천연 살충 조성물{Pesticide formulation composed of natural components}

본 발명은 천연 살충 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 어등 추출물과 고삼 추출물이 동시에 함유되어 있으면서, 보다 높은 활성을 얻기 위해 고련피, 천련자, 인련자 등의 생약 추출물을 필요에 따라 추가적으로 함유하고 있어 각종 농작물 저해 해충에 대한 방제효과가 우수하고 특히 응애, 배추 좀나방과 같은 난방제 해충에 대한 방제효과가 탁월할 뿐만 아니라 인축에는 전해 무해한 천연 살충 조성물에 관한 것이다.

오늘날, 각종 유기합성 농약의 대량 살포에 따른 토양 및 수질 오염 등의 환경 공해가 문제시되고 있으며, 이에 따라 저독성이거나 혹은 무공해성의 천연 농약에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 즉, 인체에 무해하면서 식물의 병충해를 방지할 수 있고 수확물의 품질향상과 증산을 기할수 있는 천연 농약의 개발이 절실히 요구된다.

천연 농약재로서 어등 및 고삼을 사용하는 연구는 1980년대 이후에 집중적으로 이루어져 왔다[중국특허 제1176742호, 제1183902호, 제1057159호, 제1194782호,제97104754호, 제1171198호]. 예컨대, 중국특허 제1171198호에는 0.08%의 고삼 알카로이드를 포함하는 천연물 농약이 공지되어 있다. 또한, 중국특허 제1194782호에는 식물의 고삼과 연초를 원료로 하여 기술하였으며 이는 단순히 식물을 분쇄 추출하여 배합하므로써 약효를 발휘하는 것을 특징으로 하며, 채소, 과일, 목화 해충의 방제를 목적으로 사용하며 특히 배추 흰나비 애벌레, 진딧물 방제용으로 한정되어 있었다.

그러나, 이러한 종래의 기술로는 최근 난방제 해충으로 분류된 응애 및 배추 좀나방을 효과적으로 방제하는데 한계가 있다.

본 발명을 구성하는 주요 생약성분인 어등(yu teng)과 고삼(ku shen)은 중약대사전, 중약채색도집, 중화인민공화국 약전, 유독중초약대사전, 독약본초에 널리 잘 알려져 있으며, 이들 각각의 생약은 각종 타박으로 인한 부종, 이뇨작용, 항부정맥 등에 일반적으로 널리 사용되어 왔고 살충작용이 있다하여 농업에 적용한 적도 있는 것으로 알려져 왔다. 이들의 작용은 현대 병리학적 개념으로 보면 대체로 중추신경에 대하여 흥분을 일으키고 마비 중독을 나타내는 특성을 가진다.

본 발명은 민간요법적으로 농업용 살충제로 적용되어온 어등과 고삼의 추출물이 함유되어 있어 광범위한 살충 스펙트럼을 나타낼 뿐만 아니라 특이성 있게 난방제 해충에 대한 방제효과가 탁월하다는 것을 알게됨으로써 본 발명을 완성하게 되었다. 또한, 어등과 고삼의 추출물에 추가적으로 고련피, 천련자 또는 인련자의 추출물이 함유되면 그 효과는 보다 극대화될 수 있다.

본 발명은 해충 방제 특히 난방제 해충에 대한 방제효과가 탁월한 새로운 조성의 천연 살충 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 어등 추출물과 고삼 추출물이 유효량 함유되어 있는 천연 살충 조성물을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 천연 살충 조성물에는 어등 추출물과 고삼 추출물과 함께 고련피, 인련자 및 천련자 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 추출물이 추가적으로 포함될 수 있다.

본 발명이 원료로 사용하는 천연식물의 특성을 간략하게 요약하면 다음과 같다.

어등은 콩과식물로 전초 또는 뿌리를 약용으로 사용하고 있으며, 열대나 아열대의 기후가 적합하다. 어등은 비교적 그늘이 지는 환경에서 잘 자라며, 토층이 두꺼고 배수가 잘 되는 땅에 재배하는 것이 좋다. 주요 산지로는 중국의 동남지역인 광동, 광서, 운남, 복건, 호남, 해남, 대만에 분포되어 있으며 광동과 해남이 우량질이다. 어등의 뿌리는 독성이 매우 강하며 살충과 위독 작용이 있다. 수백종류의 해충을 빠른 속도로 죽이는 특징을 가지고 있으며, 화남농학원 식물보호과에서 측정한 결과 빛에 쉽게 분해되고 공기중에 쉽게 산화되기 때문에 사용후 작물에 잔여물이 없어 환경오염을 시키지 않고, 곤충과 물고기에 대하여 독성이 매우 강하나 포유동물에 대하여는 독성이 매우 약하다고 하였다.

고삼은 콩과식물의 건조뿌리로 중국 전역에서 생산된다. 주로 산서, 호북, 하남, 하북지방의 것이 우량 품질로 되어있다. 따뜻한 기후를 좋아하며 토층이 깊고 비옥하며 물이 잘 빠지는 사질 토양 또는 점질 토양이 좋다. 봄과 가을, 특히 가을에 채취한 것이 좋다. 뿌리를 파낸 다음 뿌리의 윗부분, 수염뿌리를 제거한 다음 진흙이나 모래흙을 깨끗이 씻어 버리고 했볕에 말린다. 신선한 뿌리를 얇게 잘라 햇볕에 말린 것을 고삼편이라한다.

천련자는 연과식물의 건조과실로써 사천, 호북, 귀주, 하남, 안휘, 강소 등에 다수 분포되어 있으며, 모양은 구형이고 직경은 2 ∼ 3.2 cm 이며 표면은 다황색 내지 갈황색이다. 약간 광택이 나며 소수 함몰 혹은 쭈그러듬이 있으며, 안에는 6 ∼ 8개 부분으로 나뉘어 있는데 각 부분에는 갈색 장원형의 씨가 들어있다. 냄새는 특이하고 맛은 시다.

고련피는 연과 식물 천련의 건조된 나무의 껍질이다. 주요 산지는 사천, 호북, 안휘, 강소, 하남, 귀주가 있으며 산동과 운남에서도 생산된다. 고련피에는 쓴 맛을 가지는 투센다린(toosendarin) 성분이 있다. 외관적으로는 불규칙적인 납작한 판상모양이며 통모양과 너비가 일정치 않다. 교차적인 세로의 주름 무뉘와 화갈색의 껍질 구멍이 있으며 거친 껍질을 제거하면 내부는 백색 혹은 황백색이다.

인련자는 연과식물에 속하며 나무가지와 잎이 무성하고 나무줄기가 높고 푸른 열대 교목이다. 특징은 생장이 빠르고 가뭄 고온과 척박한 조건에 견디며나무 줄기가 높게 자람에 따라 뿌리도 그만큼 깊게 파고 들어가는 특징을 가지고 있다. 원산지는 인도, 미얀마, 파키스탄이며, 타이, 이란, 도미니카, 중국에서도 이식 재배하고 있다. 인련자에는 아자디라크틴(azadirachtin)이라는 활성체가 있어 각종 유효한 작용을 하는 것으로 알려지고 있다.

이상에서 설명한 천연식물들은 모두 표준방법에 따라 시료를 준비하여 사용한다. 우선 외관상 이물이나 오염물들은 제거하고, 추출에 용이하도록 세절 혹은 분쇄하여 사용한다. 추출방법은 통상적인 방법인 단독 혹은 모든 생약 혼합 추출 방법과는 달리 생약의 특성에 따라 비극성용매와 극성용매 조건으로 양분하여 사용하였다.

어등 추출물의 제조하기 위해서는 통상의 비극성 유기용매를 사용하여 어 등을 추출하는 바, 대표적으로 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 사이클로헥산, n-핵산, n-펜탄, n-헵탄, 디클로로메탄, 클로로포름, 테트라클로로메탄 등 통상적인 용매들이 단독 혹은 혼합 사용이 가능하다. 그러나 용매의 선정은 어등에 포함된 유효 살충성분의 추출효율을 극대화하기 위한 것이므로 주의 깊게 선택하여 사용한다. 또한, 추출 시간과 온도는 유효활성 성분의 열분해가 없는 80 ℃ 이하의 온도에서 7 시간씩 3회에 걸쳐 추출, 여과, 농축 한다. 본 발명에서 사용한 추출 방법은 전통적 방법에 따른 것으로 충분하다.

한편, 고삼 추출물은 통상의 극성 유기용매를 사용하여 고삼을 추출하였는 바, 대표적으로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, 벤질알콜, 프로필 셀룰로스, 감마-부틸로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 메틸 나프탈렌, 지방산 메틸 에스터 등 통상적인 용매들이 단독 혹은 혼합 사용이 가능하다. 그러나 용매의 선정은 고삼에 포함된 유효살충 성분의 추출효율에 지대한 영향을 미치므로 주의 깊게 산정하여 사용한다. 또한, 추출 시간과 온도는 유효활성 성분의 열분해가 없는 80 ℃ 이하의 온도에서 5 시간씩 3회에 걸쳐 추출, 여과, 농축 한다. 본 발명에서 사용한 추출 방법은 전통적 방법에 따른 것으로 충분하였다.

또한, 연과식물인 고련피, 인련자, 천련자는 각각의 특성에 맞게 추출하였는데, 고련피와 인련자는 어등 추출물을 추출하는 공정과 동일하게 추출하였으며 천련자는 고삼 추출물 공정과 동일하게 추출하였다.

본 발명에 따른 천연 살충 조성물은 전체 조성물중에 어등 추출물(3.0% 지표성분 로테논 함량 기준) 20 ∼ 80 중량%와 고삼 추출물(0.2% 지표성분 마트린계 알카로이드 함량 기준) 20 ∼ 80 중량%가 필수성분으로 포함되어 있다. 그리고, 본 발명의 천연 살충 조성물은 어등 추출물과 고삼 추출물 이외에도 고련피, 인련자 또는 천련자(7.0% 엑스 함량 기준)가 전체 조성물중에 0 ∼ 30 중량% 범위내에서 선별적으로 함유될 수 있다. 본 발명의 천연 살충 조성물을 구성함에 있어, 어등 추출물의 함량이 20 중량% 미만이거나, 80 중량%를 초과하면 난방제 병해충인 응애와 배추 좀나방을 동시에 방제하기 어렵다. 고삼 추출물이 그 함량이 20 중량% 미만이거나, 80 중량%를 초과해도 난방제 병해충인 응애와 배추 좀나방을 동시에 방제하기 어렵다. 또한, 추가적으로 포함되는 고련피, 인련자 또는 천련자가 함유되지 않더라도 어등과 고삼의 추출물에 의해서도 충분한 살충효과를 얻을 수 있으나, 보다 우수한 살충활성 특히 응애, 배추 좀나방과 같은 난방제 해충에대한 탁월한 방제효과를 목적으로는 필수성분으로 함유하는 것이 바람직하며, 그 함량이 전체 조성물중에 30 중량%를 초과하여 과량 함유되면 오히려 어등과 고삼의 고유한 방제특성을 발휘하는데 한계가 있다.

한편, 천연식물로부터 얻어지는 생약의 경우 그 원산지, 채취시기, 보관기간 및 보관상태에 따라 그 유효 활성성분의 함량이 크게 달라지는 바, 각각의 추출물에 대해서는 지표물질을 선정하고 이들 지표물질의 함량으로서 조성비를 한정하는 것이 보다 바람직하다. 본 발명에서는 어등의 지표물질로서 로테논(rotenone)을 선정하였고, 고삼의 지표물질로는 알카로이드 마트린(matrine)을 각각 선정하였으며, 추가로 함유되는 고련피, 인련자 또는 천련자와 같은 연과 식물은 엑스 함량으로 선정하였다.

따라서, 본 발명의 천연 살충 조성물은 지표물질과 엑스 함량비로서 그 조성을 한정할 수 있는 바, 본 발명에 따른 천연 살충 조성물은 전체 조성물 100 g을 기준으로 로테논 0.6 ∼ 2.4 g과 마트린 0.04 ∼ 0.16 g 그리고 추가적인 연과식물의 엑스함량은 0 ∼ 2.1 g 함유된다. 본 발명의 천연 살충 조성물을 구성함에 있어, 각각의 유효 활성성분의 함량비 한정이유는 상기한 천연식물 추출물의 한정이유와 동일하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 천연 살충 조성물은 어등 추출물(로테논)과 고삼 추출물(마트린)이 함께 함유되어 있음으로써 우수한 살충효과를 얻을 수 있었고, 여기에 추가적으로 고련피, 인련자 또는 천련자가 함유됨으로써 보다 살충효과를 극대화할 수 있었으며, 특히 난방제 해충으로 분류되는 응애, 배추 좀나방의 방제효과는 탁월하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 다음의 제조예에 의거하여 천연식물 추출물을 얻었고, 또한 다음의 실시예에 의거하여 천연 살충 조성물을 제조하였으며, 얻어진 각 실시예의 천연 살충 조성물에 대해서는 실험예의 방법으로 살충활성을 측정하였다. 또한, 다음의 제조예 및 실시예는 일 구현예로서 본 발명이 이러한 제조예 및 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

제조예 1 : 어등 추출물의 제조

물로 세척하여 협잡물을 제거하고 잘 건조된 상태의 어등을 세절 및 분쇄한 후 440 g 취하여 1,365 ㎖ 톨루엔을 가해 50 ℃에서 7 시간 온침을 시킨 후, 70 ℃에서 10 시간 환류 추출하였다. 여액을 취하여 모으고 잔사에 대해서는 1,090 ㎖의 톨루엔을 가해 70 ℃에서 6 시간 재 가온 추출하고, 다시 여액을 모으고 잔사에 대하여 1,000 ㎖ 톨루엔을 가하여 70 ℃에서 2 시간 추출하였다. 여액은 모두 합하여 210 ㎖ 용량으로 농축하였다.

제조예 2 : 고삼 추출물의 제조

2.0 ∼ 4.0 cm 정도로 세절된 고삼 58 g을 고루 섞은 후, 90% 에탄올 410 ㎖에 50 ℃에서 14 시간 온침한 후, 70 ℃에서 3 시간 환류 추출하였다. 여액을 취하여 모으고 잔사에 대해서는 90 부피% 에탄올 275 ㎖를 가해 70 ℃에서 6시간 재 가온 추출한 후 여액을 모으로 다시 잔사에 대하여 70 ℃에서 2 시간 동안 추출하였다. 여액은 모두 합하여 210 ㎖ 용량으로 농축하였다.

제조예 3 : 고련피 추출물의 제조

물로 세척하여 협잡물을 제거하고 잘 건조된 상태의 고련피를 세절 및 분쇄한 후 440 g 취하여 1,365 ㎖ 톨루엔을 가해 50 ℃에서 7 시간 온침을 시킨 후, 70 ℃에서 10 시간 환류 추출하였다. 여액을 취하여 모으고 잔사에 대해서는 1,090 ㎖의 톨루엔을 가해 70 ℃에서 6 시간 재 가온 추출하고, 다시 여액을 모으고 잔사에 대하여 1,000 ㎖ 톨루엔을 가하여 70 ℃에서 2 시간 추출하였다. 여액은 모두 합하여 210 ㎖ 용량으로 농축하였다.

제조예 4 : 인련자 추출물의 제조

물로 세척하여 협잡물을 제거하고 잘 건조된 상태의 인련자를 세절 및 분쇄한 후 440 g 취하여 1,365 ㎖ 톨루엔을 가해 50 ℃에서 7 시간 온침을 시킨 후, 70 ℃에서 10 시간 환류 추출하였다. 여액을 취하여 모으고 잔사에 대해서는 1,090 ㎖의 톨루엔을 가해 70 ℃에서 6 시간 재 가온 추출하고, 다시 여액을 모으고 잔사에 대하여 1,000 ㎖ 톨루엔을 가하여 70 ℃에서 2 시간 추출하였다. 여액은 모두 합하여 210 ㎖ 용량으로 농축하였다.

제조예 5 : 천련자 추출물의 제조

2.0 ∼ 4.0 cm 정도로 세절된 고삼 58 g을 고루 섞은 후, 90% 에탄올 410 ㎖에 50 ℃에서 14 시간 온침한 후, 70 ℃에서 3 시간 환류 추출하였다. 여액을 취하여 모으고 잔사에 대해서는 90 부피% 에탄올 275 ㎖를 가해 70 ℃에서 6시간 재 가온 추출한 후 여액을 모으로 다시 잔사에 대하여 70 ℃에서 2 시간 동안 추출하였다. 여액은 모두 합하여 210 ㎖ 용량으로 농축하였다.

제조예 6 : 어등과 고련피 혼합 추출물의 제조

잘 건조된 어등 440 g과 고련피 15 g을 1,365 ㎖ 톨루엔을 가해 50 ℃에서 7 시간 온침을 시킨 후, 70 ℃에서 10 시간 환류 추출하였다. 여액을 취하여 모으고 잔사에 대해서는 1,090 ㎖의 톨루엔을 가해 70 ℃에서 6 시간 재 가온 추출하고, 다시 여액을 모으고 잔사에 대하여 1,000 ㎖ 톨루엔을 가하여 70 ℃에서 2 시간 추출하였다. 여액은 모두 합하여 210 ㎖ 용량으로 농축하였다.

제조예 7 : 어등과 인련자 혼합 추출물의 제조

잘 건조된 어등 440 g과 인련자 58 g을 1,365 ㎖ 톨루엔을 가해 50 ℃에서 7 시간 온침을 시킨후, 70 ℃에서 10 시간 환류 추출하였다. 여액을 취하여 모으고 잔사에 대해서는 1,090 ㎖의 톨루엔을 가해 70 ℃에서 6 시간 재 가온 추출하고, 다시 여액을 모으고 잔사에 대하여 1,000 ㎖ 톨루엔을 가하여 70 ℃에서 2시간 추출하였다. 여액은 모두 합하여 210 ㎖ 용량으로 농축하였다.

제조예 8 : 어등, 인련자와 고련피 혼합 추출물의 제조

잘 건조된 어등 440 g, 인련자 58 g 와 고련피 15 g을 1,365 ㎖ 톨루엔을 가해 50 ℃에서 7 시간 온침을 시킨후, 70 ℃에서 10 시간 환류 추출하였다. 여액을 취하여 모으고 잔사에 대해서는 1,090 ㎖의 톨루엔을 가해 70 ℃에서 6 시간 재 가온 추출하고, 다시 여액을 모으고 잔사에 대하여 1,000 ㎖ 톨루엔을 가하여 70 ℃에서 2시간 추출하였다. 여액은 모두 합하여 210 ㎖ 용량으로 농축하였다.

제조예 9 : 고삼과 천련자 혼합 추출물의 제조

2.0 ∼ 4.0 cm 정도로 세절된 고삼 58 g과 종자의 속 씨앗이 깨뜨려지도록 분쇄한 천련자 30 g을 고루 섞은 후, 90% 에탄올 410 ㎖에 50 ℃ 14 시간 온침한 후, 70 ℃에서 3 시간 환류 추출하였다. 여액을 취하여 모으고 잔사에 대해서는 90% 에탄올 275 ㎖를 가해 70 ℃에서 6시간 재 가온 추출한 후 여액을 모으로 다시 잔사에 대하여 70 ℃에서 2 시간 동안 추출하였다. 여액은 모두 합하여 210 ㎖ 용량으로 농축하였다.

참고예 : 지표물질의 선정

어등 추출물의 지표물질인 로테논 화합물에 대한 HPLC 분석에는 Waters사의 용매 구배 펌프(gradient pump)를 사용하였으며 용매로는 0.1N 인산 수용액 / 아세토니트릴 용매를 초기 비율 90:10 비율에서 시작하여 90분까지 0:100 비율에 이르도록 구배시켜 적용하였다. 컬럼은 Phenomenex C ₁₈ 이었고, 자외선 검출기는 295 nm에서 측정하였다. 시료는 오토 샘플러 통하여 10 마이크로씩 주입하였다. 결과는 동사의 Autochro software에서 분석 처리하였다. 또한 고삼 지표물질인 알카로이드 마트린은 시료 1.6203 g을 분별 여과기에 넣고 2 ㎖의 농축 암모니아수에 가한 후 클로로포름 10 ㎖을 가하였다. 3회 반복 추출후 수욕상에서 증발시켰다. 잔류물에 대해서는 중성 무수 에탄올 3 ㎖를 사용해서 재 증발시키고 10 ㎖ 에틸에테르를 넣고 용해 후, 0.01M 황산용액을 10 ㎖ 가하여 에테르는 증발시켰다. 냉각 후 15 ㎖ 순수를 넣고 메틸 오렌지 지시약 2∼3 방울과 함께 0.0176M 수산화나트륨 용액으로 적정하였다. 공시험은 0.01M 황산용액을 10 ㎖와 순수 15 ㎖를 넣고 메틸 오렌지 2∼3 방울에 대하여 실시하였다.

이상의 방법으로 선정된 각각의 지표물질은 다음과 같다.

실시예 : 천연 살충 조성물의 제조

상기 제조예의 방법으로 얻어진 각각의 천연 식물 추출물은 다음 표 1에 나타낸 바와 같은 비율로 혼합하여 천연 살충 조성물을 제조하였다. 이때, 조성물의 균일한 유화를 위하여 표준 유화제로서 폴리옥시에틸렌 솔비탄 모노 올레이트("유화제 1", Koremul SFT-85 한농화성)와 폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르("유화제 2" Koremul OP-10 한농화성)을 상기한 생약 추출물 총량에 대하여 각각 4 중량%씩 사용하였다. 그리고 조성물의 백분율을 맞추기 위한 용제로는 공업용 에탄올(Jin Chemical Pharmaceutical사)를 사용하였다.

실험예:

상기 표 1a 및 표 1b의 조성으로 제조된 천연 살충 조성물의 약효작용에 대한 활성을 비교하기 위하여 다음과 같은 실험을 실시하였다.

실험예 1: 점박이응애 약효 시험결과

지름이 3 cm인 강남콩잎 디스크에 점박이응애(TSSM; two spotted spider mite, Tetranychus urticae) 성충 20 마리를 잡아넣고 후드내에서 일정약액 살포하고 음건한 후 24 시간과 48 시간 경과후에 각각 살충율을 검정하여 다음 표 2에 나타내었다.

실험예 2 : 배추좀나방 약효 시험결과

지름이 5 cm인 양배추잎을 준비된 약액에 30 초간 담구었다가 꺼내어 후드내에서 음건시킨 후 배추좀나방(DBM; Diamond-back moth, plutella xylostella)의 3령 유충을 20 마리씩 접종하여 24 시간과 48 시간 경과후에 각각 살충율을 검정하여 다음 표 3에 나타내었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 천연 살충 조성물은 생약 추출물로 구성되어 있어 인축에 전혀 무해하면서도 각종 농작물 저해 해충에 대한 방제효과가 우수하고 특히 응애, 배추 좀나방과 같은 난방제 해충에 대한 방제효과가 탁월하므로 차세대 농약으로서 유용하다.