KR100870877B1 - 카모박테리움속 에스제피미생물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기물의 발효효과와 부패방지효과가 탁월할 뿐 아니라 구더기 및 해충의 살충효과 및 식물의 병원균 살균효과, 가축의 항생제 대체효과가 있는 칸디다 속, 카자스타니아 속, 바실루스 속, 카모박테리움 속의 SJP미생물 11종을 활용한 악취방지효과와 살충살균효과를 동시에 가지는 생균제제를 제공하여, 환경을 개선하고, 항생제 대체효과 및 악취, 파리 방지효과, 성장 촉진효과를 동시에 가지는 사료첨가제를 제공하며, 소화촉진과 방귀, 배변의 악취 해소와 건강증진효과를 가지는 발효식품과 발효한약을 제공하고자 한다.
SJP미생물, 락토바실루스, 브레비바실루스, 페니바실루스, 카모박테리움, 배양방법, 악취방지, 살충, 살균, 발효인삼.

Description

카모박테리움속 에스제피미생물 {SJP microorganism in Camobacterium}
본 발명에서는 폐기물 처리현장의 악취 방지 및 살균 살충, 가축의 성장촉진과 악취 및 파리발생 방지 등의 효과를 지닌 SJP미생물을 제공한다.
유기성 폐기물에 대한 악취를 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으나 현재까지 유기성 폐기물 처리현장과 양돈장, 한우축사, 양계장 등 축산산업현장에 악취는 물론 엄청나게 발생하는 파리로 인한 주민의 피해가 이만 저만이 아니다. 이와 같은 사실로서 그동안 개발된 악취해결 미생물의 효과를 단적으로 증명하는 것이다.
또는 축산업의 가장 문제는 악취와 파리 발생 및 성장촉진용 항생제 남용이다. 이 같은 문제를 해결하고자 많은 연구가 있었으나 해결되지 못하고 있는 실정이었다.
본 발명에서는 폐기물 처리현장의 악취 방지 및 살균 살충, 가축의 성장촉진과 악취 및 파리발생 방지 등의 효과를 지닌 SJP미생물을 제공함으로써, 환경을 개선하고 축산업의 발전에 기여하고자 한다.
SJP미생물의 분리원을 상세히 설명하면 발명자(SeJoonPark)는 2005년 농작물에 피해를 주는 해충 제거용 천연살충제를 개발하기 위한 아이디어로 초오, 부자, 사군자, 백부자, 멀구슬나무, 때죽나무 등 독성식물에서 독성물질을 가수분해방식으로 독성을 추출하여 농작물에 피해를 주는 배추벌레와 애벌레 노린재 등 해충의 살충시험을 실시하였다. 그러나 노린재와 성충이 사멸되지 않아 천연살충제로 사용하기엔 불가능하다는 판단에 따라 또 다른 용도를 모색하던 중 미생물에 주기적으로 살포하면 살아남는 미생물 중에는 독성의 내성과 생존력이 강한 미생물을 찾아낼 수 있다는 생각과 돌연변이효과를 기대할 수 있다는 아이디어가 떠올랐다.
그 같은 생각으로 박토와, 옥토, 부엽토, 분변토 각종 축분을 쌓아놓고 상기 천연살충제와 소금 합제된 유황을 주기적으로 약 6개월간 살포한 후, 이 흙을 수집하여 경기도 시흥시 1일 음식물쓰레기 100톤 처리 퇴비 발효시설에 악취방지용으로 사용해 본 결과 도 3으로 제시된 경기도 보건환경연구원의 악취측정 성적서와 같이 암모니아 등 대한민국 악취방지법으로 규제하는 악취 12종류 모두 0.00ppm으로 확 인되었다.
상기 음식물쓰레기 퇴비화시설에는 자원화가 불가능한 이물질(비닐봉투, 돼지머리, 물고기 등)을 분리해서 보관하였다가 15일에 한 번씩 소각장으로 이송하는 컨테이너가 있다. 이 컨테이너에서 상상을 초월하는 악취발생은 물론 매일 아침 쌀 몇 말을 뿌려놓은 듯이 구더기가 컨테이너를 타고 외부로 내려와 보기 흉측스러울 정도였다. 여기에 악취방지효과를 파악하기 위하여 상기 흙을 살포한 결과 그렇게 많던 파리유충이 단 한 마리도 발생하지 않았다. 뿐만 아니라 상기 시설 퇴비발효장치에서 1일 12~13톤의 퇴비가 생산되었으나 상기 흙을 사용한 후로는 5~6톤으로 감소되었다. 사용 전후의 실태를 살펴보면 사용 전에는 수분함량이 65~70%였으나 사용 후는 45~48%로 낮아졌고 부피가 1/3로 감소되었다.
악취 방지효과와 구더기 살충효과를 재확인하기 위하여 재래식화장실 13개에 상기 흙을 한 주먹씩 뿌린 결과 악취는 물론 구더기가 모두 사멸되었다. 이 같은 효과가 어떠한 미생물에 의하여 발생하는지 확인하기 위하여 상기 흙(미생물)으로 10일간 발효시킨 퇴비(시료)와 30일간 발효시킨 퇴비, 그리고 상기 흙을 사용하지 않고 음식물쓰레기를 발효한 퇴비(시료)를 대조시료로 미생물을 분리하였다. 그 결과 대조시료에서 찾아볼 수 없는 미생물이 24종이 발견되었다.
농, 축, 수산업의 효과
농, 축, 수산업에 활용하여 항생제를 사용하지 않고도 성장촉진효과, 폐사율 감소효과, 악취 방지효과, 파리 방지효과, 축분 신속발효효과, 생산된 퇴비의 식물병원균 억제효과 일석육조(一擧六得)의 효과를 제공하므로 축, 수산산업의 경쟁력 향상이 가능하다. 뿐만 아니라 그동안 심각하게 우려했던 축산물 및 수산물에 의한 인체의 내성균 병원체 문제를 깨끗이 해결할 수 있게 되었다.
환경적 효과
악취와 파리 없는 생활환경과 음식물쓰레기를 비롯한 인분, 축분 등 유기성폐기물을 신속하게 양질의 퇴비로 발효시켜 토양에 공급함으로써 유기농업에 기여하므로 인류의 삶의 질 향상과 살만한 자연환경을 조성할 수 있게 되었다.
구더기유충 살충 및 악취방지 시험
상기 24종 중 1차로 10종의 미생물을 무작위로 선정하여 파리방지능력과 악취방지능력을 파악하기로 하였다. 음식물 쓰레기 처리장에 반입된 부패된 생선과 닭고기. 돼지고기를 20ℓ들통 2개에 5ℓ씩 담아 상온에 4일간 방치해서 구더기를 생산하고 10개의 용기에 분산시켰으며 구더기의 수는 최소 500~1,000여 마리 정도로 분산하여 담고 10종의 SJP미생물 액상제 10cc를 물 100cc에 혼합하여 각각 살포한 다음 구더기가 죽는 시간과 상태를 조사한 결과 SJP6728AF1과 SJP6722AF2, SJP6730AF3, SJP6722A5, SJP6735B6 5종이 표 1과 같이 사멸되었다. 구더기가 사멸된 상기 SJP미생물 처리구를 파리가 들끓는 8월 상온에 3일간 방치했음에도 불구하고 표 1과 같이 선도가 변하지 않고 악취가 없었다. 6일이 경과해도 악취가 없었으며 생선의 선도가 도 4에 도시된 그림과 같이 70%이상 유지되었다. 상기 육류는 부패되어 쓰레기로 버려진 것이며 이를 다시 구더기를 만들기 위하여 여름철 상온에 4일간 방치했던 것을 6일이 경과해도 악취가 발생하지 않고 선도가 유지된다는 결과는 SJP미생물의 악취방지 능력과 부패방지 능력의 탁월함을 나타내는 것이다. 상기 방부작용과 악취방지 기작은 부패세균의 활성을 방지하거나 소멸시키는 능력에 따라 발생하는 것으로 판단된다.
음식물쓰레기 발효실험
퇴비발효장치에 반입된 발효 전 함수율 65% 음식물쓰레기를 20ℓ 들통에 10ℓ씩 담아 6개를 준비하였다. 다음 상기 6종의 SJP미생물 액체 20cc를 들통에 살포하고 흔들어 골고루 혼합하여 40~50℃가 유지되도록 보온하였다. 그리고 3일이 경과한 시점부터 계속적으로 냄새를 관능법으로 조사한 결과 표 1과 같이 조사되었다.
음식물쓰레기폐수 악취방지 시험
악취가 진동하는 음식물쓰레기폐수(BOD 100,000ppm)를 20ℓ 들통에 10ℓ씩 담아 6통을 준비한 다음 SJP미생물 액상 6종을 10cc에 물 100cc를 각각 혼합하여 20개 들통에 균주별로 2개씩 각각 살포한 후 악취변화를 측정하였다. 1시간이 경과하자 본 발명의 SJP미생물 5종 모두 악취가 95%이상 사라졌고 90분이 경과하자 술냄새가 나기 시작하였다. 술 냄새가 어느 정도의 알코올농도에서 발생하는지 조사하기 위하여 도 5와 같은 냉각장치가 구비된 증류수장치에 상기 폐수를 넣고 가열하여 증류수를 냉각시켜서 알코올측정 비중계를 띄워본 결과 6~8%로 나타났다. 또 상기 술 냄새가 나는 시료가 어느 기간까지 악취발생이 방지되고 술 냄새가 나는지 확인하기 위하여 2개월간 상온에 방치해 놓고 수시로 조사해 보았다. 그 결과 술 냄새는 차츰 감소했으나 부패가 정지된 상태로 악취가 발생하지 않았다.
표 1. 파리유충살충효과 및 발효, 악취방지효과실험
◆ 파리유충살충실험
미생물명 살충율 시간 악취효과 및 구더기상태
SJP6728AF1 100% 4 사멸 3일경과 구더기사체(死體)분해되어 정수(도 9) 5일이 경과 생선상태 약변(弱變) 약취(弱臭)
SJP6735B6 100% 4 사멸 12시간 후 분해되어 묵이 됨. 무취 5일경과 고기상태 절반보존 약취(弱臭)
SJP66722A5 50% 4 무취, 12시간 후 생선완전분해 2일 후 구더기재생 왕성활동
SJP6730AF3 70% 4 12시간 후 생선 절반분해 무취 24시간 생선완전분해 및 구더기 50%활동
SJP6729AF2 100% 2 사멸 3일경과 구더기사체 완전 분해 5일이 경과 생선상태 약변 약취
◆ 음식물쓰레기발효실험 (함수율 65% 음식쓰레기 1말에 배양종균접종 후 3일간 40℃가온(加溫))
미생물명 탈취효과 기간 관능검사결과
SJP6728AF1 100% 3일 무취
SJP6729AF2 100% 3일 무취
SJP6730AF3 100% 3일 무취
SJP6735B6 100% 3일 무취
SJP66722A5 100% 3일 무취
SJP6731B1 100% 3일 무취
◆ 음식물쓰레기폐수악취방지실험 (폐수에 배양종균 접종 후 냄새변화 측정)
미생물명 악취효과 시간 효과 알코올농도
SJP6728AF1 90% 90분 1시간 30분 악취 종료 술 냄새 발생 8%
SJP6730AF3 90% 90분 1시간 30분 악취 종료 술 냄새 발생 7.5%
SJP6729AF2 90% 90분 1시간 30분 악취 종료 술 냄새 발생 7.5%
SJP 미생물의 항균성 및 항 곰팡이 활성 실험
본 발명의 SJP 미생물의 식물병원균에 대한 항균성 및 항 곰팡이 활성 실험을 농업과학기술원생물부 식물병리과에 의뢰하여 조사한 결과는 표 2과 같다.
표 2 SJP 미생물의 항균성 및 항곰팡이성 활성실험(실내실험)
- 세균 항균활성
A5 AF1 AF2 AF3 B1 B6
Agrobacterium vitis(흑뿌리병) + - - - - ++
Clavibacter michiganensis subsp, michiganensis(궤양병균) + + - - - ++
Pectobacterium carotovorum subsp . carotovorum(무릅병균) + - - - - +
Xanthomonas campestris pv. campestris(검은썩음병균) + - - - - +
- 곰팡이
Colletotrichum gloeosporides(탄저병균) + - + + +++
Fusarium oxysporum(시드름병균) + - - + +++
Phytophthora capsici(역병균) - - - - +
Rhizoctonia solani(잘록병균) + + + + - ++
Sclerotinia sclerotiorum(균핵병균) + + + + - ++
- 활성정도 : - 효과없음 + 효과약 ++ 효과중 +++ 효과우수
상기 실험에서 능력이 탁월한 사카로마이세스 에시구스(Saccharomyces exiguus) 속 SJP6728AF1, SJP6729AF2, 칸디다 프룩투스(Candlda fructus) 속 SJP6730AF3의 신규 균주 외 락토바실루스 (Lactobacillus paraplantarum) 속 SJP6722A5와 패니바실루스 (Paenibacillus polymyxa) 속 SJP6735B6 균주, 바실루스(bacillus badius) 속 SJP6731B1 균주를 분리 동정하였으며 분석결과를 도 1에 제시하였고 이들 균주를 한국 미생물 보존센타에 기탁하여 표 3과 같이 기탁번호를 부여받아 대한민국에 특허출원하여 제0536456호로 특허를 허여받았다.
표 3. SJP 미생물의 기탁 균주명 및 기탁번호
기탁균주명 기탁번호
SJP6728AF1 KCCM-10675P
SJP6729AF2 KCCM-10677P
SJP6730AF3 KCCM-10679P
SJP66722A5 KCCM-10676P
SJP6735B6 KCCM-10678P
SJP6731B1 KCCM-10680P
음식물쓰레기 수거용기 악취방지실험
음식물쓰레기수거용기에 악취발생을 방지하면 운반차량과 음식물쓰레기전처리시설에 발생하는 악취를 해결할 수 있다는 생각으로 경기도 시흥시에 분산되어 있는 수거용기 1,200개에 음식물쓰레기를 수거하기 전과 후에 상기 6종의 SJP미생물생균제 20~50cc를 살포한 결과 수거용기는 물론 수거용차량과 전처리시설에 악취가 발생하지 않았다. 뿐만 아니라 음식물쓰레기를 3~5일간(최장 10일간) 수거하지 않아도 악취와 구더기가 발생하지 않을 뿐 아니라 음식물쓰레기수거용자동차도 악취가 없음으로 도시환경이 쾌적해 진 것이다. 또한 수거용기를 자기집 앞에 방치하는 것을 꺼려하는 문제와, 주민이 코를 막고 수거용기를 이용하는 악취고통과, 음식물쓰레기 또는 분뇨 처리시설의 님비현상을 해결할 수 있게 되었다. 이와 같은 공로로 SJP미생물을 사용하는 경기도 시흥시장이 발명자에게 표창장을 도 6과 같이 수여하였으며 도 7과 같은 사용실적과 사용효과를 입증하였다.
또는 여름철의 경우 음식물쓰레기와 분뇨를 수거하는 청소원은 식당출입이 불가능했으며 귀가 중 승강기탑승, 가정까지 악취문제로 많은 고통을 겪었으나 환경미화원들이 악취로부터 해방되었다. 상기 사실은 악취로 고통을 받던 환경미화원이 도 8과 같이 감사편지를 보내왔다. 음식물쓰레기수거용기는 물론 수거용자동차와 처리장까지 악취가 발생하지 않아 악취에 대한 고통을 면하게 된 것이다. 본 발명자는 이와 같은 효과를 발명의 명칭 ‘미생물을 이용한 유기성폐기물처리의 악취방지방법’으로 특허출원하여 특허 제10-0581738호(등록일2006.05.12)로 특허를 허여받았다.
2차 SJP 미생물 분리 및 시험
한편 상기 특허 허여된 SJP미생물을 비롯해 1차로 24종을 분리했던 진탕액을 90일간 3℃ 냉장고에 보관했다가 조사한 결과 본 발명의 SJP6840AF4 균주, SJP6844AF5 균주, SJP6726AF6 균주, SJP6843AF7 등 8종의 미생물이 생존해 있었다. 90일이 경과한 후 다시 분리한 목적은 생존할 수 있는 영양소가 없고 온도가 낮은 악조건환경에서 생존한 미생물이 있다면 실용적으로 대단히 유용할 수 있다는 기대로 실시한 것이다. 이 같은 분리에 의하여 상기 1차와 2차로 분리된 균주가 32종이 분리된 것이다. 이중 1차 실험으로 사용된 10종에 대해서는 그 효과를 파악하였음으로 2차 실험에서는 제외하고 1차 미 시험 14종과 2차 분리분 8종을 합하여 22종에 대한 악취방지효과 및 유기물발효효과, 구더기살충 및 세균과 곰팡이 살균효과를 검증하는 실험을 다음과 같이 실시하였다.
구더기 등 유해해충 살충
음식물쓰레기처리장에 반입된 부패된 생선과 통닭, 돈육 20ℓ물통 5개를 준비하여 각각 5ℓ씩 담아 파리가 왕성한 상온에 4일간 방치하여 구더기를 생산하고 22개의 실험구에 분산시켜 준비하였으며 구더기의 수는 최소 500~1,000여 마리 정도였다. 쌀겨와 밀기울, 대부박 등 유기물로 제조한 배지에 배양된 각각의 미생물액상제 10cc를 물 100cc에 혼합하여 구더기가 담긴 22개의 용기에 각각 살포한 다음 구더기가 죽는 시간과 상태를 조사한 결과 11종이 평균 2~6시간에 구더기가 50~100%가 사멸되었다. 2일이 경과하자 바실루스 속에서는 구더기가 또 다시 발생하기 시작하였고 3일이 경과하자 악취도 다시 발생하였다. 그러나 효모 속은 3일이 경과했음에도 불구하고 생선과 통닭의 선도가 변함이 없었으며 6일이 경과하자 선도 70%이상 변화되었으나 악취가 발생하지 않아 상기 1차 분리된 효모와 유사하였다. 다만 배양배지의 성분에 따라 살충효과가 판이하게 우열이 교차하는 현상을 보였다.
상기 구더기 살충실험과 같이 배양배지에 따라 미생물의 활성이 상이하므로 다양한 성분의 배지를 제조하여 100여 회 이상 실시하였으며 표 4에 표시된 구더기살충실험결과는 평균 데이터를 제시하였다.
유기물발효실험
본 유기물 발효시험도 1차 시험방법과 같이 실시하였는데 함수율 65%내외의 음식물쓰레기 20ℓ를 들통에 10ℓ씩 담는 방법으로 22개와 대조구로 2개를 더 준비하였다. 다음으로 분리된 미생물 22종 각각을 배양한 배양액 20cc를 22개의 들통에 각각 살포하고 교반한 다음 40~50℃가 유지되도록 가온하였다. 그리고 3일이 경과한 시점부터 계속적으로 악취발생정도를 관능법과 악취측정기를 사용하여 측정하였다. 그 결과 구더기 살충능령이 탁월했던 미생물이 발효능력도 탁월한 것으로 확인되었다. 분석방법은 유기물의 부피감소 정도를 실측하고 동시에 악취발생정도를 관능과 악취측정기를 사용하여 악취의 냄새변화와 감소정도를 측정하는 방법으로 유기성폐기물의 발효효율을 확인하였다. 그 결과는 11종이 악취방지효과와 구더기살 충효과가 미약하여 동정에서 제외하였으며 효과가 탁우러한 11종의 분리번호와 효과를 표 4에 제시하였다. 이 밖에도 음식물쓰레기 1일 80톤퇴비화시설과 한우축사에 발생한 축분 발효실험 등 유기물발효실험을 다수 실시하였다. 평가방법은 10명을 동원한 관능법과 악취측정기를 사용하여 악취를 측정하고 부피 감소량을 실측방법으로 평가하였으며 파리발생유무를 확인하는 방법으로 실험하였다.
음식물쓰레기폐수악취방지실험
본 실험은 그동안 실험에서 발효능력이 저조하거나 살충살균활성이 낮아 실용성이 없는 것으로 보이는 미생물은 실험대상에서 제외하고 효과가 탁월했던 11종에 대하여 1차 시험에서 음식물쓰레기 폐수악취방지시험과 같은 방법으로 실시하였다.
악취가 진동하는 음식물쓰레기폐수(BOD 100,000ppm)를 20ℓ물통에 10ℓ씩 담은 11개의 실험구와 대조용 1개를 준비한 다음 SJP미생물액상 5cc를 11개의 실험구에 각각의 균주를 살포한 후 악취변화를 대조구 1개와 비교하며 측정하였다. 1시간이 경과하자 악취 100%가 사라졌고 90분이 경과하자 효모균주를 접종한 실험구에서 술냄새가 발생하기 시작하였다. 술냄새가 나는 실험구의 액체를 증류시켜 비중을 측정한 결과 효모종은 6~8%로서 1차 실험과 유사하였다. 또한 산도를 측정결과 효모균주 PH3.7 락토바실루스 PH4.1 페니바실루스 PH 4.2의 강산성으로 나타났다. 이와 같은 실험을 실시한 실험구 모두를 35℃~40℃로 유지되는 퇴비발효장치에 1개월 이상 방치하였음에 불구하고 악취가 발생하지 않았다.
이와 같이 악취가 발생하지 않는 기작을 알아보기 위하여 음식물쓰레기 30리터를 퇴비발효실에 7일간 방치하여 완전히 부패시켜 암모니아 등 악취가 최대한으로 발생하도록 만든 시료를 3등분하여 실험구 3개를 만든 다음 암모니아와 황화수소 등 부패세균의 밀도를 희석평판도말법으로 조사하였다. 그 결과 1cc당 약 3~15×108이 세균이 검출되었며 실험구 3개 각각에 본 발명의 SJP6840AF4 균주와 SJP6841L2 균주, 균주 배양액 10cc를 더하여 교반하고 2시간 후 암모니아 등 부패세균의 밀도를 희석평판도말법으로 각각 조사한 결과 SJP6840AF4 균주 실험구는 1cc당 약 2~5×102 SJP6841L2 균주 1cc당 약 2~5×103 SJP6719B3 균주 1cc당 약 2~5×103 의 세균이 검출되었다.
표 4. 구더기살충효과 및 음식물쓰레기발효 및 음식물쓰레기폐수악취방지시험
◆ 구더기살충실험
미생물명 살충율 사멸시간
SJP6840AF4, SJP6844AF5, SJP6841L2, SJP6734B4, 100% 2
SJP6726AF6, SJP6843AF7, 100% 3
SJP6720L3, SJP6723L4, SJP6742L5, 60~70% 6
SJP6732B2, SJP6719B3, 40~50% 6
◆ 음식물쓰레기발효실험 (함수율 65% 음식쓰레기 20ℓ물통에 담아 배양종균접종 후 3일간 40℃가온(加溫))
미생물종류 발효효과 발효기간
SJP6840AF4, SJP6844AF5, SJP6726AF6, SJP6843AF7 100% 3일
SJP6841L2, SJP6720L3, SJP6723L4, SJP6742L5, SJP6732B2, SJP6719B3, SJP6734B4, 80% 3일
◆ 음식물쓰레기폐수악취방지실험
미생물명 악취방지효과 시간 알코올농도
SJP6840AF4, SJP6844AF5, SJP6726AF6, SJP6843AF7 100% 60분 6~8
SJP6841L2, SJP6720L3, SJP6723L4, SJP6742L5, SJP6732B2, SJP6719B3, SJP6734B4 90% 90분 3~5
SJP 미생물의 항균성 및 항곰팡이성 활성 실험
본 발명의 SJP미생물이 농작물에 피해를 주는 세균과 곰팡이의 항균활성을 조사하고자 농업과학기술원 농업생물부 식물병리과에 의뢰하여 조사하였다. 그 결과는 표 5와 같고 본 실험을 증명하는 방법으로 항균활성실험사진을 도 9에 도시하였다.
표 5 SJP 미생물의 항균성 및 항곰팡이성 활성실험(실내실험)
분류 명칭 약칭
세균 Agtobacterium vifis Ag
Clavibacter michiganensts subsp, michiganensis Cl
Erwinia carotovora subsp, carotovora Er
Xanthomonas campestris pv campestris Xa
곰팡이 Colletotrichum gloeosporioides (고추탄저병) Co
Fusarium oxysporum (입고병 근부병) Fu
Phytophthora capsici (고추역병) Ph
Rhizoctonia solani (벼문고병) Rh
Sclerotinia sclerotiorum(균핵병) Sc
SJP미생물 항균활성
SJP미생물명 Ag Cl Er Xa Co Fu Ph Rh Sc 비고
SJP6840AF4 + - - - - - + -
SJP6844AF5 + - - - - - + - +
SJP6726AF6 - - - - - - + - +
SJP6843AF7 - - - + - - - - -
SJP6841L2 ++ ++ ++ + +++ +++ +++ ++ ++
SJP6720L3 + + + + ++ + ++ + ++
SJP6723L4 + - - + ++ + - - +
SJP6742L5 + + + + ++ + + ++ +
SJP6732B2 + + + + + + - + +
SJP6719B3 + + ++ + + +++ ++ + -
SJP6734B4 ++ - + ++ - ++ +++ + ++
활성정도 보기 : - 효과없음 + 효과약 ++ 효과중 +++ 효과우수
유사균주 시험
상기와 같은 시험으로 SJP미생물의 실용성을 판단하고 한국미생물보존센타(KCCM)에 의뢰하여 동정하였으며 도 2(분석결과성적서)와 같이 SJP6840AF4균주는 칸디다 제이라노이데스(Candida zeylanoides) 속. SJP6844AF5균주는 카자흐스타니아 에로비아(Kazachstania aerobia) 속. SJP6726AF6균주는 칸디다 후미리스(Candida humilis) 속. SJP6843AF7균주는 칸디다 제이라노이데스(Candida zeylanoides) 속 효모로 확인되었다. SJP6841L2균주는 락토바실루스 카세이(Lactobacillus casei) 속, SJP6720L3균주는 락토바실루스 브레비스(Lactobacillus brevis) 속, SJP6732L4균주는 락토바실루스 시트레움(Lactobacillus ctreum) 속. SJP6742L5균주는 카모박테리움 말타로마티쿰(Camobacterium maltaromaticum) 속. SJP6732B2균주는 페니바실루스 락티스(Paenibacillus lactis) 속, SJP6719B3균주는 페니바실루스(Paenibacillus sp) 속, SJP6734B4균주는 브레비바실루스 보스테렌시스(Brevibacillus borsterensis) 속명으로 동정되었다. 동정된 상기 균주는 한국미생물보존센타(KCCM)에 기탁하였다. 기탁 결과는 아래 표에 정리하였다.
균주명 기탁기관 수탁번호 기탁일
SJP6719B3 한국미생물보존센타 KCCM-10727P 2005.12.29
SJP6734B4 한국미생물보존센타 KCCM-10728P 2005.12.29
SJP6841L2 한국미생물보존센타 KCCM-10729P 2005.12.29
SJP6720L3 한국미생물보존센타 KCCM-10730P 2005.12.29
SJP6723L4 한국미생물보존센타 KCCM-10731P 2005.12.29
SJP6742L5 한국미생물보존센타 KCCM-10732P 2005.12.29
상기 SJP미생물 속명과 가장 가까운 유사균주를 한국미생물보존센타(KCCM) 등 미생물은행에서 구매하여 본 발명의 SJP미생물 배양에 사용된 배지에 배양하여 구더기 살충시험과 악취방지시험, 유기물발효시험을 실시해 보았다. 시험방법은 상기 SJP미생물 시험방법과 동일하게 음식물쓰레기 발효시험과 음식물쓰레기 폐수악취방지시험을 실시하였으며, 악취 저감효과를 저감수치를 %로 환산하여 표 6에 제시하였다.
유사균주의 시험결과를 살펴보면 구더기살충시험에서 페니바실루스 종이 12시간 경과에 30%의 사멸율을 보였으나 불과 10시간이 경과하자 다시 구더기가 왕성하게 재발하였다. 또한 악취방지효과에 있어서도 SJP미생물에 비교하여 현저하게 효과가 떨어졌다. 뿐만 아니라 동일한 SJP미생물과 배지에 배양했음에도 불구하고 유사종과 SJP미생물의 냄새가 상이한 미생물이 다수 있었으며, 배양액 보관에 있어서도 냄새변화가 신속함을 발견하였다.
표 6. 유사균주 시험결과
◆ 구더기살충시험
유사 미생물명 살충율 사멸시간
Candida zeylanoides , Candida humilis . 00% 12
Lactobacillus casei , ,Lactobacillus brevis Camobacterium . maltaromaticum Brevibacillus borsterensis 10~20% 9
Paenibacillus sp, Paenibacillus lactis Lactobacillus ctreum 20~30% 6
◆ 음식물쓰레기발효시험 (함수율 65% 음식쓰레기 20ℓ물통에 담아 배양종균접종 후 3일간 40℃가온(加溫))
유사 미생물종류 발효효과 발효기간
Candida zeylanoides . Candida humilis . Kazachstania aerobia . 50% 3일
Camobacterium . maltaromaticum Brevibacillus borsterensis 30%
Lactobacillus casei , ,Lactobacillus brevis Paenibacillus sp, Paenibacillus lactis Lactobacillus ctreum 10%
장구벌레살충시험
모기유충 장구벌레 살충시험을 다음과 같이 실시하였다. 장구벌레가 왕성한 웅덩이에서 장구벌레 약 50마리 정도를 물과 함께 투병한 페트병에 담아 12개를 준비하여 상기 11종의 SJP미생물 10cc를 투입하고 관찰하였다. 6시간이 경과하자 SJP6841L2와 SJP6734B4 균주를 투입한 시험구의 모기유충이 사멸이 시작되어 3시간경과에 100% 사멸되는 효과가 있었으며, 다음으로 SJP6732B2의 균주가 8시간 경과에 사멸이 시작되어 4시간 경과에 모두 사멸되는 효과를 확인하였다. 이밖에 바실루스균주 투입 시험구는 미생물을 투입하지 않은 대조구에 비교하여 활성이 떨어지는 정도였으나, SJP6840AF4, SJP6844AF5, SJP6726AF6, SJP6843AF7, 효모종균은 오히려 왕성한 활성을 보였다.
항균성 및 항곰팡이 활성분석
본 발명의 SJP미생물의 식물병원균에 대한 항균성 및 항곰팡이 활성분석을 농촌진흥청 농업과학기술원 생물부 식물병리과에 의뢰하여 분석결과(시행, 식물병리과-386호(2006.02.07))는 표 7과 같다.
표 7 SJP 미생물의 항균성 및 항곰팡이성 활성시험(실내시험)
분류 명칭 약칭
세균 Agtobacterium vifis(뿌리혹병) Ag
Clavibacter michiganenstssubsp, michiganensis(궤양병균) Cl
Erwinia carotovora subsp, carotovora (무름병균) Er
Xanthomonas campestris pv campestris (검은썩음병균) Xa
곰팡이 Colletotrichum gloeosporioides (탄저병) Co
Fusarium oxysporum (시드름병) Fu
Phytophthora capsici (역병균) Ph
Rhizoctonia solani (잘록병균) Rh
Sclerotinia sclerotiorum(균핵병균) Sc
SJP미생물 항균활성
SJP미생물명 Ag Cl Er Xa Co Fu Ph Rh Sc 비고
SJP6840AF4 + - - - - - + -
SJP6844AF5 + - - - - - + - +
SJP6726AF6 - - - - - - + - +
SJP6843AF7 - - - + - - - - -
SJP6841L2 ++ ++ ++ + +++ +++ +++ ++ ++
SJP6720L3 + + + + ++ + ++ + ++
SJP6723L4 + - - + ++ + - - +
SJP6742L5 + + + + ++ + + ++ +
SJP6732B2 + + + + + + - + +
SJP6719B3 + + ++ + + +++ ++ + -
SJP6734B4 ++ - + ++ - ++ +++ + ++
활성정도 보기 : - 효과없음 + 효과약 ++ 효과중 +++ 효과우수
SJP 미생물발효 퇴비분석
본 발명의 SJP미생물로 음식물쓰레기를 발효한 퇴비의 미생물 밀도 분석을 농촌진흥청 농업과학기술원 생물부 식물병리과에 의뢰하여 분석한 결과, 다음 표 8과 미생물의 검토소견서(시행, 식물병리과-384호(2006.02.07))를 받았다.
표 8. 퇴비시료별 미생물밀도 (단위; X 106 CFU/g)
시료명 세균 곰팡이 효모
비열처리 열처리(70℃ 10분)
SJP미생물퇴비(10일 발효) 56.0 1.0 0.07 0.32
SJP미생물퇴비(30일 발효) 12.3 2.4 0 0
대조퇴비 (30일 발효) 1.1 0.1 0.73 0
제목 : 퇴비화관련 미생물 검토소견서
1. 검토결과
* 대조퇴비에 비해 발효퇴비에서 12 ~ 56배 정도의 많은 미생물이 검출되었으며, 곰팡이의 밀도는 상대적으로 낮았으나 10일 발효 퇴비에서 효모균의 밀도가 높았음.
* 퇴비에서 검출된 미생물은 Bacillus 속 세균과 효모균이 우점하고 있는 것으로 확인되었음.
* 악취감소와 파리유충 살충효과가 있는 미생물이 일부 확인되었음.
* 식물병원균에 대하여 항균활성이 있는 미생물이 일부 확인되었음.
* 식물 생육을 촉진하는 미생물이 일부 확인되었음.
2. 검토의견
* 악취감소에 효과가 있는 미생물은 현장에서 정밀한 시험을 수행 후 음식물쓰레기 및 가축분뇨 등에 이용 시 활용 가능성이 있을 것으로 사료됨.
* 항균활성, 식물생육 촉진 및 파리유충에 살충효과가 있는 미생물을 병해충 방제제로 활용될 수 있을 것으로 사료됨.
또 다른 시험으로 SJP6840AF4균주와 SJP6844AF5균주, SJP6726AF6균주, SJP6841L2균주, SJP6720L3균주, SJP6732B2균주, SJP6719B3균주, SJP6743B4균주 및 1차분리 동정한 SJP6728AF1과 SJP6729AF2, SJP6730AF3을 하나의 배지에 3일간 35℃로 배양하여 유기물 발효효과와 구더기 살충효과를 시험해 보았다. 단일 균으로 사용하는 효과보다 다소 효과가 탁월함을 확인하였다.
또한 SJP미생물을 이용하여 음식물쓰레기를 발효시킨 퇴비에 존재한 미생물과 일반적인 퇴비에 존재한 미생물의 종류와 밀도를 분석한 결과, SJP미생물을 이용하여 발효시킨 퇴비에는 상기 시험대상으로 분리된 39종 외에도 농작물에게 유익한 유익균이 12종이 더 존재하고 있어 도합 51종으로 1g에 약 1~50×108 마리가 존재하고 있었다. 그러나 일반퇴비에는 사상균 등 23종의 미생물이 존재하고 1g에 약 1~15×104 마리가 존재하는 것으로 확인되었다. 이 같은 시험으로 SJP미생물의 길항능력을 파악하였으며, 본 발명의 SJP미생물을 통상의 유익균과 혼합 배양하여 사용할 수도 있다는 결론을 얻었다.
또한 1차 분리한 SJP미생물과 2차 분리한 본 발명의 균주의 특성이 악취방지능력, 살충살균능력, 발효능력, 부패방지능력에 있어 배지조성물에 따라 각각 효과가 다르다. 실례로 쌀겨만으로 제조된 배지에 본 발명의 SJP미생물 11종(SJP6728AF4, SJP6844AF5, SJP6726AF6, SJP6841L2, SJP6720L3, SJP6732B2, SJP6719B3, SJP6840B4)의 균주를 접종하여 배양한 결과, 구더기 살충시험에서는 SJP6840AF4와 SJP6726AF6, SJP6719B3의 균주가 가장 효과적이었다. 그러나 밀기울만으로 제조된 배지에서는 SJP6844AF5와 SJP6841L2, SJP6743B4의 균주가 가장 우수하였다. 이와 같이 우열이 배지에 따라 변화됨을 파악하였다. 1차 분리한 SJP미생물과 2차 분리한 본 발명의 SJP미생물의 효모와 바실루스의 발효능력과 악취방지능력, 살충살균능력이 유사한 것으로 평가되었으며, 특히 단일 종을 사용해도 살충효과와 악취방지효과가 탁월하지만, 효모 속 1~2종과 바실루스 속 1~2종을 혼합 사용함이 다소 효과가 우수하다. 따라서 이들 균주를 한국 미생물 보존센타(KCCM)에 기탁하였으며, 기탁번호 및 SJP미생물명은 표 9와 같다.
표 9. 기탁 균주명 및 기탁번호
기탁균주명 기탁번호
SJP6840AF4 KCCM-10695P
SJP6844AF5 KCCM-10696P
SJP6726AF6 KCCM-10697P
SJP6843AF7 KCCM-10698P
악취방지효과 의뢰시험
본 발명의 1차 분리한 6종과 2차 분리한 11종을 각각 배양하여 혼합한 시료를 세종대학교 지구환경과학과 김기현교수, 김용휘교수 및 연구원에게 분석 의뢰하여 분석하였으며 분석결과는 논문 “부패와 악취방지특성 및 SJP 미생물을 이용한 부패악취 저감에 대한 연구”라는 제목으로 ‘환경분석학회지’ 9월호에 발표되었다.
시험방법을 살펴보면 “생선과 육류를 부패시켜 SJP미생물을 접종한 날로부 터 30일간 악취변화를 조사하는 방법으로 분석하였다. 분석결과를 살펴보면 SJP미생물처리 후 1시간과 1일까지는 수천 배의 경감효과가 나타나고 시간이 경과할수록 감소되어 7일 후에는 7배가 감소되는 효과가 있으나, 특히 황계열의 황화수소가 99.99% 감소되어 악취의 흔적조차 찾아볼 수 없다가, 30일이 경과한 후 다시 악취가 발생된다. 그러나 대부분의 유기성 폐기물이 2~3일 이내에 처리됨을 감안하면 악취방지에 효과적이다”라고 분석되었다. 이는 30일간 악취방지효과 및 부패방지효과를 말하는 것으로 본 발명의 SJP미생물은 생선 등의 선도유지용 등 방부제로 사용될 수 있음을 알 수 있다.
유해세균의 역 항균
본 발명자는 장기간의 다양한 시험에서 유해 미생물도 항균력이 생긴다는 사실을 확인하였다. 본 발명의 SJP미생물을 일정한 장치(A:음식물쓰레기처리장치)에 3개월 이상 계속해서 사용하면 서서히 악취방지와 파리방지 효과가 떨어짐을 알 수 있다. 그런데 그 미생물을 타처에 있는 B장치에 사용하면 효과가 A장치의 최초 사용한 효과가 발생한다. 이는 미생물 세계에서도 SJP미생물에 대한 항균능력 또는 면역이 생겼다는 증거로 이해할 수밖에 없다.
이는 대자연의 현상으로 특정 미생물에 대한 내성이 생긴 미생물에 의해 상대적으로 능력이 저하되는 것이다. 그러므로 더욱 바람직하게는 상기 효모 7종 중 1~2종과 바실루스균주 10종 중 1~2종을 각각 배양해서 일정비율로 혼합하여 사용하되 최소한 1개월 간격으로 종균을 교환하여 사용하면 역 항균의 문제를 해결할 수 있다. 실제로 상기 방법으로 음식물쓰레기 처리시설과 자원화가 불가능한 비닐봉지와 육류 등 이물질을 저장하는 컨테이너에 적용한 결과 악취와 파리 방지효과가 지속되었다.
또한 상기 유해세균의 역 항균문제는 가축사료제조에도 적용된다. 효과가 좋다고 한가지만을 사용할 경우 가축의 장내 유해 대장균의 항균능력이 강화되어 결국 기대하는 효과를 기대할 수 없게 된다. 그러므로 사료첨가제는 물론 후술하는 발효식품에서도 주기적인 변화가 필요하다.
축우, 양돈 사료 시험
이 같은 발효능력과 부패방지능력, 알코올 발효능력에 주목하고 미생물사료를 한우와 양돈, 양계사료에 첨가하여 시험해 보았다. 사료첨가제 또는 배양액체를 음수에 첨가하는 방법으로 급여 7일 이내에 언제 어디서든 누구나 확인할 수 있는 효과로 축분에서 악취와 구더기가 발생하지 않는다는 사실과 도 10에 도시한 우분의 상태와 같이 사료로 섭취한 강냉이가 사용 전에는 그대로 배변되는데 반해, SJP미생물사료첨가제 또는 미생물 배양 액상을 급여한 후에는 완전히 소화된 상태로 배변되며 축분에서 구더기를 찾아 볼 수 없다는 사실이다.
상기 사료첨가제 제조에 사용된 SJP미생물은 1~2차 분리 동정한 효모 중 사카하로마이세스 속 1종과 칸디다 속 1~2종, 바실루스 속 1~2종을 사용하였다. 이는 다양한 시험에서 가장 효과적으로 판단된 것이다. 제조방법은 쌀겨와 밀기울 대두를 일정비율로 희석하는 단계와, 상기 유기물을 121℃이상으로 증자하는 단계와 상 기 증자물체의 온도가 30~40℃에서 상기 SJP미생물 3종을 희석한 즉시 접종하는 단계와 이것을 30~40시간 발효하는 단계와 상기 발효물질을 건조하는 단계와 상기 건조물을 분쇄하는 방법으로 사료첨가제가 조성된다. 더욱 바람직하게는 SJP미생물의 5~10종류를 각각 배양하여 상기 접종단계에서 혼합하여 접종하는 것이다. 또한 음수에 첨가하는 음수제는 SJP미생물 효모를 포함한 바실루스 3종 이상의 배양액을 일정비율로 혼합하여 음수에 1~2% 희석하여 급여하는 것이다. 상기와 같이 제조된 사료첨가제 또는 음수제를 급여한 우분 모두에서 축우사료로 사용된 강냉이를 발견할 수 없다. 그러나 먹이지 않은 대조 우분에서는 대단히 많은 강냉이가 소화되지 않고 배변되었음을 확인할 수 있다. 이는 소화촉진효과를 증명하는 것이고 사료절감효과와 성장촉진에 효과가 있다는 증거인 것이다.
축우, 양돈, 양계장에 상기 SJP미생물사료를 3개월간 급여한 결과 평균 15%의 사료가 절약되었다. 또한 양계장의 실정을 살펴보면 양계장에 왕겨를 깔고 계분을 받아 처리하고 있다. 그런데 왕겨가 부패되지 않아 퇴비업자가 받아주지 않으므로 병아리 입하와 출하를 3~4회 반복해서 사용해야 한다. 반복사용으로 발생하는 문제는 악취와 가스가 다량 발생하여 닭의 면역약화에 따른 질병유발과 성장장애, 악취와 파리 발생 환경문제 등 많은 문제점이 발생되고 있다.
여기에도 상기 SJP미생물 배양액을 살포하면 상기 문제가 완벽하게 해결된다.
가축사료 항생제 대체 시험
중소기업청이 발명진흥회를 통하여 지원하는 2006년도 중소기업 기술혁신 과제사업에 본 기술이 선정되어 1억원을 지원받아 천안연암대학(산학협력단)에 돼지를 대상으로 항생제 대체효과, 성장 촉진효과, 사료 절감효과, 악취 및 파리 방지효과를 검증하기 위한 위탁시험을 실시하였다.
SJP미생물을 활용한 사료첨가제는 효모 종균 하나만을 사용해도 효과가 탁월하였다. 그러나 바실루스 속을 1~2종을 더하면 더욱 효과적이라는 사실을 파악하고 이 시험에 사용된 사료첨가제는 쌀겨 40%, 밀기울 30%, 고추씨와 황금, 생강, 계피, 감초혼합 30%를 제분하고 멸균시켜 3분하여 SJP6728AF1과 SJP6720L3, SJP6732B2 종균을 각각 접종하고 배양하여 일정비율로 혼합한 SJP미생물 사료첨가제를 돼지 200수를 3시험구 4반복으로 4주간 사육하고 조사한 항생제 대체효과는 표 10과 같다.
표 10. SJP 미생물 육성돈 항생제 대체 시험결과
구분 증체량 사료섭취량 사료효율 비고
항생제 사료 대조구 840.9 1908.0 2.28 암수 20수 4반복시험 평균
무항생제 사료 대조구 695.4 1830.0 2.61 암수 20수 4반복시험 평균
무항생제사료 SJP미생물 처리구 818.8 1839.1 2.25 암수 20수 4반복시험 평균
자료 ; 천안연암대학 산학협력단 SJP미생물 연구과제
상기 표 10은 천안 연암대 논문에 게재된 자료이며 시험결과는 암컷과 수컷 동수비율로 5수식 4반복으로 실시한 시험결과로써 사료효율을 보면 2.25이다. 이는 사료섭취량 대비 증체량을 말하는 수치로서 가장 낮은 수치가 가장 효과가 좋다는 것을 의미하는 것으로 SJP미생물 처리구가 가장 낮은 사료효율이다. 따라서 연암대 연구팀의 평가를 보면 “사양 시험결과를 볼 때 육성돈에 액상 급여한 SJP 미생물은 항생제 첨가와 비슷한 수준의 일당 증체량을 보이고, 특히 SJP미생물은 사료효율이 항생제 처리구보다 효과적이어서 항생제 대체물질로 손색이 없는 것으로 판단되었다.”라고 평가하였다.
또한 상기와 같이 SJP미생물(효모 속 1종, 바실루스 속 2종)을 활용한 사료첨가제를 농촌진흥청 축산연구소 가금과에 의뢰하여 육계시험을 2006.7.25부터 9월 3일까지 실시한 결과는 표 11과 같다.
표 11. SJP 미생물 첨가급여가 육계 생산성에 미치는 영향
구 분 무항생제 항생제 SJP첨가제 05% SJP첨가제 1.0%
개시체중 46.5±0.20 45.7±0.29 46.3±0.27 45.6±0.57
종료체중 1,235±80.58 1,479±130.66 1,506±16.01 1,531±19.09
1일 증체량 34.7±2.14 36.9±2.55 38.2±0.92 38.4±0.22
1일 사료섭취량 64.4±1.20 65.7±1.50 65.1±4.21 68.7±1.79
사료 요구율 1.86±0.09 1.78±0.10 1.70±0.09 1.81±0.02
자료 : 농촌진흥청축산연구소가금과 연구논문 중에서
상기 축산연구소 시험은 그동안 항생제 대체효과가 최고기술로 알려진 3개사 기술과 축산연구소가 개발한 기술, 본 발명의 SJP미생물을 합하여 5개 기술을 동시에 실시하였다. 상기 시험에서 항생제 대체효과와 사료 절감효과, 악취 방지효과 모두 SJP미생물제제가 가장 우수한 것으로 평가되었다.
본 발명으로 인하여 인류의 내항생균에 대한 문제를 완벽하게 해결하게 된 사실이 입증된 것이다. 특히 가축의 사육장이 좁은 우리나라는 가축 항생제 사용량 이 연간 1,500t규모로 사육두수에 비례해 선진국보다 2~10배나 많은 것으로 조사되고 있다. 그러므로 우리나라 국민이 항생제 내성률 세계 1위에 이른 것도 가축의 잔류 항생제가 큰 몫을 하고 있는 것으로 분석되고 있다.
축산산업에서 항생제 다음으로 심각한 문제가 악취와 파리 발생문제이다. 천안연암 대학이 상기 시험에서 발생한 돈분을 분석하여 장내에 미치는 영향과 악취발생 정도를 분석한 결과는 표 12와 같다.
표 12. SJP미생물 첨가가 육성돈 분내 균수 및 유해가스 발생에 미치는 영향
처리 T1(항생제사료) T2(무항생제사료) T3(무항생제SJP첨가) LSD(0.05)
미생물 수
총균수 22.3?106 35.2?106 33.1?106 NS
대장균수 37.2?104 32.1?104 9.3?104 22.2
유해가스(ppm)
암모니아 1.4 1.8 0.3 0.8
황화수소 49.0 31.5 0.1 22.0
자료 : 천안연암대학 SJP미생물 연구과제
상기 표 12는 천안연암대 육성돈 시험결과 분내(糞內) 균수 분석결과를 살펴보면 “SJP 미생물 액상을 육성돈에 첨가한 결과 육성돈의 장내 총균수는 변화가 없었으나, 유해균인 대장균수가 크게 감소하여 돼지의 장내 환경을 개선하여 섭취량을 증가시킨 것이다.”라고 평가하였다.
또한 유해가스(악취)분석 결과를 살펴보면 “유해가스의 분석 결과 SJP 미생물 첨가제는 돈분의 유해가스 중 암모니아와 황화수소의 감소에 효과가 좋은 것으로 평가되었다.”라고 결론지었다.
6월 15일부터 7월 15일까지 경기도 시흥시 과림동에 소재 식당 등에서 음식물쓰레기를 수거하여 가열방법으로 멸균한 다음, 사료로 사용하는 양돈사업장에 SJP미생물 효모 7종을 접종한 사료첨가제를 공급하고, 음식물 쓰레기 수거시에 상기 사료첨가제를 1~2%를 희석해서 수거해서 살균처리 없이 사료사용 시험을 실시해 보았다. 그 결과 악취와 파리 발생방지는 물론 단 한 마리의 폐사 없이 왕성한 성장촉진효과가 있었다.
축산업의 조류독감과 구제역 등 전염병과 수산업의 곰팡이와 병원성 세균, 인체에 치명적으로 피해를 주는 비브리오세균에 의한 피해는 막대한 실정이다. 상기 질병의 예방은 물론 폐사율 감소방법으로 항균성이 강한 마늘과 생강, 고추씨, 감초, 계피. 황금 등 한약재를 SJP미생물 효모 7종 중 어느 하나를 선정하여 발효시켜 사료첨가제 또는 사료로 급여할 경우 상기한 성장촉진 항생제 대체는 물론 각종 질병예방이 가능할 것으로 예측된다. 실제로 한약재 황금을 사료첨가제로 사용하여 항생제를 대체한 축산업이 다수 있다. 그러므로 상기 한약재를 발효시켜 사료첨가제로 사용할 경우 항생제 효능을 상승시킬 수 있다.
한약발효 사료첨가제 시험
본 발명자는 SJP미생물이 독성식물로 제조된 천연살충제 살포에 살아남은 미생물임으로 은행잎과 한약 등에 존재한 독성문제를 해결할 수 있다는 생각으로 은행잎 200g에 물 1.5리터를 더하여 열수 추출한 결과 약 1리터의 추출물이 생산되었다. 이를 18개의 비닐봉지에 담고 30℃ 각각 17종의 SJP미생물을 접종하고 비접종 대조구와 함께 40℃가 유지되는 온장고에 투입시켜 24시간 발효 후 확인한 결과, 대조구에서는 가스가 발생하지 않는 반면, SJP미생물 접종 시험구에서는 가스가 발생하였다. 7종의 시험구 모두 7일간 발효에 가스가 발생하지 않는 것으로 봐서 발효가 종료된 것으로 보고, 해독 여부를 확인하기 위하여 입속에 넣고 혀로 독성검사를 관능으로 실시한 결과 발효된 추출물에서는 거부감이 없이 부드러운 느낌을 받았다. 그러나 비발효 추출물은 톡 쏘는 감각과 구토증상, 혀가 아린 감각, 비위에 거슬리는 냄새가 진동했다.
은행잎은 구충과 살균력이 강한 독성이 있어 살충살균제로 사용하는 것으로 알려져 있다. 그럼에도 불구하고 미생물이 멸균되지 않고 발효가 된다는 것은 발명자 스스로도 도저히 이해할 수 없는 사실이며, 특히 옻의 경우 살균력이 강해 방부효과가 있다는 사실은 너무나도 잘 알려진 상식이다. 그러나 사실이다.
은행잎에는 징코라이트와 플라보노이드, 테포닌, 비라미드 등 성분이 있어 혈전용해 작용과 혈소판질환, 고혈압, 당뇨, 노인성치매, 신경질환, 뇌혈관질환의 예방 및 치료에 특효가 있으나 독성이 있어 식용 불가능한 단점이 있고 동의보감이나 방약합편 등을 근간으로 하는 한방에서도 독성을 용이하게 제거하지 못해 사용되지 못하였다. 한방에서도 앞으로는 혈액관련 환자에게 한방에서도 처방하여 혈관질환을 신속하게 치유할 것으로 예상된다. 발효 은행잎의 또 다른 용도로 은행잎을 발효시켜 돼지와 가금, 축우에 사료 또는 사료첨가제로 사용할 경우, 은행잎의 약성분이 축적될 수 있다는 판단에 따라 은행잎을 다음과 같이 발효시켰다.
8월 중순 은행잎 수확→건조→분쇄→살균→17개 분리→SJP미생물 각각 접종 발효→건조→제분하여 은행잎 발효 조성물을 17종을 제조하였다. 상기한 방법으로 고삼, 고추씨, 감초, 계피. 황금을 동일한 비율로 희석하여 17종의 한약발효조성물을 제조하였다. 상기 은행잎 조성물 중 효모종균 발효조성물 1종과 바실루스 종균 발효조성물 2종을 동일비율로 혼합한 50%에 한약발효조성물 50%를 혼합하여 한약사료 첨가제를 제조하였다.
한편 상기 농촌진흥청 축산연구소에서 5주간 시험한 육계 300수를 10개의 계사에 30수씩 분산하고, 표 13과 같이 SJP미생물 액상을 투여하는 동시에 상기 한약사료 첨가제 1%를 사료에 희석하여 2006년 09월 05일부터 육계시험을 실시하고 30수 평균 개시체중과 8일 후 30수 평균 증체량을 점검한 결과, 대조구는 400g 전후의 증체량을 보였으나 처리구는 600g 전후의 증체량을 보였다. 상기 시험의 성장효과와 악취발생, 구더기발생 유무 결과는 표 13과 같다.
표 13. SJP 미생물 및 발효 은행잎의 성장촉진 및 악취, 파리방지 시험결과
구 분 SJP미생물액상 한약첨가제(%) 개시체중 종료체중 악취1m후방 구더기발생
SJP6728AF1 2% 0 1,410g 1.802g 무 무
SJP6729AF2 2% 0 1,415g 1,797g 무 무
SJP6730AF3 2% 0 1,439g 1,832g 무 무
SJP6740AF4 2% 0 1,418g 1.840g 무 무
SJP6744AF5 2% 0 1.444g 1,853g 무 무
SJP6726AF6 2% 0 1,420g 1,884g 무 무
SJP6743AF7 2% 0 1,489g 1,801g 무 무
SJP6728AF1 2% 1 1,497g 2.102g 무 무
SJP6730AF3 2% 1 1,445g 2.051g 무 무
SJP6740AF4 2% 1 1,433g 1,984g 무 무
본 발명자는 가축의 육질에 은행잎 성분축적 유무는 확인하지는 못했으나 인삼잎을 먹인 소나 돼지, 닭의 육질에 인삼성분이 있다는 연구결과와 대비하면 인체 에 유익한 약성분이 축적되어 있을 것으로 예측되며 인체의 혈관질환 치료와 관련 없이 소비자로부터 호평을 받을 수 있다. 육식에서 가장 우려하는 질병이 혈전 등 혈관질환이다. 그러므로 육질에 혈관질환 효과가 있는 약성분이 존재한다는 사실만으로 부가가치를 창출할 수 있기 때문이다.
기타 사료제조방법
양계장의 실태를 살펴보면 양계장에 왕겨를 깔고 계분을 받아 처리하고 있다. 그런데 왕겨가 부패되지 않아 퇴비업자가 받아주지 않기 때문에 병아리 입하와 출하를 3~4회 반복해서 사용해야 한다. 반복사용으로 발생하는 문제는 악취와 가스가 다량 발생하여 닭의 면역약화에 따른 질병유발과 성장장애, 악취와 파리 발생 환경문제 등 많은 문제점이 발생되고 있다. 이 같은 문제도 본 발명의 효모 7종 중 어느 하나 이상을 살포하면 간단히 해결된다.
추수 후에는 볏짚을 묶어 싸일리지를 만들어 축우사료로 사용하고 있는데 이때 상기 SJP미생물을 살포하여 싸일리지를 만들어 두면 자연스럽게 발효된다. 그러므로 축우사료로 사용할 경우 별도의 미생물 사료첨가제가 불필요한 장점이 있으며 소화촉진효과에 의한 성장촉진효과와 우분의 악취 파리문제를 해결하는 동시에 축분의 고속발효로 양질의 퇴비를 수확할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한 초지에서 수확한 생초 또는 건초의 엔시레이지 제조에 첨가제로 사용할 경우 엔시레이지의 효율로 가축의 성장촉진 및 악취방지, 파리방지 효과를 극대화할 수 있다.
옥수수와 황금(한약재) 등 황색색소(키산토필, 카로틴)가 많은 식물을 발효 하면 황색이 더욱 짙어지는 효과가 있다. 따라서 양계사료로 사용할 경우 닭의 가죽과 계란껍질 및 황란이 더욱 짙은 황색으로 되는 장점이 부가된다. 특히 유기물을 발효시키면 모든 성분이 더욱 미세하게 분해되므로 인체나 동물의 체내에 흡수율이 높아진다는 사실은 공지의 사실로써 상기 효과를 예상할 수 있는 것이다. 실제로 황금을 미증자 상태로 발효시키면 더욱 선명한 황색으로 변색됨을 확인할 수 있다.
1차 유기물부패방지시험
1차 분리 SJP미생물 6종과 2차 분리한 SJP미생물 11종의 유기물 부패 방지효과를 확인하기 위하여 두부에 물에 담고 상기 17종의 종균을 각각 접종하였으며, 비접종 대조와 함께 25~30℃의 연구실 상온에 방치한 상태에서 관찰하였다. 비접종 대조구는 24시간 경과에 악취가 발생하기 시작하였다. 그러나 SJP미생물 처리구 모두 3일간 경과에 악취를 느낄 수 없었다. 그러나 4일부터 효모를 제외한 바실루스 속 SJP미생물은 미세한 악취가 발생하기 시작하였으며 5일이 경과하자 효모 처리구에서 냄새에 민감한 사람이 느낄 수 있을 정도의 악취가 났으며, 7일 후에는 누구나 느낄 수 있을 정도로 발생하였다. 상기 시험 두부를 물에서 꺼내 두부의 냄새와 조직을 조사한 결과 두부 표면에서는 악취가 발생하였으나 두부 속은 원상태를 그대로 유지하고 두부의 조직과 견고성도 처음과 동일함을 확인하였다.
2차 부패 방지 시험
또 다른 부패 방지효과를 확인하기 위하여 선도가 높은 고등어를 세 마리 담은 시험용기 19개를 준비하여 SJP미생물 17종을 접종하고 소금을 살포한 대조구와 무처리 대조를 투명한 밀폐용기에 각각 담아서 하절기 상온에 방치하고 냄새를 확인하는 방법으로 결과를 조사하였다. 1일이 경과하자 무처리 대조에서는 악취가 발생했고 4일 경과에 바실루스 속 SJP미생물에서 미세한 악취가 발생하였으며, 7일 경과에는 상기 무처리 대조에서는 구더기가 발생하였다. 7일 경과에 SJP미생물(효모 7종) 처리구 7개 모두 냄새가 시작되었으며 이때 바실루스 속 SJP미생물 처리구에서도 구더기가 발생하기 시작하였다. 그러나 효모 속 SJP미생물은 15일이 경과해도 구더기는 발생하지 않았다. 소금에 간한 대조구 고등어는 15일 경과하자 다소의 악취를 느낄 수 있었다.
또 다른 부패효과시험으로 대두를 물속에 2시간 담지했다가 SJP미생물 17종을 살포한 처리구과 무처리 대조를 만들어 지퍼가 구성된 비닐봉지에 넣어 밀봉하고 20~25℃ 사무실에 방치하고 관찰한 결과 무처리 대조는 5일이 경과하자 곰팡이가 피고 냄새가 발생하기 시작하였다. 20일이 경과하자 바실루스 속 SJP미생물이 흑색으로 변색되면서 부패현상을 보였으나 악취는 없었다. 그러나 효모 속 SJP미생물은 대부분 원형이 그대로 유지된 상태로 42일간 유지되었다가 색상이 서서히 갈색으로 변하여 60일에 흑색으로 변색되어 있었다. 이것 밀봉을 해제하고 악취발생여부를 조사한 결과 발효가 진행되고 있었다.
또 다른 방법으로 대두를 물에 10분간 담지하여 대두에 수분을 흡수시킨 다음 효모 속 SJP미생물 종균을 이용하여 제조된 사료첨가제 분말을 대두대비 1/10을 혼합하여 상기 비닐봉지에 밀봉하여 방치한 결과 3개월이 경과했음에도 원형을 그대로 유지하고 있었다. 이상과 같은 시험결과로 보아 곡류와 과채류, 어패류의 방부제로 사용될 수 있을 것으로 예측된다.
콩나물 재배시험
이밖에 SJP미생물의 적용분야가 많이 있다. 일예로 방부효과를 활용하는 방법으로 콩나물재배에 적용할 수 있다. 콩나물재배에 가장 큰 문제가 콩나물이 자라기도 전에 부패됨으로 인체에 유해한 화학적인 방부제를 사용하고 있어 사회적인 문제가 되고 있음을 언론을 통해 자주 접하고 있다. 콩나물에 주는 급수에 SJP미생물을 희석하여 살수하거나 살수시간을 피하여 1일 2~3회 SJP미생물 효모 속 또는 바실루스 어느 하나를 살포하면 부패방지가 가능하다.
본 발명자의 콩나물재배시험은 가장 부패가 심한 하절기를 선택하여 부패요인을 만들었음에도 불구하고 효모 속 SJP미생물(17종) 배양액을 살포한 시험구 모두 부패되지 않고 오히려 성장촉진에 도움이 되는 것으로 확인되었다.
SJP 미생물의 특징
SJP미생물은 상술한 바와 같이 사카로마이세스(Saccharomyc) 속 2종과 칸디다(Candlda)속 등 효모로 분리 동정된 효모가 7종이고 락토바실루스 페니바실루스 등 바실루스 속으로 분리 동정된 균주가 10종이다. 상기 17종의 SJP미생물을 상술한 바와 같이 다양한 방법으로 다수 시험한 결과를 종합적으로 분석해 보면 유기물 발효능력과 부패방지능력, 악취방지능력, 살충능력, 살균능력(5대능력)이 상상을 초월할 정도로 탁월하여 그동안 알려진 미생물학으로는 도저히 이해할 수 없다는 것이 미생물학자들의 공통된 의견이다.
특히 효모는 혐기성과 호기성 어느 환경에서도 배양이 용이하고 어느 환경에서도 상기 5대 능력 중 살균능력을 제외하고 바실루스에 비교하여 탁월한 효과를 보인다. 다수의 시험에서 효모 각각의 능력에 차이를 찾아내기 위하여 많은 노력을 했으나 결론은 어느 성분의 배지를 사용하여 배양했는가에 따라 우열이 교차한다. 따라서, 특정적으로 우열을 가릴 수 없었다.
또한 SJP미생물(바실루스)의 상기 5대 능력을 분석해 보면 발효능력과 살충능력은 효모에 미치지 못하였으나 살균시험에서 락토바실루스 (Lactobacillus) 속 SJP6722A5와 패니바실루스 (Paenibacillus) 속 SJP6735B6 균주, 락토바실루스(Lactobacillus) 속 SJP6841L2 균주, 카모박테리움(Camobacterium) 속 SJP6732B2균주, 페니바실루스(Paenibacillus) 속 SJP6719B3 균주, 브레비바실루스 (Brevibacillus) 속 SJP6734B4 균주가 가장 우수한 것으로 분석되었다. 그러나 단일 배지로 배양된 시험결과이므로 배지의 성분에 따라 우열이 교차할 수도 있다.
SJP 미생물 배양방법
SJP미생물 액상제의 배양방법은 통상적인 효모 또는 유산균, 바실루스 속 미생물의 배양방법과 같이 배양배지로는 탄소원, 질소원, 비타민 및 미네랄 등의 영양소가 함유된 동식물을 사용한다. 배양배지 제조에 있어서는 동식물을 121℃로 증 자하여 추출하고 30~45℃에서 SJP미생물 종균을 접종하여 24~62시간 호기발효 또는 혐기발효로 배양한다. 상기 액상미생물의 효능을 장기간 유지시키는 방법으로 안정제를 더할 수 있으며, 종균을 보관할 경우 미생물의 활성을 장기간 안정적으로 보존하기 위해 글리세롤 성분을 포함시켜 영하에 보관하거나 멸균된 10% 탈지유에 현탁하여 동결 건조시켜 보관할 수 있다.
SJP미생물 고상제의 배양방법은 배양액을 살균된 톱밥, 쌀겨, 밀기울, 미분, 옥수수분 등 유기물 고상에 접종하여 혐기성 또는 호기성으로 발효시킨다. 이때 발효효율이 가장 좋은 시점에 저온건조 또는 냉동건조하거나 냉동 저장하여 사용한다.
배양된 미생물을 극한환경에 조성하면 스스로 살아남기 위한 보호막을 만들어 아포상태를 유지하게 된다. 아포상태를 만들어 종균으로 사용하거나 사료첨가제 등으로 사용할 경우 더욱 효과적이다.
미생물의 돌연변이 유도 및 DNA 조작
미생물의 세포 교체, 빛(자외선), 온도변화, 생태환경변화 등을 이용한 돌연변이 유도 및 DNA조작방법은 일반화된 기술이다. 본 발명의 SJP미생물의 세포결합 또는 돌연변이 유도로 DNA가 변이되었거나, DNA조작으로 이루어진 미생물은 본 발명의 권리범위에 속한다.
도 1은 본 발명의 SJP미생물의 1차 분석 결과를 나타낸 성적서
도 2는 본 발명의 SJP미생물의 2차 분석 결과를 나타낸 성적서
도 3은 본 발명의 SJP미생물을 사용한 음식물쓰레기처리장 악취측정 성적서 사본
도 4는 본 발명의 SJP미생물의 구더기 살충효과를 나타낸 사진
도 5는 본 발명의 SJP미생물의 알코올 발효효과를 나타낸 사진
도 6은 본 발명의 SJP미생물을 사용한 지방정부 표창장
도 7은 본 발명의 SJP미생물을 사용한 지방정부의 사용실적 및 사용효과 확인서 사본
도 8은 악취로부터 해방된 환경미화원의 편지 사본
도 9은 본 발명의 SJP미생물 항균활성을 나타낸 사진
도 10은 본 발명의 SJP미생물 사료첨가제를 급여한 축분 사진

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  1. 기탁번호 케이시시엠-10732피(KCCM-10732P)호로 기탁된 카모박테리움 (Camobacterium)속 SJP6742L5균주.
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