하이드로제네이티드 레시친을 함유하는 나노에멀션과 염 이온과의 상호작용에 따른 입자의 구조와 유변학적 효과
Structural and Rheological Effects of Salt Ion Interactions on Nanoemulsions Containing Hydrogenated Lecithin
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초록
본 연구는 하이드로제네이티드 레시친과 지방알코올을 기반으로 한 오일/수상 나노에멀션에서 염화나트륨(NaCl) 이온 상호작용이 구조·유변학 특성에 미치는 영향을 정량적으로 규명하고자 하였다. 고압유화로 제조한 제형을 대상으로 지방알코올 탄소사슬 길이, 희석수 대비 NaCl 농도 및 혼합 비율이 입자 크기, 분포, 응집, 경도에 미치는 변화를 평가하였다. 지방알코올 사슬 길이의 차이는 평균 입자 크기에 유의한 차이를 보이지 않았으며, NaCl 첨가 시 정제수 비율에 따라 농도 의존적인 응집과 경도 형성이 뚜렷하게 확인되었다. NTA 결과, 반응 전 지배적 직경은 80–91 nm였고 총 농도는 약 7.93×10⁶ particles/mL였으며, NaCl 처리 후 분포는 89–275 nm로 이동하고 평균 직경은 182.8 nm로 증가하였다. 광학현미경에서는 10% NaCl 용액 5 g 첨가 후 1:2 및 1:4 희석 조건에서 관찰 가능한 액적 확대와 클러스터링이 확인되었다. 경도 평가는 0.1 g 이상의 NaCl에서 변화가 시작되고, 0.5 g NaCl과 5 g 정제수 조건에서 최대 경도가 나타났다. 본 연구는 점도증가제 없이 이온–계면 상호작용만으로 경도와 미세구조를 설계할 수 있음을 제시하며, 염농도와 희석비 조절을 통한 화장품 제형 물성 변화를 통한 실용적 경로를 제공한다.
Abstract
This study quantitatively investigates how sodium chloride (NaCl) ion interactions affect the structural and rheological properties of oil-in-water nanoemulsions made with hydrogenated lecithin and fatty alcohols. We prepared nanoemulsions using high-pressure homogenization and assessed how fatty alcohol chain length, NaCl concentration relative to dilution water, and mixing ratios influence droplet size, distribution, aggregation, and hardness. Our findings revealed that variations in fatty alcohol chain length did not significantly affect mean droplet size. However, the addition of NaCl led to clear, concentration-dependent changes in aggregation and hardness, which varied according to the ratio of purified water used. Nanoparticle tracking analysis (NTA) showed that the dominant droplet diameter before treatment ranged from 80 to 91 nm, with a total particle concentration of approximately 7.93×10⁶ particles/mL. Following NaCl treatment, the size distribution shifted to 89–275 nm, and the mean diameter increased to 182.8 nm. Optical microscopy confirmed noticeable droplet enlargement and clustering under both 1:2 and 1:4 dilution conditions after adding 5 g of a 10% NaCl solution. Hardness measurements indicated the onset of structural changes at ≥0.1 g NaCl, with maximum hardness observed at 0.5 g NaCl combined with 5 g of purified water. Overall, these findings demonstrate that the hardness and microstructure of nanoemulsions can be manipulated solely through ion-interface interactions, eliminating the need for rheology modifiers. This insight offers a practical strategy for tailoring the texture of cosmetic products by adjusting salt concentration and dilution ratios.