KR102626008B1 - 배 과피얼룩 방제용 조성물 및 상기 조성물을 이용한 배과피 얼룩 방제시스템 - Google Patents
배 과피얼룩 방제용 조성물 및 상기 조성물을 이용한 배과피 얼룩 방제시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 수확한 과일의 상품성을 유지하는 저장기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 과일 특히 배를 수확한 후 판매될 때까지 저온 보관하는 과정에서 발생하는 과피 얼룩으로 인해 상품성이 저하되는 문제를 친환경적으로 해결할 수 있는 배 과피얼룩 방제용 조성물 및 상기 조성물을 이용한 배과피 얼룩 방제시스템 관한 것이다.
Description
본 발명은 수확한 과일의 상품성을 유지하는 저장기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 과일 특히 배를 수확한 후 판매될 때까지 저온 보관하는 과정에서 발생하는 과피 얼룩으로 인해 상품성이 저하되는 문제를 친환경적으로 해결할 수 있는 배 과피얼룩 방제용 조성물 및 상기 조성물을 이용한 배과피 얼룩 방제시스템 관한 것이다.
과피 그을음 얼룩병으로도 알려진 과피얼룩은 수출배 또는 내수용 장기보관 시 신고배 (Pyrus pyrifolia Niitaka)의 과실 표면에 발생하는 수확 후 질병이다. 신고배의 생육기간 동안 통기성이 낮고 흡습성이 높은 과일 포장지를 사용하면 과일 표면에 과피얼룩이 자주 발생하며, 강수량이 많은 해에 그 발병이 심하다고 알려져 있다. 또한 저온 저장고의 높은 습도는 과피얼룩 발생을 증가시키는 것으로 나타났다.
진균 병원체는 수확 후 질병의 주요 원인이며, Gloeodes pomigena, Cladosporium sp. 및 Mycosphaerella graminicola 등이 신고배에서 과피얼룩을 유발하는 병원균으로 알려져 있다. 무정형의 짙은 갈색 반점으로 나타나는 이러한 수확 후 질병은 배의 맛에는 영향을 미치지 않지만, 배 재배농가에 상당한 경제적 손실을 초래한다.
화학농약은 수확 후 질병을 제어하는 주요한 수단으로 지난 반세기 동안 만족스러운 결과를 보여주었다. 최근까지 냉장 보관 중 수확 후 손실을 줄이기 위해 많은 배 과수원에서 수확 전 후에 화학농약 처리를 시행하였다. 이전 연구에서 벤지미다졸, 아닐리노피리미딘 및 페닐피롤과 같은 활성 성분이 배 수확 후 부패를 제어하는 데 효과적인 것으로 나타났다.
하지만 과일에 잔류하는 높은 수준의 농약 잔류물과 진균 병원체의 살균제 저항성 증가에 대한 소비자와 규제 기관의 우려가 증가함에 따라 화학농약의 사용이 점차 제한되고 있다. 더욱이 화학농약의 집중적인 사용은 발암성, 기형유발, 급성 및 만성 독성, 환경오염을 포함하여 인체 건강에 잠재적인 악영향을 미칠 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 화학농약의 등록 취소로 인한 수확 후 질병 관리 옵션의 감소와 함께 화학 잔류물이 없는 농산물에 대한 소비자의 수요가 증가하면서 기존의 화학농약을 효과적으로 대체 할 수 있는 안전한 관리 방법을 모색하게 되었다.
한편, 과초산(PAA)은 강력한 산화제이며 살균성, 살바이러스성, 살진균성 및 살포자성 효과로 인해 식품, 음료, 의료, 제약, 섬유 및 펄프 가공과 같은 다양한 산업 분야와 하수 처리에서 효과적인 소독제로 널리 사용되고 있다. PAA는 인체에 무해한 아세트산과 산소로 분해되고, 유기물이 있는 상태에서도 활성 상태를 유지하며, 광범위한 온도 (0ㅀC ~ 40ㅀC) 및 pH 조건 (3.0 ~ 7.5)에서도 효과적이다. 또한, PAA는 폐수 처리에 일반적으로 사용되는 차아 염소산염 및 이산화 염소와 같은 염소계 소독제와 달리 생태 독성이 거의 없고 소독 부산물 (by-products, 예를 들어 trihalomethanes, haloacetic acids)이 거의 생성되지 않는다.
따라서, 환경오염과 작업자의 안전에 대한 위험을 줄이기 위해 다양한 병원성 진균에 대해 효과적인 것으로 입증 된 PAA를 이용하여 신고배의 과피얼룩 발생을 낮추는 기술이 개발될 필요성이 있다.
본 발명자들은 다수의 연구결과 과초산을 이용한 배 과피얼룩 방제조성물을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 과초산을 이용하여 배의 과피얼룩을 유발하는 진균의 성장 억제에 가장 유효한 효과를 가질 뿐만 아니라 안정성도 향상시킬 수 있는 새로운 조성의 배 과피얼룩 방제조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 신고배를 포함하는 배의 기존 선과라인을 그대로 이용하면서도 배 과피얼록 방제조성물을 선과라인 상에서 이동하는 배에 분사하여 냉장 보관 중에 악화 될 수 있는 수확 후 질병을 효과적으로 예방할 수 있는 구성을 갖는 배과피 얼룩방제시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 명시적으로 언급되지 않았더라도 후술되는 발명의 상세한 설명의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자가 인식할 수 있는 발명의 목적 역시 당연히 포함될 수 있을 것이다.
상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 과초산을 0.02 중량% ~ 0.2중량% 포함하는 배 과피얼룩 방제용 조성물을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 과초산은 초산과 과산화수소의 몰비가 1:0.9 ~ 1:1.3을 갖도록 제조된 것이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 과초산을 안정화시키는 안정제를 0.9중량% ~ 1.87 중량% 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 안정제는 에티드로닉산, 인산 및 수산으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 조성물은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE; Linear Low-Density Polyethylene) 소재 용기에 보관된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 조성물은 배의 표피에 처리되면 Gloeodes pomigena, Cladosporium sp. 및 Mycosphaerella graminicola로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 병원균의 활성을 억제함으로써 90일 이상 저온보관 후 과피얼룩 발생율을 40% 이상 감소시킨다.
또한, 본 발명은 일정폭과 길이를 갖고 그 상부에 투입된 다수의 배가 자동으로 이동되는 선과라인의 길이방향 상부에 일정크기의 분사공간을 형성하도록 설치되는 분사공간부; 상기 선과라인의 상부에 투입된 다수의 배가 상기 분사공간에 위치하게 되면 상기 배의 표면에 균일하게 배 과피얼룩 방제용 조성물을 도포하는 분사부; 상기 분사부에 의해 상기 분사공간에 분사된 상기 과피얼룩 방제용 조성물 중 상기 배의 표면에 도포되지 않은 여액을 회수하기 위해 상기 분사공간에 대응하는 위치에서 상기 선과라인의 하부에 설치되는 회수부; 및 상기 분사공간부의 후방측으로 일정거리 이격된 상기 선과라인의 상부에 설치되어 상기 배의 표면에 도포되어 물방울을 형성한 과잉의 상기 과피얼룩 방제용 조성물을 제거하는 건조부;를 포함하는 배과피 얼룩 방제시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 분사공간부는 상기 선과라인의 진행방향에 평행한 양측면 및 상부면은 전체가 솔리드 재질로 형성되고 상기 진행방향에 수직한 전후면은 일부영역이 유연재질로 형성되어 상기 선과라인 상부에 투입된 다수의 배가 상기 선과라인의 작동에 따라 상기 분사공간부에 의해 형성된 분사공간으로 진입 및 진출이 자유롭게 이루어지는 것이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 분사부는 상기 과피얼룩 방제용 조성물을 상기 배의 표면에 균일하게 분사할 수 있도록 상기 분사공간 내부에 설치되는 분사부재; 상기 과피얼룩 방제용 조성물을 저장하는 약제탱크부재; 및 상기 분사부재와 상기 약제탱크부재를 연결하도록 설치되어 상기 약제탱크부재에 저장된 과피얼룩 방제용 조성물을 상기 분사부재로 이동시키는 이송부재;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 분사부재는 상기 분사공간부의 상부에 설치되는 2개 이상의 노즐과 진행방향에 평행한 상기 분사공간부의 양 측면의 하부측에 각각 설치되는 2개 이상의 노즐을 포함하는데, 상기 노즐은 20-60 kgㅇf/cm2의 압력에 대응하는 재질로 형성된 직경 0.2mm이하의 고압노즐이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 이송부재는 상기 분사부재와 상기 약제탱크부재를 연결하는 이송관 및 상기 이송관을 따라 상기 과피얼룩 방제용 조성물을 20-30 kgㅇf/cm2의 압력을 유지하면서 상기 분사부재로 이동시키는 이송펌프를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 약제탱크부재는 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 재질로 제조된 탱크용기를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 회수부는 그 상부가 상기 분사공간의 하부면 이상의 넓이를 갖는 개구부로 형성되고 하부로 갈수록 감소되는 구조의 호퍼 및 상기 호퍼의 하단부에 탈부착 가능하게 장착되는 회수통을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 건조부가 동작되는 건조공간을 형성할 수 있도록 일정폭과 길이를 갖고 그 상부에 투입된 다수의 배가 자동으로 이동되는 선과라인의 길이방향 중심측 상부에 일정크기의 건조공간을 형성하도록 설치되는 건조공간부를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 건조공간부는 상기 선과라인의 진행방향에 평행한 양측면 및 상부면은 전체가 솔리드 재질로 형성되고 상기 진행방향에 수직한 전후면은 일부영역이 유연재질로 형성되어 상기 선과라인 상부에 투입된 다수의 배가 상기 선과라인의 작동에 따라 상기 건조공간부에 의해 형성된 건조공간으로 진입 및 진출이 자유롭게 이루어지는 것이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 건조부는 하나 이상의 에어나이프를 포함하고, 상기 에어나이프는 오픈된 선과라인 상부 또는 건조공간부의 내부에 설치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 에어나이프가 건조공간부의 내부에 설치되면, 건조공간부는 그 상부면에 배기부재가 더 설치된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 선과라인 중 상기 다수의 배가 투입되는 위치와 상기 분사공간부 사이에 설치되는 배투입 감지부를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 상술된 배과피 얼룩 방제시스템을 이용한 배과피 얼룩 방제방법으로서, 배투입 감지부가 선과라인에 배가 투입되어 분사공간부로 이동하는 것을 감지하는 단계; 상기 감지부의 감지신호를 전달받아 분사부의 이송펌프가 동작하는 단계; 상기 이송펌프의 동작에 따라 상기 약제탱크부재로부터 배 과피얼룩 조성물이 상기 분사부재로 이송되는 단계; 상기 분사부재로부터 상기 과피얼룩 조성물이 분사되어 분사공간에 위치한 다수의 배 표면에 상기 과피얼룩 조성물이 도포되는 단계; 및 상기 건조부가 동작되어 상기 다수의 배 표면에 도포된 과피얼룩 조성물을 제거하는 단계;를 포함하는 배과피 얼룩 방제방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 건조부는 상기 감지부의 감지신호를 전달받은 후 기설정된 시간이 지나면 동작된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기설정된 시간은 상기 선과라인의 이동속도 및 상기 감지부에서 상기 건조부 사이의 거리를 고려하여 설정된다.
또한, 본 발명은 상술된 어느 하나의 배 과피얼룩 방제조성물을 적신 섬유로 얼룩이 생각 배의 표면을 닦는 단계;를 포함하는 배의 과피얼룩 제거방법을 제공한다.
상술된 본 발명의 배 과피얼룩 방제조성물은 과초산을 이용하여 배의 과피얼룩을 유발하는 진균의 성장 억제에 가장 유효한 효과를 가질 뿐만 아니라 안정성도 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 배과피 얼룩방제시스템은 신고배를 포함하는 배의 기존 선과라인을 그대로 이용하면서도 배 과피얼록 방제조성물을 선과라인 상에서 이동하는 배에 분사하여 냉장 보관 중에 악화 될 수 있는 수확 후 질병을 효과적으로 예방할 수 있으므로, 환경 및 작업자의 안전에 대한 우려를 줄이면서 배의 수확 후 손실을 제어할 수 있다.
본 발명의 이러한 기술적 효과들은 이상에서 언급한 범위만으로 제한되지 않으며, 명시적으로 언급되지 않았더라도 후술되는 발명의 실시를 위한 구체적 내용의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자가 인식할 수 있는 발명의 효과 역시 당연히 포함된다.
도 1a 내지 도 1c는 배의 과피얼룩을 발생시키는 원인균을 분리 및 동정하여 얻은 결과 사진들이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 배 과피얼룩 방제용 조성물에 포함되는 과초산 제조시 초산과 과산화수소의 적정몰비를 확인하는 실험결과가 도시된 그래프이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 배 과피얼룩 방제용 조성물에 포함되는 안정제의 적정농도를 확인하는 실험결과가 도시된 그래프이며, 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 배 과피얼룩 방제용 조성물을 보관하는 용기의 적정재질을 확인하는 실험결과가 도시된 그래프이다.
도 3은 PAA와 NaOCl(락스)에 의한 Cladosporium sp.의 항진균 감수성 비교한 결과사진이다.
도 4a는 PAA 처리시 배양기간에 따른 Cladosporium sp.의 균사 생장을 보여주는 결과사진이고, 도 4b는 락스 처리시 배양기간에 따른 Cladosporium sp.의 균사 생장을 보여주는 결과사진이다.
도 5a 내지 도 5c는 PAA와 NaOCl에 의한 Cladosporium sp.의 대사활성 억제 효과를 비교한 결과 사진 및 그래프이다.
도 6은 Cladosporium sp.에 대한 PAA와 NaOCl의 MFC 농도를 나타낸 것이다.
도 7은 PAA의 농도별 스프레이 처리에 따른 Cladosporium sp.의 생육 저해 결과를 보여주는 사진들이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배과피 얼룩 방제시스템의 개략적인 모식도이고, 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배과피 얼룩 방제시스템의 개략적인 모식도이다.
도 9a는 도 8b에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 배과피 얼룩 방제시스템의 평면측에서 본 모식도이고, 도 9b는 측면측에서 본 모식도이며, 도 9c는 전면측에서 본 모식도이고, 도 9d는 후면측에서 본 모식도이다. 도 9e는 분사공간부 및 건조공간부의 전후면을 구현한 실물사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 배과피 얼룩 방제시스템을 이용하여 배과피 얼룩 방제방법이 수행된 배와 수행되지 않은 배를 90일 동안 냉장 보관 한 뒤, 과피얼룩 발생율을 조사하기 위해 촬영된 결과사진이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 배 과피얼룩 방제용 조성물의 배 과피얼룩 제거 효과를 보여주기 위해 촬영된 결과사진이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 배 과피얼룩 방제용 조성물에 포함되는 과초산 제조시 초산과 과산화수소의 적정몰비를 확인하는 실험결과가 도시된 그래프이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 배 과피얼룩 방제용 조성물에 포함되는 안정제의 적정농도를 확인하는 실험결과가 도시된 그래프이며, 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 배 과피얼룩 방제용 조성물을 보관하는 용기의 적정재질을 확인하는 실험결과가 도시된 그래프이다.
도 3은 PAA와 NaOCl(락스)에 의한 Cladosporium sp.의 항진균 감수성 비교한 결과사진이다.
도 4a는 PAA 처리시 배양기간에 따른 Cladosporium sp.의 균사 생장을 보여주는 결과사진이고, 도 4b는 락스 처리시 배양기간에 따른 Cladosporium sp.의 균사 생장을 보여주는 결과사진이다.
도 5a 내지 도 5c는 PAA와 NaOCl에 의한 Cladosporium sp.의 대사활성 억제 효과를 비교한 결과 사진 및 그래프이다.
도 6은 Cladosporium sp.에 대한 PAA와 NaOCl의 MFC 농도를 나타낸 것이다.
도 7은 PAA의 농도별 스프레이 처리에 따른 Cladosporium sp.의 생육 저해 결과를 보여주는 사진들이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배과피 얼룩 방제시스템의 개략적인 모식도이고, 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배과피 얼룩 방제시스템의 개략적인 모식도이다.
도 9a는 도 8b에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 배과피 얼룩 방제시스템의 평면측에서 본 모식도이고, 도 9b는 측면측에서 본 모식도이며, 도 9c는 전면측에서 본 모식도이고, 도 9d는 후면측에서 본 모식도이다. 도 9e는 분사공간부 및 건조공간부의 전후면을 구현한 실물사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 배과피 얼룩 방제시스템을 이용하여 배과피 얼룩 방제방법이 수행된 배와 수행되지 않은 배를 90일 동안 냉장 보관 한 뒤, 과피얼룩 발생율을 조사하기 위해 촬영된 결과사진이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 배 과피얼룩 방제용 조성물의 배 과피얼룩 제거 효과를 보여주기 위해 촬영된 결과사진이다.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 발명의 설명에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. 특히, 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등이 사용되는 경우 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되는 것으로 해석될 수 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 기술적 특징은 과초산을 이용하여 배의 과피얼룩을 유발하는 진균의 성장 억제에 가장 유효한 효과를 가질 뿐만 아니라 안정성도 향상시킬 수 있는 새로운 조성의 배 과피얼룩 방제조성물 및 신고배를 포함하는 배의 기존 선과라인을 그대로 이용하면서도 배 과피얼록 방제조성물을 선과라인 상에서 이동하는 배에 분사하여 냉장 보관 중에 악화 될 수 있는 수확 후 질병을 효과적으로 예방할 수 있는 구성을 갖는 배과피 얼룩방제시스템에 있다.
즉, 화학농약의 등록 취소로 인한 수확 후 질병 관리 옵션의 감소와 함께, 화학 잔류물이 없는 농산물에 대한 소비자의 수요가 증가하면서 필요성은 매우 높아졌지만 아직까지는 농산물의 수확 후 질병 특히 배의 수확 후 질병에 대해 기존의 화학농약을 효과적으로 대체 할 수 있는 안전하고 효율적이며 친환경적인 해결책이 제시된바 없기 때문이다.
따라서, 본 발명의 배 과피얼룩 방제용 조성물은 과초산(PAA)을 0.02 중량% ~ 0.2중량% 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이 본 발명의 배 과피얼룩 방제용 조성물은 배의 표피에 처리되면 Gloeodes pomigena, Cladosporium sp. 및 Mycosphaerella graminicola로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상의 병원균의 활성을 억제함으로써 90일 이상 저온보관 후 과피얼룩 발생율을 40% 이상 감소시키는 것을 실험적으로 확인하였다.
여기서, 본 발명의 배 과피얼룩 방제용 조성물에 포함되는 과초산은 특히 초산과 과산화수소의 몰비가 1:0.9 ~ 1:1.3인 비율로 제조된 것일 수 있다. 후술하는 실험예를 통해 알 수 있듯이 초산과 과산화수소의 몰비가 설정된 범위를 벗어나면 시간이 지남에 따라 제조된 과초산의 안정성이 떨어지는 문제가 있기 때문이다.
필요한 경우 과초산을 안정화시키는 안정제를 0.9중량% ~ 1.87 중량% 더 포함할 수 있는데, 안정제는 공지된 모든 과초산 안정제를 사용할 수 있는데, 특히 에티드로닉산, 인산 및 수산으로 구성된 그룹에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 후술하는 실험예를 통해 알 수 있듯이 안정제의 함량이 설정된 범위를 벗어나면 시간이 지남에 따라 제조된 과초산의 안정성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 배 과피얼룩 방제용 조성물은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE; Linear Low-Density Polyethylene) 소재 용기에 보관될 수 있는데, 후술하는 바와 같이 선형 저밀도 폴리에틸렌 소재 용기에 보관되면 다른 소재로 된 용기에 보관하는 것보다 과초산의 안정성이 우수한 것을 확인할 수 있기 때문이다.
다음으로, 본 발명의 배과피 얼룩 방제시스템은 일정폭과 길이를 갖고 그 상부에 투입된 다수의 배가 자동으로 이동되는 선과라인의 길이방향 상부에 일정크기의 분사공간을 형성하도록 설치되는 분사공간부; 상기 선과라인의 상부에 투입된 다수의 배가 상기 분사공간에 위치하게 되면 상기 배의 표면에 균일하게 배 과피얼룩 방제용 조성물을 도포하는 분사부; 상기 분사부에 의해 상기 분사공간에 분사된 상기 과피얼룩 방제용 조성물 중 상기 배의 표면에 도포되지 않은 여액을 회수하기 위해 상기 분사공간에 대응하는 위치에서 상기 선과라인의 하부에 설치되는 회수부; 및 상기 분사공간부의 후방측으로 일정거리 이격된 상기 선과라인의 상부에 설치되어 상기 배의 표면에 도포되어 물방울을 형성한 과잉의 상기 과피얼룩 방제용 조성물을 제거하는 건조부;를 포함한다. 필요한 경우, 선과라인 중 상기 다수의 배가 투입되는 위치와 상기 분사공간부 사이에 설치되는 배투입 감지부 및 상기 건조부가 작용하는 건조공간을 형성하는 건조공간부 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 배과피 얼룩 방제방법은 상술된 배과피 얼룩 방제시스템을 이용한 배과피 얼룩 방제방법으로서, 감지부가 배가 선과라인에 투입되어 분사공간부로 이동하는 것을 감지하는 단계; 상기 감지부의 감지신호를 전달받아 분사부의 이송펌프가 동작하는 단계; 상기 이송펌프의 동작에 따라 상기 약제탱크부재로부터 배 과피얼룩 조성물이 상기 분사부재로 이송되는 단계; 상기 분사부재로부터 상기 과피얼룩 조성물이 분사되어 분사공간에 위치한 다수의 배 표면에 상기 과피얼룩 조성물이 도포되는 단계; 및 상기 건조부가 동작되어 상기 다수의 배 표면에 도포된 과피얼룩 조성물을 제거하는 단계;를 포함한다. 여기서, 건조부는 상기 감지부의 감지신호를 전달받은 후 기설정된 시간이 지나면 동작될 수 있는데, 기설정된 시간은 상기 선과라인의 이동속도 및 상기 감지부에서 상기 건조부 사이의 거리를 고려하여 설정될 수 있다.
실시예 1
1. 과초산 제조
초산과 과산화수소의 몰비가 1:1이 되도록 조성한 후 35℃온도에서 4시간동안 서서히 교반하여 과초산혼합물1을 제조하였다.
2. 배 과피얼룩 방제용 조성물 제조
제조된 과초산혼합물1 39g에 증류수 60g을 섞어서 5중량% 농도로 만든 후 안정제로 에티드로닉산을 0.93중량%가 되도록 0.94g 첨가한 후, 서서히 교반하면서 증류수 4900g으로 희석하여 0.1중량% 배 과피얼룩 방제용 조성물1을 제조하였다.
실시예 2
초산과 과산화수소의 몰비가 1:1.3이 되도록 과초산혼합물2를 제조한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 배 과피얼룩 방제용 조성물2를 제조하였다.
실시예 3
안정제의 함량을 1.87중량%가 되도록 에티드로닉산을 첨가한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 배 과피얼룩 방제용 조성물3을 제조하였다.
실시예 4
본 발명의 배과피 얼룩 방제시스템(100)의 구성을 도 8a 내지 도 9e를 참조하여 상세하게 살펴본다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배과피 얼룩 방제시스템(100)은 분사공간부(110), 분사부(120), 회수부(130) 및 건조부(140)를 포함한다. 필요한 경우, 배투입 감지부(150) 및 건조공간부(160) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있는데, 도 8a는 배투입 감지부(150)만 더 포함된 구성이고, 도 8b는 배투입 감지부(150) 및 건조공간부(160) 가 모두 포함된 구성이 도시된 것이다.
분사공간부(110)는 배 과피얼룩 방제용 조성물을 선과라인(200)을 따라 이동하는 배에 균일하게 도포할 수 있도록 선과라인(200)의 길이방향 상부에 일정크기의 분사공간을 형성하는 구성요소로서, 선과라인(200)의 동작을 방해하지 않고 분사공간을 형성할 수 있기만 하면 공지된 모든 기술을 적용할 수 있다. 일 구현예로서 분사공간부(110)는 도시된 바와 같이 선과라인(200)의 진행방향에 평행한 양측면과 그 상부면은 전체가 솔리드 재질로 형성되고 상기 진행방향에 수직한 전후면은 일부영역이 유연재질로 형성되어 선과라인(200) 상부에 투입된 다수의 배가 선과라인(200)의 작동에 따라 분사공간부(110)에 의해 형성된 분사공간으로 진입 및 진출이 자유롭게 이루어지도록 구현될 수 있을 것이다. 분사공간부(110)를 형성하는 솔리드 재질은 부식성이 강하기만 하면 제한되지 않으나 산, 알칼리 및 유지 등의 내약품성, 절연성, 내오염성을 갖추며 처리과정을 육안으로 확인 할 수 있도록 PVC 등을 이용하여 투명한 재질로 형성될 수 있다. 필요한 경우 스테인리스 등 불투명 재질로 구현될 수도 있음은 물론이다. 또한, 분사공간부(110)를 형성하는 유연재질은 플렉서블 하기만 하면 제한되지 않지만 일 구현예로서 도 9e에 도시된 바와 같이 실리콘 재질로 일정 영역으로 다수 분리된 커튼형식으로 구현할 수 있을 것이다.
분사부(120)는 분사공간에 진입한 배의 표면에 균일하게 배 과피얼룩 방제용 조성물을 도포하는 구성요소로서, 분사부재(121), 약제탱크부재(122) 및 이송부재(123)를 포함할 수 있다.
분사부재(121)는 분사공간 내부에 설치되어 과피얼룩 방제용 조성물을 분사공간에 진입하는 배의 표면에 균일하게 분사할 수 있기만 하면 공지된 모든 구성을 적용할 수 있는데, 일 구현예로서 도 9c에 도시된 바와 같이 분사공간부(110)의 상부에 설치되는 2개 이상의 노즐과 진행방향에 평행한 분사공간부(110)의 양 측면의 하부측에 각각 설치되는 2개 이상의 노즐을 포함하여 구현될 수 있다. 이 때, 노즐은 20-60 kgㅇf/cm2의 압력에 대응하는 재질로 형성된 직경 0.2mm이하의 고압노즐일 수 있는데, 산, 알칼리등의 내약품성이 강하고, 입자를 미세하게 분무시켜 입자의 분포도를 높이도록 설계되었을 뿐만 아니라, 그 종류 및 특성은 분사공간에 위치한 배의 표면에 전체적으로 균일하게 배 과피얼룩 방제용 조성물을 도포할 수 있는지를 실험하여 결정된 것이다. 한편, 분사공간에 설치되는 노즐의 개수는 분사공간의 크기와 비례하여 늘어날 수 있는데, 현행 선과라인(200)을 변형하지 않고 설치하는 경우 통상 4개 내지 8개 포함될 수 있을 것이다.
약제탱크부재(122)는 배 과피얼룩 방제용 조성물을 보관하는 구성요소로서, 배 과피얼룩 방제용 조성물을 장시간 보관하여도 그 안정성에 문제가 없는 재질로 된 탱크용기를 포함하여 구성되기만 하면 제한되지 않지만, 후술하는 실험예와 같이 배 과피얼룩 방제용 조성물의 안정성을 유지하는데 유리한 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 재질로 제조된 탱크용기를 포함할 수 있을 것이다. 이와 같이 약제탱크부재(122)는 강도와 내약품성이 우수한 재질로 형성되고, 설치위치도 직사광선이 없는 냉암소가 선정될 수 있을 것이다.
이송부재(123)는 약제탱크부재(122)에 보관된 배 과피얼룩 방제용 조성물을 분사부재(121)로 이송시키는 구성요소로서, 분사부재(121)와 약제탱크부재(123)를 연결하는 이송관 및 이송관을 따라 과피얼룩 방제용 조성물을 20-30 kgㅇf/cm2의 압력을 유지하면서 분사부재(121)로 이동시키는 이송펌프를 포함할 수 있다.
회수부(130)는 분사공간에 분사된 과피얼룩 방제용 조성물 중 배의 표면에 도포되지 않은 여액을 회수하는 구성요소로서, 분사공간에 대응하는 위치에서 선과라인(200)의 하부에 설치되어 여액을 회수할 수 있기만 하면 공지된 모든 기술을 적용할 수 있다. 일 구현예로서 회수부(130)는 도시된 바와 같이 그 상부가 분사공간의 하부면 이상의 넓이를 갖는 개구부로 형성되고 하부로 갈수록 감소되는 구조의 호퍼(131) 및 호퍼(131)의 하단부에 탈부착 가능하게 장착되는 회수통(132)을 포함할 수 있다. 회수통(132)은 도면에서는 설치위치만 표시한 것으로 그 형태 및 크기는 제한되지 않는다. 특히, 호퍼(131)의 하부 구조는 중앙부에 구멍이 있는 깔때기 구조 또는 도 9c에 도시된 바와 같이 그 수직단면이 하부가 빗변을 이루는 직각삼각형 구조로 형성될 수도 있을 것이다.
이와 같은 구조를 갖는 회수부(130)에 의해 회수된 여액인 배 과피얼룩 방제용 조성물은 그대로 또는 정제과정을 거쳐 재활용 가능하므로 친환경적이며 경제성을 높일 수 있다.
건조부(140)는 배 과피얼룩 방제조성물로 인해 발생할 수 있는 2차 오염을 방지하기 위한 구성요소로서, 분사공간부(110)의 후방측으로 일정거리 이격된 선과라인(200)의 상부에 설치되어 배의 표면에 도포되어 물방울을 형성한 과잉의 과피얼룩 방제용 조성물을 배의 상품성을 저하시키지 않고 제거할 수 있기만 하면 공지된 모든 기술을 사용할 수 있는데, 일 구현예로서 압축공기를 활용한 공지된 다양한 구조의 에어나이프를 포함하여 구현할 수 있을 것이다. 에어나이프는 에어토출부재(141)와 압축공기공급부재(142)를 포함할 수 있는데, 도 8a 및 도 8b에 각각 도시된 바와 같이 에어토출부재(141)와 압축공기공급부재(142)는 오픈된 선과라인(200) 상부에 설치되거나, 건조공간부(160)의 내부에 에어토출부재(141)가 위치하도록 설치될 수 있다.
배투입 감지부(150)는 선과라인(200) 중 상기 다수의 배가 투입되는 위치와 분사공간부(110) 사이에 설치되어 분사공간부(110)로 배가 진입하는 것을 감지하는 구성요소로서, 동작하고 있는 선과라인(200) 중 분사공간부(110) 전방 위치에 배가 투입된 것을 확인할 수 있기만 하면 공지된 모든 기술이 사용될 수 있다. 일 구현예로서 배투입 감지부(150)는 카메라 또는 동작감지센서 등으로 구현될 수 있을 것이다.
이와 같이 배과피 얼룩 방제시스템(100)에 배투입 감지부(150)가 설치되면, 배투입 감지부(150)를 배과피 얼룩 방제시스템(100)의 동작을 ON/OFF 하는 스위치로 구현할 수 있다. 즉, 배투입 감지부(150)가 분사공간부(110) 전방 위치의 선과라인(200) 상에 배가 투입된 것을 감지하면 자동으로 분사부(120)의 이송부재(123)가 구동되고, 더 이상 투입되는 배가 없는 것으로 감지되고 일정시간이 지나면 이송부재(123)의 구동을 정지하도록 설정할 수 있기 때문이다. 여기서, 일정시간은 선과라인(200)의 이동속도 및 감지부(150)에서 분사공간부(110) 후방위치 사이의 거리 및/또는 감지부(150)에서 건조부(140) 및/또는 건조공간부(160)의 후방위치 사이의 거리 등을 고려하여 설정될 수 있을 것이다.
또한, 배투입 감지부(150)는 상술된 바와 같이 이송부재(123)의 구동 스위치만이 아니라 건조부(140) 즉 에어나이프의 구동스위치로 사용할 수 있는데, 이송부재(123)와 동시에 구동되도록 설정할 수도 있지만, 에너지 낭비를 방지하기 위해 건조부(140)는 감지부(150)의 감지신호를 전달받은 후 기설정된 시간이 지나면 동작되거나 정지되도록 설정될 수 있다. 여기서, 기설정된 시간은 선과라인(200)의 이동속도 및 감지부(150)에서 건조부(140) 및/또는 건조공간부(160)의 후방위치 사이의 거리를 고려하여 설정될 수 있을 것이다.
한편, 배과피 얼룩 방제시스템(100)에 배투입 감지부(150)를 설치하지 않고 작업자가 선과라인(200)을 보면서 별도의 스위치를 통해 수동으로 제어하도록 구현될 수도 있음은 물론이다.
건조공간부(160)는 건조부(140)가 동작되는 건조공간을 형성할 수 있도록 일정폭과 길이를 갖고 그 상부에 투입된 다수의 배가 자동으로 이동되는 선과라인(200)의 길이방향 중심측 상부에 일정크기의 건조공간을 형성하도록 설치되는 구성요소로서, 선과라인(200)의 진행방향에 평행한 양측면 및 상부면은 전체가 솔리드 재질로 형성되고 진행방향에 수직한 전후면은 일부영역이 유연재질로 형성되어 선과라인(200) 상부에 투입된 다수의 배가 선과라인(200)의 작동에 따라 건조공간부(160)에 의해 형성된 건조공간으로 진입 및 진출이 자유롭게 이루어지기만 하면 공지된 모든 기술을 적용할 수 있다. 일 구현예로서 상술된 분사공간부(110)와 동일하게 형성할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명의 배과피 얼룩 방제시스템(100)이 건조공간부(160)를 포함하게 되면 도시된 바와 같이 에어나이프 특히 에어토출부재(141)가 건조공간부(160)의 내부 즉 건조공간부(160) 내부 상면에 설치되는 구성을 갖는데, 이 경우 건조공간부(160)는 그 상부면에 배기부재(161)가 더 설치될 수 있다.
배기부재(161)는 에어나이프를 이용한 과잉의 배 과피얼룩 방제조성물제거시 발생할 수 있는 가스를 제거하기 위한 구성요소로서, 건조공간부(160) 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있기만 하면 공지된 모든 기술을 적용할 수 있는데 단순한 배출구 또는 환풍기 등이 사용될 수 있다. 특히, 환풍기와 같이 동력원이 필요한 경우 환풍기를 동작시키는 모터의 on/off를 건조부(140)의 on/off와 동일하게 즉 배투입 감지부(150)를 통해 제어되도록 구현할 수 있을 것이다.
실시예 5
실시예 4에서 구현된 본 발명의 배과피 얼룩 방제시스템(100)을 이용하여 배과피 얼룩 방제방법을 구체적으로 살펴본다.
배투입 감지부(150)가 선과라인(200)에 배가 투입되어 분사공간부(110)로 이동하는 것을 감지하면, 감지부(150)의 감지신호를 전달받아 분사부(120)의 이송펌프(123)가 동작하고, 이송펌프(123)의 동작에 따라 약제탱크부재(122)로부터 배 과피얼룩 조성물이 분사부재(121)로 이송된다. 분사부재(121) 즉 분사공간부(110) 내부에 부착된 4개의 노즐은 이송펌프(123)를 통해 이송된 배 과피얼룩 조성물을 분사공간부(110) 내부를 통과하는 선과라인(200) 상에 미세분말로 분사하게 되므로 선과라인 상에 위치한 다수의 배는 과피에 전체적으로 배 과피얼룩 조성물이 도포된 상태로 분사공간부(110)를 통과하게 된다. 분사공간부(110)를 통과한 선과라인(200)상에 위치한 다수의 배는 건조부(140)하부를 통과하게 되므로, 건조부(140)의 동작 즉 에어나이프에서 토출되는 압축공기에 의해 다수의 배 표면에 도포된 과피얼룩 조성물이 제거된다.
실험방법
1. 과피얼룩 유발 진균 분리
실험에 사용된 모든 시약은 Sigma-Aldrich, Thermo Fisher Scientific 또는 Merck Millipore에서 구입하였다. 과피얼룩 (Black stain) 증상이 있는 배는 나주 일원 배 과수원에서 수집하였고, 3% sodium hypochlorite와 70% ethanol로 표면 소독한 뒤, 멸균 증류수로 2회 세척하였다. 과피얼룩 유발 진균을 분리하기 위해, 과피얼룩과의 병반 부위를 surgical knife로 절개한 후, potato dextrose agar (PDA, Difco, Lawrence, KS, USA)에 치상하여 24℃에서 2주 동안 배양하였다. 분리된 진균 중에 과피얼룩 유발 진균으로 알려진 Cladosporium sp.와 형태학적 (PDA 배지에서 성장한 진균 콜로니의 색상 및 형태, 콜로니 가장자리의 성상 등)으로 유사한 진균을 PDA 배지에서 계대배양 (sub-culture) 하여 순수 분리하였다. PDA 배지에서 7일 동안 배양된 진균의 균사조각 (1 × 1 cm2)을 surgical knife로 절개한 뒤, potato dextrose broth (PDB, Difco, Lawrence, KS, USA)에 접종하고, 24℃, 120 rpm, 암조건으로 7일 동안 진탕배양 하였다. 진균 배양물을 면전으로 걸러서 균사체를 회수하고, 냉각된 phosphate-buffered saline (PBS, pH 7.2)로 2회 세척하였다. 진균 균사체를 막자사발에서 액체질소를 가하여 미세분말 형태로 만들고 genomic DNA를 추출할 때 까지 ??60℃에 보관하였다.
2. genomic DNA 추출
균사체 미세분말 100 mg에 CTAB DNA extraction buffer [100 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1.4 M NaCl, 20 mM EDTA, 2% (w/v) cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), 2% (w/v) polyvinylpyrrolidone 40 (PVP-40), 5 mM ascorbic acid] 750 μL를 첨가하고, 30초 동안 vortex하여 잘 풀어준 다음, 항온수조 (60℃)에서 15분 동안 반응시켰다. 균질액에 chloroform:isoamyl alcohol (24:1; v/v) 500 μL를 첨가하고 tube를 inverting하여 잘 섞어 주었다. 혼합물을 13,000 × g, 상온 (22.5 ±1℃)에서 10분 동안 원심분리 한 다음, 핵산이 포함된 상층액 500 μL를 fresh tube로 옮겼다. 핵산 상층액에 7.5 M ammonium acetate ethanol 50 μL와 냉각된 ethanol 500 μL를 첨가한 다음, -20℃에서 2시간 동안 핵산을 침전시켰다. 13,000 × g, 4℃에서 15분 동안 원심분리 하여, 침전된 핵산을 펠릿화 하였다. 펠릿화된 genomic DNA를 냉각된 70% ethanol 1 mL로 2회 세척한 다음, nuclease-free water 40 μL로 재현탁하고, -20℃에 보관하였다.
3. 분리된 진균의 속 동정
추출된 DNA의 순도와 농도는 Eppendorf BioSpectrometer Basic (Eppendorf AG, Hamburg, Germany)으로 측정하였다. Internal transcribed spacer (ITS) 1, 5.8S rDNA, ITS2를 포함하는 rDNA 유전자 클러스터는 프라이머 (primer) ITS1 (5′-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′)및 ITS4 (5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′)를 사용하여 증폭하였다. 중합효소 연쇄반응 (PCR)은 Tprofessional Thermocycler (Biometra, Gㆆttingen, Germany)를 이용하였고, 반응 혼합물 20 μL는 10 ng genomic DNA, 0.5 μM primer, 0.2 mM dNTPs, 1× PCR buffer, 0.5 U Taq DNA polymerase (Takara, Tokyo, Japan)로 구성되었다. PCR 과정은 98℃에서 2분의 초기 변성과 30회의 증폭반응 (98℃ 10초, 52℃ 30초, 72℃ 1분)을 시행한 후, 추가적으로 72℃에서 5분간 처리하였다. PCR이 완료된 후, 증폭산물 4 μL를 취하여 1% 아가로스 젤에서 100 V, 30분 동안 전기영동하고 ethidium bromide (0.5 μg/mL)로 염색한 후 UV 하에서 증폭산물을 확인하였다.
Genbank 데이터베이스에서 얻은 Cladosporium sp.의 ITS 영역 서열은 Clustal omega 소프트웨어 (https://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/; version 1.2.4)를 사용하여 정렬하였다. 정렬된 ITS 서열 내의 제한효소 인식부위는 Annhyb sequence manager 소프트웨어 (http://bioinformatics.org/annhyb; version 4.946)를 사용하여 분석하였다. 제한효소 절단 양상을 확인하기 위해, PCR 증폭산물 5 μL를 ClaⅠ (New England Biolabs, Ipswitch, MA, USA) 5 U으로 37℃에서 2시간 동안 절단하고, 1% 아가로스 젤에서 전기영동하여 증폭산물의 절단여부를 확인하였다.
4. 과피얼룩 유발 진균의 항진균 감수성 확인
항진균 감수성은 Disc diffusion assay를 이용하여 테스트 하였다. 멸균 이쑤시개로 PDA 배지에서 7일 동안 배양된 진균의 표면을 긁어 포자를 수집하고, 0.1% (v/v) Tween 20이 포함된 PDB에 현탁하였다. 현탁액을 vortex하여 응집된 포자를 잘 풀어주고, hemocytometer (Marienfeld, Lauda-Kㆆnigshofen, Germany)를 사용하여 1 × 108 spores/mL로 포자 현탁액 농도를 맞춘 다음, 200 μL의 포자 현탁액을 PDA 배지 표면에 균일하게 도말하였다. 실시예1에서 얻어진 과초산 1(Peracetic acid, PAA) 희석액은 PBS를 사용하여 0.0025% ~ 0.16% 범위의 농도로 제조하였다. 멸균된 paper disc (직경 8 mm)를 각기 다른 농도의 PAA 희석액 50 μL로 처리한 다음, 포자 현탁액이 도말된 PDA 배지의 표면에 치상하였다. PBS는 음성 대조군으로, NaOCl은 양성 대조군으로 사용하였다. PDA 배지를 24℃에서 5일 동안 배양하면서, paper disc 주변의 성장 억제 영역을 측정하였다. 10 mm 보다 큰 투명환 (clear zone)은 성장 억제 영역으로 간주하였다.
한 세트의 실험에서, PAA 희석액으로 처리 된 paper disc를 PDA 배지에서 성장 중인 진균 균사체에 적용하였다. 간략하게, 포자 현탁액을 PDA 배지의 중앙에 치상하고, 24℃에서 5일 동안 배양한 다음, 멸균된 paper disc를 성장 중인 진균 균사체로부터 1 cm 떨어진 지점에 치상하였다. Paper disc에 각기 다른 농도의 PAA 희석액 50 μL를 처리하였고, 대조군으로 PBS를 사용하였다. PDA 배지를 24℃에서 3일 동안 배양하면서, PAA에 의한 진균 균사체의 성장 억제를 조사하였다.
또한, Cladosporium sp.에 대한 항진균 효과는 PAA 또는 NaOCl로 처리 된 진균의 방사형 균사 성장을 무처리 된 진균 콜로니의 성장과 비교하여 평가하였다. 각기 다른 농도의 PAA 또는 NaOCl을 포함하는 포자현탁액 50 μL (5 × 104 spores/mL)를 PDA 배지의 중앙에 치상하였다. PDA 배지를 24℃에서 5일 동안 배양한 다음, PAA 또는 NaOCl로 처리 된 진균의 균사 성장을 무처리군과 비교하였다. 균사 성장 억제는 육안 관찰을 통해 평가하였다.
5. 미량 희석법 (Microdilution assay)
진균의 대사 활성을 측정하기 위해, WST-1 (05015944001; Roche Diagnostics GmbH, Mannheim, Germany) 기반의 미량 희석법을 실시하였다. 멸균 이쑤시개로 PDA 배지에서 7일 동안 배양된 진균의 표면을 긁어 포자를 수집하고, 0.1% (v/v) Tween 20이 포함된 PDB에 현탁하였다. 각기 다른 농도의 PAA (최종 농도 0.000625% ~ 0.08%)가 포함된 100 μL의 포자 현탁액 (5 × 104 spores/mL)을 96-well microplate의 각 well에 분주한 다음, 24℃에서 24시간 동안 배양하였다. NaOCl은 양성 대조군으로 사용하였다. 살아있는 진균 포자의 존재를 확인하기 위해 10 μL의 WST-1을 각 well에 첨가하고, microplate를 24℃에서 18시간 동안 반응시켰다. PAA의 최소 억제 농도 (MIC)는 진균 대사 활성을 80% 이상 감소시킨 최저 농도로 정의되었다. 생성된 황색 포르마잔을 정량화하기 위해 μquant microplate reader (BioTek Instruments, Winooski, VT, USA)를 사용하여 450nm에서 흡광도를 측정하였고, 570nm의 background 흡광도를 빼서 측정 된 흡광도를 조정하였다.
MIC 및 더 높은 농도의 PAA가 적용된 well의 배양물을 fresh PDA 배지에 계대 배양하고, 24℃에서 48시간 동안 배양하였다. PAA의 최소 살 진균 농도 (MFC)는 PDA 배지에서 눈에 보이는 진균 성장을 억제하는 가장 낮은 농도로 정의 되었다. MFC/MIC 비율은 적용된 항진균제가 살진균 (fungicidal, MFC/MIC ≤ 4) 또는 정균 (fungistatic, MFC/MIC > 4) 효과를 발휘하는지 여부를 결정하기 위해 계산되었다.
6. 스프레이 처리
PAA를 포함하는 본 발명의 배 과피얼룩 방제용 조성물의 항진균 효과는 PDA 배지에서 성장 중인 Cladosporium sp.의 균사체 표면에 직접 분사하여 추가로 테스트 하였다. PDA 배지에서 7일 동안 배양된 Cladosporium sp.의 agar block (직경 10 mm)을 새로운 PDA 배지의 중앙에 치상하고, 24℃에서 2일 동안 배양하였다. PDA 배지에서 성장 중인 진균의 균사체 표면에 각기 다른 농도 (최종 농도 0.025% ~ 0.5%)의 PAA 희석액을 100 μL 씩 5회 분무처리 하였고, 멸균 증류수를 음성 대조군으로 사용하였다. PDA 배지를 24℃에서 4일 동안 배양하면서, 배 과피얼룩 방제용 조성물에 의한 진균의 성장억제를 확인하였다.
7. 과피얼룩 저감효과 확인
과피 얼룩 발생을 감소시키는 본 발명의 배 과피얼룩 방제용 조성물의 효능을 평가하기 위해, 신고 배 20 박스의 중에 10 박스의 배에 0.1% PAA를 처리하였고 나머지는 무처리 하였다. 모든 배를 0.0 ±0.5℃에서 90일 동안 보관 한 뒤, 과피 얼룩 발생율을 조사하였다.
실험예 1
상술된 실험방법을 사용하여 신고배 과피얼룩의 병반 부위에서 과피얼룩 유발 균을 분리하여, PDA 배지 상에서 순수 배양된 콜로니의 형태학적 관찰을 수행하고 그 결과를 도 1a에 도시하였다. 또한 ITS-PCR과 제한효소 절단양상 분석과 같은 분자생물학적 기법을 통해, 진균을 분리하고 그 결과를 도 1b 및 도 1c에 나타내었다.
도 1a에 도시된 바와 같이 배양된 콜로니의 형태학적 관찰을 통해 과피얼룩 유발 균이 Cladosporium sp.로 예비식별 되었다. 또한, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이 분리된 진균은 Cladosporium 속의 유형 종으로 확인되었다.
실험예 2
실시예 1 및 실시예 2에서 얻어진 과초산1 및 2를 대상으로 시간에 따른 안정성을 식품첨가물 공전에 명시된 과초산 정량 방법으로 측정하고 그 결과를 도2a에 나타내었다. 또한, 실시예 1 및 실시예 3에서 제조된 배 과피얼룩 방제용 조성물1 및 3을 대상으로 보관안정성을 식품첨가물 공전에 명시된 과초산 정량법에 따라 분석한 과초산 농도를 측정하고 그 결과를 도2b에 나타내었다. 또한, 실시예 2에서 제조된 배 과피얼룩 방제용 조성물 2를 대상으로 식품첨가물 공전에 명시된 과초산 정량 방법으로 보관안정성을 측정하고 그 결과를 도2c에 나타내었다.
도 2a로부터, 초산과 과산화수소의 몰비가 1:1로 제조된 과초산1이 1:1.3으로 제조된 과초산2 보다 안정성이 우수한 것을 알 수 있으므로 초산과 과산화수소의 몰비가 1:1.3을 초과하면 안정성이 떨어지는 것을 알 수 있다.
또한, 도 2b는 본 발명의 배 과피얼룩 방제용 조성물에 포함되는 안정제의 농도가 0.93중량%(배 과피얼룩 방제용 조성물1)일 때 1.87중량%(배 과피얼룩 방제용 조성물3)인 경우보다 과초산의 안정성이 우수한 것을 보여준다.
도 2c로부터 본 발명의 배 과피얼룩 방제용 조성물이 IBC콘(LLDPE)소재 용기에 담겨져 보관되면 PE용기에 담겨져 보관되는 것보다 과초산의 안정이 우수한 것을 확인할 수 있다.
실험예 3
디스크 확산 분석은 진균 병원체에 대한 약물의 항진균 효과를 평가하는 데 자주 사용된다. 포자 현탁액이 도말된 PDA 배지 표면에 0.04% ~ 0.16% 농도 범위의 PAA 또는 NaOCl이 적용된 paper disc를 치상하고 5일간 진균 성장 억제를 관찰하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 0.16% 또는 0.08%의 NaOCl로 처리 된 disc 주변에서 진균 성장에 대한 상당한 억제가 관찰되었지만 0.08% 미만의 농도에서는 그러한 억제가 관찰되지 않았다. 0.16% 또는 0.08%의 PAA로 처리 된 disc의 성장 억제는 배양 2일 후 동일한 농도의 NaOCl로 처리한 것 보다 더 확연하였다. 0.08% ~ 0.16% 농도 범위의 PAA로 처리 된 disc 주변의 억제 영역은 배양 후 5일 까지 어느 정도 유지된 반면, 동일한 농도의 NaOCl로 처리 된 disc 주변의 억제 영역은 배양 2일 째에 관찰된 영역에 비해 그 직경이 크게 감소하였다.
실험예 4
배양기간에 따른 Cladosporium sp.의 균사 생장을 확인하기 위해 항진균 제제로서 PAA 및 NaOCl(락스)가 혼합된 포자 현탁액을 PDA 배지에서 5일 동안 배양한 뒤, 방사형 균사 성장의 억제를 확인하고, 그 결과사진을 각각 도 4a 및 도 4b에 나타내었다.
도 4a는 배양 5일 뒤, 0.02% 이상의 PAA가 처리된 실험군에서 어떠한 균사 생육도 관찰되지 않았음을 보여준다. 반면에 도 4b에 도시된 바와 같이 NaOCl을 처리한 실험군에서는 0.04% 이상의 농도에서 균사 성장의 완전한 억제가 관찰되었다
실험예 5
PAA와 NaOCl에 의한 Cladosporium sp.의 대사활성 억제 효과를 비교하기 위해 포자 현탁액의 항진균 감수성은 진균 대사 활성을 측정하는 WST-1 기반 미량 희석법을 통해 0.000625% ~ 0.08% 농도 범위의 PAA 또는 NaOCl에서 조사되었고 그 결과를 도 5a 내지 도 5c에 나타내었다.
도시된 바와 같이, 포자 현탁액이 0.0025% 이상의 PAA 또는 0.005% 이상의 NaOCl로 처리되었을 때, 황색 포르마잔 (formazan)의 형성이 관찰되지 않았다. WST-1은 미토콘드리아 탈수소 효소 활성에 의해 황색 포르마잔으로 전환되며, 이는 생존 세포에서만 발생한다. 따라서 생성된 포르마잔의 양은 포자 현탁액에서 생존 세포의 수와 비례한다. 미량 희석 분석 결과에 따르면, PAA에 대한 진균 포자 생존율은 0.00125% 농도에서 최대 90% 이었고, 0.005% ~ 0.08%의 농도에서는 포자 생존율이 5% 미만으로 나타났다.
실험예 6
Cladosporium sp.에 대한 PAA(과초산) 및 NaOCl(락스)의 최소 억제 농도(MIC) 및 최소 살진균 농도(MFC)를 측정하고 그 결과사진을 도 6에 나타내었다.
특히, 항진균제에 대한 포자가 아닌 균사 단편의 감수성을 확인하기 위해, 포자 현탁액을 다양한 농도의 PAA 또는 NaOCl로 처리하기 전에 24시간 동안 pre-incubation 하였다. 사상균의 포자 발아는 다음과 같은 일련의 과정을 거친다. 휴면 상태에서 팽윤으로의 전환이 진균 포자에서 촉발 된 후, 팽윤된 포자에서 발아관의 출현이 6시간 이내에 완료되고, 최대 24시간 동안 연속적인 균사 성장이 이어진다.
도 6에 도시된 바와 같이, 균사 단편은 0.0025% 이상의 PAA 또는 0.005% 이상의 NaOCl로 처리되었을 때, 어떠한 대사 활성도 나타나지 않았다
따라서, Cladosporium sp.에 대한 PAA의 최소 억제 농도(MIC) 및 최소 살진균 농도(MFC) 값은 각각 0.0025% 및 0.005%로 나타났지만, NaOCl은 각각 0.005% 및 0.01%의 MIC 및 MFC 값을 나타낸 것을 알 수 있어, PAA가 NaOCl보다 균사단편에 대한 감수성이 우수한 것을 알 수 있다.
실험예 7
PAA의 농도별 스프레이 처리에 따른 Cladosporium sp.의 생육 저해 결과를 확인하기 위해 Cladosporium sp.의 항진균 감수성은 PDA 배지에서 성장 중인 진균 균사의 표면에 PAA를 직접 분무 처리하여 조사하고 그 결과 사진을 도 7에 나타내었다. 0.025% ~ 0.5% 농도 범위의 PAA가 본 실험에 사용되었는데, 낮은 PAA 농도 (0.0025% ~ 0.16%)에서는 균사체 성장에 대한 억제 효과가 명확하지 않았기 때문이다.
도 7로부터 균사 성장의 억제는 분무 처리 후 4일까지 0.25% 이상의 PAA로 처리 된 실험군에서 명확하게 관찰되었음을 알 수 있다.
실험예 8
실시예 4에서 설명된 구조를 갖는 배과피 얼룩 방제시스템에서 약제탱크부재(122)에 배 과피얼룩 방제조성물1을 보관한 다음 실시예 5의 방법으로 배를 처리한 다음 90일 동안 냉장 보관 한 뒤, 과피얼룩 발생율을 조사하고, 그 결과 사진을 도 10에 나타내었다.
도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명의 배 과피얼룩 방제조성물1(0.1% PAA)로 처리한 배에서 과피얼룩 발생의 상당한 감소가 확인되었으며, 그 발생율은 처리되지 않은 배 (31.1% ± 1.9%)에 비해 약 절반 (58.8% ±4.5%) 수준이었다.
실험예 9
타월에 배 과피얼룩 방제조성물2를 적신 후 과피얼룩이 발생한 배 과실 표면의 과피얼룩을 제거하고 그 결과 사진을 도 11에 나타내었다.
도 11에 도시된 바와 같이 배 과피에 이미 얼룩이 발생한 경우에도 타 세척제에 비해 본 발명의 배 과피얼룩 방제조성물이 과피 얼룩 제거에 보다 효율적임을 알 수 있다.
이상의 실험결과로부터, Gloeodes pomigena, Cladosporium sp. 및 Mycosphaerella graminicola 등이 수확 후 신고배에서 과피얼룩을 유발하는 진균 병원균으로 알려져 있는데, 본 발명에 의하면 이들 병원체에 의해 무정형의 짙은 갈색 반점으로 나타나는 이러한 수확 후 질병을 방제할 수 있는 방제조성물을 개발하고, 개발된 방제조성물 및 기존 선과라인을 활용하여 수확된 배의 과피얼룩 방제방법을 자동으로 수행할 수 있는 배과피 얼룩 방제시스템을 통해 대량으로 유효하게 수행할 수 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은 종래 배의 맛에는 영향을 미치지 않지만, 상품성을 떨어뜨리므로 배 재배농가에 상당한 경제적 손실을 초래하는 배의 과피얼룩을 제거할 수 있는 안전하고 친환경적인 기술을 제공함으로써 배 재배농가의 소득향상에 큰 기여를 할 것이다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100 : 배과피 얼룩 방제시스템 110 : 분사공간부
120 : 분사부 121 : 분사부재
122 : 약제탱크부재 123 : 이송부재
130 : 회수부 131 : 호퍼
132 : 회수통 140 : 건조부
141 : 에어나이프 142 : 압축공기발생부재
150 : 배투입 감지부 160 : 건조공간부
161 : 배기부재 200 ; 선과라인
120 : 분사부 121 : 분사부재
122 : 약제탱크부재 123 : 이송부재
130 : 회수부 131 : 호퍼
132 : 회수통 140 : 건조부
141 : 에어나이프 142 : 압축공기발생부재
150 : 배투입 감지부 160 : 건조공간부
161 : 배기부재 200 ; 선과라인
Claims (22)
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- 일정폭과 길이를 갖고 그 상부에 투입된 다수의 배가 자동으로 이동되는 선과라인의 길이방향 상부에 일정크기의 분사공간을 형성하도록 설치되는 분사공간부;
상기 선과라인의 상부에 투입된 다수의 배가 상기 분사공간에 위치하게 되면 상기 배의 표면에 균일하게 배 과피얼룩 방제용 조성물을 도포하는 분사부;
상기 분사부에 의해 상기 분사공간에 분사된 상기 과피얼룩 방제용 조성물 중 상기 배의 표면에 도포되지 않은 여액을 회수하기 위해 상기 분사공간에 대응하는 위치에서 상기 선과라인의 하부에 설치되는 회수부; 및
상기 분사공간부의 후방측으로 일정거리 이격된 상기 선과라인의 상부에 설치되어 상기 배의 표면에 도포되어 물방울을 형성한 과잉의 상기 과피얼룩 방제용 조성물을 제거하는 건조부;를 포함하는 배과피 얼룩 방제시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 분사공간부는 상기 선과라인의 진행방향에 평행한 양측면 및 상부면은 전체가 솔리드 재질로 형성되고 상기 진행방향에 수직한 전후면은 일부영역이 유연재질로 형성되어 상기 선과라인 상부에 투입된 다수의 배가 상기 선과라인의 작동에 따라 상기 분사공간부에 의해 형성된 분사공간으로 진입 및 진출이 자유롭게 이루어지는 것을 특징으로 하는 배과피 얼룩 방제시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 분사부는 상기 과피얼룩 방제용 조성물을 상기 배의 표면에 균일하게 분사할 수 있도록 상기 분사공간 내부에 설치되는 분사부재; 상기 과피얼룩 방제용 조성물을 저장하는 약제탱크부재; 및 상기 분사부재와 상기 약제탱크부재를 연결하도록 설치되어 상기 약제탱크부재에 저장된 과피얼룩 방제용 조성물을 상기 분사부재로 이동시키는 이송부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배과피 얼룩 방제시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 분사부재는 상기 분사공간부의 상부에 설치되는 2개 이상의 노즐과 진행방향에 평행한 상기 분사공간부의 양 측면의 하부측에 각각 설치되는 2개 이상의 노즐을 포함하는데, 상기 노즐은 20-60 kgㅇf/cm2의 압력에 대응하는 재질로 형성된 직경 0.2mm이하의 고압노즐인 것을 특징으로 하는 배과피 얼룩 방제시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 이송부재는 상기 분사부재와 상기 약제탱크부재를 연결하는 이송관 및 상기 이송관을 따라 상기 과피얼룩 방제용 조성물을 20-30 kgㅇf/cm2의 압력을 유지하면서 상기 분사부재로 이동시키는 이송펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 배과피 얼룩 방제시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 약제탱크부재는 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 재질로 제조된 탱크용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배과피 얼룩 방제시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 회수부는 그 상부가 상기 분사공간의 하부면 이상의 넓이를 갖는 개구부로 형성되고 하부로 갈수록 감소되는 구조의 호퍼 및 상기 호퍼의 하단부에 탈부착 가능하게 장착되는 회수통을 포함하는 것을 특징으로 하는 배과피 얼룩 방제시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 건조부가 동작되는 건조공간을 형성할 수 있도록 일정폭과 길이를 갖고 그 상부에 투입된 다수의 배가 자동으로 이동되는 선과라인의 길이방향 중심측 상부에 일정크기의 건조공간을 형성하도록 설치되는 건조공간부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배과피 얼룩 방제시스템.
- 제 14 항에 있어서,
상기 건조공간부는 상기 선과라인의 진행방향에 평행한 양측면 및 상부면은 전체가 솔리드 재질로 형성되고 상기 진행방향에 수직한 전후면은 일부영역이 유연재질로 형성되어 상기 선과라인 상부에 투입된 다수의 배가 상기 선과라인의 작동에 따라 상기 건조공간부에 의해 형성된 건조공간으로 진입 및 진출이 자유롭게 이루어지는 것을 특징으로 하는 배과피 얼룩 방제시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 건조부는 하나 이상의 에어나이프를 포함하고, 상기 에어나이프는 오픈된 선과라인 상부 또는 건조공간부의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 배과피 얼록 방제시스템.
- 제 16 항에 있어서,
상기 에어나이프가 건조공간부의 내부에 설치되면, 건조공간부는 그 상부면에 배기부재가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 배과피 얼록 방제시스템.
- 제 7 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선과라인 중 상기 다수의 배가 투입되는 위치와 상기 분사공간부 사이에 설치되는 배투입 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배과피 얼룩 방제시스템.
- 제 18 항의 배과피 얼룩 방제시스템을 이용한 배과피 얼룩 방제방법으로서,
배투입 감지부가 선과라인에 배가 투입되어 분사공간부로 이동하는 것을 감지하는 단계;
상기 감지부의 감지신호를 전달받아 분사부의 이송펌프가 동작하는 단계;
상기 이송펌프의 동작에 따라 상기 약제탱크부재로부터 배 과피얼룩 조성물이 상기 분사부재로 이송되는 단계;
상기 분사부재로부터 상기 과피얼룩 조성물이 분사되어 분사공간에 위치한 다수의 배 표면에 상기 과피얼룩 조성물이 도포되는 단계; 및
상기 건조부가 동작되어 상기 다수의 배 표면에 도포된 과피얼룩 조성물을 제거하는 단계;를 포함하는 배과피 얼룩 방제방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 건조부는 상기 감지부의 감지신호를 전달받은 후 기설정된 시간이 지나면 동작되는 것을 특징으로 하는 배과피 얼룩 방제방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 기설정된 시간은 상기 선과라인의 이동속도 및 상기 감지부에서 상기 건조부 사이의 거리를 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 배과피 얼룩 방제방법.
- 삭제
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| Plant Pathol J. 2014 Sep; 30(3): 229-235* |
Also Published As
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