향미신소재산업 육성을 위한 블루오션 전략 한국향료연구회 대표위원 단국대학교 백 형 희

향료의 역할 제품의 기호성 증대 제품의 부가가치 증대 신제품의 개발 및 창조 품질의 표준화 공정중의 이취, 가공취 masking 다른 화학산업에 비해 고부가가치산업이며 기술집약형 산업, 향료산업을 하면 철밥통이다.

연구배경 세계 향료시장 $112억, 7-10% 성장 선진국의 독점이 심함: 세계 10대 향료 메이커가 전체 생산량의 76% 생산 국내 향료시장의 규모는 일본 1개 회사의 규모에도 못 미침

신개념의 향미신소재 개발 필요성 기능성 향미신소재 천연 향미신소재

한국 향료산업의 문제점 국내 시장 및 업체의 영세성 전문인력의 부족 기술의 낙후 수입향료 의존

향료산업의 문제점 재고 관리-다품종소량생산으로 경쟁력이 떨어짐 조향 기술인력 양성 어려움 향료 국산화-내수품목위주(선도기술 도입미비) 기술 개발 투자 여건 부재 -영세성, 소규모화 경제적, 시간적 투자 필요- 제품개발에 대한 시장성 불안정 Aroma chemical과 수입 base의 관세 merit 없슴 소비업체의 국내 향료 활성화 부재 가격 경쟁력을 위해 협회를 통해 대량으로 원료구입(저렴한 가격)워료자체가 기술이 아닌 어떻게 조합하느냐 기술인식, -기술개발에 따른 원가압박, 영세업체의 난립,

우리나라의 향료산업 식품산업 매출액: 33조원(2004년) 향료산업: 1300억원, 세계시장의 0.9% - 40여개 업체 - 국내시장 > 90% : 수입향료 - 수입선: 일본 72%, 미국, 싱가폴, 네덜란드 등 국산화율: 식품향<45%, 향장품향<15% 시장비율: 식품향 60%, 향장품향 30%

세계의 시장 추세 여성 사회 진출 확대 Life style 다양화 인구의 고령화 추세 Global화 의한 기호도의 변화 제품의 수명 단축 원재료 안전, 안전성 민감

세계향료시장 경향 천연 image의 향료 소재의 다양화에 따른 응용력개발 Low-fat Low-calorie Low-carb citrus fruit, tea, mixed fruitemd , timeing 좋은 향을 발현시키는, Sugarless 10~25% juice , ice cream, yoghurt, flavored milk, yoghurt drink, 건강 체중,welling -being

Market Share by Large Product Categories (World)

Market Share by Large Product Categories (Korea) 국내는 약 수입액 1.2억달러

Market Share by International companies 세계시장 약 170억 달러

World Flavor & Fragrance Market 국내는 약 수입액 1.2억달러

국내 향료 수입량 식 73, 화 38, 일본 ,스위스,비국, 영국, 국내는 약 수입액 1억2천달러

Top 15 Flavor Chemical 15 Substances 64.5% l-menthol 15.2% 2002 Japan Top 15 Flavor Chemical 15 Substances 64.5% l-menthol 15.2% others total 35.5% vanillin 12.5% dimethyl sulfide 1.0% d-limonene 5.3% ethyl acetoacetate 1.0% ethyl acetate 5.0% delta dodecalactone 1.1% ethyl butyrate 4.8% l-carvone 1.6% allyl isothiocyanate 1.7% isoamyl acetate 4.4% ethyl propionate 2.2% benzyl alcohol 2.6% ethyl maltol 2.9% ethyl vanillin 3.3%

2000 - 2003 Flavor & Fragrance Industry Leaders 2001 – 2004 Estimated Sales Volume in Millions (Final Estimate as of November 10, 2005)

우리나라 착향료 현황 1. 식품첨가물 지정현황 품목수 (2005년 8월 현재) 2. 착향료 관리 규정 - 화학적합성품 411품목 합성착향료(72개 개별품목, 18개 유형) - 천연첨가물 272품목 - 혼합제제류 7품목 * 2008년 1834 품목의 개별 List로 계획 (현재 법규를 2년간 유지) 2. 착향료 관리 규정 식품첨가물공전 제1. 총칙(3)항 “이 공전 제4.품목별 규격 및 기준 가. 화학적합성품중 착향료 “OO류”로 수재되어 있는 것은 Codex, FEMA(Flavor and Extract Manufacturer’s Associations) 또는 IOFI(International Organization of the Flavor Industry) 등 국제적으로 식품향료로서 통용되는 것이어야 한다. 다만, 안전성에 문제가 있을 때는 예외로 할 수 있다.

Utilization of Aromatic Resources Spices - flavor enhancing - flavor masking Beef, pork, chicken, fish, soup, sauce

Plant Resources Investigated Family Sample Compositae 국화과 Ligularia fischeri (곰취) Aster scaber (참취) Aster tataricus (개미취) Synurus deltoides (수리취) Aster glehni (섬쑥부쟁이) Artemisia lavandulaefolia (참쑥) Ixeris dentata (씀바귀) Youngia denticulata (이고들빼기) Petasites japonicus (머위) Artemisia keiskeana (맑은대쑥) Umbelliferae 산형과 Pimpinella brachycarpa (참나물) Ostericum sieboldii (묏미나리) Cryptotaenia japonica (파드득나물) Angelica tenuissima (고본) Angelica gigas (참당귀) Pleurospermum kamtschaticum (누룩치)

Family Sample Commelinaceae 닭의장풀과 Convolvulaceae 메꽃과 Dioscoreaceae 마과 Commelina communis (닭의장풀) Convolvulaceae 메꽃과 Calystegia japonica (메꽃) Dioscoreaceae 마과 Dioscorea japonica (참마) Leguminosae 콩과 Cassia mimosoides (차풀) Borraginaceae 지치과 Lithospermum erythrorhizon (지치) Rutaceae 운향과 Zanthoxylum schinifolium (산초) Eucommiaceae 두충과 Eucommia ulmoides (두충)

Family Sample Campanulaceae 초롱꽃과 Liliaceae 백합과 Labiatae 꿀풀과 Adenophora remotiflora (모시대) Campanulaceae 초롱꽃과 Codonopsis pilosula (만삼) Codonopsis lanceolata (더덕) Allium victorialis (산마늘) Liliaceae 백합과 Allium senes (두메부추) Hemerocallis fulva (원추리) Labiatae 꿀풀과 Elsholtzia splendens (꽃향유) Perilla frutescens (소엽) Amaranthaceae비름과 Amaranthus mangostanus (비름) Amaranthus lividus (개비름) Polygonaceae 마디풀과 Persicaria perfoliata (며느리배꼽) Rumex japonicus (참소리쟁이) Brassicaceae십자화과 Capsella bursa-pastoris (냉이)

천궁 (Cnidium officinale) 의 누린내 및 비린내 제거 효과 Control + 후추0.1% + 천궁 0.05% + 천궁 0.1% 돼지고기 누린내 6.42±0.50a 5.20±1.54b 4.90±1.65b 3.75±1.80c 닭 고 기 누린내 5.95±1.29a 3.80±1.64b 4.00±2.20b 3.30±1.59c 고 등 어 비린내 6.71±0.46a 3.52±1.27c 4.64±1.89b 4.29±2.00b 관능검사자수: 20-22명 1:대단히 약하다 또는 대단히 싫다, 9: 대단히 강하다 또는 대단히 좋다 Means within rows with different superscripts are significantly different at p< 0.01 by LSD

꽃향유(Elsholtzia splendens)의 누린내 및 비린내 제거 효과 Control + 후추 0.01% +꽃향유 0.1% +꽃향유 0.2% 돼지고기 5.00±0a 3.90±1.02b 3.35 ±1.79b 3.40 ±1.76b 쇠 고 기 5.00±0a 4.05±1.43b 2.80 ±1.11c 3.60 ±2.11bc 닭 고 기 5.00±0a 3.75 ±1.16b 3.05 ±1.23bc 2.65 ±1.46c 고 등 어 5.00±0a 4.00 ±1.81ab 4.10 ±2.00ab 3.20 ±1.91b 관능검사자수: 20명 1: 대단히 약하다, 9: 대단히 강하다 P < 0.01

누룩치(Pleurospermum kamschaticum)의 누린내 및 비린내 제거 효과 Control + 후추 0.01% +누룩치 0.1% +누룩치 0.2% 돼지고기 5.00±0a 3.90±1.02b 4.40 ±1.79ab 3.85 ±2.03b 쇠 고 기 5.00±0a 4.05±1.43b 3.90 ±1.48b 3.75 ±1.47b 닭 고 기 5.00±0a 3.75 ±1.16a 3.20 ±1.36b 3.20 ±1.85b 고 등 어 5.00±0a 4.00 ±1.81ab 4.10 ±2.00a 4.00 ±1.81a 관능검사자수: 20명 1: 대단히 약하다, 9: 대단히 강하다 P < 0.01

The inhibition percentage of peroxides formation from linoleic acid in the presence of Elsholtzia splendens essential oil compared to α-tocopherol, BHT and TBHQ at 5th day after incubation at 40℃.

Free radical scavenging activity of Elsholtzia splendens essential oil compared to α-tocopherol and BHT

Cold extract Reflux extract 혼합향신료의 유리기 소거 활성(500ppm) (%) Cold extract Reflux extract MeOH EtOH MeOH EtOH α-Tocopherol 22.56±0.34 22.56±0.34 22.56±0.34 22.56±0.34 혼 향 1 47.64±4.54a 75.32±11.6a 40.06±3.50a 55.19±2.94a 혼 향 2 32.19±7.096a 62.26±1.89a 14.17±3.00 44.34±2.87a 혼 향 3 22.60±3.90 55.50±0.54a 26.18±3.35 35.85±4.72 혼 향 4 7.15±3.50 39.11±3.72 11.45±0.25 35.85±3.30 혼 향 5 12.02±2.68 74.84±4.23a 11.87±2.36 37.11±1.36 혼향1 천궁+ 참나물+만삼 (0.5 : 1.0 : 1.0) 혼향2 천궁+참나물+만삼+천초+소엽(0.5 : 1.0 : 1.0 : 0.1 : 0.1)

Anti-bacterial activity of essential oil against H .pylori 0.125% 0.250% 0.500% Ethanol 인진쑥 사자발쑥 산초 Cineole Sage Thyme Fig. . The concentrations of essential oils were 0.125, 0.25, and 0.5%. The minimum inhibitory concentrations of thyme essential oil against S. mutans was 0.5%. The minimum inhibitory concentrations of Zanthoxylum schinifolium essential oil was 0.75%. The minimum inhibitory concentrations of Artemisia capillaries, Artemisia princeps, peppermint, and sage essential oils were 1.0%.

한국산 방향성 식용식물의 활용 제언 1. 향신료 - 육류의 누린내, 어류의 비린내 제거 2. Biopreservatives - 천궁, 꽃향유, 누룩치, 만삼, 참나물, 천초(산초), 초피, 소엽 2. Biopreservatives - 항산화작용, 항균작용, - 바람직하지 못한 식품의 향 감소, - 식품의 향 상승 - 꽃향유, 천궁

3. 의약품 및 생활용품의 천연성분 - 치약 : Porphyromonas gingivalis - 인진쑥, 사자발쑥, 산초 - 치약 : Porphyromonas gingivalis Actinobacillus actinomycetemcomitans Streptococcus mutans - 위장관의약품 - Helicobactor pylori

Objectives of Flavor Analysis 1) Flavor Development Authentic flavor compounds Creation of flavors Duplication of flavors 2) Flavor-related Problems Determination of source of problem Change in flavors with time Legal consideration

(continued) 3) Sensory Issues Monitor flavors instead of sensory panel Quality control

Procedures of Analysis 1) Extraction / Isolation Fractionation (by polarity, acid-base property, volatility) 2) Separation into Individual components via chromatography (GC or LC) 3) Identification / Quantification

향기성분 추출법 Direct Injection Headspace Method: static, dynamic Solvent Extraction Simultaneous Steam Distillation/Solvent Extraction High Vacuum Distillation Supercritical Carbon Dioxide

Analysis of Dynamic Flavor Release in Real Time in Mouth Measurement of volatiles in Breath Monitoring on a breath-by-breath basis Direct gas phase atmospheric pressure-MS

김치 비빕밥 전통주 전통음청류 전통장류 떡 한과류 5대 핵심 전통식품 김치 비빕밥 전통주 전통음청류 전통장류 떡 한과류

한국전통식품의 향기성분 database의 필요성 ▶The Netherlands, TNO   - 1963년, Volatile Compounds in Food-Qualitative data   - 1982년, Volatile Compounds in Food-Quantitative data     : sponsored by IOFI   - 1989년, 6th edition     Volatile Compounds in Food-Qualitative and quantitative data ▶ 300종의 식품, 5,800 volatile compounds

한국전통식품의 향기성분 database의 필요성 한국 전통 식품 김치류, 장류, 젓갈류, 전통주류 등 No data compilation 한국적인 향에 관한 기초자료 한국 전통 향미 신소재 개발의 기초자료 정량 data: 향료안전성 평가 자료

대표품목  핵심기술 항목 필요기술 분야 김치 영양 및 기능성 개선 기술 발효균주개량 기술, 건강기능성 규명기술, 표준화기술, 박테리오신 생성 기술 등 향미 및 외관 개선 기술 스타터개발, 숙성조절기술 등 유통 기술 장기보존기술, 원료의 수급안정화, 저온 유통시스템화 등 제조공정 및 가공 기술 발효기작 해석 및 제어기술, 스타터개발 등 정보화 개발 기술 컨텐츠개발분야, 데이터베이스프로그램개발 분야 등

대표품목  기술 항목 필요기술 분야 장류 영양 및 기능성 개선 기술 미생물 개량기술, 원료의 다각화기술 등 향미 및 외관 개선 기술 원료 차별화 기술, 갈변 억제 기술 등 유통 기술 장기보존기술, 즉석 개발품 및 조미료 개발 기술, 퓨전소스개발기술, 활용조리법개발기술, 가스충진기술 등 제조공정 및 가공 기술 대량생산 자동화기술 등 정보화 개발 기술 컨텐츠개발분야, 데이터베이스프로그램개발 분야 등

Food Market Trend in 21 Century Health / Convenient Life Styles Fresher tasting flavors Savory Flavor – Lower Fat / Low Calories W/ Increased Mouthfeel & Browning Sweet Flavor – Lower Calories For Sport Drinks / Breakfast Bar For Aging - High Intensity Sweeter Functional Foods - $17 B / 2000 Overcome Off-Flavors of Nutraceutical and Botanical substances

Application of Biotechnology 1. Chemosensory System Sensory Biotechnology 2. Production of Aroma / Taste Chemicals Biotechnology Applied Production

Biotechnology – Chemosensory Science October 4, 2004 - Richard Axel and Linda Buck honored with the 2004 Nobel Prize in Physiology or Medicine for pioneering studies that clarify how the olfactory system works.

Chemosensory Neuroscience Application in consumer products Modulation of Perception Enhancing / Suppressing Receptor agonists / antagonists Altering Transduction Process Affecting Gene Expression Improvement of Formulation for Perception

Biotechnological Production of Flavors Advantages Label friendly (Global trends) Environmentally friendly Limitations Restricted availability Relatively high cost processing Lower level of productivity

Flavor Ingredient Development Biotechnology Discover, Identify and Develop new flavor ingredients to provide IFF an advantage in creating Unique /globally Natural / Kosher consumer preferred, high performance flavors. Fermentation Enzymology “Natural” Chemistry

New / Alternative Natural Flavor Chemicals Product Fermentation Price ($) Substrates Total Market (kg) Note -Hexalactonr Aspergillus 1,500 Hexanoic acid 30 300-3,000 Octalactone replace -decalactone Yeast 200 Ricinoleic acid 20 3000-5,000   -dodecalactone Psudomonas /Yeast Oleic acid 10 1,000 Butter Lactone 2,500 Linoleic acid 500 New Product Tuberose Lactone Linolenic acid Acetophenone Commanonas 900 Cinnamic acid 120 300 Intermediate Styralyl acetate* Methyl Jasmonate Diplodia 50,000 Glucose 100 Nonanol* Psuedomonas Undecanone 70 150 Nonanal Acetobactoer Nonanol Phenyl alcohol* Phenylalanine Esters Phenyl acetic acid* Pseudomonas Phenylacetaldehyde Acetobactor 2,000 Phenethyl alcohol 50-100 As Mixture Fraganrone Propyl actaldehyde Tiglic acid 3,000 Propyl aldehyde Diacetyl Klebsiella 50 glucose 20,000 Bulk items

Recombinant DNA Technology Metabolic Pathway analysis Protein Production Metabolic Engineering Transgenic Modification Non-Protein Biochemical Production Molecular Breeding

Genetic Engineering in Plants “Sustainable Green Chemistry” Facts : Almost all Natural Fragrance / Flavor ingredients from Plants Targets: 1. Improved Fragrance/Flavor chemical contents and their profiles 2. Improved Recovery process of Fragrance/ Flavor chemicals 3. Production of New Fragrance/Flavor chemicals

향료산업의 대응안-1 향료산업의 육성책 마련-수입통관의 간소화, 원료에 대한 수입관세의 차등화 향료업체의 서류등 관리,간소화 – 품목신고서, 원료수불, 유통기한 설정문제 향료산업과 관련분야의 긴밀한 협조체제 및 관심 Aroma chemical수입에 보다 merit를 주어 조합 및 개발을 하도록 유도. 국내시장에 적합한 향료개발, 해외시장 개척 향료조합 기술 축적을 위한 기술투자 및 인재양성 외국 은퇴 조향사 초빙으로 선도 기술축적 Aroma chemical의 통관상 불합리점 및 관리상 애로사항많음 수입조합향 분석상의 어려움이 잇어 spec.등으로 서류 검토만 실시..통관향료원료의 국제적인 적합성을 조기에 그리는 활동….향료협회와, 행정관청도 그 필요성 잘 인식시키고 미지정향료의 지정화작업이 안전서을 충분히 확인하면서 ….

향료산업의 대응안-2 주기적인 기술 세미나 개최 –application , 조향기술, 기초개발(산,학,연 공동개최) 제품에 대한 high quality, cost-down 독창성이 있는 기술개발, 기업활동의 speed-up 한국향료공업협회의 활성화 및 향료 관련 단체 유기적인 협조 협회를 통한 해외시장의 개척 정보공유

한국 향료산업의 국제화 틈새기술로 경쟁력 확보 기술선진화로 세계시장 진출 세계 5대 향료산업 국가로 발전

한국 향료산업의 발전방향 전문인력의 양성 향료기술의 선진화 향료산업의 수출산업화 BT 융합기술에 의한 향미신소재 생산

향료관련 전문인력의 양성 업체 연구소의 자체 양성 외국기관에의 수학 및 연수 연구회, 학회 등 산자부 기술인력양성과정