KR20150054020A - 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 수산물 가공 부산물을 분쇄하여 단백질 분해 효소(Protease)를 사용하여 저분자 분자량으로 가수분해하고, 이 가수분해물을 Saccharomyces cerevisiae와 Lactobacillus fermentum 2종의 미생물로 발효하여 친환경 아미노산 비료를 제조함으로써, 제조기간을 획기적으로 단축할 수 있고 발효 후 액체비료 특유의 악취가 저감된 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 (a) 수산물 가공 부산물을 분쇄기를 이용하여 파쇄하는 분쇄공정; (b) 분쇄공정에서 분쇄된 수산물 가공 부산물에 단백질 분해효소(Protease)를 투입하여 분해하는 가수분해공정; 및 (c) 가수분해 공정의 가수분해액에 미생물을 접종하여 발효시키는 발효공정을 포함하는 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법을 제공한다.

Description

수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법{Method for making high speed fermentation eco-friendly amino acid fertilzer using by-products of aquatic products}

본 발명은 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 수산물 가공 부산물을 분쇄하여 단백질 분해 효소(Protease)를 사용하여 저분자 분자량으로 가수분해하고, 이 가수분해물을 Saccharomyces cerevisiae와 Lactobacillus fermentum 2종의 미생물로 발효하여 친환경 아미노산 비료를 제조함으로써, 제조기간을 획기적으로 단축할 수 있고 발효 후 액체비료 특유의 악취가 저감된 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조 방법에 관한 것이다.

현재 생산되고 있는 어류 유래의 아미노산 비료 대부분은 장기간 숙성기간을 통해 제조되고 있다. 아미노산 액체 비료 성분의 비표준화와 오랜 제조기간으로 인해 채산성이 악화됨은 물론, 불충분한 발효로 인한 어류 특유의 악취로 인해 사용자가 불쾌감을 느끼고 있는 상황이다.

또한 최근 친환경 농법의 장려로 친환경농업육성법에 의한 자원순환농업과 친환경 비료사용을 장려하고 있고, 농민들을 중심으로 관행적인 방법에 의해 자체적으로 부산물을 발효한 액을 이용하여 농업을 하고 있는 실정이다. 이러한 방법으로 제조된 추출액은 제조조건과 방법에 제조자에 따라 다르고, 추출액 내에 포함된 성분이 일정치 않아 식물과 토양에 미치는 영향에 대해 효과가 불분명한 문제점을 내포하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 대한민국 공개특허공보 제2004-0065201호(2004.7.21.공개)는 아미노산 비료의 제조방법에 관하여 개시하고 있다. 상기 공개특허는 단백질을 가수분해 시키기 위해 질산이나 황산과 같은 강산을 단백질 분해효소인 키모트립신, 물과 함께 첨가한 후, 가열가압으로 처리하여 피가공물을 액상화시키는 기술에 관한 것이다.

한편, 대한민국 공개특허공보 제2010-0035545호(2010.4.5.공개)는 락토바실러스 퍼맨텀 JS균주를 어류 발효의 미생물로 사용한 액상 비료의 제조방법을 개시하고 있다.

상기 선행기술들은 환경적으로 유해한 강산과 강염기를 사용하고, 미생물로 부산물을 직접 발효시 발효단계가 2단계로 나뉘어 복잡하며 기간이 장시간 필요하다는 문제점이 있다. 수산물의 부산물을 단백질 분해효소로 분해하여 발효함으로써 짧은 제조기간과 악취제거가 가능한 아미노산 액체 비료의 제조방법에 관한 기술은 전무한 상태이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 수산물 가공 부산물을 단백질 분해효소로 가수분해하고 미생물로 발효 균주가 함유된 새로운 아미노산 액상비료를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 부산물을 단밸질 분해효소로 가수분해하여 단백질을 저분자화 할 수 있고, 발효기간을 단축할 수 있으며, 발효공정을 간소화할 수 이는 수산물 가공 부산물을 이용한 액상비료의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 어류 발효시 발생하는 불쾌한 냄새와 최종 제조된 액상비료의 불쾌한 냄새를 감소시킨 수산물 가공 부산물을 이용한 액상비료의 제조방법에 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법은 (a) 수산물 가공 부산물을 분쇄기를 이용하여 파쇄하는 분쇄공정; (b) 분쇄공정에서 분쇄된 수산물 가공 부산물에 단백질 분해효소(Protease)를 투입하여 분해하는 가수분해공정; 및 (c) 가수분해 공정의 가수분해액에 미생물을 접종하여 발효시키는 발효공정을 포함한다.

또한, 가수분해공정에 투입되는 미생물은 Saccharomyces cerevisiae와 Lactobacillus fermentum 의 2종이며, 가수분해공정은 수산물 가공 부산물 100 중량부에 대하여, 물 20 ~ 500 중량부를 투입한 후 단백질 분해효소(Protease)를 0.1~20 중량부를 넣고 25~60도씨의 온도를 유지하면서 10~500rpm의 속도로 30~600분간 반응기 내에서 교반시켜 단백질을 완전히 가수 분해시키는 것일 수 있다.

또한, 분쇄공정은 수산물 가공 부산물을 Cutting mill, Chopper mill, Impact mill, Niagara beater, Disc mill, Ball mill 중 1종 이상을 사용하여 분쇄 후 부산물의 크기가 5 cm이하로 분쇄하는 것일 수 있다.

또한, 발효공정은 가수분해액 100 중량부에 대하여, 탄소원인 당을 0.5 ~ 10 중량부 첨가하고 발효균으로 Saccharomyces cerevisiae(KCCM11520)와 Lactobacillus fermentum (KCCM40400)을 각각 흡광도(분광광도계파장 600nm) 1.3 ~ 1.8 균수로 배양하여 각각 0.5 ~ 10 중량부 접종한 후 20~50도씨의 온도에서 2 ~ 7일간 가수분해액을 완전 발효시키는 것일 수 있다.

본 발명에 의하면 수산물 가공 부산물을 단백질 분해효소(Protease)로 분해하여 Saccharomyces cerevisiae(KCCM11520)와 Lactobacillus fermentum (KCCM40400) 균주를 적절히 혼합 접종하여 발효시켜 제조됨으로써, 수산물 가공 부산물의 독특한 비린내, 썩는 냄새와 같은 불쾌한 냄새를 획기적으로 없애면서도 아미노산과 무기질 함량이 풍부하여 작물의 품질을 향상시키고, 토질을 개선시키는 유익한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 발효과정에서 불쾌한 냄새의 발생량을 저감하고, 발효기간을 획기적으로 단축할 수 있으며, 나아가 불필요한 pH 조절 공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법을 도시한 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법은 분쇄 공정(P100)과 효소 가수분해 공정(P200) 및 발효 공정(P300)을 포함하여 이루어진다.

분쇄 공정(P100)은 수산물 가공 부산물을 분쇄기를 이용하여 작게 파쇄하는 공정이다.

분쇄공정(P100)은 수산물 가공 부산물을 미세하게 분쇄하여 가수분해시 효소의 작용을 빠르게 하며, 가수분해 반응시 교반이 원활하게 이루어지도록 하는 공정으로, 본 공정에 사용되는 분쇄기는 일례로 Cutting mill, Chopper mill, Impact mill 등이 사용될 수 있으며, 여기서 분쇄기의 종류를 한정하는 것은 아니다.

분쇄공정(P100)에서 분쇄 후 부산물의 크기는 대략 5cm 이하인 것이 바람직하다. 분쇄 후 부산물의 크기가 5cm를 초과하면 가수분해 반응시 교반이 원활하게 이루어지지 않고, 효소의 작용이 느려 분해시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.

가수분해 공정(P200)은 분쇄공정(P100)을 통해 분쇄된 수산물 가공 부산물에 단백질 분해효소(Protease)를 투입하여 분해하는 공정이다.

가수분해 공정(P200)은 가수분해 반응조 내에 투입된 수산물 가공 부산물의 무게 100 중량부에 대하여, 물 20~500 중량부를 투입한 후 단백질 분해효소를 0.1~20 중량부를 넣고 25~60도씨의 온도를 유지하면서 10~500rpm의 속도로 30~600분간 반응기 내에서 교반시켜 단백질을 완전히 가수분해하는 것이 바람직하다.

단백질 분해효소가 0.1 중량부 미만이면 가수분해 작용이 느려 가수분해 시간이 오래 걸리며, 고분자의 단백질이 추출되는 문제점이 있고, 20 중량부를 초과하면 값비싼 효소 비용으로 인해 비료제조의 원가가 상승하는 원인이 된다.

발효 공정(P300)은 가수분해 공정(P200)의 가수분해액에 미생물을 접종하여 발효시키는 공정이다. 일례로 미생물로는 Saccharomyces cerevisiae와 Lactobacillus fermentum 2종의 미생물이 적용될 수 있으며, 여기서 미생물의 종류를 한정하는 것은 아니다.

발효 공정(P300)은 가수분해액 100 중량부에 대하여, 탄소원인 당을 0.5~10 중량부 첨가하고, 발효균으로 Saccharomyces cerevisiae(KCCM11520)와 Lactobacillus fermentum (KCCM40400)을 각각 흡광도(분광광도계파장 600nm) 1.3 ~ 1.8 로 배양하여 각각 0.5 ~ 10 중량부 접종한 후 20~50도씨의 온도에서 2 ~ 7일간 가수분해액을 완전 발효시키는 것이 바람직하다.

발효균의 접종량이 0.5 중량부 미만이면 가수분해액 내에서의 발효균의 생육이 늦어져 발효기간이 길어지거나, 유해 미생물에 의해 가수분해액이 부패하여 악취가 발생할 우려가 있고, 10 중량부를 초과하면 제품의 생산 비용 증가로 경제성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 통상적인 액체비료의 제조공정 중 가수분해공정에서 가수분해시 단백질 분해 효소를 사용하여 분해한 후에, 발효공정에서 발효균인 Saccharomyces cerevisiae와 Lactobacillus fermentum을 사용하여 가수분해액내에 단백질을 효과적으로 발효시킴으로써, 발효과정에서 불쾌한 냄새가 덜 발생하며 발효기간을 획기적으로 단축할 수 있으면서도 아미노산과 무기질 함량이 풍부하여 작물의 품질을 향상시키고, 토질을 개선시키는 유익한 효과를 갖는 것이 특징이다.

이하에서는 본 발명에 따른 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조의 실시예와 비교예, 악취평가, 및 특성평가 결과에 대해 설명한다. 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 수산물 가공 부산물을 활용한 아미노산 비료 제조의 전반적인 공정에 적용 가능함을 밝혀둔다.

1. 수산물 가공 부산물을 활용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조

[실시예 1]

수산물 가공 부산물을 Cutting mill을 사용하여 부산물의 크기가 5 cm이하로 미세하게 분쇄한 후, 분쇄된 수산물 가공 부산물 100 중량부에 대하여, 물 100 중량부를 투입하고 단백질 분해효소(Protease)를 2 중량부를 넣어 30도씨의 온도를 유지하면서 200rpm의 속도로 300분간 반응기 내에서 교반시켜 단백질을 완전히 가수분해 시킨 다음, 가수분해액 100 중량부에 대하여, 탄소원인 흑설탕을 8 중량부 첨가하고 발효균으로 Saccharomyces cerevisiae(KCCM11520)와 Lactobacillus fermentum (KCCM40400)을 각각 흡광도(분광광도계파장 600nm) 1.3 으로 배양하여 각각 3 중량부 접종한 후 25도씨의 온도에서 7일간 가수분해액을 완전 발효시켜 아미노산 액체 비료를 제조하였다.

[비교예1]

상기 실시예 1에서 수산물 가공 부산물을 분쇄 및 가수분해하지 않고 사용하되, 발효공정은 동일한 방법과 조건에서 진행하여 아미노산 액체비료를 제조하였다.

2. 아미노산 액체비료의 악취평가

상기 실시예 1 및 비교예 1에 대한 악취 평가는 아래 [표 1]에 나타내었다.

즉, 실시예 1과 같이 수산물 가공 부산물을 분쇄 및 효소를 이용한 가수분해공정을 진행한 후 Saccharomyces cerevisiae(KCCM11520)와 Lactobacillus fermentum (KCCM40400)를 접종하여 발효한 경우, 비교예 1에 비해서 악취 저감 효과가 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 이러한 악취의 저감 효과를 통해서 발효 공정의 단축 효과를 확인할 수 있었다.

3. 아미노산 액체비료의 특성평가

상기 실시예 1 및 비교예 1에 대한 특성을 분석한 결과는 아래 [표 2]의 내용과 같다.

아래 [표 2]에 의하면, 본 발명에 따른 실시예 1은 비교예 1과 비교하여 pH가 낮아 식물에 흡수가 용이하며, 특히 유해세균수 검출되지 않아 전체적으로 양호함을 나타내었다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

P100 - 분쇄공정
P200 - 가수분해 공정
P300 - 발효공정

Claims (5)

1. (a) 수산물 가공 부산물을 분쇄기를 이용하여 파쇄하는 분쇄공정;
   (b) 분쇄공정에서 분쇄된 수산물 가공 부산물에 단백질 분해효소(Protease)를 투입하여 분해하는 가수분해공정; 및
   (c) 가수분해 공정의 가수분해액에 미생물을 접종하여 발효시키는 발효공정
   을 포함하는 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   가수분해공정에 투입되는 미생물은 Saccharomyces cerevisiae와 Lactobacillus fermentum 의 2종이며, 가수분해공정은 수산물 가공 부산물 100 중량부에 대하여, 물 20 ~ 500 중량부를 투입한 후 단백질 분해효소(Protease)를 0.1~20 중량부를 넣고 25~60도씨의 온도를 유지하면서 10~500rpm의 속도로 30~600분간 반응기 내에서 교반시켜 단백질을 완전히 가수 분해시키는 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   분쇄공정은 수산물 가공 부산물을 Cutting mill, Chopper mill, Impact mill, Niagara beater, Disc mill, Ball mill 중 1종 이상을 사용하여 분쇄 후 부산물의 크기가 5 cm이하로 분쇄하는 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   발효공정은 가수분해액 100 중량부에 대하여, 탄소원인 당을 0.5 ~ 10 중량부 첨가하고 발효균으로 Saccharomyces cerevisiae(KCCM11520)와 Lactobacillus fermentum (KCCM40400)을 각각 흡광도(분광광도계파장 600nm) 1.3 ~ 1.8 균수로 배양하여 각각 0.5 ~ 10 중량부 접종한 후 20~50도씨의 온도에서 2 ~ 7일간 가수분해액을 완전 발효시키는 수산물 가공 부산물을 이용한 고속발효 친환경 아미노산 비료의 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 제조방법에 의해 제조된 수산물 가공 부산물을 활용한 고속발효 친환경 아미노산 비료.
   
   

Images