KR102124585B1 - 단백질 발효를 통한 아미노산 액비의 제조방법 및 그 방법에 의한 액비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액비의 제조방법 및 그 방법에 의한 액비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단백질원을 발효 미생물로 발효하는 단계와, 상기 발효된 단백질원으로부터 아미노산 액비를 추출하는 단계를 포함하는 액비의 제조방법에 있어서, 상기 발효 단계는, 상기 단백질원에 발효 미생물, 탄소원 및 폴리솔베이트를 첨가하여 2~3일간 발효하는 것이고, 상기 단백질원은 어류 또는 연체동물인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 단백질원으로부터 발효를 통해 신속하게 고순도의 아미노산을 추출하여 액비의 생산비용을 줄일 수 있으며, 단백질원의 부패 및 악취 발생을 방지할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 이를 통해 농가의 안전한 먹거리 생산에 기여할 수 있다는 장점이 있다.

Description

단백질 발효를 통한 아미노산 액비의 제조방법 및 그 방법에 의한 액비{manufacturing method of fermented amino acid fertilizer and fermented amino acid fertilizer manufactured by the method}

본 발명은 액비의 제조방법 및 그 방법에 의한 액비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 어류 또는 연체동물로 되는 단백질원에 발효 미생물, 탄소원 및 폴리솔베이트를 첨가하여 발효시킴으로써, 2~3일 정도의 시간 안에 부패 없이 발효가 완료되도록 하여 다량의 아미노산 액비를 신속하게 제조하는 단백질 발효를 통한 아미노산 액비의 제조방법 및 그 방법에 의한 액비에 관한 것이다.

일반적으로 단백질을 구성하고 있는 최소 분자인 아미노산은 L-form과 D-form의 두 가지 형태로 존재한다. 이 중 D-form은 화학적 합성에 의한 형태이고, L-form 형태는 생물학적 유기 단백질로부터 추출된 형태이다.

한편, 아미노산 비료는 반드시 L-form 형태의 아미노산으로 구성되어야 식물 및 농작물의 생육 상에서 흡수가 되는 것은 학술적으로 밝혀져 있으므로, L-form 형태의 아미노산을 추출하기 위해서는 반드시 생물학적 유기 단백질을 사용하여야 한다.

따라서, 종래 아미노산 비료는 단백질원으로부터 아미노산을 추출하여 사용되어 왔다.

상기 단백질원으로부터 아미노산 액비를 제조하는 방법은, 상기 단백질원에 발효 미생물을 탄소원과 함께 투입하고, 3~6개월 정도 장시간 혼합, 교반하여 발효함으로써, 아미노산을 추출하였다. 그러나 방부성 부재료를 혼합하지 않은 채 장시간 발효시킴으로써, 대부분의 단백질원에서 부패가 발생하게 되고, 부패에 기인한 악취 역시 생성되어, 이를 액비로 활용하기에 어려움이 있었다.

상기한 단점을 해소하고자, 즉, 아미노산을 보다 빠르게 추출하기 위하여, 강한 산이나 강한 알칼리제를 사용하여 단백질원을 가수분해시킨 후, 이를 발효하는 방법이 제안되었다. 그러나 이러한 방법은 강한 산이나 알칼리제의 사용으로 인해 다시 중화의 과정을 거쳐야 하므로 그 제조과정이 효율적이지 못한 것은 물론, 강산과 강알칼리로 인해 많은 양의 아미노산이 파괴되어 비료로서의 효율이 낮다는 단점도 있었다.

한편, 상기 아미노산 비료의 단백질원으로는 육류, 어류 등이 이용되었는바, 그 중 어류는 단백질이 풍부하고, 지방 함량이 낮아 아미노산 비료의 원료로서 많이 사용되었다.

KR 10-1862791 B1 KR 10-1832065 B1 KR 10-1187327 B1 KR 10-2010-0035545 A

본 발명의 목적은, 단백질원으로부터 발효를 통해 신속하게 고순도의 아미노산을 추출하여 액비의 생산비용을 줄일 수 있도록 하는 단백질 발효를 통한 액비의 제조방법 및 그 방법에 의한 액비를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 단백질원의 부패 및 악취 발생을 방지하는 액비의 제조방법 및 그 방법에 의한 액비를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단백질 발효를 통한 아미노산 액비의 제조방법은, 단백질원을 발효 미생물로 발효하는 단계와, 상기 발효된 단백질원으로부터 아미노산 액비를 추출하는 단계를 포함하는 액비의 제조방법에 있어서, 상기 발효 단계는, 상기 단백질원에 발효 미생물, 탄소원 및 폴리솔베이트를 첨가하여 2~3일간 발효하는 것이고, 상기 단백질원은 어류 또는 연체동물인 것을 특징으로 한다.

상기 폴리솔베이트는, 상기 발효 기간 중 상기 단백질원 100중량부에 대하여, 시간당 0.001~1중량부의 양으로 투입하는 것을 특징으로 한다.

상기 단백질원은, 어류의 살 또는 오징어 살인 것을 특징으로 한다.

상기 발효 미생물은 바실러스 서브틸러스(Bacillus sutillus), 락토바실러스 퍼멘텀 JS(Lactobacillus fermentum JS) 또는 2종 모두이고, 상기 탄소원은 당밀이며, 상기 폴리솔베이트는 폴리솔베이트 80인 것을 특징으로 한다.

상기 추출 단계 후, 상기 추출된 아미노산 액비에 미량 요소를 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 의한 단백질 발효를 통한 아미노산 액비는, 상기한 방법을 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 단백질원으로부터 발효를 통해 신속하게 고순도의 아미노산을 추출하여 액비의 생산비용을 줄일 수 있으며, 단백질원의 부패 및 악취 발생을 방지할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 이를 통해 농가의 안전한 먹거리 생산에 기여할 수 있다는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

종래 아미노산 액비는 어류 등의 단백질원을 발효하여 제조하였다. 그러나 이러한 발효과정이 6개월 이상 소요됨으로써, 부패, 악취 등이 발생하는 등의 문제점이 있었다. 아울러, 발효 시간의 단축을 위해 강산 또는 강알칼리로 가수분해하는 방법도 제안되었으나, 아미노산 파괴에 따른 추출 효율 저하 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 강산 또는 강알칼리를 사용하지 않으면서도, 2~3일 이내 발효를 완료하여 아미노산을 빠르게 유리, 추출함으로써, 부패, 악취의 문제, 추출 효율의 문제 등을 모두 해소한 것이다.

이를 위한 본 발명의 단백질 발효를 통한 아미노산 액비의 제조방법은, 단백질원을 발효 미생물로 발효하는 단계와, 상기 발효된 단백질원으로부터 아미노산 액비를 추출하는 단계를 포함하는 액비의 제조방법에 있어서, 상기 발효 단계는, 상기 단백질원에 발효 미생물, 탄소원 및 폴리솔베이트를 첨가하여 2~3일간 발효하는 것이고, 상기 단백질원은 어류 또는 연체동물인 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 종래와 동일하게 발효 미생물로 단백질원을 발효하되, 폴리솔베이트(polysolbate)를 더 첨가하여 발효함으로써, 발효 속도를 현저히 증가시키고, 발효 미생물의 생장 역시 촉진시켜 2~3일 정도의 시간 안에 부패 없이 아미노산을 유리 및 추출하는 것이다.

본 발명의 가장 특징적 구성인 상기 폴리솔베이트(polysolbate)는 종래 식품첨가제이면서 유화제로 사용되는 재료로, 단백질원의 발효시 산도를 pH 3 이하로 유지시켜 발효 시간, 즉 단백질원으로부터 아미노산이 유리되는 시간을 현저히 단축시키면서도, 인지질 막을 갖는 발효 미생물의 영양분 공급을 원활히 유지시켜 발효 미생물의 생장을 촉진시키는 역할을 하는 것이다.

본 발명에서 상기 폴리솔베이트로는 그 종류와 무관하게 사용 가능하나, 가장 바람직하게는 폴리솔베이트 80을 사용함이 가장 효율적이다.

이때, 상기 폴리솔베이트는 발효시 한 번에 투입할 수도 있지만, 발효 기간 중 한 시간에 한 번씩 반복 투입함으로써, 발효조의 산도를 pH 3 이하로 계속해서 유지시키고, 발효 미생물에 영양분이 계속해서 원활히 공급되도록 한다. 그 사용량은 상기 단백질원 100중량부에 대하여 시간당 0.001~1중량부일 수 있으나, 이를 반드시 제한하는 것은 아니다. 이는 그 사용량이 너무 적으면, 신속한 발효가 어렵고, 많으면 오히려 그 발효를 방해하여 발효 효율이 좋지 못하고, 경제적이지 못하기 때문이다.

아울러, 상기 단백질원으로는 어류는 물론, 연체동물, 특히 오징어를 이용함이 바람직한데, 이는 단위 무게당 지방 및 뼈가 적어 단백질 함유량이 높고, 육식성 생물로 단백질이 다양한 아미노산으로 구성되어 비료로의 효율성이 우수하기 때문이다. 또한, 발효 전 어류 및 연체동물로부터 뼈, 지방분을 제거하고, 어류의 살 또는 연체동물의 살만을 이용하는 것이 더욱 바람직하나, 이를 제한하는 것은 아니다.

이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

먼저, 단백질원인 어류 또는 연체동물로부터 뼈, 지방 등을 제거한다. 이는 추출 효율을 위한 것으로, 큰 뼈 등을 제거함을 의미하는 것이며, 뼈, 지방을 완전히 제거하는 것을 의미하는 것은 아니다. 아울러, 상기 어류는 그 종류를 한정하지 않으며, 연체동물로는 오징어를 사용함이 가장 바람직하다.

다음으로, 상기 단백질원에 발효 미생물과 탄소원을 혼합한다.

여기서, 상기 발효 미생물은 그 종류를 제한하지 않는데, 통상 많이 사용되는 유용 미생물군(EM)은 물론, 바실러스속, 사카라마이세스속 등을 사용할 수 있다. 가장 바람직하게는 열과 산에 강해 발효 효율을 높일 수 있는 바실러스 서브틸러스(Bacillus sutillus), 락토바실러스 퍼멘텀 JS(Lactobacillus fermentum JS) 또는 2종 모두를 사용할 수 있다.

그리고 상기 탄소원으로는 원가를 고려할 때 당밀을 사용함이 가장 바람직하다.

상기 발효 미생물은 1×10⁵~1×10⁸ CFU/g 정도의 균수로 단백질원 100중량부에 대하여 1~5중량부만큼 혼합하고, 상기 탄소원은 3~30중량부 정도 혼합함이 바람직하나, 이는 제한하지 않으며, 공지된 정도의 양으로 사용하면 족하다.

다음으로, 상기 혼합된 혼합물을 발효조에 투입하고, 이에 폴리솔베이트를 1시간 간격으로 1회씩 첨가하면서 30~60℃에서 2~3일간 발효한다. 여기서, 상기 온도는 발효열에 의하여 서서히 상승하는바, 외부에서 조절하는 것은 아님을 밝혀둔다.

그리고 상기 폴리솔베이트는 앞서 설명된 바와 같이, 상기 단백질원 100중량부에 대하여 시간당 0.001~1중량부만큼 점적 투입하는 것으로, 발효 전 0.001~1중량부를 투입하고, 발효 시작 후 1시간 간격으로 다시 0.001~1중량부씩 투입하는 것이다.

본 발명은 상기 폴리솔베이트의 사용으로, 발효 기간이 2~3일 정도면 족한바, 신속히 아미노산이 유리, 추출되어 그 제조 효율을 높이는 것은 물론, 강산, 강알칼리를 사용하지 않아 아미노산의 파괴가 적어 고순도의 아미노산을 추출할 수 있는 것이다. 아울러, 짧은 발효 기간으로 인해 단백질원의 부패 및 악취 발생이 없어 액비로 활용시 악취로 인한 문제가 없다.

그리고 발효가 완료되면, 상기 발효된 단백질원으로부터 아미노산 액비를 추출한다. 이 단계는 종래 공지된 방법에 의한 것으로, 원심분리, 여과 등의 방법을 이용하면 족하다.

본 발명은 상기 추출된 액비를 그대로 사용할 수도 있고, 상기 추출된 아미노산 액비에 미량 요소를 혼합한 후 사용할 수도 있다. 이때, 상기 미량 요소는 철, 망간, 붕소, 구리, 몰리브덴, 염소 및 아연 등을 의미하는 것으로, 비료의 분야에서 이미 공지된 재료로, 본 발명에서는 그 종류 및 사용량을 제한하지 않는다.

또한, 필요에 따라 미량 요소는 물론, 질소, 인, 칼륨 등의 다량 요소를 더 혼합할 수도 있다.

상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 아미노산 액비는 종래와 동일하게 물을 이용하여 100~2000배 희석한 후 사용할 수 있으며, 그 사용방법을 제한하지 않는다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 1)

오징어로부터 살만을 분리하였다. 그리고 분리된 오징어 살 100kg에 1×10⁷ CFU/g 균수의 발효 미생물 3kg, 당밀 10kg 및 물 300kg을 혼합하였다. 다음으로, 상기 혼합물을 발효조에 투입한 후, 다시 폴리솔베이트 80을 100g 투입하였다. 그리고 이를 40~60℃에서 2일간 발효시켰는바, 발효기간 중 발효조에 폴리솔베이트 80을 1시간 간격으로 100g만큼 점적 투입하였다. 그리고 발효물을 여과하여 발효물만을 수득하였다.

이때, 발효 미생물로는 락토바실러스 퍼멘텀 JS(Lactobacillus fermentum JS)를 이용하였는바, MRS 배지에 락토바실러스 퍼멘텀 JS를 접종하고 40℃에서 1 ~ 7일간 배양하였다. 50리터 배양탱크에 물 50리터를 넣고 121℃에서 10~15분간 살균한 후, 물을 40℃로 식히고, 배지 조성물로 물 1리터당 프로테아제 펩톤(proteose peptone) No.3 10g, 비프익스트랙트(beef extract) 10g, 글루코오스(glucose) 20g, 소듐아세테이트(sodium acetate) 10g, 암모늄 사이트레이트(ammonium citrate) 5g을 배양탱크에 넣고 희석하였다. 무균적으로 50㎖ 플라스크에 멸균수를 40㎖ 넣은 후에 MRS 배지에서 배양한 락토바실러스 퍼멘텀 JS를 플라스크에 접종하여 희석한 다음에 배양탱크에 넣고 40℃에서 2일간 배양하였다. 배양액의 균수가 1×10⁹CFU/g 이상이 되면, 이를 원심분리기를 사용하여 균체 분리를 행하여 원액 1리터당 3㎖가 되도록 하여 덱스트린이나 탈지분유를 혼합한 후 -80℃에서 동결하여 진공동결건조기로 건조 후 분말형태로 제조하였다.

상기 실시예 1은 여과 후 잔류물은 고운 가루 상태였는바, 발효가 원활히 진행되었음이 확인되었다. 아울러, 발효기간 중 불쾌한 냄새의 발생은 없었다.

(비교예 1)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리솔베이트를 사용하지 않았다.

상기 비교예 1은 2일 후 오징어 살이 발효가 완료되지 않아 그대로 존재하였는바, 이를 발효가 완료될때 까지 계속해서 발효시켜본 결과, 발효기간이 150일 소요되었다. 아울러, 발효 후 10일 정도가 지나자 발효 과정에서 계속적으로 불쾌한 냄새가 발생하였다.

이상으로, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 일실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니 된다.

Claims (6)

1. 단백질원을 발효 미생물로 발효하는 단계와,
   상기 발효된 단백질원으로부터 아미노산 액비를 추출하는 단계를 포함하는 액비의 제조방법에 있어서,
   상기 발효 단계는, 상기 단백질원에 발효 미생물, 탄소원 및 폴리솔베이트를 첨가하여 2~3일간 발효하는 것이고,
   상기 단백질원 100중량부에 대하여, 상기 발효 미생물은 1~5중량부 혼합되며, 상기 탄소원은 3~30중량부 혼합되고, 상기 폴리솔베이트는 발효 전 0.001~1중량부 투입되고 발효 시작 후 시간당 0.001~1중량부씩 투입되며,
   상기 단백질원은 연체동물이고,
   상기 발효 미생물은 바실러스 서브틸러스(Bacillus sutillus), 락토바실러스 퍼멘텀 JS(Lactobacillus fermentum JS) 또는 2종 모두이고,
   상기 탄소원은 당밀이며,
   상기 폴리솔베이트는 폴리솔베이트 80이고,
   상기 단백질원은 오징어 살이며,
   상기 추출 단계 후, 상기 추출된 아미노산 액비에 미량 요소를 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단백질 발효를 통한 아미노산 액비의 제조방법.
   
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6. 제1항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 아미노산 액비.