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문제 정의
- 본 연구는 느타리 균사 배양 중의 세포호흡 문제를 해결하여 느타리버섯의 다수확 및 고품질을 위하여 배양 병의 외부와 가스 치환이 잘 되도록 하면서도 균사의 활력을 유지하기 위하여 과도한 수분의 증발이 되지 않는 최적의 통기구 크기를 선발하고자 실시하였다.
제안 방법
- 뚜껑의 통기구 표식은 상부측과 하부측에 천공한 구는 상하 천공(upper-under perforation hole), 하부측에만 천공한 구는 하 천공(under perforation hole)으로 명명하였고(Fig. 1), 대조구는 기존 스폰지 뚜껑을 사용하였다.
- f/㎠의 공기압, 직경 50㎜×0.2㎛의 필터(Pall Co.)를 3개 직렬로 연결하여 공기를 여과하면서 폭기 배양을 실시하였다.
- 접종원량(1/400비율)은 액용량 350㎖를 고속 균질기로 12,000rpm에서 40∼60초 동안 파쇄하여 접종하였다.
- 이를 해결하기 위하여 본 실험에 사용된 850㎖ 뚜껑은 상하, 하 천공의 2종류이고 각각 12, 16, 23, 29, 33, 37, 41㎜ 천공 뚜껑을 사용하였다. 또한 덮개인 상부측과 병과 결합되는 하부측 중간에 필터(스폰지)를 삽입하였다. 뚜껑의 통기구 표식은 상부측과 하부측에 천공한 구는 상하 천공(upper-under perforation hole), 하부측에만 천공한 구는 하 천공(under perforation hole)으로 명명하였고(Fig.
- 실험에 사용된 품종은 느타리버섯(일명 장안 8호 품종) 균주를 사용하였다. 종균계대에서 페트리디쉬에 PDA(potato dextrose agar) 42g/1ℓ의 비율로 조제하여 고압 살균 후에 사면이나 평면 배지를 만들었다. 대용량 배양은 140ℓ에 2.
- 느타리버섯의 병재배에 있어서는 850㎖병 용량의 병에 입병하였다. 병에 골고루 배지를 충진하여 입병하고 가운데에 1구를 타공 하였으며 1병당 순수 습 배지량은 각각 487~502g(평균중량 495g)/850㎖가 되도록 하였다. 1바구니에 16병을 담아 뚜껑을 닫은 후 이를 적재하여 즉시 고압 살균을 실시하였다.
- 병에 골고루 배지를 충진하여 입병하고 가운데에 1구를 타공 하였으며 1병당 순수 습 배지량은 각각 487~502g(평균중량 495g)/850㎖가 되도록 하였다. 1바구니에 16병을 담아 뚜껑을 닫은 후 이를 적재하여 즉시 고압 살균을 실시하였다. 배지 병 방랭은 살균 후 청결한 방랭실에서 하룻밤 동안 유지하여 접종시에 느타리버섯 병 내부의 배지 품온이 15℃ 이하가 되도록 냉각한 후, 상부와 타공한 2곳에 병당 15㎖정도 접종하였다.
- 배양은 통상 재배사에서 행해지는 방법에 따라 배양실의 온도는 21∼22℃, 배양실의 이산화탄소 농도는 1,000∼1,700ppm 범위이고 별도의 가습은 하지 않았다. 느타리버섯 850㎖병은 접종 일부터 17일째까지 배양을 실시하며 접종 후 수확까지는 평균 25일째부터 29일째까지 5일간 자실체를 수확하여 누적량으로 표시하였다.
- 배양 중에 각각의 1개 병에서 배양이 종료되는 때까지 병 안의 이산화탄소 농도를 검지관(GASTEC, Carbon Dioxide Detector Tube, Made in Japan)으로 매일 측정하였다. 방법으로 토치 램프로 코크보러를 가열하고 뚜껑의 상부 중앙부 천공하였으며, 측정용 검지관의 흡입 용량과 병 내부의 공기의 공간 용적(예 ; 850㎖의 경우 타공의 면적에 따라 100∼120㎖ 공간) 등을 고려하여 주로 1strock의 20% 량을 흡입하여 검지관(1strock=100㎖를 흡입하여 측정한 값)의 변색된 값에 희석비(5배)를 곱하여 측정값을 %로 표기하였다.
- 발이실의 온도는 14℃ 전후에서 중앙가습기(회전 분산형)를 이용 안개 상으로 하고 시간의 흐름에 따라 발이가 되도록 습도는 90∼95%, 생육 후기에는 80%가 되도록 하였다.
- 팽이 톱밥재배에서 배지의 통기성 양부(良否)가 자실체수량에 미치는 영향이 크다고 지적된 바(Kent 등, 1965) 있고, 발이 유기 과정부터 버섯 수확시 까지는 물론 전 재배기간 동안 균상의 표면을 건조되지 않도록 관리(차 등, 1989) 해야 한다고 발표한 바 있다. 따라서 배지 균상의 상부 수분을 평가하기 위하여 배양이 종료되는 17일의 균긁기시에 일정량을 채취하여 55℃의 건조기에서 항량이 될 때까지 건조시켰다. 건조 전후의 중량 차이로 상부 배지의 수분량을 측정하였다.
- 따라서 배지 균상의 상부 수분을 평가하기 위하여 배양이 종료되는 17일의 균긁기시에 일정량을 채취하여 55℃의 건조기에서 항량이 될 때까지 건조시켰다. 건조 전후의 중량 차이로 상부 배지의 수분량을 측정하였다.
- 유리당은 Im(1998), 정(2004)의 시험방법을 준용하여 분석하였다. 느타리버섯 시료를 분쇄한 후 20g을 칭량하여 80% 에탄올 100㎖를 넣은 후 85℃ 수욕조에서 30분간 초음파 추출을 실시하였다. 그 후 80% 에탄올 100㎖을 가하여 0.
- 느타리버섯 시료를 분쇄한 후 20g을 칭량하여 80% 에탄올 100㎖를 넣은 후 85℃ 수욕조에서 30분간 초음파 추출을 실시하였다. 그 후 80% 에탄올 100㎖을 가하여 0.45㎛ membrane filter로 여과한 후 fructose, glucose, maltose, sucrose, lactose를 HPLC로 분석하였다.
- 혼합액이 들어있는 시험관을 90℃ shaking water bath(110rpm)에서 1시간 반응시켰다. 시험관을 실온에서 10분간 방치 한 후 95% ethanol 4㎖, ehrlich reagent 0.5㎖와 증류수 3㎖를 첨가하여 530㎚에서 흡광도를 측정하였다.
- 배양이 종료된 후에는 균긁기 작업을 실시하였고, 생육은 바구니에 16병을 담아서 느타리버섯 850㎖병의 생육을 실시하였다. 접종부터 첫 수확까지의 생육 과정에서 작업 시간 이외에는 빛을 조사하지는 않았다.
- 접종부터 첫 수확까지의 생육 과정에서 작업 시간 이외에는 빛을 조사하지는 않았다. 균긁기 작업 후 물을 분무하였고 가습에 의한 수침을 방지하기 위하여 병을 거꾸로 하여 초발이를 유도하였다. 발이실의 온도는 14℃ 전후에서 중앙가습기(회전 분산형)를 이용 안개 상으로 하고 시간의 흐름에 따라 발이가 되도록 습도는 90∼95%, 생육 후기에는 80%가 되도록 하였다.
- 본 실험에서도 배지수분을 65%로 조제하였으며 배양종료 후 배지 상부의 수분량을 측정하여 비교하였다. 상하 천공에서 기존 무스폰지 뚜껑에서는 통기는 부족하였지만 배지상부의 수분의 유지는 양호하였으며 통기구가 적은 실험구 또한 배지상부의 수분유지는 양호하였다.
- Chitin 함량은 Fig. 7과 같이 기존 뚜껑과 상하 천공 뚜껑 7개, 하 천공 뚜껑 7개에서 비교하였다. 맥주효모균(Saccharomyces cerevisiae)의 세포벽 구성 성분 비율은 각각 글루칸, 만노단백질 그리고 키틴이 약 60%, 40%, 그리고 1%를 차지하고 있다(Cabib 등, 2001).
- 본 연구는 느타리버섯 850㎖ 배양용기의 뚜껑종류 및 크기에 따른 배양중 이산화탄소농도변화, 수분함량, 유리당, 키친 함량 및 수량을 조사하였다. 배양중 이산화탄소 변화는 배양 뚜껑 종류와는 관계없이 배양 경과 8~9일경 이산화탄소발생량이 최고치에 도달하였고, 뚜껑종류별 이산화탄소누적 농도는 뚜껑 크기 29~41㎜를 비교하였을 때 상하천천공은 6.
- 방법으로 토치 램프로 코크보러를 가열하고 뚜껑의 상부 중앙부 천공하였으며, 측정용 검지관의 흡입 용량과 병 내부의 공기의 공간 용적(예 ; 850㎖의 경우 타공의 면적에 따라 100∼120㎖ 공간) 등을 고려하여 주로 1strock의 20% 량을 흡입하여 검지관(1strock=100㎖를 흡입하여 측정한 값)의 변색된 값에 희석비(5배)를 곱하여 측정값을 %로 표기하였다.
대상 데이터
- Kenjiro(1993)는 균사의 배양에서 배양기 내부의 가스 환경에 대하여 언급한 바 있다. 이를 해결하기 위하여 본 실험에 사용된 850㎖ 뚜껑은 상하, 하 천공의 2종류이고 각각 12, 16, 23, 29, 33, 37, 41㎜ 천공 뚜껑을 사용하였다. 또한 덮개인 상부측과 병과 결합되는 하부측 중간에 필터(스폰지)를 삽입하였다.
- 실험에 사용된 품종은 느타리버섯(일명 장안 8호 품종) 균주를 사용하였다. 종균계대에서 페트리디쉬에 PDA(potato dextrose agar) 42g/1ℓ의 비율로 조제하여 고압 살균 후에 사면이나 평면 배지를 만들었다.
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입병, 접종 및 배양
배지 조제에서 재료로는 미송 발효 톱밥 47.6%, 면실펠렛 35.7%, 비트펄프 7.1%(165㎏), 면실박 7.1%(총 N원 함량=42%, 호주산), 조개껍질 가루 2.4%의 중량 비율로 혼합하고 배지 수분을 65.0%로 조절한 다음 입병을 하였다.
- 느타리버섯의 병재배에 있어서는 850㎖병 용량의 병에 입병하였다. 병에 골고루 배지를 충진하여 입병하고 가운데에 1구를 타공 하였으며 1병당 순수 습 배지량은 각각 487~502g(평균중량 495g)/850㎖가 되도록 하였다.
이론/모형
- 유리당은 Im(1998), 정(2004)의 시험방법을 준용하여 분석하였다. 느타리버섯 시료를 분쇄한 후 20g을 칭량하여 80% 에탄올 100㎖를 넣은 후 85℃ 수욕조에서 30분간 초음파 추출을 실시하였다.
- chitin 분석은 현(2006)의 시험방법을 준용하였다. 동결된 시료 0.
성능/효과
- 느타리버섯 850㎖병의 실험에서 얻어진 Fig. 2, Fig. 3,와 같이 배양중 이산화탄소 발생빈도는 배양 8~9일 경과에서 최대치를 보이다가 점차적으로 낮아졌고 배양뚜컹의 종류별 이산화탄소 변화는 Fig. 4와 같이 상하천공 12~23㎜는 10~10.5%, 29~41㎜경우는 6.5~4.0%의 농도였고, 하천공의 경우는 12~23㎜는 13.5~9.0%, 29~41㎜는 9.0~6.5%의 농도를 보여 하 천공 뚜껑에서보다는 상하 천공 뚜껑 구에서 전반적으로 검출량이 적었다.
- Sung 등(1999)은 느타리버섯 균사 생장을 위해 이산화탄소 농도를 15% 이하가 좋다 하였고 본 연구에서도 균사 배양 중의 이산화탄소 농도는 낮을수록 좋은 것으로 판단되었지만 과도한 이산화탄소 배출로 배지의 수분이 과도한 손실까지도 염두에 두어야할 것으로 판단하였다. 최대 이산화탄소 농도에 비례하여 배양기간 중의 배양기 내부에 지속적인 영향을 주기 때문에 배양이 진행되면서 균사 배양기간 중에서도 특히 배양대수기의 정점기간을 지내게 될 때에 배양기의 내부는 제한된 산소량과 과도한 이산화탄소 량에 너무나 큰 영향을 받는다는 것이 입증되었다.
- 850㎖병에서 뚜껑별 5종의 유리당 함량은 상하 천공에서는 23㎜ > 16㎜ > 29㎜ > 33㎜, 37㎜, 41㎜천공의 순으로 줄었으며 하 천공에서는 29㎜, 33㎜ > 23㎜ > 37㎜ > 16㎜ >41㎜ > 12㎜천공 순으로 줄었다.
- 6). 하지만 통기구가 큰 뚜껑구에서 균사 배양 중의 호흡기작은 양호하여 균사의 생리활성은 높더라도 균상 상부의 건조증상(Fig. 5)으로 발이불량이 되며, 균사 호흡기작으로 축적된 영양원이 많다 하더라도 균상 상부의 건조상태에 따라서 자실체의 생산량은 영향을 받는 것으로 확인되었다.
- 이 중 키틴은 Nacetylglucosamine이 β-1,4 결합한 고분자 다당류로 세포벽을 구성하는 데 중요한 역할을 수행하고 있다(Smmits 등, 1999). 본 연구에서의 키틴 함량은 850㎖의 기존 뚜껑에 대하여 상하 12㎜~33㎜천공과 하 16㎜~37㎜천공의 시험구가 높았다. 상하 37㎜천공과 하 41㎜천공 뚜껑 이상에서는 오히려 기존 뚜껑보다 키틴량이 감소하였는데 이는 통기구가 커지므로서 상부 균상이 건조되어 균사의 생리활성이 감소한 것으로 판단되었다.
- 본 연구에서의 키틴 함량은 850㎖의 기존 뚜껑에 대하여 상하 12㎜~33㎜천공과 하 16㎜~37㎜천공의 시험구가 높았다. 상하 37㎜천공과 하 41㎜천공 뚜껑 이상에서는 오히려 기존 뚜껑보다 키틴량이 감소하였는데 이는 통기구가 커지므로서 상부 균상이 건조되어 균사의 생리활성이 감소한 것으로 판단되었다. 키틴 함유량은 상하 23㎜~33㎜천공과 하 23~33㎜천공 뚜껑구에서 월등하게 높았다.
- 키틴 함유량은 상하 23㎜~33㎜천공과 하 23~33㎜천공 뚜껑구에서 월등하게 높았다. 대조구에 비하여 상하 26㎜천공과 하 26~33㎜천공 뚜껑에서 높은 키틴량이 검출되어 이들 실험구가 호흡반응도 양호하고 수분증발도 억제하는 유용한 조건으로 판단되었다. 1200㎖에서는 대조구에 비하여 하 25㎜천공 뚜껑에서 키틴 함량이 높게 나타나 통기성 배양조건이 균사의 밀도와 생리활성 등이 높아지는 것으로 판단되었다.
- 대조구에 비하여 상하 26㎜천공과 하 26~33㎜천공 뚜껑에서 높은 키틴량이 검출되어 이들 실험구가 호흡반응도 양호하고 수분증발도 억제하는 유용한 조건으로 판단되었다. 1200㎖에서는 대조구에 비하여 하 25㎜천공 뚜껑에서 키틴 함량이 높게 나타나 통기성 배양조건이 균사의 밀도와 생리활성 등이 높아지는 것으로 판단되었다.
- 생육 중간 시기에서 발이량이 많고 빨리 자란 자실체는 결국 수확 종점에서도 빨리 수확이 이루어질 뿐 만 아니라 품질도 양호하고 자실체 수량도 증가하는 것이 확인되었다. 통기가 불량한 구에서는 세포호흡에 산소의 부족으로 배양이 늦어졌고 이로 인하여 이후의 모든 과정에서 생리활성 저해를 겪었으며 수확이 종료되는 시점에서도 이러한 현상은 동일하게 유지되었다.
- 통기가 불량한 구에서는 세포호흡에 산소의 부족으로 배양이 늦어졌고 이로 인하여 이후의 모든 과정에서 생리활성 저해를 겪었으며 수확이 종료되는 시점에서도 이러한 현상은 동일하게 유지되었다. 또한 통기량이 너무 크게 되면 겉보기 배양은 상대적으로 빨리 이루어졌더라도 이후의 균상상부가 건조되어 자실체의 발이가 현저히 저하되었으며, 수량의 감소로 이어졌다. 통기구가 동일한 크기에서는 상부천공된 실험군에서는 특히 배양은 빨리 이루어졌다 하더라도 균상 상부의 건조 증상이 심하여 발이 불량으로 이어졌으며 하 천공구에 비하여 발이불량이 많았다.
- 850㎖병 느타리버섯 수량은 상하 천공 뚜껑에서 33㎜ >23㎜ > 29㎜ > 37㎜ > 12㎜, 16㎜ >> 41㎜천공 순으로 수량이 적었으며, 하 뚜껑에서는 29㎜ > 33㎜ > 23㎜, 37㎜> 16㎜ > 12㎜ > 41㎜천공 순으로 수량이 감소되었다. 대조구(100%)에 비하여 가장 양호한 상하 23~33㎜천공구와 하 29㎜천공구는 각각 15.8~21.2%, 20.1%의 높은 증수효과를 나타내었다(Fig. 8). 하지만 상하 및 하 41㎜천공 뚜껑에서는 각각 60.
- 자실체 수량의 결과는 균사의 영양생장기 때의 균사배양에서 통기구가 너무 적으면 배양 대수기에서의 과도한 이산화탄소 농도와 제한된 산소 농도에의 영향으로 세포의 호흡반응에 영향이 있고 통기구가 너무 크면 균상상부의 수분증발로 인하여 배지의 상부 표면에 존재하는 균사는 활력이 약해지거나 생리활성의 저하가 원인으로 판단되었다.
- 본 연구는 느타리버섯 850㎖ 배양용기의 뚜껑종류 및 크기에 따른 배양중 이산화탄소농도변화, 수분함량, 유리당, 키친 함량 및 수량을 조사하였다. 배양중 이산화탄소 변화는 배양 뚜껑 종류와는 관계없이 배양 경과 8~9일경 이산화탄소발생량이 최고치에 도달하였고, 뚜껑종류별 이산화탄소누적 농도는 뚜껑 크기 29~41㎜를 비교하였을 때 상하천천공은 6.5~4.0%, 하부천공은 9.0~6.5%로 하부천공이 이산화탄소농가 높게 측정되었다. 수분변화는 구멍크기가 클수록 배지 내 수분 보유량은 감소하였다.
- 수분변화는 구멍크기가 클수록 배지 내 수분 보유량은 감소하였다. 유리당과 키친의 변화는 상하천공보다 하부천공에서 유리당 및 키친량이 많았고, 수량은 상하천공 23~33㎜, 하천공 29㎜에서 각각 15.8~21.2%, 20%가 증수되었다.
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