아로마에센셜오일 추출 방법

지난 시간에는 아로마에센셜오일의 정의와 특성, 품질 검증 방법에 대해서 알아 보았습니다. 순도 100%의 천연 아로마에센셜 오일을 사용하는 것이 중요하며 아로마에센셜오일은 식물에게도 인간에게도 다양한 이로운 작용을 하는 것을 알 수 있었습니다. 

https://dailyhealinglab.tistory.com/14

아로마 에센셜 오일의 정의와 역할 그리고 품질 검증 방법

오늘은 이러한 아로마에센셜 오일을 추출하는 다양한 방법에 대해서 알아 보도록 하겠습니다. 

 

 

아로마에센셜오일 추출 방법

에센셜 오일 추출법의 뿌리가 고대의 중국, 인도와 이집트 문화라고 한다면, 에센셜 오일 증류법을 완성한 이는 아비체나로 알려진 아라비아의 연금술사이며 물리학자 입니다. 그는 식물에서 순순한 에센셜 오일을 추출한다는 것을 이해하기 위해서 저서 'ALCHMY'에서 식물 요법의 'SPAGYRIC'이란 말을 사용하였습니다. 이 말은 '모으다, 묶다, 연결하다'라는 의미의 그리스어 Spagiria에서 유래하였습니다. 

 

증류법 Distillation Process

증류법은 냉각을 통한 응축법을 통해 증류액을 증기로 변형시켜 응축액을 동일한 통 내지는 다른 통 속에 모으는 방법입니다. 80%의 대부분의 에센셜 오일이 이러한 증류법을 통해 추출됩니다. 증기가 발생하여 오일이 함유된 식물을 증기가 감싸게 되면 식물 속의 오일이 동시에 휘발하게 되는데 1900년대 초 이후, 이는 물의 표면과 증기의 외부 면과의 평형이 깨지기 때문으로 추측되고 있습니다. 증류 시 오일이 함유된 식물 사이로 증기가 통과하면 오일이 휘발되고 이러한 수증기와 오일의 혼합물이 냉각장치를 통과하게 되면, 오일과 물이 분리된 수액 층이 형성됩니다. 

먼저 물이 수증기가 되려면, 열 에너지가 필요한데 이를 증발열이라고 합니다. 반대로 증기가 물이 되려면 에너지가 감소하여 증발열이 사라지고 없어집니다. 두번째로 비등점을 가지는 모든 혼합물은 빠르게 움직이는 증기 분자를 자신의 표면에서 방출시키려는 성질이 있습니다. 이러한 특성은 수증기 주변에 압력을 발생시켜 이로 인해 온도가 올라가게 됩니다. 해당 온도로 올라갈 때까지 용액에 열이 가해지면 수증기 압력은 주변의 대기압력과 같아져 온도 역시 더이상 올라가지 않게 됩니다. 만약 열이 계속적으로 가해지게 되면 용액은 에너지를 증발열로 받아들여 기화됩니다. 이 과정을 용액이 끓는다고 표현하며, 일반 기압 하에서 끓기 시작하는 온도를 비등점이라고 합니다. 물과 기름과 같이 상호 불용성 혼합물의 경우 동일한 기화 공간 내에 존재하게 되며 서로에게 영향을 받지 않고 각각의 분자를 응축하는데 적합한 압력을 발생시킵니다.

물이 끓은 후 오일로 인해 발생된 소량의 기화 압력이 더해지면 증기 압력이 주변의 압력과 균형을 이루게 됩니다. 주변의 압력과 균형을 이루게 되면 증발열이 발생되기에 적당한 조건이 되어 혼합물이 끓기 시작하고 오일이 증기 속으로 휘발됩니다. 

@Unsplash 에센셜 오일의 80%는 증류법에 의해 추출된다

 

1) 물 증류법 Water Distillation

물 증류법은 재료가 되는 식물이 완전히 물속에 잠긴 상태로 끓여지면서 진행됩니다. 이러한 증류법은 100ºC 이상의 온도를 필요로 하는 오일의 적정 증류 조간하에서 이루어지지 않고 이보다 낮은 압력과 온도 상태에서 증류가 이뤄집니다. 따라서 이 방법은 물이 과열을 막아 에센셜 오일의 품질을 유지하는 안전 장치로서의 역할을 하게 되므로 네롤리와 장미와 같이 열에 약한 일부 오일에 유용한 방법입니다. 물 증류법은 천천히 진행되기 때문에 뜨거운 물에 오랫동안 노출이 되어도 해가 없는 오일에 적합하며 에스테르 함유량이 높은 오일의 경우 좋은 방법이라 할 수 있으나 알코올과 Carboxylic acid는 분해 시킵니다. 이 때문에 라벤더의 경우 증기증류법을 사용하는 것이 적합합니다. 

 

2) 수증기 증류법 Steam Distillation

수증기 증류법의 장치는 증류구와 증류된 오일을 모으는 냉각수가 흐르는 액화장치 쪽으로 이어진 증류관으로 이뤄져 있습니다. 에센셜 오일의 종류가 보다 고착된 상태에서 진행됩니다. 증기는 대기 압력보다 높아져 물이 끓게 되는 100ºC 이상의 온도에서 발생됩니다. 증기 증류법에서 중요한 것은 열에 약하거나 변성되기 쉬운 에센셜오일의 혼합물의 경우 에센셜 오일이 손상되는 것을 최소화하려면 뜨거운 증기로 가능한 빨리 증류가 이뤄져야 한다는 것입니다. 라벤더에 들어있는 리나릴 에스테이트와 같은 성분들은 리나롤과 아세틱산으로 분해되며 저먼 캐모마일의 마트리신은 블루 카마줄렌으로 변성됩니다. 

 

3) 재증류법 Cohobation 코호베이션

물질의 액체를 반복적으로 증류하는 것으로 완전한 오일을 만들기 위한 방법입니다. 가장 고가의 오일 중의 하나가 장미 오일입니다. 장미 오일의 주성분 중 하나가 수용성으로 장미향의 구성 성분인 무색의 페닐에틸 알코올입니다. 증류 시 장미에 들어 있는 다량의의 페닐에틸 알코올이 증류수 속에 용해됩니다. 증기증류법으로 생산된 장미 오일은 이러한 중요한 구성 성분인 페닐에틸 알코올이 결여되어 있습니다. 따라서 오일 생산자가 완벽하고 순수한 에센셜 오일을 공급하기 위해서는 페닐에틸 알코올 성분을 회복시키는 방법을 찾아야만 합니다. 따라서 증류수에서 한번 더 증류를 발생키져 증류수에서 페닐에틸 알코올을 다시 원상복구 시킵니다. 이렇게 분리된 페닐에틸 알코올은 처음 증류 혼합물과 일정한 비율로 혼합되는데 이렇게 만들어진 장미오일을 로즈오토라 합니다. 

 

4)재정류추출법 Rectification

이 방법은 재증류를 통해 에센셜 오일에 포함된 불순물을 제거하거나 특정 성분을 원하는 수준에 맞추어 추출하는 방법입니다. 각 성분의 휘발 속도를 이용하여 그 분리를 조작하는 방법으로서 이런 재증류를 정류라하며 이 과정을 통해 추출된 오일을 정류 오일이라 합니다. 유칼립투스 오일의 경우 1,8 시네올의 함량을 영국약학표준에 맞추기 위해 정류라 합니다. 종종 double-distilled로 판매되는 유칼립투스 오일은 정류 오일이라는 뜻입니다. 

 

압착법 Expression

시트러스 계열에 속하는 에센셜 오일을 추출할때 압착법을 사용합니다. 대부분의 감류류들은 겉껍질이 커다란 세포로 이뤄져 있습니다. 송곳이나 절개를 통해 구멍을 내거나 껍질을 눌러 짜게 되면 곧바로 으깨져 표면이 열리게 됩니다. 감귤류 에센셜 오일만이 이러한 압착법에 의해서 추출됩니다. 

 

@Unsplash 레몬, 라임 등 감귤류 오일은 압착법에 의해 생산된다

 

용매추출법 Solvent extraction processes

자스민 같이 에센셜 오일이 원재료에 극소량 농축되어 있거나 오스크모스 같이 대부분이 수지 성분으로 이뤄진 경우 용매 추출법을 사용합니다. 증기 증류된 에센셜 오일과 비교하면 용매추출법에 의해 추출된 오일은 미세한 성분이 잔존합니다. 이러한 추출법의 단점은 식물의 에센셜 오일 구성 성분 뿐만 아니라 왁스와 식물 염료와 같은 불용성 성분이 함께 추출된다는 것입니다. 산업에서 사용되는 용매제로는 petroleum ether, hexane, toluene, 메탄올과 에탄올 등이 있으며 가스로는 압력이 가해지면 용액이 되는 부탄과 이산화탄소와 같은 가스가 용매제로 사용됩니다.

용매추출법은 부드러운 추출법으로 증류법과 비교해 에센셜오일의 구성 성분의 재배열이 적으며 중량이 큰 구성 성분까지도 추출됩니다. 용매제, 보통 에테르 탄화수소에 용해된 휘발성 성분과 비휘발성 성분의 혼합물을 'extract'이라 합니다. 이러한 extract solution을 증류구에 넣어 에센셜 오일의 휘발성 성분들이 날아가기에는 약하나 용매가 끓기에 적합한 열을 가해줍니다. 이때 기억할 것은 위의 과정이 증류이긴하나 그 목적이 에센셜오일을 증류하는 것이 아니라 용매제를 제거하는 데 있다는 점입니다. 

증류구로부터 분리된 냉각된 정제용액이 수지 성분이 아닌경우 concret라하고 수지성분인 경우 resinoid라 합니다. 콘크리트로부터 추출된 조제물은 유통법에 의해 취급됩니다. 콘크리트상에 존재하는 에센셜 오일은 콘크리트의 비휘발성 재료와 알코올에 용해되어 있습니다. 

콘크리트는 녹기에 적합한 온도로 알코올을 덥힌 후 혼합물을 휘저어 줍니다. 알코올로 녹인 콘크리트 속 에센셜 오일은 함께 들어 있는 왁스, 지방, 불포화 유를 소량 포함하고 있습니다. 알코올이 들어간 용액을 냉각시켜 쉽게 녹지 않는 비휘발성 상태로 만들어 준 후 이를 여과시켜 가능한 최저 온도의 진공상태에서 증류하여 알코올을 제거합니다. 최종 결과물을 앱솔루트라고 하며 최고의 자연 향 고농축물이라 할 수 있습니다. 용매제를 사용함에 따라 어느 정도의 솔벤트 잔여물이 남을 수 있습니다. 

 

냉침법 Enfleurage

쟈스민은 7월말이 되면 피어납니다. 향과 꽃이 아름다우면서 연약한 꽃은 해가 저문 후 조심스럽고 부드럽게 수확해야 합니다. 열기로 인해 향이 감소되기 때문입니다. 꽃을 뜨거운 열이 아니라 차가운 오일을 바르거나 천위에 오일을 스며들게 하여 둘러싼 유리접시 위에 꽃을 뿌려놓고 재워둡니다. 3~4일이 지나면 꽃이 시들고 점차 오일에 향시 스며듭니다. 시든 꽃을 조심스럽게 제허한 후 새로운 꽃을 뿌려 놓습니다. 이러한 과정을 여러번 반복하며 9월이 되어 포마드에 향이 가득 채워지면 천에서 향기 오일을 빠냅니다. 오일은 매우 적은 양이나 순도에 있어서는 완전히 다릅니다. 

 

이산화탄소 추출법 Carbon dioxice extraction 초임계추출법

이산화탄소 추출법은 비교적 최근에 개발된 것으로 에센셜오일 산업의 돌파구로 각광받고 있는 방법입니다. 온도와 압력에 따라 고체, 기체, 액체 상태 또는 투과 단계에 따라서도 상태가 달라집니다. 액체 또는 기체가 아닌 상태, 또는 둘 다인 상태로 존재할 수 있습니다. 고유의 성질을 가질 수 있는 한계점을 임계점이라고 합니다. 초임계 유통체는 기체처럼 공기 중에 빠르게 분산되며 용매제의 특성을 가집니다. 초임계 이산화탄소는 에센셜 오일에 적합한 용매제입니다. 저온에서 진행되기 때문에 증류법에서 볼 수 있는 열에 의한 에센셜 오일의 손상을 최소화 할 수 있는 장점이 있습니다. 또한 아로마 성분 사이에 화학적 반응이 생겨나지 않습니다. 또한 압력을 가하는 간단한 방법을 통해 용매제를 제거할 수 있습니다. 그러나 이산화탄소의 초임계의 압력은 200대기 이상으로 이를 위해서는 고가의 무거운 스테인레스 강철 장치가 필요합니다.