식품향료의 기술 – 5

3-7. 유화향료 (Emulsified Flavor)

유화향료(Emulsified flavor)란 오일 베이스의 향기 성분을 유화제(Emulsifier)를 사용하여 수중유형(O/W) 에멀전으로 만든 향료이다. 음료에 탁도(Turbidity)를 부여하여 외관상 천연과즙과 같은 불투명감을 만들거나, 유용성(Oil-soluble) 향기 성분을 수계(Water-based) 음료에 분산시키는 목적으로 사용된다.

3-7-1. 향료 (순수 향료)

유화향료에서 “향료 성분”이란 유화 시스템에 내포되는 핵심 오일 파트를 의미한다. 이 향료 성분의 품질이 최종 음료의 향기 특성을 직접 결정하므로 원료 선택이 중요하다.

향료 파트	구성 성분 및 역할
탑노트 향료 (Top note flavor)	고휘발성 성분. 첫 인상을 결정. 주로 시트러스 에센스오일, 에센스아로마 등
미들노트 향료 (Middle note flavor)	향기의 주체. 과실 필오일, 조합향료 등
베이스노트 향료 (Base note flavor)	잔향·지속감 제공. 수지류, 바닐린 등
오일 웨이팅제 (Oil weighting agent)	유화 오일의 비중을 물과 유사하게 조정하여 에멀전 안정성 향상. SAIB(Sucrose Acetate Isobutyrate), 브롬화 식물유(BVO) 등 사용됨. 단, 일부 국가에서 BVO 사용 제한됨

3-7-2. 유화 안정성 (Emulsion Stability)

유화향료의 안정성은 에멀전의 물리화학적 성질에 의해 지배된다. 유화 입자의 분리(크리밍 또는 침강)를 예측하는 수학적 모델로 스토크스의 법칙(Stokes’ law)이 있다.

Stokes 법칙: v = g(ρ₁ – ρ₂)D² / 18η

기호	의미
v	입자의 침강/부상 속도
g	중력 가속도
ρ₁	유화 입자(오일층)의 밀도
ρ₂	연속상(수층)의 밀도
D	유화 입자의 직경
η	연속상의 점도

위 식에 따르면 유화 안정성을 높이기 위한 전략은 다음과 같다.

안정화 방법	내용
① 유화 입자 미세화	균질화(Homogenization) 압력 증가, 2단 균질기(Two-stage homogenizer) 사용 등으로 입자 직경(D) 최소화 → 속도 v는 D²에 비례하므로 입자가 작을수록 극적으로 안정화됨
② 밀도 차 조정	오일 웨이팅제(SAIB 등) 첨가로 오일 입자의 밀도(ρ₁)를 수층 밀도(ρ₂)와 가깝게 조정 → 분리 추진력 최소화
③ 점도 증가	검류(잔탄검, 아라비아검, 로커스트빈검 등), 변성전분(Modified starch), CMC 등의 증점제 첨가로 연속상 점도(η) 상승

유화향료 입자의 계면 안정성에는 유화제의 선택이 결정적인 역할을 한다. 유화제는 오일-수계 계면에 흡착하여 계면장력을 낮추고, 입자 간 반발력을 부여함으로써 응집(Aggregation)과 합일(Coalescence)을 방지한다. 음료용 유화향료에 사용되는 주요 유화제로는 아라비아검(Gum arabic), 변성전분(Modified starch: 오케닐숙신산 전분 등 OSA 전분), 유화레시틴(Emulsified lecithin), 글리세린 지방산 에스테르(Glycerol fatty acid ester) 등이 있다.

유화제	특성 및 사용 시 주의사항
아라비아검 (Gum arabic)	천연 다당류. 유화 피막 형성력이 우수. 비교적 고농도(10~15%) 사용 필요. 수급 및 가격 변동성에 유의
OSA 변성전분 (OSA Modified starch)	오케닐숙신산 무수물로 변성한 전분. 안정적인 유화피막 형성. 아라비아검의 대체재로 널리 사용
레시틴 (Lecithin)	포스파티딜콜린(PC), 포스파티딜에탄올아민(PE)이 주성분. 대두·해바라기·난황 등에서 추출. 유화력 우수하나 산화 안정성에 유의

유화 입자 크기와 음료 외관과의 관계를 아래에 정리한다.

입자 직경	외관 특성
1μm 초과	탁도 발생 — 흐림
0.1~1μm	탁도 발생 — 오팔광 (Opalescence)
0.05~0.1μm	투명에 가까운 탁도
0.05μm 이하	투명

유화향료의 제조 공정은 원료 향료 + 유화제 + 물 등을 혼합·예비 유화한 후, 고압 균질기(High-pressure homogenizer)를 사용하여 목표 입자 크기로 미세 유화하고, 여과 및 살균 처리 후 제품화된다(그림 3-4 참조). 균질화 압력은 통상 20~30MPa 수준이 적용된다.

유화향료를 음료 시럽에 용해·분산시킬 때는 어느 정도의 교반이 필요하나, 과도한 교반에 의해 유화 입자가 파괴되어 오일 분리를 일으키는 경우가 있으므로, 혼합 시의 교반 방법·강도에 주의가 필요하다. 또한 유화향료를 첨가한 음료에 실리콘 등의 소포제(Defoaming agent)를 첨가한 경우, 소포제에 의해 유화가 쉽게 파괴되어 오일 분리를 야기하는 경우가 많다. 음료 중에서 유화향료와 소포제의 병용은 극력 피하거나 충분한 시험이 필요하다.

3-7-3. 보존 방법 (Storage Method)

유화향료는 서로 섞이지 않는 두 종류의 액체(오일과 물)의 혼합물로서, 수상(Water phase) 중에 유상(Oil phase)이 미립자 상태로 분산된 물리화학적으로 불안정한 계이다. 기본적으로 냉장(0~10℃) 보존이 권장된다. 유화향료에 함유된 감귤계 정유, 에스테르류, 알데히드류, 알코올류 등의 향기 성분도 보존 온도가 낮을수록 경시(經時) 변화가 적다.

유화향료는 오일상을 수상 중에 유화한 것이므로 미생물 오염에 충분한 주의가 필요하다. 유화향료의 제조 시에는 각 원료를 살균한 후 미생물 오염에 충분히 주의하면서 제조하나, 사용 시의 취급에도 충분히 주의하여 오염을 방지하는 것이 필요하다. 세균의 증식을 억제하는 구체적인 방법으로는 방부제(안식향산나트륨/Sodium benzoate, 알코올/Alcohol)의 첨가, pH 저하(pH는 4 이하로 낮추지 않으면 큰 효과가 없으나, pH가 너무 낮아지면 유화 안정성이 나빠짐), 다가 알코올(Polyhydric alcohol)의 병용, 수분 활성(Water activity, Aw) 저하 등 여러 방법이 있으나, 유화향료의 성질상 상당한 제약을 받는다. 미생물 오염에 대한 대책으로서, 유화향료 사용 시의 취급에는 충분히 주의하고, 사용 후에는 신속히 밀봉하여 냉장 보존하는 것이 바람직하다.