KR20010095438A

KR20010095438A - 양고추냉이 정유를 저장물해충의 방제제로 사용하는 방법

Info

Publication number: KR20010095438A
Application number: KR1020000016467A
Authority: KR
Inventors: 이상길; 안용준; 김순일; 박지두
Original assignee: 박재욱; 대한민국(관리부서:산림청 임업연구원)
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-11-07
Also published as: KR100391827B1

Abstract

본 발명은 양고추냉이 정유(horseradish oil)를 저장물해충 방제제로 사용하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 양고추냉이 정유를 추출하여 용매에 녹여 여지에 마이크로피펫을 이용해 처리하고 여지를 후두내로 옮겨 용매를 최대한 휘발시킨 후, 나비목(Lepidoptera)의 화랑곡나방(Plodia interpunctella(Hubner)) 유충, 딱정벌레목(Coleoptera)에 속하는 권연벌레(Lasioderma serricorne(Fabriciu s)) 성충, 쌀바구미(Sitophilus oryzae(L.)) 성충 및 팥바구미(Callosobruchusch inensis(L.)) 성충 그리고 애수시렁이(Attagenus japonicusReitter) 유충 등 5종의 저장해충물에 대하여 양고추냉이 정유(horseradish oil, 학명;Armoraciarusti canaGaertu)의 살충활성을 이용하여 이들 해충을 구제하는 데 있다.

양고추냉이 정유는 15 mg 이상 수준에서 화랑곡나방 유충·쌀바구미 성충·팥바구미성충에 대해 100살충활성을 나타냈고 권연벌레 성충 및 애수시렁이 유충에 대해서는 93.3의 살충활성을 보였으며, 10 mg 수준에서는 화랑곡나방에 대해 93.3, 쌀바구미에 대해서 100높은 살충활성을 보였다. 그러나 5 mg 수준에서는 쌀바구미 성충에 대해서만 100의 활성을 나타냈다.

본 발명에 사용한 정유의 활성성분들은 휘발성이 상당히 높은 화합물들로서 주요 저장물 해충들의 방제제로 활용하는 것을 목적으로 하며, 이들 활성 성분과 모핵 화합물을 다른 해충들에도 사용하는 용도를 제공하는 것을 또다른 목적으로 한다.

Description

양고추냉이 정유를 저장물해충의 방제제로 사용하는 방법{Use of Horseradi sh Essential Oil for Stored-Product Insect-Control Agent}

본 발명은 양고추냉이 정유를 저장물해충 살충제로 사용하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 양고추냉이 정유물(horseradish oil, 학명;Armoraciarust icanaGaertu)을 증류하여 여지확산법(filter-paper impregnated method)으로 나비목(Lepidoptera)의 화랑곡나방(Plodia interpunctella(Hubner)) 유충, 딱정벌레목 (Coleoptera)에 속하는 권연벌레(Lasioderma serricorne(Fabricius)) 성충, 쌀바구미(Sitophilus oryzae(L.)) 성충 및 팥바구미(Callosobruchus chinensis(L.)) 성충 그리고 애수시렁이(Attagenus japonicusReitter) 유충 등 5종의 저장해충물에 대하여 양고추냉이 정유의 살충활성을 이용하여 이들 해충을 구제하는 데 있다.

우리나라의 농약사용량은 일본, 이태리, 벨기에에 이어 4위이며 OECD 회원국 중 평균사용량의 4.6배, 호주에 비해 126배 이상 과다한 유기합성 농약을 사용하고 있으며, 특히 저장물해충 방제제로 사용중인 메칠브로마이드는 국내에서는 주로 검역용으로 98년 425톤, 99년 507톤 가량을 소비하고 있는 실정이다.

식물체에서 유래한 2차 대사산물들이 나타내는 다양한 생물활성으로 인해 농약분야에서 많은 연구가 수행되어 왔고, 그 결과 로테논을 비롯한 피레스로이드계 화합물들이 실용화할 수 있게 되었다. 많은 식물체 추출물들과 정유들이 다양한 저장물해충들에 대해 살란(殺卵), 기피, 살충활성을 나타낸다고 힐(Hill과 Schoon h oven, 1981; Desmarchelier, 1994)등이 발표한 바 있다. 엘-나할(El-Nahal, 1989)등은 팥바구미(C.chinensis), 쌀바구미(S.oryzae), 그라나리아바구미(Si toph i lus granariusL.), 거짓쌀도둑(Tribolium confusumJ. du V.), 가루좀벌레 (Rhiz opertha dominicaF.)에 대해 창포(A.calamus)의 정유물이 독성을 갖는 것으로 보고하였다. 또한 식물체 유래 화합물들은 살충제 저항성해충들에 대해 매우 효과적인 것으로 나타났다고 아나슨(Arnason et al, 1989)등이 발표한 바 있고, 안(Ahn, 1997)등은 은행(Ginkgo bilobaL.; Ginkgoaceae)잎 유래물들이 카보퓨란 (carb of uran), 페노부카브(fenobucarb) 그리고 다이아지논(diazinon) 저항성 계통의 벼멸구(Nilaparvata lugensStal)에 대해 매우 효과적인 살충활성을 나타냄을 밝힌 바 있다.

이러한 활성을 보이는 대부분의 식물체 추출물들과 정유물들의 살충성분들은 주로 모노테르페노이드계열에 속한다고 코트(Coats et al. 1991; Konstantopoulou et al. 1992; Regnault-Roger et al, 1993; Ahn et al, 1998)등이 발표한 바 있다. 이들 화합물들은 대부분 상당히 높은 휘발성을 갖고 있기 때문에 대개는 훈증독 기능을 보인다. 말라치온과 같은 예방용 살충제들은 처리곡물의 표면에 장기간 잔류될 수 있는 잔류문제와 훈증제로 사용하는 메칠브로마이드와 클로로피크린과 같은유기합성제들 역시 높은 인축독성을 나타내기 때문에 식물체 유래 화합물들의 이러한 훈증작용은 저장물해충들에게는 상당히 중요한 기작으로 그 응용성이 크다고 할 수 있다. 나한백(Thujopsis dolabratavar.hondai) 톱밥에서 분리한 모노터피노이드인 카바크롤(carvacrol)은 저장물해충을 비롯한 농업해충 및 위생해충에 대해 훈증작용을 보여준다고 안(Ahn et al. 1998)등이 발표한 바 있다.

본 발명의 양고추냉이 정유물은 대상 5종 저장물해충에 대해 매우 높은 살충활성을 나타냈고 이러한 활성은 농도 및 생물종에 따라 각기 다른 의존 양상을 보였지만, 임계농도 수준 이상에서는 처리후 1∼3시간 이내에 살충활성을 관찰할 수 있었다. 이러한 살충활성의 기능은 주로 훈증작용을 통해 이루어짐을 알 수 있다.

저장물해충에 대한 방제는 주로 액제나 훈증제의 지속적인 처리에 의존적이다(White와 Leesch, 1995). 비록 이들 약제들이 효과적이기는 할지라도, 수십년에 걸친 이들의 반복적인 처리가 천적 생태계를 교란시켜 해충들의 대발생을 야기하였을 뿐만 아니라, 다양한 형태의 살충제들에 대한 저항성 종들의 발달을 초래하였으며 인간을 비롯한 환경과 비표적 생물들에 대한 역효과를 유발하였다(Champ와 Dyte, 1977; Subramanym과 Hagstrum, 1995; White와 Leesch, 1995).

메칠브로마이드와 포스핀과 같은 훈증제들이 저장물해충들로 인한 저장물 및 많은 농산물들의 예방과 방제를 위해 매우 효과적인 수단으로 사용되어 왔을지라도, 몇 몇 저장물해충들은 메칠브로마이드와 포스핀에 대해 저항성을 발달시켰다 (Champ와 Dyte, 1977; Subramanyam와 Hagstrum, 1995). 또한 EPA (1993)는 이들 약제들이 오존층 파괴와 높은 독성을 야기하기 때문에 선진국의 경우는 2001년까지그리고 개발도상국들은 2010년까지 이들의 사용을 금지하는 협약을 통과시켰다. 그러나 현실적으로 이들 약제의 대체제 개발이 어렵고 그 개발을 위한 기간 유예를 위해 미국을 비롯한 선진국들에서 조차도 그 사용금지시기를 잠재적으로 2005년까지 유예시킨 상태다. 따라서 저장물해충 대체제 개발은 전세계적인 관심사라 할 수 있다. 식물체에 근간한 생물활성물질에 관한 많은 연구들이 주로 농업해충 방제제 또는 그 예방제 개발을 위해 수행되었다. 하지만, 상대적으로 저장물해충에 대해 방제제 및 그 예방제를 개발하고자 하는 연구는 아직도 기초적인 연구단계에 머물러 있는 실정(Namba, 1993; Kim, 1996)이다.

이상의 결과와 기존의 연구결과들을 바탕으로하여 급속한 휘발성을 억제할 수 있는 적당한 담체만 개발할 수 있다면, 활성이 우수한 몇가지 식물체 추출물들과 정유물들을 혼합하여 저장창고, 온실, 밀폐된 장소에서 훈증제로서 충분히 응용할 수 있으리라고 판단된다. 하아딩(Harding; 1985)은 이러한 적당한 담체로서 래커, 황화나트륨, 파라핀, 실리카겔 등을 제시하고 있다.

본 발명에서 밝힌 양고추냉이 정유의 5종 대상충들에 대한 살충기작이 훈증활성을 통해 나타나고 또한 비교적 낮은 수준의 농도에서도 살충활성이 높게 나타나기 때문에 정유자체를 직접 이용하거나 보다 더 많은 연구를 통해 그 활성본체를 찾는 연구를 실시하여, 본체의 휘발성을 억제시킬 수 있는 제제 특성에 관한 연구가 이후에 수행되어져야 할 것으로 생각된다.

본 발명은 양고추냉이 정유의 새로운 용도로서 5종 저장물해충들에 대한 살충활성 및 그 기작을 밝혀내고 그 결과를 토대로 저장물해충의 살충제로 사용하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 양고추냉이 정유의 5종 저장물해충에 대한 활성검정과정 및 그 작용기작으로 구성된다. 본 발명에 사용된 검정용 저장물해충들은 다음과 같다.

화랑곡나방(Plodia interpunctella(Hubner)) 유충, 권연벌레(Lasioderma se rricorne(Fabricius)) 성충, 쌀바구미(Sitophilus oryzae(L.)) 성충 및 팥바구미 (Callosobruchus chinensis(L.)) 성충 그리고 애수시렁이(Attagenus japonicusReitter) 유충 등 이상 5종의 곤충들로, 감수성계통들은 살충제에 대한 어떤 노출도 없는 실내사육충들만을 선택하여 본 발명에 이용하였다. 화랑곡나방은 땅콩이 들어있는 비이커(직경 10, 높이 15 cm), 권연벌레는 밀가루사료(wheatfeed) : 효모(yeast)를 95 : 5로 하여 메이슨자(mason-jar) 500㎖에서 사육하였으며, 사육조건은 온도 28±1℃, 상대습도 70∼75, 그리고 광조건은 12:12 시간(주:야)로 하였다. 쌀바구미는 시판용 쌀이 들어있는 플라스틱 용기(20 × 20 × 15 cm), 팥바구미는 붉은 팥을 넣어준 플라스틱 용기(26 × 30 × 20 cm) 그리고 애수시렁이는 가다랭이가 들어있는 플라스틱용기(20 × 20 × 5 cm) 내에서 각각 사육하였다. 다른 충들의 사육조건은 온도 28 ±1℃, 상대습도 55±5 , 그리고 광조건 16 : 8 시간(주 :야)으로 하였다.

양고추냉이 정유를 얻기 위하여 양고추냉이를 세척하여 절단한 후, 열수로 추출하고 진공농축하여 양고추냉이 정유를 얻거나, 초임계추출법으로 추출하여 양고추냉이 정유를 얻는다. 양고추냉이 정유를 밀폐된 용기내에서 메탄올 또는 헥산, 아세톤, 에탄올, 디크로로메탄과 같은 (비)극성 용매에 전개시켜 휘발성의 양고추냉이의 정유 성분이 상기의 저장물해충을 사멸시킨다. 이하 본 발명의 구체적인 구성과 작용을 실시예를 들어 상세히 설명한다.

＜실시예 1＞: 살충활성 분석

식물체에서 유래한 정유를 이용한 스크리닝에서 초기 농도의 설정이 중요하므로 본 발명에서는 안(Ahn, 1995)등이 보고한 바 있는 검정법을 바탕으로 초기농도를 50 mg으로 설정하여 예비실험을 거친후, 100의 살충활성이 관찰되면 이후 이 농도를 기준하여 5 mg씩 줄여 농도별 검정을 실시하였다.

메탄올 100 ㎕에 양고추냉이 정유 각각의 농도를 녹여 여지(Whatman No. 2, 직경 5 cm)에 마이크로피펫을 이용해 처리하였다. 처리 즉시 여지를 후두내로 옮겨 약 20초 가량 넣어두어 용매를 최대한 휘발시켰다. 대조구 역시 동일하게 처리하였다. 이 여지를 페트리디쉬(직경 5 cm, 높이 3.5 cm)에 넣어서 각 성충 20개체씩을 처리된 여지위에 방사한 후, 뚜껑을 닫고 그 살충활성을 관찰하였다. 그리고 검정중에 사용할 충들은 실험 2∼3시간 전에 미리 건전충들만을 선별하여 두었고, 성충들의 활동성을 줄여 다루기 쉽게 하기 위해 권연벌레는 -4℃ 냉동고에 120초 가량넣어두었고, 쌀바구미는 이런 처리없이 곧 사용하였으며 팥바구미는 흡충관을 사용하였다. 또한 애수시렁이 유충은 각 개체당 6∼7 mg의 중량을 갖는 충들만을 사용하였고, 화랑곡나방 유충은 2∼3령 충들만 선별하여 사용하였다. 이들은 온도 28 ± 1℃, 상대습도 50-60, 그리고 광조건 16 : 8시간(주:야)에 유지시켰다. (권연벌레 사육조건은 앞면 참조). 살충활성은 처리 24시간 후에 미세한 붓을 이용해 각 대상충의 부속지 및 몸통을 자극하여 전혀 움직임이 없는 충은 사충으로 간주하였다. 살충 검정은 3반복으로 하였고, 그 살충율에 대한 평균간 비교는 쉐페 (Sch ef fe, SAS Institute, 1996)을 이용하였다.

양고추냉이 정유의 각 검정충들에 대한 활성결과는 표 1에 제시하였는데, 각 충들에 대한 활성은 실험충 및 농도 의존적인 양상을 보였다. 본 정유는 15 mg 이상 수준에서 화랑곡나방 유충·쌀바구미 성충·팥바구미성충에 대해 100살충활성을 나타냈고 권연벌레 성충 및 애수시렁이 유충에 대해서는 93.3의 살충활성을 보였으며, 10 mg 수준에서는 화랑곡나방에 대해 93.3, 쌀바구미에 대해서 100높은 살충활성을 보였다. 그러나 5 mg 수준에서는 쌀바구미 성충에 대해서만 100의 활성을 나타냈다. 각 충들의 농도의존적인 반응은 정유내 함유된 살충활성물질의 함유농도 및 그 휘발성에 기인한 적정한 포화수준이 낮은 농도수준에서는 도달되기 어려웠을 것으로 생각된다.

표 1. 여지확산법을 이용한 주요 5종 저장물해충에 대한 양고추냉이 정유의 농도별 살충활성(처리 24시간후)

검정충농 도	살 충 율 (평균±표준편차, )^a
검정충농 도	화랑곡나방 유충P. interpunctella	권연벌레 성충L. serricorne	쌀바구미 성충S. oryzae	팥바구미 성충C. chinensis	애수시렁이 유충A. unicolorja ponicus
20 mg	100.0 a	100.0 a	100.0 a	100.0 a	100.0 a
15 mg	100.0 a	93.3 ± 6.7 a	100.0 a	100.0 a	93.3 ± 6.7 a
10 mg	93.3 ± 6.7 a	0 b	100.0 a	0 b	10.0 ± 10.0 b
5 mg	16.7 ± 3.3 b	0 b	100.0 a	0 b	0 c

^a표의 칸안에 제시된 동일한 문자는 평균이 통계상(P= 0.05, Sheffe 검정) 별다른 차이가 없음을 나타내며, 살충율은 아크사인 제곱근으로 변형시켰다.

＜실시예 2＞: 정유의 살충활성 기작

본 발명에서 스크리닝에 사용한 검정법으로는 관찰된 살충활성이 접촉독에 의한 것인지 아니면 훈증독에 의한 것인지를 알 수 없기 때문에 5종 대상충 모두에 대해 24시간 후 100의 높은 살충활성을 나타낸 양고추냉이 정유를 대상으로 쌀바구미와 권연벌레에 대해 그 작용기작을 안(Ahn, 1998)등의 방법에 따라 조사하였다. 정유 5 mg씩을 메탄올 100 ㎕에 녹여 스크리닝에서 사용한 동일한 크기의 여지에 마이크로피펫을 이용하여 처리한 후, 후드에서 20초동안 건조시켰다. 20개체의 쌀바구미 및 권연벌레 성충을 미리 다이어트컵(직경 3.6 cm, 높이 4 cm)에 방사하고, 그 입구는 60-메쉬 천으로 밴딩함으로써 공기의 자유로운 유출은 허락하면서도 그 천위에 놓여질 여지(물질)와의 직접적인 접촉을 방지하였다. 이 컵을 더 큰 플라스틱 용기(직경 4.7 cm, 높이 8.4 cm)에 넣고 정유 성분이 처리된 각각의 여지를 그안쪽의 다이어트컵 상단(천위)에 올려 놓고, 그 입구를 뚜껑으로 완전히 밀폐한 발명구 A와 그 입구를 60-메쉬 천으로 밴딩하여 외부 공기의 자유로운 출입을 가능케한 발명구 B로 구별하였다. 또한 충이 여지에 처리된 물질과 자유롭게 접촉할 수 있도록 큰 플라스틱 용기(직경 4.7 cm, 높이 8.4 cm)에 20개체의 성충을 방사하고 여지를 넣어주어 그 뚜껑을 완전히 밀폐한 발명구 C와 천으로 밴딩하여 공기의 자유로운 출입을 가능케한 발명구 D로 구분하였다. 쌀바구미에 대한 검정은 3반복으로 하였고 권연벌레에 대한 검정은 4반복으로 하였으며 각 발명구에 대한 대조구 역시 메탄올만을 처리하여 각각 4개구로 구분하였다. 24시간 후에 미세한 붓을 이용하여 스크리닝시와 동일한 방법으로 그 사충 유무를 판별하였으며, 통계처리 역시 앞서와 동일하게 하였다.

처리 24시간후 100의 살충활성은 안쪽에 다이어트컵을 넣고 바깥의 플라스틱 용기 입구를 완전히 밀폐시킨 실험구 A와 내측 용기의 삽입없이 단지 큰 용기에 정유를 처리한 여지를 깔아놓고 그 입구를 완전히 밀폐한 발명구 C에서 관찰할 수 있었다. 반면에, 입구를 단지 천으로 밴딩하여 공기의 출입을 자유롭게 한 실험구 B와 D에서는 별다른 활성을 나타내지 않았다. 이와같은 결과는 이들 충들의 살충활성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 정유내 활성물질들의 휘발성에 기인한다는 것을 나타낸다(표 2).

표 2. 양고추냉이 정유의 작용기작

검 정 충^a방 법^c	살 충 율 (평균±표준편차, )^b
검 정 충^a방 법^c	대조구(MeOH)	권연벌레 성충(L. serricorne)	쌀바구미 성충(S. oryzae)^c
A	0 a	100 a	100 a
B	0 a	0 c	0 c
C	0 a	100 a	100 a
D	0 a	33.3±3.3 b	12.5±2.5 b

(^a여지당 5 mg 처리,^b표 1을 참고,^c실시예 2항 설명 참고)

본 발명은 이상의 실시예를 통해 설명한 바와 같이, 양고추냉이 정유는 5종 저장물해충에 대해 아주 우수한 살충활성을 나타낸다. 또한 그 살충활성을 나타내는 주 기작이 접촉독 보다는 훈증독에 의한 것임을 알 수 있다. 이는 활성화합물이 상당히 휘발성이 높은 물질임을 예측할 수 있다.

따라서 본 발명을 통하여 종래의 저장물해충 방제제의 대체제 개발에 있어 양고추냉이 정유가 매우 유력하다는 것을 알 수 있고, 또한 그 활성본체를 밝혀냄으로써 새로운 용도의 모핵화합물 발견을 위한 연구활성화를 기대할 수 있다. 그리고 양고추냉이 정유를 근간으로한 제형화를 통해 그 자체로서 충분한 저장물해충 방제제의 역할을 할 수 있음을 알 수 있다.

Claims

양고추냉이로부터 추출한 양고추냉이 정유를 저장물해충의 방제제로 사용하는 방법
제 1항에 있어서, 저장물해충은 화랑곡나방(Plodia interpunctella(Hubner )) 유충, 권연벌레(Lasioderma serricorne(Fabricius)) 성충, 쌀바구미 (Sitophi lus oryzae(L.)) 성충, 팥바구미(Callosobruchus chinensis(L.)) 성충 및 애수시렁이(Attagenus japonicusReitter) 유충인 것을 특징으로 하는 양고추냉이 정유를 저장물 해충의 방제제로 사용하는 방법
제 1항에 있어서, 양고추냉이 추출물은 열수 추출법 또는 초임계추출법으로 추출하여 양고추냉이 정유를 얻는 것을 특징으로 하는 양고추냉이 정유를 저장물 해충의 방제제로 사용하는 방법
제 1항에 있어서, 양고추냉이 정유를 용매로 메탄올, 헥산, 아세톤, 에탄올 또는 디크로로메탄 중에 선택된 어느 하나에 전개시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 양고추냉이 정유를 저장물해충의 방제제로 사용하는 방법
저장물해충을 쌀통과 같은 밀폐용기에 넣고 양고추냉이 정유의 휘발성물질에의하여 저장물해충을 살충시키는 것을 특징으로 하는 양고추냉이 정유를 저장물 해충의 방제제로 사용하는 방법
제 5항에 있어서, 양고추냉이 정유를 저장물해충의 살충 목적으로 액제, 훈증제 또는 조성물로 사용하는 것을 특징으로 하는 양고추냉이 정유를 저장물 해충의 방제제로 사용하는 방법
제 5항에 있어서, 훈증제를 창고, 빌딩 또는 온실과 같은 밀폐건물에서 사용하는 것을 특징으로 하는 양고추냉이 정유를 저장물 해충의 방제제로 사용하는 방법