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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 표고 액체종균의 균사 활력과 균사체 생산성을 높이기 위하여 대두박분에 참나무분을 첨가한 액체종균을 개발하고자 하였다.
제안 방법
- 2%(w/v) 를 첨가하고 121oC에서 20분간 살균하였다. 배지가 식은후 페트리디쉬에서 생장한 표고 균사체를 수술용 메스로 2~3 mm의 사각형 크기로 잘라 접종한 후 진탕배양기에서 배양온도 25oC, 진탕속도 150 rpm으로 14일 동안 액체배양을 한 후 배양된 균사체는 80oC에서 48시간 건조하여 건조중량을 측정하였다.
- 생육기간은 갈변이 완료된 배지가 17±3oC로 조절된 생육실로 옮겨진 후 부터 수확시까지를 산출하고 총 재배 기간은 균사배양, 갈변, 생육기간을 합쳐 산출하였다.
- (2010)의 방법에 따라 실시하였다. 액체종균 제조는 대두박분 배지에 참나무분을 부피대비 중량 비로 0.3%를 첨가하고 121oC에서 60분간 살균한 후 배지를 냉각시킨 다음 시험균주 접종원을 부피대비 중량비로 배지량의 2%로 접종한 후 통기량을 유량계를 이용하여 분당 0.3, 0.6, 0.9, 1.2vvm(vessel volume per minute)으로 조절한 후 25oC에서 12일간 3반복으로 배양하였으며 처리구별 이산화탄소 발생량은 액체배양 중 공기가 배출 되는 부분에 Gas Data PAQ(Gas data Ltd.)를 부착하여 배양일별로 조사하였다. 통기량에 따른 액체종균의 배지 증발량을 조사하기 위하여 시험균주 접종원을 접종한 직후의 액체종균 배지량을 측정하고, 균사배양이 완료되는 시점의 배지량을 측정하여 그 차이를 산출하였으며, 균사 배양 완료 후의 건조균사체량은 80oC에서 48시간 건조하여 건조중량을 산출하였다.
- 본 연구에 사용한 표고 시험균주는 ‘산조701호’로서 Potato Dextrose Agar (PDA) 배지에 배양한 후 사용하였다. 액체종균은 물 1 l에 탈지 대두박분 3 g, 설탕 30 g, KH2PO 0.5 g, MgSO4 0.5 g에, 식용유 3 mL을 첨가하여 대두박분 배지를 제조하였다. 여기에 입도가 850 μm 이하인 참나무분을 대두박분 배지에 0.
- 0 g을 혼합한 후, 증류수를 가해 배지 1 l를 제조하고 높이 15 mm, 직경 85 mm되는 페트 리디쉬에 20 mL씩 분주하여 ABS Agar Plate를 제조하였다. 여기에 액체종균 처리별로 Plate 중앙에 표고 시험균 주를 접종한 후, 25oC에서 5일간 암조건에서 배양한 후시험균주를 중심으로 청록색으로 나타나는 발색환의 직경을 측정하였다.
- 여기에 입도가 850 μm 이하인 참나무분을 대두박분 배지에 0.3, 0.6, 0.9, 1.2%(w/v) 를 첨가하고 121oC에서 20분간 살균하였다.
- 이 때 사용한 액체종균은 대두박분 배지에 참나무분 0.3% 를 첨가하여 통기량 0.6 vvm에서 10일간 배양하여 사용하였고, 톱밥종균은 참나무톱밥과 미강을 부피비율로 80:20으로 혼합한 배지에 표고 균을 접종한 다음 약 30일간 배양한 종균을 사용하였으며 접종량은 두 처리 모두 배지 무게의 2%를 접종하였으며 20oC±1로 조절된 배양 실에서 배양하면서 배양소요일수를 조사하였고, 갈변 유도를 위하여 200l ux 이상의 명배양을 하였으며 봉지 하단부위까지 갈변이 완료된 시점을 갈변기간으로 산출하였다.
- 6vvm으로 조절하여 25oC에서 배양기간을 3, 7, 10, 14, 17, 21일째로 구분하여 배양하며 이산화 탄소 발생량과 건조균사체량을 조사하였다. 이산화탄소 발생량은 액체배양 중 공기가 배출되는 부분에 Gas Data PAQ(Gas data Ltd.)를 부착하여 측정하고, 건조균사체량은 80oC에서 48시간 건조하여 건조 중량을 산출하였다.
- 생육기간은 갈변이 완료된 배지가 17±3oC로 조절된 생육실로 옮겨진 후 부터 수확시까지를 산출하고 총 재배 기간은 균사배양, 갈변, 생육기간을 합쳐 산출하였다. 자실체 개체수는 봉지당 유효 발생수를 조사하고, 수량은각 처리당 9봉지씩 1회 조사를 실시하였다.
- 참나무분 첨가 수준별 표고 대두박분 액체종균 pH 변화 및 균사생장량을 측정하였다(Table 2). pH 변화를 살균 전과 살균 후에 조사한 결과, Potato Dextrose Broth(PDB) 배지는 5.
- 참나무분을 첨가한 표고 액체종균의 적정 배양기간을 구명하기 위하여 대두박분 배지에 참나무분 0.3%를 첨가 하고 통기량을 0.6vvm으로 조절하여 25oC에서 배양기간을 3, 7, 10, 14, 17, 21일째로 구분하여 배양하며 이산화 탄소 발생량과 건조균사체량을 조사하였다. 이산화탄소 발생량은 액체배양 중 공기가 배출되는 부분에 Gas Data PAQ(Gas data Ltd.
- )를 부착하여 배양일별로 조사하였다. 통기량에 따른 액체종균의 배지 증발량을 조사하기 위하여 시험균주 접종원을 접종한 직후의 액체종균 배지량을 측정하고, 균사배양이 완료되는 시점의 배지량을 측정하여 그 차이를 산출하였으며, 균사 배양 완료 후의 건조균사체량은 80oC에서 48시간 건조하여 건조중량을 산출하였다.
- 표고 액체종균의 생산성을 톱밥종균과 비교하기 위하여 톱밥봉지재배용 배지는 참나무톱밥과 미강을 부피비 율로 85:15로 혼합하여 배지수분을 60%로 조절한 다음 Polypropylene 봉지에 1.2 kg씩 입봉하여, 121oC에서 90 분간 살균, 냉각 후 액체종균과 톱밥종균을 접종하였다.
- 표고체배지에서의 균사생장속도 조사는 참나무톱밥과 미강을 80:20(v/v)으로 혼합하고 수분함량이 60% 되도록 조절한 후 직경 20 mm, 길이 200 mm되는 유리시험관에 넣어 121oC에서 40분간 살균한 다음 참나무분 첨가 액체 종균 처리별로 접종한 후 21±1oC의 항온실에서 20일간 배양시키면서 균사생장 길이를 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용한 표고 시험균주는 ‘산조701호’로서 Potato Dextrose Agar (PDA) 배지에 배양한 후 사용하였다.
이론/모형
- 표고 액체종균 배양에 필요한 적정 통기량을 조사하기 위하여 Jang et al.(2010)의 방법에 따라 실시하였다. 액체종균 제조는 대두박분 배지에 참나무분을 부피대비 중량 비로 0.
- 셀룰로오스 분해 효소의 활성은 Jeon과 Ka(2014)의방법에 따라 직경이 85 mm 되는 CMC Agar Plate (NaNO3 2.0 g, K2HPO4 1.0 g, MgSO4 0.5 g, KCl 0.5 g, Carboxymethylcellulose Sodium Salt 2.0 g, Peptone 0.2 g, Agar 15.0 g, 증류수 1 l, pH 6.0)를 제조한 후 CMC Agar Plate 중앙에 시험 균주를 접종하여 25oC에서 8일간 배양 하고, Gram’s Iodine Solution(KI 2.0 g, I2 1.0 g, 증류수 300 mL)을 배지 중앙에 3 mL씩 떨어뜨려 고르게 분산시킨 후, 암조건에서 2시간 동안 상온에 방치 한 후 투명환의 직경을 측정하였다.
성능/효과
- 참나무분 첨가 수준별 표고 대두박분 액체종균 pH 변화 및 균사생장량을 측정하였다(Table 2). pH 변화를 살균 전과 살균 후에 조사한 결과, Potato Dextrose Broth(PDB) 배지는 5.08로 변화가 없었고 대두박분 액체 종균은 살균 전 5.77 에서 살균 후 5.91로 약간 높아졌으며 대두박분 액체종균은 참나무분 첨가율이 증가할수록 살균 전 pH가 낮아져서 5.83~5.63으로 나타났으며, 살균후 pH도 5.73~5.35로 낮아졌으며 참나무분 첨가율별 모두 살균 전에 비하여 살균 후 다소 낮아졌다.
- 3%을 첨가한 표고 액체종 균의 적정 배양기간을 구명하기 위하여 배양기간에 따른 이산화탄소 발생량과 균사체의 건중량을 측정한 결과 (Table 5), 이산화탄소 발생량은 배양 7일째에 1,297 ppm으로 최대치를 보이며 14일째까지 지속되다가 그 이후에 급격히 감소되는 것으로 나타났다. 균사체 건중량은 7일째 급격히 증가하기 시작하여 배양 10일째 3.0 g으로 최대치를 보이다가 배양 17일째 이후 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 표고 액체종균의 적정 배양일수로서 균사체 건중량이 가장 많은 10일이 선발되었다.
- 균사체 건중량은 참나무분 0.6%와 0.3% 첨가구가 각 553 mg, 457 mg으로 높게 나타났으며, PDB배지와 대두 박분 액체종균은 각 230 mg, 279 mg으로 나타났다. 참나 무분이 0.
- 대두박분 배지에 참나무분 0.3%를 첨가한 표고 액체종 균을 사용하여 배양일수 경과에 따른 통기량별 이산화탄소 발생량을 조사한 결과(Fig. 1), 모든 통기량 처리구에서 배양 7일째 까지 이산화탄소 농도가 증가하다가 그 이후에 감소하는 경향을 나타내었으며 통기량이 증가할수록 이산화탄소 발생량도 증가한 것으로 나타났다. Jang et al.
- 대두박분 배지에 참나무분 0.3%을 첨가한 표고 액체종 균을 통기량별 배지 증발량, 균사체 입자크기, 건조균사체 중량을 조사한 결과(Table 4), 통기량이 많을수록 배지 증발량도 증가하였으며, 특히 1.2vvm 처리구에서는 증발과 정에서 배지 고형분이 배양 용기의 내부 벽면에 많이 부착되는 것이 나타났다. 배지 균사체의 입도는 통기량이 증가할수록 감소되는 경향이었으며 균사체의 건중량도 통기량이 증가할수록 왕성하여 0.
- 대두박분 배지에 참나무분 0.3%을 첨가한 표고 액체종 균의 적정 배양기간을 구명하기 위하여 배양기간에 따른 이산화탄소 발생량과 균사체의 건중량을 측정한 결과 (Table 5), 이산화탄소 발생량은 배양 7일째에 1,297 ppm으로 최대치를 보이며 14일째까지 지속되다가 그 이후에 급격히 감소되는 것으로 나타났다.
- 0 g으로 최대치를 보이다가 배양 17일째 이후 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 표고 액체종균의 적정 배양일수로서 균사체 건중량이 가장 많은 10일이 선발되었다.
- 9vvm 이상의 통기량은 배지 증발률이 증가하여 액체종균 배지가 매우 감소되었다. 따라서 본 연구에서는 표고 액체종균의 적정 통기량으로서 액체종균 배지 증발율이 감소되고 l당 균사체 생산량이 3.5 g인 0.6vvm 처리구가 선발되었다.
- 2vvm 처리구에서는 증발과 정에서 배지 고형분이 배양 용기의 내부 벽면에 많이 부착되는 것이 나타났다. 배지 균사체의 입도는 통기량이 증가할수록 감소되는 경향이었으며 균사체의 건중량도 통기량이 증가할수록 왕성하여 0.3vvm 처리구에서 2.7g, 1.2vvm 처리구에서 4.3 g까지 증가하는 것으로 나타났다. Jang et al.
- 5g/l로서 우수하였다. 선발된 액체종균을 톱밥종균과 생산성 비교를 위하여 톱밥재배 봉지배지에 시험한 결과, 액체종균의 생육기간이 톱밥종균에 비해 1일 지연되었으나, 봉지당 유효 개체수와 수량에는 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 섬유소 분해력 조사를 위하여 Carboxymethylcellulose (CMC)를 기질로 한 고체 평판배지(CMC Agar Plate)에 CM-cellulase 활성을 투명환으로 측정한 결과(Table 3), 참나무분 0.3%을 첨가한 대두박분 액체종균 처리구가 투명환이 26.4 mm로 가장 우수하였고, 대두박분에 참나무분 0.9%를 첨가한 대두박분 액체종균 처리구가 22.0 mm, 참나무분 0.6% 및 1.2%를 첨가한 대두박분 액체종균 처리구가 약 17 mm 순으로 나타났으며 PDB 배지는 활성이 다른 처리구들에 비하여 낮았다. 이는 표고버섯균은 균사 생장에 필요한 영양소를 감자가 주재료로 포함된 PDB는 비교적 쉽게 이용할 수 있으나, 대두박분을 첨가한 액체종균 및 대두박분에 참나무분이 첨가율별로 첨가된 액체종균들은 Lignin 및 Cellulose의 분해를 위하여 Laccase와 Cellulase의 분비가 촉진되어 이와 같은 결과가 나타난 것으로 판단되었다.
- 4 mm로서 참나무분 첨가율별 대두박분 액체종균 처리구중에서 가장 우수하였다. 액체종균의 통기량이 증가할수록 이산화탄소 발생량이 증가하여 배양 7일째 최대치를 나타내었으며 균사체 건중량은 10일째 3.0g/l로 가장 우수한 것으로 나타났다. 통기량이 증가할수록 이산화탄소 발생량, 균사체 건중량도 증가하였으며 0.
- 참나무분 첨가율별 표고 액체종균의 균사생장 속도를 톱밥배지를 이용한 시험관에서 시험한 결과는 Table 1과같다. 종균접종 후 균사배양 20일째 균사생장 속도는 PDB배지 종균은 117.1 mm, 대두박분 액체종균(SMM)은 112.7 mm, 참나무분 첨가 대두박분 액체종균은 112.0~ 119.0 mm으로 나타났다. 참나무분 첨가에 따른 액체종균의 균사생장 속도는 톱밥배지를 이용한 시험관에서 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 3% 첨가구가 각 553 mg, 457 mg으로 높게 나타났으며, PDB배지와 대두 박분 액체종균은 각 230 mg, 279 mg으로 나타났다. 참나 무분이 0.9% 이상 첨가된 처리구에서는 균사체량이 매우 감소되었는데 이는 액체종균 배양 시 적정 비율 이상의 참나무분을 첨가할 경우 오히려 균사의 생장과 증식을 억제하였을 것으로 생각되었다.
- 0 mm으로 나타났다. 참나무분 첨가에 따른 액체종균의 균사생장 속도는 톱밥배지를 이용한 시험관에서 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 버섯균은 대부분은 목재 부후성 균으로 Lignin과 Cellulose를 분해하여 생육에 필요한 영양분을 얻으며 살아가며, 이때 Laccase와 Cellulase는 매우 중요한 효소로 작용한다. 참나무분 첨가율별 표고 액체종균의 리그닌 분해력을 알아보기 위하여 ABTS Agar Plate에서 Laccase 활성을 발색환으로 측정한 결과(Table 3), 참나무분 첨가 대두박분 액체종균 처리구의 발색환이 49.7~50.3 mm로첨가별 차이는 보이지 않았으나, 대두박분 액체종균의 53.6 mm에 비하여 다소 낮았으며 PDB 배지는 40.4 mm 로 대두박분 액체종균에 비하여 현저하게 낮았다.
- 참나무분을 첨가한 표고 액체종균의 생산성을 톱밥종균과 비교하기 위하여 대두박분 배지에 참나무분 0.3%을 첨가한 표고 액체종균으로 시험을 수행한 결과(Table 6), 균사배양기간과 갈변기간은 각각 30일, 57일로 차이가 없었으나, 자실체 생육기간에서 액체종균이 9일로 톱밥종균에 비해 1일 지연되었으며, 총 재배기간은 액체종균은 97 일 톱밥종균은 96일로 나타났다. 그러나 봉지당 유효 개체수와 수량은 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 0g/l로 가장 우수한 것으로 나타났다. 통기량이 증가할수록 이산화탄소 발생량, 균사체 건중량도 증가하였으며 0.6vvm 처리시 배지 증발율이 32%, 균사체 건중량이 3.5g/l로서 우수하였다. 선발된 액체종균을 톱밥종균과 생산성 비교를 위하여 톱밥재배 봉지배지에 시험한 결과, 액체종균의 생육기간이 톱밥종균에 비해 1일 지연되었으나, 봉지당 유효 개체수와 수량에는 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 표고 재배용 액체종균 배지조성은 대두박분 배지에 입도가 850 μm이하인 참나무분 0.3% 첨가 시 균사체 건중량이 457 mg으로 다소 높았으며, Laccase 활성도는 참나 무분 첨가율별 대두박분 배지에 큰 차이가 없었으나 Cellulase 활성도는 CMC Agar Plate에서 26.4 mm로서 참나무분 첨가율별 대두박분 액체종균 처리구중에서 가장 우수하였다.
후속연구
- (2006)은 종균 종류에 따른 표고 생산성을 비교한 결과, 액체종균의 생산성이 떨어지는 것으로 나타났다고 하였다. 그럼에도 불구하고, 표고버섯 재배시 생력화와 생산량 증대를 위해서는 큰느타리, 팽이버섯 재배처럼 액체종균의 활용기술 개발이 필요할 것으로 생각 된다.
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