KR101237985B1 - 진딧물방제 활성을 나타내는 고삼뿌리 추출물의 제조방법과 이 추출물을 이용한 진딧물방제제 조성물 및 방제방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진딧물방제 활성을 나타내는 고삼뿌리 추출물과 이 추추물을 이용한 진딧물방제에 관한 것으로, 본 발명에서는 고삼뿌리를 상온에서 암상태로 40~60 시간 에탄올로 추출한 후 여과하여 추출물을 얻고, 이를 감압농축기로 30~43℃에서 농축시킨 후 동결건조시키는 고삼뿌리 추출물의 제조방법과 이렇게 얻어진 고삼뿌리 추출물을 이용한 진딧물방제제 조성물 및 이를 사용하는 진딧물 방제방법이 제공된다. 본 발명에 따른 고삼뿌리 추출물은 단독으로도 방제가 80% 이상의 뛰어난 진딧물방제 활성을 나타내므로, 그간 사용되어온 화학농약을 대체하여 유효한 진딧물방제제로 활용될 수 있다.

고삼, 진딧물방제제, 살충제, 옥시마트린, 마트린

Description

진딧물방제 활성을 나타내는 고삼뿌리 추출물의 제조방법과 이 추출물을 이용한 진딧물방제제 조성물 및 방제방법 {A Method of Preparing the Aphicidal Extract of Sophorae Radix, the Agents Comprising it and the Method of Controling Aphids}

본 발명은 진딧물방제제에 관한 것으로, 특히 식물로부터의 천연추출물을 유효성분으로 하는 진딧물방제제와 그 추출방법에 관한 것이다.

진딧물은 곤충강 매미목 진딧물과에 속하는 해충으로 전 세계 4,700종, 한국에는 10과 350종이 서식하고 있는 것으로 보고되어 있다. 몸길이는 2~4㎜ 정도이며, 단위생식으로 번식하고, 기주식물이 다양하며 전 세계적으로 분포한다. 초목의 줄기, 새싹, 잎에 모여서 살며 식물의 즙액을 빨아먹으므로 대부분 해충으로 분류되고 있다. 몸은 매우 연약하고 제5배마디와 제6배마디 등판 사이의 양 옆에 뿔관이 있는 것이 특징이다. 그 모양은 원기둥, 사다리, 고리 모양 등 여러가지이며, 뿔관이 없는 것도 있다. 배마디는 8개이고 제9배마디등판은 꼬리로 변한다. 알로 월동하고 3월 하순~4월 상순에 부화하면 간모가 된다. 이것은 날개가 없는 암컷이며 다 자라면 알을 낳는 것이 아니라 혼자서 새끼를 낳는데 새끼들이 자라면 어미와 똑같은 날개 없는 암컷이 된다. 몇 세대를 이렇게 되풀이해 번식하므로 기주 식물의 가지가 온통 진딧물로 덮이게 된다. 이러는 동안에 차차 날개 돋친 암컷(유시충)이 생겨 분산하게 된다. 또한, 진딧물은 몸을 외부의 적으로부터 방어하는 무기로서 뿔관에서 분비되는 끈끈한 액체를 이용한다. 이 액체를 이용해 포식충의 주둥이를 부자유스럽게 만들어 위기를 면하거나 또는 많은 밀랍가루를 분비해 몸을 보호하는 것도 있다. 진딧물의 먹이는 식물의 즙액이므로 새끼를 낳기 위한 영양분, 즉 단백질이 부족하고 탄수화물은 과다하므로 남는 당분을 배설물로 배출한다. 이 배설물을 먹으려고 작은 개미, 기생벌, 파리 등이 많이 모이게 된다. 또한 잎에 떨어진 배설물(감로)에 그을음병균이 발생하면 잎이 까맣게 더렵혀지고 엽록소가 파괴되므로 광합성작용이 저해되어 상품가치가 떨어지게 된다. 진딧물은 직접 식물의 즙액을 빨아 해를 끼칠 뿐 아니라, 복숭아혹진딧물, 목화진딧물 등과 같이 각종 작물에 식물바이러스병을 매개하여 이중으로 해를 끼치는 경우도 많다. 진딧물의 천적으로는 꽃등에류, 진디벌류, 무당벌레류, 풀잠자리류 등이 있다.

진딧물의 방제를 위해 주로 화학농약 등의 진딧물방제제를 사용하여 왔으나, 화학농약은 토양의 산성화 및 오염 문제, 인축에의 독성문제, 농약성분의 잔류로 인한 환경문제 등을 유발한다. 최근 환경문제에 대한 인식 제고와 소비자들의 친환경식품 선호현상으로 인해 화학농약을 대체할 수 있는 친환경농자재에 대한 관심이 커지고 있으며 그 사용도 점차 확대되고 있다. 화학농약을 대체할 수 있는 친환경농자재로는, 식물에서 추출한 천연물 농약의 사용 및 천적을 활용한 생물적 방 제 인자의 사용이 있다. 이중 천연추출물을 이용한 진딧물방제의 경우 대부분 효과가 객관적으로 검증되지 않은, 농민 개개인의 민간요법 차원인 경우가 많다. 또, 몇몇 제조사에 의해 상용화가 시도된 제품들도 있으나 방제효과의 한계, 제조방법의 까다로움, 제한된 유통기간 등의 문제로 화학농약을 대체하여 상용화되기에는 아직까지 해결해야 할 문제를 많이 갖고 있다. 특히, 방제효과가 떨어지는 제품의 경우 천적 개체수 증가에 따른 2차적인 문제를 유발할 수 있어 바람직한 방제방법이라고 할 수 없다.

살충효과가 있는 천연 식물성분으로 고삼뿌리 추출물을 이용하는 시도는 종래에도 있었으나, 대부분 과거부터 살충효과가 있다고 알려져 있는 다른 식물과 혼합하여 사용하는 형태로서, 그 효과가 불분명하여 실질적으로 화학농약을 대체하여 살충제나 진딧물방제제로 사용할 수 없는 실정이었다.

본 발명의 일 측면은 고삼뿌리 추출물이 충분한 진딧물방제 효과를 지니도록 유효성분을 효과적으로 추출하는 방법 및 그렇게 추출된 고삼뿌리 추출물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은 본 발명에 따른 고삼뿌리 추출물을 유효성분으로 하는 효과적인 진딧물방제제 조성물 및 이를 이용한 진딧물 방제방법을 제공하는 것이다.

기타 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 더 잘 알게 될 것이다.

본 발명에서는 뛰어난 진딧물방제 활성을 나타내는 고삼뿌리 추출물을 얻는 방법과 그렇게 얻어진 고삼뿌리 추출물이 제공된다.

본 발명의 진딧물방제 활성을 갖는 고삼뿌리 추출물의 제조방법은,

(a) 고삼뿌리를 5 내지 15 부피배의 에탄올에 넣고 상온에서 암상태로 40~60 시간 추출한 후 여과지로 여과하여 추출물을 얻는 단계와;

(b) 상기에서 얻어진 추출물을 감압농축기로 30~43℃에서 완전 농축시키는 단계와;

(c) 상기 농축시킨 추출물을 동결건조시키는 단계;를 포함한다.

고삼은 콩과식물에 속하고 산기슭이나 양지바른 들의 풀밭, 평원, 길가, 모래땅, 햇볕이 잘 드는 황토 땅 등에서 자라는 여러해살이풀이며 한국, 일본, 중국, 시베리아 등지에서 널리 자생하고 있다. 고삼뿌리는 총 알칼로이드 함량이 1.1%이며 옥시마트린(마트린-N-옥시드) C₁₅H₂₄N₂O, 마트린 C₁₅H₂₄N₂O, 소포라놀 C₁₅H₂₄N₂O, 아나기린 C₁₅H₂ON₂O, 메틸시티진 C₁₂H₁₆N₂O, 바프티폴린 C₁₅H₂ON₂O₂, 소포카르핀 C₁₅H₂₄N₂O·H₂O, 알로마트린 C₁₅H₂₆N₂ 등의 성분을 함유하고 있으며, 이밖에 당분을 약 13%로 함유하고 있다. 고삼의 뿌리를 말린 것은 맛이 쓰고 인삼의 효능이 있어 예로부터 소화불량, 신경통, 간염, 황달, 치질 등의 치료에 사용해 왔으며, 민간에서는 줄기나 잎을 분말화하거나 달여서 살충제로 쓰기도 하였다. 이러한 효능에 따라 오늘날에도 식물성 살충제 성분의 하나로 고삼을 사용하는 예가 많이 있다.

고삼 등의 식물로부터 살충 활성이 있는 식물 추출물을 얻기 위해 일반적으로 열수추출 후 알코올 추출하거나, 일정 온도로 가온하면서 알코올 추출하거나 또는 알코올 추출 후 가열 농축하는 등의 방법을 사용해 왔다. 그러나 본 발명자들은 고삼에 대해 체계적으로 연구한 결과, 고삼으로부터 살충 활성이 높은 추출물을 얻기 위해서는 열을 가하지 않고 상온에서 암상태로 장시간 알코올 추출하는 것이 필요하다는 결론을 얻게 되었다. 이를 위해 본 발명에서는 고삼뿌리를 5 내지 15 배 부피의 에탄올에 넣고 상온에서 암상태로 40~60 시간 추출한 다음 여과지로 여과하여 추출물만을 분리한다. 에탄올은 바람직하게는 90% 이상 에탄올, 즉 90%~99% 에탄올을 사용하며, 더욱 바람직하게는 95% 이상의 에탄올을 사용한다. 고삼뿌리를 에탄올에 담가놓는 추출시간은, 바람직하게는 48시간 이상으로 한다. 추출에 사용되는 고삼뿌리는 바람직하게는 수분함량 5% 이하로 건조시킨 후 1~2 ㎜ 정도로 분쇄하여 사용한다. 이렇게 얻어진 추출물은 감압농축기를 이용하여 30~43℃에서 완전 농축시키는데, 이때 온도는 43℃를 초과하지 않도록 한다. 이 이상의 고온으로 처리할 경우 살충 활성이 떨어지게 된다. 보다 바람직하게는 40℃를 초과하지 않도록 한다. 이렇게 얻어진 농축물은 동결건조기를 사용하여 동결건조시키는데, 동결건조시킴으로써 시간의 경과에 따른 활성성분의 손실을 막을 수 있다. 이렇게 얻어진 본 발명의 고삼뿌리 추출물은 실시예를 통해 확인되는 바와 같이 진딧물에 대해 높은 방제효과를 갖는다.

또한, 본 발명에서는, 상기와 같이 얻어진 고삼뿌리 추출물을 유효성분으로 포함하는 진딧물방제제 조성물이 제공된다. 본 조성물은 상기 고삼뿌리 추출물을 100~2,000배로 희석시킬 수 있는 양의 5~15% 에탄올 수용액을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 본 발명의 고삼뿌리 추출물을 에탄올 수용액에 희석시킨 후 전착제 역할을 하는 계면활성제를 0.1~2 중량%로 첨가시킨다. 계면활성제로는 비이온성 계면활성제가 바람직하며, 예를 들어 인체에 대한 안전성이 확인된 TWEEN-80 (PEO(20)-Sorbitan Monooleate), TWEEN-60 (PEO(20)-Sorbitan Monostearate) 등이 사용될 수 있다. 또한, 본 조성물은 살충효과 강화나 살충범위 확대를 위해 아레콜린(arecoline)을 유효성분으로 하는 빈랑나무 추출물 또는 피레쓰린(pyrethrins) 을 유효성분으로 하는 제충국 추출물 등의 살충효과가 알려진 공지의 식물추출물을 더 포함할 수 있다. 이밖에도 본 발명의 고삼뿌리 추출물은 다른 살충제 성분과 조합하여 복합 살충제로도 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 본 발명의 고삼뿌리 추출물을 5~15% 에탄올 수용액에 100~2,000배 희석시킨 후 식물에 살포하는 것을 포함하는 진딧물 방제방법이 제공된다. 바람직하게는 상기 고삼뿌리 추출물을 5~15% 에탄올 수용액에 500~1,000배로 희석시키며, 더욱 바람직하게는 상기 고삼뿌리 추출물을 10% 에탄올 수용액에 희석시킨다. 또한, 바람직하게는 본 발명의 고삼뿌리 추출물을 에탄올 수용액에 희석시킨 후 전착제 역할을 하는 계면활성제(TWEEN 80 등)를 0.1~2 중량%로 첨가시켜 식물의 엽면 전체에 골고루 살포한다.

본 발명에 따라 얻어진 고삼뿌리 추출물은 실시예를 통해 확인되는 바와 같이 단독으로도 방제가 80% 이상의 뛰어난 진딧물방제 활성을 나타내므로, 그간 사용되어온 화학농약을 대체하여 유효한 진딧물방제제로 사용될 수 있다. 본 발명의 고삼뿌리 추출물을 이용한 진딧물방제제는 토양 오염, 인체에 대한 독성 문제를 해결할 수 있고 그간 화학농약에 내성을 나타내던 진딧물에도 효과적으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 고삼뿌리 추출물은 다른 살충제 성분과 조합한 복합 살충제로서도 이용 가능하다.

이하 구체적인 실시예 및 시험예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

고삼뿌리 추출물의 제조

(1) 채취된 고삼뿌리를 수분함량 5% 이하로 건조시킨 후 1~2 ㎜ 정도의 크기로 분쇄하였다.

(2) 분쇄된 고삼뿌리 100g을 95% 에탄올 1,000㎖에 넣고 상온에서 암상태로 48시간 추출하였다

(3) 얻어진 추출물을 여과지로 여과한 후 감압농축기로 40℃에서 완전히 농축시켰다.

(4) 농축된 추출물을 동결건조기에서 건조시켜 본 발명의 고삼뿌리 추출을 얻었다.

시험예

고삼뿌리 추출물을 이용한 목화진딧물 방제효과 시험

(1) 먼저 실시예 1에서 제조한 고삼뿌리 추출물을 10% 에탄올 수용액에 500배 및 1,000배로 희석시켜 살포할 액(“고삼뿌리 추출물 희석액”)을 만들었다.

(2) 시설 포장에서 자라난 고추에 목화진딧물(Aphid gossypii)이 어느 정도 생겼을 때 사전 밀도를 조사한 후 고삼뿌리 추출물 희석액을 살포하고 3일 및 7일 경과후 방제가를 조사하였다. 일반 관행에 따라 조성된 고추밭에서 시험을 실시하였으며, 시험기간 전후 시험포장에서는 타살충제를 전혀 살포하지 않았고, 재식거리는 75 × 40 ㎝이었다. 시험구를 6개로 하여 1, 3, 5구는 1,000배 희석액을 처리하고, 2, 4, 6구는 500배 희석액을 처리하였다. 또한 1, 2구(시험예 1, 2)는 1반복으로 시험하고, 3, 4구(시험예 3, 4)는 2반복으로 시험하고, 5, 6구(시험예 5, 6)는 3반복으로 시험하였다. 각 시험구 당 면적은 20 ㎡로 하였다. 1,000배 희석액을 사용한 결과는 다음 표 1 및 2와 같다. 표 1은 약제 처리후 3일차의 결과이며, 표 2는 약제 처리후 7일차의 결과이다.

- 시험 기간 : 2008년 8월

- 시험 장소 : 충북 청주시

- 시험구 배치 및 면적 : 난괴법 3반복

- 대상해충 : 목화진딧물(Aphid gossypii)

- 시험 작물(품종) : 고추(신세계)

- 대상 해충의 발생 상황 : 약제 처리 전 무처리구의 평균 밀도가 749.3으로 약효검토에 충분하였음.

비교예

천연추출물을 유효성분으로 하는 K사, P사, G사의 시판중인 식물성 진딧물방제제 3종을 각각 비교예 1, 2, 3으로 하여 상기 시험예 5와 동일한 방법으로 시험을 실시하고, 상기 시험예와 비교하였다. 결과는 다음 표 3과 같다.

약해시험

상기 방제효과 시험과 동일한 방법으로 1,000 희석액과 500배 희석액을 만들어, 1,000배 희석액을 기준량으로 하고 500배 희석액을 배량으로 하여 약해시험을 실시하였다. 처리구도 동일하게 6개로 하여, 1, 2구는 1반복으로 시험하고, 3, 4구는 2반복으로 시험하고, 5, 6구는 3반복으로 시험하였다. 각 시험구 당 면적은 5 ㎡로 하였다. 약해정도를 전혀 없는 경우를 “0”으로 하고, 있는 경우는 “1~5”의 5단계로 나누어 무처리구와 비교 평가하였다. 평가는 약제 처리후 3, 5. 7일 후에 실시하였다. 조사방법은 기준량, 배량에서 외관상 약해유무를 달관조사 하였다. 시험 결과 6개의 시험구 모두 기준량과 배량에서 무처리구와 동일하게 외관상 약해가 전혀 관찰되지 않았다.

Claims (9)

1. (a) 고삼뿌리를 5 내지 15 부피배의 90%~99% 에탄올에 넣고 상온에서 암상태로 40~60시간 추출한 후 여과지로 여과하여 추출물을 얻는 단계와;

   (b) 상기에서 얻어진 추출물을 감압농축기로 30~43℃에서 농축시키는 단계와;

   (c) 상기 농축시킨 추출물을 동결건조시키는 단계;를 포함하는 진딧물방제를 위한 고삼뿌리 추출물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 고삼뿌리를 95% 에탄올에 넣고 48시간 이상 추출하는 것을 특징으로 하는 진딧물방제를 위한 고삼뿌리 추출물의 제조방법.
3. 고삼뿌리를 5 내지 15 부피배의 90%~99% 에탄올에 넣고 상온에서 암상태로 40~60 시간 추출한 후 여과지로 여과시키고 이어서 감압농축기로 30~43℃에서 농축시킨 후 동결건조시켜 얻은 고삼뿌리 추출물을 유효성분으로 포함하는 진딧물방제제 조성물.
4. 제3항에 있어서, 상기 고삼뿌리 추출물을 100~2,000배로 희석시킬 수 있는 양의 5~15% 에탄올 수용액을 더 포함하는 진딧물방제제 조성물.
5. 제4항에 있어서, 빈랑 나무 추출물 또는 제충국 추출물을 더 포함하는 진딧물방제제 조성물.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 전착제 역할을 하는 계면활성제를 0.1~2 중량% 더 포함하는 진딧물방제제 조성물.
7. 고삼뿌리를 5 내지 15 부피배의 90%~99% 에탄올에 넣고 상온에서 암상태로 40~60 시간 추출한 후 여과지로 여과시키고 이어서 감압농축기로 30~43℃에서 농축시킨 후 동결건조시켜 얻은 고삼뿌리 추출물을 5~15% 에탄올 수용액에 100~2,000배 희석시킨 후 식물에 살포하는 것을 포함하는 진딧물 방제방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 고삼뿌리 추출물을 5~15% 에탄올 수용액에 500~1,000배 희석시키는 것을 특징으로 하는 진딧물 방제방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 고삼뿌리 추출물을 에탄올 수용액에 희석시킨 후 전착제 역할을 하는 계면활성제를 0.1~2 중량% 첨가하여 살포하는 것을 특징으로 하는 진딧물 방제방법.