KR20180072192A - 유용미생물을 유효성분으로 함유하는 수산양식용 바이오플락 수질정화용 조성물 및 이의 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바실러스 아밀로리쿼파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis), 페니바실러스 일리노이센시스(Paenibacillus illinoisensis) 및 사카로미콥시스 스코에니(Saccharomycopsis schoenii) 균주를 혼합한 혼합 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 탈취 및 어류 양식장 수질정화용 조성물, 상기 조성물을 오폐수처리장, 축사, 퇴비공장 또는 화장실에 처리하여 악취를 제거하는 방법 및 상기 조성물을 어류 양식장에 처리하여 수질을 정화시키는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 바실러스 아밀로리쿼파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis), 페니바실러스 일리노이센시스(Paenibacillus illinoisensis) 및 사카로미콥시스 스코에니(Saccharomycopsis schoenii) 균주를 혼합한 혼합 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 탈취 및 어류 양식장 수질정화용 조성물, 상기 조성물을 오폐수처리장, 축사, 퇴비공장 또는 화장실에 처리하여 악취를 제거하는 방법 및 상기 조성물을 어류 양식장에 처리하여 수질을 정화시키는 방법에 관한 것이다.
최근 들어 생활수준의 향상에 따라 일상생활의 불쾌감을 주는 소음, 진동 또는 먼지뿐만 아니라 악취도 공해로 규정하여 관련 법규에 의한 규제가 강화되고 있는 실정이다. 통상적으로 악취는 황화수소, 메틸머캅탄, 황화메틸 및 이황화메틸 등과 같은 산성 냄새; 암모니아, 트리메틸아민 및 스카톨 등과 같은 염기성 냄새; 또는 아세트알데히드 및 스티렌 등과 같은 중성 냄새로 구별된다. 이러한 악취를 제거하기 위한 종래의 탈취 방법은 향료 또는 향기와 같은 방향성 물질을 이용하여 후각적으로 은폐하는 의화적 탈취법 (마스킹법); 산화, 환원, 중화, 부가축합 및 이온교환반응 등을 이용하여 분해하는 화학적 탈취법; 활성탄, 제올라이트 및 실리카겔 등의 다공성 물질을 이용하여 포집하는 물리적 흡착법; 또는 미생물, 효소 및 방부제 등을 이용하여 억제하는 생물적 탈취법으로 대별된다. 하지만 의화적 탈취는 천연 또는 합성 성분에 따라서 새로운 악취나 독성을 발생하기 쉽고, 물리적 흡착법은 효과가 빠르나 환경 조건 또는 장시간 사용에 따라 악취가 재생되고, 화학적 탈취법은 다양한 발전이 가능하지만 선택성 기작에 의해 총체적인 탈취력의 발휘에 한계가 있다.
구체적으로 악취물질로는 암모니아, 메틸머캅탄, H2S, 설픽메틸, 디설픽 메틸, 트리메틸아민, CH3COOH 및 스티렌 등이 있으며, 특히 대표적인 물질은 암모니아, 아민류로서 악취의 큰 원인이다. 암모니아는 일차적으로 눈을 따갑게 할 만큼 자극적이며, 특히 호흡기 질병발생과 큰 연관성을 갖는다. 이러한 질산성 질소와 암모니아성 질소 및 다량으로 포함된 유기물 등이 주요 악취 유발요인으로 작용하여 오폐수 처리장, 축사, 가축의 분뇨처리 또는 퇴비공정 등과 같은 악취제거 처리과정에서 많은 부작용을 야기하고 있다. 또한, 만성적으로 노출될 경우, 스트레스 요인으로 작용하기 때문에 가축뿐만 아니라 사람의 건강상태에 유해한 영향을 미친다. 따라서 간단하고 효율적인 악취를 제거할 수 있는 방법을 개발하기 위한 관심이 계속되고 있다.
육상 가두리 양식장, 호수, 연못 등의 담수 저장소의 생태 환경을 이용하여 수산물을 양식, 생산하는 경우, 수질 및 저질이 오염되어 생산량이 감소하는 문제가 있다. 특히, 이러한 수질 및 저질이 오염된 환경에서 생산된 수산물은 섭취하는 소비자의 건강에 악영향을 미칠 염려가 있고, 수질 및 저질 오염으로 인하여 담수의 변색이 발생하고 환경오염의 가능성이 높아진다.
종래에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 강제 흡입식 어장 정화 방법을 통하여 바닥 표면에 형성된 퇴적물을 수거하고 있으나, 이러한 방법으로는 근본적인 수질 및 저질 개선이 이루어지기 어렵고, 시간과 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제1029346호에는 악취가스 감소 및 항균효과를 갖는 복합미생물 발효액 및 그의 사용방법이 개시되어 있고, 한국등록특허 제1187731호에는 탈취 활성 및 수질정화 기능을 갖는 락토바실러스 파라파라기니스 균주가 개시되어 있으나, 본 발명에서와 같이 유용미생물을 유효성분으로 함유하는 수산양식용 바이오플락 수질정화용 조성물 및 이의 용도에 관해서는 밝혀진 바가 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명자는 바실러스 아밀로리쿼파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis), 페니바실러스 일리노이센시스(Paenibacillus illinoisensis) 및 사카로미콥시스 스코에니(Saccharomycopsis schoenii) 균주를 혼합한 혼합물을 어류 양식장에 처리한 경우, 기존의 사료 투여시 수조에서 발생하는 아질산과 암모니아 가스 발생을 현저히 감소시킴으로써, 적어도 하루에 한번 100% 환수를 필요로 하던 어류 양식 수조에서 낮은 환수율로도 수온 및 pH가 일정하게 유지되어 보다 경제적으로 어류 양식이 가능한 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 바실러스 아밀로리쿼파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis), 페니바실러스 일리노이센시스(Paenibacillus illinoisensis) 및 사카로미콥시스 스코에니(Saccharomycopsis schoenii) 균주를 혼합한 혼합 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 탈취 및 어류 양식장 수질정화용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 오폐수처리장, 축사, 퇴비공장 또는 화장실에 처리하여 악취를 제거하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 어류 양식장에 처리하여 수질을 정화시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 바실러스 아밀로리쿼파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis), 페니바실러스 일리노이센시스(Paenibacillus illinoisensis) 및 사카로미콥시스 스코에니(Saccharomycopsis schoenii) 균주를 혼합한 혼합물은 악취생성의 주요 성분인 암모니아의 탈취 활성 효과가 매우 우수하므로, 상기 혼합물을 유효성분으로 함유하는 조성물을 오폐수 처리장, 축사, 퇴비공장 또는 화장실 등과 같이 악취가 많이 나는 곳에 처리하여 빠른 시간 내에 간단하게 악취를 제거할 수 있으므로 산업용뿐만 아니라 가정용으로도 매우 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 혼합물을 어류 양식장에 처리한 경우 수조의 최소한의 환수율로도 장기간 수온 및 pH가 일정하게 유지되므로 어류 양식장 산업의 경제성에 크게 이바지할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바실러스 아밀로리쿼파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis), 페니바실러스 일리노이센시스(Paenibacillus illinoisensis) 및 사카로미콥시스 스코에니(Saccharomycopsis schoenii) 균주를 혼합한 혼합 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 탈취 및 어류 양식장 수질정화용 조성물을 제공한다.
본 발명의 탈취 및 어류 양식장 수질정화용 조성물에서, 상기 어류는 뱀장어일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
"탈취"의 의미는 악취를 제거하는 능력을 의미하며, 상기 악취를 유발하는 악취물질로는 암모니아, 메틸머캅탄, H2S, 설픽메틸(sulfic methyl), 디설픽 메틸, 트리메틸아민, CH3COOH 및 스티렌 등일 수 있으며, 바람직하게는 암모니아이나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 어류 양식장의 수질정화 기능은 어류의 분비물 또는 수조에 투입된 사료의 부패 등으로 인해 발생하는 아질산(NO2) 또는 암모니아(NH3) 가스의 제거를 의미하는 것이나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 오폐수처리장, 축사, 퇴비공장 또는 화장실에 처리하여 악취를 제거하는 방법을 제공한다.
상기 축사라 함은 돼지, 소, 염소 등의 포유류, 잉어, 금붕어 등의 어류 및 꿩, 닭, 오리, 칠면조 등의 가금류를 사육하는 공간일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 어류 양식장에 처리하여 수질을 정화시키는 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예
1: 혼합 균주 배양액 준비
생물자원센터(KCTC)에서 분양받은 바실러스 아밀로리쿼파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis), 페니바실러스 일리노이센시스(Paenibacillus illinoisensis) 및 사카로미콥시스 스코에니(Saccharomycopsis schoenii) 균주를 혼합한 혼합 균주를 배지에 접종한 후 25~35℃에서 배양하여 균주 농도가 2.6×108 CFU/ml인 배양액을 준비하였다.
상기 배지는 녹차 잎 및 광나무 잎이 7:3의 중량비로 포함된 탄소원 혼합물 6 L에 이온화된 미네랄 2 중량%, 천연과즙 10 중량%, 천연식초 3 중량%, 소금 5 중량%, 감미성분 3 중량% 및 당밀 77 중량%가 첨가된 미네랄 혼합물 3 L를 첨가하여 제조된 pH 4.8~5의 혼합 배지를 25℃에서 45일간 발효시킨 혼합 배지에 고온멸균시킨 2~3%(w/v) 당밀 희석액을 0.6%(v/v)의 비율이 되도록 첨가한 후, pH 3.2~3.7로 적정한 배지이다.
비교예
1: 혼합 균주 배양액 준비
상기 제조예 1의 방법으로 혼합 균주 배양액을 준비하되, 페니바실러스 일리노이센시스(Paenibacillus illinoisensis) 및 사카로미콥시스 스코에니(Saccharomycopsis schoenii) 균주는 혼합하지 않고, 바실러스 아밀로리쿼파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens) 및 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis)를 이용하여 2.6×108 CFU/ml 농도의 혼합 균주 배양액을 준비하였다.
비교예
2: 혼합 균주 배양액 준비
상기 제조예 1의 방법으로 혼합 균주 배양액을 준비하되, 페니바실러스 일리노이센시스(Paenibacillus illinoisensis) 균주 대신 페니바실러스 티모넨시스(Paenibacillus timonensis) 균주를 사용하여 2.6×108 CFU/ml 농도의 혼합 균주 배양액을 준비하였다.
비교예
3: 혼합 균주 배양액 준비
상기 제조예 1의 방법으로 혼합 균주 배양액을 준비하되, 사카로미콥시스 스코에니(Saccharomycopsis schoenii) 균주 대신 사카로미콥시스 피부리제라(Saccharomycopsis fibuligera) 균주를 사용하여 2.6×108 CFU/ml 농도의 혼합 균주 배양액을 준비하였다.
실시예
1: 혼합 균주 배양액 처리에 따른 암모니아 탈취 활성 분석
본 발명의 균주가 암모니아에 대해 탈취 활성을 갖는지를 확인하기 위해, 균주 배양액 처리 후 시간변화에 따른 암모니아 농도를 조사하였다. 본 발명의 균주 배양액을 처리하지 않은 상태에서 시험을 진행한 것은 대조군으로 기재하였다. 각 균주 배양액을 멸균수로 5배 희석한 희석액 20 mL를 5 L의 반응기에 넣고 밀봉하였다. 각각 반응기에 시험가스인 초기 암모니아 농도를 50 μmol/mol으로 주입하고, 온도는 18~28℃에서, 습도는 40~60%를 유지하였으며, 시험가스의 농도를 초기(0분), 10분, 20분 및 30분에서 측정하였다. 시험가스의 농도는 검지관식 가스측정기(KS I 2218 : 2009)에 의해 측정하였다. 각 시간대별 탈취율은 다음과 같은 식에 의해 계산하였다; 탈취율(%)=[{(대조군 농도)-(균주 배양액 처리군 농도)}/(대조군 농도)]×100.
그 결과 대조군에서 암모니아 농도는 거의 변화가 없었지만, 균주 배양액 처리군에서는 시간이 경과할수록 암모니아 농도가 현저하게 감소함을 확인할 수 있었다. 그 중 제조예 1의 혼합 균주 배양액 처리 시 30분 후 암모니아가 완전히 탈취되어, 가장 탈취 활성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
| 시간 | 대조군 | 제조예 1 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | ||||
| 농도1 ) | 농도 | 탈취율 | 농도 | 탈취율 | 농도 | 탈취율 | 농도 | 탈취율 | |
| 0분 | 50 | 50 | 0% | 50 | 0% | 50 | 0% | 50 | 0% |
| 10분 | 49 | 6 | 88% | 17 | 66% | 15 | 70% | 12 | 76% |
| 20분 | 49 | 2 | 96% | 10 | 80% | 7 | 86% | 4 | 92% |
| 30분 | 49 | N.D.2) | 100% | 6 | 88% | 2 | 96% | 1 | 98% |
1) 단위: μmol/mol
2) N.D.(not detected): 검출되지 않음(검출한계 0.2 μmol/mol)
실시예
2: 뱀장어 양식 실험
뱀장어(Anguilla japonica)는 각 수조당 1,000마리(평균 100 g/마리)를 이용하였고, 사료는 시판중인 일반사료(제품명: 뱀장어 성만사료)를 투여하였고, 사료공급량은 뱀장어 체중의 1.5%를 공급하였다. 혼합 균주 배양액은 각 수조 물 1톤당 매일 30 mL씩 공급하면서 50일 동안 순환 여과방식으로 양식하였다. 수조의 온도는 25±1℃로 유지하면서 1일 환수량, pH, 아질산 및 암모니아 가스 농도를 측정하였고, 아질산 및 암모니아 가스 농도는 매일 오전 6시 환수 전 수조의 물을 채취하여 측정하였다.
50일 동안 뱀장어를 양식하면서 균주 배양액을 투입한 결과, 제조예 1의 혼합 균주 배양액은 다른 균주 배양액의 투여에 비해 뱀장어 양식 시 발생하는 아질산 및 암모니아 가스를 현저하게 감소시켰고, 1일 환수량 역시 현저히 감소시킨 것을 확인할 수 있었다.
| 구분 | 무처리 | 제조예 1 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 |
| 평균 수온(℃) | 25.1℃ | 24.8℃ | 25.1℃ | 24.9℃ | 25.0℃ |
| 평균 pH | 4.67 | 4.74 | 4.78 | 4.84 | 4.93 |
| 1일 평균 환수량(%) | 87.5% | 0.5% | 10.5% | 8.0% | 5.0% |
| 평균 아질산 농도(㎎/L) | 27.5 | 1.6 | 6.8 | 4.7 | 5.0 |
| 평균 암모니아 농도(㎎/L) | 21.7 | 0.5 | 4.6 | 2.5 | 2.8 |
Claims (4)
- 바실러스 아밀로리쿼파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis), 페니바실러스 일리노이센시스(Paenibacillus illinoisensis) 및 사카로미콥시스 스코에니(Saccharomycopsis schoenii) 균주를 혼합한 혼합 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 탈취 및 어류 양식장 수질정화용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 어류는 뱀장어인 것을 특징으로 하는 탈취 및 어류 양식장 수질정화용 조성물.
- 제1항 또는 제2항의 조성물을 오폐수처리장, 축사, 퇴비공장 또는 화장실에 처리하여 악취를 제거하는 방법.
- 제1항 또는 제2항의 조성물을 어류 양식장에 처리하여 수질을 정화시키는 방법.
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