[논문]표고의 액체종균 배양 조건 및 품질 특성

이수정; 김훈환; 김선호; 김성희; 성낙주

doi:10.14480/jm.2019.17.3.99

표고의 액체종균 배양 조건 및 품질 특성
The effect of different culture conditions of liquid spawn on the quality characteristics of shiitake mushroom (Lentinula edodes) 원문보기

Journal of mushrooms = 한국버섯학회지, v.17 no.3, 2019년, pp.99 - 106

이수정 (경상대학교 농업생명과학연구원) , 김훈환 (경상대학교 수의학과.생명과학연구원) , 김선호 ((주)귀담버섯) , 김성희 (경상대학교 농업생명과학연구원) , 성낙주 (경상대학교 식품영양학과)

초록
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표고의 생산성 향상을 위하여 대두박 0.3%와 설탕 및 포도당 함량을 달리한 7가지의 액체종균 배양액("A"~"G")을 제조하였다. 배양액의 pH는 배양 14일 동안 기간이 경과됨에 따라 점차 산성화되는 경향이었으며 당의 배합비에 따른 유의차가 있었으나 대차는 아니었다. 배양 최종일에서 설탕 함량이 가장 많았던 배양액("G")에서 유의적으로 높은 산성도를 보였다. 건조 균체량은 배양 기간이 경과됨에 따라 유의적으로 증가되었으며, 배양 14일 경과 후 설탕과 포도당의 배합비에 따른 유의차는 없었다. 톱밥 봉지배지에 액체종균을 접종하여 배양한 결과 접종량은 45 mL이상, 배양 기간은 15~18일 정도가 적절한 것으로 확인되었다. 톱밥 배지에서 고체 및 액체종균으로 생육된 표고의 생산성은 고체종균보다 액체종균에서 유의적으로 높았다. 액체종균에 의한 버섯은 씹힘성(chewiness)이 더 우수하였으며, 감칠맛을 내는 아미노산의 함량이 더 많았다.

Abstract ▼ AI-Helper

To improve the productivity of shiitake mushroom (Lentinula edodes), seven different types of media for liquid spawn (denoted as "A" to "G") were prepared with 0.3% soybean meal and varying sugar and glucose concentrations. During 14 days of incubation, the pH of the liquid culture gradually acidified with increasing incubation period. Additionally, there was a significant, but not prominent, difference in the degree of acidification depending on the sugar to glucose ratio. Liquid spawn culture "G," which had the highest sugar content was the most acidic on the last day of incubation. Mycelium dry weight increased significantly with increasing incubation period, and there was no significant difference in mycelium dry weight irrespective of the sugar to glucose ratio even after 14 days of culture. The inoculation of liquid spawn in sawdust medium with an inoculation volume ${\geq}45mL$ and incubation period of 15 to 18 days were the optimal culture conditions. Productivity of fruit bodies in sawdust medium and mushrooms treated with liquid spawn was significantly higher compared to solid spawn treatment. The mushrooms treated with liquid spawn had better chewiness, and the free amino acid content, which is associated with savory taste, was higher in these mushrooms compared to those treated with solid spawn.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. Sugar and glucose contents of soybean meal media for Lentinula edodes liquid spawn
표 Table 2. Changes of pH according to the Lentinula edodes liquid spawn culture in the soybean meal media with different contents of sugar and glucose
표 Table 3. Mycelium dry weight in the soybean meal media for Lentinula edodes liquid spawn culture with different contents of sugar and glucose Mycelium dry weight
그림 Fig. 1. Mycelial growth in sawdust media according to inoculation volume of liquid spawn from Lentinula edodes.
표 Table 4. Weight of fruit body from Lentinula edodes cultivated with solid and liquid spawn in sawdust media
그림 Fig. 2. Mushroom production from solid and liquid spawn of Lentinula edodes.
표 Table 5. Textural characteristics of Lentinula edodes cultivated with the solid and liquid spawn
표 Table 6. Contents of free amino acids in Lentinula edodes cultivated with the solid and liquid spawn

AI 본문요약
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문제 정의

최근 느타리버섯의 경우 액체종균 배양 조건에 따라 균체량이 상이하였다는 보고가 있는데(Lee et al., 2018), 본 연구에서는 표고의 최적 액체종균 배지를 개발하고자 대두박 분말이 첨가된 배양액에 당의 종류와 첨가량을 달리 하였을 때 액체종균의 효율성을 알아보고, 고체종균과의 생산성 및 품질특성을 비교하고자 하였다.

제안 방법

액체종균용 배지는 상기와 동일한 배지를 사용하였다. 고체종균은 각 배지당 13~15 g을 접종하여 150일간 배양시켰으며, 액체종균은 45 mL를 접종하여 90일간 배양시킨 후, 온도 17~18℃, 습도 85~90%로 조절된 재배사에 입상 후 비닐 봉지를 개봉한 다음 자실체의 발생 정도를 관찰하였다. 버섯의 생산량은 생육 11일째에 갓과 대의 형태를 갖춘 버섯을 대상으로 배지의 표면에 대해 수평으로 절단한 자실체의 총 중량으로 계산하였다.
배양이 완료된 후 배양액을 균질화(Polytron PT-MR 2100, KINEMATICA AG, Littau/Luzern, Swiss)시키고, 여과한 여과액의 pH를 pH meter (410, Thermo Orion, Waltham, MA, USA)로 측정하였다.
여기에 직경 4 mm의 코크보러를 사용하여 얻은 균사 절편을 4개씩 접종하고 21±1℃에서 3일간 정치배양한 후 배양 최종일까지 진탕배양(120 rpm)하였다. 배양하는 동안 3, 6, 10 및 14일째에 배양액을 회수하여 pH 및 건조 균체량을 측정하였다.
고체종균은 각 배지당 13~15 g을 접종하여 150일간 배양시켰으며, 액체종균은 45 mL를 접종하여 90일간 배양시킨 후, 온도 17~18℃, 습도 85~90%로 조절된 재배사에 입상 후 비닐 봉지를 개봉한 다음 자실체의 발생 정도를 관찰하였다. 버섯의 생산량은 생육 11일째에 갓과 대의 형태를 갖춘 버섯을 대상으로 배지의 표면에 대해 수평으로 절단한 자실체의 총 중량으로 계산하였다.
상기의 표고 액체종균 배양액을 이용하여 버섯의 생육 정도를 알아보기 위하여 동일 품종의 고체종균과 비교하였다. 고체종균은 접종 후 150일간 배양시켰으며, 액체종균은 45 mL를 접종하여 90일간 배양시킨 것을 생육실에 옮겨 버섯의 생육 과정을 관찰한 결과는 Fig.
이어서 0.2 μm membrane filter 및 sep-pak C18 cartridge에 통과시킨 후 아미노산 자동분석기(Amino acid analyzer 835, Hitachi, Tokyo, Japan)로 분석하였다.
종균의 차이에 따른 버섯의 조직감은 표고의 대 부위를 일정 크기(10×10×10 mm)로 자른 후 texture meter (TA- XT2, Stable Micro Systems Ltd., Surrey, England)로 경도(hardness), 점착성(adhesiveness), 검성(gumminess), 씹힘성(chewiness), 탄력성(springness), 응집성(cohesiveness) 및 복원성(resilience)을 각각 10회 이상 측정하였다.
액체종균 배양액은 대두박 분말이 함유된 것을 사용하였다. 즉, 대두박 분말 3 g, magnesium sulfate 0.5 g 및 potassium dihydrogen phosphate 0.5 g을 차례로 혼합한 후 설탕과 포도당의 첨가량을 달리하여 총 부피를 1 L로 하였다. 이때 배양액 중 설탕과 포도당의 함량은 Table 1과 같았다.
즉, 상기의 배양액을 균질화시킨 직후 2 mL를 정확하게 취하여 85℃의 항온건조기에서 2시간 건조시킨 다음 건조 전·후의 중량을 측정하여 총 배지량에 대한 균체량으로 환산하였다.
톱밥 배지에서 액체종균을 이용한 표고 재배를 위한 최적 접종량을 알아보기 위하여 톱밥 봉지배지는 톱밥:소맥피:미강을 혼합한 후(8:1:1, w:w:w) 180×300 mm 크기의 내열성 polypropylene 봉지에 2 kg이 되도록 압착시켜 121℃에서 3시간 살균시킨 다음 중심부 온도가 15℃ 될 때까지 냉각시켜 상기의 액체종균 배양액을 각 봉지당 10~60 mL의 범위로 달리하여 접종한 후 21±1℃에서 18일간 배양하는 동안 봉지 표면의 겉배양 정도를 관찰하였다.
표고 액체종균의 톱밥 재배에 대한 최적 접종량을 설정하기 위하여 1.7 kg 중량의 톱밥 봉지배지에 상기의 액체종균 배양액(“G”)을 사용하여 접종량을 달리하였을 때 배양 기간에 따른 균사의 생장정도를 관찰하였다(Fig. 1).
표고의 고체 및 액체종균에 따른 생육 정도를 알아보기 위하여 고체종균용 배지는 시판 내열성 polypropylene 봉지(130×500 mm)에 톱밥:소맥피:미강을 혼합하여 충진하였으며, 이때 배지의 총 중량은 2 kg로 하였다.
표고의 생산성 향상을 위하여 대두박 0.3%와 설탕 및 포도당 함량을 달리한 7가지의 액체종균 배양액(“A”~ “G”)을 제조하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 표고의 공시 균주는 ‘추재2호’를 버섯재배농가로부터 분양받아 PDA(potato dextrose agar) 평판배지에 조직배양하여 사용하였다.
액체종균 배양액은 대두박 분말이 함유된 것을 사용하였다. 즉, 대두박 분말 3 g, magnesium sulfate 0.
표고의 고체 및 액체종균에 따른 생육 정도를 알아보기 위하여 고체종균용 배지는 시판 내열성 polypropylene 봉지(130×500 mm)에 톱밥:소맥피:미강을 혼합하여 충진하였으며, 이때 배지의 총 중량은 2 kg로 하였다. 액체종균용 배지는 상기와 동일한 배지를 사용하였다. 고체종균은 각 배지당 13~15 g을 접종하여 150일간 배양시켰으며, 액체종균은 45 mL를 접종하여 90일간 배양시킨 후, 온도 17~18℃, 습도 85~90%로 조절된 재배사에 입상 후 비닐 봉지를 개봉한 다음 자실체의 발생 정도를 관찰하였다.

데이터처리

실험결과는 SPSS 12.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)프로그램을 이용하여 평균±표준편차로 나타내었으며, 실험구별 유의성 검정은 Student t-test 및 일원배치 분산분석(one-way analysis of variance)을 한 후 p<0.05의 유의수준에서 Duncan's multiple range tests로 사후검정을 하였다.

이론/모형

배양기간 동안 액체종균의 균체 생장정도를 알아보기 위하여 건조법으로 균체량을 측정하였다. 즉, 상기의 배양액을 균질화시킨 직후 2 mL를 정확하게 취하여 85℃의 항온건조기에서 2시간 건조시킨 다음 건조 전·후의 중량을 측정하여 총 배지량에 대한 균체량으로 환산하였다.

성능/효과

각 배지당 액체종균의 접종량을 10, 20, 30, 40, 45, 50 및 60 mL로하여 18일동안배양시킨결과,배양 5일까지는 아무런 변화가 관찰되지 않았으며, 배양 6일 경과 후 45, 50 및 60 mL를 접종한 배지의 표면에서 균사생장이 관찰되었으며, 30 및 40 mL 접종된 배지에서는 균사 생장이 미약하였다. 배양 13~14일경에는 45, 50 및 60 mL를 접종한 배지에서 균사 생장이 배지 하단까지 증식된 것으로 확인되었으며, 이들 배지는 배양 16~17일 경과 후에 배지 표면 전체에서 균사 생장이 이루어진 것으로 관찰되었다.
배양 최종일에서 설탕 함량이 가장 많았던 배양액(“G”)에서 유의적으로 높은 산성도를 보였다. 건조 균체량은 배양 기간이 경과됨에 따라 유의적으로 증가되었으며, 배양 14일 경과 후 설탕과 포도당의 배합비에 따른 유의차는 없었다. 톱밥 봉지배지에 액체종균을 접종하여 배양한 결과 접종량은 45 mL이상, 배양 기간은 15~18일 정도가 적절한 것으로 확인되었다.
고체종균으로 생육시킨 표고는 생육 2일 경과 후에 아무런 변화를 보이지 않았으나, 생육 5일경에 자실체의 형태가 관찰되기 시작하였으며, 생육 10일경에는 버섯의 갓 과 대의 형태가 뚜렷해져 수확이 가능한 것으로 판단되었다. 액체종균으로 생육된 표고는 생육 2일경과 후 배지 전체에서 버섯의 갓이 확인되었으며, 생육 5일경에는 갓의 형태가 더욱 뚜렷해지고 대의 형태가 나타났으며, 생육 10일 경과 후에 고체종균과 마찬가지로 수확이 가능한 형태로 생육된 것을 확인하였다.
더욱이 배양 14일 경과 후에 포도당의 함량이 많았던 배양액 “A”, “B” 및 “C”에 비해 설탕 함량이 많았던 배양액(“E”, “F” 및 “G”)에서 더 산성화되는 경향이었으며, 설탕 함량이 가장 많았던 “G”에서 유의적으로 높은 산성도를 보였다.
, 2014). 따라서 본 연구에서 배양 14일째에 균사체 중량의 감소는 균사체의 성분, 배양액 중 영양원의 함량 및 균사활력 등과 관련있는 것으로 추정된다. 한편 본 연구의 표고 액체종균 배양액에서 배양 10~14일경에 당의 배합에 따른 균체량의 변화에는 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 배양 초기에 설탕의 함량이 많은 배양액에서 균체량이 다소 증가되어, 표고의 액체종균 배양액으로 설탕의 함량이 많은 배양액이 적절한 것으로 생각된다.
따라서 톱밥 배지에 대한 표고 액체종균의 접종량은 45 mL 이상이 적절하며 이때 배양 기간은 15~18일 정도로 20일 이내에 배지의 표면 균사의 생장이 완료될 것으로 예측되었다.
배양 10일 까지 모든 처리구에서 배양 기간이 경과됨에 따른 건조 균체량이 유의적으로 증가되었으며, 배양 초기부터 6일까지는 설탕의 함량이 많았던 배양액(“E”, “F” 및 “G”)에서 포도당 함량이 많았던 배양액에 비해 건조 균체량이 다소 많았으나, 배양 14일 경과 후에는 설탕과 포도당의 배합비에 따른 유의차를 보이지 않았다.
97의 범위로 당의 배합비에 따라 유의적인 차이를 보였으나, 대차는 아니었다. 배양 기간이 경과됨에 따라 배양액은 점차 산성화되는 경향이었으며, 배양 6일 경과 후에는 모든 배양액에서 pH 4 미만이었다. 더욱이 배양 14일 경과 후에 포도당의 함량이 많았던 배양액 “A”, “B” 및 “C”에 비해 설탕 함량이 많았던 배양액(“E”, “F” 및 “G”)에서 더 산성화되는 경향이었으며, 설탕 함량이 가장 많았던 “G”에서 유의적으로 높은 산성도를 보였다.
배양 최종일에서 설탕 함량이 가장 많았던 배양액(“G”)에서 유의적으로 높은 산성도를 보였다.
78 mg/100 g이었다. 버섯의 감칠맛 성분과 관련있는 aspartic acid와 glutamic acid 함량은 각각 59.81 mg/ 100 g, 74.63 mg/100 g이었으며, 총 아미노산의 함량이 고체종균에 의한 버섯에서 더 많았으나, 버섯의 감칠맛 성분과 총 아미노산에 대한 이들 아미노산의 비율은 액체종 균에 의한 버섯(27.7%)이 고체종균에 의한 버섯(19.3%) 에 비해 더 높은 수준이었다.
고체 및 액체종균으로 생육된 표고에서 조직감을 비교한 결과는 Table 5와 같았다. 버섯의 대부위를 비교한 결과 경도(hardness), 검성(gumminess), 씹힘성(chewiness) 및 복원성(resilience)은 액체종균으로 생육된 버섯에서 고체종균으로 생육된 버섯에 비해 유의적으로 높았다. 그 외 점착성(adhesiveness), 탄력성(springness) 및 응집성 (cohesiveness)은 종균에 따른 유의차를 보이지 않았다.
고체종균으로 생육시킨 표고는 생육 2일 경과 후에 아무런 변화를 보이지 않았으나, 생육 5일경에 자실체의 형태가 관찰되기 시작하였으며, 생육 10일경에는 버섯의 갓 과 대의 형태가 뚜렷해져 수확이 가능한 것으로 판단되었다. 액체종균으로 생육된 표고는 생육 2일경과 후 배지 전체에서 버섯의 갓이 확인되었으며, 생육 5일경에는 갓의 형태가 더욱 뚜렷해지고 대의 형태가 나타났으며, 생육 10일 경과 후에 고체종균과 마찬가지로 수확이 가능한 형태로 생육된 것을 확인하였다.
톱밥 봉지배지에 액체종균을 접종하여 배양한 결과 접종량은 45 mL이상, 배양 기간은 15~18일 정도가 적절한 것으로 확인되었다. 톱밥 배지에서 고체 및 액체종균으로 생 육된 표고의 생산성은 고체종균보다 액체종균에서 유의적으로 높았다. 액체종균에 의한 버섯은 씹힘성(chewiness)이 더 우수하였으며, 감칠맛을 내는 아미노산의 함량이 더 많았다.
건조 균체량은 배양 기간이 경과됨에 따라 유의적으로 증가되었으며, 배양 14일 경과 후 설탕과 포도당의 배합비에 따른 유의차는 없었다. 톱밥 봉지배지에 액체종균을 접종하여 배양한 결과 접종량은 45 mL이상, 배양 기간은 15~18일 정도가 적절한 것으로 확인되었다. 톱밥 배지에서 고체 및 액체종균으로 생 육된 표고의 생산성은 고체종균보다 액체종균에서 유의적으로 높았다.
고체 및 액체종균으로 생육된 표고의 유리아미노산 함량을 비교한 결과는 Table 6과 같았다. 표고 중 유리아미 노산은 21종이 검출되었으며, 고체 및 액체종균에 의한 버섯에서 총 아미노산 함량은 각각 309.17 mg/100 g 및 269.78 mg/100 g이었다. 버섯의 감칠맛 성분과 관련있는 aspartic acid와 glutamic acid 함량은 각각 59.
따라서 본 연구에서 배양 14일째에 균사체 중량의 감소는 균사체의 성분, 배양액 중 영양원의 함량 및 균사활력 등과 관련있는 것으로 추정된다. 한편 본 연구의 표고 액체종균 배양액에서 배양 10~14일경에 당의 배합에 따른 균체량의 변화에는 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 배양 초기에 설탕의 함량이 많은 배양액에서 균체량이 다소 증가되어, 표고의 액체종균 배양액으로 설탕의 함량이 많은 배양액이 적절한 것으로 생각된다.

후속연구

, 2003). 따라서 액체 종균으로 생육된 표고는 고체종균으로 생육된 버섯에 비해 배양 기간 및 수확량 측면에서 효율적이고 조직감이 우수하여 2차 가공품의 제조를 위한 부원료로써 활용도가 높을 것으로 예상된다.
따라서 액체종균으로 생육된 표고는 조직감 및 감칠맛이 우수하며 재배 기간의 단축에 따른 생산성이 우수하여 고체종균에 의한 버섯에 비해 효율적이며, 소비자의 선호도 측면에서의 시장성과 농가의 소득 측면에서도 효과적일 것으로 기대된다.
특히 표고 균사의 액체배양은 생육속도가 느리고 배양 중 오염 발생이 잦아 산업화에 어려움이 있는 것으로 알려져 있는데, 본 연구에서 개발된 표고 액체종균의 배양액 및 배양조건은 기존의 고체 종균 사용에 비해 배양기간의 단축뿐 아니라 버섯 생산량의 증대로 향후 표고의 산업적 효율성 향상에 기여할 것으로 예상된다. 또한 표고의 생산 기간 단축에 의한 생산 비용의 절감은 버섯의 소비촉진, 버섯을 이용한 2차 가공품의 제조 및 버섯시장의 활성화에도 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대된다.
특히 표고 균사의 액체배양은 생육속도가 느리고 배양 중 오염 발생이 잦아 산업화에 어려움이 있는 것으로 알려져 있는데, 본 연구에서 개발된 표고 액체종균의 배양액 및 배양조건은 기존의 고체 종균 사용에 비해 배양기간의 단축뿐 아니라 버섯 생산량의 증대로 향후 표고의 산업적 효율성 향상에 기여할 것으로 예상된다. 또한 표고의 생산 기간 단축에 의한 생산 비용의 절감은 버섯의 소비촉진, 버섯을 이용한 2차 가공품의 제조 및 버섯시장의 활성화에도 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	톱밥 봉지배지에 액체종균을 접종할 경우 적정 조건은 무엇인가?	건조 균체량은 배양 기간이 경과됨에 따라 유의적으로 증가되었으며, 배양 14일 경과 후 설탕과 포도당의 배합비에 따른 유의차는 없었다. 톱밥 봉지배지에 액체종균을 접종하여 배양한 결과 접종량은 45 mL이상, 배양 기간은 15~18일 정도가 적절한 것으로 확인되었다. 톱밥 배지에서 고체 및 액체종균으로 생육된 표고의 생산성은 고체종균보다 액체종균에서 유의적으로 높았다.
	표고의 효능은 무엇인가?	우리나라의 버섯 산업은 표고와 양송이버섯으로부터 시작되었으며, 초창기에 표고(Lentinula edodes)는 원목을 이용한 재배가 주류를 이루었다(Yoo, 1989). 표고는 여타의 식용버섯에 비해 식감이 좋아 국내에서 선호도가 가장 높은 버섯 중의 하나이며(Kim and Kim, 2011), 항당뇨, 혈압조절, 면역증강, 간 보호 및 동맥경화나 비만 억제 등 의 생리활성 효능도 알려져 있다(Enman et al., 2007).
	액체종균으로 생육된 표고의 장점은 무엇인가?	톱밥 봉지배지에 액체종균을 접종하여 배양한 결과 접종량은 45 mL이상, 배양 기간은 15~18일 정도가 적절한 것 으로 확인되었다. 톱밥 배지에서 고체 및 액체종균으로 생 육된 표고의 생산성은 고체종균보다 액체종균에서 유의적 으로 높았다. 액체종균에 의한 버섯은 씹힘성(chewiness)이 더 우수하였으며, 감칠맛을 내는 아미노산의 함량이 더 많았다.

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저자의 다른 논문 :

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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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