KR950004342B1 - 생체활성 유기질비료 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

생체활성 유기질비료 및 그의 제조방법

본 발명은 농축수산물, 식품가공 및 발효시에 나오는 부산물이나 폐기물의 자원을 활용하여 유용 미생물의 고체 배양을 통해 생체활성 유기물질을 생산하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 그러한 방법에 의해 생산되는 생체활성 유기질 비료 및 토양에 관한 것이다.

날로 심각해지고 있는 환경오염 문제를 완화시키고자 하는 많은 노력들과 아울러, 농업분야에서도 화학비료 및 화학농약의 사용을 자제하고 유기농법을 이용하는데 관심이 모아지고 있다.

이러한 유기농법에서는 유기질의 비료가 널리 사용되고 있는 바, 일반적으로 농가에서 농산 부산물에다인분이나 축분을 섞어 자연 발효시켜서 만들어지는 퇴비가 주로 사용되어 왔으며, 그 밖에 같은 원리로 만들어지는 유기질비료도 사용되어 왔다.

그러나, 종래의 방법들은 단순히 자연 발효에만 의존하는 것이므로 그 성분들을 목적하는 바대로 조절하기가 곤란하며, 또한 이러한 비료에는 다양한 미생물들이 혼입되어 오히려 병원성 미생물의 온상이 될 우려가 있는 문제점이 있다.

이에 본 발명자들은 상기 문제점을 해소시키면서 보통 버려지고 있는 농축수산물, 식품가공 및 발효시에나오는 부산물이나 폐기물의 자원을 습열처리, 건열처리 또는 멸균처리하여 미생물의 배양에 활용함으로써,고부가가치의 생체활성 유기물질, 생체활성 유기질 비료 및 토양을 제조함과 동시에 환경오염원을 제거하는잇점이 있음을 발견하게 되었다.

따라서, 본 발명에 따르면, 식물의 생육에 유용한 생체활성 물질을 생산해내는 미생물을 선별하여 농축수산물, 식품가공 및 발효 부산물이나 폐기물의 혼합물에 접종하고 고체 발효시킴으로써 유용물질을 생산해낼 수 있으며, 또한 접종된 미생물로부터 생산된 생체활성 물질도 포함하는 생체활성 유기질 비료를 얻을수가 있으며, 이들을 토양과 혼합하게 되면 고부가가치의 생체활성 유기질 토양을 얻을 수 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면, 적합한 탄소원 및 질소원이 포함되어 있는 농축수산물, 식품 가공 및 발효 부산물이나폐기물들을 습열처리, 건열처리 또는 멸균처리하여 사용하고, 여기에 목적하는 유용물질에 따라 특정 미생물을 선별하여 접종한 후 적당한 온도 및 습도 조건하에 배양하여 목적하는 유용물질을 생산하는 방법이 제공된다.

상기 고체 배양법을 이용하여 생산할 수 있는 유용물질들은 효소, 동물 생장 촉진 물질, 비타민, 사료첨가제, 동물사료 방부제, 무공해 방부제, 무공해 농작물 보호제 등을 들 수 있으며, 이들 유용물질은 의약품, 농약, 농축산분야, 식뭄분야 등에서 광범위하게 응용이 가능하다.

배양조건은 정해진 미생물의 발육과 생산조건에 따라, 세균 및 방선균의 경우 수분함량 30 내지 70%(v/v)로 20 내지 40℃에서, 고온성 세균 및 방선균의 경우 40 내지 60℃에서 ; 곰팡이의 경우는 20 내지 60%(v/v)의 수분함량으로 15 내지 40℃에서, 고온성 곰팡이의 경우 40 내지 60℃로 하여, 산소 공급이 원활하게 이루어지도록 한다. 이러한 조건하에서 배양은 노천에 정치시켜하거나 생물 반응기를 이용하여 실시할수 있는데, 노천에서 정치 배양하는 경우에는 시료 두께를 100cm 이하로 하여 산소가 층분히 공급되도록하면서 배양기간은 7일 내지 수개월 정도로 하는 것이 적당하고, 생물 반응기를 이용하는 경우 산소를 공급해 주면서 l일 내지 10일정도 실시한다.

또한, 상기한 방법으로 고체 발효 배지로 부터 생산된 유용한 물질을 추출해내어 사용할 수 있거나, 발효배지는 그들이 포함하고 있는 미생물에 의해 자연발효되어 식물이 흡수할 수 있는 저분자량의 영양원으로분해됨으로써 비료로 전환됨과 아울러, 선별되고 접종되어진 생체활성 미생물들은 상기 배지를 영양원으로이를 발효시킴으로써 생체활성 물질을 생산해 내게 되어, 결과적으로 영양분이 풍부한 유기질 비료이면서생체활성 물질까지도 포함하여 식물 생장에 더욱 유용한 생체활성 유기질 비료가 제조되게 하는 것이다.

본 발명에서 고체 배양에 이용되는 재료로서 농축수산물, 식품가공 및 발효시에 나오는 부산물 또는 폐기물을 활용하는데, 예컨대, 쌀겨, 왕겨, 볏짚, 옥수수껍질, 옥수수분말, 옥수수잎, 옥수수줄기, 콩껍질, 밀기울, 밀짚, 사탕수수 가공부산물, 사탕수수대, 당밀, 톱밥 및 목재가공 부산물, 폐지, 카사바 및 감자 및고구마 가공 부산물, 건초, 풀잎 등의 탄소원과, 효모, 대두박, 면실박, 옥수수 침출액, 유가공 부산물(whey), 수산물 가공 부산물, 계분, 돈분, 우분 등과 같은 가축 폐기물 등의 질소원 및 발효나 식품가공과정에 나오는 찌꺼기 등을 들 수 있으머, 이들은 단독으로 사용해도 좋으나 탄소원과 질소원이 적절히 배합되도록 2종이상을 혼합하여 사용하는 것이 보다 바람직하다. 그밖에도 발효에 도움이 되도록 포도당, 설탕,맥아당 등 단당류와 올리고당, 황산암모니아, 질산나트륨, 탄산칼슘, 황산마그네슘, 인산염 등의 무기염류,Fe, Nn, Zn, Co, Mo, B 등의 미량원소를 첨가할 수 있다.

한편, 상기 생체활성 물질을 생산해내는 미생물로는 농약성분, 즉 식물 주변의 유해한 균이나 해충 또는잡초에 대해 살균, 살충 또는 제초효과를 나타내는 미생물(이하, "항생물질 생산균주"로 함)과 식물생장에도움이 되는 물질, 예컨대 각종 효소와 조효소(crude enzyme), 식물 생장 호르몬과 기타 식물호르몬 등을생산해내는 미생물들이 사용된다.

그 구체적인 예로서 곰팡이를 포함한 식물 병원균을 억제할 수 있는 것으로는 바실러스 서브틸리스 아종크릭티앤시스( Bacillus subtilis subspecies Krictiensis ) ATCC 55087 및 ATCC 55079, 슈도모나스 플루오레센스( Pseudomonas fluorescence ) ATCC 27663, 글리오클라듐 바이렌스( Gliocladium virens ) ATCC52045, 트리코더마 하지아님( Trichoderma harzianum ) ATCC 52445, 트리코더마 하마텀( Trichoderma hamatum ) ATCC 52198, 트리코더마 바이리드( Trichoderma viride ) ATCC 52440, 스트랩토마이세스 카카오이 아종 아소앤시스( Streptomyces cacaoi subspecies asoensis ) ATCC 19093 등을 들 수 있으며, 살충성 또는 해충 억제능력을 갖는 것으로는 바실러스 터링지앤시스( Bacillius thuringiensis ) ATCC 13367,뷰베리아 바씨아나( Beauveria bassiana ) ATCC 26851, ATCC 48585 및 ATCC 48023, 허수텔라 톰소니이( Hirsutella thomsonii ) ATCC 24874, 메타리쥼 플라보바이리드( Metarhizium flavoviride ) ATCC 32969,버티실리움 레카니이( Verticillium lecanii ) ATCC 46578 등을 들 수 있고, 잡초의 생육을 억제하는 능력을갖춘 것으로는 콜레토트리컴 글로레오스포리오이데스 에프. 종 주시아에아스( Colletotrichum gloeosporioides F. sp. jussiaeas ) ATCC 52634 등이 있다.

또한, 식물생장에 유용한 효소나 조효소 또는 흐르몬 등을 생산하는 균주로는 효소를 생산하는 바실러스서브틸리스( Bacillus subtilis ) ATCC 14593 및 트라이코더마 리세이( Trichoderma reesei ) ATCC 28271균주 ; 식물성장 흐르몬인 지베렐린을 생산하는 지베렐라 후지구로이( Gibberella fujikuroi ) ATCC 12617균주등이 있다.

이상에서 설명된 바에 따라 제조되어진 본 발명의 생체활성 유기질 비료는, 앞에서도 언급했던 바와 같이, 풍부한 영양분을 제공함은 물론, 이에 더하여 식물생장에 유용한 효소, 조효소 또는 흐르몬이나 살균,살충 또는 제초물질 등과 같은 생체활성 물질까지도 제공하는 잇점이 있다. 특히, 본 발명에서는 농축수산,식품가공 및 발효 부산물이나 폐기물로 이루어진 고체배지가 그의 일차적인 기능인 비료성분의 재료가 됨과더불어 생체활성 미생물의 발효 배지로서도 이용되어 이들의 번식 및 발효를 통해 보다 많은 생체활성 물질을 생산토록 하는 바, 일반적으로 미생물로 부터 생산되는 생체활성 물질을 식물에 전달하기 위해서는 특별한 전달체제가 필요하다는 사실을 염두에 둘 때, 본 발명은 이중의 효과가 있는 것이다. 또한, 본 발명에서생체활성 물질의 하나로서 살균활성을 갖는 것을 선택하게 되면 이들에 의해 고체 배지에 만연하고 있는 유해균을 사전에 억제할 수도 있다.

본 발명의 생체활성 유기질 비료는 다른 일반적인 비료가 사용되는 것과 동일한 방법으로 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 생체활성 유기질 비료는 종래의 퇴비나 유기질 비료와 혼합하거나 혼합 및 발효시켜 사용할 수 있다. 이렇게 종래의 유기질 비료와 혼합하게 되면 생체활성 미생물의 증식을 더욱 더 유도할 수있어 보다 풍부한 비료로 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 생체활성 유기질 비료는 토양과 혼합하거나 혼합 및 발효시켜서 혹은 본 발명에 이용되는 미생물을 종래의 퇴비나 유기질비료에 접종하거나 유기질성분이 많이 함유된 토양에 직접 접종시켜서 사용할 수 있는 바, 이에 의해 생체활성 미생물이 발효되어 활성이 더욱 풍부한 고부가가치의 생체활성 유기질 토양을 얻을 수 있다.

이때 생체활성 유기질 비료와 토양과의 혼합비율은 부피비로 10 : 1 내지 1 : 10으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 생체활성 유기질 토양은 혼합된 후 그대로 사용하여도 좋고 적당한 조건하에서 더욱 발효시킨후 사용하여도 좋다. 발효시키는 경우, 발효효율을 높이기위해 간단한 탄소원이나 질소원, 무기염류 등을첨가시킬 수 있으며, 수분함유량이 20 내지 80%(v/v)가 되게 하고 발효온도는 일반적으로 20 내지 40℃,고온균의 경우는 40 내지 70℃로 하는 것이 좋다.

이하 본 발명을 다음의 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명하겠다. 그러나 본 발명이 이들 실시예에 국한되는 것은 아니고, 특히 사용된 미생물과 배지성분은 본 발명을 실시하기 위한 몇가지 예에 불과한 것이며, 본 발명의 요지에 따라 다양하게 선택되어 사용될 수 있을 것이다.

(실시예 1:)

균주의 선별

본 발명에 사용되는 미생물은 당해 성질이 알려진 공지의 미생물을 균주기탁기관으로 부터 입수하여 사용할 수도 있지만, 다음과 같은 방법에 의하여 자연계로부터 분리하여 사용할 수도 있다.

본 발명에 사용될 수 있는 특성을 만족시키는 미생물을 선별하기 위해서, 자연계에서 수집된 코양시료 1g을 10m1의 멸균액(효모추출물 0.6%, 황산마그네슘 0.01%, 트윈(Tween)-80 0.02%포함)에 현탁시켜 웨어링 분쇄기(Waring blender)로 수십초간 분쇄하여 혼합하였다. 이 혼합물을 45℃에서 15분간 진탕배양한후 멸균증류수로 10배씩 희석하여 분리용 베지(표 1)에 0.lm1씩 도말하여 평판에 집락이 나타날 때까지 적정온도에서 배양하였다.

[표 1]

균주 선별용 분리배지 조성(ℓ당)

(1) 항생물질 생산균주의 선별

항생물질 생산성이 우수한 미생물을 선별하기 위하여, 전술한 분리용 배지로부터 균총 분리하여 아가피스(agar piece) 상태로 항생효과를 검정하였다. 균총을 포함한 아가 피스를 각종 병원성 미생물이 도말된 중충 평판배지(직경 14cm, 기층 배지 25ml, 피검균이 포함된 상층배지 10ml)위에 얹어서 배양하여, 식물 병원성 미생물의 성장저해 및 살균효과가 큰 균주를 저해환의 크기(지름, mm)로서 선별하였다.

또한 저해환의 경제부위를 현미경으로 검경하여 항생효과에 의한 병원성 피검균의 형태 변화를 관찰하고,이를 우수균종 선발의 참고자료로 삼았다. 이렇게 일차선별된 우수균종은 액체 배지(표 2)에서 소규모 배양하여 배양액 혹은 균체의 유기 용매 추출액에 대하여 항생물질 활성을 측정하여 우수균종을 선별하여, 각각토양분리세균 167,302 및 토양분리 방선균 2004로 코드번호를 정하여 명명하였다.

시료 100μ1씩을 직경 8mm의 실린더를 이용하여 피검균중층 평판배지위에 얹어 생기는 저해환의 크기(지름, mm)로 항생물질의 생산성을 확인하여 그 일부예를 표 3에 나타내었다.

[표 2]

항생물질 생산용 액체배지 조성(ℓ당)

[표 3]

항생물질 생산성에 의한 우수균종 선별의 예

(2)효소생산 균주의 선별

효소 검정배지(표 4)로 균총을 이식하여 배양시키면서 투명환의 생성여부와 그 크기에 의해 우수 균종을 선별하여, 각각 토양분리 세균 B 302, B306 및 토양분리 방선균 1256,6631,8063-1로 코드번호를 정하여 명명하였다.

[표 4]

효소 검정배지 조성(ℓ당)

[표 5]

효소분비 우수균종 선별의 예

+ : 직경 5mm 이하 투명환.

+++ : 직경 10mm 이상의 투명환.

ND : 실험되지 않았음.

(실시예 2 :)

항생물질 생산성 및 역가 검정

바실러스 서브틸리스( Bacillus subtilis ) ATCC 14593을 LB배지(트립톤 1%, 효모추출물 0.5%, NaCl1%, 포도당 1%)에서 하룻밤 액체배양하여 고체배지(톱밥 21.5g, 밀기울 14.3g, 대두박 14.3g, 수분함량50%, w/w)에 5%(v/w)의 농도로 접종하였다. 이때 고체 배지의 수분함량은 50%(w/w)였고 접종전에 배지는 121℃에서 15분간 가압멸균하였다. 온도 30℃에서, 면전을 한 삼각비이커에 넣고(고체배지 두께 5cm)정치배양하여 고체배양을 통한 항생물질의 생산을 유도하였다. 항생물질의 생성은 마이크로코커스 루테우스( Micrococcus luteus )를 피검균으로 한 중층 평판배지위에서 저해환의 크기를 재어 결정하였다. 항생물질은, 2g의 고체시료로부터 10m1의 메탄올로 용매추출하여 200μ1의 양을 사용하여 시판되는 바시트라신(Sigma제품)을 기준물질로하여 정량하였다(표 2).

또한 전술한 실시예 1과 같은 방법으로 본 발명자들에 의하여 자연계로부터 분리된 토양세균 I₂를 LB배지에서 종균배양하여 고체배지(전분박 2g, 대두박 2g)에 접종하였다. 고체배지는 멸균하여 사용하였고 생육온도는 30℃였다. 생체활성 유기물질의 제조를 위한 고체배양중 항생물질은 식물병원곰팡이 보트리티스시네리아( Botrytis cinerea )와 라이족토니아 솔라니( Rhizoctonia solani )를 피검균으로한 중층 평판 배지상에, 고체시료의 메탄올 추출액(시료 2g을 10ml에 충분히 현탁시켜 원심분리한 용매층 사용) 20μl씩을 얹어서 형성되는 저해환의 크기로 측정하였다(표 6).

항진균성 항생물질을 생산하는 세균 바실러스 서브틸리스 아종 크릭티앤시스( Bacillus subtilis subsp. Krictiensis ) ATCC 55079를 수분 50%(w/w)의 멸균된 고체배지(밀기울 14.3g, 옥분 21.5g, 대두박 14.39, 수분 50%)에 전술한 방법에 따라 접종하여 생체활성 유기질비료의 생산을 실시하여 피검균 보트리티스시네리아(B. cinerea)와 라이족토니아 솔라니(R. solani )에 대한 항진균 물질의 생산을 확인하였다(표 6).또한, 글리오클라듐 바이렌스( Gliocladium virens ) ATCC 52045를 수분함량 42%(w/w)의 멸균된 상기의고체배지에 균사체 현탁액(배지 10ml이 포함된 사면배지 표면을 0.02%의 SDS용액을 함유한 10ml의 멸균증류수로 씻어내어 고체시료 100g당 2ml의 현탁액 접종)을 사용하여 접종하여 28℃에서 배양하여 항진균성물질의 생산을 확인하였다.

한편, 폴리옥신 생산방선균 스트렙토마이세스 카카오이 아종 아소앤시스( Streptomyces cacaoi subsp. asoensis ) ATCC 19093을 수분함량 45%(w/w)의 멸균된 상기의 고체배지에 전술한 방법에 따라 접종하여 28℃에서 배양하여 항진균활성을 확인하였다.

아울러, 미생물 살충제로 사용되는 바실러스 터링지앤시스( Bacillus thuringiensis ) ATCC 33679를 상기한 방법에 준해 종균배양하여 고체배양했다.

배양 4일째 토양추출액(정원흙 40g, 증류수 160ml, 121℃에서 15분 추출) 20ml을 무균조작하여 배지에첨가하여 2일간 더 배양하였다. 2일 간격으로 시료의 증식은 평판 배지(hutrient agar)상에 희석액을 도말하여 조사하였고 생체활성을 TWC(tobacco cut worm)에 대한 생체실험(in vivo test)으로 검사하였다.

[표 6]

항생물질 생산성 및 역가

기탁기관으로부터 입수한 공시의 균주 및 자연계로부터 선별된 균체를 본 발명의 고체 배지에 배양하여균체로부터 생성되는 길항 및 항생효과를 기존의 자연상태에서 숙성된 일반퇴비 및 시판되는 몇가지 유기질비료들과 비교하여 표 7에 나타내었다. 일반퇴비 및 유기질 비료들은 많은 미생물들이 존재함에도 불구하고길항 항생효과가 극히 미약한 것으로 밝혀진 바, 이들은 단순한 식물 양분의 공급 및 지력 보호 효과만을기대할 수 있는 유기질 비료에 불과한 것이었다.

[표 7]

일반 유기질 퇴비의 길항효과 및 항생효과의 분석 대비표

주 1) 각 퇴비의 주성분

A : 톱밥, 왕겨, 축분 B : 부엽토, 계분, 효소

C : 부엽토 D : 채종유박, 아마유박, 미강유박

E : 목피, 톱밥, 계분, 우분, 제오라이트

F : 깻묵, 골분, 미강, 미량효소 G : 톱밥, 왕겨, 유기질 윈

주 2) - : 효과 없음

(실시예 3 : )

분해효소 생산성 및 역가검정

바실러스 서브틸리스( Bacillius subtilis ) ATCC 14593을 실시예 2와 같은 방법으로, 멸균된 고체배지(쌀겨 21.5g, 필기울 14.3g, 대두막 14.3g, 수분함량 50%, w/w)에 접종하여 생체활성 유기질비료의 생산을위한 고체배양을 실시하였다.

효소의 침출을 위해 고체시료 2g(흡습중량)을 중류수 10ml에 충분히 현탁시켜, 원심분리(1200rpm, 6분,반경 6cm)하였다. 원심분리된 상등액을 측정 유효범위에 들도록 적절히 희석하여 기질용액과 효소반응 시켰다.

섬유소 분해효소 전분 분해효소 및 생전분 분해효소의 역가는 각각 카복시메틸 셀룰로우스 1%(w/v),가용성 전분 1% 및 생전분 1% 용액을 기질로하여 검정하였다. 효소의 역가단위는 1분간 1.0μmo1의 포도당에 상응하는 환원당 생성속도를 1U(unit)으로 하였다. 반응조건은 45℃에서 20분이며 반응결과 생성된환원당을 DNS(dinitrosalicylic acid) 시약으로 정량하여 효소의 양으로 환산하였다.

단백질 분해효소는 탈지분유 평판배지위에 효소액 100μl를 묻힌 종이디스크를 얹어서 30℃에서 배양하며생기는 투명환의 크기를, 기준효소(protease type XXIV, Sigma, 8.9U/mg-solid)와 비교해서 계산하였다. 단백질 분해효소는 1분당 1.0μmo1의 타이로신 생성속도를 1.0U(unit)로 정의하였다.

한편, 자연계에서 본 발명자에 의하여 분리된 토양 세균 I₂를 실시예 2와 같이 이용하여 쉬운 탄소 및 질소원이 소량 포함된 배지에서 고체 배양(전분박 1g, 밀기울 1g, 옥분 1g, 대두박 1g, 포도당 0.04g, 황산암모늄 0.01g)하여 배양 6일째 각종 효소의 생산을 확인하였다.

균주 기탁기관에서 입수한 분해효소 생산균주로 알려진 곰팡이 트라이코더마 리세이( Trichoderma reesei ) ATCC 28217의 포자를 PDA 사면 배지(감자즙 20%, 덱스트로스 2%, 아가 1.5%)로부터 멸균액(0.02% Sodium dodecyl sulfate 수용액) 에 긁어 낸 포자 현탁액 (포자농도=4.8 ×10⁷/ml, hemacytometer)2ml씩을 건열멸균 전처리(140℃,3시간) 및 습열멸균 처리(121℃,15분)한 고체배지(밀기울 28.6g, 옥분43g, 대두박 28.6g)에 접종하여 15일간 고체배양하였다. 배지의 수분함량은 40%(w/w)였고 생육온도는24℃인 조건하에서 생성되는 섬유소 분해효소를 조사하였다.

역시 균주기탁기관에서 입수한 분해효소 생산균주로 알려진 스트랩토마이세스 알부스( Streptomyces albus ) ATCC 21838을 수분함량 40%(w/w)의 멸균된 고체배지(톱밥 21.6g, 밀기울 14.3g, 대두박 14.3g)에 실시예 2에 준해 접종하여 생체활성 유기질 비료의 생산을 시도하여, 이 과정에서 배양하여 효소생성량을 측정하였다(표 8).

[표 8]

분해효소 생산성 및 역가

한편, 자연계에서 숙성된 일반퇴비 및 유기질비료의 경우, 2g 시료를 10m1의 증류수로 효소를 침출하여그 활성을 조사한 결과(표 9), 이들의 분해효소 활성은 그 역가가 대단히 낮아서, 이용가능한 토양중의 생체고분자물질을 분해하여 식물체가 이용할 수 있게하는 역할을 기대할 수 없었다.

[표 9]

일반퇴비 및 유기질 비료의 효소함유량 분석 대비표

*퇴비의 종류 및 조성은 (표 2.2)와 같다.

(실시예 4 :)

축산폐기물 유래 생체활성 유기질 비료의 생산

곰팡이 트라이코더마 바이리드( Trichodenna viride ) ATCC 52440, 트라이코더마 하지아넘 ( Trichoderma harzianum ) ATCC 2445, 트라이코더마 하아텀( Trichoderma hamatum ) ATCC 52198 및 자연계로부터 실시예 1에 준하여 특별히 선별된 토양방선균 2205 등 미생물들을 100cc의 액체배지(전분 1%, 효모추출액 0.5%, 대두박 0.5%) 속에서 충분히 배양시킨 후(2∼5일),1kg의 멸균된 계분, 돈분, 우분 등 축분유래 유기질 비료와 배합하여 접종하였다. 최종적인 수분함량은 40∼60%되게 했으며, 이들 접종된 축분유래유기질 비료를 25℃∼30℃에서 1∼10일간 정치배양하였다. 이 과정에서 생산되는 효소 및 항생물질을 실시예 2 및 3의 방법에 준하여 검정하였다(표 10).

[표 10]

축분유래 유기질비료로부터 생산된 생체활성 유기질 비료의 항생 및 효소 활성

(실시예 5 :)

생물반응기에 의한 생체활성 유기질 비료의 생산

고체 배양중 미생물에 의한 산소요구량을 충족시키기 위해서 간단한 생물반응기를 응용하여 생체활성 유기질비료의 생산반응기를 제작하여 배양하였다. 직경 10cm 높이 1m의 유리관에 고체배치(톱밥 500g, 밀기울 250g, 대두박 250g)를 충진하여 수직으로 설치하였다. 유리관의 아래쪽에 철제 지지판을 붙여서 내용물을 담았고 밀판으로부터 20cm 간격으로 4곳으로 스테인리스판을 통하여 수분이 포화된 멸균공기(2.0μm의여과된 공기)를 0.lvvm공급하였다.

실온에서 고체배양을 시도하였으며 사용된 균주는 트라이코더마 리세이( Trichodernm reesei ) ATCC28217로 실시예 3에 준해 접종하였다. 균사의 중식에 의한 배지의 수축현상을 줄이기 위해 지지대로부터 철제 철망(1cm×1cm, 스테인리스 철망)을 원통형으로 유리관 내부에 설치하였다. 배양 7일째의 시료로부터20,000(U/kg-wet 시료) 이상의 섬유소 분해효소가 생산되었고, 기타 다른 생체활성 유기질물질도 아울러생산됨을 확인하였다. 특히 고체시료의 깊이와 관계없이 미생물세포가 균일하게 성장하고 효소생산성이 높은 것을 알 수 있어, 본 발명의 생체활성 유기질 비료의 효율적인 생산에 생울반응기는 유용하게 사용될 수있음을 확인하였다.

(실시예 6 :)

생체활성 유기질 토양의 생산

자연계로부터 분리된 생체활성 유기질 비료 생성능력을 가진 토양방선균 2205와 섬유소물질 분해능력이우수한 것으로 알려진 곰팡이 트라이코더마 리세이( T. reesei ) ATCC 28217을 실시예 2, 실시예 3에서와같이 액체배양하거나 혹은 고체배양하여 종균을 준비하였다. 이 두가지 형태의 종균을 유기질이 풍부한 자연계의 흙, 예를 들면, 정원흙에 접종하여 생체활성이 높은 유기질 토양으로 전환하기 위한 고체배양을 실시하였다. 접종량은 액체종균의 경우 5%(v/w), 고체종균의 경우 10%(w/w)였고 수분함량은 50%(v/v)가되게 조절하였다. 이들을 대기중에서 충분한 흡습조건에서 7일간 방치시켜 생체활성 유기질토양으로 전환시켜 생성되는 효소와 항진균활성을 확인하였다(표 11).

[표 11]

생체활성 유기질 토양의 효소 및 항생작용 검정결과(I)

한편, 본 발명의 생체활성 유기질 비료를 직적 토양과 혼합하여 생체활성 유기질 로양을 생산할 수도 있는 바, 이때 생체활성 유기질비료는 토양과의 혼합비율은 부피비로 10 : 1 내지 1 : 10으로 하였다.

또한, 상기 혼합된 생체활성 유기질 토양은 적당한 조건하에서 더욱 발효시켜서 생체활성이 더욱 보강된유기질 비료의 생산성을 유도하였다. 발효시키는 경우, 비료효율을 높이기 위해 간단한 탄소원이나 질소원,무기염류 등을 첨가시키기도 하였으며, 수분 함유량이 20 내지 80%(V/V)가 되게 하고 발효온도는 일반적으로 20 내지 40℃, 고온균의 경우는 40 내지 70℃로 하였다.

상기 토양과 직접 혼합된 생체활성 유기질 토양과 생체활성 유기질 토양을 발효시킨 토양의 효소 및 항생물질의 역가를 검정하였다(표 12).

[표 12]

생체활성 유기질 토양의 효소 및 항생작용 검정결과(II)

Claims (22)

1. 항생물질, 분해효소, 흐르몬 등 생체활성 물질을 생산하는 미생물을 습열처리, 건열처리 또는 멸균처리한 농축수산물, 식품가공 및 발효 부산물이나 폐기물에 접종하고 발효시켜 생산된 생체활성 유기물질을포함하는 생체활성 유기질 비료.
2. 제1항에 있어서, 상기 부산물이나 폐기물은 탄소원 및 질소원 또는 이들의 혼합물인 생체활성 유기질 비료.
3. 제1항에 있어서, 상기 농산 부산물이나 폐기물은 쌀겨, 왕겨, 볏짚, 옥수수껍질, 옥수수분말, 옥수수잎, 윽수수줄기, 콩껍질, 밀기울, 밀짚, 사탕수수가공부산물, 사탕수수대, 당밀, 감자 및 고구마 가공 부산물, 건초, 풀잎 중에서 1종 이상 선택되어 이루어진 것인 생체활성 유기질 비료.
4. 제1항에 있어서, 상기 축산 부산물이나 폐기물은 계분, 돈분, 우분 중에서 1종 이상 선택되어 이루어진 것인 생체활성 유기질 비료.
5. 제1항에 있어서, 상기 식품가공 부산물이나 폐기물은 대두박, 면실박, 옥수수 침출액, 유가공 부산물(whey) 중에서 l종 이상 선택되어 이루어진 것인 생체활성 유기질 비료.
6. 항생물질, 분해효소, 흐르몬 등 생체활성 물질을 생산하는 미생물을 습열처리, 건열처리 또는 멸균처리한 농축수산, 식품가공 및 발효부산물이나 폐기물의 고체 배치에 접종하고 원활한 산소공급하에 발효시켜생체활성 유기물질을 생산하고 이를 추출하는 것을 포함하는 생체활성 유기물질의 제조방법.
7. 제6항에 따라 생산된 생체활성 유기물질을 추출하지 않는 것을 특징으로 하는 생체활성 유기질 비료의 제조방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 미생물은 세균, 방선균, 곰팡이 중에서 1종을 선택하여 발효를수행하는 방법.
9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 배지의 수분함량을 20 내지 80%(v/v)로 유지하며 발효를 수행하는 방법.
10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 발효는 세균 및 방선균의 경우,20 내지 40℃에서 수행하는 방법.
11. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 발효는 곰팡이의 경우,15 내지 40℃에서 수행하는 방법.
12. 제6항 또는 제7항에 있어서, 발효는 고온성 미생물의 경우,40 내지 60℃에서 수행하는 방법.
13. 제6항 또는 제7항에 있어서, 발효는 노천에 정치하거나 생물반응기를 이용하여 수행하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 노천에 정치하는 경우, 배양기간은 7일 내지 수개월로 하는 방법.
15. 제13항에 있어서, 생물반응기를 이용하는 경우, 배양기간은 1일 내지 10일로 하는 방법.
16. 제6항에 따라 제조된 생체활성 유기물질에 농축수산, 식품가공 및 발효 부산물이나 폐기물을 혼합하는 것을 특징으로 하는 생체활성 유기질 비료의 제조방법.
17. 항생물질, 분해효소, 흐르몬 등 생체활성 물질을 생산하는 미생물을 유기질이 풍부한 자연계의 흙에접종하여 방치시켜 생체활성 유기질 토양을 제조하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 미생물의 접종은 액체종균의 경우 5%(w/w), 고체종균의 경우 10%(w/w)로 하는방법.
19. 제17항에 있어서, 수분함량을 50%(v/v)로 유지하며 제조하는 방법.
20. 제1항에 따른 생체활성 유기질 비료를 토양과 혼합하는 것을 포함하는 생체활성 유기질 토양의 제조방법.
21. 제20항에 있어서, 생체활성 유기질 비료와 토양의 혼합비율을 부피비로 10 : 1 내지 1 : 10로 하여 제조하는 방법.
22. 제20항 내지 제21항에 따른 생체활성 유기질 토양을 발효시켜 생체활성 유기질 토양을 제조하는 방법.