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본 발명은 당도 및 착색 증진용 식물 영양제와 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과인산석회 및 미강의 발효 추출물을 함유하는, 당도 및 착색 증진용 식물 영양제와 이의 제조 방법에 관한 것이다.
“비료(肥料, fertilizer)”란 토지를 기름지게 하고 초목의 생육을 증진하는 물질의 총칭으로서, 비료 관리법(법률 5019호)에 따르면, “식물에 영양을 주거나 식물의 재배를 돕기 위하여 흙에서 화학적 변화를 가져오게 하는 물질”로 정의된다.
최근 산업의 급속한 발달과 양질의 농산물에 대한 수요 증대 및 생산성 향상을 위하여 농약과 화학 비료를 과다 사용하고, 생력 재배를 위한 편의성 위주의 가공된 화학 제제에 대한 수요 요구가 급속히 확대되어 왔으며, 이들 농후 자제들이 토양에 광범위하게 적용되어 왔다.
이러한 농후 화학 비료와 농약에 편중된 관행 농법은 토양 내의 염류집적을 가속화시켜 지력의 저하와 토양의 산성화를 야기하고, 최종 분해자인 미생물 및 토양 생물계를 억제하는 결과를 가져와 농토를 점차 황폐화시키는 주범이 되고 있다.
이뿐 아니라 식물의 생육 도중에 발생되는 병충해를 방제하기 위한 농약의 과다 사용으로 인하여 병원균의 방제제에 대한 내성의 증가 외에도 토양내 유용 미생물 상의 단순화 및 억제로 인해 토양 병원균과 유해 선충 밀도의 급격한 증가와 다발로 이어져 농약을 다량 사용하여야 하는 악순환이 되풀이되고 있다.
또한, 농후한 유기물 및 비료 등의 반복적인 사용으로 인한 심각한 염류 집적 현상과 이로 인한 영양분 간의 길항 작용으로 필요한 주요 영양분의 지속적 결핍과 미량 요소의 결핍 등에 의한 연쇄적인 장애가 발생하여 농작물의 내병성이 저하되고, 생육 불량으로 수확이 감소하며, 품질과 맛이 저하되는 등 심각한 문제를 야기시키고 있다.
특히, 고가 농자재의 지속적인 사용에도 불구하고 회복되지 않는 식물의 세력을 위하여 많은 자본이 필요 이상으로 투입되고 있어, 경제적 관점에서도 이같은 관행 농법의 효율성을 분석하고 경제적 피해 허용 수준에 대한 이해를 토대로 접근할 필요가 있다.
최근에는 환경 오염 문제와 함께 이러한 농작물 오염 문제가 심각하게 대두되면서 화학 비료나 농약을 사용하기보다는 양질의 유기질 비료나 퇴비를 사용하는 농법 개발이 확산되어, 많은 유기질 비료를 개발하여 사용하고 있으며, 미생물을 이용한 퇴비 발효 방법에 대한 개선 노력이 지속적으로 시도되고 있다.
그러나, 이런 노력에도 불구하고 지력 저하의 근본 원인에 대한 이해부족과 대안 부재로, 화학 비료의 대안으로서 과량 사용되는 유기질 비료 및 퇴비의 집중적 사용은 재료학적으로만 차이가 있을 뿐 토양의 건전성 회복이라는 관점에서는 화학제와 비슷한 또 다른 문제점을 심화시켜 가고 있다.
퇴비의 원자재로서는 주로 톱밥, 각종 박 종류, 음식물 쓰레기, 한약 슬러지, 어분 또는 가축분과 이들을 혼합한 천연 유기물을 이용하는 경우가 대부분이다.
이러한 유기물 비료를 제조하기 위해서는 장시간 발효시켜야 하고 과다한 장치가 필요하며, 생산에 따른 오폐수로 수질을 오염을 시키고 있다.
톱밥은 충분히 발효되지 않은 상태에서는 타닌이나 리그닌 등이 잔류하여 작물에 피해를 줄 수가 있고, 축분, 어분 등은 부패 과정에서 유기산이 생성되어 작물 뿌리에 손상을 유발할 수 있다.
또한, 사용되는 유기물 원자재의 질이 일정하지 않고 농업용 자재로서의 질과 안전성을 보장할 수 없어 이러한 유기물이 과량 함유된 미숙 비료를 장시간 사용할 경우 오히려 염류 집적으로 인한 뿌리 장해, 곰팡이성 토양으로의 전환에 의한 곰팡이성 병원균의 다발, 비료 성분 간의 길항 작용 유발로 인한 부족 현상 또는 미량 원소 부족 등이 일어나 작물의 성장에 피해를 준다.
이러한 천연 비료, 퇴비, 화학 비료에는 식물 생육에 필요한 미량 원소가 거의 포함되어 있지 않으므로 완벽한 식물 성장 영양원으로 기능하기에는 미흡한 문제점이 있으며, 식물이 필요로 하는 영양원을 공급해 주기에는 너무 많은 양의 유기물이 투입되어져야 한다는 단점이 있다.
특히, 주요 원료로 사용되는 각종 유기질 재료의 대부분이 외국에서 수입, 가공되어 유통되는 한계를 가지고 있어 본질적인 농업 경쟁력 약화와 관련이 있다.
유기질 비료의 결점을 보완하기 위하여, 미량 원소를 다량 함유하는 광물질을 포함하는 유기질 비료가 제안되었다. 예를 들어, 한국 특허 출원 제91-4797호에서는 광물질 납석을 이용한 식물 성장 증진 보조제를 개시하고 있고, 한국 특허 출원 제84-8433호에서는 유기물과 제올라이트 및 벤토나이트 등을 혼합한 육묘용 유기질 상토를 개시하고 있다. 한국 특허 출원 제83-0633호에서는 규사와 맥반석을 주성분으로 한 광물질 생육 증진제를 개시하고 있고, 한국 특허 출원 제2000-023644호에서는 미량 원소가 다량 함유된 광물질과 미생물 제재가 함유된 바이오 캡슐의 제조 방법을 개시하고 있으며, 한국 특허 출원 제2001-6540호는 게르마늄 성분을 함유한 복합 토양 개량을, 특허 10-0368134는 필라이트, 광물질 및 게르마늄 등을 이용한 광물질을 함유한 비료를 제조하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 광물질들은 성분 자체로는 의미가 있는 듯 보이나, 미생물에 의한 충분한 분해나 가용화 없이는 작물이 쉽게 이용할 수 없다는 결점에 있어서는 화학 비료가 나타내는 문제점과 유사한 문제를 일으킬 소지가 있다.
한편, 식물 생육에 필요한 필수 원소 중 하나로 인(phosphorus)을 꼽을 수 있다.
인산(phosphoric acid)은 핵산, 단백질, 인지질 등의 구성 성분으로 식물의 조직을 만들 뿐만 아니라, 탄소 동화 작용, 호흡 작용, 전분이나 당의 합성 분해 등의 생화학적 작용에 중요한 역할을 담당하는 성분이다.
인산은 가지와 잎의 생장을 충실하게 하고, 과실의 단맛을 높이는 대신 신맛을 적게 하며, 과실의 성숙도를 증진시키고, 저장성을 높여주지만, 결핍(잎의 인 함량이 0.07% 이하일 경우)시에는 과실이 거칠어지고, 착색이 지연되며 신맛이 많게 된다.
인산의 공급이 부족하면, 핵산의 합성이 감소될 뿐 아니라, 단백질 합성에도 큰 영향을 미치게 되며, 인이 결핍된 가장 특징적인 징후는 잎이 짙은 녹색을 띠는 현상이며, 식물의 근계(root system)의 발달이 제한되어 줄기는 가늘어지고 성장 발육이 안되어 키도 작아진다. 과수(果樹)는 새가지나 잔뿌리의 생장이 억제되며 발아와 발육이 부진해진다. 열매와 종자의 형성이 감소되어 수확량의 감소와 종자의 품질이 저하된다.
인산 비료의 생산 방식 및 공급원이 서로 다르기 때문에 인산 비료의 종류도 많고 그 용해도 및 유효성도 차이가 많다.
인산 비료의 공급원은 주로 인광석 슬래그인데, 인광석은 광석의 일종으로 과거 지질 시대에 생물체의 인이 축적되어 형성된 것으로 이러한 인광석을 슬래그 형태를 사용하는 경우 수용성 인의 함유량은 매우 낮아서 작물에 흡수되는 비율이 20%를 넘지 못한다.
또한, 인산질 비료를 토양에 시비하면, 90일 이상 경과시 인산질 비료가 가용화되어 유효태 인산으로 바뀌게 되어 식물이 흡수하기 시작한다. 즉, 식물이 흡수하기 위하여는, 60일 이상 토양에서 숙성되고 유기물 함량이 3% 이상인 유효태 인산이 되어야 한다.
그러나, 토양에 시비된 인산은 잔류 효능이 대략 15 내지 30일 정도에 불과하고, 그 이후에는 불용화되어 난용성 인산으로 변해 토양 중에 고정 및 축적되어 있다가, 비가 오면 흘러내려 하천 및 물을 오염시키게 된다.
거의 대부분 수입에만 의존하는 비료가 이렇게 대량으로 낭비되므로 국가 경제적인 면에서도 문제점이 있다.
아울러 인산 비료는 인산이 강산일 뿐 아니라, 비료로 사용시 토양에 흡착된 인산의 난용화에 의하여 인산의 유효도가 저하되어 토양 내 집적된 총 인산의 농도는 높더라도 실제로 작물에 이용될 수 있는 유효 인산의 농도는 낮은 문제점이 있으며, 과잉 투여된 인산 비료의 성분의 토양에의 집적은 토양 중 염류 농도를 증가시켜 토양 관리를 어렵게 하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 식물의 생장을 증진시키고, 당도 및 착색을 증진시키는 식물 영양제 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 과인산석회, 미강 및 칼슘 공급원의 발효 추출물을 함유하는, 당도 및 착색 증진용 식물 영양제에 의하여 달성된다.
상기 칼슘 공급원은 새우 껍질, 게 껍질, 곤충 껍질, 오징어 뼈, 문어 뼈, 낙지 뼈, 굴 껍질, 조개 껍질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 발효 추출물은 귤피, 황련, 황금, 자초, 질경이, 연교, 유금피, 금은화, 익모초, 녹두, 작약 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 보충제를 더 포함하여 발효시켜 얻은 것이다.
상기 발효 추출물은 유산균과 효모균의 조합 균주를 접종하여 발효시킨 것이고, 상기 유산균은 락토바실러스(Lactobacillus), 스트렙토코커스(Streptococcus), 류코노스톡(Leuconostoc), 페디오코카스(Pediococcus), 락토코커스(Lactococcus), 비피도박테리움(Bifidobacterium) 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것이며, 상기 효모균은 쉬조사카로마이세스(Schizosaccharomyces), 리포마이세스(Lipomyces), 데바요마이세스(Debaryomyces), 한세눌라(Hansenula), 이사첸키아(Issatchenkia), 클루이베로마이세스(Kluyveromyces), 피키아(Pichia), 사카로마이세스(Saccharomyces), 지고사카로마이세스(Zygosaccharomyces), 칸디다(Candida), 크립토코커스(Cryptococcus), 클로에케라(Kloeckera), 로도토룰라(Rhodotorula), 트리고놉시스(Trigonopsis) 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 유산균과 효모균의 조합 균주는 락토바실러스( Lactobacillus) 속 균주, 이사첸키아(lssatchenkia) 속 균주 및 피키아(Pichia) 속 균주의 조합 균주인 것일 수 있다.
본 발명의 또 하나의 목적은, 과인산석회, 미강 및 칼슘 공급원의 발효 추출물을 함유하는 당도 및 착색 증진용 식물 영양제의 제조 방법으로서, 하기의 단계를 포함하는 것인 당도 및 착색 증진용 식물 영양제의 제조 방법에 의하여 달성된다:
a) 미강, 칼슘 공급원 및 발효 균주를 포함하는 1차 발효 혼합물을 발효시켜 1차 발효물을 제조하는 단계;
b) 상기 1차 발효물, 과인산석회 및 발효 균주를 포함하는 2차 발효 혼합물을 발효 및 숙성시키는 2차 발효물을 제조하는 단계; 및
c) 상기 2차 발효물로부터 액상 물질을 추출하여 발효 추출물을 제조하는 단계.
바람직하게는, 이러한 본 발명의 당도 및 착색 증진용 식물 영양제의 제조 방법에 있어서,
상기 c) 단계 이후에 상기 발효 추출물을 숙성시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 칼슘 공급원은 새우 껍질, 게 껍질, 곤충 껍질, 오징어 뼈, 문어 뼈, 낙지 뼈, 굴 껍질, 조개 껍질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 발효 추출물은 귤피, 황련, 황금, 자초, 질경이, 연교, 유금피, 금은화, 익모초, 녹두, 작약 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 보충제를 더 포함하여 발효시켜 얻은 것을 사용할 수 있다.
상기 발효 추출물은 유산균과 효모균의 조합 균주를 접종하여 발효시킨 것이고, 상기 유산균은 락토바실러스(Lactobacillus), 스트렙토코커스(Streptococcus), 류코노스톡(Leuconostoc), 페디오코카스(Pediococcus), 락토코커스(Lactococcus), 비피도박테리움(Bifidobacterium) 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것이며, 상기 효모균은 쉬조사카로마이세스(Schizosaccharomyces), 리포마이세스(Lipomyces), 데바요마이세스(Debaryomyces), 한세눌라(Hansenula), 이사첸키아(Issatchenkia), 클루이베로마이세스(Kluyveromyces), 피키아(Pichia), 사카로마이세스(Saccharomyces), 지고사카로마이세스(Zygosaccharomyces), 칸디다(Candida), 크립토코커스(Cryptococcus), 클로에케라(Kloeckera), 로도토룰라(Rhodotorula), 트리고놉시스(Trigonopsis) 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것일 수 있다.
본 발명의 당도 및 착색 증진용 식물 영양제에 포함되는 발효 추출물에는 발효 추출물 제조시 발생되는 성분으로서 작물에 피해를 줄 수 있는 유기산 등의 유해 성분이 포함되어 있지 않다.
따라서, 본 발명의 식물 영양제에 의할 때에는, 당도 및 착색 증진 효과만등의 이로움을 얻을 수 있으면서도, 작물에 피해를 주는 부작용은 발생하지 않는다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 당도 및 착색 증진용 식물 영양제에 포함되는 발효 추출물은 그 제조시 화학 인산 등을 사용하는 것이 아니라 과인산석회를 사용하고, 이러한 과인산석회에는 인 성분 이외에 많은 다양하고 유익한 미량 원소가 포함되어 있으므로, 이러한 과인산석회 발효 추출물을 포함하는 본 발명의 식물 영양제 중에 유익한 미량 원소들이 포함되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 당도 및 착색 증진용 식물 영양제에 포함되는 발효 추출물은 그 제조시 충분히 발효시킬 수 있을 뿐 아니라 또한 유익한 성분으로 발효시킬 수 있는 반응 시간, 조건 및 미생물 등을 사용함으로써 과인산석회 등이 충분히 분해되어 가용화 상태로 되고, 따라서, 이러한 발효 추출물을 포함하는 본 발명의 식물 영양제는 당도, 착색 뿐 아니라 생장 증진의 측면에서 현저한 효과를 낼 수 있어 식물의 고품질 성장을 가능하게 하고, 나아가 수확 증대에 기여할 수 있을 뿐 아니라 수확기를 단축시켜 가격 상승을 유도할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 하천 및 토지를 오염시키지 않는 친환경적인 당도 및 착색 증진용 식물 영양제를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명과 비교를 위한 대조군에 따른 감귤을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예 있어서, 당도 및 착색 증진용 식물 영양제를 적용한 감귤을 나타낸 도면이다.
본 발명은 당도 및 착색 증진용 식물 영양제 및 이의 제조 방법에 관한 것이므로, 우선 당도 및 착색 증진용 식물 영양제에 관하여 설명하고 그 다음, 그 제조 방법에 관하여 설명한다.
본 발명의 당도 및 착색 증진용 식물 영양제는 과인산석회, 미강 및 칼슘 공급원의 발효 추출물을 함유하는 것이다.
상기 발효 추출물은 과인산석회, 미강 및 칼슘 공급원에 발효 균주를 혼합하여 발효시켜 얻은 것이다. 더 자세하게는 상기 발효 추출물은 미강, 칼슘 공급원 및 발효 균주를 포함하는 1차 발효 혼합물을 발효시켜 1차 발효물을 제조하고, 이러한 1차 발효물, 과인산석회 및 발효 균주를 포함하는 2차 발효 혼합물을 발효 및 숙성시켜 2차 발효물을 제조한 후, 이러한 2차 발효물로부터 추출된 액상 물질이다.
상기 미강은 벼를 도정하고 왕겨를 제외한 쌀겨를 지칭하는 것으로서 일반적으로는 아무 가공을 하지 않은 생미강과 미강유를 채취하고 남은 탈지미강이 있으며, 본 발명에서는 생미강이나 탈지미강 모두 사용할 수 있지만, 바람직하게는 10~50mesh 입자 크기를 갖는 생미강을 사용한다.
상기 칼슘 공급원은 새우 껍질, 게 껍질, 곤충 껍질, 오징어 뼈, 문어 뼈, 낙지 뼈, 굴 껍질, 조개 껍질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것이다. 바람직하게는 칼슘 공급원으로서, 게 껍질, 굴 껍질, 조개 껍질의 혼합물을 이용하며, 이때, 게 껍질의 크기는 1-5mm이고, 굴 껍질 및 조개 껍질은 100mesh 내외의 크기를 갖는 분말 형태이다.
또한, 본 발명의 발효 추출물은 과인산석회, 미강 및 칼슘 공급원 이외에 귤피, 황련, 황금, 자초, 질경이, 연교, 유금피, 금은화, 익모초, 녹두, 작약 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 보충제를 더 포함하여 발효시켜 얻은 것일 수 있다. 이러한 보충제를 첨가함으로써, 양질의 당질을 얻을 수 있고, 식물 영양제로서 영양을 보충할 수 있다.
한편, 상기 발효 균주는 유산균과 효모균의 조합 균주로서, 상기 유산균은 락토바실러스(Lactobacillus), 스트렙토코커스(Streptococcus), 류코노스톡(Leuconostoc), 페디오코카스(Pediococcus), 락토코커스(Lactococcus), 비피도박테리움(Bifidobacterium) 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것이고, 상기 효모균은 쉬조사카로마이세스(Schizosaccharomyces), 리포마이세스(Lipomyces), 데바요마이세스(Debaryomyces), 한세눌라(Hansenula), 이사첸키아(Issatchenkia), 클루이베로마이세스(Kluyveromyces), 피키아(Pichia), 사카로마이세스(Saccharomyces), 지고사카로마이세스(Zygosaccharomyces), 칸디다(Candida), 크립토코커스(Cryptococcus), 클로에케라(Kloeckera), 로도토룰라(Rhodotorula), 트리고놉시스(Trigonopsis) 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 발효 균주는 유산균과 효모균의 조합 균주로서, 상기 유산균은 락토바실러스 콘푸사(Lactobacillus confusa), 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것이고, 상기 효모균은 이사첸키아 오리엔탈리스(Issatchenkia orientalis), 피키아 아노말라(Pichia anomala), 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 발효 균주는 유산균과 효모균의 조합 균주로서, 상기 유산균은 락토바실러스 콘퓨사이고, 상기 효모균은 이사첸키아 오리엔탈리스 및 피키아 아노말라(Pichia anomala)의 조합일 수 있다.
상기 과인산석회는 과석(過石)이라고도 하는 것으로서, 회백색 또는 회갈색의 분말로, 조성(組成)은 인산칼슘과 석고(CaSO4 ·2H2O)의 혼합물로 되어 있다. 이러한 과인산석회는 인광석 분말에 황산을 반응시켜 제조하고, 일반적으로 과인산석회 중 인산의 함량은 20 % 이상이고, 기타 석고가 60 %를 점유하는 구성이다. 본 발명에 따른 과인산석회는 분말 형태로서, 수용성 인산을 20% 이상 함유하고, 입자 크기는 50mesh 내외의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 발효 추출물 중에는 유효 성분을 측정(비료품질 검사법에 따름)한 결과, 수용성 P205 3~10 중량%, CaO 0.6~ 5 중량%, 및 K2O 1~3 중량% 등을 포함하고 있다. 이는 기존의 인산질 비료 대비 유효성분인 칼슘, 칼륨, 인산이 모두 많이 함유된 수치를 보인 것이다.
본 발명의 당도 및 착색 증진용 식물 영양제에 있어서 상기한 본 발명의 발효 추출물은 식물 영양제의 전체 중량을 기준으로 0.001 내지 0.1 중량%의 양으로 함유되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.01 중량%의 양으로 사용하고, 가장 바람직하게는 발효 추출물을 300 내지 500배로 희석한 0.002 내지 0.003 중량%의 양으로 사용한다. 상기 발효 추출물의 함량이 0.001 중량 미만인 경우에는 그 효과가 미미한 문제점이 있고, 발효 추출물의 함량이 0.1 중량%를 초과하는 경우에는 함량 증가 대비 얻을 수 있는 효과의 증대가 미미하다. 따라서, 본 발명에 따른 식물 영양제는 소량으로도 뛰어난 효능을 갖는다는 이점이 있다.
본 발명의 당도 및 착색 증진 식물 영양제는 상기한 바와 같은 발효 추출물 이외에 질소 성분이 함유된 두엄, 요소, 뒷거름, 석회질소, 황산암모늄 등을 추가로 함유할 수 있으며, 칼륨 성분이 함유된 재, 황산칼륨, 염화칼륨, 목초액 등을 추가로 함유할 수 있고, 인 성분이 함유된 깻묵 등을 추가로 함유하여, 식물의 생장에 필요한 3대 원소인 질소, 칼륨, 인의 함량을 보강할 수 있다.
본 발명의 과인산석회, 미강 및 칼슘 공급원의 발효 추출물을 함유하는 당도 및 착색 증진용 식물 영양제의 제조 방법은, 하기의 단계를 포함한다:
a) 미강, 칼슘 공급원 및 발효 균주를 포함하는 1차 발효 혼합물을 발효시켜 1차 발효물을 제조하는 단계;
b) 상기 1차 발효물, 과인산석회 및 발효 균주를 포함하는 2차 발효 혼합물을 발효 및 숙성시키는 2차 발효물을 제조하는 단계; 및
c) 상기 2차 발효물로부터 액상 물질을 추출하여 발효 추출물을 제조하는 단계.
이러한 본 발명의 당도 및 착색 증진용 식물 영양제의 제조 방법은 상기 c) 단계 이후에 상기 발효 추출물을 숙성시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 a) 단계에서 미강, 칼슘 공급원 및 발효 균주를 포함하는 1차 발효 혼합물을 발효시켜 1차 발효물을 제조한다.
상기 미강은 앞서 설명한 바와 같이 벼를 도정하고 왕겨를 제외한 쌀겨를 지칭하는 것으로서 일반적으로는 아무 가공을 하지 않은 생미강과 미강유를 채취하고 남은 탈지미강이 있으며, 본 발명에서는 생미강이나 탈지미강 모두 사용할 수 있지만, 바람직하게는 10~50mesh 입자 크기를 갖는 생미강을 사용한다. 미강은 유산균 미생물, 효모 등의 먹이로서 사용된다.
상기 칼슘 공급원은 새우 껍질, 게 껍질, 곤충 껍질, 오징어 뼈, 문어 뼈, 낙지 뼈, 굴 껍질, 조개 껍질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것이다.
바람직하게는 칼슘 공급원으로서, 게 껍질, 굴 껍질 및 조개 껍질의 혼합물을 이용하며, 이때, 게 껍질의 크기는 입자가 1-5mm이고, 굴 껍질 및 조개 껍질은 100mesh 내외의 입자크기를 갖는 분말형태이다.
상기 칼슘 공급원은 상기 미강 100 중량부에 대하여 70~110 중량부, 바람직하게는 80~100 중량부의 양으로 사용된다.
그리고, 본 발명의 발효 추출물은 귤피, 황련, 황금, 자초, 질경이, 연교, 유금피, 금은화, 익모초, 녹두, 작약 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 보충제를 더 포함하여 발효 시켜 얻은 것을 사용할 수 있다. 이러한 보충제를 첨가함으로써, 양질의 당질을 얻을 수 있고, 식물 영양제로서 영양을 보충할 수 있다.
상기한 보충제는 1차 발효물 제조 단계에서 혼합되어도 상관없고, 2차 발효물 제조 단계 또는 2차 발효물로부터의 액상 추출 단계에서 혼합되어도 상관없다. 그러나 1차 발효물 단계에서 혼합되는 것이 더욱 좋다. 바람직하게는 이러한 보충제는 상기 미강 100중량부에 대하여 0.01~5중량부, 바람직하게는 0.1~3중량부의 양으로 사용되며, 소량의 첨가로 비용적인 부담을 줄이면서도, 식물 영양제의 효능을 더욱 극대화시켜주는 효과가 있다.
상기 발효 균주는 유산균과 효모균의 조합 균주로서, 상기 유산균은 락토바실러스(Lactobacillus), 스트렙토코커스(Streptococcus), 류코노스톡(Leuconostoc), 페디오코카스(Pediococcus), 락토코커스(Lactococcus), 비피도박테리움(Bifidobacterium) 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것이고, 상기 효모균은 쉬조사카로마이세스(Schizosaccharomyces), 리포마이세스(Lipomyces), 데바요마이세스(Debaryomyces), 한세눌라(Hansenula), 이사첸키아(Issatchenkia), 클루이베로마이세스(Kluyveromyces), 피키아(Pichia), 사카로마이세스(Saccharomyces), 지고사카로마이세스(Zygosaccharomyces), 칸디다(Candida), 크립토코커스(Cryptococcus), 클로에케라(Kloeckera), 로도토룰라(Rhodotorula), 트리고놉시스(Trigonopsis) 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 발효 균주는 유산균과 효모균의 조합 균주로서, 상기 유산균은 락토바실러스 콘푸사(Lactobacillus confusa) , 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것이고, 상기 효모균은 이사첸키아 오리엔탈리스(Issatchenkia orientalis), 피키아 아노말라(Pichia anomala), 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 발효 균주는 유산균과 효모균의 조합 균주로서, 상기 유산균은 락토바실러스 콘퓨사이고, 상기 효모균은 이사첸키아 오리엔탈리스 및 피키아 아노말라(Pichia anomala)의 조합일 수 있다.
상기 발효 균주는 액제 상태에서 1×105cfu/ml 내지 5×105cfu/ml의 발효 균주를 포함하는 발효 균주액의 형태로 사용되며, 이러한 발효 균주액은 상기 미강 100 중량부에 대하여 5~20 중량부, 바람직하게는 7~15 중량부의 양으로 사용된다.
상기한 미강 15~30kg에 칼슘 공급원 10.5~33kg, 액제 상태에서 1×105cfu/ml 내지 5×105cfu/ml의 발효 균주를 포함하는 발효 균주액 0.75~6kg과 유당 10~100g을 혼합하여 1차 발효 혼합물을 제조한 후 이를 30 내지 37 ℃의 온도 조건 하에 두어 96 내지 168 시간 발효시켜 1차 발효물을 제조한다.
이때 발효 조건은 각 균주의 성상에 따라 다르고, 호기적 또는 통성 혐기(anaerobic)적인 조건에서 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 통성 혐기적인 조건에서 이루어지는 것이 좋다. 또한, 발효균의 배양을 더욱 활성화시키기 위하여 추가로 탄소원 및/또는 pH 조절제가 첨가될 수도 있다. 발효시 pH는 3 내지 4인 것이 바람직하다.
이러한 발효 과정에 의하여 미강 및 칼슘 공급원이 분해되고, 또한 유산이 발생되며, 이는 추후에 첨가되는 과인산석회의 인산이 잘 혼합된 발효물을 형성하여 작물의 생식 생장을 촉진하게 된다.
상기 b) 단계에서, 상기 a) 단계에서 얻은 1차 발효물, 과인산석회 및 발효 균주를 포함하는 2차 발효 혼합물을 발효시키는 2차 발효물을 제조한다. 이러한 과인산석회는 1차 발효물의 100 중량부에 대하여 250~750 중량부의 양으로 사용된다.
상기 과인산석회는 앞서 설명한 바와 같이 과석이라고도 하는 것으로서, 회백색 또는 회갈색의 분말로, 조성(組成)은 인산칼슘과 석고(CaSO4 ·2H2O)의 혼합물로 되어 있다. 이러한 과인산석회는 인광석 분말에 황산을 반응시켜 제조하고, 일반적으로 과인산석회 중 인산의 함량은 20 % 이상이고, 기타 석고가 60 %를 점유하는 구성이다.
상기 b) 단계에서 사용하는 과인산석회는 100 mesh 보다 작은 크기의 분말 상태로 사용하는 것이 바람직한데, 과인산석회의 분말이 발효가 잘되고, 미강 및 칼슘 공급원과 잘 혼합되기 위해선 그 크기가 100 mesh 보다 작은 크기로 사용한다.
상기 발효 균주는 유산균과 효모균의 조합 균주로서, 상기 유산균은 락토바실러스(Lactobacillus), 스트렙토코커스(Streptococcus), 류코노스톡(Leuconostoc), 페디오코카스(Pediococcus), 락토코커스(Lactococcus), 비피도박테리움(Bifidobacterium) 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것이고, 상기 효모균은 쉬조사카로마이세스(Schizosaccharomyces), 리포마이세스(Lipomyces), 데바요마이세스(Debaryomyces), 한세눌라(Hansenula), 이사첸키아(Issatchenkia), 클루이베로마이세스(Kluyveromyces), 피키아(Pichia), 사카로마이세스(Saccharomyces), 지고사카로마이세스(Zygosaccharomyces), 칸디다(Candida), 크립토코커스(Cryptococcus), 클로에케라(Kloeckera), 로도토룰라(Rhodotorula), 트리고놉시스(Trigonopsis) 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 발효 균주는 유산균과 효모균의 조합 균주로서, 상기 유산균은 락토바실러스 콘푸사(Lactobacillus confusa), 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것이고, 상기 효모균은 이사첸키아 오리엔탈리스(Issatchenkia orientalis), 피키아 아노말라(Pichia anomala), 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 속의 것일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 발효 균주는 유산균과 효모균의 조합 균주로서, 상기 유산균은 락토바실러스 콘퓨사이고, 상기 효모균은 이사첸키아 오리엔탈리스 및 피키아 아노말라(Pichia anomala)의 조합일 수 있다.
발효균주는 액제 상태에서 1×105cfu/ml 내지 5×105cfu/ml의 발효 균주를 포함하는 발효 균주액의 형태로 사용되며, 이러한 발효 균주액은 상기 1차 발효물의 100 중량부에 대하여 15~35 중량부의 양으로 사용된다.
즉, b) 단계에서는 a) 단계에서 제조된 1차 발효물 20kg에 상기한 과인산석회 50~150kg을 혼합하고 이에 물(일반적인 물 뿐 아니라 증류수, 지하수, 해양수 또는 심층수을 모두 포함하는 것임) 5~15kg, 유당 1~10kg 및 액제 상태에서 1×106 cfu/ml 내지 5×106 cfu/ml cfu/ml의 발효 균주를 포함하는 발효 균주액 3~7kg을 더 혼합하여 2차 발효 혼합물을 제조한 후 이를 30 내지 37 ℃의 온도 조건 하에 두고 1주일에 1회 내지 5회 1회당 50~80rmp으로 5분 내지 40분 동안 교반하여 3주 내지 5주 간 발효 및 숙성시켜 2차 발효물을 제조한다.
이때 발효 조건은 각 균주의 성상에 따라 다르고, 호기적 또는 통성 혐기(anaerobic)적인 조건에서 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 통성 혐기적인 조건에서 이루어지는 것이 좋다. 또한, 발효균의 배양을 더욱 활성화시키기 위하여 추가로 탄소원 및/또는 pH 조절제가 첨가될 수도 있다. 발효시 pH는 3 내지 4인 것이 바람직하다.
이러한 발효 과정에 의하여 미강 및 칼슘 공급원이 추가 분해될 뿐 아니라 과인산석회가 분해되면서 유산이 발생되고 발효가 잘 되게 하여 작물의 생식 생장을 촉진하게 된다.
상기 c) 단계에서, 상기 2차 발효물로부터 액상 물질을 추출하여 발효 추출물을 제조한다.
상기 b) 단계로부터 얻은 2차 발효물은 짙은 갈색으로 변하고, 특히 2차 발효물 중에 포함되어 있는 미강이나 과인산석회의 분해되어 그 크기가 50 mesh 보다 작다.
이러한 2차 발효물 200kg에 300~500kg의 물을 혼합하고, 이를 1,500 내지 2,000 rpm의 속도로 10 내지 40분간 교반한다. 그리고 약 48 시간 방치한 후, 그 상등액을 취득하여 본 발명의 발효 추출물을 얻는다.
상기한 상등액인 발효 추출물에 대하여는 추가로 숙성 단계를 거칠 수 있으며, 그 숙성 방법은 다음과 같다.
상기 취득된 상등액 150kg에 액제 상태에서 1×106 cfu/ml 내지 5×106 cfu/ml 의 발효 균주를 포함하는 발효 균주액 500g~2kg 및 유당 50g 내지 200g을 혼합하고, 27 내지 35 ℃의 온도에서 1일 10회 내지 30회, 1회 약 5분 내지 20분간 50 내지 60 rpm의 속도로 교반하면서 25 내지 40일간 숙성시킨다.
상기 발효 균주는 위에서 설명한 바와 같다.
본 발명의 발효 추출물을 추가로 더 가공하거나 제제화할 수도 있다.
참고로, 본 발명에서 미강을 발효한 후, 미강과 과인산석회를 혼합하여 발효하고, 이의 액상 물질을 추출하여 3차 발효하는 과정을 거치는데, 이렇게 함으로써, 미강과 과인산석회를 혼합하여 1차 발효하는 것보다도 발효 수득 성공율을 높일 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 당도 및 착색 증진용 식물 영양제는 상기한 바와 같은 방법에 의하여 제조된 본 발명의 발효 추출물을 식물 영양제의 전체 중량을 기준으로 0.001 내지 0.1 중량%의 양으로 함유되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.01 중량%의 양으로 사용하고, 가장 바람직하게는 발효 추출물을 300 내지 500배로 희석한 0.002 내지 0.003 중량%의 양으로 사용한다. 상기 발효 추출물의 함량이 0.001 중량 미만인 경우에는 그 효과가 미미한 문제점이 있고, 발효 추출물의 함량이 0.1 중량%를 초과하는 경우에는 함량 증가 대비 얻을 수 있는 효과의 증대가 미미하다.
또한, 본 발명의 당도 및 착색 증진 식물 영양제는 상기한 바와 같은 발효 추출물 이외에 질소 성분이 함유된 두엄, 요소, 뒷거름, 석회질소 및 황산암모늄 등을 추가로 함유할 수 있으며, 칼륨 성분이 함유된 재, 황산칼륨, 염화칼륨 및 목초액 등을 추가로 함유할 수 있고, 인 성분이 함유된 깻묵 등을 추가로 함유하여, 식물의 생장에 필요한 3대 원소인 질소, 칼륨, 인의 함량을 보강할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
(실시예 1 : 본 발명에 따른 식물 영양제 1 제조)
30mesh의 크기로 분말화한 생미강 20 kg에 칼슘 공급원으로서, 게 껍질 400g, 굴 껍질 400g 및 조개 껍질 400g을, 액제 상태에서 1.5×106 cfu/ml의 발효 균주(락토바실러스 콘퓨사, 이사첸키아 오리엔탈리스 및 피키아 아노말라의 조합 균주로서 비율은 1 : 1 : 1임)를 포함하는 발효 균주액 2kg과 유당 50g을 혼합하여 1차 발효 혼합물을 제조한 후 이를 35 ℃의 온도 조건 하에 두어 100시간 동안 발효시켜 1차 발효물을 제조하였다. 이때 발효 조건은 통성 혐기 조건이고, pH 조절제를 첨가하여 pH를 3~4로 유지하였다.
상기의 1차 발효물 20 kg, 100 mesh 보다 작은 크기의 분말 상태인 과인산석회 100 kg을 혼합하고, 이에 오염되지 않은 지하수 10kg, 유당 5 kg 및 액제 상태에서 1.5×106 cfu/ml의 발효 균주(락토바실러스 콘퓨사, 이사첸키아 오리엔탈리스 및 피키아 아노말라의 조합 균주로서 비율은 1 : 1 : 1임)를 포함하는 발효 균주액 5 kg을 더 혼합하여 2차 발효 혼합물을 제조한 후 이를 35 ℃의 온도 조건 하에 두고 1주일에 1회 36 rmp으로 30분동안 교반하여 4주 간 발효 및 숙성시켜 2차 발효물을 제조하였다. 이때 발효 조건 역시 통성 혐기 조건이고, pH 조절제를 넣어 pH를 3 내지 4로 조절하였다.
상기 2차 발효물 200 kg에 400 kg의 물을 혼합하고, 이를 1,800 rpm의 속도로 20분간 교반하고, 약 48 시간 방치한 후, 그 상등액 150 kg을 취득하였다. 상기 상등액 150 kg에 액제 상태에서 1.5×106 cfu/ml의 발효 균주(락토바실러스 콘퓨사, 이사첸키아 오리엔탈리스 및 피키아 아노말라의 조합 균주로서 비율은 1 : 1 :1임)를 포함하는 발효 균주액 1 kg 및 유당 100 g을 혼합하고, 30 ℃의 온도에서 1일 24회, 1회 약 10분간 50 내지 60 rpm의 속도로 교반하면서 30일간 숙성시켜 본 발명의 발효 추출물을 수득하였다.
상기 수득한 발효 추출물을 500배 희석하여 0.002 중량% 함유하는 당도 및 착색 증진용 식물 영양제 1을 제조하였다.
(실시예 2 : 본 발명에 따른 식물 영양제 2 제조)
30mesh의 크기로 분말화한 생미강 20 kg에 칼슘 공급원으로서, 게 껍질 400g, 굴 껍질 400g, 조개 껍질 400g 및 귤피 300g을 액제 상태에서 1.5×106 cfu/ml의 발효 균주(락토바실러스 콘퓨사, 이사첸키아 오리엔탈리스 및 피키아 아노말라의 조합 균주로서 비율은 1 : 1 : 1임)를 포함하는 발효 균주액 2kg과 유당 50g을 혼합하여 1차 발효 혼합물을 제조한 후 이를 35 ℃의 온도 조건 하에 두어 100시간 동안 발효시켜 1차 발효물을 제조하였다. 이때 발효 조건은 통성 혐기 조건이고, pH 조절제를 첨가하여 pH를 3 내지 4로 유지하였다.
상기의 1차 발효물 20 kg, 100 mesh 보다 작은 크기의 분말 상태인 과인산석회 100 kg을 혼합하고, 이에 오염되지 않은 지하수 10kg, 유당 5 kg 및 액제 상태에서 1.5×106 cfu/ml의 발효 균주(락토바실러스 콘퓨사, 이사첸키아 오리엔탈리스 및 피키아 아노말라의 조합 균주로서 비율은 1 : 1 : 1임)를 포함하는 발효 균주액 5 kg을 더 혼합하여 2차 발효 혼합물을 제조한 후 이를 35 ℃의 온도 조건 하에 두고 1주일에 1회 36 rmp으로 30분동안 교반하여 4주 간 발효 및 숙성시켜 2차 발효물을 제조하였다. 이때 발효 조건 역시 통성 혐기 조건이고, pH 조절제를 넣어 pH를 3 내지 4로 조절하였다.
상기 2차 발효물 200 kg에 400 kg의 물을 혼합하고, 이를 1,650 rpm의 속도로 30분간 교반하고, 약 48 시간 방치한 후, 그 상등액 150 kg을 취득하였다. 상기 상등액 150 kg에 액제 상태에서 1.5×106 cfu/ml의 발효 균주(락토바실러스 콘퓨사, 이사첸키아 오리엔탈리스 및 피키아 아노말라의 조합 균주로서 비율은 1 : 1 :1임)를 포함하는 발효 균주액 1 kg 및 유당 100 g을 혼합하고, 30 ℃의 온도에서 1일 24회, 1회 약 10분간 50 내지 60 rpm의 속도로 교반하면서 30일간 숙성시켜 본 발명의 발효 추출물을 수득하였다.
상기 수득한 발효 추출물을 500배 희석하여 0.002 중량% 함유하는 당도 및 착색 증진용 식물 영양제 2를 제조하였다.
(실험예 1: 성분 분석 실험)
실시예 1에 따른 본 발명의 식물 영양제 1의 성분 분석을 제일분석센타(경기도 안산시 단원구 성곡동에 위치한 분석센타임)에 의뢰하였고, 그 결과는 다음의 표 1에 나타낸 바와 같다. 또한 실시예 2에 따른 본 발명의 식물 영양제 2의 성분 분석 결과를 표 2에 나타내었다.
표 1
항목 | 결과 | 비고 |
수용성 CaO(%) | 0.74 | 분석방법:비료품질검사법-PH 및 전기전도는 1:500(추출물:증류수량)의 비율로 측정함 |
수용성 P2O5(%) | 4.58 | |
수용성 K2O(%) | 1.64 |
표 2
항목 | 결과 | 비고 |
수용성 CaO(%) | 0.77 | 분석방법:비료품질검사법-PH 및 전기전도는 1:500(추출물:증류수량)의 비율로 측정함 |
수용성 P2O5(%) | 5.19 | |
수용성 K2O(%) | 1.83 |
상기한 표 1 및 표 2에 따르면, P 성분과 K 성분 및 Ca 성분이 다량 함유되 식물에 엽면 살포 및 뿌리에 직접 관주 시비를 할 경우, 생식 생장이 증진되며, 당도, 엽면 등의 색상이 현저히 향상되는 것으로 나타난다.
(실험예 2: 당도력 및 착색도 비교 실험)
실시예 1 및 2에 따른 식물 영양제가 과일의 당도력에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 감귤나무 15 그루에 대하여 본 발명의 식물 영양제 처리군(실시예 1)과 비교예의 처리액(일본 나가사키의 '유한회사 불이양토'사에 의해 유통되는 Ferment을 500배액 관주로 사용), 무처리군(대조군)으로 3개의 그룹으로 나누어서 평가하였다. 본 발명의 식물 영양제(실시예 1)와 비교예의 처리액을 각각 감귤나무에 분무기를 이용하여 도포하면서 1 주일 간격으로 총 3회 처리하였다. 그리고 3주 후 PR-201(ATAGI CO. Ltd.. Japan)의 당도기를 이용하여 당도력을 측정하였다. 당도력 측정결과, 대조군은 9.0°Brix를 기록하였고, 비교군은 9.5°Brix로서 대조군에 비해 당도력이 조금 높아진 것을 확인할 수 있었다. 반면, 본 발명에 따른 식물 영양제 처리군은 11.2°Brix로 대조군 및 비교예에 비해 현저한 상승효과를 보여주었다.
또한, 본 발명에 따른 식물 영양제 처리군과 대조군에 따른 감귤의 모습을 도 1 및 도 2에 나타내었다, 도 1은 대조군으로 처리한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 식물 영양제를 처리한 것이다. 동일한 시간이 경과되었음에도 불구하고, 본 발명에 따른 감귤나무의 과색이 더욱 선명하고 짙은 것을 알 수 있으며, 이로부터 본 발명에 따른 식물 영양제가 착색을 증진하고, 생장을 촉진한다는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 따른 당도 및 착색 증진용 식물 영양제는 적은 양(시료량 : 증류수 양=1:500)을 사용하였음에도 불구하고 당도 및 착색, 생장 증진에 큰 기여를 하는 것을 알 수 있다.
인용된 특허 | 출원일 | 공개 날짜 | 신청자 | 제목 |
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JPH06298586A * | 특허 제목 표시할 수 없음 | |||
KR20010016231A * | 특허 제목 표시할 수 없음 | |||
KR20020084971A * | 특허 제목 표시할 수 없음 | |||
US6812022 * | 1999년 1월 14일 | 2004년 11월 2일 | Gold Kosan Co., Ltd. | Bacillus subtilis takemi and compositions thereof |
특허 인용 | 출원일 | 공개 날짜 | 신청자 | 제목 |
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CN103396235A * | 2013년 8월 5일 | 2013년 11월 20일 | 西南大学 | 利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法 |
CN103396235B * | 2013년 8월 5일 | 2015년 4월 29일 | 西南大学 | 利用柑橘皮渣生产有机肥料的方法 |
CN103819239A * | 2014년 3월 4일 | 2014년 5월 28일 | 重庆圣沛农业科技有限公司 | 一种柑橘皮渣生物发酵方法 |
CN103819239B * | 2014년 3월 4일 | 2016년 5월 11일 | 重庆圣沛农业科技有限公司 | 一种柑橘皮渣生物发酵方法 |
국제 분류 | C05D3/02, C05F11/00, C05G1/00, C05B1/02 |
공통 특허 분류 | A01N65/22, A01N65/36, A01N65/32, A01N65/44, A01N65/08, A01N65/20, A01N59/26, A01N63/02, A01N65/00, C05B1/02 |
유럽특허청의 특허분류 | C05B1/02 |
날짜 | 코드 | 내용 | 설명 |
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2012년 4월 11일 | 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | Ref document number: 10856200 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
2013년 2월 19일 | NENP | Non-entry into the national phase in: | Ref country code: DE |
2013년 9월 11일 | 122 | Ep: pct app. not ent. europ. phase | Ref document number: 10856200 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |