KR20100096678A - 해조류 추출물을 유효성분으로 포함하는 병해충 방제 조성물 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해조류 추출물로부터 정제된 alginate조성물을 함유하는 병해충 방제 약제에 관한 것으로서, 더 자세하게는 감태, 다시마 등 해조류를 잘게 자른 것을 산성용액에 침전시켜 수용성 성분을 제거하여 얻은 추출물에 다시 유기용매를 가하여 분획하고, 이 분획물로부터 분리, 정제하여 얻어진 alginate조성물과 효력증진제로서 계면활성제, 물성조정제, 안정제를 더 포함된 조성물로, 내성유발이 없고 인체에 무해하며, 병해충 방제 효과가 종래 화학농약에 대등 또는 보다 우수하여, 방제약제로 활용하는 것에 관한 것이다.

해조류추출물, 병해충 방제 조성물

Description

해조류 추출물을 유효성분으로 포함하는 병해충 방제 조성물 및 제조방법{Crop Protect materials showed insecticidal and fungicidal performances, originated from sea weed extracts and its recipes.}

본 발명은 해조류 추출물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 alginate조성물을 주성분으로 하고, 여기에 효력 증진제, 물성조정제, 안정제를 첨가하여 제조한 작물 병해충 관리용 자재로서 살충·살균효과를 특징으로 하는 액상의 방제약제 조성물에 관한 것이다.

Alginate는 1880년 영국 화학 학자 E. C. C. Stanford에 의해 최초 발견되었다. 알긴산나트륨(Sodium alginate)은 산성에 약하고 사용범위가 한정되어 있지만, 1947년 미국의 케르코사는 알긴산의 카르복실기를 프로필렌옥사이드로 에스테르화한 제품을 제조했다. 이 제품은 산성 영역하에서 유화 안정제로서 뛰어난 성질이 인정되어 첨가물 종류로 alginate로 가공하기 시작하여 1934년부터는 아이스크림에 안정제로 사용하기 시작하였다. 그리고 점차적으로 식품의 증량제, 유화제로 사용이 확대되었다. 당시의 제품은 최적의 반응조건을 이용해도, 에스테르화도 75∼80% 로 20∼25%의 유리카르복실기가 잔존하며, 응용면에서 용해성, 안정성이 나빠 사용에 불편하였다. 이어서 1950년 동사는 미반응의 카르복실기를 나트륨과 결합(알긴산나트륨)시킨 제품은 용해도 및 안정성이 매우 뛰어남을 발견하고 나서 응용분야가 확대되었다. 알긴산프로필렌글리콜(Propylene Glycol Alginate)는 갈조류와 해조류에서 추출된 alginate를 에스테르화하여 1949년에 개발되었으며, 쥬스, 유화제물질,, 주류, 화장품, 면류, 조미료 등 산업용으로 널리 사용되고 있다.

냉수, 온수, 묽은 유기산 용액에 녹아서 점조한 콜로이드액이 된다. Alginate는 pH 3∼4의 산성용액 중에서도 알긴산나트륨처럼 겔(gel)화 되거나 카르복시메틸셀룰로오스와 같이 점도가 떨어지는 일이 없으며 주석산, 구연산, 젖산 등을 첨가하면 오히려 점도가 커진다. 또 알긴산나트륨이 알콜에 의하여 쉽게 탈수 석출되는 것과는 달리 이것은 친수성이 커서 알콜에 대하여 상당히 안정하며, 40℃농도까지는 아무런 변화가 없고, 90% 농도에서도 완전히 탈수 석출되지 않는다. 다른 유기용매에는 녹지 않는다. 염석에 대한 저항성이 커서 진한 전해질 용액 중에서도 염석되지 않는다. 일반적으로 고분자 전해질은 염화나트륨의 첨가로 점도가 떨어지나 이것은 한번 떨어졌다 다시 올라가는 특이한 성질을 가지고 있다. 금속 염에 대하여도 저항성이 커서 겔(gel)화되거나 침전이 생기지 않는다. 즉 일부의 중금속을 제외하고 대부분의 금속이온에 대하여 안정하다. 이것의 수용액은 다른 콜로이드 용액에 비하여 안정하고 잘 부패되지 않으나 점도는 서서히 떨어진다. 또 60℃정도까지 안정하나 끓이면 점도가 급격하게 저하된다. 또 에스테르이므로 알칼리에는 약하여 알긴산염과 프로필렌글리콜로 분해된다. 기존의 사용 용도로는 식품첨가물 로서 호료(쨈, 케찹, 소스), 유화안정제(아이스크림, 마요네즈, 드레싱), 주류, 주스, 화장품, 면류, 조미료 등 산업용으로 널리 사용되고 있다.

한편, 최근의 세계농약 시장규모가 1992년 252억불, 1998년 307억불, 1999년 301억불, 2000년에는 292억불, 2001년에는 279.4억불 규모로서 동유럽을 제외하고 점차적으로 감소하고 있고(Agrochemical service, Woodmackenzie, 2002), 이와 유사하게 국내 농약시장도 2001년 1조 300억원, 2002년 9300억원, 2003년 9270억원, 2004년 9200억원으로 감소 추세를 이어가고 있는 흐름에서 볼 때(농약공업협회자료, 2005) 이러한 화학합성 농약의 사용 감소 추세는 환경 및 인축에 대한 부작용의 가능성과 함께 화학농약 사용에 대한 부정적인 인식의 확산 및 정부의 화학농약 사용 억제 움직임과 맞물려 향후에도 지속적으로 사용량의 감소 추세가 유지될 것으로 추정된다.

현재, 국내에서는 항진균 효과를 지닌 천연물 유래의 친환경 제품이 개발되어, 농업 부문에서 다수 판매되고 있는 것으로 파악되나, 대부분이 계면활성제, 선충 포식성 곰팡이 및 인도, 중국등지에서 수입되는 님오일(주성분: Azadirachtin) 또는 제충국추출물(주성분: Pyrethrin) 등을 원재료로서 사용하고 있으며, 유통과정과 판매량의 집계가 불명확하여 정확한 사용량을 파악하기 어렵고 엽면시비나 토양관주에 의한 진균류의 살균효과나 해충 밀도 감소효과도 기존에 사용되어온 화학농약과 비교하여 현저히 떨어지는 것으로 알려져 있다.

해충을 방제할 수 있는 생물자재로 살충성 미생물, 살충성 식물추출물, 살충성 기름 등이 있다. 살충성 미생물로는 Verticillium속, Metarhizium속, Paecilomyces 속, Beauveria속, Hirsutrlla속 등이 있으며, 국내외적으로 많은 연구가 진행되었으나. 현재까지는 그 방제효과가 높지 않아 실효성이 낮은 것으로 알려져 있다. 살충성 식물로는 고삼, 황기, 은행잎, 담배잎 등이 응애, 담배가루이와 같은 미소해충에 살충효과가 있다고 인정되고 있으나, 이 역시 단용으로는 만족스러운 방제 효과를 나타내지 못하고 있다. 또한, 살충성 기름으로는 님오일(Neem Oil), 조조바오일(Jojoba Oil), 카놀라오일(Carnolar Oil) 등이 있으며, 어느 정도의 살충력은 가지고 있으나, 해충방제제로 사용하기에는 효과가 너무 낮다는 문제가 있다. 기타 살충력이 있다고 알려진 유용성분들 역시 마찬가지의 상황이다.

또한 최근 길항균 및 식물추출물, 해조류추출물 등을 이용한 생물학적 방제방법이 많이 연구되고 있는데, 이러한 방법은 환경오염, 약해, 잔류독성 등의 문제를 야기하지 않는다는 장점 이외에 내성을 유발하지 않아 그 방제효과가 오래 지속될 수 있다는 면에서 매우 바람직한 방제방법으로 여겨지고 있다.

식물의 성분을 이용하여 개발되는 생물농약은 상대적으로 미약한 설정이며, 식물추출물을 이용한 대표적인 살충제로는 국화꽃과 식물에서 추출한 천연 피레스린, 담배에서 추출한 니코틴, 고삼뿌리를 이용한 살충제 등이 상업화되어 있으며, 그 이외의 생물농약이 많이 개발되고 있으나 종류 또한 다양하지 못한 실정이다. 또한 해조류추출물과 식물추출물을 그 외의 다른 혼합되는 성분들과의 제제화함에 있어 효과를 제대로 발휘할 수 있는 제제화 기술이 부족하여, 화학농약이나 합성 살충제에 비해 그 효과가 미약한 편이다.

또한, 농가의 소득을 향상시키고 안정적인 수익성을 확보하기 위해서는 농작물을 친환경적으로 생산할 수 있는 기술을 개발하여야 한다. 작물 재배시에는 특히 살충제와 살균제를 많이 사용하고 있는 바, 친환경 농작물을 생산하기 위해서는 우선 병해충방제용 생물농약을 개발하여야 한다. 문제가 되는 해충 중에서 나방류는 B. T.제를 이용하여 어느 정도 방제가 가능하나, 응애나 담배가루이와 같은 미소해충이나 흰가루병과 같은 경우에는 효과적인 친환경 방제제가 거의 없는 실정이다. 따라서 본 발명에서는 여러 미소해충과 흰가루병 방제할 수 있는 생물농약을 개발하여 친환경 농작물을 재배하고자 하는 농가의 고충을 덜어주고자 하였다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 살충·살균효과가 우수한 해조류 추출물을 이용함과 동시에 효과를 더욱 증진시킬 수 있도록 증진제를 혼합하고, 안전한 제제화를 위해 물성조정제, 안정제 등을 혼합한 제제를 개발함으로서 내성유발이 없고, 인체에 무해한 해조류에서 유래한 효과적인 방제약제를 제공하는데 있다.

해조류(감태, 다시마 등)로부터 추출한 추출물을 유효성분으로 하는 병해충 방제제

따라서 상기의 과제 해결 수단에 따른 본 발명의 살충·살균효과가 우수한 해조류 추출물을 이용함에 따라 농작물을 친환경적으로 재배하는데 있어 여러 미소해충과 흰가루병을 방제 할 수 있는 효과가 있다.

특히 화학합성 농약이 가지고 있는 환경, 약해, 잔류독성 등의 문제를 야기하지 않고 병해충에 대한 내성을 유발하지 않아 그 방제효과가 오래 지속될 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 조성물을 실시하기 위한 구체적인 내용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 ‘alginate조성물'는 병해충 방제용 약제를 의미한다.

본 발명에서‘추출물’은 해조류에서 추출된 물질로, 액체상, 농축액, 혼합액 또는 고형상, 분말상일 수 있으며, 조추출물(crude extract)을 포함하는 개념으로 사용된다. 또한, 조추출물을 더욱 정제한 것을 포함하는 개념이다.

본 발명에서 ‘해조류추출물’은 본 발명의 ‘감태’, ‘다시마’에서 추출된 추출물을 지칭하는 것으로 사용될 수 있으며, 이의 혼합물의 의미로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 해조류추출물의 병해충의 접촉효율을 증가시키기 위하여 증진제로서 계면활성제가 더 포함된 방제제를 제공한다.

상기 계면활성제는 특별히 제한되지는 않으나, 폴리옥시에틸렌 페닐 에테르(Polyoxyethylene (1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl ether), 소듐 비스 설포석신에이트(Sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate) 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 해조류추출물의 유효성분을 안정시키기 위하여 물성조정제 또는 안정제가 더 포함한 것을 제공한다.

상기 해조류추출물은 단독으로 사용될 수 있으며, 효력증진제로서 계면활성제, 물성조정제 또는 안정제와 혼합되어 사용되는 경우 전체 전체에 대하여 약 30~80%인 것이 바람직하고, 계면활성제는 2 내지 20%인 것이 바람직하고, 안정제는 소량이라도 상관없다. 본 발명의 조추출물의 함량은 제형, 살포방법에 따라 다르게 적용되는 것이 바람직하다. 본 발명에서의 제형은 액상으로 하며 살포방법은 물에 충분히 희석하여 경엽처리할 수 있다.

본 발명의 alginate조성물의 작용기작은 주성분의 점성이 물리적인 역할로 미세곤충(가루이류, 응애류, 진딧물류 등)의 표피 조직 혹은 미세 운동 부위에 점착하여, 운동 혹은 호홉장애를 일으키며, 기문차단, 탈리억제등의 과정으로 해충을 방제한다. 또한 식물의 표면 활성형 병원균(흰가루병 등)은 균사생장이 alginate조성물의 점성에 의해 장애를 일으켜 방제 효과를 보인다. 이러한 물리적은 작용기작은 EU(유럽연합체)에서는 “액체 끈끈이 Liquid paste"로 인식되어, 등록 시 많은 조항이 면제되기도 하였다. 또한 대다수의 천적(무당벌레, 수정벌 등)에 안전하며, 작물에 잔류하지 않아 수확 당일까지 처리가 가능하며, 저항성이 발현되기 어렵다. 물리적인 약제에 대해서는 저항성을 가지고 있지 않다.

이하 본 발명의 아래의 시험예를 통해 상세히 설명하지만 본 발명은 아래의 시험예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.

시험예 1: 포장에서의 효과 시험

A. 효과 시험 검정 기관

농촌진흥청 농약, 친환경 유기농자재, 비료 공인 등록 시험 인증기관인 (주)한국식물환경연구소에서 실시하였다.

B. 대상 병해충

화학합성 농약의 내성을 나타내는 병해충과 뚜렷한 방제 방법이 없는 해충에 대하여 스크리닝을 통하여 표 1에 보이는 바와 같이 최종 15항목을 선발하였으며, 포장에서의 효과 검정을 실시하였다.

표 1

C. 효과 시험 방법

포장에서의 효과검정은 표 2에 보이는 바와 같이 병해충의 발생초기와 다발생기에 500배로 경엽과 관주처리를 하였으며, 대조구는 무처리와 대비하여 비교하였다. 포장관리는 농가 일반 경종법에 준하였고, 시험구당 면적을 20㎡으로 하고, 3반복으로 실시하였다.

표 2

D. 효과 시험결과(살충 효과 시험)

표 3

표 4

상기 표 3내지 4에서 보이는 바와 같이 해조류추출 alginate조성물 500배에서 처리후 7일에 해충에 따라 84.5~97.1%의 방제가를 나타내었으며, 뿌리혹선충에 대한 시험결과는 처리후 240일에 토양에서 뿌리혹선충의 밀도를 확인한 결과 무처리와 비교하여 50% 이상한 감소한 것을 확인 하였다.

E. 효과 시험결과(병해 효과 시험)

표 5

상기 표 5에서 보이는 바와 같이 해조류추출물 alginate조성물 500배에서 처리후 7일에 효과를 조사한 결과 60.2%의 방제가를 나타내고 있다.

상기 표 3내지 5에서 보는 바와 같이 해충과 병해에 대한 방제 효과가 우수하였으며, 또한 해당 작물에 대한 약해가 없어 생물농약으로서 실용성이 있는 것으로 확인되었다.

F. 시험 효과 사진

제 1도는 해조류로부터 분리, 정제된 alginate조성물(화학명: 1,2-diol alginate, hydroxypropyl alginate, 구조식: (C₉H₁₄O₇)n, 분자량:234.21)의 화학구조를 나타낸 것이다.

제 2도는 alginate조성물의 작용기작으로서, 잎에 살포하면 polysaccharide 이온으로 변환되어 전기적 차이에 의해 해충에 응집되어 micelles를 형성하게 되고 polysaccharide가 농축되면서 해충의 표면에 부착하여, 호홉관, 기문, 표피, 운동부위 등에 막(film)을 형성하게 되어 방제가 이루어진다

Claims (7)

1. 청구내용 1. 해조류(감태, 다시마 등)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 그 이상의 해조류 추출물을 유효성분으로 하는 병해충 방제제.
2. 청구내용 2. 제 1항에 있어서, 상기 추출물은 프로필렌옥사이드 및 촉매, 에스테르화 반응으로 추출된 것인 병해충 방제제.
3. 청구내용 3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 방제용 제품은 쌍점애매미충(Arboridia apicalis), 차응애(Tetranychus kanzawai), 꼬마배나무이(Psylla pyricola), 점박이응애(Tetranychus urticae), 무테두리진딧물(Lopaphis erysimi), 복숭아혹진딧물(Myzus persicae), 목화진딧물(Aphis gossypll), 담배가루이(Bemisia tabaci), 온실가루이(Trialeurodes vaporariorum), 흰가루병(Sphaerotheca fusca, Leveillula taurica), 뿌리혹선충(Meloidogyne incognita) 방제제.
4. 청구애용 4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 계면활성제를 더 포함하는 병해충 방 제제.
5. 청구내용 5. 제 4항에 있어서, 상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 페닐 에테르(Polyoxyethylene (1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenyl ether), 소듐 비스 설포석신에이트(Sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate) 또는 이들의 혼합물인 병해충 방제제.
6. 청구내용 6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서. 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(Polyoxyethylene lauryl ether), 폴리옥시에틸렌 글리콜(Polyoxyethylene glycol), 하이드로 처리된 중파라핀 증류액(Hydrotreated heavy paraffinic distillate), 소듐 벤조에이트(Sodium benzoate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 병해충 방제제.
7. 청구내용 7. 제 4항에 있어서, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(Polyoxyethylene lauryl ether), 폴리옥시에틸렌 글리콜(Polyoxyethylene glycol), 하이드로 처리된 중파라핀 증류액(Hydrotreated heavy paraffinic distillate), 소듐 벤조에이트(Sodium benzoate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 병해충 방 제제.

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