KR101534391B1 - 사과 재배용 퇴비형 영양제 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사과 및 불가사리 성분을 함유하는 사과 재배용 퇴비형 영양제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 풋사과 또는 상품성이 낮은 사과와 불가사리를 함유하여 사과나무에 영양성분을 공급할 수 있는 사과 재배용 퇴비형 영양제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 영양제는 사과나무에 적절한 영양성분을 공급함으로써 사과나무의 생장 촉진 및 생리장애를 방지할 수 있고, 우수한 품질의 사과를 생산할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 영양제는 풋사과나 상품가치가 떨어지는 사과, 불가사리를 주재료로 사용하여 제조되기 때문에, 버려지거나 폐기되는 자원을 재활용함으로써 비용 절감 및 환경 개선의 효과도 기대할 수 있다.

Description

사과 재배용 퇴비형 영양제 및 그 제조방법{Compost type nutritional supplements for apple cultivation and process for preparing the same}

본 발명은 사과 및 불가사리 성분을 함유하는 사과 재배용 퇴비형 영양제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 풋사과 또는 상품성이 낮은 사과와 불가사리를 함유하여 사과나무에 영양성분을 공급할 수 있는 사과 재배용 퇴비형 영양제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

사과는 장미과에 속하며 25종으로 이루어진 사과나무속 식물의 열매로서 전세계의 1년 생산량이 3,200만 톤에 이르며, 품종은 수확 시기에 따라 조생종, 중생종, 만생종으로 나뉜다. 단백질과 지방이 적고 비타민 C, 칼륨, 나트륨 등의 무기질이 풍부한 알칼리성 식품으로 날로 먹거나 잼, 주스, 사이다, 술 등의 가공식품 원료로 활용되고 있다.

이러한 사과를 재배하는데 있어서, 재배 효율을 높이거나 보다 품질이 우수한 사과를 생산하기 위한 시도가 이루어지고 있으며, 예를 들어 대한민국 등록특허 제10-1014330호에는 광물질 성분을 이용한 비료 또는 영양제를 사용하는 방법이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제10-0565901호에는 패각을 원료로 하여 제조한 이온화칼슘제를 사용하여 칼슘 함량이 풍부한 사과를 재배하는 방법이 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1235745호에는 무기 콜로이달 바나듐을 시비하여 바나듐 함유 기능성 사과를 재배하는 방법 등이 개시되어 있다. 상기 선행기술의 방법들은 대부분 비료를 통해 사과의 생산에 필요한 영양성분을 제공하는 방법으로, 사과의 품질을 높이거나 기능성 성분이 함유된 사과를 생산할 수 있는 방법이다.

본 발명자는 상기 선행기술들과 같은 방법 이외에 좀 더 효과적으로 사과를 재배할 수 있고, 사과의 품질을 높일 수 있는 방법을 개발함과 동시에, 버려지거나 이용률이 저조한 재료를 활용함으로써 환경문제 해결에 일조할 수 있을 뿐만 아니라, 비용절감효과를 기대할 수 있는 방법을 개발하고자 하였다.

사과를 재배하는 과수 농가의 경우, 접과 이후에 열리는 풋사과나 상품성이 떨어지는 사과가 다량 발생하기 때문에, 이들을 처치하기가 곤란한 경우가 있다. 하지만 이런 사과에도 많은 영양성분이 거의 그대로 함유되어 있어 식물 영양제에 적용한다면 매우 효과적일 것으로 판단하였으며, 사과나무가 사과를 생성하기 위해 필요한 성분을 모두 갖고 있기 때문에 우수한 효과가 있을 것이라 기대하였다.

그리고 바다의 무법자이며 어민들에게 골칫거리인 불가사리 또한 생물체로서 다양한 영양성분, 특히 다량의 칼슘과 아미노산을 함유하고 있어 이를 함께 이용한다면 보다 효과적일 것이라 판단하였다.

이에, 버려지는 사과와 불가사리를 이용하여 사과를 효과적으로 재배할 수 있는 영양제를 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 특정한 조건 하의 추출 및 발효 과정을 통해 사과와 불가사리로부터 사과나무의 성장 및 사과의 결실에 유용한 성분들을 얻을 수 있으며, 이를 사용하여 사과를 재배할 경우 생장이 촉진될 뿐만 아니라 칼슘, 비타민, 당도 등의 함량이 우수한 고품질의 사과를 생산할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 우수한 품질의 사과를 생산할 수 있는 사과 재배용 영양제를 제공하는 것이며, 특히 버려지거나 폐기되는 처지에 놓인 산업상 이용가치가 낮은 생물체를 활용할 수 있는 사과 재배용 영양제를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 불가사리 분말 1,000 중량부 및 사과 추출액을 혼합하되, 혼합물의 수분 함량이 60 내지 80%(w/w)가 되도록 사과 추출액을 혼합하는 단계; 불가사리 분말 및 사과 추출액의 혼합물에 빙초산을 혼합하되, 빙초산을 포함하는 혼합물 전체 중량에 대해 5 내지 15 중량%의 빙초산을 혼합한 후, 40 내지 60℃에서 12시간 내지 3일간 교반하는 단계; 불가사리 분말, 사과 추출액 및 빙초산의 혼합물에 효모 배양액을 혼합하되, 불가사리 분말 1,000 중량부를 기준으로 3 내지 10 중량부의 효모 배양액을 혼합하는 단계; 및 불가사리 분말, 사과 추출액, 빙초산 및 효모 배양액의 혼합물을 40 내지 60℃에서 1 내지 5일간 교반하여 발효하되, 발효가 완료된 발효물의 수분 함량이 30 내지 40%(w/w)가 되도록 발효하는 단계를 포함하는 사과 재배용 퇴비형 영양제의 제조방법을 제공한다.

본 발명에서 상기 사과 추출액은 사과 100 중량부, 감초 5 내지 10 중량부 및 유황 0.5 내지 5 중량부를 혼합한 후, 200 내지 300℃에서 12시간 내지 2일간 추출하고 여과하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상술한 방법에 따라 제조되는 사과 재배용 퇴비형 영양제를 제공한다.

본 발명에 따른 영양제는 사과나무에 적절한 영양성분을 공급함으로써 사과나무의 생장 촉진 및 생리장애를 방지할 수 있고, 우수한 품질의 사과를 생산할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 영양제는 풋사과나 상품가치가 떨어지는 사과, 불가사리를 주재료로 사용하여 제조되기 때문에, 버려지거나 폐기되는 자원을 재활용함으로써 비용 절감 및 환경 개선의 효과도 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 퇴비형 영양제의 제조과정을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 퇴비형 영양제를 고체 배지에 접종하고 배양하여 촬영한 사진으로, 효모 등 발효 미생물의 생장을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 퇴비형 영양제를 사용하여 사과를 재배한 시험구 및 사용하지 않은 대조구에 대해 사과나무의 엽장, 엽폭, 엽두께를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 퇴비형 영양제를 사용하여 사과를 재배한 시험구 및 사용하지 않은 대조구에서 사과의 꼭지길이, 과장, 과경을 비교하여 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 사과와 불가사리를 이용하여 사과 재배용 퇴비형 영양제를 제조하는 것을 특징으로 한다. 퇴비형 영양제는 액상 영양제와는 달리 수분이 함유된 고형에 가까운 형태로 제조된다.

도 1은 본 발명에 따른 퇴비형 영양제의 제조과정을 나타낸 공정도로서, 먼저 사과 추출액을 제조한다.

본 발명에서는 사과의 재배에 사과를 이용한다. 사과에는 당연히 사과의 결실에 필요한 영양성분이 그대로 함유되어 있다. 따라서 이 영양성분을 사과나무가 흡수하기 용이한 형태로 전환하면 가장 좋은 영양공급원이 될 것이다. 이를 위해 사과를 추출액의 형태로 제조하여 영양제를 제조하는데 사용한다.

본 발명에서는 경제적인 측면과 버려지는 재료를 재활용한다는 점을 감안하여, 접과 이후에 열리는 풋사과나 파손되어 상품성이 떨어지는 사과를 사용하는 것이 바람직하다. 시중에서 판매되는 일반 사과를 사용할 경우에도 동일한 효과가 있을 것으로 판단된다.

본 발명에서 사과추출액은 사과 100 중량부와 감초 5 내지 10 중량부 및 유황 0.5 내지 5 중량부를 혼합한 후, 200 내지 300℃에서 12시간 내지 2일간 가열 추출하고 여과하여 제조되는 것이 바람직하다.

사과에 다량의 수분이 함유되어 있어 별도로 물을 첨가하지 않고 가열하여 유용성분을 추출할 수 있다. 이때 감초를 첨가하는 것은 사과 추출액의 당도를 높이기 위한 것으로, 발효과정에서 효모 등 미생물의 적절한 생장 및 활성도를 위해 바람직하다. 유황은 살균, 해독, 성장 촉진 등을 위해 첨가된다. 추출 온도와 추출 시간은 추출 효율과 추출액 물성 등을 고려하여 상기 범위가 바람직하다.

다음, 사과 추출액과 불가사리 분말을 혼합한다.

불가사리에는 사과의 생장에 필요한 다량의 칼슘 및 아미노산이 함유되어 있다. 본 발명에서는 이러한 불가사리로부터 칼슘을 추출하고 단백질을 아미노산화하는 방법 등을 통해 사과나무가 흡수하기 용이한 형태로 전환한다. 이를 위해 불가사리를 분말화하여 사용하는 것이 바람직하며, 건조 불가사리를 50 내지 200 메시(mesh)로 분쇄하면 본 발명에 적합한 불가사리 분말을 제조할 수 있다.

퇴비형 영양제를 제조하기 위해서는 혼합할 때 수분 함량을 조절해야 하며, 구체적으로 불가사리 분말 1,000 중량부 및 사과 추출액을 혼합하되, 혼합물의 수분 함량이 60 내지 80%(w/w)가 되도록 사과 추출액을 혼합하는 것이 바람직하다.

다음, 불가사리 분말 및 사과 추출액의 혼합물에 빙초산을 혼합한다.

본 발명에서 빙초산은 불가사리로부터 칼슘의 용출이 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다.

빙초산의 참가량은 빙초산을 포함하는 혼합물 전체 중량에 대해 5 내지 15 중량%인 것이 바람직하다. 빙초산의 첨가량이 너무 적을 경우 칼슘 용출 효율이 낮아지고, 너무 많을 경우 혼합물의 pH가 너무 낮아져 추후 효모 발효 과정에서 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 각 첨가량에 따르는 것이 바람직하다.

이후, 크게 두 단계를 거쳐 영양제를 제조한다. 첫 번째 단계는 사과추출액과 불가사리 분말, 그리고 빙초산을 교반하여 칼슘을 추출하고 숙성시키는 단계라고 할 수 있고, 두 번째 단계는 여기에 효모 배양액을 첨가하여 발효하는 단계라고 할 수 있다.

첫 번째 단계에서 교반할 때의 온도는 40 내지 60℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 48 내지 52℃인 것이 좋다. 교반 시간은 12시간 내지 3일인 것이 좋고, 하루 정도 실시하는 것이 가장 적절하다.

두 번째 단계에서는 불가사리 분말, 사과 추출액 및 빙초산의 혼합물에 효모 배양액을 혼합하되, 발효 효율과 발효액 물성 등을 고려하여, 불가사리 분말 1,000 중량부를 기준으로 3 내지 10 중량부의 효모 배양액을 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 효모 배양액은 효모를 액체 배지에 접종하고 배양하여 제조할 수 있다. 효모로는 Saccharomyces cerevisiae 등을 사용할 수 있으며, 배지로는 YPD, YM 등의 배지 이외에도 효모의 증식을 위한 배지를 사용할 수 있다. 배양 조건의 경우 28 내지 32℃에서 1 내지 3일간 배양하는 것이 바람직하다.

두 번째 단계에서 불가사리 분말, 사과 추출액, 빙초산 및 효모 배양액의 혼합물을 발효하되, 발효가 완료된 발효물의 수분 함량이 30 내지 40%(w/w)가 되도록 발효하는 것이 바람직하다.

두 번째 단계에서 교반할 때의 온도는 40 내지 60℃인 것이 바람직하며, 시간은 1 내지 5일인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 48 내지 52℃에서 2 내지 4일간 교반하면서 발효하는 것이 좋고, 50℃에서 3일간 실시하는 것이 가장 적절하다. 이 과정에서 효모에 의한 발효가 이루어지면서 불가사리의 단백질이 아미노산화되는 등 사과나무가 흡수하기 용이한 형태로 전환된다.

두 번째 단계를 통해 생성된 영양제는 바로 사용할 수 있으며, 경우에 따라서는 후숙하는 단계를 추가할 수도 있다. 이 후숙 단계는 효모 등 미생물의 생장 및 추가 발효를 유도하는 단계로서, 예를 들어 약간의 밀기울(밀에서 가루를 빼고 남은 찌꺼기) 및 설탕(흙설탕 등)을 물에 녹여 발효 혼합물에 골고루 섞어주는 방법을 사용할 수 있다. 이 경우 발효된 혼합물 500 L 당 흙설탕 100 g 내지 1 ㎏을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 퇴비형 영양제는 사과나무 주위의 땅에 표층 또는 심층 시비하는 방법으로 적용할 수 있다. 되도록 심층 시비하는 것이 바람직하며, 예를 들어 사과나무 주위의 땅을 파서 본 발명의 퇴비형 영양제를 담고 흙으로 덮어주는 방법을 사용할 수 있다. 시비 시기는 10월 말 내지 11월 초(예를 들어 10월 20일 내지 11월 10일) 사이로 하는 것이 가장 효과적이다. 시비 양은 사과나무의 수령에 따라 다른데, 3년생 나무의 경우 1그루당 0.8 내지 1.2 ㎏ 정도(약 1 ㎏), 4년생 나무의 경우에는 1.3 내지 1.7 ㎏(약 1.5 ㎏), 5년생 이상의 경우에는 2 내지 3 ㎏으로 시비하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.

[실시예]

1. 사과 추출액 제조

본 실시예에서는 접과 후 열린 풋사과와 제품화 또는 판매하기 어려운 저품질의 사과를 주로 사용하였다.

사과 잔사 또는 파지 1,000 ㎏, 감초 약 80 ㎏, 유황 약 20 ㎏을 추출탱크에 투입하고, 250℃에서 24시간 추출한 다음 여과하여 사과 추출액을 제조하였다.

2. 퇴비형 영양제 제조

건조 불가사리를 분쇄한 분말(50 내지 100 메시) 1,000 ㎏에 상기에서 제조한 사과 추출액을 혼합하되, 혼합물의 수분 함량이 약 65%(w/w)가 되도록 사과 추출액을 혼합하였다.

불가사리 분말 및 사과 추출액의 혼합물에 빙초산을 혼합하되, 빙초산을 포함하는 혼합물 전체 중량에 대해 10 중량%의 빙초산을 혼합한 후, 이 혼합물을 24시간 교반하면서 온도를 50℃로 유지하였다.

1차로 교반한 불가사리 분말, 사과 추출액 및 빙초산의 혼합물에 효모 배양액을 혼합하되, 불가사리 분말 1,000 kg을 기준으로 5 kg의 효모 배양액을 혼합한 후, 불가사리 분말, 사과 추출액, 빙초산 및 효모 배양액의 혼합물을 50℃에서 72시간 교반하여 발효하였다.

발효가 완료된 발효물(퇴비형 영양제)의 수분함량은 35%(w/w)로 확인되었다.

[시험예]

1. 영양제 시비

전라북도 장수군에 위치한 약 1만 5천 평의 사과 재배 지역에서 상기 실시예의 영양제를 시비하여 사과를 재배하였다. 이때 사과의 품종은 홍로 또는 후지 품종이었다.

10월 중순에서 11월 초 사이 사과나무 주위 땅을 파고 상기 실시예의 퇴비형 영양제를 담은 다음 흙으로 덮어주었다.

3년생 사과나무의 경우 1그루당 약 1 ㎏, 4년생의 경우 1.5 ㎏, 5년생 이상의 경우 2.5 ㎏의 퇴비형 영양제를 시비하였으며, 상기 기간 중에 하루 한꺼번에 또는 며칠에 나누어 시비하였다.

2. 영양제 분석

상기 실시예에서 제조한 퇴비형 영양제의 성분 분석을 제일분석센터에 의뢰하였으며, 그 결과를 표 1에 나타냈다.

성분	함량
이소루신(Isoleucine)	2,342(㎎/㎏)
루신(Leucine)	3,540(㎎/㎏)
라이신(Lysine)	3,797(㎎/㎏)
메티오닌(Methionine)	1,812(㎎/㎏)
시스테인(Cysteine)	1,704(㎎/㎏)
페닐알라닌(Phenylalanine)	2,095(㎎/㎏)
티로신(Tyrosine)	1,912(㎎/㎏)
트레오닌(Threonine)	2,612(㎎/㎏)
트립토판(Tryptophane)	1,082(㎎/㎏)
발린(Valine)	2,101(㎎/㎏)
히스티딘(Histidine)	962.5(㎎/㎏)
아르기닌(Arginine)	3,835(㎎/㎏)
글루탐산(Glutamic acid)	5,970(㎎/㎏)
글리신(Glysine)	2,722(㎎/㎏)
프롤린(Proline)	2,935(㎎/㎏)
세린(Serine)	1,932(㎎/㎏)
타우린(Taurine)	-
조단백(Crude protein)	4.64(%)
칼슘(Calsium)	7.8(%)
마그네슘(Magnesium)	0.92(%)
망간(Manganese)	0.91(㎎/㎏)
아연(Zinc)	1.73(㎎/㎏)
인(Phosphorous)	275.6(㎎/㎏)

또한, 고체 배지에 상기 실시예의 영양제를 접종하여 배양한 결과, 도 2와 같이 효모로 예상되는 미생물의 생장을 확인할 수 있었다.

3. 사과 재배 효과 분석

상기와 같이 영양제를 시비하여 재배한 경우(시험구)와 시비하지 않은 경우(대조구)의 사과 잎과 사과를 비교 분석하였다.

이의 결과, 표 2 및 3, 도 3 및 4와 같이, 영양제의 시비로 인해 사과 잎의 생육이 증가되었고, 사과의 품질(크기, 색깔, 비타민류의 함량 등)이 우수해진다는 것을 확인하였다. 특히, 사과의 비타민류 함량이 상당히 증가(표 4 참조)하였으며, 과실의 색택 및 당도가 우수해지는 것으로 나타났다.

후지사과	대조구	시험구
엽장	82.98㎜	87.83㎜ (6% 증가)
엽폭	53.05㎜	55.00㎜ (4% 증가)
엽두께	0.36㎜	0.38㎜ (8% 증가)

후지사과	대조구	시험구
꼭지 길이	24.63㎜	23.28㎜ (5% 감소)
과장	72.12㎜	79.32㎜ (10% 증가)
과경	82.51㎜	87.78㎜ (6% 증가)

항목	대조구	시험구
열량(cal)	55.9	56.3
수분(%)	82.2	81.4
단백질(%)	0.19	0.1
지질(%)	0.07	0.05
당질(%)	15.74	15.9
식이섬유(%)	0.59	0.54
나트륨(㎎)	4.2	8.7
칼슘(㎎)	2.6	3.54
칼륨(㎎)	100.1	248.3
인(㎎)	8.6	7.4
철(㎎)	0.27	0.46
마그네슘(㎎)	1.52	2.07
비타민 A(IU)	2.43	41.1 (17배 강화)
비타민 B1(㎎)	0.03	0.13 (4.2배 강화)
비타민 B6(㎎)	0.05	0.17 (3.4배 강화)
비타민 C(㎎)	6.8	12.8 (1.9배 강화)
비타민 E(㎎)	0	0

Claims (3)

1. 불가사리 분말 1,000 중량부 및 사과 추출액을 혼합하되, 혼합물의 수분 함량이 60 내지 80%(w/w)가 되도록 사과 추출액을 혼합하는 단계;
   불가사리 분말 및 사과 추출액의 혼합물에 빙초산을 혼합하되, 빙초산을 포함하는 혼합물 전체 중량에 대해 5 내지 15 중량%의 빙초산을 혼합한 후, 40 내지 60℃에서 12시간 내지 3일간 교반하는 단계;
   불가사리 분말, 사과 추출액 및 빙초산의 혼합물에 효모 배양액을 혼합하되, 불가사리 분말 1,000 중량부를 기준으로 3 내지 10 중량부의 효모 배양액을 혼합하는 단계;
   불가사리 분말, 사과 추출액, 빙초산 및 효모 배양액의 혼합물을 40 내지 60℃에서 1 내지 5일간 교반하여 발효하되, 발효가 완료된 발효물의 수분 함량이 30 내지 40%(w/w)가 되도록 발효하는 단계; 및
   밀기울 및 설탕을 물에 녹여 발효 혼합물에 섞어주고 후숙하는 단계를 포함하는 사과 재배용 퇴비형 영양제의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 사과 추출액은 사과 100 중량부, 감초 5 내지 10 중량부 및 유황 0.5 내지 5 중량부를 혼합한 후, 200 내지 300℃에서 12시간 내지 2일간 추출하고 여과하여 제조되는 것을 특징으로 하는 사과 재배용 퇴비형 영양제의 제조방법.
   
3. 제1항 또는 제2항의 방법에 따라 제조되는 사과 재배용 퇴비형 영양제.

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