The purpose of this study was to investigate the protective effect on oxidative stress induced PC12 cells, and volatile flavor composition of essential oils derived from medicinal plant seeds- Gossypium hirsutum L. (G. hirsutum), Coix lachryma-jobi (C. lachryma-jobi) and Oenothera biennis (O. biennis). The essential oils were obtained by the solvent (hexane) extraction method from the seeds. The essential oils of the seeds were analyzed by the solid-phase micro-extraction gas chromatography mass spectrometry (SPME-GC/MS). The major compounds of G. hirsutum, C. lachryma-jobi and O. biennis were cyclonexanol (16.65%), β-asarone (14.29%) and ylangene (50.01%). The DPPH radical scavenging activity (IC50) was the highest value of 8.52 mg/mL in the O. biennis. Additionally, IC50 values of G. hirsutum and C. lachryma-jobi were 26.76 mg/mL and 36.81 mg/mL. For the oxidative stress on PC12 cells, we treated with hydrogen peroxide (H2O2). The pretreatment of oxidative stress induced PC12 cells with all the essential oils preserved or increased their cell viability and G. hirsutum and O. biennis attenuated the ROS generation (by 68.75% and 56.25% vs. H2O2 control). The results of this study suggest that the essential oils derived from medicinal plant seeds could be used as valuable back data as a natural essential oil material to prevent neurodegenerative diseases by protecting neuro-cells.

본 연구에서는, 20종의 식물정유를 이용하여 점박이응애 성충에 대한 살비활성 및 기피활성을 확인하였다. 살비활성 평가에서는 샌달우드 오일이, 기피활성 평가에서는 클라리 세이지 오일이 가장 높은 효과를 나타내었고, 평가에 사용한 20종의 식물정유간에는 살비활성과 기피활성간 의 상관관계가 매우 낮게 나타났다. 높은 활성을 나타낸 정유들의 혼합시험에서는, 거의 대부분의 조합이 서로간에 저해효과를 갖는 것으로 확인되었다. 샌달우드 및 클라리 세이지 오일의 구성성분은 GC/MS 분석을 통해 확인하였으며, 샌달우드는 세스퀴터펜류가, 클라리 세이지 오일은 모노 터펜류가 주종을 이루었다. 클라리세이지 오일의 구성성분 중에서는 linalyl acetate가 가장 높은 함량을 갖고 있을 뿐만 아니라, 해당정유가 기피효과를 갖는 주된 효능물질임을 확인하였다.

식물체 정유(2-8.5%) 및 고삼(6-11%)을 유효성분으로 함유한 복합제 34종을 조제하여 복숭아혹진딧물, 배추좀나방, 파밤나방, 꽃노랑총채벌레 등 4종 유충 및 성충들에 대한 살충력을 조사하였다. 복숭아혹진딧물에 대한 분무시험에서 NRS-3, 5, 14, 19, 20, 25, 27, 28, 32, 34제가 80% 이상의 살충력을 보였고, NRS-24는 100% 활성을 보였다. 꽃노랑총채벌레 성충에 대해서는 NRS-24, 25, 30, 31, 32가 80% 이상을 나타냈고, 배추좀나방 유충에 대해서는 NRS-5, 6, 9, 10, 14, 15, 19, 21, 32, 34가 80% 이상의 살충력을 보였다. 특히, NRS-21은 배추좀나방 유충에 100% 활성을 보였다. 반면에 본 연구에서 시험한 모든 식물체 정유 기반의 34종 복합제들은 파밤나방 유충에 대해서는 유의할만한 살충력을 보이지 못했다. 이상의 결과, 대상 해충들에게 복합적으로 우수한 활성을 나타낸 NRS-10, 21, 24, 31, 32, 34 제제들의 약해를 상추 2품종(청상추, 꽃상추), 고추, 토마토 유묘를 대상으로 살충력 검정 농도로 실시하였다. 그 결과, NRS-10제는 4종 작물들에 모두 심한 약해를 보였는데, 비슷한 약해 증상이 NRS-34에서도 관찰되었다. NRS-21제는 상추에서 약한 약해(약해지수 1)를 보였고, 고추와 토마토에서는 특이할만한 약해가 없었는데, 이와 비슷하거나 보다 심한 약해를 보인 제제는 NRS-24와 NRS-32제였다. 하지만 NRS-31제는 4종 작물들에서 특이할만한 약해를 보이지 않았다. 향후 활성이 우수한 제제들에 대한 독성평가 및 주성분 분석으로 유기농자재로서 활용이 가능할 것으로 생각한다.

식물 정유 단제 및 복합제의 복숭아혹진딧물 성충, 꽃노랑총채벌레 성충, 배추좀나방 유충 및 파밤나방 유충 등 4종 주요 농업해충에 대한 살충력을 실내에서 분무법을 활용하여 검정하였다. 11종 식물 정유 단제 2% 농도와 복합제들을 기주 식물잎 절편에 방사한 대상해충들에 대해 직접 분무하여 살충력을 24시간 후 조사하였다. 복숭아혹진딧물에 대해 바질 및 오리가넘 오일 단제 2%가 각각 80%와 85%의 살충활성을 보였고, 바질과 오리가넘 오일 복합제는 97%의 향상된 살충력을 나타냈다. 꽃노랑총채벌레에 대해 이들 2종 식물 정유 단제는 100% 살충력을 발휘했고, 바질 오일과 고삼 복합제는 95%, 정향과 고삼 복합제가 85% 그리고 타임화이트 오일과 고삼 복합제가 90%의 살충력을 나타냈다. 배추좀나방에 대해서는 정향 2% 단제 처리가 70% 살충력을 보인반면 나머지 시험에 활용한 단제들은 효과를 보이지 않았다. 그리고 바질과 오리가넘 오일 복합제가 93% 효과를 보였고 정향과 바질 오일 복합제도 95%의 강한 살충활성을 보였다. 또한 정향과 라벤다 복합제는 96%, 타임화이트와 정향 그리고 오리가넘 복합제가 96%의 살충력을 나타냈다. 기타 고삼과 바질, 고삼과 타임화이트, 고삼과 정향 오일을 혼합한 복합제도 90% 이상의 강한 살충활성을 보였다. 하지만, 파밤나방에 대해서는 오일 단제나 복합제 모두 유의할만한 살충력을 보이지 않았다.

식물체정유란 식물체에 함유된 휘발성분을 증기증류를 이용하여 추출한 액상 형태의 추출물로 살충, 살균, 항세균, 살선충 등 다양한 활성들이 보고되어 있다. 특 히 최근 메틸브로마이드 등 가스형태의 훈증제들이 가지고 있는 독성 등 여러 가지 부작용 때문에 식물체정유들이 가지고 있는 살충, 살균,항세균 활성들이 관심을 받 고 있다. 식물체정유에는 다양한 화합물들이 함유되어 있는데(cynohydrins, monoterpenoids, sesquiterpenoids, sulphur compounds, thiocyanates 등) 이들 화 합물들은 단독 혹은 협력하여 다양한 활성들을 보인다. 이들 식물체 정유 혹은 정유 유래 화합물들은 발육단계별로도 다양한 활성에 차이를 보이며 농약에 저항성인 계체에 대해서도 활성을 나타낸다. 그리고 식물체정유는 이산화탄소나 ethyl formate 등과 혼합하였을 때 훨씬 좋은 활성을 나타낸다는 보고가 있다. 식물체정 유 성분들의 살충 혹은 살균 활성을 나타내는 기작에 대한 연구는 일부 수행이 되었 으나 현재까지 정확한 기작은 알려진 것이 별로 없는 실정이다. 본 발표에서는 식물 체정유 및 정유성분들의 살충, 살균, 항세균 등 다양한 활성을 알아보고 앞으로 식 물체정유를 이용한 병해충 방제제의 전망을 알아보고자 한다.

본 연구는 쌀을 비롯한 저장곡물을 가해하는 어리쌀바구미(Sitophilus zeamais) 성충에 대해서 8종의 식물정유의 훈증독성과 Y-tube를 이용한 후각반응으로 기피효과를 조사하였다. 10㎕/L air의 농도에서 훈증독성시험 결과 pennyroyal과 tea tree 오일에서 각각 97%, 63%의 높은 살충효과를 보였다. 특히, pennyroyal oil(LT50, hour=3.87)은 tea tree oil((LT50, hour=4.09)보다 높고 빠른 살충력을 보였다. 10㎕/filter paper의 농도에서 후각계를 이용한 기피효과는 Cedarwood(80%), Cinnamon(83.3%), Cypress(81.1%), pennyroyal(97.1%) oil이 높은 기피활성을 보였으며, 이보다 낮은 1㎕/filter paper의 농도에서도 Cinnamon(82.4%), Cypress(80.0%), pennyroyal(86.7%) 오일은 높은 기피활성을 나타냈다.

본 연구는 쌀을 비롯한 저장 곡물을 가해하는 어리쌀바구미(Sitophilus zeamais) 성충에 대해서 8종의 식물정유의 훈증독성과 후각계(ID 1.5cm, arm 12cm, stem 15cm)를 이용한 기피효과를 조사하였다. 10㎕/L air의 농도에서 훈증독성시험 결과 pennyroyal과 tea tree의 오일에서 각각 97%, 63%의 높은 살충효과를 보였다. 특히, pennyroyal oil(LT50, hour=3.87)은 tea tree oil((LT50, hour=4.09)보다 높고 빠른 살충력을 보였다. 10㎕/filter paper(∅ 5.5cm)의 농도에서 후각계를 이용한 기피효과는 Cedarwood(80%), Cinnmon(83.3%), Cypress(81.1%), pennyroyal(97.1%) oil이 높은 기피활성을 보였으며, 이보다 낮은 1㎕/filter paper(∅ 5.5cm)의 농도에서도 Cinnmon(82.4%), Cypress(80.0%), pennyroyal(86.7%) 오일은 높은 기피활성을 나타냈다.

본 연구는 친환경적으로 시금치 노균병을 방제하기 위하여 식물정유, 길항미생물 및 난황유의 병발생 억제효과를 검정하여 화학농약 대신에 이용할 수 있는 친환경제제로서의 가능성을 검토하였다. 5종의 식물정유 가운데 노균병 방제효과는 1회 처리구와 1주 간격 2회 처리구 모두 Eucalyptus approximans 오일의 병원균 억제효과가 60% 정도로 가장 높은 것으로 나타났다. 반면에 토양에서 선발된 길항균 세 종류의 시금치 노균병 방제효과는 모두 20% 이하로 식물정유 처리보다 낮게 나타났다. 난황유 0.3%와 0.5%농도에서 1주일간격 2회 처리구에서 병원균 억제율이 각각 84.5%와 91.5%로 억제되어 가장 효과가 우수한 것으로 나타났다.

전세계적으로 문제가 되는 해충 점박이응애(Tetranychusurticae)를 제거할 목적으로 호주산 식물정유 19가지의 훈증 및 살비 효과를 검토하였다. 점박이응애를 접종한 강낭콩 leaf disc와 식물정유 10 μl/l air 농도로 점적한 filter paper를 밀폐용기 안에 넣고 훈증실험을 하였다. 살비효과는 점박이응애를 접종한 강낭콩 leaf disc를 1,000배 희석한 식물정유 용액에 dipping하여 실험하였다. 훈증 실험 결과 Eucalyptus dives, E. approximans, E. condonocarpa (2ndextract)가 90% 이상의 훈증효과가 있었다. 특히 E. condonocarpa는 100%의 훈증효과를 보였다. 살비 실험의 결과 E. bicostata, E. maidenii, E. sideroxylm, E. approximans, Callistemon viminalis 등 5종의 정유가 67% 이상의 살비효과를 보였다. 이 5종의 식물정유를 100배와 500배로 농도를 높여 실험한 결과, E. maidenii 100배 용액이 100%의 살비효과와 산란 기피효과를 나타냈다. 특히, 91.5%의 훈증 효과가 있던 E. approximans는 100배 희석액에서 83.1%의 살비효과도 나타내었다.

점박이응애(Tetranychus urticae) 성충에 대한 34종 식물정유의 살비효과를 실험실에서 0.1%의 농도로 dipped test로 조사하였다. 그 중에서 60% 이상의 살비율을 나타내는 정유는 sandalwood (89±8.6%) 와 commonthyme (62.8±42.4%) 2종의 식물정유 뿐이었다. 또한 sandalwood 식물정유는 총 산란수에서도 산란 억제효과가 있었다. 선발된 2종의 식물정유를 dipped test로 재 실험한 결과, sandalwood 식물정유만 87%의 살비효과를 나타냈었고, 총 산란수에서도 산란 억제효과가 나타났다. 최종 선발된 sandalwood 식물정유을 GC-MS로 분석한 결과 α-santalol(45.8%), β-santalol(20.6%), β-sinensal(9.4%) santalol(7.8%) 등이 주요한 성분이었다. α--santalol과 β-santalol의 혼합물(두 성분의 혼합비율 46.0%와 20.0%)로써 dipped test를 실시한 결과, 점박이응애 성충에 대한 살비효과와 산란 억제효과가 나타났다.

본 연구는 제주도에서 차나무 뿌리를 가해하는 홈줄풍뎅이(Bifurcanomala aulax)와 청동풍뎅이(Anomala albopilosa)의 환경친화적 방제 가능성을 알아보 기 위하여 토양 서식 해충의 생물적 방제인자로서 활용성이 큰 곤충병원성 선충 3종(Steinernema arenarium, S. longicaudum Nonsan, Heterorhaditis sp. Gyeongsan)과 식물체 정유 18종(anise oil, camphor, clove oil, cinnamon, clove oil, citronella, fennel, geranium, lavender, lemongrass, linseed, neem, peppermint, pine, rosemary, tea-tree, thyme, turpentine)을 처리하여 효과를 조사하였다. 홈줄풍뎅이 3령충에 곤충병원성 선충 3종을 각각 80ijs/0.5㎖로 접종 하였고, 접종 5일 후 Heterorhaditis sp. Gyeongsan 의 경우 100%의 높은 치사율을 보였 으며, Steinernema arenarium과 S. longicaudum Nonsan 에서는 각각 35%, 55% 의 치사율을 나타내었다. 그리고 홈줄풍뎅이 3령충에 침입한 곤충병원성 선충 의 침입수와 증식수 또한 Heterorhaditis sp. Gyeongsan 처리에서 가장 많았다. 18종의 식물체 정유 물질을 홈줄풍뎅이 3령충에 1000ppm 농도로 1㎖씩 각 각 처리 하였고, 처리 1주일 후 linseed와 tea-tree에서 88.9%로 높은 치사율을 보였으며 anise oil에서도 72.2% 치사율을 나타내었다. 그러나 청동풍뎅이 3령충에 대한 곤충병원성 선충과 식물체 정유물질의효 과는 미약하였다.

Choice test와 no-choice test로 34종의 식물 정유에 대한 점박이응애(Tetranychus urticae) 성충의 기피효과를 조사하였다. Choice test에서 20종의 식물 정유가 기피효 과를 나타내었다. 그 중에서 15종은 총 산란수로는 산란 기피효과가 있었으나 암컷 마리당 산란수로는 산란 기피효과가 없었다. Choice test 에서 선발된 20종의 식물 정유를 no-choice test로 실험한 결과 sandalwood 오일이 처리 후 5시간 동안 성충에 대한 기피효과를 나타냈으며 산란기피효과는 나타나지 않았다. No-choice test에서 기피효과가 나타난 sandalwood 오일을 GC-MS로 분석한 결과 α-santalol(45.8%), β-santalol(20.6%), β-sinensal(9.4%) santalol(7.8%) 등이 주요한 성분이었다. α -santalol과 β-santalol의 혼합물(두 성분의 혼합비율 51.0%와 22.9%)로써 choice test 와 no choice test를 실시한 결과, 점박이응애 성충에 대한 기피효과와 산란 기피효 과가 나타났다.

뿌리혹선충에 살선충 활성을 가지는 식물체 정유(anise oil, caffeine, clove oil, marigold, mustard oil, neem oil, quassia, quilaja, rosemary oil, rotenone, Thea sinensis oil, thyme oil, wintergreen oil, yucca)의 방제제로서 활용에 대비하여 유용곤충인 누에(Bombyx mori)에 대한 영향을 조사하였다. 누에에 미치는 영향을 조사하기 위하여 각각의 추출물을 1000 ppm 농도로 희석한 후, 가정용 소형 분무기를 이용하여 잎이 10-15개 정도 붙어있는 뽕나무에 살포하여 음건하였다. 음건한 뽕잎은 따서 지퍼팩에 넣어 보관하면서 4령 1일째 누에를 이용하여 관행적 누에 사육법에 따라 급상하면서 매일 누에의 치사유무와 유충무게, 번데기 무게, 고치무게 등을 조사하였다. 처리 한 식물체 정유의 종류와 급상일수에 따라 누에의 생존에 미치는 영향은 차이가 있었는데 처리 3일후와 5일후 까지는 누에의 치사율에 차이가 없었으나 급상 7일째에는 neem oil 처리에서 53.3%의 치사율을 보였고 급상 10일후에는 100% 치사하였다. 5령 1일째 누에의 체중은 neem oil과 rotenone 처리에서 0.28 g으로 무처리구의 0.46 g과 차이가 있었다. Neem oil 처리구에서는 고치를 형성한 누에가 없었으며 고치무게와 번데기 무게는 rotenone 처리에서 0.27 g과 1.01 g으로 가장 적었다.

뿌리혹선충에 살선충 활성을 가지는 식물체 정유(anise oil, caffeine, clove oil, marigold, mustard oil, neem oil, quassia, quilaja, rosemary oil, rotenone, Thea sinensis oil, thyme oil, wintergreen oil, yucca)를 이용하여 토양해충 방제용 미생물 천적으로 상용화되어 있는 곤충병원성 선충 Steinernema carpocapsae GSN1 계통과 Heterorhabditis sp. KCTC 0991BP 계통에 대한 영향을 조사하였다. X-plate에서 1000 ppm 농도로 희석한 각각의 정유에 각 선충들을 처리한 결과 대부분의 처리에서는 10%이하의 치사율을 보였으나 mustard oil 처리에서는 처리 24시간 후에 두 선충 모두 100% 치사되었으며 quassia 처리에서 72시간후에 16%가 치사되었다. Mustard oil의 농도별 곤충병원성 선충에 대한 치사효과를 조사한 결과 20 ppm 농도에서도 Heterorhabditis sp. KCTC 0991BP 계통은 3일후에 100% 치사되었으며 Steinernema carpocapsae GSN1 계통은 69% 치사되었고, 5 ppm 농도에서도 Heterorhabditis sp. KCTC 0991BP 계통은 3일후에 36% 치사되었다. Sand column에서 mustard oil과 곤충병원성 선충 동시 처리 시, 꿀벌부채명나방 유충에 대한 Steinernema carpocapsae GSN1 계통의 병원성은 100 ppm농도까지는 차이가 없었으나 Heterorhabditis sp. KCTC 0991BP 계통은 무처리 대비 30%의 병원성을 보였다. 꿀벌부채명나방 유충으로 기주 침입수도 mustard oil 처리구에서 적었으나 sand column내에서 생존수는 1000 ppm 농도를 제외하고 차이가 없었다.

방향성 식물체들은 저분자의 휘발성이 강한 냄새물질들을 함유하고 있다. 이들은 다양한 생물활성들을 띠는데, 특히 살충 및 살균력을 갖고 있어 농업적으로 그 활용성이 매우 높다. 환경 및 독성 문제에 대한 관심이 증가하면서 상대적으로 식물체들에 함유된 2차대사산물 또는 이들로부터 살충제를 개발하기 위한 연구가 많이 이뤄지고 있다. 일부 식물 정유들은 넓은 적용 특성을 갖으면서 상대적으로 안전하고 환경 내 유입 시 생물적 분해가 매우 빠른 특성을 갖고 있다. 이런 측면에서 방향성 한방 식물체들은 매우 유용한 자원이자 산업적으로도 그 활용도가 높은 식물체들이라 하겠다. 또한 방향성 한방 식물체들의 약리적인 생리활성들, 항암, 항산화, 미백, 혈당저하, 중추신경계 작용 등이 알려져 있는데, 그 응용성을 절지동물에 적용하게 되면 소비자들의 안전성에 대한 선입견을 확보할 수 있는 잇점이 있다. 게다가 이들은 식품, 향료, 화장품 등의 다른 산업계에서 이미 산업적으로 활용되고 있기 때문에 원료 확보도 용이한 또 다른 잇점이 있기도 하다. 식물 정유는 다양한 생물들에 대해 살충, 기피 또는 살균력을 보인다. 이러한 특성에 기반하여 이미 일부 식물체 정유들은 농업적, 위생학적으로 활용되어 산업적으로 그 응용성이 입증된 바 있다. 이와 같은 식물 정유를 산업적으로 보다 폭넓게 활용하기 위해서는 원료의 대량확보가 용이해야 하고 제품화 공정에서 안정성이 확보되어야 하며 경제적으로 기존 시장의 합성 화학제들과 견줄만 해야 하는 등의 현실적인 장애요인들을 극복해야 한다. 따라서 식물 정유가 학문적, 산업적으로 매우 관심을 끄는 대상이기는 하지만, 산업적인 응용을 위해서는 아직까지 극복해야 할 많은 난관들이 남아 있다. 그러나 식물 정유의 다양한 생물활성과 그 산업적인 응용성이 큰 점을 감안할 때, 향후 이들이 농업계에서 중요한 위치를 점할 수 있으리라 생각한다.

Increasing public concerns over odors and air regulations in nonattainment zones necessitate the remediation of a wide range of odorous compounds used for industrial purpose. Currently, spraying technique using neutralizing essential oils is utilized to treat ammonia odors. The chemical analysis was performed to analyze the composition of an essential oil by GC-MS. The monoterpenes in an essential oil react with ammonia by neutralization and their reaction mechanism was elucidated. However, little information is available on the neutralization reaction with rendering air pollutants in detail. The objective of this study was to clarify the possibility of the neutralization of odors sprayed in indoor and determine the removal efficiencies in the misty aerosol by different input odor concentration. It was found that an ammonia was significantly removed by the spraying technique, and the removal efficiency of ammonia was 98 %. The removal efficiencies of ammonia were also studied by the optimal conditions such as temperature and pH.