WO2013147426A1 - 탈취 활성 및 뱀장어 양식장의 수질정화 기능을 갖는 락토바실러스 파라파라기니스 균주 및 이의 용도 - Google Patents

탈취 활성 및 뱀장어 양식장의 수질정화 기능을 갖는 락토바실러스 파라파라기니스 균주 및 이의 용도 Download PDF

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이혜현
이승협
이상종
김미희
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농업회사법인 주식회사 엘바이오텍
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    • C12N1/205—Bacterial isolates
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/02—Odour removal or prevention of malodour

Definitions

  • the present invention relates to a strain of Lactobacillus parafarraginis having a deodorizing activity and water purification function of an eel farm, and more particularly, to a Lactobacillus paraparagi group having a deodorizing activity and a water purification function of an eel farm.
  • the present invention relates to a method for removing odor by treating the culture solution thereof in a wastewater treatment plant, a barn, a compost factory, or a bathroom, and to purify the water quality by treating the strain or its culture solution in an eel farm.
  • Odors are typically acidic odors such as hydrogen sulfide, methylmercaptan, methyl sulfide and methyl disulfide; Basic odors such as ammonia, trimethylamine and skatole; Or neutral odors such as acetaldehyde and styrene.
  • Conventional deodorization methods for removing such odors include a chemical deodorization method (masking method) in which a smell is concealed by using aromatic substances such as perfumes or fragrances; Chemical deodorization which decomposes using oxidation, reduction, neutralization, addition condensation and ion exchange reaction; Physical adsorption method for collecting by using porous materials such as activated carbon, zeolite and silica gel; Or it is roughly classified into a biological deodorization method that inhibits using microorganisms, enzymes and preservatives.
  • a chemical deodorization method masking method
  • Chemical deodorization which decomposes using oxidation, reduction, neutralization, addition condensation and ion exchange reaction
  • Physical adsorption method for collecting by using porous materials such as activated carbon, zeolite and silica gel
  • it is roughly classified into a biological deodorization method that inhibits using microorganisms, enzymes and preservatives.
  • odorous substances include ammonia, methylmercaptan, H 2 S, sulficmethyl, disulfic methyl, trimethylamine, CH 3 COOH, and styrene.
  • representative substances are ammonia and amines, which are a major cause of odor.
  • Ammonia is primarily irritating to eye irritation and has a high association with respiratory disease in particular.
  • Nitrate and ammonia nitrogen and organic substances contained in a large amount act as a major odor causing factors causing many side effects in the odor removal process such as waste water treatment plant, barn, manure treatment or composting process.
  • chronic exposure has a detrimental effect on human health as well as livestock because it acts as a stressor. Therefore, there is a continuing interest in developing a method for removing simple and efficient odors.
  • microbial probiotics are an important part of the complex food world and play a very beneficial role in the health of freshwater and sea creatures such as fish, shrimp and farmed fish species.
  • the microbial probiotic of the present invention is a feed additive and a water purifying agent, and may include living microorganisms.
  • the microorganisms of the probiotic and the metabolites produced by the microorganisms promote the health of the farmed fish species and remove water pollution and odor. We've seen whether the function can be performed simultaneously.
  • Korean Patent No. 10-1029346 discloses a microbial fermentation broth having a odor gas reduction and antibacterial effect and a method of using the same
  • Korean Patent No. 10-0654427 discloses a Lactobacillus planta having an odor generating and deodorizing activity.
  • Room CU03KACC 91103 is disclosed, but Lactobacillus paraparaginais strains having deodorizing activity and water purification functions of eel farms as in the present invention and their use are not known.
  • the present invention has been made in accordance with the above requirements, the inventors of the present invention, when the liquid sample containing the Lactobacillus parafarraginis strain to a high concentration of ammonia when the ammonia concentration is fast through the detection gas detector
  • the strain was mixed with a certain amount of feed and orally administered to the eel and treated at the same time as the eel farm, the amount of nitrite and ammonia gas generated in the tank during the conventional feed administration was remarkably relieved, and a small amount was generated.
  • the gas removal effect is also excellent, so that the water temperature and pH are kept constant even at low return rates (less than 10%) in eel farms that required 100% return at least once a day.
  • the invention was completed.
  • the present invention provides a Lactobacillus paraparaginais strain having a deodorizing activity and water purification function of the eel farm.
  • the present invention also provides a microorganism preparation for water purification of deodorant and eel farm containing the strain or its culture as an active ingredient.
  • the present invention provides a method for producing a microorganism preparation for water purification of deodorant and eel farm comprising the step of culturing the strain.
  • the present invention provides a method for removing the odor by treating the strain or its culture solution in a waste water treatment plant, barn, compost factory or toilet.
  • the present invention also provides a method for purifying water quality by treating the strain or its culture in an eel farm.
  • the Lactobacillus paraparaginais strain of the present invention has a very good deodorizing effect of ammonia, which is a major component of malodor production
  • the composition containing the Lactobacillus paraparaginanis strain or its culture solution as an active ingredient in wastewater treatment plant, barn, compost It can be very useful not only for industrial use but also for home use because it can remove odor easily in a fast time by treating the place where there is a lot of odors such as a factory or a bathroom.
  • the strain of the present invention when the strain of the present invention is mixed orally administered to the eel and treated in the eel farm at the same time, the water temperature and pH are kept constant for a long time even with a minimum return rate of the tank, which can greatly contribute to the economics of the eel farm industry. have.
  • Figure 1 shows the change in the concentration of ammonia over time after treatment with Lactobacillus parafarraginis strain.
  • FIG. 2 shows the pH change of the tank according to the microbial feed amount and microbial input in the pom-poms.
  • the microbial feed amount is a feed containing the Lactobacillus paraparaginanis of the present invention
  • the microorganism feed is a lactobacillus paraparaginais input of the present invention.
  • Figure 3 shows the return of the tank and the fry mortality with the increase of the microbial feed input in the fry culture (a, fry mortality; b, microbial feed dosage).
  • Figure 4 shows the changes in pH, water temperature and return of the tank according to the microbial feed amount and microbial input in the eel culture (up to about 50 days eel culture).
  • Figure 5 shows the change in pH, water temperature and return of the tank according to the microbial feed amount and microbial input in the eel culture (from about 50 days to about 100 days eel culture).
  • Figure 6 shows the change in pH, water temperature and return of the tank according to the microbial feed amount and microbial input in the eel culture (from about 100 days to about 140 days eel culture).
  • Figure 7 shows the change in the amount of water and pH of the tank when the normal feed in the eel culture.
  • the present invention provides a Lactobacillus paraparaginais strain having deodorizing activity and water purification function of the eel farm.
  • Lactobacillus parafarraginis strain of the present invention was isolated and identified in plants, and the strain was deposited on January 23, 2013 to the Korea Institute of Bioscience and Biotechnology (Accession No .: KCTC 12357BP).
  • Deodorizing activity means the ability to remove the odor, the odor causing substances are odors such as ammonia, methylmercaptan, H 2 S, sulfic methyl (sulfic methyl), disulfic methyl, trimethylamine, CH 3 COOH, styrene and the like, preferably ammonia, but is not limited thereto.
  • the water purification function of the eel farm of the present invention means the removal of nitrous acid (NO 2 ) or ammonia (NH 3 ) gas caused by the secretion of eel or decay of feed fed into the tank, but is not limited thereto.
  • the present invention also provides a microorganism preparation for water purification of deodorant and eel farm containing the strain or its culture as an active ingredient.
  • the deodorizing microbial preparation of the present invention may be a powder or liquid formulation, and the microbial powder formulation is used by suspending in sterile physiological saline, spraying the liquid formulation directly on an object, or generating the odor by putting the liquid formulation in a container. It may also be used as a method of placing in the wealth, but is not limited thereto.
  • the microbial preparation for water purification of the eel farm of the present invention may be a powder preparation or a liquid preparation, and may be used by suspending the microbial powder preparation in sterile physiological saline, or by spraying the liquid preparation directly on an eel farm. This is not restrictive.
  • the present invention provides a method for producing a microorganism preparation for water purification of deodorant and eel farm comprising the step of culturing the strain.
  • the method of culturing the strain of the present invention may be cultured according to methods commonly used in the art, and preferably, but not limited to, using plate count agar (PCA) and tryptic soy agar (TSA) medium.
  • PCA plate count agar
  • TSA tryptic soy agar
  • the present invention provides a method for removing the odor by treating the strain or its culture solution in a waste water treatment plant, barn, compost factory or toilet.
  • the barn may be a space for raising mammals such as pigs, cattle, goats, fish such as carp, goldfish, and poultry such as pheasants, chickens, ducks, turkeys, etc., but is not limited thereto.
  • the present invention also provides a method for purifying water quality by treating the strain or its culture in an eel farm.
  • the strain of the present invention or its culture solution can be directly treated in the eel farm, and at the same time, when mixed with a feed to a certain concentration and orally administered to the eel, the water purification effect May be used, but is not limited thereto.
  • the liquid sample provided by the plant was diluted by a continuous dilution method, plated in a medium for microbial separation, and incubated at 25 ° C. for 3 to 7 days.
  • a medium for microbial separation PlateAgar (PCA), Tryptic Soy Agar (TSA), MRS (De Man, Rogosa, Sharpe), and YM (yeast separation) agar medium were used.
  • MRS medium which is a lactic acid bacterium separation medium
  • yeast and bacteria can be distinguished, and only the counts were used, and the separation of microorganisms was determined by the size and shape of each colony in TSA and PCA medium. 5 to 10 strains were selected in consideration of the back. Yeast was also selected seven strains based on the size, shape and color of the colony.
  • strain selection method inoculated by 12 dilution by continuous dilution method cultured in microbial separation medium to Tryptic Soy Broth each shaking incubation for 9-48 hours at a temperature of 25 ⁇ 45 °C deodorized
  • the most active and few colonies were selected, and the agar medium and green tea extract were nano-ized using an ultrasonic crusher, and the second culture was selected for 9 to 40 hours at a temperature of 25 to 40 ° C.
  • Lactobacillus paraparaginas of the present invention Lactobacillus parafarraginis Identification of Strains
  • Lactobacillus ( Lactobacillus ) was considered to belong to the genus. Lactobacillus currently has 140 species and 9 subspecies (as of December 2010), among which Lactobacillus paraparaginas ( Lactobacillus parafarraginis ) The standard strain and the 16S rDNA sequence showed 99.731% concordance with very high similarity (data not shown).
  • Lactobacillus raffi L. rapi
  • Lactobacillus hilgadi L.
  • Lactobacillus parabuchineri L. parabuchneri
  • the high degree of similarity with the standard strains such as 97% or more.
  • the strain was analyzed by 16S rDNA nucleotide sequence of 1,114bp, the phylogenetic analysis using the nucleotide sequence showed that the strain of the present invention forms the same branch as the Lactobacillus paraparaginais standard strain.
  • the homology analysis of the DNA sequence of SEQ ID NO: 1 obtained as a result of the analysis of the bacteria was performed using the NCBI BLASTN program (http: //www.ncbi.nlm.nihgov/blast/), which was the Lactobacillus paraparagi niece( Lactobacillus parafarraginis ).
  • the concentration of ammonia over time after the strain treatment was examined.
  • the test was carried out in the state in which the strain of the present invention was not treated, and a blank was used as a control, and the liquid sample containing the strain of the present invention was treated as a sample (Table 1).
  • the sample was diluted 5 times with the distilled water, and 20 ml of the strain was placed in a 5 L reactor and sealed.
  • the initial ammonia concentration as a test gas was injected into the blank and the sample at 50 ⁇ mol / mol, the temperature was maintained at 18 to 28 ° C, the humidity was maintained at 40 to 60%, and the concentration of the test gas was initially (0 minutes) and 30 minutes.
  • Test gas removal rate (%) [ ⁇ (blank concentration)-(sample concentration) ⁇ / (blank concentration)] x 100.
  • Test gas removal rate (%) [ ⁇ (blank concentration)-(sample concentration) ⁇ / (blank concentration)] x 100.
  • the tank administration of the Lactobacillus paraparaginanis microorganism of the present invention was initially administered more than the experimental standard for the stabilization of the water quality of the tank and can be confirmed after the stable microbial administration (Fig. 2).
  • the feed amount of lactobacillus paraparaginais of the present invention when viewed from the characteristics of the three different types of fry (inoculated with lactobacillus paraparaginanis microorganisms in the degreasing river, powdered probiotic type, microorganisms into the general dough feed.
  • the change in feed amount for the conversion of the feed of one liquid state type, the type pelletized by spraying liquid microorganisms was confirmed. Even in the microbial feed dose and microbial dose it was confirmed that the pH value is maintained within a certain range (Fig. 2).
  • Figure 4 shows the change in pH, water temperature and return of the water tank according to the feed amount and microorganism feed containing the strain of the present invention from the start of the eel culture from about 50 days.
  • the first screening process which started with 110 kg of 35,640 animals, was able to confirm the stable water temperature, microbial administration in a constant tank, and feed volume increased with eel growth.
  • the return of the tank was adjusted from the maximum 17% to the minimum 4%.
  • the water quality of the tank in the eel farming is a direct influence on the mortality, etc. It is common to perform a large amount of return, in the present invention was able to maintain a stable water quality using microorganisms to maintain a minimum return rate (Fig. 4). .
  • Figure 5 shows the change in pH, water temperature and return of the tank according to the microbial feed amount and microorganism input from about 50 days to about 100 days of eel culture, the water temperature was maintained stably based on 29 °C, About 5-8% of the conditions were maintained similar to the primary screening mode. Several spikes in return and a decrease in feed volume were caused by reasons such as tank cleaning. Feed volume increased continuously as the eel grew, and microbial administration in the tank was also administered at regular intervals. It was found that the pH value was maintained within a stable range due to the increase in feed and the introduction of microorganisms (FIG. 5).

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Abstract

본 발명은 탈취 활성 및 뱀장어 양식장의 수질정화 기능을 갖는 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis) 균주, 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 탈취 및 뱀장어 양식장의 수질정화용 미생물 제제, 상기 균주를 배양하는 단계를 포함하는 탈취 및 뱀장어 양식장의 수질정화용 미생물 제제를 제조하는 방법, 상기 균주 또는 이의 배양액을 오폐수처리장, 축사, 퇴비공장 또는 화장실에 처리하여 악취를 제거하는 방법 및 상기 균주 또는 이의 배양액을 뱀장어 양식장에 처리하여 수질을 정화시키는 방법을 제공한다.

Description

탈취 활성 및 뱀장어 양식장의 수질정화 기능을 갖는 락토바실러스 파라파라기니스 균주 및 이의 용도
본 발명은 탈취 활성 및 뱀장어 양식장의 수질정화 기능을 갖는 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis) 균주 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탈취 활성 및 뱀장어 양식장의 수질정화 기능을 갖는 락토바실러스 파라파라기니스 균주, 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 탈취 및 뱀장어 양식장의 수질정화용 미생물 제제, 상기 균주를 배양하는 단계를 포함하는 탈취 및 뱀장어 양식장의 수질정화용 미생물 제제를 제조하는 방법, 상기 균주 또는 이의 배양액을 오폐수처리장, 축사, 퇴비공장 또는 화장실에 처리하여 악취를 제거하는 방법 및 상기 균주 또는 이의 배양액을 뱀장어 양식장에 처리하여 수질을 정화시키는 방법에 관한 것이다.
최근 들어 생활수준의 향상에 따라 일상생활의 불쾌감을 주는 소음, 진동 또는 먼지 뿐만 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.
한편, 미생물 생균제는 복합적인 식량의 세계에서 매우 중요한 부분을 차지하며, 생선이나 새우, 양식어종 등의 민물과 바다생물의 건강에 매우 이로운 역할을 한다. 본 발명의 미생물 생균제는 사료 첨가제와 수질정화제로, 살아 있는 미생물을 포함할 수 있는데, 본 발명에서는 생균제의 미생물과 이 미생물이 생산하는 대사산물이 양식어종의 건강을 증진시키고 수질오염과 악취냄새 제거 기능을 동시에 수행할 수 있는지 알아보았다.
한국등록특허 제10-1029346호에는 악취가스 감소 및 향균효과를 갖는 복합미생물 발효액 및 그의 사용방법이 개시되어 있고, 한국등록특허 제10-0654427호에는 악취생성방지 및 탈취활성을 가지는 락토바실러스 플란타룸 CU03KACC 91103이 개시되어 있으나, 본 발명에서와 같이 탈취 활성 및 뱀장어 양식장의 수질정화 기능을 갖는 락토바실러스 파라파라기니스 균주 및 이의 용도에 관해서는 밝혀진 바가 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명자는 락토바실러스 파라파라기니스 (Lactobacillus parafarraginis) 균주를 포함하는 액상 시료를 고농도의 암모니아에 처리했을 때 검지관식 가스측정기를 통해 암모니아 농도가 빠른 시간 내에 현저히 낮아지는 것을 확인하였고, 상기 균주를 일정량 사료에 섞어 뱀장어에 경구투여하면서 동시에 뱀장어 양식장에 처리한 경우, 기존의 사료 투여시 수조에서 발생하는 아질산과 암모니아 가스 발생을 현저히 완화시킬 뿐만 아니라 소량 발생한 가스의 제거 효과도 탁월하므로, 적어도 하루에 한번 100% 환수를 필요로 하던 뱀장어 양식 수조에서 낮은 환수율(10% 이하)로도 수온 및 pH가 일정하게 유지되어 장기간 뱀장어 양식이 가능한 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 탈취 활성 및 뱀장어 양식장의 수질정화 기능을 갖는 락토바실러스 파라파라기니스 균주를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 탈취 및 뱀장어 양식장의 수질정화용 미생물 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 균주를 배양하는 단계를 포함하는 탈취 및 뱀장어 양식장의 수질정화용 미생물 제제를 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 균주 또는 이의 배양액을 오폐수처리장, 축사, 퇴비공장 또는 화장실에 처리하여 악취를 제거하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 균주 또는 이의 배양액을 뱀장어 양식장에 처리하여 수질을 정화시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 락토바실러스 파라파라기니스 균주는 악취생성의 주요 성분인 암모니아의 탈취 활성 효과가 매우 우수하므로, 상기 락토바실러스 파라파라기니스 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 조성물을 오폐수처리장, 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 균주를 일반 사료에 섞어 뱀장어에 경구투여하면서 동시에 뱀장어 양식장에 처리한 경우 수조의 최소한의 환수율로도 장기간 수온 및 pH가 일정하게 유지되므로 뱀장어 양식장 산업의 경제성에 크게 이바지할 수 있다.
도 1은 락토바실러스 파라파라기니스 (Lactobacillus parafarraginis) 균주를 처리한 후 시간 경과에 따른 암모니아의 농도 변화를 나타낸다.
도 2는 치어양식에서 미생물 사료 투입량 및 미생물 투입에 따른 수조의 pH 변화를 나타낸다. 미생물 사료 투입량은 본 발명의 락토바실러스 파라파라기니스 포함된 사료이며, 미생물 투입은 본 발명의 락토바실러스 파라파라기니스 투입이다.
도 3은 치어양식에서 미생물 사료 투입량의 증가에 따른 수조의 환수량 및 치어 폐사율을 나타낸다(ⓐ, 치어 폐사율; ⓑ, 미생물 사료 투여량).
도 4는 뱀장어 양식에서 미생물 사료 투입량 및 미생물 투입에 따른 수조의 pH, 수온 및 환수량의 변화를 나타낸다(뱀장어 양식 약 50일까지).
도 5는 뱀장어 양식에서 미생물 사료 투입량 및 미생물 투입에 따른 수조의 pH, 수온 및 환수량의 변화를 나타낸다(뱀장어 양식 약 50일부터 약 100일까지).
도 6은 뱀장어 양식에서 미생물 사료 투입량 및 미생물 투입에 따른 수조의 pH, 수온 및 환수량의 변화를 나타낸다(뱀장어 양식 약 100일부터 약 140일까지).
도 7은 뱀장어 양식에서 일반사료 투입시 수조의 환수량 및 pH 변화를 나타낸다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 탈취 활성 및 뱀장어 양식장의 수질정화 기능을 갖는 락토바실러스 파라파라기니스 균주를 제공한다.
본 발명의 락토바실러스 파라파라기니스 균주 (Lactobacillus parafarraginis)는 식물에서 분리 동정되었고, 상기 균주를 한국생명공학연구원 생물자원센터에 2013년 1월 23일자로 기탁하였다 (기탁번호: KCTC 12357BP).
"탈취 활성"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 뱀장어 양식장의 수질정화 기능은 뱀장어의 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 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 탈취 및 뱀장어 양식장의 수질정화용 미생물 제제를 제공한다.
본 발명의 탈취용 미생물 제제는 분말제제 또는 액상제제일 수 있고, 상기 미생물 분말제제를 멸균 생리식염수에 현탁시켜 사용하거나, 상기 액상제제를 대상물에 직접 살포하거나 또는 상기 액상제제를 용기에 담아 악취 발생부에 위치시키는 방법으로 사용될 수도 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 뱀장어 양식장의 수질정화용 미생물 제제는 분말제제 또는 액상제제일 수 있고, 상기 미생물 분말제제를 멸균 생리식염수에 현탁시켜 사용하거나, 상기 액상제제를 뱀장어 양식장의 수조에 직접 살포하여 사용될 수도 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 상기 균주를 배양하는 단계를 포함하는 탈취 및 뱀장어 양식장의 수질정화용 미생물 제제를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 균주를 배양하는 방법은 당업계에 통상적으로 이용되는 방법에 따라 배양할 수 있으며, 바람직하게는 PCA (Plate Count Agar) 및 TSA (Tryptic Soy Agar) 배지를 이용하는 것이나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 상기 균주 또는 이의 배양액을 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 균주 또는 이의 배양액을 뱀장어 양식장에 처리하여 수질을 정화시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 뱀장어 양식장에 처리하여 수질을 정화시키기 위해서는 본 발명의 균주 또는 이의 배양액을 직접 뱀장어 양식장에 직접 처리할 수 있으며, 동시에 일정 농도가 되도록 사료에 섞어 뱀장어에 경구투여하면서 양식할 경우 수질정화 효과는 더욱 상승되는 방법을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 본 발명의 락토바실러스 파라파라기니스 ( Lactobacillus parafarraginis ) 균주의 분리
탈취 활성을 갖는 미생물 균주를 식물로부터 분리하기 위해, 식물 제공의 액상시료를 연속희석법으로 희석하여, 미생물 분리용 배지에 도말하여 25℃에서 3~7일간 배양하였다. 미생물 분리용 배지는 PCA (Plate Count Agar), TSA (Tryptic Soy Agar), MRS (De Man, Rogosa, Sharpe) 및 YM (효모 분리) 한천배지를 사용하였다. 세균은 세 종류의 배지에서 거의 유사하게 나타났고, 유산균 분리 배지인 MRS 배지에서는 효모와 세균의 구분만이 가능하여, 계수에만 참고하였으며, 미생물의 분리는 TSA 및 PCA 배지에서 각 콜로니의 크기, 모양 등을 고려하여 5~10개의 균주를 선별하였다. 효모 역시 콜로니의 크기, 모양 및 색 등을 기준으로 7개의 균주를 선별하였다.
균주 선별 방법에 대하여 좀더 상세히 기술하면, 연속희석법으로 희석하여 미생물 분리용 배지에서 배양된 12개의 균주를 각각 트립틱 소이 브로스에 접종하여 25~45℃의 온도에서 9~48시간 동안 진탕 배양하여 탈취 가장 활성도가 높고 콜로니가 적은 균주를 선발하여 한천배지와 녹차추출물을 초음파 파쇄기로 나노화하여 2차 배양을 25~40℃의 온도에서 9~40 시간 동안 선별하여 배양하였다.
실시예 2. 본 발명의 락토바실러스 파라파라기니스 ( Lactobacillus parafarraginis ) 균주의 동정
상기 실시예 1에서 선별된 균주를 분자생물학적 방법으로 분리하기 위해 16S rDNA 염기서열 분석을 이용하여 동정을 수행하였다. 16S rDNA 염기서열 유사성 분석 결과, 락토바실러스 (Lactobacillus) 속에 속하는 세균으로 판단되었다. 락토바실러스는 현재 140종 9아종 (2010년 12월 기준)이 존재하며 이들 중 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis) 표준균주와 16S rDNA 염기서열이 99.731% 일치하는 매우 높은 유사도를 보였다(데이터 미제시). 이외에 락토바실러스 라피 (L. rapi), 락토바실러스 힐가디 (L. hilgardii) 및 락토바실러스 파라부치네리 (L. parabuchneri) 등의 표준균주와도 97% 이상의 높은 유사도를 보인다. 상기 균주는 16S rDNA 염기서열은 1,114bp로 분석되었고, 상기 염기서열을 사용한 계통수 분석에 의하면 본 발명의 균주는 락토바실러스 파라파라기니스 표준균주와 같은 가지를 형성하는 것으로 나타났다. 상기 균을 대상으로 분석 결과 얻어진 서열번호 1의 DNA 염기서열의 상동성 분석은 NCBI BLASTN 프로그램 (http://www.ncbi.nlm.nihgov/blast/)을 이용하여 수행하였으며, 이를 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis)로 명명하였다.
실시예 3. 락토바실러스 파라파라기니스의 처리에 따른 암모니아 탈취 활성 분석
본 발명의 균주가 암모니아에 대해 탈취 활성을 갖는지를 확인하기 위해, 균주처리 후 시간변화에 따른 암모니아 농도를 조사하였다. 본 발명의 균주를 처리하지 않은 상태에서 시험을 진행한 것은 대조군인 블랭크 (blank)로 기재하였고, 본 발명의 균주를 포함하는 액상시료를 처리한 것은 샘플 (sample) 로 표시하였다 (표 1). 샘플은 상기 균주를 증류수로 5배 희석한 후, 20㎖를 5ℓ의 반응기에 넣고 밀봉하였다. 블랭크 및 샘플에 각각 시험가스인 초기 암모니아 농도를 50μmol/mol으로 주입하고, 온도는 18 ~ 28℃에서, 습도는 40 ~ 60%를 유지하였으며, 시험가스의 농도를 초기 (0분), 30분, 60분, 90분 및 120분에서 측정하였다. 시험가스의 농도는 검지관식 가스측정기 (KS I 2218 : 2009)에 의해 측정하였다 (표 1). 각 시간대별 시험가스의 제거율은 다음과 같은 식에 의해 계산하였다; 시험가스 제거율(%)=[{(블랭크 농도)-(샘플 농도)}/(블랭크 농도)]×100. 그 결과 블랭크에서 암모니아 농도는 거의 변화가 없었지만, 샘플에서는 30분 후에 측정한 암모니아 농도가 1μmol/mol로 현저하게 감소하여 98%의 탈취율을 보였고, 90분 후에는 암모니아를 측정할 수 없을 정도로 제거되었음을 알 수 있었다 (도 1). 이러한 결과는 이전 발명보다 빠른 시간 내에 암모니아를 탈취할 수 있는 것으로, 본 발명의 균주가 암모니아 탈취 활성 효율이 우수하다고 할 수 있다.
표 1
시험항목 시험결과 실험방법
블랭크 (blank) 농도(μmol/mol) 샘플 (sample) 농도(μmol/mol) 탈취율 (%)
탈취시험암모니아(NH3) 0 분 50 50 0.0 의뢰자제시방법
30 분 49 1 98.0
60 분 49 1 98.0
90 분 49 N.D. N.D.
120 분 49 N.D. N.D.
N.D.(not detected) : 검출되지 않았음 (검출한계 0.2μmol/mol)
실시예 4. 뱀장어 치어 양식에서 미생물 사료 투입량 및 미생물 투입에 따른 수조의 pH 변화
본 발명의 락토바실러스 파라파라기니스 미생물의 수조투여는 초기에 수조 수질 안정화를 위해 실험 기준량보다 많게 투여 하였으며 이후에는 안정적으로 미생물 투여를 확인할 수 있다(도 2). 또한, 본 발명의 락토바실러스 파라파라기니스가 포함된 사료 투입량을 보면 치어의 특성상 3가지 다른 타입(탈지강에 락토바실러스 파라파라기니스 미생물을 접종하여 분말화한 생균제 타입, 일반반죽사료에 미생물을 투입한 액상 상태 타입, 펠렛화하여 액상미생물을 스프레이하여 흡착한 타입)의 사료의 전환을 위한 사료 투입량의 변화를 확인할 수 있었다. 이러한 미생물 사료투입량과 미생물투입에도 pH 수치는 일정한 범위내에서 안정적으로 유지됨을 확인할 수 있었다(도 2).
실시예 5. 뱀장어 치어 양식에서 미생물 사료 투입량의 증가에 따른 수조의 환수량 및 치어 폐사율
뱀장어 치어 성장에 따른 사료량 증감과 함께 본 발명의 락토바실러스 파라파라기니스 미생물사료 혼합량도 함께 증감을 하였으며, 수질에 민감한 치어 특성상 평균 60%의 수조 물을 환수하였다(도 3). 이러한 상황을 바탕으로 사료량이 증가함에도 치어의 폐사율은 하락하였으며 또한 중반기부터는 폐사가 발생되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 미생물 사료 투여량과 폐사율의 이동평균선 ⓐ와 ⓑ를 비교하면, 확연히 변화되는 수질 안정화 상황을 비교, 확인할 수 있었다(도 3).
실시예 6. 뱀장어 양식에서 미생물 사료 투입량 및 미생물 투입에 따른 수조의 pH, 수온 및 환수량의 변화
도 4는 뱀장어 양식 시작일부터 약 50일까지의 본 발명의 균주를 포함하는 사료 투입량 및 미생물 투입에 따른 수조의 pH, 수온 및 환수량의 변화를 나타낸다. 110kg의 35,640마리로 시작된 1차 선별양식의 과정은, 안정된 수온 유지와 함께 일정한 수조내 미생물투여, 그리고 장어 성장에 따라 증가되는 사료량 등을 확인할 수 있었다. 수조의 환수는 최대 17%에서 최저 4%대로 조정하여 진행하였다. 일반적인 장어양식에서 수조의 수질은 폐사 등에 직접적인 영향요인이 되어 다량의 환수를 실시하는 것이 일반적이나, 본 발명에서는 미생물을 이용하여 수질을 안정적으로 유지하여 환수율을 최소한으로 유지할 수 있었다(도 4).
본 발명의 미생물이 장어의 노폐물(아질산 및 암모니아 가스)과 잔여 부유 사료의 분해를 통해 수질을 개선시키는 효과를 조사하기 위해, 총 30평 호지 9개와 90평 호지 3개를 포함하여 총 12호지 약 22만 마리에 먹이섭취시에 희석하여 일반사료(제품명, 뱀장어 성만사료; 제조사, 우성사료)에 섞어 경구투여하였으며, 먹이 투여량에 비래하여 수질제거를 포함한 다목적으로 효과를 관찰하기 위하여 호지에 미생물 500cc~2ℓ까지 물 57톤에서~282톤에 투입한 결과 표 2 및 표 3에서 보여주는 바와 같이, 획기적으로 아질산 및 암모니아 가스를 제거되었고, 안정된 pH를 유지하였으며, 1일 환수량 역시 현저히 감소시킨 것을 확인할 수 있었다(표 2 및 표 3).
도 5는 뱀장어 양식 약 50일부터 약 100일까지의 미생물 사료 투입량 및 미생물 투입에 따른 수조의 pH, 수온 및 환수량의 변화를 나타내는 것으로, 수온은 29℃를 기준으로 안정적으로 유지되었으며, 환수량도 약 5~8%로 1차 선별양식과 비슷한 조건을 유지하였다. 몇 차례의 환수량 급등과 사료량 감소는 수조 청소 등의 사유로 변동이 발생되었다. 사료량은 장어가 성장함에 따라 지속적으로 증가하였으며, 수조내의 미생물투여 또한 정기적으로 비율에 따른 일정량을 투여하였다. 이러한 사료 증가와 미생물의 투입으로 pH 수치는 안정적인 범위 안에서 유지되었음을 알 수 있었다(도 5).
도 6은 뱀장어 양식 약 100일부터 약 140일까지의 미생물 사료 투입량 및 미생물 투입에 따른 수조의 pH, 수온 및 환수량의 변화를 나타내는 것으로, 그래프의 변동곡선은 도 4 및 도 5와 동일하게 진행되고 있음을 알 수 있었다. 단, 장어의 성장에 맞춘 사료급식량과 이에 따른 미생물 혼합량 증가, 수심의 증가 등이 약간의 변동 요소이었다. 그래프상의 사료량 감소와 환수량 증가는 수조내부 청소 등의 사유로 변화된 것을 나타내었다. pH 및 수온은 안정적으로 유지되고 있음을 알 수 있었다.
도 7은 뱀장어 양식에서 일반사료 투입시 수조의 환수량 및 pH 변화를 나타내는 것으로, 뱀장어의 수조투입 6일째인 4월 2일부터 수조의 수질관리를 위해 수조 환수량이 100%로 진행되었음을 알 수 있다. 뱀장어의 분뇨와 투입된 사료의 부패 등으로 인해 수조의 환수를 100% 시행하였다고 판단된다. 또한, 사료의 증감에 따라 동일한 패턴으로 pH도 증감되는 것을 확인할 수 있었다. 수조내의 pH 수치가 사료량과 직접적인 관계가 있음을 확인할 수 있었다.
표 2
Figure PCTKR2013001714-appb-T000001
표 3
Figure PCTKR2013001714-appb-T000002

Claims (5)

  1. 탈취 활성 및 뱀장어 양식장의 수질정화 기능을 갖는 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis) 균주(KCTC 12357BP).
  2. 제1항의 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 탈취 및 뱀장어 양식장의 수질정화용 미생물 제제.
  3. 제1항의 균주를 배양하는 단계를 포함하는 탈취 및 뱀장어 양식장의 수질정화용 미생물 제제를 제조하는 방법.
  4. 제1항의 균주 또는 이의 배양액을 오폐수처리장, 축사, 퇴비공장 또는 화장실에 처리하여 악취를 제거하는 방법.
  5. 제1항의 균주 또는 이의 배양액을 뱀장어 양식장에 처리하여 수질을 정화시키는 방법.
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