톱밥우분의 발효 과정은 고온에서 이루어지며, 이는 B. licheniformis KJ-9의 배양용액에 대한 온도 안정성을 필요로 한다(Fig. 2 참조). 미생물이 생산하는 항균물질의 열 안정성은 해당 미생물의 특성에 따라 다르게 나타남을 확인하였다. 식품유해미생물인 parahaemolyticus 등에 대하여는 약알칼리 및 강알칼리 영역에서의 항균활성이 \( \mathrm{pH}4.5, ~5.0\)의 산성 영역보다 매우 안정적이었다는 연구 결과는 이전의 Park 등의 연구결과와 일치하였다. 또한, Min 등의 연구에서 톱밥돈분발효퇴비, 톱밥계분발효퇴비 및 톱밥우분발효퇴비의 성분 분석 결과, 총질소함량은 각각 \(1.4, 12, 0.7 \% \), 그리고 \(\mathrm{C/N}\)율은 각각 22.9, 29.9 및 40으로 보고되었는데, 이는 본 연구 결과와 일치하였다. 이러한 결과들은 발효 과정의 온도 안정성, 미생물의 특성에 따른 항균물질의 열 안정성, 그리고 미생물의 pH에 따른 항균활성 차이 등 다양한 요소가 발효 과정에 중요한 역할을 하며, 이러한 요소들이 발효퇴비의 성분에 영향을 미칠 수 있음을 보여준다.
<h1>결과 및 고찰</h1><h2>온도 안정성</h2><p>톱밥우분의 발효는 상당히 고온에서 진행되기 때문에 B.licheniformis KJ-9의 배양용액에 대한 온도 안정성을 검토하여 Fig. 2에 나타내었다. 처리온도를 \( 70 \sim 100^{\circ} \mathrm{C} \) 까지 변화시키면서 10분 동안 열처리한 결과 \( 70^{\circ} \mathrm{C} \)에서는 모든 시험구에서 대조구와 거의 대등한 항균활성을 유지하였으며, \( 80^{\circ} \mathrm{C} \)에서도 Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Fusarium oxysorum 및 Corynespora cassicola의 식물병원성 균주에 대하여 각각 97, 95, 93 및 \( 92 \% \)의 높은 열안정성을 유지하였다. 그러나 \( 100^{\circ} \mathrm{C} \)에서는 각각 68, 62, 60 및 \( 52 \% \) 정도만의 항균활성을 나타내었다. 그리고 B. licheniformis KJ-9의 배양용액은 열처리한 각 시험구의 모든 온도에서 Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Fusarium oxysorum 및 Corynespora cassicola의 순으로 항균활성이 높게 나타났다. Park 등이 보고한 B. subtilis HS 25의 항균물질은 \( 100^{\circ} \mathrm{C} \)에서 10분간 열처리하여도 S. aureus, S. enteritidis, K. pneumoniae, P. mirabilis 및 V. parahaemolyticus 등의 식품유해미생물에 대하여 거의 99%이상 활성을 유지하였다는 결과보다는 낮은 활성을 유지하였지만, Piva 등이 보고한 Pediococcus pentosaceus FB61이 생산한 pediocin A의 항균물질은 \( 100^{\circ} \mathrm{C} \)에서 10분간 열처리하면 단지 \( 5 \% \) 정도의 항균활성만이 유지되었다고 보고한 결과와 비교할 때 B.licheniformis KJ-9가 생산한 항균물질의 열 안정성은 상당히 높은 것으로 판단되었다. 이상의 결과로 미생물이 생산하는 항균물질은 그 미생물의 특성에 따라서 열 안정성에 상당한 차이를 나타내는 것으로 판단 된다.</p><h2>\( \mathrm{pH} \) 안정성</h2><p>B. licheniformis KJ-9가 생산한 항균물질의 \( \mathrm{pH} \) 안정성을 검토하여 Fig. 3에 나타내었다. \( \mathrm{pH}3 \)에서는 4 종류의 모든 식물병원성 미생물에 대하여 거의 항균활성을 나타내지 않았지만 \( \mathrm{pH} 5\) 에서부터 항균활성이 나타나기 시작하여 \( \mathrm{pH} 7 \) 의 중성 및 \( \mathrm{pH} 9\)의 알칼리성 영역에서는 상당히 높은 항균활성을 유지하였다. 그러나 \( \mathrm{pH} 11 \)의 강알칼리 영역에서는 Corynespora cassicola를 제외한 Botrytis cinerea 및 Fusarium oxysorum에서만 항균활성을 유지하였다. 이상의 결과로 B. licheniformis KJ-9가 생산한 항균물질은 산성영역보다는 중성 및 알칼리 영역에서 더욱 안정성을 유지하는 것으로 판단되었다. B. subtilis HS 25가 생산한 항균물질의 경우 S. aureus 및 V. parahaemolyticus 등의 식품유해미생물에 대하여 \( \mathrm{pH}4.5 \)및 5.0의 산성 측에서는 거의 항균활성을 나타내지 않지만, \( \mathrm{pH} 7.4 \) 이상의 약알칼리 및 \( \mathrm{pH} 11 \)의 강알칼리 영역에서는 매우 안정된 항균활성을 유지하였다는 Park 등의 연구결과와 매우 유사하였다.</p><h2>항균성 발효퇴비</h2><p>톱밥우분에 항균미생물인 B. licheniformis KJ-9를 정기적으로 접종하여 발효시킨 BLC를 퇴비 품질검사법에 준하여 분석한 결과를 Table 1에 나타내었다. 대조구로는 균주를 접종하지 않고 제조한 CC를 사용하였다. 2종류의 퇴비 모두 공정규격에는 적합하였으나 퇴비를 제조하는 과정에 있어서 BLC의 경우는 우분의 냄새가 확실히 줄어드는 것을 느낄 수 있었으며 또한 퇴비의 발효시간도 3일 정도 단축되었다. BLC와 CC의 C/N율은 각각 20.89와 6.67로 약 1.5배 이상 BLC에서 높게 나타났으며, 그 외의 금속이온들은 CC에서 대체적으로 높은값을 나타내었다. 특히 Cu 및 염분은 2배, Zn은 3배, Ni은 8배정도 BLC보다 CC에서 높게 나타났다. 이와 같은 결과는 B. licheniformis KJ-9가 톱밥을 효율적으로 발효시킨 결과 C/N율이 높고 금속이온의 함량이 대체로 낮은 것으로 사료된다. Min 등은 톱밥돈분발효퇴비, 톱밥계분발효퇴비 및 톱밥우분발효퇴비의 성분을 검토한 결과 총질소함량은 각각 1.4, 12 및 \( 0.7 \% \) 이었으며, C/N율은 22.9, 29.9 및 40 정도인 것으로 보고하여 본 연구의 결과와 유사하였다.</p><h2>고추의 pot실험</h2><p>본 연구에서 제조한 BLC가 고추생장 및 자연적으로 발생하는 질병 등에 미치는 영향을 검토하기 위하여 pot실험한 결과를 Fig. 4, Fig. 5 및 Table 2에 나타내었다. Fig. 4의 A\(\sim\)C사진은 고추의 이식을 위한 퇴비의 혼합 및 고추의 생장과정을 나타낸 것이며, Fig. 4의 D사진과 Table 2는 재배 60 일 이후 고추의 대, 줄기 및 뿌리 등의 생장상태를 검토한 결과이다. 일반 밭 흙시험구 (a), 일반 밭흙과 CC를 혼합한 시험구(b), 일반 밭 흙에 BLC를 혼합한 시험구(c)로 나누고 고추의 묘목을 60일 정도 재배하였을 때 고추의 성장정도는 현저한 차이를 나타내었다. 이 각 시험구 고추의 뿌리 및 줄기(고추 대) 등의 성장을 비교 검토한 결과 (a) 시험구에서는 뿌리 및 고추대의 성장 길이가 각각 \( 13 \mathrm{~cm} \)와 \( 20 \mathrm{~cm} \) 이었으나, b시험구에서는 각각 \( 18 \mathrm{~cm} \)와 \( 33 \mathrm{~cm} \)이었다. 그러나 c 시험구에서는 각각 \( 25 \mathrm{~cm} \)와 \( 49 \mathrm{~cm} \)로 고추 대 뿐만 아니라 뿌리의 성장이 다른 시험구에 비하여 월등하게 양호함을 알 수 있었다. 또한 잎의 수에 있어서도 a는 17매, b는 29매 이었지만 c는 40 매로 BLC를 사용한 c시험구가 a 및 b 시험구보다 월등하게 많았으며, 대의 굵기에 있어서도 a, b 및 c 시험구가 각각 0.2, 0.4 및 \( 0.6 \mathrm{~cm} \)로 BLC를 사용한 시험구에서 \(3\sim 1.5\)배 정도 굵은 것으로 나타났다. 그리고 고추의 생장과정 중에 자연적으로 발생하는 질병을 육안으로 관찰한 결과를 Fig. 5에 나타내었다. 고추의 역병 및 탄저병 등의 발생은 모든 시험구에서 관찰되지 않았으나 a 및 b 시험구에서는 고추 잎이 마르고 약간의 황색반점이 발생하면서 잎이 전체적으로 약간 노란색을 나타낸 반면 c 시험구에서는 잎이 푸르고 줄기가 튼튼하며 병충해에 전혀 영향을 받지 않은 것으로 관찰되었다. 이상의 결과로 본 연구에서 제조한 항균성 톱밥발효퇴비는 고추의 병충해방제뿐만 아니라 생육에도 매우 효과적인 것으로 판단되었다. Hwang 등은 가축퇴비(계분)를 사용한 고무나무의 생육상황을 검토한 결과 가축퇴비의 \( 10 \% \)를 사용하였을 때 가장 양호한 결과를 나타내었다고 보고하였으며, Yun 등은 자연계로부터 분리 · 동정한 Chryseomonas luteola 5042 균주의 배양 용액을 직접 고추역병균인 Phytophthora capsici에 처리하여 효과적으로 병원성균주의 생육을 억제하였다고 보고한 결과를 보면 B. licheniformis KJ-9을 이용한 미생물제제 개발을 위한 연구도 필요한 것으로 판단된다.</p><h2>항균퇴비의 현장적용</h2><p>본 연구에서 제조한 항균퇴비의 현장적용 시험 결과를 Fig.6 에 나타내었다. A는 늦가을에 마늘을 심어 재배한 사진이고, B는 마늘을 수확한 후 들깨를 심어 재배한 사진이다. a 시험구는 CC, b 시험구는 BLC를 사용하여 마늘과 들깨를 재배하였다. 그 결과 두 작물 모두 병충해는 관찰되지 않았으나 CC를 사용한 a 시험구 보다 BLC를 사용한 b 시험구에서 마늘 및 들깨의 발아율 및 식물의 생장이 월등하게 우수함을 확인할수 있었다. 특히 기온이 낮은 겨울철에 성장하는 마늘의 경우는 성장속도 및 마늘의 크기에 있어서도 현저한 차이를 나타내었으며, 봄에 씨앗을 뿌린 들깨의 경우는 BLC를 사용한 시험구에서 약 3일 정도 빠르게 싹이 돋아남을 관찰 할 수 있었다. Chang 등은 농 · 축 · 수산폐기물의 재활용을 모색하여 농업적 활용 가능성을 조사하기 위하여 고속 발효시킨 퇴비로 무 및 상추 등의 발아율 등을 검토한 결과 생육초기에는 퇴비의 미부숙이나 염류에 의해 식물체에 생리적인 장애를 일으켜 발아와 생육을 억제하였으나 생육후반기로 갈수록 퇴비를 많이 시용한 시험구가 양호한 생육을 나타내었다고 보고하였다. 이상의 결과로 B. licheniformis KJ-9를 분무하여 제조한 항균퇴비는 식물의 발아에 전혀 나쁜 영향을 미치지 않고 식물의병충해 방제뿐만 아니라 생육을 촉진시키는 우수한 퇴비로 사료되기 때문에 이후의 연구는 상기의 이유를 명확하게 밝히기 위한 연구가 필요한 것으로 판단된다.</p>