KR100431924B1 - 음식물 쓰레기를 이용한 식용버섯의 재배방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파쇄된 음식물로부터 이물질을 제거한 후 분쇄하고, 섬유소원 또는 톱밥을 첨가하여 수분함량을 조절하며, 살균 및 냉각을 함으로써 식용버섯의 재배를 위한 배지를 제조하는 방법에 있어서,

수분함량 조절시, 알칼리를 첨가하여 pH를 5~7로 조절하는 것을 특징으로 하는 식용버섯의 재배를 위한 배지의 제조방법 및 이를 이용한 버섯의 재배방법으로서, 잉여 음식물을 환경에 피해를 주지 않고 처리할 수 있는 획기적인 방법이고, 버섯농가의 소득향상에도 일조할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

음식물 쓰레기를 이용한 식용버섯의 재배방법{Method for cultivation of edible fungi by using garbage}

본 발명은 음식물 쓰레기를 이용한 식용버섯의 재배방법에 관한 것이다.

버섯류는 분류학상 담자균류(Basidiomycetes)에 속하는 미생물로, 독성이 있는 것을 제외하고는 대부분 식용하고 있다. 버섯류들은 고단백 식품으로 미래에 육류를 대체할 수 있는 식생활 개선에 유익한 식품으로, 인류생활에 있어 주곡 다음가는 주요 농산물이 될 것으로 기대되고 있다.

종래의 재배방식은 버섯의 종류에 따라 팽나무, 미류나무, 떡갈나무, 참나무 등의 원목에 구멍을 뚫어 종균을 접종하는 방식에 의하여 재배되어 왔으나(일본 특개소 60-62918, 61-268109, 62-186726 참조), 원목의 안정된 공급의 차질 및 많은 노동력이 요구되기 때문에 근래에는 재배방법이 개량되어 주로 톱밥을 기질로 사용하여 재배사내에서 병재배, 상자재배, 포대재배 등의 방법(일본 특공소 46-40169,48-39540, 49-41076, 50-10222, 60-58017, 61-47122, 62-285730등 참조)을 사용하고 있다.

한편, 버섯재배 배지의 성분으로 각 나라와 지역 특유의 여러가지 농산 폐기물들이 사용된 경우가 있었는데, 그 예로는 인도에서 사용된 사탕수수(Sivaprakasam, K. and T. K. Kandaswamy, Waste materials for the cultivation ofPleurotus sajor-caju. Mushroom J. 101 : 178-179(1981), 일본 특공소 47-22768, 48-2179, 61-21038등 참조), 필리핀에서 사용된 바나나잎(Quimio, T. H., Physiological consideration of Auricularia spp. in tropical mushrooms;Biological nature and cultivation methods. Eds. S. T. Chang and T. H. Quimio. The Chinese University Press[1982].Hong Kong. pp. 397-408. 참조) 등이 그 예들이다.

음식물 쓰레기는 섭취하고 남은 잉여 음식물을 일컸는 말로 우리나라의 음식물은 수분이 많이 함유되어 있고, 염분이 높은 특성이 있다. 음식물 쓰레기는 영양학적 우수성으로 말미암아 재처리되어 사료 및 퇴비로 활용되고 있는 실정이나 대부분은 매립이 되고 있는 현실이다.

그러나, 매립은 상당히 넓은 토지가 필요하고 매립한 후에는 침출수로 인한 토양 및 지하수의 오염이 문제시 되고, 동물의 사료로서 활용하는 방안은 동물성 잉여 음식물로 인한 광우병의 피해가 우려되며, 농작물의 퇴비화는 토양의 염류농도를 증가시켜 농업경영을 지속적으로 유지할 수 없는 문제가 있다.

이에, 음식물 쓰레기를 이용하여 버섯을 재배하는 방법이 음식물쓰레기의 처리 및 버섯의 재배 측면에서 일거양득이 될 수 있으므로 바람직스러우나, 음식물 쓰레기에는 수분이 많이 들어있고, 유기물 외에 잉여부산물이 많이 함유되어 있으며, 버섯의 생육에는 적합하지 못한 문제점이 있다.

이에 음식물 쓰레기를 이용한 버섯의 재배방법을 확립하기 위해서는 상기 문제점들이 극복되어야 한다 할 것인데, 이에 관해서는 대한민국 등록특허공보 10-0189644호(1999년 1월 18일 공고)에 식용버섯균을 이용한 음식물 쓰레기 처리방법이 개시되어 있다.

상기 등록특허공보에 개시된 방법에는 음식물쓰레기의 수분함량을 줄이기 위하여 섬유소원을 음식물 쓰레기 부피에 1/2~2배 혼합한다고 개시되어 있으나, 상기의 함량비에 의할 경우 첨가되는 섬유소원의 함량이 너무 많아 비경제적이고, 상기 조건에 의해 버섯을 재배할 경우 균이 경제성 있게 자라지 못하는 문제가 있다.

이에 본 발명자들은 버섯균들이 잘 자랄 수 있는 음식물 쓰레기 이용 버섯배지를 개발하기 위해 예의 노력하였고, 그 결과, 음식물 쓰레기의 pH를 5~7로 조절한 경우 pH가 적절하게 조절되어 균이 잘 자라는 것을 발견하고 본 발명을 완성한 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 식용버섯균이 잘 자랄 수 있는 배지를 제조한 후 이를 이용하여 식용버섯을 재배하는 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 파쇄된 음식물로부터 이물질을 제거한 후 분쇄하고, 섬유소원 또는 톱밥을 첨가하여 수분함량을 조절하며, 살균 및 냉각을 함으로써 식용버섯의 재배를 위한 배지를 제조한 후 버섯균을 접종하여 배양하는 것을 특징으로 하는 식용버섯의 재배 방법에 있어서,상기 수분함량의 조절은 파쇄된 음식물에 섬유소원을 파쇄된 음식물의 건조중량 대비 0.04~0.07 중량부 첨가하고, 10~60분 후에 톱밥을 상기 파쇄된 음식물의 건조중량 대비 0.30~0.35 중량부 첨가하며, 알칼리를 첨가하여 pH를 5~7로 조절하는 것을 특징으로 하고,상기 살균 및 냉각은 상기 알칼리를 첨가하여 pH를 5~7로 조절한 배지를 살균한 후, 24시간 안에 18~20℃로 냉각시키는 것을 특징으로 하며,상기 배양은 냉각이 완료된 배지를 16~18℃로 유지하면서 접종실에서 식용버섯균을 접종하고 배양실에서 19-21℃의 온도로 배양하는 것을 특징으로 하는 식용버섯의 재배방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용한 잉여 음식물은 인간이 거주하는 모든 곳에서 먹고 남은 잉여 음식물을 음식물의 성상에 관계없이 수거하여 사용한다.

음식물 쓰레기는 비유기물의 이물질이 많이 존재하여 버섯균이 생장하기에 부적합하므로, 버섯균이 생장할 수 없는 비유기 물질을 분리한 후 적당한 크기로 분쇄한다. 분쇄시 크기는 바람직스럽게 최소 1mm에서 최대 10cm인 것이 좋다. 상기 분쇄범위에서 버섯균이 기질을 이용할 수 있는 접근성이 우수하기 때문이다.

파쇄된 음식물의 수분함량은 우리나라 음식물을 기준으로 하였을 때 일반적으로 80~90%(w/w)이상의 수분을 함유하고 있는데, 이는 버섯균이 생육할 수 있는 적정한 수분함수율이 아니므로, 반드시 버섯균이 생육할 수 있는 적정한 수분함량으로 조절하여야 한다.

버섯균이 경제성을 갖추고 생육할 수 있기 위해서는 배지 내의 수분함수율이 최소 50~70%(w/w)이며, 최적의 수분함량은 60~65%(w/w)이다.

그러나, 수분함량의 조절만 하고 pH를 조절하지 않으면 균이 경제성 있게 성장하지 못하므로 필수적으로 음식물 쓰레기의 pH를 조절하여야 한다.

일반적으로 반입된 잉여 음식물의 pH는 5.0 이하로 나타나는데 이는 버섯균이 생장하는데 적절하지 못하여, 생육을 위한 적정 pH인 5.0~7.0로 조정하여야 한다.

pH가 5.0보다 낮으면 산도가 높아 균의 성장이 경제성이 있을만큼 높지 못하고, pH가 7.0보다 높으면 산도가 낮아 균의 성장이 경제성이 있을만큼 높지 못한다(하기 실험예1 참조).

따라서, 본 발명에서는 버섯생산용 배지로 사용하기 위해 음식물 쓰레기의 pH를 적정 pH인 5~7사이로 조절한다.

본 발명에서는 pH를 조절하기 위해서 알칼리성 재료를 적당량 첨가하여 pH를 5~7로 조절한다. 알칼리성 재료로는 탄산칼슘, 석회 등이 바람직스러우나, 이 외에 농업용이나 공업용 또는 의약용으로 판매되고 있는 제품을 이용할 수 있고, 시약용으로 판매되는 알칼리성 이온이 붙어 있는 시약을 사용하여 pH를 조절할 수 있다.

한편, 파쇄된 음식물에서 수분을 조절하기 위해서는 건조한 재료를 혼합하는데, 본 발명에서는 버섯균이 생장할 수 있는 섬유소원을 수분조절제로 혼합한다. 바람직스럽게 상기 섬유소원은 목화, 옥수수, 사탕수수, 벼, 보리, 콩, 등 일년생 또는 다년생 초본에서 주 생산물을 수확한 후에 건조된 부산물이나 주 생산물을 포함한 부산물을 건조시킨 재료인 것을 단독 또는 병합하여 사용하는 것이 좋고, 본 발명에서 일차적으로 상기성분을 파쇄된 음식물의 건조중량 대비 0.04~0.07 중량부 투입하여 수분이 65~75%(w/w)가 되게 조절한다.

상기와 같이 수분함량을 조절한 후, 톱밥을 상기의 파쇄된 음식물의 건조중량 대비 0.30~0.35 중량부 추가로 첨가하여 수분을 50~70%(w/w)가 되게 조절한다.

상기 톱밥은 바람직스럽게 낙엽이 지는 활엽수의 톱밥인 것이 좋으며, 더욱 바람직스럽게 상록수 톱밥을 사용할 수도 있으나 이 경우에는 상록수 톱밥을 발효한 후에 사용한다.

섬유소원과 톱밥은 수분을 흡수하는 시간이 달라 함께 혼합하면 잔존 수분함량이 일정하지 않게 되어, 살균시 문제점이 발생하므로, 섬유소원이 수분을 충분히 흡수하도록 섬유소원을 첨가한 후 10~60분 후에 톱밥을 추가로 첨가한다.

10분 보다 짧게 되면 수분함량이 일정하게 조절되지 못하여 뒷따르는 살균공정시 문제가 되며, 60분을 초과하게 되면, 섬유소원이 수분을 이미 충분히 흡수하여 경제적으로 바람직스럽지 못하다.

한편, 본 발명에서 수분함량을 최종 50~70%(w/w)로 조절하기 위하여 배합된 파쇄된 음식물, 일년생 또는 다년생초본의 건조된 재료, 톱밥의 혼합비율은 파쇄된음식물의 양을 1kg로 했을 경우 다음과 같다.

재료	파쇄된음식물	일년생또는다년생초본의 건조된재료	톱밥
혼합비율	1㎏	0.04~0.07㎏	0.30~0.35㎏

이하, 상기 본 발명의 방법에 의하여 준비된 수분함량 50~70%(w/w), pH 5~7의 배지를 사용하여 통상적인 방법에 의하여 여러 종류의 버섯을 재배할 수 있으나, 바람직스럽게 하기의 방법에 의하여 버섯을 재배한다.

버섯의 재배를 위해, 상기 본 발명의 방법에 의하여 수분과 pH가 조정된 배지를 기존의 농가에서 실시하고 있는 입병기 또는 입봉기를 이용하여 병이나 봉지에 입병 및 입봉한다.

입병 및 입봉이 완료된 배지를 버섯균이 생장할 수 있는 최적의 조건으로 충족시키기 위해서는 배지 살균작업을 실시해야 하는데, 통상적인 방법으로도 수행이 가능하나, 바람직스럽게 다음의 4가지 방법 중 하나인 것이 좋다.

첫 번째 방법은 살균기 내부의 배지 온도를 스팀을 사용하여 90~99℃ 범위까지 1시간 내에 상승시킨 후, 상기의 온도를 유지시키면서 3~6시간 살균하는 것이다.

두 번째 방법은 살균기 내부의 배지 온도를 스팀을 사용하여 101~110℃ 범위까지 1시간 내에 상승시킨 후, 앞의 온도를 유지시키면서 3~6시간을 살균한다.

세 번째 방법은 살균기 내부의 배지 온도를 스팀을 사용하여 101~110℃ 범위까지 1시간 내에 상승시켜 앞의 온도를 유지시키면서 1~2시간이 경과한 후, 121℃까지 온도를 상승시켜 1~2시간을 유지하면서 살균한다.

네 번째 방법은 살균기 내부의 배지 온도를 스팀을 사용하여 121℃까지 온도를 상승시켜, 2~5시간을 유지하면서 살균한다.

살균이 완료된 배지는 바람직스럽게 24시간 안에 접종을 할 수 있는 적정온도인 18~20℃로 냉각시킨다. 냉각이 완료된 배지는 항상 16~18℃를 유지하는 접종실에서 각각의 목적에 따라 버섯균(느타리, 팽이, 새송이, 표고)을 접종하는 것이 바람직스럽다. 접종이 끝난 배지는 배양실로 이동하여 배양하는 것이 좋다.

배양실의 온도는 19-21℃를 유지하면서 배양하는 것이 좋다. 습도는 40% 미만을 유지한다. 배양기간은 각각 접종한 버섯균에 따라 다른데 배양이 완료되는 시점은 느타리 및 팽이는 25~35일, 새송이는 30~45일, 표고는 80~120일이다.

배양이 완료된 배지는 각각의 버섯균에 알맞은 적정 온도, 습도, 광선, 환기를 조절하여 주면 버섯이 발이되어 생장하게 된다. 버섯의 생장기간은 버섯균에 따라 조금씩 다른데 현재 버섯농가에서 적용하고 있는 방법을 동일하게 적용하면 된다. 일반적으로 버섯의 생육기간은 느타리 및 팽이는 10~15일, 새송이는 13~17일, 표고는 10일~90일이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 하기 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하지만 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예1~3: 식용버섯 재배를 위한 본발명의 배지의 제조

용인시에서 얻은 것으로서 이물질(비유기물)을 제거한 후 1cm로 분쇄된 음식물 쓰레기 1kg(건조중량)에 면화에서 솜을 제거하고 남은 면화 부산물을 건조한 후 0.07kg(건조중량) 첨가하였다. 40분이 지난 후, 포플러 톱밥을 0.33 kg 첨가하였다.

이어 pH를 조절하고자, 탄산칼슘을 첨가하여 상기 면화 부산물 및 포플러 톱밥이 첨가된 음식물 쓰레기의 pH를실시예1에서는 6,실시예2에서는 5,실시예3에서는 7로 조절하였다.

상기의 방법에 의하여 본 발명의 식용버섯 재배를 위한 배지가 제조되었다.

실시예4: 실시예1~3에서 제조한 배지를 이용한 느타리버섯의 재배

상기 실시예1~3에서 제조한 배지를 통상적으로 사용하고 있는 입봉기를 이용하여 봉지에 각각 입봉하였다. 입봉이 완료된 배지를 살균기 내부의 배지 온도를 스팀을 사용하여 95℃ 범위까지 1시간 내에 상승시킨 후, 전기의 온도를 유지시키면서 최소 4시간 살균하였다.

그 후, 냉장기를 이용하여 12시간 만에 18℃로 조절하였다. 18℃를 유지하는 접종실에서 상기의 냉각이 완료된 배지에 느타리 버섯 종균 20g을 접종하였다.

접종 후, 배양실의 온도를 20℃, 습도를 35%로 유지하면서 30일 동안 배양하였다. 배양 후, 느타리버섯의 발이를 위한 통상적인 방법으로서 온도 15℃, 수분 85%, 광도는 신문지를 읽을 수 있을 정도의 광도, CO₂1000ppm의 조건에서 12일 동안 생육시켰다.

실시예5: 실시예1~3에서 제조한 배지를 이용한 팽이버섯의 재배

상기 실시예1~3에서 제조한 배지를 통상적으로 사용하고 있는 입봉기를 이용하여 봉지에 각각 입봉하였다. 입봉이 완료된 배지를 살균기 내부의 배지 온도를 스팀을 사용하여 95℃ 범위까지 1시간 내에 상승시킨 후, 전기의 온도를 유지시키면서 최소 4시간 살균하였다.

그 후, 냉장기를 이용하여 12시간 만에 18℃로 조절하였다. 18℃를 유지하는 접종실에서 상기의 냉각이 완료된 배지에 팽이버섯 종균 20g을 접종하였다.

접종 후, 배양실의 온도를 20℃, 습도를 35%로 유지하면서 30일 동안 배양하였다. 배양 후, 팽이버섯의 발이를 위한 통상적인 방법으로 온도 15℃, 수분 85%, 광도는 실시예2보다 어둡게하고, CO₂1000ppm의 조건에서 12일 동안 생육시켰다.

실시예6: 실시예1~3에서 제조한 배지를 이용한 새송이버섯의 재배

상기 실시예1~3에서 제조한 배지를 통상적으로 사용하고 있는 입봉기를 이용하여 봉지에 각각 입봉하였다. 입봉이 완료된 배지를 살균기 내부의 배지 온도를 스팀을 사용하여 95℃ 범위까지 1시간 내에 상승시킨 후, 전기의 온도를 유지시키면서 최소 4시간 살균하였다.

그 후, 냉장기를 이용하여 12시간 만에 18℃로 조절하였다. 18℃를 유지하는접종실에서 상기의 냉각이 완료된 배지에 새송이 버섯 종균 20g을 접종하였다.

접종 후, 배양실의 온도를 20℃, 습도를 35%로 유지하면서 40일 동안 배양하였다. 배양 후, 새송이버섯의 발이를 위한 통상적인 방법으로 온도 18℃, 수분 85%, 광도는 신문지를 읽을 수 있을 정도의 광도, CO₂1000ppm의 조건에서 12일 동안 생육시켰다.

실시예7: 실시예1~3에서 제조한 배지를 이용한 표고버섯의 재배

상기 실시예1~3에서 제조한 배지를 통상적으로 사용하고 있는 입봉기를 이용하여 봉지에 각각 입봉하였다. 입봉이 완료된 배지를 살균기 내부의 배지 온도를 스팀을 사용하여 95℃ 범위까지 1시간 내에 상승시킨 후, 전기의 온도를 유지시키면서 최소 4시간 살균하였다.

그 후, 냉장기를 이용하여 12시간 만에 18℃로 조절하였다. 18℃를 유지하는 접종실에서 상기의 냉각이 완료된 배지에 표고버섯 종균 20g을 접종하였다.

접종 후, 배양실의 온도를 20℃, 습도를 35%로 유지하면서 90일 동안 배양하였다. 배양 후, 표고버섯의 발이를 위한 통상적인 방법으로 온도 15℃, 수분 85%, 광도는 신문지를 읽을 수 있을 정도의 광도, CO₂1000ppm의 조건에서 12일 동안 생육시켰다.

실험예1: pH의 변화에 따라 실시예2~5의 방법에 의하여 형성된 자실체의 양

본 발명의 실시예4~7의 방법에 의하여 재배된 버섯의 양과 실시예4~7의 방법과 동일한 방법으로 버섯을 재배하되 실시예1~3에서 사용된 배지와 pH만 하기 표2처럼 상이한 배지를 사용한 비교예1(배지의 pH가 4) 및 2(배지의 pH가 5)의 방법에 의하여 재배된 버섯의 양을 비교하였다(표 2).

하기의 표 2 중 기재된 수치는 접종된 종균의 중량 대비 생산된 자실체의 생산량의 비율을 의미하는 것이다.

수치는 10회 반복실시하여 평균±S.E로 표시하였다.

PH버섯종류	4(비교예1)	5(실시예2)	6(실시예1)	7(실시예3)	8(비교예2)
느타리버섯	2±0.02	5±0.18	6±0.08	5±0.10	2±0.08
팽이버섯	2±0.21	10±0.14	12±0.06	10±0.08	2±0.05
새송이버섯	2±0.12	5±0.14	6±0.12	5±0.10	2±0.12
표고버섯	2±0.14	10±0.12	12±0.10	10±0.06	2±0.14

일반적으로 버섯의 재배에 있어 경제성은 배지에 접종한 종균량 대비 느타리버섯 및 새송이버섯은 5배, 표고버섯 및 팽이버섯은 10배 정도의 자실체 수확량을 거둬야 하는데, 본 발명의 실시예인 pH가 5~7인 범위 내에서는 경제성이 있었다.

이상, 상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 잉여 음식물을 환경에 피해를 주지 않고 처리할 수 있는 획기적인 방법으로서, 버섯농가의 소득향상에도 일조할 수 있는 것으로, 환경산업 및 버섯재배 산업에 크게 이바지 할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 파쇄된 음식물로부터 이물질을 제거한 후 분쇄하고, 섬유소원 또는 톱밥을 첨가하여 수분함량을 조절하며, 살균 및 냉각을 함으로써 식용버섯의 재배를 위한 배지를 제조한 후 버섯균을 접종하여 배양하는 것을 특징으로 하는 식용버섯의 재배 방법에 있어서,

   상기 수분함량의 조절은 파쇄된 음식물에 섬유소원을 파쇄된 음식물의 건조중량 대비 0.04~0.07 중량부 첨가하고, 10~60분 후에 톱밥을 상기 파쇄된 음식물의 건조중량 대비 0.30~0.35 중량부 첨가하며, 알칼리를 첨가하여 pH를 5~7로 조절하는 것을 특징으로 하고,

   상기 살균 및 냉각은 상기 알칼리를 첨가하여 pH를 5~7로 조절한 배지를 살균한 후, 24시간 안에 18~20℃로 냉각시키는 것을 특징으로 하며,

   상기 배양은 냉각이 완료된 배지를 16~18℃로 유지하면서 접종실에서 식용버섯균을 접종하고 배양실에서 19-21℃의 온도로 배양하는 것을 특징으로 하는 식용버섯의 재배방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 식용버섯균은 느타리버섯, 팽이버섯, 새송이버섯, 표고버섯 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식용버섯의 재배방법.