KR20120043293A - 우드펠렛형배양토 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우드펠렛형배양토 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 나무를 파쇄하여 톱밥을 제조하는 단계와 파쇄된 톱밥를 고열 건조시키는 단계와 상기 톱밥에 압력을 가하고 압력이 가해진 톱밥을 펠렛 형태로 절단하는 성형단계를 포함하여 이루어진 우드펠렛 형태의 배양토로서,
상기 배양토에 용수를 공급하여 상기 우드펠렛의 부피를 확장시켜 상기 식물을 고정시키는 것을 특징으로 한다.

Description

우드펠렛형배양토 및 이의 제조방법{The culture soil formed by wood pellet and the process of manufacture thereof}

본 발명은 우드펠렛형배양토 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 물빠짐 및 물 보유력이 뛰어난 우드펠렛형배양토와 이에 기능성을 부여한 풍부한 미네랄을 함유한 형태의 배양토 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 화원에서 구입한 배양토는 식물에게 광범위하게 적용할 수 있도록 맞춰진 흙으로, 물빠짐(배수), 물의 보유력(보수력) 등에 초점을 맞춘 것이다.

이러한 배양토는 종류에 따라 다르지만, 비료분은 거의 없는 것으로 알려져 있으며, 3개월에 한 번 정도는 비료를 주는 것이 좋다.

이러한 배양토는 버미큘라이트(질석), 피트모스, 펄라이트, 바크와 같은 종류가 있다.

상기 버미큘라이트는 질석을 고온에서 가열하여 입자가 고른 상태로 변화시킨 것이다. 알칼리성으로 피트모스와 함께 사용된다. 보수력, 보비력 등이 좋으며 가벼운 배양토로서, 거의 모든 식물의 배양토로 이용되며 가장 기본이 되는 흙이다.　

상기 피트모스는 식물 및 그 주변에 퇴적되어 있는 것 즉, 식물의 잔재물이 탄화된 흙이다. 산성으로 버미큘라이트와 같이 사용하고, 보수력과 보습력이 뛰어나다. 하지만, 물을 오래 머금고 있으며 순환이 잘 안된다. 그러므로 피트모스를 많이 사용하면 물빠짐이 잘 안되고 썩을 가능성이 있다. 가격은 비싼편이나 영양분은 다량으로 함유되어 있다.　

상기 펄라이트는 진주암을 1000℃ 정도에서 부풀린 것으로 배수성이 좋다.

상기 바크는 쉽게 말해 나무 껍질로 이루어 진 것으로, 이는 증발을 막고 통기성이 좋아 난과 식물에 많이 이용된다.

한편, 미네랄은 사람을 포함한 동물뿐만 아니라 식물의 성장 발육에 꼭 필요한 요소이며, 미네랄이 부족한 토양은 비료를 아무리 풍부하게 주더라도 식물은 영양분을 충분히 흡수할 수 없어 뿌리가 약하고 성장이 느리며, 수확량이 떨어지는 것을 볼 수 있다.

미네랄이 부족한 토양은 비료를 많이 주더라도 식물이 제대로 성장하지 못하며 발육이 저조한 것을 볼 수 있다.

따라서 건강하고 싱싱한 식물은 많은 영양소와 많은 미네랄을 포함하고 있다고 해도 과언은 아니다.

이러한 미네랄은 여러 가지 미네랄이 있을 수 있지만, 그 중 이온 미네랄이 생명체에 흡수율이 가장 좋은 것으로 알려져 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안한 것으로, 물빠짐(배수), 물의 보유력(보수력), 그리고 미네랄이 풍부한 미네랄 배양토 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 이온미네랄이 풍부한 고급 식물을 재배하여 이러한 식물을 이용한 관련 산업을 활성화하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 위한 본 발명에 따른 우드펠렛형배양토 및 이의 제조방법은, 나무를 파쇄하여 톱밥을 제조하는 단계와 파쇄된 톱밥를 고열 건조시키는 단계와 상기 톱밥에 압력을 가하고 압력이 가해진 톱밥을 펠렛 형태로 절단하는 성형단계를 포함하여 이루어진 우드펠렛 형태의 배양토로서,

상기 배양토에 용수를 공급하여 상기 우드펠렛의 부피를 확장시켜 상기 식물을 고정시키는 것을 특징으로 한다.

상기 배양토에는 무기금속염을 함유하는 매체로부터 미생물군을 통해 추출한 미네랄제제가 함유되어 있을 수 있으며, 상기 미네랄제제는, 광합성세균을 증식시키는 단계와 상기 무기 금속염을 함유하는 매체를 상기 광합성세균이 사멸되지 않게 안정화되도록 구성된 미생물군에 침지시켜 상기 미생물군이 상기 매체로부터 상기 무기금속염을 이온화하여 이온미네랄제제를 얻는 단계를 포함하여 제조되어, 상기 미네랄제제가 상기 우드펠렛에 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 미생물군 내에는 상기 광합성세균 및 유산균, 효모균이 더 포함되어 이루어질 수 있으며, 여기서 상기 광합성세균(phototrophic bacteria)은 로도슈도모나수 속(Rhodopseudonas sp; P. palustris … 등), 로도박터 속(Rhodobacter sp; R. sphaeroides, R. capsulatus … 등), 아카리오크로리스 속(Acaryochloris sp; A. marina … 등) , 브라스토크로리스 속(Blastochloris sp; B.viridis, B. sulfoviridis … 등) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며,

상기 유산균은 락토바실루스 속(Lactobacillus sp; L. plantayum, L. casei, L. acidophilus, L. delbrueckii, L. fructivorans, L. hilgardii, L. paracasei, L. rhamnosus … 등), 비피도박테륨 속(Bifidobacterium sp; B. bifidum, B. adolescentis … 등), 락토코쿠스 속(Lactococcus sp; L. lactisL. cremoris … 등), 페디오코쿠스 속(Pediococcus sp; P. damnosus … 등), 로이코노스톡 속(Leuconostoc sp; L. mesenteroides … 등) 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있으며,

상기 효모균은 출아효모(出芽酵母; Saccharomyces cerevisiae), 분열효모(分裂酵母; Shizosaccharomycespombe), 칸디다 속(Candida sp; C. Utills, C. Shizosaccharomyces pombe … 등), 야로위아 속(Yarrowia sp; Y. lipolytica… 등), 피키아 속(Pichia sp; P. pastoris … 등), 한제눌라 속(Hansenula sp H. polymorpha …등), 클루이베로마이세스 속(Kluyveromyces sp; K. lactis pastoris, K. fragilis, K. marxianus … 등)중 어느 하나 이상이 사용되어 질 수 있다.

그리고, 상기 무기금속염을 함유하는 매체는 맥반석, 후동석, 철광석, 송이(scoria), 부석과 같은 광물 또는 암석인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 우드펠렛형배양토 제조방법은, 나무를 파쇄하여 톱밥을 제조하는 제1단계와, 일정 함수율을 갖도록 파쇄된 톱밥를 건조시키는 제2단계와, 상기 제2단계 전 또는 후에 무기금속염을 함유하는 매체로부터 미생물군을 통해 추출한 미네랄제제와 상기 톱밥을 혼합시키는 제3단계와, 상기 미네랄제제와 혼합된 톱밥에 압력을 가하고, 압력이 가해진 톱밥을 펠렛 형태로 절단하는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 우드펠렛형배양토 및 이의 제조방법에 의하면, 물빠짐 및 물 보유력이 뛰어나며, 특히 가격경쟁력이 뛰어난 우드펠렛형배양토를 제공할 뿐만 아니라, 이에 기능성을 부여한 풍부한 미네랄을 함유한 형태의 배양토를 제공함으로써, 가장 경제적으로 생명체에 필요한 이온미네랄을 식물이 취하고, 이러한 식물을 생명체가 흡수하여 미네랄이 부족한 시대의 병폐를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 우드펠렛형배양토와 본 발명에서 추출한 이온미네랄제제를 이용한 양액재배를 통해 도시 농업을 확산시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 우드펠렛형 배양토 및 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무기금속염을 함유한 매체로부터 추출한 이온미네랄제제를 설명하기 위한 사진.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 추출한 이온미네랄제제를 설명하기 위한 성분분석도.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 우드펠렛형 배양토 및 이의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 우드펠렛형 배양토를 설명하기 위한 도면으로, 우드펠렛형 배양토(101)는 나무를 파쇄하여 톱밥을 제조하는 단계(10S)와 파쇄된 톱밥를 건조시키는 단계(20S)와 상기 톱밥에 압력을 가하고 압력이 가해진 톱밥을 펠렛 형태로 절단하는 성형단계(30S)를 포함하여 이루어진 것이다.

좀 더 이를 세분화하면, 상기 배양토는 나무로부터 톱밥을 생산하는 톱밥의 생산과정, 생산된 톱밥에 대하여 불순물을 거르고 일정 크기이상의 것을 걸러내는 톱밥의 선별과정, 상기 선별된 톱밥을 건조하는 톱밥의 건조과정, 건조된 톱밥을 압축 및 성형, 즉 펠렛화하는 톱밥의 펠렛화 과정으로 나눌 수 있다.

도면 번호 102는 주물관으로써, 톱밥을 일정한 압력으로 밀어내어 펠렛이 형성되도록 하는데, 상기 주물관에서는 열압공정이 행해질 수 있으며, 예컨대, 압밀화는 100-180℃, 250~1000 kgf/㎠, 2.5~10 분의 조건으로 행해질 수 있다.

이렇게 펠렛화된 배양토, 즉 우드펠렛형 배양토(101)는 고열건조 및 성형된 멸균된 배양토로서 식물의 배양토로서 최적의 형상을 갖는다.

즉, 상기 배양토에 식물을 담은 상태에서 용수를 공급하면 상기 우드펠렛형 배양토(101)의 부피가 확장되어 상기 식물을 고정시키게 된다. 이러한 배양토(101)는 통기성뿐만 아니라 물의 보유력이 뛰어나 도시 농업에 있어서의 배양토로 최적이다.

또한, 상기 배양토와 자갈이나 모래 등을 섞어 용수를 공급하게 되면 식물을 더욱 단단히 고정시킬 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 실시예에 따른 우드펠렛형 배양토(101)의 제조방법에 있어, 건조단계(20S) 전 또는 후에 미네랄제제를 혼합하는 단계(100S)를 추가하여 풍부한 미네랄이 함유된 배양토를 제조할 수 있다.

상기 미네랄제제에 대한 것은 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무기금속염을 함유하는 매체를 미생물로 추출한 이온미네랄제제를 설명하기 위한 사진이다.

사진 A는 무기금속염을 함유하는 매체, 예컨대 맥반석을 설명하기 위한 사진이고, 사진 B는 이러한 맥반석을 본 출원인이 안정화한 미생물군으로 이온미네랄을 추출한 사진이다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 맥반석은 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, K₂O 등의 화학조성물로 이루어져 있는 암석이다. 이러한 맥반석은 천연 초전도체작용 물질로 옛 중국에서 처음 발견되었으며 380여년 전 한방한약의 대가인 이시인이 저술한 본초강목과 허준의 동의보감에 수록된 신비의 자연석으로 미네랄원소 40여종(게르마늄, 규소, 세레듐, 아연, 망간 등)의 집합체로 전해지며, 일반석과는 달리 산소함유량이 매우 풍부하여 방부, 항균기능이 탁월한 것으로 알려져 있다.

한편, 미생물군은 유산균, 효모, 광합성세균 등 다양한 미생물이 함께 공생하는 액상의 미생물로 이루어 진다.

특히, 본 출원인은 광합성세균을 자체 증식시키고, 상기 광합성세균이 안정화될 수 있도록, 즉 광합성세균이 사멸되지 않도록 유산균 및 효모균 등이 공생할 수 있도록 배양하였다. 상기 광합성세균의 증식은 통상의 증식 기술로도 증식 가능함은 물론이다.

상기 광합성세균(phototrophic bacteria)은 로도슈도모나수 속(Rhodopseudonas sp; P. palustris … 등), 로도박터 속(Rhodobacter sp; R. sphaeroides, R. capsulatus … 등), 아카리오크로리스 속(Acaryochloris sp; A. marina … 등) , 브라스토크로리스 속(Blastochloris sp; B.viridis, B. sulfoviridis … 등) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 유산균에 속하는 것으로서 락토바실루스 속(Lactobacillus sp; L. plantayum, L. casei, L. acidophilus, L. delbrueckii, L. fructivorans, L. hilgardii, L. paracasei, L. rhamnosus … 등), 비피도박테륨 속(Bifidobacterium sp; B. bifidum, B. adolescentis … 등), 락토코쿠스 속(Lactococcus sp; L. lactisL. cremoris … 등), 페디오코쿠스 속(Pediococcus sp; P. damnosus … 등), 로이코노스톡 속(Leuconostoc sp; L. mesenteroides … 등) 등이 사용될 수 있으며, 효모균에 속하는 것으로서 출아효모(出芽酵母; Saccharomyces cerevisiae), 분열효모(分裂酵母; Shizosaccharomycespombe), 칸디다 속(Candida sp; C. Utills, C. Shizosaccharomyces pombe … 등), 야로위아 속(Yarrowia sp; Y. lipolytica… 등), 피키아 속(Pichia sp; P. pastoris … 등), 한제눌라 속(Hansenula sp H. polymorpha …등), 클루이베로마이세스 속(Kluyveromyces sp; K. lactis pastoris, K. fragilis, K. marxianus … 등) 등이 사용될 수 있다.

또한, 상기 미생물군에는 지금까지 알려진 10,000여종의 생리활성 물질 중 2/3가 유래된 방선균이 포함되어 있을 수 있다.

한편, 상기 미생물군은 피부 보습을 도와주는 아미노산과 같은 저분자 유기산을 분비하는 유산균이 포함되는데, 이러한 미생물군을 이용하여 맥반석으로부터 이온미네랄을 추출함에 있어, 다음과 같은 화학식 1에 의해 일정부분 금속이온을 추출시킬 수 있다.

[화학식 1]

RCOOH(aq) + MX(s) -> RCOO^- + H⁺ + MX(s) -> RCOO^- + M⁺(aq) + HX(s) : 제1단계

RCOO^- + M⁺(aq) + H2O -> RCOOH(aq) + M⁺(aq) + OH^- : 제2단계

RCOOH : 유기산(젓산, 아미노산을 포함하는 유산균의 대사산물)

MX : 무기금속염(SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, K₂O...... )

HX : 매체교질입자에 흡착된 H⁺이온

M⁺ : 용탈된 금속이온인 이온상태의 미네랄 (K⁺, Ca^{2 +}, Na⁺ ....)

즉, 무기금속염을 함유하는 매체를 적어도 유산균을 포함한 다수의 미생물군으로 이온미네랄을 추출시키는 과정에서, 상기 무기금속염은 상기 미생물 분비물의 젓산을 포함하는 유기산과 작용하여 상기 무기금속염으로부터 이온 상태의 미네랄을 얻을 수 있다. 다시 말하면, 무기금속염을 함유하는 매체를 광합성세균이 사멸되지 않게 안정화되도록 구성된 미생물군에 침지시켜 상기 미생물군이 상기 매체로부터 상기 무기금속염을 이온화하는 단계에서, 상기 무기금속염은 상기 미생물군으로부터의 유기산과 작용하여 상기 무기금속염이 이온화되어 이온미네랄이 용출되고, 상기 매체는 H⁺이온의 흡착으로 환원되어 산성화되게 된다. 이러한 과정 등을 통해 이온 상태의 미네랄을 얻을 수 있는 것이다.

하지만, 상기 유기산만을 이용하여 충분한 이온 미네랄을 얻기에는 분명 한계가 있을 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 이온미네랄제제는 상기와 같은 유기산에 의해 이온 상태의 미네랄을 일정 부분 얻을 수도 있겠지만, 다른 미생물, 바람직하게는 방선균 등과 같은 미생물이 수소이온을 산화작용 등을 통해 더욱 촉진시켜 무기금속염으로부터 금속이온을 더욱 용출시킬 수 있는 것이다.

일반적으로 방선균은 포자 상태에서 휴면하다가 영양과 습도가 적당하거나 다른 미생물의 영향을 받아 생리화학적으로 균 생육에 적합환 환경이 되면 포자가 발아하기 시작하고 균사가 생장하게 되는데, 광물 및 암석에 상기 방선균이 포자형태로 있다가 상기 미생물군에 침지되면, 포자가 발아하여 방선균이 생장되게 되면서 이온미네랄을 더욱 추출하게 한다.

상기 방선균은 스트렙토마이세스 속(Streptomyces sp; S. albus, S. lnoursei, S. caespitosus, S.coelicolor, S. lerythreus, S. griseus … 등), 스트렙토미세스 그리세우스 속(Streptomyces sp; S.griseus) 등이 사용되어 질 수 있다.

이러한 미생물군을 이용하여 무기금속염을 함유한 매체로부터 이온미네랄을 추출한 성분 분석 및 비교예를 살펴보면 다음과 같다.

(비교예 1)

최근 각종 건강개선효과로 주목을 받고 있는 '에나미네랄A'를 발명한 진주바이오푸드가 '2009 대한민국특허대전'에서 은상을 수상을 했고, 미국 국립 생물 정보센터(NCBI)에 등재된 내용과 관련이 있는 특허 제10-0463825호를 살펴보면, 표 1과 같이 미네랄 성분이 측정되었다.

[표 1]

상기 시험결과는 단위가 100g당 mg으로 이를 1kg당 mg으로 환산하면, 예컨대 철은 2.52mg, 칼륨 9mg, 칼슘 164.7mg, 마그네슘 0.98mg 등이 추출되었다.

이와 비교하여, 본 발명에 따른 미생물을 이용한 이온미네랄 추출 방법에 따른 추출 성분 분석은 다음과 같다. 하기 별첨 1은 충남동물자원센터에서 분석한 성적서 번호 10057에 관한 것이다.

본 시험 결과는 금속성분분석기인 ICP 장비를 통해 얻어진 수치로서, 특히, 맥반석에서 추출한 이온미네랄 함량을 살펴보면, 철은 kg당 147mg, 칼륨이 kg당 약 13g, 칼슘은 약 38g, 마그네슘은 kg당 약 2g 등이 추출되었다. 이는 상기 "에나미네랄 A" 함량과 비교했을 때 수 천배 이상의 미네랄 성분이 추출된 것이다.

따라서, 시중에 판매되고 있는 "에나미네랄 A" 사용 용법을 살펴보면, 제품 뚜껑으로 1 ~ 3뚜껑(약 20ml ~ 60ml)의 양을 물에 희석하여 음용하는 것을 기준으로 하지만, 본 발명에 따라 추출된 이온미네랄은 상기 "에나미네랄 A" 과 비교했을 때 한 두 방울이면 충분하다.

(비교예 2)

농가경영컨설팅 자료 제3호, 친환경농업의 경영실태와 실천기술 현황에 대해 충청남도 농업기술원에서 개재한 내용을 살펴보면, 방해석과 같은 점토 광물을 희석한 황산을 사용하여 용해한 것으로 추정된다는 의견 내용과 함께, 하기와 같은 성분을 분석하였다.

친환경 농법으로 농가에서 사용하고 있는 비료의 미네랄 성분을 분석한 결과, 실제 미네랄 성분은 극히 미비한 것을 살펴볼 수 있다.

만약, 친환경 농법으로 본 출원인이 추출한 이온미네랄을 비료의 원료로 사용하거나, 본 발명의 실시예에 따른 우드펠렛형배양토에 상기 이온미네랄을 함유하도록 하면, 식물 생장에 있어 큰 도움이 될 것이다. 이를 통해 아이들에게 미네랄이 풍부한 채소 및 이온미네랄로 키운 스테비아와 같은 허브를 다른 과일과 Mixing 하면, 그 맛이 일품이다.

(비교예 3)

물의 맛은 주관적 요소로서 민족, 지역에 따라 또는 개인의 성향에 따른 차이가 많으므로 절대적인 평가는 어려우나, 일반적으로 온도와 냄새, 색깔 등 심미적 요소나 물 속에 녹아있는 미네랄 성분들 사이의 미묘한 균형 등에 좌우되는 것으로 알려져 있어 미네랄 성분들과 물맛 사이의 관계를 규명하려는 연구 사례가 있다.

우리 몸에 필요한 미네랄들은 주로 식품을 통해 섭취하게 되며 식품에 비해 먹는 샘물에 함유되어 있는 미네랄 양은 극히 일부이지만, 이 성분들이 먹는샘물의 맛에 많은 영향을 끼치고 있으며, 업체에서도 수도수나 정수기물에 비해 미네랄 성분이 많음을 제품의 장점으로 홍보하고 있다.

먹는 샘물에 함유되어 있는 대표적 미네랄성분인 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 나트륨과 불소 등의 함량을 제품에 표기하도록 하고 있으며 이는 유일하게 소비자에게 제공되는 제품 성분 정보이다.

한국소비자원에서 조사한 성분분석표를 살펴보면 다음과 같다.

특히, 에비앙 천연 광천수(Evian natural mineral water)는 빙하 퇴적층에서 얻은 지하수로 미네랄 함량은 칼슘 84.4, 마그네슘 26.7 칼륨 0.9, 나트륨 7.9. 불소 0.2이하로서 수입 먹는 샘물 중 에비앙은 가장 널리 알려진 브랜드이다.

가격대를 살펴보면, 미네랄 함량이 높을수록 가격대가 높은 것을 확인할 수 있다.

이와 비교하여, 일반 정수기 물 또는 일반 샘물에 당사의 이온미네랄제제 한 두방울을 넣어 마시면, 하루에 필요한 미네랄을 충분히 섭취할 수 있으므로, 미네랄 함량이 낮으면서도 고가의 미네랄 워터 대신 본 출원인이 천연광물/암석으로부터 추출한 이온미네랄을 이용하면 일반 대중이 미네랄을 충분히 섭취할 수 있는 효과가 있다.

상기와 같이 본 발명의 실시예에 따른 이온미네랄을 우드펠렛형 배양토(101)에 적용함으로써, 풍부한 미네랄이 함유된 배양토를 제조할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 이온미네랄추출방법을 통한 이온미네랄제제를 도 4 내지 도 6를 통하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 다양한 광물을 상기 미생물군을 이용하여 이온미네랄을 얻은 결과치를 나타낸 시험성적서이다. 여기서 맥반석과 제주산송이로부터 추출된 성분 결과값을 살펴보면, Fe, K, Mg, Ca이 다량 검출되었고 또한 Mn, Na, Zn, Al이 고르게 검출되었음을 확인할 수 있다. 즉, 세포 내영양분 및 노폐물 운반,　뼈,치아에 다량 존재하는 Ca 및 신체수분밸런스를 조정하는 Na이 다량 추출되었고, 이외의 이온미네랄도 고르게 추출되었음을 알 수 있다.

또한, 도 5은 휴가토를 상기 미생물군으로 1주일동안 추출시킨 CM-Actino 및 1 개월을 추출시킨 CM-Mine의 시험성적서이다.

이를 살펴보면, K, Ca, Na 성분이 가장 많이 추출되었으며, 기타 미네랄 성분도 고르게 추출되었음을 확인할 수 있다.

도 4와 도 5에서 살펴본 바와 같이, 인체에 필요로 하는 다량 미네랄, 즉 하루에 100mg 이상이 필요한 미네랄과 미량 미네랄, 하루에 100mg 이하로 필요한 미네랄이 고르게 잘 분포되어 있는 것을 알 수가 있다.

또한, 도 6을 살펴보면, 국립목포대학에 의뢰하여 제주산 송이로부터 추출한 이온미네랄을 성분 중 바나듐 이온을 검출한 내용으로, 실험 조건은 다음과 같다.

1. ICP-AES(SPECTRO사의 모델 ARCOS로 분석

2. 표준용액 : 1000 mg/kg 저장용액을 희석시켜 사용

3. 0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1, 5 mg/kg 표준용액 제조

4. 시료 : 수돗물(고양시), 송이콜로이드, 송이 발효액(100배 희석하여 실험)

이러한 실험조건에서 바나듐 이온이 약 2ppm이 검출되었다.

이 결과를 통해 최근 제주도 국책과제 '제주워터와 생물자원을 활용한 바나듐 혼합음료 상품화'에 최종 선정되었다. 특히, 바나듐 혼합음료 상품화 선정에 있어, 유수의 바이오기업, 제약회사 등이 참여하였으나, 당사의 바나듐 이온의 추출 기술의 탁월성으로 국책과제에 선정되었고, 이는 기술 전문 심사관들의 기술 가치평가를 받은 결과가 반영된 것이다.

상기 바나듐은 공지된 바와 같이, 당뇨병 치료에 탁월한 효과가 있는데, 밴쿠버대학 브리티쉬 콜롬비아 의대의 연구결과에 따르면, 당뇨병의 85%를 차지하는 성인당뇨병 발병시 바나듐 한가지 만으로도 인슐린 투여를 대신 해 줄 수 있다고 언급한 바 있다.

한편, 최근 제주대 이호원 교수 연구팀이 발표한 제주시 조천읍 중산간 와흘리에서 뽑아낸 지하수(원수)를 연구한 결과, 바나듐 평균 함량은 35.8ppb이었고, 일본에서 시판 중인 후지산 바나듐의 함량이 62~150ppb인 점을 감안했을 때, 당사의 검출된 바나듐 이온이 약 10배 이상의 큰 농도 차이가 있음이 확인되었다.

상기와 같이 무기금속염이 함유된 매체를 본 출원인이 적용한 미생물군에 일정 기간 침지시켰을 경우, 금속 이온인 이온미네랄이 다량 추출됨을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 이온미네랄제제를 통해 다양한 가공품, 응용분야에 접목할 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 상기 이온미네랄제제를 이용하여 스테비아 및 콩나물을 재배하였고, 이에 대한 성분분석을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 참고로, 건물기준(말린시료) 및 원물기준(원시료-수분보정) 두 가지로 정리되어 있으며, (재)충남동물자원센터, 성적서 번호 A10081, 2010년 8월 10일에 나온 자료이다.

설탕보다 300배나 높은 단맛을 내는 상기 스테비아는 낮은 당 함량(low-carbohydrate, low-sugar)을 가진 식품 대체물로 사용되고 있다. 의학적 연구결과는 비만과 고혈압을 관리하는데 유익하다고 알려져 있으며, 혈당에 무시해도 좋을 만큼의 영향 때문에 당 조절 식이요법에 자연 감미료로서 사용되고 있다.

최근 연구결과는 비만, 고혈압 등을 치료하는데 효과가 있음을 보여주었고, 또한 혈당에 대하여 매우 낮은 영향을 가지고 있을 뿐 만 아니라, 내당능(glucose-tolerance)을 강화시켜 주기도 하기 때문에 당뇨병을 관리하는데 자연감미료로서 가치가 높다.

이러한 스테비아는 저널, 즉 Esmat Abou-Arab, A. Azza Abou-Arab and M. Ferial Abu-Salem, Physico-chemical assessment of natural sweeteners steviosides produced from Stevia rebaudiana bertoni plant, African Journal of Food Science Vol. 4(5) pp. 269- 281, May 2010을 살펴보면, 하기와 같이 Table 3.에 미네랄 함량이 적시되어 있다.

본 출원인이 재배한 스테비아의 미네랄 함량을 상기 저널에서 분석된 성분을 mg/kg으로 환산하여 도 7와 비교하여 설명하면 다음과 같다.

K, Ca, Mg, Mn은 매우 높은 함량이 추출되었고, Zn은 2배 수준, Fe 는 비슷한 수준, Na, Cu는 절반 수준으로 감소했다. 이를 살펴보면, 모두 필수미네랄이지만 Mn은 Cu보다 독성이 낮으며, Na의 경우 과량미네랄로 혈압에 대한 영향이 우려되는 것을 고려할 때, 인체에 필요한 미네랄의 함량은 높으며, 과잉미네랄은 적음을 알 수 있다.

본 스테비아는 2010년 7월 28일부터 8월 3일 동안 약 7일간 재배하였으며, 식물 1pot당 물 2L를 공급하였고, 이온미네랄 원액을 약 1000 : 1로 희석하여 약 총 12ml를 공급하였다. 이러한 스테비아 재배에 있어, 본 출원인이 추출한 이온미네랄제제의 희석량을 조절하여 재배하면 미네랄 함량을 더욱 늘릴 수 있는 효과가 있다.

상기와 같이 재배된 이온미네랄이 풍부한 스테비아를 이용하여 감미료, 화장품원료 및 건강식품 분야 등에 적용하면 그 효과가 클 것으로 기대되며, 또한 스테비아 잎을 다른 과일과 믹싱하면 맛과 영양이 풍부한 음료로서 이를 활용할 수 있다.

또한, 이온미네랄이 풍부한 스테비아를 이미 알려져 있는 통상의 방법으로 스테비오사이드 또는 리보디오시아드A를 추출할 수 있으며, 이러한 추출물을 동결 건조 하여 분말화 하거나 또는 액상으로 이를 활용할 수도 있을 것이다. 이렇게 되면 풍부한 이온미네랄 및 영양분을 섭취할 수 있을 것이다.

한편, 애생맥반석, 자옥산맥반석 및 부석(Pumice)을 본 출원인의 미생물군을 이용하여 추출한 이온미네랄제제로 콩나물을 재배하였다.

본 실험은 적정량의 물에 본 출원인의 이온미네랄제제 약 10ml를 사용하여 물을 순환시키면서 4일간 콩나물을 재배하였다. 이를 청정한 지하수로 키운 풀무원 유기농 콩나물을 대조군으로 하여 살펴보았을 때, 미네랄 성분 함량이 향상된 결과치를 얻었다. 이 또한 이온미네랄제제의 희석량을 조절하여 재배하면 미네랄 함량을 더욱 늘릴 수 있다.

즉, 지하수를 이용하지 않고도 본 출원인의 이온미네랄 제제를 사용하여 그 이상의 콩나물 영양 성분을 얻을 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 출원인의 이온미네랄제제를 이용하여, 예컨대, 비료분야에 화훼, 화초, 원예, 농업연작해결용 미네랄제, 엽면시비제에 적용할 수 있으며, 건강식품분야에 이온음료, 미네랄 간장, 된장, 미네랄(바나듐) 건강음료에 적용할 수도 있으며, 또한 물 분야 및 화장품 분야, 사료분야 등에 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

101 : 우드형펠렛배양토
102 : 주물관

Claims (12)

1. 배양토에 있어서,
   나무를 파쇄하여 톱밥을 제조하는 단계와 파쇄된 톱밥를 고열 건조시키는 단계와 상기 톱밥에 압력을 가하고 압력이 가해진 톱밥을 펠렛 형태로 절단하는 성형단계를 포함하여 이루어진 우드펠렛 형태의 배양토로서,
   상기 배양토에 용수를 공급하여 상기 우드펠렛의 부피를 확장시켜 상기 식물을 고정시키는 것을 특징으로 하는 우드펠렛형 배양토.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배양토에는 무기금속염을 함유하는 매체로부터 미생물군을 통해 추출한 미네랄제제가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 우드펠렛형배양토.
3. 제2항에 있어서,
   상기 미네랄제제는, 광합성세균을 증식시키는 단계와 상기 무기 금속염을 함유하는 매체를 상기 광합성세균이 사멸되지 않게 안정화되도록 구성된 미생물군에 침지시켜 상기 미생물군이 상기 매체로부터 상기 무기금속염을 이온화하여 이온미네랄제제를 얻는 단계를 포함하여 제조되어, 상기 미네랄제제가 상기 우드펠렛에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 우드펠렛형배양토.
4. 제3항에 있어서,
   상기 미생물군 내에는 상기 광합성세균 및 유산균, 효모균이 더 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 우드펠렛형배양토.
5. 제4항에 있어서,
   상기 광합성세균(phototrophic bacteria)은 로도슈도모나수 속(Rhodopseudonas sp; P. palustris … 등), 로도박터 속(Rhodobacter sp; R. sphaeroides, R. capsulatus … 등), 아카리오크로리스 속(Acaryochloris sp; A. marina … 등) , 브라스토크로리스 속(Blastochloris sp; B.viridis, B. sulfoviridis … 등) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며,
   상기 유산균은 락토바실루스 속(Lactobacillus sp; L. plantayum, L. casei, L. acidophilus, L. delbrueckii, L. fructivorans, L. hilgardii, L. paracasei, L. rhamnosus … 등), 비피도박테륨 속(Bifidobacterium sp; B. bifidum, B. adolescentis … 등), 락토코쿠스 속(Lactococcus sp; L. lactisL. cremoris … 등), 페디오코쿠스 속(Pediococcus sp; P. damnosus … 등), 로이코노스톡 속(Leuconostoc sp; L. mesenteroides … 등) 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있으며,
   상기 효모균은 출아효모(出芽酵母; Saccharomyces cerevisiae), 분열효모(分裂酵母; Shizosaccharomycespombe), 칸디다 속(Candida sp; C. Utills, C. Shizosaccharomyces pombe … 등), 야로위아 속(Yarrowia sp; Y. lipolytica… 등), 피키아 속(Pichia sp; P. pastoris … 등), 한제눌라 속(Hansenula sp H. polymorpha …등), 클루이베로마이세스 속(Kluyveromyces sp; K. lactis pastoris, K. fragilis, K. marxianus … 등)중 어느 하나 이상이 사용되어 지는 것을 특징으로 하는 우드펠렛형배양토.
6. 제2항에 있어서,
   상기 무기금속염을 함유하는 매체는 맥반석, 후동석, 철광석, 송이(scoria), 부석과 같은 광물 또는 암석인 것을 특징으로 하는 우드펠렛형배양토.
7. 나무를 파쇄하여 톱밥을 제조하는 제1단계와,
   상기 파쇄된 톱밥을 건조시키는 제2단계와,
   상기 제2단계 전 또는 후에 무기금속염을 함유하는 매체로부터 미생물군을 통해 추출한 미네랄제제와 상기 톱밥을 혼합시키는 제3단계와,
   상기 미네랄제제와 혼합된 톱밥에 압력을 가하고, 압력이 가해진 톱밥을 펠렛 형태로 절단하여 펠렛형으로 성형하는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미네랄이 함유된 우드펠렛형배양토제조방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 미네랄 제제는,
   광합성세균을 증식시키는 단계와,
   상기 무기 금속염을 함유하는 매체를 상기 광합성세균이 사멸되지 않게 안정화되도록 구성된 미생물군에 침지시켜 상기 미생물군이 상기 매체로부터 상기 무기금속염을 이온화하여 이온미네랄제제를 얻는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 우드펠렛형배양토제조방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 미생물군 내에는 상기 광합성세균 및 유산균, 효모균이 더 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 우드펠렛형배양토제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 광합성세균(phototrophic bacteria)은 로도슈도모나수 속(Rhodopseudonas sp; P. palustris … 등), 로도박터 속(Rhodobacter sp; R. sphaeroides, R. capsulatus … 등), 아카리오크로리스 속(Acaryochloris sp; A. marina … 등) , 브라스토크로리스 속(Blastochloris sp; B.viridis, B. sulfoviridis … 등) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며,
    상기 유산균은 락토바실루스 속(Lactobacillus sp; L. plantayum, L. casei, L. acidophilus, L. delbrueckii, L. fructivorans, L. hilgardii, L. paracasei, L. rhamnosus … 등), 비피도박테륨 속(Bifidobacterium sp; B. bifidum, B. adolescentis … 등), 락토코쿠스 속(Lactococcus sp; L. lactisL. cremoris … 등), 페디오코쿠스 속(Pediococcus sp; P. damnosus … 등), 로이코노스톡 속(Leuconostoc sp; L. mesenteroides … 등) 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있으며,
    상기 효모균은 출아효모(出芽酵母; Saccharomyces cerevisiae), 분열효모(分裂酵母; Shizosaccharomycespombe), 칸디다 속(Candida sp; C. Utills, C. Shizosaccharomyces pombe … 등), 야로위아 속(Yarrowia sp; Y. lipolytica… 등), 피키아 속(Pichia sp; P. pastoris … 등), 한제눌라 속(Hansenula sp H. polymorpha …등), 클루이베로마이세스 속(Kluyveromyces sp; K. lactis pastoris, K. fragilis, K. marxianus … 등)중 어느 하나 이상이 사용되어 지는 것을 특징으로 하는 우드펠렛형배양토제조방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 미생물군이 상기 매체로부터 상기 무기금속염을 이온화하는 단계는 하기 화학식을 포함하는 것을 특징으로 하는 우드펠렛형배양토제조방법.
    [화학식 1]
    RCOOH(aq) + MX(s) -> RCOO^- + H⁺ + MX(s) -> RCOO^- + M⁺(aq) + HX(s)
    RCOO^- + M⁺(aq) + H2O -> RCOOH(aq) + M⁺(aq) + OH^-
    RCOOH : 유기산(젓산, 아미노산을 포함하는 유산균의 대사산물)
    MX : 무기금속염(SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, K₂O...... )
    HX : 매체교질입자에 흡착된 H⁺이온
    M⁺ : 용탈된 금속이온인 이온상태의 미네랄 (K⁺, Ca^{2 +}, Na⁺ ....)
12. 제7항에 있어서,
    상기 무기금속염을 함유하는 매체는 맥반석, 후동석, 철광석, 송이(scoria), 부석과 같은 광물 또는 암석인 것을 특징으로 하는 우드펠렛형배양토제조방법.
    
    

Images