KR20020048057A - 광촉매 산화티탄을 이용하여 선도 유지 및 수명 연장에효과적인 절화 보존제를 제조하는 방법 - Google Patents
광촉매 산화티탄을 이용하여 선도 유지 및 수명 연장에효과적인 절화 보존제를 제조하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 절화의 선도를 유지하고 수명을 연장시키는 절화 보존제 및 절화 수명 연장제에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 절화의 수분 흡수를 증가시키고, 도관 근처의 미생물에 대하여 살균 작용을 나타내며 노화의 주된 원인인 에틸렌 기체를 효과적으로 분해시킬 수 있도록 광촉매 산화티탄을 이용하여 절화 보존제를 제조하는 방법에 관한 것이다.
산화티탄 광촉매를 이용하여 제조된 절화 보존제는 절화의 수분 흡수를 증가시키고, 광촉매의 유기물 분해 능력을 이용하면 도관을 막는 미생물과 노화의 원인인 에틸렌 기체를 효과적으로 분해함을 알아내었다. 또한 절화 보존제 내에 첨가된 광촉매를 절화가 흡수하여 광합성 및 증산을 효율적으로 증진시켜 수분 균형을 개선하며 건조를 방지하고 생체중을 증가시켜 개화율을 증진시키고, 꽃목의 휘어짐을 억제할 수 있다.
본 발명은 절화 보존제의 주된 물질로서 산화티탄 광촉매를 이용하여 상기의 목적을 달성하고, 중금속으로 인한 환경 오염의 문제가 없으며 절화의 선도 유지 및 수명 연장에 보다 효과적으로 작용할 수 있는 절화 보존제를 제조하는 방법이다.
Description
본 발명은 절화의 선도를 유지하고 수명을 연장시키는 절화 보존제 및 절화 수명 연장제에 관한 것으로 좀더 자세하게는 기존의 절화 보존제보다 수명 연장 효과가 우수하면서도 화판과 엽의 위조를 방지하고 화색과 엽색을 장기간 유지할 수 있는 절화의 선도 유지 및 수명 연장 기능이 우수한 절화 보존제 및 절화 수명 연장제에 관한 것이다.
절화는 채화된 순간부터 수명이 감소하기 시작하여 시간이 지남에 따라 그만큼 꽃의 관상 일수도 줄어들게 된다. 절화의 채화 후에 저장, 유통과정에서 꽃의 취급 상태가 나쁘고 환경 조건이 좋지 못하면 절화 수명은 빠르게 감소한다. 반대로 양호한 취급 상태와 적절한 환경을 유지하면서 연명제와 품질 보전제를 처리하면 절화 수명을 연장시킬 수 있다.
일반적으로 절화 수명을 연장하고 선도를 유지하는 방법으로서 수중절단, 열탕 소각의 물리적 처리 방법과 절화 보존제를 이용하는 화학적 처리 방법을 들 수 있다. 절화 보존액 또는 절화 보존제(flower preservative)는 절화의 품질을 향상시키고 수명을 연장시키기 위하여 처리하는 화학 물질들을 통칭하는 것이다. 절화 보존제를 이용하여 채화된 절화를 처리하게 되면 절화의 수분 흡수량을 증진시키고 미생물 발생을 억제하며 호흡 기질을 공급하여 절화의 수명을 현저히 증가시키게 된다.
기존에 이용되는 절화 보존제의 필수 성분은 당류이다. 자당(sucrose)은 절화의 호흡 기질로 이용될 뿐만 아니라 기공 개폐를 조절하여 증산 작용의 수분 손실을 감소시키고 착색 증진에도 효과를 보이고 있다. 이러한 당류 이외에 살균제, 흡수 증진제, 에틸렌 발생 억제제 등이 첨가되어야만 절화 보존제로서의 기능을 갖추게 된다.
대표적인 살균제로서 8-Hydroxyquinoline citrate(HQC)는 미생물 발생을 억제하여 도관이 폐쇄되는 것을 방지하고 수분 균형에 영향을 준다. HQC를 사용할 때 고농도 처리시 잎의 피해, 줄기 갈변, 꽃의 황변 등의 부작용이 크므로 적정 농도에서 사용하여야만 한다. 또한 실버티오설페이트(Silver thiosulfate, STS)도 살균 작용을 나타내어 미생물 발생을 억제하며 에틸렌 기체의 생성을 차단하는 것으로 알려져 있다.
생장 조절 물질도 역시 절화 보존제로 이용되고 있는데, 이들은 식물체 내에서 일어나는 여러 가지 생화학 및 생리적 과정을 개시, 촉진 및 억제하는 기능을 가지므로 꽃의 노화 과정을 지연시키는데 효과적으로 쓰이고 있다.
기존의 절화 보존제는 다음과 같이 구성되어 있다. 에틸렌 작용 억제제인 STS, 탄수화물, 살균제, 생장 조절 물질, 무기질 등이 복합적으로 함유되어 있으나 상기 물질들은 모든 종류의 절화에 효과적으로 작용하지 못하고, 또한 충분한 수명 연장 효과를 나타내지 못하는 실정이다. 무엇보다도 STS를 이용한 절화 보존제는 심각한 환경 오염 문제를 유발하고 특히 STS 자체가 인체에 매우 유해하므로 조만간 사용이 규제될 전망이며 제조 후의 상태가 불안정하여 상품으로서 장기 보관이 불가능한 실정이다. 또한 STS 제조 과정에서 첨가되는 질산은(AgNO3)의 경우 수돗물이 있는 염소와 반응, 빛에 의해 산화되므로 유리 및 플라스틱 용기에서 증류수나 무기 성분을 제거한 물에서만 녹여야 하며 금속 용기를 사용해서는 안되고 빛에 노출되는 것을 방지해야 하는 등 취급이 까다로운 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은 기존의 절화 보존제와는 달리 중금속으로 인한 환경 오염의 문제가 없는 물질을 사용하고 선도 유지 및 수명 연장에 보다 효과적으로 작용하는 절화 보존제를 제공하는 데에 있다.
절화는 물빨림이 좋아야 하며 흡수가 잘 안되면 쉽게 시든다. 일반적으로 절화의 흡수를 저해하는 요인으로는 절단 후 도관에 기포가 생겨 수분의 상승을 방해하는 것과, 박테리아, 곰팡이 등의 미생물이 도관을 막는 것이 대표적이다.
에틸렌은 식물의 노화를 촉진하는 식물 호르몬으로 절화의 수명을 단축시킨다. 또한 절화는 종류에 따라 차이는 많으나 노화되면서 자체에서 에틸렌 기체를 발생시킨다. 이러한 에틸렌 생성을 어떻게 억제시키느냐 하는 것이 절화의 노화 억제와 수명 연장에 매우 중요한 관건이 될 수 있다.
본 발명에서는 상기의 사실에 착안하여 절화의 물빨림을 증진시키고 도관 근처의 미생물에 대하여 살균 작용을 나타내며 노화의 주된 원인인 에틸렌 기체를 효과적으로 분해시킬 수 있는 물질로서 광촉매(photocatalyst)를 선택하였다.
광촉매란 필요한 파장대의 빛을 흡수하여 화학적 반응이 일어나도록 도와주는 물질을 말하는데, 광촉매는 광 조사하에서 산소와 물 등을 산화제로 하여 유독성 유기물을 이산화탄소와 물로 완벽하게 산화시킨다. 일반적으로 광촉매로 사용되는 물질에는 TiO2, ZnO, ZrO2. CdS, MoS2등이 있다.
본 발명에서는 독성이 없고 빛에 의한 분해 반응이 일어나지 않으며 비교적 값이 싼 산화티탄(TiO2)이 세균과 에틸렌 등의 유기물 분해에 보다 효과적으로 이용될 수 있다는 사실에 착안하여 발명을 완성하였다. 광촉매의 형태는 분말과 액상 졸의 두 가지 형태를 모두 사용할 수 있으나 상기 목적을 달성하기 위해서는 액상 졸의 형태가 보다 효과적인 것으로 파악되었다.
절화 보존제로서 광촉매는 일정 농도로 희석하여 사용할 경우 도관을 막는 미생물에 대하여 살균 작용을 나타내고, 수분 흡수 증가를 도모하는 것으로 관찰되었다. 또한 증산량의 조절로 수분 균형이 개선됨으로써 건조를 방지하고 생체중을 증가시키며 삼투압 조절로 개화율을 증진시킬 수 있다.
따라서 본 발명은 절화의 선도를 유지하고 수명을 연장시키는 절화 보존제를 제조하는 방법에 있어서,
절화 보존제의 주원료 물질로서 분말 또는 액상 졸 형태의 산화티탄(TiO2) 광촉매를 물에 첨가하여 적정 농도로 희석하는 제 1단계; 및
상기 단계에서 희석된 산화티탄 수용액에 항균 금속이나 당류 등의 보조제를 투입하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절화 보존제의 제조 방법에 관한 것이다.
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본 발명의 목적을 달성하기 위하여 발명자들은 다음과 같은 사항에 착안하여 발명을 완성하였다.
첫째로 절화의 수분 흡수 증가를 도모하고 도관을 막는 미생물에 대하여 효과적인 살균 작용을 갖는 아나타제(Anatase)형 산화티탄 광촉매를 액상 졸 형태로 제조하였다. 광촉매의 입도는 0.02㎛∼0.15㎛ 의 구형으로서 대장균을 비롯한 각종 세균들에 대하여 살균 작용이 매우 우수하였고, 식물의 노화를 촉진하는 에틸렌 기체를 미량의 자연광 하에서 직접 분해함을 관찰하였다.
예를 들면 틈나리는 에틸렌에 민감하여 수확이 너무 빠르면 약(anther)중에서 에틸렌이 발생하고 개화와 착색이 나쁘게 되는데, 광촉매 용액을 이용한 절화 보존제에 침적시켜 이를 효과적으로 개선할 수 있다.
둘째로 절화의 선도 유지 및 수명 연장 기능 효과가 우수한 절화 보존제를 발명하기 위하여 자체 제조한 광촉매 용액을 적정 농도로 희석한 후, 물빨림을 육안으로 관찰하고 절화의 생체중 및 증산량을 측정하고 이를 분석하여 본 발명의 목적에 부합되는 조건을 찾으려 하였다.
절화의 수명은 생체중의 변화를 관찰하여 간접적으로 측정할 수 있다. 예를 들면 장미꽃에 광촉매를 이용한 절화 보존제를 처리한 경우에는 2주일 이상이 경과하여도 생체중의 변화가 거의 없고, 꽃목의 구부러짐이 거의 일어나지 않음을 관찰하였다. 즉 절화 보존제로서 광촉매를 이용하면 물빨림이 우수하며 왕성한 증산 작용을 통해 생체중을 일정하게 유지한다는 사실을 알아내었다.
또한 기존의 절화 보존제에서는 원활한 개화 및 개화 시간 유지를 위하여 당류를 영양분으로 공급하였다. 본 발명의 발명자들은 광촉매를 절화 보존제로서 이용하면 당류 등의 영양분을 공급하지 않아도 상기 목적을 달성할 수 있음을 알아내었다. 이는 첨가된 광촉매를 절화가 흡수하여 식물 내부의 광합성 기작에 영향을 주어 광합성 효율을 증가시켰음을 나타낸다.
본 발명에서 절화 보존제로서 이용되는 광촉매는 분말과 액상 졸이 모두 사용될 수 있다. 산화 티탄 광촉매는 평균 입도가 0.005㎛∼10㎛ 인 경우가 흡수율이 우수하고, 보다 바람직하게는 평균 입도가 0.010㎛∼5㎛ 인 경우가 더욱 우수하였다. 사용되는 산화티탄 광촉매의 결정상은 아나타제(anatase), 루틸(rutile)이 가능하나 광촉매 분해 효율이 높은 아나타제가 바람직하다.
산화티탄 광촉매의 희석비는 물에 희석하여 TiO2고형분 대비 0.0001wt%∼0.1wt%가 적당하고, 보다 바람직하게는 0.0005wt%∼0.05wt%가 가장 적합하였다.
본 발명에서 제공되는 광촉매 절화 보존제의 pH는 물에 적정 농도로 희석했을 때 4.0∼9.0의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5.5∼8.5의 경우가 절화에 약해를 주지 않음을 관찰하였다. pH 범위가 4.0∼9.0을 벗어나는 경우에는 잎과 줄기의 갈변 현상 등의 약해가 발생하게 된다.
본 발명에서 제공되는 광촉매 절화 보존제의 살균 능력을 향상시키기 위하여 은(Ag), 구리(Cu) 등의 항균 금속을 첨가하는 것도 가능하다. 항균 금속의 첨가량은 TiO2중량 대비 0.0001wt%∼1wt% 이고, 보다 바람직하게는 0.05wt%∼0.5wt% 이다.
또한 본 발명에서 제공되는 광촉매 절화 보존제에 자당(sucrose) 등의 당류를 첨가하여 영양분을 공급할 수도 있다. 당류의 첨가량은 TiO2중량 대비 0.005wt%∼1wt% 이고, 보다 바람직하게는 0.01wt%∼0.5wt% 이다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 예시의 목적으로 제공된 것으로서 본 발명의 범위를 제한하거나 변경하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1]
시판되는 아나타제형 산화티탄 광촉매 분말(ST-01, Ishihara Sangyo)을 입수한 후, 염산을 이용하여 TiO2액상 졸을 제조하여 10wt% 농도가 되도록 하였다. 상기 액상 졸의 pH는 2.0으로서 강산성을 나타내었다. 1Kg의 수도수에 상기 액상졸 1.0g을 투입하여 교반기로 분산시켜 pH=5.0, 0.01wt% 농도의 광촉매 절화 보존제를제조하였다.
[실시예 2]
유기티탄 화합물 테트라이소프로폭시티탄(Tetraisopropoxy titan, 98%, JUNSEI)을 졸겔법에 의거, 가수 분해하여 10wt% 농도, pH=1.5의 산화티탄 졸을 합성하였다. 주사 전자 현미경 (SEM)에 의하여 산화티탄의 입도는 20∼40nm 의 구형 입자로 측정되었고, 이를 물에 희석하여 희석비 100배∼5000배까지 희석하여도 입도의 변화가 발생하지 않음을 관찰하였다.
[실시예 3]
실시예 2와 동일한 방법으로 실시하되, 염기를 이용하여 5wt% 농도, pH=10.0의 산화티탄 졸을 합성하였다. 주사 전자 현미경(SEM)에 의하여 산화티탄의 입도는 80∼200nm 의 구형 입자로 측정되었고, 이를 물에 대하여 희석비 100배∼5,000배까지 희석하여 사용하였다.
절화 선도 유지 및 수명 연장 효과
물 흡수 시험
실시예 3의 산화티탄 졸을 물에 대하여 희석비 100배, 500배, 1000배, 2000배로 각각 희석하였다. 이를 메스실린더에 채워 모두 300ml 가 되도록 하고 장미를 침지시킨 후 2주일간 물 흡수 변화를 육안으로 관찰하여 기록하였다(도면 1). 광촉매를 절화 보존제로 이용하면 무처리군의 경우와 비교하여 물 흡수가 증가됨이 관찰되었고, 특히 2000배로 희석했을 때 물의 흡수가 가장 우수한 것으로 파악되었다.
절화 생체중 및 증산량 변화 관찰 시험
실시예 3의 산화티탄 졸을 물에 대하여 희석비 100배, 500배, 1000배, 2000배로 각각 희석하였다. 용액을 메스 실린더에 채워 모두 300ml 가 되도록 하고 장미를 침지시킨 후 매일 동일 시각에 생체중(도면 2)과 증산량(도면 3)을 기록하면서 2주일간 관찰하였다. 무처리군의 경우 1주일 후부터 생체중이 감소하여 꽃목이 휘어지고 선도가 급격히 감소함을 육안으로 관찰하였다. 광촉매를 절화 보존제로 이용한 시험에서는 희석비에 따라 차이는 있으나, 2주일 간의 생체중이 일정하게 유지되고 증산 작용이 활발한 것으로 관찰되었고, 이는 절화의 신진 대사가 원활함을 나타내준다.
절화의 이용시 가장 중요한 문제는 우수한 품질의 꽃을 어떻게 오랫동안 아름다운 상태로 유지할 수 있는가에 관한 것이다. 절화의 품질을 결정하는 요소에는 신선도, 절화 수명, 꽃의 크기 및 화색 발현, 줄기의 굵기 및 길이 등이 있으며 기존에는 STS를 첨가한 절화 보존제를 이용하였다. 본 발명에서는 산화티탄 광촉매를 이용하여 선도 유지 및 수명 연장에 효과적인 절화 보존제를 제조하고자 하였다. 상기 실시예 및 절화 선도 유지 및 수명 연장 시험으로부터 알 수 있는 바와 같이, 산화티탄 광촉매를 절화 보존제로서 이용하면 절화의 수분 흡수를 증진시키고, 도관을 막는 미생물에 대하여 효과적인 살균 작용을 나타내며, 노화의 주된 원인인 에틸렌 기체를 분해하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있었다. 또한 정확한 이유는 밝혀지지 않았으나, 산화티탄 광촉매를 절화 보존제로서 첨가하면 절화가 이를 흡수하여 식물 내부의 광합성 기작에 영향을 주어 광합성 효율 및 증산 효율을 개선시켜 꽃목의 휘어짐을 방지하고 개화 시간을 증진시킬 수 있었다.
Claims (8)
- 절화의 선도를 유지하고 수명을 연장시키는 절화 보존제를 제조하는 방법에 있어서,절화 보존제의 주원료 물질로서 분말 또는 액상 졸 형태의 산화티탄(TiO2) 광촉매를 물에 첨가하여 적정 농도로 희석하는 제 1단계; 및상기 단계에서 희석된 산화티탄 수용액에 항균 금속이나 당류 등의 보조제를 투입하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절화 보존제의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1단계는산화티탄 광촉매의 평균 입도가 0.005㎛∼10㎛의 범위에 있고, 결정 상은 아나타제 또는 루틸임을 특징으로 하는 절화 보존제의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1단계는산화티탄 광촉매를 물에 녹였을 때의 희석비가 산화티탄 중량 대비 0.0001wt%∼0.1wt%임을 특징으로 하는 절화 보존제의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1단계는산화티탄 광촉매를 적정 농도로 물에 희석했을 때의 pH 범위가 4.0∼9.0임을 특징으로 하는 절화 보존제의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2단계는항균 금속으로서 은(Ag), 구리(Cu) 등을 첨가하는 것을 특징으로 하는 절화 보존제의 제조 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 항균 금속의 첨가량은산화티탄 중량 대비 0.0001wt%∼1wt%임을 특징으로 하는 절화 보존제의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2단계는영양분 공급원으로서 자당(sucrose) 등의 당류를 첨가하는 것을 특징으로 하는 절화 보존제의 제조 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 당류의 첨가량은산화티탄 중량 대비 0.005wt%∼1wt%임을 특징으로 하는 절화 보존제의 제조 방법.
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