KR20060084832A

KR20060084832A - 울금 추출물 또는 데메톡시커큐민을 유효성분으로 하는고추 탄저병 방제용 조성물

Info

Publication number: KR20060084832A
Application number: KR1020060057793A
Authority: KR
Inventors: 조광연; 김진철; 최경자; 이선우; 장경수; 임희경
Original assignee: 한국화학연구원
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2006-07-25
Also published as: KR100634402B1

Abstract

본 발명은 커큐미노이드계(curcuminoids) 화합물 또는 이를 포함하는 울금(turmeric) 추출물을 유효성분으로 함유하는 식물 탄저병 방제용 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 방제용 조성물은 인간에 무해하면서 환경오염을 유발하지 않는 환경친화적인 천연물 살균제로서 식물 탄저병을 효과적으로 방제하여 고부가가치의 유기농산물 생산에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

Description

울금 추출물 또는 데메톡시커큐민을 유효성분으로 하는 고추 탄저병 방제용 조성물{COMPOSITION COMPRISING AN EXTRACT OF TURMERIC OR DEMETHOXYCURCUMIN FOR CONTROLLING ANTHRACNOSES OF RED PEPPER}

도 1은 데메톡시커큐민(demethoxycurcumin)의 전자충돌 질량스펙트럼(electron impact mass spectrum)을 나타낸 것이고,

도 2는 커큐민(curcumin)의 전자충돌 질량스펙트럼을 나타낸 것이고,

도 3은 비스데메톡시커큐민(bisdemethoxycurcumin)의 전자충돌 질량스펙트럼을 나타낸 것이고,

도 4는 데메톡시커큐민의 고추 탄저병에 대한 방제활성을 나타낸 것이다.

본 발명은 커큐미노이드계(curcuminoids) 화합물 또는 이를 포함하는 울금(turmeric) 추출물을 유효성분으로 함유하는 식물 탄저병 방제용 조성물에 관한 것이다.

콜레토트리쿰(Colletotrichum)속 균은 오이, 수박, 고추, 딸기 등과 같이 경제적으로 중요한 작물에 탄저병을 일으키는 대표적인 다범성 병원균으로(Bailey 등, Biology, Pathology and Control 88-120, 1992; Elmer 등, Plant Dis., 85: 216, 2001), 탄저병은 이의 방제제가 국내 채소병 방제제 시장에서 약 200억원 정도의 규모를 차지하고 있을 정도로 큰 문제가 되고 있다. 한편, 벼 도열병은 마그나포르테 그리세아(Magnaporthe grisea)(불완전세대: Pyricularia oryzae)와 같은 벼 도열병균에 의해 발생하는 벼의 주요 병해충 중의 하나로 벼를 재배하는 거의 모든 지역에서 발생하며, 특히 쌀을 주식으로 하는 우리나라, 일본, 동남아 등에서는 이 병의 발생과 피해가 수량 감소의 큰 요인이 되고 있다.

상기 식물병들에 대해 현재 가장 효율적인 방제방법으로 화학 살균제의 살포가 이용되고 있으나, 이 방법은 화학농약 잔류에 의한 자연 생태계의 오염과 인축 독성 유발 등의 문제점을 안고 있다. 이러한 문제점을 해결하고 환경과 조화를 이루는 방제 수단으로 저항성 품종, 경종적 방제, 생물학적 방제 및 천연물 살균제 또는 미생물 살균제와 같은 생물농약 등의 개발이 이루어지고 있고, 특히 천연물 살균제는 그 활성성분 자체뿐만 아니라 그 골격을 이용하여 새로운 합성 살균제를 제조할 수 있기 때문에, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다(Baker 등, Phytopathology 73: 1148, 1983; Katz 및 Demain, Bacteriol. Rev., 41: 449, 1977; Kim 등, Pest Manag. Sci., 60: 803, 2004; Lange 등, Pestic. Sci., 39: 155, 1993; Porter 및 Fox, Pestic. Sci., 39, 161, 1993; Powel 및 Jutsum, Pestic. Sci., 37: 315, 1993). 그러나, 국내뿐만 아니라 세계적으로 탄저병 또는 벼 도열병을 효과적으로 방제할 수 있는 생물농약의 개발은 거의 전무한 실정이다.

한편, 울금(turmeric)은 생강과(Zingiberaceae)에 속하는 다년생 약초로서 열대아시아 지방이 원산지이고, 생강과 식물은 전 세계에 140여종에 이르며, 울금과 같은 커큐마(Curcuma)속의 식물도 50여종이나 있다. 그 중에서 봄울금, 가을울금 및 보라색울금 등이 약효가 우수한 것으로 알려져 있다. 봄울금은 본초명이 강황으로서 봄에 핑크색 꽃이 피며, 학명은 커큐마 아로마티카(Curcuma aromatica)이다. 가을울금은 본초명이 울금 또는 심황으로 가을에 흰색꽃이 피며, 학명은 커큐마 롱가(Curcuma longa)이다. 그리고, 아출 또는 봉아술이라고도 불리는 보라색울금은 봄에 보라색 꽃이 피고 학명은 커큐마 제도아리아(Curcuma zedoaria)이다. 울금은 카레의 주요 성분으로 특유의 맛과 향을 가지고 있다. 예로부터 울금은 인도, 중국 및 한국 등에서는 기의 순환을 촉진하고 울결된 것을 풀며 혈을 양하게 하고 어혈을 없애는 효능이 있다고 하여, 흉복 협근의 제통, 토혈, 비출혈, 혈뇨, 혈림, 여자의 대상월경 및 황달을 치료하는 목적으로 사용되어 왔다. 최근에는 B형 간염은 물론, 간경화, 결장암, 위장병, 치매의 예방 및 치료와, 항암효과, 정신질환, 식도암, 담즙 분비촉진 등에 대한 울금의 임상효과가 한의학에서 보고되었다. 또한, 울금 추출물 및 울금으로부터 분리된 커큐민이 벼 잎집무늬마름병, 토마토 역병 및 밀 붉은녹병에 방제활성을 나타내는 것으로 보고된 바 있다(Kim 등, J. Agric. Food Chem. 51: 1578, 2003).

이에 본 발명자들은 인체에 무해하면서 환경친화적인 천연물 살균제를 개발 하기 위하여 연구 노력한 결과, 커큐미노이드계 화합물 또는 이를 포함하는 울금 추출물이 식물의 탄저병과 벼 도열병에 대하여 매우 높은 방제활성을 나타냄을 발견하고, 이를 식물의 탄저병과 벼 도열병 방제를 위한 천연물 살균제로 사용할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 천연물로부터 유래하여 인체에 무해하고 환경오염을 유발하지 않으면서 식물 탄저병에 대해 우수한 방제활성을 나타내는 환경친화적인 방제용 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 방제용 조성물을 이용한 식물 탄저병의 방제방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 커큐미노이드계 화합물 또는 이를 포함하는 울금 추출물을 함유하는 식물 탄저병 방제용 조성물을 제공한다:

상기 식에서, R¹ 및 R²는 각각 독립적으로 H 또는 OCH₃이다.

또한, 본 발명은 상기 방제용 조성물을 작물 또는 토양에 처리하여 식물 탄저병을 방제하는 방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 천연물로부터 유래하여 인체에 무해하고 환경오염을 유발하지 않으며, 식물 탄저병 및 벼 도열병에 대하여 높은 방제활성을 나타내는 상기 화학식 1의 커큐미노이드계 화합물 또는 이를 포함하는 울금 추출물을 유효성분으로 하는 식물 탄저병의 방제용 조성물을 제공한다.

본 발명에서 식물 탄저병에 대하여 방제활성을 나타내는 바람직한 커큐미노이드계 화합물로는 하기 화학식 2의 데메톡시커큐민, 화학식 3의 커큐민 및 화학식 4의 비스데메톡시커큐민을 사용할 수 있다:

본 발명에서 울금은 봄울금(Curcuma aromatica; 본초명: 강황), 가을울금(Curcuma longa; 본초명: 울금, 심황) 및 보라색울금(Curcuma zedoaria; 본초명: 아출, 봉아술)을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 울금 추출물은 울금의 뿌리 또는 이의 건조물을 유기용매로 추출함으로써 제조할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 유기용매는 메탄올, 메탄올 수용액, 에탄올, 에탄올 수용액, 에틸아세테이트, 아세톤 등이고, 바람직한 것은 에탄올 및 50 내지 90% 에탄올 수용액이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 건조시킨 울금 뿌리 1 ㎏에 약 5 내지 20 ℓ, 바람직하게는 8 내지 12 ℓ의 저급알콜을 가하고 20 내지 60℃, 바람직하게는 상온에서 6시간 내지 3일 동안 침출시켜 추출한다. 이로부터 얻은 추출물을 여과하여 불순물을 제거한 후 감압농축하여 유기용매 추출물을 얻는다. 본 발명에서는 추가로 당분야에서 통상적으로 사용되는 분획 공정을 수행할 수도 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 커큐미노이드계 화합물, 바람직하게는 데메톡시커큐민, 커큐민 또는 비스데메톡시커큐민은 울금 추출물로부터 분리·정제하거나 화학적으로 합성할 수 있다.

구체적으로, 데메톡시커큐민, 커큐민 및 비스데메톡시커큐민은 상기와 같이 제조된 울금 뿌리의 유기용매 추출물을 컬럼 크로마토그래피로 분획하여 분리·정제하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다. 이때, 사용가능한 컬럼은 실리카겔 컬럼, 역상실리카겔 컬럼 또는 세파덱스 컬럼 등이 있고, 용출액으로는 헥산, 에틸아세테이트, 클로로폼, 메틸렌클로라이드, 저급알콜 등과 같은 유기용매 및 이들의 혼합액을 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 건조된 울금 뿌리를 에탄올로 추출하고 감압농축하여 얻은 에탄올 추출물을 증류수로 용해한 후, 이를 에틸아세테이트와 같은 유기용매로 추출하여 얻은 추출물을 감압 농축한 다음, 농축액을 두 번의 실리카겔 컬럼 크로마토그래피와 한 번의 세파덱스 LH-20 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 데메톡시커큐민, 커큐민 및 비스데메톡시커큐민을 순수하게 분리한다.

본 발명에 따른 울금의 메탄올 추출물, 이로부터 분리·정제된 데메톡시커큐민, 커큐민 및 비스데메톡시커큐민의 방제활성을 고추 탄저병, 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 토마토 잿빛곰팡이병, 토마토 역병, 밀 붉은녹병 및 보리 흰가루병의 7가지 식물병에 대하여 조사한 결과, 울금의 메탄올 추출물은 고추 탄저병, 벼 도열병 및 밀 붉은녹병에 대하여, 데메톡시커큐민은 고추 탄저병, 벼 도열병 및 토마 토 역병에 대하여, 커큐민과 비스데메톡시커큐민은 벼 도열병에 대하여 높은 방제활성을 나타내었다(표 1, 표 3 및 도 4 참조).

상기와 같은 특성을 나타내는 본 발명의 데메톡시커큐민, 커큐민, 비스데메톡시커큐민 또는 이를 포함하는 울금 추출물은 인체에 무해하고 환경오염을 유발하지 않으면서 식물 탄저병 및 벼 도열병에 대해 높은 방제활성을 나타내므로 식물 탄저병 및 벼 도열병의 천연물 살균제로 유용하게 사용될 수 있다.

따라서, 커큐미노이드계 화합물 또는 이를 포함하는 울금 추출물을 유효성분으로 하는 식물 탄저병 방제용 조성물 역시 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명의 조성물에서 커큐미노이드계 화합물, 바람직하게는 데메톡시커큐민, 커큐민 또는 비스데메톡시커큐민은 약학적으로 허용 가능한 염의 형태일 수 있다.

본 발명의 방제용 조성물은 통상적으로 이용되는 살충제 또는 살균제에 함유되는 물질을 더욱 포함할 수 있으며, 활성성분으로 상기 울금 추출물, 데메톡시커큐민, 커큐민 또는 비스데메톡시커큐민 이외에 부형제로 약제학적으로 허용 가능한 고체 담체, 액체 담체, 액체 희석제, 액화된 기체 희석제, 고체 희석제, 또는 기타 적당한 보조제, 예를 들면 유화제, 분산제 또는 기포제 등의 계면활성제를 더욱 포함할 수 있다. 본 발명의 방제용 조성물은 활성성분과 상기 부형제를 혼합하여 농업용 조성물로 제제화시켜 사용할 수 있고, 농업용 조성물로 제제화하는 방법은 당분야에서 통상적으로 사용되는 방법은 모두 적용할 수 있다.

본 발명의 방제용 조성물은 수화제, 입제, 분제, 유제, 스프레이상, 연막제, 캅셀형 및 젤상의 제형이 바람직하고, 조성물의 부력을 위해 도넛형과 같은 제형을 통한 접촉제로서 제공되는 것이 바람직하다.

본 발명의 방제용 조성물은 식물 탄저병을 효과적으로 방제하기 위하여 울금 추출물은 333.3 ㎍/㎖ 내지 3000 ㎍/㎖의 농도로, 데메톡시커큐민, 커큐민 및 비스데메톡시커큐민은 각각 250 ㎍/㎖ 내지 1000 ㎍/㎖의 농도로 포함하는 것이 바람직하나, 이는 작물의 종류, 생육 정도, 경작지 환경, 식물병의 발병 정도 등을 고려하여 적절하게 조절할 수 있다.

상기와 같이 제형화된 본 발명의 방제용 조성물은 식물 탄저병의 방제가 필요한 식물체 또는 지역에 처리함으로써 식물 탄저병을 방제할 수 있다. 바람직한 방법은 상기 방제용 조성물을 식물 병원균과 직접 접촉할 수 있도록 적용하여 방제하는 것으로, 토양에 혼화 처리하거나 작물에 직접 분무하는 방법이 가장 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 울금 추출물의 식물병에 대한 방제활성

시중에서 구입한 가을울금(Curcuma longa)의 근경에 건조 시료 100 g당 1 ℓ의 메탄올 또는 1 ℓ의 증류수를 첨가하고 실온에서 24시간 동안 침출하여 얻은 추 출물을 여과지를 사용하여 여과하였다. 이로부터 얻어진 메탄올 추출물은 완전히 감압 농축한 후 실험에 사용할 때까지 냉장 보관하였고, 물 추출물은 여과한 후 바로 냉장 보관하였다.

울금의 메탄올 추출물과 물 추출물의 식물병에 대한 방제활성을 조사하기 위하여, 대표적인 식물병인 고추 탄저병, 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 토마토 잿빛곰팡이병, 토마토 역병, 밀 붉은녹병 및 보리 흰가루병에 대한 방제활성 실험을 하기와 같이 수행하였다. 먼저, 메탄올 추출물을 메탄올에 용해시킨 후 250 ㎍/㎖ 트윈 20 (Tween 20) 용액으로 희석하여 최종 농도가 3000 ㎍/㎖, 1000 ㎍/㎖ 및 333.3 ㎍/㎖이 되도록 준비하였다. 이때, 메탄올의 최종 농도는 5% 수준이 되도록 하였다. 물 추출물은 건조 시료 1 g 및 0.1 g에 해당하는 양을 취하여 10 ㎖의 250 ㎍/㎖ 트윈 20 용액으로 각각 희석하였다. 이때, 증류수 10 ㎖에 0.5 ㎖의 메탄올(최종 농도 5%)과 2.5 ㎎의 트윈 20(최종 농도 250 ㎍/㎖)을 첨가한 용액을 음성 대조군으로 사용하였다. 이와 같이 제조된 메탄올 추출물, 물 추출물 및 대조군 시료들을 각각 병원균 접종 1일전에 식물체 유묘의 엽면에 분무살포한 후 상온에서 24시간 동안 건조시켰다.

실험에 사용한 벼, 토마토, 보리 및 밀은 지름 4.5 ㎝ 플라스틱 포트에 수도용 상토 또는 원예용 상토를 70% 정도 채운 후, 종자를 파종하여 25±5℃의 온실에서 1주 내지 4주 동안 재배하였다. 벼 도열병은 3∼4엽기의 유묘에 도열병의 원인균인 마그나포르테 그리세아(Magnaporthe grisea, 한국화학연구원)의 포자 현탁 액(5×10⁵포자/㎖)을 분무 접종하고, 25℃의 습실상에서 하루 동안 습실처리한 후, 25℃의 항온실에서 5일 동안 배양하여 발병을 유도하였다. 벼 잎집무늬마름병은 잎집무늬마름병의 원인균인 타네이트포러스 큐큐메리스(Thanatephorus cucumeris, 한국화학연구원)를 배지(밀기울 90 g, 왕겨 15 g, 증류수 100 ㎖)에서 7일 동안 배양하여 얻은 배양물을 5엽기 유묘에 접종하고 25℃의 습실상에서 4일 동안 습실처리한 후, 25℃의 항온실에서 4일 동안 배양하여 발병을 유도하였다. 토마토 역병은 3∼4엽기 토마토 유묘에 역병의 원인균인 파이토프토라 인페스탄스(Phytophthora infestans, 강릉대학교)의 유주자낭(10⁵ 유주자낭/㎖)에서 나출된 유주자 현탁액을 분무 접종한 후 25℃의 습실상에서 2일 동안 습실처리하고 25℃의 항온항습실에서 2일 동안 배양하여 발병을 유도하였다. 토마토 잿빛곰팡이병은 토마토 3∼4엽기 유묘에 잿빛곰팡이병의 원인균인 보트리티스 시네리아(Botrytis cinerea, 한국화학연구원)의 포자 현탁액(10⁶ 포자/㎖)을 처리한 후, 20℃의 습실상에서 3일 동안 배양하여 발병을 유도하였다. 밀 붉은녹병은 1엽기 유묘에 활물기생균으로 알려진 녹병의 원인균인 퍽시니아 리콘디타(Puccinia recondita, 인천대학교)의 포자를 250 ㎍/㎖의 트윈 20 용액에 0.67 g 포자/ℓ의 양으로 현탁하여 분무 처리하고 20℃의 습실에서 하루 동안 습실처리한 후 20℃의 항온실로 옮겨 6일 동안 배양하여 발병을 유도하였다. 보리 흰가루병은 보리의 1엽기 유묘에 숙주 식물에서 계대배양된 흰가루병의 원인균인 에리시페 그래미니스 폼 스피시스 호르데이(Erysiphe graminis f. sp. hordei, 한국화학연구원)의 포자를 털어서 접종하고 20℃의 항온실에서 7일 동안 배양하여 발병을 유도하였다. 벼 도열병, 밀 붉은녹병, 보리 흰가루병은 접종 7일 후, 벼 잎집무늬마름병은 접종 후 8일 후, 그리고 토마토 잿빛곰팡이병과 토마토 역병은 각각 접종 후 3일과 4일 후에 병반면적율을 조사하였다.

한편, 고추 탄저병에 대한 방제활성 실험을 위해서는, 지름 7.0 ㎝의 플라스틱 포트에 원예용 상토를 70% 정도 채운 후 최아된 고추 종자를 파종하고, 이를 온실에서 5∼6엽기까지 키운 다음 상기에서 준비된 울금의 메탄올 추출물 및 물 추출물 시료를 엽면 살포하였다. 이때, 고추 탄저병에 대한 살균제로 사용되고 있는 디치아논(성보화학)을 양성 대조군으로 사용하였다. 시료 살포 후 24시간 동안 상온에서 건조시킨 다음 고추 탄저병원균인 콜레토트리쿰 코코데스(Colletotrichum coccodes, 충북대학교)의 포자 현탁액(1×10⁶ 포자/㎖)을 분무 접종하였다. 습실상에서 2일간 발병시킨 후 25℃의 항온실에 2일간 방치하였고, 접종 4일 후에 병반면적율을 조사하였다.

이로부터 얻은 병반면적율을 이용하여 하기 수학식 1에 따라 방제가를 계산하였고, 상기 7가지 식물병에 대한 울금의 메탄올 추출물과 물 추출물의 방제활성을 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 울금의 메탄올 추출물은 고추 탄저병, 벼 도열병 및 밀 붉은녹병에 대하여 매우 높은 방제활성을 나타내었다. 그러나, 물 추출물은 고추 탄저병에 대해서만 미약한 방제활성을 나타내었다.

100 g의 가을울금 건조시료를 메탄올로 추출한 경우 추출물의 무게는 7.92 g이었는데, 이를 울금의 물 추출물의 농도와 비교하면 물 추출물의 경우 1 g 건조시료중의 메탄올 추출물은 79.2 ㎎에 해당한다. 따라서, 고추 탄저병에 대한 방제활성은 메탄올 추출물이 물 추출물보다 훨씬 우수하며, 고추 탄저병에 대하여 방제활성을 나타내는 물질이 수용성이 아니라 지용성임을 알 수 있다.

<실시예 2> 울금으로부터 방제 활성성분 분리를 위한 추출용매 조건 결정

울금으로부터 방제 활성성분을 분리하기 위한 최적의 추출용매 조건을 결정하기 위하여, 가을울금의 건조시료 10 g씩을 비이커에 넣은 다음 헥산, 에틸아세테이트, 메탄올, 50% 메탄올 수용액, 에탄올 및 50% 에탄올 수용액의 6개 용매를 각각 100 ㎖씩 첨가한 후 상온에서 12시간 동안 침출하였다. 이로부터 얻은 각각의 용매 추출물을 여과한 후 감압농축하였다. 건조중 0.5 g과 0.25 g에 해당하는 각각의 용매 추출물 시료를 아세톤 또는 메탄올에 용해시켰는데, 헥산 및 에틸아세테이트 추출물은 아세톤 1 ㎖에, 메탄올, 50% 메탄올 수용액, 에탄올 및 50% 에탄올 수용액 추출물은 메탄올 0.5 ㎖에 용해시켰다. 250 ㎍/㎖의 트윈 20 용액으로 각 시료의 부피를 10 ㎖로 맞추어 농도를 0.05 g 건조시료중/㎖ 및 0.025 g 건조시료중/㎖이 되도록 희석한 후 이들의 고추 탄저병에 대한 방제활성을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 조사하였다.

그 결과, 상기 표 2에 나타난 바와 같이, 50% 에탄올 수용액 추출물과 에탄올 추출물이 고추 탄저병에 대하여 가장 우수한 방제활성을 나타내어 50 내지 100% 에탄올을 추출용매로 이용하는 것이 울금으로부터 방제 활성성분을 추출하는데 가장 효율적임을 확인하였다. 또한, 50 내지 100%의 에탄올 이외에도 에틸아세테이트, 50 내지 100% 메탄올도 유용한 추출용매로 사용될 수 있다.

<실시예 3> 방제 활성성분의 분리 및 정제

가을울금의 건조 시료 800 g에 8 ℓ의 에탄올을 가한 후 상온에서 1일 동안 침출하여 얻은 에탄올 추출물을 여과지를 사용하여 여과한 다음 여과액을 감압 농축하였다. 상기 울금의 에탄올 추출물을 3 ℓ의 증류수로 용해한 후 3 ℓ의 헥산(hexane), 에틸아세테이트(ethylacetate) 및 부탄올(butanol)로 3회씩 각각 추출하였다. 이들 추출물 각각의 고추 탄저병에 대한 방제활성을 조사한 결과, 에틸아세테이트 추출물이 가장 우수한 방제활성을 나타냄을 확인하였다.

이에, 에틸아세테이트 추출물(33.37 g)로부터 방제 활성성분을 분리하기 위하여, 상기 추출물을 헥산:에틸아세테이트 혼합액(33.3%→100% 에틸아세테이트 농도구배)을 전개용매로 하는 실리카 겔 컬럼크로마토그래피(6.6ㅧ60 ㎝, 카이젤 겔 60, 70-230 메쉬, 500 g: 머크사)로 분석하였다. 이로부터 얻은 용출액을 분취한 후 헥산:에틸아세테이트 혼합액(1:1, v/v)을 전개용매로 하는 박층 크로마토그래피(카이젤 겔 60 F254, 0.25 ㎜; 머크사)로 분석하였다. TLC의 패턴에 따라 F1 내지 F7의 7개 분획(Rf값 범위: F1=0.47∼0.74, F2=0.37∼0.59, F3=0.37∼0.47, F4=0.31∼0.47, F5=0.2∼0.29, F5=0.1∼0.19, F6=0.05∼0.1, F7=0.01∼0.05)으로 나누고, 각 분획을 메탄올로 용해한 후 250 ㎍/㎖ 용액으로 각각의 분획이 2,000 ㎍/㎖ 농도가 되도록 희석한 후 실시예 1과 동일한 방법으로 고추 탄저병에 대한 방제활성을 조사하였다.

그 결과, F2, F3 및 F4 분획이 높은 방제활성을 보여 이들 3개의 분획을 혼합한 후(C1이라 명명함) 다시 실리카 겔 컬럼크로마토그래피로 분석하였다. 구체적으로, 4.5 g의 C1 분획을 클로로포름에 용해시킨 후 컬럼(3.6×60 ㎝, 카이젤 겔 60, 70-230 메쉬, 200 g)에 부하하고 클로로폼:메탄올 혼합액(1%→10% 메탄올 농도구배)을 전개용매로 이용하여 용출하였다. 클로로포름:메탄올(95:5)용매에서의 TLC 패턴에 따라 C11 내지 C16의 6개 분획(Rf값 범위: C11=0.5∼0.76, C12=0.41∼0.5, C13=0.18, C14=0.11∼0.18, C15=0.04∼0.11, C16=0.01∼0.04)으로 나누고, 각 분획을 2,000 ㎍/㎖ 농도로 조제한 후 실시예 1과 동일한 방법으로 고추 탄저병에 대하여 방제활성을 조사하였다.

그 결과, C13과 C14 분획에서 높은 방제활성을 나타내었다. 이에, 두 시료를 다시 혼합(509 ㎎)하여 메틸렌 클로라이드:헥산:메탄올 혼합액(5:5:1, v/v/v)에 용해시킨 후 세파덱스 LH-20 컬럼(3.6×45 ㎝; 100 g, 시그마사) 크로마토그래피에 걸어 분석하였다. 컬럼을 메틸렌 클로라이드:헥산:메탄올 혼합액(5:5:1, v/v/v)을 전개용매로 이용하여 용출하였고, 이로부터 노란색을 띠는 150 ㎎의 살균 활성성분 A를 순수하게 분리하였다.

한편, C12(2.28 g)와 C15 분획(600 ㎎)은 고추 탄저병에는 방제활성을 나타내지 않았지만, C13과 C14 분획으로부터 분리된 활성성분 A의 유도체로 추정되는 노란색을 띠는 물질을 포함하고 있는 것으로 확인되어, 두 시료도 상기와 동일한 방법으로 세파덱스 LH-20 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분석하였다. 이와 같은 과정을 통하여 C12 분획으로부터는 활성성분 A보다 약간 비극성인 활성성분 B(256.6 ㎎)를, C15 분획으로부터는 활성성분 A보다 약간 극성이 높은 활성성분 C(443 ㎎)를 순수하게 분리하였다.

<실시예 4> 데메톡시커큐민, 커큐민 및 비스데메톡시커큐민의 구조 결정

상기 실시예 3에서 울금의 메탄올 추출물로부터 순수하게 분리된 3개의 활성성분을 질량분석기(JEOL JMS-DX303; JEOL Ltd., Tokyo, Japan)를 이용하여 분석하였다. 전자충돌(electron impact) 질량 스펙트럼(mass spectrum)을 얻은 결과, 활성성분 A는 분자이온인 [M+1]⁺이 m/z 338에서 나타났고, 주요 분절이온이 m/z 320, 242, 217, 177, 147(기본피크), 119, 91 등에서 검출되어 화학식 1의 데메톡시커큐민으로 구조가 결정되었다(도 1). 활성성분 B는 질량분석 결과, 분자이온인 [M+1]⁺이 m/z 368에서 나타났고, 주요 분절이온이 m/z 350, 272, 244, 217, 190, 177(기본피크), 137, 117 등에서 검출되어 화학식 2의 커큐민으로 동정되었다(도 2). 한편, 활성성분 C는 분자이온인 [M+1]⁺이 m/z 308에서 나타났고, 주요 분절이온이 m/z 290, 280, 212, 202, 187, 173, 160, 147(기본피크), 133, 119, 107, 91 등에서 검출되어 화학식 3의 비스데메톡시커큐민으로 동정되었다(도 3). 상기와 같이 울금의 메탄올 추출물로부터 방제활성을 나타내는 물질로 분리된 활성성분 A, B 및 C는 모두 커큐미노이드 계열의 물질로 동정되었다.

<실시예 5> 7가지 식물병에 대한 울금 추출물 유래 활성성분의 방제활성

상기 실시예 4에서 동정된 데메톡시커큐민, 커큐민 및 비스데메톡시커큐민의 생체 내(in vivo) 방제활성을 조사하기 위하여, 고추 탄저병을 비롯하여 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 토마토 잿빛곰팡이병, 토마토 역병, 밀 붉은녹병 및 보리 흰가루병 등의 총 7가지 식물병에 대하여 방제활성 실험을 수행하였다. 세 가지 활성성분 각각을 아세톤에 용해시킨 후 250 ㎍/㎖ 트윈 20 용액을 가하여 최종 농도를 250, 500 및 1000 ㎍/㎖로 조절하였으며, 모든 시료의 최종 아세톤 농도는 10%로 맞추었다. 이때, 대조군으로는 10% 아세톤과 250 ㎍/㎖ 트윈 20을 함유하는 용액을 사용하였다. 각 식물병당 2개의 포트를 이용하였고, 활성성분 시료를 엽면 분무 살포한 후 24시간 동안 풍건한 다음 각각의 식물 병원균을 접종하였다. 이들 7가지 식물병에 대한 방제활성은 실시예 1에 기재된 방법에 따라 조사하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 데메톡시커큐민은 7가지 식물병 중에 고추 탄저병, 벼 도열병 및 토마토 역병에 대하여 높은 방제활성을 나타내었다. 특히, 고추 탄저병에 대하여 다른 두 가지 커큐미노이드 활성성분들이 전혀 방제활성을 나타내지 않은 것에 비하여 데메톡시커큐민은 높은 방제활성을 보여 울금 추출물의 고추 탄저병에 대한 방제활성이 주로 데메톡시커큐민에 의한 것임을 알 수 있다(도 4). 한편, 커큐민은 벼 도열병 및 토마토 역병에 대해 방제활성을 나타내었다. 비스데메톡시커큐민의 경우에는 7가지 식물병 중에 오로지 벼 도열병에 대해서만 커큐민과 유사한 수준의 방제활성이 있는 것으로 나타났다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 커큐미노이드계 화합물 또는 이를 포함하는 울금 추출물을 유효성분으로 하는 본 발명의 방제용 조성물은 천연물로부터 유래하여 인체에 무해하고 환경오염을 유발하지 않으면서 식물 탄저병 및 벼 도열병에 대하여 높은 방제활성을 나타내므로 환경친화적인 천연물 살균제의 개발 및 고부가가치의 유기농산물 생산에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

화학식 2의 데메톡시커큐민; 또는 메탄올, 메탄올 수용액, 에탄올, 에탄올 수용액, 에틸아세테이트 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 유기용매로 추출된, 상기 데메톡시커큐민을 포함하는 울금 추출물을 유효성분으로 함유하는 고추 탄저병 방제용 조성물:

<화학식 2>
제 1항에 있어서,

울금이 봄울금(Curcuma aromatica), 가을울금(Curcuma longa) 또는 보라색울금(Curcuma zedoaria)인 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서,

울금 추출물이 건조시킨 울금 뿌리 1 ㎏에 5 내지 20 ℓ의 유기용매를 가하고 20 내지 60℃에서 3시간 내지 3일 동안 침출시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서,

데메톡시커큐민이 울금 추출물을 컬럼 크로마토그래피로 분획하여 분리·정제되는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서,

울금 추출물이 333.3 ㎍/㎖ 내지 3000 ㎍/㎖의 농도로 포함되는 것을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서,

데메톡시커큐민이 250 ㎍/㎖ 내지 1000 ㎍/㎖의 농도로 포함되는 것을 특징으로 하는 조성물.