KR20240017301A - 암모니아 제거 효능을 갖는 복합 균주 및 이를 이용한 악취제거용 거품상 조성물 - Google Patents
암모니아 제거 효능을 갖는 복합 균주 및 이를 이용한 악취제거용 거품상 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 돈분에서 분리된 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주, 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주 및 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주를 포함함으로써 암모니아 제거 효능을 갖는 복합 균주를 제공하고, 또한 상기 복합 균주, AOS 및 젤라틴을 포함함으로써 거품상으로 안정적으로 유지되는 동시에 거품이 꺼지고 악취원에 투입된 복합 균주가 효과적으로 암모니아를 제거함으로써 암모니아로 인한 악취 제거 효능이 우수한 조성물을 제공한다.
Description
본 발명은 암모니아 제거 효능을 갖는 복합 균주 및 이를 이용한 악취제거용 거품형 조성물에 관한 것이다.
돼지의 고기는 식품으로, 돼지의 기름은 약 및 화장품으로, 돼지의 가죽은 군화로 사용되는 등, 돼지는 다양한 분야에 널리 이용되고 있어, 사회의 수요에 따라 양돈 농가의 수와 그 규모는 일반적으로 증가해왔다.
점차 증가하고 있는 양돈 산업의 부작용으로, 양돈 농가 인근 거주자들은 양돈 농가에서 먹이의 부패, 돼지의 분뇨(돈분) 및 돈분 퇴비로부터 발생하는 악취에 시달리고 있고, 또한 이러한 악취는 양돈 농가에서 일하고 있는 인부들의 건강 및 길러지는 돼지들의 상태에도 악 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다.
돈분에서 발생하는 악취의 원인이 되는 물질은 일반적으로 황 및 질소를 포함하고 있고, 특히 질소 대사 부산물인 암모니아가 악취의 원인 물질로 지목되고 있어 암모니아를 저감 시킬 수 있는 방법에 대한 관심이 점점 높아지고 있는 추세이다.
한편, 암모니아 제거에 있어 미생물제제를 사용한 생물학적 방법(특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조)들이 보고되고 있지만, 암모니아의 제거를 통한 악취 저감 효과를 체감하기까지 걸리는 시간이 길고 암모니아 제거 효율도 낮아서 고농도의 암모니아 조건에서는 충분히 효과적이지 못한 문제점이 있다.
이에 본 발명은 돈분에서 분리된 미생물을 활용하여 암모니아 제거 효능이 우수한 복합 균주 및 이를 이용한 악취제거용 거품형 조성물을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 돈분에서 분리된 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)에 포함되고 암모니아 제거 효능을 갖는 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주를 제공한다.
또한 다른 실시 양태로서 본 발명은 돈분에서 분리된 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)에 포함되고 암모니아 제거 효능을 갖는 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주를 제공한다.
또한 다른 실시 양태로서 본 발명은 돈분에서 분리된 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)에 포함되고 암모니아 제거 효능을 갖는 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주를 제공한다.
또한 다른 실시 양태로서 본 발명은 돈분에서 분리되고 암모니아 제거 효능을 갖는 복합 균주로서, 상기 복합 균주는 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주, 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주 및 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주를 포함하는 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)를 제공한다.
또한 상기 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)는 상기 사카로미세스 세레비시아 TP1 균주, 상기 락토코커스 락티스 TP3 균주 및 상기 락토바실러스 아르젠토라텐시스 TP5 균주의 중량비가 0.5 내지 1.5 : 0.5 내지 1.5 : 0.5 내지 1.5 인 것을 특징으로 하는 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)를 제공한다.
상기 또 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은, 상기 복합 균주를 유효성분으로 포함하는 암모니아로 인한 악취 제거용 거품상 조성물을 제공한다.
또한 상기 조성물은 거품을 발생시킬 계면활성제로서 소듐C14-16알파올레핀설포네이트(AOS)를 포함하고, 거품을 안정화시킬 안정제로서 젤라틴을 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아로 인한 악취 제거용 거품상 조성물을 제공한다.
또한 상기 조성물은 상기 복합 균주 5 내지 15 중량부, 상기 소듐C14-16알파올레핀설포네이트 0.1 내지 0.3 중량부 및 상기 젤라틴 0.15 내지 0.4 중량부를 포함하는 암모니아로 인한 악취 제거용 거품상 조성물을 제공한다.
이러한 본 발명에 따르면, 돈분으로부터 분리된 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주, 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주 및 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주를 포함함으로써 암모니아 제거 효율이 우수한 복합 균주를 제공할 수 있고, 또한 상기 복합 균주에 계면활성제 및 안정제를 더 포함하고 거품상으로 형성됨으로써 거품이 암모니아의 확산을 막고, 거품에 탑재된 상기 복합 균주가 더 효과적으로 암모니아를 제거할 수 있는 악취 제거용 거품상 조성물을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주의 18S rRNA 유전자 서열 분석으로 만든 계통수,
도 2는 본 발명에 따른 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주의 16S rRNA 유전자 서열 분석으로 만든 계통수,
도 3은 본 발명에 따른 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주의 16S rRNA 유전자 서열 분석으로 만든 계통수,
도 4는 본 발명의 실시예에서 AOS 농도에 따른 거품의 반감기를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예에서 젤라틴 농도에 따른 거품의 반감기를 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명의 실시예에서 현장에서의 암모니아 저감 효능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주의 16S rRNA 유전자 서열 분석으로 만든 계통수,
도 3은 본 발명에 따른 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주의 16S rRNA 유전자 서열 분석으로 만든 계통수,
도 4는 본 발명의 실시예에서 AOS 농도에 따른 거품의 반감기를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예에서 젤라틴 농도에 따른 거품의 반감기를 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명의 실시예에서 현장에서의 암모니아 저감 효능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명자들은 돈분으로부터 분리된 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주, 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주 및 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주를 포함하는 복합 균주 TP135이 암모니아 제거 효능이 우수하고, 상기 복합 균주에 계면활성제 및 안정제를 포함하는 거품상 조성물은 암모니아의 확산을 막고, 거품에 탑재된 상기 복합 균주가 더 효과적으로 암모니아를 제거할 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
따라서, 본 발명은 돈분으로부터 분리된 복합 균주 TP135에 포함되고 암모니아 제거 효능을 갖는 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주, 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주 또는 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주를 제공한다.
또한 본 발명은 돈분으로부터 분리된 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주, 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주 및 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주를 포함하고, 암모니아 제거 효능을 갖는 복합 균주 TP135 (수탁번호: KACC 92359P)을 제공한다.
또한 상기 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)는 상기 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주, 상기 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주 및 상기 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주의 중량비가 0.5 내지 1.5 : 0.5 내지 1.5 : 0.5 내지 1.5 일 수 있고, 바람직하게는 상기 각 균주의 중량비가 0.8 내지 1.2 : 0.8 내지 1.2 : 0.8 내지 1.2 일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 양태에서, 상기 복합 균주를 유효성분으로 포함하는 암모니아로 인한 악취 제거용 거품상 조성물을 제공한다.
본 발명에서 상기 거품상 조성물은 악취원을 직접 거품으로 덮어 암모니아로 인한 악취가 확산되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 거품이 꺼지면서 거품에 탑재되어 있던 상기 복합 균주가 악취원에 침투하여 더 효율적으로 암모니아를 제거할 수 있음을 확인하였다.
또한 상기 조성물은 거품상으로 제조되기 위하여 거품을 발생시킬 계면활성제로서 그 구성이 한정되는 것은 아니지만 바람직하게는 소듐C14-16알파올레핀설포네이트(AOS)를 사용할 수 있고, 거품을 안정시키기 위한 안정제 또한 특정 종류에 한정되는 것은 아니지만 바람직하게는 젤라틴을 사용할 수 있다.
또한 상기 조성물은 상기 복합 균주 1 내지 20 중량부, 상기 AOS 0.05 내지 1 중량부 및 상기 젤라틴 0.05 내지 1 중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 상기 복합 균주 5 내지 15 중량부, 상기 AOS 0.1 내지 0.5 중량부 및 상기 젤라틴 0.2 내지 0.6 중량부를 포함할 수 있고, 가장 바람직하게는 상기 복합 균주 8 내지 11 중량부, 상기 AOS 0.14 내지 0.24 중량부 및 상기 젤라틴 0.25 내지 0.4 중량부를 포함할 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1: 복합 균주의 분리 및 동정
(1) 복합 균주의 분리
한국 용인에서 수집한 돈분으로부터 복합 균주의 분리를 진행하였다. MRS 및 Sabouraud 배지를 이용한 배양에서 트랜스웰 플레이트(Transwell plate)가 사용되었다. 박테리아를 위해서는 MRS 배지가, 효모를 위해서는 Sabouraud 배지가 사용되었고 배지 3mL와 1g의 돈분을 트랜스웰 플레이트에 담아 28℃에서 2주간 배양하였다. 배양 후 단계별로 희석하여 각각의 희석액 100㎕씩 MRS 아가(agar) 플레이트 및 Sabouraud 아가 플레이트에 도말하고 순수한 콜로니를 분리할 때까지 별도의 배양 플레이트로 옮겨졌다.
위와 같은 방법으로 52개의 균주가 확인되었고, 그 중에서 암모늄(ammonium)을 아질산염(nitrite)으로 산화시킬 수 있는 능력이 있는 균주를 선별하기 위하여 그리스 시약(Griess reagent)을 사용하였다. 52개의 균주 중에서 16개의 균주가 선별되었고, 이 중에서 가스텍 펌프(Gastec pump, Gastec Inc, Tokyo, Japan) 및 10ppm부터 1000ppm까지 측정 가능한 가스텍 튜브(Gastec tubes, Gastec Inc, Tokyo, Japan)를 사용하여 암모니아 기체를 제거할 수 있는 균주를 선별하였다.
상기 가스텍 펌프 및 가스텍 튜브를 이용한 균주 선별 과정은 보다 상세하게는 다음과 같이 진행되었다. 250mL의 삼각 플라스크에 암모니아 용액으로 적신 티슈를 넣고, 여기에 대조군으로는 증류수 10mL를 첨가하고, 실험군으로는 상기 균주 각각을 플라스크마다 2.3×106 - 3.6×106 cells/mL의 농도로 10mL씩 첨가한 후, 상기 플라스크를 상온(22℃)에 놓고 암모니아 분해 반응이 일어나도록 하였다. 암모니아 기체의 농도를 시간 간격(0, 1, 12, 24, 36 및 48시간)을 두고 상기 가스텍 펌프 및 가스텍 튜브로 측정하였고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 암모니아 측정 결과(ppm) | ||||||
| 초기 | 첨가 직후 | 1 h | 12 h | 24 h | 36 h | 48 h | |
| 대조군 | 1000 | 320 | 340 | 240 | 160 | 120 | 70 |
| 1 | 1000 | 120 | 180 | 140 | 80 | 50 | 50 |
| 2 | 1000 | 80 | 120 | 50 | 10 | 10 | 10 |
| 3 | 1000 | 150 | 180 | 80 | 60 | 50 | 40 |
| 4 | 1000 | 0 | 100 | 60 | 10 | 10 | 10 |
| 5 | 1000 | 200 | 280 | 180 | 120 | 80 | 50 |
| 6 | 1000 | 250 | 300 | 200 | 140 | 100 | 70 |
| 7 | 1000 | 300 | 340 | 180 | 140 | 100 | 70 |
| 8 | 1000 | 260 | 300 | 220 | 160 | 120 | 70 |
| 9 | 1000 | 300 | 320 | 220 | 180 | 120 | 80 |
| 10 | 1000 | 180 | 200 | 150 | 100 | 60 | 50 |
| 11 | 1000 | 260 | 300 | 240 | 120 | 100 | 70 |
| 12 | 1000 | 180 | 240 | 200 | 120 | 70 | 40 |
| 13 | 1000 | 200 | 260 | 220 | 140 | 100 | 60 |
| 14 | 1000 | 240 | 280 | 200 | 120 | 80 | 60 |
| 15 | 1000 | 160 | 210 | 150 | 120 | 80 | 40 |
| 16 | 1000 | 300 | 320 | 180 | 160 | 120 | 70 |
상기 표 1을 참조하면, 암모니아 제거 효율이 우수한 3종의 균주는 1번, 2번 및 4번 균주로 확인되었고, 상기 3종의 균주를 선택하여 복합 균주의 분리 및 선정을 마치고 다음과 같이 균주 동정을 진행하였다.
(2) 복합 균주 동정
1) 형태학적 및 생리학적 특성의 조사
상기 암모니아 제거 효율이 가장 높은 3종의 균주 중에서 상기 MRS 배지에서 분리된 박테리아는 2종이었고, 상기 Sabouraud 배지에서 분리된 효모는 1종이었다.
상기 MRS 배지에서 분리된 2종의 박테리아를 구분하기 위해 명칭을 TP3 및 TP5으로 정한 후, TP3 및 TP5의 형태학적 및 생리학적 특성을 아래와 같은 방법을 통해 확인하였다.
30°C에서 3일 동안 MRS 배지에서 성장한 세포의 형태는 투과 전자 현미경(Bio-TEM, Hitachi)을 사용하여 시각화 되었다. 그람 염색을 수행하고 3%(v/v) 과산화수소(H2O2)를 첨가한 후 기포 생성을 기반으로 카탈라제 활성을 결정했다. 챔버 내 산소의 존재를 나타내기 위해 건조 혐기성 지시 스트립(BD Biosciences)이 있는 BBL GasPak 혐기성 용기를 사용하여 혐기성 조건에서 박테리아 성장을 조사했다. 포도당으로부터의 가스 생산(CO2)은 거꾸로 된 Durham 튜브가 들어 있는 MRS 배지에서 박테리아를 성장시켜 조사했다. 다른 pH 값에서의 성장은 30°C의 MRS 배지에서 관찰되었으며 0.5N HCl 또는 NaOH를 사용하여 pH 4-11(0.5pH 단위 간격)로 조정되었다. 염분 내성은 30°C에서 5일 동안 배양한 후 0 ~ 7.0%(0.5% 간격) 범위의 NaCl 농도로 보충된 MRS 배지에서 조사되었다. 각 튜브의 탁도는 성장 또는 성장 없음의 표시로 기록되었다. 각 처리는 3중 튜브로 테스트되었습니다. MRS 배지에 대한 다양한 온도(4, 10, 15, 20, 25, 28, 30, 35, 37, 40, 45 및 50°C)에서의 성장 능력은 배양 5일 후에 평가되었고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 특성 | TP5 | TP3 |
| 세포 형태 | 막대 | 막대 |
| 그람 염색 | + | + |
| 포도당으로부터의 가스 생산 | - | - |
| 카탈라제 활성 | - | - |
| 혐기성 조건에서 성장 | + | - |
| 성장 가능한 온도 범위(°C) | 10 - 45 | 15 - 40 |
| 최적 성장 온도 | 20 - 40 | 25 - 35 |
| 성장 가능 pH | 3.5 - 8.5 | 4.0 - 8.0 |
| 최적 성장 pH | 4.5-7.0 | 5.0 - 7.0 |
| 최대 내염성 정도(%, w/v) | 4% | 2.5% |
+ : 양성 반응, - : 음성 반응또한 탄수화물 발효는 상업용 키트 APICH50(bioM
rieux, France)에 의해 수행되었다. 2종의 박테리아는 30ºC에서 밤새 MRS에서 배양된 후 단일 콜로니가 선택되고 API 50 CHL 배지로 희석됐다. 배양액의 탁도는 McFarland 방법으로 조사했다. 세포 현탁액을 API 50 CH 스트립의 각 웰로 옮겼다. 발효 활성은 제조사의 지침에 따라 48시간 배양 후 측정되었고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| Strip tube | Test | TP5 | TP3 |
| 4 | L-Arabinose | + | - |
| 5 | Ribose | + | + |
| 6 | D-Xylose | w | + |
| 10 | D-Galactose | + | + |
| 11 | D-Glucose | + | + |
| 12 | D-Fructose | + | + |
| 13 | D-Mannose | + | + |
| 17 | Inositol | - | - |
| 18 | D-Mannitol | + | + |
| 19 | D-Sorbitol | + | - |
| 20 | a-Methyl-D-mannopyranoside | + | - |
| 21 | a-Methyl-D-glucopyranosidise | w | - |
| 22 | N-acetyl glucosamine | + | + |
| 23 | Amygdaline | + | + |
| 24 | Arbutine | + | + |
| 26 | Salicine | + | + |
| 27 | D-cellobiose | + | + |
| 28 | D-Maltose | + | + |
| 29 | D-Lactose | + | w |
| 30 | D-Melibiose | + | - |
| 31 | D-Saccharose | + | + |
| 32 | D-Trehalose | + | + |
| 34 | D-Melezitose | + | - |
| 35 | D-Raffinose | + | - |
| 36 | Starch | w | + |
| 37 | Glycogen | - | + |
| 38 | Xylitol | - | - |
| 39 | -Gentiobiose | w | w |
| 40 | D-Turanose | + | - |
| 45 | D-Arabitol | - | - |
| 47 | Gluconate | w | - |
| 49 | 5-ketogluconate | - | - |
+ : 양성 반응, - : 음성 반응, w : 약한 음성 반응
상기 Sabouraud 배지에서 분리된 효모를 구분을 위해 TP1으로 명칭을 정하고, 상기 TP1은 30℃의 Sabouraud 배지에서 48시간 동안 배양되고, API 20 C system(bioMerieux, France)을 제조사의 지시에 따라 사용하여 19개의 동화 반응에 대한 조사가 이루어졌고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
| 구분 | D -glucose | Glycerol | calcium 2-Keto-Gluconate | L-arabinose | D-xylose | Adonitol | XyLiTol | D-galactose | Inositol | |
| TP1 | w | - | - | - | - | - | - | + | - | |
| 구분 | D-sorbitol | a-Methyl-D-glucopyranosidise | N-Acetyl-Glucosamine | D-cellobiose | D-lactose | D- maltose | D-saccharose | D- trehalose | D-melezitose | D-raffinose |
| TP1 | - | - | - | - | - | w | + | + | w | w |
+ : 양성 반응, - : 음성 반응, w : 약한 양성 반응2) 유전형적 특성 조사
PCR 기기(Bio-Rad, CA, USA)를 사용하여 상기 TP3 및 TP5의 각각의 16S rRNA의 염기서열을 증폭하되, 증폭에 있어 27F(5'- AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG - 3') 프라이머 및 1492R(5' - TAC GGY TAC CTT GTT ACG ACT T - 3')프라이머를 사용하였고, 상기 PCR 산물의 염기서열 분석은 주식회사 마크로젠(서울, 한국)에서 이루어졌다. 또한 상기 TP1도 상기 PCR 기기를 사용하여 18S rRNA의 염기서열을 증폭하되, 증폭에 있어 NS1(5' -GTA GTC ATA TGC TTG TCT C - 3') 프라이머 및 NS8(5' TCC GCA GGT TCA CCT ACG GA 3') 프라이머를 사용하였고, 마찬가지로 상기 PCR 산물의 염기서열 분석은 주식회사 마크로젠에서 이루어졌다.
TP1, TP3 및 TP5의 염기서열을 EzBioCloud server (https://www.ezbiocloud.net/identify) 및 NCBI GenBank database (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)에서 계통학적 최근연종을 확인한 결과, 상기 TP1은 Saccharomyces cerevisiae NRRL Y-12632와 99.88%의 상동성이 있고, 상기 TP3는 Lactococcus lactis subsp. lactis JCM5805T와 99.93%의 상동성이 있으며, 상기 TP5는 Lactobacillus argentoratensis DSM 16365T와 100%의 상동성이 있는 것으로 확인되었다. 상기 TP3 및 TP5의 16S rRNA 및 상기 TP1의 18S rRNA의 염기서열은 GenBank database에 등재되었고, 각각의 accession number는 OM417178(TP1), OM370997(TP3) 및 OM370998(TP5)이고, 각각의 염기서열은 서열 목록에 기재하였고, 각각의 염기서열을 분석하여 만든 계통수를 도 1 내지 도 3에 나타내었다.
상기 형태학적 및 생리학적 특성 조사 결과 및 상기 유전형적 특성 조사 결과에 따라서 최종적으로 상기 TP1은 Saccharomyces cerevisiae TP1으로, 상기 TP3는 Lactococcus lactis TP3로, 상기 TP5는 Lactobacillus argentoratensis TP5으로 명명하였고, 상기 Saccharomyces cerevisiae TP1, Lactococcus lactis TP3 및 Lactobacillus argentoratensis TP5의 중량비가 1:1:1로 포함되는 복합 균주를 복합 균주 TP135로 명명하여, 2021년 8월 24일자로 국립농업과학원에 기탁하였으며, 수탁번호 KACC 92359P를 부여받았다.
실시예 2: AOS/젤라틴 혼합 비율에 따른 거품 안정성 평가
AOS 및 젤라틴 농도에 따른 거품의 안정성을 평가하기 위하여 거품의 반감기를 측정하였다. 먼저 상기 AOS 및 적량의 증류수만 포함된 거품 용액 100mL를 1000mL의 매스실린더에 넣은 후, 1000mL/min의 유속으로 모세관을 통해 공기를 주입하여 거품이 1000mL 선에 도달하면 공기 주입을 멈추고 거품의 절반이 꺼지기까지 걸리는 시간을 AOS 농도 별(0.05 내지 0.24% (w/w))로 측정하였고 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4를 참조하면, 상기 AOS만 사용한 거품 용액은 AOS 0.05 내지 0.20% (w/w)의 농도 구간에서 AOS의 농도가 증가할수록 반감기 또한 10분에서 32분으로 비례적으로 증가했다. 한편, AOS 농도가 0.20%를 넘어서는 농도가 증가해도 반감기는 더 이상 증가하지 않았다.
이어서 AOS 농도는 0.20% (w/w)로 고정하고, 젤라틴을 농도 별(0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35 및 0.40% (w/w))로 포함한 거품 용액의 거품의 반감기를 각각 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5를 참조하면, 상기 젤라틴 농도가 0.05에서 0.30% (w/w)로 증가함에 따라 거품의 반감기는 37분에서 120분으로 비례적으로 증가했다. 한편, 젤라틴 농도가 0.30% (w/w)보다 증가하더라도 반감기는 더 이상 증가하지 않았다.
이를 통해 거품의 안정성 측면에서 최적의 AOS 농도 및 젤라틴 농도는 각각 0.20% (w/w)및 0.30% (w/w)임을 확인하였다.
실시예 3: 복합 균주의 닫힌 계에서의 암모니아 저감 능력 평가
실시예 1에서 분리 및 동정한 상기 TP1, TP3, TP5 및 복합 균주 TP135 각각에 대해서 암모니아 저감 효능을 다음과 같이 더 정확히 조사하였다.
250mL의 삼각 플라스크에 암모니아 용액으로 적신 티슈를 넣고, 여기에 상기 TP1, TP3, TP5 및 TP135 각각을 플라스크마다 2.3×106 내지 3.6×106 cells/mL의 농도로 10mL씩 첨가한 후, 상기 플라스크를 밀봉하여 상온(22℃)에 놓고 암모니아 분해 반응이 일어나도록 하였다. 암모니아 기체의 농도를 시간 간격(12, 24 및 36시간)을 두고 상기 가스텍 펌프 및 가스텍 튜브로 측정하였고 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다,
| 균주 | 암모니아 농도(ppm) |
||||
| 초기 | 첨가 직 후 | 12 h | 24 h | 36 h | |
| TP1 | 1000 | 480 | 580 | 560 | 550 |
| TP3 | 1000 | 120 | 220 | 200 | 180 |
| TP5 | 1000 | 100 | 210 | 180 | 150 |
| TP135 | 1000 | 10 | 150 | 100 | 100 |
상기 표 5를 참조하면, 닫힌 계이므로 암모니아 저감 정도가 실시예 1의 열린 계에서의 측정 결과보다는 감소했지만 여전히 효율적인 암모니아 저감 능력을 확인할 수 있고, 상기 TP1, TP3 및 TP5 균주 각각의 효과보다 각 균주를 1:1:1의 중량비로 혼합한 복합 균주 TP135의 경우 암모니아 저감 능력이 더욱 향상되는 것을 확인할 수 있다.
실시예 4: 복합 균주가 탑재된 거품의 암모니아 및 황화 수소 저감 능력 평가
복합 균주가 탑재된 거품의 암모니아 및 황화 수소 저감 능력을 다음과 같이 평가하였다.
실시예 2에서의 상기 최적 농도의 거품 용액 90 중량부에 실시예 3에서의 상기 복합 균주 TP135을 10 중량부 첨가하여 혼합된 용액을 3개의 목이 있는 바닥이 둥근 플라스크에 공급하되, 한 목에는 상기 용액을 10mL/min의 유속으로 공급하고, 다른 한 목에는 모세관을 넣어 1000mL/min의 유속으로 공기를 주입하여 거품을 발생시키고, 나머지 한 목으로 거품을 내보낼 수 있도록 준비하고, 대조군으로는 상기 복합 균주가 첨가되지 않고 상기 거품 용액만을 사용하여 거품을 준비하였다.
가로 60cm, 세로 60cm, 높이 23cm인 스티로폼 박스에 오염된 토양(토양 1kg 당 암모니아 용액 10mL 첨가) 또는 돈분 3kg을 담아 반응 용기를 각각 준비하고, 상기 플라스크의 거품이 나오는 목을 상기 반응 용기 위 15cm에 두어 발생한 거품이 상기 반응 용기를 덮을 수 있도록 한다. 상기 반응 용기는 열린 계로 상온에서 반응이 일어나도록 하였다. 거품이 도포된 후 상기 가스텍 펌프 및 가스텍 튜브로 암모니아 및 황화 수소 농도를 측정하고, 거품이 꺼지는 4.4시간 후에 암모니아 및 황화 수소 농도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
| 구분 | 균주 | 암모니아 및 황화 수소 측정 결과 | ||||
| 기체 종류 | 초기(ppm) | 0~4.4hrs (거품 도포) |
4.4hrs 이후(거품 꺼진 후) | 적용 조건 | ||
| 1 | 대조군 | 암모니아 | 1000 | 0 | 700 | 토양 |
| 황화 수소 | 240 | 0 | 10 | |||
| 2 | 복합 균주 처리군 | 암모니아 | 1000 | 0 | 0 | 토양 |
| 황화 수소 | 240 | 0 | 0 | |||
| 3 | 복합 균주 처리군 | 암모니아 | 350 | 0 | 0 | 돈분 |
| 황화 수소 | 1 | 0 | 0 | |||
상기 표 6을 참조하면, 토양 및 돈분에서 거품이 도포됐을 때 대조군 및 복합 균주 모두 거품으로 인해 암모니아 및 황화 수소 기체가 검출되지 않았고, 거품이 꺼진 후 복합 균주 처리군은 대조군 대비 암모니아 및 황화 수소 기체 제거 효능이 우수함을 확인할 수 있다.
실시예 5: 복합 균주를 탑재한 거품의 암모니아 저감 능력 현장 평가
실시예 4에서의 상기 복합 균주를 탑재한 거품의 암모니아 저감 능력을 현장(돈분장)에서도 상기 가스텍 펌프 및 가스텍 튜브를 사용하여 평가하였고 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6을 참조하면, 1차 거품 도포 후 암모니아 농도 556ppm에서 2차 거품 도포 후 54ppm이 측정되었다. 이는 실험실이 아닌 현장에서의 측정이므로 실시예 4에서의 결과보다는 암모니아 수치가 높게 검출되었지만, 이내 시간이 경과하면서 상기 복합 균주를 탑재한 거품이 암모니아를 제거하여 그 수치가 12시간에 이르러서는 8.8ppm까지 감소하였고, 24시간에 이르러서는 암모니아가 검출되지 않은 것을 확인할 수 있다.
상기 실험 결과를 참조하면, 본 발명은 돈분에서 분리된 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주, 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주 및 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주를 포함함으로써 암모니아 제거 효능을 갖는 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)을 제공할 수 있고, 또한 상기 복합 균주, AOS 및 젤라틴을 포함함으로써 거품상으로 안정적으로 유지되는 동시에 거품이 꺼지고 악취원에 투입된 상기 복합 균주가 효과적으로 암모니아를 제거함으로써 암모니아로 인한 악취 제거 효능이 우수한 조성물을 제공할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 발명의 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (8)
- 돈분에서 분리된 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)에 포함되고 암모니아 제거 효능을 갖는 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주.
- 돈분에서 분리된 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)에 포함되고 암모니아 제거 효능을 갖는 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주.
- 돈분에서 분리된 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)에 포함되고 암모니아 제거 효능을 갖는 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주.
- 돈분에서 분리되고 암모니아 제거 효능을 갖는 복합 균주로서,
상기 복합 균주는 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) TP1 균주, 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis) TP3 균주 및 락토바실러스 아르젠토라텐시스(Lactobacillus argentoratensis) TP5 균주를 포함하는 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P). - 제4항에 있어서,
상기 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P)는 상기 사카로미세스 세레비시아 TP1 균주, 상기 락토코커스 락티스 TP3 균주 및 상기 락토바실러스 아르젠토라텐시스 TP5 균주의 중량비가 0.5 내지 1.5 : 0.5 내지 1.5 : 0.5 내지 1.5 인 것을 특징으로 하는 복합 균주 TP135(수탁번호: KACC 92359P). - 제4항 또는 제5항의 복합 균주를 유효성분으로 포함하는 암모니아로 인한 악취 제거용 거품상 조성물.
- 제6항에 있어서,
상기 조성물은 거품을 발생시킬 계면활성제로서 소듐C14-16알파올레핀설포네이트(AOS)를 포함하고, 거품을 안정화시킬 안정제로서 젤라틴을 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아로 인한 악취 제거용 거품상 조성물. - 제7항에 있어서,
상기 조성물은 상기 복합 균주 5 내지 15 중량부, 상기 소듐C14-16알파올레핀설포네이트 0.1 내지 0.3 중량부 및 상기 젤라틴 0.15 내지 0.4 중량부를 포함하는 암모니아로 인한 악취 제거용 거품상 조성물.
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|---|---|---|---|
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