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로릴 황산 나트륨

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1. 개요

로릴 황산 나트륨(Sodium Lauryl Sulfate, SLS)은 비누, 치약, 샴푸 등 다양한 세정 및 위생 제품에 사용되는 계면활성제이다. SLS는 물과 기름을 섞이게 하는 성질과 거품 형성 능력으로 인해 널리 사용되지만, 피부 자극을 유발할 수 있다는 문제가 있어 대한민국에서는 건강기능식품 외에는 사용을 규제하고 있다. SLS는 생화학 실험에서 단백질을 분리하는 데 사용되며, 식품 첨가물로도 사용되지만, 섭취, 흡입, 피부 접촉 시 자극을 줄 수 있다. SLS의 발암성 논란은 있었으나, 현재는 부정되고 있다.

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로릴 황산 나트륨 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
도데실 황산 나트륨 결정의 공간 채우기 모형
도데실 황산 나트륨 결정의 공간 채우기 모형
도데실 황산 이온의 공간 채우기 모형
도데실 황산 이온의 공간 채우기 모형
IUPAC 명칭도데실 황산 나트륨
다른 이름모노도데실 황산 나트륨
로릴 황산 나트륨
모노라우릴 황산 나트륨
도데칸 황산 나트륨
코코 황산 나트륨
도데실 알코올, 수소 황산, 나트륨염
n-도데실 황산 나트륨
황산 모노도데실 에스터 나트륨염
식별 정보
화학 물질 식별 번호 (CAS 레지스트리)151-21-3
화학 물질 식별 번호 (UNII)368GB5141J
의약품 데이터베이스 (DrugBank)DB00815
화학 물질 엔티티 색인 (ChEBI)8984
화학 스파이더 (ChemSpider)8677
유럽 생물 정보학 연구소 (ChEMBL)23393
PubChem3423265
스마일즈 (SMILES)CCCCCCCCCCCCOS(=O)([O-])=O.[Na+]
표준 InChI1S/C12H26O4S.Na/c1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-16-17(13,14)15;/h2-12H2,1H3,(H,13,14,15);/q;+1/p-1
표준 InChIKeyDBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M
속성
화학식C12H25NaSO4
몰 질량288.372 g/mol
외관흰색 또는 크림색 고체
냄새무취
밀도1.01 g/cm³
녹는점206 °C
굴절률1.461
임계 미셀 농도 (CMC)8.2 mM (25 °C)
친수성-친유성 균형 (HLB)해당 없음
약리학
ATC 코드A06AG11
위험성
치사량 (LD50)1288 mg/kg (쥐, 경구)
물질안전보건자료 (MSDS)ICSC 0502
유럽 연합 분류F (인화성)
X (자극성)
R 문구R11 (인화성이 높음)
R21/22 (피부 접촉 및 삼켰을 때 유해함)
R36/37/38 (눈, 호흡기 및 피부에 자극적임)
S 문구S26 (눈에 들어갔을 경우 즉시 다량의 물로 씻어내고 의사의 도움을 받으십시오)
S36/37 (적절한 보호 의복과 장갑을 착용하십시오)
관련 화합물
다른 양이온암모늄 라우릴 황산염
칼륨 라우릴 황산염
다른 음이온소듐 라우레스 설페이트
소듐 미레스 설페이트

2. 물리화학적 특성

25°C의 물에서 임계 미셀 농도(CMC)는 8.2 mM이며,[1] 이 농도에서 응집 수는 일반적으로 약 62로 여겨진다.[2] 미셀 이온화 분율(α)은 약 0.3(또는 30%)이다.[3] 순수한 수용액에서 광학 굴절률 증분(dn/dc)은 파장 532 nm에서 약 0.1070 mL/g이다.

3. 용도

SLS는 비누, 치약, 샴푸 등 여러 제품을 만드는 데 사용되는 재료이다.[4] SLS는 물과 기름을 섞이게 하는 계면활성제의 성질을 가지고 있으며, 가격이 저렴하여 널리 사용되었다. 그러나 SLS는 피부에 닿으면 염증을 일으킬 수 있는 자극성 물질이기 때문에, 대한민국에서는 건강기능식품 외에는 사용을 금지하고 있다. 하지만 실제로는 많은 샴푸와 비누에 SLES와 함께 사용되고 있다.

생화학 분야에서는 SDS-PAGE 실험에 SLS가 이용된다. SDS-PAGE는 단백질을 분자량에 따라 분리하는 기술인데, 이때 SLS는 단백질아미노산 곁사슬 간 상호작용을 방해하여 단백질을 변성시키고, 질량에 비례하는 음전하를 부여하는 역할을 한다.[10]

3. 1. 세정 및 위생

SLS는 계면활성제의 성질을 이용하여 비누, 치약, 샴푸 등의 제작에 재료로 사용된다.[4] Sodium Lauryl Sulfate영어는 계면활성제 중에서도 가격이 저렴하여 많이 이용되었다. 거품을 생성하는 능력, 계면활성제 특성, 부분적으로 증점 효과 때문에 핸드솝, 치약, 샴푸, 쉐이빙 크림 및 거품 목욕 제제의 구성 요소이다.[5]

SLS는 매우 효과적인 계면활성제이며 유성 얼룩 및 잔류물을 제거해야 하는 작업에 사용된다. 예를 들어, 엔진 탈지제, 바닥 세정제, 자동차 외부 세정제 등 산업용 제품에 더 높은 농도로 존재한다.

3. 2. 식품 첨가물

미국 식품의약국(USFDA)에 따르면 로릴 황산 나트륨(SLS)은 일반적으로 안전하다고 인정되는 물질(GRAS)이다.[6] SLS는 유화제 및 거품 보조제로 사용된다.[7] 미국 연방 규정집에서는 SLS를 난백 고형분에서 0.1%, 냉동 또는 액체 난백에서는 0.0125% 이하, 마시멜로 제조 시 젤라틴 무게의 0.5% 이하로 사용하도록 규정하고 있다.[8] SLS는 단맛 인식을 일시적으로 감소시키는 것으로 보고되었다.[9]

3. 3. 생화학 실험

SDS-PAGE에서 SLS를 이용한다. SDS-PAGE(Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis)는 단백질을 폴리아크릴아마이드 젤에 통과시켜서 단백질을 분자량에 따라 분리하는 과정이다. 이때 SLS는 공유결합이 아닌 아미노산의 곁사슬끼리의 상호작용을 방해하여 단백질을 변성시켜 펩타이드 사슬의 형태로 만들고 단백질의 질량에 비례하여 음전하를 걸어주는 역할을 한다.[10] SLS로 단백질을 처리하면 단백질의 폴리아크릴아마이드 젤 통과 속도가 단백질의 분자량이 작을수록 빨라진다. 이를 이용하여 단백질을 분자량에 따라 분리할 수 있다.

SDS를 이용한 단백질 변성


SDS는 세척 과정,[11] RNA 추출 또는 DNA 추출 과정에서 세포를 용해시키고, DNA를 분해할 수 있는 효소인 뉴클레아제의 활성을 억제하여 분리된 유전 물질의 무결성을 보호하며, SDS-PAGE 기술에서 전기 영동을 준비하는 과정에서 단백질을 변성시키는 성분으로 흔히 사용된다.[11]

SDS-PAGE에서 이 화합물은 단백질 내의 비공유 결합을 파괴하여 단백질을 변성시킨다. 즉, 단백질 분자가 고유한 형태와 모양을 잃게 한다. 음전하를 띤 계면활성제는 2개의 아미노산 잔기당 1개의 SDS 분자 비율로 단백질에 결합함으로써, 모든 단백질에 유사한 순 음전하와 유사한 전하 대 질량 비율을 제공한다.[12] 이러한 방식으로 겔 내 폴리펩타이드 사슬의 이동성 차이는 고유한 전하와 모양이 아닌, 길이만으로 설명할 수 있게 된다.[12][13] 폴리펩타이드 사슬의 크기에 기반한 이러한 분리는 단백질 분자의 분석을 단순화한다.[14]

실험실에서 라우릴황산나트륨은 폴리아크릴아마이드 겔 전기영동 (SDS-PAGE)을 위해 단백질을 처리하는 데 사용된다. 라우릴황산나트륨은 단백질의 비공유 결합을 분리하여 분자의 고차 구조를 잃게 한다(이를 변성이라고 한다). 또한 라우릴황산나트륨의 음이온은 1개의 라우릴황산나트륨 음이온당 2개의 아미노산 잔기의 비율로 주 펩타이드 사슬에 결합한다. 이를 통해 해당 단백질의 질량에 비례하는 음전하를 효과적으로 분배한다(약 1.4g의 라우릴황산나트륨에 1g의 단백질). 라우릴황산나트륨의 결합으로 생성되는 정전기적 반발 작용은 단백질의 접힌 구조를 막대 모양 구조로 변화시켜 겔 내에서의 이동 시 단백질 형태의 차이에 의한 영향을 제거한다.

3. 4. 의약품

로릴 황산 나트륨은 액체 분산액, 용액, 유제, 마이크로 에멀젼, 정제, 폼, 크림, 로션, 젤과 같은 반고형물 제제에 사용되는 이온성 가용화제 및 유화제로서 제약 분야에서 널리 사용된다.[15] 또한 정제 제조 시 윤활성뿐만 아니라 정제의 습윤성을 돕는다.[16]

3. 5. 기타 용도

SLS는 광학 현미경으로 뇌 조직을 연구하기 위한 개선된 기술에 사용된다. 이 기술은 CLARITY로 명명되었으며, 스탠퍼드 대학교의 칼 데이서로스(Karl Deisseroth)와 동료들의 연구 결과이다. CLARITY 기술은 기관에 아크릴아미드 용액을 주입하여 기관의 거대 분자(단백질, 핵산 등)를 결합시킨 다음, 열 중합 반응을 통해 "뇌-하이드로겔"(거대 분자 및 기타 구조를 공간에 고정하기 위해 조직 전체에 걸쳐 삽입된 메쉬)을 형성하고, SDS를 사용하여 지질을 제거하여 최소한의 단백질 손실로 광 산란을 제거하여 조직을 준투명하게 만든다.[17][18]

도데실벤젠술폰산나트륨, 트라이톤 X-100과 함께, SDS 수용액은 탄소 나노튜브와 같은 나노튜브를 분산시키거나 현탁시키는데 널리 사용된다.[19]

SLS는 질 내 사용을 통해 다양한 외피 및 비외피 바이러스 (예: 단순 포진 바이러스, HIV, Semliki Forest 바이러스)에 의한 감염을 억제하고 예방하는 잠재적인 국소 미생물 살생 물질로 제안되었다.[20][21]

물 속의 SDS로 형성된 액체 막은 특이한 입자 분리기로서 기능하는 것으로 나타났다.[22] 이 장치는 역 필터 역할을 하며, 큰 입자는 통과시키고 작은 입자를 포획한다.

4. 제조법

로릴 황산 나트륨(SDS)은 1-도데칸올(라우릴 알코올)을 삼산화 황 또는 클로로황산으로 처리하여 황산화시킨 후, 알칼리(일반적으로 탄산나트륨)로 중화하여 합성한다.[23][24]

삼산화 황을 사용하는 경우, 반응은 먼저 파이로설페이트를 형성하는 단계를 거친다.[23]

클로로황산을 사용하는 경우, 생성된 황산의 반에스테르를 알칼리로 중화시킨다.[24]

라우릴 알코올은 순수한 형태로 사용하거나, 코코넛 오일 등에서 추출한 지방 알코올 혼합물 형태로 사용할 수 있다.[25] 지방 알코올 혼합물을 사용하여 제조할 경우, 나트륨 코코 설페이트(SCS)와 같이 다양한 알킬 설페이트 혼합물 형태로 생산될 수 있다.[26]

5. 안전성

로릴 황산 나트륨(SDS)은 일부 연구에서 저농도에서는 발암 물질이 아닌 것으로 나타났다. 모든 세제와 마찬가지로 피부에서 유분을 제거하여 피부와 눈에 자극을 줄 수 있다.[41][42][43] 장시간 노출 시 피부 건조, 발진 등을 유발할 수 있으며, 만성적인 피부 과민증을 악화시킬 수 있다.

5. 1. 섭취

섭취 시 위장, 신장에 이상을 일으킬 수 있으며 자극이 있을 수 있다.[1]

5. 2. 흡입

기도에 자극을 줄 수 있다. 기침, 숨 가쁨 등의 증상이 나타날 수 있다. 일부에게서는 알레르기 반응이 있을 수 있다.

5. 3. 피부

자극이 있을 수 있으며, 지속적으로 접촉할 경우 피부가 건조해지거나 발진이 나타날 수 있다. 알레르기 반응이 있을 수 있다.[41][42][43] 라우릴황산나트륨이 일으키는 피부염은 자극성이다. 스테로이드가 자극성 피부염에 효과가 없음을 증명한 의학 논문에서 자극성 피부염을 일으키기 위한 패치 테스트에 라우릴황산나트륨이 사용되었다.[44]

5. 4. 눈

자극, 발적, 통증이 있을 수 있다.[41][42][43] 특히 눈에 들어간 후에는 다량의 물로 씻어낼 필요가 있다.

5. 5. 구강 관련 문제

로릴 황산 나트륨(SDS)은 저렴한 가격[33]과 거품 형성 효과[2] 때문에 치약에 흔히 사용되는 성분이다. SDS는 구강 내 구취를 유발하는 휘발성 황 화합물(VSCs)의 양을 줄일 수 있다.[34] 여러 소규모 연구에서 VSCs 감소에 대한 SLS의 효과와 구취에 미치는 긍정적인 영향이 보고되었지만, 연구 설계 변수 통제의 기술적 어려움이 지적되었다.[2]

핀란드 투르쿠 대학교의 연구에 따르면 SLS 함유 치약이 구강 건조증을 더 유발한다고 주장한다. 그러나 2011년 코크란 연합의 검토에서는 구강 건조증 증상 완화에 효과적인 국소 치료법에 대한 강력한 증거는 없다고 결론 내렸다.[35]

여러 연구에서 치약의 SDS가 아프타성 구내염(구내염)에 미치는 영향에 대한 안전성 문제가 제기되었다.[2] 영국 국민 건강 서비스(NHS)는 SLS가 구내염의 원인으로 우려된다고 언급했다.[36][37] 2013년 리퍼트는 SLS 이외의 계면활성제를 함유한 치약은 매우 드물며, 주요 제조업체들은 SDS를 계속 사용한다고 언급했다.[2]

6. 대한민국 내 규제 현황

대한민국에서는 로릴 황산 나트륨(SLS)을 건강기능식품 이외에는 사용할 수 없도록 규제하고 있다.[1] 그러나 실제로는 수많은 종류의 샴푸비누에 소듐 라우레스 설페이트(SLES)와 함께 사용되고 있다.[1]

7. 논란 및 사회적 이슈

1970년대에 발암성이 지적되어 후생노동성에 의해 정밀한 추적 조사가 이루어졌지만, 발암성은 확인되지 않았다. 구 도쿄도립 위생연구소(현 도쿄도 건강안전연구센터)의 조사에서도 독성은 없다는 결론에 도달했다[45]。또한, 미국 화장품 공업회도 화장품 원료 평가를 실시하여 발암성을 부정하고 있으며, 인터넷이나 이메일(E-mail)로 유포되는 발암성 우려 소문은 허위라는 캐나다 보건성 및 미국 암 학회(:en:American Cancer Society)의 견해를 소개하고 있다[46]。더욱이, 2007년 현재까지 IARC 및 NTP의 발암성 목록에 오른 적이 없다.

참조

[1] 간행물 Critical Micelle Concentration of Aqueous Surfactant Systems US. Government Printing Office
[2] 논문 Luminescent probes for detergent solutions. A simple procedure for determination of the mean aggregation number of micelles
[3] 논문 Precision Relative Aggregation Number Determinations of SDS Micelles Using a Spin Probe. A Model of Micelle Surface Hydration
[4] 간행물 Laundry Detergents Wiley-VCH
[5] 웹사이트 Household Products Database – Health and Safety Information on Household Products https://web.archive.[...] 2016-03-13
[6] 웹사이트 21 CFR 172.822 – Sodium lauryl sulfate http://www.gpo.gov/f[...] 2016-03-13
[7] 서적 Dictionary of food ingredients Van Nostrand Reinhold Co. 1983
[8] 웹사이트 21 CFR 172.822 – Sodium lauryl sulfate https://www.ecfr.gov[...] 2021-08-19
[9] 서적 Characterization and Measurement of Flavor Compounds
[10] 웹사이트 Sodium Lauryl Sulfate – National Library of Medicine HSDB Database https://toxnet.nlm.n[...] 2017-02-16
[11] 문서
[12] 서적 The big picture: medical biochemistry https://www.worldcat[...] McGraw-Hill 2012
[13] 서적 Fundamental Laboratory Approaches for Biochemistry and Biotechnology Wiley, John and Sons, Incorporated
[14] 서적 Fundamental Laboratory Approaches for Biochemistry and Biotechnology John Wiley & Sons
[15] 웹사이트 Pharmaceuticals https://pharmaceutic[...] 2021-04-27
[16] 웹사이트 Kolliphor® SLS https://pharmaceutic[...] 2021-04-27
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[25] 서적 Anionic Surfactants: Biochemistry, toxicology, dermatology 1992
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[47] 서적 Critical Micelle Concentration of Aqueous Surfactant Systems US. Government Printing Office



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