KR20120130180A - 미생물의 포자화에 수반하는 모세포 분해효소를 이용한 유기물의 분해방법 - Google Patents

Abstract

유기물을 분해하는 방법을 제공하고, 유용한 저분자 유기물을 제공하는 것을 과제로 한다.
유기물을 분해하는 방법으로서, 분해 대상이 되는 유기물을 준비하는 공정과, 상기 유기물에, 유포자 호기성 세균의 포자형성에 따른 세포융해에서 발생하는 모세포 융해효소군을 적용하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

미생물의 포자화에 수반하는 모세포 분해효소를 이용한 유기물의 분해방법{METHOD FOR DEGRADING ORGANIC MATERIAL USING MOTHER CELL LYASES FORMED IN ASSOCIATION WITH SPORE FORMATION OF MICROORGANISM}

본 발명은, 미생물(微生物) 또는 미생물군(微生物群)에 의해 분비되는, 모세포(母細胞)를 분해하는 효소군(酵素群)을 이용해서 유기물을 분해하는 방법, 특히 내생포자(內生胞子; endospore)를 형성하는 복수의 호기성 세균으로 이루어지는 유포자 호기성 세균(有胞子 好氣性 細菌)을 이용해서 유기물을 분해하는 방법에 관한 것이다.

미생물에 의한 유기물의 분해는, 유사(有史) 이전부터 유산균(乳酸菌), 효모균(酵母菌), 누룩균 또는 바실루스균(bacillus菌)) 등을 이용해서 식품을 발효시킨다고 하는 수단으로 인류에 널리 이용되어 왔다. 특히 최근에는 특허문헌1에 기재된 바와 같이, 바실루스균을 이용해서 오수(汚水)나 음식물쓰레기 등을 분해하여 농업용의 콤포스트(퇴비)를 생성하고 있다. 또한 특허문헌2에 기재된 바와 같이, 종래 분해할 수 없었던 예를 들면 게나 새우 등의 껍질 혹은 셀룰로오스 등의 유기물을 호열균(好熱菌)에 의해 분해하는 방법도 개발되어 있다. 또한 호열균이나 효모균 또는 바실루스균에 여러 가지 기능의 유전자를 유입함으로써 새로운 기능을 구비하는 미생물을 만들어내는 응용 연구도 급속하게 진전되고 있다.

그런데 이들 종래부터 이용되고 있는 유기물에 의한 분해방법은, 균이 그 필요로 하는 영양을 소화 흡수하기 위해서, 균의 모체(영양세포)로부터 분비되는 「기능이 한정된」 단순한 소화효소를 이용한 것에 지나지 않는다. 즉 이들의 분해방법은, 균에 있어서 일상생활을 보내는데 필요한 소화용의 분해효소를 이용하는 것으로서, 배양환경이 기아상태 또는 산소부족에 빠졌을 경우에 생존을 건 오토파지(autophagy)와 상동(相同)의 세포융해시에 이용되는 효소군이나, 다세포생물에 있어서 개체를 지키기 위한 아포토시스(apoptosis) 유도시에 방출되는 강력하고 다양한 벌크형 분해효소군을 이용하는 것은 아니다. 또한 이들의 분해방법은 균체를 이용하는 것이기 때문에, 균의 생활환경이나 배양환경이 변동되면 그 분비되는 효소도 변화되어 분해시의 안정성이 결여된다고 하는 결점이 있고, 이들의 균의 생활환경이나 배양환경을 유지하기 위해서는 여러가지 연구를 필요로 하고 있다.

한편, 효소를 이용한 음식물쓰레기 처리기 등, 균으로부터 분해효소(소화효소)를 분리해서 이용하려고 하는 것도 개발되었지만, 이들도 상기한 바와 마찬가지로, 특정한 유기물에 대한 영양세포로부터 분비된 소화효소의 단독의 기능을 이용하려고 하는 것이다. 예를 들면 특허문헌3에서는 효소에 의하여 콜라겐을 분해하는 방법이 개시되어 있지만, 이것도 단지 소화효소를 이용하는 것이다. 현재에는 이러한 시도는 기능성 유전자를 유입함으로써 신규의 효소를 얻는 방법으로 이행하고 있고, 특히 의학분야에 응용되어, 호열균의 영양세포로부터 분비되는 단기능 분해효소를 유전자 유입하는 연구가 성행하고 있다. 그러나 이것도 또한 종래의 소화성의 분해효소를 이용하는 것에 지나지 않는다.

또한 균군(菌群)이나 균의 공생균군(共生菌群)에 관한 기술로서는, 특허문헌4 등이 있지만, 이들도 단지 영양세포로부터 분비된, 영양의 소화형 분해효소군을 이용하려고 하는 것에 지나지 않는다.

일본국 공개특허 특개평8-224593호 공보 일본국 특허 제3146305호 공보 일본국 공개특허 특개2003-284586호 공보 일본국 공개특허 특개평10-245290호 공보

본 발명은, 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 현재까지 이용되지 않았던, 내생포자(스포어(spore))를 형성하는 호기성 세균(원핵미생물)의 포자화에 수반하는 모세포의 세포용해에 관한 벌크형의 분해효소군(모세포 융해효소군(母細胞融解酵素群)을 이용하여 유기물을 분해하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 이 분해방법을 이용하여 유용한 저분자 유기물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 호기성 세균인 MRE 공생균군의 배양액과 스포어 형성 후의 용액을 비교한 결과, 양자의 유기물의 분해력에 현저한 차이가 있는 것을 발견하고, 더욱 예의 연구?실험을 거듭한 결과, 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

종래, 호기성 바실루스균(aerobic Bacillus)이나 호열성 바실루스균(thermophilic Bacillus)을 비롯한 원핵미생물의 배양세포(모세포)가 일상적으로 분비하는, 소화를 위한 분해효소(산화환원효소나 전환효소 등을 포함한다)를 이용하여 발효에 의해 유기물을 분해해 응용해 왔다. 그러나 이 배양세포에 의한 발효는, 최종적으로 균의 영양을 섭취하는 것이 목적이기 때문에, 분해 생성한 유용한 저분자 유기물은 전부 배양세포(모세포)가 소화 흡수하여 유용 잔존물은 거의 남는 것이 없었다.

또 한편, 내생포자(스포어)를 형성하는 호기성 세균의 배양액의 영양을 끊고 공기를 차단함으로써 내생포자 형성이 시작되고, 완성된 내생포자(스포어)가 침전하고 투명하게 맑은 잔존액체가 어떠한 작용을 구비할 가능성이 있다는 것 등은 종래 생각된 적이 없었다. 왜냐하면, 발효의 모체인 배양세포(모세포)는 존재하지 못하고 전멸하기 때문에, 디피콜린산(dipicolinic acid)을 많이 함유하는 딱딱한 껍질로 싸인 내생포자(스포어)가 유기물을 분해할 수 있다는 것은 생각하기 어려웠기 때문이다.

그러나 본 발명자들은, 형성된 내생포자가 침전한 후의 용액을 0.2㎛의 멤브레인과 0.02㎛의 필터로 여과하고, 잔존한 극미량의 배양세포와 잔존 부유하는 내생포자(스포어)를 제거하고, 그 용액을 에어레이션(aeration)(폭기(曝氣)) 함으로써 당해 용액이 강력한 분해력을 구비하는 것을 발견했다. 또한 그 분해력은 배양세포에 의한 분해력보다 강력한 것이 밝혀졌다.

따라서 본 발명의 제1의 주요한 관점에 의하면, 유기물을 분해하는 방법으로서, 분해 대상이 되는 유기물을 준비하는 공정과, 유포자 호기성 세균의 포자형성에 수반하는 세포융해에서 발생하는 모세포 융해효소군을 상기 유기물에 적용하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

이러한 구성에 의하면, 유기물을 효율적으로 분해하는 방법을 제공할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면, 리그닌(lignin) 등을 많이 함유하여 분해가 곤란했던 유기물에 대해서도 용이하게 분해하는 방법을 제공할 수 있다. 또한 본 발명은, 처리가 힘든 유기물이나, 인체나 환경에 유해한 유기물을 분해할 수도 있다.

또한 이러한 구성에 의하면, 분해에 의해 생성된 분해 생성물을 제초제나 미용액 등으로서 이용할 수 있다.

또한 본 발명의 1실시형태에 의하면, 이러한 방법에 있어서, 상기 유포자 호기성 세균은, 내생포자를 형성하는 복수의 호기성 세균으로 이루어지는 혼합균군이다. 이 경우에 상기 혼합균군은, MRE 공생균군인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 이러한 방법에 있어서, 상기 유기물에, 상기 유포자 호기성 세균의 포자형성에 의해 생성된 포자를 적용하는 공정을 구비하고, 상기 포자는, 발아 및 재포자화 함으로써 모세포 융해효소군을 생성하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

이 경우에 상기 분해 대상의 유기물은, 상기 모세포 융해효소군 및/또는 포자를 함유하는 분해 용액에 침지시키고, 당해 용액을 에어레이션 함으로써 분해시키는 것이 바람직하다. 그리고 상기 분해 대상의 유기물은, 영지(靈芝), 아가리쿠스 버섯(Agaricus Blazei Murill), 동충하초(冬蟲夏草), 차가버섯(Chaga), 어린(魚鱗)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이며, 이들의 분해 생성물은, 자연면역 활성 조성물로서 사용하기 위한 것이 바람직하다. 특히, 상기 분해 대상의 유기물이 어린인 경우에 이 어린의 분해 생성물은 자연면역 활성 미용액으로서 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 포자를 이용하는 방법에 있어서, 상기 분해 대상의 유기물은, 60도~80도의 조건하에 있어서 공기 존재하에서 교반하고, 또한 상기 모세포 융해효소군 및/또는 포자를 함유하는 분해 용액이 산포(散布)됨으로써 분해되는 것이다. 이 경우에 이 방법은, 또한 왕겨, 톱밥으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 리그닌 고함유물을 유동층(fluid bed)으로서 적용하는 공정을 구비하는 것이 바람직하다. 또, 상기 온도는 바람직하게는 64도~68도이다.

또한 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 이러한 방법에 있어서, 이 방법은, 분해조로서 이 분해조가 가로축의 회전축을 구비하고 당해 회전축에 교반판이 고정된 1 또는 그 이상의 팔이 설치되고 상기 교반판이 그리는 궤적에 따라 가열판을 형성하도록 구성되는 것이고, 상기 분해조와, 상기 가열판을 60도~160도로 온도 조정 가능한 히터와, 상기 분해조의 상부에 설치되어 상기 모세포 융해효소군 및/또는 포자를 함유하는 분해 용액을 산포하는 노즐을 구비하는 장치를 사용해서 이루어지는 것이다.

또한 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 이러한 방법에 있어서, 상기 분해 대상의 유기물은 비지로서, 이 비지의 분해 생성물은 제초제로서 사용하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 실시형태에 의하면, 이러한 방법에 있어서, 상기 분해 대상의 유기물은, 대나무?목재?간벌재(間伐材)?볏짚 등 적어도 리그닌과 셀룰로오스를 포함하는 재료이며, 이 재료의 분해 생성물은 에탄올 원료로서 사용하기 위한 것이다.

또, 상기한 이외의 본 발명의 특징 및 현저한 작용?효과는, 다음 발명의 실시형태의 항목 및 도면을 참조함으로써 당업자에 있어서 명확해진다.

도1은, 본 발명의 1실시형태에 있어서, 「정어리」를 분해했을 때의 분해 비교를 나타내는 그래프이다.
도2는, 본 발명의 1실시형태에 있어서 「정어리」를 분해했을 때의 분해 차이를 나타내는 그래프이다.
도3은, 본 발명의 1실시형태에 있어서 「돼지고기」」를 분해했을 때의 분해 비교를 나타내는 그래프이다.
도4는, 본 발명의 1실시형태에 있어서 「돼지고기」」를 분해했을 때의 분해 차이를 나타내는 그래프이다.
도5는, 본 발명의 1실시형태에 있어서 「아가리쿠스 버섯」을 분해했을 때의 분해 비교를 나타내는 그래프이다.
도6은, 본 발명의 1실시형태에 있어서 「아가리쿠스 버섯」을 분해했을 때의 분해 차이를 나타내는 그래프이다.
도7은, 본 발명의 1실시형태에 있어서 「아가리쿠스 버섯」을 분해한 분해 생성물의 분자량 분포를 나타내는 그래프이다.
도8은, 본 발명의 1실시형태에 있어서, 「도미의 비늘」을 분해했을 때의 분해 비교를 나타내는 그래프이다.
도9는, 본 발명의 1실시형태에 있어서, 「도미의 비늘」을 분해했을 때의 분해 차이를 나타내는 그래프이다.
도10은, 본 발명의 1실시형태에 있어서, 「도미의 비늘」을 분해한 분해 생성물의 분자량 분포를 나타내는 그래프이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 내생포자(스포어)을 형성하는 호기성 세균의 포자화에 수반하는 모세포의 세포용해시에 방출되는 모세포 융해효소군을 이용하여 유기물을 분해하는 방법이 제공된다. 그리고 이 호기성 세균은 내생포자를 형성하는 것이면 특히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 MRE 공생균군이다. 또한 본 발명에 관한 방법에 있어서 사용되는 호기성 세균은, 1 또는 그 이상의 호기성 세균으로 이루어지는 혼합균군이어도 좋다.

여기에서 상기 MRE 공생균군은, 바실루스sp.(Bacillus sp.)(FERM BP-11209, 식별번호MK-005), 리시니바실루스 후시폴미스(Lysinibacillus fusiformis)(FERM BP－11206, 식별번호MK-001), 바실루스 소노렌시스(Bacillus sonorensis)(식별번호MK-004), 리시니바실루스sp.(Lysinibacillus sp,)(FERM BP－11207, 식별번호MK-002) 및 코마모나스sp.(Comamonas sp.)(FERM BP－11208, 식별번호MK-003)로 이루어지는 것으로서, 모두 호기성의 세균류이다.

본 발명에 관한 방법에서는, 형성된 내생포자가 침전한 후의 용액을 0.2㎛의 멤브레인과 0.02㎛의 필터로 여과함으로써, 잔존한 극미량의 배양세포와 잔존 부유하는 내생포자(스포어)를 제거하고, 그 용액을 에어레이션(폭기) 함으로써 얻어진 용액이 유기물을 효율적으로 분해하는 것을 이용하고 있다. 본 발명자들은 이 용액이 강력한 분해력을 구비하는 것을 발견하여 본 발명을 이룰 수 있었던 것이다.

더 상세하게 설명하면 상기의 내생포자를 형성하는 호기성 세균의 집합인 MRE 공생균군(MK-001, MK-002, MK003, MK-004, MK-005)의 배양액 1m³을 동일한 형상의 1.2m³의 2개의 배양 용기에 넣고, 용존 산소 농도 0.5mg/L~1.2mg/L가 되도록 에어레이션(폭기)을 한다. 그 1개를 배양세포조(培養細胞槽), 다른 1개를 스포어화조(spore化槽)라고 명명했다. 배양세포조에는, 어분(魚粉) 500g, 쌀겨 500g, 깻묵(oil meal) 250g, 육즙 50g을 최소한의 영양물로서 주고 배양 PH6.0~6.8 및 배양 온도 25도~35도의 배양 조건하에서 에어레이션을 가해 배양을 속행했다. 한편 스포어화조에서는 일체의 영양을 끊어서 기아상태하에 두고 또 25도~35도의 조건하에서 에어레이션을 계속해서 가하면, 질소성분의 고갈을 트리거로 하여 내생포자화가 시작된다. 배양액의 투명도가 증가하는 것을 기다려서 에어레이션(산소 공급)을 멈추면, 내생포자는 일제히 침전을 시작해 투명한 용액이 된다. 이 용액을 0.2㎛의 멤브레인으로 여과하고 또 0.02㎛의 필터에 건 것을, 다시 잘 세정한 스포어화조에 넣고, 분해력 실험의 준비를 마련했다. 여기에서 MRE균을 스포어화한 액으로부터 필터에 의해 잔존 모세포와 스포어를 제거한 것을 MRE 여과액이라고 부르기로 한다. 따라서 MRE 여과액에는 균도 스포어도 거의 없는 상태라고 말할 수 있고, 당해 MRE 여과액에는 모세포 융해효소군이 존재한다. 본 발명은, 이 모세포 융해효소군의 유기물 분해력을 이용하는 것이다. 또 본 명세서에 있어서, 「MRE 여과액」, 「스포어화 후의 용액」, 「스포어화 후의 균이 존재하지 않는 용액」 등의 표현을 사용하는 경우가 있는데, 특히 언급할 경우를 제외하고 어느 것이나 모두 모세포 융해효소군을 구비하는 용액을 가리키는 것으로 한다.

본원 발명에 있어서, 상기의 용액에 적용하는 멤브레인 및 필터의 크기는 특히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 멤브레인은 1㎛, 0.7㎛, 0.5㎛, 0.3㎛이어도 좋고, 바람직하게는 0.2㎛이다. 또한 필터는 0.15㎛, 0.1㎛, 0.07㎛, 0.05㎛, 0.03㎛이어도 좋고, 바람직하게는 0.02㎛이다.

본원발명에 있어서, 상기의 2개의 배양세포조와 스포어화조를 사용하여 양방 모두 용존 산소 농도 0.5mg/L~1.2mg/L가 되도록 에어레이션(폭기)를 하면서 이하의 실험을 행한다.

「정어리」, 「돼지고기」」, 「아가리쿠스 버섯」의 3개의 재료에 대해서, 가능한 한 동일에 가까운 무게에, 동일에 가까운 부분과 형상의 것을 2조씩 준비하고, 배양세포조와 스포어화조에서 같은 무게이고 눈이 가는 망으로 액중에 침지시키고, 일정한 시간마다 동시에 꺼내서 두꺼운 종이 키친 타올(thick paper kitchen towel)을 사용해서 동일 조건에서 수분을 제거한 뒤에 그 중량을 측정하고, 각각의 분해력을 조사해 비교하였다.

「정어리」의 분해의 결과는 아래와 같다.

정어리
일수	배양액	MRE 여과액	분해차
0	100%	100%	0.00
1	92.3%	54.2%	0.38
2	66.7%	30.5%	0.36
3	43.6%	15.3%	0.28
4	20.5%	0%	0.21
5	0%	0%	0
6	0%	0%	0

도1에 그 분해 비교 그래프, 도2에 분해 차이 그래프를 나타냈다. 「정어리」의 분해 비교에서는, 상식에 반하여, MRE 여과액에서 분해 가능한 것이 나타난 것뿐만 아니라, 균이 번식되고 있는 배양액보다 잔존균이나 스포어가 거의 0에 가까운 여과액쪽이 현저한 분해능력을 나타내는 결과가 되었다. 4일의 시점에서 통상의 배양액조에서는 20.5%의 정어리가 분해되지 않고 남아 있는 것에 대해서, 균도 스포어도 거의 없는 투명한 MRE 여과액에서 뼈까지 포함해서 완전하게 「정어리」가 분해되어 있다고 하는 놀라운 결과가 되었다.

또한 「돼지고기」 분해의 결과는 아래와 같다.

돼지고기
일수	배양액	MRE 여과액	분해차
0	100%	100%	0
1	74.0%	43.2%	0.31
2	48.8%	21.4%	0.27
3	34.4%	11.1%	0.23
4	22.3%	5.4%	0.17
5	19.8%	0%	0
6	14.0%	0%	0

도3에 그 분해 비교 그래프, 도4에 분해 차이 그래프를 나타냈다. 「돼지고기」 에서도 「정어리」와 같은 결과가 얻어졌다. 5일 후에는, 배양액조에서는 잔존 분해물은 19.8%이었던 것에 대해, MRE 여과액에서는 완전하게 분해된 결과가 되었다.

「돼지고기」 에 대해서 더 상세하게 배양액과 여과액의 분해력을 측정한 것이 다음의 표이다.

돼지고기/평균	MRE 여과액	54.4	20.5	8.2	4.7	2.3	0.3	0.0
	배양액	54.4	40.2	25.6	17.2	10.5	8.8	6.8
5	MRE 여과액	51.3	23.0	9.5	5.7	2.2	0.0	0.0
	배양액	51.0	38.4	24.2	18.4	10.0	9.0	7.0
4	MRE 여과액	58.2	20.5	8.1	5.2	0.8	0.0	0.0
	배양액	57.0	38.4	24.1	14.5	8.8	6.4	5.2
3	MRE 여과액	60.0	23.5	8.6	2.4	1.3	0.0	0.0
	배양액	61.0	43.2	25.7	16.6	11.5	10.0	8.0
2	MRE 여과액	57.8	20.5	8.8	6.8	5.1	1.7	0.0
	배양액	60.0	48.2	32.8	21.9	12.8	10.0	8.0
1	MRE 여과액	44.8	15.0	6.1	3.2	1.9	0.0	0.0
	배양액	43.0	32.4	21.0	14.6	9.3	8.5	6.0
돼지고기	일수	0	1	2	3	4	5	6

이것을 %표시로 비교 가능하게 하면, 이하의 표와 같이 된다.

돼지고기/평균	MRE 여과액	100.0%	37.7%	15.1%	8.6%	4.2%	0.6%	0.0%
	배양액	100.0%	73.9%	47.0%	31.6%	19.3%	16.1%	12.6%
5	MRE 여과액	100.0%	44.8%	18.5%	11.1%	4.3%	0.0%	0.0%
	배양액	100.0%	75.3%	47.5%	36.1%	19.6%	17.6%	13.7%
4	MRE 여과액	100.0%	35.2%	13.9%	8.9%	1.4%	0.0%	0.0%
	배양액	100.%	67.4%	42.3%	25.4%	15.4%	11.2%	9.1%
3	MRE 여과액	100.0%	39.2%	14.3%	4.0%	2.2%	0.0%	0.0%
	배양액	100.0%	70.8%	42.1%	27.2%	18.9%	16.4%	13.1%
2	MRE 여과액	100.0%	35.5%	15.2%	11.8%	8.8%	2.9%	0.0%
	배양액	100.0%	80.3%	54.7%	36.5%	21.3%	16.7%	13.3%
1	MRE 여과액	100.0%	33.5%	13.6%	7.1%	4.2%	0.0%	0.0%
	배양액	100.0%	76.0%	48.8%	34.0%	21.6%	19.8%	14.0%
돼지고기	일수	0	1	2	3	4	5	6

또한 분해력의 차이는, 아래와 같다.

돼지고기	1	2	3	4	5	평균
일수	차이	차이	차이	차이	차이	차이
1	42.6%	44.9%	31.7%	32.1%	30.5%	36.2%
2	35.2%	39.4%	27.8%	28.4%	28.9%	31.9%
3	26.8%	24.7%	23.2%	16.5%	25.0%	23.1%
4	17.4%	12.5%	16.7%	14.1%	15.3%	15.1%
5	0.0%	13.7%	0.0%	0.0%	0.0%	3.0%
6	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%

배양균에 의한 분해력과 스포어화 후 균이 존재하지 않는 용액의 분해력에서는, 그 분해력의 차이는 분명하게 다른 것을 알 수 있다.

「아가리쿠스 버섯」 분해의 결과는, 아래와 같다.

	아가리쿠스 버섯
일수	배양액	MRE 여과액	분해차
0	100%	100%	0.00
2	94.5%	72.0%	0.22
5	72.1%	58.5%	0.14
10	48.0%	34.6%	0.13
16	9.5%	0%	0.09

도5에 그 분해 비교 그래프, 도6에 분해 차이 그래프를 나타냈다. 또한 아가리쿠스 버섯 분해물을 HPLC에 의해 분석한 분자량 분포 그래프를 도7에 나타낸다.

아가리쿠스 버섯은, 진균(眞菌)으로서, 균에 의해 분해되기 어려운 글리칸층(glycan層)이나 키틴층(chitin層)을 가지고 있다. 이 때문에 분해 과정이 진행해도 어느 정도의 저분자화가 진행하지 않으면 버섯체가 파괴되지 않는 성질을 가지고 있다. 이 때문에 아가리쿠스 버섯은 배양액조에서도 스포어조에서도 분해 속도는 느리다. 아가리쿠스의 경우에도, 균이나 스포어가 거의 없는 MRE 여과액에서 실제로 분해가 일어나는 것이 확인되었을 뿐만 아니라, MRE 여과액쪽이 보다 분해력이 강력한 것으로 나타났다.

「도미의 비늘」 분해의 결과는, 아래와 같다.

	도미의 비늘
일수	배양액	MRE 여과액	분해차
0	100%	100%	0.00
2	98.4%	85.2%	0.14
5	95.9%	85.0%	0.11
10	91.7%	82.1%	0.10
16	89.1%	78.0%	0.11
22	86.4%	68.5%	0.18

도8에 그 분해 비교 그래프, 도9에 분해 차이 그래프를 나타냈다. 또한 도미의 비늘의 분해물을 HPLC에 의해 분석한 분자량 분포 그래프를 도10에 나타낸다.

콜라겐 조직(collagen 組織)과 아파타이트(apatite)가 결합하고 있어 강고한 조직을 가지는 「도미의 비늘」에서는, 양자의 분해 속도는 늦어지게 된다. 그러나 여기에서도 MRE 여과액은 배양액보다 강력한 분해능력을 가지는 것으로 나타났다. 10일째에 분해차가 최소가 되고 그 후 증대해 22일째가 최대가 되고 있는 것은, 극히 소수의 포자(스포어)가 필터를 빠져나가서, 도미의 콜라겐의 분해물을 영양으로 발아하고 재스포어화 하는 것에 의하여 다시 모세포 융해효소군을 공급함으로써 분해력이 증강하여, 분해력의 차이가 확대되었다고 생각된다.

이러한 일련의 실험에 의하여, 본 발명자들은 내생포자를 형성하는 호기성 세균이 스포어화한 잔존액에 강력한 유기물 분해능력이 있는 것을 발견했다. 또한 에어레이션에 의해 그 분해력이 더 증강하는 사실도 처음으로 찾아내었다. 따라서 본 발명에 있어서, 유포자 호기성 세균의 포자형성에 의해 생성된 포자는, 발아 및 재포자화(스포어화) 함으로써 모세포 융해효소군을 생성하는 것을 알 수 있다. 또 본 명세서에 있어서, 「발아」라는 것은, 균류 등의 포자가 휴면상태(休眠狀態) 또는 가사상태(假死狀態) 등의 활발치 않은 상태로부터 활동을 시작하는 것을 가리킨다.

스포어화 후의 용액을 이용한 분해방법에는 또 큰 이점이 있다. 분해에 의해 생성된 올리고펩티드(oligopeptide)나 올리고당 사슬(oligo糖鎖)과 같은 저분자 물질이, 배양액 중에서와 같이 균에 흡수되지 않고 유익물(有益物)로서 잔존한다고 하는 성질이다. 이 성질을 이용해서 여러가지 유용물을 만들어낼 수 있다.

여기에서 스포어화 과정에서 발생하는 모체융해를 하는 특수한 효소군에 대해서 서술하기로 한다. 왜냐하면, 거기에 배양액과 MRE 여과액의 분해력의 차이의 비밀이 숨겨져 있다고 생각되기 때문이다.

내생포자 형성의 프로세스를 호기성 그람 양성균을 예로 하여 보면, 질소 부족 등을 트리거로 시그마 인자가 작용하기 시작해 스포어화의 프로세스가 진행한다. 2~3시간 경과하면 질소나 영양을 주어도 영양세포로 되돌아갈 수 없다. 유전자 발현 레벨에서 일상생활을 보내는 영양세포의 상태로부터 스포어화라고 하는 위기관리의 상태로 전환이 이루어진 것을 의미한다. 왜냐하면 스포어는 겹겹이 튼튼하고 딱딱한 껍질에 싸여져서, 건조?고온(120도~160도)?고압?진공?PH변동이나 방사선 등 가혹한 상황에서도 견디게 되어 있기 때문이다. 질소 부족 등에 의해 영양세포의 성장 사이클이 둔화하고, 어떤 한계를 넘으면(예를 들면 B.megaterium의 경우에는 2시간에 1회의 분열) 영양세포를 유지하는 것은 불가능해져 스포어화가 활발히 이루어지게 된다.

스포어화의 제1단계는 유전자군(Spo0, Spo0a, Spo0b, Spo0c 등)이 작용하여 핵이 응집해서 축색 모양(axon-like shape)으로 된다. 제2단계는 유전자군(SpoI)이 작용하여 포자와 모세포를 분리하는 격막이 형성되어 프레 스포어(pre spore)가 된다. 제3~4단계는 유전자군(SpoII, SpoIII)이 작용하여 펩티도글리칸(peptidoglycan) 등을 주성분으로 하는 피층(Cortex : 세포벽과 같은 구조)으로 포자형성 부분을 감싸서 포자 전구체(forespore)가 형성된다. 이 단계에서 영양세포로 되돌아갈 수 없는 불가역성을 가지게 된다. 주목해야 할 것은, 이 4개의 단계를 통하여 분자량 1,400달톤(dalton) 부근의 펩티드성의 항균물질을 분비하고 있다. 다음의 제5~6단계에서는 유전자군(SpoIV, SpoV)이 작용하여 대량의 Ca 이온이 흡수되고 Ca를 킬레이트 하는 다량의 디피콜린산이 합성되어, 고도한 탈수 상태에 있는 매우 강고한 스포어 코트(Spore Coat)가 피층의 위에 형성된다. 스포어 코트는 열이나 방사선?자외선으로부터의 손상에 강하고, 효소나 화학물질로부터 스포어를 효과적으로 보호하는 기능을 한다. 또한 고압이나 진공화라도 스포어는 살아 남을 수 있다. 그리고 스포어 코트는, 복굴절이라고 하는 특수한 광학특성을 가져 위상차 현미경으로 식별할 수 있다고 하는 특성을 가지고 있다. 최후의 제7단계에서, 스포어(내생포자)의 방출과 모세포 융해가 일어나 스포어는 완성된다.

이 모세포 융해시에 생산되는 벌크형 분해 효소군이, 영양세포의 배양액과 스포어화 후의 MRE 여과액 등과의 분해력의 차이를 만드는 것으로 생각된다. 왜냐하면, 배양액의 영양세포가 영양물을 소화 흡수하기 위하여 일상생활에서 분비하는 효소군과 생명의 위기에 직면해서 분비하는 모세포 융해효소군은 본질적으로 다른 효소군이기 때문이다. 일상생활에서 자기의 세포를 융해하는 효소를 분비하는 것은 절대 있을 수 없다는 것을 생각해도 그 차이는 분명하다. 모세포 융해효소군은, 동물 등의 리소좀 효소군이나 식물의 프로세싱 효소군, 그리고 과일 등이 무르익을 때에 생산하는 파파인(papain) 등의 효소군이나 동물의 정자 형성 과정에서 출현하는 특수한 효소와 상동이며, 모세포 융해효소군이 분자 진화한 것이라고 생각되고 있다. 식물의 프로세싱 효소군은 식물세포의 액포에서 작용하는 효소이다.

여기에서 오토파지(노후화 세포내 기관의 벌크형 분해)로 작용하는 리소좀 효소군이나 아포토시스(프로그램 자연사)의 프로세스에서 기능하는 분해효소군은, 식물의 액포에서 작용하는 프로세싱 효소군과 함께 본 발명이 이용하는 스포어화(내생포자화)의 프로세스에서 방출되는 모세포 융해효소군을 선조(ancestor)로 하여 분자 진화한 것으로 생각되고 있다. 이들의 모세포 융해효소군은, 일상의 생명활동이 아니라, 생명의 위기에 직면할 때 또는 생체방어?세포내 해독을 할 때에 출현하는 분해효소인 것이 알려져 있다. 이것은 의학상 중요한 의미를 가진다.

리소좀 효소군에 대해서는, 그 종류는 50종류를 넘는다고 하고, 특정한 분해효소(리소좀형 분해효소)의 유전자가 결손되면 심각은 유전자병을 발생시키고, 또한 노후화한 세포에서는 오토파지나 아포토시스가 작용하지 않게 되는 것이 알려져 있다. 마찬가지로, 리소좀 효소가 세포로부터 새어나가거나 하면 여러가지 질병을 야기하는 것도 알려져 있다. 그 때문에 인간형의 리소좀 효소나 그 인히비터(inhibitor)는 여러가지 질환의 진단용 마커診斷用 marker)로서 이용되며, 또한 특정한 질환에 있어서 특정한 물질을 표적으로 하여 이들의 분해효소가 이용되고 있다. 예를 들면 무코다당증(mucopolysaccharidosis)의 치료시에는 인간형 무코다당 분해효소(human mucopolysaccharide degrading enzyme)를 인산화해서 치료에 사용하고 있다.

리소좀 효소군은, 세포내의 노폐기관(老廢器官)이나 노폐물을 분해하는 오토파지, 암 등의 변성세포를 자살시키는 아포토시스 그리고 세포내에 침입한 균이나 바이러스를 분해하는 효소로서 작용하는 것이 알려져 있다. 또한 일반의 소화효소나 대사효소와 같이 하나의 기능을 하는 것은 아니고, 노폐기관이나 세포 자체를 50종류 이상의 효소군이 협력해서 일괄하여 분해한다고 하는 벌크형의 분해효소로 이루어져 있다. 그 성질은, 소화 분해효소와 다르고, 약산성 영역 및 소화효소보다 높은 온도에서 활성이 높아지는 성질이 있고, 효소에 따라서는 소화효소의 5000배~1만배의 분해력을 가지는 것도 있다고 한다.

리소좀 효소군으로서 알려져 있는 것에는, 핵산 분해효소인 리보뉴클레아제(ribonuclease)?디옥시리보뉴클레아제(deoxyribonuclease) 등 및 콜라겐 분해효소인 카텝신L(cathepsin L), 아스파라긴산 프로테아제(aspartic protease)인 카텝신D와 카텝신E, 시스테인 프로테아제(cysteine protease)인 카텝신K와 카텝신B와 카텝신S, 세린 프로테아제(serine protease)인 카텝신G, 아미노펩티다아제(aminopeptidase)인 카텝신H 등 강력하고 다기능의 능력을 가지는 단백질 분해효소, 또 아릴설파타아제(arylsulfatase)?β글루쿠로니다아제(βglucuronidase)?에스테라아제(esterase)?산성포스파타아제(acid phosphatase) 등에 더해, 당사슬 분해효소에는, 스핑고지질(sphingolipid)을 분해하는 α갈락토시다아제(α galactosidase)?β헥소사미니다아제(β hexosaminidase)A 및 B?아릴설파타아제A?갈락토실세라미다아제(galactosylceramidase)?글루코실세라미다아제(glucosylceramidase)?산성스핑고미엘리나아제(acid sphingomyelinase)?산성세라미다아제(acid ceramidase) 등, 당단백을 분해하는 α후코시다아제(α fucosidase)?α 및 β만노시다아제(α and β mannosidase)?뉴라미니다아제(neuraminidase)?아스파르틸글루코사미니다아제(aspartylglucosaminidase)?α-N-아세틸갈락토사미니다아제(α-N-acetyl galactosaminidase) 등, 무코다당류를 분해하는 α이즈로니다아제(α iduronidase)?이즈로네이트설파타아제(iduronate sulfatase)?헤파란N설파타아제(heparan N sulfatase)?α-N-아세틸글루코사미니다아제(α-N-acetylglucosaminidase)?6설파타아제(6-sulfatase)?갈락토오스6-설파타아제(galactose 6-sulfatase)?β갈락토시다아제(β galactosidase)?아릴설파타아제B?β글루쿠로니다아제(β glucuronidase) 등, 및 산성리파아제(acid lipase)와 같은 콜레스테릴에스테르(cholesteryl ester)나 지방 분해의 효소, 또 중요한 것에 병원성의 원핵미생물 등의 세포벽을 형성하는 펩티도글리칸층을 분해하는 뮤라미다아제(muramidase)?무코펩티드히드로라아제(mucopeptide hydrolase)?아실아미드히드로라아제(acylamide amidohydrolase)(아미다아제((amidase)) 등을 포함하는 분해효소가 존재하는 것이 밝혀져 있다. 또한 산화환원효소군도 중요한 기능을 하는 것도 시사되어 있다.

이와 같이 본 발명에서 이용되는, 내생포자를 형성하는 호기성의 그람 양성균이나 그람 음성균의 모세포 융해효소군은, 생명을 방어하고 노화를 저지하는 기능을 가지는 리소좀 효소나 식물의 액포 프로세싱 효소 등과 상동의 효소로서, 이들의 분자적 선조라고 생각된다.

이들 효소군은, 생활 유지를 위하여 영양세포가 분비하는 소화를 목적으로 한 효소군과는 완전히 다른 성질을 가지고 있다. 이들 효소군은, 기아환경 상태에서 생존을 목적으로 하여 방출되는 범용의 성질을 가지는 벌크형 분해효소이므로, 세포의 모든 기관이나 내용물을 분해할 수 있는 강력한 분해능력을 가지고 있다. 이 생존 유지 기능은, 원핵생물의 세포융해로부터 인간의 기아환경에서 발생하는 오토파지나 아포토시스에 이르기까지 같은 원리로 일관되고 있다.

이들 효소군의 차이점의 일례로서, 콜라겐의 분해효소에서 살펴보면, 통상의 단백분해효소인 프로테아제(protease)는 콜라겐을 분해할 수 없기 때문에, 생물의 일상생활 범위 내에서 영양섭취의 목적으로 콜라겐을 분해하는 것은 콜라게나아제(collagenase)(MMP1)가 담당하게 된다. 그런데 이 콜라게나아제(1)는, 섬유 모양의 콜라겐I형?II형?III형은 분해할 수 있지만, 막(膜) 모양의 콜라겐IV형이나 섬유조정형(纖維調整型)의 콜라겐V는 분해할 수 없다. 콜라겐IV형은, 저분자의 통과를 허용하며 단백의 통과를 저지하고 또한 통상의 콜라겐으로는 분해할 수 없다고 하는 효소의 진입을 저지하는 콜라겐으로, 생존 유지형의 콜라겐이다. 그런데, 진핵생물 이상의 리소좀이나 원핵생물의 리소좀 상동 액포의 벌크 효소군에 있어서는, 카텝신L 또는 그것과 유사한 콜라겐 분해효소(MMP2나 MMP3)는, 이 막 모양의 콜라겐IV형을 분해할 수 있다. 특히 카텝신L은, I형으로부터 V형까지 분해할 수 있는 정말로 벌크형의 효소(범용효소)이다. 이 생존에 관계하는 벌크형 효소군을 이용하자는 것이 본 발명의 큰 특징으로서, 해결 수단의 하나의 기둥으로 되어 있다.

여기에서 콜라겐I형으로는, 세포외 매트릭스 형성 콜라겐(extracellular matrix-forming collagen)으로서, 뼈?상아질?시멘트질 및 피부?힘줄(腱)?근막(筋膜)?혈관을 구성하고 있다. 콜라겐II형은 유연성을 가지고 프로테오글리칸(proteoglycan)과 함께 연골을 구성하고 있다. III형 콜라겐은 태아의 조직이나 동맥벽에서 중요한 역할을 하고 있다. 한편 막 모양의 IV형 콜라겐은 기저막을 형성해서 세포나 조직을 지키는 역할을 하고 있다. 또한 V형 콜라겐은, 세포 표층의 매트릭스를 보강하며, 이것도 통상의 MMP1 등으로부터 세포를 지키는 역할을 담당하고 있는, 양막(羊膜)이나 태반(胎盤)에 많은 콜라겐이다.

본 발명의 유기물의 분해방법에서는, IV형이나 V형 콜라겐을 분해할 수 있기 때문에, 지금까지의 영양세포가 분비하는 분해효소로는 분해할 수 없는 것을 분해할 수 있다.

또한 이들 스포어 형성 세포융해에 따라 방출되는 모세포 융해효소군(특히 MRE공생균 유래의 것)은, I형 콜라겐과 아파타이트(인산칼슘의 일종)가 나노 레벨로 짜여져 이루어지는 뼈조직이나 비늘을 분해하는 능력이 강화되어, 뼈나 거대 비늘 등을 직접 통째로 분해할 수 있다고 하는 경이적인 분해력을 가지고 있다.

파파인과 같은 시스테인 프로테아제인 벌크형의 카텝신K는, 벌크형의 콜라겐 분해효소인 카텝신L, 세포 매트릭스를 분해할 수 있는 시스테인 프로테아제에 속하는 카텝신B와 함께 뼈나 비늘 등을 분해하는 능력을 가지고 있다. 시스테인 프로테아제인 카텝신B는 또한 디펩티딜카르복시펩티다아제(dipeptidyl carboxypeptidase)의 기능을 하는 벌크 분해효소이기도 하다. 아스파라긴산 프로테아제인 카텝신E는, 아토피성 피부염(atopic dermatitis)에 관계되는 의학상 중요한 분해효소이기도 하다. 따라서 파파인?슈퍼 패밀리(papain superfamily)의 카텝신 효소는 카텝신K와 거의 유사하므로 본 발명의 효소군에 의한 뼈나 비늘 등의 분해에 강력한 보조 수단이 된다.

본 발명은, 이러한 매크로오토파지 상동 또는 리소좀 상동의 모세포 융해시에 방출되는 벌크형 효소군을 유기물 분해에 이용하는 것이다. 이들 효소군은, 바실루스균 등의 영양세포에 의한 종래의 발효 분해물 프로세스에서는 이용되지 않고, 또한 호기성 바실루스균에 의한 오수처리나 음식물쓰레기 처리 프로세스에서도 분해한 후의 불필요한 처리액으로서 버려져 온 것이다. 모세포 융해효소에 대해서는 지금까지 전혀 염두에 둔 적이 없었다. 호열균에 관해서도 영양세포로부터 분비되는 내열효소의 연구가 중심이며, 이 오토파지 상동 또는 리소좀 상동의 모세포 융해의 효소는 염두에 둔 적이 없었다.

본 발명의 제1의 특징은, 이 균군이 아미노산을 포함하는 질소원(窒素源) 등의 영양이 고갈해서 기아상태에 빠졌을 때에, 내생포자를 형성하는 호기성 세균의 일련의 포자화 유전자군이 기동하고, 그 최종단계에서 모세포의 오토파지 상동의 모세포 융해가 발생하여, 그때에 방출되는 강력한 벌크형 분해의 모세포 융해효소군을 유기물 분해에 이용하는 것에 있다.

본 발명의 제2의 특징은, 내생포자를 형성하는 호기성 세균인 호기성 그람 양성균?그람 음성균 또는 호열성 바실루스균 등 다른 다양한 분해효소를 가지는 균군을 공생시킴으로써, 효소 정합성(酵素整合性; enzyme consistency)을 가지는 안정한 다양한 효소군을 얻어서, 그것을 유기물 분해에 이용하는 것에 있다.

제3의 특징은, 스포어 형성 후의 용액에 에어레이션을 사용한다고 하는 것이다. 이것은, 에어레이션에 의해 모세포 융해효소군의 분해력이 비약적으로 증대한다고 하는 발견에 의거하는 수단으로서, 그 원리는 효율적인 교반 효과(agitation effect)와 함께 모세포 융해효소군 내의 산화환원효소가 효과적으로 작용하기 때문이라고 생각되고 있다.

본 발명의 방법을 발전시켜서 효과를 높이는 방법으로서 다음의 수단이 있다.

(A)모세포 융해효소군에 파파인(카텝신K 상동 효소) 등의 리소좀 효소와 상동의 효소를 가한 효소군으로 유기물을 분해하는 방법

(B)모세포 융해효소군과 형성된 스포어를 혼재시켜서 사용하는 방법(더블 스포어법(double spore method))

전자(A)의 방법은 단지 간단하게 효소의 가산적 이용에 불과하지만, 후자(B)의 방법은 통상의 발효로는 분해하기 어려운 유기물을 분해하는 방법으로서 우수한 방법이다. 왜냐하면, 후술하는 바와 같이, 고온?고산소농도?부족한 영양상태라고 하는 조건하에서 스포어는 발아와 재포자화를 반복하기 때문에, 복수 회에 걸친 재포자화에 의해 모세포 융해효소군을 새롭게 방출하여 보급하는 것이 되기 때문이다. 이 경우에 일정한 조건하에서 최종적으로 스포어도 모세포도 소멸시킬 수 있는 것도 새롭게 발견할 수 있었다.

여기에서 또 유효한 더블 스포어법을 포함해서, MRE여과액을 포함하여 모세포 융해효소군에 스포어가 가해진, 유기물 분해능력이 있는 혼합액을 총칭해서 「MRE분해액」이라고 부르기로 한다.

따라서 본 발명의 유기물 분해의 구체적인 방법에는,

(1)내생포자를 형성하는 호기성 세균인 호기성 유포자 그람 양성균(aerobic spore-forming gram-positive bacterium)?호기성 유포자 그람 음성균 또는 호열성 바실루스균 등의 혼합 배양액의 영양물을 끊고 에어레이션을 계속 하고, 포자(스포어) 침전에 의한 투명화를 기다려서 그 상등액(supernatant solution)을 여과하여 분해에 사용하는 방법

(2)내생포자를 형성하는 호기성 세균인 호기성 그람 양성균?그람 음성균 또는 호열성 바실루스균 등의 혼합 배양액의 영양보급을 끊고 그대로 에어레이션을 계속하고, 영양물 대신에 분해 대상물을 넣어서 분해시키는 직접적인 방법

(3)상기 (1) 또는 (2)의 방법으로 얻어진 모세포 융해효소군에 (1) 또는 (2)의 방법으로 침전시킨 포자(스포어)를 재투입해서 모세포 융해효소군과 포자(스포어)의 혼합체로서 이용하는 방법(더블 스포어 분해법)

의 3가지를 생각할 수 있다.

본 발명에서는, 어느 방법도 유익한 방법이지만, (1)의 방법은 균의 개재(介在) 없이 순수하게 유용한 효소군을 사용하기 때문에 다시 스포어가 남지 않으므로, 잔사(殘渣)가 극히 적은 분해물을 얻을 수 있다고 하는 이점이 있고, 관리?보존?운반?사용법이 간단하고 안전성도 높다. (2)의 방법은 실제로는 영양세포로부터 분비되는 소화효소군 쪽이 분해에 유리한 케이스에 한정되어, 실제로는 분해 효과가 줄어들어 분해물도 감소한다고 하는 이유도 있어 유리하지는 않다.

(3)의 방법은, 모세포 융해효소군을 60도~70도 라고 하는 고온영역에서 사용함으로써 위력을 발휘한다. 특히, 항상 산소가 유입되는 공기중의 환경에 있어서 모세포 융해효소군과 포자(스포어)의 혼합액을 분무한 분해 대상의 유기물질을 80도 이하의 방열판으로 가열하면서 교반하며 분해하는데에 적합하다. 공기가 유입되며 수용액이 없는 환경에서의 MRE분해액을 이용한 분해방법(MRE건식분해방법이라고 부른다)에서는, 고열영역에서의 효소의 행위에는 분자 샤페론(molecular chaperon)의 영향도 고려할 필요가 있다. 왜냐하면, 본 발명자는 호열균이 아닌 공생균군 등의 균군의 모세포 융해효소나 스포어에 의해서도 60도~70도 라고 하는 고온영역에서 높은 분해성이 유지된다고 하는 놀라운 사실을 발견했기 때문이다. 다만 모세포(영양세포) 자신은 이 온도에서 장시간 생존할 수는 없다.

내열성을 효소에 부여하는 II형의 분자 샤페론이나 분자 샤페론을 서포트하는 프레폴딩(pre-folding) 그리고 sHSP(쇼트?히트 쇼크?프로테인(short heat-shock protein)) 등의 서포트형의 단백질이, 여러가지 분해능력을 가지는 효소군을 고온영역에서 보호하는 성질을 가지고 있는 것이 알려져 있다. 고온영역에서는 스포어는 열 쇼크에 의해 용이하게 발아한다. 스포어화의 트리거가 되는 시그마 인자의 유전자와 열 쇼크로 방출되는 HPS의 트리거 유전자는 동류(同類)의 시그마 유전자이므로, 고열영역(60도~80도)에서는 스포어화에 의한 모세포 융해효소군은 분자 샤페론인 HPS에 의해 지켜지게 된다. HPS 등의 분자 샤페론은, 친유기(親油基)를 효소의 외측에 나오게 하지 않는 기능을 해서 효소가 변성응축하는 것을 방지한다. 효소의 반응기(反應其)는 내부의 친수기측에 있어서 내부온도는 낮게 효소반응의 능력을 유지게 된다. 고온상태에서, 균이 제공하는 ATP 또는 열운동의 에너지 공급에 의하여 보호된 분해효소가 분자 샤페론의 내공(內空)에서 활성상태로 되돌아가는 것 외에, 분해 대상물이 다공성(多孔性)인 경우, 보다 저온의 다공성 중공내의 효소가 분해능력을 발휘함으로써 호열세균과 같이 분해력을 유지할 수 있다.

분해 대상물에 영양이 되는 유기물이 풍부하면, 발아한 영양세포의 소화효소군과 모세포 융해효소군은 상승효과를 발휘해서 신속하게 유기물을 분해한다. 이 프로세스에서는 종래 잔사가 된 뼈 등도 용이하게 분해할 수 있다. 한편 분해 대상물이 빈영양물질(貧榮養物質)이나 분해가 어려운 섬유질모양의 것이라면, 발아하여 영양세포가 된 균체는 다시 스포어화해서 모세포 융해효소군을 방출 공급하게 되어 분해력이 더 증강된다. 이 재스포어화의 프로세스를 몇 번 반복함으로써 강력한 분해력을 얻을 수 있다. 용액 내의 현상이기는 하지만, 배양액과 스포어화 후의 용액의 분해력의 비교 실험에서, 「아가리쿠스 버섯」 및 「도미의 비늘」의 분해력의 피크가 시간축의 후방으로 벗어난 것은, 극미량의 잔존 스포어가 존재하고, 그것이 재스포어의 프로세스에 의해 보세포 융해효소(complementary cell lyase)를 보강해 분해력을 증강시켜 간 것으로 생각된다.

본 발명에서 이용되는 호기성 그람 양성균 및 그람 음성균의 쌍방 또는 일방을 포함하는 공생균체의 배양 방법과 스포어화 후의 모세포 융해효소군을 포함하는 용액을 얻는 구체적 방법을 서술하기로 한다. 최초에, 호기성의 그람 양성균 또는 그람 음성균 등의 단독 또는 혼합균군의 배양액은, 배양 PH6.0~6.8, 배양 온도 25도~30도에서 또 에어레이션에 의해 용존산소농도 0.1mg/L~1.0mg/L의 배양 조건하에서 액체배양한다. 균의 영양물로서는, 어분?쌀겨?깻묵?육즙 및 황산마그네슘이나 실리카 등을 포함하는 미네랄을 준다. 혼합균군의 경우에는, 균 서로의 안정한 공생관계를 구축하는 것을 기다린다.

균배양이 안정화하면, 그 영양세포 상태에 있는 균군을 다른 폭기 배양조에 분별해 배양을 계속한다. 다음에 분별한 폭기 배양조에서 에어레이션(폭기)을 계속 하면서, 실리카를 제외하고 일절의 영양을 끊어 기아상태 하에 둔다. 잔존 영양물이 없어질 때, 질소성분의 고갈을 트리거로 스포어화(내생포자화)가 일어나고 액이 투명화해 간다. 스포어화가 완료한 것을 확인한 뒤에, 에어레이션(산소공급)을 멈추고 잠시 정치하면 스포어(내생포자)는 일제히 침전을 시작해 투명한 상등액을 얻는다. 이렇게 해서 얻어진 상등액을 멤브레인으로 여과하여 MRE분해액을 얻는다. 분해력 테스트에 사용하기 위해서는 0.02㎛의 필터로 더 여과한다. 더 구체적인 설명은 실시예1에 나타낸다.

이와 같이 하여 얻은 MRE분해액은, 다음의 2개의 방법에 의해 유기물 분해에 이용된다. 구체적으로는, 그 하나는 폭기조에 의한 유기물 분해 장치를 이용한 방법이며, 다른 하나는 건식 유기물 분해 장치를 이용한 방법이다.

A)얻어진 MRE분해액을 전용의 폭기배양조에 분별하고, 분해 대상물의 유기재료를 투입해서 에어레이션을 가해 유기물을 분해를 한다. 이 경우의 에어레이션은 교반과 산화환원효소에 대한 산소 보급의 역할을 하는 것이다(실시예2를 참조). 이것에 사용되는 장치는, 공지의 호기성 미생물을 배양하는 폭기조로 충분하다. MRE분해액을 사용한 유기물 분해 폭기조를 이하 「MRE폭기조」라고 부르기로 한다.

B)분해 용기에 분해 대상의 유기물을 투입하고, 60도~85도, 바람직하게는 64도~68도가 되도록 가열하면서 교반한다. 또 얻어진 MRE분해액을 그 유기재료에 산포하고, 교반과 가열을 계속하여, 유기물을 분해한다. MRE분해액에 MRE분해액을 제조하는 과정에서 얻어진 스포어를 소량 가하여도 좋다. 수분 함유율이 5%~3%의 메마른 초건조 상태(超乾燥狀態)에서 분해를 종료한다. MRE분해액을 사용하는 이러한 장치를 이하 「가열 교반 건식 분해장치」라고 부르기로 하고, 그 구체적인 예를 실시예3에 나타내기로 한다.

또한 상기 B)에 대해서는, 스포어(내생포자)가 모세포 융해효소에 혼입되는 것에 의하여 고온 빈영양 환경에서 발아와 스포어화를 반복함으로써, 그때마다 새로운 모세포 융해효소군이 공급되어 분해력을 높여 간다고 생각된다(분해물 전체의 온도나 영양상태가 불균일하게 되기 때문으로 교반에 의한 재스포어화는 1회가 아니게 반복되게 된다). 그리고 최종단계에서는 스스로의 작용에 의하여 초건조화 하여 스포어화도 불가능해져 균이 없어지는 상태가 된다. 이 최종산물을 물에 담가서 균배양하면, 분해에 사용된 균군은 소멸하고, 분해 대상 유기재료 내부에 존재하고 있었던 예를 들면 코아귤런스(coagulans)와 같은 혐기성 균이 겨우 살아남아 있을 뿐인 것을 알 수 있다.

여기에서 본 발명에 관한 방법을 실시할 수 있는 장치에 대해서 설명한다. 본 발명에 관한 방법은 상기의 가열 교반 건식 분해장치를 사용해서 실시할 수 있지만, 본 발명에 관한 방법을 실시하기 위한 장치는, 가열 교반 건식 분해장치에 한정되는 것은 아니다. 또, 가열 교반 건식 분해장치의 일례로서는 이하와 같은 것을 들 수 있다. 우선 60L의 분해조에 가로축의 회전축을 설치하고, 그 회전축에는 2매의 교반판을 페어(pair)로 고정한 4개의 팔을 배치하고, 피분해 유기물을 남김없이 교반할 수 있도록 교반판의 경사를 조정한다. 또한 회전축에 고정한 교반판이 그리는 궤적에 따라 가열판을 설치하고, 가열판에 60도~160도로 온도 조정 가능한 히터를 설치한다. 가열판에는 피분해 유기물의 내부온도를 측정하기 위한 1 또는 복수의 온도센서를 교반판이 접촉하지 않도록 배치한다.

회전축은, 모터를 연결한 감속장치를 통해서 매분 2~5회전(바람직하게는 4회전)하도록 조정한다. 또한 분해조의 상부에 충분한 공간을 확보하고, 그 상면(上面)에 피분해 유기물을 투입하는 투입구를 설치한다. 그 상부의 공간에 MRE분해액을 균등하게 산포하는 분무 노즐을 설치한다. 또한 에어 펌프에 의해 공기를 분해조의 상부로부터 하방으로 벽을 따라 분사하는 분사 노즐과 배기관을 설치하고, 필요에 따라 배기관을 탈취장치에 접속한다.

이와 같이 구성된 가열 교반 건식 분해장치의 가열판을 피분해 유기물이 적정온도(64도~68도)가 되도록 가열하고, 교반판을 매분 3~4회전 시키면서 분해 대상의 유기물을 투입한다. 또한 피분해 유기물이 적정온도가 된 단계에서 MRE분해 원액을 50배로 희석한 것을 적정량(이 경우에 약 1리터) 분무 노즐로부터 산포해 분해공정을 시작한다.

또, 수분 용출이 많은 피분해 유기물을 이 장치로 분해할 때에는, 유동층(fluid bed)을 투입한다. 본 발명에 있어서, 유동층으로서 사용할 수 있는 것은 특별하게 한정되는 것은 아닌데, 이 장치에서의 분해 속도가 느린 「왕겨」 「대나무 분해물」 「톱밥」 등 리그닌이 많은 재료를 사용할 수도 있다.

또한 이 가열 교반 건식 분해장치에 의해 분해된 모든 분해물은 주목할 만한 특징을 구비한다. 균 등에 의한 소화효소에 의한 유기물 분해와 달라, 주로 리소좀 상동 효소를 사용한 유기물 분해장치인 본 발명의 가열 교반 건식 분해장치에서는, 그 분해물은 다음의 2개의 성질을 가진다.

첫째로, 「초건조 상태가 된다」고 하는 성질이 있는 것으로, 게다가 그것이 1년 이상도 지속한다고 하는 특징을 가지는 것은 주목할 만한 것이다. 다른 원리에 의한 분해물과 달리, 가열 교반 건식 분해장치에 의한 분해물은 보통 3%~5%의 함수율(含水率)의 초건조 상태가 된다. 수분량이 많은 당해 분해물에서도 8%을 넘은 적은 없었다. 또한 이 분해물은 물에 적시면 젖는데도 불구하고, 보통의 밀폐 되어 있지 않은 창고 등에서 방치해도 1년 이상도 초건조 상태를 유지한다고 하는 놀라운 성질을 가지는 것이 밝혀졌다.

둘째로, 「썩지 않는다」라고 하는 성질이 있는 것이다. 첫 번째 성질로부터 오는 것이라고도 생각할 수 있지만, 가열 교반 건식 분해장치에 의한 분해물은 전혀 곰팡이가 생기지 않고, 다른 세균에 의한 부패도 유산균에 의한 발효도 일어나지 않는다고 하는 특징이 있고, 분해물의 냄새가 잔존하고 있는 것이어도 파리가 모이지 않는다고 하는 성질이 있어, 다른 원리에 의한 분해물과 다르다.

여기에서 본 발명에서 사용 가능한 균을 언급하면, 내생포자(스포어)를 형성하는 호기성 그람 양성균, 호기성 그람 음성균 및 호기성 호열성균의 3종류가 된다. 바람직하게는 비병원성균을 사용한다.

호기성 그람 양성균으로는, Baccilus속, Sporelactobacillus속, Paenibacillus속, Aneurinibacillus속, 또한 고도내염호알카리성(高度耐鹽好알카리性; high-level salt-tolerant alkalophilic)의 Oceanobacillus속 등이 있고, 상세하게는 Bacillus alcel, Bacillus cirulans, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus pumilus, Bacillus subtillis, Bacillus thuringiensis, Bacillus lentimorbus, Bacillus alvei, Bacillus macerans, Bacillus polymyxa, Bacillus popilliae, Bacillus coagulans, Bacillus stearothermophilus, Bacillus thermoruber, Bacillus acidocaldarius, Bacillus acidoterestris, Bacillus aycloheptainicus, Bacillus alginalyticus, Bacillus azotoforians, Bacillus badius, Bacillus pasteurii, Bacillus aminovrans, Bacillus marinus, Bacillus pusteurii, Bacillus sphaericus, Bacillus benzoevorans, Bacillus fastidiosus, Bacillus nagunoensis 등을 포함하는 균군이다.

호기성 그람 음성균으로는, Comamonas속 등 비병원성 유포자 호기성 그람 음성균의 성질을 가지는 균군이 있다. 구체적으로는, 실시예1에서 사용하는 Comamonas denitrificans(MK-003)이 있다.

호기성의 호열성균으로는, Brevibacillus속, Thermobacillus속, Geobacillus속, 호산성고열균(好酸性高熱菌; acidophilic high-temperature)의 Alicyclobacillus속이나 Sulfobacillus속, Ureibacillus속, Anoxybacillus속 등이 있고, 상세하게는 Brevibacillus brevis, Bacillus stearothermophilus, Bacillus coagulans, Bacillus flavothermus, Bacillus kaustophilus, Bacillus pallidus, Bacillus schlegelii, Bacillus smithii, Bacillus thermocatenulatus, thermocloacae, Bacillus thermodenitrificans, Bacillus thermoglucosidasius, Bacillus thermoleovo-rans, Bacillus thermoruber, Bacillus tusciae 등을 포함하는 균군이다.

본 발명의 실시형태에서는, 특히 호기성의 그람 양성균군과 그람 음성균의 공생균군인 MRE공생균이 사용되었다. 이 균은 PCT/JP2010/001120에 기재된 공생균군으로서, 즉 이 MRE공생균을 구성하는 5종류의 균군은, 호기성 그람 양성균인 바실루스sp.(Bacillus sp.)(수탁번호 FERM BP-11209, 식별번호MK-005), 리시니바실루스 후시폴미스(Lysinibacillus fusiformis)(수탁번호 FERM BP－11206, 식별번호MK-001), 바실루스 소노렌시스(Bacillus sonorensis)(식별번호MK-004), 리시니바실루스sp.(Lysinibacillus sp,)(수탁번호 FERM BP－11207, 식별번호MK-002) 및 호기성 그람 음성균인 코마모나스sp.(Comamonas sp.)(수탁번호 FERM BP－11208, 식별번호MK-003)로 이루어지는 것이다.

이 MRE공생균군 자신은 안정한 공생체인 것도 특징이다. 예를 들면 통상의 바실루스균의 배양에서는 고밀도?고영양의 조건에서 실 모양화(絲狀化; filament formation) 하여 시작해서 안정 집단을 만드는 것에 대해서, 7,000개체/mL 이하라고 하는 배양이 불안정한 낮은 균밀도에서도 안정하게 배양할 수 있는 것도 밝혀졌다. 이 안정성은, 고밀도에서도 확인할 수 있었다.

이 MRE공생균군으로부터 얻어진 모세포 분해효소군의 분해능력은, 단백질 분해능?지방산의 분해능?다당류의 분해능에 있어서 통상의 바실루스균을 포함하는 균체의 분해능력을 넘을 뿐만 아니라, 콜라겐 조직 등의 고차(高次)의 단백구조?기존의 균 등이 분해하지 않는 유지류?보통 분해가 어려운 버섯류 등의 고차의 다당구조나 당단백도 분해할 수 있는 능력이 있는 것이 명백하게 되었다.

또한 60도~75도 라고 하는 높은 온도영역에 있어서 다양하고 활발한 분해 작용을 가지는 것도 확인되었다. 발명자는, 이 높은 온도영역에서 Brevibacillus brevis 등 종래의 호열균으로는 분해할 수 없는 것, 예를 들면 「비지」?감자 찌꺼기?대나무?목재 등도 분해할 수 있는 능력을 가지는 것도 발견했다. 이 능력은, 소화효소보다 높은 온도영역에서 활성화하는 특징을 가지는 리소좀 상동 효소의 성질에서 유래하는 것이다.

여기에서 본 발명의 효소(MRE)의 성질에 대해서 서술해 보면, MRE에 의해 분해할 수 있는 것이 확인된 유기물의 예로서는, 일반적인 소화효소에 의하여 소화되는 단백질?전분이나 글리코겐 등의 탄수화물?식용 유지의 이외에 다음과 같은 것이 있다.

변성효소(變性酵素)나 구조 단백(構造 蛋白) 등의 고분자 펩티드의 저분자화?아미노산 전종(全種)의 분해?콜라겐I~V의 저분자 펩티드화와 분해?당단백 등의 분해. 또한 트리글리세라이드(triglyceride)?디글리세라이드(diglyceride)?모노글리세라이드(monoglyceride)?포화지방산?불포화지방산?중쇄지방산(medium-chain fatty acid)?단쇄지방산(short-chain fatty acid)?콜레스테릴에스테르 등 지방이나 지방산의 분해. 또한 데르마탄황산(dermatan sulfate)?헤파란황산(heparan sulfate)?케라탄황산(keratan sulfate)이나 콘드로이친황산(chondroitin sulfate) 등의 무코다당류의 분해. 스핑고지질(sphingolipid)?스핑고미엘린(sphingomyelin)?강글리오시드(ganglioside)?세라미드(ceramide) 등의 스핑고지질의 분해. 후코스(fucose)?만노스(mannose)?시알산(sialic acid)?N아세틸글루코사민(N-acetylglucosamine)?글루코오스 등을 성분으로 하는 당쇄(糖鎖; sugar chain) 및 당단백질의 분해가 있다. 이들의 성질은 리소좀 효소군에 계승되고 있다.

특히, 일반적으로 분해가 곤란하다고 하는 것으로, 종래의 효모균?바실루스균?누룩균이나 각종 호열균의 영양세포로부터의 분비 효소로는 분해가 곤란하다고 하거나 매우 긴 시간을 요하는 것으로, MRE에 의해 분해할 수 있는 것이 확인된 유기물의 예로서는 다음과 같은 것이 있다.

단백질 분해능으로서는, (1)섬유상의 콜라겐 등의 고차의 단백구조, (2)기저막 등의 IV형 콜라겐의 고차의 단백구조, (3)식물이나 동물의 세포조직의 결합을 분리해서 분해하는 능력(세포외 매트릭스의 분해 작용), (4)뼈?비늘?조개?달걀의 껍질?동물의 이빨 등 콜라겐과 아파타이트 등의 인산칼슘이 결합한 조직 등이 있다.

또한 다당류의 분해능으로서는, (1)갑각류의 키틴키토산(chitin-chitosan)의 분해, (2)비지?감자 찌꺼기?대나무?목재 등의 셀룰로오스(cellulose)나 리그닌을 포함하는 섬유조직의 분해, (3)버섯류의 고차의 다당구조나 당단백의 분해 등이다.

지질의 분해능으로서는, 기존의 균 등이 분해하지 않는 다양한 타입의 지방산을 분해한다. 또한 저분자 물질의 분해능력으로서, (1)암모니아(ammonia)?황화수소(hydrogen sulfide)?아민류(amines) 등의 악취성분의 제거, (2)차의 잎의 카테킨(catechin)의 분해, (3)캡사이신(capsaicin)의 분해, (4)염색오니(染色汚泥; stained sludge)의 색소의 분해가 있다. 다만 본 발명의 유기물에는, 석유 등의 광물유(鑛物油)나 광물유를 원료로 하는 생산물은 포함하지 않는다. 또, 상기한 유기물은, 본원 발명에 관한 방법에 의해 분해되는 유기물의 일례를 나타낸 것에 불과하며, 본원 발명에 관한 방법의 분해 대상이 되는 유기물은 이들에 한정되는 것은 아닌 것은 말할 필요도 없다.

또한 본 발명의 기술적인 효과는, 이미 기술한 바와 같이, (a)통상의 영양세포에 의한 발효보다 분해 속도가 빠르고, 분해물이 보다 저분자화되어, 보통 분해되기 어려운 것도 용이하게 분해할 수 있는 것, (b)저분자 분해물이 영양세포에 흡수되지 않고 잔존하는 것, (c)공기가 유입하는 고온역(60도~70도)에서 사용하면 우수한 분해능력과 초건조성을 가지는 것,의 3가지이다.

이것을 응용한 본 발명의 새로운 유기물 분해방법은, 2개의 산업상 유용한 효과를 가져온다. 하나는 유용물의 생성이며, 다른 하나는 불요물(不要物)의 분해이다.

우선, 유용물의 예로서,

A1. 「버섯」의 분해물. A2. 「생선의 비늘」의 분해물, A3. 「비지」의 분해물, A4. 「대나무?간벌재?볏짚」의 분해물 등이 있다.

또한 불요물의 분해물로서,

B1. 돼지?새?인간?소 등 「동물의 분(糞)」의 분해, B2. 제초제를 포함하는 「잔류 농약」의 분해, B3. 「폐유지(廢油脂)」의 분해, B4. 「음식물 쓰레기」 등의 분해, B5. 「염색오니」 분해 등이 있다. 산호를 황폐케 하는 「악마 불가사리(acanthaster)」나 더러워진 바다에 출몰하는 「노무라입깃해파리(Nemopilema nomurai)」의 분해도 가능하다.

이들 분해 수단으로서 사용되는 것이 「MRE폭기조」나 「가열 교반 건식 분해장치」 등이 있다. 「폐유지」의 분해에는 별도로 그리스 트랩 장치(grease trap equipment)가 사용된다.

「버섯」의 분해물, 예를 들면 아가리쿠스 버섯?영지?동충하초?차가버섯 등을 MRE분해액의 폭기조에서 분해, 당쇄의 저분자 분해물을 얻는다. 이 「버섯」 분해물의 용액은, MRE원액에 비하여 자연면역 활성(IFNα, β의 분비나 대식세포(macrophage) 활성이나 NK활성 등)이 20% 정도 높아진다.

「생선의 비늘」 분해물은, 콜라겐?올리고펩티드를 함유하는 우수한 자연면역 활성화 미용액 원료가 된다. 특히, 대형 도미의 비늘 콜라겐이 트리펩티드나 올리고펩티드 영역까지 분해되어서 피부로부터 직접 흡수 가능하게 할 수 있다. 트리펩티드나 올리고펩티드는 피부나 점막으로부터 아미노산의 5배 이상의 흡수력이 있는 것은 잘 알려져 있다. 또한 모세포 융해효소에 의한 균체 분해 저분자 물질이 함유되어 있으므로, 자연면역세포계의 랑게르한스 세포(Langerhans cell)나 케라티노사이트(keratinocyte) 및 진피(眞皮)보다 심부(深部)의 대식세포나 섬유아세포(fibroblast cell)가 활성화되어, 멜라닌의 탐식(貪食)이나 콜라겐 조직의 재구축을 촉진하기 때문에, 기미?주근깨?그을음?잔주름이나 여드름 자국 등의 피부 트러블도 정상화시켜, 피부의 회춘에 공헌한다. 여기에서 주목해야 할 것은, 통상의 균에 의해 생긴 저분자 분해물은 균모체에 흡수되어버려 잔존할 수 없지만, 본 발명의 분해방법에서는 트리펩티드나 올리고펩티드와 같은 유용 저분자 성분이 잔존 가능하다는 것이다.

「비지」의 분해물은 안전한 제초제로서 기능하는 것을 발견했다. 「비지」는 함수율 약 73%로 수분이 많아 종래의 방법으로 분해 처리하는 것이 곤란했다. MRE분해액을 사용해서 가열 교반 건식 분해장치(공기를 유입할 수 있는 건식용기에 가열용 방열판을 붙여서 교반 막대로 분해 대상물을 계속해서 교반하는 장치)로 분해하면 약 19시간에 수분 5% 이하의 초건조 상태의 분해 잔사가 생긴다. 이 섬유질 주체의 「비지 분해 잔사」를 논 등에 뿌리면 작품의 생장을 저해하는 잡초가 자라지 않게 되고, 인간 및 생체계에 안전한 제초제를 생성된다. 특히 벼의 생육을 저해하는 잡초를 선택적으로 성장 저해하는 성질이 있다.

「대나무?간벌재?볏짚」의 분해물은, 효율적인 에탄올 원료가 된다. 대나무?간벌재?볏짚 등을 1cm~15cm로 절단하고 MRE분해액을 사용해서 가열 교반 건식 분해장치(공기를 유입할 수 있는 건식용기에 가열용 방열판을 붙여서 교반 막대로 분해 대상물을 계속해서 교반하는 장치)로 분해하면 약 48시간에 셀룰로오스(cellulose)?헤미셀룰로오스(hemicellulose)?리그닌을 주요 성분으로 하는 메마른 굵은 분말상태 또는 짧은 바늘모양의 분해물이 된다. 이 분해물은, 직접발효법(直接醱酵法)?산소분해법(酸素分解法) 또는 초임계유체법(超臨界流體法; supercritical fluid technique)에 의하여 당이나 대체 에너지의 에탄올을 만드는데에 최적의 원료가 된다.

「동물의 분」의 분해는, 균체의 경우와 마찬가지로 분에 직접 산포에 의한 소실(消失)도 효과가 있지만, 오히려 가열 교반 건식 분해장치로 MRE분해액을 사용해서 분해하면 단시간에 처리가 가능하게 된다.

예를 들면 소화 불량인 섬유질이 많은 우분(牛糞)에서는, 통상의 미생물로는 분해가 곤란한 것이 알려져 있다. 그러나 본 발명의 MRE를 사용해서 가열 교반 건식 분해장치로 우분을 분해하면 약 16시간에 초건조 상태의 메마른 분말 잔사로 할 수 있다. 이 잔사는 농업용으로서도 대체 연료로서도 에탄올 생산용으로서도 사용할 수 있다.

「폐유지」의 분해는, 그리스 트랩에 MRE분해액을 적하(滴下)해서 이루어진다.

「음식물쓰레기」의 분해는, 균체를 사용한 음식물쓰레기 처리기와 비교하여 처리속도가 빠르고, 15시간~20시간에, 뼈 등의 잔존물을 남기지 않고 함수율 6.5% 라고 하는 초건조에 가까운 잔사가 얻어지는 것이 특징으로서, 물론 음식물쓰레기 특유의 악취도 제거된다. 이 잔사는 원예용이나 작물 등의 대체 퇴비로서도 이용할 수 있는 것이다.

염색오니를 포함하는 「오니」의 분해는, 종래의 혐기성 미생물을 이용한 오수처리에서 얻어진 오니는 유해하고 또한 악취가 지독한 것이었다. 또한 염색오니는 특히 후처리의 방법이 없어 곤란했었다. 이 염색오니를 포함하는 「오니」를 가열 교반 건식 분해장치로 MRE분해액을 사용해 분해하면, 21시간에 초건조 상태(약 4.5%)의 잔사를 얻는다. 이 잔사에서는 악취가 사라지고 흙의 향기가 나는 것으로서, 그대로 연료로서도 또 농업용의 퇴비의 대체물로서도 이용할 수 있다.

또한 본 발명의 자연면역 복합 리간드(innate immune complex ligand)는 올리고 영역의 극성을 가지지 않는 수용성 저분자이므로, 피부로부터 용이하게 침투하는 성질을 가져, 진피까지 침투하는 미용액으로서 사용할 수 있다. 그리고 본 발명의 자연면역 복합 리간드를 얼굴이나 몸에 바름으로써, 자연면역 활성 미용액으로서 사용할 수 있다.

자연면역 활성 복합 리간드는, 표피(表皮)에 있어서는 대식세포의 동료인 랑게르한스 세포를 활성화하여 자외선 등에 의해 파괴된 케라티노사이트(keratinocyte)로부터 유출한 멜라닌의 탐식을 촉진하여, 기미를 소실시키고 햇볕에 탄 것을 회복하고 피부의 그을음을 개선해서 피부에 투명감을 주는 효과가 있다.

또한 진피에 있어서는, 대식세포를 활성화시켜서 섬유아세포와 공동으로 가교(架橋; cross-linkage) 함으로써 노화한 콜라겐을 재구축(리모델링)하는 것에 의해 잔주름을 소실시키고 큰 주름도 개선할 수 있다. 또한 대식세포의 활성화는, 여드름 자국 등을 개선할 수도 있다. 실제로는 흰 여드름이나 지방의 덩어리도 축소시키는 것이 관찰되어 있다.

본 발명의 복합 리간드에 있어서 염증을 억제하는 성질은, 햇볕에 탈 때의 염증이나 여드름이나 아토피성 피부염에 있어서 염증 억제가 있는 것도 확인되었다.

(실시예)이하에 있어서는, 본원 발명에 관한 1실시형태를 설명한다.

[실시예1](유기물 분해를 위한 MRE분해액의 제조)

MRE공생균군의 배양은, 호기성 그람 양성균의 일반적인 배양 방법으로 배양을 한다. 1.2m³의 배양 폭기조에 1000리터의 물을 넣어 에어레이션(폭기)을 한다. 그 배양 폭기조에 어분 3kg, 쌀겨 3kg, 깻묵 1.6kg, 육즙 350g을 영양물로서 주고, 황산마그네슘이나 실리카 등의 미네랄을 적당량 더 가한다. 또 균체를 투입하고, 배양 PH6.0~6.8 및 배양 온도 25도~35도의 배양 조건하에서, 그리고 용존산소농도 0.5mg/L~1.2mg/L가 되도록 에어레이션(폭기)을 가하면서 MRE공생균을 배양한다.

균의 충분한 증식과 안정화를 기다려서, MRE공생균군에 있어서 일절의 영양을 끊어서 기아상태 하에 두고, 또한 15도~35도의 조건하에서 에어레이션을 계속해서 가하면 질소성분의 고갈을 트리거로 MRE공생균군의 내생포자화가 시작된다. 배양액의 투명도가 단숨에 늘어나는 것을 기다려서 에어레이션(산소공급)을 멈추면, 내생포자는 일제히 침전을 시작하고 투명한 상등액을 얻는다. 이렇게 해서 얻어진 상등액을 또한 0.2㎛의 멤브레인으로서 가압 여과하여, 모세포 융해효소를 함유한 MRE분해액을 얻는다. 에어레이션을 멈추는 타이밍은, 위상차 현미경으로 스포어화가 완료한 것을 확인한 뒤에 할 수 있다.

[실시예2](MRE폭기조에 의한 「정어리」의 분해)

실시예1로 얻어진 MRE분해액 450mL를 10L의 물로 희석하여 정어리 458g(12마리)을 그대로 통째로 분해 온도 22도~28도, PH6.0~7.0의 조건하에서 분해했다. 교반 목적과 산화환원효소에 필요한 산소를 보급하기 위해서 에어레이션으로 교반을 했다. 산소 요구는 소량이므로 DO계에 의한 체크는 하지 않았다. 동(同) 조건하에서 배양액과 MRE분해액을 비교했다.

4일 후, 「정어리」는 뼈를 포함해서 완전히 분해되었다. 같은 「정어리」를 가열 교반 건식 분해장치로 분해하면 불과 3시간에 분해하여 초건조 상태로 할 수 있다.

배양액에서는, 뼈가 완전하게 분해되지 않고 36g의 침전 잔사를 얻었다. MRE분해액에서는, 완전히 투명한 분해액이 되어 그 침전 잔사는 6.2g으로 그 99%이상이 회분(灰分)이었다. 그 분해액의 분석 결과는, 수분 99.8g/100g(감압가열건조법(reduced-pressure drying by heating)), 단백질 0.1g/100g 미만(켈달법(Kjeldahl method)), 지질 0.1g/100g 미만(속시렛추출법(soxhlet extraction)), 회분 0.1g/100g(직접회화법(direct incineration)), 탄수화물 0.1g/100g 미만(계산에 의함), 에너지0kcal/100g(계산에 의함), 나트륨 28.3g/100g(원자흡광도법(atomic absorbance determination)), 에이코사펜타엔산(eicosapentaenoic acid) 및 도코사헥사엔산(docosahexaenoic acid)은 가스 크로마토그래프법(gas chromatography)으로 검출되지 않았다.

[실시예3](가열 교반 건식 분해장치에 의한 「우분」 분해)

분(糞)은 섬유분(纖維分)이 많아 저영양이으므로 종래의 미생물을 이용한 분해방법으로는 분해가 곤란하였다. 이 우분을 다음과 같은 가열 교반 건식 분해장치에 의해 분해했다.

가열 교반 건식 분해장치는, 60L의 분해조에 가로축의 회전축을 설치하고, 그 회전축에 4개 2조의 교반판을 고정하고, 남김없이 교반 할 수 있도록 교반판의 경사를 조정한다. 또한 회전축에 고정한 교반판이 그리는 궤적에 따라 가열판을 설치하고, 가열판을 60도~160도로 온도 조정 가능한 히터를 설치하고, 피가열물이 60도~80도, 바람직하게는 64도~68도가 되도록 당해 히터를 조절한다. 회전축은, 모터를 연결한 감속장치를 통해서 매분 2~5회전(바람직하게는 4회전) 하도록 조정한다. 분해조의 상부에 에어 펌프에 의해 공기를 분해조의 상부로부터 하방으로 분사하는 분무 노즐을 설치한다. 또한 분해조의 상부에 MRE분해액을 균등하게 산포하는 노즐을 설치했다.

이와 같이 구성된 가열 교반 건식 분해장치의 가열판을 적정온도로 가열하고, 교반판을 매분 3~4회전시키고, 분해 대상의 유기물(본 실시예에서는 우분)을 투입한다. 또한 MRE분해액을 최초에 적정량 분무 노즐로부터 산포해 분해공정을 시작한다.

이 가열 교반 건식 분해장치에 「우분」 50kg을 투입하고, 유동층으로서 분해 속도가 느린 「왕겨」 7kg을 투입하고, 분해 대상물 「우분」의 표면온도를 70도로 유지하도록 조정하면서 교반하면서, 실시예1로 얻어진 MRE분해액을 50배로 희석해서 산포했다. 16시간 후, 「우분」은, 5kg(감소율 90%)으로 감소하고 함수율 3.2%의 초건조 상태가 되었다. 「왕겨」도 원형을 유지하지 못하고 메마른 분말 모양으로 되어 있었다.

「우분」의 잔류물은, 현미경으로 관찰하면 「왕겨」의 분해물과 마찬가지로 섬유질의 것뿐이었다. 「왕겨」도 더 분해를 계속하는 것이 가능한 것도 확인되었다. 돼지의 분이나 계분(鷄糞)도 간단하게 분해할 수 있어 좋은 퇴비로서 이용가능한 것을 알 수 있었다.

[실시예4-1](「도미의 비늘」(스케일 콜라겐(scale collagen))의 MRE폭기조에서의 분해와 얻어진 분해물의 유용성)

실시예1로 얻어진 MRE분해액 450mL를 10L의 물로 희석하고, 타이완산의 대형 도미의 비늘 420g을 분쇄하지 않고 분해 온도 25도~32도, PH5.8~6.8의 조건하에서 직접 분해했다. 산화환원효소에 의한 산소요구를 충족시키기 위해서 에어레이션으로 교반을 하였다. 도미의 비늘은, 분쇄나 산에 의한 전처리를 일체 하지 않고 원형 그대로 통째로 물로 희석한 효소액에 투입했다. 약 60일 후, 배양액에서는 미분해 잔사가 92g 남았지만, MRE분해액에서는 회분 잔사 0.6g을 남기고 거의 완전하게 분해되었다.

이 분해액에 있어서 콜라겐으로부터 유래한 분해 펩티드의 분자량을 TSKgel/G2500PW 칼럼을 사용한 배제 크로마토그래피(exclusion chromatography)에 의해 분자량 분포를 측정했다. 이 분자량 분포의 측정결과의 크로마토그램을 도10에 나타내는데, 그 분자량 분포를 분자량 표준품과의 비교 데이터로 나타내면 분자량 10,000 이상은 미량, 3000~10,000은 1%, 1000~3000은 미량, 500~1000은 미량, 500 이하는 99%이었다. 배양액 분해에서는, 유용한 저분자 분해물은 균의 모세포에 소화 흡수되어서 잔존하지 않았다.

또한 본 실시예의 비늘의 MRE분해액의 유리 아미노산을 분석한 결과, 아미노산의 함유량은 검출 한계 이하였다. 이것은, 이 비늘 분해액의 저분자 영역 성분이 올리고펩티드로 구성되어 있는 것을 강하게 시사하고 있다. 올리고펩티드는 일반적으로, 아미노산과 같이 전하와 극성(極性)에 강한 개성을 가지지 않기 때문에 피부나 점막으로부터 용이하게 흡수되고, 아미노산 12개의 배열(sequence)의 것이어도 피부의 진피층에 도달해 혈류(血流)에 혼입하는 것이 알려져 있다.

또한 비늘 콜라겐 펩티드에는, 글리신(glycine)이 3분의 1 포함되고, 콜라겐 특유의 프롤린(proline) 및 히드록시프롤린(hydroxyproline)이 상당량 포함되어 있다. 이들의 성분이 올리고펩티드의 형(形)으로 진피에 도달할 수 있기 때문에, 잔주름 등의 노화한 콜라겐의 재구축(리모델링)에 중요한 영양재료가 되는 것은 말할 필요도 없다. 이렇게 하여 얻어진 비늘 분해액을 0.02㎛의 필터로 여과한 것을 미용액으로서 사용한 결과, 자연면역 활성화 미용액으로서 우수한 것이었다.

[실시예4-2](비늘 콜라겐 분해물의 미용액으로의 응용)

본 실시예의 MRE분해액에는, 일본국 특허출원2009-61956호에 기재된 「자연면역 리간드」가 포함되어 있다. 이 「자연면역 리간드」는 피부의 표피에 존재하는 자연면역 세포에서 유래하는 랑게르한스 세포와 케라티노사이트를 활성화한다. 랑게르한스 세포는 골수에서 유래하는 대식세포의 동료의 자연면역세포로서, 케라티노사이트가 파괴되어서 세포 밖으로 유출된 멜라닌을 탐식하여 분해하는 것이 알려져 있다. 따라서 미용상 바람직하지 못한 기미나 주근깨를 개선할 수 있다. 케라티노사이트의 활성화는, 피부의 신진대사를 활발하게 하게 하고, 피부세포를 젊어지게 한다. 또한 케라티노사이트는 모발의 생육과도 밀접하게 관계되고 있기 때문에, 이 비늘 분해물을 매끈매끈한 민머리에 도포하면 배냇머리가 빽빽하게 나는 것을 관찰할 수 있다.

또한 진피에 침투한 자연면역 리간드 성분은, 진피나 피부 모세혈관에 존재하는 대식세포를 활성화한다. 그리고 활성화한 대식세포는, 섬유아세포와 협동하여, 또 비늘 콜라겐의 분해 성분을 영양물질로 하여, 노후화한 콜라겐 섬유의 재구축(리모델링)이 이루어지게 된다. 이렇게 해서 노화하고 경직화한 진피층의 콜라겐을 만들어냄으로써 진피층의 회춘이 일어나고, 주름(특히 잔주름)이나 여드름 자국 등의 현저한 개선이 이루어진다. 이 개선은, 레이저 광선이나 트레티노인 요법(tretinoin therapy)과 같이 염증에 의한 고통을 수반하지 않는 것이 특징이다.

이와 같이 MRE분해액을 이용한 비늘 분해물 성분을 미용액으로서 사용한 실시예를 열거하면,

(1)75세 여성. 야채 만들기의 일을 하고 있어서, 햇볕에 탐과 피부거칠함, 잔주름에 고민하고 있었다. 하루 1~3mL를 사용. 최초에 미용액을 바른 순간 일시적으로 피부가 희어지는데 깜짝 놀라고, 약 1개월에 얼굴 전체가 희어지고 잔주름도 없어졌다. 6개월 후의 지금은 윤기가 있는 깨끗한 보통의 피부색이 되어 감사하고 있다.

(2)58세 여성. 아이 때에 아토피성 피부염으로 스테로이드를 장기 사용한 적이 있고, 그때 등산이 계기가 되어 주근깨가 얼굴 중에 빽빽이 생겼다. 매일 아침 2~3mL를 미용액으로서 사용. 몇 개월에 어쩐지 안색이 좋아지고 주근깨가 얇아지게 되어 갔다. 1년 정도 지나 거의 눈에 띄지 않게 되어 화장에서 간단하게 커버할 수 있게 되었다.

(3)72세 여성. 양볼에 가는 주근깨인지 기미와 같은 것이 빽빽하게 있었다. 매일 아침 3~5mL를 도포. 1주일에 얼굴이 말쑥해지고, 약 반년에 가는 주근깨 모양과 같은 것이 거의 없어졌다. 약간 남았지만 화장으로서 감출수 있게 되었다.

(4)45세 여성. 매일 아침 3mL를 미용액으로서 사용. 오랜 세월의 기미모양의 양볼의 검버섯이 반년 후에 얇아지게 되었다.

(5)50세 여성. 3mL 정도를 매일 아침 사용. 약 3개월에 가는 잔주름이 완전히 없어지고, 얇은 기미도 없어지고 매끈하고 살갗이 흰 윤기가 있는 피부가 되었다.

(6)60세 여성. 2~3mL를 매일 아침 사용한다. 약 3개월 정도에 눈꼬리의 잔주름이 없어지고, 1년 정도에 이마, 눈과 관자놀이의 사이에 희고 작은 지방의 덩어리가 다수 있었던 것이 어느 사이엔가 없어졌다.

(7)21세 남성, 이마나 볼에 지독한 「분화 여드름」, 1일 아침 3~5mL를 도포한다. 다음날로부터 4일째에 걸쳐서 염증이 상당히 낫고, 1주일동안에 화농이 억제되어 갔다. 1개월에 여드름이 눈에 띄지 않게 되었다.

(8)23세 여성, 여드름 자국의 붉은 기가 기미가 되어 가서, 거울을 볼 때마다 우울해지는 매일. 이 미용액을 매일 아침 2~3mL를 도포. 2일째에 좋아지는 것을 실감하고, 2주일째에는, 끈질겼던 여드름 자국이 옅어지게 되고, 콘실러를 사용하지 않고도 좋은 피부로 되었다. 모공도 작아져 갔다.

(9)100명에게 이 미용액을 사용하게 하였더니, 82명이, 피부의 윤기가 좋아지고 살결이 고와지고 피부의 투명감이 늘어나고 화장이 잘 먹게 되었다.

[실시예5](MRE폭기조을 사용한 아가리쿠스?영지 등의 버섯류의 다당체(고분자 당쇄) 등의 분해와 그 분해물의 유용성)

아가리쿠스 60%와 영지 40%를 열탕에서 60분 달여서, 그 엑기스를 얻는다. 실시예1의 MRE분해액 200mL에 달인 엑기스 4.8L를 가하고, 분해 온도 25도~32도, PH5.8~6.8의 조건하에서 에어레이션을 사용해서 교반하면서 분해했다. 10일 정도에 액이 완전하게 투명상태가 되고, 에어레이션을 멈추면 재빠르게 침전이 일어나 12g의 침전 잔사가 생겼다. 상등액을 분석한 결과, 다당체(고분자 당쇄)는 분자량 600~2000Da(단당 2~12개에 상당)의 저분자 당쇄로 분해되어 있었다. 구연산 등의 산은 일체 사용하지 않았다.

이와 같이 얻어진 액을 0.02㎛의 필터로 여과한 것을 자연면역 리간드 음료로서 사용하였을 경우, 종래의 자연면역 리간드 음료(일본국 특허출원2009-61956호 참조)보다 약 20% 효과가 높은 자연면역 활성이 얻어졌다. 왜냐하면, 대식세포 활성이 23% 높아지는 결과가 얻어졌기 때문이다.

[실시예6](가열 교반 건식 분해장치를 사용한 「비지」의 분해와 그 분해물의 유용성)

종래, 수분이 많고 섬유질이 많으며 빈영양이기 때문에 바실루스균이나 호열균을 포함하는 종래의 미생물로 분해가 곤란했던 「비지」를 가열 교반 건식 분해장치로 분해했다.

가열 교반 건식 분해장치에 「비지」 28kg을 투입하고, 분해 대상물의 표면온도를 65도~70도의 범위에서 유지하도록 조절하면서 교반하고, 실시예1로 얻어진 MRE분해액 580mL를 3.5L의 물로 희석한 것을 분해 대상물에 산포했다. 섬유성분이 많으므로 「왕겨」와 같은 유동층은 사용하지 않았다. 함수량이 74%이었던 「비지」는, 약 28시간에 함수율 3.2%의 초건조 상태가 되었고 잔사는 6kg이 되었다. 잔사를 현미경으로 관찰하면 섬유질의 것뿐이었다.

또한 이 「비지 분해 잔사」를 벼의 모내기와 동시에 산포하면 벼의 생육을 저해하는 잡초가 생기지 않는 것을 알고 있다. 제초제의 산포를 필요로 하지 않는 것을 알 수 있고, 유해한 제초제를 대신하는 무해한 제초제로서 벼 이외에도 사용할 수 있다.

[실시예7](「대나무?간벌재?볏짚」 등의 분해와 그 분해물의 유용성)

가열 교반 건식 분해장치를 사용하여, 처리가 문제되고 있는 대나무?간벌재?볏짚 등을 분해하여, 에탄올 생산을 위한 우수한 원료를 만들 수 있다. 또한 이 대나무 등의 분해 생성물은, 발효시켜서 퇴비로서도 이용할 수 있다.

대나무나 볏짚이나 잡초는 1cm 정도로 자르고, 간벌재는 10cm 정도에 자르고, 대나무, 간벌재, 볏짚의 중량비율을 1:1:1의 비율로, 가열 교반 건식 분해장치에 52kg 투입한다. 장치를 기동한 후, MRE분해액을 6배로 희석한 액을 산포한다. 약 48시간 지나면, 함수율 3.8%의 초건조 상태의 분말모양의 잔존물 3.3kg(6.3%)을 얻는다.

이 잔존물을 분석하면, 셀룰로오스 43.1%, 헤미셀룰로오스 12.6%, 리그닌 25.2%이었다. 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 및 리그닌은, 미생물에 의한 발효, 효소에 의한 분해 또는 초임계 유체를 이용해서 직접적 또는 간접적으로 에탄올 연료로 전환할 수 있다. 이렇게 본 실시예의 잔존 분해물은, 당이나 에탄올 제조에 있어서 우수한 원료가 된다. 또는 이 잔사는 칩(chip)에 굳혀서 직접 연료로서 사용할 수도 있고, 혹은 잔사를 굳혀서 건축재료로서도 이용할 수 있다.

[실시예8](MRE분해액을 직접 사용한 실시예)

(1)MRE분해액을 물로 20배 희석해 계분(鷄糞)에 산포하고 시트를 씌워서 분해했다. 계분의 악취는 즉시 없어지고, 계분의 중량은 35%로 감량되었다. 그리고 완전하게 분해되기 위해서 20일을 요했다. 돼지의 분에 대해서도 같았다.

(2)상온영역에서의 분해 : 우분 5kg을 야적(野積)하고 MRE분해액을 물로 5배로 희석해서 그 5L를 우분에 직접 산포한다. 산포 직후 즉시 악취가 사라지고 우분의 부피가 20% 정도 감소했다. 1개월에 거의 분해되었다.

(3)비단 잉어가 있는 5m³의 활어조에 MRE분해액 5L를 산포했다. 활어조의 벽에 부착되어 있었던 오염이 떨어지고, 모이의 잔사나 분이 분해되어 필터가 막히지 않게 되었다. 활어조의 비단 잉어에 활력이 생기고 식욕이 왕성하게 되었다.

[실시예9](식용유지나 지방산의 분해)

1m×1m이고 깊이 60cm의 그리스 트랩에 폭기장치를 부착하고 에어레이션을 한다. MRE분해액을, 분해하는 유지의 성질과 양에 따라 1일 30mL~50mL를 적하함으로써, 연속적으로 식용유지나 지방산을 분해할 수 있다.

[실시예10](가열 교반 건식 분해장치를 사용한 음식물쓰레기의 분해)

가열 교반 건식 분해장치에 「음식물쓰레기」를 넣고, MRE분해액을 10배 희석해서 산포하면, 악취가 없어지고, 내용물에 따라 다르지만 3시간~20시간에 분해되어 메마른 초건조 상태의 분말 잔사가 된다. 이 잔사를 1년 방치해도 부패하지 않고, 게다가 패각?생선이나 동물의 뼈?게의 껍질?달걀의 껍질?새의 날개?죽순의 껍질 등도 분해된다. 또한 환경 문제로 처리가 곤란한 노무라입깃해파리?악마 불가사리도 간단하게 분해할 수 있다.

[실시예11](염색오니를 포함하는 「오니」의 분해)

가열 교반 건식 분해장치로, 오수의 미생물 처리의 잔사인 「오니」를 분해했다. 특히 혐기성 미생물로 오수처리한 오니는 악취가 나고 후처리가 곤란한 존재이며, 염색오니도 함수량이 많이 종래기술로는 후처리가 어려운 것이었다.

가열 교반 건식 분해장치에 「염색오니」 40kg을 투입하고, 유동층으로서 「왕겨」 4kg을 추가 투입했다. 분해 대상물의 표면온도를 65도~70도의 범위에서 유지하도록 조절하면서 교반을 계속하고, 실시예1로 얻어진 MRE분해액 220mL를 분해 대상물에 산포했다.

「염색오니」는, 약 21시간에 함수율 4.3%의 건조상태가 되고 벼의 중량을 제외한 잔사는 7.12kg(분해율 82.2%)이 되었다. 염색오니의 잔사를 현미경으로 관찰하면 잔사 입자가 상당히 가늘어져 있는 것이 관찰되었다. 염색오니의 악취도 없어지고 색소도 상당히 분해되어 있다.

기타, 본 발명은, 여러가지로 변형 가능한 것은 말할 필요도 없으며, 상기한 1실시형태에 한정되지 않고, 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러가지로 변형 가능하다.

Claims (12)

1. 유기물(有機物)을 분해하는 방법으로서,
   분해 대상이 되는 유기물을 준비하는 공정과,
   상기 유기물에, 유포자 호기성 세균(有胞子 好氣性 細菌)의 포자형성에 따른 세포융해에서 발생하는 모세포 융해효소군(母細胞融解酵素群)을 적용하는 공정
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유포자 호기성 세균은, 내생포자(內生胞子; endospore)를 형성하는 복수의 호기성 세균으로 이루어지는 혼합균군(混合菌群)인
   것을 특징으로 하는 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 혼합균군은, MRE공생균군(共生菌群)인
   것을 특징으로 하는 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   이 방법은,
   상기 유기물에, 상기 유포자 호기성 세균의 포자형성에 의해 생성된 포자를 적용하는 공정을 더 구비하고,
   상기 포자는, 발아(發芽) 및 재포자화(再胞子化) 함으로써 모세포 융해효소군을 생성하는 것인
   것을 특징으로 하는 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 분해 대상의 유기물은, 상기 모세포 융해효소군 및/또는 포자를 함유하는 분해 용액에 침지(浸漬)시키고, 당해 용액을 에어레이션(aeration) 함으로써 분해되는 것인
   것을 특징으로 하는 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 분해 대상의 유기물은, 영지(靈芝), 아가리쿠스 버섯(Agaricus Blazei Murill), 동충하초(冬蟲夏草), 차가버섯(Chaga), 어린(魚鱗)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이며,
   이들의 분해 생성물은, 자연면역 활성 조성물(自然免疫活性組成物)로서 사용하기 위한 것인
   것을 특징으로 하는 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 분해 대상의 유기물은, 어린이며,
   이 어린의 분해 생성물은, 자연면역 활성 미용액(自然免疫活性美容液)으로서 사용하기 위한 것인
   것을 특징으로 하는 방법.
   
8. 제4항에 있어서,
   상기 분해 대상의 유기물은, 60도~80도의 조건하에 있어서 공기 존재 하에서 교반(攪拌)되고, 또한 상기 모세포 융해효소군 및/또는 포자를 함유하는 분해 용액이 산포(散布) 됨으로써 분해되는 것인
   것을 특징으로 하는 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   이 방법은,
   왕겨, 톱밥으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 리그닌(lignin) 고함유물(高含有物)을 유동층(fluid bed)으로서 적용하는 공정을 더 구비하는
   것을 특징으로 하는 방법.
   
10. 제8항에 있어서,
    이 방법은,
    분해조(分解槽)로서, 이 분해조는, 가로축의 회전축을 구비하고, 당해 회전축에 교반판이 고정된 1 또는 그 이상의 팔이 설치되고, 상기 교반판이 그리는 궤적에 따라 가열판을 설치하도록 구성되는, 상기 분해조와,
    상기 가열판을 60도~160도로 온도 조정 가능한 히터와,
    상기 분해조의 상부에 설치되고, 상기 모세포 융해효소군 및/또는 포자를 함유하는 분해 용액을 산포하는 노즐
    을 구비하는 장치를 사용해서 이루어지는
    것을 특징으로 하는 방법.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 분해 대상의 유기물은, 비지이며,
    이 비지의 분해 생성물은, 제초제(除草劑)로서 사용하기 위한 것인
    것을 특징으로 하는 방법.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 분해 대상의 유기물은, 적어도 리그닌과 셀룰로오스(cellulose)를 포함하는 재료이며,
    이 재료의 분해 생성물은, 에탄올 원료로서 사용하기 위한 것인
    것을 특징으로 하는 방법.

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