표고 재배에 이용되는 참나무 톱밥의 발효과정에서 물리화학적 특성변화를 알기 위하여 참나무 톱밥 33 ton을 적재하고, 46일 동안 기간별로 깊이별로 변화를 조사하였다. 톱밥의 물리화학적 특성은 발효기간과 적재 깊이에 따라 변화정도가 달랐다. 대부분의 물리-화학적 성질은 발효 동안 점진적으로 변화하였지만, 온도는 기간과 깊이에 따라 다르게 변하였다. 톱밥의 온도는 표면 20 cm 깊이는 환경에 따라 민감하게 변하는데 비하여, 40~100 cm 깊이에서는 점진적으로 변하여 적재 12일 만에 $3^{\circ}C$에서 최고온도 $58.9^{\circ}C$에 도달하였고, 150 cm 깊이에서는 24일 만에 최고온도에 도달하였다. 수분함량은 발효 24일 만에 초기 31%에서 26.5~28.0%로 점진적으로 감소하였다. 발효기간 중 톱밥의 화학성을 보면, pH는 대체로 5.2에서 5.6으로 점진적으로 상승하였으나, 150 cm 깊이에서만은 16일만에 4.4~4.7로 낮아졌다. 톱밥의 탄소함량은 68~70%로 변화가 적은데 비하여, 질소함량은 0.22%에서 0.25%로 점진적으로 상승하여 C/N비는 320에서 280으로 낮아졌다. 톱밥의 P함량은 0.005%에서 46일째 0.022%로 점진적으로 증가하였다. 톱밥의 열수추출액 삼투압 농도는 41.5~44.2 mmol/kg로 적재 깊이에 따른 차이는 없었다. 초기 톱밥의 방사유세포에는 전분 입자가 존재하고 도관에는 균사가 없었으나, 발효 35일 후에는 세포 내 전분입자는 소수 남았고, 톱밥입자의 표면과 목질부 도관 내에는 균사가 생장하였다. 톱밥발효가 표고재배에 미치는 영향은 차후 계속적인 연구가 필요하다.
표고 재배에 이용되는 참나무 톱밥의 발효과정에서 물리화학적 특성변화를 알기 위하여 참나무 톱밥 33 ton을 적재하고, 46일 동안 기간별로 깊이별로 변화를 조사하였다. 톱밥의 물리화학적 특성은 발효기간과 적재 깊이에 따라 변화정도가 달랐다. 대부분의 물리-화학적 성질은 발효 동안 점진적으로 변화하였지만, 온도는 기간과 깊이에 따라 다르게 변하였다. 톱밥의 온도는 표면 20 cm 깊이는 환경에 따라 민감하게 변하는데 비하여, 40~100 cm 깊이에서는 점진적으로 변하여 적재 12일 만에 $3^{\circ}C$에서 최고온도 $58.9^{\circ}C$에 도달하였고, 150 cm 깊이에서는 24일 만에 최고온도에 도달하였다. 수분함량은 발효 24일 만에 초기 31%에서 26.5~28.0%로 점진적으로 감소하였다. 발효기간 중 톱밥의 화학성을 보면, pH는 대체로 5.2에서 5.6으로 점진적으로 상승하였으나, 150 cm 깊이에서만은 16일만에 4.4~4.7로 낮아졌다. 톱밥의 탄소함량은 68~70%로 변화가 적은데 비하여, 질소함량은 0.22%에서 0.25%로 점진적으로 상승하여 C/N비는 320에서 280으로 낮아졌다. 톱밥의 P함량은 0.005%에서 46일째 0.022%로 점진적으로 증가하였다. 톱밥의 열수추출액 삼투압 농도는 41.5~44.2 mmol/kg로 적재 깊이에 따른 차이는 없었다. 초기 톱밥의 방사유세포에는 전분 입자가 존재하고 도관에는 균사가 없었으나, 발효 35일 후에는 세포 내 전분입자는 소수 남았고, 톱밥입자의 표면과 목질부 도관 내에는 균사가 생장하였다. 톱밥발효가 표고재배에 미치는 영향은 차후 계속적인 연구가 필요하다.
Changes in physical and chemical properties of oak sawdust were investigated by depth and time for 46 days during the fermentation process of 33 tons of the sawdust for oak mushroom cultivation. The degrees of change in the properties of the sawdust differed depending on the depth and fermentation p...
Changes in physical and chemical properties of oak sawdust were investigated by depth and time for 46 days during the fermentation process of 33 tons of the sawdust for oak mushroom cultivation. The degrees of change in the properties of the sawdust differed depending on the depth and fermentation period. Most of the physical-chemical properties except temperature and pH gradually changed during the fermentation. The temperature change was highly sensitive to the environment at the surface sawdust to 20 cm depth, while it gradually increased to the maximum $58.9^{\circ}C$ at 40~100 cm depths in 12 days and slowly to the maximum at 150 cm depth in 24 days. The moisture content of the sawdust decreased gradually from 31% to 26.5~28.0% in 24 days. Of the chemical properties during the fermentation, pH generally rose from 5.2 to 5.6, but it decreased to 4.4~4.7 at 150 cm depth in 16 days. While the carbon content of the sawdust was 68~70% without significant change, nitrogen content increased from 0.22% to 0.25% and thus C/N ratio gradually lowered from 320 to 280. P content in the sawdust gradually increased from 0.005% to 0.022% for 46 days. Osmotic concentration of the hot water extract of the sawdust varied 41.5~44.2 mmol/kg without significant change by the depth and time. The starch particles within initial ray parenchyma cells of sawdust decreased and fungal hyphae formed on the surface of the sawdust granules and within xylem vessel cells in 35 days. The effect of the sawdust fermentation on oak mushroom cultivation needs continued research.
Changes in physical and chemical properties of oak sawdust were investigated by depth and time for 46 days during the fermentation process of 33 tons of the sawdust for oak mushroom cultivation. The degrees of change in the properties of the sawdust differed depending on the depth and fermentation period. Most of the physical-chemical properties except temperature and pH gradually changed during the fermentation. The temperature change was highly sensitive to the environment at the surface sawdust to 20 cm depth, while it gradually increased to the maximum $58.9^{\circ}C$ at 40~100 cm depths in 12 days and slowly to the maximum at 150 cm depth in 24 days. The moisture content of the sawdust decreased gradually from 31% to 26.5~28.0% in 24 days. Of the chemical properties during the fermentation, pH generally rose from 5.2 to 5.6, but it decreased to 4.4~4.7 at 150 cm depth in 16 days. While the carbon content of the sawdust was 68~70% without significant change, nitrogen content increased from 0.22% to 0.25% and thus C/N ratio gradually lowered from 320 to 280. P content in the sawdust gradually increased from 0.005% to 0.022% for 46 days. Osmotic concentration of the hot water extract of the sawdust varied 41.5~44.2 mmol/kg without significant change by the depth and time. The starch particles within initial ray parenchyma cells of sawdust decreased and fungal hyphae formed on the surface of the sawdust granules and within xylem vessel cells in 35 days. The effect of the sawdust fermentation on oak mushroom cultivation needs continued research.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 참나무류 톱밥 발효기간과 적재깊이에 따른 물리화학적 특성을 분석하여 표고봉지재배에 활용할 수 있는 기초자료를 제공하고자 수행하였다.
제안 방법
참나무 톱밥의 발효 기간 및 적재 깊이에 따른 화학성변화는 톱밥 적재 후 4~12일 간격으로 46일 동안 표면~20 cm, 40~60 cm, 80~100 cm 깊이에서 시료를 채취하여 조사하였다. pH는 톱밥 시료를 증류수와 1:20(W:V)으로 혼합하여 105 rpm으로 3시간 진탕한 후 pH meter(pH/mV/TEMP Meter P25, EcoMet, Korea)로 3반복 시료에 대하여 측정하였다(Lee et al., 2002). 발효 톱밥 내 T-C, T-N, P의 함량 변화는 충북대학교 환경자원분석센터에 의뢰하여 T-C는 회화법(ASTM, 2000), T-N은 Kjeldahl 자동분석기(Automatic Kjeldahl Analyzer 1035, Tectar AB, Sweden), P는 Vanadate법(Kalra and Maynard, 1991)으로 분석하였다.
참나무 발효 톱밥내 전분여부, 미생물생장 그리고 목재조직의 변화 조사는 톱밥시료의 횡단면, 종단면, 접선단면으로 절단하여. 광학현미경(E200, Nikon, Japan)과 전계방출형 주사전자현미경(충북대학교 공동실험실습관, LEO-1530, Carl Zeiss, Germany)으로 미세구조를 관찰하였다. 주사전자현미경으로 관찰하기 위해 제작된 시료는 2.
발효 톱밥 내 T-C, T-N, P의 함량 변화는 충북대학교 환경자원분석센터에 의뢰하여 T-C는 회화법(ASTM, 2000), T-N은 Kjeldahl 자동분석기(Automatic Kjeldahl Analyzer 1035, Tectar AB, Sweden), P는 Vanadate법(Kalra and Maynard, 1991)으로 분석하였다. 발효톱밥의 수용성물질 농도변화는 톱밥의 열수추출액에서 삼투압 농도로 측정하였다. 톱밥의 열수추출은 톱밥을 파쇄한 후 106~710 µm로 거른 뒤 2차 증류수와 1:50(W:W)비율로 섞고 중탕기(WB-11, DAIHAN, Korea)를 이용하여 100℃에 3시간 중탕하여 추출하였다.
광학현미경(E200, Nikon, Japan)과 전계방출형 주사전자현미경(충북대학교 공동실험실습관, LEO-1530, Carl Zeiss, Germany)으로 미세구조를 관찰하였다. 주사전자현미경으로 관찰하기 위해 제작된 시료는 2.5%glutaraldehyde에 전고정을 하여 보관한 후 0.1M phosphate Buffer로 10분씩 2회 씻어낸 뒤 0.1% Osmium tetroxide로후고정을 하였다. 후고정이 끝난 시료는 30, 50, 70, 80, 90, 95% 알콜에 10분씩 1회, 100% 알콜과 Isoamylacetate에 10분씩 2회 탈수 한 후 백금 및 금으로 코팅하여 검경하였다.
참나무 톱밥 발효 기간 및 적재 깊이별 온도와 함수율은 2010년 2월 18일부터 4일 간격으로 적재된 톱밥의 표면, 20 cm, 60 cm, 80 cm, 100 cm, 150 cm 깊이에서 측정하였다. 퇴적 깊이별 온도는 온도계(Testo 915-1, Testo, Germany)를 넣어 온도를 측정하였으며 온도 측정이 끝난 직 후 시료를 100 g정도 채취하였다.
참나무 톱밥의 발효 기간 및 적재 깊이에 따른 화학성변화는 톱밥 적재 후 4~12일 간격으로 46일 동안 표면~20 cm, 40~60 cm, 80~100 cm 깊이에서 시료를 채취하여 조사하였다. pH는 톱밥 시료를 증류수와 1:20(W:V)으로 혼합하여 105 rpm으로 3시간 진탕한 후 pH meter(pH/mV/TEMP Meter P25, EcoMet, Korea)로 3반복 시료에 대하여 측정하였다(Lee et al.
톱밥의 열수추출은 톱밥을 파쇄한 후 106~710 µm로 거른 뒤 2차 증류수와 1:50(W:W)비율로 섞고 중탕기(WB-11, DAIHAN, Korea)를 이용하여 100℃에 3시간 중탕하여 추출하였다.
참나무 톱밥 발효 기간 및 적재 깊이별 온도와 함수율은 2010년 2월 18일부터 4일 간격으로 적재된 톱밥의 표면, 20 cm, 60 cm, 80 cm, 100 cm, 150 cm 깊이에서 측정하였다. 퇴적 깊이별 온도는 온도계(Testo 915-1, Testo, Germany)를 넣어 온도를 측정하였으며 온도 측정이 끝난 직 후 시료를 100 g정도 채취하였다. 함수율은 톱밥시료10 g씩 3개 반복시료를 건조기에서 50℃로 무게 변화가 없을 때까지 건조한 후 습량기준으로 구하였다.
퇴적 깊이별 온도는 온도계(Testo 915-1, Testo, Germany)를 넣어 온도를 측정하였으며 온도 측정이 끝난 직 후 시료를 100 g정도 채취하였다. 함수율은 톱밥시료10 g씩 3개 반복시료를 건조기에서 50℃로 무게 변화가 없을 때까지 건조한 후 습량기준으로 구하였다.
1% Osmium tetroxide로후고정을 하였다. 후고정이 끝난 시료는 30, 50, 70, 80, 90, 95% 알콜에 10분씩 1회, 100% 알콜과 Isoamylacetate에 10분씩 2회 탈수 한 후 백금 및 금으로 코팅하여 검경하였다.
대상 데이터
참나무톱밥 33ton을 2012년 2월 18일 충북 증평군 증평읍 남차리의 표고농장에서 한쪽 입구가 열린 비닐하우스 내에 적재하였다. 높이 2m정도로 적재된 톱밥에 깊이를 측정 할 수 있도록 외부에 눈금을 표시한 직경 10 cm의 pvc 파이프를 경사지게 넣고 이를 통하여 시료를 채취하였다(Fig. 1). 톱밥적재 당시의 온도는 3℃였으며, 톱밥의 물리화학성으로 수분함량 31%, pH 5.
참나무톱밥 33ton을 2012년 2월 18일 충북 증평군 증평읍 남차리의 표고농장에서 한쪽 입구가 열린 비닐하우스 내에 적재하였다. 높이 2m정도로 적재된 톱밥에 깊이를 측정 할 수 있도록 외부에 눈금을 표시한 직경 10 cm의 pvc 파이프를 경사지게 넣고 이를 통하여 시료를 채취하였다(Fig.
이상의 결과, 참나무 톱밥의 발효 과정 중에 톱밥의 물리성과 화학성의 변화 정도는 발효기간과 적재 깊이에 따라 달랐다. 톱밥의 물리성 중에서 온도는 초기 3℃에서 적재 12일만에 최고온도 56℃에 도달하였고, 수분함량은 초기 31%에서 26.
적재 8일째에는 함수율이 적재표면에서 19%로 1%가 줄었으나, 20~ 100 cm 깊이에서는 적재 4일째와 변함이 없었다. 적재 12일째 함수율은 표면에서 16%, 20 cm깊이에서는 32%, 40~100 cm 깊이에서는 26%~28%, 그리고 150 cm 깊이에서는 33%이었다.
적재된 톱밥 내 P함량의 변화는 4일째 0.005%에서 46일째 0.015~0.027%로 점진적으로 증가하는 경향이었다.(Fig.
적재톱밥의 pH는 적재 4일째 pH 5.19에서 24일째 pH 5.64로 점진적으로 그리고 전체적으로 증가하였으나, 150 cm 깊이에서는 pH 4.4~4.7 정도로 유지되었다(Fig. 4). 적재 16일째에 100 cm깊이에서 pH가 150 cm 깊이에서 나타나는 pH 4.
적재 20일째에는 전날 하우스 지붕의 열림과 함께 강설과 강우로 적재톱밥 표면에서 수분이 증가하였으나 내부에서는 감소하였다. 즉 함수율이 톱밥표면에서 35%, 20 cm깊이에서 29%로 증가하였으나, 40~100 cm깊이에서는 적재 4일째에 비해 약 3~5%정도 감소하여 평균 25%였다. 이는 톱밥 내 미생물의 활발한 대사활동과 높은 발열로 인하여 수분 소모가 있었기 때문이다(Ha et al.
1). 톱밥적재 당시의 온도는 3℃였으며, 톱밥의 물리화학성으로 수분함량 31%, pH 5.2, 총탄소함량 69%, 총질소함량 0.22%, C/N율 314, P함량 0.004%, 톱밥의 열수추출액 농도는 약 42.3 mmol/kg 였다.
후속연구
이 기간 중에 톱밥 입자의 유세포에서 저장 전분은 소멸되면서, 곰팡이 균사가 도관과 유세포 공간에 증식되었다. 이런 변화가 표고균사의 생장과 버섯발생에 어떻게 영향을 주는지는 차후 연구가 필요하다고 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
표고생산에 원목대비 톱밥 배지의 이점은?
이 표고생산에 원목보다는 톱밥이 점차적으로 많이 사용되고 있다. 표고톱밥 재배의 배지 효율은 약 30%로 원목재배 효율의 15%에 비하여 월등이 높고, 배지생산을 자동화 할 수 있고, 배양기간을 단축하여 자본회전이 빠르다(Park et al., 2008; Forest Mushroom Research Institute.
배지로써 생톱밥의 문제점은 무엇인가?
한편 생톱밥에서는 미생물생장에 불리한 기체가 발생하고, 신속하게 생장하는 미생물이 이용하기 쉬운 탄수화물이 노출되어 잡균의 오염이 쉽고, 날카로운 톱밥 알갱이는 재배봉지에 구멍을 내어서 오염균이 침투하게되고, 수분이 손실되어 배지가 저질화될 가능성이 크다(정의용, 부여, 표고 톱밥재배자). 이에 비하여 발효톱밥에서는 표고균이 자라는데 장애를 주는 가스가 휘산되고, 급속히자라는 미생물들이 톱밥내 단순한 화합물을 이용하고 고갈시키므로, 이들을 살균하면 표고균사가 자라기에 유리하게 될 수 있다.
참나무톱밥 발효기간과 적재깊이별 온도를 측정한 결과, 적재 12일 째 적재 깊이별 온도는?
적재 8일 째부터는 20~80 cm 깊이에서는 40~50oC 이었고, 100 cm 깊이에서는 36oC이었다. 적재 12일째에는 표면과 150 cm 깊이를 제외한 모든 깊이에서 50~56oC 이었다.
참고문헌 (23)
ASTM. 2000. Standard test methods for moisture, ash, and organic matter of peat and other organic soils. Method D 2974-00. American Society for Testing and Materials. West Conshohocken, PA.
Bak WC, Park YA, Park JH. 2013. Status and prospect of oak mushroom industry. Kfri Forest Policy Issue. No 11. pp.17. (in Korean)
Bak WC, Yoon GH, Kim SC, Hong GS. 2008. New cultivation technology for sustainable production of Lentinula edodes. pp. 307. National Forest Research Institute. Seoul. (in Korean).
Fernandez de Simn B, Cadaha E, del Alamo M, Nevares I. 2010; Effect of size, seasoning and toasting in the volatile compounds in toasted oak wood and in a red wine treated with them. Analytica chimica acta. 660:211-220.
Forest Mushroom Research Institute. 2009. Oak mushroom cultivation technology. pp. 230. Forest Cooperatives, Gyeonggido. (in Korean).
Garraway, MO, Evans RC. 1984. Fungal nutrition and physiology. pp. 401..
Ha TM, Yoon SM, Ju YC, Sung JM. 2008. Physical and chemical characteristics of cotton waste substrate according to fermentation conditions for oyster mushroom bed cultivation. Korean Journal of Mycology. 36:163-171.
Hong SC. 2004. Application of softwood sawdust for Lentinus edodes cultivation in polypropylene bag. Gyeongsang National University. MS thesis. pp. 61.
Jhune, CS, Jang KY, Cho SM, Oh SJ, Park JS, Weon HY. 2004. Change of chemical and microbial properties during fermentation of cotton waste for oyster mushroom cultivation. Korean Journal of Mycology 32:105-111.
Kalra YP, Maynard DG. 1991. Methods manual for forest soil and plant analysis. Forestry Canada, Inforamtion report NOR-X319. pp.125.
Kim JW, Yeo HD, Jung JY, Nam JB, Choi MS, Yang JK. 2009. Antifungal activity of wood extracts against Trichoderma spp. Journal of Mushroom Science and Production. 7:61-62.
Kim MG, Yun GH, Park WC, Park H, Choi JW, Lee JW, Lee BH. 2004. Ergosterol contents and enzymatic characteristics of Lentinula edodes during culture and fruiting periods. Journal of Korea Forestry Energy 23(2): 21-28.
Kim, MK, Lee, HG, Park, JA, Kang, SK, Choi, YJ. 2011. Recycling of fermented sawdust-based oyster mushroom spent substrate as a feed supplement for postweaning calves. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 24:493-499.
Lee HS, Koo CD, Lee HY, Park YW, Lee DH, Yun SY. 2013. Growth characteristics of actinomycete Amycolatopsis sp. OSD-2 fermenting oak sawdust. J Agr. Sci. Chungbuk Nat'l Univ. 29:72-75. (in Korean)
Lee JI, Ju ST, Park GB. 1999. The effect of fish power oil additive in diet on the fatty acids composition and cholesterol content of pork belly from the pigs fed on the fermented sawdust feds. Korean J. Food Sci. Ani Resour. 19:127-135.(in Korean)
Lee YH, Cho YJ, Kim HD. 2002. Effect on mycelial growth and fruit body development according to additives and mixing ratio in pot cultivation of Pleurotus ostreatus. Korean Journal of Mycology. 30:104-108. (in Korean)
Oh SJ, Park JS, Shin PG, Yoo YB, Jhune CS. 2004. An improved compost using cotton waste and fermented sawdust substrate for cultivation of oyster mushroom. Mycobiology 32:115-118.
Park YA, Lee KT, Bak WC, Kim MK, Ka KH, Koo CD. 2011. Eritadenin contents analysis in various strains of Lentinula edodes using LC-MS/MS. Kor. J. Mycol. 39:239-242. (in Korean)
Shim MS. 2002. Composting of sawdust substrate for growing shiitake mushroom (Lentinus edodes). Ministry of Agriculture and Forestry. pp.141. (in Korean)
Stamets, P. 2005. Mycelium running. How mushrooms can help save the world. Ten Speed Press. pp. 343.
Yeo HD, Lee HC, Lim BK, Kim HK, Choi, MS, Yang JK. 2008. Antifungal activity of the Quercus mongolica extracts against. Botrytis cinerea. Mokchae Konghak 36:88101. (in Korean).
Yoo, Y. B., Koo, C. D., Kim, S. H. Seo, G. S., Shin H. D., Lee, J. W., Lee, C. S. and Jang, H. Y. 2010. Mushroom Science. Nature and Human Being. Seoul, pp 453. (in Korean).
Yu, L. 2012. Present development situation and tendency of edible mushrooms industry in China. Mushroom Science XVIII:3-9. Proceedings of the 18th Congress of the International Society for Mushroom Science. Edited by J. Zhang, H. Wang and M. Chen. China Agriculture Press, Beijing.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.