KR102164468B1 - 미생물의 대사생성물을 포함하는 종균배양용 액상을 이용한 토양 녹조제거용 유용미생물 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미생물의 대사생성물을 포함하는 종균배양액을 이용한 토양 녹조제거용 유용미생물 함유 배양액 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 스테비아 유래 유용미생물(한국등록특허 제10-1118156호)의 대사생성물을 포함하는 종균배양액을 이용하여 녹조제거용 미생물제제의 종균(유용미생물)이 함유된 배양액을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 녹조제거용 미생물제제로 활용가능한 녹조제거용 종균(유용미생물) 함유 배양액은 조류제거와 수질개선에 우수한 효능을 나타내므로, 하천 또는 토양 등에서 발생하는 녹조제거에 널리 활용가능하다.
Description
본 발명은 미생물의 대사생성물을 포함하는 종균배양액을 이용한 토양 녹조제거용 유용미생물 함유 배양액 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 스테비아 유래 유용미생물(한국등록특허 제10-1118156호)의 대사생성물을 포함하는 종균배양액을 이용하여 녹조제거용 종균(유용미생물)이 함유된 배양액을 제조하는 방법에 관한 것이다.
스테비아(Stevia)는 국화과 다년생 식물로서 단맛이 사탕의 200배의 이르고 독성이 없는 천연감미료작물로서 알려져 있다. 스테비아는 가열에 의해 물성의 변화가 적으므로 생잎 또는 건엽 그대로 차, 요리에 직접 감미료로서 사용되고 있으며 특허문헌 1에는 스테비아 엑기스 제조방법이 개시되어 있다. 이러한 스테비아 추출물 발효액에서 분리한 유용미생물과 그 동정결과 얻은 유용미생물(effective microorganism, EM)에 대하여는 비특허문헌 1에 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는 스테비아로부터 유용미생물을 제조하는 방법이 개시되어 있다.
녹조 또는 녹조현상이란, 질소와 인이 풍부한 하천이나 호수에서 나타나는 현상으로 식물성 플랑크톤인 녹조류나 남조류가 하천에서 대규모로 증식하여 녹색으로 물빛이 변화된 것이다. 녹조의 가장 심각한 문제는 야간에 과도한 호흡에 의한 산소소비와 독성물질 분비 그리고 어패류 아가미 폐쇄를 일으키는 것으로, 냄새를 발생시키기도 한다(물백과사전). 하천 또는 호수 외에, 토양에서도 녹조가 발생하기도 하는데, 주로 풀밭이나 논과 같은 침수토양에서 잘 발생한다.
이에, 본 발명자들은 생산기간이 짧고 환경적응에 유리한 특허문헌 2의 스테비아 유래 유용미생물의 대사생성물을 포함하는 종균배양액을 이용하여 녹조제거용 미생물제제로 활용가능한 녹조제거용 종균(유용미생물)이 함유된 배양액의 제조방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
생명과학회지 제10권 제6호, 2006년 10월
본 발명의 목적은 녹조제거용 유용미생물이 함유된 배양액의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은
ⅰ) 스테비아 유래 유용미생물을 배양한 배양액을 멸균실에서 원심분리하여 1차 여과하고, 수득한 액상을 거름망에서 2회 여과하여 종균배양액을 제조하는 단계;
ⅱ) 토양녹조가 생성된 흙; 또는 질소 및 인이 함유된 흙;에 모래, 미강, 탈지대두, 질소, 인, 소금, 미량금속 및 물을 첨가하고 혼합하여 흙 혼합물을 제조하는 단계;
ⅲ) 상기 흙 혼합물에 공급되는 산소를 차단하여 녹조를 생성하는 단계;
ⅳ) 상기 녹조가 생성된 흙에 종균배양액, 물, 포도당, 트립톤, 당밀, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 및 소금을 투여하여 토양 내 균주를 배양하는 단계; 및
ⅴ) 상기 배양한 균주를 채종하여 종균배양액, 포도당, 트립톤, 당밀, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 및 소금을 함유하는 배지에서 종균을 배양하는 단계;를 포함하는 녹조제거용 유용미생물이 함유된 배양액의 제조방법을 제공한다.
상기 배양된 종균은 녹조제거용 유용미생물인 것일 수 있다.
상기 단계 ⅴ)는 종균의 배양액을 거름망에서 여과하여 종균으로 이루어지는 슬러지를 수득하고, 상기 슬러지를 부형재에 혼합하여 용해한 후 동결건조하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 녹조제거용 미생물제제로 활용가능한 녹조제거용 종균(유용미생물) 함유 배양액은 조류제거와 수질개선에 우수한 효능을 나타내므로, 하천 또는 토양 등에서 발생하는 녹조제거에 널리 활용가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 녹조제거용 종균(유용미생물) 함유 배양액의 제조 공정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 공지천에서 COD(화학적산소요구량), TN(총 질소량), TP(총 인량) 및 조류세포수 변화를 측정한 결과이다.
도 3 내지 도 14는 연못, 봉황각 및 벽골제에서 수소이온농도, 용존산소량, TP 및 TN를 측정한 수질검사성적서이다; 도 3 : 원광대 연못(1차) 대조구, 도 4 : 원광대 연못(1차) 시험구, 도 5 : 동물원 연못(1차) 대조구, 도 6 : 동물원 연못(1차) 시험구, 도 7 : 원광대 연못(2차) 대조구, 도 8 : 원광대 연못(2차) 시험구, 도 9 : 동물원 연못(2차) 대조구, 도 10 : 동물원 연못(2차) 시험구, 도 11 : 봉황각 대조구, 도 12 : 봉황각 시험구, 도 13 : 벽골제 대조구, 도 14 : 벽골제 시험구.
도 2는 공지천에서 COD(화학적산소요구량), TN(총 질소량), TP(총 인량) 및 조류세포수 변화를 측정한 결과이다.
도 3 내지 도 14는 연못, 봉황각 및 벽골제에서 수소이온농도, 용존산소량, TP 및 TN를 측정한 수질검사성적서이다; 도 3 : 원광대 연못(1차) 대조구, 도 4 : 원광대 연못(1차) 시험구, 도 5 : 동물원 연못(1차) 대조구, 도 6 : 동물원 연못(1차) 시험구, 도 7 : 원광대 연못(2차) 대조구, 도 8 : 원광대 연못(2차) 시험구, 도 9 : 동물원 연못(2차) 대조구, 도 10 : 동물원 연못(2차) 시험구, 도 11 : 봉황각 대조구, 도 12 : 봉황각 시험구, 도 13 : 벽골제 대조구, 도 14 : 벽골제 시험구.
본 발명은
ⅰ) 스테비아 유래 유용미생물을 배양한 배양액을 멸균실에서 원심분리하여 1차 여과하고, 수득한 액상을 거름망에서 2회 여과하여 종균배양액을 제조하는 단계;
ⅱ) 토양녹조가 생성된 흙; 또는 질소 및 인이 함유된 흙;에 모래, 미강, 탈지대두, 질소, 인, 소금, 미량금속 및 물을 첨가하고 혼합하여 흙 혼합물을 제조하는 단계;
ⅲ) 상기 흙 혼합물에 공급되는 산소를 차단하여 녹조를 생성하는 단계;
ⅳ) 상기 녹조가 생성된 흙에 종균배양액, 물, 포도당, 트립톤, 당밀, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 및 소금을 투여하여 토양 내 균주를 배양하는 단계; 및
ⅴ) 상기 배양한 균주를 채종하여 종균배양액, 포도당, 트립톤, 당밀, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 및 소금을 함유하는 배지에서 종균을 배양하는 단계;를 포함하는 녹조제거용 유용미생물이 함유된 배양액의 제조방법을 제공한다.
상기 단계 ⅰ)에서 스테비아 유래 유용미생물은 한국등록특허 제10-1118156호의 스테비아로부터 제조한 유용미생물로서, 생산기간이 짧고 환경적응에 유리한 특징이 있다.
상기 단계 ⅰ)에서 배양액을 원심분리를 통해 1차 여과함으로써, 거름망의 부하를 최소화하고 여과 효율성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 스테비아 유래 유용미생물을 배양한 배양액을 가열 또는 가압을 이용하여 살균하지 않음으로써, 살균으로 인해 발생하는 스테비아 유래 유용미생물의 대사생성물에 포함되는 미네랄, 비타민, 효소 등의 소실을 최소화하여 이후 종균 배양 시 배양 효율을 최대화할 수 있다. 따라서, 단계 ⅰ)은 멸균실 등 멸균된 공간에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 단계 ⅰ)에서 종균배양액이란, 종균배양용 액상 배지를 의미하는 것이며, 여기에서 상기 종균은 녹조제거용 유용미생물을 의미한다.
상기 단계 ⅱ)에서 모래, 미강, 탈지대두, 질소, 인, 소금 및 미량금속은 흙 전체 중량에 대하여 모래 20 ~ 40 중량부, 미강 1 ~ 10 중량부, 탈지대두 1 ~ 10 중량부, 질소 0.005 ~ 0.1 중량부, 인 0.005 ~ 0.1 중량부, 소금 0.005 ~ 0.1 중량부 및 미량금속 0.05 ~ 0.2 중량부를 첨가하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 모래 30 중량부, 미강 5 중량부, 탈지대두 5 중량부, 질소 0.01 중량부, 인 0.01 중량부, 소금 0.01 중량부 및 미량금속 0.01 중량부를 첨가하는 것일 수 있다.
상기 미량금속은 카드뮴, 수은, 납 및 비소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것으로써 2종 이상일 수 있다.
상기 단계 ⅱ)에서 물은 함수율이 40%가 되도록 첨가하는 것일 수 있다. 상기 함수율보다 높거나 낮을 경우 토양 내 녹조의 성장이 효율적으로 이루어지지 않을 수 있다.
상기 단계 ⅲ)에서 녹조는 흙 혼합물에 공급되는 산소를 차단하고 35 ~ 40 ℃ 의 온도를 유지하여 생성하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 38℃ 의 온도를 유지하여 생성하는 것일 수 있다.
상기 단계 ⅳ)에서 종균배양액, 물, 포도당, 트립톤, 당밀, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 및 소금은 종균배양액 40 ~ 60 중량%, 물 40 ~ 60 중량%, 포도당 1 ~ 3 중량%, 트립톤 0.5 ~ 2 중량%, 당밀 0.1 ~ 1 중량%, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 0.1 ~ 1 중량% 및 소금 0.1 ~ 0.5 중량%을 투여하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 종균배양액 20 중량%, 물 76.8 중량%, 포도당 1 중량%, 트립톤 1 중량%, 당밀 0.5 중량%, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 0.5 중량% 및 소금 0.2 중량%을 투여하는 것일 수 있다.
상기 단계 ⅴ)에서 종균배양액, 포도당, 트립톤, 당밀, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 및 소금을 함유하는 배지는 종균배양액 40 ~ 60 중량%, 포도당 1 ~ 3 중량%, 트립톤 0.5 ~ 2 중량%, 당밀 0.1 ~ 1 중량%, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 0.1 ~ 1 중량% 및 소금 0.1 ~ 0.5 중량%을 투여하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 종균배양액 50 중량%, 포도당 1 중량%, 트립톤 1 중량%, 당밀 0.5 중량%, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 0.5 중량% 및 소금 0.2 중량%로 투여하는 것일 수 있다.
상기 단계 ⅴ)에서 배양된 종균은 녹조제거용 유용미생물인 것일 수 있다.
상기 단계 ⅴ)는 종균의 배양액을 거름망에서 여과하여 종균으로 이루어지는 슬러지를 수득하고, 상기 슬러지를 부형재에 혼합하여 용해한 후 동결건조하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 공정을 통해 종균의 보관 또는 운반이 용이해질 수 있다.
상기 부형제는 덱스트린 또는 탈지분유일 수 있다.
본 발명에 따른 녹조제거용 유용미생물이 함유된 배양액은 하천에 투여 시 화학적산소요구량, 총 질소량 및 총 인량 뿐만 아니라 조류세포수를 저감시켰으며, 연못에서 수소이온농도, 총 인량 및 총 질소량을 감소시키고 용존산소량을 증가시켜, 녹조개선 및 수질개선 효과가 우수한 것을 확인하였다. 본 발명에 따른 녹조제거용 유용미생물이 함유된 배양액은 하천 및 연못 외에도 풀밭이나 논과 같은 침수토양에서 발생하는 토양 녹조제거에도 우수한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
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실시예
1> 스테비아 유래 유용미생물의 대사생성물을 포함하는 종균배양액 제조
한국등록특허 제10-1118156호에 따라 스테비아 건조 액상추출액 700 kg, 스테비아 건조 분말 촉매 50 g, 당밀 300 kg, 설탕 및 소금을 미량으로 혼합한 배지에서 스테비아 유래 유용미생물 배양액을 제조하였다. 배양액을 멸균실에서 9,000×g로 20 분 동안 원심분리하여 1차 여과하였다. 1차 여과된 액상을 0.45 ㎛의 거름망에 통과시켜 2차 여과하였다. 2차 여과된 액상을 0.25 ㎛의 거름망에 통과시켜 종균배양액을 제조하였다.
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실시예
2> 종균(유용미생물) 채집
토양녹조가 생성되었거나 질소와 인이 많이 함유된 흙을 채에 걸렀다. 걸러진 흙 전체 중량에 대하여 부형재로써 모래 30 중량부, 미강 5 중량부 및 탈지대두 5 중량부, 질소 0.01 중량부, 인 0.01 중량부, 소금 0.01 중량부 및 미량금속(카드뮴, 수은, 납 및 비소 중 선택되는 2종 이상) 0.01 중량부를 투여하고 함수율이 40%가 되도록 물을 첨가하여 혼합하였다. 혼합물에 산소공급이 원활하지 않도록 투명비닐이나 유리로 산소를 일부 차단한 상태에서 38 ℃로 반응시켜 녹조를 생성하였다.
녹조가 생성된 토양을 3개의 시료로 나누고 각 시료에 실시예 1의 종균배양액 20 중량%, 물 76.8 중량%, 포도당 1 중량%, 트립톤 1 중량%, 당밀 0.5 중량%, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 0.5 중량% 및 소금 0.2 중량%을 혼합한 종균배양액 혼합물을 투여하여 총 인과 총 질소의 양이 가장 적게 검출되는, 즉, 녹조제거 효능이 가장 높은 토양 시료를 선별하였다.
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실시예
3> 종균(유용미생물) 배양액 제조
실시예 1의 종균배양액을 38 ℃로 가온한 후 상기 종균배양액 50 중량%, 포도당 1 중량%, 트립톤 1 중량%, 당밀 0.5 중량%, 이스텍스 LSP(Yeastex LSP) 0.5 중량% 및 소금 0.2 중량%를 혼합하였다. 실시예 2에서 선별된 토양 시료로부터 유래하는 균주를 38 ℃에서 산소공급과 교반을 지속하면서 24시간 동안 배양하여 녹조제거용 종균 배양액을 수득하였다. 녹조제거용 종균 중 Bacillus subtilis 속 및 효모 균주를 녹조제거용 유용미생물(effective microorganisms, EM)로 명명하였다.
수득한 종균(녹조제거용 유용미생물) 배양액을 역세척방식의 0.25 ㎛의 거름망에 통과시켜 슬러지(종균)를 수득하였다. 거름망에 남은 잔여 슬러지를 최소한의 여과액상(물 또는 종균배양액)을 이용해 세척하여 잔여 슬러지를 수득하고 이를 앞서 수득한 슬러지와 합쳤다. 합친 슬러지를 덱스트린, 탈지분유 등의 부형재에 1 : 1 중량비로 혼합하여 용해한 후 동결건조하였다.
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실시예
5> 수질개선 효과 검정
원광대 연못, 동물원 연못, 봉황각, 벽골제에서 물 시료 40 kg을 각각 수득하고 이를 절반으로 나누어 대조구, 시험구로 구분하였다. 시험구에 실시예 3의 녹조제거용 EM 배양액 1 g을 투여하고 48 시간 경과 후 수소이온농도, 용존산소량, TP, TN을 측정하였다.
그 결과, 하기 표 1 및 도 3 내지 14와 같이 녹조제거용 EM 배양액을 투여한 시험구의 총 인량 및 총 질소량이 감소하고 용존산소량이 증가한 것을 확인하였다.
| 구 분 | 시험 장소 |
원광대 연못(1차) |
동물원 연못(1차) |
원광대 연못(2차) |
동물원 연못(2차) |
봉황각 | 벽골제 | 평균 (%) |
||||||
| 시료 구분 |
대조 | 시험 | 대조 | 시험 | 대조 | 시험 | 대조 | 시험 | 대조 | 시험 | 대조 | 시험 | ||
| 수소이온농도(pH) | 7.5 | 7.9 | 7.2 | 7.6 | 7.9 | 7.9 | 7.8 | 7.6 | 8.2 | 8.0 | 7.4 | 7.7 | + 1.5 |
|
| 용존산소량 (DO=mg/L) |
6.8 | 8.2 | 5.8 | 8.0 | 7.4 | 8.6 | 7.7 | 8.0 | 8.3 | 9.0 | 6.9 | 8.8 | + 15.2 |
|
| 총 인량 (COD=mg/L) |
0.093 | 0.011 | 0.292 | 0.017 | 0.072 | 0.010 | 0.211 | 0.028 | 0.067 | 0.070 | 0.201 | 0.038 | - 437.9 |
|
| 총 질소량 (COD=mg/L) |
4.726 | 2.619 | 3.508 | 0.526 | 4.850 | 2.922 | 3.482 | 0.837 | 2.825 | 1.027 | 1.388 | 0.832 | - 137.1 |
|
이와 같이, 본 발명에 따른 녹조제거용 EM 배양액은 녹조개선 및 수질개선 효과가 우수한 것을 확인하였다.
Claims (2)
- ⅰ) 스테비아 유래 유용미생물을 배양한 배양액을 멸균실에서 원심분리하여 1차 여과하고, 수득한 액상을 거름망에서 2회 여과하여 종균배양액을 제조하는 단계;
ⅱ) 토양녹조가 생성된 흙; 또는 질소 및 인이 함유된 흙;에 모래, 미강, 탈지대두, 질소, 인, 소금, 미량금속 및 물을 첨가하고 혼합하여 흙 혼합물을 제조하는 단계;
ⅲ) 상기 흙 혼합물에 공급되는 산소를 차단하여 녹조를 생성하는 단계;
ⅳ) 상기 녹조가 생성된 흙에 i) 단계의 종균배양액, 물, 포도당, 트립톤, 당밀, 효모추출물 및 소금을 투여하여 토양 내 균주를 배양하는 단계; 및
ⅴ) 상기 배양한 균주를 채종하여 i) 단계의 종균배양액, 포도당, 트립톤, 당밀, 효모추출물 및 소금을 함유하는 배지에서 종균을 배양하는 단계;를 포함하는 녹조제거용 유용미생물이 함유된 배양액의 제조방법으로,
상기 ⅴ) 단계에서 배양된 종균은 녹조제거용 유용미생물로서 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 속 균주 및 효모 균주를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹조제거용 유용미생물이 함유된 배양액의 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 단계 ⅴ)는 종균의 배양액을 거름망에서 여과하여 종균으로 이루어지는 슬러지를 수득하고, 상기 슬러지를 부형재에 혼합하여 용해한 후 동결건조하는 것을 더 포함하는 녹조제거용 유용미생물이 함유된 배양액의 제조방법.
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| KR101118156B1 (ko) | 2011-08-10 | 2012-03-12 | 이중희 | 스테비아로부터 유용미생물을 제조하는 방법 |
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