리모넨(Limonene): 화장품 알레르기 성분 알아보기 스물한 번째 시간

오늘은  스물한 번째 시간으로 화장품 알레르기 성분 중 하나인 리모넨(Limonene) 에 대해 깊이 탐구해 보겠습니다.

 

1. 리모넨(Limonene)이란?

리모넨(Limonene)은 자연에서 발견되는 대표적인 방향족 탄화수소로, 상큼한 감귤류 향을 가지고 있는 물질입니다. 리모넨의 이름은 주로 발견되는 레몬(Lemon)에서 유래했으며, 오렌지, 라임, 레몬 등 감귤류 껍질에 풍부하게 함유되어 있습니다. 이 물질은 테르펜계 화합물에 속하며, 식물에서 주로 방출되어 생태적 역할을 수행합니다.

리모넨은 산업과 일상생활에서도 매우 중요한 역할을 합니다. 방향제, 화장품, 식품 향료, 세정제 등에 널리 사용되며, 자연에서 추출되는 친환경 성분으로 주목받고 있습니다. 이 물질은 자연 상태에서 흔히 발견되며, 흔히 d-리모넨과 l-리모넨이라는 두 가지 이성질체 형태로 존재합니다. 이 중 d-리모넨은 오렌지 껍질에서 추출된 것으로 감귤 향을 가지고 있고, l-리모넨은 소나무 같은 식물에서 발견되어 상쾌한 솔 향을 냅니다.

 

2. 리모넨의 자연적 존재

리모넨은 자연에서 흔히 발견되는 모노테르펜 화합물로, 다음과 같은 주요 천연 원료에서 추출됩니다:

• 감귤류 과일의 껍질: 오렌지, 레몬, 라임, 자몽 등
  • 감귤류 껍질의 에센셜 오일 성분 중 약 90%가 리모넨으로 구성되어 있습니다.
• 소나무와 같은 침엽수
  • 일부 침엽수에서 l-리모넨 형태로 발견됩니다.
• 허브와 향신료
  • 일부 허브류 식물에서도 소량 발견되며, 식물의 독특한 향을 형성하는 데 기여합니다.

리모넨은 식물에서 휘발성 유기화합물(VOC)의 형태로 방출되며, 이 물질은 주로 식물의 생존과 번식에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 곤충을 유인하거나 해충을 퇴치하는 데 사용됩니다.

라임

오렌지

레몬

 

3. 식물에서 리모넨이 생성되는 원인

식물이 리모넨을 생성하는 이유는 주로 생존과 번식 전략과 관련이 있습니다. 리모넨은 다음과 같은 역할을 통해 식물의 생태적 적응을 돕습니다:

3.1 생리적 이유

• 방어 기제: 리모넨은 강한 향과 화학적 특성으로 인해 해충을 쫓아내고, 곰팡이나 박테리아의 성장을 억제합니다. 이는 감귤류 껍질이 외부로부터 과일을 보호하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다.
• 항균 및 항진균 작용: 식물의 에센셜 오일에서 발견되는 리모넨은 병원균과의 싸움에서 식물을 보호합니다.

3.2 생태적 이유

• 수분 곤충 유인: 리모넨의 독특한 향은 꿀벌과 같은 수분 곤충을 유인하여 식물의 번식에 기여합니다.
• 종 분산 유도: 리모넨이 함유된 과일은 동물들에게 매력적인 향을 제공하여 과일을 먹고 씨앗을 퍼뜨리도록 유도합니다.

3.3 생합성 경로

리모넨은 식물의 이소프레노이드 생합성 경로에서 생성됩니다. 이 과정은 다음과 같이 요약됩니다:

• 메발론산 경로(MVA 경로) 또는 **비메발론산 경로(MEP 경로)**에서 전구체인 이소펜테닐 피로인산(IPP)이 생성됩니다.
• IPP가 조합되어 게라닐 피로인산(GPP)을 형성하고, 이로부터 리모넨이 합성됩니다.
• 합성된 리모넨은 식물의 표피나 분비샘 조직에 저장되거나 대기로 방출됩니다.

리모넨은 단순히 향기 물질일 뿐만 아니라 식물 생태계에서 중요한 역할을 수행하는 다목적 화합물입니다. 이로 인해 리모넨은 자연과 인간 생활 모두에서 유용한 자원으로 평가받고 있습니다.

 

4. 리모넨의 화학적 구조와 성질

리모넨은 화학식 C10H16을 가지는 고리형 모노테르펜 화합물로, 이성질체에 따라 약간 다른 성질을 보입니다.

• 분자 구조: 리모넨은 10개의 탄소와 16개의 수소 원자로 이루어진 고리형 구조를 가지며, d-리모넨과 l-리모넨이라는 거울상 이성질체 형태로 존재합니다.
• 물리적 성질:
  • 끓는점: 약 176 °C
  • 밀도: 약 0.841 g/cm³
  • 용해성: 물에는 잘 녹지 않으나, 알코올 및 기타 유기 용매에 잘 용해됩니다.
• 향기 차이: d-리모넨은 상큼한 감귤 향을, l-리모넨은 상쾌한 솔 향을 가지고 있습니다.

리모넨은 쉽게 산화되어 산화 리모넨을 형성하며, 이 산화물이 알레르기를 유발하는 주요 원인 중 하나로 알려져 있습니다.

화학구조

 

5. 리모넨의 기능과 효과

리모넨은 향기 물질로서뿐만 아니라 다양한 기능을 가지고 있습니다. 주요 효과는 다음과 같습니다:

5.1 향기 성분으로서의 역할

• 화장품, 향수, 세정제 등에서 주로 감귤 향을 내는 성분으로 사용됩니다.
• 자연 유래의 친환경 향료로 인식되어 소비자 선호도가 높습니다.

5.2 항산화 및 항균 작용

• 리모넨은 활성 산소를 억제하여 피부 노화를 방지하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
• 항균 성질이 있어 세정제나 살균제에 자주 사용됩니다.

5.3 심리적 효과

• 상쾌한 향기는 스트레스 완화, 집중력 향상 등 심리적 안정감을 제공합니다.
• 아로마테라피에서 활발히 활용됩니다.

5.4 기타 산업적 활용

• d-리모넨은 천연 용매로 사용되어 기름때 제거, 접착제 제거 등에 효과적입니다.
• 바이오연료 연구에서도 리모넨이 대체 연료의 원료로 주목받고 있습니다.

 

6. 리모넨에 대한 최초 학술 보고

리모넨이 처음 학계에 보고된 시점은 19세기로, 당시 과학자들은 감귤류 과일 껍질에서 얻은 에센셜 오일의 주요 성분을 분석하는 연구를 진행했습니다. 독일의 화학자 **오토 발프(Otto Wallach)**는 테르펜 및 관련 화합물의 구조와 성질을 체계적으로 연구했으며, 리모넨의 구조를 명확히 밝히는 데 중요한 기여를 했습니다.

초기 연구는 리모넨의 향기 성분으로서의 특성뿐 아니라 화학적 구조와 합성 경로에 집중되었으며, 이는 현대 화학 산업에서 리모넨의 다양한 응용을 가능하게 한 기초 연구로 평가받고 있습니다.

 

 

7. 리모넨이 알레르기를 유발한다는 최초 학술 보고

리모넨의 알레르기 유발 가능성이 학계에서 처음 언급된 것은 20세기 중반 이후입니다. 1980년대에 유럽과 북미 지역에서 화장품 및 세정제에 사용되는 향료 성분이 접촉성 피부염의 주요 원인으로 지목되면서, 리모넨에 대한 연구가 본격적으로 이루어졌습니다.

주요 연구

리모넨의 산화 과정에서 생성되는 산화 리모넨(limonene oxide)이 강한 알레르기 항원으로 작용한다는 사실이 칼버그(Klas G. Karlberg) 등의 연구를 통해 밝혀졌습니다. 1992년에 발표된 연구에서 산화된 리모넨이 피부에 접촉할 경우 알레르기 반응(예: 홍반, 가려움, 염증)을 유발할 수 있다는 것을 실험적으로 증명했습니다.

이 연구는 다음과 같은 내용을 포함합니다:

• 실험 방법: 리모넨과 산화 리모넨을 피부에 도포한 후 알레르기 반응을 관찰.
• 결과: 산화 리모넨이 미산화 리모넨에 비해 훨씬 강한 피부 민감 반응을 유도.
• 결론: 리모넨은 본래 자극이 적지만, 공기 중에서 산화되면서 알레르기 유발 가능성이 높아짐.

의미

이 연구는 화장품 및 소비재 산업에서 리모넨 사용에 대한 규제를 도입하는 계기가 되었으며, 현재 리모넨이 포함된 제품에는 산화 방지제의 첨가가 권장되고 있습니다.

 

8. 리모넨의 안전성과 부작용

리모넨은 천연 성분으로 널리 사용되지만, 특정 조건에서는 안전성 문제가 발생할 수 있습니다. 이와 관련된 주요 사항은 다음과 같습니다.

8.1 안전성

• 일반 소비자 제품에서의 안전성:
  • 리모넨은 국제적으로 많은 제품에서 사용이 허가된 안전한 성분입니다. 식품, 화장품, 세정제에서 흔히 볼 수 있으며, 대부분의 사용량은 인체에 해가 되지 않습니다.
  • 미국 식품의약국(FDA)과 유럽식품안전청(EFSA)은 리모넨을 '일반적으로 안전함(GRAS)'으로 분류합니다.
• 생분해성: 리모넨은 환경에서 자연적으로 분해되어 잔류 위험이 낮습니다.

8.2 부작용

• 피부 자극:
  • 산화 리모넨은 접촉성 피부염의 주요 원인 중 하나로 알려져 있습니다.
  • 민감성 피부를 가진 사람은 리모넨이 포함된 제품 사용 시 주의가 필요합니다.
• 흡입 위험:
  • 고농도의 리모넨 증기를 흡입하면 호흡기 자극을 유발할 수 있습니다.
  • 작업장에서 리모넨을 다룰 때 적절한 환기와 보호 장비가 필요합니다.

8.3 알레르기와 규제

• 리모넨은 유럽연합 화장품 규정(EU Cosmetic Regulation, Annex III)에 따라 제품 라벨에 반드시 성분 표시를 해야 합니다.
• 산화 방지를 위해 리모넨이 포함된 제품에 항산화제를 첨가하거나 공기 노출을 최소화하는 제조 방식이 권장됩니다.

8.4 환경적 영향

리모넨은 친환경적 특성을 가지고 있으나, 대량 생산과 사용이 환경에 미치는 영향을 주의 깊게 관찰해야 합니다. 특히 대기 중에 배출될 경우 산화되어 오존 생성에 기여할 가능성이 있습니다.