KR20230076956A

KR20230076956A - 복합유산균 제제 및 요소분해억제제를 유효성분으로 포함하는 악취제거 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20230076956A
Application number: KR1020210162588A
Authority: KR
Inventors: 이천호; 김영미; 손희성; 박상현
Original assignee: (주)지에스엘바이오
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-06-01

Abstract

본 발명은 복합유산균 제제 및 요소분해억제제를 포함하고, 상기 복합유산균 제제는 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei) 및 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취제거 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 악취제거 조성물은 축사 등에서 발생하는 악취를 매우 편리하게 보다 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

복합유산균 제제 및 요소분해억제제를 유효성분으로 포함하는 악취제거 조성물 및 그 제조방법{ODOR REMOVAL COMPOSITION COMPRISING COMPLEX LACTIC ACID BACTERIA AND UREASE INHIBITOR AS A ACTIVE INGREDIENT AND METHOD FOR PREPAIRING THE SAME}

본 발명은 복합유산균 제제 및 요소분해억제제를 유효성분으로 포함하는 악취제거 조성물에 관한 것이다.

최근 가축 사육농가의 대규모 기업화가 되면서 사육두수가 증가함에 따라 가축분뇨의 발생량 또한 증가하였으며, 이에 따라 농촌지역의 쾌적한 대기환경과 삶의 질을 중요시하는 현대사회에서의 가축사육시설에 대한 악취 민원 건수는 지속적인 증가 추세에 있다.

가축사육시설에서 나오는 분뇨 폐기물로 인한 악취 유해 기체는 하천, 토지, 대기 및 농작물에 피해를 입히는 주요 오염원으로 작용하며, 가축전염병 및 기생충병을 전파시키는 수단이 되기도 한다.

축산 악취의 주요 성분에는 황화수소(H₂S), 암모니아(NH₃), 트리메틸아민(C₃H₉N), 메틸머캅탄(CH₃SH), 인돌, 페놀류 등이 있으며, 가축의 소화기관 또는 가축 분뇨를 저장하거나 처리할 때 분뇨가 혐기 발효되면서 생성된다. 이러한 축산 악취 성분들은 사람이나 가축의 건강에 나쁜 영향을 미친다. 사람의 경우, 가벼운 염증과 재채기, 침 흘림 등을 유발하고 심한 수준에 이르면 즉각적인 사망을 일으키기도 한다. 가축에게도 마찬가지로 성장 저해와 밀폐된 사육사 안에서 호흡기 계통의 질병을 유발하는 등 생산성을 크게 떨어뜨린다.

더 나아가, 가축 축사 주변의 인근 농가와 지역 사회에까지 많은 피해를 주고 있다. 축사 내에서 외부로 방출된 악취 유해 기체는 쾌적한 대기환경을 오염시키고, 비를 통해 육지와 수계에 도달하면 토양의 산성화 및 하천의 부영양화를 초래하기도 한다.

현재 시중에 유통되고 있는 축산용 악취제거제는 약 300~400여종에 달하며, 그 명칭도 악취방지제, 축산환경개선제 등으로 혼용되고 있다. 축산용 악취저감제는 작용방식에 따라 크게 4가지로 나뉜다.

첫째로, 유산균, 효모와 같은 미생물 제제는 가축의 장내 정상 미생물총의 생성 및 유지에 직접적으로 관여하여 대사 활성이 높은 유용 미생물의 증식을 촉진하고 이와 함께 소화력을 향상시키고, 사료 효율을 높임으로써 악취의 주요 발생 원인으로 알려진 분뇨 내 유기물 농도를 저감시킨다. 이와 별도로 가축 분뇨에 광합성 세균과 같은 미생물 제제를 직접 살포하여 광합성 세균이 증식하는 과정에서 악취 근원물질인 휘발성 저급 지방산, 황화수소 등을 영양 물질로 활용하여 악취를 원천적으로 제거하게 된다.

둘째로, 천연물·생약추출물 제제는 인공·합성제품이 안고 있는 독성 및 잔류성 문제를 보완할 수 있을 뿐만 아니라 관습적으로 안정성이 인정되어 최근 각광받고 있는 것으로, 가축의 장관 내 소화효소 분비를 촉진하고 장벽으로 흡수되는 미지 성장인자(unknown growth factor, UGF)를 다량 함유한 것으로 알려지고 있어 장내 미생물과 가축의 활력을 높이고 유해, 유익균을 선별·조정하여 소화율 향상에 기여한다.

셋째로, 아연, 구리 등 광물질 제제는 가축의 장내 유해 성분이나 악취 발생원인 물질을 흡착하고 소화 효소의 보결분자단으로서 작용함으로써 소화 효율을 극대화시킨다. 고전적으로 활성탄은 표면 흡착성이 높아 암모니아 가스와 같은 악취물질을 직접 흡착하여 악취 억제에 기여한다.

넷째로, 소독제와 살충제를 유효성분으로 하는 악취 저감제는 축사, 분뇨 등 발생원에 직접 살포하거나 분무함으로써 부패균과 같은 유해미생물을 사멸시키고, 유해미생물의 전파 매체로 생각되는 파리, 모기, 바퀴벌레와 같은 위해 해충이나 유해 설치류를 제거함으로써 악취 제거의 효과를 기대하게 된다.

악취 저감 방법 중 미생물을 이용한 처리 방법은 기타 공법과 비교했을 때 2차 처리가 불필요하고 비교적 낮은 처리비용으로 친환경 악취 제거기술이라고 할 수 있다. 그러나, 미생물에 의한 처리 효율은 분해 능력과 서식환경에 의해 좌우된다. 따라서 악취물질 분해 능력이 우수하고 서식환경의 변화에 적응하여 그 기능을 장기간 정착하여 우점할 수 있는 균주가 절실하게 필요한 실정이다.

한국공개특허 제2012-0104507호, 축산 분뇨를 이용한 악취 제거용 종균의 제조 및 퇴비화방법, 2012. 09. 21. 공개.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 축사 등에서 발생하는 악취를 매우 편리하게 보다 효과적으로 제거할 수 있는 악취제거 조성물과 그 제조방법을 제공하기 위함이다.

본 발명의 하나의 관점은 복합유산균 제제 및 요소분해억제제를 포함하고, 상기 복합유산균 제제는 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 및 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei)를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취제거 조성물에 관한 것이다.

또한, 상기 복합유산균은 조성물 총 부피를 기준으로 1.00 × 10⁷ CFU/mL 내지 3.00 × 10⁷ CFU/mL로 포함될 수 있다.

또한, 상기 복합유산균 제제는 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)와 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei)의 총 균수가 1 : 0.8 내지 1 : 1.2로 포함될 수 있다.

또한, 상기 요소분해억제제는 하기 화학식 1로 표시되는 NBPT(N-(n-butyl)thiophosphoric triamide)일 수 있다.

[화학식 1]

또한, 상기 복합유산균 제제 100 중량부에 대하여 상기 요소분해억제제를 3 내지 8 중량부로 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 복합유산균 제제의 준비단계; 상기 복합유산균 제제 100 중량부와 요소분해억제제 3 내지 8 중량부를 혼합하는 단계; 및 배양단계;를 포함하고, 상기 요소분해억제제는 하기 화학식 1로 표시되는 NBPT(N-(n-butyl)thiophosphoric triamide)인 것을 특징으로 하는 악취제거 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

[화학식 1]

또한, 상기 유산균 종균은 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 및 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei) 중 1 종 이상을 포함하고, 배양단계 이후, 상기 복합유산균 제제는 조성물 총 부피를 기준으로 1.00 × 10⁷ CFU/mL 내지 3.00 × 10⁷ CFU/mL로 유산균을 포함할 수 있다.

본 발명은 복합유산균 제제 및 요소분해억제제를 유효성분으로 포함하는 악취제거 조성물이 축사 내 가축 분뇨의 악취 성분인 암모니아, 황화수소 및 휘발성유기화합물(VOCs)을 감소시키는 것을 확인하였다.

이를 통해, 본 발명의 악취제거 조성물을 이용하여 친환경 천연소재의 축산 분뇨 악취 저감 제품 개발이 가능할 뿐만 아니라, 가축의 사육 환경 개선에도 도움이 될 것으로 기대된다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.　

악취제거 조성물

본 발명의 악취제거 조성물은 복합유산균 제제 및 요소분해억제제를 포함한다.

상기 복합유산균제제는 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 및 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei) 중 1종 이상의 유산균을 포함할 수 있다.

상기 유산균은 발효제품에 이용되고 있는 유익균으로서, 락트산(lactic acid) 생성이 활발하므로 유해 미생물을 사멸시켜 악취 생성을 억제하고, 유산균의 풍미성분에 의해 악취 억제에 기여를 한다.

상기 유산균은 유산균 배양용 액체 배지에 배양한 배양액 또는 유산균 배양액으로부터 유산균을 따로 분리한 유산균일 수 있다.

상기 유산균은 조성물 총 부피를 기준으로 1.00 × 10⁷ CFU/mL 내지 3.00 × 10⁷ CFU/mL로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 2.30 × 10⁷ CFU/mL 내지 2.70 × 10⁷ CFU/mL로 포함될 수 있다.

상기 유산균이 1.00 × 10⁷ CFU/mL 미만일 경우에는 유산균의 기능이 떨어져서 유해 미생물을 사멸시키지 못해 악취 성분의 발생을 억제시키지 못할 수 있어 바람직하지 못하며, 유산균이 3.00 × 10⁷ CFU/mL 초과인 경우에는 높은 수의 유산균 배양이 어려워 제조 공정상에서 바람직하지 못하다.

일 구체예로서, 상기 복합유산균 제제는 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)와 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei)의 총 균수가 1 : 0.8 내지 1 : 1.2 이 되도록 포함할 수 있다. 상기 농도비 범위에서 우수한 악취제거 효과를 나타낼 수 있다.

본 발명에서 요소분해억제제(urease inhibitors)는 요소를 암모늄으로 전환하는 요소 분해효소인 우레아제(urease)의 활성을 억제시킴으로써 암모니아 휘산에 의한 질소의 손실을 줄여주는 화합물을 의미한다.

일 구체예로서, 상기 요소분해억제제는 하기 화학식 1로 표시되는 NBPT(N-(n-butyl)thiophosphoric triamide)를 포함할 수 있다.

[화학식 1]

상기 요소분해억제제는 상기 복합유산균 제제 100 중량부에 대하여 3 내지 8 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 4 내지 6 중량부로 포함될 수 있다. 상기 요소분해억제제가 3 중량부 미만일 경우에는 미량 첨가로 인해 악취 제거 효과가 떨어져서 바람직하지 못하며, 8 중량부 초과일 경우에는 제조 공정상에 비용 부담이 증가하여 바람직하지 못하다.

상기 가축 분뇨 악취는 가축의 소화기관 또는 가축 분뇨를 저장하거나 처리할 때, 분뇨가 혐기 발효되면서 악취 성분들이 생성되는 것으로, 암모니아, 황화수소, 트리메틸아민(C₃H₉N) 및 메틸머캅탄(CH₃SH) 등에 의해 나타날 수 있다.

본 발명의 악취제거 조성물은 가축의 축사 내부 또는 분뇨 슬러리에 분무하여 악취 성분인 암모니아, 황화수소, 트리메틸아민(C₃H₉N) 및 메틸머캅탄(CH₃SH)을 저감 또는 제거함으로써 악취를 제거할 수 있다.

악취제거 조성물의 제조방법

본 발명에 따른 악취제거 조성물의 제조방법은 복합유산균 제제의 준비단계(S1); 및 상기 복합유산균 제제 100 중량부와 요소분해억제제 3 내지 8 중량부를 혼합하는 단계(S2); 및 복합유산균 증식을 위한 배양단계(S3);를 포함한다.

상기 요소분해억제제는 상술한 바와 같이 NBPT(N-(n-butyl)thiophosphoric triamide)를 포함할 수 있으며, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

일 구체예로서, 복합유산균 제제의 준비단계(S1)는 유산균 종균 1.00중량%; 천일염 0.50중량%; 식용당밀 1.60중량%; 대두박 0.40중량%; 비프추출물(Beef extract) 1.00중량%; 효모추출물(Yeast extract) 0.40중량%; 염화암모늄 0.10중량%; 및 잔량의 물을 혼합하여 100중량%가 되도록 한다.

상기 유산균 종균은 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 및 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei) 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유산균 종균은 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 및 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei)를 1 : 0.8 내지 1 : 1.2 의 농도비로 포함할 수 있다. 상기 농도비 범위에서 우수한 악취제거 효과를 나타낼 수 있다.

상기 유산균 종균의 접종 이후에 배양온도를 37℃로 유지하며 4시간 간격으로 10㎥/h의 공기를 1시간 동안 폭기하는 과정을 일일 5회 반복적으로 수행하여 15일 동안 배양이 이루어질 수 있다.

상기 배양단계(S3) 이후, 상기 복합유산균은 조성물 총 부피를 기준으로 1.00 × 10⁷ CFU/mL 내지 3.00 × 10⁷ CFU/mL로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 2.30 × 10⁷ CFU/mL 내지 2.70 × 10⁷ CFU/mL로 포함될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지고, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.

실험예 - 복합유산균 제제 및 요소분해억제제를 유효성분으로 포함하는 악취제거 조성물의 악취 저감 효과 확인

각 처리군의 악취제거조성물은 복합유산균 제제 100 중량부에 대하여 하기 표 1의 함량으로 요소분해억제제를 포함하고 있으며, 복합유산균 제제가 포함하는 유산균의 종류와 총균수를 하기 표 1과 같이 처리하였고, 악취 저감 효과를 비교하기 위해 각 조성물의 악취 주요 성분인 암모니아, 황화수소 및 휘발성유기화합물(VOCs)의 저감 효과를 확인하였다.

요소분해억제제는 NBPT(N-(n-butyl)thiophosphoric triamide) (JIAXINDE CHEMICALS (HONGKONG) INTERNATIONAL LIMITED, 중국)를 사용하였으며, 미생물로는 유산균인 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 및 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei)를 사용하였다.

양돈 농장에서 채취한 돼지 분뇨 200㎖을 용기에 넣고, 요소분해억제제 및 복합유산균의 최종 함량이 하기 표 1에 기재된 각각의 처리군의 함량에 해당되도록 처리한 후, 상온에서 24시간 동안 반응시키고, 공기를 자동포집하여 복합악취측정기(MultiRAE LITE, RAE SYSTEMS, 미국)를 이용하여 암모니아, 황화수소 및 휘발성유기화합물(VOCs)을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 돼지 분뇨에 아무것도 처리하지 않은 것을 음성 대조군으로 하였다.

[표 1]

[표 2]

상기 표 2의 결과값에서 보듯이, 본 발명의 악취제거 조성물에 포함되는 처리군 1 및 처리군 2의 경우에는 암모니아, 황화수소, 휘발성유기화합물의 악취 저감 효과가 우수한 것을 확인할 수 있다. 반면, 락토바실러스 람노서스 및 락토바실러스 파라카제이 중 1종의 유산균만을 사용한 처리군 3과 처리군 4, 요소분해억제제를 과소 사용한 처리군 5, 락토바실러스 람노서스 및 락토바실러스 파라카제이의 총균수가 본 발명의 범위를 벗어나는 처리군 6, 복합유산균제제를 포함하지 않은 처리군 7, 요소분해억제제를 포함하지 않은 처리군 8은 처리군 1 및 처리군 2에 비하여 악취제거 효과가 미미한 것을 확인할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims

복합유산균 제제 및 요소분해억제제를 포함하고,
상기 복합유산균 제제는 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 및 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei)를 포함하는 것을 특징으로 하는 악취제거 조성물.
제1항에 있어서,
상기 복합유산균은 조성물 총 부피를 기준으로 1.00 × 10⁷ CFU/mL 내지 3.00 × 10⁷ CFU/mL로 포함되는 것을 특징으로 하는 악취제거 조성물.
제1항에 있어서,
상기 복합유산균 제제는,
락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)와 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei)의 총 균수가 1 : 0.8 내지 1 : 1.2로 포함되는 것을 특징으로 하는 악취제거 조성물.
제1항에 있어서,
상기 요소분해억제제는 하기 화학식 1로 표시되는 NBPT(N-(n-butyl)thiophosphoric triamide)인 것을 특징으로 하는 악취제거 조성물.
[화학식 1]
제1항에 있어서,
상기 복합유산균 제제 100 중량부에 대하여 상기 요소분해억제제를 3 내지 8 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 악취제거 조성물.
복합유산균 제제의 준비단계; 및
상기 복합유산균 제제 100 중량부와 요소분해억제제 3 내지 8 중량부를 혼합하는 단계; 및
배양단계;를 포함하고,
상기 요소분해억제제는 하기 화학식 1로 표시되는 NBPT(N-(n-butyl)thiophosphoric triamide)인 것을 특징으로 하는 악취제거 조성물의 제조방법.
[화학식 1]
제6항에 있어서,
상기 유산균 종균은 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 및 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei) 중 1 종 이상을 포함하고,
배양단계 이후, 상기 복합유산균 제제는 조성물 총 부피를 기준으로 1.00 × 10⁷ CFU/mL 내지 3.00 × 10⁷ CFU/mL로 유산균을 포함하는 것을 특징으로 하는 악취제거 조성물의 제조방법.