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문제 정의
- 팽나무버섯 병재배(1,100㎖)에서 배양기 내 통기성이 팽나무버섯의 균사생장과 버섯발생에 미치는 영향을 조사하였다. 배양병 내의 통기성은 배양병 뚜껑에서 천공의 상하위치와 구경 크기로 조절하였고, 통기성 처리의 효과로는 배양병 내 이산화탄소 농도, 수분함량 변화, 키틴 함량, 유리당 함량, 자실체 발생량을 조사하였다.
- 이를 해결하기 위하여 상부측과 하부측에 천공된 뚜껑 유형과 하부측에만 천공된 뚜껑 유형에서 각각의 천공구를 달리하여 배양 병 외부와의 가스 치환이 잘 되어 균사의 활력을 유지하고 과도한 수분의 증발이 되지 않는 최적의 통기구 크기를 갖는 뚜껑을 선발하고자 하였다.
제안 방법
- 배양실 온도는 20~22℃, 폭기 압력 2.0kg.f/㎠의 공기압, 직경 50㎜×0.2㎛의 필터(Pall Co.) 3개를 직렬로 연결하여 공기를 여과하면서 폭기 배양을 실시하였다.
- 본 실험에 사용된 1,100㎖ PP(polypropylene)병의 대조 구로 스폰지 없는 뚜껑이며, 상하 및 하 천공의 2부류이고 각각 14, 19, 26, 33, 38, 42, 47㎜ 천공 뚜껑이고, 1,200㎖ PP(polypropylene)병의 대조구로 스폰지 없는 뚜껑과 하 25㎜천공을 각각 사용하였다. 또한 덮개인 상부측과 병과 결합되는 하부측 중간에 필터(스폰지)를 삽입하였다. 통기구의 표식은 상부측과 하부측에 천공한 뚜껑은 상하(upper-under perforation hole type) 천공, 하부측에만 천공한 뚜껑은 하(under perforation hole type)천공으로 명명하였다(Fig.
- 실험에 사용된 품종은 팽나무버섯(일명 고사 품종) 균주를 사용하였다. 종균 계대에서 petri dish에 PDA(potato dextrose agar) 42g/1ℓ의 비율로 조제하여 고압 살균 후에 사면이나 평면 배지를 만들었다. 대용량 배양은 140ℓ에 설탕 3.
- 5%(23㎏)의 중량 비율로 혼합하고, 배지 수분을 65%로 조절한 다음 입병하고 1100(1200)㎖ PP병에 1병당 순수 습 배지를 각각 712~786g(평균 749g/1,100㎖), 800~850g(평균 825g)/1200㎖가 되도록충진하였다. 1바구니에 16병을 담아 뚜껑을 닫은 후 이를 적재하여 즉시 고압살균을 실시하였다. 배지 병 방랭은 살균 후 청결한 냉각실에서 하룻밤 동안 유지하여 배지 품온이 15℃ 이하가 되도록 방랭한 후, 상부와 타공한 2곳에 병당 15㎖정도 접종하였다.
- 배지 병 방랭은 살균 후 청결한 냉각실에서 하룻밤 동안 유지하여 배지 품온이 15℃ 이하가 되도록 방랭한 후, 상부와 타공한 2곳에 병당 15㎖정도 접종하였다. 배양은 통상 재배사에서 행해지는 방법에 따라 배양실의 온도는 16~17℃, 배양실의 이산화탄소 농도는 1,000~2,000ppm 범위이고 별도의 가습은 하지 않고, 접종 일부터 27일째까지 배양하였다.
- 배양 중에 각각의 1개 병에서 배양이 종료되는 때까지 병 안의 이산화탄소 농도를 검지관으로 매일 측정하였다. 방법으로 토치 램프로 코크 보러를 가열하고 뚜껑의 상부 중앙부 천공하였으며, 측정용 검지관의 흡입 용량과 병 내부의 공기의 공간 용적(예 ; 1,100㎖의 경우 타공 수의 면적에따라 95~130㎖ 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.
- 배양 중에 각각의 1개 병에서 배양이 종료되는 때까지 병 안의 이산화탄소 농도를 검지관으로 매일 측정하였다. 방법으로 토치 램프로 코크 보러를 가열하고 뚜껑의 상부 중앙부 천공하였으며, 측정용 검지관의 흡입 용량과 병 내부의 공기의 공간 용적(예 ; 1,100㎖의 경우 타공 수의 면적에따라 95~130㎖ 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. 측정 후에는 삽입관 구멍은 상하 천공에서는 구멍을 면전 솜으로 끼워두었고 하 천공에서는 테이프로 밀봉하였다.
- 팽나무버섯 톱밥재배에서 배지의 통기성이 자실체 수량에 미치는 영향이 크다고 지적된 바(Kent 등, 1965) 있고, 발이 유기 과정부터 버섯 수확까지는 물론 전 재배기간 동안 균상의 표면을 건조되지 않도록 관리(차 등, 1989)해야 한다고 발표한 바 있다. 배지 균상의 상부 수분을 측정하기 위하여 배양이 종료되는 27일의 균긁기에 일정량을 채취하여 100℃의 dry oven에서 항량이 될 때까지 건조시켰다. 건조 전후의 중량 차이로 상부 배지의 수분량을 측정하였다.
- 배지 균상의 상부 수분을 측정하기 위하여 배양이 종료되는 27일의 균긁기에 일정량을 채취하여 100℃의 dry oven에서 항량이 될 때까지 건조시켰다. 건조 전후의 중량 차이로 상부 배지의 수분량을 측정하였다.
- 팽나무버섯 시료를 분쇄한 후 20g을 칭량하여 80% 에탄올 100㎖를 넣은 후 85℃ 수욕조에서 30분간 초음파 추출을 실시하였다. 그 후 80% 에탄올 100㎖을 가하여 0.45um membrane filter로 여과한 후 fructose, glucose, maltose, sucrose, lactose를 HPLC로 분석하였다. chitin 분석은 현(2006)의 시험방법을 준용하였다.
- 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 530nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 배양이 종료된 후에는 균긁기 작업을 실시하였고, 생육의 균일성을 위하여 선반이 없는 바닥에 바구니를 전개하여 팽나무버섯 1,100(1,200)㎖병의 생육을 실시하였다. 접종부터 첫 수확까지의 생육 과정에서 작업 시간 이외에는 빛을 조사하지는 않았다.
- 발이실에서 환기는 어린 버섯의 발생을 유도할 때 이산화탄소의 농도가 1,000ppm 정도로 관리하였다. 발이 9일 동안 유지한 후 억제 과정으로는 이산화탄소의 농도 1,000ppm, 습도 78~84%로 유지하면서 자실체가 균일하도록 하였고 종이감기는 자실체가 병목에서 2~5㎝일 때 실시하였으며, 생육 후기 과정은 온도 7.5~9.0℃, 습도 70~75%, 이산화탄소 농도 2,000~4,000ppm 범위로 관리 하였고, 첫 수확은 63일째에 이루어졌다.
- 수확 생육 중간에 실시한 권지를 빼내고 수량 측정시에는1병 중의 자실체를 채취하여 떨어져 나온 상태로(하부 톱밥배지가 있는 상태) 측량하였다. 1,200㎖병의 수확은 1,100㎖병의 시험구 보다는 4일 늦게 수확하여 대조 뚜껑과 하 천공 25㎜를 비교하였다.
- 수확 생육 중간에 실시한 권지를 빼내고 수량 측정시에는1병 중의 자실체를 채취하여 떨어져 나온 상태로(하부 톱밥배지가 있는 상태) 측량하였다. 1,200㎖병의 수확은 1,100㎖병의 시험구 보다는 4일 늦게 수확하여 대조 뚜껑과 하 천공 25㎜를 비교하였다.
- 팽나무버섯 병재배(1,100㎖)에서 배양기 내 통기성이 팽나무버섯의 균사생장과 버섯발생에 미치는 영향을 조사하였다. 배양병 내의 통기성은 배양병 뚜껑에서 천공의 상하위치와 구경 크기로 조절하였고, 통기성 처리의 효과로는 배양병 내 이산화탄소 농도, 수분함량 변화, 키틴 함량, 유리당 함량, 자실체 발생량을 조사하였다. 팽나무버섯 균사배양 중 대수기 정점에서의 배양병 내 이산화탄소 농도는 대조구인 비통기성 무스폰지 뚜껑과, 천공 크기가 작은 뚜껑일수록 상대적으로 높았다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 1,100㎖ PP(polypropylene)병의 대조 구로 스폰지 없는 뚜껑이며, 상하 및 하 천공의 2부류이고 각각 14, 19, 26, 33, 38, 42, 47㎜ 천공 뚜껑이고, 1,200㎖ PP(polypropylene)병의 대조구로 스폰지 없는 뚜껑과 하 25㎜천공을 각각 사용하였다. 또한 덮개인 상부측과 병과 결합되는 하부측 중간에 필터(스폰지)를 삽입하였다.
- 실험에 사용된 품종은 팽나무버섯(일명 고사 품종) 균주를 사용하였다. 종균 계대에서 petri dish에 PDA(potato dextrose agar) 42g/1ℓ의 비율로 조제하여 고압 살균 후에 사면이나 평면 배지를 만들었다.
이론/모형
- 유리당은 Im 등(1998), 정(2004)의 시험방법을 준용하여 분석하였다. 팽나무버섯 시료를 분쇄한 후 20g을 칭량하여 80% 에탄올 100㎖를 넣은 후 85℃ 수욕조에서 30분간 초음파 추출을 실시하였다.
- 45um membrane filter로 여과한 후 fructose, glucose, maltose, sucrose, lactose를 HPLC로 분석하였다. chitin 분석은 현(2006)의 시험방법을 준용하였다. 동결된 시료 0.
성능/효과
- 팽나무버섯 1,100㎖병의 실험에서 얻어진 Fig. 2, Fig 3, 그리고 1,200㎖병의 Fig. 4에서와 같이 상하 천공 및 하 천공된 뚜껑을 사용하였을 경우 모두 통기구가 큰 구에서는병 안에 존재하는 이산화탄소 농도는 낮게 검출된 반면 통기구가 작은 구에서는 농도가 높게 검출되었고 하 천공 뚜껑에서보다는 상하 천공 뚜껑 구에서 전반적으로 검출된 량이 적었다. Fig.
- Fig.6에서와 같이 상하 14㎜, 19㎜, 26㎜천공구 등에서 균상 상부의 수분 함량은 67.8~69.2%였고, 상하 천공 구에서 통기구가 커짐에 따라 급격한 감소를 보였으며, 상하 47㎜천공은 배지 상부 수분이 60.4% 현저히 감소되어 극심한 발이불량으로 이어졌다. 1,100㎖의 하 천공과 1,200㎖의 실험구에서는 대조구 뚜껑의 69.
- 4% 현저히 감소되어 극심한 발이불량으로 이어졌다. 1,100㎖의 하 천공과 1,200㎖의 실험구에서는 대조구 뚜껑의 69.7% 보다는 낮았지만 통기구가 커지더라도 68.1~69.5%로 완만한 감소를 보였다. 팽나무버섯 병재배에서 수분함량이 67~72%일 때 자실체 수량이 높다는 장(1976)의 내용에서 배지수분의 내용은 거의 일치하였으나 특히 하 14㎜ 천공에서는 자실체 수량이대조구에 비하여 84.
- 1,100㎖병에서 5종의 총(유리)당 함량은 상하 천공에서는 47㎜ > 42㎜ > 38㎜ > 33㎜ > 26㎜ > 19㎜ > 14㎜천공의 순으로 줄었으며 하 천공에서는 26㎜ > 33㎜ > 42㎜, 38㎜> 47㎜, 19㎜ > 14㎜천공 순으로 줄었다.
- 1,100㎖병 팽나무버섯 수량은 상하 천공 뚜껑에서 19㎜ > 14㎜> 26㎜> 33㎜>38㎜ >> 42㎜ > 47㎜천공 순으로 수량이 적었으며, 하 천공뚜껑에서 26㎜ > 33㎜> 19㎜ > 38㎜ > 42㎜ > 47 >> 14㎜ 천공 순으로 수량이 적었다.
- 상하 및 하 14㎜ 천공에서 가장 적었다. 기존 뚜껑과 비교시 상하 38~47㎜ 천공에서 높았고, 하 26㎜, 33㎜천공구에서 높게 나타났다(Fig. 7) 하지만 균사 배양 중의 호흡기작은 양호하여 균사의 생리활성은 높더라도 균상 상부가 건조하여 발이가 불량하며, 균사 호흡기작으로 축적된 영양원이 많다 하더라도 초기 어린버섯발생은 균상 상부의 건조 상태에 따라 발이에 영향이 있었다. 키틴은 균사의 세포막 구성성분으로 톱밥이나 첨가물 등 배지의 구성 성분에는 존재하지 않기 때문에 균체량의 개산치(槪算値)를 알기 위하여 실제로 가장 넓게 사용하는 일반적인 방법이다(Matcham 등, 1985).
- 이 중 키틴은 N-acetylglucosamine이 ß-1,4 결합한 고분자 다당류로 세포벽을 구성하는 데 중요한 역할을 수행한다(Smmits 등, 1999)고 하였다. 본 연구에 의한 Fig. 8과 같이 키틴 함량은 1,100㎖의 기존 뚜껑에 대하여 상하 26㎜천공과 하 26㎜천공 그리고 하 33㎜천공에서 높았고, 상하 26㎜천공구에서 가장 높았다. 상하 및 하 38㎜천공구이상에서는 오히려 기존 뚜껑보다 키틴량이 감소하였는데이는 통기구가 커질수록 상부 균상이 건조되어 균사의 생리활성 등이 감소한 것으로 판단되었다.
- 8과 같이 키틴 함량은 1,100㎖의 기존 뚜껑에 대하여 상하 26㎜천공과 하 26㎜천공 그리고 하 33㎜천공에서 높았고, 상하 26㎜천공구에서 가장 높았다. 상하 및 하 38㎜천공구이상에서는 오히려 기존 뚜껑보다 키틴량이 감소하였는데이는 통기구가 커질수록 상부 균상이 건조되어 균사의 생리활성 등이 감소한 것으로 판단되었다. 하지만 상하 26㎜ 천공과 하 26㎜, 하 33㎜천공 뚜껑에서는 대조구에 비하여 키틴량이 높아 배양 중의 호흡반응도 양호하고 수분증발도 억제하는 유용한 천공크기였다.
- 하지만 상하 26㎜ 천공과 하 26㎜, 하 33㎜천공 뚜껑에서는 대조구에 비하여 키틴량이 높아 배양 중의 호흡반응도 양호하고 수분증발도 억제하는 유용한 천공크기였다. 1,200㎖는 대조구에 비하여 하 25㎜천공 뚜껑에서 키틴 함량이 높게 나타나 통기성배양조건이 균사세포의 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 확인되었으며 자실체 수량은 상하 천공뚜껑에서 상하 14㎜, 상하 19㎜, 상하 26㎜천공구에서 좋았고 하천공 뚜껑에서 하 19㎜, 하26㎜, 하 33㎜천공구에서 좋았다( Fig. 9). 1,100㎖병 팽나무버섯 수량은 상하 천공 뚜껑에서 19㎜ > 14㎜> 26㎜> 33㎜>38㎜ >> 42㎜ > 47㎜천공 순으로 수량이 적었으며, 하 천공뚜껑에서 26㎜ > 33㎜> 19㎜ > 38㎜ > 42㎜ > 47 >> 14㎜ 천공 순으로 수량이 적었다.
- 1,100㎖병 팽나무버섯 수량은 상하 천공 뚜껑에서 19㎜ > 14㎜> 26㎜> 33㎜>38㎜ >> 42㎜ > 47㎜천공 순으로 수량이 적었으며, 하 천공뚜껑에서 26㎜ > 33㎜> 19㎜ > 38㎜ > 42㎜ > 47 >> 14㎜ 천공 순으로 수량이 적었다. 1,100㎖병 재배에서 기존 무스폰지 뚜껑의 수량과 비교하여 상하 14㎜~26㎜천공구에서 수량이 6~9% 증가하였고, 하 19㎜~33㎜천공구에서 수량이 6~8% 증가하였다. 상하 42㎜, 47㎜천공구는 기존 뚜껑과 비교하여 24~26%의 큰 수량 감소는 통기구가 너무 크게되어 외부로 증발되는 수분량이 많아 배지의 상부 표면에 존재하는 균사는 활력이 약해지거나 균사의 생리활성이 저하된 원인으로 판단되었다.
- 1,100㎖병 재배에서 기존 무스폰지 뚜껑의 수량과 비교하여 상하 14㎜~26㎜천공구에서 수량이 6~9% 증가하였고, 하 19㎜~33㎜천공구에서 수량이 6~8% 증가하였다. 상하 42㎜, 47㎜천공구는 기존 뚜껑과 비교하여 24~26%의 큰 수량 감소는 통기구가 너무 크게되어 외부로 증발되는 수분량이 많아 배지의 상부 표면에 존재하는 균사는 활력이 약해지거나 균사의 생리활성이 저하된 원인으로 판단되었다. 한편 하 14㎜천공구에서는 23%로 높은 수량의 감소를 보였는데 이는 상부수분이 유지(Fig.
- 6)되었음에도 불구하고 배양대수기에 통기부족에 의한 호흡반응의 저하 문제로 판단되었다. 1,200㎖병 재배에서도 기존 무스폰지 뚜껑의 수량을 기준으로 할 때보다는 하부 25㎜천공구에서 12% 수량이 높게 나와 배지상부수분의 적절한 유지와 통기개선의 효과가 있었다(Fig. 9). 본 실험에 최적인 통기구의 뚜껑 선발 결과는 1,100㎖병에서 상하 14㎜~26㎜천공 뚜껑과 하 19㎜~33㎜천공 뚜껑으로 나타났고 1,200㎖의 하 25㎜천공구는 유용하였다.
- 배양병 내의 통기성은 배양병 뚜껑에서 천공의 상하위치와 구경 크기로 조절하였고, 통기성 처리의 효과로는 배양병 내 이산화탄소 농도, 수분함량 변화, 키틴 함량, 유리당 함량, 자실체 발생량을 조사하였다. 팽나무버섯 균사배양 중 대수기 정점에서의 배양병 내 이산화탄소 농도는 대조구인 비통기성 무스폰지 뚜껑과, 천공 크기가 작은 뚜껑일수록 상대적으로 높았다. 팽나무버섯 균사 배양체 내유리당 함량은 구멍 크기가 47mm로 상하로 천공된 뚜껑을 가진 병에서, 그리고 구멍 크기가 26~33mm로 하부만 천공 뚜껑을 가진 병에서 가장 많았다.
- 팽나무버섯 균사배양 중 대수기 정점에서의 배양병 내 이산화탄소 농도는 대조구인 비통기성 무스폰지 뚜껑과, 천공 크기가 작은 뚜껑일수록 상대적으로 높았다. 팽나무버섯 균사 배양체 내유리당 함량은 구멍 크기가 47mm로 상하로 천공된 뚜껑을 가진 병에서, 그리고 구멍 크기가 26~33mm로 하부만 천공 뚜껑을 가진 병에서 가장 많았다. 키틴 함량은 26mm 크기의 구멍을 하부에만 천공한 뚜껑을 가진 병에서 가장 많았다.
- 한편 뚜껑에서 천공의 위치가 상하 양쪽이고 천공크기가 42㎜~47㎜인 배양병에서는 수분 감소가 많아 발이가 불량하고 자실체 생산량도 적었다. 결론적으로 팽나무버섯병재배 용기 1,100㎖ pp병에서 최고의 수량을 나타낸 배양병에서의 뚜껑은 상하 천공으로 19㎜ 구멍과 하부만의 천공은 26㎜ 구멍을 내고 통기성 스폰지를 넣은 것으로, 이 때 자실체 생산량은 대조구보다 6~9% 증가하였다.
- 9). 본 실험에 최적인 통기구의 뚜껑 선발 결과는 1,100㎖병에서 상하 14㎜~26㎜천공 뚜껑과 하 19㎜~33㎜천공 뚜껑으로 나타났고 1,200㎖의 하 25㎜천공구는 유용하였다.
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