KR100231912B1

KR100231912B1 - 김 양식망에 부착하는 파래 구제용 유기산 조성물 제제와 그처리방법

Info

Publication number: KR100231912B1
Application number: KR1019970030465A
Authority: KR
Inventors: 박노동; 오중근
Original assignee: 박노동
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 1999-12-01
Also published as: KR19990008501A

Abstract

본 발명은 김 양식망에 부착하여 김의 생장과 품질을 저해하는 파래를 제거하기 위한 유기산 제제 조성물과 그 처리방법에 관한 것이다.

본 발명은 부유식 양식기술에서 양식망을 햇빛에 자주 노출시키지 못함으로써 파래가 김 포자가 김망에 착근하는 것을 방해하여 영양분을 고갈시키고 햇빛을 차단하여 김의 광합성을 저해하고 병해를 일으키는 부착 잡조류(파래, 매생이 규조류 등)의 규제에 우수한 효과가 있는 유기산 제제 조성물과 그 처리방법을 제공한다. 본 발명의 조성물은 구연산과 이와 유사한 유기산을 몇가지 조합한 것이다.

Description

김 양식망에 부착하는 파래 구제용 유기산 조성물 제제와 그 처리방법 {A Study on the Development of Organic Acid Formula for the Control of the Green Algae(Enteromorpha linza)from the Cultivation Laver(Porphyra)nets}

본 발명은 김 양식장에 있어서 잡조류 제거용 유기산 조성물 및 그 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 김 양식망에 부착하여 김의 생장과 품질을 저해하는 파래를 제거하기 위한 유기산 조성물 제제와 그 처리방법에 관한 것이다.

우리나라 해태(Porphyra)양식은 500여년의 오랜 전통을 가진 재배어업의 전형적인 표본으로, 농림수산통계에 따르면 1993년에 생체중 기준 235,272 M/T(2,081억원)의 김을 생산하였다. 이중 전라남도에서 생산된 김이 168,228 M/T로 전체의 71.5%를 차지하였다. 최근 부유식 양식기술의 보급과 인공채묘 및 냉동망 기술의 개발등 양산기술의 개발 확립과 함께 김 양식시설의 급격한 증가, 밀식양식으로 어장이 시간적 공간적으로 혹사되어 영양염의 부족과 병해의 만연, 잡조류의 부착으로 인해 김 양식장에 파래, 규조류, 갯병의 피해가 날로 늘어나고 있는 실정이다.

현행 부유식 양식기술에서는 양식망이 햇빛에 자주 노출되지 못하여 부착 잡조류의 생육이 용이해지고, 김 양식장에 잡조류(파래, 매생이, 규조류등)가 번성하면 조류의 소통이 방해되어 영양분이 고갈되고, 햇빛이 차단되어 광합성이 저해되고 병해를 일으키기 쉽다. 특히 파래는 그 생육시기가 김과 비슷하고 근래에는 김 양식장의 증가와 밀식으로 인한 조류의 소통 불량으로 김에 파래의 부착이 심해지고 있어 김 양식 어민들에게 막대한 손실을 주고 있다. 이러한 부착 잡조류를 구제하기 위하여 김 양식장에서는 무기산인 염산(HCl)을 침적식으로 처리하고 있으나 염산의 처리는 산 처리시 약해에 의한 김의 부분적 수량감소 및 품질 저하의 문제, 식품으로서 김의 안전성이 의문시 될 때 예상되는 소비의 감소 문제, 김 양식어장 환경의 오염과 그로 인한 어장 생물 등의 피해 및 2차 오염문제 등을 야기할 소지가 있다. 따라서 염산을 대체할 수 있는 잡조류 제거제의 개발이 절실히 필요하다.

종래에도, 파래(Enteromorpha linza)가 생리적으로 김에 비해 내건성과 내한성이 약한 점을 이용하여 부사(富士), 금자(金子)등은 물리적으로 김 양식망을 노출시켜 파래를 구제하고자 시도한 바 있으며, 산내(山內)는 부유식 김망을 육상 도출함으로써 파래를 구제하는 방법을 연구한 바 있다. 돈하(敦賀)등은 김과 파래의 엽체의 간출(干出)과 동화, 호흡작용 등을 비교 연구한 바 있다. 그러나 이러한 방법만으로는 파래의 구제가 만족스럽지 못하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 본 발명의 목적은 김양식망에 부착하여 김의 생산과 품질을 저해하는 파래가 김에 비하여 산성에 매우 약하다는 점을 이용하여 구연산 등의 유기산을 주성분으로 한 파래 구제용 제제를 개발하는데 있다. 본 발명의 또다른 목적은 김양식에서 파래를 구제하는 유기산 제제의 처리방법을 제공하는데 있다.

이하, 본 발명의 구성과 작용을 다음과 같은 비한정적 실시예에 따라 상술한다.

실시예 1. 약효의 평가

파래 또는 김의 엽체를 농도별, 시간별로 각 시약에 침지시킨 다음 아래의 실험예와 같이 그 약효를 확인하였다. 본 실험에 사용된 시약은 EP급 또는 GR급이었으며, pH는 pH meter(Beckman pH_i34)를 사용하여 측정하였다.

본 발명을 완성하기 위하여 전남 해남군 송지면 소죽리 764-5에 위치한 삼호수산(대표 오중근씨) 소유의 양식장을 본 발명의 주 대상 양식장으로 삼아 1994년 9월부터 1996년 5월까지 실험하였으며 여기서 생산되는 일반김과 파래를 가지고 실험하였다. 김과 파래는 엽체가 10-15㎝인 것을 시료로 사용하였고 해수도 이곳에서 채취한 것을 사용하였다.

실험예 1. 달관법

약제 용액에 시료를 침지한 다음 색깔의 변화를 관찰하여 변색에 걸리는 시간을 측정하였다.

실험예 2. Evans blue 염색법

0.125% Evans blue 수용액 5㎖에 직경 6㎜(1.5㎎/disc)로 펀치한 엽체 disc 10개를 25분간 침지한 다음 충분히 씻고 여기에 1% SDS 용액 3㎖을 가하여 6시간 동안 실온에 두었다가 추출된 Evans blue의 함량을 600nm에서 측정하였다.

실험예 3. 광합성 능력 측정법

김과 파래의 광합성 능력은 산소전극(Oxygen electrode; Rank Brother사의 Clark형)을 사용하여 측정하였다. 직경 6㎜(1.5㎎/disc)로 펀치한 엽체 disc 10개를 사용하였다. 반응조에 완충액(0.5mM CaSO₄가 포함된 50mM HEPES, pH 7.2) 3㎖를 넣고 교반하여 반응액중의 용존산소량을 안정시킨 다음, 절단한 절편을 넣어 10분간 광을 조사하고 광합성 기질로서 0.625M NaHCO₂100㎕를 가하여 광합성 반응을 개시하고 증가하는 용존산소량을 기록하여 광합성량을 산출하였다.

실험예 4. 광학현미경 관찰법

김과 파래의 조직을 광학현미경으로 관찰하여 약제의 처리로 일어난 변화를 2가지 측면에서 관찰하였다. 하나는 색깔의 변화이고 다른 하나는 세포벽 막간공간의 분리현상이었다.

실시예 2. 김과 파래의 변색에 미치는 각종 유기산의 효과

먼저, 유기산, 유기산 염, 기타 천연 화합물 등의 0.25-3% 용액을 조제하고, 여기에 파래와 김의 조직을 침지하여 변색에 걸리는 시간을 측정하였다(표1). 이는 김 양식장 어민들이 염산 처리 후에 파래의 색깔이 변하는 것을 보고 투약이 제대로 되었는지 아닌지를 판단한다는 것에 근거한 것으로 파래는 연노란으로 변하고 김은 약간 맑은 적색으로 변한다.

조사 대상 화합물은 표 1에 나타낸 유기산류를 포함하여 50여종의 유기 화합물이었다. 그러나 표 1에 나타낸 유기산류를 제외한 나머지 화합물들의 해수 용액에 김과 파래를 침지 시켰을 때는 뚜렷한 변색이 나타나지 않았다. 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 염산은 파래에 대한 약효가 다른 어떤 유기산보다 빨리 나타나며, 김의 변색을 유발하는 시간은 포름산보다 늦었다. 유기산의 농도가 진할수록 변색 시간이 단축되고, 일반적으로 파래는 김에 비하여 빨리 변색되었다. 이것은 파래가 김에 비하여 유기산 처리에 약하다는 것을 나타내는 것으로, 유기산 제제를 발명하는데 이론적 근거가 되었다.

파래와 김의 잎이 유기산에 의해 변색되는데 걸리는 감응시간

유기산	종류	농도(%)
유기산	종류	0.25	0.5	0.75	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
초산	파래김	-^**7:05	-6:25	-5:15	-4:46	-4:29	9:073:26	7:432:18	5:461:26
구연산	파래김	--	9:20-	8:32-	7:43-	6:43-	5:38-	4:09-	3:369:22
포름산	파래김	7:331:19	6:441:11	5:331:06	4:460:59	3:580:47	2:330:38	1:250:34	1:070:30
푸마르산	파래김	--	--	9:28-	8:51-	8:00-	7:02-	6:12-	5:22-
글루타르산	파래김	--	--	--	--	9:27-	7:39-	6:36-	5:399:36
글리신	파래김	--	--	--	--	--	--	--	--
D,L-말산	파래김	--	9:48-	8:49-	8:08-	7:13-	6:05-	5:22-	4:26-
Malonic acid	파래김	--	--	--	--	--	9:49-	7:40-	6:248:59
수산	파래김	3:00-	2:02-	1:44-	1:109:08	0:558:00	0:456:05	0:345:52	0:163:58
Oxaloacetic acid	파래김	7:30-	6:09-	5:49-	4:52-	4:02-	3:06-	2:34-	1:55-
프로피온산	파래김	--	--	8:34-	7:037:53	6:336:20	5:045:00	4:333:33	3:392:34
호박산	파래김	--	--	--	--	9:369:03	8:038:12	6:217:40	5:496:37
주석산	파래김	6:118:46	5:207:52	4:456:50	4:065:25	3:495:00	2:104:21	1:423:26	1:212:58
염산	파래김	0:535:01	0:424:06	0:313:53	0:262:53	0:222:04	0:161:24	0:131:11	0:060:37
주; 김 또는 파래의 잎은 산 해수용액에 침지 시켰고 그 다음에 잎에서 색변화가 나타날 때까지의 경과시간을 측정하였다.

표 1에서 보는 바와 같이 초산, 포름산, 프로피온산 등 저분자의 monocarboxylic acid들을 처리한 경우에는 파래에 비하여 김이 더 신속하게 변색한 반면 dicarboxylic acid나 tricarboxylic acid들을 처리한 경우에는 파래의 변색이 김에 비하여 더 빨랐다. 이 가운데 구연산, 푸마르산, 말산, 수산, oxaloacetic acid등이 효과가 좋았다. 아미노산인 글리신은 김과 파래에 뚜렷하게 영향을 미치지 않았는데 그것은 표 2에 보인 바와 같이 글리신 용액이 중성 pH를 유지했기 때문으로 보인다. 표 2는 표 1의 0.1-2% 유기산을 함유한 해수 용액의 pH를 측정한 것으로, 해수의 pH는 8부근이었으며, 0.1% 구연산 해수의 pH는 3이하로 급격히 감소하였다. 0.1% 염산 해수의 pH는 1.57이었다. 유기산의 농도가 진해지면 해수의 pH가 낮아졌다. 일반적으로 같은 농도의 유기 해수용액의 pH는 서로 비슷하지만 수산 해수용액의 pH는 다른 유기산에 비하여 낮았다. 한편, 아미노산 글리신(glycine)은 해수의 pH에 큰 영향을 미치지 못하였다.

산 해수용액의 pH

산	농도(%)
산	0.1	0.25	0.5	0.75	1.0	1.25	1.5	1.75	2.0
초산	3.55	3.18	2.90	2.78	2.70	2.65	2.58	2.52	2.49
Butric acid	3.85	3.43	3.15	3.01	2.91	2.84	2.78	2.73	2.68
구연산	2.73	2.37	2.14	2.02	1.94	1.86	1.81	1.76	1.73
포름산	2.50	2.20	2.03	1.93	1.86	1.79	1.73	1.69	1.63
푸마르산	2.37	2.01	1.75	1.72	-^**	-	-	-	-
글루타르산	3.00	2.55	2.27	2.11	2.01	1.92	1.85	1.80	1.75
글리신	7.43	7.27	7.10	7.04	7.04	7.02	6.95	6.95	6.95
D,L-말산	2.27	1.88	1.63	1.50	1.41	1.35	1.27	1.21	1.17
수산	1.31	0.83	0.55	0.41	0.29	0.20	0.12	0.03	0.03
Oxaloacetic acid	2.46	2.11	1.90	1.79	1.72	1.64	1.58	1.52	1.48
프로피온산	3.77	3.37	3.12	2.95	2.87	2.80	2.74	2.67	2.64
호박산	3.39	2.96	2.80	2.64	2.55	2.43	2.38	2.31	2.27
주석산	2.63	2.30	2.11	2.01	1.97	1.92	1.86	1.81	1.75
염산	1.57	1.30	1.18	1.09	0.99	0.85	0.76	0.65	0.58
주; 해수의 pH는 7.98이고 수온은 12-18℃이다.^**은 거의 불용성임을 나타낸다.

실시예 3. 파래와 김의 광합성 능력에 미치는 유기산의 영향

표 3은 관행으로 처리되는 염산이 김과 파래의 광합성 능력에 미치는 영향을 조사한 것이다. 여기에서 파래는 김에 비하여 광합성 능력이 더 큰 것으로 나타났고 파래의 생장속도와 바이오매스(biomass) 생산량이 김에 비하여 월등한 것은 이러한 광합성 능력의 차이에서 기인하는 것으로 보인다. 표 3에서 보는 바와 같이 염산을 처리한 결과 파래의 광합성 능력이 현저히 저해되었다. 0.05% 염산 농도에서 1분간 침지한 후에 광합성량이 약 52% 수준으로 감소하였으며 그 이상의 염산 농도에서는 더이상 큰 변화가 나타나지 않았다. 그러나 김의 경우에는 0.05% HCl를 처리해도 아무런 영향이 나타나지 않았고, 0.5%의 고농도 HCl에서도 약 20% 정도만 저해되었다. 한편, 표 1의 유기산중 파래의 변색에 가장 효과가 있는 것으로 보이는 3가지 유기산(구연산, 말산, 수산)이 파래의 광합성에 미치는 영향을 조사한 결과, 각 농도가 1.5%일 때 파래의 광합성 능력이 뚜렷이 저해되어 1.5% 염산만큼 저해되는 것으로 나타났다(표 4). 그러나 김은 유기산 처리시에 파래에 비하여 광합성 능력이 크게 저해되지 않았다.

염산이 김과 파래의 광합성 활성에 미치는 영향

HCl(%)	파래	김
μmole O₂/dm²/hr
0	660	481
0.05	340	480
0.1	334	444
0.5	306	384
주;블레이드 디스크(blade disc)는 HCl 해수용액에 1분 동안 침수하고 씻은 다 음 물질과 방법에서 설명한 것처럼 광합성 활성이 측정되었다.

유기산이 파래의 광합성 활성에 미치는 영향

유기산	광합성활성
μmole O₂/dm²/hr
대조	812
1.5% 구연산	260
1.5% 말산	432
1.5% 수산	289
1.5% 염산	330
주; 블레이드 디스크(blade disc)는 산 해수용액에 1분간 침지 시키고 씻은 다 음 물질과 방법에서 설명한 것처럼 광합성 활성이 측정되었다.

실시예 4. 파래와 김의 생존율에 미치는 유기산의 영향

Evans Blue 염색법으로 생존율을 평가하고 그 결과를 표 5에 나타냈다. 제시한 바와 같이 유기산의 처리시 Oxalic acid를 제외하고는 파래 세포를 거의 치사하지 않는 것처럼 보였다. 이것은 약제의 처리가 세포막에 영향을 미쳐 죽은 세포에 염색된 색소가 완전하게 추출되지 않았기 때문이다.

유기산 처리시 파래 블레이드 디스크의 생존율

산	흡광도	생존율(%)
대조	0.459	100
1.5% 구연산	0.420	101.1
1.5% 말산	0.427	100.2
1.5% 수산	0.715	63.7
1.5% 염산	1.217	0^**
주; a.블레이드 디스크(blade disc)는 산 해수용액에 1분간 침지 시키고 씻은 다음 0.125% Evans blue 용액에서 25분간 배양했다. 염료는 추출 하고 물질과 방법에서 설명된 것처럼 600nm에서 측정했다.b.1.5% 염산 내에서 가열한 블레이드 디스크(blade disc)의 생존율은 0 이라고 추정된다.

실시예 5. 유기산 제제의 조제 및 파래 제거 효과

실험예 5. 제제의 조성

상기 실험과정의 결과를 바탕으로 하여 성적이 좋은 몇가지 유기산으로 파래 제거용 유기산 제제를 만들었으며 그 조성은 표 6과 같다.

테스트된 유기산 제제의 조성

제제	조성
1	구연산 0.5%, 수산 0.5%, HNO₃0.2%
2	구연산 0.5%, 말산 0.5%, 수산 0.5%, HNO₃0.2%
3	구연산 0.5%, 수산 0.5%, HNO₃0.2%, NH₄Cl 0.1%
4	구연산 0.5%, 말산 0.5%, 수산 0.5%, HNO₃0.2%, NH₄Cl 0.1%

실험예 6. 파래와 김의 변색에 미치는 유기산 조성물 제제의 효과

상기 조제한 유기산 조성물 제제와 시판품인 일제 "W-Clean"과 국산품 "구로겐"의 성능을 우선 변색에 걸리는 시간으로 비교하였다. 표 7에서 보인 바와 같이 본 연구에서 조제한 제제는 시판품과 비교하여 손색이 없고 오히려 더 신속히 파래의 변색을 유발하였다. 게다가 김은 파래에 비하여 변색하는데 시간이 더 걸려 이 제제들이 파래만을 선택적으로 구제할 수 있을 것으로 평가되었다.

유기산 조성물 제제와 시판품 간 파래와 김의 잎에서 색변화 감응시간 비교

제제	파래	김
1	0:45	-^**
2	0:44	-
3	0:39	6:13
4	0:39	9:24
W-Clean 10배 희석	0:21	2:30
25배 희석	0:45	6:09
50배 희석	1:30	-
100배 희석	3:01	-
200배 희석	4:42	-
구로겐 10배 희석	0:27	10:00
25배 희석	1:02	-
50배 희석	1:25	-
100배 희석	2:59	-
200배 희석	4:49	-
주; 김 또는 파래의 잎은 산 해수용액에 침지 하였고 표 1에 나타난 것처럼 경과 시간이 측정되었다.^**는 10분 이상을 나타낸다.

실험예 7. 파래와 김의 광합성 능력에 미치는 유기산 제제의 영향

본 발명에서 조제한 유기산 제제 일부와 시판품이 파래의 광합성 능력을 억제하는 성능을 조사하였다(표 8). 본 발명에서 조제한 제제들은 시판품과 비교하여 파래의 광합성 활성을 강하게 저해하였다.

유기산 조성물 제제와 시판품간의 파래 잎의 광합성 활성 저해의 비교

제제	파래
( μmole O₂/dm²/hr )
대조	594
1	285
2	304
3	316
4	309
W-Clean 10배 희석	315
25배 희석	307
50배 희석	328
100배 희석	350
구로겐 10배 희석	315
25배 희석	326
50배 희석	372
100배 희석	506
주; 블레이드 디스크(blade disc)는 해수용액 제제에서 1분간 침 지시키고 씻은 다음 물질과 방법에서 설명된 것처럼 광합성 활성을 측정하였다.

실시예 6. 약제 처리 방법에 따른 잡조류 제거 효과

가장 약효가 좋은 것으로 제제 3, 4를 선발하였으며, 이들의 약효를 양식장에서 처리 방법에 따라 평가하였다. 이들 약제의 처리 방법은 양식장의 작업조건에 최대한 적합하도록 고안하였다(표 9).

양식장에 처리된 유기산 조성물 제제의 처리방법

방법	과정
1	보통의 염산처리에서 사용된 것과 유사한 침지과정
2	1시간 노출후 레이버 네트(laver nets)에 유기산 제제용액을 분사하는 방법
3	노출후 즉시 레이버 네트(laver nets)에 유기산 제제용액을 분사하는 방법

본 발명에서는 시판품 2가지와 본 발명에서 조제하여 선발한 제품을 이용하여 효과를 조사하였다. 먼저, 염산처리와 동일한 과정으로 처리하였으나(방법 1) 어느 것도 효과를 나타내지 않았으며, 단지 제제 3, 4만이 약간의 파래 변색을 일으키는 정도였으며 처리 2-3일 후 관찰하였으나 효과를 인정할 수 없었다. 시판품의 처리방법은 대부분 100-200배 희석액에 10-30분간 침지하여 처리하도록 되어있으나 그와 다른 처리법을 썼으므로 약효가 나타날 수 없었다.

다음으로 양식장에서 어민들이 일상적으로 양식망을 뒤집어 노출하는 과정중에 약제를 살포(방법 2)하는 것이었다. 이는 양식망을 노출하면 파래의 생육은 억제되고 대신 김의 생육이 조장되어 병해의 방제에도 도움을 주는 것으로 인식되기 때문이다. 표 8에 나타낸 희석배율의 약제를 살포하였던 바 시판품 하나는 거의 효과가 없었고 또다른 시판품은 그 약해가 심하였다. 본 발명에서 조제한 약제들은 파래를 강력히 제거하는 대신 비교적 심한 약해를 나타냈다. 이때 대조로 처리한 100배 희석 염산(0.35%)은 약해가 좀 덜한 편이었다. 최적 처리 조건은 양식망을 노출한 직후에 본 제제를 살포 처리한 다음 1시간 노출시켰다가 바닷물에 침지 시키는 것이었다.

처리 방법에 따라 약효가 서로 다를 수 있으므로, 파래의 구제 효과를 증가시키는 방법 대신 김에 대한 약해를 줄일 수 있는 방법(방법 3)을 고안하였다. 이것은 김과 파래의 수분상태에 따라 약제에 대한 반응이 다르다는 점에서 착안한 것으로 방법 3으로 약제를 처리한 결과 이것은 방법 1보다는 효과 있으며 방법 2보다는 약해가 적었다.

본 발명은 이상의 실시예와 실험결과들에서 알 수 있는 바와 같이 무기산(HCl)을 사용하지 않고 인체에 무해한 구연산 등의 유기산을 주성분으로 한 파래제거용 유기산 제제를 제공할 수 있는 효과가 있다. 이밖에도 염산을 대체하여 환경오염을 방지할 수 있는 환경친화성 기술로서 환경산업 및 김양식산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

유기산성분으로 농도 0.25~1.5%인 수산을 함유하는 것을 특징으로 하는 김양식망에 부착하는 파래 구제를 위한 유기산 조성물 제제.
김양식망을 햇빛에 노출한 직후 제 1항의 유기산 조성물 제제의 용액을 분사한 다음 1시간 동안 방치하다가 바닷물에 침지하여 파래를 구제하는 방법.
제 1항에 있어서, 유기산성분으로 농도 0.25~1.5%인 수산과, 농도 0.25~1.5%인 구연산을 함유하는 것을 특징으로 하는 김양식망에 부착하는 파래 구제를 위한 유기산 조성물 제제.
제 1항에 있어서, 유기산성분으로 농도 0.25~1.5%인 수산과, 농도 0.25~1.5%인 말산을 함유하는 것을 특징으로 하는 김양식망에 부착하는 파래 구제를 위한 유기산 조성물 제제.
제 1항에 있어서, 유기산성분으로 농도 0.25~1.5%인 수산과, 농도 0.25~1.5%인 구연산 및 농도 0.25~1.5%인 말산을 함유하는 것을 특징으로 하는 김양식망에 부착하는 파래 구제를 위한 유기산 조성물 제제.