KR20150112430A - 식물생장조절 기능을 갖는 개똥쑥 추출 정제물, 이의 효율적 제조방법 및 이를 활용한 제초제, 식물생장조절제 및 첨가제 - Google Patents

식물생장조절 기능을 갖는 개똥쑥 추출 정제물, 이의 효율적 제조방법 및 이를 활용한 제초제, 식물생장조절제 및 첨가제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개똥쑥 추출물의 정제물을 포함하는 식물생장조절제 또는 제초제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제능이 우수한 개똥쑥 추출물의 정제물 및 이를 이용한 천연물 식물생장조절제 또는 제초제에 관한 것이다. 본 발명의 개똥쑥 추출물 및 이의 정제물은 식물의 발아, 유근생장 또는 식물 초중기 생장억제 효과가 우수하며, 개똥쑥 추출물을 유기용매(바람직하게는 디클로로메탄)로 정제한 정제물 및 유기용매(바람직하게는 디에틸에터) 추출물은 발아, 유근생장 또는 식물 초중기 생장 억제 효과가 현저하게 우수하다.

Description

식물생장조절 기능을 갖는 개똥쑥 추출 정제물, 이의 효율적 제조방법 및 이를 활용한 제초제, 식물생장조절제 및 첨가제{Purified extract of Artemisia annua having plant growth regulating function, efficient method for manufacturing thereof and herbicide, plant growth regulator and additive using thereof}
본 발명은 개똥쑥 추출물의 정제물을 포함하는 식물생장조절제 또는 제초제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제능이 우수한 개똥쑥 추출물의 정제물 및 이를 이용한 천연물 식물생장조절제 또는 제초제에 관한 것이다.
개똥쑥(Artemisia annua L.)은 국화과에 속하는 일년생 초본으로 열대 아시아 원산으로 세계적으로 분포하고 있으며, 우리나라에서는 전국 각지의 길가나 들판에서 야생하고 있다. 한방에서는 개똥쑥의 지상부를 해열제, 지혈제, 피부병 치료제, 살충제 등으로 사용하고 있다.
또한, 개똥쑥은 항말라리아제인 아르테미시닌(artemisinin)의 공급원으로 알려져 있다. 이외에도 개똥쑥의 다양한 약리적 효과는 각종 문헌을 통해 잘 알려져 있다.
상기와 같은 약리적 효과 외에도, 예를 들어, Comparative Study on Artemisinin, 2,4-D, and Glyphosate(J. Agrlc. Food Chem. 1991, 39, 991-994)에서는 개똥쑥의 성분인 아르테미시닌이 녹두의 뿌리 생장을 억제하는 효과에 대하여 공개되어 있다.
그러나, 이러한 개똥쑥 추출물의 식물생장억제 또는 발아억제 효과를 최대화하여 실질적으로 식물생장조절제 또는 제초제로 사용하기 위한 개똥쑥 추출물의 추출 방법 또는 정제방법에 대해서는 연구가 미흡한 실정이다.
본 발명의 목적은 식물의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제 효과가 우수한 개똥쑥 추출물을 포함하는 조성물을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 상기 개똥쑥 추출물을 헥산 및 유기용매를 이용하여 분획정제 및 감압농축함으로써 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제 효과가 현저하게 상승된 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 개똥쑥 추출물을 유효성분으로 포함하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물을 제공한다. 상기 식물 종자는 배추, 호박, 상추, 오이 또는 벼 등의 종자일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명자들은 유기농자재용 식물생장 조절제 및 제초제를 개발하기 위해 식물생장 억제 및 촉진기능을 갖는 신규의 천연 추출물을 탐색하던 중, 개똥쑥 추출물 또는 이의 정제물이 배추 등의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제 효과가 우수한 것을 발견하였다. 나아가, 개똥쑥 추출물을 특정한 유기용매를 사용하여 분획정제한 정제물은 기존의 개똥쑥 정유와는 달리 100ppm 이하의 농도에서도 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제 효과가 현저하게 우수한 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
상기 개똥쑥 추출물은 에탄올, 아세톤, 에틸아세테이트, 디클로로메탄 및 디에틸에터로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 추출용매로 사용하여 추출할 수 있다. 바람직하게는, 에탄올 또는 디에틸에터를 추출용매로 하여 추출할 수 있다. 더욱 바람직하게는 디에틸에터를 추출용매로 하여 추출할 수 있다.
본 발명은 개똥쑥으로부터 에탄올을 추출용매로 사용하여 추출한 에탄올 추출물을 유효성분으로 포함하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 개똥쑥 에탄올 추출물을 헥산 또는 석유에테르(petroleum ether)를 사용하여 2차 분획정제한 것을 유효성분으로 포함하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 2차 분획정제하지 않은 에탄올 추출물을 포함하는 조성물에 비해 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제 효과가 우수하다.
또한, 본 발명은 상기 개똥쑥 에탄올 추출물을 헥산 또는 석유에테르로 2차 분획정제한 후 남은 수용액층을 유기용매를 통하여 3차 분획정제한 것을 유효성분으로 포함하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물을 제공한다. 이러한 조성물은 헥산 또는 석유에테르로 2차 및 유기용매로 3차 분획정제하지 않은 조성물에 비해 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제 효과가 현저하게 우수하다. 상기 조성물은 유효성분의 함량이 조성물 총 중량 대비 10 내지 250 ppm(w/w)일 때 생장 억제 효과가 우수하며, 바람직하게는 50 내지 200 ppm(w/w)일 때 효과가 우수하며, 가장 바람직하게는 100 ppm(w/w)일 때 효율적으로 우수한 효과를 얻을 수 있다.
상기 유기용매는 디클로로메탄(dichloromethane), 디에틸에터(diethyl ether), 클로로포름(chloroform) 및 에틸 아세테이트(ethyl acetate)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 디클로로메탄을 사용하여 정제하는 경우 효과가 가장 우수하다.
또한, 본 발명은 개똥쑥으로부터 디에틸에터를 추출용매로 사용하여 추출한 개똥쑥 추출물을 유효성분으로 포함하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물을 제공한다. 이러한 조성물은 2차 혹은 3차 분획정제하지 않은 에탄올 추출물을 포함하는 조성물에 비해 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제 효과가 우수하다. 상기 조성물은 개똥쑥 추출물의 함량이 조성물 총 중량 대비 10 내지 250 ppm(w/w)일 때 생장 억제 효과가 우수하며, 바람직하게는 50 내지 200 ppm(w/w)일 때 효과가 우수하며, 가장 바람직하게는 100 ppm(w/w)일 때 효율적으로 우수한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 상기 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물을 포함하는 식물생장조절제를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물을 포함하는 제초제를 제공한다. 본 발명의 유기용매로 분획정제된 조성물 또는 디에틸에터로 추출된 조성물은 농약 등의 농자재 또는 식물생장조절 기능성 첨가물로 단독 또는 혼합재로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 약재로 등록되어 경제적 가치가 높은 개똥쑥의 잎뿐만 아니라, 약재로 사용할 수 없어 폐기되는 줄기 및 뿌리 등의 기타부위로부터 추출된 조성물을 식물 생장조절 기능성 농자재로 사용할 수 있다.
본 발명의 개똥쑥 추출물 및 이의 정제물은 식물의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제 효과가 우수하다. 특히, 개똥쑥 추출물을 유기용매(바람직하게는 디클로로메탄)로 정제한 정제물은 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제 효과가 현저하게 우수하다. 본 발명의 개똥쑥 추출물 또는 이의 정제물은 천연 추출물로서 유가농자재용 생장조절제 또는 제초제의 유효 성분으로 사용될 수 있다.
도 1은 유근 생장억제능 평가에서 사용된 대조군의 실험 결과를 나타낸다.
도 2는 유근 생장억제능 평가에서 사용된 개똥쑥 추출물 처리군의 실험 결과를 나타낸다.
도 3은 개똥쑥 추출물의 헥산 정제 추출물, 디클로로메탄 정제 추출물 및 유기용매가 제거된 수용액 정제물의 유근생장 억제율을 비교하여 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
(재)산청한방약초연구원에서 건조된 개똥쑥 전초를 수득하여 실험에 사용하였다. 개똥쑥 10kg을 에탄올 10L에 10일간 침지시킨 후, 여과하고 감압농축하여 용매로 사용된 에탄올을 모두 제거하였다. 개똥쑥 에탄올 추출물을 0.1% Tween20 수용액에 녹여 실험에 사용하였다.
개똥쑥의 에탄올 추출물을 증류수에 녹인 후 헥산으로 2차 분획정제하고 감압농축한 후, 용매로 사용된 헥산을 모두 제거하여 헥산 정제물을 제조하였다. 헥산 정제물을 0.1% Tween20 수용액에 녹여 실험에 사용하였다.
개똥쑥의 에탄올 추출물에서 헥산으로 2차 분획정제 후 남은 수용액층을 디클로로메탄으로 3차 분획정제하고, 디클로로메탄층을 감압농축한 후 용매로 사용된 디클로로메탄을 모두 제거하여 디클로로메탄 정제물을 제조하였다. 디클로로메탄 정제물을 0.1% Tween20 수용액에 녹여 실험에 사용하였다.
개똥쑥 10 kg을 디에틸에터(diethyl ether) 10L에 침지시킨 후, 속실렛 (Soxhlet)으로 3일간 추출 후, 여과하고 감압농축하여 용매로 사용된 디에틸에터를 모두 제거하였다. 개똥쑥 디에틸에터 추출물을 0.1% Tween20 수용액에 녹여 실험에 사용하였다.
실험예 1. 개똥쑥 추출물을 활용한 쌈배추 발아억제 실험
발아억제 실험은 패트리디쉬 내에서 0.1% Tween20 수용액에 녹여진 추출물(실시예 1)을 필터페이퍼에 처리한 후 쌈배추 종자 60립을 대상으로 23℃에서 2일간 배양 후 발아억제율을 평가하였다. 대조군으로는 0.1% Tween20 처리군이 사용되었다. 도 1에 대조군의 유근 생장억제능 평가결과를 나타내었고, 도 2에 개똥쑥 추출물 처리군의 평가결과를 나타내었다.
실험 결과, 0.1% 실험농도에서 개똥쑥 에탄올 추출물은 30%, 헥산 정제물은 44%, 디클로로메탄 정제물은 47%, 디에틸에터 추출물은 40%의 발아억제율을 나타내었다.
실험예 2. 개똥쑥 추출물을 활용한 배추 유근생장억제 실험
유근생장억제 실험은 시험용액에 침지시켜 동일 수준으로 발아된 종자 30립을 선별하여 시험용액이 들어있는 새로운 패트리디쉬에 옮긴 후 23℃에서 3일간 추가 배양 후 유근생장 억제율을 평가하였다. 개똥쑥 부분정제 추출물과 디에틸에터 추출물의 농도별 쌈배추 유근생장억제율(%)의 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
추출원료 정제군 500ppm 250ppm 100ppm 50ppm 25ppm 10ppm
개똥쑥 Hexane 79 74 72 62 30 35
CH2Cl2 76 76 73 63 44 25
Water 67 53 29 29 3 -28
디에틸에터
개똥쑥추출물		 82 80 75 65 41 32
실험 결과, 0.1% 실험농도에서 개똥쑥 에탄올 추출물(실시예 1)은 78%의 유근생장 억제율을 나타내었다. 개똥쑥 에탄올 추출물의 헥산 정제물(실시예 2)은 50mg/L까지 높은 유근생장 억제율을 나타내었다. 개똥쑥 에탄올 추출물의 디클로로메탄 정제물(실시예 3)은 25mg/L까지 높은 유근생장 억제율을 나타내었다. 또한, 개똥쑥의 디에틸에터 추출물(실시예 4)은 25mg/L에서도 40% 이상의 유근생장억제능이 나타났다. 그러나, 디클로로메탄 정제물이 제거된 수용액 정제물의 경우 250mg/L 이하에서 유근생장억제능이 매우 낮게 관찰되었다. 상기 개똥쑥 추출물의 유기용매 분획물의 유근생장 조절능 평가결과를 도 3에 나타내었다.
실험 결과, 개똥쑥의 비수용성 유기화합물질 중 헥산, 디클로로메탄 또는 디에틸에터에 용해도가 높은 분획 정제물은 50mg/L 이하 농도에서도 유근생장을 효과적으로 억제할 수 있는 것을 확인하였다.
실험예 3. 개똥쑥 추출물을 활용한 배추 생장억제 실험
생장억제 실험은 상토가 함유된 화분에 쌈배추 종자를 파종하고, 14일간 생육 후, 본엽 2 엽기에 0.1% Tween20 수용액에 녹여진 추출물(실시예 4)을 7일 간격으로 8주간 엽면 살포한 뒤, 식물 생육상태를 평가하였다. 대조군으로는 0.1% Tween20 처리군이 사용되었다.
실험 결과, 100 mg/L 실험농도에서 개똥쑥의 디에틸에터추출물은 지상부 중량을 기준으로 58%의 생육억제를 확인하였다. 하기 표 2에서 배추의 지상부 무게 생육평가결과를 나타내었다.
처리구 100 mg/L 20 mg/L 5 mg/L
디에틸에터
개똥쑥추출물		 14.0 g
(58 %)		 19.5 g
(81 %)		 22.9 g
(95 %)
실험예 4. 개똥쑥 추출물을 활용한 호박 발아 및 유근생장 억제 실험
발아억제 실험은 패트리디쉬 내에서 0.1% Tween20 수용액에 녹여진 추출물(실시예 2, 3, 4)을 필터페이퍼에 처리한 후 애호박 종자 60립을 대상으로 23℃에서 6 일간 배양 후 발아억제율을 평가하였다. 유근생장억제 실험은 시험용액에 침지시켜 동일 수준으로 발아된 종자 30립을 선별하여 시험용액이 들어있는 새로운 패트리디쉬에 옮긴 후 23℃에서 6일간 추가 배양 후 유근생장 억제율을 평가하였다. 대조군으로는 0.1% Tween20 처리군이 사용되었다. 하기 표 3에 유근 생장억제능 평가결과를 나타내었다.
실험 결과, 0.1% 실험농도에서 개똥쑥 헥산 정제물, 디클로로메탄 정제물은 92% 발아억제율을 나타내었다. 아울러, 100 mg/L 농도에서 개똥쑥 헥산 정제물, 디클로로메탄 정제물은 우수한 유근생장 억제 효능을 나타내었다.
시험대상 호박 유근생장 억제율(%)
추출원료 정제군 500mg/L 100mg/L
개똥쑥 Hexane 84 82
CH2Cl2 89 64
실험예 5. 개똥쑥 추출물을 활용한 상추 발아 및 유근생장 억제 실험
발아억제 실험은 패트리디쉬 내에서 0.1% Tween20 수용액에 녹여진 추출물(실시예 2, 3, 4)을 필터페이퍼에 처리한 후 상추 종자 60립을 대상으로 23℃에서 3 일간 배양 후 발아억제율을 평가하였다. 유근생장억제 실험은 시험용액에 침지시켜 동일 수준으로 발아된 종자 30립을 선별하여 시험용액이 들어있는 새로운 패트리디쉬에 옮긴 후 23℃에서 3일간 추가 배양 후 유근생장 억제율을 평가하였다. 대조군으로는 0.1% Tween20 처리군이 사용되었다. 하기 표 4에 유근 생장억제능 평가결과를 나타내었다.
실험 결과, 0.1% 실험농도에서 개똥쑥 헥산 정제물, 디클로로메탄 정제물은 100% 발아억제율을 나타내었다. 아울러, 100 mg/L 농도에서 개똥쑥 헥산 정제물, 디클로로메탄 정제물은 우수한 유근생장 억제 효능을 나타내었다.
시험대상 상추 유근생장 억제율(%)
추출원료 정제군 500mg/L 100mg/L
개똥쑥 Hexane 78 34
CH2Cl2 82 33
실험예 6. 개똥쑥 추출물을 활용한 벼 발아 및 유근생장 억제 실험
발아억제 실험은 패트리디쉬 내에서 0.1% Tween20 수용액에 녹여진 추출물(실시예 2, 3, 4)을 필터페이퍼에 처리한 후 벼 종자 60립을 대상으로 23℃에서 4 일간 배양 후 발아억제율을 평가하였다. 유근생장억제 실험은 시험용액에 침지시켜 동일 수준으로 발아된 종자 30립을 선별하여 시험용액이 들어있는 새로운 패트리디쉬에 옮긴 후 23℃에서 9일간 추가 배양 후 유근생장 억제율을 평가하였다. 대조군으로는 0.1% Tween20 처리군이 사용되었다. 하기 표 5에 유근 생장억제능 평가결과를 나타내었다.
실험 결과, 0.1% 실험농도에서 개똥쑥 헥산 정제물, 디클로로메탄 정제물, 디에틸에터 추출물은 33% 발아억제율을 나타내었다. 아울러, 100 mg/L 농도에서 개똥쑥 헥산 정제물, 디클로로메탄 정제물은 우수한 유근생장 억제 효능을 나타내었다.
시험대상 벼 유근생장 억제율(%)
추출원료 정제군 500mg/L 100mg/L
개똥쑥 Hexane 87 72
CH2Cl2 88 82

Claims (13)

  1. 개똥쑥 추출물을 유효성분으로 포함하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 식물은 배추, 호박, 상추, 오이 및 벼로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물.
  3. 제1항에 있어서 상기 개똥쑥 추출물은 에탄올, 아세톤, 에틸아세테이트, 디클로로메탄 및 디에틸에터로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 추출용매로 사용하여 추출한 것을 특징으로 하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 개똥쑥 추출물은 에탄올을 추출용매로 사용하여 추출한 것을 특징으로 하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 조성물은 개똥쑥 에탄올 추출물을 헥산 또는 석유에테르(petroleum ether)를 사용하여 2차 분획정제한 것을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 상기 조성물은 개똥쑥 에탄올 추출물을 헥산 또는 석유에테르로 2차 분획정제한 후 남은 수용액층을 유기용매를 통하여 3차 분획정제한 것을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 유기용매는 디클로로메탄(dichloromethane), 디에틸에터(diethyl ether), 클로로포름(chloroform) 및 에틸 아세테이트(ethyl acetate)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 유기용매는 디클로로메탄(dichloromethane)인 것을 특징으로 하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물.
  9. 제6항에 있어서, 상기 유효성분은 조성물 총 중량 대비 10 내지 250 ppm(w/w)인 것을 특징으로 하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물.
  10. 제3항에 있어서, 상기 개똥쑥 추출물은 디에틸에터를 추출용매로 사용하여 추출한 것을 특징으로 하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 추출물은 조성물 총 중량 대비 10 내지 250 ppm(w/w)인 것을 특징으로 하는 식물 종자의 발아, 유근생장 또는 식물생장 억제용 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 상기 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물생장조절제.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 상기 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 제초제.
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