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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.19 No.1 pp.85-93
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2020.19.1.85

Influence of the Concentration of Peppermint oil on Brain activity and Emotions

So Myeong Jung, Hee Wook Ryu*
Major of Beauty Science and Technology, Dept. of Chemical Engineering, Soongsil University
*Corresponding author Tel : +82-2-820-0611 E-mail : hwryu@ssu.ac.kr
09/03/2020 23/03/2020 23/03/2020

Abstract


This study investigated the convergence of the QEEG and mood state changes in healthy females from late teens to twenties in relation to the inhalation of peppermint oil (peppermint) in different concentrations (0.1~100%). Brain activity upon stimulation by different concentrations was analyzed based on the RPVs and CVB (%), representing a rate of change compared with the background QEEG. Peppermint showed the effect of relaxation at low concentrations (0.1 and 1%) with increased θ and α waves and decreased β and γ waves. As the concentration of peppermint increases, the α wave decreases, and the θ, β and w waves increase, and there is an arousal effect. Peppermint was rated as having a refreshing, exhilarating, and intense smell. At a low concentration of 0.1%, peppermint chiefly produced a feeling of pleasantness, freshness and refreshment. However, the increase in peppermint concentration resulted in a masculine, exiting, and hard emotional response. As the concentration of peppermint increased, the odor intensity increased in a linearly. The amount of change (ΔSEF50 and ΔSEF90) in edge frequencies closely related to the activation and stress of the brain showed a positive correlation. Odor intensity has a stronger association with ΔSEF90, a stress-related brain wave indicator than with ΔSEF50, a brain activation-related indicator. In addition, both ΔSEF50 and ΔSEF90 showed a positive correlation with APIGF (feelrefreshing average preference index) and a negative correlation with APIAC (Active-Calm average preference) and APIAll (total average preference index). These findings indicate that (1) the correlation between odor intensity and stress and (2) the relationship between emotional and QEEG can be interpreted in terms of brain wave study.


Brain activities , Edge frequencies , Emotions , Peppermint , QEEG

페퍼민트 농도변화가 뇌 활성과 감성에 미치는 영향

정 소명, 류 희욱*
숭실대 화학공학과 뷰티공학전공

초록

    National Research Foundation of Korea
    2015R1A2A2A04007511
    © Korean Society of Odor Research and Engineering & Korean Society for Indoor Environment. All rights reserved.

    1. 서 론

    에센셜 오일은 식물의 특정 부위(꽃, 줄기, 껍질 및 뿌리 등)나 전체에서 추출한 물질로 식물의 방어기작 인 2차 대사과정에서 생성되는 휘발성 방향물질들을 증류한 것이다(Boyle, 1955). 에센셜 오일에 함유된 복 합적 구성성분들이 독특한 향 특성을 만들고, 항산화, 항진균성, 항균성 및 방충성 등과 같은 효능을 가지게 한다(Bakkali et al., 2008;Kim and Sharma, 2011). 지 금까지 약 3,000여종의 에센셜 오일들이 발견되었고, 그 중 고유의 향을 가진 300개 정도가 향수, 화장품, 식품첨가물, 의료용 및 천연 살충제 등으로 널리 사용 되고 있다(Ahmad et al., 2014;Bhavaniramya et al., 2019;Khalvandi et al., 2019).

    광범위하게 사용되고 있는 대표적인 에센셜 오일 중 하나가 페퍼민트(Mentha piperita L.) 에센셜 오일이다. 페퍼민트는 꿀풀과(Lamiaceae family)에 속하는 민트 계열(mint)로 한국, 미국, 유럽, 중국, 브라질 및 인도 등 여러 기후에서 재배되고 있는 식물이며, 주성분은 menthol (29–50%), menthone (14–31%), menthofuran (6.8%), menthyl-acetate (2.8–10%) 및 cineol 등으로 구 성되어 있다(Ghayempour and Mortazavi, 2014;Singh et al., 2015;Köteles et al., 2018). 페퍼민트는 부가 가 치가 높고, 껌, 담배, 구강 청결제, 치약, 음료, 차, 향수 및 화장품 등 향이 필요한 다양한 영역에서 널리 사용 되고 있는 천연 오일이다(Mckay and Blumberg, 2006;Baser et al., 2012;Elansary and Zin El-Abedin, 2019).

    페퍼민트의 휘발성 방향 성분들이 직접적으로 코를 통해서 흡입되면(Angelucci et al., 2014;Acs et al., 2018), 상쾌함(invigorating)을 느끼거나 기분이 고양되 는 감성적인 반응이 나타난다(Jellinek, 1997). 또한, 운 동과 운전 중 집중력을 강화시키고(Raudenbush et al., 2001;Mahachandra et al., 2015), 수면 중 각성 효과를 높여주며(Badia et al., 1990), 야간 근무시간에 각성효 과를 주거나 점심 후 졸림 현상을 줄여주며(Norrish and Dwyer, 2005), 페퍼민트향은 뇌 활성에도 영향을 미친다(Skorić et al., 2015). 페퍼민트가 감성과 심리생 리적인 기능에 영향을 미친다는 선행연구들에도 불구 하고 중추신경, 향기 강도 및 감성에 미치는 영향 뿐 아니라 서로의 상관관계를 밝히려는 연구는 미진하다.

    본 연구는 후각기능에 문제가 없는 10대 후반과 20 대 여성들을 대상으로 페퍼민트의 농도 변화에 따른 뇌파반응, 향기 강도 및 감성지수의 변화와 이들 요인 들 간의 상관관계를 규명하였다. 이를 통해 페퍼민트가 인체에 미치는 중추신경계(뇌파반응)의 영향과 감성 반응에 대한 연관성 밝히고자 하였다.

    2. 재료 및 방법

    2.1 실험대상

    피험자는 서울과 경기지역에 거주하는 여성 비흡연 자들 중 약물 복용, 신경계 질환, 대사 장애 및 항정신 성 약물 경험이 없는 10대 후반에서 20대를 대상으로 하였다(평균 연령 18.1 ± 1.17세). 대상 집단 중 실험의 목적과 과정에 대해 충분히 설명을 듣고 실험참여에 자발적으로 동의한 자를 예비피험자로 선정하였다. 이 들 중 악취공정시험방법의 악취판정인 선정평가기준으 로 정상 후각기능을 가진 피험자 22명을 선정하였다 (NIER, 2005). 피험자들은 정상 뇌파에 영향을 주지 않 도록 실험 2일전부터 금주하고 충분한 수면을 취하도 록 하였다(Chang et al., 2017). 후각 기능에 영향을 줄 수 있는 감기 같은 기타 질환이 없는 상태인 피험자는 실험 당일에는 향수나 향이 강한 화장품의 사용 및 카 페인 음료의 섭취를 금하였다. 눈을 감고 편안한 상태 에서 측정된 피험자들의 바탕뇌파를 분석하여, 뇌파에 좌·우 대칭성과 알파파가 측두엽 보다 후두엽에서 많이 출현하는 정상 뇌파 패턴을 가진 19명을 최종적으로 실험에 참여시켰다(Chang et al., 2017). 본 연구는 헬 싱키윤리기준과 임상시험기준을 준수하였고, 숭실대학 교 연구윤리위원회의 승인 하에 실험되었다(SSU- 201404-HR-019-01).

    2.2 자극물과 흡입방법

    페퍼민트 아로마오일(Neumond Inc., Germany)은 아 메리카 대륙에서 재배된 잎을 증기추출법으로 제조한 제품을 사용하였다. 자극물(실험향)은 페퍼민트 아로마 오일을 무취의 포도씨 오일(Herbtherapy Co. Ltd., Korea)로 희석하여 0, 0.1, 1, 10 및 100%로 조제하여 사용하였다.

    자극물 흡입은 Kang et al. (2013)과 Chang et al. (2017)이 사용한 동일한 방법으로 수행하였다. 자극물 의 대기 중 확산을 최소화하도록 플라스틱 관이 장착 된 후각측정용 마스크를 이용하여 실험향이 코로 흡입 되도록 하였다. 자극물 20 μL를 피펫을 사용하여 시향 지(7 mm × 13 cm)의 끝 부분에 떨어뜨린 후, 시향지를 후각측정용 마스크의 플라스틱 관에 장착하였다. 시험 자의 코와 약 5 cm 거리가 유지된 상태에서 20초 동안 뇌파 생리신호(EEG)를 QEEG 32 system (Laxtha Inc., Korea)로 수집한 다음 감성반응을 평가하였다. 후각세 포의 냄새순응을 방지하기 위하여 최소 5분 이상 휴식 후 진행하였다(Kroupi et al., 2014).

    2.3 뇌파 측정과 감성평가

    실험 진행은 소음과 빛 같은 환경적 방해 요인을 최 대한 배제하기 위하여 방음 시설을 갖춘 2 m × 2m× 2.5 m 크기의 후각 측정 챔버(chamber)에서 실시하였 다. 측정환경은 온도 23~25°C, 습도 40~50%, 그리고 조도 20~30 lux로 일정하게 유지하였다.

    뇌파 측정은 QEEG 32 system (Laxtha Inc., Korea) 을 사용하여 Kang et al. (2013)과 Chang et al. (2017) 이 사용한 동일한 방법으로 수행하였다. 전극은 국제 10-20 전극배치법의 기준에 따라 19부위(Fp1, Fp2, F3, F4, F7, F8, Fz, T3, T4, C3, C4, Cz, P3, P4, Pz, T5, T6, O1, O2)와 양 귓불 아래에 기준전극(A1, A2)은 부 착하여 단극 유도법으로 측정하였다. 바탕뇌파는 편안 한 상태에서 눈을 감고 30초 동안 3회 측정 후 평균값 을 사용하였다(Chang et al., 2017). 자극물 측정 뇌파 (실험 뇌파)는 자극물은 20초 동안 흡입하면서 측정하 였다. 측정된 모든 뇌파는 샘플링 주파수 256 Hz, 0.5~50 Hz의 통과필터, 12-bit AD변환에 의해 컴퓨터 로 저장되었다.

    자극물(페퍼민트 아로마오일)의 농도변화에 따른 냄 새 강도(odor intensity, I)는 0에서 5점 척도를, 감성평 가는 6개의 감성 형용사쌍, Q1: 불쾌함(unpleasant)-유 쾌함(pleasant), Q2: 무더움(sultry)-상쾌함(fresh), Q3: 느끼함(greasy)-청량함(refresh), Q4: 남성스러움(masculine)- 여성스러움(feminine), Q5: 흥분함(exciting)-진정됨 (calming), Q6: 강렬함(hard)-부드러움(soft)에 대해 20 점 척도(± 10)를 사용하여 자기기입식으로 평가하였다 (Jung et al., 2015).

    2.4 데이터 분석

    측정된 자료는 TeleScanTM (Ver.2.99) 프로그램을 이용하여 분석하였다. 눈 굴림이나 안면 근육의 움직임 에 따라 영향을 많이 받는 δ파(0~4 Hz)를 제거한 후 고 속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)의 알고리즘으 로 나머지 주파수 대역(4~50 Hz)의 파워 스펙트럼 (power spectrum)을 분석하였다. 전체 주파수 대역 (4~50 Hz)의 θ파(4~8 Hz), α파(8~13 Hz), β파(13~30 Hz) 와 γ파(30~50 Hz)에 대한 상대 파워값(Relative Power Values, RPVs)을 분석하였다. 뇌의 각성(활성도), 긴장 과 스트레스 정도를 나타내는 모서리주파수(Spectral Edge Frequency, SEFs)인 SEF50과 SEF90도 분석하였 다(Kang et al., 2013).

    자극물에 따른 뇌파의 변화량은 향 자극이 없는 바 탕뇌파의 RPVs 대비 페퍼민트 자극들의 RPVs 차이 비율인 뇌파변동계수(Coefficient of Variation for Brain wave, CVB)를 분석하였다(Kang et al., 2013;Jung et al., 2015). 자극에 의한 SEFs의 차이는 바탕 뇌파의 평 균값 대비 각 자극물에 대한 SEF 값의 편차로 평가하 였다.

    향기의 감성평가 결과는 느끼함-상쾌함의 감성반응 을 나타내는 3가지 감성척도(unpleasant-pleasant, sultry- fresh, greasy-refresh)의 Greasy-Fresh (느끼-상쾌) 평균감성지수(APIGF), 강렬함-부드러움의 감성반응을 나타내는 3가지 감성척도(masculine-feminine, exciting- calming, hard-soft)의 Activation-Calming (활성-진 정)의 평균감성지수(APIAC), 6가지 감성척도 전체의 평 균감성지수(APIAll)로 구분하여 평가하였다. 그리고 SEFs와 감성지수(API) 및 냄새 강도(I)와 평균감성지 수(API)의 상관관계를 분석하였다.

    수집된 자료는 SPSS 16.0 프로그램을 사용하여 자 극물의 농도 변화에 따른 뇌파지표 값의 차이, 냄새 강 도 차이 및 감성평가의 차이를 알아보기 위해 one way repeated ANOVA를 95% 유의수준에서 실시하였다.

    3. 결과 및 고찰

    3.1 페퍼민트 흡입에 따른 뇌파의 변화

    페퍼민트의 농도변화에 따른 θ파, α파, β파와, 및 γ 파의 RPVs와 CVBs를 각각 Fig. 1에 도시하였다. 바탕 뇌파의 PPVs는 θ파 0.179 ± 0.031, α파 0.561 ± 0.053, β파 0.190 ± 0.027, γ파 0.071 ± 0.031 이었다. 페퍼민트 농도가 증가함에 따라 α파는 감소되었고, β파와 γ파는 증가하였다(Fig. 1a). 바탕뇌파를 기준으로 RPVs의 변 화를 CVBs로 환산하면(Fig. 1b), 페퍼민트 자극에 의 해 바탕뇌파 대비 θ파는 0.1~100% 농도 범위에서 약 6.8~12.8% 유의미하게 증가하였다[F(3, 1080)=6.18, p=.00]. α파는 0.1%의 페퍼민트 농도에서 약 2.5% 증 가되었지만 농도가 증가함에 따라 감소하여 원액의 페 퍼민트 자극에 의해 약 5.3% 까지 감소되었다. 농도에 따른 α파의 차이는 통계적으로 유의미하였다[F(3, 1080)=24.09, p=.00]. β파의 CVB는 페퍼민트 0.1%에 서 약 8.7% 감소하였지만, 농도가 증가함에 따라 증가 하여 원액 자극(100% 농도)에서는 5.0%까지 증가하였 다[F(3, 1080)=26.65, p=.00]. 마찬가지로 γ파의 CVB 는 0.1에서 약 13.6% 감소하였지만 농도가 증가함에 따라 감소폭이 줄어들었고 100%에서는 약 11.3%까지 증가하였다[F(3, 1080)=23.61, p=.00].

    페퍼민트 농도변화에 따른 뇌파의 변화를 종합적으 로 평가할 수 있는 뇌파지표인 모서리주파수 SEF50와 SEF90의 변화를 Fig. 2에 도시하였다. 바탕뇌파의 SEF50 와 SEF90는 각각 10.67 ± 0.52 Hz와 24.42 ± 3.57 Hz 이 었다. 페퍼민트의 농도가 증가함에 따라 SEF50와 SEF90가 활성화되었다. SEF50는 페퍼민트 자극에 의해 0.1%의 낮은 농도에서는 10.25 ± 0.33 Hz로 바탕뇌파보 다 감소되었고, 페퍼민트 농도가 증가함에 따라 증가하 여 100% 농도에서 11.05 ± 0.71 Hz로 까지 증가하였다. 마찬가지로 SEF90도 0.1%의 저농도에서는 23.00 ± 3.09 Hz로 바탕뇌파 보다 감소되었으나 농도가 증가함에 따 라 증가하여 100% 농도에서 25.01 ± 3.14 Hz로 까지 증가하였다(Fig. 2a). 바탕뇌파 대비 SEFi의 변화량 중 ΔSEF50은 0.1% 농도에서는 바탕뇌파보다 약 0.43 Hz 감소시켰고(Fig. 2b), 농도가 증가함에 따라 감소폭이 줄어들었고 원액 자극물(100%)에서는 약 0.33 Hz 증가 되었다[F(3, 1080)=25.05, p=.00]. ΔSEF90는 0.1%의 저 농도에서 바탕뇌파보다 약 1.41 Hz 감소하였고, 농도가 증가할수록 ΔSEF90의 감소폭이 줄어들어 10% 이상의 농도에서는 바탕뇌파 보다 증가하였고 원액 자극물 (100%)에서는 약 0.60 Hz 증가되었다[F(3, 1080)=23.76, p=.00].

    3.2 페퍼민트의 농도와 냄새강도 및 모서리 주파수의 상 관관계

    페퍼민트 농도에 따른 냄새강도와 냄새강도와 SEF 의 변화에 관한 상관관계를 Fig. 3에 도시하였다. 페퍼 민트 농도가 증가함에 따라 냄새강도는 [I] = 1.81 + 0.92 P (r2=0.99)의 매우 강한 양의 상관관계를 보였다 (Fig 3a). 여기에서 P는 페퍼민트의 농도이다. 0.1~ 100% 농도 범위에서 냄새강도는 1.74에서 4.53까지 증 가하였고, 농도증가에 따른 냄새 강도의 증가는 통계적 으로 유의미하였다[F(3, 54)=92.00, p=.00]. 냄새강도와 바탕뇌파 대비 SEFi의 변화량(ΔSEF50과 ΔSEF90)과의 상관관계도 강한 양의 상관관계를 보였다(Fig. 3b & 3c). SEFi의 상관관계식은 ΔSEF50는 ΔSEF50 = -0.88 + 0.24 [I] (r2=0.73) 이었고, ΔSEF90는 ΔSEF90 = -2.54 + 0.72 [I] (r2=0.98) 이었다.

    3.3 페퍼민트의 농도변화에 따른 감성평가-냄새 강도- API의 관계

    페퍼민트 농도변화에 따른 감성평가의 결과를 Fig. 4에 도시하였다. 페퍼민트는 전 농도영역(0.1~100%)에 서 유쾌하고(pleasant), 상쾌하며(fresh) 및 청량한 (refresh) 느낌으로 평가되었고, 농도가 증가할수록 상 쾌하고 청량한 느낌은 강화되는 반면 유쾌함은 감소하 였다[F(3, 54)=3.70, p=.03; F(3, 54)=4.55, p=.01; F(3, 54)=6.18, p=.00]. 또한, 0.1%의 낮은 농도에서 페퍼민 트는 유쾌하고(pleasant), 상쾌하며(fresh) 및 청량한 (refresh) 느낌이 우세하지만 페퍼민트 농도가 증가함에 따라 남성적(masculine)이고 흥분되고(exciting) 강렬함 (hard)에 대한 감성반응이 함께 두드러지게 나타나는 것으로 평가되었다[F(3, 54)=13.00, p=.00; F(3, 54)= 16.05, p=.00]. 페퍼민트는 1%이하의 저농도에서는 상 쾌함과 청량함이 우세하고, 원액에서는 상쾌함과 청량 함과 더불어 흥분되고(exciting) 및 강렬함(hard)이 우 세하다.

    3.4 페퍼민트의 농도와 감성지수 및 모서리 주파수의 상 관관계

    페퍼민트 농도-평균감성지수(APIi)와 APIi-△SEFi에 대한 상관관계를 Fig. 5에 도시하였다. Greasy-Fresh 평균감성지수(APIGF)는 페퍼민트의 전 농도영역에서 양의 감성지수(fresh)로 평가되고 있으며 페퍼민트 농 도와 매우 강한 양의 상관관계를 보였다(Fig 3a). Activation- Calming (활성-진정) 평균감성지수(APIAC)는 페 퍼민트 농도에 매우 강한 음의 상관관계를 보이며, 평 균감성지수(APIAll)는 페퍼민트 농도와 매우 강한 음의 상관관계를 보인다. 즉 페퍼민트 농도변화는 Greasy- Fresh 감성보다는 Activation-Calming 감성에 더 큰 영향 을 미쳤다. APIi와 ΔSEF50의 상관관계는 다음과 같다.

    API GF  = 33.00 + 0 .32[P], r 2 =0.93
    (1)

    API SS  = 0.44-1 .8[P], r 2 =0.99
    (2)

    API All  = 1.72-0 .43[P], r 2 =0.98
    (3)

    APIi와 바탕뇌파 대비 SEFi의 변화량(ΔSEF50과 ΔSEF90)과의 상관관계를 Fig. 5b와 5c에 도시하였다. ΔSEF50은 APIGF에 대해 양의 상관관계를 보이며, APIAC와 APIAll는 음의 상관관계를 보인다. ΔSEF50은 페퍼민트의 Activation-Calming 감성(APIAC)에 더 많 은 영향을 받았다. APIi와 ΔSEF50의 상관관계는 다음 과 같다.

    ΔSEF 50   =   -2.57   +   0.70   [ API GF ] ,   r 2 =0.85
    (4)

    ΔSEF 50   =   -0.38   -   0.19   [ API AC ] ,   r 2 =0.79
    (5)

    ΔSEF 50   =   0.42   -   0.50   [ API All ] ,   r 2 =0.74
    (6)

    ΔSEF90은 ΔSEF50와 마찬가지로 APIGF에 대해 양의 강한 상관관계를 보이며, APIAC와 APIAll는 음의 상관 관계를 보인다. ΔSEF90은 페퍼민트의 Activation-Calming 감성(APIAC)에 더 많은 영향을 받았다. APIi와 ΔSEF90의 상관관계는 다음과 같다.

    ΔSEF 90   =   -7.03   +   1.94   [ API GF ] ,   r 2 =0.95
    (7)

    ΔSEF 90   =   -0.98   −   0.54   [ API AC ] ,   r 2 =0.92
    (8)

    ΔSEF 90   =   1.28   −   1.43   [ API All ] ,   r 2 =0.88
    (9)

    3.5 고찰

    페퍼민트는 저농도와 고농도에서 다른 경향을 보인 다. 0.1%의 저농도에서는 무자극 상태의 바탕뇌파대비 θ파와 α파를 증가시키고, β와 γ파를 감소시켰다(Fig. 1a & 1b). 페퍼민트 흡입시 뇌파는 기본적으로 θ파가 증가되었고, 페퍼민트의 농도가 증가함에 따라 α파 감 소하고 β와 γ파는 증가시켰다. 선행연구들과 본 연구 결과들을 종합해 보면, 페퍼민트는 저농도(0.1과 1%) 에서 불안감소 지표인 θ파(Sayorwan et al., 2012;Shadli et al., 2019)와 α파는 증가되고 β와 γ파는 감소시키는 이완의 효능을 보이며, 농도가 증가함에 따라 α파는 감 소, θ, β와 γ파는 증가되는 각성의 특성이 나타난다고 할 수 있다. 여러 연구자들이 페퍼민트의 각성 효과에 대해 보고하고 있다. 페퍼민트(100%)가 운동선수들의 집중력 등을 향상시키고, 졸림 현상을 줄여주며 운전 중 각성상태를 유지시켜준다고 한다(Raudenbush et al., 2001;Norrish and Dwyer, 2005;Mahachandra et al., 2015). 페퍼민트 향의 흡입은 β파를 상승시켜 스트 레스 작업 후에 각성상태를 높여주며(Kimur et al., 2001), 뇌를 자극해서 활성화시킨다고 한다(Skorić et al., 2015). 이는 고농도 페퍼민트 향이 β와 γ파를 증가 시키고 각성과 활성반응에 증가하는 SEF50과 SEF90를 상승시키는 본 연구결과와 일치한다. 집중을 요하는 과 제(attentional task)를 해결하는 과정에서 β파 증가 (Howells et al., 2010)와 α파 감소와 β파 증가는 각성 상태 유지를 나타내므로(Sowndhararajan et al., 2017;Kim et al., 2019), 10% 이상의 고농도 페퍼민트 향의 흡입은 뇌의 각성과 활성화를 촉진한다는 것을 의미 한다.

    페퍼민트는 전 농도영역(0.1~100%)에서 유쾌함 (pleasant), 상쾌함(fresh) 및 청량함(refresh)으로 평가되 었고, 농도가 증가함에 따라 남성적(masculine)이고 흥 분되고(exciting) 강렬함(hard)의 감성이 함께 두드러지 게 나타난다(Fig. 3). 즉 페퍼민트는 상쾌하고 청량하며 흥분과 강렬함을 느끼게 하는 기분을 고양시키는 향으 로 평가되었다. 또한, 0.1%의 낮은 농도에서 페퍼민트는 유쾌하고(pleasant), 상쾌하며(fresh) 및 청량한(refresh) 느낌이 우세하지만 페퍼민트 농도가 증가함에 따라 남 성적(masculine)이고 흥분되고(exciting) 강렬함(hard)에 대한 감성반응이 함께 두드러지게 나타나는 것으로 평 가되었다.

    향의 냄새강도와 뇌파와는 밀접한 관련이 있다(Fig. 3a). 페퍼민트의 농도가 증가함에 따라, 즉 향의 강도가 증가함에 따라 냄새강도는 선형적으로 증가하였고, 냄 새강도가 뇌의 활성화와 스트레스 등과 밀접한 관련이 있는 모서리주파수 변화량(ΔSEF50과 ΔSEF90)과 양의 상관관계를 보였다(Fig. 3b & Fig 3c). 냄새강도가 뇌 의 활성화관련 지표인 ΔSEF50보다는 스트레스와 관련 된 뇌파지표인 ΔSEF90가 더 강한 연관성을 보이고 있 다. 이러한 결과는 냄새강도와 스트레스와의 관계를 뇌 파 연구로 해석이 가능함을 의미한다.

    향 흡입은 감성과 뇌 활성에 영향을 미치며 감성과 뇌활성과 상관성을 가지며, 향의 감성평가에 EEG를 활용할 수 있다(Kroupi et al., 2014). 민트 향(mint)과 라벤더 향의 무의식적 연관성 연구에서 민트 향이 라 벤더 보다 자극적이며 상쾌하였고(Lemercier-Talbot et al., 2019), 각성 향으로 알려진 로즈마리는 상쾌(fresh) 한 향으로 평가되며 α파 감소와 β파 증가시킨다고 한 다(Sayorwan et al., 2013). 향의 감성에 따라 뇌 활성 부위에도 영향을 미친다. 예를 들어 유쾌함(pleasant)과 불쾌함(unpleasant)을 주는 향들의 뇌활성 부위가 서로 다르다고 한다(Kline et al., 2000;Grabenhorst et al., 2007;Yazdani et al., 2012). 유쾌한 향은 오른쪽 전두 엽보다 왼쪽 전두엽을 활성화하고, 불쾌한 향은 오른쪽 전두엽을 활성화시킨다고 한다. 본 연구에서는 감성과 EGG의 상관성을 평균감성지수들로 구체적으로 제시 하였다. ΔSEF50와 ΔSEF90 모두 APIGF (느끼-상쾌 평균 감성지수)와 양의 상관관계를 보이며, APIAC (활성-진 정 평균삼성지수)와 APIAll (전체 평균 감성지수)와는 음의 상관관계를 보였다(Fig. 5b와 Fig. 5c). ΔSEF50은 페퍼민트의 활성-진정 감성(APIAC)에 더 많은 영향을 받은 반면 ΔSEF90은 페퍼민트의 Activation-Calming 감성(APIAC)에 더 많은 영향을 받았다. 이러한 본 연구 와 선행 연구 결과들은 감성반응과 뇌파반응이 높은 상관관계를 가진다는 것을 보여주고 있으며 이는 뇌파 반응으로부터 감성반응의 정량적 산출이 가능함을 의 미한다.

    4. 결 론

    본 연구는 10대 후반에서 20대 여성들을 대상으로 페퍼민트의 농도 변화에 따른 뇌파반응, 향기 강도 및 감성지수의 변화와 이런 요인들 간의 상관관계를 분석 하였다. 페퍼민트는 저농도(0.1과 1%)에서 불안감소 지표인 θ파와 α파가 증가되고 β와 γ파는 감소시키는 이완의 효능을 보이며, 농도가 증가함에 따라 α파는 감 소, θ, β와 γ파는 증가되는 각성의 특성을 가진다. 페퍼 민트는 상쾌하고 청량하며 흥분과 강렬함을 느끼게 하 는 기분을 고양시키는 향으로 평가되었다. 0.1%의 낮 은 농도에서 페퍼민트는 유쾌하고, 상쾌하며 및 청량한 느낌이 우세하지만 페퍼민트 농도가 증가함에 따라 남 성적이고 흥분되고 강렬함에 대한 감성반응이 함께 두 드러지게 나타나는 것으로 평가되었다. 페퍼민트의 농 도가 증가함에 따라 냄새강도가 선형적으로 증가한다. 냄새강도가 뇌의 활성화와 스트레스 등과 밀접한 관련 이 있는 모서리주파수 변화량(ΔSEF50과 ΔSEF90)과 양 의 상관관계를 보이며 냄새강도가 뇌의 활성화관련 지 표인 ΔSEF50보다는 스트레스와 관련된 뇌파지표인 ΔSEF90가 더 강한 연관성을 보인다. 또한 ΔSEF50와 ΔSEF90 모두 APIGF (느끼-상쾌 평균감성지수)와 양의 상관관계를 보이며, APIAC(활성-진정 평균삼성지수)와 APIAll(전체 평균 감성지수)와는 음의 상관관계를 보였 다. 이러한 연구 결과들은 (1) 냄새강도와 스트레스의 상관관계와 (2) 감성반응과 뇌파반응이 높은 상관관계 를 뇌파 연구로 해석이 가능함을 의미한다.

    감사의 글

    이 논문은 2015년도 정부(교육부)의 재원으로 한국 연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업임(No. 2015R1A2A2A04007511).

    Figure

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    Effects of peppermint concentration on (a) RPVsi and (b) CVBs.

    JOIE-19-1-85_F2.gif

    Effects of peppermint concentration on (a) SEFi and (b) △SEFi.

    JOIE-19-1-85_F3.gif

    The relationship (a) between peppermint concentration and odor intensity, (b) & (c) between odor intensity and △SEFi.

    JOIE-19-1-85_F4.gif

    Effect of peppermint concentration on preference index.

    JOIE-19-1-85_F5.gif

    The relationship (a) between peppermint concentration and APIi, (b) & (c) between API and △SEFi.

    Table

    Reference

    1. Acs, K., Balazs, V. L., Kocsis, B., Bencsik, T., Boszormenyi, A., Horvath, G., 2018. Antibacterial activity evaluation of selected essential oils in liquid and vapor phase on respiratory tract pathogens. BMC Complementary and Alternative Medicine 18(1), 1-9.
    2. Ahmad, A., Khan, A., Samber, N., Manzoor, N., 2014. Antimicrobial activity of Mentha piperita essential oil in combination with silver ions. Synergy 1(2), 92-98.
    3. Angelucci, F. L., Silva, V. V., Dal Pizzol, C., Spir, L. G., Praes, C. E., Maibach, H., 2014. Physiological effect of olfactory stimuli inhalation in humans: an overview. International Journal of Cosmetic Science 36(2), 117-123.
    4. Badia, P., Wesenten, N., Lammers, W., Culpepper, J., Harsh, J., 1990. Responsiveness to olfactory presented in sleep. Physiology and Behavior 48(1), 87-90.
    5. Bakkali, F., Averbeck, S., Averbeck, D., Idaomar, M., 2008. Biological effects of essential oils: A review. Food and Chemical Toxicology 46(2), 446-475.
    6. Baser, K. H. C., Kurkcuoglu, M., Demirci, B., Ozek, T., Tarımcılar, G., 2012. Essential oils of Mentha species from Marmara region of Turkey. Journal of Essential Oil Research 24(3), 265-272.
    7. Bhavaniramya, S., Vishnupriya, S., Al-Aboody, M. S., Vijayakumar, R., Baskaran, D., 2019. Role of essential oils in food safety: Antimicrobial and antioxidant applications. Grain & Oil Science and Technology 2(2), 49-55.
    8. Boyle, W., 1955. Spices and essential oils as preservatives. The American Perfumer and Essential Oil Review 66, 25-28.
    9. Chang, Y. J., Kim, M. K., Ryu, H. W., 2017. Effects of inhalation of oxides (caryophyllene oxide, eucalyptol, and linalool oxide), the major ingredient of essential oils, on human emotions and EEG responses. Journal of Odor and Indoor Environment 16(4), 410-422. (in Korean with English abstract)
    10. Elansary, H. O., Zin El-Abedin, T. K., 2019. Omeprazole alleviates water stress in peppermint and modulates the expression of menthol biosynthesis genes. Plant Physiology and Biochemistry 139, 578-586.
    11. Ghayempour, S., Mortazavi, S. M., 2014. Antibacterial activity of peppermint fragrance micro–nanocapsules prepared with a new electrospraying method. Journal of Essential Oil Research 26(6), 492-498.
    12. Grabenhorst, F., Rolls, E. T., Margot, C., Velazco, M., Da Silva, M. A., 2007. How pleasant and unpleasant stimuli combine in different brain regions: odor mixtures. Journal of Neuroscience 27(49), 13532-13540.
    13. Howells, F. M., Stein, D. J., Russell, V. A., 2010. Perceived mental effort correlates with changes in tonic arousal during attentional tasks. Behavioral and Brain Functions 6(1), 39-53.
    14. Jellinek, J. S., 1997. Psychodynamic odour effects and their mechanisms: Failure to identify the mechanism can lead to faulty conclusions in odor studies. Cosmetics and toiletries 112(9), 61-72.
    15. Jung, S. M., Kim, M. K., Ryu, H. W., 2015. Influence of the concentration of jasmine oil on brain activity and emotions. Journal of Odor and Indoor Environment 14(4), 270-278. (in Korean with English abstract)
    16. Kang, S. Y., Kim, M. K., Ryu, H. W., 2013. Influence of the concentration of lavender oil on brain activity. The Korean Society for Aesthetics and Cosmetology 11(6), 1099-1107. (in Korean with English abstract)
    17. Khalvandi, M., Amerian, M., Pirdashti, H., Keramati, S., Hosseini, J., 2019. Essential oil of peppermint in symbiotic relationship with Piriformospora indica and methyl jasmonate application under saline condition. Industrial Crops and Products 127, 195-202.
    18. Kim, J. R., Sharma, S., 2011. Acaricidal activities of clove bud oil and red thyme oil using microencapsulation against HDMs. Journal of Microencapsulation 28(1), 82-91.
    19. Kim, M. J., Song, J. E., Nishi, K., Sowndhararajan, K., Kim, S. M., 2019. Changes in the electroencephalographic activity in response to odors produced by organic compounds. Journal of Psychophysiology, 34(1) 1-15.
    20. Kimura, M., Mori, T., Suzuki, H., Endo, S., Kawano, K., 2001. EEG changes in odor effects after the stress of long monotonous work. Journal of International Society of Life Information Science 19(2), 271-278.
    21. Kline, J. P., Blackhart, G. C., Woodward, K. M., Williams, S. R., Schwartz, G. E., 2000. Anterior electroencephalographic asymmetry changes in elderly women in response to a pleasant and an unpleasant odor. Biological Psychology 52(3), 241-250.
    22. Koteles, F., Babulka, P., Szemerszky, R., Domotor, Z., Boros, S., 2018. Inhaled peppermint, rosemary and eucalyptus essential oils do not change spirometry in healthy individuals. Physiology & Behavior 194, 319-323.
    23. Kroupi, E., Yazdani, A., Vesin, J. M., Ebrahimi, T., 2014. EEG Correlates of pleasant and unpleasant odor perception. ACM Transactions on Multimedia Computing Communications and Applications 11(1s), 1-17.
    24. Lemercier-Talbot, A., Coppin, G., Cereghetti, D., Porcherot, C., Cayeux, I., Delplanque, S., 2019. Measuring automatic associations between relaxing/energizing feelings and odors. Food Quality and Preference 77, 21-31.
    25. Mahachandra, M., Yassierli, Garnaby, E. D., 2015. The effectiveness of in-vehicle peppermint fragrance to maintain car driver's alertness. Industrial Engineering and Service Science Procedia Manufacturing 4, 471-477.
    26. Mckay, D. L., Blumberg, J., 2006. A review of the bioactivity and potential health benefits of chamomile tea (Matricaria recutita L.). Phytotherapy Research 20(7), 519-530.
    27. National Institute of Environmental Research (NIER), 2005. Odor analysis method.
    28. Norrish, M. I. K., Dwyer, K. L., 2005. Preliminary investigation of the effect of peppermint oil on an objective measure of daytime sleepiness. International Journal of Psychophysiology 55(3), 291-298.
    29. Raudenbush, B., Corley, N., Eppich, W., 2001. Enhancing athletic performance through the administration of peppermint odor. Journal of Sport and Exercise Psychology, 23(2), 156-160.
    30. Sayorwan, W., Ruangrungsi, N., Piriyapunyporn, T., Kotchabhakdi, N., Hongratanaworakit, T., Siripornpanich, V., 2013. Effects of inhaled rosemary oil on subjective feelings and activities of the nervous system. Scientia Pharmaceutica 81(2), 531-542.
    31. Sayorwan, W., Ruangrungsi, N., Siripornpanich, V., Kotchabhakdi, N., Piriyapunyaporn, T., Hongratanaworakit, T., 2012. The effects of lavender oil inhalation on emotional states, autonomic nervous system, and brain electrical activity. Journal of the Medical Association of Thailand. 95(4), 598-606.
    32. Shadli, S. M., High, O., Byers, B., Gibbs, P., Steller, R., Glue, P., McNaughton, N., 2019. Human anxiety-specific 'theta' occurs with selective stopping and localizes to right inferior frontal gyrus. Behavioral Neuroscience, 1-9.
    33. Singh, R., Shushni, M. A. M., Belkheir, A., 2015. Antibacterial and antioxidant activities of Mentha piperita L. Arabian Journal of Chemistry 8(3), 322-328.
    34. Skorić, M. K., Adamec, I., Jerbic, A. B., Gabelic, T., Hajnsek, S., Habek, M., 2015. Electroencephalographic response to different odors in Healthy Individuals: a promising tool for objective assessment of olfactory disorders. Clinical EEG and Neuroscience 46(4), 370-376.
    35. Sowndhararajan, K., Seo, M., Kim, M. J., Kim, H., Kim, S., 2017. Effect of essential oil and supercritical carbon dioxide extract from the root of Angelica gigas on human EEG activity. Complementary Therapies in Clinical Practice 28, 161-168.
    36. Yazdani, A., Kroupi, E., Vesin, J. M., Ebrahimi, T., 2012. Electroencephalogram alterations during perception of pleasant and unpleasant odors. Quality of Multimedia Experience, QoMEX, 272-277.