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문제 정의
- 살균물질을 탐색하기 위해서 방충 . 방부제로 고대로부터 우리나라에서 사용되어진 천연약재 중 복장 유물에 첨가된 오향, 즉 정향, 유향, 곽향, 청목향, 침향에 대한 에탄올 추출물과 향기 성분인 휘발성 물질을 추출하여 그에 대한 항균력 및 살충력을 확인하였고 그 성분을 분리하여 규명하였기에 이를 보고한다.
제안 방법
- 이 추출액은 무수 N&SQ를 첨 가하여 수분을 제거하고 질소가스 기류하에서 각각 2 ml까지 농축하여 항균력 및 살충력 실험에 사용하였고 GC/MS의 분석시료로 사용하였다.
- SDE 장치를 이용해 각 천연약재로부터 추출된 휘발성 추출물을 멸균된 페이퍼 디스크에 흡수시킨 후 훈증에 의한 항균력을 측정하였다. 실험균주 M.
- 각 생약재 휘발성 추출물의 훈증독성에 의한 공시충 3 종, 넓적나무좀, 흰개미 그리고 쌀바구미에 대한 살충활성을 확인하였다(Table 5). 흰개미에 대한 살충력은 유향, 곽향, 청목향 휘발성 추출물은 7 일 동안 대조군에 비해 개체수의감소가 나타나지 않아 살충력 이 없는 것을 확인하였으나, 곽향은 14일 뒤에 이3%의 개체수가감소되어 곽향 휘발성 물질이 먹 이로부터 흰개미의 접근을 억제하여 기아사 시킨 것으로 생각되어진다.
- 각각의 생 약재를 4 g씩 정확히 달아 50 ml 삼각플라스크에 옮기고 20 ml 에탄올로 상온에서 한 시간씩 초음파 추출을 행하였다. 추출액은 여과지로 여과하여 모으고 잔사에 다시 20 ml 에탄올을 가하여 한 시간 동안 반복 초음파 추출한 후 여과하였다.
- 1)에 각 추출물 1 ml씩을 침적하여 hood 내에서 통풍 건조시킨 다음 먹 이로 제공하였다. 그리고 온도 26 ℃, 상대습도 60% 항온기 에서 사육하면서 24 시간마다 사충수를 3 일간 조사하였다.
- 그리고 전배양한 각종 시험균액을 무균적으로 첨가하여 잘 혼합한 다음 기증용 배지 위에 분주하여 이중의 평 판배지를 만들었다. 에탄올 추출물에 대한 항균활성은 paper disc susceptibility 측정 방법을 사용하여 멸균된 페이퍼 디스크 (Toyo, 8 mm)에 50 μ1씩 흡수시 킨 후, 시 험용 평판배지 표면에 올려놓고 281에서 3 일간 배양하였다" 그리고 휘발성 추출물에 대한 항균 활성은 각각의 추출물을 멸균된 페이퍼 디스크에 50 μ1씩 흡수시킨 후 시험용 평판배지에 직접 닿지 않게 페트리디쉬 뚜껑에 올려놓은 다음 밀봉테 이프로 밀봉시 킨 후 28 ℃에서 3일간 배 양하였다.
- 넓적나무좀은 성충 20 마리를 톱밥 4 g으로 채워진 페트리디쉬에 넣고 페이퍼 디스크에 추출물 0.2ml을 흡수시킨 후, 위의 실험과 동일하게 처리한 다음 온도 29 ℃, 상대습도 60% 항온기에서 사육하면서 14 일간 사중수를 조사하였다.
- 복장유물에 첨가된 오향 즉, 정향, 곽향, 청목향, 유향, 침향의 에탄올 및 휘발성 추출물에 대한 항균력 및 살균력을 검정하였다. 항균력은 M.
- 쌀바구미는 성충 20 마리를 현미 10 g으로 채워진 페트리디쉬에 넣고 위의 실험과 동일하게 추출물을 처리한 후, 온도 29 상대습도 60% 항온기에서 14 일간 사육후 사충수를 조사하였다. 이때 첨가되는 용매 자체의 살충활성을 배제하기 위하여 모든 실험은 처리농도와 동일하게 첨가한 대조군을 설정하였다.
- 항균활성은 디스크 주변의 생육 저해환 (mm)을 측정하여 확인하였다. 이때 모든 시험은 용매 자체의 항균력을 배제하기 위해서 처리농도와 동일하게 첨가된 대조군을 설정하였다.
- 이때 첨가되는 용매 자체의 살충활성을 배제하기 위하여 모든 실험은 처리농도와 동일하게 첨가한 대조군을 설정하였다.
- 침향을 제외한 각각의 생약재 WOg을 증류법으로 SDE(Simultaneous steam distillation and solvent extraction) 장치에서 재증류한 메틸렌 클로라이드 125 ml을 사용하여 3 시 간동안 환류 추출하였다." 이 추출액은 무수 N&SQ를 첨 가하여 수분을 제거하고 질소가스 기류하에서 각각 2 ml까지 농축하여 항균력 및 살충력 실험에 사용하였고 GC/MS의 분석시료로 사용하였다.
- 항균력 및 살균력을 검정하였다. 항균력은 M. hiemalis를 비롯하여 4 종, 살충력 검정은 넓적나무좀을 비롯하여 3 종에 대하여 실시하였다.
- 에탄올 추출물에 대한 항균활성은 paper disc susceptibility 측정 방법을 사용하여 멸균된 페이퍼 디스크 (Toyo, 8 mm)에 50 μ1씩 흡수시 킨 후, 시 험용 평판배지 표면에 올려놓고 281에서 3 일간 배양하였다" 그리고 휘발성 추출물에 대한 항균 활성은 각각의 추출물을 멸균된 페이퍼 디스크에 50 μ1씩 흡수시킨 후 시험용 평판배지에 직접 닿지 않게 페트리디쉬 뚜껑에 올려놓은 다음 밀봉테 이프로 밀봉시 킨 후 28 ℃에서 3일간 배 양하였다. 항균활성은 디스크 주변의 생육 저해환 (mm)을 측정하여 확인하였다. 이때 모든 시험은 용매 자체의 항균력을 배제하기 위해서 처리농도와 동일하게 첨가된 대조군을 설정하였다.
- 휘발성 주줄물에 대한 성분분석은 gas chro-matography와 gas chromatography/mass spec- trometry 를 이용하였다. 기기는 autospec (Micromass, UK)을 이용하였으며, column(DB- 5)은 fused silica capillary column(30 mX 0.
- viride를 제외한 실험균주 3종에서 강한 항균력을 보였고 곽향은 실험균주 4 종에 대해서 미약한 성장억제를 보였다. 휘발성 추출물에 대한 살충력은 흰개미와 넓적나무좀에 대해서 정향 추출물이 훈증독성에 의한 살충효과를 보였으며, 곽향 추출물의 섭식기 피력 즉 방충력을 확인하였다. 침향을 제외한 생약재 4 종에 대한 향성분을 분석한 결과, 정향에서 항균 및 살충활성 물질인 eugenol 등의 활성 물질을 탐색할 수 있었으며, 표준물질 eugenol에 대한 활성측정 결과 동일한 효과를 얻을 수 있었다 (자료 실리지 않음).
- 흰개미에 대한 살충력을 보기 위해 페이퍼 디스크에 각 휘발성 추출물 400 μ1를 흡수시킨 후 충분히 추출용매를 휘발시켜 거름종이(5X5 cm, 1.0 g) 위에 올려놓고 동일 집단에서 병정개미 10 마리 일개미 100 마리를 채집하여 석고로 습도가 조절된 상자에 넣고 밀폐시킨 뒤 26 상대습도 60% 항온기 에서 사육하면서 14 일간 사충수를 조사하였다.
대상 데이터
- 살충력 확인을 위한 공시충은 국립문화재연구소에서 사육해 온 목재가해 곤충인 넓적나무좀(Lyctus linearis GOEZE)과 흰개미 (Relic"位er- mes speratus kyushuensis Morimoto) 그리고 농약의 살중력 확인에 이용되는 쌀바.구미 (Sitophilusoryzae L.
- speratus kyushuensis Morimoto) 그리고 농약의 살중력 확인에 이용되는 쌀바.구미 (Sitophilusoryzae L.) 등을 사용하였다(Table 2).
- Column 온도는 60-280 ℃까지 15 P/min로 프로그램하였다. 물질에 대한 탐색은 서울대학교 천연물과학연구소의 전통 동양 약물 데이터베이스인 TradiMed(1999)를 이용하였다.”
- 생약재 다섯 종, 정향(Eugenia caryophyllata THUNBERG), 유향carterii BIRDWOOD), 곽향(Agaslac/ze mgosa(FISCHER et MEYER) O. KUNTEZ), 청목향(Aristolochia contorta BUNGE) 그리고 매향목인 침향(Agui- laria agallocha Roxb.)을 구입하여 10% 내외로 건조시킨 후 제반실험에 사용하였다.
- 이 러한 진침향의 약효와 그 향기를 대체하기 위해서 우리나라에서는 고려시대부터 강과 바다가 만나는 개펄에 참나무 또는 향나무를 오랜 시간 동안 묻어, 이를 불교의식에서 사용되는 향 중에서 으뜸2로 치는 침향(매향)이라고 불러왔다. 제반실험에 사용된 침향은 경동 시장에서 구입한 중국산 매향목으로 이에 대한 정확한 자료가 검증되지 않아 휘발성 추출물에 대한 실험은 수행하지 않았다.
- 항균력 확인을 위한 실험균주는 지류 및 섬유류에 발생하여 유기질 문화재의 손상에 관여하는 미생물 총 네 균주를 한국미생물보존센터 (KCCM)로부터 분양 받아 사용하였다(Table I).9
이론/모형
- 흰개미 등. 3 종의 곤충에 대한 살충활성eAhn(1992), Ahn과 Cho 등(1992)의 빙법 에 따라처리하였으며, 모든 측정값은 3회 반복 실험하여 그 평균값을 구하였다.(2)3
성능/효과
- funiculosum,T. Wr/de가 접종된 평판배지에서 정향은 각각 16 mm, 20 mm, 48 mm, 22 mm의 생육 저해 환을 형성하였고, 유향은 T. viride를 제외한 M. hiemalis, A. niger, P. faniculosum이 접종된 평판배지의 전체 표면에서 강한 항균력을 보였다 (Fig. 2). 곽향은 모든 균주에서 대조군과 비교하여 성장이 다소 억제되었으나 전반적으로 미약한 항균력을 보였으며 , 청목향은 항균력 이 나타나지 않았다.
- 각 생 약재의 휘발성 추출물의 성분분석 결과(Table 6), 정향 휘발성 추출물은 phenylpro- panoid류인 chavicol 등 9 개의 휘발성 성분이 있는 것으로 나타났다. 물질 탐색결과 정향 휘발성 향기성분 중 가장 큰 농도(92%)를 차지하고 있는 eugenole 항균활성 물질로써 확인되 었고, 정향유(clove oil)와 그의 대표적 성분인 eugenol에 대한 여러 미생물에 대한 항균효과 실험 결과 여러 향신료의 정유성분들이 제균효과(fungistatic effect) 와 정 균효과 (bacteriostatic effect)가 있다는 보고를 통해서 앞의 실험에서 실험 균주 4 종에 강한 항균력을 나타낸 향기 성분이 eugenb임을 추정할 수 있었다 "
- 각 생약재의 접촉독성에 의한 살충력을 확인하기 위해서 에탄올 추출물에 대한 흰개미의 사중력을 확인한 결과 Table 4에서와 같이 정향 에탄올 추출물은 접종 후 48 시간 뒤에 100% 사충됨을 확인하였고, 청목향 에탄올 추출물은 72 시간 뒤에 개체가 32% 감소되는 것을 확인하였다. 곽향, 유향, 그리고 침향 에탄올 추출물에 대한 뚜렷한 흰개미의 살충력은 나타나지 않았다.
- 2). 곽향은 모든 균주에서 대조군과 비교하여 성장이 다소 억제되었으나 전반적으로 미약한 항균력을 보였으며 , 청목향은 항균력 이 나타나지 않았다.
- 넓적나무좀에 대한 살충력은 정향 휘발성 추출물이 접종 후 7 일 내에 19%의 사충력을 나타내었으나, 유향, 곽향, 청목향 휘발성추출물은 살충력을 나타내지 않았다. 내성 이 강한 공시충인 쌀바구미에 대한 훈증독성에 의한 살충력은 모든 추출물에서 나타내지 않았다.
- 이상의 결과로 복장 유물에 첨가된 오향 중 정향의 향기성분이 불상 내부의생물학적(곤충과 미생물) 피해에 대한 생물적 방제제로 작용하는 것을 확인하였다. 또한 강한 항균력 및 살충력은 확인되지 않았지만 유향, 곽향, 청목향의 향성분에도 eugenol을 비롯한 다양한 활성 물질이 포함되어 있어, 이들 또한 종합적으로 복장유물의 보존환경에 기여하는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 연구는 전통적으로 복장 유물에 첨가되었던 식물체 중 오향의 향성분에 대한 화학적, 생리적 특성을 연구함으로써 조상들의 슬기를 과학적으로 재조명하여 보았고, 이러한 천연약재를 이용하여 향후 유기질 문화재의 생물피 해를 방지하기 위한 보다 효율적 이고 고차원적 인 새로운 생물적 방제제의 개발에이용되어질 것으로 기대된다.
- 보이지 않았다. 또한 곽향 휘발성 추출물의 흰개미에 대한 섭식기피 기능을 확인하였고, 한편 항균력이 강하게 확인된 유향 휘발성 추출물은 실험곤충 3종 모두에서 훈증독성에 의한 살충력 이 없음을 확인하였다.
- 살균에 대한 활성 물질은 측정되지 않았으나 유향은 미생물에 대해서 정균력을 보이는 monoterpenoid 계열인 terpinen-4-ol 성분을 가지고 있다는 보고에 따라 유향의 휘발성추출물의 실험균주에 대한 강한항균력은 이에 기인한 것이라 추정할 수 있었다 14 곽향 휘발성 추출물에 대한 성분분석 결과는 monoterpenoid류인 camphor 등 4개의 휘발성 성분이 있는 것으로 나타났다. 분석된 성분에 대한 활성물질 탐색 결과 정향과 같이 eugenol이 탐색되었으나 그 농도는 매우 낮았다. 이는 앞의 항균력 실험에서 전체적으로 실험 균주의 성장을 억제시켰으나 강한 항균력을 나타내지 않은 원인으로 보인다.
- 에탄올 추출물에 대한 항균력 실험결과 정향 추출물은 모든 실험균주에 대한 생육 저해환을형성하였고, 청목향은 M. hiemalis, A. niger, T. viride에 대해서 각각 11 mm, 28 mm, 10 mm의 생육 저해환을 형성하여 정향과 청목향 에탄올 추출물의 항균력을 확인할 수 있었다. 곽향 추줄물은 M.
- 이상의 각 생 약재로부터 추출한 휘발성 추출물의 성분분석 결과, 추출된 향기성분 중 방향족환에 탄소 3 개로 된 사슬이 달린 페놀성 물질인 eugenole 앞의 항균력 실험에서 실험균주 4종에 강한 항균력을 나타낸 주 향기 성분임을 확인할 수 있었다(Fi& 3),
- 침향을 제외한 생약재 4 종에 대한 향성분을 분석한 결과, 정향에서 항균 및 살충활성 물질인 eugenol 등의 활성 물질을 탐색할 수 있었으며, 표준물질 eugenol에 대한 활성측정 결과 동일한 효과를 얻을 수 있었다 (자료 실리지 않음). 이상의 결과로 복장 유물에 첨가된 오향 중 정향의 향기성분이 불상 내부의생물학적(곤충과 미생물) 피해에 대한 생물적 방제제로 작용하는 것을 확인하였다. 또한 강한 항균력 및 살충력은 확인되지 않았지만 유향, 곽향, 청목향의 향성분에도 eugenol을 비롯한 다양한 활성 물질이 포함되어 있어, 이들 또한 종합적으로 복장유물의 보존환경에 기여하는 것을 확인할 수 있었다.
- 이상의 항균력 실험 결과, 향신료 중 정향은 약 23 종의 세균에 대한 광범위한 항균력을 나타낸다는 보고와 같이 본 실험에서도 정향은 에탄올 추출물에서 강한 항균력을 보였고 자체 향성분 및 향성분만을 추출한 휘발성 추출물에 대해서도 강한 항균력을 나타내어 직접 균주에 처리 하지 않더 라도 향기 에 의해서 진균류의 성 장을 억제시킬 수 있음을 확인하였다.15,16 한편 원산지가 중동지방과 북아프리카이며 수지를 증류해서 추출한 유향은 항균효과가 강해서 의료적으로 많이 사용되며, 특히 피부병 치료에 많이쓰여져 왔다.
- 15,16 한편 원산지가 중동지방과 북아프리카이며 수지를 증류해서 추출한 유향은 항균효과가 강해서 의료적으로 많이 사용되며, 특히 피부병 치료에 많이쓰여져 왔다. 이에 대한 항균력 실험결과 약재 자체의 향기 및 에탄올 추출물에 대해서 거의 항균력을 나타내지 않았으나, 휘발성 추출물에 대해서 강한 항균력을 나타내어 향성분에 의한 진균류의 성장 억제를 확인할 수 있었다.
- 이와 같이 각 약재의 휘발성추출물에 대한 훈증 독성에 의한 살충력을 확인한 결과 정향 휘발성 추출물은 흰개미와 넓적나무좀에 대해 살충력을 나타내었으나, 쌀바구미에 대해선 살충력을 보이지 않았다. 또한 곽향 휘발성 추출물의 흰개미에 대한 섭식기피 기능을 확인하였고, 한편 항균력이 강하게 확인된 유향 휘발성 추출물은 실험곤충 3종 모두에서 훈증독성에 의한 살충력 이 없음을 확인하였다.
- 정향은 실험균주 4종, M. hiemalis, T. viride, A. niger, P. 에서 에탄올 및 휘발성추출물 모두 강한 항균력을 나타냈으며 , 휘발성 추출물에서 유향은 T. viride를 제외한 실험균주 3종에서 강한 항균력을 보였고 곽향은 실험균주 4 종에 대해서 미약한 성장억제를 보였다. 휘발성 추출물에 대한 살충력은 흰개미와 넓적나무좀에 대해서 정향 추출물이 훈증독성에 의한 살충효과를 보였으며, 곽향 추출물의 섭식기 피력 즉 방충력을 확인하였다.
- 제반실험에 사용된 정향, 곽향, 유향, 청목향, 침향의 약재 (2 g)에서 발산되는 향기성분의 훈증처리에 따른 항균력을 확인한 결과, M. hiemalis, A. niger, P. funiculosum, T. viride가 접종된 시험용 평판배지에서 곽향, 유향, 청목향 그리고 침향은 전체적으로 자체 향성분에 의한 항균력을 보이지 않았다. 정향과(Myrtaceae)에 속하는 상록교목인 정향나무의 개화되지 않은 꽃봉오리를 건조시 킨 정 향은 각각 28 mm, 34 mm, 80 mm, 42mm의 생육 저해환을 형성하여, 정향의향성분은 진균류 4 종에 대한 강한 항균력을 보였다 (Fig.
- 이는 앞의 항균력 실험에서 전체적으로 실험 균주의 성장을 억제시켰으나 강한 항균력을 나타내지 않은 원인으로 보인다. 청목향 휘발성 추출물에 대한 성분분석 결과 monoterpenoid류인 camphor 등 16 개의 휘발성 성분을 분석할 수 있었다. 분석된 성분에 대한 활성물질 탐색 결과 eugenol을 확인하였으나, 앞의 항균력 실험에서 항균력 이 나타나지 않은 것은 그 농도가 매우 낮기 때문인 것으로 보인다.
- 휘발성 추출물에 대한 살충력은 흰개미와 넓적나무좀에 대해서 정향 추출물이 훈증독성에 의한 살충효과를 보였으며, 곽향 추출물의 섭식기 피력 즉 방충력을 확인하였다. 침향을 제외한 생약재 4 종에 대한 향성분을 분석한 결과, 정향에서 항균 및 살충활성 물질인 eugenol 등의 활성 물질을 탐색할 수 있었으며, 표준물질 eugenol에 대한 활성측정 결과 동일한 효과를 얻을 수 있었다 (자료 실리지 않음). 이상의 결과로 복장 유물에 첨가된 오향 중 정향의 향기성분이 불상 내부의생물학적(곤충과 미생물) 피해에 대한 생물적 방제제로 작용하는 것을 확인하였다.
후속연구
- 리 (Ebrsya koreana), 토끼 풀 Qrifoliiim repens), 때 죽나무(Sryrax japonica), 은행나무(GzMgo bilobd), 머루(Vitis amurensis)S\ 추출액이 유충에 대해 높은 치사율을 보였는데 , 이는 추출액의 직접적 살충작용 때문이 아니라 1, 2 령기에서 섭식하지 못한 결과라고 보고한 바 있다.18 이러한 살충성분 이외에 곤충의 다양한 행동 중 섭식, 생식, 공격, 방어, 집합 등 종족유지에 관계하는 기본물질, 곤충의 행동을 제어하는 행동제어물질(페로몬, 섭식 저해물질 등) 그리고 곤충의 성장, 변태등 곤충 특유의 생 리현상에 작용해서 그 기능을 착란하는곤충생 장조절제(유충호르몬, 항유충호르 몬) 가제 3세대 해충방제제 혹은 제 4세대 해충 방제제로서 새로운 살충제의 개발연구가 최근에 수행되어져오고 있으나 천연물질로부터 추출된 휘발성 향성분에 의한 살충작용에 대한 연구는 수행되어져 있지 않아 살충기작에 대한 보다 많은 연구가 필요하다.19,20
- 또한 강한 항균력 및 살충력은 확인되지 않았지만 유향, 곽향, 청목향의 향성분에도 eugenol을 비롯한 다양한 활성 물질이 포함되어 있어, 이들 또한 종합적으로 복장유물의 보존환경에 기여하는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 연구는 전통적으로 복장 유물에 첨가되었던 식물체 중 오향의 향성분에 대한 화학적, 생리적 특성을 연구함으로써 조상들의 슬기를 과학적으로 재조명하여 보았고, 이러한 천연약재를 이용하여 향후 유기질 문화재의 생물피 해를 방지하기 위한 보다 효율적 이고 고차원적 인 새로운 생물적 방제제의 개발에이용되어질 것으로 기대된다.
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