KR20020011042A - 성장촉진제로 유용한 미생물 조성물 - Google Patents

성장촉진제로 유용한 미생물 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 성장촉진제용 미생물 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 일정한 조성의 발효배지에 다양한 미생물의 혼합물을 접종하고 다단계의 발효를 거쳐 제조되며 동물 사육용 사료, 식물 재배용 비료 및 양액의 첨가제로 유용한 성장촉진제용 미생물 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물은 사료, 비료 또는 양액에 첨가함으로써 동물의 증체량 및 사료이용율을 개선시키고 식물 생장을 촉진하고 뿌리의 노화를 억제한다.

Description

성장촉진제로 유용한 미생물 조성물{Microorganism composition using as probiotics for growth promoting nutrient}
본 발명은 성장촉진제용 미생물 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 일정한 조성의 발효배지에 다양한 미생물의 혼합을 접종하고 다단계의 발효를 거쳐 제조되며, 동물 사육용 사료, 식물 재배용 비료 및 양액의 첨가제로 이용되는 성장촉진제용 미생물 조성물에 관한 것이다.
생균제(probiotic)라는 용어는 Lilly 와 Stillwell(Lilly D. M.et al.,Science, 'Probiotics: growth promoting factors produced by microorganism', 147; 747, 1996)에 의해서 최초로 사용되었으며, 살아있는 미생물 제제를 의미한다. Parker(Parker R. B.,An Nutr & Health, 29; 4-8, 1974)는 생균제에 대해 '장내 미생물 균형에 영향을 주는 살아있는 미생물을 의미'하는 것으로 정의한 바 있다.
생균제는 장내 균총이 잘 발달되게 함으로써 'Nurmi concept'라고 불리워지는 경쟁적 배제의 개념으로 장내 유익한 미생물 군집이 성숙하게 하는 결과 그 후에는 살모넬라와 같은 병원성 미생물의 근접을 막을 수 있고(Nurmi E. et al.,Nature, 241; 210, 1973), 장내에서 비타민이나 여러 효소 및 영양소를 생산하고, 숙주가 소화하지 못한 영양분을 분해하여 숙주에게 공급하여 가축의 증체율과 사료요구율을 개선하는데 유용하다. 또한, 생균제는 식물재배용 비료 또는 양액에 첨가시 식물의 생장을 촉진하고 뿌리의 노화를 억제하여 식물 재배에 유용하다.
실제로 Tortuero는Lactobacillus acidophilus를 배양하여 육계에 급여한 결과 맹장과 대장내의 균총에 영향을 준다고 보고하였고(Tortuero F.,Poultry Sci.52; 197-203, 1973), 한 등은 육계에Lactobacillus sporogenes를 급여하였을 때coliforms등의 유해균의 수가 감소하였다고 보고하였다(한인규 등,한국축산학회지,26(2); 150-157, 1984). 김 등은 곰팡이 슨 옥수수에 Bacillus subtilis, Aspergillus oryzae 등의 복합생균제를 사용한 경우 coliforms 등의 유해균의 수가 감소했다고 보고하였다(김창종 등,한국축산학회지, 30(9); 542-548, 1988). 또한, 생균제는 급성 로타바이러스성 설사(rotavirus diarrhea), 음식에 대한 알러지(food allergy) 및 결장암 등의 질병으로 생기는 비정상적인 장내균총을 치료하는데 사용된다고 보고된 바 있다(Salminen S. et al.,Antonie Van Leeuwenhoek, 70(2-4);347-358, 1996).
육계에 있어서 생균제의 이용은 Tortuero(1973)에 의하여 처음으로 시작되었다. 이에 따르면Lactobacillus acidophilus를 배양하여 육계에 급여한 결과 증체율의 개선을 확인하였다. 그 후Lactobacillusspp.를 배양하여 육계에 급여한 실험들을 통하여 가축의 성장이 유도되었음이 보고되었다(Burkett 1977 Dilworth 1978 Watkins 1996 Mohan 1996 Yeo 1997 Jin 1998).
그러나, 실제로Lactobacillus를 사료첨가제로 이용하기 위해서는 몇가지 한계가 있음이 보고되고 있다.
L. acidophilus를 어린 자돈에 급여하는 경우 유당(lactose)이 함유된 처리구에서만 증체량의 개선효과가 보여졌음이 보고된 바 있는데(Pollman 1980), 이는 다시 말해L. acidophilus를 생균제로 사용할 때에는 반드시 유당의 첨가가 요구된다는 것을 의미하는 것이다.
또한,Lactobacillus균주는 장내 효소에 대한 내구성과 위산에 대한 내산성에 있어서 한계를 보이는데, 이는 물론 물리적인 가공처리로 해결할 수도 있겠으나 경제성을 고려한다면 그다지 바람직하지 못하다고 할 수 있다. 더불어 가공사료 생산시 요구되는 내열성에 있어서도 한계가 있는데, 이러한 한계를 극복하기 위해서는 포자형성균인B. subtilis또는B. coagulans(L. sporegenes)가 사용되기도 하였다.
이에B. coagulans(L. sporegenes)을 육계에 급여하여 증체율의 개선 및coliforms등의 유해균의 수가 감소되었다는 보고가 있었으며(한 등, 1984),B.subtilis를 육계에 급여하여 사료효율의 개선 뿐만 아니라 간과 혈청내의 콜레스테롤 함량이 감소되었다는 보고가 있었다(Santoso, 1995). 또한, 쥐에B. subtilis를 급여하여 분내Lactobacillusspp.에 영향을 줌을 확인하였으며,L. murinus와B. subtilis를 함께 체외에서 배양시L. murinus의 성장이 증가되었음으로 확인하고 보고함으로써B. subtilis가 유산균의 성장에 영향을 미칠 가능성을 제시한 바 있다(Hosoi, 1999).
그러나, 상기 내생포자 형성균 또한 여러 가지 한계를 가지고 있는데, 그 하나는 바로 생균제조시 제조공정상의 문제로 얼마나 많은 내생포자 형성균이 내성포자를 형성하는가 하는 점에서의 한계이며, 두 번째는 형성된 포자가 위를 통과한 후 소장에 도달한 뒤 얼마나 빠르게 포자를 벗고 장관내에 부착될 수 있는가하는 점에서의 한계이다.
한편, 최근 시설재배를 통한 과채류 재배에 있어서도 환경정화와 환경친화적 농법으로의 전환이 크게 요구되고 있어 미생물의 원예적 이용이 시도되고 있으며, 이에 따라 생균제를 식물 재배에 사용하려는 연구가 진행되고 있다. 이러한 미생물은 주로 식물의 생장을 촉진시키고 뿌리 전염성 병해에 대하여 생물학적 방제력을 높이기 위해 사용되고 있다(Nielands et al 1986; Van peer et al 1988; 1989).
근권 환경(根圈 環境, Rhizosphere)에서 미생물은 병원균과 철에 대한 경쟁적인 기작을 통해 병원균의 생장을 억제하고 식물 생장촉진과 근 활성 및 수량증대를 이루는 것으로 보고되고 있는데(Kloepper, 1980), 근권에 처리됨으로써 식물의생장을 촉진시키는 근권세균으로 보고된 균주로는Peseudomonasp. (Kloepper, 1980),Bacillussp.(Brown, 1972, 1974),Azospirillumsp.(Kapulnik, 1983), 광합성세균(Rhodopseudomonassp.) 등이 있다. 이러한 근권세균들은 뿌리의 전염성 병해에 대한 생물학적 방제효과(Nieland et al 1986; Van peer et al., 1988)가 있고, 미생물이 생장촉진 호르몬류를 포함한 각종 영양물질과 생리활성 물질(Morgenstern et al., 1987)을 분비하고, 뿌리에서의 영양분 흡수를 촉진시킴으로써(Duff, 1963) 식물의 생장을 촉진한다고 알려져 있다.
본 발명자들은 상기와 같은 종래 생균제들이 갖는 한계를 극복하여, 가축이 이용할 수 없는 영양소를 공급하며, 사료이용률 개선 및 장내총균 안정화로 병원성 미생물의 근접을 막을 수 있고, 여러 생리활성 물질을 분비하여 가축의 면역성을 증진할 수 있는 사료첨가제로서 효과적이며, 또한 식물 재배에 있어 종자발아 촉진제 및 억제제, 조직배양의 발근 촉진 및 억제제, 작물 정식 및 이식에 있어서 활착 촉진제, 공정육모, 토경재배 및 양액재배에 있어서 성장촉진 또는 억제제로서 이용가능한 생균제를 개발하였다.
본 발명의 목적은 동물이 이용할 수 없는 영양소를 공급하여 사료이용률을 개선시키며, 장내균총의 안정화로 병원성 미생물의 접근을 방지할 뿐아니라 여러 가지 생리활성 물질을 분비하여 동물의 면역성을 증진시키는 동물 사료용 첨가제및 식물 생장을 촉진하고 뿌리 병해를 방지할 수 있는 식물 재배용 비료 또는 양액 첨가제로 유용한 성장촉진제용 미생물 조성물을 제공하는 것이다.
도 1은 육계 사료에 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 첨가하여 사양한 후 육계 증체량을 측정한 결과를 나타내는 그래프이며,
도 2는 육계 사료에 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 첨가하여 사양한 후 육계 복강지방을 측정한 결과를 나타내는 그래프이며,
도 3은 육계 사료에 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 첨가하여 사양한 후 혈중 콜레스테롤의 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프이며,
도 4는 육계 사료에 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 첨가하여 사양한 후 장내 유해균총의 수의 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프이며,
도 5는 플레이트에 각각 항생제(a), 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물 0.1%(b), 0.3%(c), 0.5%(d)를 포함하는 배지를 제작하여 이에 장내 유해균을 도말한 후 균의 억제 효과를 관찰한 결과의 사진이며,
도 6은 오이를 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물 0.5%로 저면관수 처리하여 24시간 후의 엽 및 뿌리의 변화를 비교한 사진이며,
도 7는 오이 재배양산물에 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 첨가하여 재배한 후 오이 엽면적(a) 및 오이 초장(b)의 변화를 측정한 결과의 그래프이며,
도 8은 오이 재배양산물에 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 첨가하여 재배한 후 오이 줄기 및 오이 근생체중(a), 오이 엽 및 엽병생체중(b)의 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 1) 한약재 약 10-30%, 해조류 및 수산부산물 약 10-15%, 산야초 약 5-10%, 게껍질 약 2-5%, 어분 약 2-5%, 쌀겨 약 10-25%, 깻묵 약 3-7%, 곡물피 가루 약 13-17%, 질석, 제올라이트 및 맥반석 약 5-9%, 황토 약 1-3%를 혼합한 발효배지를 회전 드럼 발효기에 넣고 미생물을 접종한 후, 2) 저온, 중온 및 고온으로 10 내지 12 시간 동안 호기발효시킨 후, 3) 얻어진 발효산물을 혐기 단열발효통으로 옮겨 혐기상태에서 발효시킨 다음, 3) 얻어진 발효산물을 액체 저반 발효기로 옮겨 저온, 중온 및 고온으로 20 내지 30 일간의 숙성 발효과정을 거쳐 제조되는 성장촉진제용 미생물 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 발효배지는 한약재 약 10-30%, 해조류 및 수산부산물 약 10-15%, 산야초 약 5-10%, 게껍질 약 2-5%, 어분 약 2-5%, 쌀겨 약 10-25%, 깻묵 약 3-7%, 곡물피(대두씨, 면실피, 옥피 등) 가루 약 13-17%, 질석, 제올라이트 및 맥반석 약 5-9%, 황토 약 1-3%으로 구성된다.
본 발명의 발효배지의 성분으로서 이용할 수 있는 한약재는 당귀, 감초, 천궁, 작약, 신선초, 황기 등, 해조류 및 수산부산물로는 우뭇가사리, 해태, 미역, 다시마 등, 산야초는 명아주, 모싯대, 사철쑥, 도라지, 둥글레 등, 곡물피로는 대두씨, 면실피, 옥피 등이다.
본 발명의 접종 미생물로는 한반도에서 자생하고 있는 모든 동식물들과 함께 공생공존하고 있는 미생물 즉, 혐기성균, 호기성균 등 활동이 각기 다른 5과 10속 200종류 이상의 미생물이 모두 사용가능하나, 바람직하게는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스써린지엔시스(Bacillus thuringiensis), 유산균, 광합성세균, 효모균, 그람양성의 방선균 및 곰팡이균 등의 혼합물을 사용할 수 있다. 광합성세균에는 시아노박테리아(Cyanobacteria) 등, 방선균으로는 스트렙토마이세스(Streptomycesspp.), 곰팡이균에는 아스퍼질러스 오리지(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스(Aspergillusspp.), 페니실리움(Penicillum) 등이 있다.
상기 단계 2)의 호기 발효는 상온에서 시작하여 공기를 주입하면서 가열하여 점차적으로 온도를 높여가며 발효를 진행시키는 것으로서, 저온 발효는 상온에서 50 ℃까지의 온도에서 2 ~ 3 시간 동안 발효시키는 것이며, 중온발효는 50~70 ℃ 온도까지의 조건에서 2 ~ 3 시간 동안 발효시키는 것이고, 고온발효는 70~80 ℃의 조건으로 1 ~ 2 시간 동안 발효시키는 것을 특징으로 한다.
상기 단계 3)의 혐기발효에 있어서는, 35 ~ 45 ℃의 조건으로 6 내지 8 일 동안 발효시키는 것을 특징으로 한다.
상기 단계 4)의 숙성발효는 순수발효열에 의한 95±3 ℃의 온도조건이 유지되는 상태에서 pH 3.3±0.2의 조건으로 20 내지 30 일간 혐기발효시키는 것을 특징으로 한다.
상기 숙성발효 산물은 탈수기에서 자연탈수방법으로 5 내지 7일 동안 고액분리하여 액체는 안정조에 보관되었다가 식물 재배용 비료 또는 양액의 첨가제로서 이용할 수 있고, 분리된 고형물은 건조시켜 동물 사육용 첨가제로 이용할 수 있다.
상기 첨가된 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물의 발효여액의 성분을 키엘달(Kieldahl) 법으로 총 질소량을, 암모늄 바나도몰리브데이트(ammonium vanadomolybdate) 법으로 P2O5의 농도를 , ICP 기기 분석법으로 K2O, MgO, CaO, Fe, Zn, Cu, Mo, Mn을, 아조메틴-H(Azomethine-H) 법으로 B2O3의 농도를 분석한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
MS101 마크로성분 (%) 마이크로성분 (%)
T-N P2O3 K2O CaO MgO B2O3 Fe Zn Mo Cu Mn
0.31 0.45 0.55 0.20 0.33 0.017 855.5 21.7 - - -
상기 성장촉진제용 미생물 조성물은 동물 사육용 기초사료 대비 0.05 내지 0.5 중량%를 사용하며, 바람직하게는 0.1 내지 0.3 중량 %를 사용한다. 또한, 식물의 재배용 비료 또는 양액 대비로서 0.03 내지 0.8 중량 %를 사용하며, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량 %를 사용한다.
상기와 같은 다단계의 발효배양을 거쳐 제조되는 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물 에는 접종되어 배양되는 미생물의 대사작용 산물인 각종 효소, 곡물 유산, 생리 활성물질, 비타민, 핵산, 항산화 물질 등이 다량 함유되어 있어, 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물 배양산물을 동식물에 적용하면 고품질 다수확이 이루어지게 됨은 물론, 각종 바이러스나 효모균, 방선균 및 특이한 합성작용을 하는 혐기성의 유산균과 광합성균이 중심이 되어 오염물질인 유화수소나 탄화수소 등을 기질로 삼아 산소를 발생시키는 작용을 할 수 있으므로 땅속이나 물속 등의 밀폐된 곳에서도 모든 동식물에 유리한 작용을 할 수 있을 뿐만 아니라 인간의 체내에서도 활성 산소의 분해를 억제, 제거 및 수복하는 능력이 있고, 또한 철 등 금속물질의 산화방지 및 녹제거의 능력을 갖는다.
이하 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물에 포함되는 미생물의 균학적 특성을 상세히 설명한다.
본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물내 함유된 총균주의 수는, 상기 성장촉진제용 미생물 조성물의 1g 당 광합성 세균 2종(4 × 105), 효모 6종(6.2 × 106), 곰팡이 3종(1.1 × 106), 단백질 분해균 4종(2 × 104), 지방 분해균(6.5 × 106)이며, 상기 성장촉진제용 미생물 조성물 중의 미생물로서 동정된 균의 종류 및 특성을 다음 표 2에 나타내었다.
균주명 종류 기능
세균 바실러스 서큘란(Bacillus circulane) 1 호기적 혐기적 조건하에서 생육하며 고분자 유기물(지방, 단백질)을 분해하여 유용물질을 생산
바실러스(Bacillus spp.) 4
슈도모나스 푸티디(Pseudomonas putidae) 1
슈도모나스(Pseudomonas spp.) 3
바실러스 써모필러스(Bacillus thermophilus) 1
락토바실러스 플란타륨(Lactobacillus plantarum) 1
락토바실러스(Lactobacillus spp.) 4
효모 사카로마이세스(Saccharomyces spp.) 6 전분 분해를 유도하며, 포도당 등 단당류 생산
방선균 스트렙토마이세스(Streptomyces spp.) 3 유해세균의 번식을 억제
곰팡이 아스퍼질러스 오리지(Aspergillus oryzae) 전분을 분해하여 단당류를 생산시키며 유해세균의 번식을 억제하는데 관여
아스퍼질러스(Aspergillus spp.)
페니실리움(Penicillum)
광합성 세균 시아노박테리아(Cyanobacteria) 유용물질 생산
또한, 상기 성장촉진제용 미생물 조성물의 부양물의 대표적인 것들로서 상기 미생물 배양산물 중에 함유된 각종 아미노산 함량을 분석한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
아미노산 아미노산 조성 상대비
아스파라긴산 0.013 4.13
트레오닌 0.010 3.17
세린 0.015 4.79
글루타민산 0.034 10.79
알라닌 0.028 8.89
시스테인 0.056 17.78
발린 0.035 11.11
이소루이신 0.011 3.49
루이신 0.020 6.35
라이신 0.019 6.03
아미노산 계 0.315
상기 표 3에서 보듯이, 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물에는 접종된 미생물의 부양물로서 동물 및 식물 생장에 유용한 아미노산이 다양하게 함유되어 있음을 확인할 수 있다.
상기 성장촉진제용 미생물 조성물에 포함된 미생물들 중 세균류를 중심으로 한 온도변화에 따른 균주의 적응력을 실험하였으며 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
시간온도 대조구 10 분 30 분 60 분
80 ℃ 4 × 105 4 × 6000 4 × 3000 4 × 1400
100 ℃ 4 × 105 4 × 1000 2 × 300 2 × 300
상기 표 4에서 보듯이, 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물에 함유된 유용 미생물들은 고온에서도 우수한 적응력을 나타냄을 확인할 수 있다.
또한, 상기 성장촉진제용 미생물 조성물에 포함된 미생물들 중 세균류를 중심으로 한 pH 변화에 따른 균주의 적응력을 실험하였으며 그 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
시간pH 대조구 30 분 60 분 120 분
1 4 × 105 1.6 × 104 1 × 104 8 × 103
2 3 × 104 4 × 104 4 × 104
3 4 × 105 4 × 104 4 × 104
4 4 × 105 4 × 105 4 × 105
8 4 × 105 4 × 104 4 × 104
10 3 × 104 4 × 103 1 × 104
상기 표 5에서 보듯이, 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물내에 함유된 유용 미생물은 pH 1 또는 2에서 배양시에 다소 생존능력이 감소되는 경향이 있으나, 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물의 균주들은 강산 및 강염기에서 견디는 능력이 강함을 확인할 수 있다.
상기한 바와 같이 제조된 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 동물(특히 가축)의 사료에 생균제로서 첨가하여 동물의 성장 및 생리적인 면에서의 양호한 발달을 유도한다.
상기 성장촉진제용 미생물 조성물은 동물 사육용 기초사료 대비 0.05 내지 0.5 중량%를 사용하며, 바람직하게는 0.1 내지 0.3 중량 %를 사용한다.
본 발명자들은 육계의 사료에 상기 성장촉진제용 미생물 조성물을 첨가하여 사육한 후 성장촉진제용 미생물 조성물의 첨가가 상기 육계(표 7 내지 11 참조,도 1내지도 5참조)의 성장 등에 미치는 영향을 조사한 결과, 증체량이 증가되며 사료요구율 또한 현저하게 양호해지는 것을 확인하였다. 그러나, 일정 농도 즉, 약 0.5 중량% 이상 첨가하는 경우에는 오히려 증체량이 감소되며 사료요구율의 개선효과가 저하되는바, 이는 생균수가 어떤 수준이상 급여될 경우 장관의 과잉증식으로 인해 영양소의 흡수가 감소되는 까닭이다(표 7 및도 1참조). 또한, 본 발명의 조성물을 첨가한 사료로 사육한 경우, 간중량, 복강지방의 중량이 증가됨을 관찰할 수 있다(표 8 및도 2참조).
또한, 동물의 소장의 길이 및 무게에 미치는 영향을 보건대, 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 첨가한 사료로 사육하는 경우 그 길이 및 무게가 유의성있게 증가하는 경향을 보인다(표 9참조). 소장은 동물의 종류를 불구하고 단백질,지방, 탄수화물 등의 소화가 일어나며 소화된 모든 영양소가 흡수되는 주된 부위로서, 소장길이는 특히 어리고 급격히 자라는 동물에 있어서 성장정도를 측정하는 척도가 된다. 즉, 병아리의 경우 부화직후 선위 및 근위조직과 소장의 길이의 증가는 병아리의 생체중의 증가와 밀접한 관계가 있는 것이다. 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물의 첨가의 효과로서 얻어지는 소장길이의 증가는 소장내 영양분의 흡수표면적을 넓힘으로써 사료이용율을 개선시킬 수 있는 것으로 판단된다. 반면, Stutz 등은 사료내에 항생제인 바시트라신을 첨가하였을 때 소장길이와 소장무게가 감소되었다고 보고한 바 있어(Stutz et al., 1983) 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물은 상기 항생제에 비해 동물 성장 촉진에 유용함을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 첨가한 사료로 사육한 동물의 혈장 콜레스테롤 수준이 또한 유의성있게 감소함을 확인할 수 있는데(표 10 및도 3참조), 이는 장내 존재하는 혐기성 세균의 활성에 도움을 줌으로써 상기 혐기성 세균들에 의한 콜레스테롤의 동화작용 및 담즙산의 분해(deconjugation)가 활발히 일어난 결과로 볼 수 있다.
결정적으로 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물이 첨가된 사료로 사육된 동물의 장내균총의 변화를 보건대, 총균수는 감소하나 유산균수는 증가하지만, 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물이 약 0.5 중량% 이상으로 첨가되는 경우에는 유산균수가 오히려 감소하는 경향을 보였으며, 유해균의 수는 현저하게 감소한다(표 11 및도 4, 도 5참조). 이러한 경향은 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물의 첨가가 장내 유해균의 증식을 억제하고 유익한 균의 증식은 증가시키는 결과인 것이다.
본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물은 식물의 생장을 촉진시키고 뿌리의 노화를 억제한다. 특히, 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물은 식물의 양액재배에도 효과가 크며, 특히 오이 및 메론 등의 양액재배에도 우수한 효과를 갖는다.
현재 전체적으로 과채류의 양액재배 면적이 꾸준히 증가하는 경향이 있으나, 오이 및 메론 등의 양액재배는 증가하지 아니하는 추세이다. 이러한 원인 중 하나는 고온기 근권의 온도상승으로 인해 뿌리의 활력이 저하될 뿐만 아니라 근의 노화와 착과절위 이하 하부엽들의 노화, 그리고 과실비대기의 강한 싱크 로드(sink load)로 인하여 생장점에서 새로운 엽이 전개되기 어렵고, 전개된 엽은 그 크기가 확대되지 않아 충분한 광합성을 할 수 없기 때문이다.
이러한 결과는 과실과 각 기관으로의 동화산물의 배분을 저하시킴으로써 상대적으로 엽면적 및 근생장 감소를 초래하게 된다. 특히 멜론의 양액재배에 잇어서는 수정 후 10여일 후면 과실이 급속히 비대해 지는데, 이 때 양수분 흡수량도 최대가 된다. 반면 수정후 30일 정도가 되면 과실의 비대는 정지되며 근의 노화가 일어난다.
이에 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 오이 등의 식물의 재배용 비료 또는 양액에 첨가함으로써 상기 식물의 생장에 미치는 영향을 확인한 결과(도 6내지도 8참조), 엽의 생장 촉진 및 근의 노화 방지에 효과가 우수하였다. 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물은 식물의 재배용 비료 또는 양액 대비 0.03 내지 0.8 중량 %를 사용하며, 바람직하게는 0.1 내지 0.3 중량 %를 사용한다.
상기 표 1에서 보듯이, 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물에는 비료성분이 되는 T-N, P2O5, K2O, MgO, B2O3모두 1% 이하 함량으로 검출되었으며, 미량요소의 경우 철 및 아연이 검출되었으나, Mo, Cu, Mn은 검출되지 않았다. 유용미생물은 저분자량의 사이드로포아(siderophores)를 생산하는데, 이는 철에 대한 높은 친화력을 갖고 있는 킬레이트제이다. 따라서, 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물 역시 발효과정 중 사이드로포아를 생산하고 있음을 알 수 있다.
본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 첨가한 비료로 재배된 식물에서 엽 및 근의 생장이 촉진되는데(도 6참조), 구체적으로 보면 엽면적(도 7a참조), 초장(도 7b참조), 근생체중 및 줄기생체중(도 8a참조), 엽생체중 및 엽병생체중(도 8b참조) 등의 면에서 현저히 증가된다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 성장촉진제용 미생물 조성물의 생산
당귀, 감초, 천궁, 작약, 신선초, 황기 등을 포함하는 한약재 20%, 우뭇가사리, 해태, 미역의 해조류 및 수산 부산물 12%, 명아주, 사철쑥 및 도라지의 혼합 건조분말 8%, 게껍질 3%, 어분 3%, 쌀겨 20%, 깻묵 5%, 대두씨, 면실피 및 옥피의 혼합가루 15%, 질석, 제올라이트, 맥반석 7%, 황토 2%를 배합한 발효배지를 제조하여, 회전발효기 속에 투입시키고, 버너를 켜서 서서히 가열하여 발효기를 상온∼50℃(저온), 50∼70 ℃(중온), 70∼80 ℃(고온)으로 11시간 동안 발효를 시켰다. 그 다음 단열화된 발효통에 넣어 40 ℃에서 7 일 동안 혐기 발효시켰다. 이를 액체 저반 발효기로 옮겨 상온∼50 ℃(저온), 50∼80 ℃(중온), 80∼95 ℃(고온)에 이르도록 서서히 가열하면서 30 일간 혐기상태에서 발효시켰다. 이 때, 저온 발효 합성방법에 따르면, 센서를 부착하여 급기장치가 40 ℃이상이 되면 작동하지 아니하도록 하고, 40 ℃이하에서는 작동되게 하여 30일 동안 발효시켰다.
고온에 의하는 경우에는, 센서를 부착하지 아니한 발효기 속에서 15일을 경과시킨 후 액체 발효기의 가동을 중지시켜서 생균제용 미생물 조성물을 얻었다. 이 때 30시간을 가동시키면 내용물이 검붉은 색을 띄고 50 ℃가 되는데, 이 때 급기 장치를 중단시키고 계속 70시간 동안 교반시켰다. 74 ℃의 고열이 발생되며 7일이 경과한 후 96 ℃의 고열이 발생하였으며, 15일이 경과 후에는 온도가 90 ℃로 되었다.
<실험예 1> 사육된 육계의 사료섭취량 등에 미치는 영향
부화 직후의 Ross × Ross 수평아리 500 수를 2 일 동안 시판용 어린 병아리사료로 사육하여 사육실 환경에 적응시키고, 입추 후 3일째에 개체 체중을 측정하여 평균 체중에 가까운 240 수를 선별하여 실험에 사용하였다. 3일령에서 28일령까지 25일 동안 20 수씩 3 반복으로 처리구당 60 수씩 4 처리에 총 240 수를 임의 배치하였다. 실시기간은 1999년 7월 30일부터 1999년 8월 24일까지 25일간 경기도 평택시 고덕종계장에서 실시하였고, 국내 식품 소비 특성상 육계가 삼계용 체중인 800 내지 900 g이 되는 21일령까지를 전기로 하였고, 시판체중인 1.5 kg이 되는 28일령까지를 후기로 정하였다. 실험에 사용한 사료로는 하기 표 6에 나타낸 바와 같은 조성의 기초사료에 각각 대조구에는 항생제(살리노마이신 0.1%, Zn-바시트라신 0.05%)를 첨가하였고, 처리구에는 항생제 대신 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 각각 0.1, 0.3, 0.5 중량%씩 첨가하였다.
성분 3 내지 21 일령 21 내지 28 일령
황 옥수수(yellow corn) 58.89 59.35
글루텐 밀(gluten meal) - 2.79
소이빈 밀(soybean meal) 38.57 30.66
라임스톤(limestone) 0.46 0.63
트리칼슘 포스페이트(tricalcium phosphate) 1.94 1.77
염(salt) 0.37 0.36
콜린 염산(choline HCl) - 0.03
동물성 지방(animal fat) 5.98 3.69
라이신 염산(lysine HCl) 0.02 0.06
DL-메티오닌 0.39 0.32
무기질 0.12 0.11
비타민 0.10 0.07
화학성분 분석(Chemical analysis)
건중량 87.78 87.63
단백질 21.00 21.00
에테르 추출물 7.97 5.73
섬유소 3.54 3.10
재 5.75 5.51
칼슘 0.90 0.90
인 0.46 0.46
TMEn(kcal/kg) 3080 3080
물과 사료는 자유채식시켰으며, 체중과 사료잔량은 오전 10시에 측정하였다. 24시간 점등하였으며 온도는 30±2 ℃를 유지하였다.
상기와 같이 사양한 육계의 사료섭취량은 급여량과 잔량을 실험개시 후 18일과 25일에 각각 측정하여 계산하였으며, 증체량은 같은 날 각각 측정하여 계산하였다. 그 결과는 하기 표 7에 나타낸 바와 같으며, 증체량에 대해서는 막대그래프로도 1에 또한 나타내었다.
구분 대조군 본 발명의 생균제용 미생물 조성물의 첨가량
0.1 % 0.3 % 0.5 %
3일 내지 21일 사양
일당증체량(g) 36.6 ± 0.5 40.1 ± 0.7 37.9 ± 0.6 36.4 ± 0.2
사료섭취량(g) 56.5 ± 1.4 55.3 ± 0.2 55.1 ± 0.5 55.1 ± 0.4
사료요구율 1.54 ± 0.02 1.38 ± 0.03 1.46 ± 0.01 1.51 ± 0.02
21일 내지 28일 사양
일당증체량(g) 78.8 ± 2.7 82.6 ± 3.6 85.5 ± 3.3 76.2 ± 2.7
사료섭취량(g) 104.9 ± 1.3 102.7 ± 2.2 103.4 ± 0.7 101.3 ± 3.0
사료요구율 1.52 ± 0.06 1.48 ± 0.10 1.39 ± 0.06 1.52 ± 0.04
3일 내지 28일 사양
일당증체량(g) 57.7 ± 1.5 61.3 ± 1.8 61.7 ± 1.4 56.3 ± 1.2
사료섭취량(g) 80.7 ± 1.2 79.0 ± 1.0 79.3 ± 0.6 78.2 ± 1.6
사료요구율 1.53 ± 0.03 1.40 ± 0.03 1.42 ± 0.03 1.52 ± 0.02
<실험예 2> 사육된 육계의 간중량 등의 체조성에 미치는 영향
사료내 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물의 첨가가 육계의 간중량, 복강지방, 가슴근육 및 다리근육 등의 체조성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 실험예 1에서와 같은 방법으로 육계를 사육한 후, 실험개시일로부터 18일과 25일째에 각각 실험구에서 반복구별로 6수씩 선발하여 도살한 후 늑골내의 근위와 복부 근육주위를 둘러싸고 있는 지방을 취하여 복강지방을 측정하였다. 또한 가슴근육은 오른쪽 가슴부위의 안심을 포함한 근육을 채취하여 측정하였으며, 다리부위는 오른쪽 고골상부에서부터 경골하단까지 뼈를 포함한 근육을 채취하여 무게를 측정하였다.
그 결과는 하기 표 8에 나타낸 바와 같으며, 복강지방에 대해서는도 2에 그 결과를 그래프로 나타내었다.
구분 대조군 본 발명의 생균제용 미생물 조성물의 첨가량
0.1 % 0.3 % 0.5 %
21일령
간중량(g/B.wt.) 2.24±0.19 2.20±0.18 2.16±0.18 2.21±0.21
복강지방(g/B.wt.) 1.15±0.22 1.18±0.30 1.17±0.24 1.18±0.11
가슴근육(g/B.wt.) 5.87±0.79 6.09±0.34 5.85±0.34 5.94±0.76
다리근육(g/B.wt.) 9.02±0.59 8.97±0.67 9.04±0.36 9.11±0.92
28일령
간중량(g/B.wt.) 2.00±0.30 1.97±0.10 1.95±0.15 1.98±0.17
복강지방(g/B.wt.) 1.64±0.42 0.99±0.20 1.24±0.24 1.25±0.35
가슴근육(g/B.wt.) 6.59±0.66 6.61±0.49 6.67±0.49 6.46±0.57
다리근육(g/B.wt.) 9.64±0.34 9.62±0.67 9.64±0.33 9.72±0.27
<실험예 3> 사육된 육계의 소장길이 및 소장무게에 미치는 영향
사료내 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물의 첨가가 육계의 소장길이 및 소장무게에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 실험예 1에서와 같은 방법으로 육계를 사육한 후, 실험이 종료된 후 반복구별로 6수씩 임의 선택하여 해부한 다음 소장길이 및 무게를 측정하였다. 소장은 십이지장, 공장 및 회장의 3부위로 나누어 각각의 길이와 무게를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 9에 나타낸 바와 같다.
구분 대조군 본 발명의 생균제용 미생물 조성물의 첨가량
0.1 % 0.3 % 0.5 %
소장길이(cm/B.wt.)
십이지장 1.68±0.14 1.82±0.11 1.87±0.06 1.88±0.16
공장 4.00±0.31 4.42±0.53 4.51±0.40 4.49±0.21
회장 3.78±0.77 4.56±0.43 4.63±0.27 4.52±0.61
소장무게(g/B.wt.)
십이지장 0.60±0.08 0.68±0.10 0.73±0.05 0.73±0.08
공장 1.14±0.24 1.31±0.22 1.50±0.12 1.40±0.21
회장 0.85±0.15 1.11±0.17 1.15±0.10 1.09±0.17
<실험예 4> 사육된 육계의 혈중 콜레스테롤 수준에 미치는 영향
사료내 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물의 첨가가 육계의 혈중 콜레스테롤의 수준에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 실험예 1에서와 같은 방법으로 육계를 사육한 후, 실험 종료 후 반복구 당 임의로 6수씩 선발하여 익하동맥(Jugular Vein)에서 혈액 표본을 채취하였고, 혈액응고를 방지하기 위해 헤파린 처리된 튜브를 사용하여 냉장 보관하였다. 혈장은 냉장보관 직후 15분 동안 2000rpm으로 혈장을 원심분리하여 채취하였다. 혈장내 총 콜레스테롤 농도는 키트#61626(Biomeriux 사)를 사용하여 효소적 방법으로 비색 정량하였다.
그 정량분석의 결과는 하기 표 10에 나타낸 바와 같으며,도 3에 이와 같은 결과를 그래프로 나타내었다.
구분 대조군 본 발명의 생균제용 미생물 조성물의 첨가량
0.1 % 0.3 % 0.5 %
혈장 콜레스테롤 128.4±2.8 115.8±7.7 109.4±5.1 109.5±2.4
<실험예 5> 사육된 육계의 장내균총에 미치는 영향
사료내 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물의 첨가가 육계의 장내균총의 수에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 실험예 1에서와 같은 방법으로 육계를 사육한 후, 실험 종료 후 반복구 당 임의로 6수씩 선발하여 도살한 후 맹장을 내용물과함께 적출하여 냉동보관시킨 후, 멸균된 생리식염수에 현탁하여 균질기로 균질화시킨 후 적당히 희석하여 생균수 측정용 시료로 사용하였다.
맹장 내의 총 세균수, 유산균(lactic acid bacteria)의 수 및coliformssp. 균수를 측정하기 위해, 총 플레이트에는 아가(Difco)를, 유산균에는 MRS 아가를,colifromssp.에는 맥콘키 아가(MacConkey agar, Difco)를 사용하였고, 37 ℃에서 38시간 동안 배양한 후 균수를 측정하였다.
그 결과는 하기 표 11에 나타낸 바와 같으며,도 4에는 이러한 결과를 그래프로 보여주고 있으며,도 5a, 도5b, 도5c및도5d에 플레이트상 균수의 변화를 보여주고 있다.
구분 대조군 본 발명의 생균제용 미생물 조성물의 첨가량
0.1 % 0.3 % 0.5 %
총균수(log cfu/g) 7.62±0.25 7.50±0.21 7.36±0.42 7.20±0.63
유산균수 7.47±0.36 7.50±0.40 7.18±0.46 7.10±0.83
Coliformssp. 7.94±0.23 4.55±1.10 5.22±1.00 4.00±0.00
<실험예 6> 오이의 유묘 생장에 대한 영향
오이 품종은 흥농종묘 겨우살이 청장오이를 사용하여, 암면 배지(GORDAN, Denmark)에서 정식하였다. 배지에 일본 원예시험장 표준액을 처리한 대조구와 일본 원예 시험장 표준액에 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물을 0.05, 0.1, 0.5, 1, 3, 6, 9 중량% 첨가하여 각각 처리한 7 처리구(3 ℓ DFT 용기)를 30일 간동일 조건에서 재배하였다.
상기와 같이 재배한 결과로서 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물이 오이의 생장에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과는 하기 표 12에 나타내었다. 오이 엽면적(도 7a), 오이 초장(도 7b), 오이 줄기 및 근생체중(도 8a) 및 오이 엽 및 엽병생체중(도 8b)의 변화에 대한도 7및도 8에서 보듯이, 0.5 중량% 농도로 첨가한 경우 가장 현저하게 오이의 생장이 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 대조군에 비해 0.5%의 농도까지는 우수한 생장능력을 보였으나, 1 중량% 이상 첨가되는 경우에는 오히려 대조군에 비해 감소되는 결과를 보였다.
처리구(%) 초장 경경 엽면적 경(F.W) 엽(F.W) 엽병(F.W) 근(F.W) 경(D.W ) 엽(D.W) 엽병(D.W) 근(D.W)
대조구 46.2 7.6 999.0 17.6 30.8 8.9 16.5 1.2 4.6 0.5 1.2
0.05 54.7 8.0 1465.2 20.2 36.1 10.6 21.2 1.4 5.4 0.6 1.3
0.01 55.0 8.3 1617.0 21.5 41.0 13.7 27.4 1.4 5.9 0.7 1.6
0.5 61.3 7.9 1905.6 24.4 47.1 14.0 26.9 1.7 6.9 0.7 1.5
1 43.6 7.8 1073.5 14.0 25.6 6.7 16.5 1.1 4.4 0.4 1.2
3 29.8 7.0 598.3 8.0 14.7 3.6 8.7 0.6 2.1 0.2 0.9
6 14.5 5.0 263.3 3.6 7.1 1.8 4.1 0.3 1.1 0.2 0.6
9 14.1 4.5 159.0 2.6 3.8 1.1 2.2 0.3 0.7 0.1 0.3
상기한 바와 같이 본 발명의 성장촉진제용 미생물 조성물은 가축의 사료 및 과채류의 재배에 있어서의 양액의 첨가제로 이용함으로써, 가축이 이용할 수 없는 영양소 공급, 사료이용률 개선, 장내총균 안정화로 병원성 미생물의 근접 억제, 여러 생리활성 물질을 분비하여 가축의 면역성의 증진 등으로 현저히 우수한 효과를 얻을 수 있으며, 비료에 첨가하여 효과적인 종자발아 촉진제 및 억제제, 조직배양의 발근 촉진 및 억제제, 작물 정식 및 이식에 있어서 활착 촉진제, 공정육모 및 토경재배로 사용할 수 있고, 양액재배에 있어서 성장촉진 억제제로 역할을 하여 양액재배에 매우 우수한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (11)

  1. (1) 한약재 약 10-30%, 해조류 및 수산부산물 약 10-15%, 산야초 약 5-10%, 게껍질 약 2-5%, 어분 약 2-5%, 쌀겨 약 10-25%, 깻묵 약 3-7%, 곡물피가루 약 13-17%, 질석, 제올라이트 및 맥반석 약 5-9%, 황토 약 1-3%를 배합하여 제조한 발효배지를 회전 드럼 발효기에 넣고 미생물을 접종하는 단계; (2) 상기 발효기내에서 저온, 중온 및 고온으로 10 내지 12 시간 동안 발효시키는 단계; (3) 상기 배양산물을 혐기 단열 합성발효통에 옮겨 혐기 발효시키는 단계; (4) 상기 단계(3)에서 얻어진 발효산물을 액체 저반 발효기로 옮겨 저온, 중온 및 고온으로 숙성 발효시키는 단계로 구성되는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 성장촉진제용 미생물 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 한약재는 당귀, 감초, 천궁, 작약, 신선초, 황기 등으로 이루어진 그룹에서 선택되는 2 이상의 혼합이며, 해조류 및 수산부산물은 우뭇가사리, 해태, 미역, 다시마 등으로 이루어진 그룹에서 선택되는 2 이상의 혼합이고, 산야초는 명아주, 모싯대, 사철쑥, 도라지, 둥글레 등으로 이루어진 그룹에서 선택되는 2 이상의 혼합, 곡물피는 대두씨, 면실피, 옥피 등으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 성장촉진제용 미생물 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 접종되는 미생물은 바실러스 서브틸리스, 바실러스써린지엔시스, 유산균, 광합성세균, 효모균, 그람양성의 방선균, 곰팡이균 등으로 이루어진 그룹에서 선택되는 2종 이상의 혼합인 것을 특징으로 하는 성장촉진제용 미생물 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 광합성 세균은 시아노박테리아(Cyanobacteria), 방선균은 스트렙토마이세스(Streptomycesspp.), 곰팡이균은 아스퍼질러스 오리지(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스(Aspergillusspp.), 페니실리움(Penicillum) 인 것을 특징으로 하는 성장촉진제용 미생물 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 혐기 발효는 35 내지 40 ℃에서 6 내지 8 일 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 성장촉진제용 미생물 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 숙성 발효는 92 내지 98 ℃의 온도조건이 유지되는 상태에서 pH 3.1 내지 3.5의 조건으로 20 내지 30 일 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 성장촉진제용 미생물 조성물.
  7. 제 1항의 성장촉진제용 미생물 조성물을 포함하는 동물 사육용 사료.
  8. 제 7항에 있어서, 사료는 닭 또는 돼지 사육용 사료인 것을 특징으로 하는 동물 사육용 사료.
  9. 제 1항의 성장촉진제용 미생물 조성물을 포함하는 식물 재배용 비료.
  10. 제 9항에 있어서, 식물은 오이 또는 메론인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 식물 재배용 비료.
  11. 제 1항의 성장촉진제용 미생물 조성물을 포함하는 식물 재배용 양액.
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