KR101659332B1 - 서방성 농약 및 그 제조방법 - Google Patents

서방성 농약 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 담체에 농약 유효성분이 흡착되어 농약 유효성분이 서서히 방출되도록 하는 서방성 농약 및 상기 서방성 농약의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 서방성 농약은 분자량이 다른 3 종류의 키토산 혼합물로 이루어진 담체 및 상기 담체에 흡착된 농약 유효성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 서방성 농약은 기존 농약을 처리하는 경우 고농도의 농약 사용으로 인한 식물 약해가 발생하는 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 담체에 포함된 농약 유효성분의 약 90% 정도가 최초 처리 후 약 30일이 경과된 시점에 용출됨으로써 농가의 노동력 절감 및 최근 그 문제가 심각해지고 있는 농약의 과도 사용에 의한 환경문제 해결이 가능하다는 점에서 다양한 작물에 대한 질병의 예방 및 치료에 도움이 될 수 있다.
농약, 서방성, 키토산

Description

서방성 농약 및 그 제조방법{A SUSTAINED-RELEASE AGRICULTURAL CHEMICAL AND A METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 서방성 농약 및 상기 서방성 농약의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 고추, 상추, 오이, 토마토 등 채소류 및 과수, 화훼류, 곡물류 등의 병충해 방제에 사용되는 농약은 농약성분이 살포된 지역의 외부로 유출되거나, 지산하거나, 증발되어 유효 성분 농도가 빠르게 감소되었다. 따라서, 통상 약효 지속 기간이 짧기 때문에 사용법상의 양 또는 농도보다 과도한 양으로 여러 번 살포하는 것이 일반적 현실이다.
이러한 과도한 농약의 사용은, 우선적으로 식물 약해가 발생되는 문제점이 있고, 추가로 농약사용자나 작물 수요자의 건강상에 여러 가지 약해를 일으키게 되거나, 토양에 계속적인 살포 및 관주로 인한 염류집적으로 심각한 환경오염 문제를 야기하는 문제점이 발생되었다.
이에 따라, 고체상 또는 액체상의 각종 농약 유효성분에 서방성을 부여하여 한번에 적정한 농도의 농약을 살포하여 오랜 기간 동안 농약의 효과가 유지되도록 농약성분의 활성 발현 시기를 제어하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이러한 연구의 일환으로 서방성 농약을 제조하는 방법에 대한 연구가 종래 진행되었으며, 일 예로 농약 유효성분을 마이크로캡슐에 넣는 방법, 농약 유효성분을 사이크로텍스트린 등에 포접시키는 방법, 입제나 분제 등의 농약 제제 유효성분을 단독으로 또는 증량제 등과 함께 혼합하여 입자를 제조하고, 제조된 입자 핵을 왁스 또는 각종 수지로 피복하는 방법 등이 보고되고 있다.
그러나, 상기 종래 연구된 방법은 제조 공정이 복잡하거나, 사용되는 소재가 고가라는 등의 경제적인 문제점과 환경에 부정적 영향을 미친다는 환경적인 문제점이 지적되어 왔다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 환경친화적인 물질을 사용하여 서방성 농약을 만들려는 시도가 이루어지고 있다. 예를 들어, 용제에 용해시키는 농약을 판상으로 사출한 생분해성 수지에 도입하여 서방성을 부여하는 방법이나 농약원제에 생분해성 폴리머를 혼합하여 클로로포름에 용해시킨 다음, 입상 제올라이트에 흡착, 가열한 후 클로로포름을 증발시켜 서방성 농약을 제조하는 방법 등이 있다. 그러나, 이 방법들은 제조과정이 복잡하고, 높은 제조 단가라는 경제적인 문제점이 여전히 지적되고 있으며, 그 중 일부는 제조시 사용되는 용제 등의 유해성에 대한 문제점이 지적되고 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명은 기존 제조공정이 복잡하고 환경적인 문제 또는 유해성 문제를 일으킬 수 있는 용제를 사용하지 않는, 친환경적이면서도 제조가 용이한 서방성 농약 제제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 서방성 농약 제제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서방성 농약 조성물을 제공한다. 보다 상세하게는, 상기 서방성 농약 조성물은 분자량이 다른 3 종류의 키토산 혼합물로 이루어진 담체 및 상기 담체에 흡착된 농약 유효성분을 포함하는 서방성 농약 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 비교적 공정이 단순한 서방성 농약 조성물 제조방법을 제공한다
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 상기와 같은 기존 농약 및 종래 서방성 농약 제제의 문제점을 해결하기 위한 연구를 거듭한 결과, 분자량이 상이한 키토산 혼합물을 담체로 이용하여 유효성분과 함께 사용하는 경우, 각 분자량에 따른 키토산의 경우 토양에서 미생물에 의한 분해속도가 상이하므로, 담체로 사용되는 경우 유효성분 용출 정도가 상이하고, 분자량 등 키토산의 종류 및 각 종류별 키토산의 함량을 조절하는 경우, 농약 유효성분의 용출 정도를 조절할 수 있으므로, 이를 기초로 키토산의 최적의 종류 및 함량비로 서방성 농약 조성물을 제조하는 경우 용이하게 농약 유효성분의 용출량이 조절될 수 있는 서방성 농약 조성물을 제조할 수 있다는 것을 확인하여, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 분자량이 다른 3 종류의 키토산 혼합물로 이루어진 담체 및 상기 담체에 흡착된 농약 유효성분을 포함하는 서방성 농약 조성물이다.
본 발명에 있어서, 키토산은 새우 및 게 등의 갑각류로부터 산출되는 매우 유용한 생체물질로 그 화학명은 (1→4)2-아미노-2-데옥시-β-D-글루코사민으로 불려진다. 상기 키토산은 그 자체로서 혈중 콜레스트렐 감소 및 지방 흡수 저해 효과, 항암 효과, 면역력 강화 효과, 항당뇨 효과 및 상처치료 효과 등의 다양한 생리 활성을 갖고 있으며, 특히 구강, 비강 및 장강 등의 점액질 층에 결합하여 약물의 흡수를 촉진시키는 효과를 갖는 것으로 알려져 있다.
상기 키토산의 탈아세틸화도는 80 내지 90%, 바람직하게는 82.5 내지 87.5%, 더욱 바람직하게는 84 내지 86%일 수 있다.
상기 분자량이 다른 3 종류의 키토산 혼합물은 키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa인 키토산, 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa인 키토산 및 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa인 키토산의 혼합물일 수 있다.
통상적으로 키토산을 사용하는 경우, 특정 분자량의 키토산을 사용하는 것이 일반적이나, 본 발명은 서방성 제제 특히, 일반적으로 인간 또는 동물에 투여하는 의약으로서의 서방성 제제에 비하여 약물 용출기간이 현저하게 장기간일 것을 요구하는 농약의 특성을 고려하여, 다양한 분자량 대의 키토산을 사용하였다. 특히, 키토산 혼합물을 키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa, 바람직하게는 125 내지 175 KDa, 더욱 바람직하게는 140 내지 160 KDa인 키토산, 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa, 바람직하게는 15 내지 20 KDa인 키토산 및 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa, 바람직하게는 1.5 내지 3 KDa인 키토산의 혼합물로 사용하는 경우, 약 효의 지속기간 및 일정 수준의 방출량의 유지가 가능하다는 것이 실험적으로 확인되어, 본 발명의 각 분자량 범위의 키토산을 혼합하는 것이 본 발명의 효과에 가장 부합하는 것으로 확인되었다.
상기 각 키토산 혼합물에 포함된 특정 평균 분자량을 갖는 키토산의 혼합비는 중량비를 기준으로, 1:8:1(키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa인 키토산) 내지 3:4:3(키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa인 키토산), 바람직하게는 1.5:7:1.5(키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa인 키토산) 내지 2.5:5:2.5(키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa인 키토산)일 수 있다. 본 발명의 최적 분자량 범위의 키토산을 최적 혼합비로 혼합하는 경우에는 유효성분의 약 90%가 방출되기까지 약 30일의 시간이 소요되어, 본 발명의 농약 조성물은 서방성이 우수한 것으로 확인되었다.
상기 분자량이 다른 3 종류의 키토산 혼합물로 이루어진 담체에 흡착된 농약 유효성분은 담체에 고르게 흡착되어 외부로 서서히 방출되어 우수한 서방성을 가질 뿐만 아니라 기존 담체의 성분 또는 담체의 제조과정에서 사용되는 성분과 달리 작업성이 뛰어나고 환경오염을 일으키지 않는 키토산을 사용하는 것이므로, 제조과정 및 실제 농약 살포시에 작업 편의성을 증대시킬 수 있다.
상기 담체에 흡착된 농약 유효성분은 살충 활성성분, 살균 활성성분, 제초 활성성분 및 식물 성장 활성 성분 등을 예시할 수 있다.
상기 살충 활성 성분으로서는 아세페이트(Acephate), 이소크사티온(Isoxathion), 이미다크로프리드(Imidacloprid), 에틸티오메톤(Ethylthiodemeton), 에토펜프록스(Ethofenprox), 카르탑(Cartap), 카르보술판(Carbosulfan), 크로펜테진 (Clofentezine), 클로르피리포스메틸(Cyclopyrifas-methyl), 산화펜부타주석 (Fenbutatin-oxide), 시클로프로트린(Cycloprothrin), 디메틸빈포스 (Dimetylrinphos), 디메토에이트(Dimethoate), 시라프르오펜(Silafluofen), 다이아지논(Diazinon), 티오디카르브(Thiodicarb), 티오시크람(Thiocyclam), 테부페노지드(Tebufenozide), 니텐피람(Nitenpyram), 바미도티온(Vamidothion), 비펜트린 (Bifenthrin), 피리다펜티온(Pyridaphenthion), 피리다벤(Pyridaben), 피리미포스메틸(Pyrimiphos-methyl), 피프로닐(Fipronil), 페니소브로모레이트 (Phenisobromolate), 부프로페진(Buprofezin), 푸라티오카르브(Furathiocarb), 프로파포스(Propafos), 벤술탑(Bensultap), 벤푸라카르브, 폴모티온(Formothion), 마라톤(Malathon), 모노크로토포스(Monocrotophos), BPMC, CVMC, DEP, EPN, MEP, MIPC, MPP, MTMC, NAC, PAP, PHC, PMP, XMC 등을 들 수 있다.
살균 활성 성분으로서는, 아인산, 아인산염, 수산화칼륨, 자몽종자 추출물, 아시벤조랄(Acibenzolar)-S-메틸, 아족시스트로빈(Azoxystrobin), 비타놀(Bitanol), 이소푸로티올란(Isoprothiolane), 이소푸로디온(Isoprodion), 이미노 크타딘초산염(Iminoctadine triacetate), 옥소리닉산(Oxolinic acid), 옥시퀴놀린구리(Oxone-copper), 카수가마이신(Kasugamycin), 카르프로파미드(Carpropamid), 캡탄(Captan), 디클로메진(Diclomezine), 티아벤다졸(Thiabendazole), 티프루자미드(Thifluzamide), 테클로프타람(Tecloftalam), 트리시클라졸(Tricyclazole), 바리다마이신(Validamycin), 히드록시이소퀴사졸(Hydroxyisoxazole), 피로퀴론(Pyroquilon), 페나리몰(Fenarimol), 페림존(Ferimzone), 푸사라이드(Fthalide), 블라스트사이딘(Blasticidin), 폴리옥신(Polyoxin), 메타술포카르브(Methasulfocarb), 메타락실(Metalaxl), 메타락실-M, 메토미노스트로빈(Metominostrobin), 메프로닐(Mepronil), 암피실린, CNA, IBP, DF-351, NNF-9425, NNF-9850 등을 들 수 있다.
제초활성 성분 및 식물 성장 조절 성분으로서는 아짐술푸론(Azimsulfuron), 아트라진(Atrazine), 아메트린(Ametryn), 이나벤피드(Inabenfide), 이마조술푸론 (Imazosulfuron), 우니코나졸(Nuiconazole), 에스프로카르브(Esprocarb), 에토벤자니드(Etobenzanid), 옥사디아존(Oxadiazon), 카펜스트롤(Cafenstrole), 퀴자로폽에틸(Quizalofopethyl), 퀸크롤락(Quinclorac), 쿠밀론(Cumylron), 클로메톡시닐(Chlomethoxynil), 시클로술파무론(Cyclosulfamuron), 디티오필(Dithiopyr), 시노술푸론(Cinosulfuron), 시하로폽부틸(Cyhalofop-butyl), 시마진(Simazine), 디메타메트린(Dimetametryn), 디메피페레이트(Dimepiperate), 신메스린(Cinmethylin), 다임론(Dymron), 테닐크론(Thenylchor), 트리아펜테놀(Triapenthenol), 나프로아니리드(Naproanilide), 파크로부트라졸(Paclobutrazol), 비페녹스(Bifenox), 피페로 포스(Piperophos), 피라족시펜(Pyrazoxyfen), 피라조술푸론에틸(Pyrazosulfuron-ethyl), 필조레이트(Pyrazolate), 피리부티카르브(Pyributicarb), 피리미노백메틸 (Pyriminobac-methyl), 부타크롤(Butachlor), 부타미포스(Butamifos), 프레티락롤 (Pretilachlor), 브로모부티드(Bromobutide), 벤술푸론메틸(Bensulfuron-methyl), 벤조페납(Benzofenap), 벤타존(Bentazon), 벤티카르브(Benthiocarb), 펜토크사존 (Pentoxazone), 벤푸레세이트(Benfuresate), 메페나셋트 (Mefenacet), 몰네이트 (Molinate), 쟈스몬산(JA), 살리실산(SA), BABA, BTH, ACN, CNP, 2,4-D, MCPB, MCPB에틸 등 및 식물 성장 조절제 등을 들 수 있다.
본 발명에서는 상기 농약 유효성분을 다양한 농약 활성성분 중 어느 하나를 단독으로 선택하여 사용하거나, 적절한 조합과 배합에 의해 복수 개의 농약 활성성분을 선택하여 사용함으로써, 하나의 서방성 농약으로 제조할 수도 있다.
상기 담체 및 상기 담체에 흡착된 농약 유효성분의 함량은 중량을 기준으로 1:3(키토산 혼합물:농약 유효성분) 내지 1:5(키토산 혼합물:농약 유효성분)일 수 있으며, 바람직하게는 1:3.5 내지 1:4.5일 수 있다. 상기 담체 및 상기 담체에 흡착된 농약 유효성분의 함량은 담체의 양이 너무 많은 경우 농약 유효성분이 활성효과가 인정되지 않을 정도만 방출될 수 있고, 상기 담체의 양이 너무 적은 경우 과도한 농약 유효성분의 방출로 인하여 농작물의 약해가 발생하는 등 본 발명의 효과인 서방성 제제로서의 효과를 얻지 못하므로, 본 발명의 범위가 바람직하다.
구체적으로, 본 발명의 농약 조성물은 고추역병의 치료 또는 예방용인 서방성 농약 조성물일 수 있다.
상기 고추역병(phytophthora blight)이란 묘상에서부터 전 생육기간에 걸쳐 발생하는 고추의 주요 병해 중 하나로, 7월 이후 비가 온 뒤 급격히 발생하고, 9월 및 수확기에 발병이 심한 것으로 보고 되어 있다. 발생 부위와 관련하여 뿌리, 줄기, 잎, 열매 등 모든 부위에 발병하며, 증상으로는 본엽이 나오기 시작할 때부터 발병하면 줄기의 접지부가 수침상으로 잘록해지며 쓰러지고, 잎의 경우 암녹색 수침상의 불규칙한 병반이 생겨 과대해지며, 열매에서는 수침상으로 썩어 암녹색 병반 표면에 흰곰팡이가 생긴다. 상기 고추역병의 병원균은 Phytophthora capsici으로 조균류에 속하며, 병원성(病原性)이 매우 강하며 비가 오면 단시간 내에 침입하고, 식물체내 잠복기간이 짧아 24시간 이내에 병징이 나타나는 것으로 알려져 있다.
일반적으로 고추역병에 사용되는 농약의 유효성분은 주로 아인산염이나 수산화칼륨이 사용되나, 아인산염 또는 수산화칼륨의 과다 사용은 약해를 유발하는 것으로 보고되어, 농약 살포시에 유효성분인 아인산염 또는 수산화칼륨의 방출을 조절할 수 있는 서방성 농약 제제의 개발이 시급하게 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 담체에 흡착되는 유효성분을 아인산염, 수산화칼륨 및 자몽종자 추출물로 이루어진 군 중에서 1종 이상을 선택한 것으로 사용하는 경우에는 기존 고추역병에 효과가 뛰어난 것으로 알려진 유효성분을 효과적으로 서서히 방출할 수 있고, 실제 실험결과 유효성분의 약 90%를 30일 동안 방출하는 것으로 확인되었으므로, 본 발명의 서방형 농약 조성물은 기존 고추역병에 대한 농약의 문제점인 환경오염 문제와 약해라는 부작용을 해결한 것으로, 기존 농약에 비하여 현저한 효과 가 있는 것으로 인정된다.
또한, 본 발명은 서방성 농약 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
상기 제조방법은 키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa인 키토산, 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa인 키토산 및 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa인 키토산의 혼합물을 pH가 pH 4 내지 5인 용매에 용해시킨 키토산 혼합물 용액을 제조하는 단계; 상기 키토산 혼합물 용액에 중량을 기준으로 상기 키토산 혼합물 대비 농약 유효성분의 함량이 1:3(키토산 혼합물:농약 유효성분) 내지 1:5(키토산 혼합물:농약 유효성분)이 되도록 상기 농약 유효성분을 첨가하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 및 상기 키토산 함량대비 혼합 용액에 초산나트륨을 중량을 기준으로 5:1(혼합 용액:초산나트륨) 내지 5:3(혼합 용액:초산나트륨)을 첨가하고 혼합하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 키토산 혼합물 용액을 제조하는 단계는 상기 키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa, 바람직하게는 125 내지 175 KDa, 더욱 바람직하게는 140 내지 160 KDa인 키토산, 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa, 바람직하게는 15 내지 20 KDa인 키토산 및 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa, 바람직하게는 1.5 내지 3 KDa인 키토산의 혼합물을 pH가 pH 4 내지 5인 용매에 용해시키는 방법으로 수행할 수 있다.
상기 용매는 pH가 pH 4 내지 5인 경우 물 또는 유기용매 모두 적용가능하나, 키토산의 용해정도 및 제품 제조단계 및 최종 제품의 안전성 및 안정성과 환경문제를 고려할 때 물일 수 있으며, 상기 pH가 pH 4 내지 5인 물은 물에 유기산, 초산 또는 염산 등의 산을 첨가하여 pH를 조절하여 제조할 수 있다.
상기 키토산은 탈아세틸화도가 키토산의 탈아세틸화도는 80 내지 90%, 바람직하게는 82.5 내지 87.5%, 더욱 바람직하게는 84 내지 86%일 수 있고, 상기 키토산 혼합물 용액의 농도는 농도가 너무 낮은 경우, 유효성분이 희석되어 요구되는 살균효과나 질병치료 또는 예방효과를 얻을 수 없고, 농도가 너무 높은 경우에는 용액의 점도가 너무 높아 작업성이 불편하므로, 상기 키토산 혼합물 용액은 용매와 키토산 총 함량에 의한 %농도를 기준으로 5 내지 15%, 바람직하게는 7 내지 12%, 더욱 바람직하게는 9 내지 11%일 수 있다.
상기 각 키토산 혼합물에 포함된 특정 평균 분자량을 갖는 키토산의 혼합비는 중량비를 기준으로, 1:8:1(키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa인 키토산) 내지 3:4:3(키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa인 키토산), 바람직하게는 1.5:7:1.5(키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa인 키토산) 내지 2.5:5:2.5(키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa인 키토산: 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa인 키토산)일 수 있다.
상기 혼합 용액을 제조하는 단계는 상기 키토산 혼합물 용액에 중량을 기준으로 상기 키토산 혼합물 대비 농약 유효성분의 함량이 1:3(키토산 혼합물:농약 유효 성분) 내지 1:5(키토산 혼합물:농약 유효성분) 바람직하게는 1:3.5 내지 1:4.5이 되도록 상기 농약 유효성분을 첨가하고, 교반하는 방법으로 혼합 용액을 제조할 수 있다.
상기 농약 유효성분은 상기에서 언급한 살충 활성성분, 살균 활성성분, 제초 활성성분 및 식물 성장 활성 성분 등에 포함된 성분 단독 또는 조합일 수 있고, 본 발명의 서방성 농약 조성물의 사용목적이 고추역병의 치료 또는 예방을 목적으로 하는 경우에는 아인산, 아인산염, 수산화칼륨 및 자몽종자 추출물로 이루어진 군 주에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
일 예로, 상기 농약 유효성분은 키토산 총 함량(중량)을 100 중량부로, 아인산 또는 아인산염이 150 내지 250 중량부, 바람직하게는 175 내지 225 중량부, 수산화칼륨이 120 내지 200 중량부, 바람직하게는 140 내지 180 중량부, 자몽종자 추출물이 50 내지 120 중량부, 바람직하게는 70 내지 90 중량부일 수 있다. 또한, 일 예로 키토산 총 중량, 아인산, 수산화칼륨 및 자몽종자 추출물의 함량비는 1:1.8:1.4:0.6(키토산 총 중량:아인산:수산화칼륨:자몽종자 추출물) 내지 1:2.2:1.8:1(키토산 총 중량:아인산:수산화칼륨:자몽종자 추출물)일 수 있다.
상기 혼합용액에 초산나트륨을 첨가하여 서방형 농약 조성물을 제조하는 단계는 상기 혼합용액에 상기 키토산 혼합물 함량 대비 초산나트륨을 중량을 기준으로 5:1(키토산 혼합물:초산나트륨) 내지 5:3(키토산 혼합물:초산나트륨), 바람직하게는 10:3 내지 10:5를 첨가하고 혼합하는 방법으로 수행할 수 있다.
상기 혼합하는 단계는 교반기(vortexing) 등을 이용하여 초산나트륨을 용해시 킨 후, 숙성시킬 수 있으며, 상기 숙성은 상온에서 수행할 수 있다. 상기 숙성과정에서 제조되는 서방형 조성물의 입자크기는 균질기를 이용하여 조절할 수 있으며, 입자크기가 일정크기 이상이 필요한 경우 균질기를 사용하지 않고 가만히 방치하는 방법으로 숙성과정을 수행하고, 입자크기가 미세입자 크기가 요구되는 경우에는 균질기를 사용하면서 숙성과정을 수행할 수 있다.
본 발명의 농약 조성물은 서방성 농약 제재로 고농도의 농약 사용으로 인한 식물 약해가 발생하는 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 최초 처리 후에도 약 30일 이상 약효가 일정하게 유지될 수 있으므로, 농가의 노동력 절감 및 최근 그 문제가 심각해지고 있는 농약의 과도 사용에 의한 환경문제 해결이 가능하다는 점에서 유리한 효과가 인정된다. 또한, 본 발명의 농약 조성물 제조방법은 기존 서방성 농약 제조방법의 문제점으로 지적된 유해한 용제의 사용이나 복잡한 제조과정 또는 경제성의 문제점을 해결할 수 있으므로, 본 발명은 다양한 작물에 대한 질병의 예방 및 치료를 위하여 폭 넓게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 제조예 및 실시예를 제시한다. 그러나, 하기 제조예 및 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시한 것을 뿐, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 예들에 한정되는 것은 아니다
제조예 : 키토산 서방형 농약 조성물의 제조
키토산 서방형 미립제를 만들기 위해, 우선 3% 농도로 조절된 키토산 용액을 MWCO 한외여과필터를 이용하여 여과함으로써, 평균 분자량이 각각 150KDa, 20KDa 및 2KDa이고, 탈아세틸화도(DAC)가 85%인 키토산을 수득하였다.
상기 키토산을 총 키토산 함량을 기준으로 농도가 10%이고, 키노산 분자량별 함량이 2:6:2(150KDa:20KDa:2KDa)이 되도록 각각 pH가 pH 4.5로 조절될 용매에 첨가하고 혼합하여 키토산 혼합 용액을 제조하였다. 상기 키토산 혼합 용액에 고추역병의 치료효과가 뛰어난 것으로 보고된 아인산, 수산화칼슘(KOH) 및 자몽종자 추출물를 총 키토산 함량을 기준으로 각 함량이 키토산 5%, 아인산 10%, KOH 8% 및 자몽종자 추출물 4%이 되도록 용매에 첨가하였다.
상기 유효성분이 첨가된 혼합 용액에 상기 총 키토산 함량(중량)을 기준으로 초산나트륨의 함량이 5:2(총 키토산 함량:초산나트륨)가 되도록 초산나트륨을 첨가하였다. 상기 초산나트륨이 용해되도록 교반한 후, 키토산과 초산나트륨의 반응을 통해 서방형 제제가 제조되도록 숙성시켰다. 상기 방법을 동일하게 2회 수행하여, 첫 번째 제조된 서방형 제제를 실시예 1이라 하고, 두 번째 제조된 방형 제제를 실시예 2라 칭하였다. 상기 숙성시키는 동안, 제조된 서방형 제제가 미립제 즉, 서방형 제제의 입자 크기를 줄이기 위하여, 균질기를 사용하여 입자크기를 조절하였다.
최종 제조된 실시예 1의 입자를 전자현미경(SEM)으로 촬영한 결과인 도 1에서 확인되는 바와 같이, 키토산과 초산나트륨만으로 만들어진 입자의 경우에 비하여 키토산과 유효성분인 아인산, KOH 및 자몽종자 추출물을 혼합한 후, 초산나트륨을 첨가한 본 발명의 입자가 더욱 작고 균질한 것으로 확인되었다. 이는 상기 유효성분이 키토산 및 초산나트륨 미세입자와 화학적 결합관계를 통해 훨씬 안정화되었기 때문인 것으로 확인되었다.
실험예 1: 토양에서 유효성분의 용출실험
토양에서 유효성분이 본 발명의 서방성 조성물에서 용출되는 정도를 확인하기 위해 용출실험을 수행하였다. 유효성분의 지표성분은 아인산으로 하였으며, 전라남도 소재 고추밭에서 토양을 채취하여 본 발명의 서방성 농약 조성물을 분주한 후 주기적으로 아인산의 용출량을 측정하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
상기 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 유효성분은 일정한 정도로 꾸준하게 용출되었으며, 30일이 경과된 시점에서 유효성분의 약 90% 정도가 용출됨이 확인되었다. 상기 결과로부터, 본 발명의 서방성 조성물은 유효성분을 일정 함량씩 꾸준하게 용출하여, 기존의 농약이 갖는 다량의 농약 또는 항균성분의 용출로 인한 식물의 약해 또는 환경문제 등의 발생이란 문제점을 해결할 수 있을 것으로 예상되었다. 또한, 본 발명의 서방성 효과를 나타내는 주요성분인 키토산은 생분해성 물질로 환경오염이나 제조공정 또는 사용상 위험성 등의 문제점도 발생하지 아니하여, 기존 서방성 농약 제제의 문제점이 반복되지 않을 것으로 예상되었다.
실험예 2: 고추역병 방제 실험
상기 제조예에서 제조된 실시예 1 및 실시예 2를 이용하여 고추역병 방제 실 험을 수행하였고, 아무런 시료를 처러하지 않은 군을 대조예로 사용하였다.
상기 실험에 사용된 식물재료로는 도 3에 기재된 바와 같이, 농우바이오의 마니따 고추(품종)를 사용하였다. 우선, 상기 마니따 고추를 50공의 플러그용기에 파종하여 본엽 3~4기까지 육묘하였고, 지름 10㎝의 원형 포트에 이식하여 온실에서 육묘하여 실험에 이용하였다.
상기 실험에 사용된 고추역병균은 다음과 같은 방법으로 수득하였다. 우선, 고추역병균을 상기 도 4a의 V-8 쥬스 한천배지(200㎖ V-8 주스, 2.0g CaCO3, 20g agar, 800㎖ dH2HO)에 계대하였다. 상기 고추역병균의 유주자낭의 형성은 토마토를 0.01% sodium hypochloride를 이용하여 표면소독한 후, 3개의 구멍을 내고, 상기 배지에서 배양한 고추역병균이 배양된 배지를 소독된 칼로 조각을 내어 토마토 구멍에 옮기는 방법으로 토마토에 접종한 후, 실온 및 암실 조건에서 7일간 암배양하였다. 상기 고추역병균이 접종된 토마토를 도 4c와 같이 믹서를 이용하여 곱게 갈아 멸균수를 첨가하여 105 cells/㎖이상의 농도가 되도록 현탁하였다.
상기 온실에서 육묘한 식물은 상기 지름 10㎝의 원형 포트에 이식하고, 상기 실시예 1 및 2와 비교예의 시료를 각각 1000 배로 희석한 후, 작물체 지제부분에 5㎖ 관주처리 하였다.
상기 약제 관주 처리로부터 7일이 경과한 후, 도 4c와 같이 상기 고추역병균이 접종된 토마토를 곱게 갈아 멸균수를 첨가하여 현탁한 병원균 현탁액을 충분히 물을 준 후, 도 5와 같이 관주처리 함으로써, 육묘 식물에 병원균을 접종시켜 감염 시켰다.
상기 병원균 접종 후, 건조를 방지하기 위하여 주기적으로 물을 주었고, 15일 후 발병 유도된 육묘에 대해 이병주율을 조사하여 무처리군과 비교하여 방제가를 구하였고, 그 결과를 하기 표 1에 타내었다.
[표 1]
유묘기에서의 고추 역병 효과 검정
처리구 희석배수 방제가(%)
1차 2차 평균
실시예 1 1000X 73.4 72.2 72.8
실시예 2 1000X 75.7 71.1 73.4
대조예 - - - -
보다 구체적으로, 상기 표 1에 나타낸 바와 같이 대조예와 비교하여 실시예 1 및 실시예 2의 경우 각각 72.8%와 73.4%의 고추역병에 대한 방제가를 확인할 수 있었었다. 상기한 결과로부터, 본 발명의 경우 약해가 없으면서도, 우수한 고추 역병 치료 또는 예방효과가 있는 것으로 확인되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서방성 조성물의 입자를 전자현미경(SEM)으로 촬영한 결과로, 도 1a는 키토산과 초산나트륨만으로 만들어진 입자의 전자현미경 사진이고, 도 1b는 키토산과 유효성분인 아인산, KOH 및 자몽종자 추출물을 혼합한 후, 초산나트륨을 첨가한 입자의 전자현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토양에서 본 발명의 조성물에 포함된 유효성분이 본 발명의 서방성 조성물로부터 용출되는 정도를 확인한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고추역병 방제실험에 사용된 식물재료로, 구체적으로 농우바이오의 마니따 고추 50공의 플러그용기에 파종하여 본엽 3~4기까지 육묘한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘 식물에 병원균을 접종시키기 위하여 사용되는 병원균 현탁액을 제조하는 과정을 촬영한 사진으로, 도 4a는 V-8 쥬스 한천배지에 고추역병균을 계대한 사진이고, 도 4b는 고추역병균을 토마토에 접종한 후, 암배양한 후의 사진이며, 도 4c는 고추역병균을 접종한 후, 암배양한 토마토를 믹서를 이용하여 곱게 간 후에 멸균수를 첨가하여 제조된 병원균 현탁액을 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 병원균 현탁액을 관주처리 함으로써, 육묘 식물에 병원균을 접종시켜 감염시키는 사진이다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 키토산 평균 분자량이 100 내지 200 KDa인 키토산, 키토산 평균 분자량이 10 내지 30 KDa인 키토산 및 키토산 평균 분자량이 1 내지 5 KDa인 키토산의 혼합물을 pH가 pH 4 내지 5인 용매에 용해시킨 키토산 혼합물 용액을 제조하는 단계;
    상기 키토산 혼합물 용액에 중량을 기준으로 상기 키토산 혼합물 대비 농약 유효성분의 함량이 1:3(키토산 혼합물:농약 유효성분) 내지 1:5(키토산 혼합물:농약 유효성분)이 되도록 상기 농약 유효성분을 첨가하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합 용액에 상기 키토산 혼합물 함량 대비 초산나트륨을 중량을 기준으로 5:1(키토산 혼합물:초산나트륨) 내지 5:3(키토산 혼합물:초산나트륨)을 첨가하고 혼합하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 서방성 농약 조성물 제조방법.
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