유기비료 이야기 -2장 발효란

제2장

더 가르쳐 주세요 누카미 히데오薄上秀男 씨

발효란

 

유기물을 사용해 농사짓는 시대의 미생물 기초 강좌.

민간의 발효 연구소를 세워서 미생물과 아미노산, 비타민 등의 성분을 더욱 풍부히 함유한 섞어띄움비료를 '발효 비료'라고 이름을 지었던 후쿠시마현의 누카미 히데오 씨에게 발효는 어떠한 균이 작용하는 것인지 배웠다. 

누카미 히데오 씨(누카미 발효 연구소)

 

 

 

Q 발효라는 건 무엇인가?

마메코豆子: 최근 발효 발효 하며 세상이 시끄럽네요. 무언가 미생물이 작용하는 것 같다는 생각인데, 정말로 어려워서 잘 모르겠어요.

 

누카미: 네, 알았습니다. 오늘은 잘 부탁합니다. 확실히 최근에는 쌀겨를 논밭에 쓰거나, 섞어띄움비료를 만드는 사람도 당연해지게 되었죠. 이 기회에 확실히 균의 작용을 알아 보시죠. 그런데 '발효란 무엇인가?'라고 물어서, 제가 최초로 떠오른 것은 발효식품이네요. 탁주, 간장, 낫토, 절임, 젓갈, 맥주, 요구르트, 치즈...... 물론 된장도 발효식품입니다. 

 

마메코: 에, 된장?! 된장 만들기라면 저에게 맡기세요. 저의 된장은 맛있어요. 이미 주변에서도 소문이 자자하니까. 한번 먹어보면 '이제 마메코 씨의 된장이 아니면 먹을 수 없겠어' 하게 되지요. 헤헤헤. 후기에 전혀 모르는 사람에게서도 주문이 들어와요. 직판장에서 저의 된장이 가장 인기예요. 이전에도 이미......

 

누카미: 네, 네, 알겠습니다. 다음에 한턱 낼 테니까, 그 이야기는 이쯤에서....... 그런데 마메코 씨, 그렇게 맛있는 된장도 따지고 보면 밥과 삶은 콩이군요. 만든 된장과는 얼핏 봐도 비슷하지도 않은 소재잖아요?
밥과 삶은 콩과 소금을 섞은 것의 맛을 상상해 보세요. 도저히 된장 같은 풍부한 맛과 향기로운 향이 난다고는 생각할 수 없죠. 그런데 이걸 푹 숙성시키면 신기하게도 저렇게 맛있는 된장이 되는 거예요. 이게 '발효'예요. 그리고 그것을 하고 있는 것이 미생물들입니다.
다음 그림을 찬찬히 봐 주세요.
밥과 콩은 그대로도 맛있고 몸에도 좋지만, 된장으로 먹으면 더 맛있고 더 몸에 좋습니다. 이것은 미생물이 원래의 밥과 콩에는 없던 비타민이라든가, 감칠맛 성분이라든가, 향기라든가, 몸에 좋은 물질을 만들어 주었기 때문입니다. 부패균이 들어가기 전에 발효균이 먹어 버린 형태가 되기 때문에 오래 보존할 수 있습니다. 이게 '발효'의 힘이죠.

 

된장은 어째서 맛있지?

 

마메코: 흠. 저의 된장이 맛있는 건 알겠지만, 어째서 맛있는지는 생각해보지 않았어요. ... 혹시 제가 된장 담그기를 잘해서가 아니라, 우리 된장 창고의 미생물이 비범했던 것일지...... 어쩐지 자신감 떨어지네.

 

누카미: 아니 아니, 된장 담그기를 잘하는 건 균과 잘 어우러진다는 것이니까 분명 마메코 씨는 섞어띄움비료 만들기도 쌀겨 이용도 잘할 거예요.

 

마메코: 응. 이전, 대숲에서 토착균의 한펜을 가져와서 쌀겨와 섞어 물을 뿌려 보았는데 무언가 좋은 상태였어요. 저것도 발효?

 

누카미: 그래요. 미생물이 기뻐한다면 그것도 발효의 일부예요.

그리고 정말로 잘 발효된 섞어띄움비료(저의 경우는 보통 '발효 비료'라고 부르고 있지만)의 경우, 된장과 같은 현상이 안에서 일어나고 있습니다. 된장이 원래의 소재보다 훨씬 내용물이 고급스러워지듯이, 섞어띄움비료나 발효 비료도 극적인 효과가 있는 겁니다. 한 그루에 한 꼬집 정도, 아주 조금 준 것만으로 깜짝 놀랄 정도로 맛도 오래 지속되고 수확량도 좋으며, 질병도 생리 장애도 아무것도 없는 작물이 생기는 겁니다. 정말이에요.

된장의 경우는 아래 그림처럼 주로 누룩균, 유산균, 효모균의 공동 작업으로 생기는데, 발효 비료의 경우는 이것에 낫토균이란 분해력이 강한 균이 더해집니다. 사실은 된장에서도 낫토균이 작용하게 해서 만들면 더욱 영양가가 높아집니다.

푹신푹신 누룩균

 

 

그럼 아래에서 발효 비료의 발효에 중요한 네 가지 균의 작용을 그림으로 설명할 테니 잘 살펴보시기 바랍니다.

 

 

 

Q 주로 작용하는 균들은?

 

 

Q 누룩균이란 무엇인가?

 

네, 나는 사상균(곰팡이)의 무리야. 자, 흔히 뭐든지 곰팡이가 생기면 균사가 뭉실뭉실한 털처럼 되잖아요. 저런 건 다 나의 무리이죠. 발효될 때는 대체로 내가 최초에 작용해요. 그래서 '발효 시동자'라고 불리지. 멋있잖아. 된장 담그기도, 섞어띄움비료나 발효 비료 만들기도, 흙마다 발효도 내가 없으면 시작되지 않는다는 거야. 에헴.
된장 설명의 그림에 나온 것처럼 나도 약산성 분해 효소를 내서 단백질이나 지방 같은 걸 분해할 수도 있는데, 사실 어려운 분해는 잘 안 해. 셀룰로오스 같은 딱딱한 것이라든지, 유기물의 세포 속까지는 좀처럼 파고들 수 없어. 된장도 사실은 콩 껍질이 딱딱해서 싫지만, 인간이 미리 으깨어 두기 때문에 어떻게든 열심히 콩에도 달려들지.
그것보다 내 특기는 탄수화물 -즉, 전분이지. 이걸 분해해서 포도당이나 과당 같은 단당류로 만드는 거야. 미생물은 말이야, 전원이 단 것을 좋아해. 나도 좋아하지만, 다른 녀석들도 모두 좋아해서, 우선 당을 맛보지 않으면 아무것도 활동을 시작할 수 없어.

그런데 당이 여러 개 모여 있는 탄수화물 그대로는 너무 커서 다른 놈들은 금방 못 먹잖아. 다들 각자의 일이 있으니까. 내가 처음으로 나서서 먹기 좋게 작은 당으로 많이 만들어주는 거야. 그러면 다른 놈들은 바로바로 당을 먹고 기운을 차려 자기 일에 전념할 수 있지. 그러니까 섞어띄움비료 만들기 같은 일에서 내가 일하는 동안은 아주 달달한 술의 향기가 나.

 

온도는 너무 높은 건 안 좋아해. 25~30° 정도의 온도에서 활발하기 때문에, 균 중에서는 저온~중온균이라고 하는 것이 될까나? 그래서 계절로 치면 겨울을 좋아해. 봐, 술 담그는 것도, 된장 담그는 것도 겨울이잖아? 섞어띄움비료 만드는 것도 겨울이 좋다고 하는 건 시동자인 내가 건강하게 일할 수 있어서야.
그런데 발효 비료를 만드는 도중에 45도나 50도가 되면 나는 죽어. 죽지만, 내가 만들어낸 효소만은 계속 작용해서 당화 작용이 점점 지속된다. 온도도 60도 정도까지는 올라가는 것 같아. 그러면 고온을 좋아하는 낫토균 놈이 그 다음으로 기꺼이 나오지. 에! 나? 나는 전멸하는 건 아니고, 고온일 동안에는 온도가 오르지 않은 표면이나 공기 중으로 피난해. 포자를 날리면 얼마든지 이동할 수 있으니까.
난 수분이 너무 많은 것도 별로 안 좋아해. 50% 이하면 좋겠어. '섞어띄움비료의 수분을 50% 정도로'라고 하는 것도 나를 위한 환경을 조성해 주는 거야.
좋아하는 pH는 약산성. 자연계에서는 시원한 숲 같은 데 많이 있어. 겨울부터 봄, 낙엽 아래에서 토착균 한펜을 따오면 거기에는 대개 내가 있어. 초봄의 쑥에도 많이 묻어 있어.

 

 

Q 낫토균이란 무엇인가?

 

나는 세균이니까. 사상균(곰팡이)과는 달리, 보송보송한 균사 등을 내놓거나 하지 않지. 뭐, 알기 어렵지만 모이면 하얀 콜로니(덩어리)처럼 보일거야.
이름 그대로 낫토를 만들 때 일하는 균이다. 끈적끈적한 분해 효소를 내고, 콩 단백질을 아미노산으로 바꾸지. 낫토 맛있지? 모두가 맛있는 낫토를 먹을 수 있는 것은, 내 덕분이야.
알칼리성을 너무 좋아해서 스스로도 알칼리 분해 효소를 내면서 점점 증식해 가는 거야. 별명은 분해야. 뭐래도 특기는 분해. 누룩균의 부드러운 분해력과는 차원이 달라. 단백질, 지방, 탄수화물, 무엇이든 와라! 특히 셀룰로오스 같은 딱딱한 물질. 저런 걸 분해할 수 있는 건 나란 말이지. 아래에 소개하는 동료인 고초균이라든 말이야. 발효 비료를 만들 때도, 유기물의 세포까지 파쇄할 수 있는 것은, 분해가란 별명을 가진 우리들 밖에 없어. 우리가 확실히 잘게 분해해 놓을수록, 그걸 최후에 효모균이 합성했을 때 효과 있는 발효 비료가 된다.

나는 말야, 더운 게 정말 좋아. 올해 여름은 더웠기 때문에 잘 일했지. 물도 좋아해서 여름의 논 같은 데에서 수영도 하고 있어(하지만 산소도 아주 좋아해). 볏짚 위에서 자주 쉬기도 해서 옛날 사람들은 볏짚으로 낫토를 만들었지.
더우면 정열이 솟는 타입이니까, 발효 비료를 만들 때는 70℃ 정도까지 올려 주면 나로서는 기쁘다. 그러면 점점 발효 비료가 뽀송뽀송해지고 간장의 아미노산 냄새가 난다. 그런데 그냥 놔두면 나는 폭주하는 타입이니까 단백질을 아미노산으로 만드는 것만으로는 만족하지 않고 아미노산을 암모니아로까지 분해할 수 있다. 모처럼의 발효 비료인데, 유기물이 무기 암모니아가 되어 버리면 실망스럽겠지. 나를 폭주시키면 안 돼.
나의 폭주를 멈추려면 온도를 내려 수증기가 올라오지 않게 하고, 주위에 스펀지 모양의 꺼칠꺼칠한 것이 생길 무렵 조금 펼쳐서 온도를 낮춰주면 좋다. 충분한 당과 아미노산을 먹이로 유산균이 뛰어들 것이야. 사실 유산균을 물에 풀어서 살포해 주면 더 확실해. 그러면 나도 정신 차릴 거야.

 

고초균枯草菌

낫토균의 동료인 고초균입니다. 둘을 흔히 바실러스균이라고 부르는 사람도 있지요.
낫토균은 논에 살며 흔히 볏짚 위에 있지만, 저는 낫토균보다 건조함에 조금 강하기 때문에 어느 쪽이냐 하면 밭 쪽입니다. 억새나 갈대에도 잘 붙어 있기 때문에 발효 비료의 덮개로 그걸 사용하면 낫토균 대신 번식합니다. 저도 낫토균만큼 강력하게 단백질이나 여러 가지를 분해할 수 있습니다.
더운 것을 좋아하니까 여름에 흙더미 발효를 하고, 끈적끈적한 분해효소를 내며, 밭의 흙을 떼알로 만드는 것은 접니다(뒤를 참조).

 

 

 

Q 유산균이란 무엇인가?

 

안녕하세요, 저는 깨끗함을 좋아하는 유산균입니다. 유산균 음료 이런 게 흔하니까 이름 자체는 여러분들에게 친숙하지요.
저도 당을 매우 좋아하기 때문에, 누룩균이나 낫토균이 만들어 준 당을 먹고 증식합니다. 분해는 뭐, 조금은 하는데 잘 못해요. 그것보다 저의 특기는 젖산 같은 유기산을 많이 내는 것. 젖산은 pH 2.0이라든가 2.5라든가 하는 강산성이니까 강력한 살균력이 있죠. 방금까지 으스대던 낫토균 같은 놈도 금방 얌전하게 만들 수 있고, 여러 가지 잡균도 청소할 수 있습니다. 그리고 내가 여기서 pH를 낮춰놓으면, 그 다음에 중요한 일을 하는 효모균이 들어오기 쉬워요. 그 녀석도 산성을 좋아하니까.
그런 이유로 저는 균계에서는 '소독자'라든가 '청소부'라고 불리고 있습니다.

40~50℃ 정도의 중온을 좋아하지만, 100℃가 되어도 죽지 않습니다. 조건적 혐기성 세균이기 때문에 산소가 있어도 없어도 살 수 있습니다. 후후후, 꽤 끈질긴 균이지요.
자연계에서는 너무 덥거나 너무 추운 것은 싫어하고, 봄의 벚꽃 필 무렵부터 장마 시기까지와 가을 단풍 들 무렵을 매우 좋아합니다. 그 무렵에 쌀겨를 밭에 뿌리면 점점 증식합니다.
참고로 제가 내는 유기산은 흙 속에서 달라붙어 녹지 않는 미네랄을 녹이거나 킬레이트화(유기산이나 아미노산으로 끼워 넣음)하여 식물이 흡수하기 쉽게 만들어 줄 수 있습니다. 이 유기산은, 매우 얇아져서 작물에 흡수되면 작물 체내의 체액을 조정하여 내병성을 높이거나, 장마에도 물을 많이 마셔 부풀어 오르지 않는 체질로 만들어 줄 수도 있어요. 내가 밭에 증식하면 좋은 일이 많아요!

 

구마모토현 고토오 키요토後藤清人 씨는 공기 중의 유산균을 쌀뜨물로 붙잡는다.쌀의 첫 쌀뜨물을 병에 10~15cm 넣고, 한지로 뚜껑을 만들어 어두운 곳(15℃)에서 10일 정도. 옅은 황색이 되고 시큼한 냄새가 난다. 그 뒤, 우유로 증식시킨다. 

 

 

 

Q 효모균이란 무엇인가?

 

짠, 드디어 내가 나설 차례네! 저야말로 발효의 왕도, 마지막 마무리. 모두가 분해해서 곱게 만들어 놓은 유기물을 정말 좋은 형태의 아미노산이라든지, 호르몬이라든지, 비타민이라든지로 재합성하는 것은 나. 사람들은 불러, 그래서 '합성가'라고.
된장이 영양가 많고 감칠맛이 가득한 것도, 발효 비료가 한 숟가락으로 작물의 생육을 바꿀 수 있는 대단한 비료가 되는 것도 모두 내가 마지막에 마무리하기 때문이야. 난 말이야, 각종 아미노산은 물론 비타민, 핵산, 미네랄, 호르몬, 지방산... 몸속에서 뭐든지 만들어. 사람이 몸속에서 합성할 수 없는 8가지 필수 아미노산을 만들기를 아주 잘해. 그래서 내가 듬뿍 들어간 발효식품을 먹으면 사람이 건강해진다.
잘 만들어진 발효 비료는 전체가 우리 효모균의 균체 덩어리처럼 되어 있기 때문에, 그걸 밭에 넣으면 밭의 미생물이 한꺼번에 분해하러 와서 내 몸속의 중요한 유기 영양을 끌어내 먹지. 그래서 흙이 단번에 비옥해지고 작물도 그걸 흡수하기 때문에, 깜짝 놀랄 정도로 생육이 달라진다.
하지만 나는 합성은 잘해도 분해는 어설프기  때문에, 최초의 먹이가 되는 당은 항상 누룩균이나 유산균 씨가 만들어 준 것을 날름날름 핥으며 기운을 내지. 그것으로써 산소가 없을 때 난, 알코올을 만들고 싶어지는 성격이기에, 발효 비료를 만들 때도 뒤집어주지 않으면 알코올만 만들어 버려. 산소만 있으면 점점 동료를 증식시켜서 점점 합성을 진행할 수 있지.
더운 거랑 알칼리성은 별로 안 좋아하니까, 발효 비료 만들기는 마지막엔 약간 펼쳐서 30도 이하로 천천히 숙성시켜줘. pH는 4나 4·5 정도가 사실은 즐거워. 여기서 온도를 올리거나 물을 뿌려 버리면, 마지막에 부패균이 들어가 버리기 때문에 주의해.
그리고 황산암모늄, 과인산석회, 염화칼륨 등의 화학비료를 발효시켜 유기화하고 싶을 때도 나에게 맡겨. 나는 유기도 무기도 겸수겸장이라, 허겁지겁 먹어 몸의 일부로 만들어. 왜냐하면 화학비료라도 세분화해 가면 일종의 미네랄 아니겠어. 미네랄은 미생물을 건강하게 하는 거야. 내가 건강하게 열심일 때 조금씩 섞어띄움비료에 보태주면 힘내서 훌륭한 유기 영양으로 바꿔주지.
좋아하는 계절은 가을이야. 결실의 계절에 과일의 표면 같은 데 흔히 있어. 특히 포도를 좋아해.

 

 

방선균

그런데 저를 잊으시면 곤란해요. 효모균으로 발효 비료가 완성됐다고 생각하면 오산. 건조시켜 놓는 동안 제가 마음대로 자리잡고 살거든요.
저에 대해서는 이름 정도는 알고 있는 농가가 많다고는 생각합니다만. 항생 물질을 만드는 균으로, 후자리움 같은 병원균을 해치운다는 것은 유명하지요. 에헴.
산의 낙엽 아래 깨끗한 흙에 살고 있습니다. 건조하고 추운 곳을 좋아하기 때문에, 겨울의 밭에서도 비교적 활동하긴 합니다. pH 9 정도의 강알칼리 분해 효소를 내기 때문에 분해력은 낫토균만큼 강합니다. 살균력도 강해요. 게 껍질 같은 것을 밭에 넣으면 증식한다고 알려져 있습니다. 발효 비료 안에서 증식시키고 싶은 경우는 마지막에 산흙을 섞어 주세요.

 

 

 

 

 

Q 흙더미 발효의 구조는?

누카미: 어땠어요? 균의 자기소개는. 이번에는 발효 비료를 만들 때 중요한 네 가지 균을 중심으로 소개했는데, 사실 자연계에는 더 많은 균이 있어서 계절마다 천이와도 얽히며 복잡한 관계를 훌륭하게 조화시키고 있습니다.
쌀겨 하나로 흙이 기름지게 되는 '흙더미 발효'도, 눈에는 보이지 않지만 미생물이라는 '작은 장인'의 결과물이지요. 그림을 보세요.

 

 

논의 흙더미 발효

벼베기 이후, 가능하면 빨리 볏짚 위에 쌀겨와 석회를 뿌리면, 누룩균과 방선균이 번식한다.볏짚을 분해해 힘을 얻은 방선균은 이번엔 흙을 먹기 시작한다. 강력한 분해 효소와 끈적끈적한 물질로 흙을 떼알화. 겨울철 논은 폭신폭신한 흙으로 변해 간다. 봄, 물을 담으면 이것이 눅진눅진한 층으로 바뀐다. 

 

 

 

균이 흙을 발효시키면 거슬거슬했던 논의 흙도 눅진눅진해진다. 

 

보통의 밭에서는 이런 식으로 거슬거슬.

 

 

 

밭의 흙더미 발효

표층에 쌀겨와 잎 솎아내기를 한 잎에 균이 모인다. 한여름에는 분해력이 강한 고초균(낫토균)이 증식해 잎을 분해하고 마치면, 이번에는 땅속으로 들어가 흙을 갉아먹기 시작한다. 흙 속에는 100종의 미네랄이 있기 때문에, 균은 힘만 기르고 있으면, 점점 흙더미 발효를 시켜 나아간다. 가을의 문턱에는 폭신폭신 보슬보슬한 떼알의 흙이 된다. 그 뒤 서늘해지면서 유산균, 효모균이 증식하고 영양이 풍부한 효모균이 죽으면 흙은 단숨에 비옥해진다

 

 

쌀겨를 표면 시용하면 흙이 균에 의해 위에서부터 갈아진다. 

이건 보통의 밭. 위의 흙이 색도 변하고 떼알화가 진행되어 있는 걸 알 수 있다.