KR101661566B1 - 패실로마이세스 속 균주를 이용한 생물 농약 제조방법 - Google Patents

패실로마이세스 속 균주를 이용한 생물 농약 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주를 이용한 친화경유기농자재, 또는 생물 농약 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 상기 패실로마이세스 속 균주로부터 생산한 활성포자를 부형제, 유화제 등과 최적조건으로 혼합하여 제조된 해충 방제용 수화제, 유탁제 또는 오일제 조성물은 물 또는 유기용매에 쉽게 분산, 현탁 또는 혼합되고, 고유한 해충 방충 효과가 유지되며, 안정성이 증가하므로, 해충 방제에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

패실로마이세스 속 균주를 이용한 생물 농약 제조방법{Manufacturing method of Biopesticide using Paecilomyces sp}
본 발명은 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주의 활성포자를 이용한 해충방제용 생물농약 제조방법에 관한 것이다.
생물농약(Biopesticide)은 생물방제제(Biocontrol agent) 또는 청정농약(Green pesticide)라고도 일컬어지고 있으며, 자연계에 존재하는 물질과 그로부터 유래한 소재를 이용하여 농작물 생산 및 보존에 피해를 미치는 병원균, 해충 및 잡초 등을 방제하는 작물보조제를 말한다. 미국 환경보호청(US EPA)는 천연물 유래의 생화학 농약(Biochemical pesticide), 해충조절 기능의 미생물을 이용한 미생물 농약(microbial pesticide), 유전자변형 식물 농약(plant-incorporated protectants, PIPs)으로 분류하고 있다. EU에서는 미생물 또는 천연물을 이용한 살충제(pesticide)를 말한다. 국내에서는 생물농약과 동일하거나 유사한 개념으로 천연 생물자원이(식물, 미생물, 곤충 등) 고유하게 갖는 작물보호기능 성분을 인위적인 화학적 처리공정을 거치지 않고 농작물 병해충 방제를 목적으로 생산된 물질 혹은 제품을 천연작물보호소재로 분류하고 있다.
작물보호소재는 생물농약과 화학농약으로 분류되고 생물농약은 미생물농약과 생화학농약을 포함하는 생물학적농약과 천적, 선충, 기생체 등을 이용하는 기타로 분류하고 있다. 이러한 생물농약 중 미생물, 천연물 등을 이용하여 유기농재배를 위한 제재를 유기농자재로 분류하고 있다.
수세기 동안 이어져 온 농업의 방식은 대량 생산과 소비를 지향하면서 발전하였고, 21세기 국내외 농·산업은 이상 기후에 따른 식량의 안정적 확보 및 웰빙(well-Being) 요구와 더불어 식품의 안전성이 무엇보다도 강조되고 있다. 따라서 유기농농산물에 대한 수요가 급격하게 증가하고 있으며, 그 재배 면적이 지속적으로 상승하고 있다. 특히, 안전한 식품 문제는 생산되는 작물의 1차적인 안전성과 연계되어 있으므로 정부에서는 친환경농업육성 계획을 수립 추진 중에 있으며, 친환경농산물의 생산 비중을 확대하고 화학농약 및 비료 사용량을 현재 수준에서 계속적으로 절감하고자 추진 중이다.
우리나라 농·산업의 국제 경쟁력 확보를 위하여 친환경 안전 농산물 생산은 피할 수 없게 되었고, 이를 위해 반드시 필요한 것이 화학농약을 대체할 수 있는 우수한 생물농약의 개발과 보급이다. 이것은 정부에서 추진하고 있는 2차 친환경농업육성 5개년 계획의 2013년까지 친환경농산물의 생산 비중 10% 확대와 화학농약 사용량의 40% 감소를 위하여 필수적인 요소이다.
현재 전 세계적으로 등록된 생물농약이 370여 종으로 알려져 있는데, 이 중에서 살충제가 270여 종으로 전체의 약 75%를 차지하고 있으며, 생물농약의 개발은 비교적 소규모 회사들을 중심으로 이루어지고 있다는 점과 대부분 미생물에 근간한 미생물 농약 개발이 주요 특징이라 할 수 있다. 미생물 농약으로 등록되어 이용되는 미생물의 종류를 살펴보면 곰팡이와 세균이 가장 많고 그 다음으로 해충용으로 이용되는 바이러스이다.
곤충병원성 곰팡이를 이용한 해충방제는 환경친화적인 방제수단으로, 표적 해충에만 선택적으로 작용하며, 해충의 저항성 출현을 억제하고, 지속적인 방제가 가능하며, 환경, 인축 및 식물에는 전혀 해가 없으면서 잔류독성이 없는 양질의 농산물 생산을 가능하게 하는 등 여러 가지 장점을 가지고 있으므로 미국을 비롯한 여러 농업 선진국에서는 범국가적인 차원에서 자국 환경에 적합한 곤충병원성 곰팡이를 분리, 대량생산 및 제제화하여 실용화하고 있는 실정이다.
국내의 경우에서도 현재까지의 연구개발은 곤충병원성 곰팡이 생균제 자체 개발에만 국한되어 있어 산업적인 성과를 확보하기가 어려웠다. 생균제를 농업현장에 적용하기 위해서는 그 활성유지를 위하여 제형화를 통한 제재의 안정성을 확보하여야 한다. 하지만 아직까지 그와 관련한 부분의 기술이 미흡하여 실제 개발 제품의 경제성과 현장에서의 우수한 효과 확보가 어려웠고, 이러한 문제점들이 시장 확대 부진에 중요한 원인으로 작용하고 있다.
이에 본 발명자들은 제형화를 통해 해충 방충 효과 및 제재의 안정성이 확보된 생물농약을 개발하기 위해 노력한 결과, 패실로마이세스 속 균주로부터 생산한 활성포자를 부형제, 유화제 등과 최적조건으로 혼합하여 수화제, 유탁제 또는 오일제 형태로 제조한 결과, 상기 수화제, 유탁제 또는 오일제는 물 또는 유기용매에 쉽게 분산, 현탁 또는 혼합되고, 고유한 해충 방충 효과가 유지되며, 안정성이 증가하는 것은 확인함으로써, 상기 조성물을 해충 방제에 유용하게 사용될 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 패실로마이세스(Paecilomyces) 균주의 활성포자를 이용한 해충방제용 생물농약 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 수화제 조성물 총 중량에 대하여 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자 5 내지 10 중량부, 옥수수전분 또는 감자전분 30 내지 50 중량부, 부형제 30 내지 50 중량부 및 덱스트린 30 내지 50 중량부를 포함하는 해충 방제용 수화제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 유탁제 조성물 총 중량에 대하여 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자 5 내지 10 중량부, 식물성 오일 50 내지 60 중량부, 물 30 내지 40 중량부, 유화제 2 내지 5 중량부를 포함하는 해충 방제용 유탁제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 오일제 조성물 총 중량에 대하여 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자 5 내지 10 중량부, 식물성 오일 90 내지 98 중량부, 유화제 2 내지 5 중량부를 포함하는 해충 방제용 오일제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
1) 패실로마이세스 속 균주를 배양하여 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 활성포자를 수득하는 단계;
2) 수화제 조성물 총 중량에 대하여, 상기 단계 1)에서 수득한 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 활성포자 5 내지 10 중량부, 옥수수전분 또는 감자전분 30 내지 50 중량부, 부형제 30 내지 50 중량부 및 덱스트린 30 내지 50 중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 해충 방제용 수화제 조성물 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
1) 패실로마이세스 속 균주를 배양하여 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 활성포자를 수득하는 단계;
2) 유탁제 조성물 총 중량에 대하여, 상기 단계 1)에서 수득한 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 활성포자 5 내지 10 중량부, 식물성 오일 50 내지 60 중량부, 물 30 내지 40 중량부, 유화제 2 내지 5 중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 해충 방제용 유탁제 조성물 제조 방법을 제공한다.
아울러, 본 발명은
1) 패실로마이세스 속 균주를 배양하여 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 활성포자를 수득하는 단계;
2) 오일제 조성물 총 중량에 대하여, 상기 단계 1)에서 수득한 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자 5 내지 10 중량부, 식물성 오일 90 내지 98 중량부, 유화제 2 내지 5 중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 해충 방제용 오일제 조성물 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주로부터 생산한 활성포자를 부형제, 유화제 등과 최적조건으로 혼합하여 제조된 해충 방제용 수화제, 유탁제 또는 오일제 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물은 물 또는 유기용매에 쉽게 분산, 현탁 또는 혼합되고, 고유한 해충 방충 효과가 유지되며, 안정성이 증가하므로, 해충 방제에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 패실로마이세스 리라시너스(Paecilomyces lilacinus) HY-4 균주의 활성포자의 분산, 현탁 또는 혼합을 위한 부형제의 안정성을 확인한 도이다.
도 2는 각종 유제를 포함한 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자의 보관기간별(일) 포자 생존율(%)을 나타내는 도이다.
도 3은 유화제에 대한 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자의 안정성을 확인한 도이다.
도 4는 항산화제에 대한 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자의안정성 향상을 확인한 도이다.
도 5는 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자를 포함하는 수화제 및 유탁제의 살충효과를 확인한 도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 수화제 조성물 총 중량에 대하여 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자 5 내지 10 중량부, 옥수수전분 또는 감자전분 30 내지 50 중량부, 부형제 30 내지 50 중량부, 및 덱스트린 30 내지 50 중량부를 포함하는 해충 방제용 수화제 조성물을 제공한다.
상기 패실로마이세스 속 균주는 수탁번호 KCTC 0395BP로 기탁된 패실로마이세스 리라시너스(Paecilomyces lilacinus) HY-4 균주인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 부형제는 미생물에 대한 독성이 없고, 농업용 토양 처리제로 허용 가능한 것을 사용하는 것이 바람직하고, 분무기의 노즐 막힘이 없고, 수분함량을 조절할 수 있는 것이 보다 바람직하며, 벤토나이트, 카올린 또는 제올라이트인 것이 가장 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 해충 방제용 수화제 조성물은 해충 방제 활성 및 안정성이 향상된 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 수화제 조성물은 필요에 따라 공지의 보조제를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 보조제는 특히 안정제, 항산화제, 증점제 및 소포제 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 수화제 조성물 총 중량에 대하여 5 중량부 이하를 함유하는 경우, 해충 방제 효과가 현저히 감소하므로, 상기 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 수화제 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량부 함유하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 수화제 조성물 총 중량에 대하여 10 중량부 이상 함유하는 경우, 공기 중에 부유하는 곰팡이에 의해 오염이 발생되고, 상기 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자의 생존력이 현저하게 저하되는 현상이 발생되어 해충 방제 효과가 현저히 감소하므로, 상기 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 수화제 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량부 함유하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 옥수수전분 또는 감자전분은 수화제 조성물 총 중량에 대하여 30 중량부 이하 또는 50 중량부 이상을 함유하는 경우, 상기 수화제 조성물이 물에 유의적으로 혼합 또는 현탁되지 않아 해충 방제 활성이 현저히 감소하므로, 상기 옥수수전분 또는 감자전분은 총 중량에 대하여 30 내지 50 중량부 함유하는 것이 바람직하다.
상기 수화제 조성물은 물에 혼합 시 현탁액의 상태가 되도록 적절한 분말도, 분산력, 수분함량을 갖도록 설계되어야 하나, 수화제 조성물 총 중량에 대하여 30 중량부 이하 또는 50 중량부 이상의 부형제를 함유하는 경우, 상기 활성포자의 발아율 및 현탁성이 현저히 감소하여 해충 방제 활성이 감소하므로 상기 부형제는 총 중량에 대하여 30 내지 50 중량부 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 토양시료로부터 해충에 대한 살충효과를 가지는 미생물을 분리한 후, 동정하여 패실로마이세스 리라시너스 HY-4로 명명하고, 한국생명공학연구원 유전자은행에 기탁하였다(수탁번호 KCTC 0395BP).
또한, 본 발명자들은 패실로마이세스 속 균주 활성 포자의 분산, 현탁 및 혼합을 위한 부형제의 안정성을 확인하기 위하여, 패실로마이세스 속 균주 활성 포자 및 부형제를 혼합한 후, 보관기간별 포자 발아 생균수를 확인한 결과, 벤토나이트, 카올리 또는 제올라이트를 혼합한 활성 포자는 6 개월 이상 보관하여도 활성 포자의 발아율이 70% 이상 유지되는 것을 확인하였다(도 1 참조).
또한, 본 발명자들은 부형제를 이용한 패실로마이세스 속 균주 활성 포자의 현탁성을 확인하기 위하여, 상기 활성포자에 부형제를 혼합한 후, 각각의 농도별 현탁성을 측정한 결과, 수화제 조성물 총 중량에 대하여 30 중량부 내지 50 중량부 의 부형제를 함유하는 경우 현탁성이 현저히 우수한 것을 확인하였다.
또한, 본 발명자들은 수화제 조성물 총 중량에 대하여 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자 5 내지 10 중량부, 옥수수전분 또는 감자전분 30 내지 50 중량부, 및 부형제 30 내지 50 중량부를 혼합하여 수화제 조성물을 제조한 다음, 살충 효과를 확인한 결과, 정제된 활성포자는 유의적인 살충효과를 나타내지 못한 반면, 본 발명의 수화제 조성물은 50 내지 100%의 살충효과를 나타내는 것을 확인하였다(도 5 및 표 1 참조).
따라서, 본 발명의 수화제 조성물은 패실로마이세스 속 균주로부터 생산한 활성포자를 물에 분산, 혼합 및 현탁을 용이하도록 하며, 고유한 해충 방제 활성을 유지 및 안정화시킬 수 있으므로, 해충 방제에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 유화제 조성물 총 중량에 대하여 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자 5 내지 10 중량부, 식물성 오일 50 내지 60 중량부, 물 30 내지 40 중량부, 유화제 2 내지 5 중량부를 포함하는 해충 방제용 유탁제 조성물을 제공한다.
상기 패실로마이세스 속 균주는 수탁번호 KCTC 0395BP로 기탁된 패실로마이세스 리라시너스(Paecilomyces lilacinus) HY-4 균주인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 식물성 오일은 옥수수유, 대두유, 포도씨유, 카놀라유, 올리브유, 등유 및 동물성 오일로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 유화제는 Tween 20, Tween 80, Span 80, Span 85 및 Triton X-100으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 해충 방제용 유탁제 조성물은 해충 방제 활성 및 안정성이 향상된 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 유탁제 조성물은 필요에 따라 공지의 보조제를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 보조제는 특히 안정제, 항산화제, 증점제 및 소포제 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 항산화제는 삼차뷰틸하이드로퀴논(tertiary-butylhydroquinone, TBHQ), 부틸히드록시톨루엔(butyl hydroxyl toluene, BHT), 뷰틸하이드록시아니솔(butylated hydroxyl anisole, BHA), 갈산프로필(propyl gallate, PG), 비타민 C(vitamin C, Vt.C), 비타민 E(vitamin E, Vt.E), 레시틴(lecithin) 또는 산화철(Fe2O3)인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 유탁제 조성물 총 중량에 대하여 5 중량부 이하를 함유하는 경우, 해충 방제 효과가 현저히 감소하므로, 상기 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 유탁제 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량부 함유하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 유탁제 조성물 총 중량에 대하여 10 중량부 이상 함유하는 경우, 공기 중에 부유하는 곰팡이에 의해 오염이 발생되고, 상기 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자의 생존력이 현저하게 저하되는 현상이 발생되어 해충 방제 효과가 현저히 감소하므로, 상기 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 유탁제 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량부 함유하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 유화제는 유탁제 조성물 총 중량에 2 내지 5 중량부를 함유하는 것이 바람직하고, 2 중량부 이하 함유하는 경우, 본 발명의 유탁제 조성물이 용매에 혼합 또는 현탁되지 않아, 해충 방제 효과가 현저히 감소한다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 각종 유제에 대한 활성포자의 안정성을 검토하기 위하여, 옥수수유, 대두유 등에 본 발명의 활성포자를 현탁한 후, 포자의 발아 유무를 확인하여 생존율을 측정한 결과, 상기 옥수수유 등의 유제는 포자의 발아에 영향을 미치지 않음을 확인하였다(도 2 참조).
또한, 본 발명자들은, 각종 유화제에 대한 활성포자의 안정성을 검토하기 위하여, 콩기름에 본 발명의 활성포자를 첨가하고, 유화제를 첨가하여 현탁한 다음 포자의 발아 유무를 확인하여 생존율을 측정한 결과, 상기 유화제는 6개월까지 포자의 발아에 유의적인 영향을 미치지 않음을 확인하였다(도 2 참조).
또한, 본 발명자들은 각종 항산화제를 이용한 본 발명의 활성포자의 안정성 향상 효과를 확인한 결과, 항산화제를 첨가한 활성포자는 210일 후에도 88% 이상의 포자 생존율을 유지하는 것을 확인하였다(도 4 참조).
따라서, 본 발명의 유탁제 조성물은 패실로마이세스 속 균주로부터 생산한 활성포자를 물 및 용매에 분산, 혼합 및 현탁을 용이하도록 하며, 고유한 해충 방제 활성을 유지 및 안정화시킬 수 있으므로, 해충 방제에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 오일제 조성물 총 중량에 대하여 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자 5 내지 10 중량부, 식물성 오일 90 내지 98 중량부, 유화제 2 내지 5 중량부를 포함하는 해충 방제용 오일제 조성물을 제공한다.
상기 패실로마이세스 속 균주는 수탁번호 KCTC 0395BP로 기탁된 패실로마이세스 리라시너스(Paecilomyces lilacinus) HY-4 균주인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 식물성 오일은 옥수수유, 대두유, 포도씨유, 카놀라유, 올리브유, 등유 및 동물성 오일로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 유화제는 Tween 20, Tween 80, Span 80, Span 85 및 Triton X-100으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 해충 방제용 오일제 조성물은 해충 방제 활성 및 안정성이 향상된 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 오일제 조성물은 필요에 따라 공지의 보조제를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 보조제는 특히 안정제, 항산화제, 증점제 및 소포제 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 항산화제는 삼차뷰틸하이드로퀴논(tertiary-butylhydroquinone, TBHQ), 부틸히드록시톨루엔(butyl hydroxyl toluene, BHT), 뷰틸하이드록시아니솔(butylated hydroxyl anisole, BHA), 갈산프로필(propyl gallate, PG), 비타민 C(vitamin C, Vt.C), 비타민 E(vitamin E, Vt.E), 레시틴(lecithin) 또는 산화철(Fe2O3)인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 오일제 조성물 총 중량에 대하여 5 중량부 이하를 함유하는 경우, 해충 방제 효과가 현저히 감소하므로, 상기 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 유탁제 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량부 함유하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 패실로마이세스(Paecilomyces) 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 유탁제 조성물 총 중량에 대하여 10 중량부 이상 함유하는 경우, 공기 중에 부유하는 곰팡이에 의해 오염이 발생되고, 상기 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자의 생존력이 현저하게 저하되는 현상이 발생되어 해충 방제 효과가 현저히 감소하므로, 상기 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자는 유탁제 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량부 함유하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 유화제는 오일제 조성물 총 중량에 2 내지 5 중량부를 함유하는 것이 바람직하고, 2 중량부 이하 함유하는 경우, 본 발명의 오일제 조성물이 용매에 혼합 또는 현탁되지 않아, 해충 방제 효과가 현저히 감소한다.
따라서, 본 발명의 오일제 조성물은 패실로마이세스 속 균주로부터 생산한 활성포자를 용매에 분산, 혼합 및 현탁을 용이하도록 하며, 고유한 해충 방제 활성을 유지 및 안정화시킬 수 있으므로, 해충 방제에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 활성포자를 이용한 해충 방제용 수화제, 유탁제 또는 오일제 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 수화제 조성물은 하기 방법으로 제조되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다:
1) 패실로마이세스 속 균주를 배양하여 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 활성포자를 수득하는 단계;
2) 수화제 조성물 총 중량에 대하여, 상기 단계 1)에서 수득한 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 활성포자 5 내지 10 중량부, 옥수수전분 또는 감자전분 30 내지 50 중량부, 부형제 30 내지 50 중량부, 및 덱스트린 30 내지 50 중량부를 혼합하는 단계.
상기 유탁제 조성물은 하기 방법으로 제조되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다:
1) 패실로마이세스 속 균주를 배양하여 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 활성포자를 수득하는 단계;
2) 유탁제 조성물 총 중량에 대하여, 상기 단계 1)에서 수득한 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 활성포자 5 내지 10 중량부, 식물성 오일 50 내지 60 중량부, 물 30 내지 40 중량부, 유화제 2 내지 5 중량부를 혼합하는 단계.
상기 오일제 조성물은 하기 방법으로 제조되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다:
1) 패실로마이세스 속 균주를 배양하여 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 활성포자를 수득하는 단계;
2) 오일제 조성물 총 중량에 대하여, 상기 단계 1)에서 수득한 패실로마이세스 속 균주의 배양액 또는 이의 활성포자 5 내지 10 중량부, 식물성 오일 90 내지 98 중량부, 유화제 2 내지 5 중량부를 혼합하는 단계.
상기 패실로마이세스 속 균주는 수탁번호 KCTC 0395BP로 기탁된 패실로마이세스 리라시너스(Paecilomyces lilacinus) HY-4 균주인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 단계 2)에서 제작된 조성물은 필요에 따라 공지의 보조제를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 보조제는 특히 안정제, 항산화제, 증점제 및 소포제 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 제조방법으로 제조된 수화제, 유탁제 또는 오일제 조성물은 패실로마이세스 속 균주로부터 생산한 활성포자를 물 또는 용매에 분산, 혼합 및 현탁을 용이하도록 하며, 고유한 해충 방제 활성을 유지 및 안정화시킬 수 있으므로, 해충 방제에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명의 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 전배양
패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주(수탁번호 KCTC 0395BP; 대한민국등록번호: 10-0475131호)의 보관 및 배양을 위한 종균배양을 위하여 PDA(Potato Dextrose Agar) 배지를 사용하였다. 종균배양은 페트리디쉬(87 × 15 mm)에 PDA 배지에서 28℃, 습도 65%로 7일간 암실 조건으로 배양하였다.
<실시예 2> 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 배양
패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 배양을 위해 일차배양으로 액상배양을 통해 배양액에 균사체를 최대로 만들었으며, 이후, 살충제 조제를 위해 이차 배양인 고체 배양을 수행하였다.
구체적으로, 균사체 배양을 위해 1차 액상배양을 PBD 배지에서 28℃, 180 rpm의 교반 조건으로 7일간 배양을 하였다. 이후, 페트리디쉬(150 × 25 ㎜)에 25 ㎖의 Czapek 배지 조건으로 만들어 주고 2 ㎖의 균사체가 형성된 1차 배양액을 분주하여 스프레터로 고루 도말하여 20일간 고체 배양을 수행하였다.
<실시예 3> 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 포자 회수
상기 <실시예 2>의 페트리디쉬에서 7일간 고체 배양을 통해 형성된 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 포자 회수를 위해 흄후드(Hume hood)에서 배지가 완전히 건조되도록 10일간 건조하였다. 건조된 페트리디쉬의 배양 배지에서 스크래퍼(Scraper)를 통해 포자를 회수하였다.
<실시예 4> 활성포자의 분산, 현탁, 혼합을 위한 부형제의 안정성 확인
상기 <실시예 3>에서 회수한 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자를 이용하여 부형제에 대한 안정성을 확인하였다.
구체적으로 생물농약 또는 친환경유기농자재의 부형제로 주로 사용되는 벤토나이트, 카올린, 제올라이트 등을 포함하는 광물질과 덱스트린, 옥수수전분, 쌀겨 등과 같은 다당체를 이용하여 보관기간별 활성유지 유무를 포자 발아 생균 수를 측정하였다. 포자와 부형제의 비율을 1:9(w:w)로 혼합하여 100 g의 혼합물을 포함하는 250 ㎖ 갈색병(Amber bottle, SPL)을 상온에서 보관하면서, 30일 마다 포자의 생존율을 측정하였다. 포자의 생존율은 0.5 g의 시료를 4.5 ㎖의 생리식염수에 현탁하여, 각각의 1/10 단위로 단계적으로 희석하고, 희석액 0.1 ㎖을 PDA 평판배지에 균일하게 도말하여, 28℃에서 2일 동안 배양한 다음 콜로니를 측정하였다.
그 결과, 도 1에서 나타낸 바와 같이 보관 기간 4개월을 기점으로 각 부형제에 따른 포자 발아율이 변화하는 것을 확인하였다. 특히, 6개월 이후 부형제를 포함하지 않은 시료의 포자 발아율이 50% 이하로 감소하는 반면, 부형제를 포함하는 활성포자는 11개월까지 보관하여도 포자의 발아율이 50% 이상 유지되는 것을 확인하였다(도 1).
<실시예 5> 부형제를 이용한 활성포자의 현탁성 확인
부형제에 대한 상기 <실시예 3>에서 회수한 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자의 현탁성을 젖음 시간(wetting time)으로 확인하였다.
구체적으로, 벤토나이트, 카올린, 제올라이트 등의 광물질과 덱스트린, 옥수수전분, 쌀겨 등과 같은 다당체를 혼합하여 각각의 농도별로 현탁성을 측정하였다. 포자와 부형제의 비율을 1:9(w:w) 내지 10:0(w:w)으로 각각 혼합하여 50 ㎖의 물을 포함하는 코니컬 튜브(Cornical tube, SPL)에 1 g 조성물 혼합하여 무게를 측정하고(W1), 30분 동안 상온에서 정치한 후, 40 ㎖의 상등액을 피펫으로 정밀하게 제거하여 남은 현탁액을 건조하여 건조무게(W2)를 측정하였다.
현탁도(%, w/w)는 다음과 같은 식으로 계산하였다.
Figure 112015067337095-pat00001

그 결과, 10%(w/w) 포자, 90%(w/w) 광물질을 포함하는 조성물은 85~92%(w/w)의 현탁도, 10%(w/w) 포자, 90%(w/w) 다당체를 포함하는 조성물은 25~35%(w/w)의 현탁도, 10%(w/w) 포자, 45% 다당체, 45%(w/w) 광물질을 포함하는 조성물에서는 70~75%(w/w)의 현탁도를 확인하였다.
<실시예 6> 각종 유제에 대한 활성포자의 안정성 확인
상기 <실시예 3>에서 회수한 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자를 이용한 각종 유제에 대한 안정성을 확인하였다.
구체적으로, 옥수수유, 대두유, 포도씨유, 카놀라유, 올리브유 등의 각종 식물성 오일에 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자 1%(w/v)를 현탁한 다음 상온에서 보관하였다. 각각의 보관 시료는 180일 동안 30일 마다 포자의 발아 유무를 확인하여 생존율을 측정하였다. 포자의 생존율은 0.5 g의 시료를 4.5 ㎖의 생리식염수에 현탁하여, 각각의 1/10 단위로 단계적으로 희석하고, 희석액 0.1 ㎖을 PDA 평판배지에 균일하게 도말하여, 28℃에서 2일 동안 배양한 다음 콜로니를 측정하였다.
그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 보관 후 120일을 기점으로 유제를 포함하지 않은 유제의 경우 포자 생존율이 현저히 감소하여 180일 이후 50% 생존율을 유지하는 반면, 유제로 사용한 보관 시료의 경우 지속적으로 90% 이상의 포자 생존율을 유지하였다(도 2).
<실시예 7> 각종 유화제에 대한 활성포자의 안정성 확인
상기 <실시예 3>에서 회수한 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자를 이용한 각종 유화제에 대한 안정성을 확인하였다.
구체적으로, 대두유에 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자를 5%(w/v)와 Tween 20, Tween 80, Span 80, Span 85 및 Triton X-100(Sigma-Aldrich Co., LLC.) 각각의 유화제를 2.5%(w/v)를 첨가하여 현탁한 다음 상온에서 보관하였다. 각각의 보관 시료는 240일 동안 30일 마다 포자의 발아 유무를 확인하여 생존율을 측정하였다. 포자의 생존율은 0.5 g의 시료를 4.5 ㎖의 생리식염수에 현탁하여, 각각의 1/10 단위로 단계적으로 희석하고, 희석액 0.1 ㎖을 PDA 평판배지에 균일하게 도말하여, 28℃에서 2일 동안 배양한 다음 콜로니를 측정하였다.
그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 다양한 유화제를 포함하는 활성포자는 유화제를 처리하지 않은 대조군과 비교하여 포자 생존율에 유의적인 차이를 나타내지 않는 것을 확인하였다(도 3).
<실시예 8> 항산화제를 이용한 각종 항산화제에 대한 활성포자의 안정성 향상 확인
식물성 오일에 현탁 또는 코팅된 상기 <실시예 3>에서 회수한 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자를 이용한 각종 항산화제에 대한 안정성 향상을 확인하였다.
구체적으로, 대두유에 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자 1%(w/v)를 현탁한 후 삼차뷰틸하이드로퀴논(tertiary-butylhydroquinone, TBHQ), 부틸히드록시톨루엔(butyl hydroxyl toluene, BHT), 뷰틸하이드록시아니솔(butylated hydroxyl anisole, BHA), 갈산프로필(propyl gallate, PG), 비타민 C(vitamin C, Vt.C), 비타민 E(vitamin E, Vt.E), 레시틴(lecithin), 산화철(Fe2O3) 등의 항산화제 0.02%(w/v)를 첨가하여 상온에서 보관하였다. 각각의 보관 시료는 30일 간격으로 210일 동안 생존율을 확인하였다.
그 결과, 도 4에서 나타낸 바와 같이 180일 동안 보관한 포자의 생존율이 50%로 감소하는 반면, 비타민 C 및 비타민 E를 제외한 항산화제를 첨가한 보관 시료는 80% 이상의 포자 생존율을 유지하였다. 특히, 210일 후 각각의 보관 시료 중 부틸히드록시톨루엔을 첨가한 보관 시료가 88% 포자 생존율을 유지하여 포자에 대한 안정성이 가장 높다는 것을 확인하였다(도 4).
<실시예 9> 패실로마이세스 속 활성포자를 이용한 해충방제용 수화제 제조
패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자의 안정적인 제제화를 목적으로 물에 혼합 또는 현탁하여 사용하는 수화제를 제조하였다.
구체적으로, 상기 <실시예 4> 및 <실시예 5>와 같이 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자 5 내지 10%(w/v), 옥수수전분 5 내지 10%(w/v), 벤토나이트 30 내지 50%(w/v), 덱스트린 30 내지 50%(w/v)을 혼합하여 수화제 조성물을 제조하였다. 상기 벤토나이트는 카올린, 제올라이트 등의 광물질과 대체할 수 있다. 또한 옥수수전분은 감자전분 등과 대체할 수 있다.
<실시예 10> 패실로마이세스 속 활성포자를 이용한 해충방제용 유탁제 제조
패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자의 안정적인 제제화를 목적으로 용매와 물에 혼합 또는 현탁하여 사용하는 유탁제를 제조하였다.
구체적으로, 상기 <실시예 4> 및 <실시예 6>과 같이 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자 5 내지 10%(w/v), 식물성 오일 50 내지 60%(w/v), 물 30 내지 40%(w/v), 유화제 2 내지 5%(w/v)를 혼합하여 유탁제 조성물을 제조하였다. 상기 식물성 오일은 농업용으로 널리 이용되고 있는 등유 또는 동물성 오일과 대체할 수 있다. 유화제는 Tween 20, Tween 80, Span 80, Span 85, Triton X-100 등 극성에 따른 유화제 성분을 달리할 수 있다.
<실시예 11> 패실로마이세스 속 활성포자를 이용한 해충방제용 오일제 제조
패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자의 안정적인 제제화를 목적으로 용매에 혼합 또는 현탁하여 사용하는 오일제를 제조하였다.
구체적으로, 상기 <실시예 4> 및 <실시예 6>과 같이 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자 5 내지 10%(w/v)와 식물성 오일 90 내지 98%(w/v), 유화제 2 내지 5%(w/v)를 사용하였다. 상기 식물성 오일은 농업용으로 널리 이용되고 있는 등유 또는 동물성 오일과 대체할 수 있다. 상기 유화제는 Tween 20, Tween 80, Span 80, Span 85, Triton X-100 등 극성에 따른 유화제 성분을 달리할 수 있다.
<실시예 12> 패실로마이세스 속 활성포자를 이용한 해충방제용 제형의 해충에 대한 살충효과 확인
상기 <실시예 9> 내지 <실시예 11>에서 제조한 조성물의 살충효과를 확인하였다.
구체적으로, 도 5a 내지 5d와 같이 시설하우스를 이용한 딸기농장 현장에서 진딧물에 감염된 딸기잎을 수거한 후 실험실에서 각각의 딸기 잎면 당 102개의 진딧물 유충을 집적하고, 각각의 시험 제형별로 1×106 내지 1×108 농도로 활성포자 수를 10배수로 조절하여 분무하였으며 6일 동안 살충효과를 분석하였다.
그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 제형을 완성하지 않은 정제된 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자는 효능의 지표가 되는 살충효과를 달성하지 못하였지만, 수화제, 유탁제와 같은 안정화된 제형은 50~100%(죽은 진딧물 수/살아있는 진딧물 수) 살충효과를 보이는 것을 확인하였다. 특히, 분무 6일 이후 1×107 및 1×108 농도의 활성포자를 포함한 유탁제의 경우 100% 살충효과를 보이는 것을 확인하였다. 따라서, 패실로마이세스 리라시너스 HY-4 균주의 활성포자를 이용한 제형화는 활성포자의 안정성을 향상시키는 것을 확인하였다(표 1).
Figure 112015067337095-pat00002

Claims (3)

  1. 유탁제 조성물 총 중량에 대하여 수탁번호 KCTC 0395BP로 기탁된 패실로마이세스 리라시너스(Paecilomyces lilacinus) HY-4 균주의 활성포자 5 내지 10 중량부, 옥수수유, 대두유, 포도씨유, 카놀라유, 올리브유로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 50 내지 60 중량부, 물 30 내지 40 중량부, 및 Tween 20, Tween 80, Span 80, Span 85 및 Triton X-100으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 2 내지 5 중량부를 포함하는 해충 방제용 유탁제 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
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