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KR101529832B1 - 음식물쓰레기 처리용 혼합 균주 및 이를 이용한 음식물쓰레기 처리방법 - Google Patents

음식물쓰레기 처리용 혼합 균주 및 이를 이용한 음식물쓰레기 처리방법 Download PDF

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KR101529832B1
KR101529832B1 KR1020140158675A KR20140158675A KR101529832B1 KR 101529832 B1 KR101529832 B1 KR 101529832B1 KR 1020140158675 A KR1020140158675 A KR 1020140158675A KR 20140158675 A KR20140158675 A KR 20140158675A KR 101529832 B1 KR101529832 B1 KR 101529832B1
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KR
South Korea
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food waste
strain
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ats
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KR1020140158675A
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김한수
정다운
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김한수
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Abstract

본 발명은 음식물쓰레기 처리기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 온도, pH 및 염분 범위에서 성장이 빠르고, 셀룰로오스, 아밀로오스, 단백질 및 지방에 대한 분해율이 더 높은 혼합균주 및 그를 통한 음식물쓰레기 처리방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기탁번호 KCTC 12601BP로 기탁된 음식물쓰레기 처리용 Brevibacillus brevis, Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis 및 Candida rugosa의 혼합 균주를 제공한다.
본 발명을 통하여 종래에 비하여 더욱 효율적으로 음식물쓰레기를 처리할 수 있다.

Description

음식물쓰레기 처리용 혼합 균주 및 이를 이용한 음식물쓰레기 처리방법{The mixed strains for treating food waste and a treating method of food waste using it}
본 발명은 음식물쓰레기 처리기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 온도, pH 및 염분 범위에서 성장이 빠르고, 셀룰로오스, 아밀로오스, 단백질 및 지방에 대한 분해율이 더 높은 혼합균주 및 그를 통한 음식물쓰레기 처리방법에 관한 것이다.
본 발명을 통하여 종래에 비하여 더욱 효율적으로 음식물쓰레기를 처리할 수 있다.
대한민국에서 1일 생활폐기물 발생량은 48,990톤(2012년 기준)에 달하고 있으며 이 중 음식물 쓰레기 발생량은 1일 13,537톤(2012년 기준)으로 전체 생활폐기물 발생량의 약 28%에 달하여 총 생활폐기물의 상당 부분을 차지하고 있는 실정이다.
음식물 쓰레기는 발열량이 낮고 수분함량이 높아 소각처리에 부적합해 과거 상당량을 매립에 의존하였으나 악취 및 침출수 등에 의한 2차 오염과 쓰레기 매립지의 사용단축 등의 문제로 2005년부터 음식물 매립이 전면 금지되었다. 또한 런던협약으로 인해 2013년부터 폐기물의 해양투기가 전면 금지됨에 따라 음식물 쓰레기 처리를 위한 새로운 방법의 개발이 크게 요구되는 상황이다.
음식물 쓰레기를 효율적으로 처리하면서 2차 오염의 발생을 최소화할 수 있는 방법으로 미생물을 이용한 소멸화 방식이 있다. 이 소멸화 처리방법은 투입된 음식물을 호기적 조건 및 적합한 공정하에 짧은 시간 내에 발효시킴으로써 음식물폐기물의 양을 크게 감소시키고 기존 처리방법의 문제로 지적된 2차 환경오염도 최소화하여 현재 음식물 쓰레기 처리를 위한 가장 합리적인 대안이라 할 수 있다.
이 방법은 생물학적 환경이 적절하게 조절된 장치 내에서 미생물의 대사활동에 의해 음식물 쓰레기의 유기물을 물과 탄산가스로 분해하여 대기 중으로 휘발시키는 처리공정을 갖는다. 호기적 조건을 확보한 상태의 적절한 공정조건하에서, 발효조 내에 음식물을 연속적으로 투입하여 음식물 내의 수분(70~85%)은 증발시키고 유기물 성분(약 12~13%)이 장치 밖으로 배출되어, 지속적으로 질량의 증가가 거의 없게 유지된다. 투입한 음식물 쓰레기가 24~48시간 내에 분해, 소멸되므로 쓰레기를 매일 연속적으로 투입하여도 장기간 배출하지 않아도 된다는 점이 미생물 소멸방식의 큰 장점이다. 또한 음식물 쓰레기가 발생하는 장소에서 처리할 수 있으므로 경제적이고 위생적이며 편리한 친환경적인 기술이다.
그러나 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 처리방법은 음식물 처리효율, 처리시 악취발생 등의 문제점을 갖고 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 효율적인 미생물의 개발이 이루어져야 할 것이다.
현재 국내에서 음식물 쓰레기 처리방식에 이용되는 미생물로는 세균인 바실러스류(Bacillus), 방선균류(actinomycetes), 슈도모나스류(Pseudomonas), 곰팡이인 페니실리움(Penicillium), 리조푸스(Rhizopus), 효모인 피치아(Pichia) 등이 있다. 이들 미생물은 음식물소멸 능력 및 탈취력이 우수하다고 판단되어 이용된 미생물이다. 그러나 이들 미생물의 물질분해능력이 충분하지 않으며, 단독으로 사용할 경우 음식물 쓰레기 소멸장치 내의 환경변화에 따른 접종균주의 사멸, 투입하지 않은 미생물의 우점 등에 의하여 처리효율이 감소하고 악취가 발생하는 등의 문제점이 있는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 방선균류는 탄수화물, 섬유소 등 탄소성 물질의 분해 능력이 높고, 땅 냄새를 주는 지오스민(geosmin)과 같은 화합물을 생성하여(Parker, 2001) 음식물 쓰레기 처리시 악취를 저감할 수 있지만 반면에 번식속도가 느려 접종한 미생물이 쉽게 유실되고 단백질 성분의 분해 능력이 비교적 낮아 암모니아성 및 황화수소성 악취를 유발할 가능성이 높다는 단점이 있다. 따라서 다양한 미생물을 포함하는 혼합균주를 사용할 경우, 이러한 한 가지 미생물의 단점을 상호보완하고 음식물 쓰레기 처리의 효율을 향상시킬 수 있을 것이다.
음식물 쓰레기 처리를 위한 단일 미생물 사용의 문제점을 해결하기 위해 대한민국 특허 제10-2010-0133121호에서 음식물 쓰레기 처리용 혼합균주 및 이를 이용한 음식물 쓰레기 처리 방법을 제안하였다. 그러나 이 혼합균주 역시 바실러스류(Bacillus)에 포함되는 세균으로는 2종만 포함되어 있으며 음식물 쓰레기 처리시 환경인 높은 온도와 염분도, 낮은 pH에서 미생물의 성장과 활성이 부족한 것으로 확인되었다.
따라서 미생물을 이용한 음식물 쓰레기 처리의 효율을 향상시키기 위해 다양한 미생물 종류를 포함하고 보다 다양한 온도, pH 및 염도에서 높은 물질분해능력을 보유한 미생물 균주의 개발이 강하게 요구된다.
본 발명은 다양한 온도, pH 및 염분 범위에서 성장이 빠르고, 셀룰로오스, 아밀로오스, 단백질 및 지방에 대한 분해율이 더 높은 혼합균주를 개발하여 더욱 효율적으로 음식물 쓰레기를 분해할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기탁번호 KCTC 12601BP로 기탁된 음식물쓰레기 처리용 Brevibacillus brevis, Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis 및 Candida rugosa의 혼합 균주를 제공한다.
본 발명은 또한 상기 혼합 균주를 사용하여 음식물쓰레기를 처리하는 방법을 제공한다.
상기와 같이 본 발명의 음식물 쓰레기 처리용 혼합 균주는 Brevibacillus brevis, Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis 및 Candida rugosa를 포함하며, 이는 2014년 6월 2일자로 한국생명공학연구원 미생물자원센터에 기탁번호 KCTC 12601BP로 기탁되었다.
본 발명의 혼합 균주는 세균인 Brevibacillus brevis, Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis와 효모인 Candida rugosa로 구성된다.
Brevibacillus brevis는 그람양성균으로 주로 토양에서 분리된다. 50℃ 이상의 고온에서 자랄 수 있는 고온성 세균이며 어려운 환경에서는 포자로 생존하여 상태가 좋을 때 성장하는 특징을 가지고 있다. 1996년까지 Bacillus 속으로 구분되었으며 그 이후 Brevibacillus 속으로 재편성되었다.
Micrococcus luteus 역시 그람양성균으로 토양과 물에서 주로 분리된다. 어려운 환경에서도 오랫동안 생존할 수 있는 능력을 가지며 최근 연구결과 적어도 34,000년에서 170,000년 동안 생존해 온 것으로 밝혀졌다.
Staphylococcus epidermidis 역시 그람양성균으로 다양한 환경에서 분리된다. 질소, 포도당, 젖당, 자당 등 여러 가지 물질 분해능력을 가지며 요소 분해 효소도 생산하는 것으로 알려져 있다. 고온 등의 어려운 환경에서도 생존할 수 있는 능력이 있다.
Candida rugosa는 40℃ 이상에서도 생장할 수 있는 고온 효모로 섬유소, 녹말 및 포도당을 분해 발효하는 능력이 있다. 다른 효모와 비교해 보았을 때 고온에서 매우 빨리 자라며 질산염 등을 이용하여 다양한 탄수화물을 발효시키는 것으로 알려져 있다. 건강에 유해할 수 있는 Candida albicans 등의 다른 Candida속의 효모와 달리 건강 및 환경에 전혀 무해한 것으로 알려져 있으며, 따라서 초콜릿, 빵, 치즈 등의 식품생산에 이용되고 있다.
세균 Brevibacillus brevis, Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis와 효모인 Candida rugosa는 국제생물자원센터(ATCC)에서 생물안전등급(biosafety level) 1로 분류한 것으로 건강 및 환경에 유해하지 않는 균주로 되어 있다. 따라서 본 발명의 음식물쓰레기 처리용 혼합 균주에 포함되는 세균과 효모는 모두 안전한 것으로 인체나 환경에 대한 문제가 없다.
본 발명의 혼합 균주(KCTC 12601BP)는 운반이나 보관 등의 편의를 위하여 다양한 형태로 제제화될 수 있다. 예를 들면, 동결보호제와 함께 동결건조하여 분말의 형태로 사용될 수 있고, 보존 담체와 혼합하여 흡착시킨 후 건조시켜 고체화하여 사용할 수도 있다. 상기 동결보호제 및 보존 담체는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 그에 따른 특별한 제한은 없고, 예를 들면 동결보호제로는 글리세롤, 탈지유, 꿀 등이 사용될 수 있고, 보존 담체로는 규조토, 활성탄, 탈지강 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 음식물 쓰레기 처리용 혼합 균주(KCTC 12601BP)는 넓은 온도, pH 및 염분 범위에서 이전 특허균주보다 빠른 성장을 보이며, 더 높은 셀룰로오스, 아밀로오스, 단백질 및 지방에 대한 분해활성을 갖는다. 특히 미생물을 이용한 음식물 분해의 환경인 40℃ 이상, pH 5 이하 및 염분도 2% 이상의 환경에서 이전 특허균주들 보다 탁월한 성장 능력을 보인다. 따라서 이 혼합 균주를 이용할 경우, 다른 음식물 제거방식과 비교해 음식물 제거효율이 다소 떨어진다는 미생물 음식물 처리방식의 단점을 보완할 수 있다.
혼합 균주(KCTC 12601BP)에 포함된 효모는 음식물 분해 시 특유의 악취를 희석하고, 알코올 발효를 수행하여 음식물 분해를 도와 분해율을 높인다. 또한 이전 특허균주의 효모와 달리 40℃ 이상에서 성장속도가 매우 빨라 고온에서 음식물 처리시 효모의 능력이 크게 반감된다는 단점을 보완할 수 있다. 따라서 이 혼합 균주를 이용할 경우 보다 높은 분해율로 음식물쓰레기를 처리할 수 있다.
도 1은 Brevibacillus brevis를 현미경으로 1,000배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 2는 Micrococcus luteus를 현미경으로 1,000배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 3은 Staphylococcus epidermidis를 현미경으로 1,000배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 4는 Candida rugosa를 현미경으로 1,000배 확대하여 촬영한 사진이다.
도 5는 ATS-EG 혼합균주에 포함된 Candida rugosa 효모와 비교균주에 포함된 Kazachstania telluris 효모에 의한 글루코스 20 mg/100 L의 분해율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 ATS-EG 혼합균주에 포함된 Candida rugosa 효모와 비교균주에 포함된 Kazachstania telluris 효모에 의한 글루코스 50 mg/100 L의 분해율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 ATS-EG 혼합균주에 포함된 Candida rugosa 효모와 비교균주에 포함된 Kazachstania telluris 효모에 의한 글루코스 100 mg/100 L의 분해율을 나타낸 그래프이다.
도 8은 ATS-EG 혼합균주에 포함된 Brevibacillus brevis, Micrococcus luteus, 및 Staphylococcus epidermidis의 다양한 온도에 따른 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 9는 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 37℃에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 10은 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 40℃에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 11은 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 45℃에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 12는 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 50℃에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 13은 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 pH 4에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 14는 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 pH 5에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 15는 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 pH 6에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 16은 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 pH 7에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 17은 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 염분도 0%에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 18은 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 염분도 1%에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 19는 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 염분도 2%에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 20은 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 염분도 3%에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 21은 혼합균주 ATS-EG, nATS-AG 및 Bacillus smithii의 염분도 4%에서 성장곡선을 나타낸 그래프이다.
도 22는 균주처리 24시간 후에 당근을 1,000배 확대하여 촬영한 사진이다. (좌측: 비교 균주, nATS-AG, 우측 ATS-EG)
도 23은 균주처리 24시간 후에 다시마를 1,000배 확대하여 촬영한 사진이다. (좌측: 비교 균주, nATS-AG, 우측 ATS-EG)
도 24는 균주처리 24시간 후에 부추를 1,000배 확대하여 촬영한 사진이다. (좌측: 비교 균주, nATS-AG, 우측 ATS-EG)
도 25는 균주처리 24시간 후에 파를 1,000배 확대하여 촬영한 사진이다. (좌측: 비교 균주, nATS-AG, 우측 ATS-EG)
이하 본 발명을 실시예와 함께 구체적으로 설명한다. 그러나 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐으로 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되는 것은 아니다.
미생물의 분리 및 선별
고온에서 서식하는 균주를 분리하기 위하여 러시아 바라구진 지역의 온천지대 5곳에서 온천의 저질토를 채취하였다. 채취한 저질토 시료 1g을 각각 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, 1%), 전분(starch, 1%), 펩톤(peptone, 1%) 및 올리브 오일(1%)을 함유한 액체 배지에 넣은 후 40℃, 50℃ 및 70℃에서 24시간 농화 배양(enrichment culture)하였다. 이 상등액을 순차적으로 희석한 후 그 용액을 고체배지로 옮겨 평판도말 후 3차 도말을 거처 콜로니의 크기와 형태가 서로 다른 콜로니를 선발하였다.
단백질, 섬유소, 전분, 지방 분해능이 뛰어난 균주를 분리하기 위하여 아밀라아제(amylase), 셀룰라아스(cellulase), 프로티아제(protease) 및 리파아제(lipase) 활성을 조사하였다. 셀룰로스 검출배지(1% CMC, 1% 트립톤(tryptone), 0.5% 효모추출물(yeast extract), 1% NaCl, 1.5% agar), 아밀라아제 검출배지(0.3% 비프 익스트렉트(beef extract), 2% 가용성녹말(soluble starch), 0.5% 펩톤, 0.5% NaCl, 1.5% agar), 프로티아제 검출배지(0.5% pancreatic digest of casein, 0.25% 효모추출물, 0.1% 글루코오스, 1% 탈지유(skim milk), 1.5% agar) 및 리파아제 검출 배지(1% Tween 80, 1% 펩톤, 0.5% NaCl, 0.01% CaCl2H2O, 1.5% agar)에 형성된 콜로니 중에서 투명환(clear zone)의 크기로 활성도를 파악하였다. 활성이 우수한 균주를 선별 후 이들 중 최적의 조합을 보이는 3 개 균주를 선택하여 염기분석을 실시함으로써 동정하였다.
효모는 강원도 춘천시 강원대학교 인근 숲과 강원도 춘천시 음식물 쓰레기 처리장 두 곳에서 시료를 채취하여 YM배지(조성: 효모추출물 0.3%, 맥아추출물(Malt Extract) 0.3%, 펩톤 0.5%, 덱스트로스 1%)에 항생제(ampicillin)를 2, 4, 8 ㎍/ml의 농도로 넣어준 후 농화 배양하였다. 배양 후 현미경으로 효모의 존재를 확인하고 같은 배지에서 순수 분리하였다. 분리된 효모 중 성장속도가 가장 빠르고 효소활성도가 가장 높은 균주를 선택하여 염기분석을 실시함으로써 동정하였다.
미생물의 동정
선택된 세균의 16S rRNA 염기서열 분석을 한 다음 이 결과를 NCBI의 BLAST와 비교한 결과, 각각 Brevibacillus brevis(100% 일치), Micrococcus luteus(99% 일치), Staphylococcus epidermidis(99% 일치)로 확인되었다. 선택된 효모의 18S rRNA 염기서열 분석을 한 후 NCBI의 BLAST와 비교한 결과 Candida rugosa(98% 일치)로 확인되었다.
물질분해능의 평가
선택된 세균 균주의 측정된 각 기질에 대한 활성도는 다음의 표 1과 같다. 각 균주들의 물질 분해능은 다음의 방법으로 평가되었다. 배양 후 나타나는 콜로니 주위의 환 크기를 측정하였고, 환의 크기가 6 ㎜ 이상은 +++, 3 내지 5 ㎜는 ++, 3 ㎜ 미만은 +로 등급을 나누었다.
Staphylococcus epidermidis는 모든 기질에서 활성도를 나타낸다. Micrococcus luteus는 리파아제를 제외한 모든 기질에서 활성도를 나타낸다. Brevibacillus brevis는 셀룰라아제, 아밀라아제 기질에서 활성도를 보이지 않지만 프로티아제, 리파아제에서 큰 활성도를 갖고 있어 프로티아제와 리파아제의 활성도가 다소 낮은 Staphylococcus epidermidis와 Micrococcus luteus의 단점을 보완해 줄 수 있다.
대한민국 특허 제10-2010-0133121호에서 개시하고 있는 혼합균주인 nATS-AG에 포함된 세균 2종의 활성도와 비교했을 때 이번에 새롭게 개발한 균주들의 각 기질에 대한 활성도가 다소 높은 것을 확인할 수 있다. 특히 3가지 균주를 혼합하여 사용할 경우 서로의 단점을 보완하여 이전 특허균주보다 전체적인 분해능력이 크게 향상될 것으로 판단된다.
Figure 112014109796393-pat00001

효모는 유기물 분해 산물인 저분자 물질을 분해 흡수하는 역할을 하므로 효모의 활성은 환원당 소모율로 측정하였다. 환원당 농도는 DNS(3,5-Dinitrosalicylic acid) 방법으로 측정하였다. 이번에 분리한 Candida rugosa와 비교 균주에서 사용된 고온성 효모(Kazachstania telluris)의 포도당(glucose)의 흡수 분해율을 측정, 비교하였다(도 5 내지 7).
도 5 내지 7로부터 볼 수 있듯이 모든 농도에서 환원당 소모율이 Candida rugosa 효모가 비교균주에서 사용된 효모(Kazachstania telluris) 보다 높게 나왔음을 확인할 수 있었다.
선별한 미생물의 다양한 온도에서 성장률 측정
선별한 균주 Staphylococcus epidermidis, Micrococcus luteus 및 Brevibacillus brevis의 다양한 온도에서의 성장 곡선을 구하였다. 각각의 선별한 균주들을 펩톤 5 g/L와 비프 익스트렉트 3 g/L를 포함하는 일반배지(Nutrient broth)에서 각 온도별로 24시간 동안 배양하였다. 성장한 개체수의 증가는 분광광도계(spectrophotometer)의 660 nm 파장에서 흡광도의 변화로 측정하였고, log(OD660)의 시간에 대한 변화율을 logistic 식을 이용하여 fitting시켜 주고 선형변이 구간 중 기울기가 가장 높은 구간을 분석하여 성장 속도(μ)로 측정하였다. 실험결과 선별한 균주들이 모든 온도에서 성장하는 것을 확인하였으며, 특히 40℃ 이상의 고온에서도 빠른 성장을 나타낸 것을 확인하였다(도 8).
혼합 균주의 제조
선별한 균주 Brevibacillus brevis, Micrococcus luteus, 및 Staphylococcus epidermidis의 stock을 선별배지(Nutrient Broth)에 각각 1%로 넣어준 후 40℃ 배양기에서 24시간 동안 교반하면서 배양하였고, 효모인 Candida rugosa는 stock을 선별배지(YM Broth)에 1%로 넣어준 후 40℃ 배양기에서 24시간 동안 교반하면서 배양하였다. 세균 배양액 각 250㎖을 효모 배양액 250㎖과 혼합하여 1,000㎖의 혼합 균주를 제조하였다.
얻어진 혼합균주는 2014년 6월 2일자로 한국생명공학연구원 생물자원센터에 기탁번호 KTCT 12601BP로 기탁되었다.(이하 상기 혼합 균주를 "ATS-EG"으로 명명한다.)
비교실험 1 : 온도, 초기 pH 및 염분의 농도에 따른 성장률 측정
실험방법
온도, 초기 pH 조건 및 염분의 농도를 달리하여 비교 균주 2가지(대한민국 특허 제0580857호 Bacillus smithii와 대한민국 특허 제10-2010-0133121호 혼합균주 nATS-AG. 이하 각각 Bacillus smithii 및 nATS-AG라 칭함)와 ATS-EG의 성장 곡선을 구하였다. 배지는 펩톤 5 g/L와 비프 익스트렉트 3 g/L를 포함하는 일반배지 (Nutrient broth)를 사용하였다. 개체수의 증가는 분광광도계(spectrophotometer)의 660 nm 파장에서 흡광도의 변화로 표시하였다.
도 9 내지 12에서 확인되는 바와 같이, 37℃에서는 비교균주들과 비슷한 성장속도를 나타내었으나 음식물 처리시 요구되는 온도인 40℃ 이상에서는 ATS-EG의 성장속도도 빠르고 최대 OD 값도 높은 것을 확인할 수 있다. 특히 50℃의 고온에서 비교균주인 Bacillus smithii와 nATS-AG의 성장은 37℃의 성장과 비교해 50% 이하로 감소하였지만 ATS-EG는 거의 비슷한 수준으로 성장하는 것을 알 수 있다. 상기 결과로부터 ATS-EG가 비교 균주들에 비하여 고온에서의 성장률이 훨씬 뛰어나다는 것을 알 수 있다.
또한 도 13 내지 16에서 확인되는 바와 같이, 비교 균주들은 초기 pH가 6~7인 경우에만 약간 높은 성장률을 보인 반면 ATS-EG는 초기 pH가 5 이하인 조건에서 비교균주보다 뛰어난 성장률을 보였다. 일반적으로 세균의 물질 분해 시 유기산이 생성되면서 pH가 낮아지므로, ATS-EG 균주는 음식물 처리 및 음식물 분해 과정에서 pH 조건이 낮아져도 활성이 감소되지 않고 잘 성장하여 효과적으로 음식물을 분해한다는 것을 알 수 있다.
다음으로 도 17 내지 21에서 확인되는 바와 같이, 모든 염분도에서 ATS-EG의 성장률이 비교균주보다 높은 것을 알 수 있다. 특히 4%의 고염분도에서 비교균주들보다 뛰어난 성장률을 나타내었다. 따라서 본 발명의 균주는 염분도가 높은 음식물을 효과적으로 분해할 수 있다는 것을 알 수 있다.
비교실험 2 : 분해 활성 측정
ATS-EG가 많은 양의 음식물 쓰레기를 장시간에 걸쳐 효율적으로 분해할 수 있는지에 대하여 알아보기 위한 실험을 수행하였다. 하나테크(주)의 구내식당 (300명 이용)에서 나온 음식물 쓰레기(찌게, 밥, 야채, 생선, 고기를 포함)에서 배출된 음식물 쓰레기 30 kg을 음식물 쓰레기 처리기에 투입한 다음 ATS-EG 및 비교 균주(nATS-AG) 500㎖을 각각 접종하였다. 12 시간 후에 음식물 쓰레기 10 kg을 추가로 투입한 다음부터 8시간 및 16시간 주기로 84시간까지 음식물 쓰레기 10 kg을 추가로 투입하였다. 20시간, 44시간, 68시간 및 96시간에는 음식물 쓰레기 투입에 앞서 분해 후 남아있는 음식물 쓰레기의 중량을 측정하여 감량율을 다음의 식으로 계산하였다.
(1 - 음식물 쓰레기 잔류량/음식물 쓰레기 투입량) x 100 (%)
그 결과를 다음의 표 2에 나타내었다.
Figure 112014109796393-pat00002

상기 표 2의 결과로부터 비교 균주에 비하여 ATS-EG가 더 높은 분해 활성을 나타냄으로써 보다 효율적으로 음식물 쓰레기를 처리할 수 있음을 알 수 있다.
비교실험 3 : 난분해성 음식물의 분해 활성
비교적 분해가 잘 되지 않은 것으로 알려진 음식물에 대한 분해 활성을 비교해 보았다. 분해 활성이 높기 위하여는 균주가 음식물에 잘 부착되어 그 조직에 침투를 잘 하는지 여부에 달려있기에 이를 알아보기 위하여 난분해성 음식물로 당근, 다시마, 부추 및 파를 선택하여 ATS-EG 및 비교균주(nATS-AG) 처리 후 24시간 후에 음식물을 AODC로 염색한 다음 현미경(BX-60, Olympus)으로 촬영하여 그 결과를 비교하였다(도 22 내지 25).
도 22 내지 25로부터 볼 수 있듯이 ATS-EG가 비교 균주에 비하여 음식물에 훨씬 더 부착이 잘 되고, 조직으로 침투도 잘하는 것을 알 수 있다.
한국생명공학연구원 미생물자원센터(KCTC) KCTC12601BP 20140602

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  1. 기탁번호 KCTC 12601BP로 기탁된 음식물쓰레기 처리용 Brevibacillus brevis, Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis 및 Candida rugosa의 혼합 균주.
  2. 기탁번호 KCTC 12601BP로 기탁된 Brevibacillus brevis, Micrococcus luteus, Staphylococcus epidermidis 및 Candida rugosa의 혼합 균주를 사용하여 음식물쓰레기를 처리하는 방법.
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