[국내논문]러시아산 고수종자에서 추출한 정유성분 및 구성성분의 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대한 살충효과 Insecticidal activities of Russia coriander oils and these constituents against Sitophilus oryzae and Sitophilus zeamais원문보기
쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대한 고수 종자에서 추출한 정유의 살충활성을 비교하기 위하여 3가지 추출법(수증기증류, 용매 및 초임계 추출법)을 통해 정유를 추출하였다. 용매 및 초임계 추출법으로 추출한 정유는 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대해 살충효과를 나타내지 않은 반면에 수증기증류 추출법으로 추출한 정유는 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대하여 살충효과를 나타내었다. 고수종자의 수증기증류 추출법으로 추출한 정유를 GC-MS를 통해 분석한 결과 linalool (59.92%)이 가장 많은 함량을 나타내었으며, 그 다음으로 camphor (7.94%), linalool oxide (7.70%), p-cymene (7.44%), ${\alpha}-pinene$ (6.44%), limonene (3.29%), geranyl acetate (3.19%)의 순으로 함량 차이를 나타내었다. 이들 중 camphor와 linalool은 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대해 가장 우수한 살충활성을 나타내었으며, 나머지 성분들은 살충활성을 나타내지 않았다. 본 연구결과는 고수종자의 수증기증류 추출법에 의한 정유와 구성성분인 camphor 및 linalool이 저곡해충에 대한 살충제로서의 잠재력을 지니고 있는 것을 보여준다.
쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대한 고수 종자에서 추출한 정유의 살충활성을 비교하기 위하여 3가지 추출법(수증기증류, 용매 및 초임계 추출법)을 통해 정유를 추출하였다. 용매 및 초임계 추출법으로 추출한 정유는 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대해 살충효과를 나타내지 않은 반면에 수증기증류 추출법으로 추출한 정유는 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대하여 살충효과를 나타내었다. 고수종자의 수증기증류 추출법으로 추출한 정유를 GC-MS를 통해 분석한 결과 linalool (59.92%)이 가장 많은 함량을 나타내었으며, 그 다음으로 camphor (7.94%), linalool oxide (7.70%), p-cymene (7.44%), ${\alpha}-pinene$ (6.44%), limonene (3.29%), geranyl acetate (3.19%)의 순으로 함량 차이를 나타내었다. 이들 중 camphor와 linalool은 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대해 가장 우수한 살충활성을 나타내었으며, 나머지 성분들은 살충활성을 나타내지 않았다. 본 연구결과는 고수종자의 수증기증류 추출법에 의한 정유와 구성성분인 camphor 및 linalool이 저곡해충에 대한 살충제로서의 잠재력을 지니고 있는 것을 보여준다.
Essential oils of coriander (Coriandrum sativum L.) seeds were extracted by three extraction methods, steam distillation extraction (SDE), hexane extraction (HE) and supercritical extraction (SE), to compare their insecticidal activities against Sitophilus oryzae and S. zeamais. Although the essenti...
Essential oils of coriander (Coriandrum sativum L.) seeds were extracted by three extraction methods, steam distillation extraction (SDE), hexane extraction (HE) and supercritical extraction (SE), to compare their insecticidal activities against Sitophilus oryzae and S. zeamais. Although the essential oil extracted by HE and SE did not show insecticidal activities, the essential oil extracted by SDE showed the highest insecticidal activities against S. oryzae and S. zeamais. The chemical compositions of the essential oil extracted by SDE were analyzed by GC-MS. The most abundant compounds were linalool (59.92%), camphor (7.94%), linalool oxide (7.70%), p-cymene (7.44%), ${\alpha}-pinene$ (6.44%), limonene (3.29%) and geranyl acetate (3.19%). Camphor and linalool as major constituents showed the highest insecticidal activities against S. oryzae and S. zeamais whereas other constituents did not show insecticidal activities. As a result, the essential oil extracted by SDE, camphor and linalool showed a potential for development as insecticide against the storage pests.
Essential oils of coriander (Coriandrum sativum L.) seeds were extracted by three extraction methods, steam distillation extraction (SDE), hexane extraction (HE) and supercritical extraction (SE), to compare their insecticidal activities against Sitophilus oryzae and S. zeamais. Although the essential oil extracted by HE and SE did not show insecticidal activities, the essential oil extracted by SDE showed the highest insecticidal activities against S. oryzae and S. zeamais. The chemical compositions of the essential oil extracted by SDE were analyzed by GC-MS. The most abundant compounds were linalool (59.92%), camphor (7.94%), linalool oxide (7.70%), p-cymene (7.44%), ${\alpha}-pinene$ (6.44%), limonene (3.29%) and geranyl acetate (3.19%). Camphor and linalool as major constituents showed the highest insecticidal activities against S. oryzae and S. zeamais whereas other constituents did not show insecticidal activities. As a result, the essential oil extracted by SDE, camphor and linalool showed a potential for development as insecticide against the storage pests.
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문제 정의
이처럼 다양한 생리활성을 갖고 있는 고수 정유에 대한 연구가 오랜 시간 동안 이루어져 왔으나, 추출 방법에 따른 고수 정유의 생리활성 및 저곡해충에 대한 살충활성 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 살충활성에 대한 잠재성을 지닌 고수 종자를 수증기증류, 용매 및 초임계 추출법으로 추출한 각각의 정유와 정유 구성성분들의 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대한 접촉독성 및 훈증독성 생물검정법을 이용하여 저곡해충에 대한 살충제로서의 잠재력을 확인하고자 하였다.
제안 방법
고수 종자의 수증기증류, 용매 및 초임계 추출법에 의하여 추출한 정유의 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 살충활성을 확인하였다(Table 2). 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 접촉독성은 LD50 값이 각각 107.
대상 데이터
고수 종자는 전라북도 전주에 소재한 한약재 시장에서 러시아산으로 구입하였고, 구입한 고수 종자는 증류수로 세척하여 건조한 후 분쇄기를 이용하여 마쇄하였다. 고수 종자에 대한 정유 추출은 전라남도 장흥에 소재한 전남생물산업진흥원 천연자원연구센터에서 이루어졌으며, 수증기증류, 용매 및 초임계 추출법으로 정유를 수집하였다.
고수 종자는 전라북도 전주에 소재한 한약재 시장에서 러시아산으로 구입하였고, 구입한 고수 종자는 증류수로 세척하여 건조한 후 분쇄기를 이용하여 마쇄하였다. 고수 종자에 대한 정유 추출은 전라남도 장흥에 소재한 전남생물산업진흥원 천연자원연구센터에서 이루어졌으며, 수증기증류, 용매 및 초임계 추출법으로 정유를 수집하였다. 수증기증류 추출은 정유 추출기(EM-250, Micro)를 이용하였으며, 추출 용매로서는 헥산 300mL를 사용하였다.
쌀바구미와 어리쌀바구미 성충은 전북대학교 응용식물생화학실의 해충사육실에서 5년동안 살충제에 전혀 노출되지 않은 감수성 계통으로 누대 사육한 것을 사용하였다. 사육조건은 최적조건에 따라 온도 25±1 ℃, 상대습도 68±4%, 광주기 9L:15D의 조건에서 가로 30 cm×세로 30 cm×높이 30 cm의 플라스틱 사육상자에 쌀을 먹이로 공급하여 사육하였다.
데이터처리
각 시험은 3반복으로 수행하였으며, 본 시험을 통해 얻어진 결과는 SPSS 통계 프로그램(ver.12.0)의 probit analysis을 통해 반수치사량(LD50), slope 및 χ2(chi-square value)으로 나타내었다.
고수 종자의 수증기증류, 용매 및 초임계 추출법에 의하여 추출한 정유의 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 살충활성을 확인하였다(Table 2). 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 접촉독성은 LD50 값이 각각 107.56 및 108.40 μg/cm2로 나타났으며, 훈증독성은 각각 79.88 및 80.29 μg/cm3로 나타났다. 그러나 용매추출 및 초임계 추출법으로 추출한 정유에서는 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대하여 어떠한 살충활성도 나타나지 않았다.
이를 통해 각 추출법에 따른 정유성분의 살충 활성은 추출법에 따라 상이한 결과를 나타냄을 확인할 수 있었다. 고수종자의 수증기증류 추출법으로 추출한 정유성분에 대한 어리쌀도둑거저리와 녹두 딱정벌레에 대한 살충활성이 밝혀진바 있는데[11], 본 연구에서도 고수의 수증기증류 추출법으로 추출한 정유가 우수한 훈증독성을 나타냄을 확인하였다.
본 연구에 사용된 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대한 살충활성을 나타낸 수증기증류 추출법으로 추출한 정유의 구성성분을 확인하기 위해 GC-MS 분석을 수행하여 그 결과를 Table 3에 나타내었다. 정유에 함유된 구성성분은 총 19종이 검출되었으며, 그 중 함량이 가장 많은 성분은 linalool로 전체 정유의 59.92%의 함량을 나타내었다. 그 다음으로 camphor (7.
GC-MS 분석 결과에서 3% 이상 검출된 성분을 선발하여 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 살충활성을 확인하였다(Table 4). 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 접촉독성은 camphor의 LD50 값이 각각 201.
GC-MS 분석 결과에서 3% 이상 검출된 성분을 선발하여 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 살충활성을 확인하였다(Table 4). 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 접촉독성은 camphor의 LD50 값이 각각 201.64 및 205.38 μg/cm2로 가장 우수한 살충활성을 나타내었으며, 그 다음으로 linalool이 282.96 및 338.25 μg/cm2의 살충활성을 나타내었다. 나머지 5종 구성성분에서는 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 살충활성을 확인할 수 없었다.
나머지 5종 구성성분에서는 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 살충활성을 확인할 수 없었다. 접촉독성법애 의한 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 camphor의 LD50 값이 각각 148.52 및 152.18 μg/cm3로 가장 우수한 살충활성을 나타내었으며, 그 다음으로 linalool이 152.83 및 211.18 μg/cm3의 활성을 나타내었다. 나머지 5종 구성성분에서는 접촉독성과 마찬가지로 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 살충활성을 확인할 수 없었다.
나머지 5종 구성성분에서는 접촉독성과 마찬가지로 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 살충활성을 확인할 수 없었다. 위 결과를 통해서 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충은 camphor와 linalool에 대해 우수한 살충활성을 나타냈으며, 정유와 단일 성분의 살충효과검정 결과 접촉독성보다 훈증독성이 우수하였기 때문에 이들의 작용기작은 훈증작용에 의한 것으로 알 수 있었다. Chen 등[19]은 녹나무(Cinnamomum camphora) 정유와 구성성분에 대하여 권연벌레(Lasioderma serricorne)에 대한 살충 활성을 검정한 결과, 정유 구성성분 중에 camphor가 linalool보다 뛰어난 살충활성을 보인다고 보고한 바 있다.
또한 접촉독성보다 훈증독성에서 더욱 우수한 살충활성을 나타내어서 본 연구결과와 유사한 연구결과를 보였다. 본 연구를 통하여 고수종자에서 수증기증류 추출법으로 추출한 정유성분, camphor 및 linalool은 저곡해충에 대한 훈증제로서 잠재력이 있는 것으로 생각된다. 또한 고수종자의 정유는 단일구성성분보다 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 접촉독성과 훈증독성이 모두 뛰어남을 확인할 수 있었는데, 이러한 연구결과는 단일성분보다 그들을 일정 비율로 혼합하였을 때 더욱 우수한 살충활성을 보이는 상승 효과(synergistic activity) 일 것으로 추정된다.
본 연구를 통하여 고수종자에서 수증기증류 추출법으로 추출한 정유성분, camphor 및 linalool은 저곡해충에 대한 훈증제로서 잠재력이 있는 것으로 생각된다. 또한 고수종자의 정유는 단일구성성분보다 쌀바구미 및 어리쌀바구미 성충에 대한 접촉독성과 훈증독성이 모두 뛰어남을 확인할 수 있었는데, 이러한 연구결과는 단일성분보다 그들을 일정 비율로 혼합하였을 때 더욱 우수한 살충활성을 보이는 상승 효과(synergistic activity) 일 것으로 추정된다. 본 연구에서 활성본체로 밝혀진 camphor는 borneol, 1,8-cineol 및 α-pinene 등의 물질들과 상승효과를 일으킨다고 밝혀진 바 있다[20-22].
위 결과를 종합하면, 본 연구를 통해 고수종자의 수증기증류 추출법으로 추출한 정유에서 쌀바구미 및 어리쌀바구미에 대한 접촉독성 및 훈증독성을 확인할 수 있었으며, GC-MS를 통한 성분분석과 각각 구성성분의 살충활성 검정을 통해 camphor와 linalool이 고수종자의 정유에서 살충활성을 갖는 활성본체임을 규명하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
저곡해충 중 쌀바구미와 어리쌀바구미는 어떤 방식으로 산란하는가?
가장 대표적인 저곡해충은 거짓쌀도둑거저리(Tribolium castaneum), 긴털가루응애(Tyrophagus putrescentiae), 보리나방(Sitotrogacerealella), 쌀바구미(Sitophilus oryzae), 어리쌀바구미(Sitophiluszeamais) 및 화랑곡나방(Plodia interpunctella)이 있다. 이러한 저곡해충 6종 중에 쌀바구미와 어리쌀바구미는 온대 및 열대지역에서 흔히 발견되는 대표적 저곡해충이며, 이들은 저장 중인 쌀눈에 구멍을 내어 그 안에 산란하기 때문에 육안으로 판단하기 어려울 뿐만 아니라 방제가 까다로운 실정이다.
식물에서 유래한 추출물 및 구성성분이 메틸브로마이드를 대체할 제재로서 주목받는 이유는 무엇인가?
이러한 물리적 방법의 한계로 인해서 저곡해충 방제에는 주로 화학적 방법이 이용되어 왔으며, 살충제는 메틸브로마이드가 주로 사용되었다. 메틸브로마이드는 각종 해충뿐만 아니라 잡초 및 토양병원균까지 방제하는 효과가 있어서 농업환경에 폭넓게 사용되었으나 잔류성이 강하고 인체에 대한 발암성이 확인되었을 뿐만 아니라 오존층 파괴 원인물질 중의 하나로 밝혀져서 2015년부터 생산/사용이 금지되었다[5]. 이런 이유로 메틸브로마이드를 대체할 제재로서 식물에서 유래한 추출물 및 구성성분이 주목받고 있다.
저곡해충을 방제하기 위한 방법은 무엇이 있는가?
저곡해충을 방제하기 위한 방법에는 저온 및 고온처리, controlled atmosphere (CA) 처리 등의 물리적 방법과 합성살충제를 이용한 화학적 방법이 있다. 물리적 방법은 넓은 범위에서 다양한 종류의 저곡해충을 효과적으로 방제할 수 있지만, 장비 도입이 어렵고 시설 유지비용이 많이 소모되어 단점으로 작용된다.
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