음식물 쓰레기 퇴비화를 위한 고온과 산성 조건에서 생육 가능한 미생물을 자연계에서 분리하였다. 분리된 미생물 중에서 효소 활성이 높은 D-15 균주를 음식물 쓰레기의 발효를 위한 균주로 선정하였다. 이 균주의 최적 생육온도는 \(55 ^{\circ} \mathrm{C} \)이며, 균주는 약산성인 \( \mathrm{pH} ~5. 0\)에서 가장 높은 생육률을 보였다. 따라서 Bacillus sp. SJ-15는 고온과 산성 조건에서 음식물 쓰레기를 퇴비화하는데 효과적인 균주임이 확인되었다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>균주의 분리, 동정 및 특성</h2> <p>음식물 쓰레기 퇴비화에 사용할 고온 ◦ 내산성 균주를 분리하기 위하여 자연계로부터 \( 50^{\circ} \mathrm{C} \) 이상의 고온과 \( \mathrm{pH} ~5.0 \) 이하의 산성조건에서 생육하는 미생물을 분리하고, 생성된 col-ony의 형태를 관찰하여 모양이 서로 다른 colony로 구분하고 5개의 균주를 1차 screening하였다. 1차선별을 통해 선택 ◦ 분리된 균주들의 기질이용도를 평가하기 위하여 amy-lase와 protease의 효소활성도를 측정한 결과, B-7과 D-15 균주가 2가지 효소 활성을 모두 가지고 있었고 그중 D-15 균주가 B-7 균주보다 더욱 높은 활성을 나타내었다. 따라서 가장 높은 효소활성을 보인 D-15 균주를 음식물 쓰레기의 호기성 고온 발효를 위한 종균으로 최종 선정하였다.</p> <p>분리균 D-15를 동정하기 위해 일반적인 균의 특성을 조사한 결과 본 균주는 Gram 양성의 간균이고 호기성의 포자 형성균으로 그 외 생리학적 특성은 Table 2와 같다. 특히 식염에 대한 내성이 강하여 \( 7 \%\) \( \mathrm{NaCl} \)을 첨가한 배지에서도 증식이 가능하였다. API 50 CHB 균 동정 kit를 사용하여 50가지 당에 대한 생화학적 특성을 조사한 결과 Bacillus속 균주로 판명되었다. 또한 16s rRNA 염기서열을 분석하여 다른 균주와의 상동성을 검색한 결과, Bacillus smithii와 \( 99.8 \% \), Bacillus alveayuensis strain TM 1와 \( 97.3 \% \), Bacillus eolicus와 \( 96.4 \% \), Bacillus acidicola strain 105-2와 \( 95.6 \% \)의 상동성을 나타내었다. 따라서 본 최종 선발 균주는 Bacillus sp.로 동정하고 Bacillus sp. SJ-15로 명명하였다.</p> <h2>균주의 최적 생육 온도 및 \( \mathrm{pH} \)</h2> <p>Bacillus sp. SJ-15 균주의 배양 온도에 따른 생육조건을 조사한 결과 본 균주는 \(25\sim65 ^{\circ} \mathrm{C} \)까지의 범위에서 생육이 가능하였으며 그 외의 온도범위에서는 균의 증식이 나타나지 않았다. 또한 \(55 ^{\circ} \mathrm{C} \)에서 균주의 생육이 가장 높은 것으로 나타나서 최적생육온도를 \(55 ^{\circ} \mathrm{C} \)로 결정하였다. Bacillus sp. SJ-15 균주의 배양 \( \mathrm{pH} \)별 생육조건을 비교한 결과, 본 균주는 \( \mathrm{pH}~4.0\sim9.0 \)의 넓은 범위에서 생육이 가능하였고 약산성인 \( \mathrm{pH} ~5.0\)에서 가장 생육이 높은 것으로 나타나 최적생육 \( \mathrm{pH} \)는 5.0으로 결정하였다.</p> <h2>음식물 쓰레기 퇴비화 과정의 미생물 성장 변화</h2> <p>고온(\( 50^{\circ} \mathrm{C} \) 이상)과 약산성( \( \mathrm{pH}~5.0 \)이하) 조건하에서 잘 성장하고 starch와 protein을 높은 효율로 분해하는 Bacillus sp. SJ-15를 이용하여, 음식물 쓰레기의 고온◦산성 퇴비화를 실험하였다. Bacillus sp. SJ- 15 를 \( 55^{\circ} \mathrm{C} \)에서 24시간 배양하고 퇴비화 장치에 투여한 후, 음식물 쓰레기를 투입하고 24시간 동안 반응조 내의 생균수를 측정하였다. 그 결과 음식물을 투여한 직후의 생균수가 \( 3 \times 10^{8} \mathrm{CFU} / \mathrm{ml} \)에서 발효개시 8시간 만에 \( 6.1 \times 10^{9} \mathrm{CFU} / \mathrm{ml} \)로 늘어나 빠른 증식 속도를 나타내었고 16시간 만에 생균수가 \( 9.2 \times 10^{9} \mathrm{CFU} / \mathrm{ml} \)로 늘어나 24시간까지 유지 되었다. 이상의 결과로 Bacillus sp. Sj-15는 고온 ◦ 산성 조건에서 음식물 쓰레기를 단시간에 퇴비화하기 위한 균주로서 이용 가능성이 높다고 사료 되었다.</p>