KR20170111879A

KR20170111879A - 동치미 발효균주를 이용한 배스 발효물의 제조방법 및 상기 발효물을 포함하는 액상비료

Info

Publication number: KR20170111879A
Application number: KR1020160038119A
Authority: KR
Inventors: 김영수
Original assignee: ㈜미래바이오
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-12

Abstract

본 발명은 동치미로부터 분리한 발효균주들을 이용하여 배스(Micropterus salmoides)를 저온에서 다단발효하는 방법, 상기 방법으로 추출된 발효물을 포함하는 액상비료 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따른 배스 발효물을 포함하는 액상비료는 아미노산 함량이 높아 작물의 성장을 크게 향상시키며 친환경적인 장점이 있으므로, 생태계위해외래동물인 배스에 대한 수요를 창출하여 환경문제를 해결하는 방법으로 활용될 수 있다.

Description

동치미 발효균주를 이용한 배스 발효물의 제조방법 및 상기 발효물을 포함하는 액상비료{Method for producing a fermentation product of Micropterus salmoides using fermentation strains isolated from Dongchimi and liquid fertilizer comprising the fermentation product}

본 발명은 동치미로부터 분리한 발효균주들을 이용하여 배스(Micropterus salmoides)를 저온에서 다단발효하는 방법, 상기 방법으로 추출된 발효물을 포함하는 액상비료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

배스(bass, Micropterus salmoides)는 농어목 검정우럭과에 속하는 어류로서 물의 흐름이 없는 호수나 하천에서 작은 어류를 잡아 먹으면서 서식한다. 우리나라의 경우 식량자원 확보를 위한 목적으로 1970년대에 미국으로부터 배스를 도입하여 전국의 하천으로 퍼져 나가게 되었는데, 배스는 육식성 어종임에도 산란수가 많고, 산란 후에도 산란장을 지키는 생태적 특성을 갖고 있을 뿐만 아니라 천적이 없기 때문에 단기간에 우리나라 하천의 최상위 포식자가 되었다. 그 결과 전국의 모든 하천과 저수지에서 배스가 높은 밀도로 서식하게 됨에 따라 민물 생태계의 종 다양성이 파괴되고 고유어종의 수가 감소하는 등 하천 생태계가 교란되는 문제가 발생하였다. 이에 환경부는 1998년에 배스를 ‘생태계위해외래동물’로 지정하게 되었고 여러 단체들에서 배스를 퇴치하기 위한 활동을 벌였으나, 배스의 왕성한 번식력과 생존력을 억제시키기에는 역부족이었다.

이에 배스를 다양한 먹거리로 만들어 수요를 늘리고 일반인들이 대량으로 포획하게 하려는 시도들이 있었으나, 배스는 껍질 부분의 비린내가 심하기 때문에 식용으로 쓰이기 어려운 문제점이 있다. 따라서 다른 대안으로 배스를 동물사료나 비료로 이용하려는 시도가 이루어지고 있으나 아직까지 그 활용이 미비한 실정이다. 이와 관련된 선행문헌으로 대한민국 등록특허 제10-0860351호는 발효 미생물을 첨가하여 배스를 발효시킴으로써 제조되는 발효액을 포함하는 비료 및 이의 제조방법을 개시한 바 있으나, 구체적인 발효 미생물의 종류 및 발효방법에 있어 본 발명과는 차이가 있다.

본 발명의 목적은 동치미로부터 분리한 발효균주들을 이용하여 배스를 저온에서 다단발효하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 방법을 이용하여 배스 발효물을 포함하는 액상비료를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 액상비료를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 동치미로부터 분리한 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides) 및 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei) 균주를 이용하여 배스를 발효시키는 방법을 제공한다.

본 발명의 발효방법은 다음과 같은 동치미의 발효 특성을 이용한 것이다. 즉, 상기 본 발명의 발효균주들은 각각 Hetero와 Homo형 유산균에 속하며, 이들은 순차적으로 저온 발효하게 된다. 동치미의 경우 5 ~ 7℃의 저온에서 발효가 이루어지는데, 처음에는 호기성균이 증식하면서 산소가 고갈되며 통성 혐기성의 유산균이 본격적으로 증식하면서 유기산이 생성되고 그 유기산의 영향으로 다른 오염균의 증식이 억제되거나 제거된다. 동치미의 초기 pH는 6~7 범위로 구균인 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides)가 우점하며 이 유산균은 헤테로 발효형상으로 점차적으로 젖산과 에탄올, 이산화탄소를 만들며 대사를 진행한다. 그러나 이 유산균은 산성에 약한 특징이 있으므로, 젖산 농도가 높아져 pH가 3~4 범위로 낮아지는 발효 후기에는 내산성이 강한 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei)가 우점하게 된다.

본 발명의 일 양태로서, 본 발명은 동치미에서 유래한 류코노스톡 메센테로이데스 M1 (Leuconostoc mesenteroides M1) 균주와 락토바실러스 사케이 M2 (Lactobacillus sakei M2) 균주를 배스(Micropterus salmoides)에 순차적으로 처리하여 2단계 발효시키는 과정을 포함하는 배스의 발효 방법을 제공한다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 발효는 5 내지 15℃의 저온에서 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 류코노스톡 메센테로이데스 M1 및 락토바실러스 사케이 M2 균주는 각각 배스 중량부에 대해 0.3 내지 1 중량%의 양으로 접종되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 발효는 류코노스톡 메센테로이데스 M1 및 락토바실러스 사케이 M2 균주 각각에 대해 10 내지 20일 동안 수행되는 것이 바람직하나, 상기 발효 기간은 pH 조건 등에 따라 조절될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 류코노스톡 메센테로이데스 M1을 처리하여 이루어지는 발효의 pH 범위는 5 내지 6일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 2단계 발효의 최종 산물의 pH는 3 내지 4인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양태로서, 본 발명은 상기 발효 방법에 의해 생산된 배스 발효물을 포함하는 액상비료를 제공한다. 다만 본 발명의 발효 방법은 동치미의 발효 특성을 이용한 것에 특징이 있으므로 본 발명의 발효기질의 범위가 배스에만 국한되는 것은 아니며, 단백질 함량이 높고 지방성분이 적어 양질의 아미노산을 얻을 수 있는 다른 어류에 대해서도 얼마든지 본 발명의 방법이 적용되어, 어류 발효물을 포함하는 액상비료의 형태로 제공될 수 있다.

본 발명의 또다른 양태로서, 본 발명은 상기 발효 방법을 이용한 액상비료의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 액상비료의 제조방법은, (a) 분쇄시킨 냉동 배스(Micropterus salmoides)를 준비하는 단계; (b) 상기 배스에 종균배양한 류코노스톡 메센테로이데스 M1 (Leuconostoc mesenteroides M1) 균주를 냉동 배스 중량부에 대해 0.3 내지 1 중량%의 양으로 접종한 후 5 내지 15℃의 저온에서 10 내지 20일간 발효시키는 1차 발효 단계; 및 (c) 상기 1차 발효 산물에 종균배양한 락토바실러스 사케이 M2 (Lactobacillus sakei M2) 균주를 냉동 배스 중량부에 대해 0.3 내지 1 중량%의 양으로 접종한 후 5 내지 15℃의 저온에서 10 내지 20일간 발효시키는 2차 발효 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 1차 발효 단계의 pH 범위는 5 내지 6이며, 상기 2차 발효 단계에서 생성된 최종 산물의 pH는 3 내지 4인 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 냉동 배스는 가수량을 포함하여 반응물 총 중량의 5 내지 10 중량%의 양으로 첨가될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 발효균주의 탄소원으로 당밀을 반응물 총 중량의 1 내지 3 중량%의 양으로 첨가할 수 있다.

본 발명의 방법에 따른 배스 발효물을 포함하는 액상비료는 아미노산 함량이 높아 작물의 성장을 크게 향상시키며 친환경적인 장점이 있다. 또한, 본 발명의 발효방법은 저온 발효이기 때문에 발효 과정에서 발생하는 전기소모량을 크게 감소시킬 수 있으며, 발효균주의 특성상 토양에 피해를 주는 질소화합물 아질산염과 니트로소아민을 제거하는 효과도 있다. 따라서 본 발명은 생태계위해외래동물인 배스 뿐만 아니라 종래 잘 이용되지 않던 기타 어류의 수요를 창출하여 환경문제를 해결하는 방법으로 활용될 수 있다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. 단, 아래 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 다음 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

동치미 발효균주의 분리 및 동정

무 6kg, 갓20대, 고추20대, 쪽파20대, 마늘 ,생강 ,소금, 등을 물8L에 넣고 5℃ 냉장고에 보관하고 12일째 샘플을 채취하여 MRS agar에 도말하여 선명한 Colony를 분획하였으며, 여러 차례 MRS Broth에 반복 배양하여 구균인 Leuconostoc mesenteroides 를 얻었다, 그리고 30일째 샘플을 채취하여 MRS agar에 도말하여 선명한 Colony를 분획하였으며, 수차례 MRS Broth에 반복 배양하여 간균인 Lactobacillus sakei 를 얻었다.

상기 동치미에서 분리한 균주를 동정하기 위하여 분석회사(마크로젠)에 의뢰하여 16S rDNA 시퀀싱(sequencing)을 수행한 후 NCBI BLAST 프로그램으로 99%의 상동성을 확인하였으며, 분리된 2개의 균주를 각각 Leuconostoc mesenteroides M1 및 Lactobacillus sakei M2로 명명하였다.

<실시예 2>

동치미 발효균주를 이용한 배스의 저온 다단발효

Leuconostoc mesenteroides 의 경우 김치발효에 있어서 가식기간을 연장시킬 수 있는 박테리오신(bacteriocin)을 생성하는 균주로, 다른 유산균주에 비해 항균스펙트럼이 다양하고, 특히 김치 발효후기에 우점하여 김치 산패의 원인균인 Lactobacillus plantarum 의 생육을 저해하는 것으로 알려져 있다. Leuconostoc mesenteroides M1의 헤테로-락틱(Hetero-lactic)형 발효방식은 6-포스포글루코네이트/포스포-케톨레이즈 (6-phosphogluconate/phospho-ketolase) 경로를 거쳐 최종산물로 에탄올, 아세테이트, CO₂와 함께 젖산(lactic acid)을 생성한다. 또한 이 유산균은 글루코스, 과당, 갈락토스, 마노스, 자일로스, 아라비노스 및 수크로스 등을 발효하여 젖산을 생성한다. 따라서 발효의 초기단계(1~20일)에서는 호기성균이 많이 존재하지만 발효가 진행될수록 Leuconostoc mesenteroides M1은 액비 발효에 주도적으로 관여하여 젖산 등 유기산과 CO₂를 생성함으로써 pH를 낮추고 발효환경을 혐기적 조건으로 변화시키는데 주요한 역할을 수행하게 되고, 발효의 후기단계(20~40일)에서 Homo형 유산균인 Lactobacillus sakei M2에 우점을 이양하여 산도를 증가시키고 pH를 3~4로 유지하게 된다.

이러한 특성을 이용하여 본 발명의 발효는 다음과 같은 단계로 수행될 수 있다.

1. 종균배양

상기 동치미에서 유래한 발효균주 Leuconostoc mesenteroides M1 및 Lactobacillus sakei M2를 종균으로 사용하기 위해, 위 균주들을 멸균된 Lactobacilli MRS Broth에서 20℃, 90rpm으로 17시간 동안 진탕 배양하여 각각 10⁹ cfu/g이 되게 하였다.

2. 1차 발효

1차 발효를 위하여 분쇄된 냉동 배스에 상기 Leuconostoc mesenteroides M1 균주를 0.3 ~ 1.0% 중량비로 접종한 후 5 ~ 15℃의 저온에서 10 ~ 20일 동안 발효시켰으며, pH는 5 ~ 6의 범위로 유지하였다.

3. 2차 발효

2차 발효는 신속한 젖산발효 과정으로, 상기 1차 발효 산물에 Lactobacillus sakei M2를 냉동배스의 0.3 ~ 1.0% 중량비로 접종한 후 5 ~ 15℃의 저온에서 10 ~ 20일 동안 발효시켰으며, 최종 산물의 pH 범위는 3 ~ 4였다.

<실시예 3>

본 발명의 배스 발효물을 함유한 액상비료의 제조 및 성분분석

상기 실시예 2에 따른 발효 과정이 종료된 후 이물질과 여분의 지방성분을 걷어낸 후 상층액을 수거하여 본 발명의 배스 발효물을 함유한 액상비료를 제조하였다.

본 발명의 액상비료의 성분을 평가하기 위해 (농업기술실용화재단)에 성분분석을 의뢰하였다. 분석 결과, 상기 액상비료는 질소 1.18 g/kg, 인산 0.31 g/kg, 칼슘 0.49 g/kg, 총 아미노산량 3.29 g/kg이 함유되어 있었고, 비소 0 mg/kg, 카드뮴 0 mg/kg, 수은 0 mg/kg, 납 0 mg/kg, 크롬 0.1 mg/kg, 구리 4.31 mg/kg, 니켈 2.88 mg/kg, 아연 23.01 mg/kg이 함유되어 있었다.

<실시예 4>

본 발명의 액상비료의 작물 생장 촉진 효과

본 발명의 액상비료에 함유된 총 아미노산의 양은 3.29%로 높은 함량을 나타내었기 때문에 이를 실제로 작물에 처리하였을 경우에도 높은 생장촉진 효과를 나타내는지 알아보기 위하여, 토마토와 고추를 대상으로 본 발명의 액상비료의 효과를 시험하였다.

본 발명의 액상비료를 물에 1,000배 희석하여 5일 간격으로 엽면 시비한 후, 10 그루당 평균값으로 토마토의 줄기, 잎, 열매의 생육상태를 측정한 결과, 무처리군에 비해 전체적으로 생장이 촉진되는 것을 확인할 수 있었다(표 1).

	토마토 줄기길이(센티미터)
	1주차		2주차		3주차
무처리	17.25		44.25		73.71
저온발효액비1,000배 희석처리	17.78		49.58		89.38
	토마토 잎 생육상태
	길이	넓이		잎수	옆면적
무처리	33.83	33.11		13.01	1,006
저온발효액비1,000배 희석처리	39.83	34.36		13.53	1,355
	토마토 열매생육상태
	마디 당 숫자			과실 중량
무처리	2.02			114.03
저온발효액비1,000배 희석처리	2.98			138.51

또한, 고추의 경우 10 그루를 2주간 간격으로 3센티미터 이상의 고추를 과수하여 7차에 거친 평균값으로 수확 결과를 나타내었다(표 2).

처리조사	1차	2차	3차	4차	5차	6차	7차	증가율(%)
무처리	1.7	2.63	3.17	9.68	21.67	20.20	20.78	1122.35
저온발효액비 (1,000배 희석처리)	2.02	3.10	3.93	10.89	24.20	25.68	53.85	2565.84

Claims

류코노스톡 메센테로이데스 (Leuconostoc mesenteroides) 균주와 락토바실러스 사케이 (Lactobacillus sakei) 균주를 배스(Micropterus salmoides)에 순차적으로 처리하여 2단계 발효시키는 과정을 포함하는 배스의 발효 방법.
제1항에 있어서,
상기 발효는 5 내지 15℃의 저온에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 류코노스톡 메센테로이데스 및 락토바실러스 사케이 균주는 각각 배스 중량부에 대해 0.3 내지 1 중량%의 양으로 접종되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 발효는 류코노스톡 메센테로이데스 및 락토바실러스 사케이 균주 각각에 대해 10 내지 20일 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 류코노스톡 메센테로이데스 을 처리하여 이루어지는 발효의 pH 범위는 5 내지 6인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 2단계 발효의 최종 산물의 pH는 3 내지 4인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 의해 생산된 배스 발효물을 포함하는 액상비료.
(a) 분쇄시킨 냉동 배스(Micropterus salmoides)를 준비하는 단계;
(b) 상기 배스에 종균배양한 류코노스톡 메센테로이데스 (Leuconostoc mesenteroides) 균주를 냉동 배스 중량부에 대해 0.3 내지 1 중량%의 양으로 접종한 후 5 내지 15℃의 저온에서 10 내지 20일간 발효시키는 1차 발효 단계; 및
(c) 상기 1차 발효 산물에 종균배양한 락토바실러스 사케이 (Lactobacillus sakei) 균주를 냉동 배스 중량부에 대해 0.3 내지 1 중량%의 양으로 접종한 후 5 내지 15℃의 저온에서 10 내지 20일간 발효시키는 2차 발효 단계를 포함하는, 배스 발효물을 포함하는 액상비료의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 1차 발효 단계의 pH 범위는 5 내지 6이며, 상기 2차 발효 단계에서 생성된 최종 산물의 pH는 3 내지 4인 것을 특징으로 하는 방법.
류코노스톡 메센테로이데스 (Leuconostoc mesenteroides) 균주, 락토바실러스 사케이 (Lactobacillus sakei) 균주 및 발효된 배스(Micropterus salmoides)를 포함하는 액체 비료.