Alcalase를 이용한 고등어 부산물 발효액비 제조와 열무(Raphanus sativus L.) 재배효과

Abstract

본 연구는 고등어 부산물을 단백질효소로 분해하고 미생물을 접종시켜 발효기간을 단축하여 제조한 고등어 부산물 발효액비의 작물 재배효과를 구명하기 위해서 수행되었다. 고등어 부산물 발효액비(LFFM, Liquid fertilizer by fermenting mackerel byproduct)는 고등어 부산물에 물을 첨가하여 분쇄한 후에 단백질 분해효소 alcalase로 분해하고 oil 및 고형물을 제거한 후 Lactobacillus fermentum, Saccharomyces cerevisiae 및 흑설탕을 첨가하여 30℃에서 5일 동안 발효시켜 제조하였다. 제조된 고등어 부산물 발효액비는 관주시비와 엽면시비 처리를 하여 열무 재배에 미치는 효과를 조사하였다. 비교제품은 잡어 등을 이용하여 3개월이상 자연 발효시켜 시판되고 있는 생선 부산물 액비(SAF, Seafood amino acid fertilizer)를 이용하였다. 고등어 부산물 발효액비의 T-N 함량은 1.25%이었으며, P2O5과 K2O 함량은 모두 0.15%로 질소함량에 비해 약 8배 낮은 함량을 나타내었다. CaO 함량은 0.026%로 다른 성분에 비해 상대적으로 낮았다. 고등어 부산물에 함유된 아미노산은 17 종류였으며, 총 함량은 9.967 g 100g-1 이었다. 함량이 0.5 g 100g-1 이상인 아미노산은 Glutamic acid, Asparagine, Lysine, Arginine, Leucine, Glycine, Alanine, Histidine, Valine이었다. 단백질 분해효소를 첨가시며 발효시킨 후의 총 아미노산 함량은 원래 부산물에 비해 32%가 감소된 6.809 g 100g-1이었으며, 대부분의 아미노산은 감소하였다. 반면에 aspragine과 cystine은 발효과정을 거치면서 함량이 높아졌다. 발효기간 중 암모니아 가스는 발효 6일까지 급격히 증가 후 시간이 지남에 따라 저감되는 경향을 보였는데, 발효과정에서 고등어 부산물의 아미노산의 일부가 암모니아로 휘발한 것으로 생각된다. 관주시비하여 20일과 40일에 조사한 토양 화학적 성질은 유기물을 제외하고 pH, EC, 유효인산함량, 교환성 양이온 함량은 처리 간 통계적인 유의성을 보이지 않았다. 엽면시비하여 파종 후 25일에 조사한 엽 중 질소함량은 통계적인 차이가 없었다. 수확 후 엽 중 질소함량은 LFFM 400 처리구 2.19%, LFFM 800 처리구 1.51%, SAF 800 처리구 1.45%, 대조구 1.26% 순으로 높았으며, LFFM의 질소함량은 16 mg L-1로 SAF의 29 mg L-1에 비해 1/2에 불과하였으나, 동일하게 800배로 희석하여 엽면시비했을 때 엽중 함량은 LFFM이 SAF에 비해 높았다. 파종 후 25일에 조사한 LFFM 400 처리구의 엽 중 인 함량은 0.49%로 대조구 0.31%에 비해 1.5배 높았다. 수확 후에는 LFFM 400 처리구가 대조구보다 약 2배정도 높아졌고 LFFM 800 처리구와 SAF 800 처리구에 비해 1.5배 높아졌다. 엽 중 칼륨함량은 수확 후에 조사한 LFFM 400 처리구가 2.65%로 대조구 보다 1.3배 높았으며 SAF 800 처리구 보다 1.5배 높았다. 이와 같은 결과로 보아 단백질 분해효소를 첨가하여 발효시킨 고등어 부산물 발효액비가 자연발효한 액비에 비해 흡수율이 높은 것으로 생각된다.

The purpose of the thesis is to investigate the effect of the fermented mackerel byproduct liquid fertilizer which is made of mackerel byproduct that is decomposed into proteinase and inoculated microorganism to shorten its period of fermentation. Liquid Fertilizer by Fermenting Mackerel byproduct (LFFM) is a fertilizer that grind the mackerel byproduct and water, decompose to proteinase alcalase, removedoil and solid matters, and added Lactobacillus fermentum, Saccharomyces cerevisiae and brown sugar, ferment for five days in the temperature of 30℃. In the thesis, the fertilizer is used in radish in both injected fertilization and foliar fertilization respectively to investigate its effect on harvest. The comparison group used a market product Seafood Amino Acid Fertilizer (SAF) which is made of trash fish that is fermenter more than three months. The fermented mackerel byproduct liquid fertilizer contains 1.25% of T-N, 0.15% of P2O5 and K2O. The content of P2O5 and K2O was eight times lower than that of nitrogen. The content of CaO is 0.026% which is relatively lower in content than other components. There were 17 types of amino acids in mackerel byproduct and its total content was 9.967 g 100g-1. Amnio acids with over 0.5 g 100g-1 was Glutamic acid, Asparagine, Lysine, Arginine, Leucine, Glycine, Alanine, Histidine, and Valine. The total content of amino acid after adding proteinase and fermenting resulted in reducing 32% of its original amino acid of 6.809 g 100g-1. On the other hand, the content of aspragine and cystine increased after the fermentation. During the fermentation process, ammonia gas drastically increased and slowly decreased after the 6th days of experiment. It is believed that some part of amino acid volatilized into ammonia gas. The chemical characteristic of the soil with injected fertilization which was investigated in the 20th and 40th days of experiment had no statistical significance on pH, EC, the content of available phosphate, and the content of exchangeable cation except the organic matter. The chemical characteristic of the soil with foliar fertilization which was investigated in the 25th days of experiment had no statistical significance on the nitrogen content. After the harvest, the nitrogen content in leaf was high in following order: LFFM 400 treatment plot 2.19%, LFFM 800 treatment plot 1.15%, SAF 800 treatment plot 1.45%, contrast plot 1.26%. Although the nitrogen content of LFFM is 16 mg L-1which is half the content of SAF, when both are diluted 800 times their content and carried out foliage fertilization, LFFM was higher than SAF in the nitrogen content in leaf. The phosphorous content in leaf of LFFM 400 treatment plot which was investigated in the 25th days of experiment was 0.49% that is 1.5 times higher than its contrast plot counterpart of 0.31%. After the harvest, LFFM 400 treatment plot was 2 times higher than its contrast plot counterpart and 1.5 times highter than LFFM 800 treatment plot and SAF 800 treatment plot. The potassium content in leaf of LFFM 400 treatment plot after the harvest was 2.65% which was 1.3 times higher than the contrast plot and 1.5 times higher than SAF 800 treatment plot. Therefore, when the fertilizer is fermented with adding proteinase, it can be predicted to have higher absorptivity than naturally fermented fertilizer.