KR101193251B1

KR101193251B1 - 우모를 이용한 유기질 비료 제조방법

Info

Publication number: KR101193251B1
Application number: KR1020100066682A
Authority: KR
Inventors: 정경자
Original assignee: 정경자
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-10-19
Also published as: KR20120006124A

Abstract

본 발명은 우모를 이용한 유기질 비료 제조방법에 관한 것으로, 우모를 이용한 유기질 비료 제조방법에 있어서, 상기 유기질 비료는 우모에 Xanthomonas sp. 균주, 탄소원, 질소원, 무기염을 포함하여 우모를 분해시켜서 제조되는 것으로, 본 발명은 미생물에 의해 우모를 분해시켜 유기질 비료를 제조함으로써 환경친화적이며, 인체에 무해하며, 제조 단가가 저렴한 현저한 효과가 있다.

Description

우모를 이용한 유기질 비료 제조방법{METHOD OF MANUFACTURE FOR ORGANIC FERTILIZER USING FEATHER}

본 발명은 우모 즉 가금류를 비롯한 조류의 도축부산물인 깃털을 이용한 유기질 비료 제조방법에 관한 것이다.

가금류의 도축부산물인 뼈, 내장, 모발, 혈액 및 우모(羽毛; 깃털) 등을 가축사료와 같은 유용자원으로 이용하기 위한 많은 연구가 전 세계적으로 오래전부터 시도되어 왔다. 이중 가금류의 우모는 생산량이 방대하고, 단백질 함량이 높아 많은 학자들의 관심의 대상이 되고 있다. 가금류를 포함한 조류의 우모는 몸체의 구조적 균형유지를 위해 대단히 중요한 역할을 수행하는 기관으로서, 체중량의 5~7%를 차지하고 있다.

최근 국내 가금육 소비량이 꾸준히 증가하고 있는데, 국내에서 사육되고 있는 대표적인 가금류인 닭의 최근 도계현황을 살펴보면 1997년 약 34,600만수, 1998년 약 32,000만수, 1999년 약 38,000만수, 2000년 약 40,000만수, 2001년 약 45,000만수로, 오리의 도축수를 감안한다면 연간 평균 4만 톤 이상의 엄청난 우모가 부산물로서 생산되고 있다. 이러한 우모는 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 환경오염의 주요인으로 대두되고 있다. 그러나 가금류의 우모는 동물사료로서 유용하게 이용될 수 있는 여러 가지 아미노산을 많이 함유하고 있으며, 저가의 물질로서 선택적인 단백질 사료로 사용될 수 있는 가능성이 있기 때문에 동물 영양학자들에 의하여 최근 활발히 연구되고 있다.

그러나 우모를 이용한 사료의 경우, 소화흡수력이 낮고, histidine, lysine, methionine, tryptophan과 같은 필수 아미노산이 부족하기 때문에 사료적 가치가 떨어진다. 이것은 우모의 아미노산 조성은 매우 다양하지만 닭이 성장할수록 필수 아미노산의 농도는 감소하고, 비필수 아미노산의 농도는 증가하기 때문이다.

또한, 우모사료는 그 아미노산 성분 및 단백질이 영양학적 관점에서 하급으로 여겨지고 있는데, 그 이유 중의 하나는 우모 구성단백질이 대부분의 단백질 분해효소에 의하여 분해되지 않는 난분해성이며, 불용성인 케라틴(keratin)으로 이루어져 있는 구조적 특성 때문이다. 케라틴은 자연계에서 가장 풍부하게 존재하는 단백질로 알려져 있다.

이러한 우모의 난분해성으로 인한 애로사항은 연간 100만~120만 톤의 양계 폐기물이 발생하는 미국의 축산업계에서도 이미 문제점으로 제기되었고, 동시에 환경오염 및 공중보건의 저해요인으로 지적된 바 있다. 따라서 환경오염 저감을 위한 우모분해 미생물의 생태학적 연구와 함께 우모의 난분해성을 해결하여 유용자원으로 이용하기 위한 노력이 미국에서는 이미 1990년대 초반부터 시도되어 왔다.

즉 우모의 대표적인 닭털의 주성분인 케라틴(keratin)은 생물체의 보호기능을 하는 피부, 손톱, 머리털, 양모, 말발굽, 뿔, 깃털 등을 구성하는 섬유상 구조 단백질로서 β-구조를 형성하는 펩타이드 결합과 사슬 내의 수많은 수소 결합 및 이황화결합(disulfide 결합)에 의하여 결합되어 있어 물리적, 화학적으로 매우 안정하다. 이러한 구조적인 안정성 때문에 산이나 알카리 등의 화학적인 처리 또는 동물의 소화기관 내의 펩신, 트립신 및 키모트립신과 같은 단백질 분해효소에 의해서 쉽게 분해되지 않아 그 활용도가 낮은 부산물이다. 이러한 이유로 배출된 닭털의 극히 일부만이 보온재, 쿠션의 충진 물질로 사용되며 대부분의 많은 양이 폐기물로 배출되어 이를 처리하기 위해 소각이나 매립을 하고 있으나, 소각 시 많은 매연이 발생하고, 매립 시에도 난분해성으로 많은 문제를 가지고 있어 환경오염의 주요 요인 중 하나로 대두되고 있는 실정이다.

그러나 케라틴은 다양한 아미노산 조성을 가지고 있고 저가이므로 최근 동물 영양학자들에 의해 동물용 단백질 사료로 사용할 수 있는 가능성이 활발히 연구되어 왔다(Korean J. Anim. Science 1998, 40, 103-110; Korean J. Poult. Sci, 24, 185-191, 1997). 케라틴의 구조적 안정성과 단백질 분해효소에 대한 저항성 때문에 닭털을 사료화 하는 공정은 현재까지 가압가열 처리에 의존하여 왔으며 실제로 닭 사육 시 좋은 결과를 나타냈다는 보고도 있다. 그러나 이러한 공정 중에 적지 않은 양의 아미노산이 파괴되고 과도한 에너지가 소요되므로, 가열처리 공정의 에너지 효율 및 경제성을 고려해 볼 때 케라틴 분해효소를 이용한 효율적인 처리기술에 대한 연구가 필요한 실정이다. 닭털로부터 우모분(hydrolyzed feather meal)을 제조하는 공정은 매우 복잡하여 다양한 시설이 필요할 뿐만 아니라 우모 처리 시 142~153, 40~60 psi 로 30~60 분간 가압, 가열 처리하는 고 에너지 요구 공정이며 제조 공정 동안 오염원 발생의 문제점을 지니고 있다. 이러한 물리학적 공정을 거쳐 제조한 우모분은 생체 내에서 소화율이 매우 낮은 약점을 가지고 있어 물리적 처리 기술은 여러 가지 측면에서 적절치 않음을 알 수 있다.

따라서 현재 우모의 생물학적 처리 방법이 많이 연구되어 왔으며, 지금까지 닭털의 생물학적인 처리방법, 즉 케라틴 분해효소(keratinase)를 이용한 방법에 대한 연구는 우선적으로 자연계에서 케라틴 분해효소를 생산하는 균을 분리하는데 집중되어 왔다. 그 결과 분리된 균은 주로 구조단백질에 기생하는 균주로, 이에 대해 피부의학 연구진에 의한 발표가 주를 이루어 왔고 근래에 들어서야 Bacillus sp. 및 Strptomyces sp.에서의 케라티나아제(keratinase) 생산에 대한 보고가 이루어지고 있는 실정이다(Biotechnol. Bioproc. Eng. 9, 17-22, 2004; Sangali. S. et al., J. Appl. Microbiol. 89, 735-743, 2000; Riffel. A. et al., Arch. Microbiol. 179, 258-265, 2003).

또한 Tritirachium album이 생산하는 keratinase는 Proteinase K라는 이름으로 상용화되었으며, 1992년 alkalophilic Bacillus sp. AH-101의 alkaline protease는 Proteinase K보다 keratinolytic activity가 3배정도 높다고 보고된 바 있다.

이러한 보고들을 종합해 보면, 케라틴은 많은 Dermatophytes의 main substrate이며, 따라서 이들이 생산하는 keratinase는 인체 피부의 keratinized structure에 손상을 줄 수 있다. 즉, 대부분의 keratinase에 대한 연구는 동물에 기생하는 미생물의 상피세포에 대한 침투기작을 밝히기 위한 것이며, 이미 알려진 trypsin, papain, papsin 등의 protease와 특성을 비교한 것들이 주를 이루고 있다.

한편, keratinase를 생산하는 세균으로는 Actinomycetes, Bacillus spp., Streptomyces pactum DSM 40530, Streptomyces fradiae ATCC 14544 등이 알려져 있다. 이들이 생산하는 keratinase들은 대부분 serine protease의 특성을 나타내며, 이 밖에 trypsin-like keratinase와 subtilisin-like keratinase 등이 보고되어 있다. 1990년 Shih 등은 가금류 폐기물에서 우모 분해세균을 분리하여 Bacillus licheniformis PWD-1로 동정하였으며, 이 세균으로부터 keratinolytic protease를 분리, 정제하고 이 효소를 encoding하는 DNA가 feather meal을 탄소원 및 질소원으로 첨가하였을 때에만 transcription된다는 것을 밝혔으며, 연이어 Bacillus licheniformis PWD-1로부터 keratinolytic protease를 암호화하고 있는 유전자(ker A)를 E. coli에서 발현시키는데 성공하였다.

국내에서도 케라틴 분해효소를 고효율로 생산하는 균주를 탐색하여 닭털을 사료화하기 위한 연구가 진행되어 왔지만 아직 그 결과가 미미한 실정이다.

본 발명은 Xanthomonas sp. 균주를 이용하여 미활용하고 폐기하고 있는 가금류의 우모를 분해하여 친환경 유기질 비료를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 우모를 이용한 유기질 비료 제조방법에 관한 것으로, 우모를 이용한 유기질 비료 제조방법에 있어서, 상기 유기질 비료는 우모에 Xanthomonas sp. 균주, 탄소원, 질소원, 무기염을 포함하여 우모를 분해시켜서 제조되는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 Xanthomonas sp. 균주에 의해 우모를 분해시켜 유기질 비료를 제조함으로써 환경친화적이며, 인체에 무해하며, 제조 단가가 저렴한 현저한 효과가 있다.

도 1은 고추 및 토마토를 이용한 생육실험의 사진(좌상 : 배양기, 우상 : 포트 토양정량, 좌하 : 고추, 우하 : 토마토)
도 2는 하우스에서 재배중인 고추를 이용한 생육실험의 사진
도 3은 Xanthomonas sp. 균주가 우모를 분해한 것을 나타낸 사진.(A : 대조군, B : 4일 후)
도 4는 Xanthomonas sp. 균주의 전자현미경 스캔 사진.
도 5는 Xanthomonas sp. 균주의 탄소원 농도에 따른 keratinase 생성능력을 나타낸 그래프.
도 6은 Xanthomonas sp. 균주의 질소원 농도에 따른 keratinase 생성능력을 나타낸 그래프.
도 7은 Xanthomonas sp. 균주의 KH2PO4 농도에 따른 keratinase 생성능력을 나타낸 그래프.
도 8은 Xanthomonas sp. 균주의 K2HPO4 농도에 따른 keratinase 생성능력을 나타낸 그래프.
도 9는 Xanthomonas sp. 균주의 배지의 초기 pH에 따른 keratinase 생성능력을 나타낸 그래프.
도 10은 Xanthomonas sp. 균주의 온도에 따른 keratinase 생성능력을 나타낸 그래프.
도 11은 Xanthomonas sp. 균주의 진탕속도에 따른 keratinase 생성능력을 나타낸 그래프.
도 12는 최적조건 및 기본조건에서 Xanthomonas sp. 균주의 keratinase 활성을 시간이 흘러감에 따라 나타낸 그래프.
도 13은 우모분해산물의 총질소함량을 나타낸 그래프.
도 14는 탄저병 저항성.(좌 : 무처리구, 우 : 길항물질처리구)

또한, 상기 탄소원은 글루코스(glucose), 프룩토스(frutose), 말토스(maltose) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 질소원은 젤라틴(gelatin) 또는 (NH₄)₂SO₄인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 무기염은 KH₂PO_4, K₂HPO_4,NaCl, FeSO₄중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

탄소원이 keratinase 생산에 미치는 영향을 조사하기 위하여 기본배지에 각종 탄소원을 0.1%씩 첨가하여 30, 200 rpm으로 5일간 배양한 결과는 표 1에서 보는 바와 같다. Glucose, fructose 및 maltose를 첨가한 경우에 keratinase 활성이 높았으며(7.83-8.50 U/ml), sucrose, sorbitol, mannitol, lactose, galactose, glycerol 등의 첨가는 keratinase 활성을 저해하였다.

Carbon source (0.1%, w/v)	Keratinolytic activity (U/ml)
None	6.58
Glucose	8.17
Fructose	7.83
Sucrose	6.25
Maltose	8.50
Lactose	6.42
Galactose	5.92
Glycerol	5.75
Mannitol	6.42
Sorbitol	6.08
Soluble starch	6.67

또한, Keratinase 생산에 최적인 glucose, fructose와 maltose의 농도를 조사하기 위하여 기본배지에 각 탄소원을 농도별로 첨가하여 배양한 결과, fructose가 0.3% 첨가된 경우에 활성이 가장 높았으며(21.08 U/ml), 0.3-0.5% 사이에서는 활성이 비슷하였으므로 fructose 0.3% 첨가가 확정되었다(도 5).

그리고, 질소원이 keratinase 생산에 미치는 영향을 조사하기 위하여 0.3% fructose가 첨가된 기본배지에 각종 질소원을 0.01%씩 첨가하여 30, 200 rpm에서 5일간 배양한 결과는 표 4에서 보는 바와 같다. Gelatin과 무기질소원인 (NH₄)₂SO₄를 첨가한 경우에 keratinase 활성이 높았으며(23.00~23.92 U/ml), 다른 질소원의 첨가는 keratinase 활성을 저해하였다.

Xanthomonas sp.에 의한 질소원이 keratinase 생산에 미치는 영향

Nitrogen Source (0.01%, w/v)	Keratinolytic activity (U/ml)
None	20.25
Organic nitrogens
Beef extract	21.00
Casamino acid	19.17
Hammersten casein	19.92
Corn steep liquor	19.50
Gelatin	23.92
Malt extract	18.08
Polypeptone	18.58
Skim milk	18.83
Tryptone	20.33
Yeast extract	20.00
Soytone	19.75
Urea	19.25
Inorganic nitrogens
(NH₄)₂SO₄	23.00
NaNO₃	19.33
NH₄NO₃	20.92
NaNO₂	17.50

또한, Keratinase 생산에 최적인 gelatin과 (NH₄)₂SO₄의 농도를 조사하기 위하여 각 질소원을 농도별로 첨가하여 배양한 결과, gelatin은 첨가량이 많아질수록 keratinase 활성도 높아져 0.1%에서 가장 높은 활성(41.42 U/ml)을 나타냈으나 무기질소원인 (NH₄)₂SO₄를 첨가한 경우는 첨가 농도 증가에 따라 점차 활성이 저해되었다(도 6).

그리고, 무기염인 KH₂PO₄와 K₂HPO₄가 keratinase 생산에 미치는 영향을 조사하기 위하여 각각 0~0.1%까지 단계적으로 첨가하여 30에서 5일간 배양한 결과는 도 7에서 보는 바와 같다. KH₂PO₄를 첨가한 경우 0.06%에서 활성이 가장 높았고, 그 이상 농도에서는 활성이 완만하게 감소하였다. K₂HPO₄는 0.04% 첨가시 keratinase 활성이 가장 높았으며, 그 이상 농도에서 활성이 거의 일정하였다(도 8).

또한, 각종 무기염이 keratinase 생산에 미치는 영향을 조사하기 위하여 각각 0.01%(NaCl은 0.05%)씩 첨가하여 30에서 5일간 배양한 결과는 표 3에서 보는 바와 같다. 기본배지의 조성인 NaCl이 첨가된 경우, keratinase 활성이 가장 높았으며(45.50 U/ml), FeSO₄를 첨가했을 때에도 비교적 높은 활성을 나타내었다(44.75 U/ml). 다른 무기염의 첨가는 keratinase 활성에 아무런 영향을 미치지 않거나 오히려 활성을 저해하였다.

Xanthomonas sp.에 의한 무기염이 keratinase 생산에 미치는 영향

Inorganic salt (0.01%, w/v)	Keratinolytic activity (U/ml)
None	39.50
NaCl (0.05%)	45.50
MgSO₄	33.33
CaCl₂	33.83
MgCl₂	30.33
KCl	40.17
FeSO₄	44.75

배지의 초기 pH가 keratinase 생산에 미치는 영향을 조사한 결과는 도 9에서 보는 바와 같다. pH 8에서 keratinase 활성이 가장 높았으며(60.33 U/ml), 그 이상의 pH 영역에서는 활성이 완만하게 감소하였다. 또한 중성인 pH 7 이하의 영역에서 keratinase 활성이 크게 저해되었다.

그리고, 배양 온도가 keratinase 생산에 미치는 영향을 조사한 결과는 도 10에서 보는 바와 같다. 30~40까지 활성이 비슷하였는데, 그중 30에서 keratinase 활성이 가장 높았다(67.50 U/ml). 그러나 40 이상의 온도에서는 keratinase 활성이 급격히 감소하였다.

또한, 배양 시 진탕 속도가 keratinase 생산에 미치는 영향을 조사한 결과는 도 11에서 보는 바와 같다. 100-200 rpm 범위에서 keratinase 활성이 비슷하였는데, 그 중 200 rpm에서 활성이 가장 높았다(68.67 U/ml).

상기에서 확립된 keratinase 생산을 위한 최적 배지 조성 및 배양 조건은 fructose 0.3%, gelatin 0.1%, K₂HPO₄ 0.04%, KH₂PO₄ 0.06% NaCl 0.05%, 초기 pH 8, 배양 온도 30 및 200 rpm의 진탕속도였다.

최적 조건 및 기본 조건에서 회분배양을 실시한 후, 그 결과를 비교한 데이터는 도 12에서 보는 바와 같다. Keratinase 활성은 기본 조건에 비하여 약 8배 주가하였으며, 최적 조건에서 4일까지 활성이 증가하다가 그 이후로는 비슷하였다.

우모 분해산물의 총질소 및 아미노산 조성을 검토한 결과는 도 13 및 표 4에서 보는 바와 같다. 아미노산의 경우, proline, cystein, arginine은 검출되지 않았으나 그 외 필수아미노산은 0.021-9.838 mg/l의 농도로 검출되었으며 총 아미노산 함량은 25.792 mg/l이었다. 본 실험결과는 우모 0.1%를 첨가하여 도출된 결과이므로 우모의 농도를 높일 경우, 본 결과보다 더 많은 농도의 아미노산이 생산되리라 판단된다.

우모분해산물의 아미노산 조성

Amino acid	Concentration (mg/l)
Asp	1.011
Thr	2.311
Ser	1.435
Asn	9.838
Glu	0.021
Pro	0.000
Gly	0.376
Ala	0.262
Val	0.698
Cys	0.000
Met	2.182
Ile	0.661
Leu	0.528
Tyr	0.147
Phe	0.098
Lys	1.345
His	4.879
Arg	0.000
Total	25.792

작물의 생장촉진 효능 검정 시험을 위하여 고추 및 토마토 유묘를 이용한 실험 결과는 표 5와 같다. 처리에 따른 고추의 생육 특성을 보면, 엽록소는 무처리구 53.9에 비해 배양 상등액과 배양액이 각각 56.2, 58.4로 엽록소 함량이 높은 경향이 있었으며, 엽면적의 경우 무처리구는 958.32cm²이고 배양 상등액은 1325.25cm², 배양액은 1335.39cm²로 본 균주에 의한 작물재배시 엽면적이 증가하는 효과가 있었다. 또한 초장은 무처리구가 54.2cm이었으나, 배양 상등액은 59.4cm, 배양액은 60.1cm 로 약 110% 가량 생육이 촉진돼는 경향을 보였다. 경태의 경우, 무처리 10.3mm에 비해 배양 상등액과 배양액이 각각 11.6mm, 11.7mm로 나타났다. 본 균주에 의한 고추의 무게 특성을 조사한 결과 표 6과 같다. 엽중은 무처리가 23.27g에 비해 배양 상등액은 30.80g, 배양액은 31.92g 으로 무게 증가하는 경향이 있었고, 경중 또한 무처리 46.36g, 배양 상등액은 52.17g 배양액은 55.82g 으로 생리활성물질 처리시 엽중 및 경중이 증가하는 효과가 있었다.

분리균주의 배양액 및 배양 상등액 처리에 따른 고추의 생육 특성

구분	엽록소	엽면적	초장	경태
무처리	53.9	958.32	54.2	10.3
무처리	100%	100%	100%	100%
배양 상등액	56.2	1325.25	59.4	11.6
배양 상등액	104.3%	138.3%	109.6%	112.6%
배양액	58.4	1335.39	60.1	11.7
배양액	108.3%	139.3%	110.9%	113.6%

분리균주의 배양액 및 배양 상등액 처리에 따른 고추의 무게 특성

구분	엽중	경중	엽중건물중	경중건물중
무처리	23.27	46.36	3.75	7.02
무처리	100%	100%	100%	100%
배양 상등액	30.80	52.17	5.09	8.19
배양 상등액	132.4%	112.5%	135.7%	116.7%
배양액	31.92	55.82	5.57	8.25
배양액	137.2%	120.4%	148.5%	117.5%

그리고, 토마토에 대한 배양 상등액 및 배양액의 시용 시 생육 특성을 보면, 엽록소 경우, 무처리구 41.4에 비해 배양 상등액, 배양액이 각각 50.7, 57.3으로 높게 나타났고, 초장의 경우 무처리구가 13.70cm이었으나, 배양 상등액은 20.3cm, 배양액은 20.4cm 로 약 50% 가량 더 높은 경향을 보였다. 경태의 경우, 무처리 5.35mm에 비해 배양 상등액, 배양액이 각각 6.22mm, 5.83mm로 나타났다(표 7). 토마토의 무게 특성을 조사한 결과 표 8과 같다. 엽중은 무처리 0.27g 에 비해 배양 상등액은 0.44g, 배양액은 0.45g 으로 높게 나타났고, 건물중 또한 같은 경향을 나타냈다.

분리균주의 배양액 및 배양 상등액 처리에 따른 토마토의 생육 특성

구분	엽록소	초장	경태
무처리	41.4	13.70	5.35
무처리	100%	100%	100%
배양 상등액	50.7	20.3	6.22
배양 상등액	122.5%	148.2%	116.2%
배양액	57.3	20.4	5.83
배양액	138.5%	149.3%	108.9%

분리균주의 배양액 및 배양 상등액 처리에 따른 토마토의 무게 특성

구분	엽중	건물중
무처리	0.27	0.25
무처리	100%	100%
배양 상등액	0.44	0.38
배양 상등액	165.4%	153.3%
배양액	0.45	0.36
배양액	166.7%	144.0%

본 균주의 배양 상등액 및 배양액 처리에 따른 하우스 재배 고추의 생육 특성을 보면, 초장은 무처리구가 33.8cm, 배양 상등액, 배양액이 각각 35.8cm, 35.3cm으로 증가하는 경향을 보였고, 경태의 경우, 무처리 0.5mm 이었으나, 배양 상등액은 0.58mm, 배양액은 0.57mm로 다소 증가하는 현상이 있었다. 엽면적은 무처리구가 341.8cm²이었고 배양 상등액은 376.49cm², 배양액은 372.54cm²로 약 110% 정도 증가하였으며, 엽록소는 무처리 51.7에 비해 배양 상등액은 60.1, 배양액은 58.9로 다소 증가하는 경향을 보였다. 배양 상등액 및 배양액 처리에 따른 하우스 재배 고추의 무게 특성을 조사한 결과 표 10과 같다. 엽건물중은 무처리 1.84g에 비해 배양 상등액은 1.96g, 배양액은 1.92g으로 다소 증가하는 경향을 보였고, 경건물중 무처리 1.22g, 배양 상등액은 1.52g, 배양액은 1.5g 으로 증가하는 경향을 보였다. 근건물중 또한 무처리구가 0.3g 이었으나 배양 상등액은 0.42g, 배양액은 0.47로 증가하는 경향을 보였다.

분리균주의 배양액 및 배양 상등액 처리에 따른 하우스 재배 고추의 생육 특성

구분	초장	경태	엽면적	엽록소
무처리	33.8	0.5	341.8	51.7
무처리	100%	100%	100%	100%
배양 상등액	35.8	0.58	376.49	60.1
배양 상등액	105.9%	116.0%	110.1%	116.2%
배양액	35.3	0.57	372.54	58.9
배양액	104.4%	114.0%	109.0%	113.9%

분리균주의 배양액 및 배양 상등액 처리에 따른 하우스 재배 고추의 무게 특성

구분	엽건물중	경건물중	근건물중
무처리	1.84	1.22	0.3
무처리	100%	100%	100%
배양 상등액	1.96	1.52	0.42
배양 상등액	106.5%	124.6%	140.0%
배양액	1.92	1.5	0.47
배양액	104.3%	123.0%	156.7%

도 14와 같이 가금폐기물을 이용한 탄저병저항성 길항물질을 함유한 배양액을 처리 시 작물의 엽록소함량 및 엽면적이 유지 되었으나, 무처리 시 탄저병에 의한 엽록소함량과 엽면적이 감소하는 경향이 있었다.

상기에서 언급한 바와 같이, 분리된 Xanthomonas sp. 균주의 keratinase 생산을 위한 최적 배지 조성 및 배양 조건은 fructose 0.3%, gelatin 0.1%, K₂HPO₄ 0.04%, KH₂PO₄ 0.06% NaCl 0.05%, 초기 pH 8, 배양 온도 30 및 200 rpm의 진탕속도였으며, 배양 4일까지 활성이 증가하다가 그 이후로는 활성을 7일까지 유지하므로, 케라틴이 분리된 Xanthomonas sp. 균주의 keratinase 생산으로 인해, 본 발명에 따라 우모를 분해하여 제조되는 유기질 비료는 다량의 아미노산을 함유하게 된다.

즉 화학비료는 분해되어 질산태 질소로 변하여 질산이 되며 질산이 분해되어 암모니아가 되고 다시 암모니아는 아미노산이 되어 작물이 흡수하게 되므로 비료의 손실이 크고 작물에 의한 흡수가 지연되며 토양의 산성화를 유발하지만, 본 발명에 따른 주성분이 단백질인 우모를 분해하여 제조되는 유기질 비료는 아미노산으로 이루어져 있으므로 작물에 의한 직접 흡수가 용이하다.

특히, 본 발명에 따라 제조되는 유기질 비료는 비료에 필수적으로 요구되는 각종 아미노산을 고루 함유하나, proline, cystein, arginine 등의 아미노산은 함유되어 있지 않으므로, 필요에 의해 상기 아미노산 성분을 첨가할 수 있다.

그리고, 본 발명에 있어서 우모을 세정하는 과정을 추가할 수도 있으며, 우모의 feather shaft 부분과 같이 강도가 있는 부산물을 위한 분쇄과정 또는 미리 우모를 일정 길이로 절단하여 분해가 용이하게 이루어지도록 하는 절단 과정 및 우모의 가수분해를 촉진하거나 가수분해율을 향상시키는 과정이 부가될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 유기질 비료를 제조하는데 통상적으로 사용되는 보조 첨가제와 비료의 필수 요소인 질소, 인, 칼륨, 붕소, 몰리브덴 화합물 등을 필요에 의하여 일반적인 화합물 형태 또는 원소 형태로서 첨가할 수 있는 것은 당연한 주지의 사실이다.

그리고, 본 발명에 따른 유기질 비료는 퇴비부숙제로도 사용할 수 있으며, 상기 퇴비부숙제로 사용될 경우 퇴비화시키고자 하는 물질 중량에 대하여 중량비로 1 내지 15중량%로 하는 것이 퇴비화 속도 측면 및 경제적인 측면에서 바람직하며, 아미노산 함량이 높은 유기질 비료는 1 내지 35중량%로 사용하는 것이 퇴비화 촉진 및 불쾌한 냄새 제거 측면에서 효과적이다.

Claims

우모를 이용한 유기질 비료 제조방법에 있어서, 상기 유기질 비료는 우모에 Xanthomonas sp. 균주, 탄소원, 질소원, 무기염을 포함하여 우모를 분해시켜서 제조되는 것으로,
상기 탄소원은 글루코스(glucose), 프룩토스(frutose), 말토스(maltose) 중 어느 하나이며, 상기 질소원은 젤라틴(gelatin) 또는 (NH₄)₂SO₄ 이며, 상기 무기염은 KH₂PO₄, K₂HPO₄, NaCl, FeSO₄중 어느 하나이며,
proline, cystein, arginine 중 어느 하나의 아미노산 성분을 첨가 하며,
또한, 우모의 feather shaft 부분과 같이 강도가 있는 부산물을 분쇄하기 위한 분쇄과정 또는 미리 우모를 일정 길이로 절단하여 분해가 용이하게 이루어지도록 하는 절단 과정을 포함하며,
또한, 상기 유기질비료를 퇴비부숙제로도 사용하되, 퇴비화시키고자 하는 물질 중량에 대하여 중량비로 1 내지 15중량%로 하는 것을 특징으로 하는 우모를 이용한 유기질 비료 제조방법.
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