미생물이란? 23. 유기물 발효와 재료

2011.01.02 20:16:16

“액체 비료, 암모니아 눈 자극하면 질소성분 많아”

미생물 배양 배지 산성으로 변하면 미생물 활동 둔화

지난번에는 미생물을 이용하여 유기물을 발효할 때에 어떠한 재료를 얼마만큼 넣어야 하는 것에 대한 원리를 설명하였는데 이러한 미생물 발효에 대한 원고가 나간 후로 많은 문의를 받았다. 실제 현장에서 미생물 발효를 진행시키는 농민들의 이야기를 듣다보면 대체적으로 질소성분이 풍부한 재료를 많이 넣고 상대적으로 탄소성분에 해당하는 원료가 적게 들어간다는 것이다.

그러면 실제 현장에서 질소 성분이나 탄소 성분이 많이 들어가면 어떤 현상이 발생이 되고 그것을 농민들은 어떻게 인지를 할 수 있을 것인가에 대하여 많이들 궁금해 하신다. 농가에서 발효 액비를 제조할 때 질소질 성분이 많이 들어가면 똥냄새에 해당하는 암모니아 가스가 강하게 나서 눈과 코를 자극시킨다. 전라도 지역의 향토 식품인 발효된 홍어 냄새가 바로 그것이다.

이렇게 음식이나 농가 부산물을 이용하여 액체 비료를 만들 때에 발효탱크에서 암모니아 가스 냄새가 진동을 하여 눈을 자극하면 바로 질소성분이 많이 들어갔을 것으로 추정이 된다. 홍어를 발효시킬 때 생선의 살에는 거의가 단백질로 이루어져 있는데 단백질은 질소가 풍부한 재료이므로 여기에 자연적인 미생물이 발생하여 발효가 되다보니 자연스럽게 암모니아 가스가 방출되는 것이다.

탄소질 성분 많으면 발효 더뎌
반대로 탄소질 성분이 많이 들어가면 어떤 현상이 관찰될까? 탄소에 해당하는 재료가 많이 들어가면 발효액 내 pH가 급격히 산성으로 떨어져 발효가 더 이상 진행이 되지 않는다. 탄소성분이 많으면 처음에는 정상 발효가 진행되는 듯 하다가 더 이상의 발효가 진전되지 못하고 정지한 상태가 되는데 이것은 발효조 내 pH가 산성으로 전환되어 미생물들의 활동을 억제하는 것이다.

산성으로 변화되는 원인은 미생물은 탄소성분을 이용하여 젖산이나 구연산과 같은 다양한 유기산을 분비해 내는데 미생물에 의해 분비된 그 유기산에 의하여 pH가 산성으로 전환되는 것이다. 미생물 배양 배지의 pH가 산성으로 변하면 미생물의 활동이 둔화되거나 정지된다. 즉 자기가 분비한 분비물에 자기가 스스로 다치는 경우가 생기는 것이다.

김치를 담그는 과정을 살펴보면 보다 쉽게 이해할 수 있다. 배추는 질소성분은 거의 없고 탄소에 해당하는 성분이 풍부한 재료인데 배추를 이용해서 김치를 담글 때 알맞게 익은 김치는 먹기도 좋고 아삭하게 씹는 감촉도 좋은데 시간이 지나 김치가 너무 시어지면 먹을 때 눈을 찡그릴 정도로 식초에 가깝게 시어져 김치찌개용으로나 먹을 수가 있다. 이렇듯 탄소성분이 많으면 미생물 배양액이 산성으로 변하여 미생물의 활동에 지장을 받게 되어 미생물이 발효를 더 이상 진행시키지 못하게 된다.

그러므로 미생물을 이용하여 액체 비료를 만들 때 암모니아 가스가 발생되면 질소성분이 너무 많이 들어갔다고 판단을 하여 탄소 성분이 풍부한 재료를 보충하여 주고 반대로 초반에 발효가 진행되다 미생물의 활동이 멈추어 가스발생도 안되고 온도도 안 올라가고 하는 등 전형적인 미생물의 활동이 멈추면 탄소 성분이 너무 많이 들어갔다고 판단을 내려 질소질 성분이 풍부한 원료를 더 넣어주면 미생물의 발효가 다시 진행되는 것을 볼 수 있다.

생볏짚 1톤에 요소비료 15kg 적당
참고로 우리가 발효할 때 흔히 사용하는 설탕은 탄소가 42% 들어있는 자재로서 탄소원으로 값싸게 이용할 수 있다. 탄소성분 보충용으로 설탕이나 당밀을 사용하는 것을 권장하고 질소성분 보충용으로는 조미료로 사용되는 미원을 첨가해 주는 것도 한 방법이 될 수 있다.

미원은 아미노산이 풍부한 조미료로서 실험실에서는 고가의 아미노산 배지 성분을 대체하는 물질로 이용되기도 한다. 논에 볏짚을 많이 썰어 넣으면 벼의 성장이 더뎌지는 것을 관찰할 수 있는데 이러한 현상이 발생되는 것은 탄질율과 관계가 깊다. 볏짚은 탄소가 23%, 질소가 0.6% 들어있는 유기물인데, 탄소함량을 질소함량으로 나누면 38정도의 탄질율이 나온다. 이렇게 탄소함량이 높은 볏짚을 토양에 넣으면 토양 속에 있는 미생물들이 볏짚을 먹기 위해서 몰려드는데 볏짚만 먹자니 탄소만 많아서 맛이 없어 잘 먹지 않게 된다.

그러다 토양 속에 있는 질소를 끌어다가 볏짚과 함께 먹게 되어 마침내는 볏짚이 분해가 되는 것이다. 이러한 과정을 통해 볏짚은 미생물에 의해 분해가 되었지만 볏짚을 분해하느라 토양 속에 있던 질소가 고갈이 되었기 때문에 나중에 이앙 후 유묘가 빨아먹을 질소가 모자라게 된다. 그래서 볏짚을 많이 뿌린 논의 유묘 초기 성장성이 나빠지게 되는 것이다. 이러한 현상을 방지하기 위해서는 볏짚과 함께 질소질 성분을 함께 뿌려주어야 한다. 그 양은 생볏짚 1톤 기준으로 요소비료 15kg 정도가 적당하다.

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