피마자유

피마자유(蓖麻子油) 또는 캐스터 오일(영어: castor oil)은 피마자의 씨앗에서 추출하는 식물성 기름이다. 아주까리 기름이라는 이름으로도 널리 알려져 있다. 특유의 냄새와 맛을 가진 옅은 노란색의 매우 점성이 높은 액체이다.

피마자 씨앗

병 안에 들어있는 피마자유

피마자유의 가장 큰 특징은 전체 지방산의 약 90%를 차지하는 리시놀레산이라는 독특한 하이드록시 지방산이다.^[1] 이 성분 덕분에 피마자유는 다른 식물성 기름과는 구별되는 물리적, 화학적 특성을 가지며, 고대부터 의약품, 윤활유, 조명용 기름 등으로 사용되어 왔다. 오늘날에는 의약품과 화장품은 물론, 폴리머, 바이오디젤, 도료 등 다양한 산업 분야에서 필수적인 원료로 활용되고 있다.

역사

피마자유는 인류 역사상 가장 오래된 작물 중 하나인 피마자에서 얻어지며, 그 사용 기록은 고대 문명으로 거슬러 올라간다.

• 고대 이집트: 기원전 4000년경의 이집트 무덤에서 피마자 씨앗이 발견되었으며, 에베르스 파피루스(기원전 1550년경)에는 피마자유를 완하제로 사용하고 눈의 염증을 치료하며, 등불을 밝히는 기름으로 사용했다는 기록이 남아 있다.^[2]
• 고대 인도: 아유르베다 의학에서 피마자유는 에란다 타일라라 불리며, 관절염, 요통, 좌골신경통 등 다양한 질병을 치료하는 정화 요법에 사용되었다.^[3]
• 고대 그리스 및 로마: 헤로도토스와 같은 그리스 역사가들은 이집트인들의 피마자유 사용법을 기록했으며, 로마에서는 주로 외용 연고와 등불용 기름으로 활용되었다.

20세기에 들어 화학 산업이 발전하면서 피마자유의 독특한 화학 구조가 주목받기 시작했고, 이를 기반으로 한 다양한 화학 유도체가 개발되어 그 용도가 폭발적으로 증가하였다.

화학적 조성 및 특성

조성

피마자유는 주로 트리글리세리드 형태로 이루어져 있으며, 구성 지방산의 비율은 다음과 같다.^[4]

• 리시놀레산 (C18:1-OH): 85–95%
• 올레산 (C18:1): 2–6%
• 리놀레산 (C18:2): 1–5%
• α-리놀렌산 (C18:3): 0.5–1%
• 스테아르산 (C18:0): 0.5–1%
• 팔미트산 (C16:0): 0.5–1%
• 디하이드록시스테아르산: 0.3–0.5%

피마자유의 주성분인 리시놀레산의 화학 구조. 12번 탄소의 하이드록시기(-OH)가 핵심적인 역할을 한다.

물리화학적 특성

피마자유의 가장 중요한 성분인 리시놀레산은 12번 탄소에 하이드록시기(-OH)를 가지고 있다. 이 극성 작용기 때문에 분자 간 수소 결합이 형성되어 다른 식물성 기름에 비해 다음과 같은 독특한 물리적 특성을 나타낸다.^[1]

• 높은 점도: 상온에서 매우 끈적하며, 다른 식물성 기름보다 점도가 월등히 높다.
• 높은 극성: 하이드록시기 덕분에 극성을 띠어 에탄올과 같은 극성 용매에 잘 녹는다. 이는 대부분의 식물성 기름이 비극성 용매에만 녹는 것과 대조적이다.
• 안정적인 저온 유동성: 넓은 온도 범위에서 점도 변화가 적고 어는점이 낮아(-18 °C) 저온 윤활유로 사용하기에 적합하다.
• 높은 비점 및 발화점: 끓는점이 313 °C로 매우 높아 고온에서도 안정성을 유지한다.^[5]

생산

전 세계 피마자유 생산량의 대부분은 인도, 중국, 브라질에서 나오며, 특히 인도가 전 세계 공급량의 80% 이상을 차지한다.^[6] 생산 과정은 다음과 같다.

1. 수확 및 탈피: 잘 익은 피마자 열매를 수확하여 건조한 후, 껍질을 제거하여 씨앗을 분리한다.
2. 압착: 분리된 씨앗을 압착기에 넣어 기름을 짜낸다. 이때 열을 가하지 않고 저온에서 압착하는 냉압착법으로 얻은 첫 기름이 품질이 가장 우수하며, 주로 의약품이나 화장품용으로 사용된다.
3. 용매 추출: 압착 후 남은 깻묵에는 여전히 기름이 남아있는데, 헥산과 같은 용매를 사용하여 남은 기름을 모두 추출한다. 이 기름은 주로 공업용으로 쓰인다.
4. 정제: 추출된 원유는 불순물을 제거하기 위해 여과, 탈검, 중화, 탈색, 탈취 등의 정제 과정을 거친다.

피마자 씨앗에는 리신이라는 강력한 독성 단백질이 있지만, 리신은 기름에 녹지 않고 열에 매우 약하다. 기름을 추출하고 가열하여 정제하는 과정에서 리신은 완전히 파괴되고 제거되므로, 시판되는 피마자유는 인체에 무해하다.^[7]

용도

피마자유는 그 독특한 화학 구조 덕분에 용도가 매우 광범위하다.

의료용

완하제

피마자유는 미국 식품의약국에서 변비 치료용 자극성 완하제로 승인한 성분이다.^[8] 섭취 시 소장에서 리파아제에 의해 리시놀레산으로 가수분해된다. 이 리시놀레산이 소장 벽의 평활근에 있는 프로스타글란딘 EP3 수용체를 자극하여 장의 연동 운동을 강력하게 촉진시킨다.^[9] 보통 복용 후 2~6시간 내에 효과가 나타나지만, 복통이나 설사를 유발할 수 있어 단기간 사용이 권장된다.

분만 유도

장 운동을 촉진하는 것과 동일한 메커니즘으로 자궁 평활근을 수축시켜 분만을 유도하는 데 민간요법으로 사용되어 왔다.^[9] 그러나 그 효과와 안전성에 대한 논란이 있으며, 반드시 의료 전문가의 감독 하에 시행되어야 한다.

항염 및 진통 효과

주성분인 리시놀레산은 항염 및 진통 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 국소적으로 바를 경우 관절염, 근육통, 피부 염증 등의 증상을 완화하는 데 도움을 줄 수 있다.^[10] 이 때문에 마사지 오일이나 연고의 성분으로도 사용된다.

항균 및 항진균 효과

피마자유는 특정 박테리아(예: 황색포도상구균)와 진균(예: 칸디다 알비칸스)에 대한 항균 작용을 보인다. 이 특성 덕분에 상처 드레싱, 여드름, 무좀, 구내염 등 감염성 질환의 보조 치료제로 활용되기도 한다.^[11]

안과용

눈의 건조함을 완화하기 위한 인공눈물이나 안약의 유화제 및 윤활 성분으로 사용된다. 눈물의 증발을 막아 안구건조증 증상 개선에 도움을 준다.^[12]

산업용

윤활유 및 유압유

넓은 온도 범위에서 안정적인 점도를 유지하므로 고성능 항공기, 제트 엔진, 경주용 자동차의 윤활유로 사용된다. 또한, 식품 가공 기계나 의약품 제조 설비에 사용되는 무독성 윤활유의 원료로도 적합하다.

폴리머 및 플라스틱 원료

피마자유는 석유화학 제품을 대체할 수 있는 중요한 바이오 기반 원료이다.^[4] 피마자유에서 추출한 폴리올은 폴리우레탄 폼, 엘라스토머, 접착제, 코팅제 등을 만드는 데 핵심적인 역할을 한다. 또한, 피마자유를 열분해하여 얻는 운데실렌산과 헵트알데하이드는 각각 나일론-11과 향료의 원료로 사용된다.

도료, 잉크, 코팅제

피마자유를 탈수 처리하여 만든 탈수 피마자유는 건조성이 우수한 공액리놀레산을 함유하게 되어, 페인트나 바니시, 에나멜 등의 알키드 수지 원료로 널리 쓰인다.^[1]

계면활성제 및 유화제

피마자유를 에틸렌옥사이드와 반응시켜 만든 폴리에톡실화 피마자유는 비이온성 계면활성제로, 물에 잘 녹지 않는 약물(예: 파클리탁셀), 비타민, 향료 등을 액체 제제에 안정적으로 용해시키는 가용화제로 제약 및 화장품 산업에서 중요하게 사용된다.^[13]

화장품

피마자유는 보습력과 유화 안정성이 뛰어나 다양한 화장품의 핵심 성분으로 사용된다.^[7]

• 보습제: 피부의 수분 증발을 막는 폐쇄제 역할을 하여 로션, 크림, 연고 등에 사용된다.
• 헤어 케어: 모발에 코팅막을 형성하여 윤기와 부드러움을 주고, 두피 보습과 영양 공급에 도움을 준다고 알려져 헤어 에센스, 컨디셔너, 두피 팩 등에 사용된다.
• 색조 화장품: 립스틱이나 립글로스에 광택을 부여하고 안료를 고르게 분산시키는 역할을 한다.
• 비누: 비누 제조 시 첨가하면 풍성하고 안정적인 거품을 만들어주며, 보습력을 높여준다.

안전성

정제된 피마자유는 독성 단백질인 리신이 완전히 제거되어 FDA에서 일반적으로 안전하다고 인정하는 물질로 분류된다.^[7] 그러나 사용 시 몇 가지 주의사항이 있다.

• 경구 섭취: 완하제로 사용할 경우, 과다 복용은 심각한 복통, 구토, 설사 및 탈수를 유발할 수 있다. 특히 임산부, 수유부, 장폐색이나 급성 염증성 장질환 환자는 사용해서는 안 된다.
• 국소 사용: 대부분의 사람에게 안전하지만, 민감한 피부의 경우 드물게 알레르기성 접촉 피부염을 일으킬 수 있으므로 사용 전 패치 테스트를 하는 것이 좋다.^[7]
• 피마자 씨앗: 피마자 씨앗 자체는 매우 위험하다. 씨앗 1~2개를 씹어 먹는 것만으로도 성인에게 치명적일 수 있는 양의 리신을 함유하고 있으므로 절대 섭취해서는 안 된다.^[14]