KR20230039419A - 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 국내에서 재배한 바질의 잎으로부터 해충방제 효과를 갖는 유효성분을 최대로 추출할 수 있는 추출방법에 관한 것이다.
본 발명의 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법은 바질(Ocimum basilicum L.)의 잎을 준비하는 준비단계와; 상기 바질의 잎에 추출용매를 가해 해충방제용 유효성분을 함유한 바질추출물을 추출하는 추출단계;를 포함하고, 상기 해충방제용 유효성분은 리날로울(linalool), 에스트라골(estragole), 트랜스아네톨(trans-anethole), 메틸유제놀(methyl eugenol) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이다.
본 발명의 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법은 바질(Ocimum basilicum L.)의 잎을 준비하는 준비단계와; 상기 바질의 잎에 추출용매를 가해 해충방제용 유효성분을 함유한 바질추출물을 추출하는 추출단계;를 포함하고, 상기 해충방제용 유효성분은 리날로울(linalool), 에스트라골(estragole), 트랜스아네톨(trans-anethole), 메틸유제놀(methyl eugenol) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이다.
Description
본 발명은 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 국내에서 재배한 바질의 잎으로부터 해충방제 효과를 갖는 유효성분을 최대로 추출할 수 있는 추출방법에 관한 것이다.
식물 생육의 장애요인으로는 물, 온도 그리고 영양분 등의 환경적 요인들과 더불어 생물적 장애요인으로 식물을 가해하는 해충과 여러 가지 식물병(disease)인 미생물이 있다.
이들 장애 요인들 중 특히, 해충은 농작물을 가해하여 경제적인 피해를 입힐 뿐만 아니라 사람에게 질병을 일으키는 다양한 병원체를 매개함으로써 인류에게 심각한 영향을 미치고 있다.
이러한 해충을 방제하기 위하여 가장 많이 사용된 화학 농약은 잔류 등을 통한 환경 오염과 인축에 대한 독성 및 저항성 해충 출현 등의 문제 때문에, 친환경 농약에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
천연물 소재를 이용한 생물농약은 환경친화적 작물보호제로서 합성농약과는 달리 인축 및 생태계에 안전하여 부가가치가 높은 농산물을 생산할 수 있고, 합성농약으로 방제하기 어려운 병해충을 효과적으로 방제하여 안전한 농작물의 생산을 증대시킴과 동시에 합성농약의 오남용으로 인한 문제점을 해결할 수 있다.
특히, 식물추출물을 이용한 친환경 생물농약은 환경적으로 안전하고 독성이 적으면서 분해가 잘되는 장점을 갖고 있다.
한국 등록특허 제10-1885083호에는 달마시안제충국 추출물, 한국 등록특허 제10-1614095호에는 담쟁이 추출물, 한국 공개특허 제10-2019-0032923호에는 머귀나무 종자 추출물을 이용한 살충제가 개시되어 있고, 한국 공개특허 제10-2011-0040186호는 자귀나무 추출물을 포함하는 살충활성 조성물이, 한국공개특허 제10-2015-0085886호는 초오, 고련피 및 소리쟁이 혼합추출물을 포함하는 충해 방제용 조성물이 개시되어 있다.
또한, 최근에는 바질 오일(Basil oil), 클로브 버드 오일(Clove bud oil), 라벤더 오일(Lavender oil), 로즈마리 오일(Rosemary oil), 타임 화이트 오일(Thyme white oil), 코튼 시드 오일(Cotton seed oil), 레몬 유칼리투스 오일(Lemon eucalyptus oil), 페퍼민트 오일(Peppermint oil) 마조람 오일(Majoram oil), 캐놀라 오일(Canola oil) 오리가넘 오일(Origanum oil), 신나몬 바크 오일(Cinnamon bark oil)을 이용한 살충제 조성물이 한국 공개특허 제10-2017-0048902호에 개시되어 있다.
바질(basil)은 학명이 Ocimum basilicum L.로서, 적도 인근 아시아지역과 아프리카가 원산지로 지금은 전세계적으로 재배되는 1년생 초본의 식물이다. 바질은 잎과 꽃으로부터 수증기증류를 통한 오일을 주로 향료로 이용하고 있으며 이외에도 의약품과 식용, 또한 최근에는 생물농약의 원료로 이용되고 있다.
수증기 증류법으로 추출하는 바질 오일은 과일에 해를 끼치는 파리종류에 살충력이 있음이 알려져 있다. 하지만 수증기 증류법에 의한 추출방법은 추출량이 매우 적고 추출단가가 비싸다는 단점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 국내에서 재배가 가능한 바질로부터 대량의 추출이 가능하면서 추출단가가 낮고, 친환경 농업에 활용이 가능한 해충방제에 유효한 성분들의 수율을 높일 수 있는 바질의 추출방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법은 바질(Ocimum basilicum L.)의 잎을 준비하는 준비단계와; 상기 바질의 잎에 추출용매를 가해 해충방제용 유효성분을 함유한 바질추출물을 추출하는 추출단계;를 포함하고, 상기 해충방제용 유효성분은 리날로울(linalool), 에스트라골(estragole), 트랜스아네톨(trans-anethole), 메틸유제놀(methyl eugenol) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이다.
상기 추출단계에서 상기 추출용매는 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나이다.
상기 추출용매는 농도 70%(w/w)인 에탄올이다.
상기 준비단계에서 상기 바질의 잎을 열풍건조시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명은 국내에서 재배가 가능한 바질로부터 대량의 추출이 가능하면서 추출단가가 낮고, 친환경 농업에 활용이 가능한 해충방제에 유효한 성분들의 수율을 높일 수 있는 바질의 추출방법을 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 바질로부터 해충 방제효과를 가지는 유효성분을 최적의 방법으로 추출할 수 있다. 따라서 본 발명은 향후 바질 추출물을 함유하는 해충 방제용 제제에 유용하게 활용할 수 있으며, 이를 통한 친환경농법을 확대할 수 있다.
도 1은 바질의 종자 파종, 이식, 수확, 건조잎의 모습을 나타낸 사진이고,
도 2는 바질추출물의 헥산 추출 및 탈수, 농축 모습을 나타낸 사진이고,
도 3은 기기를 이용하여 각 분석용 시료를 분석하는 모습을 나타낸 사진이고,
도 4 내지 도 7은 Linalool, Estragole, trans-Anethole, Methyl eugenol 각각의 표준용액 1 mg/L의 TLC 그래프이다.
도 2는 바질추출물의 헥산 추출 및 탈수, 농축 모습을 나타낸 사진이고,
도 3은 기기를 이용하여 각 분석용 시료를 분석하는 모습을 나타낸 사진이고,
도 4 내지 도 7은 Linalool, Estragole, trans-Anethole, Methyl eugenol 각각의 표준용액 1 mg/L의 TLC 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법에 대하여 설명한다.
본 발명은 바질로부터 해충방제용 유효성분을 추출하기 위한 방법을 제시한다. 본 명세서에서 해충방제용 유효성분은 해충방제에 효과를 제공하는 성분을 의미한다.
본 발명의 일 예에 따른 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법은 바질(Ocimum basilicum L.)의 잎을 준비하는 준비단계와, 바질의 잎에 추출용매를 가해 해충방제용 유효성분을 함유한 바질추출물을 추출하는 추출단계를 포함한다. 각 단계별로 구체적으로 살펴본다.
1. 바질 잎 준비단계
먼저, 추출에 사용할 바질의 잎을 준비한다.
바질(basil, Ocimum basilicum L.)은 적도 인근 아시아지역과 아프리카가 원산지인 꿀풀과에 속하는 일년초로서, 허브의 한 종류이다. 바질은 온도가 높은 여름철에는 국내에서 재배가 가능한 식물이다.
바질의 잎은 시판 중인 제품을 구매하여 사용하거나, 국내에서 직접 재배하여 키운 국내산 바질로부터 잎을 채취하여 사용할 수 있다.
바질의 잎은 건조시키지 않은 생잎을 사용하거나 건조시킨 건조잎을 사용할 수 있다.
건조잎을 사용할 경우 다양한 방법으로 바질의 잎을 건조시킬 수 있다. 바람직하게는 열풍건조시켜 사용한다. 건조잎을 사용할 경우 생잎을 사용하는 경우에 비해 해충방제용 유효성분을 더 많이 추출할 수 있다.
생잎 또는 건조잎은 잘게 자르거나 잘게 분쇄하여 사용할 수 있다.
2. 바질추출물 추출
바질 추출물은 다양한 방법으로 추출이 가능하다. 가령, 준비된 바질의 잎에 추출용매를 가하여 열수추출, 냉침추출 또는 온침추출할 수 있다. 이 경우 바질의 잎에 대하여 추출용매를 중량비로 2 내지 20배를 가한 후 10 내지 150℃에서 1 내지 240시간 동안 추출한다. 추출은 1 내지 5회 반복하여 추출할 수 있다. 추출 후 여과하여 액상의 바질추출물을 얻을 수 있다.
추출용매로 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올로 메탄올, 에탄올 등을 이용할 수 있고, 다가 알코올로 부틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜, 펜틸렌글리콜 등을 이용할 수 있다. 그리고 혼합물로는 물 및 저급 알코올의 혼합물, 물 및 다가 알코올의 혼합물, 저급 알코올 및 다가 알코올의 혼합물, 또는 물 및 저급알코올 및 다가 알코올의 혼합물을 이용할 수 있다.
본 발명에서 바람직한 추출용매는 물 또는 에탄올이다. 그리고 냉침추출하
는 경우 바람직한 추출용매로 에탄올, 더 바람직하게는 농도 50 내지 100%(w/w)의 에탄올이다. 에탄올로 냉침추출하는 경우 해충방제용 유효성분들의 수율을 향상시킬 수 있다. 특히, 농도 70%(w/w)의 에탄올이 더 바람직하다. 농도 70%(w/w)의 에탄올로 추출시 해충방제용 유효성분의 수율을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 추출방법뿐만 아니라, 통상적인 정제 과정을 거친 추출물도 포함한다. 예컨대, 일정한 분자량 컷-오프 값을 갖는 한외여과막을 이용한 분리, 다양한 크로마토그래피에 의한 분리 등, 추가적으로 실시된 다양한 정제 방법을 통해 얻어진 활성 분획도 추출물에 포함되는 것이다.
이와 같이 추출된 바질 추출물은 해충방제에 유효한 유효성분이 다량 함유되어 있다. 해충방제에 유효한 유효성분으로 리날로울(linalool), 에스트라골(estragole), 트랜스아네톨(trans-anethole), 메틸유제놀(methyl eugenol)을 들 수 있다.
본 발명에 따라 추출된 바질 추출물은 리날로울(linalool), 에스트라골(estragole), 트랜스아네톨(trans-anethole), 메틸유제놀(methyl eugenol) 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 함유되어 있다. 이러한 바질 추출물은 농작물에 피해나 병해를 일으키는 각종 해충, 특히나 지중해과실파리, 오리엔탈과실파리, 오이과실파리와 진딧물에 대한 방제효과가 우수하다.
이하, 본 발명을 실시예에 따라 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
<바질 재배 및 잎 수확 >
바질 종자를 원예용 상토((주)성화 토백이(상토2호/초경량))에 파종하여 온도 24℃, 습도 50%, 광조건 16시간, 암조건 8시간으로 배양실에서 발아하고 포장에 이식할 수 있도록 유묘를 약 3주간 재배하였다. 유묘의 평균 엽수가 5엽 이상일 때 전남 곡성군 입면 시설포장에 이식하였다. 이식 후 주 3회 관수하며 3달간 재배한 후 바질 잎을 수확하였다. 수확한 바질의 생잎과, 생잎을 열풍 건조기로 60℃에서 4시간 건조시킨 건조 잎을 각각 추출 재료로 사용하였다.
종자 파종, 이식, 수확, 건조잎의 모습을 도 1에 나타내었다.
<생잎 및 건조잎으로부터 바질추출물 추출>
추출용매로 물과 에탄올을 각각 이용하여 바질의 생잎과 건조잎으로부터 열수추출법과 냉침추출법으로 바질추출물을 추출하였다.
냉침추출을 위해 에탄올로 농도 50, 70, 100%(w/w)를 각각 준비하였다. 에탄올 추출은 생잎과 건조잎을 각각 100g 측량하여 잘게 손으로 자른 뒤 병에 넣고 1L가 되도록 에탄올을 혼합하여 7일 동안 상온(25℃)에서 침지하여 각각 추출하였다. 추출한 후 잎을 제거하고, 상등액을 필터 페이퍼로 여과하여 에탄올 바질추출물을 수득하였다.
열수추출을 위해, 생잎과 건조잎을 각각 100g을 측량하여 잘게 자른 뒤 병에 넣고 1L가 되도록 증류수를 혼합하여 95℃에서 60분 동안 열수추출하였다. 추출한 후 잎을 제거하고, 상등액을 필터 페이퍼로 여과하여 열수 바질추출물을 수득하였다.
(실험예: 바질의 충 방제 유효성분 분석)
<실험방법>
생잎과 건조잎의 에탄올 농도별 바질추출물과 열수 바질추출물 100mL에 증류수 200mL, n-Hexane 50mL, 포화식염수 50mL를 500mL 분액여두에 넣고 도 2에 나타낸 바와 같이 추출 및 탈수를 진행하였다. 이렇게 얻은 n-Hexane추출물을 회전농축기를 이용하여 농축하여 농축수기내 잔류물을 n-Hexane 5mL로 재용해하여 기기 분석용 시료를 조제하였다. 도 3과 같이 준비된 각 분석용 시료는 기준물질인 Linalool, Estragole, trans-Anethole, Methyl eugenol의 농도별로 GC-MS/MS(TQ8040 with GC-2010plus(Shimadzu, Japan))로 측정하여 검량곡선을 작성하여 추출물 내의 각각의 유효성분의 양을 정량하였다. 기기의 분석조건은 하기 표 1 및 표 2와 같다.
| Inlet Temp. | 250℃ | |
| Splitmode | 50℃ | |
| Column | Rxi-5Sil MS(0.18x20m, 0.18um) | |
| Column flow | 1.5 mL/min | |
| Oven temp. | 50℃(3min)→15℃/min→250℃(5min) | |
| Injection vol. | 1 μL | |
| Detector | ion source Temp. | 230 |
| Interface Temp. | 280 | |
| Voltage | 0.7 kV | |
| MRM condition | 정량이온 | 정성이온 | ||||
| Precursor ion | Product ion | CE(V) | Precursor ion | Product ion | CE(V) | |
| Linalool | 139 | 121.1 | 3 | 139 | 83.1 | 83.1 |
| Estragole | 148 | 117.1 | 6 | 148 | 133.1 | 9 |
| trans-Anthole | 148 | 77 | 33 | 148 | 117.1 | 9 |
| Methyl eugenol | 178 | 108 | 15 | 178 | 148 | 15 |
Linalool, Estragole, trans-Anethole, Methyl eugenol 각각의 표준용액 1 mg/L의 TLC를 도 4 내지 도 7에 각각 나타내었다.
<실험결과>
바질의 생잎으로부터 추출한 열수 바질추출물과 에탄올 바질추출물의 유효성분의 함량을 하기의 표 3에 나타내었다.
| 유효성분 함량(단위:mg/L) | |||||
| 시료 | Linalool | Estragole | trans-Anethole | Methyl eugenol | 검출한계 |
| 바질오일* | <0.001 | 0.043 | <0.001 | 0.004 | 0.001 |
| 열수 바질추출물 | 9.493 | 0.016 | <0.001 | 0.334 | 0.001 |
| 50% EtOH 바질추출물 | 1.872 | 0.017 | <0.001 | 0.983 | 0.001 |
| 70% EtOH 바질추출물 | 3.941 | 0.456 | <0.001 | 3.455 | 0.001 |
| 100% EtOH 바질추출물 | 25.208 | 0.119 | <0.001 | 0.391 | 0.001 |
(바질오일: NOW Foods Bloomingdale, IL 60108, U.S.A.)
상기 표 3의 결과를 참조하면, 에탄올 바질추출물의 함유량을 확인하였을 때, Linalool은 100% 에탄올 추출물에서 25.208mg/L로 가장 많이 추출되었으며 열수추출물에서 2번째로 많은 양이 추출되었다. 그리고 Estragole은 70%에탄올에서 0.456mg/L 가장 많이 추출되었으며 trans-Anethole은 검출한계 밑으로 확인되었다. 진딧물 살충력을 갖는 methyl eugenol의 경우에도 70% EtOH 추출법으로 추출한 추출물에서 가장 많은 양이 추출되는 것을 확인하였다. 70% EtOH 추출물의 경우 시장에 판매되고 있는 바질 오일과 비교했을 때 주요 유효성분 중 Linalool과 Estragole, methyl eugenol의 함량이 높음을 확인하였고 특히, methyl eugenol의 경우 바질오일 상품보다 1,000배 이상 높은 함량을 보였다.
바질의 건조잎으로부터 추출한 열수 바질추출물과 에탄올 바질추출물의 유효성분의 함량을 하기의 표 4에 나타내었다.
| 유효성분 함량(단위:mg/L) | |||||
| 시료 | Linalool | Estragole | trans-Anethole | Methyl eugenol | 검출한계 |
| 바질오일* | <0.001 | 0.043 | <0.001 | 0.004 | 0.001 |
| 열수 바질추출물 | 8.252 | 3.111 | 0.115 | 3.670 | 0.001 |
| 50% EtOH 바질추출물 | 22.030 | 157.567 | 0.405 | 17.991 | 0.001 |
| 70% EtOH 바질추출물 | 30.255 | 308.78 | 0.656 | 24.114 | 0.001 |
| 100% EtOH 바질추출물 | 18.221 | 174.256 | 0.529 | 14.743 | 0.001 |
(바질오일: NOW Foods Bloomingdale, IL 60108, U.S.A.)
상기 표 4의 결과를 참조하면, 4종류 유효성분 모두 열수추출물보다 에탄올추출물에서 함량이 훨씬 더 높게 나타났다. 특히, 70% EtOH 추출물의 유효성분 양이 가장 많았고, 진딧물 살충력을 갖는 methyl eugenol의 경우에도 70% EtOH 추출법으로 추출한 추출물에서 가장 많은 양이 추출되는 것을 확인하였다.
상술한 실험결과를 종합해보면, 생잎보다는 건조잎으로부터 추출한 추출물이 유효성분의 함량에서 훨씬 더 우수한 결과를 보였다. 또한, 열수추출보다는 에탄올추출물이 유효성분의 함량에서 훨씬 더 우수한 결과를 보였다. 그리고 특히 에탄올 75% 추출물에서 유효성분의 함량이 극대화되는 것으로 나타났다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (4)
- 바질(Ocimum basilicum L.)의 잎을 준비하는 준비단계와;
상기 바질의 잎에 추출용매를 가해 해충방제용 유효성분을 함유한 바질추출물을 추출하는 추출단계;를 포함하고,
상기 해충방제용 유효성분은 리날로울(linalool), 에스트라골(estragole), 트랜스아네톨(trans-anethole), 메틸유제놀(methyl eugenol) 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법. - 제 1항에 있어서, 상기 추출단계에서 상기 추출용매는 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 추출용매는 농도 70%(w/w)인 에탄올인 것을 특징으로 하는 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 준비단계에서 상기 바질의 잎을 건조시킨 것을 특징으로 하는 바질로부터 해충방제용 유효성분의 추출방법.
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| KR20170048902A (ko) | 2015-10-27 | 2017-05-10 | (주)나리소 | 식물 추출물을 유효성분으로 포함하는 살충제 조성물 |
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