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문제 정의
- 본 연구는 섬유소분해능이 우수한 L. japonicus의 균사 생육에 미치는 중요 인자에 대한 배양학적 특성을 규명하여 인공재배 및 균사체 배양을 이용한 섬유소분해효소의 생산을 높일 수 있는 기초자료를 얻고자 실험을 수행하였다. 그 결과, 균사체 배양의 최적온도는 30℃이었으며, 최적 pH는 6.
- 본 실험에 사용한 화경버섯(Lampteromyces japonicus)은 주름버섯목 송이과에 속하는 버섯으로 야간에는 청백색의 인광을 발생하며 소화기 질환을 야기하는 독균이다. 본 연구에서는 자연계에 널리 존재하며, 섬유소분해능력 이 우수한 L. japonicus의 액체배양시 배양조건과 대량배 양시 필요로 하는 최적배지를 알아보기 위하여 실험한 결과를 보고하고자 한다.
제안 방법
- 250 ml 삼각플라스크에 16종의 배지를 50ml씩 일정하게 조제한 후 121℃에서 15 psi로 20분간 고온가압살균한 다음 공시균주를 접종하여 30±l℃의 배양기에서 15일간 배양하였다.
- 14H2O, Na2MoO4 . 2H2O 등 13종류의 무기염류를 각각 1 mM이 되게 첨가하고 pH는 6.0으로 조정한 다음 탄소원의 영향을 조사하는 방법과 동일하게 시행하여 최적 무기 염류를 선발하였으며, 무기염류 최적농도 조사는 0.1~1.5 M로 농도를 달리하여 배지를 제조한 후 균을 배양하고 건조균체량을 조사하여 최적농도를 조사하였다. 배양 및 건조균체량의 측정은 최적배지 선발방법과 동일하게 시행하였다.
- L. japonicus의 균사생육이 가장 잘 되는 인공배지를 선발하고자 Czapek dox 배지를 포함한 16종류의 배지를 제조하여 균사생장을 조사한 결과는 Fig. 1과 같다. 균사생장은 glucose peptone(GP) 배지에서 가장 양호하였으며, malt yeast extract(MY) 배지, yeast malt peptone(YMP) 배지, potato dextrose(PD) 배지, Heimerberg 배지에서도 비교적 잘 생장하였으며, Agrocybe cylindracea(AC) 배지, malt yeast glucose(MYG) 배지, mushroom complete (MC) 배지, Lentinus edodes(LE) 배지, Hoppkins 및 Lilly 배지에서는 균사의 생장이 극히 저조하여 공시균의 배양에는 부적합한 것으로 나타났다.
- L. japonicus의 최적배지를 선발하기 위하여 PDA 배지에 L. japonicus을 접종하여 30±l℃의 항온기에서 15일간 배양한 공시균주를 5 mm cork borrer를 사용해서 균사체를 절단한 절편을 Czapek dox 배지를 포함한 15종류의 액체배지에 접종한 후 배양한 균사체를 여과지로 (Watman No. 2) 여과하여 80℃로 24시간 건조시킨 다음 각 균주들의 건조 균체량을 측정하여 최적배지를 선발하였다.
- 균사생장에 적합한 온도를 조사하기 위하여 기본배지에 1.2% dextrose, 0.2% (NH4)2HPO4, 1.7% yeast extract, 0.2% glutamine, 0.1% A12(SO4)3 , 14H2O를 첨가한 배지에 공시균주를 접종한 후 10℃, 20℃, 30℃, 40℃, 50℃, 60℃, 70℃의 항온기에서 15일간 각각 배양한 다음 건조 균체량을 측정하여 최적온도를 조사하였다. 균의 접종과 배양 및 건조균체량 측정은 최적배지 선발방법과 동일하게 시행하였다.
- 균사의 생장량에 미치는 무기질소원의 영향을 알아보기 위하여 기본배지에 무기질소원으로 NH4C1, (coonh4)2, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4, NH4NO3, NaNO3, (NH4)2SO4 등 7종류의 무기질소원을 각각 0.1% 되게 첨가하고 pH는 6.0으로 조정한 다음 탄소원의 영향을 조사하는 방법과 동일하게 시행하여 최적 무기질소원을 선발하였으며, 무 기질소 최적농도 조사는 유기질소 최적농도를 조사하는 방법과 동일하게 시행하였다. 배양 및 건조균체량 측정은 최적배지 선발방법과 동일하게 시행하였다.
- 균사의 생장량에 미치는 아미노산의 영향을 알아보기 위하여 L-asparagine, L-glutamic acid, arginine, methionine, valine, histidine, proline, aspartic acid, cysteine, leucine, glutamine, threonine 등 12종류의 아미노산을 각각 0.1% 되게 첨가하고 pH는 6.0으로 조정한 다음 탄소원의 영향을 조사하는 방법과 동일하게 시행하여 최적 아미노산을 선발하였으며, 아미노산 최적농도 조사는 유기질소 최적 농도를 조사하는 방법과 동일하게 시행하였다. 배양 및 건조균체량 측정은 최적배지 선발방법과 동일하게 시행하였다.
- 균사의 생장량에 미치는 유기질소원의 영향을 조사하기 위하여 기본배지에 유기질소원으로 peptone, tryptone, soytone, yeast extract, malt extract, urea, casamino acid 등 7종류의 유기질소원을 각각 0.1% 되게 첨가하고 pH는 6.0으로 조정한 다음 탄소원의 영향을 조사하는 방법과 동일하게 시행하여 최적 유기질소원을 선발하였으며, 선발된 유기질소원은 질소원 농도를 0.1%~2.0%까지 달리하여 배지를 제조한 후 균을 배양하고 건조균체량을 조사하여 최적농도를 조사하였다. 배양 및 건조균체량 측정은 최적배지 선발방법과 동일하게 시행하였다.
- 균사의 생장속도에 미치는 탄소원의 영향을 조사하기 위하여 기본배지에 탄소원으로 fructose, xylose, mannose, galactose, dextrose, maltose, saccharose, lactose, raffinose, soluble starch, dextrin, cellobiose, inositol, Na-CMC, ethanol, glycerol 등 16종류의 탄소원을 각각 1%씩 첨가하고 pH는 6.0으로 조절한 다음 250ml 삼각플라스크에 50psi씩 배지를 일정하게 분주하여 121℃에서 15 psi로 20분간 살균 후 공시균주를 접종하고 균사생육을 조사하였다. 또한 선발된 탄소원은 탄소원 농도를 0.
- 0으로 조절한 다음 250ml 삼각플라스크에 50psi씩 배지를 일정하게 분주하여 121℃에서 15 psi로 20분간 살균 후 공시균주를 접종하고 균사생육을 조사하였다. 또한 선발된 탄소원은 탄소원 농도를 0.1%~2.0%까지 농도를 달리하여 배지를 제조한 후 균을 접종하고 배양한 후 건조균체량을 측정하여 최적농도를 조사하였다. 배양 및 건조균체량 측정은 최적배지 선발방법과 동일하게 시행하였다.
- 이러한 결과는 Ishikawa(1967)가 표고버섯을 액체배양했을 때 glucose가 가장 양호하였다는 결과와 Kanayama(1983) 등이 장수버 섯의 배양적 특성에서 탄소원의 이용성을 조사한 결과 glucose 등을 가장 잘 이용한다는 보고와 유사한 경향을 나타냈으며, 김 등(1997)이 큰느타리버섯균의 인공재배에 관한 연구에서 glucose와 dextrin 첨가시 균사생장에 양호하다는 결과와 지 등(1996)이 목질진흙버섯균의 균사체 생육에 미치는 주요 인자에 관한 연구에서 삼당류인 raffinose와 다당류인 starch 첨가시 균사생장이 저조하다는 결과와 는 상이한 결과를 나타냈다. 또한 섬유소분해효소(CMCase) 의 활성은 Fig. 2에서와 같이 dextrose 첨가 배지에서 가장 좋았으며, fructose와 cellobiose 첨가시 양호하였으나, inositol, ethanol, saccharose, raffinose, glycerol, mannose, soluble starch 첨가 시에는 저조하였다.
- 배지 조성 실험에서 확인된 최적 액체배지의 pH를 0.1 N HC1 과 NaOH로 pH 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10M로 조절한 후 최적 배양온도에서 15일간 배양한 다음 건조균체량을 각각 측정하여 최적 pH를 조사하였다. 균의 접종과 배양 및 건조균체량 측정은 최적배지 선발방법과 동일하게 시 행하였다.
- 2% glutamine에서 균사생장이 가장 좋은 것으로 나타났다. 섬유소분해 효소의 활성은 Fig. 5에서와 같이 aspartic acid 첨가시 가장 양호하였으며, cysteine 첨가시 비교적 양호하였으나, arginine, methionine, valine, threonine에서는 저조하였다. 꽃송이버섯(Shim et al.
- 7% yeast extract에서 균사생장이 가장 좋았다. 섬유소분해효소의 활성은 Fig. 3과 같이 malt extract 첨가시 가장 양호하였으며 urea, casamino acid 첨가 시에는 저 조하였다. 민 등(1998)이 송이버섯의 균사생육에 yeast extract/} 가장 양호하였다는 결과와 일치하였으나, 잣버섯, 영지, 표고, 고온성 양송이, 느타리버섯은 복합질소 원인 peptone(김 등, 1994; 홍 등, 1981, 1983; 김 등, 1987)이, 큰느타리버섯(김 등, 1997)은 casamino acid가 균사배 양에 좋은 것으로 나타나 균주간의 차이가 있는 것으로 판단된다.
- 2% (NB/HPQ에서 균사생장이 가장 좋은 것으로 나타났다. 섬유소분해효소의 활성은 Fig. 4와 같이 NUCl 첨가시 가장 양호하였으며, (COONH4)2, (NH4)2HPO4, (nh4)2so4 서는 저조하였다. 꽃송이버섯(Shim et al.
대상 데이터
- L. japonicus 균주의 최적배지를 선발하기 위하여 Czapek dox medium을 포함한 16종류의 배지를 사용하였으며, 그 조성은 Table 1과 같다. 균사의 생장량에 미치는 탄소원 및 질소원의 영향을 조사하기 위하여 사용한 기본배지의 조성은 NaNO3 3 g, MgSO4 .
이론/모형
- CMCase 활성은 Somogy(1962) 법에 의하여 실시하였으며 520nm에서 비색 적량한 후 상대활성 값으로 나타냈다.
성능/효과
- 12종류의 아미노산이 L. japonicuse} 균사생장에 미치는 영향을 조사한 결과 Fig. 5에서와 같이 glutamine 첨가 시 균사생장이 가장 양호하였으며, 다른 10종류의 아미노산도 균사생장에 대체로 양호한 것으로 나타났다. 그리고 아미노산의 최적농도는 Table 5와 같이 0.
- 13종류의 무기염류가 L. japonicus의 균사생장에 미치는 영향을 조사한 결과 Fig. 6과 같이 A12(SO4)3-141&O를 첨가시 균사생장이 가장 양호하였으며, 다른 12종류의 무기염류 첨가시에도 대체로 균사 생장은 양호한 것으로 나타났다. 그리고 무기염류의 최적농도는 Table 6에서와 같이 0.
- 탄소원은 균류에 있어서 탄수화물, 단백질, 지질, 핵산 등의 합성과 에너지 공급원으로서 균주의 생장에 필수적인 영양원이다. 16종의 탄소원이 L. japonicus의 균사생장 에 미치는 영향을 조사한 결과는 Fig. 2와 같이 당류에 대하여 광범위한 적응성을 보이고 있으나 단당류인 dextrose와 당 alcoh이류인 inositol이 가장 양호하였으며, 단당류인 galactose, 이당류인 saccharose, 삼당류인 raffinose, 다당류인 soluble starch에서도 균사의 생장은 양호하였으나 Na-CMC와 ethanol에서는 균사생장이 극히 저조하였다. 그리고 탄소원의 최적농도는 Table 2에서와 같이 1.
- 7종류의 무기질소원이 L. japonicus의 균사-생장에 미치는 영향을 조사한 결과 Fig. 4와 같이 (NHeHPQ, 첨가 시 균사생장이 가장 양호하였으며 다른 6종류의 무기질소 원의 첨가시에도 균사생장은 대체로 양호한 것으로 나타났다. 그리고 무기질소원의 최적농도는 Table 4와 같이 0.
- 질소원은 세포질을 구성하고 있는 주요 성분의 합성에 필수적인 영양원이다. 7종의 유기질소원이 L. japonicus의 균사생장에 미치는 영향을 조사한 결과는 Fig. 3과 같이 yeast extract 첨가시 균사생장이 가장 양호하였으며 다른 6종류의 유기질소원의 첨가시에도 균사생장은 양호한 것으로 나타났다. 그리고 유기질소원의 최적농도는 Table 3과 같이 1.
- L. japonicMs의 균사배양에 적합한 최적 pH 범위를 규명하기 위하여 배지의 pH를 3.0에서 10.0까지 각각 달리하여 균사생장량을 조사한 결과 Fig. 8에서와 같이 pH 6.0에서 338 mg으로 균사생장이 가장 양호한 것으로 나타났으며, pH 3에서는 균사생장이 다소 저조한 것으로 나타났다. Hohenbuehelia petaloide(유 등, 2001)의 최적 pH가 6.
- L. japonicus의 균사배양에 대한 최적온도를 규명하기 위하여 10℃에서 70℃까지 배양온도를 각각 달리하여 균 사생장량을 조사한 결과 Fig. 7에서와 같이 30℃에서 233 mg으로 균사생장이 가장 양호한 것으로 나타나 중온성균 으로 생각되며, 40℃ 이상에서는 균사생장이 급격히 저하 되는 것으로 나타났다. 이는 느타리버섯(성 등, 1999)과 Dictyophora spp.
- 균사생장에 적합한 배지는 glucose peptone 배지, malt yeast extract 배지 , yeast malt peptone 배지, potato dextrose 배지, Hennerberg 배지 등으로 조사되었다. 균사생장에 가장 양호한 탄소원은 dextrose였으며, 최적농도는 1.2%이었다. 또한 질소원으로서 균사생장에 가장 양호한 유기, 무기질소원, 아미노산의 종류 및 최적농도는 각각 yeast extract(1.
- 1과 같다. 균사생장은 glucose peptone(GP) 배지에서 가장 양호하였으며, malt yeast extract(MY) 배지, yeast malt peptone(YMP) 배지, potato dextrose(PD) 배지, Heimerberg 배지에서도 비교적 잘 생장하였으며, Agrocybe cylindracea(AC) 배지, malt yeast glucose(MYG) 배지, mushroom complete (MC) 배지, Lentinus edodes(LE) 배지, Hoppkins 및 Lilly 배지에서는 균사의 생장이 극히 저조하여 공시균의 배양에는 부적합한 것으로 나타났다.
- japonicus의 균사 생육에 미치는 중요 인자에 대한 배양학적 특성을 규명하여 인공재배 및 균사체 배양을 이용한 섬유소분해효소의 생산을 높일 수 있는 기초자료를 얻고자 실험을 수행하였다. 그 결과, 균사체 배양의 최적온도는 30℃이었으며, 최적 pH는 6.0이었다. 균사생장에 적합한 배지는 glucose peptone 배지, malt yeast extract 배지 , yeast malt peptone 배지, potato dextrose 배지, Hennerberg 배지 등으로 조사되었다.
- 6과 같이 A12(SO4)3-141&O를 첨가시 균사생장이 가장 양호하였으며, 다른 12종류의 무기염류 첨가시에도 대체로 균사 생장은 양호한 것으로 나타났다. 그리고 무기염류의 최적농도는 Table 6에서와 같이 0.1 M A12(S0)3 T4H2O에서 균사생장이 가장 좋은 것을 나타났으며, 섬유소분해효소의 활성은 Fig. 6과 같이 A12(SO4)3'14H2O 첨가시 가장 양호하였으며, CaCl2, CuSO* LiSO4, MnSO4 첨가 시에는 저조하였다. 저령(Shim 등, 1997)은 FeSO4, Phellinus sp.
- 5에서와 같이 glutamine 첨가 시 균사생장이 가장 양호하였으며, 다른 10종류의 아미노산도 균사생장에 대체로 양호한 것으로 나타났다. 그리고 아미노산의 최적농도는 Table 5와 같이 0.2% glutamine에서 균사생장이 가장 좋은 것으로 나타났다. 섬유소분해 효소의 활성은 Fig.
- 3과 같이 yeast extract 첨가시 균사생장이 가장 양호하였으며 다른 6종류의 유기질소원의 첨가시에도 균사생장은 양호한 것으로 나타났다. 그리고 유기질소원의 최적농도는 Table 3과 같이 1.7% yeast extract에서 균사생장이 가장 좋았다. 섬유소분해효소의 활성은 Fig.
- 2%이었다. 또한 질소원으로서 균사생장에 가장 양호한 유기, 무기질소원, 아미노산의 종류 및 최적농도는 각각 yeast extract(1.7%), (NH4)2HPO4(0.2%), glutamine(0.2%)이었다. 균사생장에 양호한 무기염류는 A12(SO4)3 .
- 김 등(1988)이 보고한 버들송이의 균사생장에 glucose peptone 배지가 적합하다는 결과와 일치하는 면을 나타냈으나, 지 등(1996)은 Phellinus linteuse 최적배지는 YMP 배지가 적합하다고 하였고, 차(1981)는 Auricularia auricula-judae 버섯은 modified Hamada 배지가 양호하다고 하였다. 이와 같은 실험결과로 버섯들은 종류에 따라 최적배 지가 다르다는 것을 알 수 있으며, 본 연구에서 사용한 L. japonicus의 균사생장은 복합질소원이 함유된 배지들에서 균사생장이 양호한 것으로 나타났다.
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