KR20170021002A - 음식물 분해를 위한 미생물제제 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 음식물 분해를 위한 미생물제제는 바실러스 섭틸러스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens), 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans), 바실러스 샤펜시스(Bacillus safensis) 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum) 중 적어도 둘 이상을 포함한다.
Description
본 발명은 음식물 분해를 위한 미생물제제에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 음식물을 분해하여 발효 및 소멸 처리할 수 있는 미생물제제에 관한 것이다.
현재 국내에서 발생하는 전체 생활 쓰레기 중 23%를 음식물쓰레기가 차지할 정도로 많은 양의 음식물쓰레기가 발생하고 있다. 음식물쓰레기는 단백질, 지방, 탄수화물 등과 같은 유기물 성분을 다량 함유하고 있어 쉽게 부패가 발생한다. 음식물쓰레기가 부패하면, 암모니아가스, 황화수소가스, 메르캅탄 등의 혐오성 악취가 발생할 뿐만 아니라, 부패 과정에서 나온 침출수가 지하수, 토양 등으로 유출되어 환경 문제를 일으키기도 한다. 때문에, 음식물쓰레기를 신속하게 처리해야할 필요가 있다.
음식물쓰레기를 처리하기 위한 방법으로는 음식물쓰레기의 소각， 매립， 재활용， 소멸화 등이 있다. 이 중 소멸화 방법은 음식물쓰레기의 처리방법 중 가장 친환경적인 방법으로, 미생물을 이용하여 음식물쓰레기의 유기물을 분해하는 방법이다.
그러나, 기존 미생물 소멸화 방법에서 사용되는 미생물제제는 일반적으로 음식물쓰레기의 단시간적인 발효에 중점을 두고 있다. 때문에, 장기적으로 음식물쓰레기의 공급에 의해 염분, 온도, pH 등의 환경이 급격히 변화되는 과정이 반복되면, 미생물의 생장 및 분해, 발효가 생리적으로 둔화되고 이로 인해, 음식물쓰레기의 발효, 소멸 시간이 지연되어 음식물쓰레기가 부패하기 쉽다는 단점이 있다.
따라서, 장기적으로 음식물쓰레기로 인한 급격한 환경 변화 속에서 잘 적응하고 음식물을 효율적으로 분해할 수 있는 미생물의 확보 및 이를 포함하는 미생물제제에 대한 연구가 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 목적은 광범위한 환경 변화에서 생장할 수 있고, 효소활성이 높은 미생물을 포함하는 음식물 분해를 위한 미생물제제를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 위한 음식물 분해를 위한 미생물제제는 바실러스 섭틸러스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens), 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans), 바실러스 샤펜시스(Bacillus safensis) 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum) 중 적어도 둘 이상을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 음식물 분해를 위한 미생물제제는 호기성 분위기에서 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 음식물 분해를 위한 미생물제제는 아밀라아제(Amylase), 셀룰라아제(Cellulase), 프로테아제(Protease) 및 리파아제(Lipase)를 포함하는 효소활성을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 음식물 분해를 위한 미생물제제는 pH 6.5 내지 pH 7.5의 완충용액 내에 현탁하여 제제화될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 음식물 분해를 위한 미생물제제는 폴리에틸렌계(polyethylene) 담체에 담지되어 제제화될 수 있다.
본 발명의 음식물 분해를 위한 미생물제제에 따르면, 광범위한 염분, 온도 및 pH 범위의 변화 환경에서 잘 적응하고 생장할 수 있는 미생물을 포함하여, 음식물을 효과적으로 분해하여 음식물을 효율적으로 발효 및 소멸할 수 있는 미생물제제를 제공할 수 있다. 또한, 미생물들을 액상 또는 고상으로 제제화하여 장기 보존이 가능하고 사용이 용이한 미생물제제를 제공할 수 있다.
도 1은 CMC(carboxy mehtyl celluose)를 함유하는 배지에서 형성된 미생물 콜로니(colony)를 나타낸 도면이다.
도 2는 미생물 콜로니들의 전기영동 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 3은 반응기 운전 전, 후의 미생물제제 H의 담체표면을 나타낸 도면이다.
도 2는 미생물 콜로니들의 전기영동 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 3은 반응기 운전 전, 후의 미생물제제 H의 담체표면을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 음식물 분해를 위한 미생물제제는 바실러스 섭틸러스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens), 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans), 바실러스 샤펜시스(Bacillus safensis) 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum) 중 적어도 둘 이상을 포함한다.
본 발명의 음식물 분해를 위한 미생물제제는 호기성 분위기에서 사용될 수 있다. 호기성 분위기는 공기 또는 산소가 존재하는 조건을 의미한다. 상기 미생물제제에 포함되는 미생물들은 에너지 대사에서 전자 전달의 최종 수용체로서 산소를 이용하여 생장할 수 있으므로, 미생물제제는 호기성 분위기에서 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 음식물 분해를 위한 미생물제제는 아밀라아제(Amylase), 셀룰라아제(Cellulase), 프로테아제(Protease) 및 리파아제(Lipase)를 포함하는 효소활성을 가질 수 있다. 아밀라아제는 전분(녹말)을 분해하는 효소이고, 셀룰라아제는 셀룰로오스(cellulose)을 분해하는 효소이다. 프로테아제는 단백질을 분해하는 효소이고, 리파아제는 지방을 분해하는 효소이다. 음식물쓰레기는 탄수화물, 단백질, 지방 등 많은 유기물로 이루어져 있으며, 상기 미생물제제는 상기와 같은 효소 활성을 통해 음식물쓰레기 내의 유기물을 분해하여 발효, 소멸화 할 수 있다.
본 발명의 음식물 분해를 위한 미생물제제는 pH 6.5 내지 pH 7.5의 완충용액 내에 현탁하여 제제화될 수 있다. 또한, 상기 미생물제제는 폴리에틸렌계(polyethylene) 담체에 담지되어 제제화될 수도 있다.
이하에서는, 구체적인 실시예들을 통해 본 발명에 따른 음식물 분해를 위한 미생물제제를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
실시예 1에 따른 미생물제제 A
미생물, 바실러스 섭틸러스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens), 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans), 바실러스 샤펜시스(Bacillus safensis) 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum)을 포함하는 미생물제제 A를 제조하였다.
상기 미생물들을 포함하는 미생물 군집을 멸균상태의 영양배지를 사용하여 25 내지 30℃, 200 내지 250 rpm의 조건에서 진탕 배양하고, 이를 영양배지에 접종하여 생물반응기에서 교반 배양하였다. 그 다음, 배양액을 원심 분리하여 세포를 회수하고, 상기 회수된 세포를 중량비 인산이수소나트륨(NaH2PO4) 0.05 내지 1.0%, 인산수소이나트륨(Na2HPO4) 0.2 내지 2%, 스킴밀크 1 내지 5%, 글리세롤 5 내지 30%, 및 마그네슘 이온, 칼슘 이온, 망간이온, 철 이온이 각각 10 내지 200 ppm이 혼합 및 용해되어 있는 멸균된 pH 6.5 내지 7.5의 완충용액에 현탁하고 교반하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 미생물제제 A를 제조하였다.
비교예 1에 따른 미생물제제 B
미생물제제에 바실러스 섭틸러스(Bacillus subtilis)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 1에 따른 미생물제제 B를 제조하였다.
비교예 2에 따른 미생물제제 C
미생물제제에 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 2에 따른 미생물제제 C를 제조하였다.
비교예 3에 따른 미생물제제 D
미생물제제에 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 3에 따른 미생물제제 D를 제조하였다.
비교예 4에 따른 미생물제제 E
미생물제제에 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 4에 따른 미생물제제 E를 제조하였다.
비교예 5에 따른 미생물제제 F
미생물제제에 바실러스 샤펜시스(Bacillus safensis)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 5에 따른 미생물제제 F를 제조하였다.
비교예 6에 따른 미생물제제 G
미생물제제에 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 6에 따른 미생물제제 G를 제조하였다.
미생물제제 A 내지 G의 음식물 분해 특성 평가
본 발명의 실시예 1에 따른 미생물제제 A 및 비교예 1 내지 6에 따른 미생물제제 B 내지 G의 음식물 분해 특성을 확인하기 위해, 음식물 분해 특성 평가를 실시하였다.
음식물 분해 특성 평가에서 음식물은 하기 표 1과 같이 조성하여 사용하였다.
| 구분 | 조성비 (무게, g) |
음식물 재료별 가공방법 | |
| 음식 재료 (무게, g) |
가공방법 | ||
| 곡물류 | 80 | 밥 (80) | |
| 채소류 | 250 | 배추 (40) | 심이 포함된 상태에서 폭 100 mm 이하 |
| 감자 (100) | 껍질이 붙은 상태로 5 mm 크기의 깍두기 형태 | ||
| 양파 (100) | 껍질을 포함하여 5 mm 크기의 깍두기 형태 | ||
| 무 (10) | 세로로 4등분한 후 5 mm 크기의 깍두기 형태 | ||
| 과일류 | 70 | 사과 (35) | 껍질 및 심이 포함된 상태에서 세로로 8등분 |
| 귤/오렌지 (35) | 껍질이 붙은 상태에서 세로로 8등분 | ||
| 어육류 | 100 | 돼지고기 (25) | 날 것 그대로 3 cm 전후의 크기 |
| 고등어 (75) | 날 것 그대로 4등분 | ||
음식물의 조성은 물을 가감하여 평균 함수율 80%의 범위로 조절되었다.
미생물제제 A의 음식물 분해 특성 평가를 위해, 먼저 상기 조성된 음식물을 잘게 파쇄하여, 음식물 소멸화 반응기(이하, 반응기) A에 15 g을 투입하였다. 그 다음, 반응기 A에 미생물제제 A를 30 mL 접종한 후, 증류수를 첨가하여 총 부피가 100 mL가 되도록 하였다. 반응조 A를 30℃에서 7일간 반응시킨 후, 초기 총 고형물질량과 최종 총 고형물질(Total Solid, TS)의 양을 측정하였다.
총 고형물질은 수중에 포함되어 있는 고형물질을 여과시키지 않고, 105 내지 100℃로 수분을 증발시킨 후의 잔유물을 말한다. 즉, 총 고형물질은 강열잔류 고형물질 및 휘발성 고형물질을 모두 포함하는 것을 의미한다.
비교예 1 내지 6에 따른 미생물제제 B 내지 G의 음식물 분해 특성 평가는 반응조 B 내지 G에 각각의 미생물제제를 사용한 것을 제외하고는, 상기와 실질적으로 동일한 방법을 이용하여, 비교예 1 내지 6에 따른 미생물제제 B 내지 G의 음식물 분해 특성을 확인하였다.
미생물제제 A 내지 G의 반응 전, 후 총 고형물질량을 하기 표 2에서 나타낸다.
| 미생물 제제 | A | B | C | D | E | F | G |
| 초기 고형물질량(g) | 3.59 | 3.78 | 3.05 | 3.25 | 3.26 | 3.25 | 3.12 |
| 최종 고형물질량(g) | 1.43 | 2.04 | 1.92 | 1.91 | 2.19 | 1.85 | 2.25 |
| 고형물 제거율(%) | 60.17 | 45.85 | 36.95 | 41.14 | 32.59 | 43.08 | 27.79 |
상기 표 2를 참조하면, 미생물제제 A 내지 G의 음식물 분해 특성 평가 결과, 각각의 미생물제제는 초기 고형물질의 양에 비해 최종 고형물질의 양이 감소하였으며, 각각 60.17%, 45.85%, 36.95%, 41.14%, 32.59%, 43.08%, 27.79%의 고형물 제거율을 나타내는 것을 확인 할 수 있다. 또한, 미생물제제 A는 미생물제제 B 내지 G와 비교하여, 고형물 제거율이 가장 우수한 것을 확인할 수 있다.
따라서, 미생물제제 A 내지 G는 음식물 분해 특성을 갖는 것을 확인할 수 있으나, 6종의 미생물을 혼합한 미생물제제 A가 6종의 미생물을 각각 독립적으로 포함하는 미생물제제 B 내지 G와 비교하여, 음식물 분해 특성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
미생물제제 A의 미생물 확인
미생물제제 A의 우수한 음식물 분해 특성이 본 발명에 따른 미생물의 관여한 결과임을 확인하고자, 상기 반응조 A에서 샘플을 채취하여 셀룰로오스 효소활성을 가진 미생물 선별하였고, 이를 동정하였다.
채취한 샘플을 희석하여 희석액을 제조하였다. 상기 희석액을 0.5%의 CMC (카복시 메틸 셀룰로오스, carboxy methyl cellulose)를 함유하고 있는 LB (Luria Bertani) 한천(agar) 배지에 도포하고, 0.1% 콘고 레드(congo red) 용액 2 mL로 30분간 염색시켰다. 그 다음, 1 M 염화나트륨(NaCl)으로 30분간 세척한 후 배양하였다. 그 결과를 도 1에 나타낸다.
도 1은 CMC를 함유하는 배지에서 형성된 미생물 콜로니(colony, 군집)를 나타낸 도면이다.
도 1에서, A는 배지에 형성된 미생물 콜로니를 나타내는 사진이고, B는 미생물 콜로니를 확대한 사진이다. B에서 배지에서 선별된 15개의 미생물을 1 내지 15로 나타낸다.
도 1을 참조하면, 셀룰로오스가 포함된 배지에서 모양, 색 등의 외부적 특성이 구분되는 15개의 미생물 콜로니가 생장했음을 확인할 수 있었다. 이 미생물 콜로니는 상기 배지에서 배양된 미생물들이 셀룰로오스를 분해할 수 있는 효소를 생산함을 나타내며 즉, 음식물 내의 셀룰로오스를 분해하여 음식물을 분해할 수 있다는 것을 의미한다.
상기 선별된 1 내지 15의 미생물들을 동정하기 위해, 상기 미생물들을 각각 LB배지에서 48시간 배양한 후 AccuPrep Genomic DNA Extraction Kit를 이용하여 DNA를 추출하였다. 이를 주형으로 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)을 수행하였다. PCR반응은 10xPCR 완충용액(buffer), 20mM dNTP와 9F 1512r, 자이레이즈 A(Gyrase A), 자이레이즈 B(Gyrase B) 프라이머가 각각 50 pmol이 되게 첨가하고 Taq DNA 중합효소(polymerase) 2.5 unit와 추출된 유전체 DNA(genomic DNA)를 최종 50 ng이 되도록 하여 최종 100 μL로 PCR 반응용액을 제조하였다. PCR 반응은 GENEAmp System 2400(Perkin Elmer, USA)을 이용하였고, 반응조건은 우선 95℃에서 5분 동안 DNA를 변성시키고, 94℃에서 1분, 60℃에서 1분, 72℃에서 2분으로 30 회(cycle)를 시행한 후, 72℃에서 5분 동안 최종 신장(extension)를 수행하였다. 각각의 미생물들이 증폭된 PCR 산물들을 전기 영동하였고, 그 결과를 도 2에서 나타낸다.
도 2는 미생물 콜로니들의 전기영동 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에서, M은 100bp(base pair) DNA ladder이고, M은 마커로 사용되었다. 1 내지 15는 각각 상기 선별된 15개의 미생물을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 상기 선별된 1 내지 15의 미생물들을 전기 영동한 결과, 비슷한 위치에서 밴드를 형성하였다. 이것은 상기 선별된 1 내지 15의 미생물들의 유전체 DNA(genomic DNA)의 크기가 유사함을 나타낸다.
또한, 상기 선별된 1 내지 15의 미생물들이 각각 증폭된 PCR 산물들을 ABI automatic DNA sequencer (Model 377, Applied Biosystems, foster, USA)로 분석하였고, 염기서열을 결정하였다. 결정된 16S rDNA 염기서열은 BLAST search를 사용하여 분석하였다. 상기 미생물들은 버기의 매뉴얼(Bergey's Manual)에 근거하여 검색표를 작성하였다.
분석 결과, 미생물제제 A에서 음식물 분해에 관여하는 미생물들이 바실러스 섭틸러스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens), 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans), 바실러스 샤펜시스(Bacillus safensis) 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum)인 것을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 미생물들은 셀룰로오스를 분해할 수 있는 효소를 생산하는 미생물들이며, 본 발명의 실시예 1에 따른 미생물제제 A에 포함되어 음식물쓰레기 분해에 관여한다는 것을 알 수 있다.
실시예 2에 따른 미생물제제 H
상기 실시예 1에 따라 제조된 미생물제제 A를 지름 1.2 cm, 높이 0.7 cm의 튜브칩 형태를 갖고, 표면적과 밀도는 각각 900 m2/m3, 0.97 내지 0.98 g/cm3인 폴리에틸렌 담체에 담지하여, 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 미생물제제 H를 제조하였다.
미생물제제 H의 음식물 분해 특성 평가
유효부피가 4 L인 반응기에 미생물제제 H를 반응기 유효면적 대비 30%로 충진하였고, 온도 30℃, 공기 주입량 4 L/m, 유기물 부하량 40 g/L의 조건에서 90일 동안 반응기를 운전하였다. 반응기 운전 전, 후의 미생물제제 H의 담체의 두께를 측정하였고, 담체의 표면을 SEM(scanning electron microscope)으로 확인하였다. 그 결과를 도 3에서 나타낸다.
도 3은 반응기 운전 전, 후의 미생물제제 H의 담체표면을 나타낸 도면이다.
도 3에서, A는 반응기 운전 전의 담체의 표면을 나타내고, B는 반응기 반응 후의 담체의 표면을 나타낸다.
도 3을 참고하면, 반응기를 운전하기 전의 미생물제제 H의 담체의 두께는 평균 610 μm이고, 반응 후의 담체의 두께는 평균 756 μm인 것으로 나타난다. 이것은 미생물제제 H에 포함된 미생물들이 음식물쓰레기의 환경에서 생장함을 의미한다.
즉, 미생물들이 음식물을 분해하여 생장하면서, 담체에 미생물막을 형성하고 이로 인해 담체의 두께가 증가한 것을 확인할 수 있다.
미생물제제 H의 온도에 따른 음식물 분해 특성 평가
미생물제제 H의 온도에 따른 음식물 분해 특성을 확인하기 위해, 먼저 3개의 1L 반응기, 반응기 1 내지 3에 각각 미생물제제 H를 1 g, 상기 미생물제제 A 내지 G의 음식물 분해 특성에서 사용한 것과 동일한 음식물을 87.5 g을 투입하였다. 그 다음, 증류수를 첨가하여 총 부피가 700 mL가 되도록 하였다. 반응기 1은 35℃, 반응기 2는 30℃, 반응기 3은 상온(20℃)의 온도 조건에서 분당 2 L의 속도(2 L/m)로 공기를 주입하고, 교반하여 반응기를 운전하였다.
8일 동안 매일 상기와 동량의 음식물을 반응기 1 내지 3에 각각 투입하여, 반응기를 운전하였다. 투입된 총 유기물 부하량과 반응기를 운전한 후의 유기물의 잔류량을 측정하여 투입된 음식물의 분해 정도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
| 반응일수 |
유기물 잔류량(g/L) | 투입된 총 유기물 부하량(g/L) | ||
| 반응기 1 (35℃) |
반응기 2 (30℃) |
반응기 3 (20℃) |
||
| 1 | 13.46 | 15.90 | 12.88 | 11.09 |
| 2 | 14.81 | 18.57 | 19.58 | 22.18 |
| 3 | 17.95 | 15.31 | 18.17 | 37.32 |
| 4 | 21.93 | 26.76 | 27.52 | 53.41 |
| 5 | 29.83 | 31.12 | 35.65 | 69.10 |
| 6 | 27.12 | 40.64 | 41.95 | 89.16 |
| 7 | 34.09 | 36.95 | 48.21 | 112.51 |
| 8 | 36.12 | 39.50 | 46.28 | 142.82 |
| 처리효율(%) | 74.7 | 72.3 | 67.6 | - |
상기 표 3에서, 처리효율(%)은 투입된 총 유기물 부하량 대비 유기물 잔류량을 백분율로 계산한 값이다.
상기 표 3을 참조하면, 35℃, 30℃ 및 20℃의 온도 조건에서의 미생물제제 H의 처리효율은 각각 74.4%, 72.3% 및 67.6%로 높은 처리효율을 보였으며, 특히 35℃에서의 처리효율이 가장 우수하였다. 즉, 미생물제제 H는 35℃에서 가장 우수한 음식물 분해 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다.
미생물제제 H의 공기 주입량에 따른 음식물 분해 특성 평가
미생물제제 H의 공기 주입량에 따른 음식물 분해 특성을 확인하기 위해, 먼저 3개의 1L 반응기, 반응기 4 내지 6에 각각 미생물제제 H를 1 g, 상기 미생물제제 A 내지 G의 음식물 분해 특성에서 사용한 것과 동일한 음식물을 100 g을 투입하였다. 그 다음, 증류수를 첨가하여 총 부피가 800 mL가 되도록 하였다. 반응기 4 내지 6의 공기 주입량을 각각 분당 6 L, 4 L 및 2 L의 속도(6 L/m, 4 L/m, 2 L/m)로 주입하였고, 반응기의 온도는 모두 35℃의 온도 조건으로 설정하여 반응기를 운전하였다.
8일 동안 매일 상기와 동량의 음식물을 반응기 4 내지 6에 각각 투입하여, 반응기를 운전하였다. 투입된 총 유기물 부하량과 반응기를 운전한 후의 유기물의 잔류량을 측정하여 투입된 음식물의 분해 정도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타낸다.
| 반응일수 |
유기물 잔류량(g/L) | 투입된 총유기물 부하량(g/L) | ||
| 반응기 4 (6 L/m) |
반응기 5 (4 L/m) |
반응기 6 (2 L/m) |
||
| 1 | 25.79 | 35.21 | 25.12 | 27.74 |
| 2 | 42.16 | 40.81 | 39.91 | 55.48 |
| 3 | 46.64 | 52.47 | 58.74 | 83.23 |
| 4 | 52.33 | 67.93 | 74.88 | 110.97 |
| 5 | 48.43 | 48.21 | 74.43 | 148.75 |
| 6 | 43.83 | 51.34 | 50.89 | 176.32 |
| 7 | 34.64 | 48.45 | 47.75 | 200.20 |
| 8 | 45.51 | 56.13 | 60.64 | 231.59 |
| 처리효율(%) | 80.4 | 75.8 | 73.8 | - |
상기 표 4를 참조하면, 6 L/m, 4 L/m, 2 L/m의 공기 주입량 조건에서의 미생물제제 H의 처리효율은 각각 80.4%, 75.8% 및 73.8%로 높은 처리효율을 보였다. 그 중, 반응기 1의 처리효율이 가장 우수하였다. 따라서, 미생물제제 H가 호기조건에서 높은 처리효율을 나타냄을 확인할 수 있으며, 특히 공기 주입량이 증가할수록 처리효율도 증가하는 것을 확인할 수 있다.
미생물제제 H의 유기물 부하량에 따른 음식물 분해 특성 평가
미생물제제 H의 유기물 부하량에 따른 음식물 분해 특성을 확인하기 위해, 먼저 3개의 1L 반응기, 반응기 7 내지 9에 각각 미생물제제 H를 1 g을 투입하고, 상기 미생물제제 A 내지 G의 음식물 분해 특성에서 사용한 것과 동일한 음식물을 각각 87.5 g, 175 g, 350 g (각각 유기물 부하량 15 g/L, 30 g/L, 60 g/L)을 투입하였다. 그 다음, 증류수를 첨가하여 총 부피가 700 mL가 되도록 하였다. 반응기의 온도는 모두 35℃의 온도 조건으로 설정하였고, 공기 주입량은 4 L/m으로 설정하여 반응기를 운전하였다.
8일 동안 매일 상기와 동량의 음식물을 반응기 7 내지 9에 각각 투입하여, 반응기를 운전하였다. 투입된 총 유기물 부하량과 반응기를 운전한 후의 유기물의 잔류량을 측정하여 투입된 음식물의 분해 정도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타낸다.
| 반응일수 |
유기물 잔류량(g/L) | ||
| 반응기 7 (15) |
반응기 8 (30) |
반응기 9 (60) |
|
| 1 | 25.79 | 35.21 | 25.12 |
| 2 | 42.15 | 40.81 | 39.91 |
| 3 | 46.64 | 52.47 | 58.74 |
| 4 | 52.33 | 67.93 | 74.88 |
| 5 | 48.43 | 48.21 | 74.43 |
| 6 | 43.83 | 51.34 | 50.89 |
| 7 | 34.64 | 48.45 | 47.75 |
| 8 | 45.51 | 56.13 | 60.64 |
| 처리효율(%) | 80.8 | 78.6 | 76.5 |
상기 표 5를 참조하면, 15 g/L, 30 g/L, 60 g/L의 유기물 부하량 조건에서의 미생물제제 H의 처리효율은 각각 80.8%, 78.6% 및 76.5%로, 유기물 부하량이 증가함에 따라 약간의 처리효율의 감소는 나타나나, 상대적으로 모두 높은 처리효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 미생물제제 H의 음식물 분해 특성이 우수함을 확인할 수 있다.
상기에서 본 발명의 실시예들에 따른 미생물제제의 음식물 분해 특성 평가에서 설명한 것과 같이, 본 발명의 미생물제제에 포함되는 미생물들이 음식물쓰레기의 환경, 즉 높은 염분 농도, 다양한 pH 범위 등의 환경에서 생장할 수 있고, 음식물쓰레기의 유기물을 분해할 수 있는 효소활성을 가지고 있으며, 음식물쓰레기를 분해하여 발효 및 소멸화함을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (5)
- 바실러스 섭틸러스(Bacillus subtilis);
바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis);
바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens);
바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans);
바실러스 샤펜시스(Bacillus safensis); 및
바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum) 중 적어도 둘 이상을 포함하는,
음식물 분해를 위한 미생물제제.
- 제1항에 있어서,
호기성 분위기에서 사용됨을 특징으로 하는,
음식물 분해를 위한 미생물제제.
- 제1항에 있어서,
아밀라아제(Amylase), 셀룰라아제(Cellulase), 프로테아제(Protease) 및 리파아제(Lipase)를 포함하는 효소 활성을 갖는 것을 특징으로 하는,
음식물 분해를 위한 미생물제제.
- 제1항에 있어서,
pH 6.5 내지 pH 7.5의 완충용액 내에 현탁하여 제제화된 것을 특징으로 하는,
음식물 분해를 위한 미생물제제.
- 제1항에 있어서,
폴리에틸렌계(polyethylene) 담체에 담지되어 제제화된 것을 특징으로 하는,
음식물 분해를 위한 미생물제제.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150115234A KR20170021002A (ko) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | 음식물 분해를 위한 미생물제제 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150115234A KR20170021002A (ko) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | 음식물 분해를 위한 미생물제제 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20170021002A true KR20170021002A (ko) | 2017-02-27 |
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ID=58315915
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| KR1020150115234A KR20170021002A (ko) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | 음식물 분해를 위한 미생물제제 |
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- 2015-08-17 KR KR1020150115234A patent/KR20170021002A/ko not_active Application Discontinuation
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