KR102671363B1 - 탈취용 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴믹산, 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주 및 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 균주, 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 균주를 포함하는 탈취용 조성물에 관한 것으로, 상기 탈취용 조성물은 암모니아의 농도를 감소시키는 효과를 가지므로, 축산 분뇨 냄새 제거에 이용될 수 있다. 또한, 상기 탈취용 조성물은 빠른 냄새 제거 효과를 나타내는 휴믹산과 냄새 제거의 효과를 오래 지속시킬 수 있는 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주 및/또는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주를 포함하고, 유해균의 증식을 억제할 수 있는 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 균주를 포함하여, 냄새 제거 효과를 빠르고 오래 지속시킬 수 있고, 더 나아가 가축의 생장에도 도움을 줄 수 있다.

Description

탈취용 조성물{composition for deodorization}
본 발명은 휴믹산, 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주 및 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 균주, 및
락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 균주를 포함하는 탈취용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 탈취용 조성물은 암모니아 농도를 감소시켜, 축산 분뇨 냄새 제거에 효율적으로 이용될 수 있다.
가축 축사 밀집 단지 인근지역은 축산 악취로 인해 많은 피해를 입고 있다. 따라서, 이러한 악취 문제를 개선하기 위한 연구들이 필요하다.
악취 제거와 관련하여, 일반 천연 추출물을 이용한 냄새 제거용 조성물이 시중에 많이 개발되어 있다. 그러나, 대부분 특정한 냄새 제거 보다는 광범위한 냄새 제거를 위한 목적으로 개발되었으며, 구체적으로, 축산 분뇨, 퇴비 냄새 제거용으로 특화되어 있는 제품은 거의 연구된 바 없다. 따라서, 축산 분뇨 냄새 제거에 특화된 조성물의 개발이 시급하다.
축산 분뇨 냄새는 암모니아와 황화수소가 주요 성분이며, 소화가 덜 된 분뇨들의 경우 여러 균들이 계속해서 번식하면서 냄새가 지속적으로 나타나는 경향을 보인다. 이러한 축산 분뇨 냄새를 제거하기 위해 다양한 물질이 사용될 수 있다. 미생물을 이용하는 경우, 즉, 축산 분뇨를 미생물로 처리하는 경우 효과가 천천히 나타나고 속도가 느려 분뇨의 냄새를 신속하게 처리하는 데에 한계가 있다. 일반 천연물 유래 조성물을 이용하는 경우는 처리한 즉시 효과를 볼 수 있으나, 냄새 제거 효과가 지속적이지 못하고, 대량 처리하기에 어려움이 존재한다. 또한, 일반 화학적 처리방법은 축산 분뇨의 퇴비화에 어려움이 있어 선호되지 않는다.
그러므로, 축산 분뇨의 냄새 처리에 있어서 빠른 효과 및 지속성을 가지는 탈취용조성물에 관한 연구가 필요하다.
대한민국 등록 특허 제10-2186233호에는, 부식 물질과 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 또는 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus)를 포함하는 축산 분뇨 악취 제거용 조성물이 기재되어 있다. 본 발명자들은 선행 문헌에 기재되어 있지 않은 균주를 이용하여 축산 분뇨 악취를 제거할 수 있음을 확인하였고, 더 나아가 해당 균주가 축산 분뇨 악취 제거 효과를 상당히 증진시킬 수 있음을 확인하였다.
[선행문헌]
대한민국 등록 특허 제10-2186233호
본 발명의 목적은 휴믹산, 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주 및 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 균주, 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 균주를 포함하는, 탈취용 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명은 탈취용 조성물을 제공한다.
일 구현예로, 상기 조성물은
i) 휴믹산(humic acid);
ii) 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주 및 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 균주; 및
iii) 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 균주; 를 포함하는
탈취용 조성물을 제공한다.
일 구현예로, 상기 휴믹산은 pH가 2.5 내지 4.5인, 탈취용 조성물을 제공한다.
일 구현예로, 상기 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주 및 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 균주는 전체 조성물 1L를 기준으로 109 CFU 이상 포함되는, 탈취용 조성물을 제공한다.
일 구현예로, 상기 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 균주는 전체 조성물 1L을 기준으로 109 CFU 이상 포함되는, 탈취용 조성물을 제공한다.
일 구현예로, 상기 휴믹산은 토탄으로부터 유래한 것인, 탈취용 조성물을 제공한다.
일 구현예로, 상기 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주는 발효 폐면으로부터 수득된 것인, 탈취용 조성물을 제공한다.
일 구현예로, 상기 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주는 청국장으로부터 수득된 것인, 탈취용 조성물을 제공한다.
일 구현예로, 상기 탈취용 조성물은 축산 분뇨 냄새 제거용인, 탈취용 조성물을 제공한다.
일 구현예로, 상기 탈취용 조성물은 조성물을 처리하기 전과 비교하여 암모니아의 농도를 감소시키는 것인, 탈취용 조성물을 제공한다.
본 발명은 휴믹산, 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주 및 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 균주, 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 균주를 포함하는 탈취용 조성물을 제공하여, 축산 분뇨 악취를 효과적으로 제거할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 탈취용 조성물은 축산 분뇨 악취의 주요 성분인 암모니아의 농도를 감소시킬 수 있다.
도 1은 폐면을 발효하는 과정을 나타내는 사진이다.
도 2는 청국장에서 수득된 바실러스 서브틸리스를 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다.
도 3은 탈취용 조성물에 의한 암모니아 농도 감소 효과를 나타내는 그래프이다.
용어 정의
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 본 명세서에서 언급된 모든 간행물, 특허 및 기타 다른 참고문헌은 전체가 참고로 포함된다.
이하, 발명의 구체적인 내용을 개시한다.
Ⅰ. 탈취용 조성물
본 발명은 탈취용 조성물을 제공한다.
본 발명의 탈취용 조성물은 휴믹산, 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주 및 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 균주, 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 균주를 포함한다.
1. 휴믹산(humic acid)
본 발명의 탈취용 조성물에 포함되는 휴믹산은 토양을 물리적, 화학적으로 작물의 생육에 유익하게 개량하거나, 유기물 함량을 증대시켜 토양 미생물을 활성화시키는 등 토양 비옥도의 유지 및 토양 환경 안정성 측면에서 중요한 기능을 한다고 알려져 있다. 또한, 휴믹산은 식물 생육 촉진, 미량 원소의 운반체, 킬레이트제 등으로 사용된다고 알려져 있다.
구체적으로, 휴믹산은 식물체의 생장점을 자극하여 세포분열을 촉진시키며, 각종 유용한 미생물의 활력을 증가시켜 작물의 생육을 촉진시킬 수 있고, 식물의 양분흡수, 에너지대사, 효소의 활성을 증진시키며, 토양구조 개선, 미생물 증식, 영양물질 제공, 미량 원소 운반, 독성물질 감소, 유해물질 포집 등의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 휴믹산은 축산 분뇨의 미생물 활성을 증진시킬 수 있고, 미생물은 분뇨에 포함된 질소를 먹이로 하여 여러 유기산을 생산하고, 이 과정에서 암모니아의 농도를 감소시킬 수 있고, 결과적으로 악취를 감소시키는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 휴믹산은 석탄을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 석탄은 일 예시로, 무연탄, 갈탄, 역청탄, 토탄, 이탄 등으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 바람직하게는 경제성이 높고 탄화도가 낮은 갈탄이나 토탄을 이용하여 제조될 수 있다. 또한, 석탄의 종류 중에서 탄소 함량이 낮고, 산소 함량이 높은 것이 바람직하다.
상기 휴믹산은 일 예시로, pH 2.5 내지 4.5의 값을 가질 수 있으며, 바람직하게는 pH 3.0 내지 4.0의 값을 가질 수 있다. 상기 pH 조건에서는 대부분의 박테리아 활동이 억제되고, 유산균과 같은 무해한 균들이 우점할 수 있다. 또한, 상기 휴믹산의 pH 조건을 상기와 같이 조절하면 구제역 바이러스를 예방할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 탈취용 조성물에 포함되는 휴믹산은 암모니아나 황화 수소와 결합할 수 있어, 휴믹산을 처리하는 즉시 분뇨에 있는 암모니아 또는 황화 수소와 결합하여 냄새를 빠르게 제거할 수 있다. 즉, 휴믹산은 냄새 제거에 빠른 효과를 나타내는 특징을 가진다.
2. 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주 및/또는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주
본 발명의 탈취용 조성물은 상기 스트렙토마이세스 균주 및 바실러스 서브틸리스 균주로 이루어진 군으로부터 선택된 1이상의 균주를 포함할 수 있다. 본 발명의 탈취용 조성물은 일 실시예로, 상기 스트렙토마이세스 속에 속하는 균주 중에서 선택된 1이상의 균주를 포함할 수 있다. 또 다른 일 실시예로, 본 발명의 탈취용 조성물은 상기 바실러스 서브틸리스 종에 속하는 균주 중에서 선택된 1이상의 균주를 포함할 수 있다. 또 다른 일 실시예로, 본 발명의 탈취용 조성물은 상기 스트렙토마이세스 속에 속하는 균주 중에서 선택된 1이상의 균주 및 상기 바실러스 서브틸리스 종에 속하는 균주 중에서 선택된 1이상의 균주를 포함할 수 있다. 이때, 상기 스트렙토마이세스 균주 및 바실러스 서브틸리스 균주로 이루어진 군으로부터 선택된 1이상의 균주는 일 실시예로, 전체 조성물 1L를 기준으로 107 CFU 이상, 108 CFU 이상, 109 CFU 이상, 또는 1010 CFU 이상 포함될 수 있다. 냄새 제거 효과가 높게 나타난다는 점에서 상기 균주가 전체 조성물 1L를 기준으로 109 CFU 이상 포함되는 것이 바람직하며, 1010 CFU 이상 포함되는 경우 더 바람직하다.
상기 균주는 암모니아나 황화 수소와 결합하여 이들을 제거함으로써 냄새를 감소시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 균주는 휴믹산으로 빠르게 냄새를 감소시킨 이후, 미생물들의 분해에 의해 다시 발생하는 암모니아나 황화 수소를 추가적으로 제거함으로써 2차적으로 냄새를 감소시키는 역할을 할 수 있다. 이를 통해, 냄새 제거의 효과가 일정 시간 동안, 바람직하게는 최소 1개월 동안 지속될 수 있다.
또한, 본 발명의 탈취용 조성물에 포함되는 스트렙토마이세스 균주는 항생 물질을 생산하여 유해균의 증식을 억제하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 일 예시로, 탈취용 조성물이 처리된 축사 내의 유해균의 증식을 억제함으로써 냄새 제거 효과뿐 만 아니라 가축의 생장 환경을 향상시키는데 도움을 줄 수 있다. 본 발명의 탈취용 조성물에 포함되는 스트렙토마이세스 균주는 일 실시예로, 발효된 폐면에서 분리될 수 있다. 상기 폐면은 목화로부터 면을 가공할 때 부수적으로 발생되는 것을 의미할 수 있고, 상기 폐면은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등을 포함할 수 있다. 상기 스트렙토마이세스 균주는 구체적인 일 실시예로, 폐면에 수분을 가하여 발효시킨 배양체에서 얻어질 수 있다.
본 발명의 탈취용 조성물에 포함되는 유산균의 증식을 돕고 이에 따라, 유산균의 유해균의 증식 억제 역할을 돕는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 탈취용 조성물에 포함되는 상기 바실러스 서브틸리스 균주는 일 실시예로, 청국장으로부터 분리될 수 있다.
3. 유산균
본 발명의 탈취용 조성물은 유산균, 구체적으로 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 균주를 포함할 수 있다. 상기 락토바실러스 플란타룸 균주는 혐기성 또는 호기성 조건 모두에서 증식할 수 있으며, 젖산을 다량으로 생산하여 산도를 높임으로써 유해균의 증식을 억제하고, 이를 통해 냄새를 제거하는 효과를 가질 수 있다. 즉, 상기 유산균은 호기성 미생물들이 증식하지 못하는 분뇨 환경 조건에서 증식하여, 산성 환경을 조성하고 이를 통해 유해균의 증식을 억제함으로써 냄새를 제거할 수 있다. 또한, 더 나아가 상기 유산균은 축사 내에서 질병으로부터 가축을 보호할 수 있는 효과를 가질 수 있다. 상기 유산균을 포함하는 탈취용 조성물이 축사에 처리되는 경우, 해당 유산균이 축사에서 성장하는 가축의 장내 미생물을 안정화시킬 수 있고, 축사 내에 존재하는 질병 유발 균들의 증식을 억제함으로써 가축을 보호하는 효과를 나타낼 수 있다. 이때, 상기 가축은 소, 돼지, 양, 염소, 말, 닭, 오리 등을 포함할 수 있다. 이때, 상기 락토바실러스 플란타룸 균주는 일 실시예로, 전체 조성물 1L를 기준으로 107 CFU 이상, 108 CFU 이상, 109 CFU 이상, 또는 1010 CFU 이상 포함될 수 있다. 냄새 제거 효과가 높게 나타난다는 점에서 상기 균주가 전체 조성물 1L를 기준으로 109 CFU 이상 포함되는 것이 바람직하며, 1010 CFU 이상 포함되는 경우 더 바람직하다.
4. 용도
본 발명의 탈취용 조성물은 불쾌한 냄새를 제거하는 용도로 사용될 수 있다. 일 실시예로, 암모니아로 인한 냄새를 제거하는 용도로 사용될 수 있다. 구체적인 일 실시예로, 상기 탈취용 조성물은 축산 분뇨의 냄새를 제거하는 용도로 사용될 수 있다. 상기 탈취용 조성물은 축산 분뇨에 직접적으로 처리되거나, 가축의 축사에 처리되어 축사의 환경을 개선하는 용도로 사용될 수 있다.
Ⅱ. 실시예
1. 휴믹산 제조
토탄을 건조시킨 후 분쇄기를 이용하여 분쇄하였다. 토탄을 약 70℃에서 60분 동안 건조하였다. 분쇄 및 건조된 토탄을 0.1M NaOH 용액을 이용하여 pH 10의 용액을 제조하였다. 상기 용액을 3000RPM으로 원심분리하여 상층액을 분리하였다. 상기 상층액을 6M HCl 용액을 사용하여 pH 1로 조정한 후 3000RPM으로 원심분리하여 상층액을 제거하였다. 상층액을 제거한 후, 0.1M HCl 수용액으로 세척한 후 10kDa dialysis membrane으로 여과하여 휴믹산을 얻었다. 휴믹산은 최종적으로 pH 값이 약 3.5의 값을 가지도록 조정되었다.
2. 스트렙토마이세스 균주 배양
두께 22cm, 가로 45cm, 세로 55cm 규격의 플라스틱 상자에 폐면(구매처 : 전남 광주 소재 광미실업)을 넣고, 수분을 폐면 중량 대비 67 중량%로 조정하였다. 온도를 55℃로 유지한 후 5일 동안 발효시켰다. 도 1은 상기 폐면을 발효시키는 과정을 나타낸 사진이다. 발효시킨 후, 해당 발효 폐면 20g을 180 mL의 0.85% NaCl 용액에 넣고, 150rpm으로 30 분 동안 진탕하였다. 상기 진탕 용액을 증류수를 이용하여 10-4 희석 용액을 제조한 후 50μL를 배지에 도말한 후, 55℃에서 7일 동안 배양하였다. 상기 배지로는 휴믹산 1 g, Na2HPO4 0.5 g, KCl 1.7 g, MgSO4·7H2O 0.05 g, FeSO4·7H2O 0.01 g, CaCO3 0.02 g, 티아민 0.5 mg, 리보플라빈 0.5 mg, 나이아신 0.5 mg, 피리독신-HCl 0.5 mg, 판토텐산-Ca 0.5 mg, 이노시톨 0.5 mg, 아미노벤조에이트 0.5 mg, 비오틴 0.5 mg, 시클로헥시미드 50 mg, 아가 18 g, 증류수 1000 ml로 제조하고, pH 7.2의 조건을 가지는 것을 사용하였다.
3. 바실러스 서브틸리스 배양
시중에서 유통되는 청국장을 구입하여 PDA 배지에 도말처리하여 3일간 배양 후 멸균 수에 1만배 희석하여 분사 도말 처리한 후 계대 배양하여 바실러스 서브틸리스를 수득하였다. 도 2는 수득된 바실러스 서브틸리스를 현미경으로 관찰한 결과를 나타낸다.
이후, 물 15L에 PDB 배지 300g 설탕 100g을 첨가한 후 이를 121℃에서 70분 동안 멸균하였고, 냉각 후 클린벤치에서 상기 수득된 바실러스 서브틸리스를 무균 접종하여 5일간 폭기 배양하였다.
4. 락토바실러스 플란타룸 배양
옥수수싸일리지를 착즙하여 멸균수 100g에 착즙한 옥수수싸일리지 0.01cc를 혼합한 후 페트리디쉬에 분무기에 담아 스프레이 도말 처리한 후 콜로니를 선발하여 현미경 관찰 후 균주를 분리하였다. 이후, 우유 300cc와 설탕 210g, 펩톤 100g을 물과 혼합하여 15L를 만들고 이것을 121℃에서 70분간 멸균한 후, 클린벤치에서 상기 분리된 락토바실러스 플란타룸을 무균 접종하고 5일간 배양하였다.
5. 탈취용 조성물 제조
하기 표 1에 기재된 조성으로 탈취용 조성물을 제조하였다.
물 휴믹산 락토바실러스 플란타룸 스트렙토
마이세스		 바실러스
서브틸리스
실시예1 100L 3L 1L(109 CFU/배양액 1mL) - 1L(109 CFU/배양액 1mL)
실시예2 100L 3L 1L(109 CFU/배양액 1mL) 1L(109 CFU/배양액 1mL) 1L(109 CFU/배양액 1mL)
비교예1 100L 3L 1L(109 CFU/배양액 1mL) - -
상기 탈취용 조성물 제조에 휴믹산으로는 상기 '1. 휴믹산 제조 방법'에 기재된 방법으로 제조된 휴믹산을 사용하였다. 락토바실러스 플란타룸, 스트렙토 마이세스, 및 바실러스 서브틸리스 균주로는 상기 '2. 3. 4. 균주 배양'에 기재된 방법으로 배양시킨 균주 배양액(109 CFU/배양액 1mL)을 사용하였다.
상기 방법으로 제조된 탈취용 조성물의 냄새 제거 효과를 양돈 농가 150평의 축사 2개동에 1회 살포하여 확인하였다. 이때, 표 1에 기재된 각각의 실시예 1, 2, 및 비교예 1의 제조량 전부를 2개동에 나누어 살포하였다.
도 3과 같이, 상기 탈취용 조성물을 살포하기 전 축사 공기의 암모니아 농도는 54ppm이었고, 비교예 1의 조성물을 살포하고 5일 후 암모니아의 농도 15ppm이었다. 실시예 1의 조성물을 살포하고 5일 후 암모니아의 농도는 6ppm, 실시예 2의 조성물을 살포하고 5일 후 암모니아의 농도는 3ppm이었다.
상기 결과를 참고하면, 휴믹산 및 락토바실러스 플란타룸을 포함하는 비교예 1의 조성물보다 추가적으로 스트렙토 마이세스 및/또는 바실러스 서브틸리스를 포함하는 실시예 1 또는 실시예 2의 조성물의 냄새 제거 효과가 더 뛰어남을 확인할 수 있다. 구체적으로 비교예 1의 조성물은 암모니아의 농도를 1/3 로 감소시킨데에 반해, 실시예 1의 조성물은 1/9로, 실시예 2의 조성물은 1/18 로 감소시켰다. 즉, 암모니아 감소 효과면에서 실시예 1은 비교예 1에 비하여 3배, 실시예 2는 비교예 1에 비하여 6배 뛰어난 것을 의미한다. 이로부터, 스트렙토 마이세스 및/또는 바실러스 서브틸리스 균주 추가를 통해 암모니아 농도의 감소 효과가 현저히 상승한다는 것을 확인할 수 있다.

Claims (9)

  1. i) 토탄으로부터 유래한 pH가 2.5 내지 4.5인 휴믹산(humic acid);
    ii) 발효 폐면으로부터 수득된 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주 및 청국장으로부터 수득된 바실러스 서브틸리스 (Bacillus subtilis) 균주로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 균주; 및
    iii) 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 균주; 를 포함하고,
    상기 스트렙토마이세스(Streptomyces) 균주 및 바실러스 서브틸리스 (Bacillus subtilis) 균주로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 균주는 전체 조성물 1L를 기준으로 109 CFU 이상 포함되는, 축산 분뇨 냄새 제거용 탈취용 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 균주는 전체 조성물 1L을 기준으로 109 CFU 이상 포함되는, 탈취용 조성물.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탈취용 조성물은 조성물을 처리하기 전과 비교하여 암모니아의 농도를 감소시키는 것인, 탈취용 조성물.
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