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광합성 미생물
어린시절 논에서 잡초를 뽑고 그늘에 쉬는 시간에 쪽대로 미꾸라지를 잡아서 그릇에 담아 햇볕에 놓아두었더니 다음날 이상하게도 그릇 속의 물이 붉게 물들어 있었고, 물에서 이상한 냄새가 났다. 군 훈련병 시절에 어느 훈련병이 양동이에 물을 붓고 또랑 물을 약간 혼합하여 창가에 두어 2~3일 후 불게 물들인 물을 같은 훈련병들에게 나누어 먹였더니 배고픔 없이 훈련을 잘 마쳤다는 이야기가 있다. 바로 그 붉게 물들인 물이 바로 광합성(광영양)미생물을 증식시킨 균체 보양탕(?)임에 틀림없을 것 같다.
광합성(광영양)미생물은 효모나 클로렐라보다 영양가치가 더 높은 훌륭한 영양소라고 알려져 있다. 광합성(광영양)미생물은 지구상의 탄소, 질소, 유황의 순환에 큰 역할을 하고, 그 작용은 식량증산과 에너지 생산, 악화된 환경, 공해를 해결하는 데 크게 공헌하고 있다. 선진국에서는 이미 광합성 미생물의 생리 생화학적, 생태학적 기능에 관한 기초연구를 기반으로 하여 광합성미생물을 이용한 폐수처리 시설, 축사의 축분 정화 및 악취 제거, 농업에 이용한 식량 증산 및 품질향상 등 다양한 개발이 진행되고 있으며 최근 우리나라에서도 빠른 증가 추세에 있다.
1) 광합성미생물의 조성성분 광합성미생물의 균체에는 클로렐라나 효모보다도 고급영양소를 함유하고 있다
3) 광합성미생물의 적용 광합성미생물의 농업에의 이용가치는 수량이 증가되고, 과실에서는 맛(당도), 색깔, 향기 등의 품질이 향상되고 저장 및 수송이 용이하며, 시설하우스의 연작 장해 해소, 토양의 개량, 식물 병원균과 병원성 바이러스에 대한 항균 및 억균작용이 강하다는 것이 연구 결과에 의해 밝혀졌다.
특히 벼농사에서는 다수확 및 품질 향상, 태풍에 대한 도복방지, 쌀의 저장성이 좋아 오랫동안 밥맛을 좋게 하고, 생육기 중 유수 형성기에 벼뿌리 부근에 발생한 황화수소에 의해 뿌리가 급격히 약화되는데, 광합성 세균은 이러한 물질을 제거하여 착립수를 증대하고 수량을 늘려 농가 소득의 향상에 기여하고 있다.
그 외에 광합성(광영양)미생물은 양식업에서 어패류의 발병 억제에도 많이 이용되고, 축사의 축분의 분해와 악취제거 및 가축의 사료화에도 커다란 효과가 있다는 것이 입증되고 있다. 광합성미생물을 물에 희석하여 뿌린 축사나 음식물 쓰레기 처리장 및 퇴비 공장에서는 처리후 수분만에 냄새가 없어진다는 사실은 괄목할 만한 것이다. 4) 광합성미생물의 일반 성질 고등식물이나 조류는 광합성 작용을 할 때 물을 광분해하여 산소를 방출하는데, 광합성미생물은 모두 산소를 방출하는 것이 아니고 일부는 수소 가스를 발생한다. 광합성(광영양)미생물의 분포는 논, 하천, 하수 처리장, 축사 등 담수상태인 곳에는 대부분 존재하고 수온 0℃ 라는 남극의 빙하 아래도 생존하고 있으며, 90。C의 온천에서도 잘 생육하고 있는 균주가 있다. 또한 2,000m 깊이의 바닷물에서도 생존이 확인되었다.
마치 표고버섯 종균이 저온에서만 생육이 가능한 균과 고온에서만 생육이 좋은 종균이 있듯이, 광합성(광영양) 미생물 또한 지구상의 어디라도 생존이 가능하다. 광합성미생물은 내염성이 강하여, 10% 이하의 식염수에도 생육이 잘된다. 연작지의 하우스, 축사, 쓰레기 처리장, 담수 어장 등 여러곳에서 부지런한 청소부 역할을 확실히 해 줄 수 있으리라 기대된다. 광합성미생물은 적은 수에서는 육안으로 보이지 않지만, 황화수소의 양이 ℓ당 20~100㎎에서는 육안으로 붉게 보인다
5) 광합성미생물의 종류 광합성미생물은 홍색유황세균, 홍색비유황세균, 녹색유황세균의 세가지로 분류한다. 광합성미생물의 광합성은 고등식물의 광합성과는 다르다는 점에서 광영양미생물로 명명하는 학자도 있다. 황색유황세균은 수면 아래서 황화수소를 먹이로 하는 절대 혐기성 세균이며 홍색비유황세균은 담수호나 연못의 수면 아래서 유기물을 먹이로 이용하는 세균으로 혐기성이나 호기성 조건까지 다양한 범위에서 증식할 수 있다.
농업용에서는 녹색유황세균, 홍색유황세균과 홍색비유황세균을 이용하고 있으며 저급지방산, 아미노산, 당류등을 이용하여 호기적 조건 및 혐기적 조건과 광의 조건과 무광의 조건에서도 잘 생육하며, 혐기성 조건 아래서 빛 에너지를 이용하여 수소 또는 유기물을 수소 공여체로 하여 탄소를 고정하지만, 저급지방산과 같은 유기물을 탄소원으로 이용할 수도 있다.
6) 광합성미생물의 영양생리 광합성미생물이 광합성에 의해 생육하는 경우는 혐기적 조건에서 황화수소나 티오황산염 등의 유황 화합물의 산화, 수소가스의 산화, 유기 화합물의 산화에 의해, 환원력을 얻어 생육한다. 홍색비유황세균은 유기물을 산화하여 탄소원으로서 이용하며, 홍색유황세균은 유황 화합물도 산화하고 유기물도 동시에 산화하여 생육이 강하다.
유기물질을 이용하여 호기적으로 유기영양형으로 생육할 수 있는 것이다. 물론 혐기적 유기영양형이라도 생육할 수 있고, 균주에 따라서는 질산 호흡이나 암모니아를 직접 탈질할 수도 있다. 홍색유황세균은 생육에 혐기적 조건을 필요로하고 황화수소 또는 수소가스를 전자 공여체로하여 CO2를 고정하여 생육한다.
Ch. Vinosum은 CO2 가 존재하지 않는 조건에서도 초산 등의 일부 유기물을 단일 탄소원으로 생육할 수 있고, CO2 존재하에서는 저급지방산, 피루빈산, 알코올, 아미노산, 당 등 상당히 폭넓은 유기물을 자화하여 생육한다. 홍색비유황세균은 완전한 TCA 사이클이 존재하며, 다양한 유기물을 이용하여 호기 암조건에서 호흡에 의해, 혐기 명조건에서는 광합성에 의해 생육한다.
녹색유황세균은 초산, 프로피온산, 피루빈산 등을 세포물질로 일부 동화하는데, 이들 물질은 단독으로 생육할 수 없고, CO2를 고정할 수 있는 조건이 생육에는 필요하다. 프로피온산은 글루코스, 배지에서의 생육은 저해하나 초산이나 탄산수소나트륨 배지에 공존하면 균은 생육이 활성되고 프로피온산도 급속히 소비해 버린다. 피루빈산, DL-사과산은 홍색비유황세균에 이용된다. 많은 광합성미생물은 구연산은 이용할 수 없지만 혐기명 조건에서 급속히 구연산을 이용하여 생육한다. 대부분 광합성미생물은 글루코스나 프락토스를 이용하여 잘 생육한다. 많은 비홍색유황세균은 혐기명 조건에서 에탄올을 이용하여 생육한다.
또한 에탄올 외에 프로판올, 부탄올, 펜타놀, 헥사놀을 이용한다. 홍색비유황세균, 홍색유황세균은 혐기명, 호기암, 어느 조건에서도 글리세롤을 이용하여 생육한다. 광합성 배지에 이용되는 아미노산으로는 글루타민산, 글루타민, 아스파라긴산을 질소원으로 이용되고 있다. 또한 질소원으로는 염화암모늄, 팹톤을 사용한다.
광합성미생물은 내염성이 강하여 10% 이하의 식염수에도 생육이 잘 된다. 염기가 강한 탄산수소나트륨, 염화나트륨, 프로피온산나트륨, 초산나트륨(무수)을 사용하기도 한다. 인산의 급원으로는 폴리인산 및 인산수소 2칼륨을 이용하며, 칼슘의 급원으로는 구연산 칼슘을 이용하며, 마그네슘의 급원으로는 유산마그네슘(7수화물)을 사용하고 당의 급원으로는 루틴을 이용하며 효모이스트를 이용하여 당을 알코올로 분해하여 이용하기도 한다.
7) 광합성미생물에 의한 식량생산 광합성미생물에 의한 질소고정으로 식사료생산을 꾀할 수도 있다. 담수조건에서 증식시켜 확보한 대량균체는 앞의 조성성분표와 같이 양질의 단백질을 함유하고 있으므로, 직접. 간접적으로 가공하여 식량 단백질로서 이용한다면 지구규모에서의 식량부족은 완화될 것이다.
우리인류는 현시점에서 식량생산의 약 50%는 큰 비료공장의 공업적 질소고정에 의존하고 있다. 그러나 전술했던 것과 같이 화석에너지 부족사태가 도래한다면, 이와같은 생산성은 극단적으로 저하되어 인류는 식량부족의 위기에 처해질 위험성이 있다.
한편, 현시점에서 그와는 반대로 암모니아성 화학질소비료를 다량 시용하여, 일부에서는 질산화균작용에 의해 암모니아는 산화되어 NO2 , NO3로 되어 용출되어서 환경오염을 일으키는 오류를 범하고 있다. 호수, 늪, 바다 등 담수상태인 곳에서는 태양에너지를 이용하여 광합성과 질소고정의 양작용을 동시에 행하는 조류나 광합성미생물이 존재하고 있으므로 이들을 활용하여 직접가공 식품화하든지, 혹은 식물 연쇄기(조류, 혹은 광합성미생물 → 플랑크톤 → 어패류)를 통하여 인류의 식량 생산계로의 궤도에 올려놓는 일이 가능하다면 육지의 농작물생산성 의존도가 감소해도 인류는 기아상태에서 벗어날 수 있을 것이다. 8) 광합성미생물의 자가배양 광합성미생물은 혐기적 명조건에서 최고의 생육을 보이므로, 최근에는 이 조건을 이용하여 누구든지 쉽고 값싸게 배양할 수 있는 광합성미생물 자가배양기가 개발되어 시판되고 있다.(알켐 통도깨비를 클릭하시면 자세히 설명) 1) 광합성미생물에 의한 질소고정 공기 중에는 79%의 질소와 21%의 산소, 0.03%의 탄산가스가 존재한다. 식물은 탄산가스를 흡수하여 광합성에 의해 유기물을 합성하며 살아가고 있으며, 산소를 배출하는 능력을 갖고 있다. 식물은 질소를 직접 흡수할 수 없다. 만약 공기 중의 질소를 우리 인간이나 동?식물이 바로 흡수한다면 이 지구상의 질소는 어떻게 될 것인가?
이 지구상은 엄청난 혼란이 야기될 것이다. 광합성미생물은 혐기적 명조건하에서 최고의 질소고정을 하며, 호기성 유기영양세균과 공존하면 질소고정 및 활성이 급격히 상승되고 광합성미생물의 생육력은 현저히 활성화된다. 따라서 호기적 영양세균인 아조토박터, 바실러스, 효모균이나 유산균 등 혐기성 미생물과 함께 혼합배양하면, 생리활성과 함께 핵산 등 다양한 영양소가 많이 생성된다. 이들 호기적 영양세균은 단독으로는 질소고정을 할 수 없지만 광합성미생물이 공존하면 질소고정을 할 수 있다. 2) 광합성미생물의 광합성 능력
식물의 광합성은 가시광선(400~700나노미터) 이하에서는 하지 못하지만, 광합성미생물은 박테리오클로로필을 함유하고 있어, 근 적외선을 흡수하여 50나노미터 이하의 어두운 곳에서도 광합성이 가능하다. 일조부족시 광합성미생물을 이용하면 식물의 광합성을 보조하여 정상적인 생육을 할 수 있다.
3) 근류균과 광합성(광영양)미생물에 의한 토양의 비옥화
처음 재배한 땅은 항상 기름지고 비옥하며 뿌리가 잘 자라고 무엇이든지 주면 잘 받아들이고 식물이 왕성한 생육을 한다. 하지만 계속된 연작으로 염류가 집적되고 토양이 산성화되고 병충해의 다발에 의한 농약의 과잉 사용으로, 농지는 사막화 현상을 초래하고 말았다. 그리하여 주면 줄수록 반응이 없고 농가의 근심은 한층 쌓여만 가고 있다.
광합성(광영양)미생물은 그러한 토양의 악화 방지 및 척박한 토양을 비옥화시키는 데 큰 공헌을 하고 있다. 근류균은 공기 중의 질소를 고정하는 역할을 한다. 척박한 토양에는 근류균을 접종하여 토양을 비옥화시키는 작업이 진행되는데, 근류균은 건조에 약하여 보관이 어려운 결점이 있는데 광합성미생물과 혼합배양하면 오래 보관되고 광합성미생물과 공존하여 활성이 된다. 그 이유는 혼합배양 중 균체 외에 다량의 점질물이 생산되고 그 점질물이 근류균의 생명력, 착립효과를 높이기 때문이다. 4) 벼농사에서의 광합성미생물
벼농사에서는 축분이나 화학비료의 과잉으로 쌀의 수량은 향상되었지만, 반대로 태풍에 대한 도복과 도열병 등 병충해에 대한 농약의 과잉을 부인할 수 없다. 단도직입적으로 말한다면 벼 재배에서는 질소질만 적게주면 농약을 한번도 주질 않아도 농사를 지을 수 있다.
『남의 밥 콩이 굵다』 라는 말같이 항상 남의 논의 벼를 비교하여 비료 바가지를 몸에 차고 다니다가, 태풍이 불면 논에서 헤매는 사람을 많이 보는 것은 “부지런한 사람은 농사를 망친다”라는 말에 대한 실증인것이다. 논 토양에서는 태양에너지를 이용하여 질소를 고정하는 광합성(광영양)미생물이 질소고정 유기영양 미생물과 공존하여, 대기중의 질소가스를 고정하고 식물 뿌리가 이용할 수 있는 질소 화합물의 형태로 바꾸어 벼에 공급하고 있기 때문에, 벼의 생육은 강하고 병충해로부터의 항력과 바람으로부터 도복을 방지할 수 있는 것이다.
벼는 영양 생장기 이후 생식 생장기(유수형성기)에 황화수소가스가 대량 생성되어 벼 뿌리를 약화시켜 도장이나 연약한 생육을 하는데, 이때 광합성미생물은 황화수소를 즐겨 이용하기 때문에 대량 증식된다. 이때 인공 배양된 광합성미생물을 벼논에 투여하면 커다란 효과가 있다는 것이 입증되었다. 또한 광합성(광영양)미생물은 벼의 화아형성을 돕는다. 벼농사에서는 출 수 3주간 전에 추비로 수용성 인산가리를 10a당 15㎏를 광합성미생물과 함께 투여시키면, 최상의 증수와 함께 고품질의 양질미를 얻을 수 있는 것이다. 광합성미생물을 시용한 벼는 줄기가 굵고 출 수가 빠르고 이삭이 크므로 중량이 무겁다는 시험 결과도 있다.
5) 밭농사(하우스 포함) 및 과수 에서의 광합성미생물
광합성(광영양)미생물은 꽃눈 분화의 촉진 및 착과 촉진 등 식물의 생식생장에 큰 효과가 있다는 것이 입증된 바, 벼에서는 광합성미생물의 이용으로 화아형성 착립기에 아미노산 중 프롤린이 다른 아미노산에 비해 많이 축적되며, 가지?토마토?오이?고추와 같이 영양생장과 생식생장을 동시에 하는 식물에서는 꽃눈 부위에 프롤린의 축적이 많다는 것이 확인되었다.
토마토, 가지, 피망, 딸기, 오이 등 여러 작물에서 생식생장기 직전에 우라실(핵산), 프롤린(아미노산)을 시용한 바 현저한 증수와 품질향상 효과가 있다는 것이 시험에서 입증되었는 바, 이들 작물에서 광합성미생물의 사용은 품질의 향상과 증수는 물론 높은 수익성이 보장될 수 있다는 것이다.
이것은 광합성미생물의 균체나 그 분비물에 프롤린과 우라실이 많이 분비되어 뿌리로부터 흡수되어 생식생장이 촉진되기 때문이다. 광합성미생물에서 분비되는 아미노산의 종류는 글루타민산, 글리신, 알라닌, 바린, 로이신, 프롤린, 리신, 메티오닌, 아르기닌등을 포함한다. 더욱이 광합성미생물의 분비물 중에는 고에너지 인산 화합물인 ATP, ADP. GDP가 포함되어 있다. 우라실(핵산), 프롤린(아미노산), 시토신(핵산)의 사용은 매실, 감 등 격년 결과를 일으키는 과수에도 효과가 있으며, 고등식물의 화아형성 및 착과, 과실비대에 큰 효과가 있다. 실험에 의하면 우라실, 시토신은 수정에 효과가 있고, 프롤린은 착과 후의 과실비대에 효과가 있다는 것도 밝혀졌다. 따라서 시중에서 판매되고 잇는 고단가의 수입 영양제에는 프롤린, 시토신, 우라실이 혼용된 제품이 많이 있음을 볼 수 있다.
6) 밭 토양에서의 병해 억제와 품질향상 효과
하우스 내에는 항상 관수를 실시하기 때문에 광합성미생물은 늘 습한 곳에서 생육할 수 있고, 하우스 토양은 비옥화된다. 광합성미생물을 밭 토양, 즉 하우스 내에 사용하면 놀라운 효과가 있다는 것이 판명되었다. 토마토, 가지, 오이, 멜론, 딸기, 피망 등은 기지현상을 나타내며, 연작을 하면 수량이 감소된다.
연작하면 흰가루병, 탄저병, 위조병, 회색곰팡이병 등의 발생이 많고 특히 푸자리움 병원균이 많이 발생된다. 광합성미생물의 세포막은 키틴질로 되어 있기 때문에 밭 토양, 즉 하우스 토양에 사용하면 토양 방선균이 활성화되어 푸자리움 병원균의 발병을 억제시킨다.
광합성미생물의 균체 내에는 카로틴계 색소가 많아 밀감에 이용하면 카로틴 함량이 증가되어 과일의 색깔이 좋아진다. 이것은 토마토, 딸기, 멜론, 사과, 배, 감, 복숭아 등 모든 과채류에서도 같은 결과를 얻었다. 또한 모든 과채류, 엽채류의 저장기간이나 신선도 유지에서도 탁월한 효과가 있다.
밀감재배에서 7,8,9월 세 번에 걸쳐 광합성미생물을 살포한 바 품질향상은 물론 이듬해 4월까지 장기 저장성에서 일반재배에 비해 부패율이 상당히 감소되었다. 이것은 사과와 배에서도 그와 같은 결과를 얻을 수 있으며, 특히 색택과 당도의 증가, 특유의 향은 소비자들로부터 큰 호응을 불러일으킬 수 있다는 확신을 갖게 하였다. 광합성미생물은 과실의 비타민 B군, 비타민 C의 함유량을 증가시킬 뿐만아니라 증수와 함께 품질의 향상을 가져올 것이다.
1) 악취발생기구 양돈, 양계장을 비롯한 사축장 혹은 부엌이나 하수에서는 악취가 발생한다. 광합성미생물은 그와같은 불쾌한 악취물질을 흡수, 분해, 제거하는 능력을 가지고 있다. 미생물은 단백질 분해효소작용에 의해 단백질을 분해하나, 그때 암모니아나 탄산가스 인돌, 스카톨, 황화수소, 휘발성아민, 메르캅탄, 지방산 등이 생긴다.
단백질이 가수분해되어 생기는 아미노산은, 더욱이 그림 1,2와같이 탈아미노 작용을 받아 암모니아와 지방산을 생성하며, 또 탈탄산되어 그 아미노산에 대응하는 맹독성아민(R-CH2-NH2 가령, 카다베린)과 CO2를 생성한다. 이상과 같이 탈아미노, 탈탄산 반응에 따르지 않는 아미노산 가수분해 반응도 있다.
이 반응은 암모니아를 생성하는 점에서 보면 탈아미노작용이나, 트립토판에 대응하는 α-케토산이나 지방산을 생성하지 않으므로 탈아미노는 아니며 또한 CO2가 생성되지 않는 점으로 보면 탈탄산반응이 아니다. 즉 가수분해인 것이다. 가수분해에 의한 아미노산 분해의 또 한 예로서 아르기닌을 들 수 있는데 아르기닌은 이론적으로는 탈탄산에 의해 그 아미노 즉, 아그마틴과 CO2를 생성하나 실제로는 대부분의 경우 그 최종산물중에는 오르니친, 암모니아 및 CO2를 동시에 포함하고 있다 이 반응은 아르기닌 dehydrolation이라 부르는 가수분해이다.
이상과 같이 아미노산은 여러 가지 형식에 의하여 분해되나 탈아미노와 탈탄산이 동시에 일어나는 경우는 드물며(외형적으로, 가수분해의 경우에는 동시발생인 것처럼 보인다), 배지의 pH에 따라 어느 한쪽 작용이 잘 보이게 된다. 즉 배지가 알칼리성인 경우는 아미노산의 (-COOH)기가 이온화하며, 또한 균으로부터 효소(deaminase)가 생성되어 이온화되지 않는(-NH2)기에 작용하여 탈아미노가 일어나는 것이다. 그렇지만 배지가 산성인 경우에는 (-NH2)기가 이온화하기 때문에 균은 이온화되지 않는 (-COOH)기에 작용하여 탈탄산이 일어난다.
미생물에 의한 단백질분해에 있어서 악취가 강한 황화수소나 인돌을 발생하는 균종이 있는가하면, 악취를 발생하지 않으면서 단백질을 분해하는 균종도 있다. 그림 2에 악취가 강한 황화수소나 메르캅탄의 발생구조를 나타냈다.
(1)의 반응은 효소(Cystein desulphudease)를 가진 프로테우스 몰기니(Proteus morgenii), 대장균 스트렙토코거스(streptococcus)에 의해 진행한다.
(2)반응은 효소(methioninase)를 가진 대장균이나, 클러스트리디움 스포로지너스(Clostridium sporogenes)에 의해 진행한다.
이상과 같이 단백질 분해과정중에서 악취를 발생하는 물질을 생성하는 미생물 작용에의해 악취가 발생하여 공해문제를 일으키게 되는 것이다.
그림 1) 아민산의 분해
그림 2) 악취물질의 발생구조
2) 악취를 제거하는 광합성미생물 한편 자연계에는 악취물질을 좋아하여 그를 이용하여 악취를 제거하는 미생물이 있는데, 그 대표적인 것이 광합성미생물이다. 예를 들어 양돈장에서 발생하는 아세트산, 프로피온산, 락산, 이소락산, 길초산, 이소길초산은 광합성미생물이 존재하면 급속히 제거된다. 불쾌도가 높은 맹독성 2급 아민인 퓨트레신, 카다베린 뿐만 아니라 황화수소까지 제거된다. 더욱이 가장 불쾌도가 높은 메르캅탄류도 제거된다.
빛이 쪼이는 곳에서 그 효과는 더욱 높으나 빛이 통하지 않는 곳에서도 제거능력이 있는 점으로 볼 때 광합성미생물은 가축사육장에서 유용하게 이용될 수 있으며, 악취 공해문제를 해결하는 수단으로 거론되어, 환경정화, 보전에 위력을 발휘하고 있다.
또, 악취중에는 자주 암모니아를 포함하게 되는데 이 암모니아를 산화하여 무취인초산을 생성하는 균종, 즉 암모니아를 아질산으로 산화하는 Nitrosomonas, 또는 아질산을 질산으로까지 산화하는 Nirtobacter등이 존재한다. 질산화작용에 의해 암모니아가 질산이 되는 것은 이제까지 서술했던 산화 반응과는 반대로 환원되는 것으로서 다음과 같이 다시 암모니아가 되어 새로이 균체내로 들어가기도 하고 혹은 탈질균에 의해 N2나 N2O 가스로서 공기중으로 탈질되어간다. 티오바실러스(Thiobacillus denitrificans)에 의한 탈질이 그 한 예이다.
광합성미생물 이외에 악취를 제거하는 균종은 그 외에도 많다. 가령 다음과 같은 반응으로 악취(황화수소)를 제거한다.
2H2S + O2 → 2H20 + 2S(Beggiatoa) 2S + 302 + 2H2O → 2H2SO4(Thiobacillus thioparus)
이 양자는 서로 공존하고 있는 듯 하다. 악취를 미생물로 제거하는 기술은 급속하게 진전되어, 현재 축산용 광합성미생물 제제가 시판되어 좋은 호응을 얻고있다. 더욱이 토양미생물은 폐기물을 분해할 때 상당한 열을 발생하므로 그 열량을 유효하게, 하우스 난방용 등으로 이용할 수 있다. 3) 가축에 살포하여 악취와 바이러스병을 방지한다 광합성미생물은 항바이러스 물질을 가지고 있어서, 악취와 더불어 바이러스 병을 방지하는데 유효하다. 예를들면 자돈생산돈사에서는 여름철, 돈사내 온도조절을 위해 분무장치를 설치하고 있는데 그 장치에 순수 광합성미생물의 생균현탁액을 함께 분무하면 돈사내 악취가 없어질뿐만 아니라, 모돈자체에도 광합성세균체가 엷게 부착하게된다. 자돈은 보통 12~13두가 동시에 태어나는데 제 1자돈에 비해 최후에 태어나는 2~3마리는 몸도 작고 체력도 약해 자주 바이러스성 설사에 걸려 사망한다. 그러나 이와같은 광합성미생물 중에는 항바이러스성 물질이 포함되어 있으므로 전혀 사망하는 일없이 건강하게 성장함이 확인되고 있다.
4) 닭의 산란율, 계란의 품질이 대폭상승 한다
산란계로서는 최우량이라 생각되는 사료를 배합하여(탄수화물, 단백질, 비타민, 미네랄 등 최고로 조성), 이것을 갓 태어난 암컷 병아리에게 공급한다. 대조구는 이런 최고의 사료를, 처리구는 이 최고의 사료에 광합성미생물체(R.캡슐라타)인 생균체를 1만분의 1, 5,000분의 1, 2,500분의 1 첨가 혼합했다. 약 6개월후 암컷병아리가 산란을 시작했으며 그 결과를 표 4에 나타냈다.
처리구는 대조구보다 약 1주일간 빨리 산란을 시작했음이 관찰되었다. 산란율은 대조구보다 수십 % 증난하고 있음이 나타났다(이 실험은 각구당 1회째 40마리, 2회째 200마리, 3회째 2,000마리로 3회 반복실험했으나 같은 경향을 나타냈다). 그 다음 란의 품질을 비교해보면, 처리구의 난황의 황색 색도는 카로틴 함량이 증가하는 것이므로 매우 좋아졌으며, 비타민 A함량도 대조구보다 20% 강하게 증가하였다.
재미있는 것은 처리구의 난황(노른자)이 커졌으며(난황지수는 보통난은 0.45이나 대조구에서는 0.45를 좀 웃돌았으며, 처리구는 그보다 더욱 향상되었다), 더욱이 신선도의 양호함을 표시하는 하우유니트계수도 처리구쪽이 꽤 높았다. 이것은 난황 주변에 있는 난백이 싱싱하게 둘러싸고 있기 때문이다. 보존기간이 길어지면 난백은 조금씩 풀어지게 되는데, 난백전체가 흐믈흐믈한 상태로 되면, 결국 난황은 파열하고, 난은 부패하기 시작하는데, 처리구의 난은 난배기 싱싱해있기 때문에 보존기간이 길어지는 것이다.
배합사료에서는 종합 비타민제를 혼합하고 있어서, 난황지수가 일반난보다 좋다는 점을 알수 있듯이 아주 좋은 사료이나, 이보다 더 좋은 결과를 얻을 수 있었던 것은 광합성미생물 중에는 호르몬 활성 물질이나 그 외의 미지물질이 함유되어 있음을 알 수 있다. 더욱이 산란계는 약 1년간 산란을 계속하면 결국에는 산란율이 감소되는 시기가 오나, 광합성미생물체 첨가 처리구는 산란을 계속하는 시기가 대조구보다 수개월이나 길어졌다는 사실도 판명되었다.
5) 양돈 음수투여시 육질개선,설사방지,항병력증가,돈사 환경개선등의 효과
경기도 여주소재의 J농장 P사장은 2000여두의 양돈업을 15년전부터 경영하던중 세월이 지나면서 동네의 가구수가 100여가구가 넘게되었고, 양돈장에서 배출되는 축산분뇨와 악취및 파리,모기등의 환경문제가 심각하게 대두되어 양돈장의 폐업 또는 이전외에는 대안이 없는 상황에서 당사에 종합적인 컨설팅을 요청하였다.
*축산분뇨처리 ---> TAO System 으로 당 농장에서 배출되는 분뇨를 액상의 고급발효액비로 만들어, 분뇨의 악취제거는 물론 인근경종농가의 고급비료원으로 보급 *악취 및 파리,모기 ---> 앞에 설명한 바와 같이 광합성미생물을 돈사와 분뇨저장조 등에 물에 희석 살포하여 급속하게 악취와 해충을 제거 * 음수투여 ---> 돈사의 급수탱크에 매일 적량의 광합성미생물을 투여하여, 광?성미생물을 체내에 흡수시켜 설사예방,소화촉진,증체율향상,수태율향상, 폐사감소,각종질병감소,도체등급 향상 등의 효과 얻음
1) 어류양식에 광합성미생물을 사용하면 생존율이 높아진다. 광합성균체는 동물성 플랑크톤이나 어패류의 초기사료로서 탁월하다. 표와같이 부화직후 치어의 첨가사료로 사용하면 치어는 거의 죽는 일 없이 완전하게 성장하게된다. 장래, 기르는 어업 즉 양식어업은 더욱 성행해질 것이므로 이때 광합성미생물의 역할은 더욱 중요해지게 될 것이다.
실험은 2톤의 수조에 4,000미의 치어를 이용, 배합사료에 광합성미생물의 생균체는 0.1% 첨가 2) 여러해 동안 계속하여 어류양식을 하면 어류의 분이나 잔여사료 지꺼기의 부패작용에의해 수질이 악화되고 양식어는 각종 질병에 걸리게된다. 따라서 각종 어류의 약과 항생제등을 과다 사용하게 되고 ,점차 효과가 없어져 더욱 남용하게되는 악순환이 계속되고 있는 실정이다. 이미 기술한 바와 같이 양식장에 만연되고 있는 곰팡이병이나 바이러스성 질병은 광합성미생물을 이용하여 퇴치할 수 있다. 현재 비브리오타입 유해균에 의한 병해를 방제하는 일은 가장 큰 과제중의 하나이다. 이 비브리오균도 광합성미생물을 이용하여 퇴치하는 연구가 거의 완성단계에 와 있다. 3) 광합성미생물 중에서 홍색인 Chromatiaceae 나 녹색인 Chlorobiaceae는 현재 공해문제의 제일 근심거리인 황화수소를 아주 좋아하여 이를 이용, 무독상태인 유황입자로 만들기 때문에 수산양식장의 오수정화에도 이용된다. 예를들면, 장어양식장에는 동절기에 수질이 악화되어 이상 사망현상이 현저하게 눈에 띄는데, 이와같이 오염된 곳에 광합성미생물을 적량 투여하여 큰 효과를 얻고 있다. 이 광합성미생물의 작용으로 저니에 축적된 유독물질이 제거되기 때문에 장어의 생존율을 높힌다. 1) 환경정화에 이용 광합성미생물은 최근 사회문제가 되고있는 음식물쓰레기 뿐만 아니라 고농도의 축산폐수, 생선 및 가축의 도축부산물, 기타 고농도의 유기성폐수,생활오폐수 등을 효과적으로 분해 처리하여 양질의 퇴비 또는 사료로 만들어주고 오염물질이 없는 맑은 물로 정화하는데 탁월한 기능을 수행한다.
당사의 광합성미생물을 이용한 축산분뇨고속발효시스템(일명 TAO 시스템)은 BOD 50,000PPM 이상의 고농도 축산분뇨를 분과뇨를 한꺼번에 처리하여 악취를 신속히 제거할 뿐아니라 24시간 이내에 BOD를 수천 PPM까지 낮추어 농업에 활용가능한 양질의 액상비료로 만들어 주어 많은 축산농가에서 호평을 받고있고, 또 이 고급액비가 환경친화적 농업을 가능케 함으로써 품질향상 뿐아니라 고부가가치 농업에 기여하고 있다. 당사는 여기에 만족하지 않고 음식물쓰레기 자원화 , 기타 고농도 유기성폐수 및 생활 오폐수를 효과적으로 처리할 수 있다. 2) 청정에너지 생산에 이용 앞에서 설명한 바와같이 광합성미생물이 광합성을 하면서 만들어내는 수소가스는 2차오염이 없는 청정에너지로 최근 국내외의 많은 연구기관과 기업들은 광합성미생물을 활용한 수소가스의 대량생산에 연구와 투자를 아끼지 않고 있다. 당사도 광합성미생물에 대한 앞선 지식과 노-하우를 바탕으로 이 청정에너지 생산기술분야 에도 적극투자하고있다.
1) 광합성미생물은 앞에서 설명한 바와같이 단세포 단백으로서 고영양의 식사료로 사용되며 특히 강심제로 사용되는 유비퀴논(보효소 Q10)과 빈혈증 치료제인 비타민 B12 의 함량이 다른 생물조직에 비하여 월등히 높기 때문에 그 이용성이 날로 증대되고 있다.
유비퀴논은 생물의 구성성분으로 존재하면서 호흡연쇄반응에 관계하는 전자전달체로서 심장병환자 및 극도의 빈혈상태인 소아의 치료제로 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 유비퀴논은 화학적 방법에 의하여 합성되기도 하지만 그 공정이 매우 어렵고 순도가 낮아 실용화에 문제점이 있으므로 대부분 생물조직에서 추출한다. 동식물보다는 미생물균체에서 추출하는 것이 유리하고 특히 광합성미생물에 많이 함유되어 있으므로 이를 이용하려는 노력이 계속되고 있다.
2) 선진국에서 시도되고 있는 것인데 광합성미생물을 말기암 환자 및 중증의 당뇨병 환자 등 각종 난치성 환자에게 투여한 결과 놀라운 치유와 건강회복이 되었다는 임상실험결과가 보고되고 있다. 이에따라 광합성미생물을 이용한 각종의 건강보조식품과 의약품의 개발이 시도되고 있다. |
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출처: environment(환경) 원문보기 글쓴이: 또다른세상
