STEAM R&E 연구결과보고서 ( 버려지는과일껍질을활용하여 화장품만들기 ) 2015. 11. 17. 포항이동고등학교 - 1 -
< 연구결과요약 > 과제명 버려지는과일껍질을활용하여화장품만들기 연구목표 식생활및사회환경의변화에따라음식물쓰레기가많이발생하고있다. 특히과일이많이나는여름철에는과일껍질로인한음식물쓰레기양이더욱증가하게된다. 많은양의음식물쓰레기는처리하는데상당한비용이소요되고심각한환경오염을야기하기때문에버려지는과일껍질중활용도가높은과일껍질을찾아이용한다면자원의부가가치를높이고, 처리비용의절감과함께환경오염을방지할수있을것이다. 또한최근화장품관련시장의확대와화장품에대한관심이지속적으로증가하고있다. 따라서버려지는과일껍질을현대인의필수품인화장품제조에활용함으로써과일껍질을재활용하고버려지는쓰레기의양을줄이고자한다. 연구방법 1. 화장품제조과정조사 - 화장품공장견학 - 인터넷, 논문, 책등을이용하여제조방법조사 - 피부에유용한영양성분에대한조사 - 화장품과관련된일반적인내용연수 2. 과일껍질에함유된성분추출방법조사및실험 - 과일껍질로부터성분추출방법조사및추출 - 과일껍질의영양성분분석 - 과일껍질추출물의효과검증실험 3. 과일껍질에서추출한성분을이용한화장품제조 - 제조후 ph 및중금속검사실시 연구성과 - 성분추출방법습득 - 우리가사용하는화장품의범주와개념, 제조과정등에대한학습 - 과일껍질의활용가능성입증 - 버려지는과일껍질의양감소 - 쓰레기처리비용의절감및환경오염완화기대 주요어 (Key words) 과일껍질, 화장품 - 2 -
1. 개요 연구동기및목적 화장품관련시장의확대와화장품에대한관심이지속적으로증가하고있다. 식생활및사회환경변화에따라음식물쓰레기가많이발생하고있다. 특히과일이많이나는여름철에는과일껍질로인한음식물쓰레기양이더욱증가하게된다. 많은양의음식물쓰레기는처리하는데상당한비용이소요되고심각한환경오염을야기하기때문에음식물쓰레기중활용할수있는자원을찾아이용한다면자원의부가가치를높이고, 처리비용의절감과함께환경오염을방지할수있을것이다. 버려지는과일껍질을현대인의필수품인화장품제조에활용함으로써과일껍질을재활용하고버려지는쓰레기의양을줄이고자한다. 연구범위 연구분야 : 생물, 화학관련연구 진행상황 : 화장품에대한연구, 피부에대한연구는이미많이되어있으나화장품의원료로과일껍질을활용하는것은개인적으로사용하는방법이며아직시중에판매되는제품은없다. 따라서우리는과일껍질이줄어드는양과화장품의원료로써의가능성여부를알아보았다. 2. 연구수행내용 이론적배경및선행연구 성분추출법 - 에탄올추출법 : 비용이적게들고많은성분을한번에뺄수있으나, 에탄올성분이남을수도있다. - 열수추출법 ( 고온추출법 ) : 일반마른약재를끓여서유효성분을추출하는전형적인방법으로중금속, 농약등불순물함유가높고유효성분의색상이흑색으로변해피부착색위험높으며고온때문에상당수의유효성분이소실되는문제점도있다. - 3 -
- 극저온추출법 : 액체질소를사용하여초저온 (-140 ) 으로추출하는방법으로성분소실이전혀없고추출효율이매우높아적은양의약재로도다량의유효성분을얻을수있으나열수추출법보다비용이많이든다. - 증류추출법 : 얻어지지않는특수한성분을얻어내고자할경우에사용되는방법이다. - 초음파추출법 : 피부노화를촉진시키는활성산소를제거해주는효과가뛰어난방법이다. : 한방샴푸... 한방성분추출방식제각각 ( 데일리코스메틱뉴스 ) 수분함량이 100% 에가까운수박은한여름갈증해소와탈수예방에효과적이며, 칼륨함량이높아이뇨작용을도와주는여름철건강지킴이다. 단단한껍질에는 시트룰린 (Citrulline) 이란아미노산이풍부해부종을가라앉혀주고수분, 과당, 포도당역시풍부해건조한피부를촉촉하게가꿔준다. 또성질이차가워한여름태양빛에그을린피부의온도를낮춰주는역할도한다. 또한수박씨에는노폐물을내보내고혈압을낮추는효능이있다. 참외는알칼리성식품의대표주자다. 땀이많이나서몸이산성으로바뀌기쉬운여름철, 참외를자주먹으면체액의균형을유지하는데도움을주며, 풍부한쿠쿠르비타신성분은항암작용이뛰어나꾸준히먹으면암세포가전이되는것을막는효과가있다. 또참외에는엽산이풍부하게들어있다. 과일을먹고체했을경우참외껍질을끓여먹으면체기를달래는효과가있고, 참외껍질달인물로양치를하면치통을예방할수있다. 바나나껍질에는지방질, 섬유질, 당분, 수분등이복합적으로들어있어껍질을달인물로씻으면피부가몹시부드러워진다. 또 산화방지제 로불리는칼륨이함유되어있어천연마사지팩으로좋다. 바나나껍질을냉장고에보관해두었다가세안뒤껍질안쪽하얀부분을피부에문지른후미온수로헹궈내면트러블완화에도효과적이다. : 껍질의기적 (VOGUE) 연구주제의선정 학교급식에서나온바나나껍질이바구니가득모여있는것을보고 - 4 -
바나나껍질을활용할수있는방법에대해고민하고자료수집시작 바나나껍질로종이를만들어보는것이좋을것같다는의견을모으고자료를검색한결과, 비목재성펄프에관한연구가이미있어다시고민 바나나껍질이가죽클리너로쓰일수있다는자료를보고 바나나껍질의생활용품으로써의활용 에대해생각 그러다버려지는과일껍질이많고, 과일껍질의다량배출로쓰레기문제도심각하다는것을인식하고관련자료검색 쓰레기배출량을줄여환경오염도방지하고새로운자원을찾아내는방향에서 버려지는과일껍질의생활용품으로써의활용에대한연구 로결정 그러나생활용품의범위가너무넓으면학생들이연구하기에어려운점이많을수있다는어느연구원의조언에따라, 최근시장이확대되고있는화장품에한해서연구하기로결정 그래서쓰레기를줄이고, 좋은생물적자원을확보하는것을목표로 버려지는과일껍질을활용하여화장품만들기 로최종적인주제선정 연구방법 화장품제조를위한기본자료조사 - 피부에유용한성분조사 : 인터넷, 논문, 책을통해피부에유용한성분 ( 노화방지, 미백, 보습등 ) 과피부로흡수될수있는성분등화장품에함유되었을때좋은효과를줄성분들에대해조사한다. - 인터넷자료, 관련서적, 자문위원의강의를통해화장품에관한기초지식을쌓는다. - 화장품의원료에대해조사한다. - 화장품제조공장을견학하여화장품제조과정을직접관찰하여조사한다.( 이때천연물질추출방법및정제방법을유념해서보도록한다.) - 인터넷, 논문, 책을통하여화장품제조과정을조사한다. - 자료를수집하면서궁금했던내용에대해자문을구하여해결한다. 화장품제조를위한기본지식이없었기때문에영동대학교화장품학과교수님께강의를요청하였다. 영동대학교를방문하여피부의구조, 화장품의역사, 화장품의성분과제조과정등화장품제조와관련된기초지식에 - 5 -
대한강의를들었으며, 강의후학생들이자료를조사하던과정중궁금한사항들에대해질의응답하는시간을가지면서좀더구체적인실험계획을세울수있게되었다. 교수님께서직접화장품학과실험실을견학시켜주셨고, 영동대학교내위치한소규모화장품공장도예약해주셔서가까이서화장품제조과정에대해배울수있었다. 영동대방문이후좀더구체적으로공부하기위해몇권의책을구입하였으며, 대규모화장품회사인아모레퍼시픽아산공장을방문하여연구에대한가닥들을잡아갔다. 과일껍질에함유된성분추출 - 껍질이많이버려지는과일을선정 처음에는학생들이단순히좋은성분을함유한과일을선정하였는데, 버려지는것을활용하는것에의의를두어야하므로과일껍질이많이나오는것으로선정하도록하였다. 또한자문교수님께서도한가지과일만선정했다가화장품으로써의효과가없을수있으니, 몇가지를선정하여진행해야실패할확률을줄일수있다는자문해주셔서껍질의양과영양성분을모두고려하여수박, 참외, 바나나, 파인애플 4가지를선정하였다. - 인터넷, 논문, 책을통하여천연재료로부터성분추출방법 ( 열수추출, 용매추출, 극저온추출, 초음파추출, 증기증류등 ) 에대해조사한다. ( 각성분별로다양한추출방법조사, 필요시자문을구하여해결 ) - 조사한방법에따라성분추출실험을진행한다. 각종성분추출방법에대해교수님을비롯해주변연구원에게문의한후추출실험을진행하였다. 알코올추출의경우알코올의농도에대해자문을구했는데, 교수님께서먹을수있는알코올은피부에독성을나타낼확률이거의없기때문에시중에파는담금주를추천해주셔서담금주를이용해알코올추출을하였다. 알코올추출후알코올제거방법으로감압증류를활용한다는것도교수님과주변연구원이알려주었고학교화학선생님의도움으로장치를사용할수있었다. - 각종방법으로추출한물질의영양성분을분석한다.( 계명대학교전 - 6 -
통미생물자원연구센터에분석의뢰 ) - 각종방법으로추출한물질에대하여효과를검사한다.( 피부간이테스트진행-확대경으로관찰, 수분량과오일량측정 ) - 테스트결과를바탕으로과일껍질을재선정한후, 과일껍질추출물을만들어성분분석을한다. - 과일껍질추출물제조시추출전질량측정과추출후질량을측정하여버려지는양이줄어드는지알아본다. 과일껍질추출물을이용한화장품제조 - 과일껍질추출물을이용하여화장품을제조한다. 화장품의원료중추출물을얼마나섞을것인지충분히토의한후화장품레서피를재구성하여화장품을제조한다.( 자문위원과함께제조 ) - 화장품제조후화장품에함유된중금속에대해검사한다.( 중금속분석장비를갖추고있는테크노파크에분석의뢰 ) 연구활동및과정 화장품제조를위한기본자료조사 1. 피부에유용한성분에대한조사 2. 화장품원료에대한조사 3. 화장품제조과정에대한조사 1) 준비물 : 컴퓨터 ( 인터넷 ), 화장품성분학사전, 화장품제조에관한책, 노트및필기구 2) 탐구과정 1 팀원모두각자인터넷과책을통해피부에유용한성분, 화장품원료와화장품제조과정에대해조사한다. 2 각자조사한성분, 화장품원료, 화장품제조과정에대해회의를하여종합하고제조할화장품의종류를선정한다. 3 선정한화장품의다양한레서피를찾아보고재구성한다. - 7 -
과일껍질에함유된성분추출 1. 과일껍질을선정한후성분추출실험진행 1) 준비물 : 수박껍질, 참외껍질, 바나나껍질, 파인애플껍질, 담금주, 증류수, 비커, 알코올램프, 삼발이, 메스실린더, 믹서, 두부틀, 거즈 2) 실험과정 1 토의를통해버려지는껍질부분이많은과일을선정한다. 선정결과수박, 참외, 바나나, 파인애플 4가지를선정하였다. 2 수박은겉껍질, 속껍질, 겉껍질과속껍질로구별해서잘게썰어준비한다. 3 3종류로분류한수박껍질을각각압착, 열수, 알코올추출을진행한다. 4 참외껍질을압착, 열수, 알코올추출을진행한다. 5 바나나껍질은열수추출과알코올추출을진행한다.( 믹서로갈았을때갈아지지않아압착추출은할수없었음.) 6 파인애플껍질은열수추출과알코올추출을진행하고, 일부껍질은건조기에넣어건조시켜둔다. 2. 추출한성분을피부간이테스트를통해과일껍질별적절한추출법선정 1) 준비물 : 탈지면, 알코올스왑, 핀셋, 컴퓨터, 피부확대경 2) 실험과정가 ) 피부간이테스트 1 알코올스왑으로테스트할피부부위를닦아낸다. 2 각각의추출물을탈지면에적신후피부에올려놓고 5분간방치한다. 3 5분후탈지면을제거하고피부의상태를확대경으로관찰하고개인적인느낌을표에기록한다. - 8 -
화장품제조실습 이라는책에있는화장품테스트방법대로피부간이테스트진행 - 추출물을화장솜에묻혀팀원각자다른부위의피부에 5분정도붙였다떼어낸후느낌을기록하는것으로검사. 중간발표회때어느과학고학생이수분량과오일량을측정할수있는기계가있으니, 그런기계로하면좀더과학적인데어터를얻을수있다고해서저렴한기계를하나구입하여성분재추출후에활용나 ) 과일껍질별가장적절한추출방법선정각자작성한표의내용을바탕으로토의를한후수박, 참외, 바나나, 파인애플중화장품에사용할과일껍질을재선정하고, 각과일껍질별로가장적합한추출방법을선정한다. 3. 선정한추출법에따라과일껍질성분재추출및성분검사 1) 준비물 : 수박껍질, 참외껍질, 바나나껍질, 말린파인애플껍질, 쥬서, 체, 거즈, 냄비, 핫플레이트, 전자저울, 담금주, 증류수 2) 실험과정가 ) 바나나껍질 알코올추출 1 바나나껍질의무게를측정한후담금주에완전히잠기도록하여일주일이상방치한다. 2 바나나껍질추출물을체에거즈를올려거르면서병에따른다. 3 바나나껍질에있는액체도눌러짜낸다. 4 액체가빠진바나나껍질의무게를측정하고, 추출물의부피도측정한다. 나 ) 수박껍질 - 열수추출 1 수박껍질의무게를측정한후냄비에넣고증류수를넣어 24시간동안가열한다. 2 수박껍질달인물을체에거즈를올려거르면서병에따른 - 9 -
다. 3 수박껍질을거즈에싸서수박껍질속에있는액체도눌러짜낸다. 4 액체가빠진수박껍질의무게를측정하고, 추출물의부피도측정한다. 다 ) 참외껍질 압착추출 1 참외껍질의무게를측정한후쥬서에참외껍질을작게잘라서넣고즙을짜낸다. 2 체에거즈를올려놓고즙을한번더거른다. 3 즙을짜낸참외껍질의무게를측정하고추출물의부피도측정한다. 라 ) 과일껍질추출물의성분분석영양성분분석을위해 영양성분분석 이라는검색어로검색했을때나오는분석기관몇군데전화를해서분석에걸리는시간, 각영양소분석에드는비용등을문의하였다. 비용이너무많이들어서한과일껍질에함유된여러성분을검사하느냐, 여러과일껍질에함유된특정성분만검사하느냐를두고회의를해서각각의추출물에대해비타민 A와 E만검사하기로하였다. 검사기관은가장친절하고가까운곳에위치한계명대학교전통미생물자원연구센터로국가공인검사기관이다. 과일껍질에서추출한성분을이용한화장품제조 1. 과일껍질추출물을첨가한화장품제조 1) 준비물 : 과일껍질추출물, 파인애플분말, 청주, 흑설탕, 정제수, 올리브리퀴드, 식물성글리세린, 히알루론산, 알로에베라오일, 제라늄오일, 라벤더오일, 시어버터, 오렌지껍질추출액, 세라마이드, 올리브유화왁스, 올리브소프트왁스, 로즈우드에센셜오일, 천연나드리, 비타민E, - 10 -
교반기, 핫플레이트, 저울, 메스실린더, 화장품용기, 주걱, 스텐비커 2) 제조과정 1 스킨, 로션, 스크럽재료를준비한다. 2 조사한레서피대로제조한다. 과일껍질성분을재추출한후화장품원료와추출물을가지고테크노파크로가서자문위원과함께스킨, 로션을제조하였다. 로션을만들때워터류와오일류를따로녹여서섞어주어야했는데, 오일류를모두한군데넣고녹였더니녹지않아서전자레인지로녹였다. 그랬더니너무묽은로션이만들어져서계면활성제를조금첨가해서저어주었더니조금나았다. 스킨은수박추출물과정제수를 1:1로섞어서제조하였고, 로션은소량의추출물만들어간다는자문위원의말씀대로 1:99의비율로섞어서제조하여냉장보관하였다.( 천연방부제를사용하였기때문에냉장보관하였음.) 다음날스킨은수박추출물이너무많이들어색이진해서사용하기에거부감이있으니, 좀더희석해서만들기로하고, 로션은너무적게들어갔으니조금더섞는것으로해서다시스킨과로션을제조하였다. 스킨은 1:10으로수박추출물을희석하였고, 로션은추출물과증류수를 1:1 비율로섞어제조하였다. 지난번에만든로션이지나치게묽었기때문에로션에카보머 ( 점증제 ) 를 0.5% 추가하였더니점도가생겼다. 그러나수박추출물의양이너무많아서그런지향이좋지않았다. 2. 화장품에함유된중금속검사의뢰및 ph측정 - 화장품을사용하기전화장품에함유된독성물질및화장품의효능, 피부테스트를완료해야시판할수있는화장품으로써의조건을갖춘다. 하지만우리가만든화장품은시판용도아닌데다예산이매우부족한상황으로모든것을검사할수는없는상황이었다. 따라서정해진예산의범위내에서화장품내에함유된중금속에대해서만검사하기로하였다. 농약성분의검사에대해서도알아보았으나, 국내검사기관이몇군데되지않는데다농약의종류가굉장히많기때문에너무많은비용이든다고하였다. - 11 -
따라서포항테크노파크바이오정보지원센터에의뢰하여화장품내함유된중금속에대한분석만하기로결정하였다. 3. 연구결과및시사점 연구결과 화장품제조를위한기본자료조사결과 1) 피부에효과적인영양소가 ) 비타민 A : 피부각질화를막아상피조직의건강유지 ( 건성피부에효과적 ), 노화예방, 여드름, 농가진피부의외용제나 ) 비타민B2 : 피부의신진대사촉진, 입술마르는현상방지, 지루성피부염방지다 ) 비타민B6 : 적혈구의대사와합성에관여하므로피부의색과관련, 당질 지질및신체생리기능조절물질합성에관여, 항피부병인자, 월경성여드름에효과적라 ) 비타민 C : 항티로시네이스작용으로멜라닌색소형성저해및환원, 항산화제, 콜라겐합성에관여하여피부탄력증가, 스트레스완화마 ) 비타민 E : 생체내항산화제작용으로노화예방, 피부안정화 ( 조직내산소공급, 혈액응고방지 ), 외용및내복용으로흉터예방바 ) 아연 : 항염효과, 부족시여드름유발이쉬우며농포성여드름악화사 ) 철분 : 혈액의자외선으로부터신체를보호하는작용을도와멜라닌색소생성을억제하여색소침착방지, 빈혈의발생으로기미가유발될수있으므로주의아 ) 단백질 : 새로운피부생성에가장중요한영양소, 진피의결합섬유력을증강시켜피부를탄력있게하고노화예방자 ) 수크로스 : disaccaharide라고도하며식용설탕 (sugar) 의화학적이름이다. 보습제의성분으로사용되며아토피개선, 잔주름예 - 12 -
방등의기능을갖는다. 2) 화장품제조에기본적으로사용되는원료가 ) 고급알코올류 : 천연유지에서얻거나합성을통해얻어지고유화보조제및유화안정도를높여줌 ( 미리스틸알코올, 세틸알코올, 스테아릴알코올, 라우릴알코올, 올레일알코올 ) 나 ) 고급지방산 : 천연유지에포함된에스테르화합물을분해하여얻어짐. ( 미리스틱애씨드, 팔미틱산, 스테아릭산, 라우릭애씨드, 올레익산 ) 다 ) 오일류 : 동식물계에널리분포 / 에몰리언트효과및피부친화력역할 ( 아보카도오일, 해바라기오일, 스윗아몬드오일, 포도씨오일, 호호바오일 ) 라 ) 왁스류 : 고급지방산과고급알코올의에스테르. 에몰리언트효과유화점도제등으로사용. ( 칸델리라왁스, 밀남, 호호바오일, 라놀린 ) 마 ) 에스테르류 : 지방산과알코올의탈수반응으로얻어짐. ( 이소프로필미리스테이트, 이소프로필팔미테이트, 에틸올레이트 ) 바 ) 하이드로카본류 ( 바세린, 스쿠알란 ) 사 ) 실리콘류 : 유기규소화합물을말함 ( 디메치콘, 사이클로메치콘 ) 아 ) 계면활성제 : 음이온계면활성제는세정제로주로쓰이고, 양이온계면활성제는유화제, 비이온계면활성제는유화제, 점증제로사용자 ) 보습제 : 천연보습인자 ( 글루코사민, 펩타이드 ), 모이스처라이저 ( 하이알루론산 ), 에몰리언트 ( 오일류 ) 등으로구분, 글리세란,1.3-부틸렌, 글리콜, 프로필렌글리콜차 ) 폴리머 : 점증제 ( 산탄검, 카보머, 셀룰로오스 ) 카 ) 산화방지제 : 디도슘이디티에이 (EDTA), 토코페롤아세테이트 - 13 -
타 ) 금속이온봉쇄제 : EDTA류, 소듐시트레이트 ( 침전방지, ph완중제역할도함 ) 파 ) 살균및보존제 : 살리실산, 파라벤류, 트리클로산, 페녹시에탄올, 이미다졸리디닐우레아, 클로페네신, 포타슘소르베이트 3) 화장품제조과정 ( 레서피 ) 가 ) 화장수 (100mL기준비율 ) ( 수박워터 : 올리브리퀴드 : 식물성글리세린 : 하이알루론산 : 알로에베라오일 : 정제수 : 방부제 = 80 : 2 : 2 : 2 : 2 : 11.5 : 0.5) 1 수박추출물 10% 와정제수를혼합해수박워터를만든다. 2 수박워터에올리브리퀴드, 식물성글리세린, 히알루론산, 알로에베라오일을넣고혼합한다. 3 제라늄오일 (10ml당 1방울 ), 라벤테이얼론 (10ml당 1방울 ) 을넣는다. 4 방부제, 정제수, 추출용액 ( 전체용액의 0.3%) 을넣은후완성한다. 나 ) 로션 (100mL기준비율 ) ( 수박워터 : 오렌지껍질오일 : 시어버터 : 글리세린 : 세라마이드 : 올리브유화왁스 : 올리브소프트왁스 : 방부제 = 72.9:7:3.6:7:4.7:2.4:1.9:0.5) 1 수박워터를 70~80 에서가열한다. 2 오렌지껍질오일, 시어버터를섞는다. 3 식물성글리세린, 세라마이드, 올리브유화왁스, 올리브소프트왁스를넣고혼합한다. 4 로즈우드에센셜오일 (10ml당 1방울 ) 을넣는다. 5 방부제, 추출용액 ( 전체용액의 0.3%) 을넣고혼합한다. 6 70~80 를유지하며섞다가 40~50 까지식혀완성한다. 다 ) 각질제거제 ( 스크럽 )(100g기준) - 14 -
( 청주 : 유기농흑설탕 : 파인애플분쇄가루 : 방부제 =49.8:24.9:24.8:0.5) 1 파인애플껍질과심지를잘건조해서분쇄한다. 2 청주에유기농흑설탕을넣고잘섞어준다. 3 파인애플분쇄가루를넣고잘섞어준다. 4 방부제로비타민 E를전체양의 0.5% 를넣는다. 5 이틀정도상온에보관한다. 과일껍질에함유된성분추출 1) 과일껍질추출물로진행한피부간이테스트결과 과일껍질추출물별로진행한피부간이테스트결과정리 추출방법껍질종류 압착추출물 열수추출물 알코올추출물 수박 겉껍질촉촉함촉촉함 흡수가느림속껍질끈적임이심함끈적임이심함 끈적임이심함겉껍질 + 속껍질 촉촉함수분감과끈적임의 끈적임이심함균형이적절함. 보습감이좋음 참외껍질 촉촉함 끈적임이거의없음 따끔거림 바나나껍질 향이나쁨흡수력이좋음 촉촉함 파인애플껍질 촉촉하지않음흡수력이좋음 ( 테스트전과후차촉촉하지않음이가없음 ) 2) 피부간이테스트결과재선정한과일껍질과성분추출법가 ) 재선정한과일껍질수박, 참외, 바나나모두사용하기로결정. 파인애플의경우피부보습이나영양공급면에서부적합해보였으나, 브로멜라인성분은단백질을녹이는성분임이이미밝혀져있다. 따라서파인애플을말려서곱게갈아서설탕과섞어서쓴다면발바닥같이피부가두껍고각질이심한부위의각질제거제로사용할수있을것같다고판단하여사용하기로결정. - 15 -
나 ) 각과일껍질별성분추출방법 - 수박 : 열수추출법 - 참외 : 압착추출법 - 바나나 : 알코올추출법, 감압증류법 ( 알콜제거및농축 ) - 파인애플 : 건조하여분말상태로만들어그대로사용 3) 선정한추출법에따라과일껍질성분재추출및성분검사가 ) 과일껍질성분추출전과후의무게비교 과일껍질성분추출전과후의무게비교 추출전 (g) 추출후 (g) 감소한무게비율 (%) 수박껍질 2000 609.9 69.50 참외껍질 1676.4 580.8 65.35 바나나껍질 1277 1018.36 20.25 추출전후의무게를비교해봄으로써수박껍질의경우는약 70%, 참외껍질의경우는약 65%, 바나나껍질의경우는약 20% 의무게감소가있었다. 따라서성분추출시알코올추출법외의추출법을활용한다면단순히과일껍질을재활용한다는차원을넘어서상당한양의쓰레기감소효과를볼수있는것으로판단된다. 나 ) 추출물로테스트한피부의상태비교및추출물의색과향 - 16 -
추출물로테스트한피부의상태비교및추출물의색과향 수박껍질추출물참외껍질추출물바나나껍질추출물 전 피부확대경 후 피부수분량 (%) 피부오일량 전 16.0 19.1 34.7 후 56.0 55.6 58.0 전 7.2 8.5 15.6 (%) 후 25.2 25.0 26.1 추출물의색 갈색 연한노란색 갈색 추출물의향호박탕냄새참외향 비닐봉지에든바나나냄새 ( 향이나쁨 ) 봄 가을기준으로손등의수분량 35-55%, 오일량은 8-18% 는건성피부, 18-30% 는중성피부, 30-40% 는지성피부로본다. 확대경으로확대한사진상으로는피부결의상태가좋아진건 지아닌지확인이어려웠으나, 피부수분량과오일량의수치를비교 한결과, 추출물처리전은건조한상태였으나, 추출물을처리한후의 수치는모두정상적인범위의수치를나타냈다. 따라서추출물이피 부에좋은효과를낼수있는것으로판단된다. 다 ) 과일껍질의성분검사결과 ( 비타민 A 와 E 의함량 ) 추출물 100g 당비타민 A 와 E 의함량 수박껍질추출물 참외껍질추출물 바나나껍질추출물 비타민 A 불검출 불검출 불검출 비타민 E 0.039mg/100g 0.160mg/100g 0.007mg/100g 수박껍질추출물의영양성분을검색했을때네이버지식백과 에서비타민 A 는 20.80 μg /100g, 비타민 E 는 0.12mg/100g 함유되어있다 고했는데실제검사결과, 3 종류모두비타민 A 는검출되지않았다. - 17 -
그러나비타민 E 는미량이긴하지만검출되었기때문에화장품의원료 로나쁘지않다고판단된다. 과일껍질에서추출한성분을이용한화장품제조 1) 제조한화장품의외관, 향, 사용감및 ph 제조한화장품의외관, 향, 사용감및 ph 화장수 로션 스크럽 외관 반투명한불투명한매우연한갈색연한갈색 갈색 향 연한일랑일랑향 연한일랑일랑향 파인애플과정종향 전연성 좋음 좋음 거칠거칠함 사용감 보습력보통좋음좋음흡수력좋음좋음좋음 끈적임 없음 없음 약간심함 ph 5.51 5.85 4.35 2) 제조한화장품의중금속검사결과 화장품의안전성검사를위해 ICP-MS 장비를이용한중금속 의농도측정을의뢰하였다. 비소, 카드뮴, 납등해로운중금속뿐만 아니라망간, 철, 아연, 마그네슘, 구리, 알루미늄, 칼슘, 칼륨, 리튬, 나트륨, 니켈등도측정해주었다. 분석결과, 화장품안전기준에따 라납 20 μg /g 이하, 비소 10 μg /g 이하, 카드뮴 5 μg /g 이하로검출되어중 금속에대해서는안전하다는결과를얻었다.( 아래표의세로축단위는 ppb( μg / kg ) 이다. 수은의경우는액체성금속으로휘발성때문에 ICP-MS 로측정불가능하다고하였음. - 18 -
결론 : 과일껍질로부터성분을추출함으로써버려지는껍질의양을줄일수있었다. 그러나알코올추출법보다압착추출과열수추출의방법이더많은쓰레기의양을줄일수있었으며, 껍질이가장많은수박에서가장많은양의추출물을얻을수있었고상대적으로껍질의양은가장많이줄일수있어수박껍질의열수추출법이가장효율적인방법이었다. 또한추출물로피부간이테스트를진행했을때의사용감도수박이가장좋았다. 수박껍질추출물을넣고만든화장품의중금속테스트결과기준치이하의중금속이검출되었고, ph도정상범위내에있었으며, 피부에좋은다른이온들도수박껍질추출물에다량함유되어있다는것을알수있었다. 따라서수박껍질이화장품의원료로사용하기에가장적합하다는결론을얻을수있었다. 시사점 식생활개선과사회환경의변화에따라상당량의과일껍질이버려지고있다. 편의점및마트에서는껍질이벗겨져포장된과일을언제든지구입할수있고, 엄청난수의까페에서는주문만하면생과일주스를먹을수있다. 편리함이증대된현대사회에서버려지는과일껍질의양은상상을초월할정도로많고, 많은양의쓰레기는분명히우리가해결해야할과제중의하나이다. 이러한문제점으로부터우리의연구는출발하였으며, 과일껍질을재활용하고버려지는과일껍질의양을줄일수있다는것을확인할수있었다는점에서매우의미있는연구였다. 연구를하는과정에서과일껍질에도각종영양소가풍부하게함유되어있고, 과일껍질을화장품의원료로활용할수있다는것도알게되었다. 매일우리가사용하는샴푸, 비누, 물티슈, 향수등도모두화장품에속하고, 화장품은우리생활과아주밀접하게관련되어있음에도불구하고화장품이만들어지는과정이나원료에대해큰의미를두지않고사용만했다. 우리의연구를통해화장품의제조과정과원료에대해더많이공부할수있었으며, 특히과일껍질로부터성분 - 19 -
을추출해내고농축하는과정에서다양한실험기구들을다루어볼수있었다. 그리고연구를위해서는하나의실험실에서모든걸다할수있는게아니라전문기관이나다른연구실의실험과같이진행해야하는부분도있다는것도알게되었다. 이연구를통해하나의연구결과가나오기위해많은노력과비용, 팀원과의교류, 많은조사가병행되어야한다는것을깨닫게되었으며, 다양한경험을하고사고의폭을확대할수있는기회를마련해주신선생님께감사하게생각한다. 그러나학교공부와병행하면서연구를진행하느라생각보다자료를수집하고, 실험을하는것이힘들었다. 그래서다른방법으로도실험해보고, 같은실험을몇번더진행하여보다신뢰성있는자료를얻고싶었지만시간과예산의부족으로더하지못한것이아쉽다. 다시과일껍질추출물로화장품을만든다면중간발표때자문교수님의말씀대로수박껍질에만집중하여수박껍질성분을열수추출하는시간과더다양한함유량을가지는화장품을만들어보고, 수박껍질의영양성분전체를분석하여수박껍질추출물로더다양한화장품만들기를진행하였으면한다. 4. 홍보및사후활용 연구결과활용방안과일껍질추출물을보다폭넓게연구함으로써과일껍질에함유된영양성분과특정성분에대해알아내고, 이를유전공학부분, 의약품생산원료, 화장품을비롯한생활용품개발등에활용할수있도록자료를제공한다. 또한학교과제연구시간및동아리활동으로과일껍질추출물을활용하는후속연구의자료로제공하고자한다. 연구결과홍보방안 논문집발간및홈페이지게제 - 20 -
- 우리학교과학중점학교학생이모두수행하는 1학생 2연구논문제출과정에따라학교논문집 3권발간및학교홈페이지에연구결과를안내하고 2014년도처럼 GETV 경상북도교육연구원교육우수사례로안내한다. 5. 참고문헌 google 통합검색, 수박껍질, http://www.vogue.co.kr/content/view_01.asp?menu_id=02040200&c_idx=0 12106040000019, (2014.6) google 통합검색, 화장품안전성시험, unit.mokwon.ac.kr/board/loadfile.ht?filenm...pdf( 식품의약품안전처자료 ), (2015.3.9) google 통합검색, 성분추출법, http://www.dailycosmetic.com/news/articleview.html?idxno=162267, (2013.6.10.) 김기연외 6명공저, 화장품성분학사전, 현문사 (2011), p.25,67,95,96,112,243 이영순외 4명공저, 피부과학& 화장품학, 훈민사 (2010), p.210-21 -