피마자유와 양명아주 추출물을 원료로 하는 유기농업자재 유효성분의 열 안정성 평가 Thermal Stability of Representative Bioactive Compounds in Biopesticide Derived from Castor Oil or Wormseed Extract under Controlled Temperature원문보기
BACKGROUND: Castor oil and wormseed extract are important active ingredients for biopesticide, and ricinoleic acid in castor oil and three monoterpenes (ascaridole, carvacrol and p-cymene) in wormseed extract are known bioactive substances. However, their stabilities had not been studied, even thoug...
BACKGROUND: Castor oil and wormseed extract are important active ingredients for biopesticide, and ricinoleic acid in castor oil and three monoterpenes (ascaridole, carvacrol and p-cymene) in wormseed extract are known bioactive substances. However, their stabilities had not been studied, even though the stability was the core property for estimation of shelf-life of biopesticide. Aimed to investigate the thermal stabilities of the bioactive substances in castor oil and wormseed extracts. METHODS AND RESULTS: The contents of ricinoleic acid and three monoterpenes (ascaridole, carvacrol and p-cymene) were analyzed by gas chromatography (GC). The thermal stabilities of the bioactive substance were measured at $0^{\circ}C$, $23^{\circ}C$, $30^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $45^{\circ}C$ and $54^{\circ}C$ for 84 d. The half-lives of ricinoleic acid in biopesticides was ranged from 28.9 d to 57.8 d at $30^{\circ}C$, and the stability of pure castor oil were located in the range ($t_{1/2}$=46.2d for Indian product and 27.7 d for Korean product) at the same temperature. The half-lives of the total monoterpenes in biopesticides were ranged from 3.9 d to 27.7 d at $30^{\circ}C$. Among the monoterpenes, the stability ascaridole and p-cymene were decreased in acidic condition. All the bioactive substances showed similar stability on the different thermal conditions. CONCLUSION:The half-lives of most bioactive substance from castor oil and wormseed extracts were less than 100 d. To increase the stability of bioactive substance in biopesticide, stabilizing additives like antioxidant and oxygen remover should be considered to extend of the shelf-life.
BACKGROUND: Castor oil and wormseed extract are important active ingredients for biopesticide, and ricinoleic acid in castor oil and three monoterpenes (ascaridole, carvacrol and p-cymene) in wormseed extract are known bioactive substances. However, their stabilities had not been studied, even though the stability was the core property for estimation of shelf-life of biopesticide. Aimed to investigate the thermal stabilities of the bioactive substances in castor oil and wormseed extracts. METHODS AND RESULTS: The contents of ricinoleic acid and three monoterpenes (ascaridole, carvacrol and p-cymene) were analyzed by gas chromatography (GC). The thermal stabilities of the bioactive substance were measured at $0^{\circ}C$, $23^{\circ}C$, $30^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $45^{\circ}C$ and $54^{\circ}C$ for 84 d. The half-lives of ricinoleic acid in biopesticides was ranged from 28.9 d to 57.8 d at $30^{\circ}C$, and the stability of pure castor oil were located in the range ($t_{1/2}$=46.2d for Indian product and 27.7 d for Korean product) at the same temperature. The half-lives of the total monoterpenes in biopesticides were ranged from 3.9 d to 27.7 d at $30^{\circ}C$. Among the monoterpenes, the stability ascaridole and p-cymene were decreased in acidic condition. All the bioactive substances showed similar stability on the different thermal conditions. CONCLUSION:The half-lives of most bioactive substance from castor oil and wormseed extracts were less than 100 d. To increase the stability of bioactive substance in biopesticide, stabilizing additives like antioxidant and oxygen remover should be considered to extend of the shelf-life.
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문제 정의
, 2016). 따라서, 본 시험에서는 피마자 유와 양명아주 추출물을 원료로 하는 유기농업자재 5종의 주요 활성 성분인 ricinoleic acid, ascaridole, carvacrol, p-cymene 등에 대하여 보관온도에 따른 안정성 조사를 통해 유기농업자재의 유효성분 안정성을 평가하였다.
본 실험에서는 보관 온도에 따른 유기농업자재의 유효성분 반감기를 산출하여 유통기한 설정에 도움을 주고자 수행되었다. 본 연구에서 사용한 유기농업자재 5종의 주요 구성성분은 피마자 유와 식물추출물이 주요 성분으로 구성되어 있었으며(Table 2), 기타 성분에 대한 자료는 정확히 기록되어있지 않아 확보하지 못하였다.
제안 방법
피마자유 및 피마자유를 원료로 사용하여 제조한 유기농업자재에서 ricinoleic acid의 정량분석은 Choi et al.(2016b)의 방법과 동일하게 methylation과정을 수행한 후 GC를 통해 아래와 같은 방법으로 정량분석 하였다. 유리 튜브에 시료용액(20 mg)과 isooctane 1 mL, 0.
Ascaridole과 carvacrol, p-cymene은 Yang et al. (2016)이 보고한 방법을 일부 수정하여 정량분석에 사용하였다. 분석 시료는 증류수를 이용하여 10배에서 100배까지 희석 후 전처리에 사용하였다.
분석대상인 피마자유와 양명아주 추출물을 원료로 하는 5종의 유기농업자재는 산소에 의한 산화를 방지하고자 질소를 채운 chamber에서 개봉하여 갈색 밀폐용기에 나누어 담아 빛을 차단한 뒤 0℃, 23℃, 30℃, 40℃, 45℃ 그리고 54℃로 설정된 항온기에 보관 후, 일정한 간격으로 시료를 채취하여 분석에 이용하였다.
양명아주 추출물을 원료로 한 유기농업자재의 유효성분을 ascaridole, carvacrol 그리고 p-cymene으로 정하고, 유기 농업자재 제품 중 이들 성분의 열 안정성 평가를 진행하였다. 30℃에서의 총 유효성분의 반감기는 각각 21.
이 후 반응 시킨 샘플을 식히고, 1 mL isooctane, BF3 (14%)를 넣고 30초간 격렬하게 흔들어준 뒤, 포화식염수(5 mL)을 추가로 넣고 다시 30초간 진탕하였다. 열을 식힌 시료의 용매 층을 취하여 농축하고, 농축된 잔사물을 dichloromethane으로 용해하여 gas chromatography (GC)-time to flight mass spectrometry (TOFMS)로 분석하였다.
이 후 시료가 들어있는 SPE는 증류수 2 mL로 세척하고 acetone (2 mL×2)으로 용출한 뒤 최종 시료 부피를 5 mL로 맞춘 후 농축 과정 없이 GC-FID로 분석하였다.
대상 데이터
,Inc. (Darmstadt, Germany)에서 구매하였으며, C18 SPE(500 mg, 6 mL)는 Phenomenex Inc. (CA, USA)에서, 그리고 hydrophilic lipophilic SPE cartridge (HLB, 60 mg, 3 mL)는 Waters Co. (MA, USA)에서 구매하였다. 본 시험에 사용한 두 종류의 피마자유와 5종의 유기농업자재는 시중에서 구매하여 시험에 사용하였다.
Ascaridole (99%)은 City Chemical LLC. (West Haven, USA), p-cymene (98%)는 Wako Co. (Tokyo, Japan)사에서 구입하여 사용하였다. Ricinoleic acid (99%), boron trifluoride (BF3, 14% in methanol), ENVI- CarbTM SPE cartridge (250 mg, 3 mL와 500 mg, 6 mL) 그리고 carvacrol(98%)은 Sigma-Aldrich Co.
(Tokyo, Japan)사에서 구입하여 사용하였다. Ricinoleic acid (99%), boron trifluoride (BF3, 14% in methanol), ENVI- CarbTM SPE cartridge (250 mg, 3 mL와 500 mg, 6 mL) 그리고 carvacrol(98%)은 Sigma-Aldrich Co. (St. Louis, MO, USA)에서 구매하여 사용하였다. HPLC용 acetone, acetonitrile, methanol, isooctane 그리고 sodium hydroxide는 Merck & Co.
(MA, USA)에서 구매하였다. 본 시험에 사용한 두 종류의 피마자유와 5종의 유기농업자재는 시중에서 구매하여 시험에 사용하였다.
본 실험에서는 보관 온도에 따른 유기농업자재의 유효성분 반감기를 산출하여 유통기한 설정에 도움을 주고자 수행되었다. 본 연구에서 사용한 유기농업자재 5종의 주요 구성성분은 피마자 유와 식물추출물이 주요 성분으로 구성되어 있었으며(Table 2), 기타 성분에 대한 자료는 정확히 기록되어있지 않아 확보하지 못하였다. 피마자유로 부터 유래된 ricinoleic acid의 안정성 평가에 사용된 원료는 무작위로 선정된 인도산과 국내산의 피마자유이며, 이들의 ricinoleic acid 함량은 각각 58.
본 연구에서 사용한 유기농업자재 5종의 주요 구성성분은 피마자 유와 식물추출물이 주요 성분으로 구성되어 있었으며(Table 2), 기타 성분에 대한 자료는 정확히 기록되어있지 않아 확보하지 못하였다. 피마자유로 부터 유래된 ricinoleic acid의 안정성 평가에 사용된 원료는 무작위로 선정된 인도산과 국내산의 피마자유이며, 이들의 ricinoleic acid 함량은 각각 58.5%와 71.7%이었다. 시중에서 구매한 2종의 피마자유 함유 유기농업자재의 ricinoleic acid 함량은 20.
성능/효과
01% 이하로 매우 낮아 본 실험에서는 안정성 평가에 사용하지 않았다. 그리고, 양명아주 추출물을 원료로 한 유기 농업자재 3 종의 총 monoterpenes (ascaridole, carvacrol,p-cymene) 함량은 0.24%, 0.52% 그리고 0.04%로 확인되었다(Table 3).
, 2010). 따라서, 피마자유내 포함된 지방산의 불포화도는 산화안정성에 영향을 줄 수 있으며, ricinoleic acid의 함량이 상대적으로 낮고, 불포화지방산의 상대적인 함량이 높은 피마자유의 반감기가 순수ricinoleic acid 보다 긴 것으로 판단된다. 또한 시중에 수거된 유기농업자재 2종의 ricinoleic acid 안정성은 30℃에서 보관 시 반감기가 28.
또한, 피마자유 원료와 이를 활용한 유기농업자재의 반감기는 30℃에서 유의적 차이를 나타내지 않았다(p>0.05).
유기농업자재 원료인 피마자유와 표준물질(순도>99%)의 반감기를 동일 시험조건에서 평가한 결과, 원료물질인 피마자유와 표준물질에서 유효성분의 반감기는 보관온도 30℃에서 인도산 피마자유 46.2일, 국내산 피마자유 27.7일 그리고 ricinoleic acid 표준물질은 21.7일로 조사되었다.
, 2005). 특히, pH가 중성인 제품에 포함된 ascaridole, carvacrol, p-cymene이 유사한 분해 반감기(24.8-36.7일)를 갖는 것과 달리, 산성 조건에 노출된 Biopesticide D에서는 ascaridole과 p-cymene의 안정성이 3배 가량 낮아짐(3.9일)을 확인할 수 있었다(Table 4). 이로 인해 Biopesticide D의 총 유효성분의 반감기가 타 제품에 비해 3배 가량 짧게 나타났으며, 이는 해당 제품에 들어있는 목초액의 영향으로 산성 조건에서 분해가 촉진되었기 때문으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
피마자유가 살균효과를 보이는 병은?
식물성오일 중 피마자유는 토마토 잿빛 곰팡이병과(Honget al., 2015b) 고추 탄저병에(Hong et al., 2015a)에 살균효과가 있다는 보고가 있었으며, 앞선 연구에서 피마자 유의 주요 활성성분은 ricinoleic acid으로 보고 하였다(Kimet al.
피마자 유의 주요 활성성분은?
, 2015b) 고추 탄저병에(Hong et al., 2015a)에 살균효과가 있다는 보고가 있었으며, 앞선 연구에서 피마자 유의 주요 활성성분은 ricinoleic acid으로 보고 하였다(Kimet al., 2008).
양명아주 추출물 중 감꼭지나방과 톱다리개미허리노린재에 대해 살충활성을 갖는 성분은?
, 2008). 이 중 ascaridole, carvacrol그리고 p-cymene은 감꼭지나방과 톱다리개미허리노린재에 대해 살충활성을 갖는 것이 알려져 있다(Kim et al., 2016).
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