KR100664747B1

KR100664747B1 - 락토바실러스속 균의 배양액을 작목에 시비하여 품질이개선된 작물의 생산방법

Info

Publication number: KR100664747B1
Application number: KR1020060011735A
Authority: KR
Inventors: 정일환; 조윤길; 이은미; 이재홍; 기희진; 김수희
Original assignee: 한국스테비아(주)
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2007-01-04

Abstract

본 발명은 락토바실러스속 균의 배양액을 작목에 시비하여 품질이 개선된 작물을 생산하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 락토바실러스속 균을 스테비아 추출액으로 구성된 배지에 배양하여 생산된 락토바실러스속 균을 작목에 시비하여 품질이 개선된 작물을 생산하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 스테비아 허브 추출물을 함유하는 배지에 락토바실러스속 균을 배양하여 생산함으로써, 화학적인 첨가물이 전혀 들어있지 않은 천연제품으로 인, 축 및 환경에 유익하게 사용될 수 있다. 또한, 상기의 락토바실러스속 균의 배양액을 농산물의 품질증진제로 사용함으로써 농산물의 품질을 증진시키고 보존기간을 연장시킬 수 있다.

락토바실러스 부크네리, 스테비아

Description

락토바실러스속 균의 배양액을 작목에 시비하여 품질이 개선된 작물의 생산방법 {Production method of plants having improved quality using the culture of Lactobacilus spp.}

본 발명은 락토바실러스속 균을 배양액을 작목에 시비하여 품질이 개선된 작물을 생산하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 락토바실러스속 균을 스테비아 추출액으로 구성된 배지에 배양하여 생산된 락토바실러스속 균을 작목에 시비하여 품질이 개선된 작물을 생산하는 방법에 관한 것이다.

락토바실러스 부크네리(Lactobacillus buchneri)는 인간이 섭취할 경우 헬리코박터파일로리균 살균효과와 장내 유효미생물을 활성화할 수 있는 유산균의 한 종류로서 가축의 건강증진제와 토양미생물제제 등으로 활용할 수 있다.

또한, 락토바실러스 부크네리는 살균력을 가지고 있어 항생제의 오남용을 막을 수 있는 유산균으로 각광받고 있는 유산균 중에 하나이다. 유산균은 포도당 또는 유당과 같은 탄수화물을 분해하여 유산(젖산)이나 초산과 같은 유기산을 생성하며, 장내에서 해로운 물질 및 미생물을 제거하여 사람에게 유익함을 제공하는 장내 세균이다.

유산발효에서 생성하는 유산, 초산, 알코올은 그들 자체가 식품에 풍미를 부여하고 단백질의 일부를 펩타이드나 아미노산으로 분해하는 것으로 알려져 이들 물질이 총합되어 제품 특유의 풍미를 갖게 된다. 따라서 발효유, 유산균음료, 치즈, 된장, 김치, 간장 등이 유산균에 의하여 보존성을 높이는 동시에 풍미가 크게 향상된다.

스테비아는 잎이나 줄기에 저칼로리의 단맛 성분이 포함되어 있어 다이어트 감미료에 이용된다. 스테비아의 잎을 뜯어 맛을 보면 설탕보다 더 단맛을 느낄 수 있다. 스테비오사이드(stevioside)라고 하는 성분을 가지고 있어 설탕에 비해 무려 200-300배의 닷 맛을 내며 칼로리는 1g당 4칼로리로 매우 낮아 당뇨병환자나 다이어트를 요하는 현대인의 필수품이라 할 수 있다. 또한, 스테비오사이드는 물이나 알코올에 잘 녹으며 내열성을 지니고 있고 독성이 없으므로, 샤베트, 추잉껌, 청량음료, 약품 등의 감미료로 쓰인다.

락토바실러스 부크네리는 특히 가격이 고가임으로 대량으로 이용하기에 경제적인 제약이 있었다. 또한, 우유가 아닌 허브식물을 이용한 락토바실러스 부크네리 배양액을 식물에 적용한 예는 지금까지 없다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 락토바실러스속 균을 스테비아 추출물로 구성된 배지에 배 양하여 얻어진 배양액을 작목에 시비하여 품질이 개선된 작물을 생산하는 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스테비아 추출물을 포함하는 배지에 락토바실러스속 균을 접종하여 배양한 락토바실러스속 배양액을 작물에 시비하여 품종이 개량된 작물을 생산하는 방법을 포함한다.

또한, 상기에서 락토바실러스속 균은 락토바실러스 부크네리(Lactobacillus buchneri), 락토바실러스 비피도박테리움(Lactobacillus bifidobacterium), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus ruteri) 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서, 스테비아 추출물은 20~30℃에서 3~5일 동안 발효시킨 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기에서, 배지에 효모를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 작물은 곡류, 과채류, 채소류, 구근류 또는 과수류 중에서 하나 이상 선택하여 품종이 개량된 작물을 생산할 수 있다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 스테비아 추출물을 포함하는 배지에 락토바실러스속 균을 접종하여 배양한 락토바실러스속 배양액을 작물에 시비하여 품종이 개량된 작물을 생산하 는 방법을 포함한다.

상기 스테비아 추출물은 스테비아 잎 등의 건조공정, 분쇄공정, 추출공정으로 이루어진다.

먼저, 건조공정은 스테비아 식물을 충분히 기른 후 그 스테비아식물의 잎 및/또는 줄기부분을 선별하여 채취하고, 채취된 잎 및 줄기부분을 자연건조 또는 강제건조를 시키는 단계이다. 채취된 잎 및 줄기부분을 자연건조할 수도 있으나 신속하고 채취된 잎 및 줄기부분을 균일하게 건조하기 위하여 건조기를 이용한 강제건조하는 것이 좋다. 통상 75±15℃에서 대략 1일 정도 건조하는 것이 바람직하다. 건조된 스테비아 잎 및 줄기를 후공정인 추출공정시 스테비아 잎 및 줄기에 포함된 유효성분이 더욱 효과적으로 추출되도록 소정의 크기로 분쇄하는 분쇄공정을 거치는 것이 바람직하다.

추출공정은 추출용기에 투입되는 스테비아 잎 및 줄기는 사용용도에 따라 잎만을 추출하거나 스테비아 줄기만을 이용하여 유효성분을 추출할 수도 있고, 또한 스테비아 잎과 줄기를 적정량 혼합하여 유효성분을 추출할 수도 있다.

상기 스테비아 분쇄물로부터 유효성분을 보다 효과적으로 추출하기 위하여 물 또는 유기용매를 사용할 수 있으며, 유기용매로는 에탄올 또는 메탄올 등의 알코올을 사용할 수 있다. 또한, 대기압 이상의 압력 하에서 상기 분쇄물로부터 유효성분을 추출할 수도 있다. 대기압 이상의 압력 하에서 상기 분쇄물로부터 유효성분을 추출할 경우에는 분쇄물이 담긴 물 등의 끓는점이 상승함으로써, 효과적으로 분쇄물에 함유된 유효성분을 추출할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 스테비아 추출물은 배지로 사용하기 위하여 적절하게 농축하여 사용할 수 있다.

스테비아 추출물의 농축 공정은 스테비아 식물조직으로부터 유효성분이 추출된 추출액을 농축하는 공정으로서, 상기 추출액을 농축조에 옮겨 담고 농축조를 진공상태로 만든 후 55℃~62℃로 열을 가하여 9~12시간 동안 농축할 수 있다. 이때 농축조의 추출액을 교반하면서 농축조에 열을 가하여 농축하는 것이 바람직하며, 이는 농축조의 내주면에 스테비아의 유효성분이 눌어붙는 것을 방지하기 위한 것이다.

그리고 농축조 내의 분위기를 진공 상태에서 농축조에 열을 가하여 추출액을 농축하는 것이 바람직하다. 이는 농축조의 내의 압력을 대기압 이하로 할 경우 추출액의 끓는점이 대기압인 경우의 끓는점에 비하여 상대적으로 낮음으로써 적은 에너지가 소비되고 추출액의 유효성분을 보호할 뿐만 아니라 에너지 효율을 극대화할 수 있고 농축에 소요되는 시간을 크게 단축할 수 있는 이점이 있다.

스테비아 숙성액을 얻기 위하여 상기 스테비아 농축액을 온도 20℃ 내지 30℃ 상태에서 3~5일 동안 발효시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 락토바실러스속 균을 첨가물이 포함될 수 있는 스테아비아 추출물로 구성된 배지에 배양하는 것을 특징으로 하는 락토바실러스속 균의 생산방법을 포함한다.

상기 스테비아 숙성액에 미리 배양한 효모균과 락토바실러스속 균 배양액을 농축액에 접종하여 발효를 촉진하고 온도 20℃ 내지 30℃ 상태에서 3~5일 동안 호기성 발효를 한 뒤 약 130일~150일 동안 혐기성 발효시키는 것이 바람직하다. 여기에서 효모균은 전체 접종 균량의 0.2~0.4%가 바람직하다.

또한, 용도에 따라 적합한 균주를 선발하여 배양하는 것이 바람직하며, 락토바실러스 부크네리(Lactobacillus buchneri), 락토바실러스 비피도박테리움(Lactobacillus bifidobacterium), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus ruteri) 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 배양 시에 그 용도에 따라 셀레늄, 유기칼슘, 이온화칼슘, 키토산, 아스코르빈산, 아연 등 다양한 성분의 첨가물을 넣을 수 있다.

그리고 발효공정 시 농축액에 일정시간 간격으로 산소를 주입하는 것이 바람직하다. 발효에 관여하는 락토바실러스속 균은 호기성 미생물로서 농축액에 산소를 주기적으로 주입하면 발효에 관여하는 효모균의 번식 및 생육이 왕성하게 일어나 발효를 더욱 촉진할 뿐만 아니라 부패균 등의 혐기성 미생물이 발육하기 어려운 생육환경을 제공함으로써 발효 시 부패균 등에 의한 발효가 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이때 산소를 농축액의 저수위부에 주입하는 것이 바람직하고, 농축액의 바닥부에 주입하는 것이 더욱 바람직하다. 이는 농축액의 바닥부에 공급된 산소가 부력에 의하여 상승하게 됨으로써 표면부에 존재하는 효모균뿐만 아니라 바닥부에 생육하고 있는 효모균에 산소를 공급하여 생육을 왕성하게 할 뿐만 아니라 부패균이 상대적으로 생육할 수 없는 환경을 제공하여 부패가 일어나지 않도록 하기 위함이다.

또한, 상기 락토바실러스속 균의 배양액을 작물에 시비하여 품질이 개선된 작물을 생산할 수 있다. 락토바실러스속 균의 배양액을 표 2에 기재된 작목에 대한 사용방법 및 사용량에 따라 벼, 밀, 보리, 콩, 옥수수, 수수, 참깨 등의 곡류; 수박, 참외, 오이, 고추, 토마토, 딸기, 가지, 호박, 피망 등의 과채류; 배추, 양배추, 시금치, 상추, 깻잎, 케일, 브로콜리, 미나리, 갓, 치커리, 부추, 양파, 쪽파 등의 채소류; 마늘, 인삼, 생각, 감자, 고구마, 당근, 무, 땅콩, 더덕, 황귀, 당귀, 도라지 등의 구근류; 배, 사과, 복숭아, 감, 자두, 복분자, 포도, 감귤, 키위 등의 과수류에 시비하여 대조구에 비해 품질이 개선된 작물을 생산할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 벼, 사과, 상추 및 딸기에 대해 표 2에 기재된 작목에 대한 사용방법 및 사용량에 따라 락토바실러스 부크네리 배양액을 살포하여 재배한 후 각각의 작물에 대한 품질을 분석하였다. 그 결과 표 1과 표 3에서 표 6에 나타낸 바와 같이 외형, 당도 또는 무게 등에 있어서 대조구에 비해 품질이 우수한 작물을 생산할 수 있음을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 의해 생산된 락토바실러스속 균의 배양액을 다양한 농산물의 재배에 있어서 농산물의 품질증진제로 사용할 수 있다.

이하 본 발명의 내용을 실시 예에 의해 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

건조된 스테비아를 얻기 위하여 스테비아 레바우디아나 베르토니 식물의 잎 및 줄기부분을 선별하여 채취하고, 채취된 잎 및 줄기부분을 건조기를 이용하여 80℃에서 24시간 동안 건조하였다.

건조공정에 의하여 건조된 스테비아 잎 및 줄기를 후공정인 추출공정 시 스테비아 잎 및 줄기에 포함된 유효성분이 더욱 효과적으로 추출될 수 있도록 소정의 크기로 분쇄하였다. 그런 다음 분쇄된 잎, 줄기를 3:7로 혼합하고 6kg 단위로 부직포에 담아 18포를 물 1050ℓ가 담긴 추출용기에 넣은 후 104℃로 가열하여 스테비아 잎 및 줄기로부터 유효성분을 추출하였다.

스테비아 식물조직으로부터 유효성분이 추출된 추출액을 농축하기 위하여, 상기에서 스테비아 추출액을 농축조에 옮겨 담은 후, 농축조를 진공상태로 만들고 9시간 동안 60℃의 온도로 열을 가하였다. 이때 농축조의 내주면에 스테비아의 유효성분이 눌어붙는 것을 방지하기 위하여 농축조의 추출액을 교반하면서 농축조에 열을 가하였다. 그 결과 상기 스테비아 추출액으로부터 농축액 200리터를 얻었다.

[실시예 2]

스테비아 숙성액을 얻기 위하여 상기 농축액 200리터를 발효용기에 담은 다음 입상 활성탄을 처리한 상태에서 25℃에서 5일 동안 발효시켰다. 여기에 0.3%의 효모균이 포함된 락토바실러스 부크네리(Lactobacillus buchneri) 균주 배양액 10ℓ를 접종하여 3~5일 동안 발효시킨 후 150일 동안 숙성시켰다. 이때 공기를 주입 하지 아니하고 밀봉을 시킨 상태에서 25℃의 온도를 유지하였다.

[실시예 3]

락토바실러스 부크네리 배양액을 작물에 사용하기 위해 쌀 3000평 재배에 대해 다음과 같이 실시하였다.

락토바실러스 부크네리 배양액을 쌀 3000평에 총 3회를 살포하였는데, 그 시기는 이앙 20일 후 물 2500ℓ에 락토바실러스 부크네리 배양액 2.5ℓ를 혼합하여 엽면 살포하고, 출수기 때 물 2500ℓ에 락토바실러스 부크네리 배양액 2.5ℓ를 혼합하여 살포하고, 황숙기 때 역시 물 2500ℓ에 락토바실러스 부크네리 배양액을 2.5ℓ를 혼합하여 살포하였다.

이와 같이 총 3회의 엽면시비를 하였을 경우 쌀의 품질을 판단하는 기준인 단백질 함량과 단백질과 아밀로스 함량이 적어지고 도정 시에 발생하는 손실 또한 줄여주며 종합평가점수가 대폭 향상되는 것을 알 수 있었다(표 1).

대조구는 처리구와 동일한 조건으로 재배하였으며 락토바실러스 부크네리 배양액만 살포하지 않았으며 시험결과는 표 1과 같이 얻어졌다. 쌀의 외형 분석에 있어서 락토바실러스 부크네리 배양액의 처리구가 대조구에 비하여 정상립이 8.2% 높았으며, 단백질의 함량은 낮고 수분함량은 높아 전체적인 평가에 있어서 대조구와 비교하여 12.4% 우월한 것으로 확인되었다.

<표 1>

검사항목		검사결과
검사항목		대조구	처리구
외형분석	정상립	88.3	96.5
	싸라기	6.0	0.6
	분상질립	2.4	2.6
	피해립(착색립)	3.3	0.3
	백도	38.6	38.1
성분분석	단백질	6.3	6.1
	아밀로스	17.3	16.4
	수분함량	14.9	15.5
식미분석	식미값	72.7	74.0
종합점수		83.6	96.0

본 발명의 락토바실러스 부크네리 배양액의 각각의 작목에 따른 사용방법 및 사용량을 표 2에 상세히 나타내었다.

<표 2> 작목 300평당 사용방법 및 사용량

구 분		시 기	1회사용량	사용방법 (희석: 500~1000배)
곡 류	벼	이앙 후 30일 이내 출수기 등숙기 (수확 30일 전)	200㎖~300㎖	엽면시비 (3~4회)
	밀, 보리, 콩, 옥수수, 수수, 참깨	정식 후~등숙기
과 채 류	수박, 참외, 오이, 고추, 토마토, 딸기, 가지, 호박, 피망 등	정식 후~수확 10일 전	250㎖~350㎖	10일 간격으로 엽면시비, 관주 (5회)
엽채 . 채소류	배추, 양배추, 시금치, 상추, 깻잎, 케일, 브로콜리, 미나리, 갓, 치커리, 부추, 양파, 쪽파	정식 후~수확 10일 전	200㎖~300㎖	15일 간격으로 엽면시비 (3회)
구근류	마늘, 인삼, 생각, 감자, 고구마, 당근, 무, 땅콩, 더덕, 황귀, 당귀, 도라지
과수류	배, 사과, 복숭아, 감, 자두, 복분자	착과 전~수확 30일 전	200㎖~300㎖	1. 희석하여 그루당 20ℓ씩 관수 2. 20일 간격으로 살포 (4회)
	포도, 감귤, 키위

본 발명의 락토바실러스 부크네리 배양액을 여러 작목의 재배 시에 살포하였을 때 대조구에 비하여 농산물의 품질이 증진되었다.

복분자에 락토바실러스 부크네리 배양액을 표 2에 기재된 양을 기준으로 처리구 별로 대조구와 1, 2, 3회 살포한 후 수확하였다. 그 결과 표 3에 나타낸 바와 같이 대조구와 비교하여 락토바실러스 부크네리 배양액을 3회 살포한 처리구의 평균무게는 127~151%, 평균당도는 145~163%로 증가된 것으로 나타났다.

또한, 사과, 상추, 딸기에 대한 각 농산물별 락토바실러스 부크네리 배양액을 표 2에 기재된 사용방법 및 사용량에 따라 각 작물을 재배하였다. 그 결과 표 4, 5, 6에 나타난 바와 같이 락토바실러스 부크네리 배양액을 살포하여 재배한 작물이 대조구에 비하여 품질이 우수하였다.

<표 3> 복분자

복분자
구분		무게		당도
구분		평균무게	대조구 대비 무게상승률 (%)	평균당도	대조구 대비 당도상승률 (%)
배양액 1회 처리	반량	1.93	122	10.25	123
	기준량	1.92	121	12.00	145
	배량	1.85	117	7.00	84
배양액 2회 처리	반량	2.16	137	10.00	120
	기준량	2.31	146	9.10	110
	배량	2.31	146	11.00	133
배양액 3회 처리	반량	2.19	139	12.00	145
	기준량	2.01	127	13.00	157
	배량	2.38	151	13.50	163

<표 4> 사과

사과(홍로)
처리구(평균치)		대조구(평균치)
당도	무게	당도	무게
15.2	270	14.0	240
육질양호		육질보통

<표 5> 상추

상추
처리구(지상부 무게 평균치)		무처리구
기준량	배량	무처리구
38.9	39.6	34.5
처리구(지상부 수량)		무처리구
11.2	11.5	10.9
처리구(지하부 무게 평균치)		무처리구
8.1	8.5	7.1

<표 6> 딸기

딸 기
구분	당도(brix)	ph	산도(%)	색도(L)
대조구	7.32	3.32	0.96	25.13
처리구	7.93	3.85	0.83	26.73

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 스테비아 허브 추출물을 함유하는 배지에서 배양한 락토바실러스속 균의 배양액을 농산물의 품질증진제로 사용함으로써 농산물의 품질을 증진시키고 보존기간을 연장하는 것을 가능하게 한다.

Claims

스테비아 추출물을 포함하는 배지에 락토바실러스 속 균을 접종하여 배양한 락토바실러스 속 배양액을 작물에 시비하여 품종이 개량된 작물을 생산하는 방법.
제 1항에 있어서, 락토바실러스속 균은 락토바실러스 부크네리(Lactobacillus buchneri), 락토바실러스 비피도박테리움(Lactobacillus bifidobacterium), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus ruteri) 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 품종이 개량된 작물을 생산하는 방법.
제 1항에 있어서, 스테비아 추출물은 20~30℃에서 3~5일 동안 발효시킨 것임을 특징으로 하는 품종이 개량된 작물을 생산하는 방법.
제 1항에 있어서, 배지에 효모를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 품종이 개량된 작물을 생산하는 방법.
제 1항에 있어서, 작물은 곡류, 과채류, 채소류, 구근류 또는 과수류 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 품질이 개선된 작물을 생산하는 사용방법.