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ISSN : 1225-4517(Print)
ISSN : 2287-3503(Online)
Journal of Environmental Science International Vol.30 No.8 pp.703-708
DOI : https://doi.org/10.5322/JESI.2021.30.8.703

Effects of Adding Oyster Shell Powder to Hanwoo Manure on its Quality and Microbial Composition

Hong Hee Chang1), Young-Ho Joo2), Myeong-Ji Seo1), Ji-Yoon Kim1), Seong-Shin Lee2), Jeong-Seok Choi3), Seung-Min Jeong3), Hyeon-Tak Noh3), Sam-Churl Kim1),2),3)*
1)Department of Animal Science, Gyeongsang National University, Jinju 52828, Korea
2)Institute of Agriculture and Life Science, Gyeongsang National University, Jinju 52828, Korea
3)Division of Applied Life Science (BK21Four), Gyeongsang National University, Jinju 52828, Korea
*Corresponding author: Sam Churl Kim, Division of Applied Life Science (BK21Plus, Insti. of Agric. & Life Sci.), Gyeongsang National University, Jinju 52828, Korea Phone: +82-55-772-1947 E-mail : kimsc@gnu.ac.kr
28/06/2021 23/07/2021 23/07/2021

Abstract


To improve the environmental management and resources, in this study, we aimed to investigate the effect of adding oyster shell powder to Hanwoo manure on its characteristics and microbial composition during the storage period. Additives were deposited on top of the manure surface at the rate of 0, 0.5, and 1% of oyster shell powder per 200 g of Hanwoo manure in a plastic container with three replicates; however, untreated manure litter served as the control. Manure characteristics (dry matter, organic matter and crude ash) and microbial composition (lactic acid bacteria, yeast, Bacillus subtilis, Salmonella, and E.coli) were evaluated at day 0, 2, 4, and 8. Manure characteristics exhibited an effect on dry matter, organic matter, and crude ash at day 2 and 8 (p<0.05), and not for day 0 and 4 (p>0.05). With the exception of yeast content at day 4 of storage, lactic acid bacteria, yeast, Bacillus subtilis, Salmonella, and E.coli exhibited no significant differences in all conditions during the storage period. Conclusively, addition of 1% oyster shell powder to Hanwoo manure resulted in slightly better manure characteristics; however, its microbial composition remained unchanged.



한우분에 굴 패각분말을 첨가 시 분의 특성과 미생물에 미치는 영향
-실험실 연구를 중심으로-

장홍희1), 주영호2), 서명지1), 김지윤1), 이성신2), 최정석3), 정승민3), 노현탁3), 김삼철1),2),3)*
1)경상국립대학교 축산학과
2)경상국립대학교 농업생명과학연구원
3)경상국립대학교 응용생명과학부(BK21Four)

    1. 서 론

    굴(oyster)은 우리 나라에서 전복과 더불어 많이 생산 되고 소비되는 패류 수산물로 알려져 있다. 과거에 비해 굴 양식은 기술 보급을 통해 2019년에는 약 360천 톤 이 생산되었다고 보고한 바 있다(Baek and Lee, 2020). 다른 어패류와는 달리 굴의 특성은 먹을 때 시원한 맛과 향미성분을 가지고 있어 굴 소스(oyster sauce)로 개발되거 나 중화요리의 맛 성분을 내는 조미료로 널리 사용되고 있다(Hwang et al., 2015). 그러나 문제는 굴 양식에서 생산되는 굴 껍질인 패각의 발생량이 매년 증가되어 제 대로 처리되지 않은 채 버려지게 되어 환경오염과 처리 비용을 유발한다는 점에서 이슈화되고 있다(Hwang et al., 2015). 예를 들면, Baek and Lee(2020)에 의하면 굴 패각의 발생은 2017년 267천 톤 < 2018년 276천 톤 < 2019년 289천 톤으로 매년 증가하고 있음을 보고하였 다. 이러한 굴 패각 처리방법은 폐수 및 수질정화용, 비료 (토양개량제) 등의 두 가지 측면에서 제한적으로 사용되 고 있다(Kwon wt al., 2009;Seco et al., 2014; Kim et al., 2015). 최근에는 패각류의 자원화을 위해 이들로부 터 천연 칼슘소재에 대한 연구가 진행되고 있다. 패각은 주성분이 탄산칼슘(중량당 95~98% calcium carbonate, CaCO3)과 유기물을 함유하고 있다. 특히 비정형 구조의 얇은 막이 여러 겹으로 둘러싸여 있어 오염 물질의 흡착 력이 커 환경오염을 줄일 수 있는 유용성을 가지고 있다 (Lee, 2004;Furuhashi et al., 2009). 그러나 굴 패각을 적절한 방법으로 처리하여 굴 패각분말(oyster shell powder)을 이용하여 한우분에 적용하여 퇴비로서 가치 를 평가한 연구는 거의 없다.

    따라서 본 연구에서는 실험실 연구를 중심으로 굴 패 각분말을 한우분에 첨가하여 저장기간에 따라 분의 특성 과 미생물에 미치는 영향을 조사하고, 환경경영측면에서 버려지고 있는 굴 패각분을 자원화 방안으로 한우분의 유기질비료(퇴비)로서 가치를 평가하기 위하여 기초자료 와 정보를 제공하는 것을 목적으로 한다.

    2. 재료 및 방법

    2.1. 실험 설계

    본 실험에 사용한 우분은 2020년 10월 경남 사천시 소재 한우 농장에서 채취하였다. 시험에 이용된 패각분 은 천연 이온 100% 칼슘파우더로 ㈜엔카스시템으로부 터 공급받았다. 3시험구는 패각분을 첨가하지 않은 시험 구(0%)를 대조구로 하고, 패각분을 0.5%와 1% 첨가한 시험구(0.5%) 였다. 시험구 별로 한우분에 200 g씩 3반 복하여 총 9개의 샘플을 제조하였으며, 8일간 상온에서 저장한 상태로 유지하였다.

    2.2. 한우분 특성 분석

    한우분의 특성인 건물, 유기물 및 조회분 함량은 0, 2, 4 및 8일에 5 g의 샘플을 채취하여 분석에 이용하였다. 건물 함량은 먼저 AOAC법(1990)에 준하여 시료를 10 5℃ 건조기(OF-22GW, JEIO TECH, Korea)에서 24시 간 동안 건조하여 수분 함량을 측정 후 계산하였다. 조회 분과 유기물 함량은 회화로(muffle furnace)를 이용하여 550℃에서 4시간 동안 가열하여 시료 무게 전 ․ 후 차이 로 계산하였다.

    2.3. 미생물 성상 및 발효특성

    미생물은 배양 0, 2, 4 및 8일에 채취한 우분 1 g과 멸 균 희석액(0.84% NaCl)으로 10진 희석법에 따라 희석 후 균수 측정을 위하여 각 희석 단계의 희석액을 사용하였다. 유산균(LAB, Lactic Acid Bacteria)은 Lactobacilli MRS agar media (MRS, Difco, Detroit, MI, USA)에 희석액 100 uL를 도말하여 30℃에서 48시간 배양 후 균 수(log10 cfu/g)를 측정하였다. 고초균(Bacillus subtilis) 은 Luria bertani agar (LB Agar, Difco Laboratories, MI, USA)를 이용하였고, 효모(yeast)는 Potato dextrose agar (PDA, Difco, Detroit, MI, USA)를 이용하여 분석 하였다. 살모넬라(Salmonella)와 대장균(E.coli)은 SS agar (Difco Laboratories, MI, USA)와 Violet red bile agar (VRB agar, Difco Laboratories, MI, USA)에 희 석액 100 uL를 도말하여 유산균과 같은 방법으로 균수 (log10 cfu/g)를 측정하였다. 분석은 3반복으로 수행하 였으며, 반복들의 평균값은 통계분석에 이용하였다.

    2.4. 통계처리

    본 시험에서 얻어진 결과는 저장기간(0, 1, 2, 4 및 8 일)과 첨가수준(0, 0.5 및 1)의 계수를 분석한 후 PROC GLM SAS program(v. 9.1 program, 2002)을 이용하 였다. Tukey test (P<0.05)로 처리구 간 유의성 검정을 실시하였다.

    3. 결과 및 고찰

    Table 1은 굴 패각분말을 한우분에 첨가 시 저장 기간 에 따라 건물, 유기물 및 조회분 함량 결과를 요약하였다. 굴 패각분말을 처리한 결과는 2일과 8일에서 통계적 차이가 인정되었으며(p<0.05), 0일과 4일에서는 영향을 주지 않았다(p>0.05). 건물과 조회분 함량은 대조구보다 굴 패각분말의 처리구에서 높았지만, 유기물 함량은 반 대의 결과를 보여주었다. 이런 패턴은 모든 처리구에서 저장 기간에 따라 비슷하였다. 일반적으로 퇴비화 과정 에서 수분 감소는 미생물 대사열과 밀접한 관련성이 있 으며 이를 통해 열 손실이 발생되며 유기물 분해와 연결 된다(Miller and Finstein, 1985). 또한 유기물 함량이 높은 경우 축분의 퇴비화를 지연시키는 원인이 되기도 한다. 특히, 본 연구에서 유기물 함량이 감소되는 이유는 굴 패각분말 처리가 한우분에 함유된 수분의 흡착과 미 생물의 상호 작용의 결과로 이는 결국 수분 함량이 감소 된 결과로 연계된다.

    저장 기간에 따른 굴 패각분말 처리 시 한우분에 함유 된 미생물상의 변화는 Table 2에 제시하였다. 4일에 측 정한 효모균을 제외한 나머지 기간에서는 모든 처리구에 서 통계적 유의성이 인정되지 않았다(p>0.05). 이 결과 는 굴 패각분말 처리는 유산균, 효모균 및 고초균에 크게 영향을 주지 않는다는 것을 의미한다. 우리의 결과는 한 우분에서 측정한 0일과 2일에서는 고초균 수가 가장 많 았고 그 다음은 유산균과 호모균 순으로 나타났다. 4일과 8일에서는 유산균 수가 가장 많았고 고초균 수, 호모균 수 순으로 나타나 앞의 결과와 반대의 결과를 보여주었 다. 이는 퇴비화 과정에서 나타나는 현상으로 미생물들 의 상호 경쟁으로 보여진다. Kim et al.(2004)EPA (1998)에서는 퇴비 내에서 다양한 미생물이 상호 공존을 통해 토양에 환원할 경우 토양 내 미생물의 대사산물에 의한 효소활성이 증대되어 작물에 유익한 영양분을 제공 한다고 보고한 바 있다.

    굴 패각분말 처리 시 한우분에 함유된 병원성 미생물 에 대한 결과는 Table 3과 같다. 전체적으로 살모넬라와 대장균은 굴 패각분말에 처리했을 경우 통계적 유의성은 없었고(p>0.05) 저장기간 동안 두드러진 특징은 관측되 지 않았다. 흥미로운 점은 저장기간에 따라 살모넬라와 대장균 수는 감소되는 경향을 보이고 있으며, 이는 퇴비 화 되는 과정의 일부분으로 보여진다.

    4. 결 론

    본 연구에서는 실험실 연구를 통해 환경경영 개선과 자원화를 위해 폐기물로 버려지는 굴 패각을 분말로 만 들어 한우분에 첨가 시 저장기간에 따라 유기질 비료로 서 가치를 평가하기 위해 한우분의 특성과 미생물에 어 떠한 영향을 미치는지 조사하였다. 저장기간에 따라 분 석한 건물과 조회분 함량은 대조구보다 굴 패각분말 처 리구에서 높았지만, 유기물 함량은 반대의 결과를 보여 주었다. 이런 경향은 퇴비화 과정과 밀접한 관련성이 있 다. 그러나 미생물(유산균, 효모균 및 고초균)과 병원성 미생물(살모넬라와 대장균)의 경우 저장기간에 따라 한 우분에 굴 패각분말 처리는 두드러진 영향을 관측하지 못했다. 결론적으로, 굴 패각분말 1% 처리는 퇴비화 과 정에서 미생물보다 한우분의 특성에 긍정적인 영향을 미 쳤다. 그러나 생산성 면에서 굴패각 처리를 위해 한우분 에 적용시 유기질비료로서 가치를 재평가 하기 위해서는 첨가 비율, 퇴비화 과정에서 미치는 영향, 악취저감 등 다 른 관전에서의 연구가 필요하다.

    감사의 글

    본 연구는 농림수산식품기술기획평가원 축산현안대응 산업화기술개발사업(과제번호: 321083-05-1-HD040)의 지원에 의해 이루어졌습니다.

    Figure

    Table

    Effects of oyster shell powder on dry matter, organic matter, and crude ash of Hanwoo manure (%, DM)

    Effects of oyster shell powder on microbial counts of Hanwoo manure (log10 cfu/g)

    Effects of shellfish powder on pathogenic microbial counts of Hanwoo litter (log10 cfu/g)

    Reference

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