본 연구에서는 동충하초 균주를 이용하여 SDAY 배지 액체배양과 번데기배지 배양을 이용하여 $100{\sim}5,000\;ppm$ 농도에서 유기게르마늄 함유 동충하초 생산방법을 연구하여 게르마늄 동충하초 생산 가능성을 확인하였다. 액체배양과 번데기 배지 배양에서 게르마늄 첨가 농도를 100 ppm으로 조정했을 때, 생산되는 유기게르마늄의 양이 각각 442.4 ppm/g과 284 ppm으로 가장 높은 생산수율을 보여짐을 확인하였다. 또한 게르마늄의 양을 최대 5,000 ppm(액체배지)과 1,000 ppm(번데기배지)으로 첨가 했을때 각각 4,509.7 ppm/g과 1,058 ppm/g의 유기게르마늄이 생산 되어지는 것도 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 비추어 볼 때, 무기게르마늄이 동충하초가 생장함에 있어 영양물질로 공급되어 양질의 유기게르마늄으로 변환 생산 되어진다는 것을 보여주는 것으로 해석할 수 있었다. 또한 본 연구 개발의 결과로 얻어진 게르마늄 함유 동충하초는 기존의 동충하초 효능에 유기게르마늄이라는 약리활성 물질이 첨가됨으로써 기능성식품, 화장품 원료 및 의약품 원료로도 사용될 수 있을 것으로 사료되어진다.
본 연구에서는 동충하초 균주를 이용하여 SDAY 배지 액체배양과 번데기배지 배양을 이용하여 $100{\sim}5,000\;ppm$ 농도에서 유기게르마늄 함유 동충하초 생산방법을 연구하여 게르마늄 동충하초 생산 가능성을 확인하였다. 액체배양과 번데기 배지 배양에서 게르마늄 첨가 농도를 100 ppm으로 조정했을 때, 생산되는 유기게르마늄의 양이 각각 442.4 ppm/g과 284 ppm으로 가장 높은 생산수율을 보여짐을 확인하였다. 또한 게르마늄의 양을 최대 5,000 ppm(액체배지)과 1,000 ppm(번데기배지)으로 첨가 했을때 각각 4,509.7 ppm/g과 1,058 ppm/g의 유기게르마늄이 생산 되어지는 것도 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 비추어 볼 때, 무기게르마늄이 동충하초가 생장함에 있어 영양물질로 공급되어 양질의 유기게르마늄으로 변환 생산 되어진다는 것을 보여주는 것으로 해석할 수 있었다. 또한 본 연구 개발의 결과로 얻어진 게르마늄 함유 동충하초는 기존의 동충하초 효능에 유기게르마늄이라는 약리활성 물질이 첨가됨으로써 기능성식품, 화장품 원료 및 의약품 원료로도 사용될 수 있을 것으로 사료되어진다.
In the present study, an attempt has been made to produce a high quality medicinal mushroom Cordycops militaris supplemented with organic Ge. Cordycops militaris was cultivated in SDAY liquid medium containing yeast extract 10 g, peptone 10 g, glucose 40 g per liter and chrysalis media supplemented ...
In the present study, an attempt has been made to produce a high quality medicinal mushroom Cordycops militaris supplemented with organic Ge. Cordycops militaris was cultivated in SDAY liquid medium containing yeast extract 10 g, peptone 10 g, glucose 40 g per liter and chrysalis media supplemented with inorganic Ge at 100, 500, 1000, and 5000 ppm concentrations. The greatest organic Ge production of 442.4 ppm/g and 284 ppm/g were observed in SDAY liquid and Chrysalis media cultures supplemented with 100 ppm inorganic Ge respectively. Similarly, 4,509.7 ppm/g and 1,058 ppm/g of organic Ge were obtained from liquid and chrysalis media cultures supplemented with 5,000 ppm and 1,000 ppm inorganic Ge, respectively. In addition, higher concentration of organic Ge was obtained in mycelia than fruiting bodies. These results indicate that the concentration of organic Ge increase with decreasing inorganic Ge concentration in the medium. This is the first report on production of high valuable Cordyceps militaris contained with organic Ge.
In the present study, an attempt has been made to produce a high quality medicinal mushroom Cordycops militaris supplemented with organic Ge. Cordycops militaris was cultivated in SDAY liquid medium containing yeast extract 10 g, peptone 10 g, glucose 40 g per liter and chrysalis media supplemented with inorganic Ge at 100, 500, 1000, and 5000 ppm concentrations. The greatest organic Ge production of 442.4 ppm/g and 284 ppm/g were observed in SDAY liquid and Chrysalis media cultures supplemented with 100 ppm inorganic Ge respectively. Similarly, 4,509.7 ppm/g and 1,058 ppm/g of organic Ge were obtained from liquid and chrysalis media cultures supplemented with 5,000 ppm and 1,000 ppm inorganic Ge, respectively. In addition, higher concentration of organic Ge was obtained in mycelia than fruiting bodies. These results indicate that the concentration of organic Ge increase with decreasing inorganic Ge concentration in the medium. This is the first report on production of high valuable Cordyceps militaris contained with organic Ge.
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문제 정의
0㎎/ml에 이르렀을 때 Saccharomyces cerevisiae의 생장이 완전히 저해됨과 미생물이 고농도 GeO2에 적응할 수 있음을 보고하면서 시작되었다. 따라서 본 연구에서는 약리적 활성을 가진 유기게르마늄을 생산하기 위하여 균체 회수량이 높고 생존력이 강한 동충하초를 무기게르마늄이 첨가된 배지에서 배양하여 게르마늄 생산 여부를 확인하였으며, 또한 자실체 배양을 통한 게르마늄 동충하초 생산을 실시하였다.
본 연구에서는 동충하초 균주를 이용하여 SDAY 배지 액체 배양과 번데기 배지 배양을 이용하여 100~5,000ppm 농도에서 유기게르마늄 함유 동충하초 생산방법을 연구하여 게르마늄 동충하초 생산가능성을 확인하였다. 액체 배양과 번데기 배지 배양에서 게르마늄 첨가 농도를 100ppm으로 조정했을 때, 생산되는 유기게르마늄의 양이 각각 442.
제안 방법
균체농도는 건조중량(Dry Cell Weight, DCW)을 기준으로 측정하였으며, 건조균체량은 동충하초 배양액을 filter paper(Whatman No. 4)를 사용하여 증류수로 3회 세척하여 감압여과한 후 80℃에서 항량이 될 때까지 건조하여 측정하였다.
동충하초의 게르마늄 함량 측정은 Van dyke(1989)의 실험방법을 변형하여(Slawson et al., 1992; Lee et al., 1990) 실행하였으며, 액체 배양에서 얻어진 균사체와 번데기 배지에서 수확된 균체를 시료로 사용하였는데 번데기 배지에서 획득된 균체는 균사체 부분과 자실체 부분으로 분리하여 실험을 수행하였다. 모든 시료는 75℃에서 12시간 열풍 건조한 후 사용하였으며, 액체 배양에서 얻어진 동충하초 균사체 및 번데기 배지에서 생산된 균사체는 생리식염수로 1회, 3차 증류수로 3회 세척 후 건조를 행하였다.
동충하초의 균체량 및 생장 곡선을 알아보기 위하여 게르마늄이 첨가되지 않은 SDAY 배지에서 25℃, 170rpm의 조건으로 배양을 실시하였다. 또한 유기게르마늄을 생산하기 위해서 저농도의 무기게르마늄이 함유된 배지에서 동충하초를 적응시킨 후 점차 고농도의 무기게르마늄을 함유한 배지로 바꿔가면서 게르마늄 적응 실험을 실시하였다.
조건으로 배양을 실시하였다. 또한 유기게르마늄을 생산하기 위해서 저농도의 무기게르마늄이 함유된 배지에서 동충하초를 적응시킨 후 점차 고농도의 무기게르마늄을 함유한 배지로 바꿔가면서 게르마늄 적응 실험을 실시하였다. 매미 동충하초를 20ppm의 무기게르마늄이 함유된 액체배지에 무균적으로 접종하여 게르마늄에 대한 적응력을 갖게 한 다음, 100ppm, 500ppm, 1,000ppm, 5,000ppm 농도의 고농도 배지에 2% 농도로 접종하고 25℃에서 170rpm으로 약 21일간 배양하여 균사체 내에 고농도의 게르마늄을 함유할 수 있도록 유도하였다.
매미 동충하초를 20ppm의 게르마늄이 첨가된 SDAY 배지에 접종하여 5일간 배양한 후 액체균사체를 형성시켜 100ppm 게르마늄용액(10ml/100g)을 넣은 번데기 배지에 5ml 접종하여 동충하초 배양을 실시하였다.
또한 유기게르마늄을 생산하기 위해서 저농도의 무기게르마늄이 함유된 배지에서 동충하초를 적응시킨 후 점차 고농도의 무기게르마늄을 함유한 배지로 바꿔가면서 게르마늄 적응 실험을 실시하였다. 매미 동충하초를 20ppm의 무기게르마늄이 함유된 액체배지에 무균적으로 접종하여 게르마늄에 대한 적응력을 갖게 한 다음, 100ppm, 500ppm, 1,000ppm, 5,000ppm 농도의 고농도 배지에 2% 농도로 접종하고 25℃에서 170rpm으로 약 21일간 배양하여 균사체 내에 고농도의 게르마늄을 함유할 수 있도록 유도하였다.
, 1990) 실행하였으며, 액체 배양에서 얻어진 균사체와 번데기 배지에서 수확된 균체를 시료로 사용하였는데 번데기 배지에서 획득된 균체는 균사체 부분과 자실체 부분으로 분리하여 실험을 수행하였다. 모든 시료는 75℃에서 12시간 열풍 건조한 후 사용하였으며, 액체 배양에서 얻어진 동충하초 균사체 및 번데기 배지에서 생산된 균사체는 생리식염수로 1회, 3차 증류수로 3회 세척 후 건조를 행하였다. 건조된 시료는 질산으로 분해하여 0~5ppm 농도로 희석하여 준비하였다.
형성되도록 하였다. 약 60일간 배양하여 오렌지색의 자실체가 형성됐을 때 하단의 번데기 균사체 부분과 상단의 자실체 부분을 따로 분리하여 각각의 게르마늄 함유량을 측정하였으며 그 결과를 Table 2에 나타내었다. 배양초기 번데기 배지에 무기게르마늄을 첨가만으로도 자실체의 유기게르마늄이 검출되었으나 그 함량은 균사체 부분의 함량보다 낮게 나타났다.
적량의 균사체가 들어있는 소량의 액체 배지를 100ppm의 무기게르마늄 용액 10ml을 첨가한 번데기 고체 배지에 접종하여 25℃에서 5일간 배양하여 번데기에 하얀색의 균사체가 전체적으로 퍼졌을 때, 배양온도를 18℃로 낮춰 영양생장에서 생식성장 조건으로 바꿔주어 동충하초의 자실체가 형성되도록 하였다. 약 60일간 배양하여 오렌지색의 자실체가 형성됐을 때 하단의 번데기 균사체 부분과 상단의 자실체 부분을 따로 분리하여 각각의 게르마늄 함유량을 측정하였으며 그 결과를 Table 2에 나타내었다.
대상 데이터
사용하였다. 또한 균주 배양에 사용한 배지는 SDAY 배지(yeast extract 10g, peptone 10g, glucose 40g/l)를 사용하였다.
본 실험에 사용된 매미 동충하초(Cordyceps militaris) 균주는 국립 익산대학 특용작물가공과 균이학 실험실에서 분양받아 사용하였다. 또한 균주 배양에 사용한 배지는 SDAY 배지(yeast extract 10g, peptone 10g, glucose 40g/l)를 사용하였다.
성능/효과
1과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 3일째 대수 증식기에 접어들어 6일째 되는 시점까지 높은 성장곡선을 나타내었으며 6일째 이후로는 급격한 변화 없이 성장함을 확인하였다. 또한 게르마늄이 첨가된 배지에서의 배양결과 첨가된 게르마늄의 증가에 따라 균체 증식속도의 둔화 및 생산량의 감소를 초래하였으나 500ppm 이하의 농도에서는 게르마늄이 첨가되지 않은 배지에 비해 오히려 높은 균사체 생산성을 보여 낮은 농도의 게르마늄은 동충하초 배양의 영양물질로 작용하는 것으로 추정된다.
100, 500, 1000ppm의 농도에서 생산된 유기게르마늄의 생산량은 배양액에 첨가해준 무기게르마늄의 농도에 비해 높게 나타났는데 이것은 동충하초가 성장하면서 무기게르마늄을 이용하고자 당, 산, 단백질 등의 유기물들을 결합시켜 그 질량이 증가하기 때문으로 사료된다. 그러나 5,000ppm의 농도에서는 첨가해준 게르마늄에 비해 생산된 유기게르마늄은 조금 낮게 생산됨을확인할 수 있었다. 이것은 게르마늄의 농도가 높아 동충하초가 전부 영양물로 이용하지 못한것으로 생각되며 배양 기간을 조정하면 첨가해준 게르마늄을 전부 유기화시킬 수 있을 것으로 추정된다.
4ppm/g과 284ppm으로 가장 높은 생산수율을 보여짐을 확인하였다. 또한 게르마늄의 양을 최대 5,000ppm(액체 배지)과 1,000 ppm(번데기 배지)으로 첨가 했을때 각각 4,509.7ppm/g과 l,058ppm/g의 유기게르마늄이 생산 되어지는 것도 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 비추어 볼 때, 무기게르마늄이 동충하초가 생장함에 있어 영양물질로 공급되어 양질의 유기게르마늄으로 변환 생산 되어진다는 것을 보여주는 것으로 해석할 수 있었다.
3일째 대수 증식기에 접어들어 6일째 되는 시점까지 높은 성장곡선을 나타내었으며 6일째 이후로는 급격한 변화 없이 성장함을 확인하였다. 또한 게르마늄이 첨가된 배지에서의 배양결과 첨가된 게르마늄의 증가에 따라 균체 증식속도의 둔화 및 생산량의 감소를 초래하였으나 500ppm 이하의 농도에서는 게르마늄이 첨가되지 않은 배지에 비해 오히려 높은 균사체 생산성을 보여 낮은 농도의 게르마늄은 동충하초 배양의 영양물질로 작용하는 것으로 추정된다. 그러나 모든 농도의 처리구에서 배양 3일까지의 유도기간 중 균사체성장이 무첨가 배지의 유도기간 중 성장보다 낮았는데 이는 게르마늄 첨가에 따른 초기 적응단계가 길어지기 때문으로 추정된다.
이것은 게르마늄의 농도가 높아 동충하초가 전부 영양물로 이용하지 못한것으로 생각되며 배양 기간을 조정하면 첨가해준 게르마늄을 전부 유기화시킬 수 있을 것으로 추정된다. 또한, Table 1에서 보는 바와 같이 첨가해준 게르마늄에 양에 대해 생산되는 유기게르마늄의 양은 첨가한 게르마늄의 농도가 높아질수록 유기게르마늄의 생산량이 높아짐을 확인할 수 있었으나, 첨가해준 게르마늄 대비 100ppm이었을 때 변환율이 4.42배로 가장 높음을 확인할 수 있었다. 추후 대량생산 시 배양기간 및 게르마늄 구입가격에 따른 생산제조 원가와 균사체 생산수율 측면까지 고려한다면 유기게르마늄을 생산하기 위한 무기게르마늄의 적정 첨가농도는 100ppm 적정할 것으로 판단된다.
배양초기 번데기 배지에 무기게르마늄을 첨가만으로도 자실체의 유기게르마늄이 검출되었으나 그 함량은 균사체 부분의 함량보다 낮게 나타났다. 또한, 액체 배지에서와 마찬가지로 배양 초기 첨가량에 의존적으로 유기게르마늄 양이 증가 되어졌으며, 100ppm 농도로 첨가하였을 시 가장 높은 변환율을 나타내었다. 또한, 균사체와 자실체의 변환율을 합한 결과는 액체배지에서의 변환율과 비슷하게 나타나는 것으로 볼 때 균사체에 의해 배지 내의 무기게르마늄이 유기게르마늄으로 변환되어지고 이후 균사체 내의 축적된 일부가 자실체로 이행되었을 것으로 추정되나 이에 관한 추가적인 연구로써 배양 기간별 균사체와 자실체의 게르마늄 함량분석 연구가 요구된다.
액체 배양과 번데기 배지 배양에서 게르마늄 첨가 농도를 100ppm으로 조정했을 때, 생산되는 유기게르마늄의 양이 각각 442.4ppm/g과 284ppm으로 가장 높은 생산수율을 보여짐을 확인하였다. 또한 게르마늄의 양을 최대 5,000ppm(액체 배지)과 1,000 ppm(번데기 배지)으로 첨가 했을때 각각 4,509.
7ppm/g과 l,058ppm/g의 유기게르마늄이 생산 되어지는 것도 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 비추어 볼 때, 무기게르마늄이 동충하초가 생장함에 있어 영양물질로 공급되어 양질의 유기게르마늄으로 변환 생산 되어진다는 것을 보여주는 것으로 해석할 수 있었다. 또한 본 연구 개발의 결과로 얻어진 게르마늄 함유 동충하초는 기존의 동충하초 효능에 유기게르마늄이라는 약리활성 물질이 첨가됨으로써 기능성식품, 화장품 원료 및 의약품 원료로도 사용될 수 있을 것으로 사료되어진다.
후속연구
이러한 결과로 비추어 볼 때, 무기게르마늄이 동충하초가 생장함에 있어 영양물질로 공급되어 양질의 유기게르마늄으로 변환 생산 되어진다는 것을 보여주는 것으로 해석할 수 있었다. 또한 본 연구 개발의 결과로 얻어진 게르마늄 함유 동충하초는 기존의 동충하초 효능에 유기게르마늄이라는 약리활성 물질이 첨가됨으로써 기능성식품, 화장품 원료 및 의약품 원료로도 사용될 수 있을 것으로 사료되어진다.
또한, 액체 배지에서와 마찬가지로 배양 초기 첨가량에 의존적으로 유기게르마늄 양이 증가 되어졌으며, 100ppm 농도로 첨가하였을 시 가장 높은 변환율을 나타내었다. 또한, 균사체와 자실체의 변환율을 합한 결과는 액체배지에서의 변환율과 비슷하게 나타나는 것으로 볼 때 균사체에 의해 배지 내의 무기게르마늄이 유기게르마늄으로 변환되어지고 이후 균사체 내의 축적된 일부가 자실체로 이행되었을 것으로 추정되나 이에 관한 추가적인 연구로써 배양 기간별 균사체와 자실체의 게르마늄 함량분석 연구가 요구된다.
42배로 가장 높음을 확인할 수 있었다. 추후 대량생산 시 배양기간 및 게르마늄 구입가격에 따른 생산제조 원가와 균사체 생산수율 측면까지 고려한다면 유기게르마늄을 생산하기 위한 무기게르마늄의 적정 첨가농도는 100ppm 적정할 것으로 판단된다.
참고문헌 (19)
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