 분석하기 위한 방법으로 고성능 액체 크로마토그래피(High-Performance Liquid Chromatography; HPLC)를 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 유기산은, 초산, 시트르산, 아스코르브산, 말산, 타타르산, 락트산 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 구체적으로 초산일 수 있다. 특히 초산의 경우 1분자 내 소수성 탄소 사슬과 친수성 작용기가 차지하는 비율이 유사해서 다른 유기산 대비 탄닌의 추출 효율을 더욱 높일 수 있다. 무극성인 초임계 이산화탄소를 포함하는 초임계 혼합 유체에 유기산을 첨가할 경우, 유기산의 소수성 탄소 사슬은 포도박 분말 성분 중 소수성 물질과 상호작용(예: 반데르발스 힘(Van Der Waals Force))하고, 유기산의 친수성 작용기는 탄닌의 히드록시기와 수소결합(Hydrogen Bonding)할 수 있다. 이를 통해 포도박으로부터 탄닌을 고수율로 추출할 수 있다. 즉, 정적 추출 방법으로 사용되는 추출용매인 제1 초임계 혼합 유체에 유기산이 첨가되지 않을 경우, 탄닌의 추출 효율이 낮아질 수 있다.
구체적으로, 상기 (S3) 단계는, 40 내지 50℃의 온도 및 100 내지 200 bar의 압력을 유지하면서 20 내지 40분 동안 정적 추출 단계가 수행되는 단계일 수 있고, 구체적으로 40 내지 45℃의 온도 및 120 내지 160bar의 압력을 유지하면서 정적 추출 단계가 수행되는 단계일 수 있다. 상기 (S3) 단계의 온도 및 압력의 유지 조건이 상기 수치 범위 미만일 경우 포도박 분말에 침투되는 제1 초임계 혼합 유체의 속도가 느려져 탄닌의 추출 효율이 낮아질 수 있고, 상기 수치 범위를 초과할 경우 제1 초임계 혼합 유체와 포도박 분말의 접촉 표면적이 과도하게 증가하여 탄닌에 대한 선택성이 낮아져 탄닌의 추출 효율이 낮아질 수 있다.
(S4) 단계: 제1 잔사로부터 제2 추출액을 추출하는 단계
본 발명에 따른 포도박에서 추출한 화장품 원료의 제조방법은, 제1 잔사(Residue)로부터 탄닌의 추출 효율을 더욱 높이기 위해 (S4) 40 내지 50℃의 온도 및 100 내지 200 bar의 압력 하에서, 제2 초임계 혼합 유체를 0.5 내지 1L/min의 유속으로 통과시켜, 상기 제1 잔사로부터 동적 추출(Dynamic Extraction) 방법으로 제2 추출액을 추출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 동적 추출 방법은 제2 초임계 혼합 유체를 일정한 유속으로 주입하면서 일정 압력을 유지시키는 추출 방법으로, 정적 추출 방법과 달리, 유체 공급 밸브가 열려 있는 상태로 추출이 수행되는 방법이다. 예를 들어, 동적 추출 방법은 추출용기와 흐름 제한기 사이의 밸브가 열려져 있고, 시료가 새로운 초임계 유체와 함께 계속해서 공급되는 상태일 수 있고, 추출된 물질은 감압이 일어나는 추출물 수집부로 유입될 수 있다. 반면에 정적 추출 방법은 추출용기와 제한기 사이에 있는 밸브가 닫혀져 있고, 추출용기가 정적인 조건 하에서 압력이 인가되어 있는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메탄올과 에탄올의 함량은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 초임계 혼합 유체의 전체 중량을 기준으로 상기 메탄올의 함량은 상기 에탄올의 함량보다 많을 수 있다. 상기 제2 초임계 혼합 유체 대신, 순수 이산화탄소인 제2 초임계 이산화탄소 100 중량%를 이용하여 동적 추출 단계를 진행할 경우, 탄닌의 추출 효율이 낮아지는 문제점이 있었다. 이는, 탄닌이, 친수성 작용기인 히드록시기를 다량 함유하여 무극성인 초임계 이산화탄소에 용해되기 어렵기 때문이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 제2 초임계 혼합 유체의 조성으로, 메탄올의 함량을 에탄올의 함량보다 높게 조절함으로써, 탄닌의 추출 효율을 높일 수 있다. 이는 메탄올이 에탄올보다 소수성 탄소 사슬의 수가 상대적으로 적어 친수성 특성이 강하기 때문이다.
예를 들어, 본 발명에 따른 제2 초임계 혼합 유체는, 제2 초임계 이산화탄소 80 내지 90 중량%, 메탄올 5 내지 15 중량% 및 에탄올 5 내지 10 중량%를 포함할 수 있고, 구체적으로 제2 초임계 이산화탄소 80 내지 85 중량%, 메탄올 5 내지 10 중량%, 에탄올 5 내지 8 중량%를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 초임계 혼합 유체의 전체 중량을 기준으로 상기 알코올(메탄올, 에탄올)의 함량이 상기 수치 범위 내를 만족할 때, 제2 초임계 혼합 유체에 극성 특성이 부여되어 탄닌의 추출 효율이 높아질 수 있다.
구체적으로, 상기 (S4) 단계는 40 내지 45℃의 온도, 120 내지 160 bar의 압력 하에서, 제2 초임계 혼합 유체를 0.8 내지 1L/min으로 공급하는 단계일 수 있다. 상기 (S4) 단계의 온도, 압력 및 유속이 상기 수치 범위 미만일 경우 포도박 분말에 침투되는 제2 초임계 혼합 유체의 속도가 느려져 탄닌의 추출 효율이 낮아질 수 있고, 상기 수치 범위를 초과할 경우 제2 초임계 혼합 유체와 포도박 분말의 접촉 표면적이 과도하게 증가하여 탄닌에 대한 선택성이 낮아져 탄닌의 추출 효율이 낮아질 수 있다.
구체적으로, 상기 (S4) 단계의 추출 시간은 제1 잔사의 함량에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 (S4) 단계의 추출 시간은 1 내지 5시간일 수 있고, 구체적으로 2 내지 4시간일 수 있다.
본 발명에 따른 제2 초임계 이산화탄소의 순도는 예를 들어 95 내지 100%일 수 있고, 구체적으로 97 내지 99.9%일 수 있다. 다만 본 발명의 기술사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
(S5) 단계: 상기 제1 및 제2 추출액을 농축한 후 건조하여 화장품 원료를 제조하는 단계
본 발명에 따른 포도박에서 추출한 화장품 원료의 제조방법은 탄닌을 분말 형태로 수득하기 위해 (S5) 상기 제1 및 제2 추출액을 농축한 후 건조하여 화장품 원료를 제조하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 및 제2 추출액을 농축하기 위해 회전 진공 농축기를 이용하여 용매를 증발시켜 탄닌을 고수율로 추출할 수 있다. 다만 본 발명의 기술사상이 이에 제한되는 것은 아니고 해당 기술분야에 속한 농축기가 다양하게 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 추출액을 각각 독립적으로 농축할 수 있고, 경우에 따라 상기 제1 및 제2 추출액의 혼합물을 농축할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 추출되는 탄닌의 농도는 290μg/g 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 탄닌의 농도를 측정하기 위한 방법으로 고성능 액체 크로마토그래피(High-Performance Liquid Chromatography; HPLC)를 이용할 수 있다.
2. 포도박에서 추출한 화장품 원료의 제조방법으로 제조된 화장품 원료 및 이를 포함하는 화장품
본 발명의 또 다른 실시예는 상기 포도박에서 추출한 화장품 원료의 제조방법으로 제조된 화장품 원료를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 상기 포도박에서 추출한 화장품 원료의 제조방법으로 제조된 화장품 원료 및 용매를 포함하는 화장품을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 화장품 원료는 탄닌에 해당할 수 있다. 상기 탄닌은 구취를 제거할 수 있는 특성이 있기 때문에, 에탄올과 정제수 등과 같은 용매와 적절한 함량으로 혼합되어 화장품이 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 화장품은, 상기 화장품 원료 0.1 내지 5 중량% 및 나머지 용매를 포함할 수 있다. 상기 화장품의 전체 중량을 기준으로 상기 화장품 원료의 함량이 상기 수치 범위 내를 만족할 때, 소취 기능이 충분히 구현됨과 동시에 혼화성이 최적화될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 에탄올, 정제수 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 구체적으로 에탄올 및 정제수의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 에탄올과 정제수의 중량비(에탄올:정제수)는 1:3 내지 1:5일 수 있고, 구체적으로 1:4 내지 1:5일 수 있다. 상기 에탄올과 정제수의 중량비가 상기 수치 범위 내를 만족할 때, 탄닌 분말이 용매에 적절히 용해되어 화장품의 혼화성이 최적화될 수 있고, 화장품의 소취 기능이 충분히 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화장품의 소취력은 15% 이상일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.
[제조예 1: 포도박에서 추출한 탄닌분말의 제조]
하기 실시예 또는 비교예에 따른 방법으로 포도박으로부터 화장품 원료인 탄닌 분말을 수득하였다.
<실시예 1-1>
포도박 분말의 제조
전남영암군 혜성영농조합에서 구한 포도박(20g)을 80μtorr에서 -50℃에서 24시간 동안 동결시킨 후, 진공 조건 하에서 동결된 상기 포도박을 건조하여 포도박에 함유된 수분을 제거하였다. 상기 수분이 제거된 포도박을 볼밀(Ball Mill)로 분쇄하여 입도크기(D50)가 0.5mm 인 포도박 분말을 제조하였다.
정적 추출 방법
상기 포도박 분말을 초임계 추출 장치(장치명: Greentek21 Co. Ltd., Anyang, Korea)의 추출기에 충진한 후, 초산 20 중량%, 순수 초임계 이산화탄소(순도:99.5%) 80 중량%로 이루어진 제1 초임계 혼합 유체(0.5L)를 상기 추출기에 공급하였다. 그 후, 상기 제1 초임계 혼합 유체의 공급 밸브를 잠근 뒤, 40℃의 온도 및 150 bar의 압력을 유지하면서 30분 동안 방치하여, 정적 추출(Static Extraction)방법을 수행하여 제1 추출액 및 제1 잔사(Residue)를 추출하였다.
동적 추출 방법
상기 제1 잔사에 40℃의 온도 및 150 bar의 압력 하에서, 순수 초임계 이산화탄소(순도:99.5%) 85 중량%, 메탄올 10 중량% 및 에탄올 5 중량%로 이루어진 제2 초임계 혼합 유체를 0.5 내지 1L/min의 3시간 동안 유속으로 통과시켜 동적 추출(Dynamic Extraction) 방법으로 추출하였다. 그 후, 온도(40℃)는 일정하게 유지하면서 분리기의 압력을 상압으로 감압하여 상기 제2 추출액을 분리하였다.
농축 및 건조 단계
다음으로 상기 제1 추출액 및 제2 추출액을 회전 진공 농축기(장비명: RC 600)를 이용하여 농축한 뒤, 상온에서 1시간 동안 진공 건조하여 화장품 원료인 탄닌 분말을 수득하였다.
<실시예 1-2: 실시예 1-1과 달리 제2 초임계 혼합 유체의 조성이 상이한 경우>
실시예 1-1과 동일한 방법으로 탄닌 분말을 수득하되, 상기 실시예 1-1에 따른 제2 초임계 혼합 유체 대신, 순수 초임계 이산화탄소(순도:99.5%) 85 중량%, 메탄올 7.5 중량% 및 에탄올 7.5 중량%로 이루어진 제2 초임계 혼합 유체를 이용하였다.
<실시예 2: 실시예 1-1과 달리 유기산의 종류가 상이한 경우>
실시예 1-1과 동일하게 탄닌 분말을 수득하되, 상기 초산 대신, 시트르산을 사용하였다.
<실시예 3: 실시예 1-1과 달리 유기산의 종류가 상이한 경우>
실시예 1-1과 동일하게 탄닌 분말을 수득하되, 상기 초산 대신 아스코르브산을 사용하였다.
<실시예 4: 실시예 1-1과 달리 유기산의 종류가 상이한 경우>
실시예 1-1과 동일하게 탄닌 분말을 수득하되, 상기 초산 대신 말산을 사용하였다.
<실시예 5: 실시예 1-1과 달리 유기산의 종류가 상이한 경우>
실시예 1-1과 동일하게 탄닌 분말을 수득하되, 상기 초산 대신 타타르산을 사용하였다.
<실시예 6: 실시예 1-1과 달리 유기산의 종류가 상이한 경우>
실시예 1-1과 동일하게 탄닌 분말을 수득하되, 상기 초산 대신 락트산을 사용하였다.
<비교예 1: 실시예 1-1과 달리 동결 건조 대신 자연 건조한 경우>
실시예 1-1과 동일하게 탄닌 분말을 수득하되, 동결 건조하지 않고 상압에서 12시간 동안 자연 건조(25℃)를 진행하였다.
<비교예 2: 실시예 1-1과 달리 제1 초임계 혼합 유체의 조성이 상이한 경우>
실시예 1-1과 동일하게 탄닌 분말을 수득하되, 상기 제1 초임계 혼합 유체의 조성 대신, 순수 초임계 이산화탄소 100 중량%를 사용하였다.
<비교예 3: 실시예 1-1과 달리 제2 초임계 혼합 유체의 조성이 상이한 경우>
실시예 1-1과 동일하게 탄닌 분말을 수득하되, 상기 제2 초임계 혼합 유체의 조성 대신, 순수 초임계 이산화탄소 100 중량%를 사용하였다.
<비교예 4: 실시예 1-1과 달리 정적 추출 단계가 생략된 경우>
실시예 1-1과 동일하게 탄닌 분말을 수득하되, 정적 추출 방법을 생략하고 동적 추출 방법만으로 탄닌을 추출하였다.
[실험예 1: 탄닌의 수율 측정]
상기 제조예 1에 따른 방법으로 추출된 탄닌의 농도는 HPLC(측정장비: Alliance의 HPLC, Waters Corporation, Manchester, UK)를 이용하여 측정되었다. 구체적으로, 이동상으로 용매 A(solvent A)인 아세트산(0.5%(w/w)), 용매 B(solvent B)인 메탄올(100%(w/w))을 선정하였고, 탄닌산 표준 농도를 이용하여 검량선을 만들어 함량 분석을 실시하였다. 유속은 1.0mL/min, 주입량은 10μL로 설정하였고, 시료(농도: 40mg/mL)에 대해 분석 시간은 총 50분으로 측정하였다. 분석 파장은 210nm에서 분석하였고, 성분의 UV 스펙트럼을 참고하여 측정하였다.
| 시료 | 동결 건조 |
정적 추출 |
동적 추출 (함량) |
유기산 | UV (nm) | 탄닌의 농도(μg/g) |
| 실시예 1-1 | O | O | O (메탄올> 에탄올) |
초산 | 210 | 320 |
| 실시예 1-2 | O | O | O (메탄올=에탄올) |
초산 | 210 | 305 |
| 실시예 2 | O | O | O(메탄올> 에탄올) |
시트르산 | 210 | 292 |
| 실시예 3 | O | O | O(메탄올> 에탄올) |
아스코르브산 | 210 | 290 |
| 실시예 4 | O | O | O (메탄올> 에탄올) |
말산 | 210 | 295 |
| 실시예 5 | O | O | O(메탄올> 에탄올) |
타타르산 | 210 | 297 |
| 실시예 6 | O | O | O(메탄올> 에탄올) |
락트산 | 210 | 294 |
| 비교예 1 | X | O |
O (메탄올> 에탄올) |
초산 | 210 | 235 |
| 비교예 2 | O | O | O(메탄올> 에탄올) |
X | 210 | 205 |
| 비교예 3 | O | O | O(알코올류 X) | O | 210 | 200 |
| 비교예 4 | O | X | O | X | 210 | 185 |
상기 표 1에서 포도박의 건조 방법의 관점에서 비교예 1과 실시예 1-1을 비교하면, 포도박을 자연 건조하지 않고 동결 건조함으로써, 추출되는 탄닌의 농도가 높아짐을 확인할 수 있다. 포도박을 동결 건조할 경우 포도박의 잔류 수분을 더욱 효과적으로 제거하여 잔류 수분으로 인해 탄닌의 추출 효율이 낮아지는 것을 효과적으로 방지하는 것으로 유추할 수 있다.
제1 초임계 혼합 유체의 조성 관점에서 비교예 2 및 실시예 1-1을 비교하면, 정적추출 방법에 사용된 제1 초임계 혼합 유체에 유기산을 첨가함으로써, 추출되는 탄닌의 농도가 더욱 높아짐을 확인할 수 있다. 무극성인 초임계 이산화탄소를 포함하는 초임계 유체에 유기산을 부여할 경우, 유기산의 소수성 탄소 사슬은 포도박 분말 성분 중 소수성 물질과 상호작용하고, 유기산의 친수성 작용기는 탄닌의 히드록시기와 수소결합하여 탄닌을 고효율로 추출할 수 있는 이점을 제공할 수 있다.
정적 추출 및 동적 추출 단계의 관점에서, 비교예 4와 실시예 1-1을 비교하면, 정적 추출 방법 이후에 동적 추출 방법이 진행되어야 추출되는 탄닌의 농도가 더욱 높아짐을 확인할 수 있다. 만약 정적 추출 단계가 진행되지 않고 동적 추출 방법만으로 포도박에서 탄닌을 추출할 경우 탄닌의 추출 효율이 낮아짐을 확인할 수 있다. 추출용기가 정적인 조건인 정적 추출 단계에서, 새로운 초임계 유체가 계속 공급되는 동적 추출 단계가 수행될 경우, 제1 잔사에 급격한 압력의 변화가 인가됨에 따라 탄닌의 추출 효율이 더욱 높아지는 것으로 추정할 수 있다.
유기산의 종류 관점에서 실시예 1-1, 2 내지 6을 비교하면, 초산을 사용하였을 때, 다른 유기산 대비 탄닌의 추출 효율이 가장 우수함을 알 수 있다.
메탄올 및 에탄올의 함량 관점에서 실시에 1-1 및 1-2를 비교하면, 제2 초임계 혼합 유체의 전체 중량을 기준으로 메탄올의 함량을 에탄올의 함량보다 높게 설정하였을 때, 탄닌의 추출 효율이 더욱 높아짐을 알 수 있다. 이는 메탄올의 소수성 탄소 사슬의 수가 에탄올 대비 상대적으로 적어 탄닌의 히드록시기와 수소결합을 더 강하게 함으로써, 탄닌의 추출 효율이 더욱 높아지는 것으로 유추할 수 있다.
[제조예 2: 소취 제거용 화장품의 제조]
상기 제조예 1에 따른 방법으로 제조된 탄닌 분말을 각각 정제수와 에탄올이 혼합된 용매에 첨가한 뒤, 이들을 상온에서 1시간 동안 교반(400rpm)하여 탄닌 분말 3 중량%, 에탄올 19 중량% 및 정제수 78 중량%로 이루어진 소취제거용 화장품을 제조하였다.
[실험예 2: 소취제거용 화장품의 소취 제거 효과 측정]
상기 제조예 2에 따른 소취제거용 화장품의 구취 제거 효과를 확인하기 위해, Manual SPME-GC 방법을 이용하여 구취의 주요 원인 물질인 메틸메르캅탄(Methyl Mercaptan)에 대한 소취력 측정 실험을 실행하였다. 농도가 500,000 ppm인 상기 소취제거용 화장품(1mL)을 메틸메르캅탄(50 ppm)과 혼합하여 밀봉한 뒤, 상기 소취제거용 화장품과 메틸메르캅탄이 담긴 밀봉된 바이알을 37 ℃에서 10분간 반응시켜 바이알의 Head space에 휘발성 물질이 포집되도록 하였다. 그 후, SPME Fiber(Supelco)를 이용하여 Head space에 포집된 메틸메르캅탄을 10분간 흡착시킨 뒤, 메틸메르캅탄이 흡착된 SPME fiber를 GC injector에 바로 주입(250℃)하여 SPME Fiber에 흡착된 냄새성분을 탈착시키면서 분석하였다.
한편, 대조군으로 소취제거용 화장품 대신 물을 사용하여 소취력(%)을 측정하였다.
| 시료 | 소취력(%) |
| 대조군(물) | 2.21 |
| 실시예 1-1 | 21.01 |
| 실시예 1-2 | 18.03 |
| 실시예 2 | 16.05 |
| 실시예 3 | 15.03 |
| 실시예 4 | 16.85 |
| 실시예 5 | 17.05 |
| 실시예 6 | 16.70 |
| 비교예 1 | 12.05 |
| 비교예 2 | 11.15 |
| 비교예 3 | 10.03 |
| 비교예 4 | 8.00 |
상기 표 2를 참고하면, 실시예 1-1, 1-2, 2 내지 6에 따른 방법으로 제조된 탄닌 분말로 화장품을 구현할 경우, 대조군 및 비교예 1 내지 4 대비 우수한 소취력을 나타내 화장품의 기능성이 우수함을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
Claims (1)
- (S1) 포도박을 동결 건조(Freeze Drying)하는 단계;
(S2) 상기 동결 건조된 포도박을 분쇄하여 포도박 분말을 제조하는 단계;
(S3) 40 내지 50℃의 온도 및 100 내지 200 bar의 압력 하에서 제1 초임계 혼합 유체를 이용하여, 상기 포도박 분말로부터 정적 추출(Static Extraction) 방법으로 제1 추출액 및 제1 잔사(Residue)를 수득하는 단계;
(S4) 40 내지 50℃의 온도 및 100 내지 200 bar의 압력 하에서, 제2 초임계 혼합 유체를 0.5 내지 1L/min의 유속으로 통과시켜, 상기 제1 잔사로부터 동적 추출(Dynamic Extraction) 방법으로 제2 추출액을 추출하는 단계; 및
(S5) 상기 제1 및 제2 추출액을 농축한 후 건조하여 탄닌을 제조하는 단계; 를 포함하고,
상기 제1 초임계 혼합 유체는,
제1 초임계 이산화탄소 및 유기산을 포함하고,
상기 제2 초임계 혼합 유체는,
제2 초임계 이산화탄소, 메탄올 및 에탄올을 포함하는,
포도박에서 추출한 탄닌의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020220153119A KR102506964B1 (ko) | 2022-11-15 | 2022-11-15 | 포도박에서 추출한 탄닌의 제조방법 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080004758A (ko) * | 2006-07-06 | 2008-01-10 | 코스맥스 주식회사 | 초임계 이산화탄소를 이용하여 제조한 높은 항산화 활성을갖는 감태추출물 및 이의 제조방법 |
| KR20110000285A (ko) * | 2009-06-26 | 2011-01-03 | 강원대학교산학협력단 | 초임계유체를 이용한 잣나무로부터 피톤치드의 추출방법 |
| WO2018017608A1 (en) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | Shaklee Corporation | Muscadine topical composition with low content of condensed tannin molecules |
-
2022
- 2022-11-15 KR KR1020220153119A patent/KR102506964B1/ko active IP Right Grant
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