KR20010069333A

KR20010069333A - 느타리버섯 배지발효용 미생물제재의 제조방법

Info

Publication number: KR20010069333A
Application number: KR1020010012372A
Authority: KR
Inventors: 차두종; 박태헌
Original assignee: 유효열; (주)아그로텍
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2001-07-25

Abstract

본 발명은 느타리버섯 재배 시 사용되는 배지의 발효에 유용한 미생물제재의 제조방법에 관한 것으로서 좀 더 상세하게는 탄수화물, 단백질, 섬유소등의 분해효소활성을 지니며, 또한 미생물균체의 성분 중 vitamine, 아미노산의 함량이 높아 버섯균사의 증식촉진, 버섯의 증수에 효과적이며, 항생물질을 분비하여 유해곰팡이류 및 세균의 오염방지에 적합한 고초균(Bacillussp.),방선균(Streptomyces), 효모(Saccharomyces), 광합성세균(Rhodobacter) 및 고온성방선균(Thermoactinomyces) 5종의 미생물군을 선정하고, 각각의 증식에 적합한 배양조건, 배지조성으로 준비한 액체, 고체배지에서 3∼6일간 배양시켜 얻은 배양물을 다공성의 팽연왕겨, wood chip 등의 식물소재에 담지시켜 건조한 미생물제재를 제조하고 이를 느타리버섯배지의 발효에 이용하여 유해성 곰팡이류 및 혐기성세균에 의한 오염을 방지하고 버섯균사 및 자실체의 생육을 촉진하는 방법에 관한 것이다.

Description

느타리버섯 배지발효용 미생물제재의 제조방법{omitted}

본 발명은 느타리버섯 재배 시 사용되는 배지의 발효에 유용한 미생물 제재의 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 현재 행하여지고 있는 자연퇴적발효과정 중에 문제가 되고 있는 유해성 곰팡이 및 혐기성세균에 의한 오염을 방지하고 버섯균사의 증식촉진 및 자실체의 수량증대를 목적으로 효소분해활성 및 느타리버섯 증식촉진효과가 우수한 미생물의 조합으로 고초균(Bacillussp.), 효모(Saccharomycessp.), 방선균(Streptomycessp.), 광합성세균(Photosynthetic bacteria) 및 고온성방선균(Thermoactinomyces) 등 5종의 미생물을 각각의 증식에 유리한 배양조건, 배지조성으로 준비한 액체배지에서 3∼6일간 배양한 후, 팽연왕겨, wood chip 등의 다공성 식물소재에 균체를 담지시겨 혼합, 건조한 느타리버섯 배지발효용 미생물제재의 제조방법에 관한 것이다.

국내 느타리버섯의 재배농가호수는 1999년 현재 1만 여호가 넘으며 전체 버섯생산량 중 70% 이상을 차지하는 주요작물이다. 배지원료로는 볏짚, 폐솜등 섬유소함유 재료가 사용되고 있으며, 수분함량의 균일화, 연화에 의한 물리화학성의 개선 및 방선균 등 길항성 미생물의 증식에 의한 오염균의 증식억제를 목적으로 10여일간 자연퇴적발효를 실시하고 있다. 느타리버섯배지의 제조는 작물에 대한 우량토양의 역할과 같이 느타리버섯 재배에 가장 큰 영향을 주게되므로 이 발효과정의 적합 여부에 따라 버섯재배의 성공, 실패가 좌우되고 있다.

퇴적발효의 원리는 볏짚, 폐솜 등에 함유된 탄수화물, 당류 및 단백질 등 오염미생물에 의해 쉽게 대사 될 수 있는 화합물을 고갈시키고 고온호기성 발효를 통해 방선균증식에 의한 오염미생물에 대한 길항효과를 증대시켜 느타리버섯균사가 우점적으로 증식 가능한 lignocellulose를 조성해 주는 것이다.

그러나 현재 느타리재배시 사용되는 퇴적발효의 방법을 수작업 또는 경운기, 트랙터 등을 이용하며 물을 가하여 6ton정도의 퇴적더미를 쌓고 10여 일간 자연퇴적발효를 실시함으로서 수분조정이 어렵고, 혼합, 교반의 미흡으로 불완전발효에 의한 오염발생이 심각한 실정으로 배양실패율이 30∼50% 정도에 달해 느타리재배 농가의 수익성 악화는 물론 특용작물로서의 매력을 상실케 하는 주원인이 되고 있다.

자연퇴적발효는 백화현상(white lime-like coating)을 지표로 고온호기성발효의 진행여부를 판단하고 있으나 다양한 미생물상(microflora) 및 미생물천이 등에 대한 제어방법이 없어 발효과정 중에 작용하는 유용미생물의 작용에 관한 구체적인 사실은 전혀 알려져 있지 않다. 또한 작업의 용이성으로 폐솜을 선호하여 원료의 90%이상을 수입하고 있는 실정으로 금후 가격의 상승, 조달문제 등이 발생할 소지가 많아 국내의 유휴농산부산물인 톱밥, 볏짚, 주박, 팽연왕겨, 미강 등으로의 대체가 요구되고 있다.

이런한 자연퇴적발효과정 중의 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명자들은 발효과정 중에 유용한 작용을 하며, 균사증식촉진 및 자실체 수량증대를 꾀할 수 있는 미생물들을 연구해온 결과 탄수화물, 단백질 및 섬유소의 분해효소를 분비하고 vitamine, 아미노산 등의 버섯증식촉진 물질을 제공하는 미생물을 분리하였고, 이들의 효과적인 조합을 통해 느타리버섯 배지의 발효 및 버섯증식촉진 목적을 달성할 수 있는 새로운 실험결과를 얻을 수 있었다. 따라서 본 발명의 목적은 느타리버섯배지의 오염방지와 수량증대에 적합한 미생물제재의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 중온성 영역에서 탄수화물, 당 및 단백질 등 대사 되기 쉬운 영양원을 유해성 곰팡이류 및 혐기성 세균에 비해 증식속도가 빨라 우점적으로 이용할 수 있는 활성미생물인 고초균, 효모균과 미생물 증식자체가 증식촉진 물질로 작용하는 광합성세균을 이용하고, 중온성방선균 및 고온성방선균의 항생물질 분비기능을 이용하여 유해성 곰팡이류의 발생을 억제하고 섬유소의 분해효소활성을 이용하여 버섯균사의 증식에 유리한 lignocellulose化를 조장하는 것이다.

따라서 상기 5종의 미생물을 각각의 증식최적조건의 배지조성, 배양 조건으로 준비한 액체, 고체배지에 3∼6일간 배양하고 팽연왕겨, wood chip등의 다공성 식물소재의 담체에 균체를 담지시켜 50℃이하의 온도에서 통풍건조시킨 분말인 미생물제재를 퇴적발효 시 첨가해 줌으로서 기존의 발효과정중에 발생하고 있는 오염의 방지와 버섯수량 증대에 유용하게 쓰일 수 있다.

이하 본 발명의 방법을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 사용되는 중온성미생물은 30℃부근의 온도영역에서 amylase, protease등의 효소활성을 지닌 고초균(Bacillus subtilis)과 항생 물질을 분비하여 느타리버섯배지의 주오염균인Tricodermasp., 곰팡이류에 대한 길항작용을 지닌 방선균(Streptomyces griceus) 및 균체의 성분 중 vitamine, 아미노산의 함유량이 높아 느타리버섯균사 및 자실체의 촉진물질로 이용될 수 있는 효모 (Saccharomyces cerevisiae), 광합성세균(Rhodobacter)로 구성되며, 증식력이 우수한 특성이 있다. 또한 고온성미생물로는 50∼55℃부근의 온도에서 섬유소분해활성을 지닌 방선균(Thermoactinomyces)으로서 이 미생물들을 자연계에서 분리하기 위한 방법으로서는 山里一英 등의 일반적인 미생물분리법(微生物の分離法 1986, R&D planning)으로 간단히 분리 ·동정하였다.

또한 이들 선택된 균들은 유전자원으로서 KAIST유전자은행, 한국종균협회등 국내 균주보존기관에서 보존되고 있는 미생물들로서 자유롭게 입수가 가능하며 각각의 효소활성 및 균종을 확인한 후에 사용하였다.

상기의 활성미생물들을 대량으로 취득하는 기술은 탄소원, 질소원 및 무기원소 등이 함유된 액체배지에 통기, 교반 배양하는 방법이 사용된다.

탄소원으로는 전분, 포도당 등이 사용되며 질소원으로서는 옥수수 침지액, 대두박 등이, 영양물질로서는 Yeast extract, Malt extract, 기타 염류 등이 사용된다. 따라서 조성된 액체배지에서 적정온도에서 3∼6일간 배양하면 10¹⁰cells/㎖ 이상의 고농도 균체배양액을 얻을 수 있다. 또한 고체배양도 조작이 간편하고 경비가 저렴한 이점이 있어 좋은 배양수단의 하나이다. 이 고체배양은 일반적인 코지(국)의 제조방법에 준하면 되고 밀기울, 미강, 곡류등의 배지로 손쉽게 균체배양물을 얻을 수 있다. 상기 배양된 균체는 팽연왕겨, wood chip 등 다공성 식물소재에 담지시켜 50℃ 이하의 온도에서 통풍·건조하여 수분함량을 13% 이하로 조정하면 장시 보존에도 안정한 미생물 제재의 제조가 가능하다.

이하 실시 예 및 비교 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

비교 예 1)

면실피 ·톱밥 및 맥주박을 용량(%) 40:40:20의 비율로 혼합하고 수분함량을 65∼70% 조정하기 위해 Mixer를 이용하여 2시간 정도 충분히 교반하였다. 이 혼합된 배지를 폭 2m, 높이 1.5m의 더미형태로 쌓고 상단 30cm 깊이에 봉상의 온도계를 꽂아 품온이 60℃에 도달하면 뒤집기를 실시하여 내 ·외부 및 상하부가 골고루 섞이도록 하였으며 약 10일간 3회 뒤집기를 행한후 발효를 완료하고 40x40x15cm 상자에 배양비닐을 깔고 8kg 정도의 배지를 담아 살균실로 입상하였다. 살균은 65℃에서 10시간 실시하였고 55℃로 하온시킨 후 3일간 1일 1회 환기시키면서 3일간 후발효를 행하여 느타리재배용 발효배지를 제조하였다.

실시 예 1)

- 미생물 제재의 제조

효모(Saccharomyces cerevisiaeKCTC 7245)균을 YM 한천배지에 접종하고 30℃에서 3일간 배양한 후 500㎖ 삼각플라스크에 YM 액체배지 100㎖씩 분주하여 121℃에서 15분간 살균한 후 상기의 YM 한천배지 상의 균체를 1-2 백금이 량씩 접종하여 30℃에서 3일간 배양하였다. 또한 scale up 실험은 30ℓ발효조(Jar fermenter)에 20ℓ의 YM 액체 배지를 살균한 후 동일한 방법으로 배양하였다. 배양의 완료된 균체 배양액은 3℃냉장고에 보관하며 필요시마다 사용하였다.

중온성방선균(Streptomyces grices subsp.griseusKCTC 9135)은 상기의 효모균의 배양방법과 동일하게 YM 배지를 사용하였고 28℃에서 6일간 배양하였다.

고초균(Bacillus subtilisKCTC 1028)은 Nutrient 배지를 사용하였고 30℃에서 4일간 상기의 방법과 동일하게 배양하였다.

고온성방선균(Thermoactinomyces glaucusKCTC 9645)은 YGM 배지를 사용하였고 50℃에서 6일간 상기와 동일하게 배양하였다.

광합성세균(RhodobacterKCTC 1437)은 Van Niel's Yeast 배지를 사용하였고 광을 조사하며 28℃에서 6일간 혐기적으로 배양하였다.

상기의 조건으로 배양하여 얻어진 배양액은 각각 배양액 ㎖당 10¹⁰cell 이상의 균체를 얻을 수 있었다. 5종의 균체배양액을 용량비 10배의 건조된 팽연왕겨에 동량씩 첨가하고 교반기로 잘 혼합한 후, 50℃ 이하의 온도에서 통풍 ·건조시켜 수분함량이 13% 이하가 되도록 조정하였다.

제조된 미생물제재를 비교 예1의 느타리버섯 배지원료에 2%(w/w)의 비율로 골고루 혼합이 되도록 첨가하여 동일한 방법으로 퇴적발효를 실시하며 발효 성적을비교하였다.

미생물제재를 첨가하여 발효시킨 경우, 발효기간이 4일 정도 단축되었으며 미생물이 왕성한 증식을 나타내 총 미생물수도 10⁹으로 높게 나타났고, 혐기성세균의 오염에 의한 악취의 발생도 없었다. 또한 고온호기성발효의 지표인 백화현상도 매우 양호하게 나타나 안정적이고 양호한 발효성적을 얻을 수 있었다.

비교 예 2)

상기 비교 예1의 후 발효가 완료된 배양상자를 25℃로 냉각한 후 잘게 분쇄한 느타리버섯 고체종균(원형 2호)을 4%(w/w)정도로 혼합 ·접종하였다. 22∼23℃로 유지하면서 20∼25일간 버섯균사를 활착시켰고, 바닥까지 균사활착이 완료된 후에는 15℃의 재배실로 이전하여 가습 및 환기를 시키면서 버섯발이를 유도하고 생육된 버섯을 수확하여 수량을 비교하였다.

실시 예 2)

실시 예1의 발효배지를 비교 예2와 동일한 방법으로 냉각, 접종한 후 재배실로 이전하여 균사의 배양기간, 초발이 소요기간, 수확량, 오염율을 비교한 결과는표 2와 같다.

미생물제재를 첨가한 경우, 초발이에 소요되는 기간이 4일정도 단축되는 효과를 나타냈으며 4주기까지의 상자 당 전체 수확량의 20%정도 증가되었다. 또한 오염율이 2%정도로 매우 낮아 안정적인 느타리버섯 재배가 가능한 것으로 나타났다.

상기와 같이 본 발명의 느타리버섯 배지발효용 미생물제재를 사용한 경우, 자연퇴적발효에 비해 오염도를 낮추어 재배 시 실패율을 낮출 수 있으며, 증수효과를 나타내 느타리버섯 재배 시 수익성제고에 매우 큰 역할을 기대할수 있고, 또한 수입에 의존하고 있는 폐솜을 국내 유휴농산부산물인 톱밥, 맥주박, 볏짚 등으로 대체할 수 있어 금후 발생될 원료조달문제를 해결할 수 있다고 판단된다.

Claims

효모(Saccharomyces), 방선균(Streptomyces), 고초균(Bacillus), 광합성세균(Rhodobacter) 및 고온성방선균(Thermoactinomyces) 5종의 유용미생물의 조합으로 이루어진 미생물제재를 첨가하여 발효시키는 것을 특징으로 하는 느타리버섯배지 발효방법
제1항의 버섯배지의 소재가 면실피, 톱밥, 맥주박을 40:40:20의 용량(%)비율로 구성됨을 특징으로 하는 느타리버섯배지의 발효방법
제1항의 5종의 미생물을 액체 또는 고체배양하고 얻어진 배양물을 팽연왕겨, wood chip 등의 다공성 담체에 담지시켜 수분을 13%이하가 되도록 50℃이하의 온도에서 통풍, 건조하여 제조한 미생물제재를 이용하는 것을 특징으로 하는 느타리버섯배지의 발효방법