남은 음식물을 기질로 생균사료를 생산하기위하여 고온성 세균에 의한 호기적 액체 발효가 시도되었다. 토양이나 남은 음식물들로부터 11종의 고온성 세균이 $55^{\circ}C$에서의 진탕배양에 의해 분리되었다. 이들 분리균 들의 기질분해능을 평가하기위해 배양액 중에서의 ${\alpha}-amylase$ 와 protease효소역가를 측정 비교하였다. 이 결과 6종의 세균이 선택되었고 남은 음식물 기질 적응력을 높이기 위해 반복 배양을 실시하였다. 발효말기에서의 생균농도는 대부분 $3{\sim}7{\times}10^9/ml$에 이르렀다. 이들 중 B3, B6가 가장 높은 효소역가를 나타냈다. B3, B6, 그리고 분양받은 균주인 Bacillus Stearothermophillus를 2L-jar fermenter를 이용해 혼합발효시킨 결과발효개시 8시간 내에 생균수가 $1.4{\times}10^{10}/ml$에 이르렀다.
본 실험은 농가 관행인 굴삭기를 이용한 뒤집기와 교반기 시제품를 이용한 뒤집기와의 비교 시험을 통해 발효단계별 배지의 특성을 조사하였다. 배지내 온도변화는 굴삭기를 이용한 3차 뒤집기까지는 처리간에 온도의 변화 차이가 거의 없었지만, 4차와 5차 뒤집기에서는 교반기 시제품을 이용하여 뒤집기를 한 처리구에서 온도 상승이 빨라지는 경향을 보였다. 야외발효 단계에서 배지에는 고온성 세균 (Bacillus spp.), 방선균, 형광성 Pseudomonas 속, 사상균 등 다양한 미생물들이 분포하였고, 특히 배지발효 과정에서 배지의 분해와 발열에 호기성 세균의 분포는 2차 뒤집기에서 가장 높은 밀도를 보였고, 발효가 진행되면서 밀도는 감소하는 경향을 보였다. 교반기를 활용한 배지의 호기성 세균과 형광성 Pseudomonas 속은 굴삭기 뒤집기와 뚜렷한 차이가 없었고, 고온성 세균과 고온성 방선균은 교반기 뒤집기에서 조금 높은 밀도를 보였다. 처리별 볏짚의 길이는 교반기 시제품을 사용하였을 경우 조금 짧았고, 수분함량도 교반기 시제품을 사용하였을 때 낮았다. pH와 EC는 처리 간에 뚜렷한 차이를 보이지 않았으며, L값과 a, b값은 교반기 시제품으로 뒤집기가 진행될수록 높아지는 경향을 보였다.
후기에 발생하는 벼 병해는 기상상황과 관련지어 발생이 어떻게 변화할 것인가를 예측하는 것이 매우 어렵다. 7월 중하순의 집중호우, 8월의 게릴라성 호우와 고온, 9월의 고온지속 등과 같은 이상기상 현상은 출수기에 이삭도열병, 세균벼알마름병 등을 매우 심하게 발생시킬 수 있다. 따라서 정확한 병 발생 예찰에 따라 언제 어떻게 방제를 하고 관리할 것인가는 매우 중요하다.
시중의 정육점 및 백화점 등에서 유통 중인 10종의 우육 원료에 대한 일반 세균수, 저온균수, 고온균, 혐기성균 및 진균류, 대장균군에 대한 미생물학적 분포와 병원성 미생물에 대한분리${\cdot}$동정을 실시하였다. 실험결과 원료 우육에서 중온균은 $3.8{\times}\;10^3{\sim}1.4{\times}\;10^5\;cfu/g$으로 높은 분포를 보였다. 저온균은 $9.2{\times}\;10^3{\sim}1.0{\times}\;10^5\;cfu/g$으로 지표세균 중에서 가장 높은 분포를 나타내었고, 혐기성균은 중온균, 저온균과 유사한 분포를 보였으나 상대적으로 적게 검출되었고, 고온균은 모든 검체에서 검출되지 않았다. 대장균군 또한 모든 시료에 대해서 검출되지 않았다. 효모와 곰팡이류는 $2.2{\times}\;10^1{\sim}7.8{\times}\;10^2\;cfu/g$으로 검출되었다. 병원성 미생물은 우육 sample B, G, H에서 B. cereus 만이 검출되었고, 동정결과 99.8%의 상동성을 보였다.
축산폐기물(돈분, 계분)과 임산부산물(톱밥. 제지슬러지)을 배합하여 수분함량을 조절한 10개 처리구에 대해 퇴비화 과정중 미생물상의 변화를 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 수분함량을 65%로 조절한 P-1 처리구의 경우 B/F값은 3571, C-1은 5400을 나타낸 반면, 수분함량 50%로 조절한 P-4의 B/F값은667, C-4는 334를 나타내어 퇴비 원료 중 수분함량에 따라 세균과 사상균의 존재율(B/F)에 큰 차이를 나타내었다. 2. 퇴비화가 진행되는 과정중 온도의 상승과 하강을 거치면서 회비 환경에 적응하는 미생물 flora의 천이가 일어났다 고온기에는 중온세균과 사상균수가 감소하는 한편 포자형성세균들이 증가하였으며, 냉각기에 다시 중온미생물수가 증가하였다. 발효과정 50일 후 퇴비내 B/F값은 300-25를 나타내어 세균수가 초기단계에 비하며 크게 감소하였다. 3. 발효과점 중 퇴적물의 중심온도가 $60^{\circ}C$까지 상승하는데 소요되는 시간은 처리구별로 각각 다른 양상을 나타내었다. 빠른 속도로 고온기에 달한 퇴비 중에는 병원성미생물이 잔존하지 않았지만, 더딘 속도로 고온기에 이르는 시료 중에는 병원성미생불이 사멸되지 않고 잔존해 있었다. 4. 퇴비화 과정중 미생물 flora의 다양성에 관하여 각 처리구별로 조사한 결과 대부분의 처리구에서 같은 양상을 나타내었다. 초기단계에는 중온성 세균과 fungi들이 주로 분포해 있었고, 고온단계의 전반기에는 주고 Bacillus spp., 후반기에는 Thermoactinomyces spp., 와 같은 고온기 이후 퇴비화가 진행되면서 중온성 미생물이 다시 증가하다가 후숙단계에 들어서면서 부식질로 변한 환경내에는 lignin 분해성 담자균류(Coprinus spp.)와 Coryneform bacteria와 같은 일부 저영양성 미생물 그룹이 분포해 있었다.
가축분의 퇴비화 효과에 미치는 이탄의 영향을 구명하기 위하여 수분조절제(톱밥, 톱밥+이탄, 이탄)를 달리 혼합한 3종(우분, 돈분, 계분)의 가축분을 퇴비화시킨 후 수분함량, 유기물, 유기물대 질소비, 비료성분(N, P, K) 및 중금속(As, Cd, Hg, Pb, Cr, Cu) 함량과 미생물(호기성종속영양세균, 고온성세균, 곰팡이, 방선균) 밀도의 차이를 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 퇴비화 과정을 거친 3종의 가축분 모두에서 사용된 톱밥+이탄, 이탄, 톱밥 혼합순으로 유기물함량이 높게 나타나 이탄이 유기물함량을 증가시키는 요인으로 작용하였다. 2) 유기물대 질소비와 수분함량은 모든 가축분별로 톱밥을 부재료로 이용한 것보다 이탄 또는 톱밥+이탄을 부재료로 이용한 것이 낮게 나타나 이탄이 퇴비화 숙성과정에 긍정적으로 영향하였다. 3) 비료성분(N, P, K)은 톱밥을 부재료로 이용한 것보다 이탄을 부재료로 혼합한 것에서 높게 나타났으나, 중금속함량은 모든 부재료 처리에서 유사한 수준이었다. 4) 미생물적 특성을 비교한 결과 톱밥만을 이용한 것보다 이탄을 부재료로 이용한 것이 호기성 종속영양세균, 고온성세균 및 곰팡이의 밀도가 높게 나타나 이탄을 혼합할 때 미생물 활동량 증가에 따른 퇴비 분해가 왕성한 것으로 나타났다. 5) 이러한 결과를 종합할 때 이탄이 혼합된 퇴비는 3종의 가축분 모두에서 톱밥보다 퇴비화 효과가 좋은 것으로 나타나 향후 이탄 활용으로 퇴비의 품질향상을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
$\beta$-galactosidase를 강력하게 생산하는 호알칼리성, 고온성 세균 TA-11를 부엽토에서 분리하여 Bacillus sp. TA-11로 동정 하였다. Bacillus sp. TA-11에 의한 $\beta$-galactosidase 생산은 lactose 1.5%, peptone과 yeast ext. 각각 0.4%, $MgSO_4$ 0.2%, $NH_4$CL 0.05% 및 NaCl 0.2% 등을 함유한 배지의 pH를 10.0으로 하여 시험균을 접종한후 $50^{\circ}C$에서 2일간 진탕배양 하였을 때 가장 좋았다.
화석 연료의 고갈과 환경 문제를 극복하기 위하여 식물성 바이오매스를 이용한 바이오연료의 생산이 큰 주목을 받고 있는 가운데 화학적 전처리를 하지 않은 바이오매스를 직접 분해할 수 있는 그램 양성 초호열성 세균 Caldicellulosiruptor bescii에 대한 관심이 높아지고 있다. C. bescii는 식물 세포벽을 구성하는 셀룰로스, 헤미셀룰로스 등의 분해 뿐만 아니라 세포벽을 연결시켜주는 pectin도 효율적으로 분해할 수 있는데 최근 C. bescii의 genetic tool이 개발되면서 바이오매스 분해에 관여하는 효소의 특성 규명과 아울러 대사공학적 방법으로 바이오에탄올을 생산하는 통합바이오공정(consolidated bioprocessing; CBP)의 개발이 가능케 되었다. 본 총설에서는 초고온성 세균인 C. bescii를 이용한 식물성 바이오매스의 분해와 바이오에탄올의 생산에 대한 최신 연구결과를 소개하고 향후 전망에 대해 논하고자 한다.
본 실험은 농가 관행인 굴삭기 뒤집기와 자주식교반기를 이용한 뒤집기 비교 시험을 통해 발효단계별 배지의 특성을 조사하였다. 야외발효배지의 온도는 자주식교반기 처리에서 뒤집기 후 온도 상승이 빨라지는 경향을 보였다. 후발효배지의 온도는 농가관행인 굴삭기 처리구에서 온도가 높게 유지되면서 후발효과 진행되었다. 야외발효 단계에서 배지에는 고온성 세균 (Bacillus spp.), 방선균, 형광성 Pseudomonas 속, 사상균 등 다양한 미생물들이 분포하였고, 특히 배지발효 과정에서 배지의 분해와 발열에 관여하는 호기성 세균의 밀도는 자주식교반기 처리구에서 상대적으로 높았고, 고온성 발효과정 중 푸른곰팡이균과 중온성 방선균은 생육이 억제되거나 사멸되는 양상을 보였다. 유기물을 분해하는데 중요한 역할을 하고 있는 고온성 방선균은 자주식교반기 처리에서 농가관행보다 높은 밀도를 보였다. 처리별 볏짚의 길이는 자주식교반기를 사용하였을 경우 조금 짧았고, 수분함량은 처리간에 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. pH와 EC는 처리간에 뚜렷한 차이를 보이지 않았고, a, b값은 자주식교반기에 의한 뒤집기가 진행될수록 높아지는 경향을 보였다. 발효 단계별 배지의 CN율을 조사한 결과 농가관행인 굴삭기의 경우 23.1에서 시작하여 5차 뒤집기에서는 16.2까지 낮아 졌고, 자주식교반기의 경우 23.3에서 16.9로 낮아 졌다. 따라서 처리간에는 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 처리별 수확량을 조사한 결과 1주기에서는 자주식교반기 처리에서 20%의 증수효과가 있었고, 2주기에서는 28%, 3주기에서는 26%의 증수효과가 있었으며, 전체적으로 23%의 수량 증대효과가 있었다.
국내에서 발생하고 있는 닭 질병 중에서 심각하게 경제적인 피해를 일으키는 질병들은 주로 온도가 낮은 시기에 집중되어 있다. 하절기에는 몇몇 세균성 질병을 포함하여 고온다습한 환경 조건에 닭이 노출됨으로써 오는 일사와 열사병, 곰팡이 독소 중독증 그리고 가금티푸스를 포함한 몇몇 세균성 질병 등이 주를 이룬다. 그러나 간과해서는 안 될 것은 여름철이라고 해서 환절기와 동절기에 바이러스성 질병의 발생이 없는 것이 아니라 사육환경이 좋아짐으로써 질병의 증상이 잘 드러나지 않고 피해가 나타나지 않을 뿐 각종 질병의 발생이 계속되고 있다는 사실이다. 더위는 털이 많은 닭에게 있어서 분명 견디기 힘든 환경일 것이다. 더위로 인해 겪는 계군의 피해는 사료섭취 감소, 산란저하, 난중감소, 난각질 저하, 부화율 저하, 사료효율의 저하와 스트레스 호르몬의 분비에 의해 성장저하 및 면역시스템에 좋지 않은 영향을 주어서 질병에 대한 감수성이 높아지게 만든다. 계군이 더위를 잘 이기게 해주는 일련의 관리방법들은 계군에 대한 스트레스를 감소 시켜주어 결국은 닭의 면역시스템을 보호해 주는 넓은 의미의 질병 예방 관리라 할 수 있을 것이다. 7월의 폭염을 계군이 효과적으로 이길 수 있게 해 주는 일반적인 관리방법들을 나열해 본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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