KR102587464B1 - 항균 활성 및 유기물 분해 활성이 있는 혼합 균주를 유효성분으로 함유하는 항균분해제 및 이의 용도 - Google Patents
항균 활성 및 유기물 분해 활성이 있는 혼합 균주를 유효성분으로 함유하는 항균분해제 및 이의 용도 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 항균 활성 및 유기물 분해 활성이 있는 혼합 균주를 유효성분으로 함유하는 항균분해제 및 이의 용도에 관한 것으로, 본 발명의 항균분해제는 항균 활성 및 유기물 분해 활성이 우수하므로, 유기물 분해 과정 중에 발생하는 악취 및 유해균 증식을 억제하여 환경친화적이고 안전한 유기물 처리에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
Description
본 발명은 항균 활성 및 유기물 분해 활성이 있는 혼합 균주를 유효성분으로 함유하는 항균분해제 및 이의 용도에 관한 것이다.
국내 음식물 쓰레기는 수분 함량과 유기물 함량이 80% 이상으로 염도가 매우 높고 쉽게 부패하여 처리가 쉽지 않다. 2005년 이전까지는 음식물 쓰레기가 발열량이 낮고 수분 함량이 높아 소각 처리에 부적합하다고 생각되어 주로 매립하여 처리하였다. 그러나, 악취 및 침출수 등에 의한 2차 오염과 쓰레기 매립지의 사용 단축 등의 문제로 2005년부터 음식물 쓰레기 매립이 전면 금지되었으며, 또한 런던협약으로 인하여 2013년부터 폐기물의 해양 투기가 전면 금지됨에 따라 음식물 쓰레기 처리를 위한 새로운 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
최근, 미생물을 이용한 음식물 쓰레기의 소멸화 처리 방식이 관심을 받고 있다. 미생물이 투입된 음식물을 호기적 조건 및 적합한 공정의 짧은 시간 내에 발효시킴으로써 음식물 폐기물의 양을 크게 감소시키고 기존 처리 방법의 문제로 지적된 2차 환경오염도 최소화하여 현재 음식물쓰레기 처리를 위한 가장 합리적인 대안이라 할 수 있다. 이러한 미생물을 이용한 소멸화 처리 방법은 생물학적 환경이 적절하게 조절된 장치 내에서 미생물의 대사 활동에 의해 음식물 쓰레기의 유기물을 물과 탄산가스로 분해하여 대기 중으로 휘발시키는 처리공정을 갖는다.
그러나, 미생물을 이용하여 음식물 찌꺼기를 처리하는 과정 중에는 유기물 분해시 발생되는 심한 악취로 인해 사용이 기피되고 있고, 효능이 만족스럽지 못하여 실사용에서는 거의 사용되지 않고 있는 실정이다. 또한, 미생물에 의한 유기물 분해가 상온에서 이루어지면 병원균과 같은 유해균의 증식이 활발히 이루어져 문제가 되고 있다. 따라서, 항균 활성 및 유기물 분해능이 우수한 미생물 제제에 대한 연구가 필요하다.
한편, 한국등록특허 제0363798호에는 '유기물 분해능과 탈취기능을 가지는 신규한 균주 및 이를 이용한 음식물 쓰레기 처리방법'에 대해 개시하고 있으며, 한국등록특허 제1431250호에는 '병원성 미생물의 항균활성을 가진 신규한 유산균과 유기물분해 활성을 갖는 신규 유용 미생물을 유효성분으로 함유하는 가금류용 발효사료 첨가제 조성물'에 대해 개시하고 있다. 하지만, 본 발명의 '항균 활성 및 유기물 분해 활성이 있는 혼합 균주를 유효성분으로 함유하는 항균분해제 및 이의 용도'에 대해서는 아직까지 개시된 바가 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 바실러스균 4종, 유산균 4종 및 스트렙토마이세스 속 균주로 이루어진 혼합 균주를 유효성분으로 함유하는 항균분해제를 제조하였고, 상기 항균분해제가 항균 활성 및 유기물 분해 활성이 우수한 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 항균 활성 및 유기물 분해 활성이 있는 혼합 균주를 유효성분으로 함유하는 항균분해제를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 항균분해제를 유효성분으로 함유하는 항균용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 항균분해제를 유효성분으로 함유하는 유기물 분해용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 항균분해제를 유기물에 처리하는 단계를 포함하는 유기물을 분해하는 방법을 제공한다.
본 발명의 항균분해제는 항균 활성 및 유기물 분해 활성이 우수하므로, 유기물 분해 과정 중에 발생하는 악취 및 유해균 증식을 억제하여 환경친화적이고 안전한 유기물 처리에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 항균분해제의 아스퍼질러스 시도위(Aspergillus sydowii) 및 아스퍼질러스 플라부스(Aspergillus flavus)에 대한 항균 활성을 나타낸 것이다. A: 증류수 처리군, B: 99.9%(v/v) 에탄올 처리군, C: 30%(v/v) 에탄올 처리군, D: 항균분해제 처리군.
도 2는 본 발명의 항균분해제의 음식물 쓰레기 분해 활성을 나타낸 것이다. A: 증류수 처리군, B: 항균분해제 처리군.
도 2는 본 발명의 항균분해제의 음식물 쓰레기 분해 활성을 나타낸 것이다. A: 증류수 처리군, B: 항균분해제 처리군.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 항균 활성 및 유기물 분해 활성이 있는 혼합 균주를 유효성분으로 함유하는 항균분해제를 제공한다.
본 발명의 항균분해제에서, 상기 혼합 균주는 바람직하게는 바실러스 서틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis), 바실러스 소노렌시스(Bacillus sonorensis), 바실러스 아밀로리퀘파시언스(Bacillus amyloliquefaciens), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 펜토서스(Lactobacillus pentosus), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) 및 스트렙토마이세스 속(Streptomyces sp.) 균주로 이루어진 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 항균분해제는 바람직하게는 상기 혼합 균주의 '배양액'일 수 있고, 더욱 바람직하게는 바실러스 서틸리스, 바실러스 리케니포미스, 바실러스 소노렌시스, 바실러스 아밀로리퀘파시언스, 락토바실러스 카제이, 락토바실러스 펜토서스, 락토바실러스 플란타룸 및 락토코커스 락티스 균주의 배양액에 스트렙토마이세스 속 균주의 배양액을 첨가하여 혼합한 것일 수 있으며, 가장 바람직하게는 바실러스 서틸리스, 바실러스 리케니포미스, 바실러스 소노렌시스, 바실러스 아밀로리퀘파시언스, 락토바실러스 카제이, 락토바실러스 펜토서스, 락토바실러스 플란타룸 및 락토코커스 락티스 균주의 배양 배지에 스트렙토마이세스 속 균주의 균체 및 배양배지를 첨가하여 혼합한 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현 예에 다른 항균분해제에 있어서, 상기 항균 활성은 아스퍼질러스 시도위(Aspergillus sydowii) 및 아스퍼질러스 플라부스(Aspergillus flavus)에 대한 항균 활성일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 유기물은 바람직하게는 음식물 쓰레기, 인분, 축분 또는 하수 슬러지일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 음식물 쓰레기일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 항균분해제에 있어서, 상기 '배양액'은 본 발명의 혼합 균주의 배양액, 상기 배양액의 농축액, 또는 상기 배양액의 건조물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 배양액은 본 발명의 혼합 균주를 포함하는 배양물 자체의 형태로도 사용할 수 있으며, 또는 배양액 중의 배양배지를 제거하고 농축된 균체만을 회수하기 위해 원심분리 또는 여과과정을 거칠 수 있으며, 이러한 단계는 당업자가 필요에 따라 수행할 수 있다. 농축된 균체는 통상적인 방법에 따라 냉동(frozen)하거나 또는 냉동건조(lyophilized)하여 그 활성을 잃지 않도록 보존할 수 있다.
상기 배양물은 통상적인 미생물의 배양방법에 의해 대량으로 배양하여 수득할 수 있으며, 배양배지로는 탄소원, 질소원, 비타민 및 미네랄을 포함하는 배지를 사용할 수 있으며, 상기 탄소원으로는 전분, 수크로즈, 시트레이트, 말토스, 글루코스, 만니톨, 글리세롤 또는 자일로스를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 균주를 배양하는 방법은 당업계에 통상적으로 이용되는 방법에 따라 배양할 수 있으며, 특별한 방법에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 균주를 배양하는 단계에서 얻어지는 상기 균주 또는 이의 배양물을 첨가제로 사용할 경우, 상기 균주 또는 상기 균주의 배양물을 그대로 첨가하거나 다른 첨가제를 함께 사용할 수 있으며, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 성분의 혼합양은 그의 사용 목적에 따라 적합하게 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 항균분해제는 다양한 형태로 제제화할 수 있다. 상기 제제는 예를 들어 용매 및/또는 담체를 첨가함으로써 제조될 수 있다.
또한, 상기 항균분해제의 제조 방법은 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용할 수 있으며, 특정 방법에 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 또한, 상기 항균분해제를 유효성분으로 함유하는 항균용 조성물을 제공한다.
본 발명의 항균용 조성물에 있어서, 상기 항균분해제는 전술한 바와 같으며, 아스퍼질러스 시도위(Aspergillus sydowii) 및 아스퍼질러스 플라부스(Aspergillus flavus)에 대한 항균 활성이 있는 혼합 균주를 유효성분으로 함유하므로, 항균용, 바람직하게는 항진균용 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 항균분해제를 유효성분으로 함유하는 유기물 분해용 조성물을 제공한다.
본 발명의 유기물 분해용 조성물에 있어서, 상기 항균분해제는 전술한 바와 같으며, 항균 활성 및 유기물 분해 활성이 있는 혼합 균주를 유효성분으로 함유하므로, 유기물 분해용 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 상기 유기물은 바람직하게는 음식물 쓰레기, 인분, 축분 또는 하수 슬러지일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 음식물 쓰레기일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 또한, 상기 항균분해제를 유기물에 처리하는 단계를 포함하는 유기물을 분해하는 방법을 제공한다.
본 발명의 유기물을 분해하는 방법에 있어서, 상기 항균분해제는 전술한 바와 같다.
또한, 상기 유기물은 바람직하게는 음식물 쓰레기, 인분, 축분 또는 하수 슬러지일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 음식물 쓰레기일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1. 항균분해제의 제조
본 발명에서는 바실러스 4종(Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus sonorensis, Bacillus amyloliquefaciens), 유산균 4종(Lactobacillus casei, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus plantarum, Lactococcus lactis) 및 스트렙토마이세스 속(Streptomyces sp.) 균주를 한국생명공학연구원(KCTC)에서 분양받아 사용하였다(표 1).
| 구분 | 균주명 |
| 바실러스 4종 |
바실러스 서틸리스 KCTC3135 (Bacillus subtilis) |
| 바실러스 리케니포미스 KCTC1659 (Bacillus licheniformis) |
|
| 바실러스 소노렌시스 KCTC13918 (Bacillus sonorensis) |
|
| 바실러스 아밀로리퀘파시언스 KCTC3002 (Bacillus amyloliquefaciens) |
|
| 유산균 4종 |
락토바실러스 카제이 KCTC3109 (Lactobacillus casei) |
| 락토바실러스 펜토서스 KCTC3120 (Lactobacillus pentosus) |
|
| 락토바실러스 플란타룸 KCTC13093 (Lactobacillus plantarum) |
|
| 락토코커스 락티스 KCTC3769 (Lactococcus lactis) |
|
| 기타 | 스트렙토마이세스 속 KCTC12434BP (Streptomyces sp.) |
(1) 바실러스 및 유산균 균주의 배양
바실러스 4종은 20 ㎖의 NB(nutrient broth) 배지에 각각 접종하고 180 rpm, 35℃에서 48시간 배양하여 OD값을 0.5로 조정하여 준비하였으며, 유산균 4종은 20 ㎖의 MRS 액체배지에 각각 접종하고 37℃에서 48시간 배양하여 OD값을 0.5로 조정하여 준비하였다. 상기 8종의 균주를 5 ℓ의 JBT 최적 배지(표 2)에 0.2%(v/v)씩 각각 접종하고 33℃에서 통기량 0.4 vvm, 교반속도 250 rpm으로 24시간 동안 배양하여 준비하였다.
| 배지 성분 |
g/L | 조성비(%) |
| 펩톤(peptone) | 3.0 | 10.8 |
| 분리대두단백(soy protein isolate) | 1.5 | 5.4 |
| 옥수수침지액(corn steep liquor) | 0.1 | 0.4 |
| 당밀(molasses) | 9.0 | 32.5 |
| 효모 추출물(yeast extract) | 4.0 | 14.4 |
| 육즙 추출물(meat extract) | 4.5 | 16.2 |
| 덱스트로스(dextrose) | 5.0 | 18.1 |
| 염화칼륨(potassium chloride) | 0.2 | 0.7 |
| 황산마그네슘·7수화물(MgSO4·7H2O) | 0.1 | 0.4 |
| 염화나트륨(sodium chloride) | 0.3 | 1.1 |
| 계 | 27.7 | 100 |
(2) 스트렙토마이세스 속 균주의 배양
스트렙토마이세스 속 균주는 TSA(tryptic soy agar) 배지에 도말하여 30℃에서 3~4주 동안 배양한 후, 상기 배양된 균주가 포자를 형성하면 150 ㎖의 GSS 액체배지(glucose 20 g, soybean meal 25 g, soluble starch 10 g, beef extract 1 g, yeast extract 4 g, sodium chloride 2 g, dipotassium phosphate 0.25 g, calcium carbonate 2 g, 증류수 1 ℓ)에 접종하여 30℃, 170 rpm으로 10일간 배양하였다. 이후, 45,000 rpm으로 30분간 원심분리하여 상층액과 침전물을 분리하였다. 상기 상층액은 0.45 μm의 필터로 여과하여 준비하였고(시료 1), 상기 침전물에 아세톤 또는 에탄올을 100 ㎖ 첨가하고 170 rpm에서 10시간 동안 교반한 후, 45,000 rpm으로 30분간 원심분리하여 수득한 상층액을 0.45 μm의 필터로 여과하여 준비하였다(시료 2).
트리메소프림(trimethoprim)은 염증 치료에 사용되는 항균물질 중 하나로, WHO 필수 의약품 목록에 등재되어 있는 효과적이고 안전한 의약품으로 사용되고 있다. 이에, 상기 시료 1과 시료 2를 동일한 양으로 혼합한 후(시료 3), 하기 표 3과 같은 조건으로 HPLC 분석을 통해 트리메소프림의 함량을 측정하였다.
| 구분 | 조건 |
| Instrument | Agilent 1260 Infinity |
| Detector | UV detector |
| Wavelength | 285 nm |
| Column | Aegispak C18-L 250 x 4.6 mm, 5 μm |
| Temp | 40 ℃ |
| Mobile phase | 50 mM ammonium acetate(pH 4.5):ACN = 73:27 |
| Flow rate | 1 ㎖/min |
| Injection | 10 ㎕ |
그 결과, 스트렙토마이세스 속 3E-1 균체 및 그 배양 배지에 함유된 트리메소프림의 함량은 7243.77 ㎎/ℓ인 것으로 확인하였다.
(3) 항균분해제의 제조
상기 시료 3에 트리메소프림이 100 ppm의 농도로 포함되어 있도록 계산한 배양액을, 상기 제조예 (1)의 바실러스 및 유산균 균주의 배양액을 원심분리하여 수득한 상층액 1 ℓ에 첨가하고 혼합하여 항균분해제를 제조하였다.
실시예 1. 항균분해제의 항균 활성 분석
아스퍼질러스 시도위(Aspergillus sydowii) 및 아스퍼질러스 플라부스(Aspergillus flavus)를 이용한 디스크 확산법을 통해 항균 활성을 분석하였다. 각 균주의 배양액 150 ㎕를 TSA 배지에 도말하고 10~20분 동안 건조시킨 후, 멸균된 8 ㎜ 페이퍼 디스크를 TSA 배지 위에 올려놓았다. 이후, 본 발명의 항균분해제 50 ㎕를 상기 페이퍼 디스크에 점적하고 37℃, 24시간 동안 배양한 다음 페이퍼 디스크 주변의 억제환을 관찰하였다. 증류수, 99.9%(v/v) 에탄올 또는 30%(v/v) 에탄올 처리군을 대조군으로 이용하였다.
그 결과, 본 발명의 항균분해제는 아스퍼질러스 시도위(Aspergillus sydowii) 및 아스퍼질러스 플라부스(Aspergillus flavus)에 대한 항균 활성이 우수한 것을 확인하였다(도 1).
실시예 2. 항균분해제의 음식물 쓰레기 분해 효과 분석
본 발명의 항균분해제의 음식물 쓰레기 분해 효과를 분석하기 위해 돼지고기, 김치, 콩나물, 쑥갓 및 무청을 믹서기에 갈아서 음식물 쓰레기 샘플을 준비하였다. 상기 음식물 쓰레기 샘플 40 g에 본 발명의 항균분해제 200 ㎖을 첨가하고 50℃, 100 rpm으로 3시간 동안 반응시킨 후, 90℃에서 건조하고 무게를 측정하였다. 항균분해제 대신 증류수 200 ㎖을 첨가하여 대조군으로 이용하였다.
그 결과, 대조군의 건조한 음식물 쓰레기의 무게는 19.5 g인 반면, 항균분해제를 처리한 실험군의 건조한 음식물 쓰레기의 무게는 1.7 g으로, 대조군 대비 음식물 쓰레기의 무게가 약 91.2% 감소하는 것을 확인하였다(도 2).
Claims (6)
- 기탁번호가 KCTC3135인 바실러스 서틸리스(Bacillus subtilis), 기탁번호가 KCTC1659인 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis), 기탁번호가 KCTC13918인 바실러스 소노렌시스(Bacillus sonorensis), 기탁번호가 KCTC3002인 바실러스 아밀로리퀘파시언스(Bacillus amyloliquefaciens), 기탁번호가 KCTC3109인 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 기탁번호가 KCTC3120인 락토바실러스 펜토서스(Lactobacillus pentosus), 기탁번호가 KCTC13093인 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 기탁번호가 KCTC3769인 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) 및 기탁번호가 KCTC12434BP인 스트렙토마이세스 속(Streptomyces sp.) 3E-1 균주로 이루어진 혼합 균주를 유효성분으로 함유하는 아스퍼질러스 시도위(Aspergillus sydowii) 및 아스퍼질러스 플라부스(Aspergillus flavus)에 대한 항균 활성을 갖는 음식물 쓰레기 분해제.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항의 항균 활성을 갖는 음식물 쓰레기 분해제를 유효성분으로 함유하는 음식물 쓰레기 분해용 조성물.
- 제1항의 항균 활성을 갖는 음식물 쓰레기 분해제를 음식물 쓰레기에 처리하는 단계를 포함하는 음식물 쓰레기를 분해하는 방법.
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