[논문]분리형 용기를 이용한 표고버섯 톱밥재배 연구

정연석; 장영선; 유림; 가강현

doi:10.4489/kjm.20190043

분리형 용기를 이용한 표고버섯 톱밥재배 연구
Sawdust Cultivation of Lentinula edodes Using a Detachable Plastic Bottle 원문보기

한국균학회지 = The Korean journal of mycology, v.47 no.4, 2019년, pp.385 - 392

정연석 (국립산림과학원 산림소득자원연구과) , 장영선 (국립산림과학원 산림소득자원연구과) , 유림 (국립산림과학원 산림소득자원연구과) , 가강현 (국립산림과학원 산림소득자원연구과)

초록
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플라스틱 비닐을 이용한 톱밥배지를 기반으로 하는 표고 재배방식은 환경문제를 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 비닐 대신 플라스틱 용기를 이용하여 표고의 재배실험을 실시하였다. 참나무 톱밥과 밀기울을 4:1 비율로 혼합하여 함수율을 65%로 맞춘 톱밥배지를 분리가 가능한 플라스틱 용기에 입병하였다. 접종한 배지는 배양일, 명배양 광조건 등을 달리하여 80일 또는 120일간 배양하였다. NIFoS 2464 균주에서는 300 Lux의 광도에서 명배양을 진행하였을 경우 배지의 중량감소율이 더 높았고, 빛의 세기는 배지의 중량감소와 연관이 있는 것으로 나타났다. 버섯 발생시에는 발생실의 공기순환 팬 속도를 달리하였다. NIFoS 2464 균주는 암배양 80일, 명배양 500 Lux에서 40일, 공기순환 팬 속도 30 rpm에서 가장 높은 생산량을 나타내었다. 120일 동안 배양된 병 배지의 경우, 명배양을 40일간 진행한 배지에서 생산량이 더 높았다. 암배양을 80일간 진행한 배지의 경우 배지 상면으로의 반복적인 살수작업 및 배양실 내의 빛 자극으로 인해 자실체가 발생하였다. 첫 수확 후 배지의 수축으로 인해 배지는 병으로부터 분리되었다. 분리된 플라스틱 병은 버섯 재배에 재사용할 수 있으며 이를 이용하면 플라스틱 폐기물의 양을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Currently, plastic bags are being used for sawdust cultivation of shiitake mushroom. However, due to serious environmental problems caused by the use of plastic bags, we studied the efficacy of bottle cultivation method to replace the sawdust bag method. Small detachable plastic bottles (400 g capacity) filled with Quercus spp. sawdust and wheat bran (4:1 w/w) media were incubated for 80 and 120 days. The weight loss (%) of the media was higher for the NIFoS 2464 strain at an approximate light intensity of 300 Lux than light intensity of 500 Lux; the light intensity was associated with the loss of sawdust medium-weight during the cultivation period. The highest yield was observed when the strain was cultivated for 80 days under dark conditions, 40 days under 500 Lux light, and air circulation fan speed of 30 rpm. When incubated for 120 days, mushroom yield in the bottle media was higher at 40 days of light exposure than 20 days of light exposure. In the bottle media incubated for 80 days under dark conditions, the mushrooms fruited due to repetitive water spraying on the top of the media and light stimulation during the fruiting period. The media could be separated from the bottles because the media shrank after the first harvest. These separated plastic bottles could be re-used for mushroom cultivation, thereby reducing the amount of plastic waste.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. Incubation period, light intensity and fan speed for Lentinula edodes cultivation in this study
표 Table 2. Weight loss rate (%) of sawdust media during cultivation periods
표 Table 3. Yield of Lentinula edodes strains on sawdust media in plastic bottles
표 Table 4. Biological effciency(BE, %) of Lentinula edodes strains on sawdust medium in plastic bottle
그림 Fig. 1. Lentinula edodes (NIFoS 2464 and NIFoS 2778) on sawdust media in plastic bottles. A-F, NIFoS 2464; G-K, NIFoS 2778; A, Condition 2; B, Condition 3; C, Condition 4; D, Condition 5; E, Condition 7; F, Condition 10; G, Condition 3; H, Condition 4; I, Condition 8; K, Condition 10. L- M, NIFoS 2464 after the second flush on the sawdust media that separated from the plastic bottle.
그림 Fig. 2. Shortcomings of Lentinula edodes cultivation on sawdust media in plastic bottles.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 플라스틱 비닐 대신 용기를 이용한 표고 톱밥재배 가능성을 알아보았으며, 배양기간 및 빛과 같은 요인들이 표고의 생산량에 영향을 주는지 알아보았다.

제안 방법

발생기간 동안에는 발생실 내부온도 20℃, 습도 90%를 유지하였다. 1차 발생 후 2주간 휴양 기간을 주었으며, 휴양 후에는 1차 발생과 같은 방법으로 2차 발생을 진행하였다. 버섯 발생은 2차까지 진행하였으며, 각 차수에 수확된 표고의 무게 및 수량을 조사하였다.
발생실의 공기순환 조건은 공기순환장치의 팬(Ø 35cm×2) 속도에 따라 2가지 조건으로 진행하였다(Table 1).
배양기간 및 명배양 시 광조건은 Table 1과 같이 진행하였으며, 조건1, 2(총 배양기간 80일)를 제외한 다른 조건에서는 총 배양기간 120일 중 명배양 기간을 20일, 40일 두 조건으로 진행하였다. NIFoS 2778 균주와 NIFoS 2464 균주 배지 중량감소율(Table 2)은 균주(F = 9.
종균병에 배양된 종균 15−20 g을 각 용기배지에 접종하여 22℃의 배양실에서 배양하였다. 배양기간은 암배양 80일, 암배양 80일+ 명배양 40일, 암배양 100일+명배양 20일의 3가지로 설정하여 배양하였다. 명배양의 경우 약 300 Lux, 500 Lux의 두 조건에서 진행하였다(Table 1).
1차 발생 후 2주간 휴양 기간을 주었으며, 휴양 후에는 1차 발생과 같은 방법으로 2차 발생을 진행하였다. 버섯 발생은 2차까지 진행하였으며, 각 차수에 수확된 표고의 무게 및 수량을 조사하였다. 조사가 끝난 버섯은 50℃ 건조기에서 72시간 동안 건조시켰다.
플라스틱 비닐을 이용한 톱밥배지를 기반으로 하는 표고 재배방식은 환경문제를 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 비닐 대신 플라스틱 용기를 이용하여 표고의 재배실험을 실시하였다. 참나무 톱밥과 밀기울을 4:1 비율로 혼합하여 함수율을 65%로 맞춘 톱밥배지를 분리가 가능한 플라스틱 용기에 입병하였다.
용기 상면으로 발이하여 자실체를 형성한 버섯들을 기준으로 수확하여 생산량을 측정하였고 (Table 3), 생물학적 효율(BE)을 계산하였다(Table 4). 전체적인 버섯의 생산성은 조건 8(배양기간 120일, 광조건 300 Lux, 공기순환 팬 속도 30 rpm)을 제외하면 NIFoS 2464 균주의 생산성이 NIFoS 2778 균주보다 각 조건에서 더 높게 나타났다.
표고 균주는 PDA 평판 배지에 접종하여 25℃에서 배양한 뒤 종균 접종원으로 사용하였다. 종균용 톱밥배지는 참나무 톱밥 80%(상수리나무 50% : 신갈나무 50%), 밀기울 20%의 비율로 섞어 함수율 65%로 조절한 후 1 L 용량의 종균병에 650 g씩 넣어 고압증기멸균(100℃ 60분, 121℃ 90분)하였다. 평판배지에 배양된 표고 균주를 종균병에 접종한 후 22℃ 배양실에서 30일간 배양하여 접종 종균으로 사용하였다.
분리형 플라스틱 용기[㈜동우, 700 mL 분리형용기]를 실험에 사용하였다. 참나무 톱밥 80%(상수리나무 50% : 신갈나무 50%), 밀기울 20%의 비율로 섞어 함수율 60%로 조절하여 용기에 400 g이내로 충진한 뒤, 고압증기멸균(100℃ 60분, 121℃ 90분) 하였다. 종균병에 배양된 종균 15−20 g을 각 용기배지에 접종하여 22℃의 배양실에서 배양하였다.

대상 데이터

실험에 사용된 표고 균주는 국립산림과학원 균주보존실에 4℃로 보존되어있는 표고 균주(NIFoS 2464, NIFoS 2778)를 사용하였다. 본 연구에 사용된 두 균주는 기존 플라스틱 비닐을 이용한 재배에서 많이 이용되는 균주들로써, NIFoS 2464는 기둥형 톱밥배지, NIFoS 2778은 사각형 톱밥배지를 이용한 재배에 이용되고 있다. 표고 균주는 PDA 평판 배지에 접종하여 25℃에서 배양한 뒤 종균 접종원으로 사용하였다.
분리형 플라스틱 용기[㈜동우, 700 mL 분리형용기]를 실험에 사용하였다. 참나무 톱밥 80%(상수리나무 50% : 신갈나무 50%), 밀기울 20%의 비율로 섞어 함수율 60%로 조절하여 용기에 400 g이내로 충진한 뒤, 고압증기멸균(100℃ 60분, 121℃ 90분) 하였다.
실험에 사용된 표고 균주는 국립산림과학원 균주보존실에 4℃로 보존되어있는 표고 균주(NIFoS 2464, NIFoS 2778)를 사용하였다. 본 연구에 사용된 두 균주는 기존 플라스틱 비닐을 이용한 재배에서 많이 이용되는 균주들로써, NIFoS 2464는 기둥형 톱밥배지, NIFoS 2778은 사각형 톱밥배지를 이용한 재배에 이용되고 있다.

데이터처리

생산성 조사는 각 처리구 당 5반복으로 수행된 결과값을 이용하여 평균 및 표준편차를 구하였으며, 모든 항목에 대한 상관관계를 알아보기 위해 SPSS 프로그램(PASW Statistics 18; SPSS INC., Chicago, IL, USA)으로 분산분석 후 Scheffe s test에 의해 p<0.05 수준에서 사후분석 및 검증하였다.

성능/효과

조건 3(배양기간 120일, 광조건 300 Lux, 공기순환 팬 속도 30 rpm)에서 생산량이 가장 낮았다(187 g, BE 38%). 120일간 배양한 배지들을 비교해 보았을 때, 명배양을 20일간 진행한 용기에서 더 높은 버섯 생산량을 나타내었다. 80일간 암배양만 진행한 후 발생작업을 진행한 배지의 버섯 생산량은 명배양을 40일간 진행한 배지들에 비해 약 40%정도 생산량이 높았으나, 명배양을 20일간 진행한 배지들보다는 약 8%정도 낮았다.
120일간 배양한 배지들을 비교해 보았을 때, 명배양을 20일간 진행한 용기에서 더 높은 버섯 생산량을 나타내었다. 80일간 암배양만 진행한 후 발생작업을 진행한 배지의 버섯 생산량은 명배양을 40일간 진행한 배지들에 비해 약 40%정도 생산량이 높았으나, 명배양을 20일간 진행한 배지들보다는 약 8%정도 낮았다.
조건 10을 제외한 다른 모든 실험군에서 NIFoS 2464 균주의 버섯생산량이 NIFoS 2778 균주보다 높게 나타났다. NIFoS 2464 균주는 기둥형배지에 더 적합한 표고 균주이며, NIFoS 2778 균주는 사각배지에 더 적합한 표고 균주이다. 위 결과에 비추어 볼 때, 본 연구에 사용된 병 형태의 플라스틱 용기를 이용한 재배방법에는 기둥형배지 재배를 위해 개발된 균주를 사용하는 것이 더 적합한 것으로 확인하였다.
전체적인 버섯의 생산성은 조건 8(배양기간 120일, 광조건 300 Lux, 공기순환 팬 속도 30 rpm)을 제외하면 NIFoS 2464 균주의 생산성이 NIFoS 2778 균주보다 각 조건에서 더 높게 나타났다. NIFoS 2464 균주를 보았을 때, 조건 9(배양기간 120 일, 광조건 500 Lux, 공기순환 팬 속도 30 rpm)에서 가장 높은 버섯 생산량(343 g, BE 70%)을 나타냈으며, 그 다음으로 같은 배양조건에 발생작업 시 팬 속도가 40 rpm으로 조절된 조건 10에서 높은 생산량을 나타내었다(341 g, BE 70%). 배양기간이 짧은 조건 2(배양기간 80일.
접종한 배지는 배양일, 명배양 광조건 등을 달리하여 80일 또는 120일간 배양하였다. NIFoS 2464 균주에서는 300 Lux의 광도에서 명배양을 진행하였을 경우 배지의 중량감소율이 더 높았고, 빛의 세기는 배지의 중량감소와 연관이 있는 것으로 나타났다. 버섯 발생시에는 발생실의 공기순환 팬 속도를 달리하였다.
NIFoS 2464 균주의 생산량을 보았을 때, 배양기간을 80일만 가져갔음에도 120일의 배양기간을 가져간 실험군들과 생산량에서 뒤쳐지지 않았으며, 자실체의 형태 및 크기에서도 큰 차이가 나지 않았다(Fig. 1). 이는 배양기간이 짧지만 발생과정 시 반복적으로 실시한 배지 상면 살수작업과 발생실에서의 빛 자극에 의하여 배지 상면의 갈변과 버섯의 발이가 원할하게 진행되었기 때문이 라고 사료된다.
NIFoS 2778 균주는 조건8(배양기간 120일, 광조건 300 Lux, 공기순환 팬 속도 30 rpm)에서 가장 높은 생산량(390 g, BE 80%)을 나타냈으며, 생산량이 없었던 조건5을 제외하면 조건6(배양기간 120일, 명배양 500 Lux, 환기 팬 속도 40 rpm)에서 가장 낮은 생산량(27 g, BE 6%)을 나타내었다. NIFoS 2778 조건 10에서는 5개의 용기 중 1개의 용기에서 94 g의 버섯이 생산되었고 다른 용기에는 버섯이 생산되지 않았다.
배양기간 및 명배양 시 광조건은 Table 1과 같이 진행하였으며, 조건1, 2(총 배양기간 80일)를 제외한 다른 조건에서는 총 배양기간 120일 중 명배양 기간을 20일, 40일 두 조건으로 진행하였다. NIFoS 2778 균주와 NIFoS 2464 균주 배지 중량감소율(Table 2)은 균주(F = 9.832, df = 1, p = 0.002) 및 총 배양기간에 따라 통계적으로 유의한 차이가 나는 것으로 나타났으나(F=146.221, df = 2, p = 0.000), 120일간 배양한 실험조건들에서 명배양 기간의 차이가 배지 중량 감소에 유의미한 영향을 주지는 않았다. 반면에 명배양 시 빛의 세기를 다르게 한 경우, 빛의 세기가 300 Lux인 조건에서 배지 중량의 감소율이 더 큰 것으로 나타났으며, 빛의 세기가 총 배양기간 동안의 중량감소에 영향을 주는 것으로 나타났다(F = 4.
7%이며 기둥형배지는 발생작업을 더 많이 반복하였기 때문에, 용기재배법을 적용하여 생산된 표고의 생산량이 다른 형태의 플라스틱비닐을 이용한 표고 재배보다 적은 생산량을 나타내지는 않는 것으로 보여진다. 각 실험조건당 5반복으로 진행된 이번 실험에서 각 용기마다 균일한 버섯의 생산이 이루어지지 않아 편차가 크게 나타났다. 이는 용기 내부의 측면 및 하면에서 발이되어 기형버섯으로 발달된 자실체가 원인이며, 이로 인한 통계적 분석에 어려움이 있었다(Fig.
000), 120일간 배양한 실험조건들에서 명배양 기간의 차이가 배지 중량 감소에 유의미한 영향을 주지는 않았다. 반면에 명배양 시 빛의 세기를 다르게 한 경우, 빛의 세기가 300 Lux인 조건에서 배지 중량의 감소율이 더 큰 것으로 나타났으며, 빛의 세기가 총 배양기간 동안의 중량감소에 영향을 주는 것으로 나타났다(F = 4.709, df = 2, p = 0.011). 배지의 중량 감소율은 표고 균주가 영양 생장을 하는 동안 톱밥배지를 분해하는 정도를 간접적으로 보여주기 때문에, 배양기간 중의 빛의 세기가 버섯 균주의 배지 분해에 영향을 준다고 볼 수 있다.
NIFoS 2778 조건 10에서는 5개의 용기 중 1개의 용기에서 94 g의 버섯이 생산되었고 다른 용기에는 버섯이 생산되지 않았다. 발생작업 시 공기순환 팬의 속도가 40 rpm인 조건에서 생산성이 대부분 더 높은 것을 확인할 수 있었다. 조건 10을 제외한 다른 모든 실험군에서 NIFoS 2464 균주의 버섯생산량이 NIFoS 2778 균주보다 높게 나타났다.
3 kg의 기둥형 톱밥배지에 재배하여 여섯 번의 발생작업을 거쳐 310 g/bag의 생산량을 나타내었다. 본 연구에서 가장 생산량이 높은 실험군인 NIFoS 2778 균주의 조건 8번 실험군은 400 g의 톱밥배지를 이용하여 두 차수의 발생작업을 거쳐 97.5 g/용기의 생산량을 보여주었다. 용기재배의 경우 톱밥배지의 양이 위의 기둥형배지의 30.
NIFoS 2464 균주는 기둥형배지에 더 적합한 표고 균주이며, NIFoS 2778 균주는 사각배지에 더 적합한 표고 균주이다. 위 결과에 비추어 볼 때, 본 연구에 사용된 병 형태의 플라스틱 용기를 이용한 재배방법에는 기둥형배지 재배를 위해 개발된 균주를 사용하는 것이 더 적합한 것으로 확인하였다.
용기 상면으로 발이하여 자실체를 형성한 버섯들을 기준으로 수확하여 생산량을 측정하였고 (Table 3), 생물학적 효율(BE)을 계산하였다(Table 4). 전체적인 버섯의 생산성은 조건 8(배양기간 120일, 광조건 300 Lux, 공기순환 팬 속도 30 rpm)을 제외하면 NIFoS 2464 균주의 생산성이 NIFoS 2778 균주보다 각 조건에서 더 높게 나타났다. NIFoS 2464 균주를 보았을 때, 조건 9(배양기간 120 일, 광조건 500 Lux, 공기순환 팬 속도 30 rpm)에서 가장 높은 버섯 생산량(343 g, BE 70%)을 나타냈으며, 그 다음으로 같은 배양조건에 발생작업 시 팬 속도가 40 rpm으로 조절된 조건 10에서 높은 생산량을 나타내었다(341 g, BE 70%).
발생작업 시 공기순환 팬의 속도가 40 rpm인 조건에서 생산성이 대부분 더 높은 것을 확인할 수 있었다. 조건 10을 제외한 다른 모든 실험군에서 NIFoS 2464 균주의 버섯생산량이 NIFoS 2778 균주보다 높게 나타났다. NIFoS 2464 균주는 기둥형배지에 더 적합한 표고 균주이며, NIFoS 2778 균주는 사각배지에 더 적합한 표고 균주이다.

후속연구

첫 수확 후 배지의 수축으로 인해 배지는 병으로부터 분리되었다. 분리된 플라스틱 병은 버섯 재배에 재사용할 수 있으며 이를 이용하면 플라스틱 폐기물의 양을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
이는 상품성을 가진 버섯의 생산량을 감소시키며, 재배의 경제 성을 감소시키는 요인이기도 하다. 위 문제를 해결하기 위한 용기 개발 및 재배방법의 개선이 필요하며, 이와 더불어 용기에서 재배 가능한 표고 품종을 개발하는 것도 중요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	표고는 무엇인가?	표고(Lentinula edodes, shiitake)는 죽은 참나무류에서 발생하는 백색부후균으로, 우리나라를 비롯하여 일본, 중국 등 동북아 지역에서 주로 생산, 소비되고 있다[1]. 항암작용이 있는 렌티난 성분과 콜레스테롤 저하에 도움을 주는 에리타데닌 성분을 함유한 표고는 건강에 기여를 많이 하고 있다[2].
	표고를 플라스틱 비닐을 재배에 이용한다면 어떤 문제점을 발생시키는가?	팽이버섯, 큰느타리버섯 등 다른 식용버섯들과 달리 표고는 플라스틱 비닐을 재배에 이용하고 있어 플라스틱 비닐 및 여러 소모성 폐기물들을 많이 배출하는 재배방법이다. 이는 폐기물의 증가 및 환경오염을 야기시킨다. 이와는 달리 버섯의 병재배에 사용되는 플라스틱은 주로 폴리프로필렌(polypropylene) 재질이며, 고압살균의 높은 온도(121℃)와 압력에도 견디기 때문에 재사용이 가능하며, 이를 통해 산업폐기물의 양을 줄이는 장점이 있다[7].
	표고는 어떤 성분을 함유하고 있나?	표고(Lentinula edodes, shiitake)는 죽은 참나무류에서 발생하는 백색부후균으로, 우리나라를 비롯하여 일본, 중국 등 동북아 지역에서 주로 생산, 소비되고 있다[1]. 항암작용이 있는 렌티난 성분과 콜레스테롤 저하에 도움을 주는 에리타데닌 성분을 함유한 표고는 건강에 기여를 많이 하고 있다[2]. 우리나라의 표고재배는 주로 상수리나무, 신갈나무 등과 같은 참나무류(Quercus spp.

참고문헌 (12)

Bak WC, Park YA, Lee BH, Ka KH, Park JH. Characteristics of newly bred shiitake strain "Chunbaegko". Kor J Mycol 2013;41:28-32.

원문보기 상세보기
Park YA, Lee KT, Bak WC, Kim MK, Ka KH, Koo CD. Eritadenin contents analysis in various strains of Lentinula edodes using LC-MS/MS. Kor J Mycol 2011;39:23-42.
Ryu SR, Bak WC, Koo CD, Lee BH. Studies on breeding and cultivation characteristics of Lentinula edodes strains for sawdust cultivation. Kor J Myocl 2009;37:65-72.

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Seo DS, Koo CD. Effect of light wavelengths on the mycelial browning of Lentinula edodes strain Sanjo 701ho. Kor J Mycol 2019;47:63-73.
Leatham GF, Stahmann MA. Effect of light and aeration on fruiting of Lentinula edodes. Trans Br Mycol Soc 1987;88:9-20.

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Forest Mushroom research Center. Oak mushroom production technology. Yeoju: Forest Mushroom Research Center; 2009.
Cheong JC, Lee CJ, Moon JW. Comprehensive model formedium composition for mushroom bottle cultivation. J Mushrooms 2016;14:111-8.

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Cheong JC, Jhune CS, Lee CJ, Oh JA. Physico-chemical characteristics and utilization of raw materials for mushroom substrates. Kor J Mycol 2010;38:136-41.

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Kumagai T. Photocontrol of fungal development. Photochem Photobiol 1988;47:889-96.

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Kim YH, Jhune CS, Park SC, You CH, Sung JM, Kong WS. The changes in intracellular enzyme during the mycelial browning of Lentinula edodes(Berkeley) Sing. J Mushrooms 2009;7:110-4.

저자의 다른 논문 :

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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