KR101818837B1 - 알릴 메르캅탄을 포함하는 저곡해충 방제용 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알릴 메르캅탄(Allyl mercaptan)을 유효성분으로 포함하는 저곡해충 방제용 조성물 및 이를 처리하는 방제 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방제용 조성물은 천연물질인 마늘 정유로부터 유래한 알릴 메르캅탄을 유효성분으로 함으로써, 기존의 화학 합성물의 처리로 인해 야기되던 환경파괴 또는 체내 축적과 같은 문제를 해결할 수 있다.
Description
본 발명은 알릴 메르캅탄을 포함하는 저곡해충 방제용 조성물, 및 상기 조성물을 처리하는 저곡해충 방제 방법에 관한 것이다.
저곡해충은 곡류뿐만 아니라 가공식품 등 다양한 식품군에 있어서 식품의 질적, 양적 손실을 촉진하여 식품 산업에 큰 타격이 되고 있다. 식품의약품안전처의 연구 결과에 따르면 식품 내 이물질 보고 현황 중 곤충 및 해충에 대한 빈도가 46.4%로 가장 높았다.
저곡해충 중에서도 쌀바구미와 화랑곡나방은 우리나라뿐만 아니라 세계 전역에 분포하며 저장곡류에 가장 큰 피해를 일으키는 관건 해충들이다.
특이하게도 화랑곡나방의 경우, 일반적인 해충들과 달리 식품안전에 특히 문제가 되는 성장단계가 유충(larvae)시기인데, 화랑곡나방 유충은 날카롭고 강력한 턱을 지니고 있어 식품 포장재를 쉽게 뚫고 내부로 침입할 수 있기 때문이다.
일반적으로 저곡해충의 방충에는 메틸 브로마이드(methyl bromide)나 포스핀(phosphine)과 같은 화학 합성물이 주로 사용되나 이러한 화학 합성물은 환경파괴와 체내축적 등의 문제점을 가지고 있다. 이에 따라 화학 합성물이 아닌 천연물 유래의 정유를 이용하여 저곡해충을 제어하는 방법이 대두되고 있으며, 국내 공개특허 2002-0087568호에서 식물 추출물을 이용하는 살충성 조성물을 기재한 바 있다.
본 발명자들은 저곡해충의 살충제와 관련하여 연구하던 중, 알릴 메르캅탄이 저곡해충에 대해 우수한 방충 효과가 있다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
이에, 본 발명의 목적은 알릴 메르캅탄(Allyl mercaptan)을 유효성분으로 포함하는 저곡해충 방제용 조성물을 제공하는 것이다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 알릴 메르캅탄(Allyl mercaptan)을 유효성분으로 포함하는 저곡해충 방제용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일구현예로서, 상기 저곡해충은 쌀바구미(Sitophilus oryzae) 또는 화랑곡나방(Plodia interpunctella)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로서, 상기 알릴 메르캅탄은 전체 조성물에 대하여 0.1 내지 20%(v/v)로 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구현예로서, 상기 조성물은 유기 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구현예로서, 상기 유기 용매는 아세톤, 에테르, 이소옥탄 및 헥산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 유기 용매인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 저곡해충 방제용 조성물을 처리하는 저곡해충 방제 방법을 제공한다.
본 발명의 일구현예로서, 상기 조성물의 처리는 훈증에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 알릴 메르캅탄을 유효성분으로 포함하는 저곡해충 방제용 조성물로서, 천연물 유래 정유의 주요 성분으로서 환경친화적인 천연 방충제로 활용될 수 있다. 본 발명의 방제용 조성물은 저곡해충에 대해서 살충력 효과가 우수할 뿐만 아니라, 기피 효과도 우수한 것으로 확인되었다. 따라서 본 발명의 조성물을 사용하면 종래 화학 합성물을 사용했을 때의 문제점인 체내 축적이나 환경 파괴 없이, 안전하게 방제할 수 있을 것으로 예상된다.
도 1은 쌀바구미에 대한 알릴 메르캅탄의 훈증 살충력을 측정하기 위한 실험의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 2는 마늘 정유와 알릴 메르캅탄의 쌀바구미에 대한 훈증 사멸 효과를 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 화랑곡나방 유충에 대한 알릴 메르캅탄의 훈증 살충력을 측정하기 위한 실험의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 4는 알릴 메르캅탄의 화랑곡나방 유충에 대한 훈증 사멸 효과를 나타낸 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 쌀바구미에 대한 마늘 정유와 알릴 메르캅탄의 아세틸콜린 가수분해 효소 활성 저해 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 화랑곡나방 유충에 대한 마늘 정유와 알릴 메르캅탄의 아세틸콜린 가수분해 효소 활성 저해 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 마늘 정유와 알릴 메르캅탄에 대한 저곡해충의 기피력을 측정하기 위한 실험의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 8은 알릴 메르캅탄에 대한 쌀바구미의 기피력 측정 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 마늘 정유에 대한 쌀바구미의 기피력 측정 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 대조군(control)의 쌀바구미 기피력 측정 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 알릴 메르캅탄과 마늘 정유에 대한 화랑곡나방 유충의 기피력 측정 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 마늘 정유와 알릴 메르캅탄의 쌀바구미에 대한 훈증 사멸 효과를 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 화랑곡나방 유충에 대한 알릴 메르캅탄의 훈증 살충력을 측정하기 위한 실험의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 4는 알릴 메르캅탄의 화랑곡나방 유충에 대한 훈증 사멸 효과를 나타낸 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 쌀바구미에 대한 마늘 정유와 알릴 메르캅탄의 아세틸콜린 가수분해 효소 활성 저해 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 화랑곡나방 유충에 대한 마늘 정유와 알릴 메르캅탄의 아세틸콜린 가수분해 효소 활성 저해 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 마늘 정유와 알릴 메르캅탄에 대한 저곡해충의 기피력을 측정하기 위한 실험의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 8은 알릴 메르캅탄에 대한 쌀바구미의 기피력 측정 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 마늘 정유에 대한 쌀바구미의 기피력 측정 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 대조군(control)의 쌀바구미 기피력 측정 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 알릴 메르캅탄과 마늘 정유에 대한 화랑곡나방 유충의 기피력 측정 실험의 결과를 나타낸 도면이다.
본 발명에서는 저곡해충에 대한 천연 물질 유래의 방충 소재에 대한 요구가 높아지는 것에 따라, 우수한 저곡해충 방제 효과를 가지는 천연 물질에 대하여 연구하던 중, 마늘 정유의 단분자 물질 중, 알릴 메르캅탄에 우수한 방제 효과가 있다는 것을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 알릴 메르캅탄(Allyl mercaptan)을 유효성분으로 포함하는 저곡해충 방제용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 알릴 메르캅탄(2-propene-1-thiol, Allyl mercaptan)은 하기 화학식 1로 표시되는 것이다.
<화학식 1>
상기 알릴 메르캅탄은 천연물 유래 정유(essential oil)로부터 분리된 것을 사용할 수 있고, 상기 알릴 메르캅탄은 통상적인 방법에 따라 적절하게 분리될 수 있는 것이나, 화학적으로 합성한 것을 사용하여도 동일한 효과를 지닌다.
본 발명에서 방제의 대상으로 하는 저곡해충은 쌀바구미(Sitophilus oryzae) 및 화랑곡나방(Plodia interpunctella)일 수 있으나, 상기 저곡해충에 제한되지는 않는다. 특히 쌀바구미의 경우 성충을 대상으로 높은 살충력을 보인다. 화랑곡나방 3령 유충에서 살충력이 확인되는데, 이는 유충(larvae) 시기의 화랑곡나방이 식품 안전에 특히 문제된다는 것을 고려했을 때, 더 효과적인 방제용 조성물로 사용될 수 있는 것이다.
상기 알릴 메르캅탄은 유기 용매에 용해된 상태로 사용되는 것으로, 전체 조성물에 대하여 0.1 내지 20%(v/v)로 포함될 수 있다. 바람직하게는 0.1 내지 10%(v/v) 일 수 있고, 더 바람직하게는 쌀바구미의 경우에는 0.3 내지 5%(v/v), 화랑곡나방의 경우에는 0.1 내지 15%(v/v) 사용될 수 있으나, 상기 농도에 제한되는 것은 아니다.
상기 유기 용매는 아세톤, 에테르, 이소옥탄 및 헥산 등 일 수 있으나, 상기 종류에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 상기 저곡해충 방제용 조성물은 통상적으로 사용되는 첨가제가 추가되어 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 저곡해충 방제용 조성물을 처리하는 저곡해충의 방제 방법을 제공할 수 있다.
상기 조성물의 처리는 훈증에 의해서 수행되는 것일 수 있고, 간단하게는 표면에 조성물을 바르는 방법 등에 의해서 수행될 수도 있다. 예를 들면 곡물의 포장 소재의 표면에 조성물을 코팅하는 방식이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[
실시예
]
실험준비
(1) 마늘 정유
본 실시예에서 사용하는 마늘 정유는 Sigma-Aldrich Co., Ltd. (St. Louis, MO, USA)에서 구매한 Garlic oil로, 비교를 위해 사용되는 정유 역시 Sigma-Aldrich Co., Ltd. (St. Louis, MO, USA)에서 구매하여 사용하였다.
(2) 알릴메르캅탄
본 실시예에서 사용하는 알릴 메르캅탄은 Sigma-Aldrich Co., Ltd. (St. Louis, MO, USA)에서 구매한 2-propene-1-thiol(allyl mercaptan)를 사용하였다. 비교를 위해서 사용되는 다른 화합물도 Sigma-Aldrich Co., Ltd. (St. Louis, MO, USA)에서 구매하여 사용하였다.
실시예 1: 쌀바구미에 대한 알릴 메르캅탄의 훈증 살충력 측정
본 실시예에서 수행하는 훈증 살충력 실험이란 기체상의 방충물질이 대상 해충에 작용하여 살충능력을 나타내는 지를 확인하는 실험법을 의미하는 것이다. 실험의 모식도는 도 1에 나타내었다.
먼저 아세톤을 이용해 마늘 정유와 알릴 메르캅탄을 0.4%(v/v)로 각각 희석하여 이에 따른 쌀바구미에 대한 훈증 살충력을 측정하였다. 쌀바구미는 현미를 먹이로 하고 어떠한 살충제에 노출시키지 않는 조건으로 실험실 수준에서 배양하여 실험에 사용하였다.
마늘 정유와 알릴 메르캅탄의 훈증 살충력을 측정하기 위해 지름 3 cm, 높이 11 cm의 유리병에 먹이(현미 등을 포함한 해충 사료)와 대상해충 10마리를 적재한 뒤, 0.4%(v/v)로 희석된 마늘 정유와 알릴 메르캅탄을 지름 2 cm의 필터페이퍼(whatman NO. 40)에 50 μl씩 분주하여 3분간 건조시킨 후 유리 바이알의 뚜껑에 부착하여 24시간 간격으로 7일간의 사멸률(%)을 관찰하였다. 이때 먹이를 함께 넣어주는 이유는 쌀바구미의 아사 위험을 예방하기 위한 것으로, 아사라는 변수는 정확한 실험결과를 얻기 위해 반드시 제거되어야 하는 중요한 부인자(negative factor)이다. 훈증 살충력 실험은 각각 3반복으로 진행되었다.
도 2를 참조하면, 저장기간이 증가함에 따라 방충물질의 살충효과가 상승함을 확인하였다. 마늘 정유보다 알릴 메르캅탄이 더 우수한 살충효과를 나타냈으며, 이 수치는 다른 식물 정유 및 단일물질들의 살충효과와 비교하였을 때 가장 우수하여 알릴 메르캅탄의 방충물질로서의 응용 가능성을 입증하였다.
실시예
2:
화랑곡나방
유충에 대한 알릴 메르캅탄의 훈증
살충력
측정
아세톤을 이용해 마늘 정유와 알릴 메르캅탄을 10%(v/v)로 각각 희석하여 이에 따른 화랑곡나방 유충에 대한 훈증 살충력을 측정하였다. 실험 모식도는 도 3에 나타내었다. 지름 1.5 cm, 높이 4.5 cm의 유리병 20개에 화랑곡나방 3령 유충 한 마리와 아사 예방을 위한 현미 3알을 함께 넣어주었다. 각각의 유리병에 옥양목을 씌운 뒤 구멍을 뚫은 지름 1.1 cm의 뚜껑으로 닫아 공기의 순환을 유도하였다. 지름이 70 mm인 필터페이퍼에 희석된 방충물질을 300 μl 분주하여 0.5 L 폴리에틸렌 용기 뚜껑 안쪽에 부착하였다. 0.5 L 폴리에틸렌 용기 안에 화랑곡나방 유충을 넣은 유리병 20개를 모두 적재 한 후 방충물질이 분주된 필터페이퍼가 부착되어있는 뚜껑을 닫아 28℃ 암실에 두어 24시간과 120시간 뒤의 각각의 사멸률(%)을 관찰하였다. 훈증 살충력 실험은 각각 3반복으로 진행되었다.
도 4에서 확인할 수 있는 것과 같이, 모든 물질의 저장기간이 증가함에 따라 살충효과가 상승함을 확인하였다. 알릴 메르캅탄의 화랑곡나방 유충 사멸률은 대조구와 비교하였을 때 높은 수치를 보여, 알릴 메르캅탄이 우수한 살충효과가 있음을 확인하였다.
실시예
3:
쌀바구미와
화랑곡나방
유충에 대한 알릴 메르캅탄의 아세틸콜린 가수분해 효소 활성 저해도 측정
Phosphate buffer 1 ml에 대상해충(쌀바구미 또는 화랑곡나방 유충)을 30마리 넣어 균질화한 후 원심분리하여 상등액을 효소로 사용하였다. 효소와 알릴 메르캅탄을 반응시켜 효소를 비활성화 시키고, acetylcholine iodide (ATChI)를 기질로 하여 5,5′-dithio-bis (2-nitrobenzoic) acid (DTNB)가 해당 기질과 반응하여 발색하는 성질을 이용하여 효소의 저해도를 측정하였다. 405 nm에서 20분간 30초 간격으로 흡광도를 체크하여 maximum velocity (V)를 측정하였으며 실험은 각각 3회 반복으로 진행되었다.
- 아세틸콜린가수분해효소 활성 저해도 (%) :
신경전달물질인 아세틸콜린(acetylcholine)은 신경말단에서 신경의 자극을 전달하는 화학물질로서 곤충의 생육에 중요한 작용을 한다. 방충력을 갖는 정유는 아세틸콜린을 분해하는 효소인 아세틸콜린 가수분해 효소의 활성을 억제하여 신경전달의 흐름을 막아 개체를 사멸에 이르게 하는 작용을 한다고 알려져 있다. 이에 따라 대상해충에 대한 마늘 정유와 알릴 메르캅탄의 아세틸콜린 가수분해 효소 활성 저해도를 측정하였다.
도 5와 같이 쌀바구미의 아세틸콜린 가수분해 효소를 저해하는데 있어 알릴 메르캅탄이 마늘 정유보다 우수한 수치를 보였으며, 이 값은 약 85%였다.
도 6에서 확인할 수 있는 것과 같이, 화랑곡나방 유충의 아세틸콜린 가수분해 효소를 저해하는데 있어 알릴 메르캅탄이 마늘 정유보다 우수한 수치를 보였으며, 이 값은 약 55%였다.
상기 실험의 결과는 실시예 1 및 2의 훈증 살충력 측정 실험의 결과와 일치하는 경향을 보였으며, 이에 따라 훈증에 의한 사멸이 대상해충들의 아세틸콜린 가수분해 효소 활성 저해에 기인하였을 것이라고 유추된다.
실시예
4: 알릴 메르캅탄에 대한
쌀바구미와
화랑곡나방
유충의 기피력 측정
본 실시예 4는 도 7의 기피력 측정용 기구를 이용하여 진행되었다. 기피력 측정 실험은 메스실린더 안에서 대상해충이 방출물질을 피하는 정도를 알아보기 위한 실험이다. 쌀바구미를 대상해충으로 하여 진행된 실험에서는 아세톤을 이용하여 5%(v/v)와 2%(v/v)의 농도로 희석된 마늘 정유와 알릴 메르캅탄을 사용하였고, 화랑곡나방 유충을 대상해충으로 하여 진행된 실험에서는 2%(v/v)로 희석된 마늘 정유와 알릴 메르캅탄을 사용하였다. 메스실린더는 길이 37 cm, 지름 5 cm의 한 쪽은 막히고 한 쪽은 뚫린 유리 실린더를 이용하였다. 막힌 쪽부터 가상으로 A, B, C 구역으로 지정 후 A 구역에는 현미와 방충물질을, B 구역에는 저장 해충(쌀바구미의 경우 20 마리, 화랑곡나방 유충의 경우 30 마리)을, 마지막으로 뚫려있는 C 구역에는 알릴 메르캅탄의 농도 차 유도를 위한 통풍과 해충의 탈출을 방지하기 위한 목적으로 옥양목으로 막아 통기구 처리하였다. 통기구가 있는 C 구역으로 이동한 유충의 수가 많을수록 기피력이 강하다고 해석하였으며 시간(24시간, 48시간)에 따라 각 구역에 위치한 해충의 수를 집계하여 기피 효과를 나타내었다. 기피력 측정 실험은 각각 3회 반복으로 진행되었다.
도 8을 참조하면, 알릴 메르캅탄 5% 농도에서 24시간 후 거의 모든 쌀바구미 개체가 C 구역으로 이동하였으며, 24시간에서 48시간으로 시간이 지났음에도 불구하고 오히려 기피력이 증가하는 결과를 보였다. 뿐만 아니라 알릴 메르캅탄은 낮은 농도인 2%에서도 우수한 기피력을 나타냈는데, 24시간 후 대다수의 개체가 C구역으로 이동하였으며, 48시간 이후에도 그 기피력을 유지하였다. 이는 도 9의 마늘 정유를 이용한 쌀바구미의 기피력 측정 실험 결과보다 훨씬 우수하였다. 도 10은 대조군의 쌀바구미 기피력 측정 실험의 결과로, A 구역과 C 구역의 해충의 수가 비슷하게 나타났다.
도 11을 참조하면, 알릴 메르캅탄 2% 농도에서 24시간 후 대부분의 화랑곡나방 유충이 C 구역으로 이동하였으며, 48시간 이후에도 우수한 기피력을 나타냈다. 이는 마늘 정유를 이용한 화랑곡나방 유충의 기피력 측정 결과보다 훨씬 우수하였다.
상기 실험의 결과는 알릴 메르캅탄이 쌀바구미와 화랑곡나방에 대해 매우 우수한 기피력을 가지고 있을 뿐만 아니라 마늘 정유보다 훨씬 우수하다는 사실을 나타낸다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (7)
- 알릴 메르캅탄(Allyl mercaptan)을 유효성분으로 포함하는 저곡해충 방제용 조성물로서, 상기 저곡해충은 쌀바구미(Sitophilus oryzae) 또는 화랑곡나방(Plodia interpunctella)인 것을 특징으로 하는, 저곡해충 방제용 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 알릴 메르캅탄은 전체 조성물에 대하여 0.1 내지 20%(v/v)로 포함되는 것을 특징으로 하는 저곡해충 방제용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 조성물은 유기 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저곡해충 방제용 조성물.
- 제4항에 있어서,
상기 유기 용매는 아세톤, 에테르, 이소옥탄 및 헥산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 유기 용매인 것을 특징으로 하는 저곡해충 방제용 조성물.
- 제1항, 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항의 저곡해충 방제용 조성물을 처리하는 저곡해충의 방제 방법으로서, 상기 저곡해충은 쌀바구미(Sitophilus oryzae) 또는 화랑곡나방(Plodia interpunctella)인 것을 특징으로 하는 저곡해충의 방제 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 조성물의 처리는 훈증에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 저곡해충의 방제 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160019166A KR101818837B1 (ko) | 2016-02-18 | 2016-02-18 | 알릴 메르캅탄을 포함하는 저곡해충 방제용 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160019166A KR101818837B1 (ko) | 2016-02-18 | 2016-02-18 | 알릴 메르캅탄을 포함하는 저곡해충 방제용 조성물 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170097428A KR20170097428A (ko) | 2017-08-28 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020160019166A Active KR101818837B1 (ko) | 2016-02-18 | 2016-02-18 | 알릴 메르캅탄을 포함하는 저곡해충 방제용 조성물 |
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| CN115029370B (zh) * | 2022-05-27 | 2023-08-01 | 山东大学 | 一种动物诱食、替抗用饲料添加剂及其制备方法 |
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