KR20160056774A - 복숭아순나방의 교미교란용 조성물, 이를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기 - Google Patents

복숭아순나방의 교미교란용 조성물, 이를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기 Download PDF

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KR20160056774A KR1020150088652A KR20150088652A KR20160056774A KR 20160056774 A KR20160056774 A KR 20160056774A KR 1020150088652 A KR1020150088652 A KR 1020150088652A KR 20150088652 A KR20150088652 A KR 20150088652A KR 20160056774 A KR20160056774 A KR 20160056774A
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김종득
윤지영
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한국과학기술원
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본 발명은 복숭아순나방의 교미교란용 조성물, 이를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기, 및 상기 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복숭아순나방 페로몬 및 왁스를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 조성물, 이를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기 및 상기 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

Description

복숭아순나방의 교미교란용 조성물, 이를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기 {Composition for disturbing copulation of Grapholita molesta and pheromone dispenser for disturbing copulation comprising the same}
본 발명은 복숭아순나방의 교미교란용 조성물, 이를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기, 및 상기 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복숭아순나방 페로몬 및 왁스를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 조성물, 이를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기 및 상기 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
복숭아순나방(Grapholita molesta)은 잎말이 나방류로 주로 배, 복숭아, 사과나무에 서식하고, 교미를 하여 생긴 유충은 과수 안에서 생식하여 과수의 품질을 떨어뜨리는 원인이 된다. 복숭아 순나방은 호주, 유럽, 미국 등 국외에서도 과수 피해의 주요 해충으로 이미 알려져 있으며, 최근에는 국내에서 과수 품질을 저하 시키는 주요 해충 중의 하나로 보고되고 있다.
이러한 복숭아순나방은 연중 4-5회 성충 발생 피크를 보이며 유충은 사과, 배 등 핵과류의 과실을 직접 가해하는 일차해충이다. 사과의 경우 과실에 직접 피해를 주는 나방류로 복숭아순나방과 더불어 복숭아심식나방 (Carposina sasakii)을 포함시키지만, 복숭아순나방의 발생 밀도가 커서 사과 과실에 직접 경제적 손실을 끼치는 최대 주요 해충으로 여겨지고 있다.
과수 피해를 방지하기 위해 살충제가 사용되고 있으나 살충제의 과량 사용은 해충을 비롯한 익충의 방제로까지 이어지고 있으며 내성이 생긴 해충의 증가로 더 많은 양의 살충제가 필요 하지만 적용되고 있는 많은 양에 비해 그 효과는 점차 줄어들고 있다. 또한 현재 농가에서 적용되고 있는 살충제의 대부분은 인체에 유해하여 살충제 적용 후 일정기간 과수 작업이 제한된다. 또한, 피해를 주는 발육단계인 복숭아순나방 유충이 과실 내부에서 가해하고 있기 때문에 살충제의 직접 접촉이 어렵고, 이에 따른 다량의 화학농약살포는 약제 저항성까지 발달시킬 수 있다는 보고가 있어 방제의 어려움을 가중시키고 있는 상황이다. 또한, 이 해충에 의한 과실 피해는 화학농약의 살포가 어려운 사과 수확 직전기간까지 미쳐 다른 방제 기술이 절실히 요구되고 있다.
이와 같은 문제점 해결을 위해 세계적으로 종합적 병해충관리 (Integrated Pest Management: IPM)의 일환으로 해충의 생물학적 방제법을 동원하여 살충제의 사용량을 줄여가고자 하는 노력이 진행되고 있으며, 대체 방제 수단으로서 성페로몬을 이용한 교미교란제 처리가 제기되었고, 부분적으로 농가에서 적용되고 있다.
교미교란제를 이용한 복숭아순나방 방제를 현실화하기 위해 그 동안 여러 제반 기술이 개발되어 왔다. 복숭아순나방의 성페로몬 조성이 밝혀졌고, 다량의 합성페로몬을 처리하는 경우 수컷으로 하여금 암컷의 탐색 능력을 저하시켜, 이에 따른 방제 효과가 화학 농약과 견줄 수 있다고 보고되었다. 국내에서도 복숭아순나방 집단에 효과적인 페로몬 조성이 밝혀졌고, 이를 이용한 야외 집단의 모니터링 및 교미교란기술이 시도되었다. 또한 복숭아순나방의 성페로몬 화합물에 대한 유기합성 기술이 개발되었고, 상품화된 교미교란제를 이용하여 월동세대를 효과적으로 교란시킬 수 있는 가능성을 보여 주었다.
하지만, 교미교란제는 휘발성이 높아 잔류성이 없기 때문에 교미교란제를 이용한 복숭아순나방 방제를 현실화에는 문제점이 있다. 또한, 현재 개발된 교미교란제 방출기인 Isomate®, Splat® 등은 외국 제품들로 비용 면에서 농가에 부담이 되고 있으며, 설치 시 상당한 노동력이 요구된다. 즉, 현재 사용되고 있는 제품들은 주로 튜브형으로서 처리 사과나무 마다 가지에 꼬아서 설치하는 방식으로 사용되는데, 이러한 방식은 광범위한 지역에 교미교란제를 처리할 경우 과도한 설치 노동력이 요구된다는 문제점이 있다.
종래 복숭아순나방의 교미교란제와 관련하여 "왁스형 페로몬방출기 및 이를 이용한 방제방법(국내등록특허 제10-1083016호)"에서는 파라핀 왁스에 복숭아순나방 페로몬을 혼합하여 페로몬 방출기를 제조하였으나, 본 발명의 실시예에서 확인한 바와 같이 방출이 빨라 장기간 사용하기에는 부적합하며 이는 곧 비용 및 노동력의 문제로 다시 귀결되게 된다. 따라서, 효과적이고 보다 지속적이고 장기간 사용할 수 있는 복숭아순나방의 교미교란제의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 복숭아순나방 페로몬 및 왁스를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 복숭아순나방 교미교란용 조성물 및 용기를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 액체상태의 왁스에 복숭아순나방 페로몬을 혼합하는 단계를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 복숭아순나방 페로몬 및 왁스를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 조성물을 복숭아순나방에 적용하는 단계를 포함하는, 복숭아순나방의 교미 교란 방법을 제공한다.
본 발명의 또 하나의 목적은 복숭아순나방 페로몬 왁스를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 조성물을 복숭아순나방에 적용하는 단계를 포함하는, 복숭아순나방의 방제 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 복숭아순나방 교미교란용 조성물은 지속적으로 복숭아순나방 페로몬을 방출함으로써 복숭아순나방의 방제에 장기간 효과적으로 사용될 수 있고, 이를 고분자 재질의 용기에 담지하는 경우 보다 효과적으로 방제에 활용할 수 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 하나의 양태로, 복숭아순나방 페로몬 및 왁스를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 조성물이 제공된다.
상기 왁스는 파라핀 왁스, 밀랍 왁스, 목납 왁스 및 카나우바 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 복숭아순나방 페로몬이 혼합되더라도 높은 결정화도를 유지할 수 있는 왁스를 선택할 수 있다. 예를 들어, 카나우바 왁스의 경우 페로몬을 함유한 후에도 왁스 고유의 결정화도의 변화가 거의 없는데, 이런 왁스류를 사용하는 경우 보다 장기간 복숭아순나방 페로몬이 방출될 수 있다.
상기 복숭아순나방 페로몬은 왁스의 무게를 기준으로 1 내지 20%(w/w) 포함될 수 있는데, 예를 들어, 1 내지 15%(w/w), 1 내지 10%(w/w), 1 내지 5%(w/w), 3 내지 5%(w/w), 5 내지 10%(w/w), 5 내지 8%(w/w), 또는 3 내지 8%(w/w) 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 용어 "페로몬"은 동물이 몸 밖으로 방출하여 같은 종의 다른 개체에 행동적 혹은 생리적인 특정한 반응을 야기시키는 물질이다. 예를 들어, 누에나방의 성 페로몬, 꿀벌의 집합 페로몬, 개미의 길 안내 페로몬, 생쥐의 프라이머 페로몬 등이 있으며, 복숭아순나방 페로몬은 성페로몬에 속한다.
상기 복숭아순나방 페로몬은 Z8-12Ac((Z)-8-dodecenyl acetate), E8-12Ac((E)-8-dodecenyl acetate), 및 Z8-12OH((Z)-8-dodecen-1-ol)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 페로몬일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 복숭아순나방 페로몬은 중량기준으로 Z8-12Ac과 E8-12Ac가 90:10 내지 100:0, 90:10 내지 99.99:0.01의 비율로 혼합된 것일 수 있으며, Z8-12Ac과 E8-12Ac의 혼합물을 100중량부로 하였을 때 Z8-12OH가 3 내지 10중량부 추가로 포함된 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.　일 구체예에서, 상기 복숭아순나방 페로몬은 중량기준으로 Z8-12Ac과 E8-12Ac가 95:5의 비율로 혼합된 것일 수 있으며, Z8-12Ac과 E8-12Ac의 혼합물을 100중량부로 하였을 때 Z8-12OH가 3 내지 10중량부 추가로 포함된 것일 수 있다.
본 발명은 또 하나의 양태는, 본 발명의 복숭아순나방 교미교란용 조성물; 및 용기를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기에 관한 것이다. 상기 용기는 필름, 가방, 플라스틱 백 등 제한되지 않으며, 복숭아순나방 교미교란용 조성물을 담지, 코팅, 및/또는 포함할 수 있으면 충분하다.
상기 용기의 재질은 복숭아순나방의 수컷이 페로몬에 반응하는 최소 농도 이상으로 투과되면서도, 장기간 일정하게 페로몬을 방출 할 수 있는 재질을 사용할 수 있는데, 예를 들어, 고분자로 만들어진 용기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 고분자는 폴리프로필렌일 수 있으며, 상기 고분자는 분자량이 1,000 내지 100,000 Da, 5,000 내지 100,000 Da, 1,0000 내지 100,000 Da 또는 30,000 내지 100,000 Da일수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 용기는 필름 또는 부직포 형태인 것인 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 용기가 필름 형태인 경우에는 필름의 두께가 20um 내지 120um, 20mm 내지 100mm, 20mm 내지 80mm, 20mm 내지 60mm, 40mm 내지 120mm, 40mm 내지 100mm 또는 40mm 내지 80mm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또 하나의 양태로, 왁스에 복숭아순나방 페로몬을 혼합하는 혼합 단계를 포함하는, 복숭아순나방 교미교란용 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
상기 왁스는 파라핀 왁스, 밀랍 왁스, 목납 왁스 및 카나우바 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 상(phase)은 액체 상태일 수 있다.
상기 복숭아순나방 페로몬은 Z8-12Ac((Z)-8-dodecenyl acetate), E8-12Ac((E)-8-dodecenyl acetate), 및 Z8-12OH((Z)-8-dodecen-1-ol)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 페로몬일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
Z8-12C의 분자식을 하기의 분자식 1에, E8-12Ac의 분자식을 하기의 분자식 2에, Z8-12OH의 분자식을 하기의 분자식 3에 나타내었다.
[분자식 1]
Figure pat00001
[분자식 2]
Figure pat00002
[분자식 3]
Figure pat00003
또한, 복숭아순나방 페로몬은 중량기준으로 Z8-12Ac과 E8-12Ac가 90:10 내지 100:0, 90:10 내지 99.99:0.01의 비율로 혼합된 것일 수 있으며, Z8-12Ac과 E8-12Ac의 혼합물을 100중량부로 하였을 때 Z8-12OH가 3 내지 10중량부 추가로 포함된 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.　일 구체예에서, 상기 복숭아순나방 페로몬은 중량기준으로 Z8-12Ac과 E8-12Ac가 95:5의 비율로 혼합된 것일 수 있으며, Z8-12Ac과 E8-12Ac의 혼합물을 100중량부로 하였을 때 Z8-12OH가 3 내지 10중량부 추가로 포함된 것일 수 있다.
상기 혼합 단계는,
왁스를 용융시켜 액체 상태의 왁스를 준비하는 단계; 및
상기 액체 상태의 왁스와 복숭아순나방 페로몬을 혼합하는 단계;
를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 혼합하는 단계 이후에 냉각 단계를 추가로 수행할 수 있다.
본 발명은 또 하나의 양태로, 복숭아순나방 페로몬 및 왁스를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 조성물을 복숭아순나방에 적용하는 단계를 포함하는, 복숭아순나방의 교미 교란 방법을 제공한다.
상기 왁스는 파라핀 왁스, 밀랍 왁스, 목납 왁스 및 카나우바 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또 하나의 양태로, 복숭아순나방 페로몬 및 왁스를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 조성물을 농작물에 적용하는 단계를 포함하는, 복숭아순나방의 방제 방법을 제공한다.
상기 왁스는 파라핀 왁스, 밀랍 왁스, 목납 왁스 및 카나우바 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 농작물은 사과나무, 배나무, 복숭아나무 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 복숭아순나방 교미교란용 조성물은 복숭아순나방 페로몬의 방출을 지연시켜 보다 장기간 사용함으로써 농가의 비용부담을 덜어주고, 노동력 낭비를 줄일 수 있다. 또한, 복숭아순나방 교미교란용 조성물을 폴리에틸렌 재질에 담지하는 경우 보다 효과적으로 방제에 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물을 나타내는 사진이다.
도 2a는 복숭아순나방 페로몬에 대하여 적외선 분광 분석기(FT-IR) 분석을 수행한 결과 그래프이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 파라핀 왁스 혼합물에 대하여 적외선 분광 분석기(FT-IR) 분석을 수행한 결과 그래프이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 밀랍(Bees) 왁스 혼합물에 대하여 적외선 분광 분석기(FT-IR) 분석을 수행한 결과 그래프이다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 목납(Japan) 왁스 혼합물에 대하여 적외선 분광 분석기(FT-IR) 분석을 수행한 결과 그래프이다.
도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 카나우바 왁스 혼합물에 대하여 적외선 분광 분석기(FT-IR) 분석을 수행한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 파라핀 왁스 혼합물 대하여 시차주사 열량 측정법 (DSC) 분석을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 밀랍(Bees) 왁스 혼합물에 대하여 시차주사 열량 측정법 (DSC) 분석을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 목납(Japan) 왁스 혼합물에 대하여 시차주사 열량 측정법 (DSC) 분석을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 카나우바 왁스 혼합물에 대하여 시차주사 열량 측정법 (DSC) 분석을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 파라핀 왁스 혼합물에 대하여 X선 회절 분석(XRD)을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 밀랍(Bees) 왁스 혼합물에 대하여 X선 회절 분석(XRD)을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 목납(Japan) 왁스 혼합물에 대하여 X선 회절 분석(XRD)을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 카나우바 왁스 혼합물에 대하여 X선 회절 분석(XRD)을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물의 방출패턴을 확인하기 위하여 수행한 분배계수 시험의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물 4종의 분배계수 값을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물 4종의 페로몬 방출 시험을 수행하여, 시간에 따른 페로몬 방출패턴을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물 4종을, 각각 4가지 고분자 필름에 담지하여 풍속 1L/min의 페로몬 방출 테스트기에 넣어 시간에 따른 페로몬 투과도를 확인한 결과를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물 제조
복숭아순나방 페로몬 성분(Z8-12Ac, E8-12Ac, Z8-12OH)은 합성페로몬으로 그린아그로텍㈜에서 구매하였다. 왁스는 천연왁스를 사용하였으며, 석유계 왁스로 파라핀 왁스를 사용하였고 (포화 탄화수소), 동ㆍ식물성 왁스로 밀랍(Bees) 왁스, 목납(Japan) 왁스, 카나우바 왁스를 사용하였다 (에스테르계).
구체적으로, 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물을 제조하기 위하여, 약 70℃에서 파라핀 왁스, 밀랍(Bees) 왁스, 목납(Japan) 왁스, 카나우바 왁스를 각각 8g을 용융시킨 후, 각각의 용융된 왁스에 무게 대비 5%(w/w)의 복숭아순나방 페로몬을 넣어 교반기로 교반하고, 상온에서 식혀 총 4종류의 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물(페로몬-왁스 혼합물)을 제조하였다. 그 다음, 제조된 각각의 왁스 혼합물들을 페로몬의 방출을 방지하기 위하여 4℃에서 보관하였다. 제조된 각각의 왁스 혼합물의 사진을 도 1에 나타내었다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 파라핀 왁스, 밀랍 왁스, 목납 왁스, 카나우바 왁스 모두 복숭아순나방 페로몬이 함유된 고체 형태의 왁스 혼합물이 제조됨을 확인하였다.
실시예 2. 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물의 특성 분석
2-1. 적외선 분광 분석기(Fourier transform infrared, FT-IR) 분석
적외선 분광 분석기(a spectrum GX & Auto Image instrument(Perkin-Elmer))를 사용하여, 복숭아순나방 페로몬 및 실시예 1에서 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물 4종의 구조를 분석하였다. 그 결과를 도 2a 내지 도 2f에 나타내었다.
도 2a는 복숭아순나방 페로몬의 적외선 분광 분석기 결과를 나타낸 그래프로, 2800 내지 3000cm-1에서 C-H 결합, 1744cm-1에서 C=O 결합, 1238cm-1에서 C-O 결합을 확인할 수 있었다.
도 2b는 파라핀 왁스(위)와 복숭아순나방 페로몬이 함유된 파라핀 왁스 혼합물(아래)의 적외선 분광 분석 결과를 나타낸 그래프로, 파라핀 왁스는 직쇄 탄화수소 구조인 C-H 결합으로만 이루어져 있음을 확인할 수 있으나, 복숭아순나방 페로몬이 함유된 파라핀 왁스 혼합물은, 1744cm-1과 1238cm-1에서 각각 에스테르기와 아세테이트 기가 관찰 됨에 따라 복숭아순나방 페로몬이 함유되어 있음을 확인할 수 있었다.
도 2c는 밀랍 왁스(위)와 복숭아순나방 페로몬이 함유된 밀랍 왁스 혼합물(아래), 도 2d는 목납 왁스(위)와 복숭아순나방 페로몬이 함유된 목납 왁스 혼합물(아래), 도 2e는 카나우바 왁스(위)와 복숭아순나방 페로몬이 함유된 카나우바 왁스 혼합물(아래)의 적외선 분광분석 결과를 나타낸 그래프로, 석유계 왁스인 파라핀 왁스와 다르게 동식물성 왁스인 밀랍 왁스, 목납 왁스 및 카나우바 왁스에서는 약 1740cm- 1부근에서 에스테르기 피크가 관찰되었고, 1240cm- 1부근에서 아세테이트 피크가 관찰됨에 따라 페로몬이 함유되었음을 확인하였다.
도 2a 내지 2e에서 확인할 수 있듯이, 석유계 왁스와의 혼합물인 파라핀 왁스 혼합물에서는 1740cm-1의 C=O 신축(stretching)이 관찰되어 페로몬이 혼합되어 있음을 확인할 수 있었고, 동식물성 왁스와의 혼합물인 밀랍, 목납, 또는 카나우바 왁스 혼합물은 페로몬과 비슷한 수산화기, 에스테르기가 함유되어있어 페로몬의 혼용성이 더 좋은 것으로 확인하였다.
2-2. 페로몬의 혼용성 (miscibility) 분석
실시예 1에서 제조한 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물 4종에서, 왁스와 페로몬의 혼용성 분석을 위하여, 시차주사 열량 측정법(differential scanning calorimetry, DSC)을 통하여 복숭아순나방 페로몬의 함량에 따른 왁스의 녹는점을 측정하였다. 혼용이 잘 되지 않은 경우에는 왁스 고유녹는점이 나타나는 반면 혼용이 잘된 경우에는 왁스의 결성이 줄어들어 녹는점은 차츰 낮아지게 된다. 그 결과를 표 1 및 도 3a 내지 도 3d에 나타내었다.
페로몬 함유량
((w/w)%)		 파라핀
(℃)		 밀랍
(℃)		 목납
(℃)		 카나우바
(℃)
0 58.3 54.2 56 83.4
5 55.7 52.7 53.1 81.9
10 55.5 49.7 52.6 80.3
20 55.2 49.1 51.1 79.5
30 52.1 47.9 50.1 77.0
40 48.5 45.4 49.0 76.4
상기 표 1 및 도 3a 내지 도 3d에서 확인할 수 있듯이, 각각의 왁스 혼합물은 페로몬의 비율이 높아질수록 왁스의 녹는점이 점점 낮아지고 있으며, 왁스의 녹는점이 낮아질수록 왁스 혼합물에 대한 페로몬의 혼용성이 커지는 것을 확인하였다.
구체적으로, 동식물성 왁스인 밀랍 왁스, 목납 왁스 및 카나우바 왁스는, 페로몬의 함량이 높을수록 페로몬의 함량이 높을수록 녹는점의 감소가 큰 것으로 측정되었으며, 이는 에스테르기를 함유하고 있는 페로몬과 동일한 관능기를 함유하고 있는 불포화 지방산을 포함하고 있기 때문인 것으로, 페로몬의 용해도가 좋은 것으로 확인하였다 (도 3b 내지 도 3d).
반면, 파라핀 왁스는 페로몬과 동일한 관능기를 가지고 있지 않은 탄화수소만으로 이루어져 있기 때문에 녹는점의 변화가 거의 없는 것으로 측정되었으며, 따라서 페로몬의 용해도는 밀랍 왁스, 목납 왁스 및 카나우바 왁스에 비해 좋지 않은 것을 확인하였다 (도 3a).
그러나, 혼용성은 단지 페로몬과 유사한 관능기를 가지고 있는지 여부로 만으로는 판단할 수 없고, 같은 탄화수소기로 되어 있지만 가지가 있는(branched) 형태의 왁스의 물리적 결정구조 등의 영향을 받을 것으로 예상하여, 이하 X선 회절 분석(XRD)을 수행하였다.
2-3. 페로몬 함유량에 따른 왁스결정구조 변화 분석
왁스 혼합물에서 페로몬의 방출지연은 왁스와 페로몬의 혼화성 이외에도 왁스의 결정화도의 변화 또한 큰 영향을 미치는 요인으로, 분자구조 내의 결정화도가 높아지면 약물 방출을 지연시킬 수 있다 (Polymer(Korea), Vol. 20, No. 4, 675-681, 1996). 따라서, X선 회절 분석(X-ray Diffractometer; XRD)을 통해 복숭아순나방 페로몬 함유량에 따른 각각의 왁스의 결정구조 변화를 분석하였으며, 그 결과를 도 4a 내지 도 4d에 나타내었다.
도 4a 내지 4d에서 확인할 수 있듯이, 파라핀 왁스의 결정화도는 페로몬 함유량이 증가함에 따라 현저히 낮아지고(도 4a), 밀랍 왁스 및 목납 왁스에서도 페로몬을 함유함에 따라 결정화도가 낮아지는 것을 확인할 수 있었다 (도 4b 및 도 4c). 반면, 카나우바 왁스에서는 페로몬을 함유한 후에도 왁스 고유의 결정화도의 변화가 거의 없음을 확인하였다 (도 4d).
즉, 결정화도가 높으면 페로몬의 투과에 영향을 줄 수 있으며, 결정화도가 높을수록 페로몬의 방출을 지연시킬 수 있으며, 카나우바 왁스의 높은 결정화도는 페로몬의 방출이 지연될 것으로 판단되었다.
실시예 3. 페로몬 방출 실험
3-1. 분배계수 실험(Head space- GC 분석)
실시예 1에서 제조한, 페로몬과 왁스의 혼합물 4종의 페로몬 방출 패턴을 확인하기 위하여, 공기상과 왁스 혼합물상에 포집되어 있는 페로몬의 농도의 비(분배계수(air/wax))를 Head space-GC를 통하여 확인하였다.
구체적으로, 일정한 공간의 headspace vial에 페로몬이 함유된 왁스 혼합물을 담지하고, 공기상으로 나오는 페로몬의 양이 평형상태가 될 때, 공기상에서의 페로몬을 GC sylinge로 포집 후, 공기상으로 나오지 않은, 즉 왁스 혼합물 안에 있는 페로몬의 양을 구해서, 하기의 계산식과 같이 공기상의 페로몬의 농도를 왁스 혼합물상의 페로몬의 농도로 나누어서 각 왁스의 분배계수를 계산하였다 (도 5). 그 결과를 표 2 및 도 6에 나타내었다.
[계산식 1]
Ka/w(분배계수(partition coefficient))= Ca,∞ /Cw,∞
** C= 페로몬의 농도, a=공기(air)상, w= 왁스 혼합물상, ∞ = 평형상태
파라핀 밀랍 목납 카나우바
분배계수
(Ka/w)		 0.23 0.16 0.11 0.04
상기 표 2 및 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 분배계수는 파라핀 왁스 혼합물 > 밀랍 왁스 혼합물 > 목납 왁스 혼합물 > 카나우바 왁스 혼합물 순임을 확인하였다. 분배계수가 낮을수록 공기로 방출된 페로몬의 농도가 낮다는 의미가 되므로, 분배계수가 낮을수록 페로몬의 방출이 지연될 수 있는 것으로 예상할 수 있었다.
이에 따라, 파라핀 왁스 혼합물에서 페로몬의 방출율이 제일 높을 것이고, 카나우바 왁스 혼합물에서 페로몬의 방출율이 가장 낮을 것으로 예상하고, 하기의 페로몬 방출 패턴 분석 시험을 수행하였다.
3-2. 페로몬 방출 패턴 분석 시험
30℃에서 시간에 따른 각 왁스 혼합물에서의 페로몬의 방출 패턴을 분석하였다. 페로몬 방출 테스트를 위해 30℃ 환경의 항온기에 페로몬이 함유된 각 왁스 혼합물을 넣고 시간에 따라 각 혼합물의 잔량을 측정하여 방출된 페로몬 양을 계산하였다 (Release amount(%)/day 값으로 표시). 그 결과를 표 3 및 도 7에 나타내었다.
day 파라핀 밀랍 목납 카나우바
0 0 0 0 0
3 14.1 6.7 4.8 0.2
4 19.3 8.9 6.3 0.5
5 23.2 10.4 7.6 0.7
6 27.0 11.9 9.0 1.0
7 31.1 13.6 10.8 1.0
11 42.6 18.5 15.2 1.6
12 45.6 19.6 16.4 1.6
17 56.9 25.0 21.2 2.3
19 61.0 26.7 23.5 2.4
20 62.2 27.5 24.3 2.4
26 71.0 33.1 29.6 2.7
34 79.0 38.9 35.9 3.1
38 82.4 41.9 39.1 3.2
66 91.9 56.9 54.6 5.2
102 96.8 69.1 66.1 6.8
상기 표 3 및 도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 실시예 3-1의 결과와 동일하게 파라핀 왁스 혼합물 > 밀랍 왁스 혼합물 > 목납 왁스 혼합물 > 카나우바 왁스 혼합물 순으로 방출이 일어남을 확인하였다.
또한, 각각의 그래프의 추세선을 그려보면, R2값이 모두 0.90이상으로 시간에 따라 일정하게 페로몬이 방출됨을 알 수 있고, 이는 농도에 의존하지 않기 때문에 그 속도가 반응물질의 손실에 영향을 받지 않는 zero-order의 방출패턴을 보여주고 있음을 확인하였다.
이를 통하여, 파라핀 왁스 혼합물, 밀랍 왁스 혼합물 및 목납 왁스 혼합물은 DSC 측정 시 페로몬과의 혼용도가 비교적 좋았지만, 페로몬과 혼합 시 결정화도가 낮아짐을 확인하였고, 이러한 낮은 결정화도가 페로몬의 방출에 영향을 주었음을 확인하였다. 반면에 카나우바 왁스 혼합물은 비교적 결정이 큰 입자의 왁스, 즉 결정화도가 높아 페로몬 함유 시에도 결정구조의 변함이 없었고, 따라서 다른 왁스에 비해 페로몬의 방출을 지연시켰음을 확인하였다. 이는 왁스의 결정구조가 페로몬 방출에 큰 영향을 줄 수 있음을 확인한 것이다.
실시예 4. 고분자 종류에 따른 페로몬 방출량 측정
왁스 혼합물의 고분자필름에 의한 방출량의 영향을 확인하고자, 실시예 3의 페로몬 방출 실험에서 각각의 왁스 혼합물을, 각각 폴리에틸렌(분자량: 0000), 폴리프로필렌(분자량: 0000), 나일론/폴리에틸렌 공중합체(분자량: 0000), 또는 폴리에틸렌 테레프타레이트 공중합체(분자량: 0000)로 제조된 4종류의 고분자 필름 주머니(bag)에 담지하여 30℃에서 시간의 경고에 따른 페로몬 방출량을 측정하여, 그 결과를 표 4 및 도 8에 나타내었으며, 시간에 따른 페로몬 방출량이 일정성을 하기의 표 5에 나타내었다 (slopl 값이 0에 가까울수록 일정함을 의미함).
ug/cm2/day 파라핀 밀랍 목납 카나우바
Wax only 73.9±9.2 41.3±5.2 38±3.7 3.5±0.8
PP 19.4±2.6 6.4±0.6 6.4±0.6 0.6±0.3
PE 44.7±5.8 15.9±3.7 19.1±3.5 1.4±0.2
NY/PE 0.5±0.5 0.4±0.4 1.5±0.7 0.7±0.7
PET/PE 0.1±0.1 0.2±0.2 0.2±0.4 0.03±0.3
왁스의 종류 고분자의 종류 Slope
파라핀 Naked -0.744
PP -0.159
PE -0.217
NY/PE -0.013
PET/PE 0
밀랍 Naked -0.59
PP -0.003
PE -0.196
NY/PE -0.008
PET/PE -0.003
목납 Naked -0.295
PP 0.018
PE -0.222
NY/PE -0.025
PET/PE -0.008
카나우바 Naked -0.02
PP -0.007
PE -0.008
NY/PE -0.011
PET/PE 0
상기 표 4 내지 5 및 도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이, 폴리프로필렌 필름에서의 페로몬 투과도가 수컷 성충의 최소 반응량(0.908ug/cm2/day, 도 8에서 빨간색 선으로 표시) 이상이면서, slope 값이 0에 가깝게 측정되어 zero-order 페로몬 방출 패턴을 만족시키는 일정한 방출 패턴을 보였으나, 폴리에틸렌 필름에서는 페로몬의 투과도가 제일 높았으나 페로몬의 방출 패턴이 일정하지 않았고, 나일론/폴리에틸렌 및 폴리에틸렌 테레프타레이트/폴리에틸렌 공중합체 필름에서는 대부분의 군에서 수컷성충의 반응량 이하로 페로몬을 방출패턴을 보였다. 따라서, 외부환경에서 복숭아순나방 페로몬이 함유된 왁스 혼합물 소재를 담지 할 고분자 필름의 재질은 투과도가 수컷 성충의 최소 반응량 이상을 나타내면서, 시간당 일정하게 페로몬을 방출하는 패턴을 보인 폴리프로필렌 필름임을 확인하였다.

Claims (18)

  1. 복숭아순나방 페로몬; 및
    파라핀 왁스, 밀납 왁스, 목납 왁스 및 카나우바 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 왁스를 포함하는,
    복숭아순나방 교미교란용 조성물.
  2. 제1항에서, 상기 복숭아순나방 페로몬은 왁스의 무게를 기준으로 1 내지 20%(w/w) 포함된 것인, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복숭아순나방 페로몬은 Z8-12Ac, E8-12Ac, 및 Z8-12OH로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 페로몬인 것인, 복숭아순나방 교미교란용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복숭아순나방 페로몬은 중량기준으로 Z8-12Ac과 E8-12Ac가 90:10 내지 100:0의 비율로 혼합된 것인, 복숭아순나방 교미교란용 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복숭아순나방 페로몬은 Z8-12Ac과 E8-12Ac의 혼합물을 100중량부로 하였을 때 Z8-12OH가 3 내지 10중량부 추가로 포함된 것인, 복숭아순나방 교미교란용 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 복숭아순나방 교미교란용 조성물; 및 용기를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 용기는 고분자로 만들어진 것인, 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 고분자는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)인 것인, 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 용기는 필름 또는 왁스 형태인 것인, 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 필름은 20um 내지 200um의 두께를 가지는 것인, 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기.
  11. 파라핀 왁스, 밀납 왁스, 목납 왁스 및 카나우바 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 왁스에 복숭아순나방 페로몬을 혼합하는 단계를 포함하는,
    복숭아순나방 교미교란용 조성물의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 왁스는 액체 상태인 것인, 복숭아순나방 교미교란용 조성물의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 복숭아순나방 페로몬은 Z8-12Ac, E8-12Ac, 및 Z8-12OH로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 페로몬인 것인, 복숭아순나방 교미교란용 조성물의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 복숭아순나방 페로몬은 중량기준으로 Z8-12Ac과 E8-12Ac가 90:10 내지 100:0의 비율로 혼합된 것인, 복숭아순나방 교미교란용 조성물의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 복숭아순나방 페로몬은 Z8-12Ac과 E8-12Ac의 혼합물을 100중량부로 하였을 때 Z8-12OH가 3 내지 10중량부 추가로 포함된 것인, 복숭아순나방 교미교란용 조성물의 제조방법.
  16. 제10항에서, 상기 혼합하는 단계는, 왁스에 복숭아순나방 페로몬을 왁스의 무게를 기준으로 1 내지 20%(w/w) 혼합하는 것인, 제조방법.
  17. 복숭아순나방 페로몬; 및 파라핀 왁스, 밀납 왁스, 목납 왁스 및 카나우바 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 왁스를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 조성물을 복숭아순나방에 적용하는 단계를 포함하는, 복숭아순나방의 교미 교란 방법.
  18. 복숭아순나방 페로몬; 및 파라핀 왁스, 밀납 왁스, 목납 왁스 및 카나우바 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 왁스를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 조성물을 복숭아순나방에 적용하는 단계를 포함하는, 복숭아순나방의 방제 방법.
KR1020150088652A 2014-11-12 2015-06-22 복숭아순나방의 교미교란용 조성물, 이를 포함하는 복숭아순나방 교미교란용 페로몬 방출기 KR20160056774A (ko)

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