KR100541946B1 - 음식물 퇴비화용 발효균 및 이를 이용한 발효균제제 제조방법 - Google Patents

음식물 퇴비화용 발효균 및 이를 이용한 발효균제제 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음식물 퇴비화용 발효균 및 이를 이용한 발효균제제 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명은 음식물 퇴비화용 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68(Bacillus subtilis KB-68 , KFCC 11325)을 제공하며, 또한, 상기 바실러스 써브틸러스 KB-68(Bacillus subtilis KB-68 , KFCC 11325)을 영양배지에서 호기배양하여 발효균배양액을 제조하는 단계; 상기 발효균배양액을 흡착물에 흡착시키고 건조시켜 발효균건조물을 제조하는 단계; 및 상기 발효균건조물에 발효균 먹이성분을 혼합하는 단계를 포함하는 음식물 퇴비화용 발효균제제 제조 방법을 제공한다.
음식물, 퇴비화, 발효균, 바실러스 써브틸러스, 바실러스 써브틸러스 KB-68, KFCC 11325

Description

음식물 퇴비화용 발효균 및 이를 이용한 발효균제제 제조방법{BACTERIA FOR THE COMPOSTING OF FOOD GARBAGE AND METHOD FOR PRODUCING INOCULANT FOR COMPOSTING BY USING THE BACTERIA}
도 1은 본 발명의 발효균제제의 퇴비화 과정중의 온도변화를 나타낸 그래프,
도 2는 본 발명의 발효균제제의 퇴비화 과정중의 pH변화를 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명의 발효균제제의 퇴비화 과정중의 CEC(양이온치환용량)변화를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 발효균제제의 발효제제 처리비율별 퇴비화 과정중의 온도변화를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 발효균제제의 발효제제 처리비율별 퇴비화 과정중의 pH변화를 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명의 발효균제제의 퇴비화 과정중의 함수율(%) 변화를 나타낸 그래프,
도 7은 본 발명의 발효균제제의 퇴비화 과정중의 유기물 함량(%) 변화를 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명의 발효균제제의 퇴비화 과정중의 세균밀도 변화를 나타낸 그래프,
도 9는 본 발명의 발효균제제의 퇴비화 과정중의 곰팡이밀도 변화를 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명의 발효균제제의 퇴비화 과정중의 탄질율(%) 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 음식물 퇴비화용 발효균 및 이를 이용한 발효균제제 제조 방법에 관한 것이다.
전국적으로 발생되는 음식쓰레기는 약 95.4%(14,310톤)가 매립처리되고 있으며, 약 2.5%(375톤)가 소각처리, 약 2.1%(315톤)가 재활용되고 있다. 이와 같이, 젖은 음식쓰레기의 대부분을 매립방법에 의존하여 처리해 왔으나 수도권 매립지를 비롯한 전국의 공용매립지에서 음식쓰레기의 반입을 통제함으로써 쓰레기로 인한 대혼란을 목전에 두고 있다. 특히 수도권의 경우, 음식물쓰레기의 반입이 전면 금지되면서 향후 확실한 처리처분 대책을 세우지 않으면 안되게 되었다.
음식쓰레기의 처리처분방법을 유형별로 보면, 퇴비화, 사료화, 소각, 소멸화 등으로 구분할 수 있다. 사료화의 경우, 젖은 상태 그대로 또는 건조 처리하여 기존 배합사료의 일부를 대체하는 방법이 있으나, 보관성 및 취급운반성 문제로 인하여 실효성이 없을 뿐 아니라 고염분과 다량의 향신료 때문에 가축의 위장장애, 설사 등을 유발시킨다는 보고가 속출하고 있다. 또한 음식물내 이물질의 완벽한 제거 가 선행되어야 하고, 사료로서의 성분이 일정치 않으며, 유해 병원균의 존재가능성 등 사료로서의 안전성이 확보되어야 하며, 축종별 급이수준 등에 대한 연구가 부족한 실정이므로, 사료로서의 재활용은 매우 어려운 상황이다. 소각의 경우, 음식물의 함수율이 80%로 매우 높아 에너지비용이 많이 소요될 뿐 아니라 다이옥신 등 대기오염 문제가 따르고 설비비용 부담이 크다는 문제가 있다. 소멸화의 경우, 장기간(1개월 내지 6개월) 음식물을 연속적으로 투입하여 완전발효시키므로써, 음식물내의 수분은 증발시키고 유기물은 이산화탄소와 물로 분해,휘발시키는 방식으로서, 음식물 잔여량도 극히 적어 발효물의 배출이 거의 없으므로 음식물 배출자의 만족도가 가장 높은 방법이라 할 수 있으나, 이 방법은 발효소멸공정에 대한 정확한 제어기술개발이 선행되어야 하며, 호기적인 발효조건을 확보하기 위해서는 다량(음식물양의 약 20배)의 수분조절제가 필요하므로, 처리장치가 엄청나게 커지므로 결국 음식물처리비용이 비상식적인 수준으로 높아지게 된다. 또한, 음식물을 장치내에서 장기간동안 발효시키므로써, 악취가 심하게 발생한다는 문제가 있다.
따라서, 현재 수준에서 음식물 쓰레기의 가장 적절한 처리방법은 퇴비화라고 할 수 있다. 음식물 쓰레기 퇴비화란 환경에 악영향을 미치지 않고 반건조 고형 유기물을 호기성 조건하에서 다양한 호기성 미생물의 생물학적 작용으로 안정한 형태로 만드는 것을 말한다. 퇴비화 처리의 목표는 유기성 폐기물의 안정화(Stabilization), 병원균의 사멸(Pathogen kill), 취급이 용이하도록 건조(Drying) 함에 있다. 이러한 음식물 쓰레기 퇴비는 결국 폐기물 처분 및 재활용적 측면에서 매립지 복토, 황무지 복토, 산림지, 화훼(원예), 작물재배 등 다양 하게 사용될 수 있는 환경보전형 자원임에 틀림없다. 음식물 쓰레기의 퇴비는 그 양이나 질로 볼때 폐기물 처리적 측면 이외에 농업적 측면으로도 상당한 의의를 가진다. 즉 발효퇴비로 사용하여 지력을 증진시키므로서 고품질, 고부가가치의 우수 농산물 생산에 일조를 할 수 있을 것으로 기대된다.
음식물쓰레기의 퇴비화공정은 다음과 같다. 일차적으로 음식물에 들어있는 이물질을 제거하는 선별작업이 실시되며, 이후 원료의 표면적을 크게 하여 발효를 원활하게 하기 위한 전처리로써 음식물파쇄작업이 실시된다. 음식물은 함수율이 75-80%로서 그대로 발효하기에는 과수분이므로 여기에 톱밥을 첨가하여 수분조절을 한 후 발효를 실시하게 된다. 발효효율을 증진시키기 위해서는 음식물쓰레기 전용의 발효제를 사용함이 바람직하다. 발효가 진행되면서 미생물대사열의 축적으로 발효물내부의 온도가 높아지므로 발효기간동안에 주기적으로 환적(뒤집기)하여, 과잉열을 제거하고 발효물내부로 신선한 공기(산소)가 들어가게 해야 한다. 이러한 환적작업을 수차례하고 나면 음식물내 가용성유기물이 거의 다 분해되어 발효물내 온도가 더 이상 오르지 않게 된다. 이때부터는 섬유소 등의 난분해성 유기물을 분해하는 방선균, 곰팡이 등의 활동으로 퇴비화가 서서히 안정화 단계에 접어들게 된다. 이렇게 장기간의 발효(퇴비화)과정동안, 고분자의 유기물은 저분자의 퇴비성분으로 분해될 뿐 아니라 수분이 증발되므로써, 발효물은 취급하기에 용이한 전형적인 퇴비가 되는 것이다.
음식물쓰레기의 퇴비화는 유기성폐기물을 적절하게 발효처리하여 농업용 유기비료로 재활용하는 유용한 기술임에 틀림 없으나, 지금까지의 기술은 퇴비화하는 데 소요되는 기간이 매우 길어 경제성이 떨어지며, 음식물성분의 분해효율이 낮아 미분해된 음식물성분으로 인하여 퇴비로서의 품질이 불량하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 음식물 퇴비화에 탁월한 발효균을 찾아내고, 이를 이용한 발효균제제를 제조하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 음식물 퇴비화 효과가 매우 우수한 바실러스 써브틸러스 KB-68(Bacillus subtilis KB-68, KFCC 11325)을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 바실러스 써브틸러스 KB-68(Bacillus subtilis KB-68, KFCC 11325)을 영양배지에서 호기배양하여 발효균배양액을 제조하는 단계; 상기 발효균배양액을 탈지강, 제오라이트 및 질석 등과 같은 흡착물에 흡착시키고 건조시켜 발효균건조물을 제조하는 단계; 및 상기 발효균건조물에 포도당, 당밀, 콩가루, 깻묵, 어분 및 혈분 등과 같은 발효균 먹이성분을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 퇴비화용 발효균제제 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 바실러스 써브틸러스 KB-68(Bacillus subtilis KB-68, KFCC 11325) 및 이를 이용한 발효균제제는 음식물의 퇴비화에 탁월한 효과가 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명자들은 음식물퇴비화의 경제성을 제고하고, 음식물분해효율을 높혀 음식물퇴비의 품질을 향상시키기 위하여 약 3년간 연구를 수행한 결과, 음식물 퇴 비화에 소요되는 기간을 대폭 단축하고 음식물퇴비의 품질을 향상시킬 수 음식물발효촉진미생물을 발견하고, 이러한 발견을 기초로 하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명자들은 6개 음식물쓰레기 집하장의 음식물쓰레기로부터 총 472개의 미생물을 분리하여 각종효소활성도 평가, 내구체형성능 조사, 음식물 열수추출물에서의 배양성 평가, 음식물 고형물에서의 배양성 평가, 내염성 시험, 내열성 시험, 산업용배지에서의 배양수율 평가 등을 실시한 결과, 최종적으로 효과가 가장 우수한 세균 1종을 선발하였다. 이 선발한 세균의 주요 균학적인 특성은 다음과 같다.
[NA 배지에서의 특성]
1. 색갈 : 연황색
2. 균총형태 : 원형(가장자리는 톱니모양)
3. 균총표면 : 볼록형
4. 균총크기 : 0.5~1.5um
[생리적 특성]
1. 그램반응 : 양성
2. 내성포자 형성유무 : 유
3. 세포형태 : 간형
4. 이동성 : 유
5. 호, 혐기성 : 양쪽성
6. 카탈라제 생성 : 유
7. VP 테스트 : 양성
8. 산화작용
자일로스 : 유
만니톨 : 유
아라비노스 : 유
9. 가수분해능
카제인 : 양성
젤라틴 : 양성
녹 말 : 양성
10. 시트레이트 이용성 : 유
11. 타이로신 분해능 : 무
12. 질산 환원능 : 유
13. 인돌 형성능 : 무
14. 7% 염분농도에서의 생장 : 유
15. 온도별 생장
5℃ : 불가
30℃ : 가능
50℃ : 가능
65℃ : 불가
본 발명자들은 상기와 같은 생리적특성을 고려하여, 본 발명세균을 바실러스 써브틸러스 KB-68(Bacillus subtilis KB-68)이라고 명명하였다.
본 발명의 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68은 2003년 10월 15일자로 한국미생물보존센타에 KFCC 11325의 수탁번호로 기탁되어 있다.
본 발명의 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68은 음식물쓰레기의 고형유기물성분을 고효율로 분해시킬 수 있는 특수활성을 갖고 있어, 음식물쓰레기를 빠른시간내에 분해하여 고품질의 퇴비를 만들 수 있다.
본 발명의 음식물 퇴비화용 발효균제제 제조 방법은, 바실러스 써브틸러스 KB-68(Bacillus subtilis KB-68 , KFCC 11325)을 영양배지에서 호기배양하여 발효균배양액을 제조하는 단계; 상기 발효균배양액을 흡착물에 흡착시키고 건조시켜 발효균건조물을 제조하는 단계; 및 상기 발효균건조물에 발효균 먹이성분을 혼합하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 흡착물은 탈지강, 제오라이트 및 질석으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하고, 상기 발효균배양액에 대해 중량비로 10 내지 200배인 것이 바람직하다.
상기 발효균 먹이성분은 포도당, 당밀, 콩가루, 깻묵, 어분 및 혈분으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하고, 상기 발효균건조물에 대해 중량비로 0.1 내지 90 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68은 음식물에 처리하여 초기에 왕성한 번식을 유도하기 위한 배지성분을 함유하는 발효촉진 제제형태로서 음식물쓰레기 발효에 사용되며, 구체적으로는 음식물쓰레기에 본 제제를 처리하고 교반하면서 적정온도에서 호기적인 조건을 유지하면, 본 발효균은 발효초기에 제제내에 포함된 포도당, 쌀겨, 콩가루, 깻묵, 당밀, 등의 배지성분을 이용하여 활발하게 번식하므로써 음식물더미내에서 우점미생물이 된다. 이 발효균은, 음식물쓰레기의 고형물성분 및 비고형물성분에 대한 분해력이 매우 우수하므로 음식물쓰레기를 빠른 시간내에 퇴비화할 뿐 아니라 미발효된 부분이 거의 없이 음식물쓰레기가 완전발효되므로 퇴비로서의 품질도 향상시킬 수 있으므로, 본 발명의 발효제를 사용하면 빠른 시간내에 고품질의 퇴비를 만들 수 있다.
이하 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
[실험예 1] 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68의 효소활성도 조사
음식물내 유기물은 탄수화물, 단백질, 지방성분으로 구성되어 있으므로, 본 발명의 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68이 이들 음식물성분을 어느정도 분해할 수 있는지를 평가하기 위하여 바실러스 써브틸러스 KB-68의 효소활성도를 조사하였다. 조사방법은 클리어존(Clear zone)법에 의거하여 바실러스 써브틸러스 KB-68의 탄수화물분해효소(아밀라제), 단백질분해효소(프로테아제), 지방분해효소(리파제) 활성도를 조사하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
바실러스 써브틸러스 KB-68의 효소활성도
균주 종류 효소활성도 조사결과(클리어존의 지름, mm)
탄수화물분해효소 단백질분해효소 지방분해효소
KB-68 21.3 18.2 13.9
KB-162 19.6 10.3 3.7
KB-388 11.2 8.4 9.3
탄수화물분해효소 측정은 starch-azure, 단백질분해효소 측정은 casein, 지방분해효소 측정은 lipase-substrate를 이용하여 실시하였으며, 상기 표 1에 보이는 바와 같이, 바실러스 써브틸러스 KB-68은 효소 3종의 활성도가 모두 매우 우수함을 알 수 있다
[실험예 2] 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68의 음식물 열수용출물에서의 배양성 평가
음식물 찌꺼기는 그 물리적 성상으로 볼 때, 대부분의 수분을 포함한 용출성 양분(고형물에 흡착되어 있는 유리성 양분 포함) 부분과 그외의 고형물 부분으로 나눌 수 있다. 음식물 찌꺼기 발효분해의 초기 단계는 용출성부분의 분해단계이며, 후기 단계는 고형물부분의 분해단계라 할 수 있다. 여기서는 용출성 양분부분에 대한 바실러스 써브틸러스 KB-68의 분해력을 평가하고자 하며, 용출성 양분에 대한 분해력은 용출성 양분에서의 배양성과 정비례하므로, 본 시험에서는 용출성 양분액에서의 발효균 배양성을 조사하였다. 즉, 한식당에서 수집해온 음식물쓰레기중에서 용출성 양분액을 제조하여 멸균한 후, 발효균을 접종하여 3일간 배양하면서 매일 발효균의 밀도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
바실러스 써브틸러스 KB-68의 음식물 열수용출물에서의 배양성
균주 종류 음식물 열수용출물에서의 배양성(X100,000cfu/ml)
1일후 2일후 3일후
KB-68 283 828 985
KB-162 23 281 335
KB-388 82 192 481
상기 표 2에 보이는 바와 같이, 바실러스 써브틸러스 KB-68은 음식물 열수용출물에서의 배양성이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 따라서 바실러스 써브틸러스 KB-68의 음식물 열수용출물 분해력이 가장 우수하다고 할 수 있다.
[실험예 3] 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68의 음식물 고형물에서의 배양성 평가
본 시험은 음식물의 비용출성 고형물(상기 실험예 2에서 사용한 용출물 이외의 부분)에 대한 분해력을 평가하고자 실시하였으며, 고형물에 중량비로 5배수의 증류수를 가하여 멸균한 후, 실험예 2와 동일한 방법으로 시험을 실시하였으며, 결과는 하기 표 3과 같다.
바실러스 써브틸러스 KB-68의 음식물 고형물에서의 배양성
균주 종류 음식물 고형물에서의 배양성(X100,000cfu/ml)
1일후 2일후 3일후
KB-68 87 381 577
KB-162 53 127 229
KB-388 62 236 311
상기 표 3에 보이는 바와 같이, 바실러스 써브틸러스 KB-68은 음식물 고형물에서의 배양성도 가장 우수한 것으로 나타나, 결국, 본 발명의 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68은 음식물의 모든 성분에 대하여 탁월한 분해력을 가지고 있음을 확인하였다.
[실험예 4] 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68의 내염성 시험
음식물내에는 다량의 염분이 들어 있으므로 음식물을 효율적으로 분해하기 위해서는 발효균이 고염분에서도 정상적인 생육을 할 수 있어야 한다. 본 시험에서는 염분농도에 따른 바실러스 써브틸러스 KB-68의 생육활성을 조사하였으며, 그 결과는 하기 표 4와 같다.
바실러스 써브틸러스 KB-68의 내염성
균주 종류 다양한 염분농도에서의 생장성
염분 1% 염분 2% 염분 4% 염분 7% 염분 10%
KB-68 +++ +++ +++ ++ -
KB-162 +++ +++ + - -
KB-388 +++ ++ + - -
+++ : 우수 , ++ : 보통 , + : 미약 , - : 생육불가
상기 표 4에 보이는 바와 같이, 바실러스 써브틸러스 KB-68은 염분농도 7%에 서도 생육이 가능한 것으로 나타나, 바실러스 써브틸러스 KB-68을 이용하면 고염분의 음식물도 분해할 수 있는 것으로 확인되었다.
[실험예 5] 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68의 내열성 시험
음식물은 퇴비화과정중에 온도가 상승하게 되며, 높은 온도에서도 음식물을 효율적으로 분해하기 위해서는 발효균이 고온에서도 정상적인 생육을 할 수 있어야 한다. 본 시험에서는 온도에 따른 바실러스 써브틸러스 KB-68의 생육활성을 조사하였으며, 그 결과는 하기 표 5와 같다.
바실러스 써브틸러스 KB-68의 내열성
균주 종류 다양한 온도에서의 생장성
15℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 70℃
KB-68 +++ +++ +++ +++ + -
KB-162 +++ +++ + + - -
KB-388 +++ +++ ++ ++ - -
+++ : 우수 , ++ : 보통 , + : 미약 , - : 생육불가
상기 표 5에 보이는 바와 같이, 바실러스 써브틸러스 KB-68은 50℃의 온도에서도 생육이 가능한 것으로 나타나, 바실러스 써브틸러스 KB-68을 이용하면 고온의 퇴비화과정중에도 음식물을 정상적으로 분해할 수 있는 것으로 확인되었다.
[실시예 1] 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68를 이용한 발효균제제 제조
발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68을 NA배지에서 5일간 액체호기배양하여 배양액을 제조한 후, 중량비로 30배의 탈지강에 혼합하여 40℃에서 건조시켜 발효균건조물을 제조하고. 발효균의 음식물내 초기번식을 촉진시키기 위하여, 이 발효균건조물에 포도당, 당밀, 콩가루를 중량비로 각각 1%, 5%, 5%를 첨가하여 발효균제제를 제조하였다. 이렇게 제조한 발효균제제를 이용하여 이후의 시험을 실시하였다.
[실험예 6] 음식물쓰레기 퇴비화시험-1(완전발효에 소요되는 기간 평가)
총용량 50리터의 교반기 및 보온장치가 장착된 퇴비화장치(발효조)에 한식당에서 수거한 음식물쓰레기 10kg과 수분조절제로서 톱밥 2kg을 혼합 투입하고, 교반하면서 실시예 1에서 제조된 발효균제제 100g(1%)을 처리하였다. 교반기는 2일에 5분씩만 가동하였으며, 퇴비화 과정중 주기적으로 발효물의 이화학적물성을 분석하여 음식물이 완전히 발효(퇴비화)되는데 소요되는 기간을 평가하였다. 본 시험에서는 발효제를 처리하지 않은채 음식물퇴비화장치를 가동한 대조구와 현재 시중에 판매중인 음식물발효제를 처리하여 퇴비화장치를 가동한 비교구를 두어 동일한 방법으로 동시에 실시하여 각 시험구간의 퇴비화진행상황을 비교평가하였다. 퇴비화 과정중 발효물의 발효진행상태를 분석한 결과를 도 1, 도 2 및 도 3에 나타내었다.
도 1의 퇴비화과정중의 온도변화를 보면, 본 발명의 발효균제제 처리구(시험구)는 퇴비화가 진행되면서 발효균의 발효활동으로 온도가 급격하게 상승하여 10일째에는 최고온도에 달하여 30일째까지 지속되다가 45일째부터는 온도가 저하하여 60일째에는 상온이 되는 것으로 나타났다.
도 2의 퇴비화과정중의 pH변화를 보면, 본 발명의 발효균제제 처리구(시험구)는 퇴비화가 진행되면서 발효균의 발효활동으로 암모니아가 생성되어 pH가 꾸준하게 증가하여 20일째에는 최고(pH 8.7)에 달하여 30일째까지 지속되다가 45일째부터는 서서히 낮아져 60일째에는 7.3으로 되었다.
도 3의 퇴비화과정중의 CEC(양이온치환용량)변화 결과 역시 온도, pH와 유사한 경향을 보이고 있으므로, 본 발명의 발효균제제 처리구(시험구)는 약 30일만에 음식물이 완전한 퇴비가 되는 것으로 판단된다. 반면, 비교구는 완전한 퇴비가 되는데 60일 이상이 소요되는 것으로 나타났으며, 대조구는 퇴비화가 매우 더디게 이루어지는 것으로 나타났다.
한편, 비닐주머니에 의한 퇴비부숙도 조사결과는 하기 표 6과 같다. 비닐주머니법이란 미분해된 유기물이 많을수록 가스가 많이 발생하고, 퇴비부숙도가 높을수록 가스발생량이 적은 원리를 이용한 퇴비화진행정도 판정방법으로서, 채취한 음식물발효물시료를 비닐주머니에 넣은 후 주머니를 밀폐시켜 30℃ 내외에 보관하면서 비닐주머니가 부풀어오르는 양상을 조사하여 발효물의 부숙도를 판정하게 된다.
비닐주머니법에 의한 발효가스발생량 조사결과
구분 비닐주머니법에 의한 퇴비부숙도 조사결과
초기 2일 10일 30일 45일 60일
시험구 +++ +++ ++ + - -
비교구 +++ +++ +++ ++ + +
대조구 +++ +++ +++ +++ ++ ++
+++ : 발생량 다량 , ++ : 발생량 보통 , + : 발생량 소량 , - : 발생 없음
상기 표 6에 보이는 바와 같이, 본 발명의 발효균제제 처리구(시험구)는 30일 이후에는 가스발생이 없으나, 비교구와 대조구는 60일째까지도 가스가 발생하는 것으로 볼 때, 본 발명의 제제는 음식물쓰레기를 빠른시간내에 분해하여 고품질의 퇴비를 만들 수 있음을 확인하였다.
[실험예 7] 본 발명의 발효균제제 처리비율에 따른 퇴비화효율 평가
상기 실험예 6과 동일한 방법으로 퇴비화시험을 실시하였으며, 음식물중량 대비 발효제투입비율을 0.1%, 0.5%, 1.0%, 5.0%로 달리하여 퇴비화장치를 가동하면서 각 구간의 퇴비화지표항목을 분석하므로써, 발효제제 처리비율에 따른 퇴비화효율을 비교평가하였으며, 그 결과는 도 4 및 도 5와 같다.
도 4의 발효제제 처리비율에 따른 온도 및 도 5의 pH변화로 볼 때, 본 발명의 발효균제제는 0.5% 이상 투입함이 바람직한 것으로 나타났다.
[실험예 8] 본 발명의 발효균제제를 이용한 음식물퇴비화 실증시험(퇴비품질의 이화학적 평가)
본 발명의 발효제제를 1.0% 처리하여 실험예 6과 동일한 방법으로 퇴비화시험을 실시하였으며, 퇴비화 중 발효물의 완숙도(퇴비로서의 품질)를 평가하기 위한 각종분석결과는 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10과 같다. 본 시험에서는 발효제를 처리하지 않은채 음식물퇴비화장치를 가동한 대조구와 현재 시중에 판매중인 음식물발효제를 처리하여 퇴비화장치를 가동한 비교구를 동일한 방법으로 동시에 실시하여 각 시험구간의 퇴비품질을 비교평가하였다.
도 6에 보이는 바와 같이, 퇴비화가 진행되면서 온도가 상승하므로 수분이 증발하여 함수율은 떨어지게 되며, 처리구의 함수율 저하폭이 가장 큰 것으로 나타났다.
퇴비화는 미생물에 의한 유기물분해활동이므로 퇴비화가 진행되어 부숙도가 높아질수록 도 7의 유기물함량은 낮아지게 되며, 처리구의 유기물함량저하속도가 가장 큰 것으로 나타났다.
퇴비화 초기에는 세균의 역할이 크고, 후기에는 곰팡이의 역할이 중요하다고 알려져 있는데, 도 8 및 도 9에 보이는 바와 같이, 미생물분석결과 처리구의 세균 및 곰팡이 밀도가 가장 높게 나타났다.
도 10에 보이는 바와 같이, 퇴비화가 진행되면 미생물의 활동으로 발효물의 탄질율(탄소성분 대비 질소성분의 비율)이 낮아지게 되는데, 처리구의 탄질율 저하속도가 가장 큰 것으로 나타났다. 이상의 퇴비화지표 분석결과, 처리구는 대조구 또는 비교구에 비하여 퇴비의 부숙도가 매우 높은 것을 알 수 있으며 또한 퇴비의 품질도 처리구가 가장 높음을 알 수 있다. 퇴비화가 진행되면서 발효물의 색도 및 냄새를 관능조사한 결과 역시, 처리구의 퇴비품질이 가장 우수한 것으로 확인되었다.
[실험예 9] 본 발명의 발효균제제를 이용한 음식물퇴비화 실증시험(퇴비품질의 생물학적 평가)
퇴비의 품질을 평가하는 가장 간단하고 정확한 방법중의 하나는 종자발아에 대한 영향시험이다. 즉, 부숙도가 낮은 퇴비일수록 종자발아율이 낮기 때문이다. 상기 실험예 8을 실시하면서 주기적으로 시료를 채취하여 무 종자발아율 시험을 실시하였으며, 그 결과는 하기 표 7과 같다.
음식물퇴비를 이용한 종자발아율 시험
발효제투입비율 음식물발효물의 무 종자발아율(%)
20일 경과물 30일 경과물 45일 경과물 60일 경과물
처리구 60 95 100 100
비교구 45 70 80 90
대조구 25 40 55 70
* 일반완숙퇴비의 종자발아율 : 95~100%
즉, 일반완숙퇴비의 종자발아율이 95~100% 인 것으로 볼 때, 본 발명의 발효균제제를 처리한 처리구의 경우 30일이면 고품질의 퇴비가 완성되는 것으로 확인되었다. 비교구의 경우에는 60일이 경과한 발효물도 발아율이 90%로서, 완전한 발효가 되지 않은 것으로 판단된다.
[실험예 10] 본 발명의 발효균제제를 이용한 음식물퇴비를 이용한 작물재배시험
본 시험은 상기 실험예 8의 퇴비화시험에서 제조된 처리구퇴비(45일 경과물)를 이용하여 작물재배시험을 실시한 것이다. 본 시험에서는 비교구로서 일반 시판중인 축분퇴비, 대조구로서 충청남도 C시 소재 음식물퇴비장에서 생산되는 음식물퇴비를 이용하여 작물재배시험을 실시하여 각 구간의 재배성적을 비교평가하였다. 작물은 상추와 오이를 사용하였으며, 밭 300평당 4톤의 비율로 퇴비를 살포한 후 관행적인 방법으로 재배하여 시험종료시의 농산물수확량 및 품질을 조사한 결과를 표 8 및 표 9에 나타내었다.
음식물퇴비를 이용한 작물재배시험 결과-1(상추의 경우)
발효제투입비율 재배성적
수확량(kg/평) 농산물의 품질 1주당 평균 뿌리중량(g) 최초 수확시까지 소요된 기간(일)
본 발명퇴비 13.5 상품 1.68 16
비교구 13.7 상품 1.66 16
대조구 8.9 중상품 1.23 21
음식물퇴비를 이용한 작물재배시험 결과-1(오이의 경우)
발효제투입비율 재배성적
수확량(kg/평) 농산물의 품질 1주당 평균 뿌리중량(g) 최초 수확시까지 소요된 기간(일)
본 발명퇴비 58.9 상품 6.21 35
비교구 59.4 상품 6.19 35
대조구 34.7 중상품 3.58 43
상기 표 8 및 표 9에 보이는 바와 같이, 상추와 오이 모두에서 본 발명의 퇴비는 일반 시판중인 축분퇴비와 거의 대등한 재배성적을 나타내고 있으며, 대조구퇴비의 재배성적은 매우 불량한 것으로 나타났다. 따라서 본 발명의 발효균을 이용한 제제를 처리한 음식물퇴비는 품질이 매우 양호함을 확인하였다.
본 발명의 바실러스 써브틸러스 KB-68(Bacillus subtilis KB-68 , KFCC 11325)은 음식물쓰레기의 고형유기물성분을 고효율로 분해시킬 수 있는 특수활성을 갖고 있어, 음식물쓰레기를 빠른시간내에 분해하여 고품질의 퇴비를 만드는 효과가 있고, 이를 이용한 바실러스 써브틸러스 KB-68 발효균제제는 실험예 등에서 알수 있듯이 음식물쓰레기의 고형물성분 및 비고형물성분에 대한 분해력이 매우 우수하므로 음식물쓰레기를 빠른 시간내에 퇴비화할 뿐 아니라 미발효된 부분이 거의 없이 음식물쓰레기가 완전발효되므로 퇴비로서의 품질도 향상시키고, 본 발명의 발효균제제를 사용하면 빠른 시간내에 고품질의 퇴비를 만드는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 음식물 퇴비화용 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68(Bacillus subtilis KB-68, KFCC 11325).
  2. 제1항의 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68(Bacillus subtilis KB-68, KFCC 11325)을 배양하여 제조된 발효균배양물.
  3. 제1항의 발효균 바실러스 써브틸러스 KB-68(Bacillus subtilis KB-68, KFCC 11325)을 영양배지에서 호기배양하여 발효균배양액을 제조하는 단계;
    상기 발효균배양액을 흡착물에 흡착시키고 건조시켜 발효균건조물을 제조하는 단계; 및
    상기 발효균건조물에 발효균 먹이성분을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 퇴비화용 발효균제제 제조 방법.
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