KR100500107B1 - 액체배양 시스템에서 배양된 버섯 균사체를 활용한 버섯균사체의 대량생산 방법. - Google Patents

Abstract

본원은 액체배양 시스템(생물반응기)을 이용하여 성장한 버섯균사체를 2차 처리하여 보다 높은 버섯균사체를 증수 생산하는 방법에 관한 것이다.

생물반응기를 이용한 액체 배양 시 배양이 완료된 균사체나 성장 중인 균사체를 별도의 버섯종균 배양용기에 투입하고 공기여과 필터가 부착된 뚜껑으로 접종구를 막아주거나 접착 실링기를 이용하여 접종구를 접착시켜 배양실로 옮겨주고 각각의 버섯 특성에 맞는 배양온도를 유지하며 광을 비춰주거나 암흑상태를 유지시켜 주어 버섯균사체를 2차 배양시키는 것을 특징으로 하고, 버섯종균 배양용기는 멸된내열성 비닐용기, 살균된 내열성 PP(폴리프로필렌) 종균병, 느타리버섯 재배용 상자 등에서 선택 사용되어 버섯균사체를 2차 배양시키고자 하는 것이며, 그 사용되는 버섯 균사체는 송이버섯, 상황버섯, 영지버섯, 표고버섯, 운지버섯, 동충하초, 차가버섯, 노루궁뎅이버섯, 말꿉버섯, 느타리버섯 등에서 선택되어 2차 배양시키는 것을 특징으로 하는 버섯 균사체 생산방법에 관한 것이다.

Description

액체배양 시스템 에서 배양된 버섯 균사체를 활용한 버섯 균사체의 대량생산 방법.{Production method of a mushroom parasite with a fluid cultivation system}

본원 발명은 버섯균사체를 대량으로 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.

기존의 액체 배양 시스템에 의한 버섯 균사체의 제조공정은 다양한 방법으로 실시되고 있으나 일반적으로 애용하는 시스템을 살펴보면, 버섯조직의 일부를 채취하여 평판 PDA 배지에서 초 배양시킨 후 삼각플라스크 PDB 배지에서 중 배양시키며 이를 18～20ℓ생수병(생물반응기) 용기에서 본 배양시키는 실험실적 배양방법이 있으며 산업적으로는 통기교반형 발효조, 기포투입 탑형발효조 배양 방법 등이 사용되고 있다.

먼저 통기 교반형 발효조를 이용한 버섯 균사체의 생산 방법을 대략적으로 살펴보면, 현재 미생물의 배양에 가장 많이 사용되고 있는 발효조의 기본적인 구조는 산소를 공급하기 위한 공기송풍관과 조내의 기포를 분산시키고 액체를 저어 혼합되게 하기 위해 교반날개가 설치되고 온도를 제어하기 위해 열교환에 필요한 코일이나 자켓이 설치되며, 발효조와 배지를 살균하기 위한 스팀공급라인, 배지주입구, 배기구, 균을 넣어주는 식균구 등이 필요하고 그 외에 온도, pH를 계측 제어하기 위한 열전대, pH센서가 필요하며 산, 알칼리 공급용 펌프 등을 구비하게 된다.

목적하는 미생물을 배양하기 위해서는 먼저 설비와 더불어 배지 내의 살균이 필요하므로 보통 발효조 내의 자켓트나 코일에 증기를 보내어 예를 들면 121℃에서 30분 정도 가열하여 혼입되어 있는 미생물을 멸균하고 새로운 배양을 시작하게 된다. 자켓트나 코일은 배양기간 중 배양액의 온도를 냉각하거나 또는 가온하는 등 온도를 조절하기 위해 사용된다.

또 배양후에는 발효조를 세척하게 되는데 발효조는 그 내부 또는 배관 중에 골을 만들든가 액이 고이는 부분이 있으면 오염균이 번식할 우려가 있으므로 오염균이 살 수 없도록 발효조 내면 또는 관 내면은 완전히 평활하게 되도록 제작되는

것이 바람직하다.

순수배양에 있어서는 외부로부터의 미생물 침입을 방지하는 무균조작이 필요하므로 산소공급을 위해 보내는 공기는 제균필터에 의해 여과 후 공급하기도 하며 공기는 여과 후 슈퍼쟈에서 배양액 중에 소량씩 들여보내 교반날개에 의해 미립화 되어 기포가 얻어지도록 한다.

이 기포가 배양액 중에 체류하고 있는 사이에 기상중의 산소가 액에 이동하는 과정을 거쳐 배양 중의 미생물 세포가 섭취하여 얻는 용존산소로 얻어진다. 교반을 하는 것 뿐만 아니라 아마판을 발효조내 설치함으로서 액의 교반이 강하게 되어 다시 기포가 세분화되고 생성된 기포가 배양액 중에 오래 체류될 수 있도록 한다.

또 wald-hot형의 발효조와 같이 조 내에서의 액유동을 촉진하기 위해서 대류

유도원통을 부설하기도 한다.

발효조에 보내는 공기를 제균하는 제균필터는 사용전에 가급적 발효조 중의배지를 가열 살균시 녹지 않는 내열성 섬유소재 등이 사용된다. 또 교반날개의 회전을 위한 교반축과 발효조 철판과의 접촉부분은 완전히 밀폐시키는 것이 공기내의 세균과 함께 잡균오염방지에 중요한 요점이 될 수 있다.

또 하나의 장치로서 기포탑형 발효조는 기계적 교반에 의존하지 않고 발효조의 저부에 공기를 보내 산소공급을 하는 동시에 기포의 상승유동에 의해 액의 혼합교반을 하는 장치이다. 배양장치라고 하면 발효조 설치면적을 적게 하고 통기한 공기를 유효하게 이용하기 위해 발효조 직경에 대한 발효조의 높이를 높게 하고 한편 조 내부에 드랍터튜부라고 하는 원통을 설치하여 액의 상하움직임을 촉진하는 방법이 채택되기도 한다. 드랍터튜부를 사용하는 조에서는 내통의 하부에 공기의 공급구가 설치되어 공기의 기포는 튜부 내부를 상승시켜 기포의 상승유동이 일어나게 하고 반대로 드랍터튜부의 밖에서는 액의 하강유동이 일어난다. 이렇게 하여 액의 순환유동이 일어나 기포는 세분화되는 동시에 미립화 된 기포는 액 중에 보존되어 소위 가스볼트압이 크게 된다. 이렇게 하여 기.액 계면적의 증가에 의해 물질 이동속도의 증대를 가져오게 된다. 다시 기포의 이송에 다공판을 사용하여 기포의 세분화를 도모하거나 또는 조 내에 다공판을 설치하든가 하여 액유동을 억제함으로서 기포를 세분화시켜 산소 이동속도의 증대를 도모하는 장치 등이 개발되어 있다.

기포탑형 발효조는 기계적 교반을 요하지 않기 때문에 소비동력이 경감되고 구조가 간단하기 때문에 대형화가 쉽고 교반측과 발효조와의 접촉부에서의 잡균오염의 위험성이 경감되는 등의 이점을 가지고 있으나 기포에 의한 교반은 기계적 교반에 비해서 고 점성액의 혼합에는 한계를 갖는 문제점을 갖는다.

대형의 기포탑형 발효조는 버섯등의 사상균의 배양에는 여러 가지 제약 조건으로 인하여 실제 사용예가 적다.

위에서 예시하는 바와 같이 버섯 균사체의 생산에 사용되는 생물 반응기는 다양한 배양방법과 종류들이 있으며 버섯 균사체 종류에 따라서 배지의조건 즉 회전속도, 투입되는 공기량, 생육온도 등 배양조건은 얼마든지 달라질 수 있음은 당업자에게 당연하다 할 것이다.

본 발명은 상기 기존의 생물반응기를 활용한 버섯균사체의 생산방법에서 균사체의 생산효율이 현저히 떨어져 산업적생산에 경제성을 맞추기 어려운 현실을 감안하여 이를 개선시키기 위하여 다방면으로 개선책을 찾던 중 종래의 방법으로 얻은 균사체를 2차적으로 재 배양하는 공정을 추가하여 줌으로서 버섯균사체 생산량을 획기적으로 증가시키고 버섯균사체의 밀도를 크게 향상시킬 수 있음을 확인하고 발명을 완성하였다.

본원 발명은 기존의 액체배양시스템에 의한 버섯균사체의 제조공정을 개선시켜 송이 버섯, 상황버섯, 영지버섯, 표고버섯, 운지버섯, 동충하초, 차가버섯, 느타리버섯, 노루궁뎅이버섯.....등 여러 종류의 버섯 종균을 액체 배양을 통하여 버섯 균사체를 성장시킨 후, 성장이 완료된 균사체를 수확하여 동결건조나 열풍건조 시킨 후 의약품이나 기능성 식품 또는 식품의 원료로 사용케 할 수 있는 버섯 균사체의 대량 배양 방법을 제공하고자 한다.

본원의 개선된 방법으로 만들어진 버섯 균사체의 액체배양방법은 버섯균사체 생산량을 획기적으로 증가시키고 버섯균사체의 밀도를 높일 수 방법을 제공할 수 있다.

본원 발명은 기존의 액체배양시스템에서 생물반응기를 통한 각종 버섯 균사체 생산제조시 공업적 규모의 균사체 생산이 불가능하였거나 미미하였던 종래공정에 액체 배양이 완료되거나 성장 중인 버섯 균사체에 2차적 공정을 추가하여 줌으로써 배지의 첨가나 살균, 접종, 배양 공정비를 절감하면서도 버섯균사체 생산량을 획기적으로 극대화 시키고 균사체의 밀도를 향상시킬수 있는 양질의 버섯 균사체를 안정적이고 대량으로 생산하는데 가장 경제적이고 효율적인 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본원 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 기존의 액체배양시스템에서 일반 생물반응기를 통하여 버섯 균사체를 제조하는 모든 생산방법에 적용될 수 있는 시스템의 것이다.

본원은 기존의 버섯균사체 제조공정에서 최종생산물(프로덕트)로 인식되던 버섯균사체를 별도의 용기에 담아 2차 배양시킴으로서 획기적으로 버섯균사체 생산량을 극대화 시키고 균사체의 밀도를 향상시킬 수 있음을 확인하고 발명을 완성하였다.

즉 기존의 생물반응기에서 액체 배양시 배양이 완료된 균사체나 성장 중인 균사체를 별도의 버섯종균 배양용기에 투입(접종)하고 접종구를 공기여과 필터가 부착된 뚜껑을 활용하여 막아주거나 접착실링기를 이용하여 접종구를 접착시킨 후 추가배양 시키는 방법에 의해 달성될 수 있음을 확인하였다.

상기의 버섯종균 배양용기는 다양하게 변형되어 사용될 수 있는바, 살균된 내열성 PP(폴리프로필렌)종균병, 멸균된 비닐봉지 용기, 버섯재배용 상자, 기타 액체 종균이 흘러내리지 않고 내부가 밀폐될 수 있는 조건의 모든 용기류가 배양용기로 활용 될 수 있다.

기존의 생물반응기류나 액체배양탱크에서 자란 버섯균사체를 크린벤치나 무균실내에서 멸균된 비닐 봉지에 액체 균사체를 투입한 후 비닐 접착 실링기로 비닐봉지 입구를 접착(밀봉)시키는 방법으로 구현될 수도 있을 것이며, 멸균된 비닐봉지 용기나 버섯재배용 상자, 기타 액체 종균이 흘러내리지 않는 조건의 모든 용기류에 공기여과 필터가 부착된 뚜껑으로 접종구를 막아주는 방법으로 활용될 수 있을 것이며, 기존의 버섯종균 배양 내열성 용기병을 활용하여 액체 배양된 버섯균사체를 버섯종균 배양병에 투입(접종)하는 방법과 같이 기존의 느타리 버섯 재배용 상자에 배양된 버섯 액체 종균을 투입하여 뚜껑을 덮어 배양하는 방법 또는 이와 유사한 용기들을 활용하여 접종 후 2차 오염을 예방 할 수 있는 필터 마개 또는 뚜껑으로 밀폐시키거나 오염원을 차단할 수 있는 용기들을 활용하는 방법 등 얼마든지 응용범위를 확장하여 본원의 기술사상이 구현될 수 있을 것이다.

본원의 기술사상은 기존의 액체배양시스템에서 생물반응기를 통한 버섯 균사체를 생산하는 방법에서 생물반응기의 액체 배양으로 배양이 성숙된 균사체나 성장 중인 균사체를 액체종균이 흘러내리지 않는 조건의 별도의 밀봉가능한 용기류에 2차 투입(접종)하고 추가배양 시키는 방법을 특징으로 하는 것이며, 별도의 용기류를 배양실로 옮겨서 각각의 버섯 특성에 맞도록 적당한 배양온도(약15-27℃)를 유지하거나 광을 비춰주거나 암흑상태를 유지시켜 주어 20-40일간 정체 배양 후 버섯 균사체를 수확하는 방법을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하기로 한다.

본원의 도1은 액체배양시스템에서 생물반응기를 이용해 버섯 균사체를 생산하는 본원의 배양시스템을 나타내고 있다.

버섯종균배지(1)와 생물반응기(2)에 산소를 공급해가며 균사체를 배양시키는 시스템은 종래의 기술과 유사한 것이나 본원은 기존의 버섯균사체 제조공정의 생물반응기(2)에서 최종생산물(프로덕트)로 인식되던 버섯균사체를 주입호스(4)와 밸브(16)를 통하여 별도의 멸균내열용기(3)에 담아 2차 배양시켜줌으로 종래의 수확보다 3-4배 증수된 버섯균사체를 높은 밀도율로 얻을 수 있음을 특징으로 하는 시스템이다.

본원의 도2는 본 발명을 구현하기 위한 일실시예로서 생물반응기(2)에서 배양이 완료된 균사체나 성장 중인 균사체를 멸균내열용기(3)에 투입시키는 일실시예로서 도2(a)는 지지프레임(5)에 부설된 크램프(6)로 고정된 PP(폴레플로필렌) 내열성 용기(3)에 진동축(9) 내의 균사체주입호스(4)와 연계된 균주주입 주사바늘(10)이 액츄레이터A(7)와 연계작동되어 용기(3)내로 내삽되는 구조를 보여주고 있고 도2(b)는 용기(3)내로 주사바늘이 내삽되어 균주를 넣어주고 후진하여 원위치 되는 작동되는 구조를 보여주고 있다.

본원의 도3는 멸균내열용기(3)에 버섯균사체가 주입된 후 액츄레이터B(8)가 공기여과 필터(13)가 부착된 뚜껑(12)을 진동축(9) 내부에 내삽된 압축봉(11)으로 밀어주며 멸균내열용기에 뚜껑(12)을 씌어주고 원 위치되는 구조를 보여주고 있다.

도 4는 상기 도 2,3을 통하여 버섯균사체가 주입된 여러개의 멸균용기(3)를 보관바구니(14)에 담아 배양실로 옮겨 각각의 버섯 균사체 성장에 알맞은 온도가 유지되도록 버섯균사체의 특성에 맞게 광선(불빛)을 비추어 주거나 암흑상태의 배양실에서 배양할 수 있도록 준비되는 바구니의 실시사양을 보여주고 있으며, 도 5는 버섯재배용 상자(15)를 나타내고 있는바 이 상자는 121℃에서 30분 정도 살균시켜 여기에 버섯균사체를 주입밸브(16)를 통하여 주입시키고 상기 배양조건에서 배양 시키는 또 다른 실시예를 보여주는 도면을 표시한 것이다.

본원의 기술사상을 구현하기 위하여 이를 단계별로 나누어 설명한다.

<버섯균사체의 투입단계>

본원의 제2도에서는 PP종균병에 접종주사기를 통하여 버섯균사체를 주입하고 공기여과 필터가 부착된 뚜껑을 갖는 용기만을 제시하고 있는 것이나 이는 일실시예에 불과한 것이고 내열성 비닐봉지나 버섯재배용 상자를 약 121℃에서 30분 정도 살균시켜 얼마든지 사용할 수 있으며, 기타 액체 종균이 흘러내리지 않는 조건으로 그 내부가 봉해질 수 있는 모든 용기류가 대체 적용되어 상기 유사조건으로 멸균시켜 용기내로 액체 버섯균사체를 접종시킬 수 있으며 크린벤치나 무균실내에서 접종하는 것을 기본으로 하고, 접종량은 비닐 전체 체적의 50~20% 정도로 투입하는 것이 균사체 성장에 가장 효율적이기 때문에 각각의 버섯균사체의 특징에 맞게 본원의 기술사상을 적용할 수 있을 것이다.

<접착(밀봉)단계>

또한 본원의 제2도에서는 멸균된 용기에 필터가 부착된 마개로 밀봉하는 것으로 예시되어 있으나 버섯 균사체 투입이 완료된 용기류 특성에 적합하도록 비닐봉지는 비닐 접착 실링기을 활용하여 비닐봉지 입구를 크린벤치 또는 무균실내에서 접착(밀봉)을 하여주거나, 멸균된 버섯재배용 상자의 경우에는 접종구에 밸브를 설치하거나 기타 액체 종균이 흘러내리지 않는 조건으로 그 내부가 밀봉될 수 있는 모든 용기류의 특성에 따라 본원의 기술사상을 변형시켜 적용시킬 수 있을 것이다.

<배양단계>

상기 단계에서는 액체 배양된 버섯균사체를 멸균된 용기에 투입(접종) 완료 후 실링기를 활용하여 봉지 입구를 접착시키거나 또는 여과 필터가 부착된 뚜껑으로 막은 후 투입된 액체 균사체가 평편하게 넓게 퍼지도록 바구니에 담아 놓은 후 배양실로 옮겨 각각의 버섯 균사체 성장에 알맞은 15-27℃ 정도의 온도가 유지되며 버섯균사체의 특성에 맞도록 광선(불빛)을 비추어 주거나 암흑상태의 배양실에서 20-40일간 2차 배양을 하는데 이때에 버섯균사체의 수량이 급속히 3-4배 증가되며 균사체의 밀도 또한 향상이 되어 양질의 버섯 균사체를 대량 생산할 수 있게 된다.

<수확단계>

상기의 배양 단계를 거친 버섯 균사체를 용기를 제거 후 꺼내어 수분을 탈수한 후 동결 건조 또는 일반 화력건조 등 사용하고자 하는 용도에 따라 필요한 처리를 실시하여 활용할 수 있을 것이다.

종래의 액체배양용기(생물반응기)을 이용하여 배양 탱크에 각종 필요 영양원과 물을 첨가 한 후 살균→냉각→접종 과정을 거쳐 공기를 투입하고 배양온도 18~26℃ 정도로 각각의 버섯균사체 생장에 알맞은 온도를 유지하여 주며배양(20~40일)한 후 성장이 완료된 버섯 균사체를 수확 건조 후 의약품 및 각종 기능성 원료 또는 식품의 원료 등으로 사용하고자 하였으나 그 최종 프로덕트의 수확량인 버섯 균사체량이 현저히 떨어져 산업적 경쟁력을 확보하기 어려운 단점이 있었다.

상기와 같은 본 발명의 방법에 의해 균사체를 배양하여 버섯균사체 생산하는 경우 액체배양탱크(생물반응기)를 통하여 성장이 완료된 버섯 균사체나 성장 중인 버섯균사체를 별도의 용기를 활용하여 2차 배양함으로서 균사체의 수량이 획기적으로 3~4배 증가하는 효과를 얻을 수 있고 기존의 액체배양에서는 얻을 수 없는 버섯균사체를 높은 밀도로 얻게 됨으로 인하여 각종 의약품 및 각종 기능성 식품원료 등으로 공급할 수 있어 경제적으로 유익하며 양질의 액체 배양 버섯균사체를 대량으로 생산하여 산업경쟁력을 도모할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

제1도 버섯균사체를 생산하는 본원의 배양시스템 계통도.

제2도 본원의 일 실시 예시도.

제3도 본원의 일 실시 예시도.

제4도 본원의 일실시예 사용상태도.

제5도 본원의 일실시예로 버섯재배용 상자를 이용하는 사용상태도.

*** 도면 주요부의 설명 ***

1. 버섯종균배지 2. 생물반응기

3. 멸균내열용기 4. 주입호스

5. 지지프레임 6. 크램프

7.액츄레이터A 8. 액츄레이터B

9. 진동축 10. 주사바늘

11. 압축봉. 12. 뚜껑

13. 공기여과 필터 14. 보관바구니

15. 버섯재배용 상자 16. 주입밸브

Claims (3)

1. 액체배양시스템을 이용하여 버섯 균사체를 증수 생산하는 방법에 있어서,

   생물반응기에서 1차 배양된 버섯균사체를 멸균된 내열성 비닐용기 또는 PP(폴리프로필렌)종균병에 분입 및 밀봉 한 후, 다른 별도의 가공공정 없이 온도와 조도만을 조절하며 2차 배양시키고, 탈수 및 건조시켜 증수된 버섯균사체를 얻는 것을 특징으로 하는 버섯 균사체 생산방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   버섯 균사체는 송이버섯, 상황버섯, 영지버섯, 표고버섯, 운지버섯, 동충하초, 차가버섯, 노루궁뎅이버섯, 말꿉버섯, 느타리버섯 중에서 선택되어 2차 배양시키는 것을 특징으로 하는 버섯 균사체 생산방법.