KR102516789B1 - 혐기성 조건에서의 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제 - Google Patents

혐기성 조건에서의 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제 Download PDF

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Abstract

본 발명의 음식물 분해를 위한 미생물제제는 바실러스 마이코디즈(Bacillus Mycoides), 바실러스 섭틸러스(Bacillus Subtilis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens), 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis), 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans), 바실러스 샤펜시스(Bacillus safensis) 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum) 중 적어도 둘 이상을 포함한다.

Description

혐기성 조건에서의 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제{ECO-MICROBIAL AGENT FOR DECOMPOSITION OF FOOD WASTE IN ANAEROBIC CONDITIONS}
본 발명은 혐기성 조건에서의 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 음식물을 분해하여 발효 및 소멸 처리할 수 있는 미생물제제에 관한 것이다.
현재 국내에서 발생하는 음식물쓰레기 양은 1만 7천여 톤으로 이는 전체 생활 쓰레기 발생량의 28% 이상을 음식물쓰레기가 차지한다. 우리나라의 음식물 특성상 음식물쓰레기에는 80~85%의 과도한 수분과 염, 단백질, 지방, 탄수화물 등과 같은 유기물 성분을 다량 함유하고 있어 쉽게 부패한다. 이로 인해, 음식물쓰레기는 매립 처리 시 질소 및 유황 화합물에 의한 혐오성 악취 발생과 해충번식을 유발한다. 또한, 고농도의 침출수가 지하수, 토양 등으로 유출되어 환경 문제를 일으키기도 한다. 때문에, 음식물쓰레기를 신속하게 처리해야할 필요가 있다.
음식물쓰레기를 처리하기 위한 방법으로는 음식물쓰레기의 재활용，소각， 매립，건조, 소멸화 등이 있다. 음식물쓰레기의 처리방법 중 소멸화 방법은 가장 친환경적인 방법으로, 미생물을 이용하여 음식물쓰레기의 유기물을 분해하는 방법이다.
그러나, 기존 미생물 소멸화 방법에서 사용되는 미생물제제는 일반적으로 음식물쓰레기의 단시간적인 발효에 중점을 두고 있다. 때문에, 음식물쓰레기의 공급에 의해 염분, 온도, pH, 산소 등의 환경이 급격히 변화되는 과정이 반복되면, 미생물의 생장 및 분해, 발효가 생리적으로 둔화되고 이로 인해, 음식물쓰레기의 발효, 소멸 시간이 지연되어 음식물쓰레기가 쉽게 부패 한다. 기존 미생물제제들은 호기성 조건이다 따라서 호기성 미생물제제를 사용하는 소멸기기에는 산소를 지속적으로 공급을 해주어야 하는데 이는 산소 공급장치의 소음문제, 장기적으로는 전력소비 증가라는 단점이 있다.
따라서, 음식물쓰레기의 급격한 환경 변화와 산소를 지속적으로 공급하지 않고서도 음식물을 효율적으로 분해할 수 있는 혐기성 조건에서의 미생물의 확보 및 이를 포함하는 친환경 미생물제제에 대한 연구가 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 목적은 혐기성 조건 환경 변화에서 생장할 수 있고 효소 활성이 높은 미생물을 포함하는 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 위한 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제는 바실러스 마이코디즈(Bacillus Mycoides), 바실러스 섭틸러스(Bacillus Subtilis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens), 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis), 바실러스 퍼밀러스(Bacillus pumilus) 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum) 중 적어도 둘 이상을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제는 혐기성 분위기에서 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제는 pH 6 내지 pH 7의 완충용액 내에 현탁하여 제제화될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제는 천연 메밀껍질(Buckwheat chaff), 쌀겨(Rice bran), 또는 폴리에틸렌계(polyethylene) 담체에 담지 되어 제제화될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제는 아밀라아제(Amylase), 셀룰라아제(Cellulase), 프로테아제(Protease) 및 리파아제(Lipase)를 포함하는 효소 활성을 가질 수 있다.
본 발명의 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제에 따르면, 혐기성조건, 광범위한 염분, 온도 및 pH 범위의 다양한 변화 환경에서 잘 적응하고 생장할 수 있는 미생물을 포함하여, 음식물을 효과적으로 분해하여 음식물을 효율적으로 발효 및 소멸할 수 있는 친환경 미생물제제를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제는 별도의 화학 약품 없이도 우수한 효율로 음식물쓰레기를 분해하여 음식물을 발효 또는 소멸화할 수 있으므로, 환경친화적으로 음식물쓰레기를 처리할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 미생물제제는 미생물들을 액상 또는 고상으로 제제화하여 장기 보존이 가능하고 사용이 용이할 수 있다.
도 1은 R2A 한천(agar)배지에서 형성된 미생물 콜로니(colony)를 나타낸 도면이다.
도 2는 미생물 콜로니들의 전기영동 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 미생물 콜로니들의 BLAST search 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 반응기 운전 전, 후의 미생물제제 H의 담체표면을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등 물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제는 바실러스 마이코디즈(Bacillus Mycoides), 바실러스 섭틸러스(Bacillus Subtilis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens), 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis), 바실러스 퍼밀러스(Bacillus pumilus) 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum) 중 적어도 둘 이상을 포함한다.
본 발명의 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제는 혐기성 분위기에서 사용될 수 있다. 혐기성 분위기는 생장에 산소를 필요로 하지 않는 분위기로, 상기 미생물제제 내의 미생물들은 혐기성 분위기에서 생장할 수 있는 혐기성 미생물일 수 있다. 혐기성 미생물은 산소를 싫어하여 산소 존재 하에서 잘 생장하지 못하거나 산소가 전혀 존재하지 않는 조건에서만 생활하며 산소가 조금이라도 존재하면 사멸하는 미생물이나 산소의 존재 유무에 관계없이 자랄 수 있는 미생물, 즉, 생장에 산소를 필요로 하지 않는 미생물을 의미한다.
또한, 본 발명의 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제는 아밀라아제(Amylase), 셀룰라아제(Cellulase), 프로테아제(Protease) 및 리파아제(Lipase)를 포함하는 효소활성을 가질 수 있다. 아밀라아제는 전분(녹말)을 분해하는 효소이고, 셀룰라아제는 셀룰로오스(cellulose)을 분해하는 효소이다. 프로테아제는 단백질을 분해하는 효소이고, 리파아제는 지방을 분해하는 효소이다. 음식물쓰레기는 탄수화물, 단백질, 지방 등 많은 유기물로 이루어져 있으며, 상기 미생물제제는 상기와 같은 효소 활성을 통해 음식물쓰레기 내의 유기물을 분해하여 발효, 소멸화 할 수 있다. 이때, 본 발명의 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제는 별도의 화학 약품과 같은 물질 없이도 음식물쓰레기를 분해할 수 있으므로, 환경친화적으로 음식물쓰레기를 처리할 수 있다.
본 발명의 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제는 pH 6 내지 pH 7 의 완충용액 내에 현탁하여 액상 제제화될 수 있다. 또한, 이와 달리, 상기 미생물제제는 천연 메밀껍질(Buckwheat chaff), 쌀겨(Rice bran), 또는 폴리에틸렌계(polyethylene) 담체에 담지되어 고상 제제화될 수도 있다.
이하에서는, 구체적인 실시예들을 통해 본 발명에 따른 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
실시예 1에 따른 미생물제제 A
미생물, 바실러스 마이코디즈(Bacillus Mycoides), 바실러스 섭틸러스(Bacillus Subtilis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens), 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis), 바실러스 퍼밀러스(Bacillus pumilus) 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum)을 포함하는 미생물제제 A를 제조하였다.
상기 미생물들을 포함하는 미생물 군집을 멸균상태의 R2A-Broth 액체 영양배지를 사용하여 25 내지 30 ℃, 150 내지 200 rpm의 조건에서 진탕 배양하고, 이를 영양배지에 접종하여 생물반응기에서 24시간동안 교반 배양하였다. 그 다음, 배양액을 원심 분리하여 세포를 회수하고, 상기 회수된 세포를 중량비 인산이수소나트륨(NaH2PO4) 0.05 내지 1.0%, 인산수소이나트륨(Na2HPO4) 0.2 내지 2%, 스킴밀크 1 내지 5%, 글리세롤 5 내지 30%, 및 마그네슘 이온, 칼슘 이온, 망간이온, 철 이온이 각각 10 내지 200 ppm이 혼합 및 용해되어 있는 멸균된 pH 6 내지 7의 완충용액에 현탁하고 교반하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 미생물제제 A를 제조하였다.
비교예 1에 따른 미생물제제 B
미생물제제에 바실러스 마이코디즈(Bacillus Mycoides)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 1에 따른 미생물제제 B를 제조하였다.
비교예 2에 따른 미생물제제 C
미생물제제에 바실러스 섭틸러스(Bacillus Subtilis)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 2에 따른 미생물제제 C를 제조하였다.
비교예 3에 따른 미생물제제 D
미생물제제에 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 3에 따른 미생물제제 D를 제조하였다.
비교예 4에 따른 미생물제제 E
미생물제제에 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 4에 따른 미생물제제 E를 제조하였다.
비교예 5에 따른 미생물제제 F
미생물제제에 바실러스 퍼밀러스(Bacillus pumilus)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 5에 따른 미생물제제 F를 제조하였다.
비교예 6에 따른 미생물제제 G
미생물제제에 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorom)만을 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따른 미생물제제A를 제조하는 것과 실질적으로 동일한 방법으로, 비교예 6에 따른 미생물제제 G를 제조하였다.
미생물제제 A 내지 G의 음식물 분해 특성 평가
본 발명의 실시예 1에 따른 미생물제제 A 및 비교예 1 내지 6에 따른 미생물제제 B 내지 G의 음식물 분해 특성을 확인하기 위해, 음식물 분해 특성 평가를 실시하였다.
음식물 분해 특성 평가에서 음식물 조성은 하기 표 1에 나타내었다.
구 분 조성비 (무게, g) 음식물 재료별 가공방법
음식 재료
(무게, g)		 가공 방법
곡물류 80 밥 (80) -
채소류 250 배추 (40) 심이 포함된 상태에서 폭 100 mm 이하
감자 (100) 껍질이 붙은 상태로 5 mm 크기의 깍두기 형태
양파 (100) 껍질을 포함하여 5 mm 크기의 깍두기 형태
무 (10) 세로로 4등분한 후 5 mm 크기의 깍두기 형태
과일류 70 사과 (35) 껍질 및 심이 포함된 상태에서 세로로 8등분
귤/오렌지 (35) 껍질이 붙은 상태에서 세로로 8등분
어육류 100 돼지고기 (25) 날 것 그대로 3 cm 전후의 크기
고등어 (75) 날 것 그대로 4등분
음식물의 조성은 물을 가감하여 평균 함수율 80ㅁ5%의 범위로 조절되었으며, 준비한 후 24시간 이내에 사용하였다 .
미생물제제 A의 음식물 분해 특성 평가를 위해, 먼저 상기 조성된 음식물을 잘게 파쇄하여, 음식물 소멸화 반응기(이하, 반응기) A에 20 g을 투입하였다. 그 다음, 반응기 A에 미생물제제 A를 40 mL 접종한 후, 증류수를 첨가하여 총 부피가 100 mL가 되도록 하였다. 반응조 A를 35 ℃의 진탕배양기 에서 7일간 반응시킨 후, 초기 총 고형물질량과 최종 총 고형물질(Total Solid, TS)의 양을 측정하였고 이를 통해 분해율을 측정하였다.
총 고형물질은 수중에 포함되어 있는 고형물질을 여과시키지 않고, 100 내지 105 ℃로 수분을 증발시킨 후의 잔유물을 말한다. 즉, 총 고형물질은 강열잔류 고형물질 및 휘발성 고형물질을 모두 포함하는 것을 의미한다.
분해율은 투입된 유입 부하량 및 총고형물과 잔존하는 부하량과 총고형물량의 차이를 이용하는 것을 의미힌다.
비교예 1 내지 6에 따른 미생물제제 B 내지 G의 음식물 분해 특성 평가는 반응조 B 내지 G에 각각의 미생물제제를 사용한 것을 제외하고는, 상기와 실질적으로 동일한 방법을 이용하여, 비교예 1 내지 6에 따른 미생물제제 B 내지 G의 음식물 분해 특성을 확인하였다.
미생물제제 A 내지 G의 반응 전, 후 총 고형물질량을 하기 표 2에서 나타낸다.
미생물 제제 A B C D E F G
초기 고형물질량(mg) 77.16 73.28 71.30 71.33 68.53 73.17 72.35
최종 고형물질량(mg) 30.91 31.75 36.75 36.32 33.39 32.69 34.75
고형물 제거율(%) 60.06 56.68 48.46 49.08 51.28 55.33 51.97
상기 표 2를 참조하면, 미생물제제 A 내지 G의 음식물 분해 특성 평가 결과, 각각의 미생물제제는 초기 고형물질의 양에 비해 최종 고형물질의 양이 감소하였으며, 각각 60.06%, 56.68%, 48.46%, 49.08%, 51.28%, 55.33%, 51.97%의 고형물 제거율을 나타내는 것을 확인 할 수 있다. 또한, 미생물제제 A는 미생물제제 B 내지 G와 비교하여, 고형물 제거율이 가장 우수한 것을 확인할 수 있다.
따라서, 미생물제제 A 내지 G는 음식물 분해 특성을 갖는 것을 확인할 수 있으나, 6종의 미생물을 혼합한 미생물제제 A가 6종의 미생물을 각각 독립적으로 포함하는 미생물제제 B 내지 G와 비교하였을 때, 음식물 분해 특성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
미생물제제 A의 미생물 확인
미생물제제 A의 우수한 음식물 분해 특성이 본 발명에 따른 미생물의 관여한 결과임을 확인하고자, 상기 반응조 A에서 샘플을 채취하여 미생물 선별하였고, 이를 동정하였다.
채취한 샘플을 희석하여 희석액을 제조하였다. 상기 희석액을 amylase 탐색배지 1% soluble starch 와 cellulase 탐색배지 0.5% CMC(carboxymethyl cellulose)를 함유하고 있는 R2A 한천(agar) 배지에 각각 도포하고 24시간동안 미생물배양기에서 배양하였다. 그 결과를 도1에 나타낸다.
도 1은 R2A 한천(agar)배지에서 형성된 미생물 콜로니(colony)를 나타낸 도면이다.
도 1에서, A는 배지에 형성된 미생물 콜로니를 나타내는 사진이고, B는 미생물 콜로니를 확대한 사진으로, 도 1의 A에 도시한 배지들로부터 15개의 미생물을 선별하고, 이를 특징에 따라 6개의 그룹으로 나눈 후, 각 그룹의 대표적인 콜로니를 나타낸 사진이다.
도 1의 A를 참조하면, R2A 한천(agar) 배지들로부터 15개의 미생물을 선별하였고, 선별된 15개의 미생물들의 모양, 색 등의 외부적 특성들에 따라, 6개의 그룹으로 구분되는 미생물 콜로니들이 성장했음을 확인할 수 있다.
도 1의 B를 참조하면, 6개 그룹의 미생물 콜로니들을 각각 미생물제제 A에 포함된 미생물들의 콜로니들과 각각 비교한 결과, 미생물제제 A에 조성된 미생물들의 콜로니들과 육안으로 유사한 특징을 나타냄을 확인할 수 있다.
보다 구체적으로 확인하기 위해, 상기 선별된 1 내지 6 그룹의 미생물들을 동정하였다. 상기 미생물들을 각각 R2A배지에서 48시간 배양한 후 HiGENE DNA Prep Kit (BIOFECT Co., Korea)를 이용하여 DNA를 추출하였다. 이를 주형으로 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)을 수행하였다. PCR반응은 10xPCR 완충용액(buffer), 20mM dNTP와 9F 1512r, 자이레이즈 A(Gyrase A), 자이레이즈 B(Gyrase B) 프라이머가 각각 50 pmol이 되게 첨가하고 Taq DNA 중합효소(polymerase) 0.5 unit와 추출된 유전체 DNA(genomic DNA)를 최종 10 ng이 되도록 하여 최종 20 μL로 PCR 반응용액을 제조하였다. PCR 반응은 Veriti Thermocycler(Applied Biosystem, USA)을 이용하였고, 반응조건은 우선 94 ℃에서 1분 동안 DNA를 변성시키고, 94 ℃에서 1분, 60 ℃에서 1분, 72 ℃에서 1분 30초로 35 회(cycle)를 시행한 후, 72 ℃에서 5분 동안 최종 신장(extension)를 수행하였다. 각각의 미생물들이 증폭된 PCR 산물들을 전기 영동하였고, 그 결과를 도 2에서 나타낸다.
도 2는 미생물 콜로니들의 전기영동 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에서, M은 1000bp(base pair) DNA ladder이고, M은 마커로 사용되었다. 1 내지 15는 각각 상기 선별된 15개의 미생물을 나타낸다. N은 사용한 시약과 증류수의 오염 여부를 판단하기 위한 음성지표(Negative control)이다.
도 2를 참조하면, 상기 선별된 1 내지 15의 미생물들을 전기 영동한 결과, 비슷한 위치에서 밴드를 형성하였다. 이것은 상기 선별된 1 내지 15의 미생물들의 유전체 DNA(genomic DNA)의 크기가 유사함을 나타낸다. 또한 N에서는 밴드가 형성되지 않았으므로 PCR반응이 완전멸균 상태에서 진행되었음을 알 수 있다.
또한, 상기 선별된 1 내지 15의 미생물들이 각각 증폭된 PCR 산물들을 ABI automatic DNA sequencer (Model 377, Applied Biosystems, foster, USA)로 분석하였고, 염기서열을 결정하였다. 결정된 16S rDNA 염기서열은 BLAST search를 사용하여 분석하였다. 상기 미생물들은 버기의 매뉴얼(Bergey's Manual)에 근거하여 검색표를 작성하였다.
도 3은 미생물 콜로니들의 BLAST search 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 상기 6개 그룹의 대표 미생물들의 BLAST search 결과를 이용하여 상기 6개 그룹의 대표 미생물들이 속해있는 종을 판별할 수 있는 계통수를 작성한 것이다.
도 3을 참조하면, 각 그룹은 ENV-01 ~ ENV-06으로 나타나 있는데, 계통수에서 알 수 있듯이 각 그룹의 미생물은 각각 바실러스 마이코디즈(Bacillus Mycoides), 바실러스 섭틸러스(Bacillus Subtilis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens), 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis), 바실러스 퍼밀러스(Bacillus pumilus) 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum)과 가까우며 서로 다른 미생물과 확연히 구분되는 클러스터를 형성하고 있음을 알 수 있다. 이것은 미생물제제 A에서 음식물 분해에 관여하는 미생물들이 바실러스 마이코디즈(Bacillus Mycoides), 바실러스 섭틸러스(Bacillus Subtilis), 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens), 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis), 바실러스 퍼밀러스(Bacillus pumilus) 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum)이라는 것을 의미한다. 상기 미생물들은 아밀라아제와 셀룰로오스를 분해할 수 있는 효소를 생산하는 미생물들이며, 본 발명의 실시예 1에 따른 미생물제제 A에 포함되어 음식물쓰레기 분해에 관여한다는 것을 알 수 있다.
실시예 2에 따른 미생물제제 H
상기 실시예 1에 따라 제조된 미생물제제 A를 멸균기(Autoclave Co., KOREA)로 121 ℃ 에서 멸균 처리된 지름 0.5 cm, 높이 0.01 cm 메밀껍질 담체에 담지하여, 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 미생물제제 H를 제조하였다.
미생물제제 H의 음식물 분해 특성 평가
부피가 5 L인 반응기에 유효면적 대비 30%로 미생물제제 H를 충진하였고, 온도 35℃, 교반속도 150rpm, 유기물 부하량 500 g/L의 조건에서 60일 동안 반응기를 운전하였다. 이때, 공기는 주입하지 않았다. 반응기 운전 전, 후의 미생물제제 H의 담체의 두께를 측정하였고, 반응기 운전 전, 후의 미생물제제 메밀껍질 담체표면을 전계방사형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microsope)을 사용해 확인하였다. 그 결과를 도 4에서 나타낸다.
도 4는 반응기 운전 전, 후의 미생물제제 H의 담체표면을 나타낸 도면이다.
도 4에서, A-1, A-2는 반응기 운전 전의 담체의 표면을 나타내고, B-1, B-2는 반응기 반응 후의 담체의 표면을 나타낸다.
도 4를 참고하면, 반응기를 운전하기 전의 미생물제제 H의 담체의 표면보다 반응 후의 담체의 표면에 미생물들이 부착되어 담체의 두께가 증가한 것을 확인 할 수 있었다. 이는 미생물제제 H에 포함된 미생물들이 공기를 공급하지 않는 혐기성 조건의 음식물쓰레기의 환경에서 생장함을 의미한다.
즉, 미생물들이 혐기성 조건의 음식물쓰레기의 환경에서 담체에 미생물막을 형성하고 생장하면서 이로 인해 담체의 두께가 증가한 것을 확인할 수 있다.
미생물제제 H의 장기운전 조건에 따른 음식물 분해 특성 평가
미생물제제 H의 유기물 장기운전 조건에 따른 음식물 분해 특성을 확인하기 위해, 5L 반응기에 미생물제제 H를 50 g을 투입하고, 상기 미생물제제 H의 음식물 분해 특성에서 사용한 것과 조성이 동일한 음식물을 500 g을 투입하였다. 그 다음, 증류수를 첨가하여 총 부피가 4 L가 되도록 하였다. 반응기의 온도는 모두 35 ℃의 온도 조건으로 설정하였고, 교반속도는 150 rpm으로 설정하여 반응기를 60일간 장기 운전하였다.
초기 15일 동안은 매일 500g의 음식물과 물 200ml을 투입하였고, 15일 이후 매일 500g의 음식물만을 투입하여 반응기를 운전하였다. 투입된 총 유기물 부하량과 반응기를 운전한 후의 유기물의 잔류량을 측정하여 투입된 음식물의 분해 정도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
반응일수 분해율(%) 반응일수 분해율(%)
1 70.19 31 89.10
2 88.28 32 87.75
3 87.04 33 88.31
4 89.07 34 88.94
5 90.90 35 89.29
6 87.27 36 88.19
7 88.92 37 87.20
8 86.90 38 88.71
9 85.77 39 89.26
10 90.90 40 88.56
11 86.84 41 88.66
12 88.79 42 88.31
13 87.79 43 88.09
14 88.80 44 89.27
15 87.34 45 87.98
16 88.12 46 89.17
17 90.13 47 89.47
18 94.87 48 87.30
19 86.52 49 86.49
20 86.97 50 86.76
21 87.22 51 85.55
22 88.90 52 85.27
23 86.84 53 85.63
24 87.06 54 86.05
25 87.55 55 87.03
26 92.18 56 79.84
27 87.33 57 86.97
28 90.22 58 84.74
29 88.40 59 84.70
30 88.09 60 83.26
평균 분해율(%) 87.90
상기 표 3을 참조하면, 매일 500 g의 유기물 투입량 조건에서의 미생물제제 H의 처리효율은 87.90 %로, 높은 처리효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 미생물제제 H의 음식물 분해 특성이 매우 우수함을 확인할 수 있다.
상기에서 본 발명의 실시예들에 따른 미생물제제의 음식물 분해 특성 평가에서 설명한 것과 같이, 본 발명의 미생물제제에 포함되는 미생물들이 혐기성 조건에서 음식물쓰레기의 높은 염분 농도, 다양한 pH 범위 등의 환경에서 생장할 수 있고, 음식물쓰레기의 유기물을 분해할 수 있는 효소활성을 가지고 있으며, 음식물쓰레기를 분해하여 발효 및 소멸화함을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 바실러스 마이코디즈(Bacillus Mycoides); 바실러스 섭틸러스(Bacillus subtilis); 바실러스 아밀로리퀴페시언스(Bacillus Amyloliquefaciens); 바실러스 리케니포미스(Bacillus Licheniformis); 바실러스 퍼밀러스(Bacillus pumilus); 및 바실러스 인아쿠오소럼(Bacillus inaquosorum)를 포함하는 음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제로서,
    상기 미생물제제는 메밀껍질(Buckwheat chaff) 담체에 담지되어 제제화되며, 무산소 조건의 혐기성 분위기에서 사용되는 것을 특징으로 하는,
    음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    아밀라아제(Amylase), 셀룰라아제(Cellulase), 프로테아제(Protease), 및 리파아제(Lipase)를 포함하는 효소 활성을 갖는 것을 특징으로 하는,
    음식물 분해를 위한 친환경 미생물제제.
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