KR100463627B1 - 화백나무로부터 추출된 식물정유를 유효성분으로 하는 살충제 - Google Patents

화백나무로부터 추출된 식물정유를 유효성분으로 하는 살충제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식물로부터 추출한 정유성분을 포함하는 살충제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Chamaecyparis속 나무에서 추출한 식물정유를 포함하는 살충제 및 이를 이용하여 모기를 퇴치하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 인간이나 동물에 대한 독성이 낮고, 생태계에 최소한의 영향을 미치는 생물농약의 장점을 갖으면서 살충효과도 기존 시판되는 살충제의 효과보다 높거나 대등한 수준 갖는 살충효과를 갖는 Chamaecyparis속 나무로부터 추출된 식물정유를 포함하는 살충제를 제공한다.

Description

화백나무로부터 추출된 식물정유를 유효성분으로 하는 살충제{Insecticides comprising essential oil extracted from chamaecyparis pisifera as an active ingredient}
본 발명은 식물로부터 추출한 정유성분을 포함하는 살충제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Chamaecyparis속 나무에서 추출한 식물정유를 포함하는 살충제에 관한 것이다.
모기는 분류학적으로 파리목 장각아목 모기과에 속하는 곤충을 총칭한다. 전 세계적으로 34속, 120아속에 약 2,700종이 알려지고 있다(위생곤충학, 163 - 242페이지, 고문사, 이한일 저, 1999년). 우리나라의 경우에는 9속 52종이 존재한다고 알려져 있으며, 이들 모기 중에서 중국얼룩날개모기(Anopheles sinensis)는 말라리아와 내륙성 브르기아 사상충증을 매개하며, 토고숲모기(Aedes togoi)는 남해안 도서지역에서 사상충증을 매개하고, 작은 빨간집모기(Culex triaeniorhynchus)는 일본 뇌염을 전파하며, 집모기에 속하는 빨간집모기(Culex pipiens pallens)와 지하집모기(Culex pipiens molestus) 등은 최근 아파트 실내에서 흡혈성 문제로 방제가 불가피한 실정이다. 이와 같이 모기는 말라리아, 황열, 뎅그열, 일본뇌염, 사상충증 등 사람의 건강을 위협하는 전염병을 매개하게 되므로 가장 중요한 위생 곤충의하나로 주목받고 있다.
이러한 모기를 방제하기 위하여 살충제에 의한 화학적 방제가 주종을 이루고 있으나 이들 합성 화학살충제는 약제저항성의 발달, 인간이나 동물에 대한 독성, 환경오염 등의 부작용을 야기하는 문제가 있다. 따라서, 화학살충제의 피해를 줄이기 위하여 해충에 대해서만 선택적으로 작용하는 환경 친화적인 약제 개발이 진행되고 있는 등, 인간 및 생태계에 미치는 영향을 최소화하면서 인간을 모기로부터 효과적으로 보호할 수 있는 새로운 방제방법 또는 대체약제의 개발이 요구되었다(Geroghiou and Saito, 1983; National Research Council, 1986; Brown, 1078).
전 세계 농약시장은 약 20조원에 달하나 연평균 성장률은 2% 정도로 정체상태를 면치 못하고 있다. 1900년대 초부터 개발된 유기합성농약은 그 사용에 따른 피해가 속출하여 여러 나라에서 그 사용을 규제하는 추세에 있어 농약시장에서 차지하는 비중이 급속히 낮아지고 있는 반면 생물농약시장은 급속히 증가하고 있는 실정이다.
생물농약은 미생물 및 식물 유래의 천연물과 미생물농약, 페르몬, 기타 등으로 분류될 수 있다. 이 중 미생물 농약이 주를 이루고 있으며, 현재 전세계 미생물 유래 농약 시장은 약 3 ∼ 4천억원 정도이이지만 연평균성장률이 10% 이상으로 매우 급속히 성장하고 있다. 생물농약은 유기합성농약에 비해 독성이 낮고 생태계에 대한 영향이 적어 약재내성이나 저항성유발을 보이지 않은 장점이 있어 향후에는 이에 대한 수요는 급증할 것으로 보인다.
식물의 성분을 이용한 생물농약 개발은 상대적으로 매우 미약한 실정이다. 식물 유래 살충제의 대표적인 예는 국화꽃과 식물에서 추출한 천연 피레스린, 담배에서 추출한 니코틴 등이 상업화되어 있으며 또한 그 이외의 생물농약이 많이 개발되어 있으나, 합성 살충제에 비해 그 활성이 미약한 편이며, 그 종류 또한 많지 않다.
이에 본 발명자들은 인간이나 동물에 대한 독성이 낮고, 생태계에 최소한의 영향을 미치는 생물농약을 제공하기 위해 노력하여 왔으며, 그 결과 Chamaecyparis 속 나무로부터 추출한 식물정유가 살충효과가 있음을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 살충효과가 우수할 뿐만 아니라 동물에 대한 독성도 없으며 환경오염의 가능성을 최소화한 Chamaecyparis속 나무로부터 추출한 정유성분을 살충제로 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 Chamaecyparis속 나무로부터 추출한 정유성분을 이용하여 모기를 퇴치하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 살충효과를 나타내는 Chamaecyparis속 나무로부터 추출한 정유성분을 포함하는 살충제를 제공한다.
Chamaecyparis속 나무의 정유는 여러 가지 터르페노이드 화합물로 조성되어 있어 우수한 방향성을 나타낼 뿐만 아니라 안전성이 매우 높을 것으로판단된다(J. Kor. For. En. 13(2), 71-77, 1993; J. Korean. Soc. Chem. Biotechnol. 44(2), 116-121, 2001). 특히 상기 정유는 LD50이 5g/kg로 식용가능 물질의 평균치인 2g/kg 정도와 비교할 때, 매우 안전성이 높다(Korean J. of Lab. Anim. Sci. 14(1), 93-96, 1998). Chamaecyparis속 나무는 주로 우리나라 남부지방에서 생육하고 있으며, 70년대 이후 숲 가꾸기 운동 등으로 산림이 번성한 상태여서 간벌, 또는 가지치기로 인해 많은 양의 산림 부산물이 발생하고 있으나 대부분 폐기되고 있는 실정이다. 이들 산림 부산물을 잘 활용하면 환경파괴 없이 고부가가치의 식물정유를 생산할 수 있을 것이다.
상기 Chamaecyparis속 나무의 정유성분을 추출하는 방법은 압착법이나 용매추출법 및 수증기 증류법 등으로 추출이 가능하며 특정한 추출방법에 한정되지 않으나 그 중에서도 수증기 증류법이 바람직하다. 수증기 증류법에 의하면, 먼저 Chamaecyparis속 나무의 잎을 1 ∼ 2 cm 크기로 절단하거나 믹서로 파쇄한 다음 플라스크에 넣고 수증기 증류한다. 즉, 샘플이 담긴 플라스크에 약 10배 량의 물을 넣고 약 100℃에서 2 ∼ 5 시간 정유 추출장치에서 환류시키면서 정유 성분을 추출한다.
상기 Chamaeparis속 나무로는 편백나무 또는 화백나무가 바람직하다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 추출 정유성분을 이용하여 모기를 퇴치하는 방법을 제공한다.
모기를 퇴치하는 방법은 상기 식물로부터 추출한 식물정유를 포함하는 살충제를 이용하여 분무하거나 훈증하거나 혹은 두 가지 방법을 혼용하여 이루어진다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시 예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예 1
편백나무 및 화백나무의 정유 추출물 제조
편백나무 잎과 화백나무 잎을 1 ∼ 2 cm 크기로 절단하거나 믹서에서 파쇄한 후 100g씩 2리터 둥근 플라스크에 넣고 1리터의 증류수를 가한 후 정유 정량장치(木材科學實驗書 (化學編), 206∼207 페이지,有限會社 中外産業調査會, 日本木材學會,1985년, 東京)에 연결하여 100℃에서 가열하면서 2 ∼ 5 시간 수증기 증류법으로 식물정유를 추출하여 제조하였다.
실험예
실시 예 1에서 얻은 정유에 대하여 모기에 대한 살충력 검정시험을 행하였다. 모기에 성충에 대한 살충력 검정은 50 × 50 × 50 cm 크기의 아크릴 상자에 모기 성충을 방사하고 추출한 식물정유를 자연 증발시키거나, 분무 또는 훈증시켜 상온(29±2℃)에서 식물정유의 모기에 대한 살충효과를 검증하였다. 식물정유는 편백나무 잎과 화백나무 잎을 수증기 증류한 것으로 원액을 그대로 사용하거나 필요에 따라 도데칸(dodecane, Sigma사 제품)에 일정한 농도로 분산시켜 사용하였으며, 살충력 비교 실험에서는 시중에서 판매하는 훈증용 액체 모기약(상품명: 쫑리퀴드; 주성분: 디,디-시스/트란스 프랄레트린 1.33%; 제조회사: 종근당)을 사용하였다. 검정에 사용한 모기는 집모기(Culexsp.)로 하수구로부터 채집한 모기 유충을 어항에서 사육한 성충을 사용하였다.
실험예 1
자연증발에 의한 살충효과
모기퇴치제로서의 효과를 검증하기 위해 50 × 50 × 50 cm 크기의 아크릴 상자에 모기성충을 20 마리씩 방사하고 직경 7 cm 크기의 알루미늄 접시에 식물정유 원액을 1 ml씩 분주하고 상온에서 증발시켜 시간 경과에 따른 모기 살충효과를 표 1에서와 같이 관찰하였다. 이때 10시간 경과 후 편백나무 정유의 증발량은 약 0.25 g이었으며, 화백나무 정유의 증발량은 약 0.51 g이었으며 시판 액체 모기약은 거의 증발되지 않았다.
표 1. 자연 증발에 의한 식물정유의 모기에 대한 살충효과
시간(분) 대조구1 액체 모기약2 편백나무 정유 화백나무 정유
살아있는 모기3 기절한 모기4 죽은 모기 살아있는 모기 기절한 모기 죽은 모기 살아있는 모기 기절한 모기 죽은 모기 살아있는 모기 기절한 모기 죽은 모기
0 20 0 0 20 0 0 20 0 0 20 0 0
2 19 1 0 20 0 0 16 2 2 18 2 0
4 19 1 0 20 0 0 6 2 12 14 4 2
6 19 1 0 20 0 0 2 2 16 10 2 8
8 19 1 0 19 1 0 0 2 18 0 8 12
10 19 1 0 17 1 2 0 0 20 0 4 16
1식물정유 대신 증류수를 알루미늄 접시에 1 ml 분주 하였슴.
2시판 액체모기향을 알루미늄 접시에 1 ml 분주 하였슴.
3아크릴 상자 내부를 비상하는 모기 수.
4아크릴 상자 바닥에 뒤집혀 떨어져 있는 모기로 움직임이 없다가 자극을 주었을 때, 다리만 움직이는 모기 수.
표 1 에서 보는 바와 같이 증류수를 사용한 대조 실험과 훈증용 액체 모기약을 사용한 실험에서는 모기 살충효과가 거의 나타나지 않았으나, 식물정유를 사용한 실험에서는 시간이 경과함에 따라 모기들이 아크릴 상자 내부에서 분주하게 비상하는 등의 불안한 움직임을 보이기 시작하여 점차로 기절하는 모기 수와 죽은 모기 수가 증가하였다. 10 시간 경과 시, 편백나무 정유를 사용한 실험에서는 100%의 살충력을 나타내었으며, 화백나무 정유를 사용한 실험에서는 80%의 살충력을 나타내어 두 수종 정유는 모기에 대한 강력한 살충효과가 입증되었다. 아크릴 상자 바닥에 떨어져 기절한 모기는 다리가 몸체로부터 이탈되어 모기로서의 기능을 상실하였다.
실험예 2
분무에 의한 편백나무 정유의 살충효과
50 × 50 × 50 cm 크기의 아크릴 상자에 모기성충을 20 마리씩 방사하고, 실시 예 1에서 제조한 편백나무 정유를 도데칸에 일정한 농도(0v/v%, 1.25v/v%, 5v/v%, 20v/v%)로 분산시킨 편백나무 정유 용액을 분무기로 분무하여 상온에서 시간 경과에 따른 모기 살충효과를 표 1에서와 같이 관찰하였다. 이때 용액의 분무량은 약 0.16 g 이었다. 결과는 표 2와 같았다.
표 2. 분무에 의한 편백나무 정유의 모기에 대한 살충효과
시간(분) 0% 1.25% 5% 20%
살아있는 모기 기절한모기 죽은모기 살아있는모기 기절한모기 죽은모기 살아있는모기 기절한모기 죽은모기 살아있는모기 기절한모기 죽은모기
0 20 0 0 20 0 0 20 0 0 20 0 0
15 20 0 0 18 2 0 16 2 2 0 4 16
30 18 1 1 16 1 3 4 12 4 0 2 18
60 16 2 2 5 11 4 10 4 8 0 1 19
90 15 3 2 0 12 8 0 8 12 0 0 20
분무 직후에 정유 용액의 분무 입자에 직접 닿은 모기는 아크릴 상자 바닥으로 떨어지는 경향을 보였으며, 정유 용액 농도 증가에 따라 살충효과가 높아져 분무 90분 후에는 편백나무 정유 1.25% 용액 분무 시 40%, 편백나무 정유 5% 용액 분무 시 60%, 편백나무 정유 20% 용액 분무 시 100%의 모기 살충효과를 나타내었다. 아크릴 상자 바닥에 떨어져 기절한 모기는 다리가 몸체로부터 이탈되어 모기로서의 기능을 상실하였다.
실험예 3
분무에 의한 화백나무 정유의 살충효과
50 × 50 × 50 cm 크기의 아크릴 상자에 모기성충을 20 마리씩 방사하고, 실시예 1에서 제조한 화백나무 정유를 도데칸에 일정한 농도(0v/v%, 1.25v/v%, 5v/v%, 20v/v%)로 분산시킨 화백나무 정유 용액을 분무기로 분무하여 상온에서 시간 경과에 따른 모기 살충효과를 표 3에서와 같이 관찰하였다. 이때 용액의 분무량은 약 0.16 g 이었다. 결과는 표 3과 같았다.
표 3. 분무에 의한 화백나무 정유의 모기에 대한 살충효과1*
시간(분) 0% 1.25% 5% 20%
살아있는 모기 기절한모기 죽은모기 살아있는모기 기절한모기 죽은모기 살아있는모기 기절한모기 죽은모기 살아있는모기 기절한모기 죽은모기
0 20 0 0 20 0 0 20 0 0 20 0 0
15 20 0 0 20 0 0 19 0 1 16 2 2
30 18 1 1 19 1 0 17 1 2 14 4 2
60 16 2 2 16 2 2 10 8 2 8 8 4
90 15 3 2 10 6 4 8 6 6 4 8 8
분무 직후에 정유 용액의 분무 입자에 직접 닿은 모기는 아크릴 상자 바닥으로 떨어지는 경향을 보였으며, 정유 용액 농도 증가에 따라 살충효과가 높아져 분무 90분 후에는 화백나무 정유 1.25% 용액 분무 시 20%, 화백나무 정유 5% 용액 분무 시 30%, 화백나무 정유 20% 용액 분무 시 40%의 모기 살충효과를 나타내었다. 아크릴 상자 바닥에 떨어져 기절한 모기는 다리가 몸체로부터 이탈되어 모기로서의 기능을 상실하였다.
실험예 4
훈증에 의한 모기 살충효과
실시 예 1에서 제조한 편백나무와 화백나무의 정유 추출물에 대하여 훈증에 의한 살충효과 시험을 시판 모기약과 비교하면서 수행하였다.
A. 훈증에 의한 시판 액체 모기약의 살충효과
50 × 50 × 50 cm 크기의 아크릴 상자에 모기성충을 20 마리씩 방사하고, 시판 액체 모기약(상품명: 쫑리퀴드; 주성분: 디,디-시스/트란스 프랄레트린 1.33%; 제조회사: 종근당)을 훈증기에서 3시간 훈증시키면서 상온에서 시간 경과에 따른 모기 살충효과를 관찰하였다. 결과는 표 4a와 같았다.
표 4a. 훈증에 의한 시판 액체 모기약의 살충효과
시간(min) 액체 모기약
살아있는 모기 수 기절한 모기 수 죽은 모기 수
0 20 0 0
15 18 2 0
30 0 19 1
60 0 18 2
90 0 16 4
120 0 14 6
150 0 12 8
180 0 11 9
B. 훈증에 의한 편백나무 정유의 모기에 대한 살충효과
50 × 50 × 50 cm 크기의 아크릴 상자에 모기성충을 20 마리씩 방사하고, 실시 예 1에서 제조한 편백나무 정유를 도데칸에 일정한 농도(1.25v/v%, 5v/v%, 20v/v%)로 분산시킨 편백나무 정유 용액을 시판 액체 모기약 훈증기에서 훈증시키면서 시간 경과에 따른 모기 살충효과를 관찰하였다. 결과는 표 4b와 같았다.
표 4b. 훈증에 의한 편백나무 정유의 모기에 대한 살충효과
시간(분) 1.25% 5% 20%
살아있는 모기 기절한 모기 죽은 모기 살아있는 모기 기절한 모기 죽은 모기 살아있는 모기 기절한 모기 죽은 모기
0 20 0 0 20 0 0 20 0 0
15 20 0 0 16 4 0 14 6 0
30 18 2 0 4 15 1 1 18 1
60 14 6 0 0 17 3 0 17 3
90 6 14 0 0 16 4 0 12 8
120 4 15 1 0 14 6 0 4 16
150 0 19 1 0 13 7 0 2 18
180 0 17 3 0 12 8 0 0 20
1.25% 정유 사용 시 모든 모기가 기절하거나죽는데 걸리는 시간은 150분 이였지만, 5% 이상 처리 시에는 60분 정도로 강한 살충력을 보였다. 아크릴 상자 바닥에 떨어져 기절한 모기는 다리가 몸체로부터 이탈되어 모기로서의 기능을 상실하였다.
C. 훈증에 의한 화백나무 정유의 모기에 대한 살충효과
50 × 50 × 50 cm 크기의 아크릴 상자에 모기성충을 20 마리씩 방사하고, 실시 예 1에서 제조한 화백나무 정유를 도데칸에 일정한 농도(1.25v/v%, 5v/v%, 20v/v%)로 분산시킨 화백나무 정유 용액을 시판 액체 모기약 훈증기에서 훈증시키면서 시간 경과에 따른 모기 살충효과를 관찰하였다. 결과는 표 4c와 같았다.
표 4c. 훈증에 의한 화백나무 정유의 모기에 대한 살충효과
시간(분) 1.25% 5% 20%
살아있는 모기 기절한 모기 죽은 모기 살아있는 모기 기절한 모기 죽은 모기 살아있는 모기 기절한 모기 죽은 모기
0 20 0 0 20 0 0 20 0 0
15 20 0 0 20 0 0 19 1 0
30 20 0 0 18 2 0 17 13 0
60 9 11 0 11 9 0 5 15 0
90 6 14 0 5 15 0 0 17 3
120 1 18 1 0 19 1 0 16 4
150 0 19 1 0 18 2 0 13 7
180 0 17 3 0 10 10 0 8 12
모기가 기절하거나 죽는데 걸리는 시간은 1.25% 처리구에서는 150분, 5% 처리구에서는 120분, 20% 처리구에서는 90분 정도이다. 이는 편백나무 정유보다는 살충력이 덜하지만 비교적 강한 살충력이 있다고 판단된다. 아크릴 상자 바닥에 떨어져 기절한 모기는 다리가 몸체로부터 이탈되어 모기로서의 기능을 상실하였다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 인간이나 동물에 대한 독성이 낮고, 생태계에 최소한의 영향을 미치는 생물농약의 장점을 갖으면서 살충효과도 기존 시판되는 살충제의 효과보다 높거나 대등한 수준 갖는 살충효과를 갖는 Chamaecyparis속 나무로부터 추출된 식물정유를 포함하는 살충제를 제공한다.

Claims (6)

  1. 화백나무로부터 추출된 식물정유를 유효성분으로 하는 살충제.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 살충제는 모기에 대한 살충효과를 갖는 것을 특징으로 하는 살충제.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 식물추출 정유는 수증기 증류법에 의해 추출되는 것을 특징으로 하는 살충제.
  5. 제 1 항의 살충제를 분무 또는 훈증하여 모기를 퇴치하는 방법.
  6. 제 1 항의 살충제를 분무 및 훈증을 혼용하여 모기를 퇴치하는 방법.
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