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문제 정의
- 배추좀나방은 집나방과에 속하는 해충으로 1년에 여러 차례 발생하며 주로 배추, 양배추, 무 등의 잎을 가해하여 피해를 주고 있다(Kim 등, 2009). 본 연구에서는 고수와 계피의 추출방법별 오일의 특성을 검정하고, 이들 오일에 대한 처리 방법별 주요 농업해충의 살충 효과를 확인하였으며 유기농업자재로 제형화하여 활용 하기 위한 가능성을 검토하였다.
제안 방법
- 3종 농업해충에 대해 살충 및 살비활성을 나타낸 고수의 수증기 증류, 헥산 및 초임계 추출물의 반수치사량(LD50)을 비교하기 위해 각각의 해충에 대하여 생물검정을 실시하였다(Table 2). 그 결과, 수증기 증류 추출물이 복숭아혹진딧물 성충에 대해 30.
- 3종 농업해충에 대해 살충활성을 나타낸 계피의 수증기 증류, 헥산 및 초임계 추출물의 반수치사량(LD50)를 비교하기 위해 각각의 해충에 대하여 생물검정을 실시하였다(Table 3). 그 결과, 수증기 증류 추출물은 점박이응애 성충에 대해 5.
- 계피의 헥산 추출물은 계피 외피를 마쇄하여 헥산과 10:1 비율로 혼합하여 삼각 플라스크에 넣고 진탕기에서 48시간 동안 진탕하였다. Filter paper와 감압여과를 통해 불순물을 제거하고 회전식 감압 농축기를 이용하여 계피 정유성분을 추출하였다. 계피의 초임계 추출물은 전남생물산업진흥원 나노바이오연구원에 초임계 유체 추출장비를 이용하였다.
- 계피의 추출 방법에 따른 각각의 추출물을 복숭아혹진딧물 성충, 점박이응애 성충, 배추좀나방 유충에 대하여 초기 시험 농도를 500 μg/cm2 로 설정한 후 살충 및 살비 효과를 검정하였다(Table 1).
- 계피 외피를 마쇄하여 추출조에 넣은 후 온도 100oC에서 수증기를 4시간 동안 공급하였으며, 냉각기를 거쳐 액화된 물질을 수분과 분리하여 정유성분을 추출하였다. 계피의 헥산 추출물은 계피 외피를 마쇄하여 헥산과 10:1 비율로 혼합하여 삼각 플라스크에 넣고 진탕기에서 48시간 동안 진탕하였다. Filter paper와 감압여과를 통해 불순물을 제거하고 회전식 감압 농축기를 이용하여 계피 정유성분을 추출하였다.
- 고수의 수증기 증류 추출물은 전주 소재 한약재 시장에서 구입한 고수 씨앗을 전남생물산업진흥원 천연자원연구원에서 정유 추출기를 사용하여 씨앗을 추출조에 넣고 물을 가열하여 수증기를 온도 100oC에 4시간 동안 공급하여 시료에 함유된 물질을 증발시켜 포 집한 후에 냉각기를 지나가면서 액화된 수분과 정유 형태의 물질 중 정유성분으로 구성된 것이다. 고수 정유성분의 수율은 초기시료와의 중량비로 계산하였다. 고수의 용매 추출은 헥산을 사용하여 추출하였다.
- 고수 정유성분의 수율은 초기시료와의 중량비로 계산하였다. 고수의 용매 추출은 헥산을 사용하여 추출하였다. 분쇄기로 마쇄한 고수 씨앗을 헥산과 10:1 비율로 혼합하여 삼각 플라스크에 넣고 진탕기에서 48시간 동안 진탕하였다.
- 대상 해충의 기주식물을 가해하는 특성을 고려하여 직접접촉법을 사용하여 살충활성을 검정하였고 6반복으로 시험하였다. 식물추출물 원액을 일정 농도로 희석시킨 각 시료를 지름 55 mm 의 filter paper에 처리한 후 용매는 상온에서 10분간 건조시키 고 시료가 처리된 filter paper를 petri dish (Φ55×H15 mm) 바닥에 놓은 후 복숭아혹진딧물 성충 20개체, 점박이응애 성충 20 개체, 배추좀나방 유충 20개씩 접종하였다.
- 고수의 용매 추출은 헥산을 사용하여 추출하였다. 분쇄기로 마쇄한 고수 씨앗을 헥산과 10:1 비율로 혼합하여 삼각 플라스크에 넣고 진탕기에서 48시간 동안 진탕하였다. 여과지(Filter paper)와 감압여과를 통해 불순물을 제거하고 회전식 감압 농축기를 이용하여 고수 정유성분을 추출하였다.
- 식물추출물 원액을 일정 농도로 희석시킨 각 시료를 지름 55 mm 의 filter paper에 처리한 후 용매는 상온에서 10분간 건조시키 고 시료가 처리된 filter paper를 petri dish (Φ55×H15 mm) 바닥에 놓은 후 복숭아혹진딧물 성충 20개체, 점박이응애 성충 20 개체, 배추좀나방 유충 20개씩 접종하였다.
- 분쇄기로 마쇄한 고수 씨앗을 헥산과 10:1 비율로 혼합하여 삼각 플라스크에 넣고 진탕기에서 48시간 동안 진탕하였다. 여과지(Filter paper)와 감압여과를 통해 불순물을 제거하고 회전식 감압 농축기를 이용하여 고수 정유성분을 추출하였다. 고수의 초임계 추출물은 전남생물산업진흥원에서 초임계 유체 추출장비를 이용하였다.
- 이러한 고수의 추출 방법에 따라 추출된 각 추출물의 살충 및 살비 효과를 검정하기 위해 복숭아혹진딧물 성충, 점박이응애 성충 및 배추좀나방 유충에 대하여 초기 시험 농도를 500 μg/cm2 로 설정한 후 시험을 진행하였다.
- 장비내 추출조건은 추출조 압력 400 bar, 온도 50oC, 분리조 압력 40 bar, 온도 40oC, CO2 유량 60 mL/min, 냉각기 −2oC, 추출시간 120분으로 고수 정유성분을 추출하였다.
- 처리된 petri dish는 온도 24±1oC, 상대습도 60±5%, 광주기 16L:8D 의 조건을 유지시킨 항온항습실에 보관하여 24시간 후 사충률을 조사하였다.
- 추출조 압력 400 bar, 온도 50oC, 분리조 압력 40 bar, 온도 40oC, CO2 유량 60 mL/min, 냉각기 −2oC, 추출시간 120분의 조건으로 추출하였다.
대상 데이터
- 장비내 추출조건은 추출조 압력 400 bar, 온도 50oC, 분리조 압력 40 bar, 온도 40oC, CO2 유량 60 mL/min, 냉각기 −2oC, 추출시간 120분으로 고수 정유성분을 추출하였다. 계피의 수증기 증류 추출물은 전남 생물산업진흥원 천연자원연구원의 오일추출기를 사용하였다. 계피 외피를 마쇄하여 추출조에 넣은 후 온도 100oC에서 수증기를 4시간 동안 공급하였으며, 냉각기를 거쳐 액화된 물질을 수분과 분리하여 정유성분을 추출하였다.
- Filter paper와 감압여과를 통해 불순물을 제거하고 회전식 감압 농축기를 이용하여 계피 정유성분을 추출하였다. 계피의 초임계 추출물은 전남생물산업진흥원 나노바이오연구원에 초임계 유체 추출장비를 이용하였다. 추출조 압력 400 bar, 온도 50oC, 분리조 압력 40 bar, 온도 40oC, CO2 유량 60 mL/min, 냉각기 −2oC, 추출시간 120분의 조건으로 추출하였다.
- 본 연구에 이용된 고수(Coriandrum sativum)와 계피(Cinnamomum cassia) 정유성분은 전북대학교 생물환경화학과 응용식물생화학실 연구팀에서 제공받았으며, 추출방법은 수증기 증류 추출, 헥산 추출 및 초임계 추출법으로 추출된 시료이다. 고수의 수증기 증류 추출물은 전주 소재 한약재 시장에서 구입한 고수 씨앗을 전남생물산업진흥원 천연자원연구원에서 정유 추출기를 사용하여 씨앗을 추출조에 넣고 물을 가열하여 수증기를 온도 100oC에 4시간 동안 공급하여 시료에 함유된 물질을 증발시켜 포 집한 후에 냉각기를 지나가면서 액화된 수분과 정유 형태의 물질 중 정유성분으로 구성된 것이다. 고수 정유성분의 수율은 초기시료와의 중량비로 계산하였다.
- 여과지(Filter paper)와 감압여과를 통해 불순물을 제거하고 회전식 감압 농축기를 이용하여 고수 정유성분을 추출하였다. 고수의 초임계 추출물은 전남생물산업진흥원에서 초임계 유체 추출장비를 이용하였다. 장비내 추출조건은 추출조 압력 400 bar, 온도 50oC, 분리조 압력 40 bar, 온도 40oC, CO2 유량 60 mL/min, 냉각기 −2oC, 추출시간 120분으로 고수 정유성분을 추출하였다.
- 기주식물은 작물보호과 종합온실에서 충분히 재배하여 해충의 먹이로 사용하였다. 복숭아혹진딧물과 점박이응애는 성충을 시험에 사용하였고, 배추좀나방은 유충을 시험에 사용하였다.
- 본 연구에 이용된 고수(Coriandrum sativum)와 계피(Cinnamomum cassia) 정유성분은 전북대학교 생물환경화학과 응용식물생화학실 연구팀에서 제공받았으며, 추출방법은 수증기 증류 추출, 헥산 추출 및 초임계 추출법으로 추출된 시료이다. 고수의 수증기 증류 추출물은 전주 소재 한약재 시장에서 구입한 고수 씨앗을 전남생물산업진흥원 천연자원연구원에서 정유 추출기를 사용하여 씨앗을 추출조에 넣고 물을 가열하여 수증기를 온도 100oC에 4시간 동안 공급하여 시료에 함유된 물질을 증발시켜 포 집한 후에 냉각기를 지나가면서 액화된 수분과 정유 형태의 물질 중 정유성분으로 구성된 것이다.
- 본 연구에 이용된 해충은 복숭아혹진딧물, 점박이응애, 배추좀나방3종이다. 이들 농업해충은 어떠한 살충제에도 노출되지 않은 감수성 계통으로, 국립농업과학원 작물보호과 해충사육실(온도 24±1oC, 상대습도 60±5%, 광주기 16L:8D)에서 아크릴 사육 상자(W45×L45×H45 cm)에 넣어 복숭아혹진딧물은 피망과 고추, 점박이응애는 강낭콩, 배추좀나방은 배추와 유채를 기주 식물로 공급하며 누대사육하였다.
데이터처리
- 살충활성 검정 시험을 통해 도출된 결과는 SPSS 12.0 통계 패키지 프로그램의 Probit analysis를 이용하여 95% Confidence interval (95% CI) 및 Chi-square value로 표기하였다.
성능/효과
-
결과 및 고찰
고수의 수증기 증류, 헥산 및 초임계 추출법으로 생성된 정유성분의 수율을 비교한 결과 수증기 증류, 헥산, 초임계 추출법으로 고수 씨앗 1 kg을 재료로 정유성분을 추출할 경우 수증기 증류 추출법은 4시간이 소요되며 2.9 mL의 정유 성분이 추출되었고, 헥산 추출법 및 초임계 추출법은 53시간 및 8시간이 소요되며 각각 22.2, 34.4 mL의 정유성분이 추출되었다. 계피의 경우 수증기 증류, 헥산 및 초임계 추출법으로 1 kg의 계피 외피에서 정유성분을 추출할 경우 각각 4시간, 53시간 및 8시간이 소요되며 각각 6.
- 이러한 고수의 추출 방법에 따라 추출된 각 추출물의 살충 및 살비 효과를 검정하기 위해 복숭아혹진딧물 성충, 점박이응애 성충 및 배추좀나방 유충에 대하여 초기 시험 농도를 500 μg/cm2 로 설정한 후 시험을 진행하였다. 그 결과, 복숭아혹진딧물 성충과 배추좀나방 유충은 3가지 추출물에서 모두 살충 효과가 나타났고, 점박이응애는 헥산 추출물에서만 살비 효과가 나타났다. 계피의 추출 방법에 따른 각각의 추출물을 복숭아혹진딧물 성충, 점박이응애 성충, 배추좀나방 유충에 대하여 초기 시험 농도를 500 μg/cm2 로 설정한 후 살충 및 살비 효과를 검정하였다(Table 1).
- 계피의 추출 방법에 따른 각각의 추출물을 복숭아혹진딧물 성충, 점박이응애 성충, 배추좀나방 유충에 대하여 초기 시험 농도를 500 μg/cm2 로 설정한 후 살충 및 살비 효과를 검정하였다(Table 1). 그 결과, 복숭아혹진딧물, 점박이응애 및 배추좀나방에 대해 3가지 추출물 모두 살충 효과와 살비 효과가 나타났다. 이상의 결과에서 보여주듯이 고수 및 계피의 수증기 증류, 헥산 및 초임계 추출물은 3종 해충에 대해 살충 및 살비활성에 관여한다는 것을 볼 수 있었다.
- 그 결과, 수증기 증류 추출물은 점박이응애 성충에 대해 5.96 μg/cm2 로 우수한 살충활성이 나타났다.
- 그 결과, 수증기 증류 추출물이 복숭아혹진딧물 성충에 대해 30.59 μg/cm2 로 가장 우수한 살충활성을 나타내었으며, 배추좀나방 유충에 대해서 70.24 μg/cm2 로 나타났다.
- 03 μg/cm2 로 살충활성이 나타났다. 이상의 결과로서 계피의 수증기, 헥산 및 초임계 추출물은 복숭아혹진딧물 성충, 점박이응애 성충 및 배추좀나방 유충에 대해 각각 우수한 살충 및 살비활성을 나타내는 것을 확인하였다. 이로써 고수 수증기 증류 추출물과 계피 수증기 증류, 헥산 및 초임계 추출물의 3종 농업해충에 대한 살충활성은 농업해충에 대한 방제제로서 가능성을 충분히 입증되고 있다.
- 그러나 점박이응애 성충의 경우 아무런 살비활성이 나타나지 않았다. 이상의 결과에 서 보여주듯이 고수의 수증기 증류, 헥산 및 초임계 추출물 중에서 수증기 증류 추출물이 가장 우수한 활성을 나타내는 것을 확인하였다.
- 그 결과, 복숭아혹진딧물, 점박이응애 및 배추좀나방에 대해 3가지 추출물 모두 살충 효과와 살비 효과가 나타났다. 이상의 결과에서 보여주듯이 고수 및 계피의 수증기 증류, 헥산 및 초임계 추출물은 3종 해충에 대해 살충 및 살비활성에 관여한다는 것을 볼 수 있었다.
- 초임계 추출물은 복숭아혹진딧물 성충에 대해 6.5 μg/cm2 로 우수한 살충활성을 나타내었으며, 점박이응애 성충에 대해서 9.48 μg/cm2 , 배추좀나방 유충의 경우 53.03 μg/cm2 로 살충활성이 나타났다.
후속연구
- 미래의 연구에서 각각의 추출방법에 따른 활성성분 또는 조성의 변화에 대한 연구도 필요할 것이다. 더불어 차후 적절한 형태의 제형화를 통해 현재 사용되고 있는 합성 살충제의 대체 물질로 사용할 수 있는 가능성이 있을 것으로 판단된다.
- 이로써 고수 수증기 증류 추출물과 계피 수증기 증류, 헥산 및 초임계 추출물의 3종 농업해충에 대한 살충활성은 농업해충에 대한 방제제로서 가능성을 충분히 입증되고 있다. 미래의 연구에서 각각의 추출방법에 따른 활성성분 또는 조성의 변화에 대한 연구도 필요할 것이다. 더불어 차후 적절한 형태의 제형화를 통해 현재 사용되고 있는 합성 살충제의 대체 물질로 사용할 수 있는 가능성이 있을 것으로 판단된다.
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