KR102196047B1 - Composition for preservation of a source of livestock feed comprising metabisulfite and preparation method of livestock feed using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메타중아황산염(metabisulfite) 및 유기산에서 선택된 하나 이상을 포함하는 사료 원료 보존용 조성물 및 이를 이용한 사료의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 사료 원료로 사용되는 과일 및 채소 폐기물(fruit and vegetable discards, FVD)을 장기간 보존하는데 유용한 메타중아황산염 및 유기산의 신규한 용도 및 이를 이용한 사일리지 제조방법 등에 관한 것이다. 본 발명에 따라 메타중아황산염 및 유기산에서 선택된 하나 이상을 과일 및 채소 폐기물(FVD)에 처리한 결과 호기성 환경에서 FVD의 미생물학적 안정성과 신선도가 더 오래 유지되었으며, 영양성분과 항산화 기능의 보존에도 매우 효과적임을 확인할 수 있었다. 또한 본 발명에 따른 호기성 환경에서의 메타중아황산염 및 유기산에서 선택된 하나 이상의 전처리 단계를 포함하는 사일리지 사료 제조방법은 혐기성 보존 과정 동안의 보존 특성을 개선하는 효과가 있으며, 특히 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐을 함께 사용하는 FVD의 공동-엔사일링(co-ensiling)은 최상의 보존 특성을 나타냈다.The present invention relates to a composition for preserving feed raw materials containing at least one selected from metabisulfite and organic acids, and to a method for preparing feed using the same, and more specifically, to a fruit and vegetable waste used as feed raw materials. Discards, FVD), a novel use of metabisulfite and organic acids useful for long-term storage, and a silage manufacturing method using the same. As a result of treating at least one selected from metabisulfite and organic acids in fruit and vegetable waste (FVD) according to the present invention, the microbiological stability and freshness of FVD in an aerobic environment were maintained for a longer time, and it was also very effective in preserving nutrients and antioxidant functions. It was confirmed that it was effective. In addition, the silage feed manufacturing method comprising at least one pretreatment step selected from metabisulfite and organic acids in an aerobic environment according to the present invention has the effect of improving the preservation properties during the anaerobic preservation process, and in particular, almond husk and corn gluten together. The co-ensiling of the FVD used showed the best preservation properties.

Description

메타중아황산염을 포함하는 사료 원료 보존용 조성물 및 이를 이용한 사료의 제조방법{Composition for preservation of a source of livestock feed comprising metabisulfite and preparation method of livestock feed using the same}Composition for preservation of a source of livestock feed comprising metabisulfite and preparation method of livestock feed using the same}

본 발명은 메타중아황산염을 포함하는 사료 원료 보존용 조성물 및 이를 이용한 사료의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 사료 원료로 사용되는 과일 및 채소 폐기물(fruit and vegetable discards, FVD)을 장기간 보존하는데 유용한 메타중아황산염의 신규한 용도 및 이를 이용한 사일리지 제조방법 등에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for preserving feed raw materials containing metabisulfite and a method for preparing feed using the same, and more specifically, useful for long-term storage of fruit and vegetable discards (FVD) used as feed raw materials. It relates to a novel use of metabisulfite and a method for manufacturing silage using the same.

사람이 섭취할 수 없는 영양원을 가축의 사료로 사용할 경우 사료 공급원을 확장하고, 사료 공급의 불안정성을 완화시켜 식품 공급을 확장시키는데 기여할 수 있다. 모든 가공된 과일과 채소의 3분의 1 가량이 식품 공급 사슬의 여러 부분에서 소실되고 있는 것으로 추산된다(FAO, 2011. The State of Food Insecurity of the World: How Does International Price Volatility Affect Domestic Economies and Food Security? FAO, WFP, IFAD, Rome, Italy). 이러한 물질들은 아직 활용도가 낮은 잠재적인 영양원 및 생체 활성 화합물들이나, 매립지와 비축지 등에서 자체 분해되어 주요한 환경 문제를 야기시키고 있다. When a nutrient source that cannot be consumed by humans is used as feed for livestock, it can contribute to expanding the food supply by expanding the feed source and alleviating the instability of the feed supply. It is estimated that a third of all processed fruits and vegetables are lost in various parts of the food supply chain (FAO, 2011. The State of Food Insecurity of the World: How Does International Price Volatility Affect Domestic Economies and Food) Security?FAO, WFP, IFAD, Rome, Italy). These substances are potentially nutrient sources and bioactive compounds that are not yet utilized, or self-decompose in landfills and stockpiles, causing major environmental problems.

본 발명자들이 최근 상업적인 선과장(packing house)에서 수행한 현장 조사 결과에 따르면, 과일 및 채소 폐기물(fruit and vegetable discards, FVD)들은 발생원으로부터 재활용 센터로 이동할 때까지 선과장 시설에 보통 1주일 동안 쌓여 있었다. 하지만 이 기간, 특히 더운 여름 기간 동안 FVD는 높은 습도와 단순 탄수화물의 높은 함량으로 인해 부패와 미생물 증식이 가속화되어 빠르게 부패하는 경향이 있다. 이와 같이 부패한 FVD는 환경 문제를 야기시키므로 미생물에 의한 FVD의 분해를 막거나 지연시키기 위해 FVD 발생원에 효과적인 방부제(preservative)를 즉시 처리할 필요가 있다.According to the results of a field investigation conducted by the inventors at a recent commercial packing house, fruit and vegetable wastes (FVDs) are usually deposited in the shed facilities for a week until they move from the source to the recycling center. there was. However, during this period, especially during the hot summer months, FVD tends to decay rapidly due to the high humidity and high content of simple carbohydrates, which accelerate decay and microbial growth. Since such decayed FVD causes environmental problems, it is necessary to immediately treat an effective preservative to the source of FVD in order to prevent or delay the decomposition of FVD by microorganisms.

아황산염(sulfiting agent)은 높은 가성비로 인해 식품 산업에서 널리 사용되는 방부제 중 하나이다. 아황산염 중에서 메타중아황산나트륨(sodium metabisulfite, SMB)이 사료 및 식품 산업에 많이 사용되고 있는데, SMB를 처리한 사일리지(silage)는 산소-의존적인 미생물의 성장을 억제하는 SMB의 산소-소거 활성으로 인해 효과적으로 보존될 수 있다. 최근 본 발명자들은 SMB의 성공적인 보존 능력을 확인하는 실험실 및 파일럿 규모의 일련의 보존 실험을 수행하였다. 이에 따르면 SMB는 호기성 환경에 노출되는 기간 동안 FVD의 품질 저하를 지연시키고, 미생물학적 안정성을 증가시키며, 영양성분들을 유지시키는 효과를 나타냈다. 이러한 배경 하에 본 발명자들은 혐기성 조건에서 SMB-처리된 FVD의 저장 안정성을 더 연장시키기 위한 후속 연구들을 수행하고 본 발명을 완성하게 되었다.Sulfiting agent is one of the preservatives widely used in the food industry due to its high cost-effectiveness. Among the sulfite salts, sodium metabisulfite (SMB) is widely used in the feed and food industry, and the silage treated with SMB is effectively preserved due to the oxygen-scavenging activity of SMB, which inhibits the growth of oxygen-dependent microorganisms. Can be. Recently, the inventors have conducted a series of laboratory and pilot-scale conservation experiments confirming the successful storage capacity of SMB. According to this, SMB showed the effect of delaying the deterioration of FVD quality, increasing microbiological stability, and maintaining nutrients during exposure to an aerobic environment. Under this background, the present inventors carried out subsequent studies to further extend the storage stability of SMB-treated FVD in anaerobic conditions and completed the present invention.

에너지 집약적이고 지속 불가능한 보존 방법인 건조(drying) 과정과 비교할 때, 엔사일링(ensiling)은 박테리아가 사일리지의 pH를 약 4까지 떨어뜨리는 젖산을 생산하는 혐기성 조건에서 수분 함량이 높은 바이오매스의 장기 보존을 위한 간단하면서도 효과적인 방법이 될 수 있다. 이러한 산성 환경은 엔사일링 발효 과정 동안 해로운 기생 미생물들의 성장을 억제한다. 하지만 높은 운송비용과 같은 운반상의 문제들과 엔사일링 동안 발생하는 건조 물질(dry matter, DM)의 상당한 손실은 FVD와 같은 수분 함량이 높은 바이오매스의 엔사일링과 관련된 주된 문제점으로 지적되고 있다. 이러한 이슈들은 환경적인 측면과 보존 공정의 경제성 측면에서 중요성을 갖는다. 이러한 문제들에 대처하기 위해, 유출물 손실을 최소화하고 수분 함량이 높은 사료 원료의 건조 및/또는 운반과 관련된 비용을 줄일 수 있는 사일리지 관리 전략으로, 수분 함량이 높은 바이오매스에 수분 흡수를 위해 많은 DM 성분을 넣어서 적절한 수분 함량을 달성하는 방법이 제안되었다. 그러나 아직까지 SMB가 처리되고 호기성 환경에 노출된 FVD의 엔사일링 공정에 관해 보고된 바는 없다. Compared to the drying process, which is an energy-intensive and unsustainable method of preservation, ensiling is the long-term preservation of biomass with high moisture content under anaerobic conditions where bacteria produce lactic acid that lowers the pH of the silage to about 4. It can be a simple yet effective way for you. This acidic environment inhibits the growth of harmful parasitic microorganisms during the ensiling fermentation process. However, transport problems such as high transport costs and significant loss of dry matter (DM) during ensiling are pointed out as major problems associated with ensiling of high moisture biomass such as FVD. These issues are of great importance in terms of environmental aspects and economics of the conservation process. In order to cope with these problems, a silage management strategy that can minimize effluent loss and reduce the costs associated with drying and/or transporting high moisture feed ingredients. A method of achieving an appropriate moisture content by adding a DM component has been proposed. However, there have been no reports on the ensiling process of FVDs in which SMBs have been treated and exposed to an aerobic environment.

대한민국 공개특허 제10-2016-0058241호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0058241 국제공개특허 WO2018-081550International Publication Patent WO2018-081550

본 발명의 목적은 메타중아황산염(metabisulfite) 및 유기산에서 선택된 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 사료 원료 보존용 조성물을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a composition for preserving feed raw materials comprising metabisulfite and at least one selected from organic acids as an active ingredient.

본 발명의 다른 목적은 메타중아황산염(metabisulfite) 및 유기산에서 선택된 하나 이상을 이용하여 과일 및 채소 폐기물을 원료로 하는 사료의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a feed using at least one selected from metabisulfite and organic acids as a raw material for fruit and vegetable waste.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 메타중아황산염(metabisulfite) 및 유기산에서 선택된 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 사료 원료 보존용 조성물을 제공한다. 상기 사료 원료는 과일 및 채소 폐기물(fruit and vegetable discards, FVD)인 것이 바람직하다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention provides a composition for preserving feed raw materials comprising metabisulfite and at least one selected from organic acids as an active ingredient. The feed raw material is preferably fruit and vegetable discards (FVD).

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 메타중아황산염(metabisulfite)은 메타중아황산나트륨(sodium metabisulfite, SMB)이다.In one embodiment of the present invention, the metabisulfite is sodium metabisulfite (SMB).

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 메타중아황산염은 과일 및 채소 폐기물 1kg당 6 내지 8g의 비율로 첨가되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the metabisulfite is preferably added in a ratio of 6 to 8 g per 1 kg of fruit and vegetable waste, but is not limited thereto.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 유기산은 벤조산 나트륨(Sodium benzoate), 소르빈산칼륨(Potassium sorbate), 및 아질산나트륨(Sodium nitrite)에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the organic acid may be at least one selected from sodium benzoate, potassium sorbate, and sodium nitrite.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐(gluten)을 추가로 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the composition may further include almond husk and corn gluten.

또한, 본 발명은 메타중아황산염(metabisulfite) 및 유기산에서 선택된 하나 이상을 이용한 사료의 제조방법을 제공한다. 상기 사료의 제조방법은, 호기성 환경에서 과일 및 채소 폐기물에 메타중아황산염(metabisulfite) 및 유기산에서 선택된 하나 이상을 첨가하여 혼합시킨 후 보존하는 전처리 단계를 포함하는, 과일 및 채소 폐기물을 원료로 하는 사료의 제조방법이다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 전처리 단계에서 사용하는 메타중아황산염은 메타중아황산나트륨(sodium metabisulfite, SMB)일 수 있다. 또한, 상기 유기산은 벤조산 나트륨(Sodium benzoate), 소르빈산칼륨(Potassium sorbate), 및 아질산나트륨(Sodium nitrite)에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In addition, the present invention provides a method for producing a feed using at least one selected from metabisulfite and organic acids. The feed manufacturing method comprises a pretreatment step of preserving after mixing by adding at least one selected from metabisulfite and organic acids to fruit and vegetable waste in an aerobic environment, and then preserving feed based on fruit and vegetable waste. It is a manufacturing method of. In one embodiment of the present invention, the metabisulfite salt used in the pretreatment step may be sodium metabisulfite (SMB). In addition, the organic acid may be at least one selected from sodium benzoate, potassium sorbate, and sodium nitrite.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 메타중아황산염은 과일 및 채소 폐기물 1kg당 4 내지 8g의 비율로 첨가되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the metabisulfite is preferably added in a ratio of 4 to 8 g per 1 kg of fruit and vegetable waste, but is not limited thereto.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 메타중아황산염은 과일 및 채소 폐기물 1kg당 6 내지 8g의 비율로 첨가되며, 상기 보존은 6 내지 9일간 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the metabisulfite is added in a ratio of 6 to 8 g per 1 kg of fruit and vegetable waste, and the preservation may be performed for 6 to 9 days, but is not limited thereto.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 사료는 사일리지(silage)이다. 사일리지란 일반적으로 수분 함량이 높은 사료작물을 사일로(silo)라는 저장 용기에 진공 저장하여 젖산발효를 시킨 다즙질의 사료를 의미한다.In one embodiment of the present invention, the feed is silage. Silage generally refers to a succulent feed obtained by lactic acid fermentation by vacuum storage of feed crops with a high moisture content in a storage container called a silo.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 사일리지 사료의 제조방법은, 상기 전처리 단계를 거친 과일 및 채소 폐기물을 사일로(silo) 용기에 넣고 밀봉한 후 저장하는 엔사일링(ensiling) 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method of manufacturing the silage feed may include an ensiling step of storing the fruit and vegetable wastes subjected to the pretreatment step in a silo container and sealing it. .

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 엔사일링 단계는 20 내지 25℃의 실온에서 7 내지 90일간 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In an embodiment of the present invention, the ensiling step may be performed at room temperature of 20 to 25° C. for 7 to 90 days, but is not limited thereto.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 사일리지 사료의 제조방법은, 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐(gluten)을 상기 전처리 단계를 거친 과일 및 채소 폐기물과 함께 공동-엔사일링(co-ensiling) 하는 방법일 수 있다. 즉, 상기 사일리지 사료의 제조방법은 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐(gluten)을 상기 전처리 단계를 거친 과일 및 채소 폐기물과 함께 혼합하여 사일로(silo) 용기에 넣고 밀봉한 후 저장하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method of manufacturing the silage feed may be a method of co-ensiling almond husks and corn gluten together with fruit and vegetable wastes subjected to the pretreatment step. have. That is, the method of manufacturing the silage feed may include mixing almond husks and corn gluten together with fruit and vegetable wastes subjected to the pretreatment step, putting them in a silo container, sealing them, and storing them.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 사일리지 사료 제조방법의 전처리 단계에서 사용하는 메타중아황산염은 메타중아황산나트륨(sodium metabisulfite, SMB)일 수 있으며, 이 경우 상기 메타중아황산나트륨은 바이오매스(biomass) 1kg당 2.4 내지 4g의 비율로 상기 사일로 용기 안에 포함되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the metabisulfite used in the pretreatment step of the silage feed manufacturing method may be sodium metabisulfite (SMB), in which case the sodium metabisulfite is 1 kg of biomass. It is preferable to be contained in the silo container at a rate of 2.4 to 4 g per sugar, but is not limited thereto.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 사일리지 사료 제조방법은, 호기성 환경에서 과일 및 채소 폐기물에 메타중아황산염(metabisulfite) 및 유기산에서 선택된 하나 이상을 과일 및 채소 폐기물 1kg당 6g의 비율로 첨가하여 혼합시킨 후 7일간 보존하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계를 거친 과일 및 채소 폐기물을 분쇄하는 단계; 상기 분쇄물에 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐(gluten)을 혼합시키되, 상기 분쇄물은 39.8 내지 66.6 중량%의 비율로 혼합하며, 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐은 서로 같은 중량%의 비율로 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 사일로 용기에 넣고 밀봉한 후 저장하는 엔사일링 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the silage feed manufacturing method is mixed by adding at least one selected from metabisulfite and organic acids to fruit and vegetable waste in an aerobic environment at a rate of 6 g per 1 kg of fruit and vegetable waste. Pre-treatment step of preserving for 7 days after making; Pulverizing the fruit and vegetable wastes passed through the pretreatment step; Mixing almond husk and corn gluten with the pulverized product, wherein the pulverized product is mixed in a ratio of 39.8 to 66.6 wt%, and mixing the almond husk and corn gluten in the same wt% ratio; And an ensiling step of storing the mixture in a silo container and sealing it.

본 발명에 따라 메타중아황산염(metabisulfite) 및 유기산에서 선택된 하나 이상을 과일 및 채소 폐기물(FVD)에 처리한 결과 호기성 환경에서 FVD의 미생물학적 안정성과 신선도가 더 오래 유지되었으며, 영양성분과 항산화 기능의 보존에도 매우 효과적임을 확인할 수 있었다. 또한 본 발명에 따른 호기성 환경에서의 메타중아황산염(metabisulfite) 및 유기산에서 선택된 하나 이상을 처리하는 전처리 단계를 포함하는 사일리지 사료 제조방법은 혐기성 보존 과정 동안의 보존 특성을 개선하는 효과가 있으며, 특히 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐을 함께 사용하는 FVD의 공동-엔사일링(co-ensiling)은 최상의 보존 특성을 나타냈다.According to the present invention, as a result of treating at least one selected from metabisulfite and organic acids in fruit and vegetable waste (FVD), the microbiological stability and freshness of FVD in an aerobic environment were maintained for a longer time, and the nutrients and antioxidant functions It was confirmed that it is very effective in preservation. In addition, the silage feed manufacturing method comprising a pretreatment step of treating at least one selected from metabisulfite and organic acids in an aerobic environment according to the present invention has the effect of improving the preservation properties during the anaerobic preservation process, especially almonds Co-ensiling of FVD with husk and corn gluten showed the best preservation properties.

도 1은 실시예 1의 실험1 및 실험2에 사용된 과일 및 채소 폐기물의 화학적 조성 및 비율(달리 언급되지 않는 한, % DM)을 나타낸 것이다(평균 ± SD, n = 5).
도 2는 SMB 처리량과 시간에 따른 FVD의 곰팡이 발생(moldy appearance), 부패한 냄새(putrid odor), pH, 및 WSC (water-soluble carbohydrate) 함량을 나타낸 것이다([실시예 1]의 실험1).
도 3은 총 박테리아(A), 곰팡이(B), 및 효모(C)의 수를 SMB 처리량과 시간의 함수로 나타낸 것이다([실시예 1]의 실험1). 각각의 포인트의 에러 막대는 SE를 나타낸다. 수치는 5번의 관찰 결과의 평균으로 나타내었다. 미생물 수는 colony-forming units/g wet biomass 의 로그값(logarithm number)이다. 검출한계는 2.70이었다.
도 4는 FVD의 화학적 조성을 SMB 처리량과 시간의 함수로 나타낸 것이다([실시예 1]의 실험1).
도 5는 SMB 처리에 의해 영향을 받는 다른 위치에서의 FVD의 pH, WSC 및 암모니아 함량(NH3-N)을 나타낸 것이다.
도 6은 SMB 처리에 의해 영향을 받는 다른 위치에서의 미생물 분석 결과이다([실시예 1]의 실험2). A) 6일 후; B) 9일 후. 대조군에 대해 0일째 총 박테리아, 효모 및 곰팡이의 개체수는 각각 평균 5.97, 3.86, 및 4.03 log cfu/g biomass였다. SMB 처리군에 대해 0일째 총 박테리아, 효모 및 곰팡이의 개체수는 각각 평균 4.26, < 2.70, 및 2.83 log cfu/g biomass였다. 수치는 5번의 관찰의 평균으로 나타내었다. 미생물 수는 colony-forming units/g wet biomass 의 로그수(logarithm number)이다. 검출한계는 2.70이었다. 각각의 포인트의 에러 막대는 SE를 나타낸다.
도 7은 SMB 처리에 의해 영향을 받는 다른 위치에서의 FVD의 영양성분 프로파일을 나타낸다([실시예 1]의 실험2; 평균 ± SD).
도 8은 6일 및 9일 후 SMB 처리에 의해 영향을 받는 액상 FVD의 미생물학적, 물리화학적 특성 및 항산화 능력을 나타낸 것이다.
도 9는 사일리지 제조에 사용된 총 혼합 폐기물의 화학적 조성 및 비율을 나타낸 것이다(평균 ± SD, n=4).
도 10은 사일리지의 성분 조성을 나타낸 것이다([실시예 2]의 실험2)
도 11은 호기성 조건에서 0 및 7일간 보존한 후 SMB의 존재 또는 부재하의 FVD의 영양 조성 및 미생물학적 특성을 나타낸 것이다(평균 ± SD, n=4).
도 12는 혐기성 저장 기간에 따른 SMB를 처리하거나 처리하지 않은 FVD의 미생물학적 및 물리화학적 특성을 나타낸 것이다(평균 ± SD, n=4). 미생물 수는 colony-forming units/g fresh matter의 로그수(logarithm number)이다. 검출한계는 2.8 log cfu per g fresh matter 였다. 0일 동안의 엔사일링은 보존 기간의 종료(7일; 도 11 참조)에 대응된다.
도 13은 90일간의 엔사일링 과정 동안의 총 DM 손실의 변화를 나타낸 것이다. a) 메타중아황산염의 존재 또는 부재 하의 수분 조절이 없는 사일리지([실시예2]의 실험1). b) 다른 SMB 처리량을 갖는 수분 조절된 사일리지([실시예2]의 실험2). 총 DM 손실은 중량과 DM 함량 사이의 편차로부터 계산되었다. SMB0 = 메타중아황산염이 첨가되지 않은 대조군 사일리지. 대조군 사일리지에서 FVD의 비율은 66.6%였다. 각각의 포인트에서 에러 막대는 SD를 나타낸다. SMB = sodium metabisulfite.
도 14는 유리 아황산염 함량의 시간에 따른 경과를 나타낸 것이다. a) 메타중아황산염의 존재 또는 부재 하의 수분 조절이 없는 사일리지([실시예2]의 실험1). b) 다른 SMB 처리량을 갖는 수분 조절된 사일리지([실시예2]의 실험2). 0일(Day 0)은 호기성 보존의 종료(7일)에 대응된다. 검출한계는 2 mg/kg DM이었다. 각각의 포인트에서 에러 막대는 SD를 나타낸다. SMB = sodium metabisulfite.
도 15는 각각의 저장 기간 동안 다른 SMB 처리량을 갖는 사일리지의 영양성분 조성을 나타낸 것이다.
도 16은 각각의 저장 기간 동안 다른 SMB 처리량을 갖는 사일리지의 미생물학적 및 물리화학적 특성을 나타낸 것이다.
도 17은 90일간의 엔사일링 및 5일간의 호기성 노출 후 사일리지의 호기적 안정성 평가를 위한 화학적 및 미생물학적 분석 결과이다.
1 shows the chemical composition and proportion (% DM, unless otherwise stated) of the fruit and vegetable waste used in Experiments 1 and 2 of Example 1 (mean±SD, n=5).
Figure 2 shows the moldy appearance, putrid odor, pH, and water-soluble carbohydrate (WSC) content of FVD according to the SMB throughput and time (Experiment 1 of [Example 1]).
3 shows the total number of bacteria (A), fungi (B), and yeast (C) as a function of SMB throughput and time (Experiment 1 of [Example 1]). Error bars at each point represent SE. Numerical values are expressed as the average of the five observations. The number of microorganisms is the logarithm number of colony-forming units/g wet biomass. The detection limit was 2.70.
4 shows the chemical composition of FVD as a function of SMB throughput and time (Experiment 1 of [Example 1]).
5 shows the pH, WSC, and ammonia content (NH 3 -N) of FVD at different locations affected by SMB treatment.
6 is a result of analysis of microorganisms at different locations affected by the SMB treatment (Experiment 2 of [Example 1]). A) after 6 days; B) After 9 days. The total number of bacteria, yeast and fungi on day 0 for the control group averaged 5.97, 3.86, and 4.03 log cfu/g biomass, respectively. The total number of bacteria, yeast, and fungi on day 0 for the SMB treatment group was 4.26, <2.70, and 2.83 log cfu/g biomass, respectively. Values are expressed as the average of five observations. The number of microorganisms is the logarithm number of colony-forming units/g wet biomass. The detection limit was 2.70. Error bars at each point represent SE.
Fig. 7 shows the nutrient profile of FVD at different locations affected by SMB treatment (Experiment 2 of [Example 1]; mean±SD).
Figure 8 shows the microbiological, physicochemical properties and antioxidant capacity of liquid FVD affected by SMB treatment after 6 and 9 days.
Figure 9 shows the chemical composition and ratio of the total mixed waste used in silage production (mean ± SD, n = 4).
Figure 10 shows the composition of the composition of the silage (Experiment 2 of [Example 2])
Figure 11 shows the nutrient composition and microbiological properties of FVD in the presence or absence of SMB after storage for 0 and 7 days under aerobic conditions (mean ± SD, n=4).
12 shows the microbiological and physicochemical properties of FVD with or without SMB treatment according to anaerobic storage period (mean ± SD, n=4). The number of microorganisms is the logarithm number of colony-forming units/g fresh matter. The detection limit was 2.8 log cfu per g fresh matter. The ensiling for 0 days corresponds to the end of the retention period (7 days; see Fig. 11).
13 shows the change in total DM loss during the 90-day ensiling process. a) Silage without moisture control in the presence or absence of metabisulfite (Experiment 1 of [Example 2]). b) Moisture controlled silage with different SMB throughput (Experiment 2 of [Example 2]). Total DM loss was calculated from the deviation between weight and DM content. SMB0 = control silage without metabisulfite added. The proportion of FVD in the control silage was 66.6%. Error bars at each point represent SD. SMB = sodium metabisulfite.
14 shows the passage of free sulfite content over time. a) Silage without moisture control in the presence or absence of metabisulfite (Experiment 1 of [Example 2]). b) Moisture controlled silage with different SMB throughput (Experiment 2 of [Example 2]). Day 0 corresponds to the end of aerobic storage (7 days). The detection limit was 2 mg/kg DM. Error bars at each point represent SD. SMB = sodium metabisulfite.
15 shows the nutrient composition of silages having different SMB throughput during each storage period.
16 shows microbiological and physicochemical properties of silages having different SMB throughput during each storage period.
17 is a result of chemical and microbiological analysis for evaluating the aerobic stability of silage after 90 days of ensiling and 5 days of aerobic exposure.

본 발명자들은 메타중아황산염(metabisulfite)이 호기성 환경에서 과일 및 채소 폐기물(FVD)의 보존에 미치는 영향을 알아보기 위하여 메타중아황산나트륨(sodium metabisulfite, SMB)을 이용하여 두 가지 실험을 수행하였다(실시예 1). 우선 첫 번째 실험에서는 메타중아황산염을 0, 2, 4, 6, 및 8 g/kg FVD의 양으로 0, 3, 6, 9, 및 12일간 처리하였으며, 그 결과 6 및 8 g/kg FVD의 양으로 처리된 메타중아황산염이 각각 6일 및 9일 동안 영양성분을 보존하고 부패를 억제하는데 가장 효과적인 것을 확인하였다. 두 번째 실험은 파일럿 규모의 실험으로 야외 환경에서 600-L 양동이(bucket) 안에 0 및 8 g/kg FVD의 SMB가 0, 6, 및 9일간 처리되었다. 상기 SMB 처리는 FVD의 완전성(integrity)과 신선도를 유지하고, 미생물 증식을 억제하며, 영양성분을 보존하는데 매우 효과적이었다. 상기 본 발명의 실시예에 따르면 SMB는 호기성 환경에서 FVD를 효과적으로 보존할 수 있으며, 이에 따라 FVD를 장기간의 재활용을 통해 사료 등으로 활용할 수 있게 한다.The present inventors conducted two experiments using sodium metabisulfite (SMB) to investigate the effect of metabisulfite on the preservation of fruit and vegetable waste (FVD) in an aerobic environment (Example One). First of all, in the first experiment, metabisulfite was treated in amounts of 0, 2, 4, 6, and 8 g/kg FVD for 0, 3, 6, 9, and 12 days. As a result, 6 and 8 g/kg FVD It was confirmed that metabisulfite treated with sheep was most effective in preserving nutrients and inhibiting spoilage for 6 and 9 days, respectively. The second experiment was a pilot scale experiment where 0 and 8 g/kg FVD of SMB was treated for 0, 6, and 9 days in a 600-L bucket in an outdoor environment. The SMB treatment was very effective in maintaining the integrity and freshness of FVD, inhibiting microbial growth, and preserving nutrients. According to the embodiment of the present invention, SMB can effectively preserve FVD in an aerobic environment, and thus, FVD can be used as feed through long-term recycling.

나아가 본 발명자들은 상기 실험 결과를 토대로 엔사일링(ensiling)을 통한 FVD의 보존 안정성을 평가하기 위한 두 가지 실험을 진행하였다(실시예 2). 이 실험에서는 FVD에 SMB를 처리하지 않거나 6 g SMB/kg FVD의 SMB를 처리하고 7일 동안 호기적 환경에 두는 전처리를 하였다. 첫 번째 실험에서는, 높은 수분 함량의 바이오매스로 SMB-처리된 FVD가 단독으로 엔사일링되었다. SMB-처리된 사일리지는 미생물 개체수가 적었고, 영양 손실이 무시할만한 수준이었다. 두 번째 실험에서는, SMB-처리된 FVD가 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐과 함께 다양한 비율로 공동-엔사일링(co-ensiling) 되었고, 이 경우 계산된 SMB의 처리량(load)은 4, 3.2, 2.4 및 1.6 g/kg 바이오매스였다. 이에 대해 미생물학적 분석과 영양 특성 및 감각적 평가 등을 실험한 결과 3.2 g/kg 바이오매스의 SMB 처리량이 가장 바람직한 보존 특성을 나타낸 것으로 평가되었다.Furthermore, the present inventors conducted two experiments to evaluate the storage stability of FVD through ensiling based on the experimental results (Example 2). In this experiment, FVD was not treated with SMB, or 6 g SMB/kg FVD was treated and pretreated in an aerobic environment for 7 days. In the first experiment, FVDs treated with SMB-treated with high moisture content biomass were ensiled alone. The SMB-treated silage had a low microbial population and negligible nutritional losses. In the second experiment, SMB-treated FVD was co-ensiling with almond husk and corn gluten at various rates, in which case the calculated SMB load was 4, 3.2, 2.4 and 1.6. It was g/kg biomass. As a result of microbiological analysis, nutritional characteristics, and sensory evaluation, it was evaluated that the SMB throughput of 3.2 g/kg biomass showed the most desirable preservation characteristics.

더 나아가, 본 발명자들은 상기 실험 결과를 토대로 SMB와 유기산을 처리하고 7일 동안 호기적 환경에 두는 전처리를 하였다. 그 결과 처리구는 건물과 수용성 탄수화물의 손실이 미미였고, SMB와 유기산의 병행 사용이 유용 미생물의 성장을 촉진하고, 유해세균의 성장을 억제하며, 영양성분을 보존하는데 효과적으로 나타났다. Furthermore, the present inventors treated SMB and organic acid based on the above experimental results and pre-treated in an aerobic environment for 7 days. As a result, the loss of dry matter and water-soluble carbohydrates was insignificant in the treatment, and the combination of SMB and organic acid was effective in promoting the growth of useful microorganisms, inhibiting the growth of harmful bacteria, and preserving nutrients.

따라서 본 발명은 사료 원료로 사용될 수 있는 과일 및 채소 폐기물의 보존 특성을 향상시킬 수 있는 메타중아황산염(metabisulfite)의 사료 원료 보존용 조성물로서의 용도를 제공할 수 있으며, 이에 기초하여 호기성 환경에서 과일 및 채소 폐기물에 메타중아황산염(metabisulfite)을 전처리하는 단계를 포함하는 보존 특성이 향상된 과일 및 채소 폐기물 재활용 사료, 특히 사일리지 사료의 제조방법을 제공할 수 있다. Accordingly, the present invention can provide the use of metabisulfite as a composition for preserving feed raw materials that can improve the preservation properties of fruit and vegetable waste that can be used as feed raw materials, and based on this, fruits and vegetables in an aerobic environment It is possible to provide a method for producing a recycled feed for fruit and vegetable wastes, in particular silage feed, having improved preservation properties, including the step of pretreating metabisulfite to vegetable waste.

이하 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. The following examples are only for describing the present invention in more detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

[실시예 1] SMB (sodium metabisulfite) 처리가 FVD (fruit and vegetable discards) 보존에 미치는 영향[Example 1] Effect of SMB (sodium metabisulfite) treatment on FVD (fruit and vegetable discards) preservation

실험방법Experiment method

1-1. 시료 준비 및 실험 설계1-1. Sample preparation and experiment design

첫 번째 실험(실험1)은 25개의 조합으로 구성된다. 간략히 설명하면 FVD(약 600kg)는 상업용 선과장(packing house)(E-mart Fresh Center, 한국 이천시)에서 3일 연속으로 획득하였다. 상기 폐기물들을 대략 30-40 mm 조각으로 분쇄하고 완전히 섞은 후 무작위로 5개의 하위-시료(sub-sample)로 나누었다. 메타중아황산(metabisulfite) 분말을 첨가하지 않거나, 2, 4, 6 또는 8 g/kg wet FVD 의 양으로 첨가하였다. 사료배합기(DDK-801 M, 대동테크, 한국)를 사용하여 10분간 각각의 양동이(bucket)에 있는 성분들을 SMB와 완전히 혼합하고, 각 처리군마다 무작위로 5개의 반복 시료들(replicate buckets)로 나누어 각 양동이마다 4kg의 FVD가 포함되게 하였다. 이에 따라 총 125개의 양동이(10L)가 준비되었다. 상기 양동이를 주위 온도와 같은 호기성 환경에서 0, 3, 6, 9 및 12일 동안 두었다. 상기 시점들에서 각각의 양동이에 포함된 전체 성분들을 완전히 혼합하고 화학적 및 미생물학적 분석을 위해 임의의 위치에서 대표적인 하위-시료들을 얻었다.The first experiment (Experiment 1) consists of 25 combinations. Briefly, FVD (approximately 600 kg) was obtained for 3 consecutive days at a commercial packing house (E-mart Fresh Center, Icheon, Korea). The wastes were crushed into pieces of approximately 30-40 mm, mixed thoroughly and then randomly divided into 5 sub-samples. Metabisulfite powder was not added, or 2, 4, 6 or 8 g/kg wet FVD was added. Using a feed mixer (DDK-801M, Daedong Tech, Korea), the ingredients in each bucket were thoroughly mixed with SMB for 10 minutes, and each treatment group was randomly mixed into 5 replicate buckets. Each bucket was divided into 4 kg of FVD. Accordingly, a total of 125 buckets (10L) were prepared. The bucket was placed for 0, 3, 6, 9 and 12 days in an aerobic environment such as ambient temperature. At these time points, the total components contained in each bucket were thoroughly mixed and representative sub-samples were obtained at random locations for chemical and microbiological analysis.

두 번째 실험(실험2)에서는 위와 같은 장소에서 FVD(약 2500kg)를 3일 연속으로 획득하였다. 메타중아황산(metabisulfite) 분말을 첨가하지 않거나 8 g/kg wet FVD 의 양으로 첨가하였다. 위와 같은 방법으로 FVD를 분쇄하고 완전히 혼합한 후 각 처리군마다 무작위로 4개의 반복 시료들(replicate buckets)로 분배하여 각 양동이마다 300kg의 FVD가 포함되게 하였다. 샘플링 오류를 최소화하기 위해, FVD 2-kg 분배물(allotments)마다 메쉬 자루(mesh sack)(너비 280mm × 길이 560mm, 1㎟ 공극)에 담았다. 상기 자루를 각각의 양동이에서, 표면(0-5 cm 깊이), 중간(25-40 cm 깊이) 및 바닥(55-70 cm 깊이)의 3곳의 다른 위치에 담았다. 상기 양동이(600-L 용량; 높이 102 cm; 폭 97 cm)를 0, 6 및 9일 동안 야외의 호기성 노출 조건 하에 두었다. 실험 기간 동안 최대, 최소 및 평균 온도는 각각 28.4, 22.5, 및 25.1℃ 였다. 각각의 처리군에 대한 지정된 시간에, 각각의 자루에 있는 모든 내용물을 모아서 완전히 혼합시키고, 분석을 위해 임의로 대표적인 시료들을 선정하였다.In the second experiment (Experiment 2), FVD (about 2500 kg) was obtained for 3 consecutive days in the same place as above. Metabisulfite powder was not added or was added in an amount of 8 g/kg wet FVD. After the FVD was pulverized and thoroughly mixed in the same way as above, each treatment group was randomly distributed into 4 replicate buckets to contain 300 kg of FVD in each bucket. To minimize sampling errors, each FVD 2-kg allotments was placed in a mesh sack (280 mm wide x 560 mm long, 1 mm2 void). The sacks were placed in three different locations in each bucket: surface (0-5 cm deep), middle (25-40 cm deep) and bottom (55-70 cm deep). The bucket (600-L volume; 102 cm high; 97 cm wide) was placed under outdoor aerobic exposure conditions for 0, 6 and 9 days. The maximum, minimum and average temperatures during the experiment were 28.4, 22.5, and 25.1°C, respectively. At the designated time for each treatment group, all contents in each bag were collected and thoroughly mixed, and representative samples were randomly selected for analysis.

1-2. 시각적, 미생물학적, 및 물리화학적 특성 분석1-2. Visual, microbiological, and physicochemical characterization

곰팡이 발생(moldy appearance) 평가는, 만약 곰팡이가 시각적으로 분명하게 나타나지 않는 경우에는 0으로, 분명하게 나타나는 경우에는 1로 점수를 매겼다(Kwak, W.S., et al., 2008. Broiler litter supplementation improves storage and feed-nutritional value of sawdust-based spent mushroom substrate. Bioresource Technology 99, 2947-2955). 부패한 냄새의 부존재 및 존재는 각각 0 및 1로 점수를 매겼다(Kwak et al., 2008). 3명의 패널이 이러한 시각 및 감각 평가를 수행하였다. Moldy appearance evaluation was scored as 0 if the mold was not visually evident, and 1 if it appeared clearly (Kwak, WS, et al., 2008. Broiler litter supplementation improves storage and storage and). feed-nutritional value of sawdust-based spent mushroom substrate.Bioresource Technology 99, 2947-2955). The absence and presence of a decaying odor were scored as 0 and 1, respectively (Kwak et al., 2008). Three panels performed these visual and sensory evaluations.

저장 기간 동안 생성된 대사물질들을 조사하기 위해, 각각의 시료 20g을 멸균된 플라스틱병에서 80mL의 탈이온화된 멸균수와 혼합하여 쥬스 추출물을 얻었다. 현탁액을 10분간 진탕시킨 다음 치즈클로스(cheesecloth)의 두 층을 통해 여과시켰다. 휴대용 전극(HI9321, Hanna Instrument, Portugal)으로 추출물의 pH를 측정하고, 미생물을 계수하였다. 총 박테리아 및 젖산균(lactic acid bacteria, LAB)을 각각 플레이트 카운트 아가(plate count agar)와 MRS 아가(de Man-Rogosa-Sharpe agar)(Difco Laboratories Inc., Detroit, MI, USA) 상에서 스프레드-플레이팅법을 사용하여 계수하였다. 플레이트를 36 ± 1℃에서 48시간 동안 배양하였다(HK-IB157, Korea Total Instrument, 한국). 효모(yeast)와 곰팡이(mold)는 yeast extract glucose chloramphenicol agar (Difco Laboratories Inc.)에서 스프레드-플레이팅법에 의해 시각적으로 식별 및 계수되었다. 상기 플레이트들은 25 ± 1℃에서, 효모(yeast)의 경우 3일, 곰팡이(mold)의 경우 5일 동안 배양되었다. 검출한계는 2.7 log cfu/g이었다. S-1100 UV 분광광도계(Scinco, 대한민국)를 사용하여, 수용성 탄수화물(water-soluble carbohydrates, WSC)은 phenol-sulfuric acid procedure (Dubois, et al., 1956. Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry 28, 350-356)로, NH3-N 은 phenol-hypochlorite procedure (Chaney and Marbach, 1962. Modified reagents for determination of urea and ammonia. Clinical Chemistry 8, 130-132)로 정량하였다. AOAC (The Association of Official Analytical Chemicals, 2012)의 표준 분석법에 따라 DM (분석법 No. 930.15), 에테르 추출물 (분석법 No. 2003.05), 조단백질 (N × 6.25; 분석법 No. 990.03), 회분(ash) (분석법 No. 942.05), NDF (neutral detergent fiber) (내열성 α-아밀라아제 및 아황산나트륨 함유; 분석법 No. 2002.04), 및 ADF (acid-detergent fiber) (분석법 No. 973.18)를 측정하였다. 비섬유질 탄수화물(NFC)은 100 - [조단백질 + NDF + 에테르 추출물 + 회분]의 식으로 계산되었다.To investigate the metabolites produced during the storage period, 20 g of each sample was mixed with 80 mL of deionized sterile water in a sterilized plastic bottle to obtain a juice extract. The suspension was shaken for 10 minutes and then filtered through two layers of cheesecloth. The pH of the extract was measured with a portable electrode (HI9321, Hanna Instrument, Portugal), and microorganisms were counted. Total bacteria and lactic acid bacteria (LAB) were spread-plated on plate count agar and MRS agar (de Man-Rogosa-Sharpe agar) (Difco Laboratories Inc., Detroit, MI, USA), respectively. It was counted using. The plate was incubated at 36 ± 1 °C for 48 hours (HK-IB157, Korea Total Instrument, Korea). Yeast and mold were visually identified and counted in yeast extract glucose chloramphenicol agar (Difco Laboratories Inc.) by spread-plating method. The plates were incubated at 25±1° C. for 3 days for yeast and 5 days for mold. The detection limit was 2.7 log cfu/g. Using S-1100 UV spectrophotometer (Scinco, Republic of Korea), water-soluble carbohydrates (WSC) were determined by phenol-sulfuric acid procedure (Dubois, et al., 1956. Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry 28, 350-356), NH3-N was quantified by a phenol-hypochlorite procedure (Chaney and Marbach, 1962. Modified reagents for determination of urea and ammonia. Clinical Chemistry 8, 130-132). According to the standard analysis method of AOAC (The Association of Official Analytical Chemicals, 2012), DM (Analysis Method No. 930.15), ether extract (Analysis Method No. 2003.05), crude protein (N × 6.25; Assay No. 990.03), ash ( Assay No. 942.05), NDF (neutral detergent fiber) (containing heat-resistant α-amylase and sodium sulfite; Assay No. 2002.04), and ADF (acid-detergent fiber) (Analysis method No. 973.18) were measured. The non-fibrous carbohydrate (NFC) was calculated in the formula of 100-[crude protein + NDF + ether extract + ash].

1-One- 3. 23. 2 ,2-,2- DiphenylDiphenyl -1--One- picrylhydrazylpicrylhydrazyl 어세이Assay

상기 실험2의 절단된 FVD 조직으로부터 즙(juices)과 당이 새어나오는 과정에서 형성된 액상(liquid phase)에 대해 2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼-소거 어세이를 수행하였다. 실험방법은 공지의 방법(Wootton-Beard et al., 2011. Stability of the total antioxidant capacity and total polyphenol content of 23 commercially available vegetable juices before and after in vitro digestion measured by FRAP, DPPH, ABTS and Folin-Ciocalteu methods. Food Research International 44, 217-224)을 변형하였다. 시료들을 실온에서 4000×g 로 5분간 원심분리하고, 상층액을 수거하였다. DPPHㆍ (0.1 mM, 3.9 mL)의 메탄올 용액을 상층액의 50-μL 분주물(aliquot)에 첨가하였다. 상기 혼합물을 암 조건으로 실온에서 30분간 두었다. 흡광도는 S-1100 UV 분광광도계(Scinco, 한국)로 517 nm에서 측정되었다. DPPH 라디칼의 억제율(%)은 (샘플이 없는) 초기 DPPH 흡광도에 대해 계산되었다.A 2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical-scavenging assay was performed on the liquid phase formed in the process of leaking juices and sugars from the cut FVD tissue of Experiment 2. Experimental methods are known methods (Wootton-Beard et al., 2011. Stability of the total antioxidant capacity and total polyphenol content of 23 commercially available vegetable juices before and after in vitro digestion measured by FRAP, DPPH, ABTS and Folin-Ciocalteu methods. Food Research International 44, 217-224). Samples were centrifuged at 4000×g at room temperature for 5 minutes, and the supernatant was collected. A methanol solution of DPPH. (0.1 mM, 3.9 mL) was added to a 50-μL aliquot of the supernatant. The mixture was allowed to stand for 30 minutes at room temperature under dark conditions. The absorbance was measured at 517 nm with an S-1100 UV spectrophotometer (Scinco, Korea). The percent inhibition of DPPH radicals was calculated for the initial DPPH absorbance (without sample).

1-4. 데이터 분석1-4. Data analysis

실험1의 데이터는 완전무선설계(completely randomized design)를 가진 PROC MIXED를 사용하여 분석하였다. 처리군은 5×5 팩토리얼 설계로 배열되어 총 25개의 조합을 만들었다. Tukey's range test를 사용하여 least-square means의 분리를 수행하였다. 실험2의 데이터는 ANOVA를 적용하고 처리군 평균 사이의 편차는 Student’s t-검정을 사용하여 확인되었다. 반복 실험군(replicate bucket)은 실험 단위로 간주되었다. 미생물 계수는 통계적 분석에 앞서 콜로니-형성 단위의 로그 수(logarithm number)로 변환하였다. P < 0.05를 유의미한 값으로 간주하였다.The data of Experiment 1 were analyzed using PROC MIXED with a completely randomized design. The treatment groups were arranged in a 5×5 factorial design to create a total of 25 combinations. The separation of least-square means was performed using Tukey's range test. The data in Experiment 2 were applied with ANOVA and the deviation between treatment group means was confirmed using Student's t -test. The replicate bucket was considered an experimental unit. Microbial counts were converted to logarithm numbers of colony-forming units prior to statistical analysis. P <0.05 was considered a significant value.

실험결과Experiment result

1-1. 초기 특성 분석(Initial characterization)1-1. Initial characterization

실험1 및 실험2에 사용된 FVD의 성분 및 화학적 조성은 도 1에 나타내었다. 총 폐기물의 각각의 성분 비율은 실험이 종료된 달에 폐기물의 월평균 생산량으로 계산되었다. 위 주요 성분들이 매월 총 폐기물의 95% 이상을 차지하였다. 실험 1과 2 각각에서 오렌지와 플럼(plum)이 폐기물 총 혼합물에서 가장 많은 비율을 차지하였다. 분석된 성분들 중 단호박(sweet pumpkin)과 감자가 가장 높은 DM 함량을 나타냈고, 토마토와 양파는 가장 낮은 DM 함량을 나타냈다. 조단백질(crude protein) 함량은 골파(green onion) 줄기와 레몬에서 가장 높았고, 포도와 사과는 가장 낮은 회분(ash) 함량을 나타냈다. 에테르 추출물은 감자에서는 무시할만한 양이었으며 단호박과 골파 줄기에서 가장 많은 함량을 나타냈다. NDF 함량은 단호박에서 가장 높았고, 다음으로 파프리카 및 골파 줄기 순이었으며, 포도 및 감자에서 가장 낮았다.Components and chemical compositions of FVD used in Experiments 1 and 2 are shown in FIG. 1. The proportion of each component of the total waste was calculated as the average monthly production of waste in the month of the end of the experiment. The above major components accounted for more than 95% of total waste per month. In each of Experiments 1 and 2, oranges and plums accounted for the largest proportion of the total waste mixture. Among the analyzed components, sweet pumpkin and potato showed the highest DM content, and tomato and onion showed the lowest DM content. The content of crude protein was highest in green onion stems and lemons, while grapes and apples had the lowest ash content. Ether extract was negligible in potatoes and was the highest in sweet pumpkin and chive stems. The NDF content was highest in sweet pumpkin, followed by paprika and chive stems, and the lowest in grapes and potatoes.

1-2. 실험 1: 시각적, 미생물학적 및 화학적 특성 분석1-2. Experiment 1: Visual, microbiological and chemical characterization

실험 기간 동안 SMB를 처리하거나 처리하지 않은 FVD의 외관을 살펴본 결과, 6 및 8 g SMB/kg 바이오매스를 처리한 FVD에서 9일 후까지도 손상 없이 신선함을 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 일반적으로 아무것도 처리하지 않은 FVD는 점진적으로 갈변화가 나타난다. 하지만 SMB 처리량(load)이 증가할수록 색의 변화는 감소하였으며 이는 SMB가 갈변화 반응을 억제하기 때문이다. 아황산염(sulfites)은 카르보닐 중간체와 쉽게 반응하여 비효소적 갈변화 과정 동안 갈색 색소의 형성을 차단한다. 또한 아황산염은 많은 효소-촉매 반응, 특히 페놀 화합물을 퀴논(quinones)으로 산화시키는 촉매제인 폴리페놀 산화효소(polyphenol oxidase)의 활성을 억제한다. 퀴논은 효소적 갈변화 과정 동안 손상된 조직에서 갈색 색소의 생산에 핵심적인 역할을 한다. 또한 아황산염 처리는 조직의 완전성(integrity)을 유지시키는 역할을 했다. SMB를 처리하지 않은 FVD의 경우 손상된 조직으로부터 분비되는 효소에 의해 세포벽이 분해되기 때문에 빠르게 연화(softening)된다.As a result of examining the appearance of FVD treated with or without SMB during the experiment, it was confirmed that FVD treated with 6 and 8 g SMB/kg biomass maintained freshness without damage until 9 days later. In general, FVD without any treatment gradually develops browning. However, as the SMB load increased, the color change decreased, because SMB suppresses the browning reaction. Sulfites readily react with carbonyl intermediates to block the formation of brown pigments during non-enzymatic browning. In addition, sulfite inhibits the activity of many enzyme-catalyzed reactions, especially polyphenol oxidase, a catalyst that oxidizes phenolic compounds to quinones. Quinones play a key role in the production of brown pigments in damaged tissue during the enzymatic browning process. In addition, sulfite treatment played a role in maintaining the integrity of the tissue. FVD without SMB treatment is rapidly softened because the cell wall is degraded by enzymes secreted from the damaged tissue.

SMB 처리량과 시간에 따른 FVD의 곰팡이 발생(moldy appearance)과 부패한 냄새를 도 2에 나타내었다. 3일 후, 대조군 시료에서 부패한 냄새와 함께 곰팡이가 폐기물의 표면에 나타났고, 가장 적은 SMB(2 g/kg 바이오매스)를 처리한 시료에서는 대조군 보다 적은 정도로 나타났다. 이는 폐기물 바이오매스가 아주 빠르게 부패한다는 것을 보여준다. 가장 많은 SMB를 처리한 시료에서는 9일째까지 부패한 냄새가 나지 않았고, 이는 부패 원인 미생물들이 억제되었음을 의미한다. 또한, 아황산염은 바람직하지 않은 냄새의 발생과 관련이 있는 카로티노이드(carotenoids)와 정유(essential oils)의 산화를 억제하는 효과가 있으므로, SMB-처리된 FVD에서 악취의 발생이 억제되는 현상을 부분적으로 설명할 수 있다.Fig. 2 shows the moldy appearance and decaying smell of FVD according to SMB throughput and time. After 3 days, mold appeared on the surface of the waste with a decaying odor in the control sample, and in the sample treated with the least SMB (2 g/kg biomass), it was found to be less than the control sample. This shows that waste biomass decays very quickly. The samples treated with the most SMB did not smell of decay until the 9th day, which means that microorganisms causing decay were suppressed. In addition, since sulfite has the effect of inhibiting the oxidation of carotenoids and essential oils, which are related to the occurrence of undesirable odors, it partially explains the phenomenon that the occurrence of odors in SMB-treated FVD is suppressed. can do.

가장 많은 SMB를 처리한 시료에서 9일 동안 곰팡이 발생 및 부패가 효과적으로 지연되었지만, 12일 후에는 약간의 부패한 냄새가 났으며, 이는 보존 기간 동안 SMB가 점진적으로 소실되거나 불활성화되기 때문인 것으로 보인다. 메타중아황산염(metabisulfite)은 산소에 노출되면 산화되어 방부 효과가 감소되는 강한 환원제이다. 전반적으로, 6 및 8 g/kg 바이오매스의 SMB를 처리할 경우 각각 6일 및 9일까지는 FVD의 부패 및 곰팡이 형성을 효과적으로 방지하는 것으로 나타났다. In the sample treated with the most SMB, mold development and decay were effectively delayed for 9 days, but after 12 days, a slight decaying odor was observed, possibly due to the gradual loss or inactivation of SMB during the preservation period. Metabisulfite is a strong reducing agent that is oxidized when exposed to oxygen, reducing its preservative effect. Overall, it has been shown that treatment of 6 and 8 g/kg biomass of SMB effectively prevents FVD spoilage and mold formation until days 6 and 9, respectively.

도 3A-C는 FVD의 호기성 저장 동안 SMB 처리량(load)과 시간에 따른 총 박테리아, 곰팡이(mold) 및 효모(yeast)의 수를 나타낸 것이다. (SMB를 처리하기 전인) 0일째 검출된 상기 미생물들의 수와 비교할 때, 가장 많은 SMB(8 g/kg FVD)를 처리한 시료에서 상기 미생물들의 수는 현저히 감소하였고, 이는 SMB의 미생물 억제 효과가 즉각적으로 나타났기 때문이다. 0일째 검출된 미생물 개체수는 과일과 채소의 수확과 분배, 운반, 저장 및 포장 과정 동안 발생하여 상주하는 미생물들을 나타낸다.Figures 3A-C show the total number of bacteria, mold and yeast over time and SMB load during aerobic storage of FVD. Compared with the number of microorganisms detected on day 0 (before the treatment of SMB), the number of microorganisms in the sample treated with the largest number of SMBs (8 g/kg FVD) was significantly reduced, and this resulted in the inhibitory effect of SMB on the microorganism. Because it appeared immediately. The microbial populations detected on day 0 represent microbes that occur and reside during the process of harvesting, distribution, transport, storage and packaging of fruits and vegetables.

대조군 시료에서는 총 박테리아가 빠르게 증가하였고, 3일 후 생존가능한 박테리아가 7.79 log cfu/g 에 이르렀다. 그러나 6 및 8 g/kg 바이오매스의 SMB 처리는 9일 후까지도 총 박테리아 개체의 성장 및 증식을 억제하는데 매우 효과적이었다. 이와 유사하게, 대조군 시료에서는 실험 기간이 길어질수록(6일 후) 효모 및 곰팡이 개체가 현저하게 증가하였다. 그러나 가장 많은 SMB를 처리한 시료에서는 효모와 곰팡이의 성장이 매우 효과적으로 억제되었다. 아직까지 미생물 활성을 억제하는 기작이 밝혀지지는 않았지만, 아황산염(sulfiting agent)이 효소들에 독성을 나타내어 미생물 생장에 필수적인 효소들을 억제시키기 때문인 것으로 생각된다. 또한 SMB의 강한 환원력이 호기성 생물이나 일부 효소 시스템에 독성을 나타냈기 때문인 것으로 생각된다.In the control sample, total bacteria increased rapidly, and viable bacteria reached 7.79 log cfu/g after 3 days. However, SMB treatment of 6 and 8 g/kg biomass was very effective in inhibiting the growth and proliferation of total bacterial individuals even after 9 days. Similarly, in the control sample, yeast and mold individuals significantly increased as the duration of the experiment increased (after 6 days). However, in the sample treated with the most SMB, the growth of yeast and mold was very effectively inhibited. Although the mechanism for inhibiting microbial activity has not yet been identified, it is believed that this is because sulfiting agents exhibit toxicity to enzymes and inhibit enzymes essential for microbial growth. It is also believed that the strong reducing power of SMB was toxic to aerobic organisms and some enzyme systems.

SMB 처리량과 시간에 따른 FVD의 pH 및 WSC 함량은 상기 도 2에 기재한 바와 같다. 실험 기간 동안 SMB-처리된(특히, 6 및 8 g SMB/kg 바이오매스의 SMB로 처리된) FVD의 pH는 상대적으로 일정하게 유지되었으나, 대조군 시료에서는 9일 후 약 0.6 단위(unit)만큼 감소하였다. 이는 SMB 처리에 의해 FVD가 효과적으로 보존된다는 것을 보여준다. SMB를 처리하지 않은 FVD 시료에서는 WSC 함량이 점진적으로 감소하였다(0일째 63.5 g/100 g DM에서 12일째 12.7 g/100 g DM). 그러나, 4-8 g SMB/kg FVD의 SMB를 처리한 시료들에서는 실험 기간 동안 WSC 함량이 무시할만한 수준으로 감소하였다.The pH and WSC content of FVD according to SMB throughput and time are as described in FIG. 2. During the experiment, the pH of the SMB-treated (especially, 6 and 8 g SMB/kg biomass-treated FVD) remained relatively constant, but decreased by about 0.6 units after 9 days in the control sample. I did. This shows that FVD is effectively preserved by SMB processing. In the FVD sample not treated with SMB, the WSC content gradually decreased (from 63.5 g/100 g DM on day 0 to 12.7 g/100 g DM on day 12). However, in the samples treated with SMB of 4-8 g SMB/kg FVD, the WSC content decreased to a negligible level during the experiment.

대조군 시료에서 부패의 진행에 따른 pH 및 WSC의 감소는 미생물의 급증에 따라 WSC가 이용되기 때문일 수 있다(도 3). 일반적으로, pH는 호기성 부패 과정 동안의 산 생산 및 부패를 나타내는 지표이다. 산 생성율이 부패율을 초과하는 경우 보통 호기성 부패 과정 동안 pH의 감소가 관찰된다.The decrease in pH and WSC according to the progression of decay in the control sample may be due to the use of WSC according to the rapid increase of microorganisms (FIG. 3 ). In general, pH is an indicator of acid production and decay during the aerobic decay process. If the acid production rate exceeds the decay rate, a decrease in pH is usually observed during the aerobic decay process.

1-3. 실험 2: 화학 조성 분석1-3. Experiment 2: chemical composition analysis

SMB 처리량과 시간에 따른 FVD의 영양성분 조성 프로파일(nutrient composition profile)을 도 4에 나타내었다. SMB 처리량이 증가함에 따라 회분(ash) 함량이 4.50%에서 7.61%로 증가했으며, 이는 SMB의 높은 회분 함량(71.7%, 도 1)과 관련이 있다. 실험이 진행될수록, SMB를 처리하지 않거나 2 g의 SMB를 처리한 FVD의 영양성분 프로파일이 다른 처리군과 비교하여 점진적으로 달라졌다. 0일째와 비교하여, 대조군 시료의 NFC 함량은 12일 후 30.2% 만큼 감소하였고, 이는 NDF, 단백질, 에테를 추출물 및 회분의 축적을 의미한다. 이는 다른 연구에서 나타난 호기적으로 불안정한 옥수수 사일리지의 NDF와 ADF 함량의 증가로 입증되며, WSC의 고갈(이용)과 호기성 부패에 대한 섬유 분획의 저항성으로 설명될 수 있다. 그러나 SMB-처리된 시료(4~8 g)의 NFC 함량은 저장 기간 동안 크게 영향을 받지 않았으며, 이는 FVD에서 쉽게 산화되는 성분들을 유지시키는 SMB의 효능을 시사한다. FVD에서 NFC의 높은 함량은 에너지 밀도가 높은 사료에 대한 부분적인 대체재로 고려될 수 있음을 의미한다.The nutrient composition profile of FVD according to SMB throughput and time is shown in FIG. 4. As the SMB throughput increased, the ash content increased from 4.50% to 7.61%, which is related to the high ash content of SMB (71.7%, Fig. 1). As the experiment progressed, the nutrient profile of FVD without SMB or 2 g of SMB was gradually changed compared to other treatment groups. Compared with the 0 day, the NFC content of the control sample decreased by 30.2% after 12 days, which means the accumulation of NDF, protein, and ether extract and ash. This is evidenced by the increase in NDF and ADF content of aerobicly unstable corn silage in other studies, which can be explained by the depletion (use) of WSC and the resistance of the fiber fraction to aerobic spoilage. However, the NFC content of the SMB-treated sample (4-8 g) was not significantly affected during the storage period, suggesting the effectiveness of SMB in maintaining the easily oxidized components in FVD. The high content of NFC in FVD means that it can be considered as a partial substitute for food with high energy density.

저장 기간이 길어질수록 대조군 시료에서 DM 손실은 증가하였으며(12일 후 22% 감소), 이는 호기성 분해 과정 동안 탄수화물이 물과 이산화탄소로 전환되었기 때문일 수 있다. 사일리지의 호기성 부패에 관한 연구에 따르면 효모의 높은 개체수는 용해성 탄수화물을 에탄올, 이산화탄소 및 물로 빠르게 전환시키는데 기여하며, 이로 인해 상당한 DM 손실이 나타난다. 대조군 시료에서 많은 효모의 수는 빠른 WSC의 고갈 및 DM 손실에 기여할 수 있다(도 3C). The longer the storage period, the greater the DM loss in the control sample (22% decrease after 12 days), which may be due to the conversion of carbohydrates to water and carbon dioxide during the aerobic digestion process. Studies on aerobic decay in silage show that high yeast populations contribute to the rapid conversion of soluble carbohydrates into ethanol, carbon dioxide and water, resulting in significant DM losses. The large number of yeast in the control sample can contribute to rapid depletion of WSC and DM loss (Fig. 3C).

4-8 g SMB/kg 바이오매스를 처리한 FVD에서 조단백질 함량은 다르지 않았다. 그러나 대조군 시료와 2 g SMB/kg 바이오매스를 처리한 FVD에서에서 위 성분은 실험 기간 동안 증가하였다. 반대로, 4-8g SMB로 처리된 FVD의 DM 함량은 실험 기간 동안 증가하였고, 이는 그것의 표면 탈수와 관련이 있을 수 있다. 그러나, 미생물의 지속적인 증가와 가속화된 부패에도 불구하고, 4 g SMB를 처리한 FVD에서 영양성분 조성의 손실은 12일 후에도 무시할만한 수준이었다. 전반적으로, 6 및 8 g/kg 바이오매스의 SMB 처리는 호기성 저장 12일 후에도 FVD의 영양 성분 보존에 매우 효과적이었다. 미생물학적 및 감각적(sensory) 평가에 근거할 때, 호기성 노출 동안 6 및 8 g/kg 바이오매스의 SMB 처리는 적어도 각각 6일 및 9일 동안 효과적인 보존을 제공한다.The crude protein content was not different in FVD treated with 4-8 g SMB/kg biomass. However, in the control sample and FVD treated with 2 g SMB/kg biomass, gastric components increased during the experiment. Conversely, the DM content of FVD treated with 4-8 g SMB increased during the experiment period, which may be related to its surface dehydration. However, despite the continued increase in microbial growth and accelerated decay, loss of nutrient composition in FVD treated with 4 g SMB was negligible even after 12 days. Overall, SMB treatment of 6 and 8 g/kg biomass was very effective in preserving nutrients of FVD even after 12 days of aerobic storage. Based on microbiological and sensory evaluation, SMB treatment of 6 and 8 g/kg biomass during aerobic exposure provides effective preservation for at least 6 and 9 days, respectively.

1-4. 실험 3: 미생물학적 특성 분석1-4. Experiment 3: microbiological characterization

본 파일럿 규모의 실험에서, 본 발명자들은 각각의 양동이의 상부표면, 중앙부 및 바닥 부분의 다른 위치들에서 하위-시료(sub-samples)를 얻었다. 상기 다른 위치들에서 얻은 폐기물 시료의 물리화학적 및 미생물학적 특성은 매우 다양한 것으로 나타났다. 따라서 본 실험의 데이터는 상기 위치들 사이에서 서로 결합되지 않았다. 또한, FVD가 양동이로 옮겨진 지 며칠 후 물질들은 액체로 흘러 나오기 시작했다. 따라서 본 발명자들은 액상의 미생물 분석을 위해 분리된 시료들을 사용했다.In this pilot scale experiment, the inventors obtained sub-samples at different locations on the top, center, and bottom portions of each bucket. The physicochemical and microbiological properties of the waste samples obtained at the different locations were found to be very diverse. Therefore, the data of this experiment were not combined with each other between the locations. Also, several days after the FVD was transferred to the bucket, the substances began to flow out as liquid. Therefore, the present inventors used separated samples for analysis of liquid microorganisms.

SMB 처리에 의해 영향을 받는 여러 위치의 FVD의 미생물 개체들을 도 6에 나타내었다. 메타중아황산염(metabisulfite)은 FVD의 미생물 프로파일에서 상당한 억제 효과를 이끌었다. 실험1과 유사하게, SMB 처리는 효모 및 곰팡이 개체들을 상당히 억제하였다. 대조군과 비교하여, SMB(8 g)를 처리한 FVD는 9일 후까지도 상당히 적은 수의 총 박테리아, 효모 및 곰팡이를 나타냈다. 중앙부 및 바닥에서 얻은 SMB-처리 시료에서는 곰팡이 성장이 명확하지 않았다. 대조군과 SMB-처리 시료 모두 중앙부와 바닥 위치에서 보다 상층부에서 더 많은 수의 총 박테리아, 효모 및 곰팡이가 나타났다. 저장 6일째와 비교하여, 9일 후 대조군 시료 상층부의 총 박테리아 및 효모의 개체수에서 0.36 및 0.61 log cfu/g의 로그 감소(logarithmic reduction)가 발견되었다.Figure 6 shows microbial individuals of FVD at various locations affected by SMB treatment. Metabisulfite led to significant inhibitory effects in the microbial profile of FVD. Similar to Experiment 1, SMB treatment significantly inhibited yeast and mold individuals. Compared to the control, FVD treated with SMB (8 g) showed significantly less total bacteria, yeast and fungi even after 9 days. Mold growth was not evident in SMB-treated samples obtained from the center and bottom. Both the control and SMB-treated samples showed a greater number of total bacteria, yeast and fungi in the upper layer than in the central and bottom locations. Compared to the 6th day of storage, a logarithmic reduction of 0.36 and 0.61 log cfu/g was found in the total bacterial and yeast populations in the upper layer of the control sample after 9 days.

SMB 처리에 의해 영향을 받는 상기 여러 위치에서의 FVD의 pH, WSC 및 암모니아 농도 변화를 도 5에 나타내었다. 실험1과 유사하게, FVD의 0일째 pH는 산성이었으며, SMB 처리 후 약간 증가했다(0.18 단위). 낮은 pH의 과일에서 성장하고 우점하는 능력으로 인해 효모 및 곰팡이가 FVD의 미생물학적 부패의 주된 원인인 것으로 여겨졌다. 일반적으로, 해리되지 않은 형태의 메타중아황산 이온(metabisulfite ion)은 미생물 세포 안으로 침투할 수 있기 때문에 유독하다. 해리되지 않은 형태의 최대 농도가 pH 3-4 사이에 이를 때 증가된 수소이온(H+) 농도는 아황산염 분자의 해리를 억제할 것이다. 두 실험 모두에서 초기 FVD의 산성 pH는 SMB가 대부분 해리되지 않고 보다 강력한 살균성 형태로 존재하였음을 나타낸다.Changes in pH, WSC and ammonia concentration of FVD at the various locations affected by SMB treatment are shown in FIG. 5. Similar to experiment 1, the pH of FVD on day 0 was acidic, and slightly increased (0.18 units) after SMB treatment. Yeasts and fungi were believed to be the main causes of microbiological decay of FVD due to their ability to grow and dominate in low pH fruits. In general, metabisulfite ions in their undissociated form are toxic because they can penetrate into microbial cells. When the maximum concentration of the non-dissociated form reaches between pH 3-4, the increased hydrogen ion (H+) concentration will inhibit the dissociation of the sulfite molecule. In both experiments, the acidic pH of the initial FVD indicates that most of the SMBs did not dissociate and existed in a more potent bactericidal form.

SMB-처리된 바이오매스의 다른 위치에서의 pH 값이 미세하게 차이가 있기는 하였으나, 대조군 시료의 상층부 시료에서는 실험 기간이 길어질수록 pH 값이 현저하게 증가하였다(0일째 3.67에서 9일 후 6.61). 이와 같은 pH 증가는 보통 호기적으로 부패된 사일리지에서 나타나는데, 이는 유기산이 이산화탄소 및 물로 산화되고, 그와 동시에 호기성 미생물의 대사로 인한 산성 최종산물의 생산이 감소하기 때문이다.Although there were slight differences in the pH values at different locations of the SMB-treated biomass, the pH value increased significantly in the upper layer sample of the control sample as the experiment period increased (from 3.67 on day 0 to 6.61 after 9 days). . This increase in pH is usually seen in silages that are decayed aerobicly because organic acids are oxidized to carbon dioxide and water, and at the same time the production of acidic end products due to the metabolism of aerobic microorganisms decreases.

대조군에 비하여, SMB-처리된 FVD에서는 WSC 함량이 훨씬 더 낮은 정도까지 감소하였으며, 이는 SMB 처리가 탄수화물의 빠른 이용과 관련이 있는 미생물을 효과적으로 억제하였음을 의미한다. 그러나, 실험이 진행될수록 대조군 시료에서 WSC 함량의 감소가 현저하게 나타났다. 예를 들어, 상층부 표면에서 WSC 함량은 초기 함량 60.1 g/100 g DM에서 9일째 2.47 g/100 g DM 까지 감소하였다. 상기 감소는 상층부 표면에서 탄수화물을 쉽게 이용할 수 있는 호기성 미생물의 성장과 대사활동이 활발히 일어난 것으로 설명될 수 있다(도 6). 또한, 용해성 성분의 하향 이동은 부분적으로 상층부 WSC의 감소와 관련이 있다.Compared to the control, the WSC content was reduced to a much lower degree in the SMB-treated FVD, which means that the SMB treatment effectively inhibited the microorganisms associated with the rapid utilization of carbohydrates. However, as the experiment progressed, the WSC content decreased significantly in the control sample. For example, the WSC content on the upper surface decreased from the initial content of 60.1 g/100 g DM to 2.47 g/100 g DM on the 9th day. The reduction can be explained by the active growth and metabolic activity of aerobic microorganisms that can easily use carbohydrates on the upper surface (FIG. 6). In addition, the downward shift of the soluble component is in part associated with a decrease in the upper WSC.

암모니아 함량은 대조군과 SMB-처리된 시료 모두에서 실험이 진행됨에 따라 증가하였다. 그러나 SMB-처리된 시료에서는 증가된 양이 더 적었으며, 이는 단백질 분해 및 암모니아 생성과 관련된 미생물에 대한 SMB의 억제 효과를 나타낸다. 호기성 저장 6 일 후에, 대조군 시료의 상부 표면에서 암모니아 함량은 초기 값 4.09에서 24.3 μg/g DM 으로 증가했으며, 연속적으로 9일 후에는 12.3 μg/g DM으로 감소했다. 이러한 손실은 호기성 환경 하에서 암모니아 질소가 질산염(nitrate) 질소로 변환된 다음 아질산염(nitrite) 질소와 아산화질소로 변환된 것으로 설명될 수 있다.The ammonia content increased as the experiment proceeded in both the control and SMB-treated samples. However, the increased amount was smaller in the SMB-treated sample, indicating the inhibitory effect of SMB on the microorganisms involved in proteolysis and ammonia production. After 6 days of aerobic storage, the ammonia content on the upper surface of the control sample increased from the initial value of 4.09 to 24.3 μg/g DM and decreased to 12.3 μg/g DM after 9 consecutive days. These losses can be explained by the conversion of ammonia nitrogen to nitrate nitrogen and then to nitrite nitrogen and nitrous oxide under an aerobic environment.

1-5. 실험 4: 영양성분 조성 분석1-5. Experiment 4: Analysis of nutrient composition composition

SMB 처리에 의해 영향을 받는 다른 위치에서의 FVD 영양성분 조성 변화를 도 7에 나타내었다. 실험1에서 관찰된 폐기물의 영양성분 조성 패턴과 같은 패턴이 파일럿 규모의 실험에서 발견되었다. 실험1과 유사하게, SMB 처리는 9일 후 폐기물의 영양성분 조성의 보존에 매우 효과적이었다. 일반적으로, 대조군 시료의 다른 위치에서 화학적 성분들의 다양한 변화가 나타났고, 상층부 표면은 화학 성분의 변화가 현저하였다. 예를 들어, 9일 후 상층부 표면에서 NFC 함량은 68.6%의 초기 값에서 8.57%로 감소하였고, 바닥 영역에서는 32.5%로 감소하였다. 이러한 감소 현상은 쉽게 산화되는 구성성분들은 빠르게 고갈되고, 더 복잡한 구조의 탄수화물(NDF 및 ADF), 조단백질, 에테르 추출물 및 회분 의 비율은 상대적으로 증가하었기 때문인 것으로 보인다. Fig. 7 shows changes in the composition of FVD nutrients at different locations affected by SMB treatment. The same pattern as the nutrient composition pattern of waste observed in Experiment 1 was found in a pilot scale experiment. Similar to Experiment 1, SMB treatment was very effective in preserving the nutrient composition of the waste after 9 days. In general, various changes in chemical components were observed at different locations of the control sample, and the chemical components were remarkably changed on the upper surface. For example, after 9 days, the NFC content on the upper layer surface decreased from the initial value of 68.6% to 8.57%, and decreased to 32.5% in the bottom area. This decrease appears to be due to the rapid depletion of easily oxidized components, and the relatively increased proportions of more complex carbohydrates (NDF and ADF), crude protein, ether extract and ash.

섬유질 분획물의 축적은 호기성 부패에 대해 저항하게 하는 그것의 화학적 복잡성으로 설명될 수 있다. 동시에 쉽게 이용할 수 있는 탄수화물들은 미생물에 의해 쉽게 소비될 수 있다. 대조군 시료 상층부의 지방 성분 역시 상당히 증가하였으며(0일째 1.65%에서 호기성 보존 6일후 6.84%), 이는 지방 성분의 호기성 부패에 대한 저항성을 나타낸다.The accumulation of fibrous fraction can be explained by its chemical complexity, which makes it resistant to aerobic decay. At the same time, readily available carbohydrates can be easily consumed by microorganisms. The fat component of the upper layer of the control sample was also significantly increased (from 1.65% on day 0 to 6.84% after 6 days of aerobic preservation), indicating the resistance of the fat component to aerobic decay.

1-6. 실험 5: 액상 1-6. Experiment 5: liquid 분획물의Fraction 미생물 및 항산화 특성 분석 Analysis of microbial and antioxidant properties

6일 및 9일 후 SMB 처리에 의해 영향을 받는 액상 FVD의 미생물학적 프로파일을 도 8에 나타냈다. 대조군 시료에서는 생존 가능한 LAB, 곰팡이 및 효모의 수가 높게 나타났지만, SMB-처리된 시료에서는 500 cfu/g 바이오매스의 검출 수준에서 상기 미생물들이 발견되지 않았다.The microbiological profile of liquid FVD affected by SMB treatment after 6 and 9 days is shown in FIG. 8. The number of viable LABs, molds and yeasts was high in the control sample, but the microorganisms were not found at the detection level of 500 cfu/g biomass in the SMB-treated sample.

6일 및 9일 후, SMB-처리된 바이오매스에서 WSC 함량은 대조군에 비해 상당히 높았으며, 이러한 현상은 SMB-처리된 시료에서 WSC를 쉽게 소비하는 미생물 개체가 상당히 감소한 것으로 설명될 수 있다. 다른 위치에서의 FVD의 암모니아 함량에 관한 데이터와 유사하게, 보존 9일 후 대조군에 비해 SMB-처리된 시료에서 훨씬 더 낮은 농도의 암모니아가 발견되었다(31.1 vs. 63.3 μg/mL).After 6 and 9 days, the WSC content in the SMB-treated biomass was significantly higher compared to the control, and this phenomenon can be explained by a significant reduction in microbial populations that readily consume WSC in the SMB-treated sample. Similar to the data on the ammonia content of FVD at other locations, a much lower concentration of ammonia was found in the SMB-treated sample compared to the control after 9 days of storage (31.1 vs. 63.3 μg/mL).

6일 및 9일 후에 얻은 SMB-처리된 액체는 대조군에 비해 각각 26% 및 31% 더 많은 DPPH 라디칼을 소거했으며, 이는 SMB 처리가 FVD의 항산화 능력을 보존시킨다는 것을 의미한다. 액체 분획물의 DPPH 라디칼에 대한 환원 능력은 실험 기간이 6일에서 9일로 증가함에 따라 대조군과 SMB-처리 시료 모두에서 약간 감소하였다. The SMB-treated liquid obtained after 6 and 9 days scavenged 26% and 31% more DPPH radicals, respectively compared to the control, indicating that SMB treatment preserved the antioxidant capacity of FVD. The reducing ability of the liquid fraction to DPPH radicals decreased slightly in both the control and SMB-treated samples as the experimental period increased from 6 to 9 days.

결론적으로, 상기 시각적, 미생물학적 및 화학적 평가에 기초할 때, 호기성 노출시 6 및 8 g/kg 바이오매스의 메타중아황산(metabisulfite) 처리는 폐기된 과일과 채소의 안정성과 신선도를 각각 6일과 9일 동안 유지시킬 수 있음을 알 수 있다. 파일럿 규모의 실험은, 호기성 환경에서 9일 동안 메타중아황산 처리가 부패를 지연시키고, 미생물학적 안정성을 향상시키고, 영양성분과 항산화 기능을 보존하는데 효과적임을 입증했다. In conclusion, based on the above visual, microbiological and chemical evaluations, treatment with metabisulfite of 6 and 8 g/kg biomass upon aerobic exposure improved the stability and freshness of discarded fruits and vegetables for 6 days and 9, respectively. You can see that you can keep it for days. Pilot-scale experiments demonstrated that metabisulfite treatment for 9 days in an aerobic environment was effective in delaying spoilage, improving microbiological stability, and preserving nutrient and antioxidant functions.

[실시예 2] SMB 처리를 통한 FVD의 장기 보존[Example 2] Long-term preservation of FVD through SMB treatment

실험방법Experiment method

2-1. 시료 준비 및 보존 연구2-1. Sample preparation and preservation studies

시료 준비 및 보존 과정에 관한 자세한 절차는 본 발명자들의 이전 연구방법을 따랐다. 간략하게 설명하면, FVD(약 600 kg)는 상업용 선과장(packing house)(E-mart Fresh Center, 한국 이천시)에서 3일 연속으로 획득하였다. 매달 폐기되는 개별 성분의 양에 관한 정보는 선과장 관리부에서 제공한 입출력 데이터를 통해 조사되었다. 실험이 시행된 달에 총 폐기물의 90% 이상을 차지하는 주요 폐기물을 선과장 시설에서 조사하여 얻었다. 개별 성분의 화학적 조성은 도 9와 같다.Detailed procedures regarding the sample preparation and preservation process followed the previous research method of the present inventors. Briefly, FVD (about 600 kg) was obtained for 3 consecutive days at a commercial packing house (E-mart Fresh Center, Icheon, Korea). Information on the amount of individual ingredients disposed of each month was investigated through input and output data provided by the shipyard management department. In the month in which the experiment was conducted, major wastes, accounting for more than 90% of the total waste, were investigated and obtained at the shipyard facility. The chemical composition of the individual components is shown in FIG. 9.

상기 폐기물들을 대략 30-40 mm 조각으로 자르고 완전히 섞은 후 무작위로 7개의 시료로 나누었다. 메타중아황산(metabisulfite) 분말을 0 또는 6 g/kg FVD 의 양으로 첨가하였다. 사료배합기(DDK-801 M, 대동테크, 한국)를 사용하여, SMB를 첨가하거나 첨가하지 않은 조건에서 상기 시료들을 10분간 완전히 혼합한 후 200L 양동이로 옮겼다. 발생원에서의 FVD 축적의 실제 상황을 시뮬레이션하기 위해 양동이를 주위 온도와 같은 호기성 환경에서 7일 동안 두었다. 화학적 및 미생물학적 분석을 위해 임의의 위치에서 대표적인 하위-시료들을 얻었다.The wastes were cut into approximately 30-40 mm pieces, thoroughly mixed and then randomly divided into 7 samples. Metabisulfite powder was added in an amount of 0 or 6 g/kg FVD. Using a feed mixer (DDK-801 M, Daedong Tech, Korea), the samples were thoroughly mixed for 10 minutes under conditions with or without SMB addition, and then transferred to a 200L bucket. To simulate the actual situation of FVD accumulation at the source, the bucket was placed in an aerobic environment such as ambient temperature for 7 days. Representative sub-samples were obtained at any location for chemical and microbiological analysis.

2-2. 사일리지(silage) 제조2-2. Silage manufacturing

7일간 호기성 환경에 노출시킨 후, SMB-처리된 FVD를 높은 습도의 바이오매스(biomass) 단독으로, 또는 다른 비율로 공급된 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐(gluten)과 함께 사일로에 저장(ensiled)하였다. 본 실시예에 따른 사일리지에서 FVD의 비율은 66.6%, 53.2%, 39.8% 및 26.6% 였으며, 이는 바이오매스 1kg당 각각 4, 3.2, 2.4 및 1.6g 의 SMB를 제공하는 것으로 계산된다(도10).After 7 days of exposure to an aerobic environment, SMB-treated FVDs were ensiled in silos with high humidity biomass alone or with almond husk and corn gluten supplied at different rates. The ratio of FVD in the silage according to this example was 66.6%, 53.2%, 39.8% and 26.6%, which is calculated to provide 4, 3.2, 2.4 and 1.6 g of SMB per 1 kg of biomass, respectively (Fig. 10). .

SMB가 포함되어 있지 않은 66.6% FVD 함량의 사일리지를 대조군으로 사용하였다. 입자 크기의 차이를 최소화하기 위해 전자 분쇄기를 사용하여 FVD를 갈았다. 수분흡수제 없이 갈린 FVD를 미리 무게를 측정한 3L 유리병 사일로에 저장(ensiled)하였다. 각 처리마다 4개의 유리병을 사용하였다. Silage with 66.6% FVD content without SMB was used as a control. FVD was ground using an electronic grinder to minimize the difference in particle size. The ground FVD without a moisture absorbent was stored (ensiled) in a 3L glass bottle silo weighed in advance. Four glass bottles were used for each treatment.

갈린 FVD의 나머지 부분들은 사료배합기(DDK-801 M, 대동테크, 한국)를 사용하여 상이한 비율의 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐 공급물과 혼합시켰다. FVD 바이오매스의 특징은 단순 탄수화물의 함량이 높고, 수분 함량이 높으며, 단백질 함량이 낮다는 것이다. 따라서 상기 엔사일링(ensiling) 혼합물의 영양 균형 뿐만 아니라 보수력과 경제적 유용성 등을 고려하여, 섬유질이 풍부한 수분 흡수제 부산물로 아몬드 껍질을, 에너지 및 단백질이 풍부한 수분 흡수제 부산물로 옥수수 글루텐을 FVD와 함께 엔사일링할 물질(ensiling companion)로 선정하였다. 상기 혼합물(약 4 kg)을 폴리에틸렌 백(폭 45 cm × 높이 75 cm)에 포장하고 단단히 밀봉한 후 실온(20-25℃)에서 엔사일링(ensiling) 하였다. 사전에 선택되었던 개봉일(7, 14, 30, 60 또는 90일)에 사일로의 무게를 측정하고, 영양 및 미생물학적 평가를 위해 무작위적으로 대표적인 서브 샘플들을 얻었다. 사일리지는 3명의 숙련된 평가자들에 의해 시각적 및 감각적 평가를 받았다.The rest of the ground FVD was mixed with different ratios of almond husk and corn gluten feed using a feed mixer (DDK-801 M, Daedong Tech, Korea). The characteristics of FVD biomass are high content of simple carbohydrates, high moisture content, and low protein content. Therefore, considering the nutritional balance of the ensiling mixture as well as water-holding power and economic utility, almond husk as a byproduct of a moisture absorbent rich in fiber and corn gluten as a byproduct of a moisture absorbent rich in energy and protein are ensiling together with FVD. It was selected as an ensiling companion. The mixture (about 4 kg) was packaged in a polyethylene bag (45 cm wide x 75 cm high), tightly sealed, and ensiling at room temperature (20-25° C.). The silos were weighed on the pre-selected opening days (7, 14, 30, 60 or 90 days), and representative subsamples were randomly obtained for nutritional and microbiological evaluation. Silage was evaluated visually and sensory by three experienced assessors.

2-3. 미생물학적 평가 및 분석 방법2-3. Microbiological evaluation and analysis method

사일리지 시료(20 g)를 120 mL의 멸균된(autoclaved) 증류수와 혼합하여 얻은 사일리지 추출물에서 발효 대사물질과 미생물 개체군을 조사하였다. 현탁액을 5분 동안 진탕시킨 다음 의료용 거즈의 2개의 층을 통해 여과시켰다. 휴대용 전극(HI9321, Hanna Instrument, Portugal)으로 사일리지 추출물의 pH를 즉시 측정하였다. 수용성 탄수화물 (WSC; 포도당 당량(glucose equivalent); Dubois et al., 1956) 및 NH3-N (Chaney and Marbach, 1962) 분석을 위해 상기 여과물의 또다른 부분을 4℃에서 10,000g로 10분간 원심 분리하였다. Fermentation metabolites and microbial populations were investigated in the silage extract obtained by mixing a silage sample (20 g) with 120 mL of autoclaved distilled water. The suspension was shaken for 5 minutes and then filtered through two layers of medical gauze. The pH of the silage extract was immediately measured with a portable electrode (HI9321, Hanna Instrument, Portugal). For the analysis of water-soluble carbohydrates (WSC; glucose equivalent; Dubois et al., 1956) and NH3-N (Chaney and Marbach, 1962), another portion of the filtrate was centrifuged at 4° C. at 10,000 g for 10 minutes. I did.

암모니아-N은 N 당량 기준으로 제시되었다. 사일리지 추출물의 적절한 연속 희석 후 스프레드-플레이팅법을 사용하여 사일리지 샘플의 미생물학적 조성을 분석하였다. 생존 가능한 박테리아의 총 수를 plate count agar (Difco Laboratories Inc., Detroit, MI, USA)에서 계수하였다. 젖산균 (LAB)의 생존 가능한 콜로니는 MRS agar (Difco Laboratories Inc., Detroit, MI, USA)에서 계수하였다. 플레이트를 36℃±1℃에서 48시간 동안 배양하였다(HK-IB157, Korea Total Instrument, 한국). 효모(yeast)와 곰팡이(mold)는 yeast extract glucose chloramphenicol agar (Difco Laboratories Inc.)에서 계수하였다. 계수를 위해, 상기 플레이트들을 25℃±1℃에서, 효모(yeast)의 경우 3일, 곰팡이(mold)의 경우 5일 동안 배양하였다. 효모 및 곰팡이의 분화는 콜로니 외관의 시각적 평가에 의해 달성되었다.Ammonia-N was presented on an N equivalent basis. After appropriate serial dilution of the silage extract, the microbiological composition of the silage samples was analyzed using a spread-plating method. The total number of viable bacteria was counted on a plate count agar (Difco Laboratories Inc., Detroit, MI, USA). Viable colonies of lactic acid bacteria (LAB) were counted in MRS agar (Difco Laboratories Inc., Detroit, MI, USA). The plate was incubated at 36° C.±1° C. for 48 hours (HK-IB157, Korea Total Instrument, Korea). Yeast and mold were counted by yeast extract glucose chloramphenicol agar (Difco Laboratories Inc.). For counting, the plates were incubated at 25° C.±1° C., 3 days for yeast and 5 days for mold. Differentiation of yeast and fungi was achieved by visual evaluation of colony appearance.

영양 성분 분석을 위해 신선한 시료(약 200 g)를 forced-air oven에서 건조(65℃에서 72시간)시킨 다음 1mm의 입자 크기로 분쇄하였다. AOAC (The Association of Official Analytical Chemicals, 2012)의 표준 분석법에 따라, DM (분석법 No. 930.15), 에테르 추출물 (분석법 No. 2003.05), 조단백질 (분석법 No. 990.03), 조회분(crude ash) (분석법 No. 942.05), NDF (neutral detergent fiber) (내열성 α-아밀라아제 및 아황산나트륨 함유; 분석법 No. 2002.04), 및 ADF (acid-detergent fiber) (분석법 No. 973.18)를 측정하였다. 비섬유질 탄수화물(NFC)은 100 - [조단백질 + NDF + 에테르 추출물 + 회분]의 식으로 계산되었다.For nutrient analysis, a fresh sample (about 200 g) was dried in a forced-air oven (72 hours at 65° C.) and then pulverized to a particle size of 1 mm. According to the standard analysis method of AOAC (The Association of Official Analytical Chemicals, 2012), DM (Analysis Method No. 930.15), Ether Extract (Analysis Method No. 2003.05), Crude Protein (Analysis Method No. 990.03), Crude Ash (Analysis Method) No. 942.05), NDF (neutral detergent fiber) (containing heat-resistant α-amylase and sodium sulfite; Analysis Method No. 2002.04), and ADF (acid-detergent fiber) (Analysis Method No. 973.18) were measured. The non-fibrous carbohydrate (NFC) was calculated in the formula of 100-[crude protein + NDF + ether extract + ash].

총 DM 손실의 시간에 따른 경과는, 사일리지 질량의 DM 함량에 근거하여, 초기 중량(0 일)과 엔사일링(ensiling) 7, 14, 30, 60 및 90 일 사이의 차이로부터 계산되었다. SMB-처리 샘플의 유리 아황산염(sulfite) 함량은 시판용 키트(K-SULPH kit, Megazyme International Ireland Ltd., Bray, Co., Wicklow, Ireland)를 사용하여 효소 비색법(enzymatic colorimetric method)에 따라 정량하였다. 최종 사일리지(90 일)의 호기적 안정성은 호기적 변패(aerobic deterioration) 과정 동안의 이산화탄소 생성량을 측정하는 병 시스템(bottle system)을 사용하여 결정하였다(Ashbell et al., 1991). 상기 사일리지는 실온(25℃)에서 5일 동안 호기성생활(aerobiosis)에 노출되었다. 호기적 변패 후의 이산화탄소 생성량, pH 값, 총 박테리아, 효모 및 곰팡이 수를 호기성 손상(aerobic spoilage)의 지표로 사용하였다.The time course of total DM loss was calculated from the difference between the initial weight (day 0) and days ensiling 7, 14, 30, 60 and 90, based on the DM content of the silage mass. The free sulfite content of the SMB-treated sample was quantified according to an enzymatic colorimetric method using a commercial kit (K-SULPH kit, Megazyme International Ireland Ltd., Bray, Co., Wicklow, Ireland). The aerobic stability of the final silage (90 days) was determined using a bottle system that measures the amount of carbon dioxide produced during aerobic deterioration (Ashbell et al., 1991). The silage was exposed to aerobiosis for 5 days at room temperature (25°C). The amount of carbon dioxide produced after aerobic deterioration, pH value, total number of bacteria, yeast and mold were used as indicators of aerobic spoilage.

2-4. 통계분석2-4. Statistical analysis

미생물 데이터는 통계 분석에 앞서 log10 변환되었다. 상기 실험방법 1의 보존 연구 및 사일리지의 통계 분석은 SAS의 일반 선형 모델(SAS, 2004)을 사용하여 수행되었다. F 값이 유의미한 경우, least-square means 간의 편차는 0.05 확률 수준에서 t-검정을 사용하여 확인되었다. 나머지 데이터는 SAS (SAS, 2004)에서 완전무선설계(completely randomized design)를 가진 PROC MIXED를 사용하여 분석하였다. 분석을 위해 아래 모델이 사용되었다.Microbial data was converted to log 10 prior to statistical analysis. Conservation studies of Experimental Method 1 and statistical analysis of silage were performed using a general linear model of SAS (SAS, 2004). When the F value was significant, the deviation between the least-square means was confirmed using a t -test at the 0.05 probability level. The rest of the data was analyzed using PROC MIXED with a completely randomized design in SAS (SAS, 2004). The model below was used for analysis.

Yij=μ+Tiij Y ij =μ+T iij

여기서, Yij는 처리 i에서의 관찰 j이며, μ는 평균이고, Ti는 저장 기간 또는 처리(호기적 안정성 테스트)의 고정된 효과이며, εij는 잔여 오류이다. 폴리백 사일로(Polybag Silo)는 실험 단위로 간주되었다. 유의한 처리 효과가 나타났을 때(P < 0.05), Tukey's test를 사용하여 least-square means의 분리를 수행하였다. 0일에서 90일까지의 저장 기간에 대한 선형 반응은 다항대비(polynomial contrasts)를 사용하여 추정하였다(SAS, 2004).Where Yij is the observation j in the treatment i, μ is the average, Ti is the storage period or the fixed effect of the treatment (aerobic stability test), and ij is the residual error. Polybag Silo was considered an experimental unit. When a significant treatment effect was found (P <0.05), separation of least-square means was performed using Tukey's test. The linear response to the storage period from 0 to 90 days was estimated using polynomial contrasts (SAS, 2004).

실험결과Experiment result

2-1. 호기성 보존(Aerobic preservation)2-1. Aerobic preservation

호기성 조건에서 7일간 보존한 후 SMB의 존재 또는 부재 하의 FVD의 영양 조성 및 미생물학적 특성을 도 11에 나타내었다. 전반적으로 SMB는 영양 손실을 최소화하고, 박테리아, 효모, 곰팡이의 수를 감소시키는데 매우 효과적이었다. LAB는 SMB에 매우 취약한 것으로 밝혀졌으며, 7일 동안 보존한 후 SMB-처리된 시료에서 2.8 log cfu/g의 검출 수준에서는 발견되지 않았다. LAB는 다양한 양의 과산화수소를 생산하고, 이는 아황산염(sulfite)과 강하게 반응하여 삼산화황 음이온 라디칼(sulfur trioxide anion radicals)을 생성하는 것으로 알려져 있다. 이러한 라디칼들은 LAB의 세포 성장을 강력하게 억제하는 것으로 알려져 있다. 또한 본 발명자들의 미발표된 보존 연구 결과에서도 LAB, 효모 및 곰팡이에 대한 SMB의 강력한 억제 효과가 나타났다.Fig. 11 shows the nutrient composition and microbiological properties of FVD in the presence or absence of SMB after storage for 7 days in an aerobic condition. Overall, SMB was very effective in minimizing nutrient loss and reducing the number of bacteria, yeast and fungi. LAB was found to be very susceptible to SMB and was not found at a detection level of 2.8 log cfu/g in SMB-treated samples after storage for 7 days. LAB is known to produce various amounts of hydrogen peroxide, which reacts strongly with sulfite to produce sulfur trioxide anion radicals. These radicals are known to strongly inhibit the cell growth of LAB. In addition, the unpublished preservation study results of the present inventors also showed a strong inhibitory effect of SMB on LAB, yeast and mold.

호기성 조건에서 7일간 보존한 후 대조군 시료에서 WSC 함량은 상당히 감소하였으나, 조단백질(CP), 회분(ash), 및 NDF는 축적되었다. 이러한 증가는 FVD의 호기성 조건에서의 보존 과정 동안의 유기물질의 감소에 의해 설명될 수 있으며, 이로 인해 탄수화물이 이산화탄소와 물로 전환된다. 상기 실시예 1에서와 같이 본 발명자들은 실험실 및 파일럿 규모에서 다양한 처리량(loadings)의 SMB로 일련의 보존 실험을 수행하였으며, 그 결과 호기성 노출 환경 하에서 6 및 8 g/kg 습중량(wet mass)의 SMB가 FVD를 상대적으로 안정하게 유지시키고, 각각 6 및 9 일까지 동안 영양 성분의 손실을 막을 수 있다는 사실을 발견했다. 따라서 본 실시예에 따른 실험들의 목적은 엔사일링(ensiling)을 통해 더 긴 기간 동안 FVD의 보관 수명을 확장시키는 것에 있었다.After storage for 7 days in aerobic conditions, the WSC content in the control sample was significantly reduced, but crude protein (CP), ash, and NDF were accumulated. This increase can be explained by the decrease in organic matter during the preservation process of FVD under aerobic conditions, which converts carbohydrates into carbon dioxide and water. As in Example 1 above, the present inventors performed a series of storage experiments with SMBs of various loadings at the laboratory and pilot scale, and as a result, 6 and 8 g/kg wet masses under aerobic exposure environment. It has been found that SMB keeps FVD relatively stable and can prevent loss of nutrients for up to 6 and 9 days, respectively. Therefore, the purpose of the experiments according to this embodiment was to extend the shelf life of FVD for a longer period through ensiling.

2-2. 실험 1: 수분 조절이 없는 혐기성 저장2-2. Experiment 1: anaerobic storage without moisture control

혐기성 저장 기간에 따른 SMB를 처리하거나 처리하지 않은 FVD의 미생물학적 및 물리화학적 특성은 도 12와 같다. 생존능력이 있는 LAB의 발달은 14일간의 엔사일링(ensiling) 기간 후 7.67 log10 cfu/g 바이오매스(biomass)에서 최고점에 이르렀고, 대조군 사일리지에서 시간이 흐를수록 감소하다가 발효 90일 후에 5.96 log cfu/g 바이오매스에 이르렀다. 이전의 연구들에서도 엔사일링(ensiling) 지속 기간이 진행됨에 따라 LAB 수가 감소한다는 보고가 있었기 때문에 이것은 일반적인 결과로 볼 수 있다. 그러나 SMB 사일리지에서는 LAB가 발견되지 않았다(검출 한계 = 2.8 log cfu/g). 효율적인 혐기성 보전(conservation)을 위해서는 젖산 발효가 신속하게 이루어져야 한다. LAB는 WSC를 젖산으로 전환하고 사일리지 pH의 급격한 감소를 촉진시킴으로써 엔사일링(ensiling) 중 WSC의 주요 소비자 역할을 하는 것으로 알려져 있다.Microbiological and physicochemical properties of FVD with or without SMB treatment according to the anaerobic storage period are shown in FIG. 12. The development of viable LAB reached a peak in 7.67 log 10 cfu/g biomass after 14 days of ensiling period, and decreased with time in control silage, then 5.96 log cfu after 90 days of fermentation. /g reached biomass. This can be seen as a general result because previous studies have reported that the number of LABs decreases as the ensiling duration progresses. However, no LAB was found in the SMB silage (limit of detection = 2.8 log cfu/g). For efficient anaerobic conservation, lactic acid fermentation must take place quickly. LAB is known to be a major consumer of WSC during ensiling by converting WSC to lactic acid and promoting a rapid decrease in silage pH.

본 실시예에서 LAB의 급속한 발달이 대조군 사일리지의 pH를 즉시 감소시키는 것을 확인하였다(도11). 그러나 사일리지 덩어리에서 원하지 않는 미생물(즉, 효모 및 곰팡이)의 수가 증가함에 따라 부패한 냄새가 감지되었다. 이전의 연구 결과에 따르면, 엔사일링 전(pre-ensiling) 바이오매스의 미생물총(microflora)에 따라, LAB의 수가 급격히 증가하더라도 바람직하지 않은 미생물 성장을 억제하거나 엔사일링(ensiling) 중 DM 손실을 방지하지 못할 수 있다. 본질적으로 젖산은 약한 살진균성 화합물이기 때문에 바람직하지 않은 미생물의 수가 많다면 그들의 생장을 막을만큼 충분히 강하지 않을 것이다. 본 발명의 실시예에서 LAB이 급속하게 증식하였음에도 엔사일링(ensiling) 동안 바람직하지 않은 미생물의 생장을 억제하지 못하였으므로 위와 같은 현상이 본 실시예에서도 발생한 것일 수 있다. 대조군 사일리지와는 달리, LAB가 90일의 저장기간 동안 SMB-처리된 사일리지에서 검출가능한 수준 미만으로 감소되었지만, 바람직하지 않은 미생물의 수가 적은 것과 관련하여 영양의 손실은 무시할만한 수준이었다. 이러한 결과는 FVD가 흡수제 없이 엔사일링(ensiling) 될 때 SMB가 수소 이온보다 사일리지 발효 억제제로서 더 효과적이라는 사실을 시사한다.In this example, it was confirmed that the rapid development of LAB immediately reduced the pH of the control silage (FIG. 11). However, a decaying odor was detected as the number of unwanted microorganisms (i.e. yeast and mold) increased in the silage mass. According to previous studies, depending on the microflora of the pre-ensiling biomass, even if the number of LABs increases rapidly, it inhibits undesirable microbial growth or prevents DM loss during ensiling. It may not be possible. Essentially, lactic acid is a weak fungicidal compound, so if the number of undesirable microorganisms is high, it will not be strong enough to prevent their growth. In the embodiment of the present invention, even though the LAB rapidly proliferated, the growth of undesirable microorganisms was not inhibited during ensiling, so the above phenomenon may also occur in this example. Unlike the control silage, the LAB decreased below detectable levels in the SMB-treated silage during the 90-day storage period, but the loss of nutrition was negligible with respect to the low number of undesirable microorganisms. These results suggest that when FVD is ensiling without an absorbent, SMB is more effective as a silage fermentation inhibitor than hydrogen ions.

SMB-처리된 사일리지에서 90일의 저장 기간 동안 곰팡이(mold) 수는 검출 한계 미만이었지만, 효모(yeast)는 엔사일링(ensiling)의 초기 단계 동안에는 낮은 수준이다가(4 log cfu/g 미만) 60일 및 90일의 저장 후 SMB 사일리지에서는 검출되지 않았다. 이 관찰의 일부는 저장 초기 단계에서 SMB에 의한 엄격한 혐기생활(anaerobiosis)의 제공과 관련이 있을 수 있다. During the storage period of 90 days in the SMB-treated silage, the number of molds was below the limit of detection, but the yeast was at a low level (less than 4 log cfu/g) during the initial stages of ensiling. It was not detected in SMB silage after days and 90 days of storage. Some of these observations may be related to the provision of stringent anaerobiosis by SMBs in the early stages of storage.

SMB가 사일리지 첨가제로 사용될 때, 그것은 엔사일링(ensiling) 중 상당량의 산소를 소비하는 강한 항진균성 화합물인 이산화황(sulfur dioxide)으로 분해된다. 이것은 엔사일링(ensiling) 과정의 초기 단계 동안 호기성 스트레스를 감소시키며, 그에 따라 호기성 미생물에 대한 효과적인 억제를 제공한다. 아황산처리제(sulfiting agents)의 항미생물 기전이 명확하게 이해되지는 않았지만, 그들의 강한 친핵성 때문에 아황산염(sulfites)이 친전자성 위치에서 치환반응을 통해 생체분자와 쉽게 반응하는 것으로 보인다. 이것은 미생물 세포의 신진대사에 관여하는 주요 효소들을 손상시킬 수 있는 일련의 반응들을 개시한다.When SMB is used as a silage additive, it breaks down into sulfur dioxide, a strong antifungal compound that consumes significant amounts of oxygen during ensiling. This reduces aerobic stress during the initial stages of the ensiling process, thus providing effective inhibition against aerobic microorganisms. Although the antimicrobial mechanisms of sulfiting agents are not clearly understood, due to their strong nucleophilicity, sulfites appear to react easily with biomolecules through substitution reactions at the electrophilic site. It initiates a series of reactions that can damage key enzymes involved in the metabolism of microbial cells.

엔사일링(ensiling) 90일 동안 대조군 및 SMB 사일리지 모두 NH3-N/N 함량이, 성공적인 사일리지 발효의 지표로 추정되는, 70 g/kg의 총 N 임계치보다 낮았다. 대조군 사일리지의 낮은 암모니아 함량은 단백질 분해를 최소화하는 것으로 알려진 pH의 빠른 감소와 관련이 있을 수 있다. During 90 days of ensiling, the NH 3 -N/N content in both the control and SMB silage was lower than the total N threshold of 70 g/kg, which is estimated to be an indicator of successful silage fermentation. The low ammonia content of the control silage may be associated with a rapid decrease in pH, which is known to minimize protein degradation.

또한 저장 과정 동안의 총 DM 손실을 도13에 나타냈다. 대조군 사일리지에서 주요한 DM 손실이 나타났으며, 7일의 엔사일링(ensiling) 기간 동안 21.1%의 손실을 보였다. 이와 비슷한 경향이 WSC 함량에서도 관찰되었는데, 0일째 29.7%에서 엔사일링(ensiling) 7일 후 16.6%로 감소했다. 그러나 엔사일링(ensiling) 30일 후에는 사일리지 발효가 안정화된 것처럼 보였다. 대조군 사일리지와는 달리, SMB-처리된 사일리지에서는 DM 및 WSC의 적은 손실이 관찰되었다(DM은 0일째 15.3%에서 90일 후 14.3%로 감소함). In addition, the total DM loss during the storage process is shown in Fig. 13. A major DM loss was seen in the control silage, and 21.1% was lost during the 7-day ensiling period. A similar trend was observed in the WSC content, which decreased from 29.7% on day 0 to 16.6% after 7 days of ensiling. However, after 30 days of ensiling, the silage fermentation appeared to have stabilized. Unlike the control silage, a small loss of DM and WSC was observed in the SMB-treated silage (DM decreased from 15.3% on day 0 to 14.3% after 90 days).

엔사일링(ensiling) 이전에 대조군 사일리지 덩어리에 존재하는 강한 미생물 집단은 WSC 및 발효 산물과 같은 유기물의 이산화탄소 및 물로의 완전한 산화에 기여했으며, 이는 DM 및 영양물질의 과도한 손실과 관련이 있다. 이는 동물이 이용할 수 있는 잠재적인 사료 영양소의 손실을 나타내므로, 피해야 하는 바람직하지 않은 에너지 낭비이다. 일반적으로 엔사일링(ensiling)을 통한 보전은, 통상 15%-20%의 전형적인 범위 내에 있고, 주로 이산화탄소 생산으로부터 기인하는 DM 손실(‘사일리지 축소’로 알려져 있음)에 대한 에너지 비용과 관련되어 있으며, 이는 환경 및 경제적으로 중요성을 갖는다. 이러한 DM 손실은 단순한 당분 함량이 높고 DM 함량이 낮은 바이오매스가 엔사일링(ensiling) 될 때 훨씬 더 증가한다. 결과적으로, 대조군 사일리지에서 영양분의 과도한 손실에 기여하는 요인들은 아마도 다음과 같을 것이다: 1) 부패 미생물의 수를 증가시키는 엔사일링(ensiling) 전의 FVD의 호기성 노출; 2) FVD의 높은 수분 함량; 및 3) FVD의 높은 WSC 함량.The strong microbial population present in the control silage mass prior to ensiling contributed to the complete oxidation of organic matter such as WSC and fermentation products to carbon dioxide and water, which is associated with excessive loss of DM and nutrients. This represents a potential loss of feed nutrients available to the animal and is an undesirable waste of energy that should be avoided. In general, conservation through ensiling is typically in the typical range of 15%-20%, and is primarily related to the energy cost of DM losses (known as'silage reduction') resulting from carbon dioxide production, It has environmental and economic importance. This DM loss increases even more when biomass with high simple sugar content and low DM content is ensiling. Consequently, the factors contributing to the excessive loss of nutrients in the control silage are probably the following: 1) aerobic exposure of FVD prior to ensiling, which increases the number of decaying microorganisms; 2) high moisture content of FVD; And 3) high WSC content of FVD.

저장 기간과 관련하여, SMB 사일리지에서 유리된 아황산염(sulfite) 농도의 시간에 따른 경과를 도14에 나타내었다. 저장 0일째와 비교할 때, 유리 아황산염의 약 46%는 90일의 저장 후 소실되었다. 이는 SMB-처리된 사일리지에서 엔사일링(ensiling)이 진행됨에 따라 미생물 개체군이 약간 증가한 것을 부분적으로 설명하는데 도움이 될 수 있다. 원칙적으로, 아황산염이 방부제(preservative)로 사용될 때, 그것은 유리된 형태와 결합된 형태로 존재할 것이며, 위 두 가지 형태 사이에서 평형에 도달할 것이다. 이 중 유리된 형태만이 활성을 나타내며 방부제로서 기능한다. Regarding the storage period, the course of the sulfite concentration released from the SMB silage with time is shown in FIG. 14. Compared to day 0 of storage, about 46% of the free sulfite was lost after 90 days of storage. This may help to partially explain the slight increase in microbial populations as ensiling proceeds in SMB-treated silage. In principle, when sulfite is used as a preservative, it will exist in free and combined form, and an equilibrium will be reached between the two forms. Of these, only the free form exhibits activity and functions as a preservative.

전체적으로, LAB의 급속한 발달이 pH의 급격한 감소에 기여하기는 하였지만, 대조군 사일리지는 바람직하지 않은 미생물 프로파일 및 과도한 DM 손실과 관련하여 열악한 보존 특성을 나타내었으며, 이는 효과적인 방부제를 처리하지 않는 FVD로부터의 사일리지 생산의 상용화 가능성을 저해하는 요인이 된다. 그러나 본 실시예에서는 FVD가 SMB로 처리되고 혐기성 조건에서 만족스럽게 저장될 수 있음이 입증되었다. 메타중아황산염(metabisulfite)만으로도 바람직하지 않은 미생물총에 대한 보호를 제공할 수 있고, 이는 DM 및 영양 성분의 손실을 최소화함으로써, 사일리지를 장기간에 걸쳐 더욱 안전하게 사용할 수 있는 더 깨끗한 방법을 제공한다. 산소-제한 저장 탱크에서 SMB로 처리한 후 토양 FVD의 (자연 상태 그대로의) 현장의 혐기성 저장은 가축 사료 공급원으로 연속하여 사용하기 위한 이 보존 기술의 실제적인 사용을 용이하게 할 수 있다. 가축 사료로 꾸준하게 지속적으로 사용되는 성분인 FVD를 표준화하는데 있어서 주된 어려움 중 하나는 성분 및 영양소 구성이 다양하다는 것이다. 가능하면 1개월 미만의, 상대적으로 많은 양의 FVD를 현장에서 혐기성으로 저장하는 방법은 이러한 다양성을 최소화할 수 있으며, 동물 사료에 포함시키기 위한 성분으로 이 폐기물을 더 잘 관리할 수 있다. Overall, although the rapid development of LAB contributed to the rapid decrease in pH, the control silage exhibited poor preservation properties with an undesirable microbial profile and excessive DM loss, which resulted in silage from FVD not treated with effective preservatives. It is a factor that hinders the possibility of commercialization of production. However, in this example, it has been demonstrated that FVD can be treated with SMB and satisfactorily stored under anaerobic conditions. Metabisulfite alone can provide protection against undesirable microflora, which minimizes the loss of DM and nutrients, thereby providing a cleaner way to use the silage more safely over the long term. On-site anaerobic storage of soil FVD after treatment with SMB in oxygen-restricted storage tanks can facilitate the practical use of this conservation technique for continuous use as a livestock feed source. One of the main difficulties in standardizing FVD, an ingredient that is consistently and continuously used in livestock feed, is the diversity of ingredients and nutrient composition. If possible, storing relatively large amounts of FVD anaerobicly in the field, less than one month old, can minimize this diversity and better manage this waste as an ingredient for inclusion in animal feed.

2-3. 실험 2: 수분 조절된 혐기성 저장2-3. Experiment 2: moisture controlled anaerobic storage

본 실시예의 결과를 기술하기에 앞서, 본 발명자들은 초기 실험에서 SMB-처리된 FVD에 아몬드 껍질과 귀리 껍질을 넣어 사일리지를 만들려는 시도를 했었다(66% FVD, 17% 아몬드 껍질, 17% 귀리 껍질; 42% DM). 90일간의 실험 결과에 따르면, 엔사일링(ensiling)이 시작된 후 사일리지가 부패하기 시작했다. 이것은 DM, 영양분의 손실과 효모 및 곰팡이 수의 급격한 증가를 동반했다. 엔사일링(ensiling) 기간 동안 널리 퍼진 알콜 냄새와 함께 약간의 부패한 냄새가 감지되었다. 상기 실험1과 유사하게, LAB는 모든 샘플링 시간에서 검출 한계 이하였다. 낮은 포장 밀도와 귀리 껍질의 첨가로 인해 결과적으로 증가된 다공성(porosity)이 호기성 미생물, 특히 효모와 곰팡이의 급속한 증가를 초래한 것으로 추측된다. 귀리 껍데기의 속이 빈(hollow) 구조가 사일리지 덩어리에서 공기의 양을 증가시키고 이에 따라 엔사일링의 초기 단계에서 호기성 미생물의 활성을 증가시켰을 가능성이 있다. 또한 사일리지 결과물의 SMB 처리량(load)이 효모 및 곰팡이 발생을 적절히 억제하기에 충분하지 않은 것으로 보였다. 이로 인해 쉽게 이용할 수 있는 탄수화물이 이산화탄소와 물로 빠르게 전환되었고, 이는 비효율적인 혐기성 보전과 관련이 있다. 이러한 가정을 토대로 본 발명자들은 후속 실험에서 아몬드 껍질과 작은 입자 크기를 갖는 옥수수 글루텐 사료를 선택함으로써 사일리지 덩어리에서 공기량을 최소한으로 갖는 양호한 압축을 제공하였다. Prior to describing the results of this example, the present inventors attempted to make silage by adding almond husk and oat husk to SMB-treated FVD in an initial experiment (66% FVD, 17% almond husk, 17% oat husk. ; 42% DM). According to the results of a 90-day experiment, the silage began to decay after ensiling began. This was accompanied by loss of DM, nutrients and a sharp increase in the number of yeast and fungi. During the ensiling period, a slight decaying odor was detected along with a prevalent alcohol odor. Similar to Experiment 1 above, LAB was below the detection limit at all sampling times. It is speculated that the resulting increased porosity due to the low packing density and the addition of oat husks has resulted in a rapid increase in aerobic microorganisms, especially yeast and fungi. It is possible that the hollow structure of the oat shells increased the amount of air in the silage mass and thus increased the activity of aerobic microorganisms in the early stages of ensiling. It also appeared that the SMB load of the silage output was not sufficient to adequately suppress yeast and mold development. This led to the rapid conversion of readily available carbohydrates to carbon dioxide and water, which is associated with inefficient anaerobic conservation. Based on this assumption, the present inventors provided good compression with minimal air volume in the silage mass by selecting corn gluten feed with almond husk and small particle size in subsequent experiments.

상이한 SMB 처리량(load)을 갖는 사일리지의 화학적 조성 및 보존(conservation) 특성의 변화를 도 15 및 도 16에 저장 기간(0, 7, 14, 30, 60 또는 90 일)에 따라 나타내었다. 엔사일링(ensiling)의 연장으로 SMB 사일리지에서 회분(ash) 함량이 약간 증가했고, 대조군 사일리지에서는 더 많이 증가했다. 예상대로, NFC 함량은 대조군 사일리지에서 크게 줄어들었고, SMB 사일리지에서는 더 적은 정도로 감소했는데, 이는 발효, 산화가 잘되는 성분의 산화, 및 사일리지에 있는 섬유와 같은 더 다루기 힘든(recalcitrant) 성분의 증가를 나타내는 지표이다. 정상적인 사일리지 제조 과정에서, 밀봉의 지연(호기성 노출)은 일반적으로 엔사일링 동안의 영양분과 DM의 상당한 손실과 관련이 있다. FVD의 현장(on-site) 축적은 많은 바람직하지 않은 미생물의 잠재적 벡터(vector)이다. 그러므로, 엔사일링 전 FVD의 바람직하지 않은 미생물 프로파일(호기성 보존의 종결)은 대조군 사일리지에서 혐기성 저장 동안의 강력한 대사 과정의 발생에 기여할 수 있었고, 이에 따라 DM과 영양 손실이 증가한 것으로 보인다. Changes in the chemical composition and conservation characteristics of silages with different SMB loads are shown in FIGS. 15 and 16 according to the storage period (0, 7, 14, 30, 60 or 90 days). With the extension of ensiling, the ash content increased slightly in the SMB silage, and more in the control silage. As expected, the NFC content decreased significantly in the control silage and to a lesser extent in the SMB silage, indicating an increase in fermentation, oxidation of well-oxidized components, and more recalcitrant components such as fibers in the silage. It is an indicator. In normal silage manufacturing, delays in sealing (aerobic exposure) are generally associated with significant loss of nutrients and DM during ensiling. The on-site accumulation of FVD is a potential vector of many undesirable microorganisms. Therefore, the undesirable microbial profile (termination of aerobic preservation) of FVD prior to ensiling could contribute to the occurrence of potent metabolic processes during anaerobic storage in the control silage, which appears to have increased DM and nutrient loss.

이와는 대조적으로, 더 많은 SMB 처리량을 갖는 사일리지의 영양 손실은 혐기성 저장 90일 동안 미세한 차이를 나타냈다. 예를 들어 3.2g SMB/kg 바이오매스의 사일리지에서 WSC 농도는 엔사일링 전에 21.8% 였고, 90일 동안의 엔사일링 후에는 19.0% DM으로 감소했다. 본 발명자들이 알고 있는 한, 사전에 SMB를 처리하고 호기적으로 유발된(aerobically challenged) FVD의 혐기성 저장 동역학(anaerobic storage dynamics)을 조사한 연구는 아직까지 없다. In contrast, the nutrient loss of silages with higher SMB throughput showed subtle differences during 90 days of anaerobic storage. For example, in the silage of 3.2 g SMB/kg biomass, the WSC concentration was 21.8% before ensiling and decreased to 19.0% DM after 90 days of ensiling. To the best of the present inventors' knowledge, no studies have yet been made to investigate the anaerobic storage dynamics of FVD treated with SMB beforehand and aerobically challenged.

SMB 사일리지에서 저장 시간이 증가함에 따라 암모니아 수준은 증가하였으며, 엔사일링 60일에서 90일 사이에 가장 높은 값이 관찰되었다. 이는 긴 엔사일링 시간이 단백질 분해를 촉진한다는 것을 나타낸다. 엔사일링 기간 동안 단백질은 암모니아로 분해될 수 있으며, 이는 단백질의 클로스트리디움 발효(clostridial fermentation)를 나타낸다. 일반적으로, 성공적인 사일리지 발효의 지표는 70 g/kg 총 질소 임계치 미만의 NH3-N 함량인 반면, 100 g/kg 총 질소 보다 많은 양은 사일리지의 발효가 불량하다는 것을 나타낸다. 도16에서 볼 수 있듯이, 고품질의 사일리지를 나타내는 임계치보다 높은 NH3-N/N 함량을 갖는 SMB 사일리지는 없음을 알 수 있다.In the SMB silage, the ammonia level increased as the storage time increased, and the highest value was observed between 60 and 90 days of ensiling. This indicates that long ensylation times promote protein degradation. During the ensylation period, the protein can be degraded to ammonia, indicating clostridial fermentation of the protein. In general, an indicator of successful silage fermentation is an NH 3 -N content below the 70 g/kg total nitrogen threshold, whereas an amount greater than 100 g/kg total nitrogen indicates poor fermentation of the silage. As can be seen from FIG. 16, it can be seen that there is no SMB silage having an NH3-N/N content higher than a threshold indicating high-quality silage.

상기 실험1과 유사하게, LAB 수는 저장 기간 동안 임의의 SMB 사일리지에서 매우 낮거나 검출 한계 미만이었다. 대체로 총 박테리아, 효모 및 곰팡이는 FVD 비율이 가장 높은(SMB 처리량이 더 높은) 사일리지에서 가장 적은 개체수를 나타내었다. LAB가 빠르게 증식하고 사일리지 발효를 지배했지만(도16), 대조군 사일리지의 pH는 90일간의 엔사일링 과정 동안 변화하지 않았다. 부패되거나 곰팡이가 많은 사일리지는 사일리지 발효 과정에서 사일리지 pH 감소를 방지하는 것으로 여겨진다. 본 발명의 실시예에서 부패 냄새가 동반된 대조군 사일리지에서 누룩 및 곰팡이의 개체수가 많았다는 사실로부터 위와 같은 현상이 일어났을 가능성을 생각해 볼 수 있다. 메타중아황산염(metabisulfite) 사일리지의 경우, 엔사일링 기간이 증가함에 따라 (SMB 처리량이 더 낮은) 가장 건조한 사일리지는 사일리지 pH의 증가를 나타내었다. 일반적으로 엔사일링 기간 동안의 사일리지 pH의 증가는 제한된 젖산 발효를 나타내며, 이는 전통적인 사일리지에서의 바람직하지 않은 미생물 분포 및 광범위한 영양 손실과 관련이 있다. 그러나 이러한 사일리지에서 SMB 처리량(load)은 아마도 LAB 성장을 억제하기에 충분했으나, 엔사일링 기간이 길어짐에 따라 SMB의 활성 형태가 바람직하지 않은 미생물의 지배를 허용하는 수준으로 감소했을 것이다. 반대로, FVD의 비율이 가장 높은 사일리지(즉, 4 및 3.2 g SMB/kg 바이오매스)에서는, 사일리지 pH가 대체로 일정하였고(약 4), 엔사일링의 연장으로 약간 감소하였다.Similar to Experiment 1 above, the LAB number was very low or below the detection limit at any SMB silage during the storage period. In general, total bacteria, yeast and fungi had the smallest populations in the silage with the highest FVD rate (higher SMB throughput). Although the LAB proliferated rapidly and dominated the silage fermentation (Figure 16), the pH of the control silage did not change during the 90-day ensiling process. It is believed that decaying or moldy silage prevents silage pH from decreasing during silage fermentation. In the embodiment of the present invention, the possibility that the above phenomenon may have occurred can be considered from the fact that the number of yeast and mold was large in the control silage accompanied by the smell of decay. In the case of metabisulfite silage, the driest silage (lower SMB throughput) showed an increase in silage pH as the ensiling period increased. In general, an increase in silage pH during the ensiling period indicates limited lactic acid fermentation, which is associated with undesirable microbial distribution and extensive nutritional losses in traditional silages. However, in these silos, the SMB load was probably sufficient to inhibit LAB growth, but as the ensiling period prolonged, the active form of SMB decreased to a level that allowed control of undesired microbes. Conversely, in the silage with the highest ratio of FVD (i.e. 4 and 3.2 g SMB/kg biomass), the silage pH was largely constant (about 4), and decreased slightly with prolongation of ensiling.

일반적으로, 엔사일링된(ensiled) 바이오매스의 적절한 보존 기준은 4 미만의 목표 pH이며, 이 pH에서 대부분의 바람직하지 않은 박테리아는 억제된다. 중아황산 이온(bisulfite ion) 그 자체는 기존의 전형적인 사일리지에서 보존을 담당하는 수소 이온(낮은 pH)과는 대조적으로 효율적인 보존을 제공한다. 위와 같은 결과는 SMB를 사일리지 발효 억제제로 사용하는 것이 냄새가 좋고 영양가가 높은 사일리지를 제공하는데 매우 효과적이라는 결론을 뒷받침한다.In general, a suitable preservation criterion for ensiled biomass is a target pH of less than 4, at which most undesirable bacteria are inhibited. The bisulfite ions themselves provide efficient preservation as opposed to the hydrogen ions (low pH), which are responsible for preservation in conventional silages. The above results support the conclusion that using SMB as a silage fermentation inhibitor is very effective in providing silage with good smell and high nutritional value.

도16에서 볼 수 있듯이, FVD의 pH는 산성이었기 때문에, 해리되지 않은 형태로 존재할 때 미생물에 더 독성을 나타내는 중아황산 이온(bisulfite ion)의 해리가 억제되었다. 따라서, FVD의 자연 상태의 산성도에서 SMB에 의한 보다 효과적인 억제가 달성될 것으로 기대된다. 전반적으로, 메타중아황산염(metabisulfite) 사일리지는 기존의 전통적인 사일리지 발효에서 발생하는 것처럼 수소 이온을 통해 보존이 이루어지지 않는 새로운 종류의 사일리지를 제공한다. 대신에 이 형태의 사일리지에서, 보존은 메타중아황산(metabisulfite) 이온에 의해 매개되어, 미생물의 효과적인 억제에 기여하고, 엔사일링 과정 동안 암모니아와 산 형성을 감소시킨다.As shown in FIG. 16, since the pH of FVD was acidic, the dissociation of bisulfite ions, which is more toxic to microorganisms when present in an undissociated form, was suppressed. Therefore, it is expected that more effective inhibition by SMB will be achieved in the natural acidity of FVD. Overall, metabisulfite silage provides a new type of silage that is not preserved through hydrogen ions, as occurs in conventional silage fermentation. Instead, in this type of silage, preservation is mediated by metabisulfite ions, contributing to the effective inhibition of microorganisms and reducing ammonia and acid formation during the ensiling process.

저장 기간에 따른 수분-조절된 사일리지의 전체 DM 손실량은 도13에 나타낸 것과 같다. 대조군 사일리지에서 DM의 손실은 상당한 수준이었으며, 총 사일리지 DM의 약 14.8%가 엔사일링 30일 이내에 소실되었다. 그러나, 그 후부터는 소실되는 속도가 감소하여, 90일간의 엔사일링 후에는 17.6%로 증가하는데 그쳤다. 이러한 관찰 결과는 사일리지 pH가 미생물 활동이 둔화되고 사일리지 발효가 안정화되는 시점까지 떨어질 때까지 WSC 및 다른 성분들의 대사가 계속 이루어진다는, 사일리지 미생물총에 의해 조절된, 엔사일링 동안의 발효기간과 DM 손실간 관계를 발견한 메타 분석 결과와 일치한다. The total amount of DM loss of the moisture-controlled silage according to the storage period is as shown in FIG. 13. The loss of DM in the control silage was significant, and about 14.8% of the total silage DM was lost within 30 days of ensiling. However, after that, the rate of disappearance decreased, and after 90 days of ensiling, it only increased to 17.6%. These observations indicate that the metabolism of WSC and other components continues until the silage pH drops to the point where microbial activity slows and silage fermentation stabilizes, the fermentation period and DM loss during ensiling, controlled by the silage microbiota. It is consistent with the result of meta-analysis that found the relationship between the two.

대조군의 사일리지와는 달리, 메타중아황산(metabisulfite) 사일리지에서는 엔사일링 후 30일 이내에 무시할만한 수준의 DM 손실이 발견되었지만, 그 이후 약간 증가하기 시작했다. 메타중아황산(metabisulfite) 사일리지 가운데 3.2 g SMB/kg 바이오매스의 사일리지는 가장 낮은 총 DM 손실을 보였으며, 90일간의 엔사일링에서 3.98 %의 DM만이 소실되었다. 이것은 이 사일리지에서 메타중아황산 처리량(load) 및 수분 함량이, 젖산 발효가 필요없이, 오랜 기간 동안 혐기성 조건에서 효율적인 보전을 제공함을 시사한다. SMB-처리된 FVD와 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐 사료를 약 50%로 공동-엔사일링(co-ensiling) 하는 것은 수분이 많은 물질의 운반과 관련된 사일리지 부패와 발생가능한 수송상의 어려움을 제어하는 효과적인 방법으로 보이며, 이에 따라 상기 사일리지의 유용성을 높이고 먼 위치까지 주기적으로 운송할 수 있다.Unlike the control silage, in the metabisulfite silage, negligible DM loss was found within 30 days after ensiling, but it started to increase slightly thereafter. Among metabisulfite silages, 3.2 g SMB/kg biomass had the lowest total DM loss, and only 3.98% of DM was lost in 90 days of ensiling. This suggests that the metabisulfite load and water content in this silage provide efficient preservation under anaerobic conditions for long periods of time without the need for lactic acid fermentation. Co-ensiling of SMB-treated FVD with almond husk and corn gluten feeds to approximately 50% is an effective way to control silage rot and possible transport difficulties associated with transporting moist materials. Can be seen, thereby increasing the usefulness of the silage and periodically transporting it to a distant location.

2-4. 시각 및 감각 검사(Visual and sensory examinations)2-4. Visual and sensory examinations

저장 7일 이내에 대조군 사일리지는 부패하기 시작하였고, 표면에 곰팡이가 보이고 약간의 부패한 냄새가 감지되었다. FVD 비율이 가장 높은 사일리지 표면에 곰팡이 반점(moldy spot)이 보이지는 않았지만, 이론적인 SMB 처리량(load)이 2.4 또는 1.6 g SMB/kg 바이오매스인 엔사일링 1개월 후의 사일리지 표면에서는 곰팡이 형성이 현저하게 나타났다. 이러한 사일리지에서 표면 곰팡이 반점의 발달은 부패한 냄새를 동반했다. 더 낮은 FVD 비율(즉, 2.4 및 1.6 g SMB/kg 바이오매스)을 갖는 사일리지에 사용된 SMB의 양은 부패성 미생물의 성장 및 뒤따르는 부패를 억제하기에 불충분할 수 있다. 더욱이 이러한 사일리지의 높은 DM 함량은 바람직하지 않은 미생물의 성장 억제에 중요한 더 낮은 압축(compaction) 및 효율적인 공기 배제에 기여할 가능성이 있다. SMB 사일리지 중 더 높은 SMB 처리량(load)을 가진 것들은 엔사일링에서 더 강한 SMB 냄새를 나타냈다. 그러나 저장 기간이 길어질수록 SMB 냄새가 점차적으로 감소하는 것으로 나타났다. 이것은 저장 기간 중 SMB의 점진적 손실로 설명될 수 있다. 옥수수 사료에 SMB(4g SMB/kg 신선한 바이오매스)를 처리하고 90일 동안 엔사일링하였을 때, 처리된 사일리지의 남아 있는 중아황산염(bisulfite)은 초기 첨가량의 약 4 분의 1이었다. 엔사일링 과정에서 이렇게 SMB가 손실되는 이유는 메타중아황산(metabisulfite)이 환원성 성분에 노출되었을 때 황산수소나트륨(sodium bisulfate)으로 산화되는 강한 환원제라는 사실에 의해 설명된다. 사일리지 덩어리에서 중아황산염(bisulfite)에 대한 공기 또는 환원성 물질의 접근은 사일리지에서 잔류 아황산염(sulfite) 함량을 더 낮추는데 기여할 것으로 기대된다. 더욱이 이산화황 가스의 발생은 엔사일링 과정에서 SMB 손실의 또 다른 경로가 될 수 있다.Within 7 days of storage, the control silage began to decay, mold was seen on the surface, and a slight decayed odor was detected. Although no moldy spots were seen on the silage surface with the highest FVD ratio, mold formation was remarkable on the silage surface after 1 month of ensiling with a theoretical SMB load of 2.4 or 1.6 g SMB/kg biomass. appear. The development of surface mold spots in these silages was accompanied by a decaying odor. The amount of SMB used in silage with lower FVD rates (i.e., 2.4 and 1.6 g SMB/kg biomass) may be insufficient to inhibit the growth of perishable microorganisms and subsequent decay. Moreover, the high DM content of these silages is likely to contribute to lower compaction and efficient air exclusion, which is important for inhibiting the growth of undesirable microorganisms. Among the SMB silages, those with higher SMB loads exhibited stronger SMB odors in ensiling. However, as the storage period increases, the smell of SMB gradually decreases. This can be explained by the gradual loss of SMBs during the storage period. When the corn feed was treated with SMB (4 g SMB/kg fresh biomass) and ensailed for 90 days, the remaining bisulfite of the treated silage was about a quarter of the initial addition amount. The reason for this loss of SMB during the ensiling process is explained by the fact that metabisulfite is a strong reducing agent that is oxidized to sodium bisulfate when exposed to a reducing component. The access of air or reducing substances to bisulfite in the silage mass is expected to contribute to further lowering the residual sulfite content in the silage. Moreover, the generation of sulfur dioxide gas can be another path to SMB loss in the ensiling process.

전반적으로, 메타중아황산(metabisulfite) 사일리지 중에서, 약 50%의 수분에 해당하는 3.2g SMB/kg fresh mass를 갖는 사일리지가 가장 바람직한 감각 수용성(organoleptic) 특성을 제공했다. 4 g SMB/kg 바이오매스(약 60 % 수분 수준)를 갖는 사일리지와 비교하여, 3.2 g SMB/kg 바이오매스를 갖는 사일리지의 FVD 비율(53.2 %)이 더 낮고, DM 함량이 더 높아 더 쾌적한 냄새(더 낮은 SMB 냄새)를 나타냈고, 폐수 유출이 무시할만한 수준이어서 더 바람직한 것으로 볼 수 있다.Overall, among metabisulfite silages, a silage with a 3.2 g SMB/kg fresh mass corresponding to about 50% moisture provided the most desirable organoleptic properties. Compared to the silage with 4 g SMB/kg biomass (about 60% moisture level), the FVD ratio (53.2%) of the silage with 3.2 g SMB/kg biomass is lower, and the DM content is higher, so a more pleasant odor (Lower SMB odor), and the wastewater runoff is negligible, which can be considered more desirable.

2-5. 유리 아황산염 농도(Free sulfite concentration)2-5. Free sulfite concentration

다양한 SMB 처리량을 가진 사일리지에서 저장 기간에 따른 유리된 아황산염(sulfite) 농도의 시간 경과를 도14에 나타내었다. 90일의 저장 후에도 SMB 사일리지에서 비교적 높은 함량의 유리 아황산염이 나타났던 상기 실험1의 결과와는 달리, 유리 아황산염 함량은 30일의 엔사일링 후 무시할만한 양으로 감소했다. 불확실하기는 하지만, 유리 아황산염은 아몬드 껍질 또는 옥수수 글루텐 사료의 구성분 일부에 쉽게 결합되는 것으로 보인다. 유리 아황산염은 미생물의 성장과 발달에 강력한 억제력을 제공하는 SMB의 활성 형태이다. 유리 아황산염 처리량의 상당한 감소는 엔사일링된 바이오매스를 습기 있는 또는 반-건조의 총 혼합 배합 사일리지(50%-65% DM)로 포함시키기 위한 사료 영양분의 공급원으로, 또는 바이오가스 생산을 위한 잠재적인 바이오매스로 효율적으로 사용하기 위한 기회를 제공한다. Fig. 14 shows the time course of the free sulfite concentration according to the storage period in silages with various SMB throughputs. Unlike the results of Experiment 1, in which a relatively high content of free sulfite was found in the SMB silage even after 90 days of storage, the free sulfite content decreased to a negligible amount after 30 days of ensiling. Although uncertain, free sulfite appears to be readily bound to some of the constituents of almond husk or corn gluten diets. Free sulfite is the active form of SMB, which provides potent inhibition on the growth and development of microorganisms. Significant reduction in free sulfite throughput is a potential source of feed nutrients for inclusion of ensilized biomass as moist or semi-dry total blended silage (50%-65% DM), or for biogas production. It provides an opportunity for efficient use as biomass.

식이 영양 성분으로 SMB 사일리지를 반추동물의 사료에 배합할 때 식이의 황 함량을 고려하는 것이 좋다. National Research Council(2000)은 사육장 가축에 대한 황 요구량이 1.5 g/kg 식이(diet) DM이며, 최대 허용 농도는 약 4g/kg 식이(diet)라고 보고했다. 보존 기간 동안 메타중아황산(metabisulfite) 손실이 없고, 메타중아황산(metabisulfite) 사일리지(3.2 g/kg 바이오매스)의 20% 식이 포함 수준(dietary inclusion level)이 식이(diet)에서 추가적으로 0.22 g/kg 황으로 전환되는 것으로 가정할 때, 이것은 실제적이지 않으며 약간의 식이적(dietary) 변형을 가진 식이로 쉽게 통합될 수 있다.When mixing SMB silage as a dietary nutrient in the feed of ruminants, it is advisable to consider the sulfur content of the diet. The National Research Council (2000) reported that the sulfur requirement for feedlot livestock was 1.5 g/kg diet DM, and the maximum allowable concentration was about 4 g/kg diet. There is no loss of metabisulfite during the storage period, and the 20% dietary inclusion level of metabisulfite silage (3.2 g/kg biomass) is an additional 0.22 g/kg in the diet. Assuming conversion to sulfur, this is not practical and can be easily incorporated into a diet with some dietary transformations.

2-6. 호기적 안정성(Aerobic stability)2-6. Aerobic stability

5일 동안 공기에 노출된 최종 사일리지(90일 후)의 화학적 및 미생물학적 특성을 도 17에 요약하였다. 일반적으로 SMB 농도가 더 낮은 사일리지(더 건조한 사일리지)는 pH와 이산화탄소 생산의 실질적인 증가와 관련하여 안정성이 현저히 낮았다. 이것은 효모와 곰팡이의 급속한 확산을 동반했다. 대조적으로, 4 및 3.2 g SMB/kg 바이오매스를 갖는 사일리지는 보다 더 낮은 이산화탄소 생산, 더 적은 미생물 개체수 및 더 적은 pH 증가와 함께 보다 안정적이었다. 일반적으로 건조한 사일리지는 습기가 많은 사일리지보다 다공성을 띠는 경향이 있으며, 이는 공기에 노출되었을 때 급속한 부패를 자극한다. 일반적으로 효모가 5 log cfu/g DM을 초과하는 사일리지는 사일리지의 개봉에 따라 급속히 부패될 것으로 예상된다. 사일리지의 산소화(oxygenation)에 따라 효모는 급속히 번식하기 시작하여 상당한 양의 유기산을 소비하고 사일리지 pH가 급격히 상승한다. 이것은 대조군 사일리지 및 더 낮은 SMB 처리량을 가진 사일리지들의 빠른 부패를 설명할 수 있는데, 이러한 사일리지들은 90일의 엔사일링 후 많은 수의 효모를 갖기 때문이다(도16).The chemical and microbiological properties of the final silage (after 90 days) exposed to air for 5 days are summarized in FIG. 17. In general, silages with lower SMB concentrations (drier silages) had significantly lower stability with respect to a substantial increase in pH and carbon dioxide production. This was accompanied by the rapid spread of yeast and mold. In contrast, silages with 4 and 3.2 g SMB/kg biomass were more stable with lower carbon dioxide production, less microbial population and less pH increase. In general, dry silage tends to be more porous than moist silage, which stimulates rapid decay when exposed to air. In general, silage with yeast exceeding 5 log cfu/g DM is expected to rapidly decay upon opening of the silage. Following oxygenation of the silage, the yeast begins to multiply rapidly, consumes a significant amount of organic acids, and the silage pH rises rapidly. This may explain the rapid decay of control silages and silages with lower SMB throughput, as these silages have a large number of yeast after 90 days of ensiling (Figure 16).

또한 본 실시예의 결과 더 많은 SMB 처리량(즉, 4 및 3.2 g SMB/kg 바이오매스)을 갖는 사일리지가 더 호기적으로 안정하다는 것이 확인되었다. It was also confirmed that the silage with higher SMB throughput (ie 4 and 3.2 g SMB/kg biomass) is more aerobicly stable as a result of this example.

결론적으로, 폐기된 과일과 채소는 7일간의 호기성 노출 후 메타중아황산(metabisulfite)에 의해 성공적으로 보존된 다음, 건조 물질 및 영양 손실과 관련하여 무시할만한 에너지 비용으로 장시간 높은-수분의 바이오매스로 엔사일링되었다. 약 50 %의 수분 함량에 해당하는 3.2 g/kg 바이오매스의 SMB 처리량을 제공하는 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐 사료를 사용한 FVD의 공동-엔사일링(co-ensiling)은 최상의 보존 특성을 제공했다. 전반적으로, 폐기된 과일과 채소에 메타중아황산(metabisulfite)을 처리하는 것은, 유산균 발효를 필요로 하지 않고, 장기간의 혐기성 보존이 뒤따르는 단기간의 호기성 보존에 효과적인 것으로 볼 수 있다.In conclusion, discarded fruits and vegetables were successfully preserved with metabisulfite after 7 days of aerobic exposure and then converted to high-moisture biomass for a long time with negligible energy costs associated with dry matter and nutrient loss. It was ensiled. The co-ensiling of FVD with almond husk and corn gluten feed, which provided an SMB throughput of 3.2 g/kg biomass, corresponding to a moisture content of about 50%, provided the best preservation properties. Overall, treating discarded fruits and vegetables with metabisulfite can be seen to be effective for short-term aerobic preservation followed by long-term anaerobic preservation without requiring fermentation of lactic acid bacteria.

[[ 실시예Example 3] 3] SMBSMB 및 유기산 처리를 통한 And organic acid treatment FVD의FVD 장기 보존 Long-term preservation

FVD의 장기보존과 관련된 실험방법은 SMB와 유기산을 동시 처리하는 것 이외에 상기 실시예 2와 동일한 방법을 사용하여 수행하였다. The experimental method related to long-term preservation of FVD was carried out using the same method as in Example 2, except for simultaneous treatment of SMB and organic acid.

사용한 유기산은 벤조산 나트륨(Sodium benzoate), 소르빈산칼륨(Potassium sorbate), 및 아질산나트륨(Sodium nitrite) 이고, 이들의 혼합비율은 도18에 정리하였고, SMB와 유기산의 사용량은 도19에 정리하였다. The organic acids used were sodium benzoate, potassium sorbate, and sodium nitrite, and their mixing ratio was summarized in FIG.

호기성 조건에서 7일간 보존한 후 SMB와 유기산의 존재 또는 부재 하의 FVD의 건중량 및 수용성 탄수화물 함량(WSC)의 함량 특성을 조사하여 도20에 나타내었다.After storage under aerobic conditions for 7 days, the dry weight and water-soluble carbohydrate content (WSC) content characteristics of FVD in the presence or absence of SMB and organic acids were investigated and shown in FIG. 20.

그 결과, 음성대조구 T1에서는 7일간의 호기적 저장 후에 건물과 수용성 탄수화물 함량의 손실이 상당한 것으로 나타났으나, SMB만을 처리한 시험군(T2)와 유기산만을 처리한 시험군(T3) 모두 건물과 수용성 탄수화물 함량의 손실이 미미한 것으로 나타났고, SMB와 유기산을 동시에 처리한 시험군(T4 내지 T6)에서도 건물과 수용성 탄수화물 함량의 손실이 미미한 것으로 관찰되었다.As a result, in the negative control T1, after 7 days of aerobic storage, the loss of dry matter and water-soluble carbohydrate content was significant, but both the SMB-treated test group (T2) and the organic acid-treated test group (T3) It was found that the loss of the water-soluble carbohydrate content was insignificant, and the loss of the dry matter and water-soluble carbohydrate content was also observed to be insignificant in the test groups (T4 to T6) treated with SMB and organic acid simultaneously.

또한, 호기성 조건에서 7일간 보존한 후 SMB와 유기산의 존재 또는 부재 하의 FVD의 미생물학적 및 물리화학적 특성은 도21과 같다. In addition, microbiological and physicochemical properties of FVD in the presence or absence of SMB and organic acids after storage for 7 days under aerobic conditions are shown in FIG. 21.

도21을 참조하면, 음성대조군의 경우 7일간의 호기적 저장 후에 총 세균 수와 효모 수가 현저히 증가하였다. 이는 부패균의 증식을 의미한다. 이에 반해, SMB와 유기산을 동시에 처리한 시험군인 T4 및 T5 처리구에서 총 세균, 효모 및 곰팡이 수는 탐지 수준 이하로 낮은 것으로 관찰되었다. 이는 도20에서 관찰된 건물 및 수용성 탄수화물의 미미한 변화와 일맥상통한다Referring to FIG. 21, in the case of the negative control group, the total number of bacteria and yeast increased significantly after 7 days of aerobic storage. This means proliferation of spoilage bacteria. On the other hand, it was observed that the total number of bacteria, yeast, and fungi was lower than the detection level in the T4 and T5 treatment groups, which were test groups treated with SMB and organic acid simultaneously. This is in line with the slight changes in dry matter and water-soluble carbohydrates observed in Figure 20.

또한, 호기성 조건에서 7일간 보존한 후 SMB와 유기산의 존재 또는 부재 하의 FVD의 pH 특성은 도22와 같다. 도 22를 참조하면 음성대조군의 경우, 7일간의 호기적 저장 후에 사일리지 pH의 급격한 감소가 관찰되었다. 이에 반해, SMB와 유기산을 동시에 처리한 시험군인 T4 및 T5 처리구에서 pH는 일정하게 낮은 수치를 보이는 것으로 관찰되었다. 마찬가지로 이러한 결과는 도20에서 관찰된 건물 및 수용성 탄수화물의 미미한 변화와 일맥상통한다.In addition, the pH characteristics of FVD in the presence or absence of SMB and organic acid after storage for 7 days in an aerobic condition are shown in FIG. 22. Referring to FIG. 22, in the case of the negative control group, a sharp decrease in silage pH was observed after 7 days of aerobic storage. On the contrary, it was observed that the pH was constantly low in the T4 and T5 treatment groups, which were test groups treated with SMB and organic acid at the same time. Similarly, these results are in line with the slight changes in dry matter and water-soluble carbohydrates observed in FIG. 20.

상기와 같은 결과를 통해 SMB와 유기산의 병행 사용이 미생물 성장을 조절하고 영양성분을 보존하는데 효과적임을 확인할 수 있었다. Through the above results, it was confirmed that the concurrent use of SMB and organic acid was effective in controlling microbial growth and preserving nutrients.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at around its preferred embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 호기성 환경에서 포도, 사과, 토마토, 파프리카, 레몬, 양파 및 감자 폐기물을 포함하는 과일 및 채소 폐기물(fruit and vegetable discards, FVD)에 메타중아황산나트륨(sodium metabisulfite, SMB); 및 벤조산나트륨(Sodium benzoate), 소르빈산칼륨(Potassium sorbate) 및 아질산나트륨(Sodium nitrite)이 4:2:1의 중량비로 혼합된 산 혼합물을 동시에 처리한 후 6 ~ 9일간 보존하는 전처리 단계; 및
상기 전처리 단계를 거친 과일 및 채소 폐기물을 사일로(silo) 용기에 넣고 밀봉한 후 20 내지 25℃의 실온에서 7 내지 90일간 저장하는 엔사일링(ensiling) 단계를 포함하고,
상기 메타중아황산나트륨 및 산 혼합물은 과일 및 채소 폐기물(FVD) 1kg당 각각 2g의 비율로 처리되거나, 또는 과일 및 채소 폐기물(FVD) 1kg당 메타중아황산나트륨은 3g의 비율로, 산 혼합물은 1.5g의 비율로 처리되고,
상기 엔사일링 단계에서, 전처리 단계를 거친 과일 및 채소 폐기물(FVD)에 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐(gluten)을 혼합시키되, 상기 과일 및 채소 폐기물(FVD)은 39.8 내지 66.6 중량%의 비율로 혼합하며, 아몬드 껍질 및 옥수수 글루텐은 서로 같은 중량%의 비율로 혼합하는 단계를 포함하는,
과일 및 채소 폐기물(FVD)을 원료로 하는 사료의 제조방법.
Sodium metabisulfite (SMB) in fruit and vegetable discards (FVD), including grape, apple, tomato, paprika, lemon, onion, and potato waste in an aerobic environment; And a pretreatment step of simultaneously treating an acid mixture in which sodium benzoate, potassium sorbate, and sodium nitrite are mixed in a weight ratio of 4:2:1 and then storing for 6 to 9 days. And
Including an ensiling step of storing the fruit and vegetable waste subjected to the pretreatment step in a silo container, sealing it, and storing it at room temperature at 20 to 25°C for 7 to 90 days,
The sodium metabisulfite and acid mixture is treated at a rate of 2 g per 1 kg of fruit and vegetable waste (FVD), or sodium metabisulfite is 3 g per kg of fruit and vegetable waste (FVD), and the acid mixture is 1.5 g. Is processed in proportion,
In the ensiling step, almond husk and corn gluten are mixed with fruit and vegetable waste (FVD) that has undergone a pretreatment step, but the fruit and vegetable waste (FVD) is mixed in a ratio of 39.8 to 66.6% by weight, Almond husk and corn gluten comprising the step of mixing each other in the same weight percent ratio,
A method for producing feed using fruit and vegetable waste (FVD).
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