KR20160026550A

KR20160026550A - 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20160026550A
Application number: KR1020140115648A
Authority: KR
Inventors: 최일현; 최윤수
Original assignee: 최일현; 최윤수
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2016-03-09
Also published as: KR101608735B1; CN106661539A; WO2016036092A1; US20190292115A1; JP2017532062A

Abstract

본 발명 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물 및 그 제조방법은 토양개량과 작물생장 및 병해충방제를 위해 토양에서 분리한 유용미생물과 기능성미생물을 이용하여 복합효소 및 다양한 유도물질 등과 미생물을 균질하여 추출한 미생물균질추출물과 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 배양된 유용미생물과 기능성미생물을 기질과 원료가 되도록 공생관계를 만들어 배양하는 조합배양을 통해 생성된 복합효소(단백질, 당류, 지방질, 섬유소, 산과 알칼리 합성효소 및 분해효소 등)와 1차대사산물, 2차대사산물, 항균물질, 각종 활성물질 등과 미생물을 균질하여 미생물 세포 내의 미생물유도물질, 작물생장유도물질, 작물병해저항성유도물질을 추출하고, 이를 멸균하여 농축한 것;을 특징으로 하는 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물과 이를 제조하는 방법을 기술적 특징으로 하여 복합효소 및 다양한 유도물질 등을 포함하여 토양개량과 작물생장 및 병해충방제 기능을 갖고, 이를 통해 생산비 절감 및 소득증대의 효과, 종래 미생물제제와 달리 미생물을 토양과 작물에 정착시키는 것이 아니라 이미 정착해 있는 해바라기균을 유도하여 유용미생물의 종류와 수를 늘릴 수 있는 효과 및 농작물에 직접 작용하여 상대적으로 원하는 효과가 빨리 발현되고 미생물상을 개선하는 효과가 있다.

Description

유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물 및 그 제조방법{Microorganism extract using the effective microorganisms and functionality microorganism and the production method thereof}

본 발명은 토양개량과 작물생장 및 병해충방제를 위해 토양에서 분리한 유용미생물 및 기능성미생물을 단독 및 혼합하여 배양한다. 배양된 유용미생물 및 기능성미생물을 각각 또는 상호 생성하는 기질과 원료가 되도록 복잡하고 미묘한 공생관계를 만들고 새로운 미생물 생태계통을 형성시켜 각종 목적물질을 생성하도록 조합하여 배양한다. 조합배양 시 생성된 복합효소 및 1차, 2차대사산물, 항균물질, 각종활성물질 등과 미생물을 균질하여 미생물세포 내의 미생물유도물질, 작물생장유도물질, 작물병해저항성유도물질 등을 추출한 후 멸균하고 농축하여 제조한 미생물균질추출물과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

오늘날 농업현실은 농약과 화학비료의 과다 사용으로 토양은 물론 수질과 농작물을 오염시키고 있어 이로 인해 인간은 물론 생태계까지 파괴시키고 있으므로 이와 같은 문제의 해결방안으로 제시된 것이 환경 친화적인 유기농업이다.

유기농업(organic agriculture, 有機農業)이란, 자연생태계의 물질순환체계의 균형을 유지시키면서 인간과 자연 속의 생물이 공생 공존하도록 하는 자연농법으로, 합성 화학물질 등을 일체 사용하지 않고 자연적인 자재만을 사용하는 농법을 일컫는다.

이와 같은 유기농업을 하기위한 많은 종류의 유기농자재 중 미생물농자재가 실용화되기는 하였으나 아직도 일반화되지 못하고 있다.

'미생물농자재'란 농산물의 품질향상, 수확량증대, 토양개량, 병해충방제 및 오염물질의 분해와 제거 등을 목적으로 미생물제제를 토양과 작물에 직접 살포하는 농자재를 일컫는다.

미생물농자재의 예로 종래기술 출원번호 10-2012-0048556호 '친환경 유기 액체비료 및 그 제조방법'이 개시된 바 있다.

상기 종래기술은 질소원과 탄소원을 서로 다른 비율로 각각 혼합한 후 유용미생물을 이용하여 발효시켜 각각 다른 성분으로 구성된 유기 및 무기질을 모두 함유한 유기액체비료 및 그 제조방법을 제공하는 효과가 있으며 농축수산 부산물을 재활용하는 하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 상기 종래기술은 질소원과 탄소원을 다른 비율로 각각 혼합하여 그 혼합물을 유용미생물로 발효시켜서 탄소원과 질소원의 혼합비에 따른 발효액의 성분차이를 유도하고, 상기에서 얻은 성분조성이 다른 각각의 발효액을 공시재료로 하여 액체비료를 제조하고, 상기 제조과정에서 얻은 발효액은 발효액 자체로 직접 비료로 사용하거나 조성이 서로 다른 발효액들을 혼합함으로써 다양한 비료성분을 지닌 유기액체비료를 환경 친화적인 방법으로 제조한다.

이와 같이, 현재 사용하는 미생물농자재는 대부분 살아있는 미생물제제이며, 살아있는 미생물제제는 미생물이 살 수 있는 온도와 토질형태(pH, EC 등), 토착 미생물과의 경쟁 등 환경의 영향에서 살아남아야 하는 문제가 있고, 살아남은 미생물이 토양과 작물에 정착하고 증식하면서 생성한 유용물질을 토양과 작물에 공급하여야만 효과를 볼 수 있는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 토양개량과 작물생장 및 병해충방제를 위해 토양에서 분리한 유용미생물 및 기능성미생물을 단독 및 혼합하여 배양한다. 배양된 유용미생물 및 기능성미생물을 각각 또는 상호 생성하는 기질과 원료가 되도록 복잡하고 미묘한 공생관계를 만들고 새로운 미생물 생태계통을 형성시켜 각종 목적물질을 생성하도록 조합하여 배양한다. 조합배양 시 생성된 복합효소 및 1차, 2차대사산물, 항균물질, 각종활성물질 등과 미생물을 균질하여 미생물세포 내의 각종 유도물질 등을 추출한 후 멸균하고 농축한 미생물균질추출물과 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 다양한 목적을 달성할 수 있도록 목적별로 기능이 강화된 미생물균질추출물과 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 종래 미생물제제와 달리 미생물을 토양과 작물에 정착시키는 것이 아니라 이미 정착해 있는 해바라기균을 유도하여 유용미생물의 종류와 수를 늘릴 수 있고, 토양과 작물에 직접 작용하여 상대적으로 원하는 효과가 빨리 발현되는 미생물균질추출물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

더 나아가, 유용미생물 및 기능성미생물의 각종 목적물질을 생성시키는 배양기술과 상기 각종 목적물질의 균질추출기술 및 우수 길항미생물을 응용한 생물학적 방제제를 제공하는 것과 유용미생물을 응용한 작물생장제 및 기능성미생물의 복합효소와 대사산물, 유도물질을 응용한 토양개량제의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 특징을 통해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예를 통해 보다 분명하게 알 수 있고, 특허청구범위에 나타난 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 아래와 같은 기술적 특징을 갖는다.

본 발명은 토양개량과 작물생장, 병해충방제를 위해 토양에서 분리한 유용미생물 및 기능성미생물을 단독 및 혼합하여 배양한다. 배양된 유용미생물 및 기능성미생물을 각각 또는 상호 생성하는 기질과 원료가 되도록 공생관계를 만들어 각종 목적물질을 생성하도록 조합하여 배양한다. 조합배양 시 생성된 복합효소(단백질, 당류, 지방질, 섬유소, 산과 알칼리 합성효소 및 분해효소 등)와 1차대사산물, 2차대사산물, 항균물질, 각종 활성물질 등과 미생물을 균질하여 미생물 세포 내의 각종 유도물질을 추출하고, 이를 멸균하여 농축한 것;을 기술적 특징으로 한다.

이때, 상기 유용미생물은 고초균 군, 유산균 군, 효모균 군, 방선균 군 및 광합성 세균 군 중에 포함되는 것으로 토양에서 분리한 것;을 기술적 특징으로 한다.

이때, 상기 기능성미생물은 Azotobacter 군, Pseudomonas 군, Aspergillus 군, Penicillium 군, Clostridium 군, Trichoderma 군 중에 포함되는 것으로 토양에서 분리한 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 미생물균질추출물의 제조방법은 유용미생물 및 기능성미생물을 응용하여 미생물균질추출물을 제조하는 방법에 있어서, 배양에 이용되는 원료를 칭량 후 불순물과 이물질을 제거하고, 초고온으로 멸균하여 배양원료를 준비하는 배양원료 준비단계; 상기 배양원료 준비단계에서 준비된 배양원료에 유용미생물 군 중 어느 한 종, 유용미생물 군 중 복수 종, 기능성미생물 군 중 어느 한 종 및 기능성미생물 군 중 복수 종을 각각 접종하고, 각각을 배양탱크에서 3~5일간 배양하되 20℃~35℃의 중저온과 35℃~60℃의 중고온에서 배양하여 목적물질을 생성하는 목적물질 생성단계; 상기 목적물질 생성단계에서 목적물질이 생성된 각 배양탱크 내의 저장물에서 배양액을 분리하는 배양액 분리단계; 상기 배양액 분리단계에서 각 배양탱크에서 분리된 배양액을 목적에 따라 혼합비율과 조합으로 배양액을 혼합하고, 혼합비율과 조합이 다른 배양액을 각 조합탱크에 배양원료와 함께 투입하여 5~7일간 배양하는 조합배양단계; 상기 조합배양단계를 통해 조합배양이 이루어진 각 조합탱크 내의 저장물에서 배양액을 분리하는 조합배양액 분리단계; 상기 조합배양액 분리단계에서 획득한 각 조합탱크의 배양액을 용도에 맞게 교반하는 배양액 교반단계; 상기 배양액 교반단계에서 교반이 이루어진 배양액에 자외선을 조사하여 배양액에 포함된 미생물 멸균단계; 상기 배양액 멸균단계에서 멸균이 이루어진 배양액에 포함된 미생물세포를 고압으로 파쇄시키는 미생물 균질단계; 상기 미생물 균질단계에서 파쇄된 세포막 단편과 세포 균질액을 포함하는 배양액에서 세포막 단편을 분리하는 세포막 단편 분리단계; 및 상기 세포막 단편 분리단계에서 세포막 단편이 분리되고 남은 배양액과 세포 균질액을 농축하는 농축단계;를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 상기 배양원료 준비단계는 6㎏/㎠의 초고온 고압증기판식 멸균기를 통해 이루어지는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 상기 배양액 교반단계는 배양액을 교반용 탱크에서 3일간 200~ 250rpm/min으로 교반하는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 상기 배양액 멸균단계는 배양액을 30,000㎼.1m/m³의 자외선을 조사하여 멸균하는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 상기 배양액 균질단계는 미생물세포를 2,000bar/㎠의 압력으로 균질하는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 상기 미생물 분리단계는 파쇄된 미생물세포막 단편과 세포균질 액을 40~50㎏/㎠의 원심력으로 분리하는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 상기 농축단계는 배양액과 세포 균질액을 60℃이하에서 비중 1.2~ 1.5로 농축하는 것;을 기술적 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해 본 발명에 따른 미생물균질추출물은 복합효소 및 1차, 2차대사산물, 항균물질, 각종 활성물질, 각종 유도물질 등이 함유되어 있어 토양개량과 작물생장 및 병해충방제 기능을 갖는 효과가 있고, 이를 통해 생산비절감 및 소득증대의 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 미생물균질추출물의 제조방법은 다양한 목적을 달성할 수 있도록 목적별로 기능이 강화된 미생물균질추출물을 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 종래 미생물제제와 달리 미생물을 토양과 작물에 정착시키는 것이 아니라 이미 정착해 있는 해바라기균을 유도하여 유용미생물의 종류와 수를 늘릴 수 있고, 토양과 작물에 직접 작용하여 상대적으로 원하는 효과가 빨리 발현되고 미생물상을 개선하는 효과가 있다.

상기와 같은 효과를 통해 농작물의 수확량이 증대되고, 상품성이 향상됨은 물론 병해충방제효과 및 토양을 개량하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 미생물이 생성한 각종 목적물질과 미생물을 균질하여 추출한 후 이를 멸균 처리한 것으로 종래 미생물이 살아있는 미생물제제와는 달리 온도와 토질형태 등 환경에 영향을 받지 않는 효과 및 취급이 용이하고 장기간 보관이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물 제조방법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물 제조방법에 따른 배양탱크의 예를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물 및 그 제조방법에 따른 미생물을 토양에서 채취하여 배양한 사진,
도 4는 본 발명 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물의 살포에 따른 고추의 성장 속도 비교 사진,
도 5는 본 발명 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물의 살포에 따른 고추의 역병 저항성 비교 사진,
도 6은 본 발명 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물의 살포에 따른 벼의 성장 비교 사진,
도 7은 본 발명 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물의 살포에 따른 토양의 물리성 향상 사진이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 이 실시 예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명은 다음과 같은 기술적 특징을 통해 미생물균질추출물을 제조한다.

각 미생물 군이 각각 또는 상호 생성하는 기질과 원료가 되도록 복잡하고 미묘한 공생관계를 만들어 새로운 미생물 생태계통을 형성시키고, 이를 배양하여 각종 목적물질을 추출한다.

또한, 각종 기능성유용미생물 군이 형성되도록 각종 호기성, 혐기성, 반호기 성미생물을 조합하고 배양하여 각종 목적물질을 추출한다.

또한, 일반미생물 군체와 비교하여 기능이 뛰어난 목적물질을 생성하기 위해 유용미생물 군 및 기능성미생물 군을 하나의 군체로 조합하고 배양하여 각종 목적물질을 추출한다.

또한, 미생물의 최적생육조건을 목적에 맞게 생육조건을 조절하고 배양하여 각종 목적물질을 추출한다.

또한, 단독배양 시에 생성하지 않던 유용물질을 서로 경쟁 또는 공존하는 미생물끼리 조합하고 배양하여 추출한다.

또한, 단독배양 시에 생성하지 않던 유용물질을 호기성균과 혐기성 균을 조합하고 배양하여 추출한다.

또한, 증식에 강한 해바라기균을 대량 배양한 후 미생물균질추출물을 첨가하여 유용미생물로 유도한 후 멸균하고 균질하여 추출한다.

또한, 미생물을 균질하여 핵과 미토콘드리아, 세포질, 액포, 리소좀 등 기타 미생물 세포내 소기관에 축적되어 있는 각종 목적물질을 추출한다.

또한, 미생물배양 후 pH3.2 산성에서 20분간 가열하여 병해억제효소인 키틴나아제와 베타 1,3-글루카나아제의 활성을 높인 후 엘리시터(Elicitor, 작물병해저항성유도물질)를 추출한다.

또한, 미생물배양 시 적절한 양의 엘리시터를 첨가하여 다량의 2차 대사산물을 추출한다.

또한, 미생물조합배양 시 아연과 동을 50ppm 정도 첨가하여 병해저항성유도 효과를 극대화하고, 항균스펙트럼(spectrum, 항균작용을 표시한 범위)을 넓히고 병해 저항성유전자를 활성화한 후 추출한다.

또한, 미생물배양 시 배양원료와 게르마늄, 미네랄, 전나무, 노송나무, 감초, 약용버섯 등 동식물 및 광물의 기능물질을 첨가하여 미생물이 화학적으로 변화 또는 수식(modification)하는 것을 응용하여 각종 목적물질을 추출한다.

이하, 상기와 같은 기술적 특징을 갖는 본 발명을 실시 예를 통해 상세히 설명한다.

도 1 본 발명 유용미생물 및 기능성미생물을 응용한 미생물균질추출물의 제조방법을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 미생물균질추출물은 배양원료 준비단계(S10), 목적물질 생성단계(S20), 배양액 분리단계(S30), 조합배양 단계(S40), 조합 배양액 분리단계(S50), 배양액 교반단계(S60), 배양액 멸균단계(S70), 배양액 균질단계(S80), 세포막 단편 분리단계(S90) 및 배양액과 세포 균질액 농축단계(S100)를 포함하는 제조방법을 통해 생산된다.

상기 배양원료 준비단계(S10)는 대량으로 미생물을 배양하기 위한 원료를 준비하는 단계로 미생물의 배양에 적합한 원료를 채택하고, 채택된 원료를 정해진 비율에 따라 정확히 칭량 후 불순물과 이물질을 제거한 후 초고온으로 멸균한다.

이때, 상기 멸균은 6㎏/㎠의 초고온 고압증기판식 멸균기를 통해 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 목적물질 생성단계(S20)는 상기 배양원료 준비단계에서 준비된 배양원료에 유용미생물 군 중 어느 한 종, 유용미생물 군 중 복수 종, 기능성미생물 군 중 어느 한 종 및 기능성미생물 군 중 복수 종을 각각 접종하고, 각각을 배양탱크에서 3~5일간 배양하되 20~35℃의 중저온과 35~60℃의 중고온에서 배양하여 각 배양탱크 내의 배양원료에 접종된 미생물이 목적물질을 만들어 낸다.

이때, 상기 유용미생물은 고초균 군, 유산균 군, 효모균 군, 방선균 군 및 광합성 세균 군 중에 포함되는 것으로 토양에서 분리한 것이고, 상기 기능성미생물은 Azotobacter 군, Pseudomonas 군, Aspergillus 군, Penicillium 군, Clostridium 군, Trichoderma 군 중에 포함되는 것으로 토양에서 분리한 것이다.

이와 같은 목적물질 생성단계(S20)는 한 종의 미생물을 배양하는 단독배양과 복수의 종을 혼합하여 배양하는 혼합배양을 하되, 목적물질을 생산할 수 있도록 미생물 최적생육조건을 제공한다.

따라서, 배양탱크는 도 2 본 발명 유용미생물 및 기능성미생물을 응용한 미생물균질추출물 제조방법에 따른 배양탱크의 예를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 20~35℃의 중저온 배양탱크와 35~60℃의 중고온 배양탱크로 구분되고, 상기 중저온 배양탱크는 유용미생물 단독/유용미생물 혼합/기능성미생물 단독/기능성미생물 혼합 배양탱크로 구분된다.

상기 중고온 배양탱크 역시 유용미생물 단독/유용미생물 혼합/기능성미생물 단독/기능성미생물 혼합 배양탱크로 구분된다.

상기 각 배양탱크에서는 단독 및 혼합된 미생물이 배양되면서 각종 목적물질을 생성된다.

상기 배양액 분리단계(S30)는 상기 목적물질 생성단계(S20)를 통해 배양된 각 탱크 내의 배양액에서 배양원료와 목적물질을 분리한다.

이때, 배양탱크 내의 원료에서 배양액의 분리는 원심분리 방법으로 배양액을 분리하는 것이 바람직하고, 원심력은 15~25㎏/㎠로 하는 것이 바람직하다.

상기 조합 배양단계(S40)는 상기 배양액 분리단계(S30)에서 각 배양탱크로 부터 획득한 배양액을 목적에 따라 사전에 연구된 혼합비율과 조합으로 배양액을 혼합하고, 다양한 혼합비율과 조합으로 생성된 혼합 배양액을 각 조합탱크에 배양원료와 함께 투입하여 5~7일간 배양한다.

이는 단독 내지 혼합배양 시에 생성하지 않던 유용한 물질을 배양액의 혼합을 통해 미생물들 간에 경쟁 또는 공존하도록 조합 배양함으로써 새로운 유용한 물질을 얻는다.

따라서, 조합배양이 이루어진 배양액에는 조합배양 시에 혼합된 각 배양액에 포함된 목적물질들과 조합배양을 통해 새롭게 생성된 목적물질이 포함된다.

상기 조합 배양액 분리단계(S50)는 상기 조합 배양단계(S40)를 통해 조합 배양이 이루어진 각 조합탱크 내의 저장물에서 배양액을 분리한다.

이때, 조합탱크 내의 저장물에서 배양액의 분리는 원심분리 방법으로 배양액을 분리하는 것이 바람직하고, 원심력은 15~25㎏/㎠로 하는 것이 바람직하다.

상기 배양액 교반단계(S60)는 상기 조합 배양액 분리단계(S50)에서 획득한 각 조합탱크의 배양액을 용도에 맞게 교반한다.

이때, 상기 배양액 교반단계(S60)는 배양액을 교반용 탱크에서 3일간 200~250rpm/min으로 교반하는 것이 바람직하다.

상기 배양액 멸균단계(S70)는 상기 배양액 교반단계(60)에서 교반이 이루어진 배양액에 자외선을 조사하여 배양액에 포함된 균을 멸균한다.

이때, 상기 배양액 멸균단계(S70)는 배양액을 30,000㎼.1m/m³의 자외선을 조사하여 멸균하는 것이 바람직하다.

이와 같은 배양액 멸균단계(S70)는 종래의 미생물제제와 본 발명이 차별화되는 구성 중에 하나로, 종래 미생물제제는 미생물제제에 포함된 미생물에 의해 목적물질이 생성되도록 하는데 반해, 본 발명은 이미 최적에 생육조건에서 대량으로 생성된 다양한 목적물질들이 배양액 자체에 포함되어 있어 배양액에 포함된 미생물을 자외선을 조사하여 모두 멸균한다.

따라서 상기 배양액 멸균단계(S70)를 거친 배양액은 멸균 상태가 된다.

상기 배양액 균질단계(S80)는 상기 배양액 멸균단계(S70)에서 멸균이 이루어진 배양액에 포함된 미생물세포를 고압으로 파쇄한다.

이때, 상기 배양액 균질단계(S80)는 2,000bar/㎠의 압력으로 균질하는 것이 바람직하다.

이와 같은 배양액 균질단계(S80)는 멸균과정을 통해 배양액에 포함된 죽은 미생물의 사체에 포함된 유용한 각종 목적물질을 추출하는 것으로 균질을 통해 죽은 미생물의 핵과 미토콘드리아, 세포질, 액포, 리소좀 등 기타 미생물 세포내 소기관에 축적되어 있는 각종 목적물질을 추출한다.

상기 세포막 단편 분리단계(S90)는 상기 배양액 균질단계(S80)에서 파쇄된 세포막 단편과 세포 균질액을 포함하는 배양액에서 세포막 단편을 분리한다.

이때, 상기 배양액 분리단계(S90)는 40~50㎏/㎠의 원심력으로 세포막 단편과 세포 균질액을 분리하는 것이 바람직하다.

상기 농축단계(S100)는 상기 세포막 단편 분리단계(S90)에서 세포막 단편이 분리되고 남은 배양액과 세포 균질액을 농축한다.

이때, 상기 농축단계(S100)는 배양액과 세포 균질액을 60℃이하에서 비중 1.2~1.5로 농축하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 미생물균질추출물의 제조방법에 따라 생산된 것이 본 발명에 따른 미생물균질추출물이다.

따라서, 본 발명에 따른 미생물균질추출물은 배양된 유용미생물 및 기능성미생물을 기질과 원료가 되도록 공생관계를 만들어 배양하는 조합 배양을 통해 생성된 복합효소(단백질, 당류, 지방질, 섬유소, 산과 알칼리 합성효소 및 분해효소 등)와 1차대사산물, 2차대사산물, 항균물질, 각종 활성물질 등과 미생물을 균질하여 미생물 세포 내의 미생물유도물질, 작물생장유도물질, 작물병해저항성유도물질을 추출하고, 이를 멸균하여 농축한 것이다.

이하, 본 발명을 적용한 실시 예를 통해 본 발명의 효과적 측면의 특징을 설명한다.

본 발명에 따른 미생물균질추출물은 도 3 본 발명 유용미생물 및 기능성미생물을 응용한 미생물균질추출물 및 그 제조방법에 따른 미생물을 토양에서 채취하여 배양한 사진과 같이 토양에서 채취한 토양시료에 멸균된 생리식염수를 혼합하여 소정의 시간동안 정치한 후, 상등액을 항온배양기에서 배양을 통해 우수균주를 선별하여 생태학적, 생리학적 및 생화학적 특정을 파악하였다.

선별된 우수균주의 최적생육 및 항균활성물질, 생장활성물질의 생산조건을 조사하고, 선별된 우수균주의 최적생육 및 항균활성물질, 생장활성물질을 검정하기 위해 온도, 수소이온농도, 용존산소농도 등의 물리화학적 조건과 제한배지 및 복합배지와 탄소, 질소, 인산, 무기염류, 조효소 등의 배지조건 등에 대하여 조사하였다.

분리균주의 세포외 분비효소활성은 세포의 분비효소특성을 위해 단백질정량은 Bradford법(1976년)을 사용하였고 Borvine serum albumin을 표준물질로 사용하였으며 분리 균을 MYG Broth배지에 접종하여 30℃±2, 72시간, 100rpm에서 진탕 배양 후 상등 액을 외분비효소 측정의 조효소액으로 하였다.

field test를 통한 안정성 검정 및 측정은 길항 미생물의 유효성을 조사하기 위해 대상작물로써 고추(Capsicum-annum L.) 종자를 사용하였고, 5~7엽까지 키운 고추 묘를 이식 후 120일간 키우면서 주기적으로 확인하였으며, 대조군, 토양 및 엽면살포로 나누어 실험을 하였다.

선별된 우수균주의 대량배양을 위해 쌀겨(5~10%)를 탄소원으로 사용하여 대량 배양배지를 만들고 35℃, 100rpm의 조건에서 72시간 동안 배양하였다.

배양된 우수균주를 선별, 배양하여 생성된 복합효소, 1차, 2차대사산물, 항균물질, 각종활성물질 등과 미생물을 균질하여 미생물세포 내의 미생물유도물질, 작물생장유도물질, 작물병해저항성유도물질을 추출한 후 멸균하고 농축하여 제조한 본 발명에 따른 미생물균질추출물을 사용하였다.

이때, 선별균주의 최적 생육 및 조건에서 배지의 종류에 대한 생육은 복합배지 배양 시 pH를 6.0인 상태에서 여러 가지 복합배지(LB, YMG, NB, LME 등)의 변화에 따른 최적생육배지를 결정하고, 온도와 pH의 대한 생장은 20℃에서부터 50℃까지 넓은 범위에서 생장하였으며 최적온도는 35℃이고, pH의 생육은 pH5.0~8.0 범위에서는 양호하며, 최적 pH는 6.5로 나타났다.

탄소원, 질소원, 인산원이 생장에 미치는 영향을 조사하기 위해 제한 배지를 사용한 결과, 탄소원으로는 maltose의 첨가가 좋았고, 유기질소원으로는 yeast extract 첨가 시 우수한 생장이 확인되었으며, 인산원으로 NH₄H₂PO₄의 첨가가 좋은 생장을 유도하였다.

배양시간별 항균 및 생장활성물질의 생성은 시간대별 생육을 측정한 결과 16시간 이후 증식이 활발하였고, 72시간 후부터 평형하게 나타났으며 효소 및 대사산물은 24시간 이후부터 생성되었고, 항균 및 생장활성물질, 각종 유용물질의 생성은 1차, 2차 대사과정 중 생성된 것으로 기인된다.

이와 같은 본 발명에 따른 미생물균질추출물의 효능은 고추의 성장 및 병해 검정을 통해 확인하였다.

도 4 본 발명 유용미생물 및 기능성미생물을 응용한 미생물균질추출물의 살포에 따른 고추의 성장 속도 비교 사진 및 도 5 본 발명 유용미생물 및 기능성미생물을 응용한 미생물균질추출물의 살포에 따른 고추의 역병 저항성 비교 사진을 통해 확인되는 바와 같이, 고추재배시험에서 5엽까지 키운 어린고추에 고추탄저균인 Clostridium coccoides를 잎을 통하여 흘려보내는 형태로 관주에 접종한 시험구 B, C와 접종하지 않은 시험구 A를 비교해 본 결과, 시험구 A는 정상적인 생장을 보였고, 시험구 B에서는 거의 모든 고추가 시들음병에 걸리거나 작황상태가 불량하게 나타났으며, 시험구 C는 탄저균 유발 후 발명물질을 토양과 엽면에 살포한 결과 시험구 A에 비하여 키가 커졌고, 열매가 굵어졌으며 수확량도 훨씬 많아졌다.

특히 생육 초기의 토양살포가 매우 중요한 결과를 나타났으며, 이하 표1에서와 같이 발명물질을 사용한 처리구의 생장이 월등하게 나타났다.

또한 시험 종료 후, 탄저병에 걸린 고추에 발명물질을 처리한 결과 탄저병의 피해가 감소되는 현상도 나타났다.

이 결과 곧 탄저병 및 역병 예방의 효과와 생장촉진에 대한 친환경 비료와 농약의 개발이 복합효소, 1차, 2차대사산물, 항균물질, 각종활성물질, 미생물유도물질, 작물생장유도물질, 작물병해저항성유도물질에 의해 가능하다고 사료된다.

실험구	고추열매		키	수확량
실험구	무게(g)	크기(cm)	크기(cm)	개 / 주
A	17.5±0.5	9.4 × 1.8 (±1.0 ×±0.3)	94 ± 10	17 ± 4
B	2.6±0.8	6.2 × 1.0 (±1.5 ×±0.3)	68 ± 10	7 ± 4
C	20.5±1.5	11.5 × 2.0 (±1.0 ×±0.3)	168 ± 10	27 ± 4

A : 대조구(미생물균질추출물: 미 살포)

B : 병해 피해구(미생물균질추출물: 미 살포)

C : 토양 및 엽면 살포구(미생물균질추출물: 토양 1회, 엽면 4회 살포)

추가로 도 6 본 발명 유용미생물 및 기능성미생물을 응용한 미생물균질추출물의 살포에 따른 벼의 성장 비교 사진을 통해 확인되는 바와 같이, 미생물균질추출물을 살포한 벼는 살포하지 않은 벼에 비해 잎, 줄기 및 뿌리 모두 생장속도가 월등하게 나타났다.

또한, 도 7 본 발명 유용미생물 및 기능성미생물을 응용한 미생물균질추출물의 살포에 따른 토양의 물리성 향상 사진에 도시한 바와 같이, 토양에 미생물균질추출물을 살포한 경우 토양의 물리성이 향상됨을 확인할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명 의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims

배양된 유용미생물과 기능성미생물을 기질과 원료가 되도록 공생관계를 만들어 배양하는 조합 배양을 통해 생성된 복합효소(단백질, 당류, 지방질, 섬유소, 산과 알칼리 합성효소 및 분해효소 등)와 1차대사산물, 2차대사산물, 항균물질, 각종 활성물질 등과 미생물을 균질하여 미생물 세포 내의 미생물유도물질, 작물생장유도물질, 작물병해저항성유도물질을 추출하고, 이를 멸균하여 농축한 것;을 특징으로 하는 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물.
제1항에 있어서, 상기 유용미생물은
고초균 군, 유산균 군, 효모균군, 방선균 군 및 광합성 세균 군 중에 포함되는 것으로 토양에서 분리한 것;을 특징으로 하는 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물.
제1항에 있어서, 상기 기능성미생물은
Azotobacter 군, Pseudomonas 군, Aspergillus 군, Penicillium 군, Clostridium 군, Trichoderma 군 중에 포함되는 것으로 토양에서 분리한 것;을 특징으로 하는 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물.
미생물균질추출물 제조방법에 있어서,
배양에 이용되는 원료를 칭량 후 불순물과 이물질을 제거하고, 초고온으로 멸균하여 배양원료를 준비하는 배양원료 준비단계;
상기 배양원료 준비단계에서 준비된 배양원료에 유용미생물 군 중 어느 한 종, 유용미생물 군 중 복수 종, 기능성미생물 군 중 어느 한 종 및 기능성미생물 군 중 복수 종을 각각 접종하고, 각각을 배양탱크에서 3~5일간 배양하되 20~35℃의 중저온과 35~60℃의 중고온에서 배양하여 목적물질을 생성하는 목적물질 생성단계;
상기 목적물질 생성단계에서 목적물질이 생성된 각 배양탱크 내의 저장물에서 배양액을 분리하는 배양액 분리단계;
상기 배양액 분리단계에서 각 배양탱크에서 분리된 배양액을 목적에 따라 혼합비율과 조합으로 배양액을 혼합하고, 혼합비율과 조합이 다른 배양액을 각 조합탱크에 배양원료와 함께 투입하여 5~7일간 배양하는 조합 배양단계;
상기 조합 배양단계를 통해 조합 배양이 이루어진 각 조합탱크 내의 저장물에서 배양액을 분리하는 조합 배양액 분리단계;
상기 조합 배양액 분리단계에서 획득한 각 조합탱크의 배양액을 용도에 맞게 교반하는 배양액 교반단계;
상기 배양액 교반단계에서 교반이 이루어진 배양액에 자외선을 조사하여 배양액에 포함된 균을 멸균하는 배양액 멸균단계;
상기 배양액 멸균단계에서 멸균이 이루어진 배양액에 포함된 미생물세포를 고압으로 파쇄시키는 미생물 균질단계;
상기 미생물 균질단계에서 균질된 세포막 단편과 세포 균질액을 포함하는 배양액에서 세포막 단편을 분리하는 세포막 단편 분리단계; 및
상기 세포막 단편 분리단계에서 세포막 단편이 분리되고 남은 배양액과 세포 균질액을 농축하는 농축단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 배양액 멸균단계는
미생물을 30,000㎼.1m/m³의 자외선을 조사하여 멸균하는 것;을 특징으로 하는 유용미생물 및 기능성미생물을 응용한 미생물균질추출물의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 배양액 균질단계는
미생물세포를 2,000bar/㎠의 압력으로 균질하는 것;을 특징으로 하는 유용 미생물 및 기능성미생물을 응용한 미생물균질추출물의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 배양액 분리단계는
균질한 배양액을 40~50㎏/㎠의 원심력으로 세포막 단편과 세포 균질액을 분리하는 것;을 특징으로 하는 유용미생물 및 기능성미생물을 응용한 미생물균질추출물의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 농축단계는
분리한 배양액과 세포 균질액을 60℃ 이하에서 비중 1.2 ~ 1.5로 농축하는 것;을 특징으로 하는 유용 및 기능성미생물을 이용한 미생물균질추출물 제조방법.