KR20200002428A - 결정화도가 조절된 셀룰로오스 혼합물을 포함하는 종자 코팅재, 이를 이용한 종자의 코팅 방법 및 상기 조성물을 포함하는 코팅된 종자 - Google Patents

결정화도가 조절된 셀룰로오스 혼합물을 포함하는 종자 코팅재, 이를 이용한 종자의 코팅 방법 및 상기 조성물을 포함하는 코팅된 종자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종자의 펠렛처리를 위한 코팅용 조성물 및 이의 이용에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 셀룰로오스를 사용하여 종자 코팅시 문제될 수 있는 균일한 코팅의 어려움, 코팅 후 박리 또는 부스러짐의 문제가 해소된, 결정화도가 상이한 셀룰로오스의 2종 이상의 혼합물을 포함하는 종자 코팅재, 이를 이용한 종자의 코팅 방법 및 이러한 종자 코팅재로 코팅된 종자에 관한 것이다.

Description

결정화도가 조절된 셀룰로오스 혼합물을 포함하는 종자 코팅재, 이를 이용한 종자의 코팅 방법 및 상기 조성물을 포함하는 코팅된 종자{COMPOSITION FOR SEED COATING, METHOD FOR COATING SEED BY USING THE SAME, AND COATED SEED COMPRISING SAID COMPOSITION}
본 발명은 종자의 펠렛처리를 위한 코팅용 조성물 및 이의 이용에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 셀룰로오스를 사용하여 종자 코팅시 문제될 수 있는 균일한 코팅의 어려움, 코팅 후 박리 또는 부스러짐의 문제가 해소된, 결정화도가 상이한 셀룰로오스의 2종 이상의 혼합물을 포함하는 종자 코팅재, 이를 이용한 종자의 코팅 방법 및 이러한 종자 코팅재로 코팅된 종자에 관한 것이다.
근래, 첨단 코팅 가공 기술을 적용한 고부가가치 종자 생산에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 펠렛처리 기술은 미국의 인코텍(Incotec)과 일본의 스미도모사가 선도하고 있다. 그리고 발아촉진 및 무병화 처리 기술은 신젠타, 사카다 및 다끼이 등의 종묘회사들의 기술이 앞서 있으며 선진국들의 고품질 가공종자의 수요가 매년 증가추세에 있다. 이러한 펠렛처리 기술은 종자를 기계로 균일하게 파종 가능하게 하고, 종자의 발아를 좋게 한다. 상기 펠렛처리 기술을 위한 피복제로는 종래 무기 광물 분체인 활성탄(active carbon), 석고(gypsum), 칼슘 카보네이트(calcium carbonate), 소석고(slaked lime), 활석(talcum), 제올라이트(zeolite), 질석(vermiculite), 벤토나이트(bentonite), 카올린(kaolin), 점토(clay), 규조토(diatomaceous earth) 및 피트모스(peatmoss)등과 접착제를 혼합하여 적용하여 물리적 손상은 적으며 수분 투습 등의 문제로 생육이 저해되지 않도록 하고 있다. 이러한 무기 분체의 경우 입자가 작아 분진의 발생 비율이 높고, 흡입 시, 폐 기능을 저하시킬 수 있다는 문제점을 가지고 있다. 종자의 코팅 공정의 경우 접착제와 코팅제를 번갈아 도포하는 공정이기 ?문에 이러한 무기 분체의 분진 발생을 억제하기 어려운바, 사용하기 용이하지 않다. 그에 반해서 유기 분체인 셀룰로오스는 종자 생육에는 우수하나 물리적인 경도가 낮아 펠렛 처리용 분체로 적용이 어렵다. 나아가, 나노결정성 셀룰로오스를 종자 코팅재로 적용하기 위한 시도가 보고된 바 있으나, 이를 종자 코팅에 사용하는 경우, 양호한 수준의 코팅성을 나타내기는 하나 코팅 이후의 크랙(crack)의 발생 문제나 코팅의 강도가 낮아 코팅재가 부스러지는 등의 문제가 발생하여 실제로 종자 코팅에 적용하기 어렵다.
[특허문헌 1] 한국특허공개 제10-2016-0113126호 [특허문헌 2] 한국특허등록 제10-1661094호
본 발명은 펠렛 코팅 분체로 서로 다른 특정 범위의 결정화도를 갖는 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 혼합물을 이용하여 결정성 구조가 조절된 셀룰로오스를 적용함으로써 물리적 손상이 적고, 생육이 저해되기 어려운 코팅 종자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 해결하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 전착제(바인더) 및 피복제로서 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체와 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 혼합물을 포함하는 종자 코팅재에 관한 것이다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 종자 코팅재를 이용하여 종자를 코팅하는 방법에 관한 것이다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 종자 코팅재를 포함하는 코팅된 종자에 관한 것이다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 종자 코팅재를 이용한 종자의 발아율 촉진 또는 생육 증진 방법에 관한 것이다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 종자 코팅재를 포함하는 종자 색채 선별용 코팅재에 관한 것이다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 종자 색채 선별용 조성물을 이용한 종자의 선별 방법에 관한 것이다.
종래의 결정성이 높은 셀룰로오스를 펠렛 분체로 적용할 경우 종자 코팅 과정에서 종자 표면에 균일한 코팅이 어렵고, 코팅 후 쉽게 박리 혹은 부스러짐이 발생하는 단점이 있었으나, 본 발명은 특유의 입자 범위와 형태를 가지면서 서로 다른 결정화도를 가지는 셀룰로오스를 혼합 적용함으로써 펠렛 코팅층의 안정성을 향상시켜 물리적 손상이 적고, 생육이 저해되기 어려운 코팅 종자를 제공할 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1 내지 4는 비교예 및 실시예에서 사용된 셀룰로오스들의 XRD 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 5는 비교예 및 실시예에서 종자 코팅을 위해 사용된 셀룰로오스들의 결정화 양상을 광학 현미경으로 분석한 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 4 및 비교예 4의 종자 펠렛 코팅 결과를 나타낸 사진이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따라 종자 코팅재, 이를 이용한 종자 코팅 방법 및 코팅된 종자에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 종자 코팅재는 전착제 및 서로 다른 특정한 범위의 결정화도를 갖는 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 유도체의 2종 이상의 조합을 포함할 수 있다.
용어 "셀룰로오스"란 식물 세포벽의 주요 구성물질로서 환경 친화적인 물질로, 도 1과 같은 구조를 가질 수 있다. 셀룰로오스는 그 원천에 따라, 결정 상태, 결정 정도 등이 다양하며, 결정화도에 따라 셀룰로오스의 특성이 다르게 나타난다. 셀룰로오스는 다양한 형태의 결정형을 가지고 있으나, 본 발명에 따른 셀룰로오스는 천연 셀룰로오스에 존재하는 형태인 셀룰로오스 I form을 가질 수 있다. 이러한 결정화도(CI (crystallinity index) region)는 어떠한 물질의 결정화된 정도를 의미하는 것으로, X선 회절측정법(XRD diffraction) 등의 방법에 의해 측정되며, 본 발명에서는 X선 회절측정법에 따라 측정한 XRD 패턴에서 결정성 피크 들의 영역 총합(I_crystal)과 무정형 영역의 총합(I_amorphous)의 상대적인 크기를 의미하고, 이는 하기 수학식 1로 나타내어진다.
[수학식 1]
결정화도 (%) = 100 * I_crystal/(I_crystal + I_amorphous)
구체적으로, 본 발명에서는 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체와 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 혼합물을 포함한다. 상기 셀룰로오스들은 혼합물 중에 2종 이상 포함될 수 있다.
상기 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체는, 상기 결정화도 범위를 충족하는 것이라면 제한없이 사용할 수 있으나, 예를 들어, 65 초과의 결정화도를 갖는 PH-101, 60 내지 65의 결정화도를 갖는 PH-105라는 코드명을 갖는 셀룰로오스일 수 있다. 바람직하게는 PH-105이다.
또한, 상기 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체는, 상기 결정화도 범위를 충족하는 것이라면 제한없이 사용할 수 있으나, 예를 들어, 결정화도가 30 미만인 GB-1, 결정화도가 30 미만인 GB-1W라는 코드명을 갖는 셀룰로오스일 수 있다.
바람직한 양태에서, 상기 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체와 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체는 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체 : 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 중량비로서 2 : 1 내지 1 : 2의 범위, 바람직하게는 5 : 4 내지 4 : 5로 혼합될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직한 중량비는 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체는 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체 : 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 중량비로서 5 : 4이다.
또한, 상기 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체 및 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 혼합물은 전체 종자 코팅재 중량에 대비하여 90 내지 99.5 중량% 포함될 수 있다.
결정화도를 가지고 입경이 작고 결정화도가 낮을수록 초기 부착 및 코팅 균일도가 향상된다. 그러나 결정화도가 매우 낮아 결정화도가 0에 수렴할 경우 코팅층 강도가 낮아지고 부스러짐 현상이 발생한다는 단점이 생기는 것으로 확인된다. 결정화도가 매우 높은 셀룰로오스를 단독 사용하는 경우 코팅 시 종자 표면이 균일하지 못하고 셀룰로오스 코팅재가 뭉치는 현상이 발생하고 소위"별사탕" 모양의 불균일한 코팅이 발생한다는 단점을 갖는다. 본 발명에 따른 종자 코팅재는 서로 다른 특정한 범위의 결정화도를 갖는 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 유도체의 2종 이상의 조합을 사용함으로써, 코팅층의 낮은 강도와 부스러짐, 그리고 불균일한 표면 및 코팅재 뭉침과 같은 문제점을 모두 해소하고 종자에 코팅시 탁월한 코팅 성상을 나타낸다는 장점을 갖는다.
또한, 상기 셀룰로오스 유도체는 셀룰로오스 유도체로서 공지의 유도체를 제한없이 사용할 수 있으나, 예를 들어, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 종자 코팅재 중의 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 유도체의 입자의 크기는 특히 제한되는 것은 아니나, 수분을 흡수하지 않은 건조 상태에서의 평균 입도의 상한이 100μm 미만, 바람직하게는 50μm 미만, 더욱 바람직하게는 30μm 미만일 수 있고, 하한은 5 μm 일 수 있다. 입자 크기가 상기 범위를 만족하여야만 종자 표면에의 부착이 원활하고, 좋은 코팅성을 나타낼 수 있다. 나아가 입경뿐 아니라 1 내지 200 μm 의 입도 분포를 나타내는 것이 바람직하다. 상기 평균 입경 및 입도 분포를 갖는 경우, 균일한 입자 형태와 크기로 인해 역시 종자 표면에의 부착이 원활하고, 좋은 코팅성을 나타낼 수 있다.
이러한 서로 다른 범위의 결정화도를 갖는 셀룰로오스 또는 이의 유도체를 2종 이상으로서 100 μm 미만의 평균 입도 및 1 내지 200 의 입도 분포를 갖는 균일한 입자형태로 종자 코팅재에 사용하는 경우, 종자 표면에 잘 부착되고 코팅의 균일성 및 강도가 좋다. 나아가, 결정화도가 낮은 셀룰로오스 코팅 기제가 갖는 수분 친화도로 인해서 종자 코팅 시 코팅의 크랙(crack)이나 뭉침 현상이 감소하고 박리가 일어나지 않아 펠렛 코팅 후 안정성이 높은 코팅층을 유지할 수 있을 뿐 아니라 환경친화적이라는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 종자 코팅재는 피복재로서 상기 셀룰로오스 또는 이의 유도체를 2종 이상 혼합한 혼합물 외에도, 전착제를 더 포함할 수 있다. 전착제는 종자 표면에 분사하여 종자와 펠렛물질을 결합시키면서 시작된다. 펠렛 피복재 물질들은 어느 정도의 응집능력이 있기 때문에 펠렛 용기내에서 회전하면서 응집화 될 수 있으나, 결합성을 강화시키기 위해서는 전착제가 필요하며, 전착제 없이 펠렛 된 종자는 깨어지기 쉽다. 전착제의 역할은 종자와 피복재간의 결합도 중요하지만 종자 발아에 장해를 주어서는 안 된다. 전착제의 선택은 수분용해도, 파열에 견딜 수 있는 일정한 경도, 기질 친화성 및 응집정도에 따라 적정 전착제를 달리해야 하는데 본 발명에서 전착제는 상기의 혼합물이 종자에 코팅이 잘 될 수 있도록 하기 위한 접착제 역할로 사용된다. 예를 들어, 아라비아검(Arabic gum)은 점착성 및 점도를 증가시키고 유화안정성을 증진하며 물성 및 촉감을 향상시키기 위한 첨가물로 바람직하며, 상기 아라비아검 이외에 전착제로 잔탄검, 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 식품용 전착제와 알긴산 나트륨, 아크릴계 전착제, 테르펜계 수지, 크실렌 수지, 실리콘 전착제, 고무계 전착제, 에폭시 전착제, 도전성 전착제, UV 경화형 전착제 및 열박리 전착제와 같은 공업용 전착제 등 여러 전착제 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물의 형태로 사용 가능하다. 다른 전착제에 비해 과립성형이 잘 되고 전착력이 뛰어나 경도가 단단할 뿐 아니라 수용성이어서 과립이 수분을 흡수하면 쉽게 분해가 되며 분말로서 취급이 매우 용이한 아라비아 검(Arabic gum, AG)을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 구체적인 일 예로, 본 발명에 따른 전착제는 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐피롤리돈(PVP) 및 아라비아검으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다. 전착제의 함량은, 본 발명에 따른 종자 코팅재 총중량 중 전착제 0.5 내지 10 중량%가 바람직하다. 전착제의 함량이 너무 적으면 점착 효과가 없으며, 너무 많으면 셀룰로오스 혼합물의 함량이 너무 적어져 코팅 효과가 반감되므로 상기 범위가 바람직하나, 필요에 따라 상기 범위 이외로 가감할 수 있다.
나아가 상기 셀룰로오스 및 전착제 외에의 첨가제로서, 착색용 첨가제(착색제), 살균 및/또는 살충용 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이들은 공지의 해당 기능으로 알려진 물질을 자유롭게 사용할 수 있다. 바람직하게, 상기 첨가제들은 셀룰로오스를 포함하는 피복재에 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에서는 상기 물질들 외에 선택적으로 키토산, 부식산, 알긴산소다, 전분가루 등이 하나 이상 이용될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 이러한 부가성분은 종자 표면을 코팅할 때 종자를 더욱 단단하게 결속 및 점착력을 증가시킬 수 있으며, 생물활력을 증진시키고 토양 개량 효과를 기대할 수 있다. 종자의 종류, 비용, 편리성 및 효율성 등을 고려하여 상기에서 언급된 어느 하나 이상의 재료의 비율을 증가시키거나 감소시키는 등의 코팅재료의 비율을 조절하여 사용할 수 있으며, 예를 들어, 종자 코팅재 총중량 중 0.1 내지 5 중량%로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은
(i) 전착제를 제조하는 단계; 및
(ii) 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체와 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체를 혼합하여 피복재를 제조하는 단계를 포함하는, 전착제와 피복재로 구성된 종자 코팅재의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 상기 종자 코팅재를 이용한 종자 코팅방법을 제공하며, 이에 의해 종자를 물리적인 손상이 적고 생육이 저해되기 어려운 코팅 종자로서 제공할 수 있게 된다. 이러한 종자 코팅 방법은 상기 종자 코팅재를 종자 표면에 도포함으로써 수행될 수 있다.
구체적인 양태로서, 이러한 종자 코팅 방법은,
(i) 종자에 전착제를 처리하여 1차 코팅시키는 단계;
(ii) 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체 및 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 혼합물을 포함하는 피복재를 처리하여 2차 코팅시키는 단계; 및
(iii) 상기 단계 (i) 및 (ii)를 반복하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각 단계에서의 전착제 및 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체 및 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체에 관한 사항은 상기 종자 코팅재에 관한 사항을 적용할 수 있다.
본 발명에서 종자는 피코팅 물질로서, 식물에서 나온 씨 또는 씨앗, 예를 들어 콩류, 벼, 보리, 팥, 녹두, 옥수수, 밀, 참깨 등의 모든 종류의 종자를 의미한다. 비제한적인 예로서, 벼, 밀, 보리, 귀리, 메밀, 옥수수 등과 같은 곡류；사탕무우, 비트 등과 같은 근채류； 콩, 땅콩, 강낭콩, 먹태, 유재, 백태, 서리태, 청태, 동부콩, 울타리콩, 술타니번, 쥐눈이콩, 팥, 녹두, 옥수수, 기피녹두, 거두기피, 거두, 적두 등과 같은 콩류；고려잔디, 서양 잔디 등 잔디류; 배추, 양배추, 브로콜리, 고추, 토마토, 배추 등과 같은 채소류; 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 배추, 양배추, 브로콜리, 고추, 토마토 또는 배추일 수 있다.
상기 종자를 처리하는 방법으로는 본 발명의 종자 코팅재와 혼합 믹싱 후 건조되거나, 본 발명의 종자 코팅재를 스프레이식으로 분무하여 코팅하는 등 다양한 공지 방법으로 코팅될 수 있다. 구체적인 일 실시 양태로서, 로테이팅 팬(Rotating Pan)과 같은 회전 코팅 장비에 처리하고자 하는 종자를 넣고 표면에 PVA, PVP 및 아라비아 검 수용액을 스프레이 방식으로 도포하여 1차 코팅 처리를 하고 상기 셀룰로오스 종자 코팅재를 투입하여 2차 코팅 처리를 하는 방식으로 코팅을 진행할 수 있다.
또한 상기 단계 (iii)와 같이 이러한 단계 (i) 및 (ii)의 1차 및 2차 코팅처리는 1회 이상, 바람직하게는 10회 내지 20회로 반복될 수 있다. 종래의 코팅재의 경우 이러한 반복적인 코팅 단계에서 코팅 불량이 발생할 수 있으나, 본 발명에 따른 종자 코팅재를 사용하는 경우 이러한 코팅 단계에서의 불량이 현저하게 감소하게 된다.
또한 이러한 종자의 코팅방법은 최종 제품만을 위한 것이 아니라, 종자의 색채 선별을 위한 중간 단계를 위한 것일 수 있다. 색채 선별이란 색채 선별용 발색제와 종자 코팅재를 종자에 코팅을 하고 퇴화종자에서 누출되는 물질에 의해 발색이 되어 정상 종자와 구별이 가능한 것을 이용한 선별 방법으로, 정상 종자와 퇴화종자를 색채선별기를 이용하여 분리할 수 있게 하는 것이다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 종자 코팅재로 코팅된 종자에 관한 것이다. 이러한 코팅된 종자는 최종 제품만을 의미하는 것이 아니라, 최종 제품 전 종자의 색채 선별을 위하여 코팅된 중간 단계의 산물을 또한 의미한다.
또 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 종자 코팅재를 포함하는 종자 색채 선별용 조성물 및 이를 이용한 종자의 선별 방법에 관한 것이다. 상기 종자 색채 선별용 조성물에는 본 발명에 따른 종자 코팅재 외에 종자의 선별을 위한 발색제를 더 포함할 수 있다. 발색제의 예로는 닌히드린 (Ninhydrin), 메틸렌 블루(methylene blue), 몰리브데늄 블루(molybdenum blue) 등을 사용할 수 있으나 특별히 한정되지 않고 사용 가능하다.
이하, 참고예, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠으나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.
[실시예]
참고예 1: 셀룰로오스의 결정화도 확인
하기 비교예 및 실시예로 사용되는 셀룰로오스의 결정화도를 확인하기 위하여 다음과 같은 방법에 따라 실험을 진행하였다.
셀룰로오스 S5504, PH-105, W-100GK, GB-1, 대정(2538-4405), S6790를 결정화도를 확인하고자 하는 대상으로 하였다. 결정화도의 확인는 Bruker AXS D4 Endeavor XRD를 사용하였고 측정 조건은 40kV, 40mA, Cu K radiation (파장: 1.5418 Å), LynxEye position sensitive detector에서 측정하였다. FDS 0.3을 이용하여 2 theta 10도에서 50도 영역을 매 0.03도마다 175초씩 측정하고 피팅 프로그램(Fitting program)인 Topas (version. 3)을 이용하여 결정화도를 계산하였다. 피팅 구간은 2theta 10.5 ~ 40도, Background는 2nd order polynomial을 이용하였고 피크 타입은 Pseudo Voigt(PV) Function을 이용하였다. 2theta ~15, ~16.5, ~20.5, ~22.5, ~34.5도 부근의 5개 피크들을 결정성 피크로 고려하고, 2theta ~18.2, ~21.7도 부근을 무정형 구간(amorphous region)으로 고려하여 전체 피크 피팅(peak fitting)을 수행하였다. 위 결정성 피크들의 영역(area) 총합 I_crystal과 무정형 구간의 영역(area) 총합 I_amorphous의 상대적인 크기로부터 결정화도를 추정하는 TOPAS3 프로그램 상의 'Calculate Degree of crystallinity' tab을 이용하여 실제 값을 구하였다(상기 수학식 1 참조). 결정화도는 결정화도 범위에 따라 다음 표 1과 같이 표기하였으며, 상기 측정 결과를 도 1 내지 4 및 이하 표 2에 나타내었다.
Figure pat00001
참고예 2: 셀룰로오스의 광학현미경 (Optical microscope) 분석
셀룰로오스의 입자 균일도 및 입자 형태를 확인하기 위하여 비교예 및 실시예에서 사용된 셀룰로오스를 광학현미경 OLYMPUS BX51 로 20배율로 확인하여, 입자 균일도 및 입자의 형태를 확인하였다. 그 결과를 하기 표 2, 및 도 5에 나타내었다. 다음과 같은 방법에 따라 실험을 진행하였다. 표 2 및 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, S6790, PH-105, GB-1 및 S5504는 입자가 균일한 형상을 가지고, 2538-4405 및 W-100GK는 각각 얇은 막대 형태의 형상을 가짐을 확인하였다. 또한, D-10 및 D-5는 구형의 입자 형상을 나타냄을 확인할 수 있었다.
실험예: 본 발명에 따른 종자 코팅재를 사용한 펠렛 코팅된 종자의 제조 및 코팅성 확인
종자 펠렛 코팅은 접착 물질을 종자 표면에 처리 후 피복 물질을 종자 표면에 결합시키는 방법을 사용하였다. 펠렛 코팅을 위해 다음 표 1에 기재된 셀룰로오스 또는 셀룰로오스의 조합을 피복재로, 전착제로는 아라비아검(arabic gum, AG)수용액 1.0 중량%를 적용하였다. 이러한 셀룰로오스는 표 2와 같은 입수처로부터 구입하여 사용하였다.
코팅은 펠렛 코팅용 드럼 내에 종자를 투입하고 이에 상기 전착제를 투입하여 1차적으로 코팅 처리한 후, 이에 펠렛 코팅 피복재인 상기 셀룰로오스를 서서히 공급하면서 2차적으로 처리하고, 이러한 1차 및 2차 코팅 공정을 15회 수행하는 방식으로 코팅을 진행하였다.
그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure pat00002
(상기 표에서 %는 중량%를 의미한다)
상기 표 2의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 결정화도가 45 미만인 셀룰로오스 또는 이의 유도체 : 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체를 특정 비율, 즉, 5:4 내지 4:5로 혼합한 혼합물로서 입자경이 100μm, 바람직하게는 30 μm 갖는 코팅 기재를 피복재로서 전착제와 함께 사용하는 경우(실시예 3 내지 5), 셀룰로오스 또는 이의 유도체를 단독으로 사용하거나, 입자가 균일하지 않고 막대형을 나타내는 셀룰로오스 또는 이의 유도체를 사용하는 경우와 달리 코팅의 뭉침 등이 없어 종자의 코팅이 균일하며, 크랙이나 박리가 나타나지 않고 우수한 강도를 나타내며, 부착성이 높다는 특징을 가져 종자 코팅재로서 가장 우수한 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다. 나아가, 실시예 1, 2 및 6의 경우 코팅성이 다소 미흡하거나 코팅이 다소 박리되는 현상이 발견되기는 하였으나, 실제 제품에서는 용인 가능한 수준으로 양호한 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다. 또한, 셀룰로오스를 임의로 가공하여 구형의 나노 입자 형태로 만든 셀룰로오스 II 입자는 입자의 균일도는 높은 반면에 입자 간 상호작용(interaction)이 셀룰로오스 I에 비해 낮아 코팅층의 박리 현상을 보이는 것으로 확인되었고, 셀룰로오스를 1종을 단독으로 사용하는 경우에는 코팅성 및 경도면에서도 바람직하지 못한 양상을 나타냄을 확인하였다(비교예 1 내지 8).
나아가, 상기 실시예 4에 따른 종자 코팅재로 코팅된 종자와 비교예 4에 따른 종자 코팅재로 코팅된 종자의 성상을 비교하여 이를 도 6에 나타내었다. 도 6에 나타난 바와 같이, 결정화도가 65 초과인 시그마셀(Sigma cell)의 S5504만을 셀룰로오스 피복재로 하는 종자 코팅재를 이용한 비교예 4의 경우 코팅층에서 뭉침 현상이 발견되어 코팅이 균일하지 못한데 반해, 본 발명에 따른 실시예 4의 종자 코팅재로 코팅된 종자의 경우 균일한 코팅 표면을 형성하여 육안으로도 코팅된 종자의 표면이 확연히 차이가 남을 확인할 수 있었다.

Claims (19)

  1. 전착제; 및
    피복재로서 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체 및 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 혼합물을 포함하는 종자 코팅재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스의 유도체는 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트 또는 이들의 혼합물인 것인, 종자 코팅재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 평균 입도는 100μm 미만인 것인, 종자 코팅재.
  4. 제1항에 있어서, 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체 : 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 중량비는 2: 1 내지 1 : 2 인 것인, 종자 코팅재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체 및 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 혼합물은 전체 종자 코팅재 중량에 대비하여 90 내지 99.5 중량% 포함되는 것인, 종자 코팅재.
  6. 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스 또는 이의 유도체는 1 내지 200 μm의 입도 분포를 나타내는 것인, 종자 코팅재.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전착제는 종자 코팅재 전체 중량에 대비하여 0.5 내지 10 중량% 포함되는 것인, 종자 코팅재.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전착제는 식품용 전착제 또는 공업용 전착제인 것인, 종자 코팅재.
  9. 제1항에 있어서, 상기 식품용 전착제는 아라비아검인 것인, 종자 코팅재.
  10. 제1항에 있어서, 첨가제로서 착색용 첨가제, 살균용 첨가제 및 살충용 첨가제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것인, 종자 코팅재.
  11. (i) 전착제를 제조하는 단계; 및
    (ii) 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체와 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체를 혼합하여 피복재를 제조하는 단계를 포함하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 종자 코팅재의 제조방법.
  12. (i) 종자에 전착제를 처리하여 1차 코팅시키는 단계;
    (ii) 결정화도가 60 초과인 셀룰로오스 또는 이의 유도체 및 결정화도가 45 이하인 셀룰로오스 또는 이의 유도체의 혼합물을 포함하는 피복재를 처리하여 2차 코팅시키는 단계; 및
    (iii) 상기 단계 (i) 및 (ii)를 반복하는 단계를 포함하는, 코팅된 종자의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 1차 코팅 및 2차 코팅은 스프레이법에 의해 수행되는 것인, 제조방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 단계 (iii)은 10회 내지 20회 반복되는 것인, 제조방법.
  15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 종자 코팅재를 포함하는 종자 색채 선별용 조성물.
  16. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 종자 코팅재를 이용하여, 정상 종자와 퇴화 종자를 색채 선별하는 방법.
  17. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 종자 코팅재를 포함하는 코팅된 종자.
  18. 제17항에 있어서, 상기 종자는 곡류, 근채류, 콩류, 채소류 및 잔디류로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 식물의 종자인 것인, 코팅된 종자.
  19. 제17항에 있어서, 상기 종자는 배추, 양배추, 브로콜리, 고추, 토마토 또는 배추의 종자인 것인, 코팅된 종자.
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