KR20030015662A - 불가사리 추출물을 포함하는 식물영양제 및 유기질 비료및 이들의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불가사리 추출물을 포함하는 식물영양제 및 유기질 비료 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 상기 식물영양제는 불가사리로부터 추출한 아미노산 질소질을 포함하며, 상기 유기질 비료는 불가사리의 유기질 조직 및 광물질을 포함한다. 본 발명의 식물영양제와 유기질 비료는 작물의 생육을 증진시키며, 부패 및 변성되지 않아 보존율이 높고, 시비가 용이하다. 또한 본 발명은 폐기되는 불가사리를 재활용할 수 있는 효과가 있다.

Description

불가사리 추출물을 포함하는 식물영양제 및 유기질 비료 및 이들의 제조방법 {PLANT NUTRIENT SUBSTANCE AND ORGANIC FERTILIZER COMPRISING STAR FISH EXTRACT AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 불가사리 추출물을 포함하는 식물영양제 및 유기질 비료 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보존율이 높고 시비가 용이한 불가사리 추출물을 포함하는 식물영양제 및 유기질 비료 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.

불가사리는 극피동물에 속하며 해저의 다양한 곳에서 서식한다. 불가사리는 주로 전복, 조개, 굴, 큰가리비, 홍합 등의 어패류와 죽은 물고기를 포식한다. 또한 불가사리는 다량으로 산란하고 번식속도도 빨라 어폐류 양식 및 어장 생태계에를 파괴하여 어민에게 막대한 손해를 입히는 생물이다.

불가사리에 대한 피해를 해결할 수 있는 방법으로는 석회살포, 통발 설치, 잠수하여 직접 채취하는 방법이 있으며, 더욱 효과적으로 불가사리를 구제하는 방안들이 개발되고 있는 실정이다.

한편, 불가사리에 의한 피해는 단지 수산업분야에서만 국한되어 있지 않다.여러 가지 방법으로 포획 또는 수집된 불가사리는 육상에서 적절한 활용도가 없어 폐기물로 처리되어져 2차적인 부패를 수반한 악취발생 및 환경오염을 야기시키고, 폐기물 처리에는 막대한 비용과 시간이 소비되고 있다.

상기와 같은 불가사리를 재활용하는 방법으로, 대한민국 특허출원 제 1982-003469호는 불가사리와 정어리를 혼합 가공하여 가축 사료용 어분제조방법, 대한민국 특허출원 제 1983-003223호는 보리새우의 고밀도 양식용 인공사료의 제조방법, 대한민국 특허출원 제 1993-003957호의 어패류를 건조, 분쇄한 다음 탄산칼슘을 단순 혼합하는 비료제조방법에 대하여 개시하고 있다. 그러나 상기의 방법들에 의해 제조된 물질들은 부패 및 변성이 많아 보존성이 짧고, 이로 인하여 사용상 문제점이 있다. 또한 상기 대한민국 특허출원 제 1993-003957호의 비료는 분말상으로 제조되어 시비가 용이하지 않다는 문제점이 있다.

따라서, 불가사리를 재활용하여 불가사리로 인한 피해를 줄이는 동시에 보존성과 안정성이 우수하며, 비료로 제조시 시비가 용이할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.

상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 보존성과 안정성이 우수할 뿐만 아니라 작물의 생육을 증진시킬 수 있는 불가사리 추출물을 포함하는 식물영양제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 불가사리 추출물을 포함하는 식물영양제의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 부패 및 변성이 적을 뿐만 아니라 시비가 용이한 불가사리의 비수용성 유기질 조직을 포함하는 유기질 비료를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 부패 및 변성이 적을 뿐만 아니라 시비가 용이한 비료의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 불가사리로부터 추출한 아미노산 질소질을 포함하는 식물영양제를 제공한다.

또한 본 발명은

a) 불가사리를 파쇄하는 단계;

b) 상기 파쇄물을 원심분리하여 아미노산 용액을 분리하는 단계; 및

c) 상기 아미노산 용액을 미생물을 이용하여 발효시켜 아미노산 질소질을 얻

는 단계;

를 포함하는 불가사리로부터 추출된 아미노산 질소질을 포함하는 식물영양제의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 불가사리의 비수용성 유기질 조직 및 광물질을 포함하는 유기질 비료를 제공한다.

또한 본 발명은

a) 불가사리를 파쇄하는 단계;

b) 상기 파쇄물을 원심분리하여 침전된 비수용성 유기질 조직을 얻는 단계;

c) 상기 비수용성 유기질 조직에 광물질을 첨가하여 더욱 파쇄시키는 단계;

및

d) 상기 파쇄한 비수용성 유기질 조직을 미생물을 이용하여 발효시키는 단계

를 포함하는 불가사리의 비수용성 유기질 조직 및 광물질을 포함하는 비료의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 불가사리에 존재하는 성분들 중에 유용한 유기성분 및 무기성분이 다량존재하고 있음을 확인하고, 불가사리로부터 추출한 유용성분의 이용방법에 대하여 연구하던 중 식물영양제, 유기질 비료 등 농업적으로 활용가능성이 우수함을 확인하고 이를 토대로 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 불가사리면 모두 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아무르 불가사리(Asterias amurensis), 별불가사리(Asterias pectinifera), 햇님 불가사리(Solaster borealis), 막대 불가사리(Solaster paxillatus), 가시단풍 불가사리(Astropecten polycantbus), 또는 가시 불가사리(Marthasterias glacilis)이다.

본 발명은 불가사리로부터 추출된 아미노산 질소질을 포함하는 식물영양제를 제공한다.

상기 식물영양제는 아미노산 질소질을 200 ㎎/mL 내지 250 ㎎/mL로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 식물영양제는 먼저 불가사리를 파쇄하고, 상기 파쇄물을 원심분리하여 수득한 아미노산 용액을 미생물을 이용하여 발효시켜 추출된 아미노산 질소질을 포함한다. 상기 아미노산 질소질의 추출방법은 불가사리 이외의 어폐류 및 저서성 해양 동물성 유기질에 적용하여 실시할 수 있다.

일반적으로 불가사리들은 겉껍질이 매우 단단하고 질긴 조직으로 되어 있어, 조직 속에 함유하고 있는 유기물질 및 무기물질을 추출하기 위해서는 조직을 파쇄하여야 한다. 상기 유기물질의 추출을 용이하게 하기 위해서는 50 메쉬(mesh) 이상으로 파쇄하는 것이 바람직하며, 최대한의 아미노산 수용액을 추출하기 위해서는 파쇄된 조직을 더욱 작게 부수어 각각의 유기질 속에 분포되어 있는 단백질 부위를 분해시키는 방법이 필요하다. 또한 파쇄한 불가사리에 함유되어 있는 유기 조성성분 중 단백 질소질로부터 아미노산을 추출하기 위해서 상기 불가사리 파쇄물에 물을 혼합하여 원심분리함으로써 점액성분이 함유되어 있는 불가사리 조직으로부터 아미노산을 용이하게 추출할 수 있다.

불가사리로부터 추출된 아미노산 질소질을 포함하는 식물영양제의 제조방법을 상세하게 설명하면 하기와 같다.

⑴ 불가사리의 파쇄

불가사리의 단단하고 질긴 조직으로부터 유기물질 또는 무기물질을 추출하기 위하여, 불가사리를 냉동시킨 다음 헤머 분쇄기(hammer crusher)를 이용하여 분쇄한다. 상기 헤머 분쇄기를 이용하여 100 ㎏씩 1회 이상 분쇄하는 것이 바람직하며, 파쇄된 불가사리 파편은 50 메쉬 통과분인 것이 바람직하다.

상기와 같이 파쇄한 불가사리에 함유되어 있는 유기물질의 구성성분은 하기 표 1과 같다.

구분	수분	고형물	유기물	단백 질소질
함량 (%)	60.3	12.5	9.7	17.5

⑵ 원심분리

파쇄된 불가사리 유기질로부터 아미노산을 추출하기 위하여 원심분리하고 그 상등액을 취한다. 불가사리 조직의 특성상 점액성분이 함유되어 있으므로, 파쇄된 불가사리 유기질 25 ㎏과 물 5 L를 혼합하여 30 분간 교반한 후 원심분리하는 것이 바람직하다. 상기 원심분리는 1500∼2000 rpm에서 30 분간 실시하는 것이 바람직하다.

또한 상기 원심분리하여 취한 상등액은 100 ℃에서 30 분간 가열하여 불용성 단백질을 파괴하고, 이로부터 아미노산이 이탈되도록 한다. 또한 상기 가열을 통하여 불가사리 조직내에 존재하는 부패균을 사멸시킬 수 있다.

⑶ 생물학적 처리

상기 가열하여 추출한 아미노산 용액을 미생물을 이용하여 발효시켜 부패되지 않는 유기 아미노산 용액을 수득하는 과정을 수행한다. 생물학적 처리는 아미노산 용액에 발효균주를 접종하여 발효과정을 유도함으로써 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명의 발효과정을 위한 발효균주는 유기산을 생성하는 발효균주가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 락토바실러스(Lactobacillus) 속 균주이다.

본 발명의 발효과정은 상기 ⑵ 단계의 아미노산 용액을 식힌 후 배양기에 넣고 35 ℃로 항온시킨 후, 당밀과 배양한 발효균주를 혼합하여, 이를 교반하면서 2∼3 일 동안 발효시킨다. 상기 발효는 통성 혐기상에서 실시하는 것이 바람직하고, 발효과정이 끝난 발효물의 pH는 3 내지 4인 것이 바람직하다.

또한 발효과정에서 발효균주에 의해 생성된 카르복실산(carboxylic acid)은 무기질 형태의 아미노기에 결합되어 충분한 산도 및 수소화합물을 형성하면서 작물의 생육을 증진시킬 수 있다. 이러한 발효과정을 거쳐 아미노산 질소질을 안정화시킬 수 있다.

상기와 같이 제조된 아미노산 질소질을 포함하는 식물영양제는 고체상, 젤상, 분말형, 액상의 형태로 제조가능하며, 가장 바람직하게는 액상이다.

본 발명의 불가사리로부터 추출한 아미노산 질소질을 포함하는 식물영양제는 식물 또는 식물의 종자에 적용시키기 위해 통상의 담체, 희석제 등을 더 포함할 수도 있다. 용도에 따라 통상의 식물영양제 또는 제초제, 살진균제 및 살균제 살충제 및 살선충제 등도 첨가할 수 있다. 확산제 및 점착제, 에멀션화제, 습윤제, 분산제, 고정제, 붕해제 등의 보조제도 첨가할 수 있다. 이러한 담체, 희석제, 보조제 등은 식물성장에 대한 조절작용을 최적합화시키도록 선택되는 것이 바람직하다.

본 발명의 불가사리로부터 추출한 아미노산 질소질을 포함하는 식물영양제가 적용되는 식물에는 시금치, 배추, 오이, 가지, 비프스테이크식물, 양배추, 부추, 리크 및 양파와 같은 야채류, 무, 고구마, 사탕무우 및 감자와 같은 근류 야채류, 쌀, 밀 및 옥수수와 같은 곡물류, 콩, 애드주키 콩 및 땅콩과 같은 콩류, 사탕수수 및 대마와 같은 산업용 작물, 포도, 귤, 감, 사과, 토마토, 메론, 배, 딸기, 복숭아, 바나나, 파인애플 및 커피와 같은 과일류, 고무나무, 피닉스 및 벤자민 관목과 같은 장식용 식물, 및 국화, 카네이숀, 장미, 초롱꽂, 나리꽃 및 튜울립과 같은 꽃이 포함되며, 이들에 한정되는 것은 아니다.

또한 본 발명은 상기 파쇄한 불가사리를 원심분리하여 상등액을 취하고 침전된 비수용성 유기질 조직을 포함하는 유기질 비료를 제공한다.

아미노산 질소질 추출과정에서의 원심분리 결과 수득한 비수용성 유기질 조직에 함유된 무기성분(건조물의 함량계산시, Ca, P, K, Mg의 상대백분율)은 하기 표 2와 같다.

구분	칼슘	인	칼륨	마그네슘	회분
함량 (%)	38.6	2.1	0.81	2.1	56.39

불가사리의 유기질 조직은 특성상 매우 단단한 조직으로서, 자연적인 분해 및 파쇄기의 성능과 사양만으로는 너무 많은 시간적 소모가 있고, 불가사리 조직을 분해화하기 어렵기 때문에 비수용성 유기질 조직에 광물질을 혼합하여 불가사리 조직을 입자화하여 무기원소를 추출한다.

상기 광물질은 농업용 토양개량제로 사용되고 있는 물질이면 모두 사용가능하며, 바람직하게는 제올라이트 또는 펄라이트이다. 상기 광물질은 불가사리가 가지고 있는 고유의 점액성 형성물을 제거하고, 유기질 조직을 더 작은 입자로 파쇄시키는데 도움을 준다. 상기 불가사리 유기질 조직과 광물질은 1 : 0.4 내지 0.6 중량비로 혼합하는 것이 바람직하며, 1 : 0.5 중량비로 혼합하는 것이 더욱 바람직하다. 분쇄공정은 2∼3 회 반복하여 분쇄한다. 분쇄물에 수분함량 10∼13 %가 되도록 발효액을 섞은 후, 밀봉포장하여 2∼3 일 동안 하루에 2∼3 회 교반한다. 발효과정이 끝난 발효물의 pH는 4 내지 5인 것이 바람직하다.

상기와 같은 공정에 의하여 입자화된 불가사리의 유기질 조직 및 광물질을 포함하는 유기질 비료는 작물의 줄기를 튼튼하게 하고 과실의 결실 및 성장과 착색 선도유지에 효능이 있다. 본 발명의 유기질 비료는 과수, 채소, 엽채류, 특용작물 등의 작물에 시비하는 것이 바람직하고, 시비시기는 작물의 정식 전에 토양에 살포하여 경운하고, 시비량은 300 평당 150 ㎏ 내지 300 ㎏ 정도이며, 작물의 생태를 보아 적절히 조절하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

포획하여 냉동 보관된 불가사리 100 kg을 1 마력 용량의 모터가 장착된 헤머 분쇄기로 분쇄하여 50 메쉬 통과분 불가사리 파쇄물을 제조하였다. 상기 불가사리 파쇄물 25 kg을 물 5 L와 함께 혼합하여 30 분간 교반하였다. 이를 1500∼2000 rpm으로 30 분간 원심분리하여, 상등액을 취한 후 이를 용기에 넣고 100 ℃, 30 분 동안 가열하였다.

발효균주인 락토바실러스 속 균주를 MRS 배지(Difco 사)에 1차로 배양한 다음, 2차로 1 L, 3.5 × 10¹⁰cfu/mL 배양하였다.

상기 가열물을 식힌 후 배양기에 넣고 35 ℃로 항온시킨 후, 당밀과 배양한 발효균주를 투입하고, 통성 혐기, 35 ℃에서 2∼3 일 동안 교반배양하여 얻은 pH 3 내지 4의 아미노산 질소질 230 ㎎/mL을 포함하는 식물영양제를 제조하였다.

실시예 2

상기 실시에 1에서 파쇄한 불가사리를 원심분리하여 상등액을 취하고 남은 비수용성 유기질 조직에 제올라이트 1 : 0.5 중량비로 첨가하여 혼합한 후, 100 kg을 1 마력 용량의 모터가 장착된 헤머 분쇄기로 분쇄하여 50 메쉬 통과분 불가사리 파쇄물을 제조하였다. 이를 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 발효균주를 투입하여 발효시켜 제조한 유기질 조직 150 ㎏을 포함하는 농업용 유기질 비료를 제조하였다.

[실험예]

실시예 1의 방법으로 제조한 불가사리에서 추출한 아미노산 질소질을 포함하는 식물영양제를 액체비료로 활용하여 채소류인 참외, 토마토와 특작물인 인삼에 미치는 영향을 조사하였다. 하기 표 3에 실험 조건을 나타내었다.

시험작물	시험 장소	시험면적	시험방법	시험기간
참외	음성군 삼성면 능산리456-2	9.9 ㎡（3평)	토양 살포(기비) 및 옆면살포 시비	2000.5∼8월15일
토마토	음성군 삼성면 능산리456-2	9.9 ㎡（3평)	토양 살포(기비) 및 옆면살포 시비	2000.5∼8월15일
인삼	음성군 삼성면 대정리	6.6 ㎡（2평)	엽면시비관주시비	2000.5∼6월15일

참외와 토마토는 무처리, 화학비료(남해화학제품; 질소 21 %, 인산 17 %, 칼륨 17 %)를 처리한 군, 실시예 1의 식물영양제를 처리한 군으로 나누어 실시하였다. 실시예 1의 식물영양제는 100 cc를 200 배 수분희석하여 전면에 살포하였다. 참외와 토마토는 정식 후 3 주 간격으로 엽수, 최대엽장, 근중, 근장을 조사하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

구분	과중 (g)	과수 (개)	엽수 (장)
1차 조사(5월 25일)	무처리	0	0	6
	화학비료	0	0	8
	실시예 1의 식물영양제	0	0	7
2차 조사(7월 20일)	무처리	23	12	11
	화학비료	28	11	13
	실시예 1의 식물영양제	30	12	16
3차 조사(8월 15일)	무처리	280	26	14
	화학비료	330	38	15
	실시예 1의 식물영양제	410	44	15

상기 표 2의 과중은 최종수확기의 평균 과중을, 과수는 최종수확기의 전체과수를, 엽수는 잎의 개수를 계산한 것이다. 실시예 1의 식물영양제로 처리한 참외와 토마토는 3 차 조사시 무처리한 과수에 비해 신장은 약간의 변화가 있었으며, 과수는 생육증가로 결손이 없이 모두 착과되어 안정된 생육을 나타내었다.

인삼은 3년생 본엽 전개가 이루어지는 시험에서 대조구 한구에는 비료성분이 전혀 없는 일반물 10 L를 전면에 엽면시비하고, 다른 한 구에는 실시예 1의 식물영양제 100 cc를 10 L의 물에 희석하여 엽면관주하였다. 이후 같은 처리를 2 주 단위로 3 회에 걸쳐 시비 후 생육변화를 조사하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

구분	엽중 (g)	근중 (g)	근장 (㎝）
1차 조사(5월 20일)	무처리	8	23	11
	실시예 1의 식물영양제	8	22	11.5
2차 조사(6월 5일)	무처리	14	23.5	11.5
	실시예 1의 식물영양제	15	23.5	11.7
3차 조사(6월 25일)	무처리	18	24	11.6
	실시예 1의 식물영양제	20	24	11.8

상기 표 5의 엽중은 지상부 엽면의 무게를, 근중은 인삼뿌리의 무게를, 근장은 인삼뿌리의 크기를 계산한 것이다. 인삼의 경우 실시예 1의 식물영양제를 처리하였을 때, 근중과 근장에는 큰 차이가 없었으나, 엽중이 증가됨으로써 엽면을 통한 동화작용 및 양분흡수가 촉진되어 고온기(7월∼8월) 이후 인삼근중과 근장이 비대해짐을 나타내었다.

상기와 같은 실험결과를 통하여, 실시예 1의 식물영양제를 사용할 경우 식물의 생육이 촉진됨을 확인할 수 있었다. 특히 과채류의 경우 안정된 착과와 비대가 이루어지며, 인삼 등 엽면시비의 경우 영양흡수로 인한 엽면의 생육촉진이 이루어짐을 알 수 있었다.

본 발명의 불가사리 추출물을 포함하는 식물영양제 및 유기질 비료는 작물의 생육을 증진시키며, 부패 및 변성되지 않아 보존율이 높고, 시비가 용이하다. 또한 본 발명은 폐기되는 불가사리를 재활용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 불가사리로부터 추출한 아미노산 질소질을 포함하는 식물영양제.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 아미노산 질소질이 200 ㎎/mL 내지 250 ㎎/mL의 함량으로 포함하는 식물영양제.
3. a) 불가사리를 파쇄하는 단계;

   b) 상기 파쇄물을 원심분리하여 아미노산 용액을 분리하는 단계; 및

   c) 상기 아미노산 용액을 미생물을 이용하여 발효시켜 아미노산 질소질을 얻

   는 단계

   를 포함하는 제 1 항의 식물영양제의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 파쇄물은 50 메쉬 통과분인 식물영양제의 제조방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 발효는 락토바실러스(Lactobacillus) 속 균주를 접종하여 실시하는 식물영양제의 제조방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 불가사리로부터 추출된 아미노산 질소질의 pH는 3 내지 4인 식물영양제의 제조방법.
7. 불가사리 비수용성 유기질 조직 및 광물질을 포함하는 유기질 비료.
8. a) 불가사리를 파쇄하는 단계;

   b) 상기 파쇄물을 원심분리하여 침전된 비수용성 유기질 조직을 얻는 단계;

   c) 상기 비수용성 유기질 조직에 광물질을 첨가하여 더욱 파쇄시키는 단계;

   및

   d) 상기 파쇄한 비수용성 유기질 조직을 미생물을 이용하여 발효시키는 단계

   를 포함하는 제 7 항의 유기질 비료의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 광물질이 제올라이트 또는 펄라이트인 유기질 비료의 제조방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 불가사리 유기질 조직과 광물질이 1 : 0.4 내지 0.6 중량비로 혼합하는유기질 비료의 제조방법.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 발효는 락토바실러스(Lactobacillus) 속 균주를 접종하여 실시하는 유기질 비료의 제조방법.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 불가사리로부터 추출한 유기질 조직의 pH는 4 내지5인 유기질 비료의 제조방법.