미생물 제제 관련 주요 사항

미생물제제는

살아있는 생명체를 이용한 것이므로

제제에 생명성이 없는 것은 미생물제제로서 아무런 가치가 없습니다. 

장기간 생존이 가능한 포자를 형성하는 바실루스 Bacillus와 같은 미생물이 많이 이용되는 이유입니다.

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(6-3 미생물 제제)

6-3-5 미생물 제제 사용시 알아야 할 주요 상식

 

6-3-5-1 기능을 대변하는 속명과 종명 

미생물은 다른 동식물처럼 분류학상 계, 문, 강, 목, 과, 속, 종 등의 체계로 명명되고 있으며, 이 가운데 속 genus 명 종 species명이 미생물 분류 체계에서 매우 중요하다. 이는 이들 이름이 미생물의 기능을 대변하는 것이며 계통분류학상 기본적인 단위가 되고 있기 때문이다.

 

우리가 보통 바실루스 Bacillus, 슈도모나스 Pseudomonas, 리조비움 Rhizobium, 아그로박테리움 Agrobacterium 등으로 호칭하는 것은 속명이고 슈도모나스 플루오레센스 Pseudomonas fluorescens에서 플르오레센스 fluorescens는 종명이다. 슈도모나스 Pseudomonas속에는 많은 종류의 종이 있어 그 작용 기작이 매우 다르다.

 

예를 들어 슈도모나스 플루오레센스 Pseudomonas fluorescens와 슈도모나스 푸티다 Pseudomonas putida 등과 같은 종은 식물생육을 촉진하는 미생물이므로 농업적으로 이용될 수 있지만, 슈도모나스 시링가에 Pseudomonas syringae와과 같은 종은 식물병을 유발하는 원인균이므로 사용에 유의하여야 할 종이다. 바로 이런 점 때문에 미생물제제에 사용된 미생물은 반드시 속명과 함께 종명 혹은 변종명까지 밝혀야 한다.

 

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미생물제제내의 미생물 생존율이 지속적으로 유지되도록

여러 종류의 물질이 첨가되지만

일정기간이 지나면 미생물수가 효과 발현에 필요한 생존율 이하로 되거나 사멸하게 됩니다.

이렇게 된 제품은 미생물제제로서는 아무런 의미가 없고

단지 유무기물에 지나지 않으므로,

미생물을 검정하여 효과를 확인 할 수 없는 소비자를 위해서 반드시 유효기간의 명시가 필요하겠지요.

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6-3-5-2 생명력의 척도인 유효기간

세균은 분열에 의해 증식하다가 생육조건이 불량하게 되면 휴면상태에 들어나 사멸하는 것이 대부부이지만 바실루스 Bacillus 속등과 같은 세균은 포자를 형성하여 스트레스에 저항하며 장기간 생존할 수 있다.

 

사상균이나 방선균의 대부분은 균사상태로 영양생장을 하다가 포자 등을 형성하여 다음 세대를 대비한다. 이와 같이 미생물은 각자가 가지고 있는 생장 및 형질 보존방법에 따라 자연생태계에 적응하면서 존속하지만 미생물은 서식환경에 의해 큰 영향을 받는다.

 

토양은 완충능이 크고, 물리화학적인 특성이 미소부위별로 다르기 때문에 어느 정도의 악 조건에서도 미생물의 생존율이 높지만 인위적으로 만들어진 매체에서는 일반적으로 낮다. 이러한 이유 때문에 미생물제제에는 바실루스 Bacillus, 트리코데르마 Trichoderma, 무코 Mucor, 효모 yeast 등 내성 조직인 포자를 형성하거나 생존성이 비교적 강한 균이 주로 이용되지만, 미생물제제 내에서의 생존율은 기간이 경과함에 따라 저하되는 것이 일반적인 현상이다.

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미생물을 비롯한 모든 생물은

생육에 필요한 에너지를 얻고

종의 번식을 위하여 각종 작용을 끊임없이 수행하여야 합니다. 

이러한 대사작용이 정상적으로 이루어지기 위해서는

질소, 인산, 칼리 등 각종 영양원과 이를 이용하여 새로운 물질을 생합성하는 효소가 있어야 합니다. 

그러므로 미생물을 이용한다는 것은,

미생물이 생성하는 효소의 기능을 활용하는 것이라 해도 과언이 아닙니다. 

 효소(酵素, enzyme)는 생명체 내부의 화학 반응을 매개하는 단백질로 된 촉매입니다.

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6-3-5-3 미생물의 도구인 효소 

퇴비를 만드는데 사용되는 부숙제는 미생물이 가지고 있는 셀룰라아제 cellulase 등의 기능을, 근류균제는 뿌리혹박테리아 Rhizobium속가 가지고 있는 질소고정효소 nitrogenase의 기능을 활용하는 것과 같이, 미생물제제는 미생물의 효소적 기능을 직간접적으로 이용하는 것이다.

생체 내에서 일어나는 대사는 연속적인 과정을 거쳐 진행되는데, 효소 는 각 과정에서 생성되는 물질을 기질로 하여 특이적으로 반응한다. 이와 같은 사실은 질산태질소를 아미노산으로 전환하는 사상균의 대사기작을 살펴보면 쉽게 이해할 수 있다. 사상균은 공기 중의 질소를 고정할 수 없기 때문에 여러 종류의 무기화합태 질소를 이용하여 동화하는데 여기에는 대사과정별로 생성되는 질소원에 따라 각각 다른 효소가 작용함을 확인할 수 있다.

  

질산염은 질산염환원효소 nitrate reductase에 의해 아질산염으로 된 다음, 아질산염환원효소 nitrite reductase에 의해 암모늄이 된다. 여기서 생성된 암모늄은 글루탐산 탈수소효소 glutamate dehydrogenase의 계속적인 반응에 의해 글루타민이라는 아미노산이 생성된다<그림>. 여기서 생성된 아미노산은 다른 대사를 통해 각종 체내 성분으로 전환된다. 이와 같이 생태계 물질순환에 있어 핵심적인 역할을 하는 미생물이 기능을 수행하기 위해서 사용하는 도구가 바로 미생물체내에서 생합성되는 각종 효소인 것이다[표 ].

 

<그림> 질소대사의 단계별 작용 효소

	질산염 환원효소		아질산염 환원효소		글루탐산 탈수소효소		글루타민 합성효소
질산염	→	아질산염	→	암모늄	→	글루탐산	→	글루타민

 

미생물은 균체 내에 세포내효소 endocellular enzyme를 균체 외에는 세포외효소 extracellular enzymes를 생성 및 분비하게 된다. 바로 이러한 특성 때문에 미생물 배양액에는 미생물이 분비하거나 사멸된 세포에서 유리된 효소가 상당량 함유되어 있게 된다. 그러나 배양액이나 균체에서 효소만을 순수 분리하는 데에는 많은 시간과 기술이 필요하므로, 정제된 효소보다는 배양액을 그대로 이용하는 경우가 많다.

 

효소는 3차원적인 구조로 구성된 단백질로 활성은 산도, 온도, 기질의 농도에 큰 영향을 받기 때문에 각 효소는 적정 조건을 벗어나게 되면 변성되어 효소로서의 작용을 할 수 없게 된다. 이러한 특성은 효소를 분비하는 미생물 즉 효소를 생성하는 미생물의 생육조건과 유사하다는 점을 알고 있어야 하겠다. 

 

[표] 효소별 주요 생성 미생물

효소종류	주요 미생물
α-Amylase	Bacillus subtilis, Aspergillus oryzae
Hemicellulase	Aspergillus niger
Invertase	Saccharomyces cerevisiae
Lipase	Mucor속
Pectinase	Aspergillus속, Rhizopus속
Protease	Aspergillus속

 

전분 분해 미생물에 의해 투명한 고리가 생성됨

 

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미생물 균체와 배양액