[논문]아까시재목버섯이 옻나무 껍질의 urushiol 제거에 미치는 영향

이지현; 정석태; 강지은; 최한석

doi:10.4489/kjm.20190040

아까시재목버섯이 옻나무 껍질의 urushiol 제거에 미치는 영향
Effect of Perenniporia fraxinea on Eliminating Urushiol from Rhus verniciflua Stokes Stem Bark 원문보기

한국균학회지 = The Korean journal of mycology, v.47 no.4, 2019년, pp.347 - 357

이지현 (농촌진흥청 국립농업과학원 발효가공식품과) , 정석태 (농촌진흥청 국립농업과학원 발효가공식품과) , 강지은 (농촌진흥청 국립농업과학원 발효가공식품과) , 최한석 (한국농수산대학 농수산가공학과)

초록
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본 연구에서는 urushiol 제거에 적합한 장수버섯 종균용 원료에 대하여 평가하였다. 세 가지 곡물조, 현미, 통밀에서의 장수버섯 균사체 증식속도는 각각 4.92±0.05, 2.20±0.03, 1.93±0.03 mm/day 이었다. 장수버섯이 배양된 곡물종균의 laccase의 활성은 각각 0.86±0.02, 0.04±0.01, 0.01±0.00 U/mL 이었다. 증식속도와 효소활성 측면에서 장수버섯 종균용 곡물로는 조를 사용하는 것이 적합하였다. 조에 배양된 장수버섯 종균을 옻나무에 배양하였더니 3일차에 urushiol이 최대 86.6% 감소하였고 7일차에 98.5%까지 감소하였다. Urushiol 제거를 위한 적정 배양기간은 3일이었으며 이때 flavonoid 잔존량은 68%, phenolic 성분의 잔존량은 42% 이었다. 액체종균을 사용하여 배양한 것과 비교했을 때 urushiol을 제거하기 위한 증식기간이 10일에서 3일로 단축되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study evaluated the raw materials for spawning Perenniporia fraxinea, to eliminate urushiol. The growth rates of spawns on grains of millet, brown rice, and wheat were 4.92±0.05, 2.20±0.03, and 1.93±0.03 mm/day, respectively, and the laccase activity was 0.86±0.02, 0.04±0.01, and 0.01±0.00 U/mL, respectively. These observations revealed millet as the most appropriate grain for spawn production in terms of growth rate and enzyme activity. Inoculation of lacquer tree (Rhus verniciflua Stokes) stem bark with millet spawns of P. fraxinea resulted in a reduction of its urushiol contents, up to 86.6% on the third day and up to 98.5% on the seventh day. The optimal period of cultivation to eliminate urushiol was three days with 68% of residual flavonoids and 42% of phenolic components. When compared to the product cultivated from liquid spawn, the millet spawn reduced the cultivation period from 10 days to 3 days for eliminating urushiol.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Growth rate of the Perenniporia fraxinea on spawn media with different grain sources.
표 Table 1. Correlation analysis of general components of raw material and growth rate for spawning of Perenniporia fraxinea
표 Table 2. Correlation analysis of physical characteristics of grain used as raw material and growth rate for spawning of Perenniporia fraxinea
표 Table 3. Laccase activity of Perenniporia fraxinea grain spawn
표 Table 4. Changes in urushiol on the seventh day of cultivation by spawn volume
그림 Fig. 2. Change in urushiol content during the cultivation of Rhus vernicifua stem bark by inoculation volume of Perenniporia fraxinea millet spawn.
표 Table 5. Changes in favonoid compounds on the seventh day of cultivation by spawn volume
표 Table 6. Changes in phenolic compounds on the seventh day of cultivation by spawn volume
그림 Fig. 3. Change in favonoid content during the cultivation of Rhus vernicifua stem bark by inoculation volume of Perenniporia fraxinea millet spawn.
그림 Fig. 4. Change in phenolic compounds during the cultivation of Rhus verniciflua stem bark by inoculation volume of Perenniporia fraxinea millet spawn.

AI 본문요약
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문제 정의

옻나무에 질소원을 공급할 경우 배양기간이 단축될 수 있음이 시사 되었는바[5] 옻에 별도의 질소원을 첨가하는 대신 접종원을 곡물종균으로 사용함으로써 이를 해결하고자 하였다. 따라서 버섯 종균제조에 사용되는 곡물과 곡물의 크기가 작은 것을 선택하여 장수버섯균 종균제조 특성을 살펴보았고 곡물 종균사용에 따른 옻의 성분변화에 대하여 검토하였다.
본 연구에서는 urushiol 제거에 적합한 장수버섯 종균용 원료에 대하여 평가하였다. 세 가지 곡물 조, 현미, 통밀에서의 장수버섯 균사체 증식속도는 각각 4.
본 연구에서는 옻나무에서 장수버섯균의 배양기간을 단축하면서 옻이 가지고 있는 기능성 성분의 소실을 억제하고자 하였다. 옻나무에 질소원을 공급할 경우 배양기간이 단축될 수 있음이 시사 되었는바[5] 옻에 별도의 질소원을 첨가하는 대신 접종원을 곡물종균으로 사용함으로써 이를 해결하고자 하였다.
본 연구에서는 옻나무에서 장수버섯균의 배양기간을 단축하면서 옻이 가지고 있는 기능성 성분의 소실을 억제하고자 하였다. 옻나무에 질소원을 공급할 경우 배양기간이 단축될 수 있음이 시사 되었는바[5] 옻에 별도의 질소원을 첨가하는 대신 접종원을 곡물종균으로 사용함으로써 이를 해결하고자 하였다. 따라서 버섯 종균제조에 사용되는 곡물과 곡물의 크기가 작은 것을 선택하여 장수버섯균 종균제조 특성을 살펴보았고 곡물 종균사용에 따른 옻의 성분변화에 대하여 검토하였다.
옻나무의 urushiol 제거를 위한 상업적인 배양기간에 대하여 검토하였다. 장수버섯이 배양되지 않은 옻나무 껍질에 25배의 물을 넣고 100℃에서 8시간 물추출하면 3.
이에 농촌진흥청에서는 기능성 장수버섯 품종으로 "장생"을 개발하고 그 재배법도 확립[4]하여 농가소득 증대에 기여하고자 시도하고있다.

제안 방법

Phenolic 성분은 HPLC (Waters Co.)를 이용하여 분석하였다. 조건으로 column은 Halo column (4.
Urushiol은 HPLC (Waters Co. Milford, MA, USA)를 이용하여 분석하였다. 조건으로 column은 Halo column (4.
강원도 원주산 옻나무 껍질을 2×2 cm 크기로 자른 후 1일 동안 수침하고 1일 동안 물빼기 하였다.
이 후 25℃ 항온기에서 정치배양 시키면서 경시적으로 균사체의 증식 길이를 측정하였다. 대조구로는 옻나무 톱밥을 동일한 조건으로 처리하여 비교 실험하였다. 또한, 균체의 증식속도는 증식기간에 대한 균체의 성장 길이(mm)를 직선화하여 구하였다[5].
대조구로는 옻나무 톱밥을 동일한 조건으로 처리하여 비교 실험하였다. 또한, 균체의 증식속도는 증식기간에 대한 균체의 성장 길이(mm)를 직선화하여 구하였다[5].
수분이 흡수된 곡물을 시험관(21×20 cm)에 15 cm 높이로 충진하고, 면전하여 121℃에서 40분 동안 살균하였다.
옻나무 껍질에 장수버섯균이 증식된 배양물의 flavonoid 성분의 변화를 경시적으로 관찰하였다(Table 5). 원물인 옻나무 껍질에 포함된 fustin, fisetin, sulfuretin, quercetin, butein의 함량은 각각 13.
옻나무 껍질에 조에서 배양된 장수버섯 종균을 접종한 후 경시적으로 urushiol의 함량변화를 관찰하였다(Table 4). 원물인 옻나무 껍질에 포함된 urushiol의 함량은 C15:3이 357.
2배 빠른 것으로 나타났다. 원료의 성분조성이 균체성장에 미치는 영향을 파악하기 위하여 일반성분을 조사하였다(Table 1). 곡물의 탄수화물 함량은 84.
이 후 25℃ 항온기에서 정치배양 시키면서 경시적으로 균사체의 증식 길이를 측정하였다.
지방함량은 Soxhlet 추출장치로 에테르를 순환시켜 검체 중의 지방을 추출하여 중량법으로 측정하였고, 탄수화물의 함량은 검체 100 g 중에서 수분, 단백질, 지방, 회분의 함량을 감한 차감 계산법으로 산출하였다. 일반성분은 농업기술실용화재단에 의뢰하여 분석하였고 평균치로 표시하였다.
장수버섯을 배양한 조, 통밀, 현미, 옻나무 속대 20 g에 5배 증류수를 첨가한 후, 3시간 동안 상온에서 추출한 다음 여과(Filter paper No.2, Whatman TM, GE Healthcare Co., Buckinghamshire, UK)하여 조 효소액으로 사용하였다.
조, 현미, 통밀을 1시간 수침하고 1시간 물빼기 하였다. 수분이 흡수된 곡물을 시험관(21×20 cm)에 15 cm 높이로 충진하고, 면전하여 121℃에서 40분 동안 살균하였다.
조를 1시간 수침하고 1시간 물빼기 하였다. 수분이 흡수된 곡물을 5 L 버섯재배 봉투에 담은 다음, 필터를 달아 121℃에서 40분 동안 살균한 후 장수버섯균을 증식시켰다.
수분 함량은 상압가열 건조법, 회분 함량은 직접 회화법, 단백질 함량은 세미마이크로 킬달(semi-micro Kjeldahl) 시험법을 적용하여 질소의 함량을 정량 한 후 단백질 함량으로 환산하였다. 지방함량은 Soxhlet 추출장치로 에테르를 순환시켜 검체 중의 지방을 추출하여 중량법으로 측정하였고, 탄수화물의 함량은 검체 100 g 중에서 수분, 단백질, 지방, 회분의 함량을 감한 차감 계산법으로 산출하였다. 일반성분은 농업기술실용화재단에 의뢰하여 분석하였고 평균치로 표시하였다.
천립중은 곡물 1,000립의 무게를 측정하였고, 곡물의 넓은면의 길이(length), 좁은 면의 길이(width) 및 두께(thickness)를 측정하였다.
6 mg/mL in methanol) 10 µL를 가하여 반응시켰다. 효소의 활성은 syringaldazine이 tetra methoxy azo-P-methylene quinone으로 산화하는 초기 1분간의 반응속도를 525 nm에서 흡광도의 변화로 측정하였다. 분당 1.

대상 데이터

Flavonoid는 HPLC (Waters Co.)를 이용하여 분석하였다. 조건으로 column은 YMC-Pack Pro C18 RS (4.
국립농업과학원 미생물은행에서 보관 중인 장수버섯균(Perenniporia fraxinea, KACC 93226P)을 공시균주로 사용하였다.
본 시험에 사용된 원료는 시중에 유통되는 것을 구매하여 사용하였다. 종균 배양용 곡물은 경상북도 예천산 조, 경상남도 거창산 현미, 전라북도 완주산 통밀 세 가지를 사용하였고, 강원도 원주산 참옻나무 껍질과 속대를 사용하였는데 수령은 8년생이며 가을에 수확해서 건조시킨 것을 원주옻 식품(Otfood, Wonju, Korea)회사에서 구입하였다.
본 시험에 사용된 원료는 시중에 유통되는 것을 구매하여 사용하였다. 종균 배양용 곡물은 경상북도 예천산 조, 경상남도 거창산 현미, 전라북도 완주산 통밀 세 가지를 사용하였고, 강원도 원주산 참옻나무 껍질과 속대를 사용하였는데 수령은 8년생이며 가을에 수확해서 건조시킨 것을 원주옻 식품(Otfood, Wonju, Korea)회사에서 구입하였다.
표준품으로 사용된 C15:3 (pentadecatrienyl catechol), C15:2 (pentadecadienyl catechol), C15:1 (pentadecenyl catechol)은 Phyto-Lab GmbH&Co. KG (Vestenbergsgreuth, Germany)에서 구입하여 사용하였다.
8 mL/min, UV 검출기의 파장은 270 nm이었다. 표준품으로 사용된 fustin, fisetin, sulfuretin, quercetin, butein은 Extrasynthese사(Lyon Nord, France)의 제품을 구매하여 사용하였다.
표준품으로 사용된 gallic acid는 Sigma-Aldrich사(St. Louis, MO, USA)의 제품을 사용하였고, Methyl gallate, PGG (Penta-O-galloyl-β-D-glucose)는 전북대학교 식품공학과에서 분리·보관 중이던 것을 사용하였다[8].

데이터처리

05)로 설정하여 분산분석(one way ANOVA)을 실시하였으며, 곡물의 특성과 균체성장율과의 연관성을 알아보기 위하여 Pearson 상관분석을 실시하였다. 통계 프로그램은 Minitab 17 (Minitab Inc., State College, PA, USA)을 사용하였다.
통계처리는 유의수준 5% (p<0.05)로 설정하여 분산분석(one way ANOVA)을 실시하였으며, 곡물의 특성과 균체성장율과의 연관성을 알아보기 위하여 Pearson 상관분석을 실시하였다.

이론/모형

Petroski 등[10]의 방법에 준하여 0.1 M citrate-0.2 M Na2HPO4 (pH 4.6) 완충용액 2.5 mL에 조 효소액0.5 mL를 가하여 40℃ 항온기에서 3분간 예열하고 4.47 mM syringaldazine (1.6 mg/mL in methanol) 10 µL를 가하여 반응시켰다.
조, 현미, 통밀, 옻나무 껍질 일반성분 분석은 식품공전 중 일반성분 시험법[9]에 따라 분석하였다. 수분 함량은 상압가열 건조법, 회분 함량은 직접 회화법, 단백질 함량은 세미마이크로 킬달(semi-micro Kjeldahl) 시험법을 적용하여 질소의 함량을 정량 한 후 단백질 함량으로 환산하였다. 지방함량은 Soxhlet 추출장치로 에테르를 순환시켜 검체 중의 지방을 추출하여 중량법으로 측정하였고, 탄수화물의 함량은 검체 100 g 중에서 수분, 단백질, 지방, 회분의 함량을 감한 차감 계산법으로 산출하였다.
조, 현미, 통밀, 옻나무 껍질 일반성분 분석은 식품공전 중 일반성분 시험법[9]에 따라 분석하였다. 수분 함량은 상압가열 건조법, 회분 함량은 직접 회화법, 단백질 함량은 세미마이크로 킬달(semi-micro Kjeldahl) 시험법을 적용하여 질소의 함량을 정량 한 후 단백질 함량으로 환산하였다.

성능/효과

3배 높게 존재하고 있었다. 각각의 성분이 균체증식에 미치는 상관계수(Table 1)는 지방, 회분, 탄수화물, 단백질, C/N율이 각각 0.071, -0.563, 0.391, -0.393, 0.421로 나타났다. 장 등[11]은 장수버섯 배양에 적정한 C/N율이 12였다고 보고하고 있는바 옻나무 속대의 C/N율(52.
47 mg/kg으로 flavonoid 화합물의 잔존량도 낮아지는 것으로 조사되었다. 개별 성분별로는 10% 첨가구에서 fustin, fisetin, sulfuretin, quercetin, butein이 각각 원물대비 90.7%, 60.3%, 63.5%, 49.5%, 44.1% 감소 되어 fustin성분의 감소율이 가장 높았고 butein성분의 감소율이 가장 낮아 성분별로 민감도가 다른 것으로 조사되었다.
원료의 성분조성이 균체성장에 미치는 영향을 파악하기 위하여 일반성분을 조사하였다(Table 1). 곡물의 탄수화물 함량은 84.09-88.67, 단백질 함량은 7.00-13.90 g/100 g dry base의 분포였고 옻나무 속대는 탄수화물 98.24, 단백질 0.30 g/100 g dry base이 함유되어 있었다. 곡물의 탄수화물 함량은 옻나무 속대에 비하여 최대 16.
이는 옻나무 껍질에 미강을 20% 섞어서 배양할 경우 배양 15일째 약 98%의 제거율[5]을 보이고 있어 옻나무에 질소원 등 영양원을 보강해 줄 경우 배양속도와 urushiol 제거율이 증가되는 것으로 이해할 수 있다. 다만, 옻에 함유된 urushiol 함량을 98%까지 감소시키는데 걸리는 시간이 미강을 첨가하는 것보다 조에 배양시킨 종균을 사용하는 것이 15일에서 7일로 단축시킬 수 있는 것으로 나타났다. 이는 조의 영양적인 측면과 종균 제조시에 생산된 laccase(Table 3)가 배양 중에 urushiol제거를 도왔을 것으로 생각된다.
물리적 특성이 균체증식에 미치는 영향을 분석해본 결과(Table 2) 천립중, 긴축(length), 짧은축(width),두께와의 상관성이 각각 –0.960, -0.990, -0.997, -0.910으로 모든 요소에서 높게 나타났다.
배양 3일째 floavonoid 성분의 함량은 73.74 mg/kg으로 전체함량 대비 32%가 감소하였고 배양기간에 의존적으로 감소하다가 배양 7일째 43.33 mg/kg으로 60%까지 감소되었다. 접종량에 따라서도 접종량이 증가하면서 43.
세 가지 곡물 조, 현미, 통밀에서의 장수버섯 균사체 증식속도는 각각 4.92±0.05, 2.20±0.03, 1.93±0.03 mm/day 이었다.
이에 따른 flavonoid 성분의 잔존율은 50%에서 68%로, phenolic성분의 잔존율은 30%에서 42%로 증가되었다. 요약하면, 조를 이용한 고체종균의 사용은 옻의 알레르기 유발성분인 urushiol을 제거하는데 소요되는 배양기간을 단축시켰으며, 이로 인한 기능성분의 소실도 일부 억제시킬 수 있을 것으로 판단된다.
2 mg/kg이었다. 이들 성분의 합은 108.3 mg/kg이었으며, 장수버섯균이 증식함에 따라 감소하는 것으로 나타났다(Fig. 3).
장수버섯의 laccase생산 조건에 대해서는 알려진 바가 많지 않으나 느타리의 일종인 Pleurotus sajar-caju를 여러 농산자원에 배양한 결과 조에서 높은 laccase생산성[14]을 나타내는 것으로 조사되었다. 이상의 결과로부터 장수버섯의 균체성장 속도가 빠르고 laccase활성이 높아 옻에 함유된 urushiol 제거에 도움을 줄 수 있는 조를 종균용 곡물로 선발하는 것이 타당하였다.
2) 수 있는 장점이 있다. 이에 따른 flavonoid 성분의 잔존율은 50%에서 68%로, phenolic성분의 잔존율은 30%에서 42%로 증가되었다. 요약하면, 조를 이용한 고체종균의 사용은 옻의 알레르기 유발성분인 urushiol을 제거하는데 소요되는 배양기간을 단축시켰으며, 이로 인한 기능성분의 소실도 일부 억제시킬 수 있을 것으로 판단된다.
조, 현미, 통밀배지에서의 증식속도는 각각 4.92, 2.20, 1.93 mm/day이었으며, 대조구인 옻나무 톱밥 배지에서의 증식속도는 3.97 mm/day로 조에서의 증식속도가 옻 톱밥 배지에 비하여 1.2배 빠른 것으로 나타났다.
증식속도와 효소활성 측면에서 장수버섯 종균용 곡물로는 조를 사용하는 것이 적합하였다. 조에 배양된 장수버섯 종균을 옻나무에 배양하였더니 3일차에 urushiol이 최대 86.6% 감소하였고 7일차에 98.5%까지 감소하였다. Urushiol 제거를 위한 적정 배양기간은 3일이었으며 이때 flavonoid 잔존량은 68%, phenolic 성분의잔존량은 42% 이었다.
종균 사용량에 따른 배양 7일째의 urushiol 잔존량을 살펴본 결과(Table 4) 10% 접종구는 34.09, 20−40%까지는 각각 31.01, 9.36, 20.61, 14.95 mg/kg으로 30% 처리구에서 urushiol 제거 효과가 가장 높았고 그 이상에서는 효과가 줄어드는 경향이었다.
03)의 차이가 증식에 크게 영향을 미칠 것으로 예상되었으나 조회분이 가장 큰 영향을 미치고 있었고 다음으로는 C/N율이 차지하였다. 즉, 장수버섯의 균사체는 조회분량이 적을수록, C/N율이 높을수록 잘 증식하는 것으로 해석될 수 있다. 다만, 조회분 및 C/N율이 증식에 미치는 상관계수의 P값은 각각 0.
00 U/mL 이었다. 증식속도와 효소활성 측면에서 장수버섯 종균용 곡물로는 조를 사용하는 것이 적합하였다. 조에 배양된 장수버섯 종균을 옻나무에 배양하였더니 3일차에 urushiol이 최대 86.
5배 이상 높게 나타났다. 특히 조 배양물의 laccase활성이 옻나무 톱밥 배양물의 효소활성 0.81 U/mL보다도 높은 것으로 확인되었다. Laccase는 urushiol을 제거하는 중요한 효소이며[5], 배지의 조성 및 배양조건에 따라 생산량에 차이가 있는 것으로 알려져 있다[12,13].

후속연구

즉 조는 크기가 작아 낱알 사이의 이격이 좁은 반면, 현미와 밀 낱알의 이격은 조에 비하여 크기 때문에 균체가 늦게 증식하는 것으로 생각된다. 그러나 명확한 규명을 위해서는 물리적환경, 성분적차이, 선호도 등에 대해 보다 면밀한 검토가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	아까시재목버섯이란?	아까시재목버섯(Perenniporia fraxinea)은 구멍장이버섯과에 속하는 버섯으로 보통명칭으로 '장수버섯'이라 불리워지고 있다[1]. 장수버섯의 자실체에는 면역활성 다당류[2] 및 lectin[3] 등이 포함되어 있어 기능성 소재로서 활용 가능성을 가지고 있다.
	장수버섯균이 옻에 미치는 영향은?	반면, 장수버섯의 배양적 특징을 이용한 산업화 시도는 계속되고 있다. 장수버섯균은 옻의 알레르기 유발성분인 urushiol을 저감화하는데 유용한 것으로 확인되었다[5]. 즉, 옻에 장수버섯균을 배양시키면 장수버섯이 분비하는 laccase에 의해 urushiol이 중합되는 원리[5]를 사용하였다.
	장수버섯이 배양된 옻의 식품산업화가 어려운 까닭은 무엇인가?	이렇게 장수버섯이 배양된 옻을 열수추출하면 urushiol이 완전히 제거된 추출물[6]을 얻을 수 있어 옻의 식품사용이 일부 가능해 졌다[7]. 그러나 장수버섯균의 배양기간이 28일[5]로 비교적 길며, 배양 중 옻의 기능성 성분이 일부 소실[8]되고 있어 산업화에 어려움을 겪고 있다.

참고문헌 (17)

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Wang Y, Chan FL, Chen S, Leung LK. The plant polyphenol butein inhibits testosterone-induced proliferation in breast cancer cells expressing aromatase. Life Sci 2005;77:39-51.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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