KR100296299B1 - 음식물쓰레기발효처리제및그에이용되는미생물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물 쓰레기의 발효능력이 우수한 미생물 및 그를 담지하는 발효처리제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 미생물은 호기성 효모인 피키아 파비아니 글로이-에이 (Pichia fabianii GLOY-A) KCTC 0319BP, 하이포피키아 부르토니 케이제이티-1 (Hypopichia burtonii KJT-1) KCTC 0320BP, 갈락토마이세스 지오트리쿰 디티-702 (Galactomyces geotricum DT-702) KCTC 0321BP 및 곰팡이인 리조푸스 올리고스포러스 글로프-에이 (Rhizopus oligosporus GLOF-A) KCTC 0322BP로서, 이들을 단독 또는 두가지 이상 혼합하여 적절한 수분조절제에 담지시킴으로써 발효처리제로 이용한다.
Description
본 발명은 음식물 쓰레기를 발효에 의해 분해시키는 발효처리제 및 그에 이용되는 미생물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 본 발명은 호기성의 효모나 세균을 단독 또는 조합하여 적절한 수분조절제에 담지시킨 것으로 된 음식물 쓰레기의 발효처리제와 상기 발효처리제에 사용되는 미생물에 관한 것이다.
최근 음식물 찌꺼기의 퇴비화와 관련하여 음식물 찌꺼기를 8∼24 시간 내에 완전 분해 및 퇴비화 시킨다고 하는 소위 고속발효기가 여러 중소업체로부터 산발적으로 출시되어 시장에 선보이고 있다. 그러나, 이러한 발효기에 의한 발효는 음식물 찌3꺼기를 단순히 건조시키는 것에 지나지 않아 퇴비로서의 가치가 거의 없을 뿐만 아니라, 작물에 시비할 경우 오히려 치명적인 약해를 유발시킨다. 특히 토양에 버릴 경우 토양이 산성화되어 식물의 생육에 크게 지장을 주어 환경에도 악영향을 주는 재오염을 유발하고 있어 사회적인 문제로 인식되어 사용자의 불신감을 불러 일으킴에 따라, 음식물 찌꺼기와 같은 귀중한 유기성 폐기물의 재활용과 관련 산업 전반에 오히려 장애요소가 되고 있다.
한편, 가정에서 발생하는 음식물 찌꺼기는 현재 일부 자치단체 보조 하에 각 가정별로 발효용기를 설치한 후 매일 음식물 찌꺼기를 투입하고 살포하는 방식을 취하고 있으며, 발효 용기가 가득 차게 되면 중간 집하 장치에 수집하고 이를 그대로 농토에 묻거나 또는 퇴비장에서 후숙과정을 거쳐 퇴비로 사용토록 하고 있다.
그러나, 이러한 방식은 처리시스템 및 처리기술의 미비로 각 가정에서 여러 가지 불편함(악취, 불결감, 잦은 용기세척 작업등)을 야기시키고 있으며, 중간 집하된 음식물 찌꺼기를 완숙퇴비로 만들기 위해서는 대단위시설에서 복잡한 후 발효 공정을 반드시 거쳐야 한다는 문제점을 가지고 있다. 또한 생산된 퇴비 역시 쓰레기라는 인식으로 사용자의 구매욕구를 충족시키지 못하고 있는 실정이다.
이러한 점으로 볼 때, 각 가정에서 발생하는 음식물 쓰레기는 가정내의 단위 장치에서 완숙퇴비로 만들어 화분용 퇴비 등으로 사용하는 방식에 의해, 가정에서 발생되는 유기성폐기물은 가정내에서 재활용하는 소위 폐쇄재활시스템 (closed recycling system)이 바람직하다고 할 수 있다.
그러나, 가정용 퇴비화 장치는 음식물 찌꺼기를 가정내에서 처리한다는 점에서 악취문제가 없어야하며, 처리공정이 시간적, 공간적으로 짧고 간편해야 하나, 현재로는 기술적인 면으로 볼 때 도입기 수준이므로 상기의 제반 필요 기술이 미흡한 실정이다. 또한 각국별 음식문화의 특성상 외국시스템을 그대로 도입할 경우 처리 효율이 떨어질 수밖에 없으며, 이러한 경우라도 최소한 소프트웨어의 한국화 작업이 필수적이다.
따라서, 가정용 단위의 장치 및 운용기술 개발을 위한 미생물 및 발효제, 탈취시스템, 발효공정인자 등에 체계적인 연구(한국화)가 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 노력의 일환으로 상기 음식물 쓰레기를 가정내에서 발효시켜 분해하기 위한 음식물 쓰레기의 발효처리제에 관한 것으로, 특히 음식물 쓰레기의 발효능이 우수한 미생물을 그 영양물과 함께 톱밥, 즉 파쇄목과 같은 수분조절제에 담지시켜 이용하는 것이다.
음식물 쓰레기를 신속하게 발효시키고, 발효 중에 취기의 발생을 억제하며, 발효된 최종처리물을 퇴비로 이용함에 있어 작물에 악영향을 주지 않고 토양의 오염을 유발하지 않도록 하기 위해서는, 음식물 쓰레기를 발효시키는데 이용되는 미생물이 예컨대, 아밀라제(amylase), 프로테아제(protease), 셀룰라제(cellulase), 리그나제(lignase), 리파제(lipase)와 같은 몇 가지 중요한 분해효소를 다량으로, 그리고 높은 효소 활성도로 생산할 수 있어야 한다.
현재, 국내업체에 의해 출시된 음식물 쓰레기 처리장치에 이용되는 미생물로는 방선균인 스트렙토마이세스 엑스폴리아투스 (Streptomyces exfoliautus)와 세균인 마이크로코커스 레테우스 (Micrococcus leteus), 곰팡이로서 페니실리움 시트리눔 (Penicillium citirium), 효모인 데바리오미세스 한세니 (Debaryomyces Hansenii) 등이 주로 사용되고 있으며, 일본 마쯔시다사에서 출시된 미생물로서 아스퍼질러스 오리자에 (Aspergillus oryzae) 등을 들 수 있다.
그러나, 상기 종래의 미생물들은 일정량의 음식물을 규칙적으로 장시간 투입하였을 경우 쓰레기 감량처리 효과가 부족하여 퇴적물이 많이 쌓이며, 15일 정도 지나면 취기의 발생이 극심한 것으로 나타났다.
이는 사용되는 미생물이 상기 기술된 분해효소의 활성화를 원활하게 유도하지 못하여 음식물 쓰레기를 이루는 감량화에 영향을 주는 고형화 물질, 냄새 발생을 주는 단백질, 지방질 등을 효과적으로 분해하지 못하기 때문이다. 예컨대, 방선균은 퇴비화 (발효) 후기에 활동하는 미생물로서 번식속도가 느리고, 탄수화물과 섬유소 등 주로 탄소성 물질을 분해하는 특징을 가지므로, 단백질 분해능이 약해 암모니아성 악취를 유발할 가능성이 높을 뿐 아니라 장기적으로는 수분조절제 칩 자체를 분해하여 통기성을 악화시키고, 아스퍼질러스 오리자에 (Aspergillus oryzae) 역시 발효후기에 활동하는 미생물로서 번식속도가 느리고 당해 종 특유의 왕성한 포자생성능으로 인해 수많은 포자를 만들기 때문에 인체 호흡기에 문제를 일으킬 우려가 있을 뿐 아니라, 아밀라제와 프로테아제의 생성능력이 저조하여 곡류와 생선, 육류가 주류를 이루는 음식문화를 갖는 국가에서는 부적합한 것으로 나타나고 있다.
또한, 이러한 결과는 통상적으로 가정에서 사용되는 음식물 쓰레기 처리기의 발효처리제의 교환이 일년에 2∼4회인 것을 비추어 볼 때 냄새가 심하게 발생되어 불쾌감을 줄 뿐 만 아니라, 고형화물질의 감량이 제대로 이루어지지 않기 때문에 상기 음식물 쓰레기 처리기의 발효조 내의 음식물 찌꺼기 부피가 빨리 증가하게 되어 지속적으로 투입되는 음식물 쓰레기를 발효시키는데 악영향을 끼치게 된다.
이러한 이유로 사용자는 상기 발효처리제의 교환을 자주 해줄 수 밖에 없으므로, 자원의 낭비와 사용상 불편하며, 불쾌감을 자주 겪게 되는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 음식물 쓰레기의 발효능이 우수한 미생물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 미생물 및 이러한 미생물을 적절한 수분조절제에 담지시킨 것으로 이루어진 음식물 쓰레기 발효처리제를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 미생물을 비롯한 각종 미생물의 음식물 발효능과 소취 성능을 비교도시한 그래프. 발효제의 부피 14.1ℓ를 70℃로 유지하면서 1회 (1분)/1시간씩 교반하면서 실시하였다. 초기구동은 3분간 실시하였다.
그래프에서 DW는 국내 D사 (종래의 제 1예), MS는 일본 M사 (종래의 제 2예), LG는 본 발명에 따른 발효제를 표시한다. 원중량은 발효제를 포함하여 투입된 음식물 쓰레기의 총 중량이고 중량은 발효제를 포함하여 투입되어 퇴비화한 음식물 쓰레기의 누적중량이다. 그래프 단위는 우측 Y축은 척도, 좌측 Y축은 중량(kg)이고 X축은 경과일자 (일)을 나타낸다.
도 2a는 피키아 파비아니 글로이-에이 (Pichia fabianiiGLOY-A) KCTC 0319BP의 800배율 현미경 사진도.
도 2b는 하이포피키아 부르토니 케이제이티-1 (Hyphopichia burtoniiKJT-1) KCTC 0320B)의 800배율 현미경 사진도.
도 2c는 갈락토마이세스 지오트리쿰 디티-702 (Galactomyces geotricumCT-702) KCTC 0321BP의 400배율 현미경 사진도.
도 2d는 리조푸스 올리고스포러스 글로프-에이 (Rhizopus oligosporusGLOF-A) KCTC 0322BP의 200배율 현미경 사진도.
도 3은 본 발명의 발효제의 기본적인 발효성능을 종합적으로 나타낸 그래프.
본 발명자는 상술한 종래기술의 문제점을 해결할 수 있는 우수한 음식물 발효균주를 선별하기 위하여 사료, 토양 및 잔반, 퇴비가 왕성히 이루어지고 있는 퇴비더미 등에서 우점균을 분리하였다. 이들에 대한 선별과정에서 1차로 내구체 형성능 및 효소생산력, 활성도 테스트, 그리고 음식물 찌꺼기 분획물에서의 배양성 테스트 등을 실시하여 이를 바탕으로 선별된 균종들 중 2차로 잔반에서의 발효능 및 취기 발생 정도를 측정하여 4종의 최우수 균주를 선별하였다.
즉, 본 발명은 음식물 쓰레기를 발효시켜 분해하는 미생물과, 이러한 미생물을 톱밥 등과 같은 수분조절제에 담지시켜 이루어진 음식물 쓰레기의 발효처리제를 제공하고자 하는 것으로 특히, 상기 수분조절제에 담지되는 미생물은 다음에 표시되는 것들이다.
가. 호기성 미생물로서 효모 종류인 피키아 파비아니 글로이-에이 (Pichia fabianiiGLOY-A) KCTC 0319BP (부다페스트 조약에 의한 국제기탁기관인 한국과학기술연구원 부설 생명공학연구소 유전자원센터 유전자은행에 기탁. 기탁번호: KCTC 0319BP)
나. 호기성 미생물로서 효모 종류인 하이포피키아 부르토니 케이제이티-1 (Hyphopichia burtoniiKJT-1) KCTC 0320BP (부다페스트 조약에 의한 국제기탁기관인 한국과학기술연구원 부설 생명공학연구소 유전자원센터 유전자은행에 기탁. 기탁번호: KCTC 0320BP).
다. 호기성 미생물로서 효모 종류인 갈락토마이세스 지오트리쿰 디티-702 (Galactomyces geotricumDT-702) KCTC 0321BP (부다페스트 조약에 의한 국제기탁기관인 한국과학기술연구원 부설 생명공학연구소 유전자원센터 유전자은행에 기탁. 기탁번호: KCTC 0321BP).
라. 곰팡이 종류인 리조푸스 올리고스포러스 글로프-에이 (Rhizopus oligosporusGLOF-A) KCTC 0322BP (부다페스트 조약에 의한 국제기탁기관인 한국과학기술연구원 부설 생명공학연구소 유전자원센터 유전자은행에 기탁. 기탁번호: KCTC 0322BP).
상기 가∼라 기재의 미생물의 분리원과 균학적 성질은 다음과 같다.
글로이-에이와 글로이-에프는 충북 괴산군의 토양으로부터, 케이제이티-1과 케이제이티-2는 시판하는 동물용 사료에서 각각 시료를 채취하여 채취 즉시 피트 모스 (peat moss)를 이용, 함수율 60%로 조절하여 약 2주일간 방치한 후 스크리닝하여 선별하였다.
본 발명 미생물들의 동정 특성을 한국과학기술연구원 부설 생명공학연구소 유전자원센터 유전자은행에 의뢰하여 조사하였다. 본 발명 미생물들의 균학적 성질 측정에 사용된 각종 배지의 조성은 다음과 같다:
YM 배지
효모 추출물 3.0 g
맥아 추출물 3.0 g
펩톤 5.0 g
덱스트로스 (한천) 10.0 g
증류수 1.0 L
차팩 한천 (Czapek's agar) 배지
NaNO33.0 g
K2HPO41.0 g
MgSO4·7H2O 0.5 g
KCl 0.5 g
FeSO4·7H2O 10.0 mg
수크로스 (시판등급) 30.0 g
한천 15.0 g
증류수 1.0 L
PDA (Potato Dextose Agar) 배지
으깬 감자 300.0 g
글루코스 20.0 g
한천 15.5 g
증류수 1.0 L
배양특성
가. 글로이-에이 (GLOY-A): YM배지상에서 배양하면 엷은 오렌지색을 띄고 차팩 한천 배지에서는 미세한 흰색의 집락(colonies)을 형성하고 발아에 의해 증식하며 난형 내지 타원형의 형상을 갖는다.
나. 케이제이티-1 (KJT-1): PDA 배지에서 배양하면 흰색의 크림처럼 집락을 형성하며 발아에 의해 증식하고 유격성 균사를 갖는 것으로 나타났다.
다. 디티-702 (DT-702): 흰색 막 모양으로 집락을 형성하고, 분절형 분생자를 갖는 유격성 균사를 형성한다. YM 배지상에서 25℃, 5일 동안에 5∼6cm에 달하는, 빠른 성장속도로 집락을 형성한다. 균사는 두갈래로 가지를 치며, 분생자 사슬은 대부분 공중을 향함.
라. 글로프-에이 (GLOF-A): PDA 배지상에서 매우 빨리 자람. 투명한 기균사, 포복균사, 유색의 가근과 포자낭병, 및 돌기를 갖는다. 축주에 포자가 달린 포자낭을 많이 가짐. 집락은 옅은 갈색-회색으로, 약 1 mm 이상의 높이를 갖는다. 포자낭포자는 단생성이거나 또는 4 내지 6개의 군락을 이루며, 담갈색 균사로서 자란다. 구형의 포자낭은 성숙하면 갈색-흑색을 띠며 직경 100 μm 까지 자란다. 구형의 축주는 원추형 돌기를 갖는다. 포자낭병은 불규칙한 형상으로 구형이며, 전체적으로 갈색을 띠고, 단일의 약간 투명한 매끄러운 벽을 갖는다. 균사, 포자낭병 및 포자낭 중에, 후막포자가 풍부하게 단일의 EH는 짧은 사슬형으로 과립상 내용물을 갖는다.
상기 가∼라 기재의 미생물은 인체 및 가축에 유해하지 않으며, 유해한 독성물질을 생성하지도 않는 것으로 밝혀졌다.
생화학적 특성
본 발명 미생물들의 생화학적 특성은 YT 마이크로 플레이트TM을 이용하여 각 미생물의 산화시험과 자화시험 결과로부터 구하였다.
효모균의 생화학적 특징 분석에 사용된 동정 시험 패널과 그 결과는 다음과 같다.
글로이-에이
디티-702
케이제이티-1
상기의 다양한 분석 결과, 글로이-에이, 디티-702, 케이제이티-1, 및 글로프-에이는 각각 피키아 파비아니 (Pichia fabianii), 갈락토마이세스 지오트리쿰 (Galactomyces geotricum), 하이포피키아 부르토니 (Hyphopichia burtonii) 및 리조푸스 올리고스포러스 (Rhizopus oligosporus)인 것으로 동정되었으며 이들을 부다페스트 조약에 의한 국제기탁기관인 한국과학기술연구원 부설 생명공학연구소 유전자원센터 유전자은행에 각각 기탁번호 KCTC 0319BP, KCTC 0320BP, KCTC 0321BP, 및 KCTC 0322BP로 기탁하였다.
본 발명의 이들 4종의 미생물의 생육가능한 최적 온도범위는 25℃∼45℃로서, 구체적으로는 피키아 파비아니 글로이-에이 (Pichia fabianii GLOY-A) KCTC 0319BP의 경우 30℃∼45℃, 하이포피키아 부르토니 케이제이티-1 (Hypjopichia burtoniiKJT-1) KCTC 0320BP의 경우 30℃∼45℃, 갈락토마이세스 지오트리쿰 디티-702 (Galactomyces geotricumDT-702) KCTC 0321BP는 30℃∼40℃ 이며, 리조푸스 올리고스포러스 글로프-에이 (Rhizopus oligosporusGLOF-A) KCTC 0322BP는 30℃∼40℃이다.
또한 상기 이들 미생물의 생육을 위한 수소이온농도의 범위는 pH 4 ∼ pH 8이다.
음식물 쓰레기의 발효처리제로서 사용되기 위해서는, 사용되는 발효처리제 또는 그에 담지되는 미생물이 음식의 종류에 상관없이 신속한 분해 능력을 가질수 있도록 상기 기재된 여러 가지 분해효소의 생성능력이 뛰어나야 할 뿐만 아니라, 분해과정에서 냄새발생을 억제하기 위하여 특히 단백질의 분해능력이 우수하여야 한다. 또한, 분해된 최종처리물을 퇴비로 활용함에 있어 작물과 토양에 악영향을 주지 않아야 한다.
본 발명의 발효처리제를 구성하는 상기 가∼라 기재의 미생물은 효소 생산력 및 활성도가 뛰어나다.
음식물 찌꺼기의 주성분은 탄수화물 (곡물류), 섬유소 (야채,과일류), 단백질 (생선, 육류) 및 지방 (기름, 유지류)으로써, 이들은 발효균에 의해 직접 발효될 수 없는 고분자 중합체 즉 폴리머로 구성되어 있다. 이러한 고분자 중합체는 발효균에 의해 생성 분비되는 각종 효소에 의해 단량체, 즉 모노머로 분해되었을 때 미생물에 의해 발효 될 수 있는 것이다. 따라서, 우수 발효균의 기본요건으로서 이들 효소 생산력 및 활성이 높아야 할 것을 들 수 있다. 이하에, 상기 효소생산력 및 활성도에 관한 본 발명 미생물 및 기타 대조 미생물의 작용 능력을 시험하고 그 결과를 나타내었다. 다음 표 1에 테스트에 참여한 각종 미생물의 균종과 균주명을 요약하였다.
| 균종 | 균주명 |
| 세균 | G-5 : 바실러스 (Bacillus)속 |
| 곰팡이 | LF-6 :아스퍼질러스 오리자에 (Aspergillus oryzae) |
| GLOF-A : 리조푸스 올리고스포러스 (Rhizopus oligosporus) | |
| P-33 : 아스퍼질러스 (Aspergillus)속 | |
| MD-8 : 뮤코 (Mucor)속 | |
| 효모 | GLOY-A : 피키아 파비아니 (Pichia fabianii) |
| FN-13 : 쉬조사카로마이세스 (Shizosaccharomyces)속 | |
| DT-702 : 갈락토마이세스 지오트리쿰 (Galactomyces geotricum) | |
| KJT-1 : 하이포피키아 부르토니 (Hyphopichia burtonii) | |
| KJT-2 : 사카로마이세스 (Saccharomyces)속 |
탄수화물 분해효소인 아밀라제는 곡류의 주성분인 녹말을 포도당 즉, 글루코스와 말토스로 분해하는 기능을 하는 것으로 모든 생명체의 가장 중요한 에너지 대사 효소이다. 상기 아밀라제의 생산성은 미생물이 배양된 배지에 아밀라제 측정용 시약 (starch azure)을 첨가시 무색으로 탈색되는 클리어 존(clear zone)의 크기를 측정함으로써 구할 수 있다.
단백질 분해효소인 프로테아제는 생선, 육류 등의 주성분인 단백질을 분해하는 효소로서 아미노산의 고분자 중합체인 단백질을 아미노산으로 분해하는 기능을 한다. 상기 단백질은 악취를 발하는 주요원인 물질로 탈취장치를 반드시 필요케 하는 성분이며, 상기 단백질의 분해 능력이 뛰어난 발효처리제를 사용할 경우 악취 발생을 억제하여 상기 탈취장치를 필요로 하지 않을 수 있음은 이해 가능하다. 프로테아제의 생산성 역시 아밀라제의 경우처럼 클리어 존의 직경을 측정하여 구하였다.
과일, 야채의 주성분인 섬유소는 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌 (lignin) 등으로 구성되어 있으며, 이중 셀룰로스의 함량이 가장 높다. 섬유소 분해효소로서 셀룰라제는 상기 섬유소인 셀룰로스를 포도당과 같은 단당류로 분해하는 기능을 하는 것이다. 실제로 음식물 찌꺼기의 50% 이상은 섬유소로 조성된 바, 이 섬유소를 분해하는 효소인 상기 셀룰라제는 가장 중요한 분해 효소라 할 수 있다. 상기 셀룰라제는 배지에 탄소원을 사용하여 배양균을 배양하여 그 배양 생장성을 조사함으로써 측정하였다. 하여 측정할 수 있는데, 상기 셀룰라스 생산력은 효모와 곰팡이류에서 높게 나타났다.
섬유소 분해효소로서의 리그나제 (lignase)는 섬유소 성분중 분해율이 가장 낮은 리그닌을 분해하는 기능을 하며 실제로 섬유소 성분중 셀룰로스의 분해는 리그닌이 분해되고 나서 시작되므로, 성공적인 소멸화 달성의 최대 난제는 바로 리그닌의 완전분해에 의존한다. 상기 리그나제의 생산력 측정은 상기 셀룰라제와 동일하다.
지방류(유지, 기름)는 난분해성 유기물의 일종으로 발효가 제대로 이루어지 않으면 다량의 악취물질을 발하는 특징을 가지고 있는 것으로 이를 분해하는 지방분해효소인 리파제의 생산력이 우수하여야 함은 당연하다. 상기 리파제의 측정 방법도 상기 셀룰라제의 측정 방법과 동일하다.
표 1에 표시된 바와 같은 본 발명 미생물을 포함한 각종 미생물의 내구체 형성능력과 아밀라제, 프로테아제, 셀루라제, 리그나제 및 리파제의 효소활성도 측정 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
| 균종 | 균주명 | 내구체형성 | 효소활성도 | ||||
| 아밀라제(mm) | 프로테아제(mm) | 셀룰라제 | 리그나제 | 리파제 | |||
| 세균 | G-5 | 0 | 4 | 2 | ++++ | ++++ | + |
| 곰팡이 | LF-6 | 0 | 14 | 14 | +++++ | +++++ | ++ |
| GLOF-A | 0 | 20 | 19 | +++++ | +++++ | ++ | |
| P-33 | 0 | 16 | 17 | ++++ | ++++ | ++ | |
| 효모 | GLOY-A | 0 | 25 | 22 | +++ | +++ | +++ |
| DT-702 | 0 | 22 | 19 | ++++++ | +++++ | ++++ | |
| KJT-1 | 0 | 22 | 16 | +++++ | ++++ | +++ | |
| KJT-2 | 0 | 23 | 17 | +++++ | ++++ | +++++ |
-X : 내구체 형성 안됨
O : 내구체 형성
-효소활성도의 숫자는 클리어 존의 직경
-,+ : 활성도의 정도를 나타냄
상기 표 2의 결과로부터, 시험 미생물 모두가 내구체를 형성하는 것으로 확인되었다.
아밀라제와 프로테아제의 경우 미생물에 따라 클리어 존의 크기가 25mm 이하까지 다양하게 나타난 것을 알 수 있다. 이는 발효균에 따라 아밀라제와 프로테아제의 생산력에 차이가 있으며, 결국 균종에 따라 탄수화물 및 단백질 발효능에 많은 차이가 있음을 가리키는 것이다.
상기 표2의 결과 본 발명에 따른 발효처리제를 구성하는 미생물인 GLOF-A, DT-702, KJT-1은 내구성도 높으며, 분해효소 생산능력 및 활성도가 전반적으로 높음을 확인 할 수 있다.
음식물 찌꺼기는 그 물리적 성상으로 볼 때 다음과 같은 두 부분으로 나눌 수 있는데, 첫째는 대부분의 수분을 포함한 용출성 양분(고형물에 흡착되어 있는 유리성 양분 포함)분획이며, 둘째는 상기 용출성 양분 이외의 고형을 분획이다. 음식물 찌꺼기 발효의 초기 단계는 용출성 분획물의 발효단계이며, 중,후기 단계는 고형을 분획내의 유기물 발효 단계라 할 수 있는데, 우수한 발효균이란 용출성 분획물과 고형물 분획물내의 유기물을 모두 효율적으로 분해하는 균임은 이해 가능하고 본원 발명을 이루는 미생물들이 이러한 균임을 실험 결과를 토대로 보인다.
상기 실험을 위하여 잔반에 냉수를 가하여 얻어진 추출물을 이용하여 고체 배지를 제조한 후 이에 발효균을 접종하여 배양하여 생장성을 측정한 바 본원 발명이 상기 용출성 부분을 효과적으로 분해하는 것으로 나타났다.
비용출성 분획물에서의 배양성을 검증하기 위하여 잔반 냉수 추출물 이외의 고형물 부분에 열수를 가한 후 완전 분쇄된 것을 이용하여 고체배지를 제조한 후 발효균을 접종하여 배양한 후 생장성을 측정하였다.
표3은 상기 음식물 찌꺼기의 분획물 이용성을 테스트한 결과이다.
| 균종 | 균주명 | 배양성 | |
| 용출물배지 | 비용출물배지 | ||
| 세균 | G-5 | ++++ | +++ |
| 곰팡이 | LF-6 | ++++ | +++++ |
| GLOF-A | +++++ | +++++ | |
| P-33 | ++++ | +++++ | |
| 효모 | GLOY-A | +++++ | +++ |
| DT-702 | +++++ | +++++ | |
| KJT-1 | ++++ | +++++ | |
| KJT-2 | +++++ | +++++ |
-,+ : 활성의 정도를 나타냄
상기 균주들이 음식물 찌꺼기에 기존에 있는 잡균의 간섭 영향없이 실제 잔반에서 배양성 및 취기 발생 정도를 측정하였다.
이를 위하여 음식물 찌꺼기와 코코넛 피트(coconut peat)를 3:1의 비율로 혼합하고 수분함량을 60%로 조절한 후 내열성 PP용기에 넣어 90℃에서 15분간 살균하고, 하온시킨후 상기 표1의 균의 액체 배양액 일정량을 각가 PP 용기에 접종하였다. 접종후 3일, 6일, 10일차에 시료를 채취하여 생장성을 측정하였으며, 그 당시 취기를 조사하였다.
표4는 그 결과를 보이는 것으로 본원 발명의 발효처리제를 구성하는 미생물은 배양일수가 경과할수록 취기가 더욱 양호해지며, 생장성도 유지되는 것으로 나타났다.
| 균종 | 균주명 | 배양3일차 | 배양6일차 | 배양10일차 | |||
| 겉보기생장성 | 취기 | 겉보기생장성 | 취기 | 겉보기생장성 | 취기 | ||
| 세균 | G-5 | +++++ | 2 | +++ | 3 | + | 4 |
| 곰팡이 | LF-6 | ++++ | 2 | ++ | 2 | +++ | 2 |
| GLOF-A | ++++ | 1 | +++++ | 1 | +++++ | 1 | |
| P-33 | +++ | 3 | ++ | 2 | +++ | 2 | |
| 효모 | GLOY-A | +++ | 1 | +++++ | 1 | +++ | 1 |
| DT-702 | +++ | 1 | +++ | 1 | +++ | 1 | |
| KJT-1 | +++++ | 2 | +++++ | 1 | +++++ | 1 | |
| KJT-2 | +++++ | 2 | ++++ | 2 | +++ | 1 |
+ 불량 1 냄새를 거의 느낄수 없음
++ 약함 2 냄새가 약간 남
+++ 보통 3 냄새가 뚜렷하게 느껴짐
++++ 우수 4 냄새가 심하여 코를 자극함
+++++ 매우 우수
잔반에 있는 잡균의 존재하에서 본원 발명의 발효처리제를 구성하는 미생물을 포함하여 상기 표1의 미생물이 실제로 상기 잡균에 대하여 우점 배양되는 지의 그 때의 취기 정도를 살펴본 시험결과에 의하면 배양성과 취기 모두 표 4의 열처리를 이용성 테스트 결과와 유사한 경향을 나타내었다.
| 균종 | 균주명 | 배양 3일차 | 배양 6일차 | 배양 10일차 | |||
| 겉보기생장성 | 취기 | 겉보기생장성 | 취기 | 겉보기생장성 | 취기 | ||
| 세균 | G-5 | +++ | 3 | +++ | 3 | - | 4 |
| 곰팡이 | LF-6 | ++ | 3 | + | 3 | ++ | 3 |
| GLOF-A | ++++ | 2 | ++++ | 1 | ++++ | 1 | |
| P-33 | + | 3 | ++ | 2 | ++ | 2 | |
| 효모 | GLOY-A | +++++ | 1 | +++++ | 1 | +++++ | 1 |
| DT-702 | ++++ | 2 | ++++ | 1 | ++++ | 1 | |
| KJT-1 | ++ | 2 | +++++ | 1 | ++++ | 2 | |
| KJT-2 | +++ | 2 | +++ | 2 | ++++ | 1 |
+ 불량 1 냄새를 거의 느낄수 없음
++ 약함 2 냄새가 약간 남
+++ 보통 3 냄새가 뚜렷하게 느껴짐
++++ 우수 4 냄새가 심하여 코를 자극함
+++++ 매우 우수
음식물 쓰레기의 발효를 위한 미생물이 갖추어야 할 또 하나의 중요한 특성은 고염분 조건 하에서 잘 생육할 수 있어야 한다는 것이다. 왜냐하면 음식물 쓰레기는 반찬과 찌개 등을 포함하고 있으므로, 염분이 고농도로 농축되어 있기 때문이다.
이를 검증하기 위하여 염분농도가 0.5%, 1%, 2%, 5%로 조절된 TSA(Tryptic Soy Agar)배지에서의 배양성을 조사하였으며, 그 결과 표 6에서 나타난 바와 같이 염분농도 2%까지는 생육에 전혀 지장을 받지 않았으며, 5%에서도 60% 이상의 생육을 보이고 있음을 확인하였다.
| 균종 | 균주명 | 여러 가지 NaCl 농도에서의 성장율 | |||
| 0.5% | 1.0% | 2.0% | 5.0% | ||
| 세균 | G-5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 곰팡이 | LF-6 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| GLOF-A | 5 | 5 | 5 | 4 | |
| P-33 | 5 | 5 | 5 | 4 | |
| 효모 | GLOY-A | 5 | 5 | 5 | 5 |
| DT-702 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| KJT-1 | 5 | 5 | 5 | 4 | |
| KJT-2 | 5 | 5 | 5 | 5 |
2. 약함 3. 보통 4. 우수 5. 매우 우수
한편, 발효처리제를 구성하는 미생물은 일반적으로 한 종 이상의 균을 포함하여 구성되기 때문에, 이 때 어느 한 균이 다른 균의 배양성을 억제하면 발효처리제로서 함께 사용할 수 없게 된다. 따라서 본 출원인은 상호길항성 테스트를 통하여 본 발명의 미생물이 서로 혼합되었을 경우 다른 미생물의 배양에 영향을 주지 않음을 보이고자 하였다. 시험결과 세균인 G-5 만이 다른 균에 대하여 억제 능력을 가지고 있으며, 본 발명의 미생물을 포함한 기타 균은 상호 길항능력을 갖고 있지 않는 것으로 확인되었다. 표 7에 균주별 상호길항성 테스트 결과를 나타내었다.
| 균종 | 일련번호 | 균주명 | 길항 미생물의 일련번호 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
| 세균 | 1 | G-5 | + | + | + | + | + | + | + | + |
| 곰팡이 | 2 | LF-6 | ||||||||
| 3 | GLOF-A | |||||||||
| 4 | P-33 | |||||||||
| 효모 | 5 | GLOY-A | ||||||||
| 6 | DT-702 | |||||||||
| 7 | KJT-1 | |||||||||
| 8 | KJT-2 |
+ 상호 길항성 있음
blank 상호길항성 없음
본 발명의 발효제에서 사용되는 수분조절제로는 톱밥과 같은 파쇄목, 대패밥, 왕겨, 밀기울, 피트 모스(peat moss), 코코넛 피트 (coconut-peat) 등을 들 수 있으며, 파쇄목이 특히 바람직하다. 크기는 3-5 mm의 것을 사용한다. 사용량은 미생물 배양물에 대해 부피비로 약 20 내지 40배이며, 바람직하게는 약 30배인 것이 좋다.
수분조절제는 음식물 자체를 분산시키고, 염분을 흡착, 희석하여 발효물의 물성을 조절하고, 음식물내의 과량의 수분을 분산시킴으로써 발효물내의 수분과 입도를 조절해주고, 발효균에 서식처를 제공하고 통기성을 확보해주어 발효물내 미생물을 생물학적으로 활성화시키는 역할을 한다.
특히, 수분조절제로서 파쇄목의 크기와 관련하여, 종래에는 3 mm 이하의 것이 사용되었으나, 이 경우, 음식물과의 접촉면적이 증가하여 발효속도를 증가시킬 수 있다는 장점이 있지만, 입자간의 공극이 작아져서 통기성 확보가 곤란하여 발효균이 산소부족을 느끼고, 발효균의 호흡가스 배출이 원활치 않아 균의 생리기능이 저하할 뿐 아니라, 장기간 교반, 가열시 수분조절제가 마모, 발효되어 크기가 더 감소하게 되므로, 발효균의 생리기능 저하가 심화된다는 단점이 있다. 한편, 크기가 5 mm를 초과할 경우에는 통기성이 증가하여 발효균에 원활한 산소공급을 기할 수 있고, 칩의 입도가 장기간 유지되므로 발효제 자체의 수명이 연장가능하다는 장점이 있는 반면, 음식물과의 접촉면적이 작으므로 발효효율이 저하하고, 수분흡수력, 즉 수분 조절력이 감소된다는 단점을 피할 수 없다. 그러나, 크기를 3 내지 5 mm로 할 경우, 상술한 단점을 최대한 피하면서, 음식물과의 접촉면적 증가에 따라 발효속도와 효율을 증가시키는 한편, 발효균의 생리기능과 발효제의 수명을 양호하게 유지시키는 것이 가능하다.
또한, 발효처리제로서의 미생물은 제품화를 위해서는 양산에 적합해야 하고, 취급성이 좋으며, 톱밥 칩(chip)에서의 배양성이 우수해야 한다.
이의 검증을 위하여 본원 발명의 미생물 등을 포함한 표 1의 미생물에 대하여 각 종균의 밀도와 내구체 밀도를 조사하였다. 표 8은 균주의 양산성 테스트 결과이다. 세균인 G-5는 길항성 조사시 발효처리제용 미생물로는 부적합하다고 판명되어 본 시험부터는 생략하였다.
| 균종 | 균주명 | 배양액내 총균밀도(X 105) | 배양물내 포자(내구체)밀도(X 105) |
| 곰팡이 | LF-6 | 80 | 65 |
| GLOF-A | 160 | 150 | |
| P-33 | 16 | 3 | |
| 효모 | GLOY-A | 6800 | 6600 |
| DT-702 | 4590 | 4590 | |
| KJT-1 | 3920 | 3880 | |
| KJT-2 | 2200 | 2100 |
상기 결과, 효모균은 대체적으로 양산성이 좋으며, 곰팡이로는 GLOF-A가 배양 수율이 좋았다. 이렇게 양산된 미생물은 톱밥을 칩 재료로 사용할 때, 톱밥에 대한 생물학적 친화성이 양호하고 그 배양성이 우수한 균이라야 하는데, 이를 검증하기 위하여 톱밥을 수분조절 (50∼60%)하여 멸균한 후 접종하여 7일간 배양한 후 밀도를 측정하였다.
그 결과, 본원 발명의 발효처리제를 구성하는 미생물만이 톱밥에서의 균주 배양 수율이 좋은 것으로 나타났다 (표 9 참조). 이러한 여러 가지 검증 실험은 시중에 유통되는 제품에서 분리한 분리균 48종을 포함하여 실시하였으며,이러한 실험을 통해 본 발명에 따른 4가지 미생물이 여러 가지 검증을 통과한 우수한 발효처리용 미생물인 것으로 밝혀졌다.
톱밥을 칩 재료로 사용할 때, 톱밥에 대한 생물학적 친화성이 양호하고 그 배양 성이 우수한 균을 선발하기 위해 톱밥에서의 발효균 배양 수율을 조사하였다. 톱밥을 수분 조절 (50-60%)하고 멸균시킨 다음 각 발효균을 접종하여 7일간 배양한 후의 배양물 내 균밀도를 측정하였다. 결과는 표 9에 나타낸 바와 같다. 표 9로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 균종 별로 톱밥에서의 배양수율이 크게 다르며 곰팡이 중에서는 본 발명에 따른 GLOF-A, 효모 중에서도 본 발명에 따른 GLOY-A, DT-702, KJT-1이 우수한 것으로 나타났다.
| 균종 | 균주명 | 균밀도(톱밥배양물 1g당) |
| 곰팡이 | LF-6 | 3×104 |
| GLOF-A | 7×105 | |
| P-33 | 4×105 | |
| 효모 | GLOY-A | 2×107 |
| DT-702 | 8×105 | |
| KJT-1 | 4×106 | |
| KJT-2 | 7×105 |
2종 이상의 미생물 혼합 발효처리제의 발효효과
본 발명의 발효처리제는 특히 곰팡이인 글로프-에이를 기본적으로 사용하고 여기에 글로이-에이, 디티-702 또는 케이제이티-1 중 한가지 이상을 혼합사용할 수 있다. 발효미생물로서 글로프-에이, 케이제이티-1, 및 글로이-A를 사용한 본 발명의 발효첨가제의 음식물 쓰레기의 발효효과 실험결과를 다음에 나타내었다.
·발효제 투입균: 글로프-에이, 케이제이티-1, 및 글로이-에이
·공기 공급량: 320 lpm
·온도: 35℃
·수분조절제 종류: 파쇄목 (3-5mm)
·수분조절제 부피: 28.6 L
·교반횟수: 2회/1시간
·균수 101-개
·초기수분량: 55%
| 경과일 | 제 1일 | 제 4일 | 제 7일 | 제 10일 |
| 투입누적량(g) | 500 | 2000 | 4500 | 6500 |
| 소멸량(g) | 429 | 1864 | 4236 | 6231 |
| 소멸률(%) | 85.8 | 93.2 | 94.1 | 95.9 |
한편, 미생물은 균종 별로 제각기 다른 특성을 갖기 때문에, 본 발명에 따른 발효균을 모두 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 서로 다른 효소 활성도를 갖는 균종으로 구성되어 있으므로, 투입 균종을 다양화함으로써 투입된 모든 성분을 원활히 분해할 수 있고 따라서 최적의 발효효율을 발휘할 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 특정 발효처리제의 조성을 다음에 나타내었다:
| 성 분 | 투입량 |
| 수분조절제 | 70,500 L |
| 미생물 배양물* | 4,500 L |
| MgSO4 | 20 kg |
| KH2PO4 | 8 kg |
| CaO | 20 kg |
| 포도당 | 40 kg |
| 효모 추출물 | 4 kg |
* 효모 3종을 각각 1천만 마리/g, 곰팡이 1종을 10만 마리/g의 비율로 혼합하였음.
본 발명에 따른 발효제의 전형적인 생산공정은 다음과 같다 (1,000 L/뱃치 기준). 먼저, 3 - 5 mm의 크기의 톱밥 (파쇄목)을 이송하여 함수율을 50 - 60%로 조절하고, MgSO4, KH2PO4, CaO, 글루코스, 및 효모 추출물과 같은 영양물을 첨가한 다음 80℃에서 24시간 교반하여 살균시킨 후, 이를 35℃로 냉각하여, 함수율 30 - 35%로 조절하고, 본 발명에 따른 미생물 즉 3종의 효모와 1종의 곰팡이, 임의로 바실러스 써모필리스와 같은 고온성 세균의 종균액을 제조한 후 종균액 30L/톱밥 1000L의 비율로 분무 접종하였다. 이를 35℃에서 5일간 교반한 다음 상온의 숙성실에서 약 5일간 자연 건조 후 강제건조 (송풍 2일) 처리하여 함수율 15 - 25%로 조절한 후, 3 - 4 mm 메쉬로 거른 후 포장한다.
상기 본 발명에 따른 글로이-에이, 글로프-에이, 디티-702, 케이제이티-1의 4종의 미생물을 모두 함유하는 발효제의 기본적인 발효성능을 음식물 쓰레기의 감량율, 함수율, 누적중량 등의 측면에서 실험한 결과를 도 3에 그래프로 나타내었다. 실험은 7일 단위로 발효제의 투입량을 1.2 kg, 1.5 kg, 3.0 kg으로 각각 다르게 투입하여 실험하였다. 도 3으로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 평균 감량율은 93.9%였고, 함수율은 50 - 60% 사이에서 유지되었으며, 매일 음식물 쓰레기를 투입하기 전에 측정한 발효조내 중량 (투입전 중량)은 일정범위내에서 유지되었다. 이는 본 발명의 발효제가 음식물 쓰레기 감량효율과 수분 함유량 유지 효과가 우수함을 입증하는 것이다.
고온성 세균 추가 사용예
한편, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 미생물을 단독 또는 혼합하여 사용한 데 더하여, 고온성 세균을 추가로 첨가할 수 있다. 일반적으로 발효 메카니즘은 발효대상물인 한 개의 입자가 세균에 의해 작은 입자로 분해되고, 효모에 의해 상기 작은 입자들이 더 작은 입자로 분해된 후, 이어서 곰팡이에 의해 완전분해되는 과정을 거치는데, 이와 같은 메카니즘을 감안하여 본 발명의 발효처리제에 고온성 세균을 추가로 사용하였다. 고온성 세균으로는 바실러스 써모필리스 I(Bacillus thermophilis) 종에 속하는 것이면 어느 것이든 무방하다. 이와 같이 고온성 세균을 추가로 사용하는 경우 수분조절제 칩에 대한 균 밀도는 효모: 3 x 107이상, 세균 2 x 107이상 (바실러스 써모필리스와 같은 고온성 세균), 곰팡이는 1 x 105이상으로 관리하였다.
고온성 세균이 첨가된 발효처리제의 시험은, 음식물 1.2 kg/1.5 kg을 각각 8일동안 연속 투입하고 9일째 감량율을 측정하였다. 또한, 음식물 3.0 kg을 격일로 5일간 투입하고 최종투입한지 2일 경후 감량율을 측정하여 구하였다. 시험결과를 다음 표10에 나타내었다.
| 총투입된음식물량(kg) | 평균함수율(%) | CO2농도(%) | pH | 측정일감량율(%) | 평균감량율(%) | 취기강도 | 비고 | ||||
| 특별시작인정 시험 | 상온 | #1 | 1.2kg | 9.5 | 52.74 | 0.15 | 8.73 | 96.84 | 97.47 | - | 각제품의 무게#1, 24.33 kg#2, 24.35 kg#3, 24.37 kg#4, 24.56 kg초기수분함수율50%에서 시작 |
| #2 | 1.5kg | 11.99 | 52.68 | 0.36 | 8.76 | 95.80 | 95.07 | - | |||
| #3 | 3.0kg | 14.54 | 53.63 | 0.71 | 8.65 | 96.36 | 94.13 | - | |||
| 저온 | #4 | 1.2kg | 9.6 | 55.78 | - | 8.58 | 88.53 | 88.53 | - |
퇴비화 가능성 테스트
본 발명에 따른 미생물에 의해 발효시킨 발효물을 퇴비로 사용할 수 있는지를 시험하였다.
| 구 분 | 내 용 | 비 고 | |
| 발 아 | * 우수 | ·일반퇴비:발효퇴비 = 30:70(wt%)일 때 가장 우수 | |
| 초 기 성 장 | * 우수 | ||
| 현장 테스트 | * 우수 | ·마산 소재 가정집 | |
| 이화학적성분 분석 | * K | * 0.143 | ·1.0Kg/일. 50일 경과·ICP 분석 |
| * Ca | * 0.384 | ||
| * Mg | * 0.176 | ||
| * Zn | * 0.01 | ||
| * Cu | * 0.001 | ||
| * Fe | * 0.026 |
표 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 발아, 초기성장성, 현장테스트 결과가 우수하게 나타났으며 이화학적 성분 분석결과 식물생장에 필요한 미량금속 영양소 등도 포함되어 있어 비료로서 사용하기에 결격사유가 없는 것으로 나타났다.
또한, 발아율 테스트 결과와 초기생장성 결과를 다음 표 12 및 표 13에 나타내었다. 실험방법은 다음과 같다. 공시작물로서 시중에서 구입한 청송열무를 3일간 취아시켜 눈이 튼 것만을 시험에 사용하였다. 공시비료로서는 1.5 kg/1일 투입량으로 1.5개월 사용하였고 대조비료로서는 시판퇴비 (P사 부숙퇴비)를 사용하였다. 시험구 준비에 있어서 음식물 찌꺼기 발효물 (또는 시판 퇴비) 대 처녀흙 (황토)의 비율을 부피비로 0:100, 20:80, 40:60, 60:40, 80:20, 100:0이 되게 혼합하여 시험용 포트에 각각 충진하였다. 각 시험구마다 취아된 열무종자 30개씩을 파종한 후 25℃에서 광조사하면서 10일간 재배하였다. 관찰결과는 발아된 종자개체수 (발아율), 발아종자의 길이 생장량 (cm)으로 평가하였다.
| 본 발명의 음식물 쓰레기 발효물 | 시판 퇴비 | ||||||
| 혼합비율 | 발아된 종자 개체수 | 혼합비율 | 발아된 종자 개체수 | ||||
| 잔반발효물 | 처녀흙 | 4일차 | 10일차 | 잔반발효물 | 처녀흙 | 4일차 | 10일차 |
| 0 | 100 | 30(100) | 30(100) | 0 | 100 | 29(97) | 30(100) |
| 20 | 80 | 30(100) | 30(100) | 20 | 80 | 29(97) | 30(100) |
| 40 | 60 | 30(100) | 30(100) | 40 | 60 | 30(100) | 30(100) |
| 60 | 40 | 28(93) | 30(100) | 60 | 40 | 30(100) | 30(100) |
| 80 | 20 | 17(57) | 21(70) | 80 | 20 | 29(97) | 30(100) |
| 100 | 0 | (0) | (0) | 100 | 0 | 30(100) | 30(100) |
주: 표 중 괄호안의 숫자는 발아율 (백분율)임.
| 본 발명의 음식물 쓰레기 발효물 | 시판 퇴비 | ||||||
| 혼합비율 | 평균길이 생장량 (cm) | 혼합비율 | 평균길이 생장량 (cm) | ||||
| 잔반발효물 | 처녀흙 | 4일차 | 10일차 | 잔반발효물 | 처녀흙 | 4일차 | 10일차 |
| 0 | 100 | 4.7 | 9.1 | 0 | 100 | 4.8 | 9.2 |
| 20 | 80 | 6.7 | 10.1 | 20 | 80 | 6.0 | 10.4 |
| 40 | 60 | 6.0 | 9.3 | 40 | 60 | 5.8 | 9.8 |
| 60 | 40 | 2.3 | 7.2 | 60 | 40 | 5.5 | 10.4 |
| 80 | 20 | 0.5 | 0.7 | 80 | 20 | 5.2 | 10.0 |
| 100 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0 | 4.5 | 10.5 |
주: 표 중 괄호안의 숫자는 발아율 (백분율)임.
표 12 및 표 13의 결과로부터 본 발명에 따른 발효처리제로 처리된 발효물은 적절한 비율로 사용할 경우 퇴비로 사용하기에 손색이 없음을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 미생물들의 음식물 쓰레기 처리 실험중 균수 변화를 측정하였다. 대조구로는 일본 마쯔시다사의 발효처리제에 사용되는 아스퍼질러스 오리자에 (Aspergillus oryzae)균을 이용하였다. 결과를 다음 표 14에 나타내었다.
| 1일차 | 4일차 | 7일차 | 10일차 | |
| GLOY-A KCTC 0319BP | 2 x 107 | 1.8 x 107 | 2.3 x 107 | 2.1 x 107 |
| KJT-1 KCTC 0320BP | 8.5 x 106 | 2.3 x 107 | 1 x 107 | 9.2 x 106 |
| DT-702 KCTC 0321BP | 2 x 107 | 1.8 x 107 | 2.3 x 107 | 2.1 x 107 |
| GLOF-A KCTC 0322BP | 8 x 105 | 2.1 x 107 | 4 x 105 | 2 x 105 |
| 대조구 | 2 x 107 | 1 x 102 | nd* | nd |
*nd: not
상기 표 14의 결과는 본 발명의 균주들은 발효 소명실험 기간동안 지속적으로 균수를 유지한 반면 대조구, 즉, 일본에서 사용되는 아스퍼질러스 오리자에 균은 발효시작부터 서서히 균수가 감소되기 시작하여 실험시작 4일 경과 후부터는 균수가 확인되지 않고 잡균들만 번식되었음을 가리킨다.
상기 본원 발명의 미생물을 혼합하여 사용함에 있어서는, 바람직하게는 상기 4개의 균을 함께 혼합하여 사용함이 바람직하며, 상기 4가지의 균에 다른 기능성 균을 혼합하여 사용하여도 무방하다.
또한, 상기 4개의 균 중에서 적어도 2가지 이상을 혼합하는 것이 바람직하나, 사용하는 목적에 따라 상기 4개의 균 중에서 한 종을 선택하여 사용하여도 무방하다.
본 발명에 따른 미생물은 탄수화물, 단백질, 섬유소, 지방질 등을 분해하는 분해효소의 생산능력 및 활성도가 높고, 음식물 쓰레기의 용출성 및 비용출성 분획물에 대한 분해 능력이 뛰어나며, 고농도의 염분에서도 생장성이 뛰어나고, 취기를 억제할 수 있으며, 상기 미생물을 서로 혼합하여 사용함에 있어서, 다른 미생물의 배양에 전혀 악영항을 주지 않고, 양산에 적합할 뿐 아니라, 혹한 환경속에서도 생존가능한 내구체 형성능이 우수하고, 톱밥 등의 칩에도 친화성이 높아 음식물 쓰레기 발효 처리에 매우 적합하다. 또한, 이들 미생물을 톱밥 등의 수분조절제에 담지시켜 얻어지는 본 발명의 발효처리제로 발효된 음식물 발효물은 퇴비로도 사용이 가능하여, 종래 음식물 쓰레기 처리과정에서 문제되던 매립공간의 부족, 유새가스 및 유해세균 발생, 침출수로 인한 환경오염 등의 문제를 대폭 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
Claims (13)
- 다음 가∼라 기재의 미생물 중에서 선택된 단독 또는 두가지 이상의 미생물과 상기 미생물을 담지하기 위한 수분조절제를 1:20 내지 40의 부피비로 함유하는 음식물 쓰레기의 발효처리제: 가) 효모인 피키가 파비아니 글로이-에이(Pichia fabianii GLOY-A) KCTC 0319BP; 나) 효모인 하이포피키아 부르토니 케이제이티-1 (Hypopichia burtonii KJT-1)KCTC 0320BP; 및 다) 효모인 갈락토마이세스 지오트리쿰 디티-702(Galactomyces geotricum DT-702) KCTC 0321BP; 및 라) 곰팡이인 리조푸스 올리고스포러스 글로프-에이(Rhizopus oligosporus GLOF-A) KCTC 0322BP.
- 제 1 항에 있어서, 상기 수분조절제가 파쇄목, 대패밥, 왕겨, 밀기울, 피트모스, 코코넛 피트 중에서 선택된 거싱 특징인 발효처리제.
- 제 2 에 있어서, 수분조절제가 3∼5mm 크기의 파쇄목인 것이 특징인 발효처리제.
- 제 1 항에 있어서, 라) 기재의 리조포스 올리고스포러스 글로프-에이를 필수적으로 함유하는 것이 특징인 발효처리제.
- 제 1 항에 있어서, 가) 내지 라) 기재의 미생물을 모두 함유하는 것이 특징인 발효처리제.
- 제 5 항에 있어서, 가) 내지 다) 기재의 효모인 각각 1천만 마리/g, 라) 기재의 곰팡이는 10만 마리/g의 비율로 혼합된 것이 특징인 발효처리제.
- 제 1 항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 바실러스 써모필리스(Bacillus thermophilis)를 추가로 함유하는 것이 특징인 발효처리제.
- 제 7 항에 있어서, 사용된 미생물의 균 밀도가 다음과 같은 것이 특징인 발효처리제: 가)내지 다) 기재의 효모: 3 x 107이상, 라) 기재의 곰팡이: 1 x 105이상, 바실러스 써모필리스 : 2 x 107이상.
- 파쇄목, 대패밥, 왕겨, 밀기울, 피트 모스, 코코넛 피트 중에서 선택된 3 내지 5mm 크기의 수분조절제에 영양물을 첨가한 다음 살균 및 냉각하고 여기에 제1항의 가)∼라) 기재의 1종 이상의 미생물과 임의로 바실러스 써모필리스 종균액을 분무 접종한 후 숙성 및 건조시키는 단계로 됨을 특징으로 하는 발효처리제의 제조방법.
- 피키아 파비아니 글로이-에이(Pichia fabianii GLOY-A) KCTC 0319BP.
- 하이포피키아 부르토니 케이제이티-1 (Hypopichia burtonii KJT-1)KCTC 0320BP.
- 갈락토마이세스 지오트리쿰 디티-702(Galactomyces geotricum DT-702) KCTC 0321BP.
- 리조푸스 올리고스포러스 글로프-에이(Rhizopus oligosporus GLOF-A) KCTC 0322BP.
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