KR100925705B1 - 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법에 관한 것이다. 본 발명의 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법은, 굼벵이를 생산하는 단계; 상기 굼벵이를 식초로 처리하는 단계; 식초로 처리된 굼벵이의 분말과 발아곡류를 혼합하여 고체 배지를 만들고 멸균하는 단계; 상기 멸균 고체 배지를 이용하여 동충하초를 제조하는 단계; 및 상기 동충하초에 종국과 멸균수를 넣고 혼합한 후 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법에 따르면, 굼벵이와 발아곡류가 혼합된 기주를 이용함으로써 저생산단가로 동충하초를 대량샌산할 수 있다. 또한, 생산된 동충하초를 미생물 처리함으로써 소화흡수율을 높이고 향미를 개선하며 약효를 향상시켜 이용효율을 극대화할 수 있다. 아울러, 굼벵이의 사육 방법을 개선하여 동충하초의 접종에 적합한 굽벵이를 생산할 수 있으며, 이를 통해 간염, 간경화의 치료 등 간기능 개선에 특효가 있는 동충하초의 생산이 가능하다.

굼벵이, 동충하초, 식초, 발아곡류, 종국, 발효

Description

굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법{Cultivation Method of Vegetable Worm Enzyme Using White Grub}

본 발명은 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍덩이류를 비롯한 곤충류의 굼벵이를 이용하여 동충하초를 생산하고 생산된 동충하초를 미생물을 배양하여 효소를 생산하는 방법에 관한 것이다.

동충하초(Cordyceps sp.)는 기주의 대상이 되는 곤충의 몸에 침입하여 기주의 양분을 통해 자좌(Stroma)를 형성시키는 약용버섯으로, 분류학상의 위치는 자낭균운(Ascomycota), 핵균강(Pyrenomycetes), 맥각균목(Clavicipitales), 맥각균과(Claviciptaceae), 동충하초속(Cordyceps)에 해당되며, 한국, 중국, 일본 등 아시아 지역 외에 세계적으로 널리 분포하고 있다.

이러한 동충하초는 중국의 경우 그 뛰어난 약효를 인정하여 인삼, 녹용과 함께 3대 한약재로 취급되고 있으며, 최근에는 과학적 실험을 통해 성인병 치료와 항암 및 제암효과에 특효가 있는 것으로 알려지고 있다.

동충하초에 대해 보다 상세하게 설명하면, 동충하초란 곤충에 기생하여 그 곤충의 단백질을 영양원으로 성장하는 것으로, 겨울에는 벌레 상태로 있다가 여름이 되면 기주를 뚫고 나와서 버섯으로 성장한다. 그러나, 일반 버섯류는 그 영양분을 죽은 식물에서 얻어 발생 성장하므로 사물기생균이로 분류되며, 일반 버섯류의 성분은 죽은 식물의 구성물질이나 그 물질이 대사를 통하여 버섯의 성분으로 전환될 수밖에 없다.

반면, 동충하초의 영양원은 살아 있는 곤충의 영양분이 전환되는 것으로, 이것은 동물성 단백질을 영양성분으로 하기 때문에 여기에서 나오는 여러 생리활성물질을 통해 일반 버섯류에서는 찾아볼 수 없는 유용한 물질, 즉 인간의 각종 질병치료에 이용되어질 수 있는 유용한 성분을 포함하게 되는 것이다.

이러한 동충하초는 예로부터 그 약리효과가 인정되어 왔으며, 최근 국내에서도 대량배양에 성공하여 성분이 분석되고, 약리효과가 인정되고 있을 뿐만 아니라 코디세핀이라는 항암제도 개발되었다. 동충하초 효능을 분석해 보면, 충초 다당류, 스테로이드류, 효소류 등 산업적으로 이용 가능한 물질을 다량 함유하고 있으며, 미생물 살충제로서도 개발 가능성이 매우 높다. 그리고 약리효과에서도 면역증강력, 제암력, 항균력, 염증억제, 항피로효과, 마약중독치유력이 있어 기능성 식품으로서도 고부가가치가 있다.

이와 같이 고부가가치를 갖는 동충하초는 자연환경에서 서식하는 특성상 인공배양이 어려워 널리 이용될 수 없었으나, 여러 방법들에 의해 차츰 인공배양과 대량 재배가 성공되고 있는 추세에 있다.

일 예로 한국특허공개 제98-23907호를 살펴보면, 누에(가잠) 또는 누에 번데기를 기주로 이용하여 인공 재배하는 방법이 이미 공지되었다. 이러한 동충하초 재배방법은 동충하초의 일종인 페실로마이세스 자포니카균 포자를 분무기를 이용하여 가잠의 4∼5령기 유충 또는 번데기 표피에 일일이 경피 접종한 후, 균사체를 형성한 번데기에서 자실체를 형성시켜 동충하초를 생산하는 방법이다.

또 다른 동충하초 재배방법인 한국특허공개 제98-23908호를 살펴보면, 페실로마이세스속 균주 J300의 포자를 분무기를 이용하여 가잠의 5령기 유충 표피에 경피 접종한 후, 균사체를 형성한 번데기에서 자실체를 형성시켜 동충하초를 생산하는 방법이다.

위의 예들을 포함하여 지금까지 알려진 동충하초 재배방식은 배지를 누에 번데기를 이용하던가, 곤충의 유충 또는 현미, 보리, 콩 등의 곡류를 이용하여 동충하초를 재배하였다(특허등록 제10-0509686호, 특허등록 제10-0762819호, 특허공개 제10-2006-0029951호 참조). 그러나, 누에번데기를 이용할 경우 고생산단가 때문에 대량 생산이 어렵고, 곤충의 유충을 이용할 경우 기주의 전처리 과정이 어렵고 고가의 장비가 요구되기 때문에 농가에서 대량생산이 어렵다. 또한, 곡류를 이용할 경우 순수한 동충하초의 생산이 어렵고 후가공에 대한 여러 가지 문제가 발생하였다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 대량생산이 가능하고 생산단가가 저렴하며 소화흡수율을 높이고 향미를 개선하여 이용효율을 극대화한 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 굼벵이를 생산하는 단계; 상기 굼벵이를 식초로 처리하는 단계; 식초로 처리된 굼벵이의 분말과 발아곡류를 혼합하여 고체 배지를 만들고 멸균하는 단계; 상기 멸균 고체 배지를 이용하여 동충하초를 제조하는 단계; 및 상기 동충하초에 종국과 멸균수를 넣고 혼합한 후 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법을 제공한다.

본 발명의 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법에 따르면, 굼벵이와 발아곡류가 혼합된 기주를 이용함으로써 저생산단가로 동충하초를 대량샌산할 수 있다.

또한, 생산된 동충하초를 미생물 처리함으로써 소화흡수율을 높이고 향미를 개선하며 약효를 향상시켜 이용효율을 극대화할 수 있다.

아울러, 굼벵이의 사육 방법을 개선하여 동충하초의 접종에 적합한 굽벵이를 생산할 수 있으며, 이를 통해 간염, 간경화의 치료 등 간기능 개선에 특효가 있는 동충하초의 생산이 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.

본 발명은 풍덩이류를 비롯한 곤충류의 굼벵이를 이용하여 동충하초를 생산하고 생산된 동충하초를 미생물을 배양하여 효소를 생산하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법의 제조 공정 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법은, 굼벵이를 사육하는 단계; 상기 굼벵이를 식초로 처리하는 단계; 식초로 처리된 굼벵이의 분말과 발아곡류를 혼합하여 고체 배지를 만들고 멸균하는 단계; 상기 멸균 고체 배지를 이용하여 동충하초를 제조하는 단계; 및 상기 동충하초에 종국과 멸균수를 넣고 혼합한 후 발효시키는 단계를 포함한다.

먼저, 굼벵이를 사육한다(S1).

굼벵이는 변태를 하는 곤충류의 성장과정에서 비롯되는 유충으로서, 특히 풍뎅이류의 굼벵이는 예로부터 간을 다스리는데 효능을 가지고 있는 것으로 알려져 있으며, 현재 간염, 간경화 등에 대한 굼벵이의 효과에 대하여 연구가 널리 진행되고 있기도 한 바, 농가에서 인공사육에 성공한 풍뎅이류 굼벵이로는 장수풍뎅이, 흰점박이꽂무지, 점박이꽂무지 등의 굼벵이가 있다.

본 발명은 이와 같은 굼벵이를 이용하여 동충하초를 제조한다. 굼벵이를 인공사육함에 있어서 굼벵이의 사료로 공급되는 것은 그 대부분이 참나무류 톱밥이 주성분으로서, 이러한 톱밥성분이 굼벵이의 생육기간 중 유충 상태에서는 장내에 계속 잔존하게 되고, 그에 따라 기주의 살균과정에서 장내의 수분과 톱밥성분이 유출되어 동충하초의 배양시 동충하초를 오염시키거나 특유의 냄새를 발생시키게 될 뿐 아니라, 동충하초의 배양 과정에서 충체 내부까지 균사가 활착되지 못하게 되거나 생장이 월활치 못하게 되기도 한다.

따라서 종래의 방식에 의해 생산되는 굼벵이에 있어서 동충하초 접종의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 굼벵이의 생산 방식을 개선시켰다. 종래에 방식은 톱밥을 굼벵이의 먹이로 사용했으나, 본 방법에서는 톱밥은 단지 서식처로 제공하고 먹이는 별도로 개발한 먹이를 준다. 즉, 구덩이를 30~80 cm 판 다음 톱밥을 넣어 서식처를 만들고, 굼벵이의 먹이로서 수박, 아가(Agar), 분유 및 설탕물을 각각 22~68 %, 5~22 %, 5~22 %, 22~68 %(w/v) 비율로 배합하여 굼벵이를 사육함으로써 위와 같은 종래의 문제점을 해결하고 동충하초를 접종하기에 적합한 굼벵이를 생산한다. 이 같은 사육 방법을 통해 굼벵이의 오염을 방지할 수 있고, 생장을 원활하게 하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있으며, 영양 및 약효가 우수한 굼벵이를 생산할 수 있다.

다음으로, 상기 굼벵이를 식초로 처리한다(S2).

앞서 제조된 굼벵이를 2~5%(v/v)의 식초에 3~6시간 침지한다. 본 과정을 통해 굼벵이의 껍질을 유연하게 하여 동충하초 균주의 침투를 용이하게 한 효과를 얻을 수 있다.굼벵이 껍질로 동충하초 균주의 침투를 용이하게 함으로써 동충하초의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

다음으로, 식초로 처리된 굼벵이의 분말과 발아곡류를 혼합하여 고체 배지를 만들고 멸균한다(S3).

식초로 처리된 굼벵이의 분말에 10~78%(w/w)의 발아곡류를 혼합하여 고체 배지를 만들고 110~130 ℃, 1~2 기압에서 10~20 분간 멸균시킨다. 본 과정을 통해 동충하초를 재배할 고체 멸균 배지가 제조된다.

다음으로, 상기 멸균 고체 배지를 이용하여 동충하초를 제조한다(S4).

동충하초종균을 PDA 배지에 접종하여 계대배양한 후 코크보러를 이용하여 PDA 비지에서 자라고 있는 동충하초의 균사체를 떼어내어 액체종균 배지에 접종하고 25±2 ℃에서 100~200 rpm으로 3~7일간 배양하여 동충하초 접종원을 제조하고, 상기 동충하초 접종원을 상기 멸균 고체 배지에 배양한다

여기서, 액체종균배지는 멸균수에 대해 황백당 2.0~5.0%(w/v)와 콩가루 0.2~0.5%(w/v)로 조성되며 120~130 ℃, 1~1.5 기압 하에서 15~25분간 멸균된다.

액체종균배지의 황백당 함량이 2.0 %에 미치지 못하면 종균 배양기간 동안 탄소원의 부족으로 균사의 성장이 불량하게 되고, 5.0%를 초과하면 균사 배양액의 점도가 높아져 균사가 뭉쳐 자라게 됨으로써 균일한 종균 접종이 어렵게 된다. 또한, 콩가루의 함량이 0.2%에 미치지 못하면 종균 배양기간 동안 질소원의 부족으로 균사의 성장 상태가 불량하게 되고, 0.5 %를 초과하면 균사 배양액의 점도가 높아져 균사 생장이 불량해지는 경향이 있다.

황백당(Dextrose)은 슈크로우스(Sucrose)나 글루코우스(Glucose) 등으로, 콩가루는 효모추출물이나 맥아추출물 등으로 대체 사용 및 혼용이 가능하다.

동충하초 접종원을 상기 멸균 고체 배지에 배양하는 단계에서는, 상기 동충하초 접종원을 상기 멸균 고체 배지에 접종한 후 온도 5~25 ℃, 습도 50~65 %의 조건에서 4~6 주간 배양한다. 배양된 동충하초는 동결건조 또는 40~80 ℃에서 열풍건조한다.

동충하초 균사체를 액체종균배지에 배양하는 기간이 3일에 미치지 못하면 균사의 증식이 저조하여 충분한 양의 종균을 얻기가 힘들고, 7일을 초과하게 되면 균사의 활력이 떨어져 1차 균사 배양 기간이 길어지게 된다.

마지막으로, 상기 동충하초에 종국과 멸균수를 넣고 혼합한 후 발효시킨다.

제조된 동충하초를 분쇄한 다음, 90~110 ℃에서 20~30 분간 살균시킨다. 살균된 원료를 배합기에 넣고, 50 ℃ 이하로 냉각시킨 후, 동충하초 대비 2~10 %(w/w)의 종국과 2~3배의 멸균수를 넣고 5~20 분간 혼합한 후, 배양온도 35~40 ℃, 배양습도 50~90 %의 배양기에서 40~80 시간 발효시킨다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실시예

구덩이를 50 cm 판 다음 톱밥을 넣어 서식처를 만들고, 수박, 아가(Agar), 분유 및 설탕물을 각각 50 %, 10 %, 10 %, 30 %(w/w) 비율로 배합한 사료를 서식처 위에 넣어 주어 굼벵이를 사육하였다.

사육된 굼벵이를 3%(v/v)의 식초에 4시간 동안 침지 처리한 후 건조시켜 분말을 만들고, 이 굼벵이 분말 60 %(w/w) 및 발아곡류 40 %(w/w)를 혼합하여 고체 배지를 만들고 120 ℃, 1 기압에서 10 분간 멸균시켰다.

다음으로, 동충하초종균을 PDA 배지에 접종하여 계대배양한 후 코크보러를 이용하여 PDA 배지에서 자라고 있는 동충하초의 균사체를 떼어내어 액체종균 배지에 접종하고 25 ℃에서 150 rpm으로 5 일간 배양하여 동충하초 접종원을 제조하고, 상기 동충하초 접종원을 앞서 제조한 멸균 고체 배지에 접종한 후 온도 5~25 ℃, 습도 50~65 %의 조건에서 4~6 주간 배양하고, 배양된 동충하초는 60 ℃에서 열풍건조하였다.

다음으로, 제조된 동충하초를 분쇄한 다음, 100 ℃에서 20 분간 살균시키고, 살균된 원료를 배합기에 넣고 30 ℃로 냉각시킨 후, 동충하초 대비 8 %(w/w)의 종 국과 3배의 멸균수를 넣고 10 분간 혼합한 후, 배양온도 40 ℃, 배양습도 70 %의 배양기에서 60 시간 발효시켰다. 그 후, 배양물을 40 ℃에서 10 시간 동안 건조시켜 발효 동충하초를 제조하였다.

도 2는 상기 실시예에 따라 생산된 동충하초의 균사체 사진이고, 도 3은 상기 실시예에 따라 생산된 동충하초 효소 분말 사진이다.

도 1은 본 발명에 따른 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법의 제조 공정 흐름도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 생산된 동충하초의 균사체 사진이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 생산된 동충하초 효소 분말 사진이다.

Claims (8)

1. 굼벵이를 사육하는 단계;

   상기 굼벵이를 식초로 처리하는 단계;

   식초로 처리된 굼벵이의 분말과 발아곡류를 혼합하여 고체 배지를 만들고 멸균하는 단계;

   상기 멸균 고체 배지를 이용하여 동충하초를 제조하는 단계; 및

   상기 동충하초에 종국과 멸균수를 넣고 혼합한 후 발효시키는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 굼벵이를 식초로 처리하는 단계는,

   굼벵이를 2~5%(v/v)의 식초에 3~4시간동안 침지하는 단계인 것을 특징으로 하는 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 고체 배지를 만들고 멸균하는 단계는,

   식초로 처리된 굼벵이의 분말에 10~78%(w/w)의 발아곡류를 혼합하여 고체 배지를 만들고 110~130 ℃, 1~2 기압에서 10~20 분간 멸균시키는 단계인 것을 특징으로 하는 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 멸균 고체 배지를 이용하여 동충하초를 제조하는 단계는,

   동충하초종균을 PDA 배지에 접종하여 계대배양한 후 코크보러를 이용하여 PDA 비지에서 자라고 있는 동충하초의 균사체를 떼어내어 액체종균 배지에 접종하고 25±2 ℃에서 100~200 rpm으로 3~7일간 배양하여 동충하초 접종원을 제조하는 단계; 및

   상기 동충하초 접종원을 상기 멸균 고체 배지에 배양하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 액체종균배지는 황백당 2.0~5.0%(w/v)와 콩가루 0.2~0.5%(w/v)로 조성되며 120~130 ℃, 1~1.5 기압 하에서 15~25분간 멸균된 것을 특징으로 하는 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 동충하초 접종원을 상기 멸균 고체 배지에 배양하는 단계는,

   상기 동충하초 접종원을 상기 멸균 고체 배지에 접종한 후 온도 5~25 ℃, 습도 50~65 %의 조건에서 4~6 주간 배양하는 것을 특징으로 하는 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 동충하초에 종국과 멸균수를 넣고 혼합한 후 발효시키는 단계는,

   상기 동충하초에 상기 동충하초 대비 2~10 %(w/w)의 종국과 2~3배의 멸균수 를 넣고 5~20 분간 혼합한 후, 배양온도 35~40 ℃, 배양습도 50~90 %의 배양기에서 40~80 시간 발효시키는 단계인 것을 특징으로 하는 굼벵이를 이용한 동충하초 효소의 생산방법.

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