식품과학과 산업 (Food Science and Industry)

한국식품과학회 (Korean Society of Food Science and Technology)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

천연고분자 키틴·키토산의 농업적 활용

Agricultural application of natural polymers chitin and chitosan

  • 정우진 (전남대학교 농업생명과학대학 농생명화학과, 친환경농업연구소)
  • Jung, Woo-Jin (Department of Agricultural Biological and Chemistry, College of Agriculture and Life Sciences, and Institute of Environmentally-Friendly Agriculture, Chonnam National University)
  • 투고 : 2020.01.15
  • 심사 : 2020.01.27
  • 발행 : 2020.03.31
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

최근 환경친화적 농업정책의 흐름에 따라 친환경 유기농자재 중에서 농업용 키토산에 관한 제품 등록이 토양개량제, 작물생육용, 병해충방제용 등 다양한 형태로 표시되고 있으나, 천연고분자물질인 키틴 원료를 이용한 제품 등록은 미미한 실정이다. 다만 키틴 기질을 함께 이용할 수 있는 키틴분해 미생물에 관한 유기농자재는 일부 등록되어 있다. 현재 국내 키틴·키토산 제조업체는 게껍질에서 산처리와 알카리처리에 의해서 얻어진 키틴 원료를 그대로 판매할 경우 매우 낮은 수익을 얻게 됨으로 탈아세틸화 단계 과정을 거쳐 제조되는 키토산 형태로 판매하거나 산처리와 효소처리에 의한 분자량을 달리한 키토산올리고당 형태로 제품화 하는 경우가 대부분이다. 실제 농업 현장에서는 토양개량을 위해 게껍질을 그대로 이용하는 경우가 있다. 하지만 게껍질에 포함된 40~50%의 탄산칼슘의 분해는 유기산 생성미생물에 의해 분해되어야 한다. 따라서 산업체에서 생산된 탄산칼슘을 제거한 키틴의 사용이 매우 효율적이다. 따라서 키틴생산 산업체에서는 식품용, 의료용 등의 고품질 고비용보다 농업용의 키틴을 저품질 저비용으로 생산함으로써 경쟁력을 가져올 수 있을 것으로 보인다. 농업용 유기농자재 대부분 제품에서 키토산이 약산에 녹여진 상태인 액상임으로 실제적인 키토산의 농도는 1~5% 범위로 매우 낮은 수준이다. 일부 제품의 경우 첨가물로 미량의 키토산올리고당 또는 키토산아제가 포함되어 있는 경우도 있다. 작물이 생산되는 농가 토양내 키틴분해와 키토산분해를 할 수 있는 다양한 토양미생물이 존재함으로 키틴과 키토산을 기질로 하여 토양개량, 작물생육 향상, 병해충 방제 목적으로 적합하게 농업 현장에 잘 적용함으로써 천연에서 얻어진 고분자 키틴·키토산 농자재가 농가의 환경보전 및 농가소득 향상에 매우 의미 있는 역할을 가질 것으로 생각된다. 본 연구보고문에서는 국내 주요 키틴·키토산 생산업체의 소개와 이들 업체의 주요 생산품을 살펴보고, 국립농산물품질관리원의 유기농업자재정보시스템에서 키틴·키토산 원료를 이용한 친환경 유기농자재 업체별 등록현황에 대한 비교·분석을 통하여 국내 키틴·키토산의 농업적 활용 범위를 더욱 확대할 수 있는 기회를 마련하고자 한다.

In accordance with the recent trend of environmentally friendly agricultural policy, product registration of agricultural chitosan among the organic materials has been displayed in various forms such as soil improving agent, crop growth, and pest control. Chitin production industry is expected to bring competitiveness by producing low-quality and low-cost chitin for agriculture, rather than high-quality and high-cost for food, medical products. Since there are various soil microorganisms that can decompose chitin and chitosan in farm soil where crops are produced, it can be applied usefully to agricultural sites suitably for crop growth and pest control using chitin and chitosan as substrates. The purpose of this study is to compare and analyze the registration status of organic materials companies using chitin and chitosan raw materials in the organic materials information system of the NAQS, and to provide an opportunity to further expand the agricultural use of domestic chitin and chitosan.

키워드

참고문헌

  1. Alan CR, Hadwiger LD. The fungicidal effect of chitosan on fungi of varying cell wall composition. Exp. Mycol. 3: 285-287 (1979) https://doi.org/10.1016/S0147-5975(79)80054-7
  2. Benhamou N. Elicitor-induced plant defence pathways. Trends in Plant Sci. 1: 233-240 (1996) https://doi.org/10.1016/S1360-1385(96)86901-0
  3. Choi SH, Cha KW, Seo DJ, Park HG, Kwon OD, An KN, Lee JH, Kim KY, Jung WJ. Organic rice (Oryza sativa L.) production in eco-friendly complex using Gelatin.Chitin Microorganisms. Kor. J. Org. Agric. 26: 629-647 (2018) https://doi.org/10.11625/KJOA.2018.26.4.629
  4. Cote F. Hahn M. Oligosaccharins: structures and signal transduction. Plant Mo. Biol. 26: 1379-1411 (1994) https://doi.org/10.1007/BF00016481
  5. Ebel J. Oligoglucoside elicitor-mediated activation of plant defense. BioEssays 20: 569-576 (1998) https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-1878(199807)20:7<569::AID-BIES8>3.0.CO;2-F
  6. Hong SH, Song YS, Seo DJ, Kim KY, Jung WJ. Antifungal activity and expression patterns of extracellular chitinase and $\beta$-1,3-glucanase in Wickerhamomyces anomalus EG2 treated with chitin and glucan. Microbial Pathogenesis 110: 159-164 (2017) https://doi.org/10.1016/j.micpath.2017.06.038
  7. Jeong SJ, Oh JS, Seok WY, Kim JH, Kim DH, Chung WB. Effect of chitosan, wood vinegar and EM on microorganisms in soil and early growth of Tomato. Kor. J. Org. Agric. 14: 433-443 (2006)
  8. Jeong SJ, Oh JS, Seok WY, Cho MY, Seo JB. Effect of chitosan, wood vinegar treatment on the growth of Eggplant and leaf Lettuce. Kor. J. Org. Agric. 15: 437-452 (2007)
  9. Jeong SJ, Cho MY, Seok WY, Oh JS. Effects of foliar treatment of underground water, chitosan solution, and wood vinegar solution on residual Procymidone removal in Altari radish. Kor. J. Org. Agric. 19: 121-134 (2011)
  10. Kang HR, Song SS, Seo DJ, Jung WJ. Antifungal activity by Chitosan-Alginate complex beads with plant extracts and Bacillus cereus MP-310. J. Chitin Chitosan 22: 139-148 (2017) https://doi.org/10.17642/jcc.22.3.1
  11. Khan W, Prithiviraj B, Smith DL. Chitosan and chitin oligomers increase phenylalanine ammonia-lyase and tytosine ammonia-lyase activities in soybean leaves. J. Plant Physiol. 160: 859-863 (2003) https://doi.org/10.1078/0176-1617-00905
  12. Kim YC, Hur JY, Park SK. Biocontrol of Botrytis cinerea by chitin-based cultures of Paenibacillus elgii HOA73. Eur. J. Plant Pathol. 155: 253-263 (2019) https://doi.org/10.1007/s10658-019-01768-1
  13. Lafontaine PJ, Benhamou N. Chitosan treatment: an emerging strategy for enhancing resistance of greenhouse tomato plants to infection by Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici. Biocontrol Sci. Technol. 6: 111-124 (1996) https://doi.org/10.1080/09583159650039575
  14. Lee JS. Broadcasting effect of chitosan solution on dry matter production in Ladino clover (Trifolium repens). Kor. J. Org. Agric. 4: 79-85 (1995)
  15. Lee JS. Jo IH, Ahn JH. Coating effects on grass seeds with chitosan solution. Kor. J. Org. Agric. 6: 51-61 (1997a)
  16. Lee JS. Jo IH, Jun HJ. Growth response of grasses to chitosan solution amended soil. Korean J. Org. Agric. 6: 93-104 (1997b)
  17. Lee DR, Maung CEH, Henry A, Kim KY. Effect of large-scale cultivation of Bacillus amlyoliquefaciens Y1 using fertilizer based medium for control of Citrus Melanose causing Diaporthe citri. Kor. J. Soil Sci. Fert. 52: 84-92 (2019)
  18. Maung CEH, Choi TG, Hyun HN, Kim KY. Role of Bacillus amyloliquefaciens Y1 in the control of Fusarium wilt disease and growth promotion of tomato. Biocontrol Sci. Technol. 27: 1400-1415 (2017) https://doi.org/10.1080/09583157.2017.1406064
  19. Regassa AB, Choi TG, Lee YS, Kim KY. Supplementing biocontrol efficacy of Bacillus velezensis against Glomerella cingulata. Physiol. Mol. Plant Path. 102: 173-179 (2018) https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2018.03.002
  20. Seok WY, Oh JS, Kim DH, Chung WB, Jeong SJ. Effect of microbial product on microorganisms in soil and the leaf Lettuce. Kor. J. Org. Agric. 12: 427-436 (2004)
  21. Vander P. Varum KM, Domard A, Gueddari NEE, Moerschbacher BM. Comparision of the ability of partially N-acetylated chitosans and chitooligosaccharides to elicit resistance reactions in Wheat leaves. Plant Physiol. 118: 1353-1359 (1998) https://doi.org/10.1104/pp.118.4.1353
  22. 김용범. II. 서론편. pp. 51-57. 고밀도 다수확을 위한 키토산 친환경 유기농법. (주)윤일문화 (2008)
  23. 새턴바이오텍(주). 키토산 유기농자재, 섬유 제품생산현황. Available from: http://www.sabit.co.kr/ 2019.
  24. 속초물산. 키틴.키토산 제품생산 및 판매현황. Available from: http://www.smnanobio.com 2019.
  25. 아미코젠 주식회사. 키틴.키토산관련 제품 판매현황. Available from: http://amicogen.com/ 2019.
  26. 아미코젠 C&C. 키토산 농업용, 식품관련 제품 판매현황. Available from: http://www.amicogencnc.com/ 2019.
  27. (주)건풍바이오. 키틴키토산 제품생산 및 판매현황. Available from: http://kunpoong.ejeju.net/ 2019.
  28. (주)키토라이프. 키틴키토산 제품생산 및 판매현황. Available from: http://kittolife.co.kr/ 2019.