KR101656497B1 - 분생포자 형성균 배양용 배지의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 목질재료 및 곡물재료를 포함하는 배지 원료를 준비하는 단계; 및 배지 원료를 사상균으로 처리하는 단계를 포함하는 분생포자 형성균 배양용 배지의 제조방법에 관한 것이다.

Description

분생포자 형성균 배양용 배지의 제조방법{MEDUIM FOR CULTURING CONDIOPHORES FORMABLE BACILLUS}
본 발명은 분생포자 형성균 배양용 배지의 제조방법에 관한 것이다.
분생포자(conidium)는 진균류가 만드는 무성포자의 일종으로, 분생포자는 분생자병(conidiophore)이 형성된 다음 그 위에 여러 개의 마디가 있는 둥근 플라스크 모양의 파이어라이드를 만들고 마디의 끝부분에 1개씩 지그재그 모양으로 발달하여 포도송이와 유사한 형태를 지닌다. 분생포자 형성균으로는 대표적으로 트리코더마 속(Trichoderma sp.), 허슈텔라 속(Hirsutella sp.), 아스페르길루스 속(Aspergillus sp.), 아스키소니아 속(Aschersonia　sp.), 패실로마이세스 속(Paecilomyces sp.), 버티실리움 속(Verticillium sp.), 브베리아 속(Beauveria sp.), 노무라에라 속(Nomuraea sp.), 패실로마이세스 속(Paecilomyces sp.) 또는 메타르히지움 속(Metarrhizium sp.) 의 균류가 있다. 분생포자 형성균은 원예, 식품 및 해충 방제제 등으로서의 유용한 용도가 다수 알려져 있는데, 대표적으로 백강균은 곤충류에 병을 일으켜 곤충이 사멸하게 하는 곤충성 병원균 중 하나로써 곤충 방역 생물 농약으로 각광받고 있다.
분생포자 형성균이 분생포자를 형성하기 위해서는 통기성 좋은 배지의 선택이 매우 중요한데, 현재 많이 쓰이고 있는 분생포자 형성용 배지로는 버미큘라이트나 펄라이트 등과 같은 다공질의 광물질과 곡물을 기반으로 한 곡물 배지가 있다. 광물질을 다공질화시키기 위한 방법으로 고온으로 가열하는 방법이 보편적이고, 유기물을 다공질화시키기 위한 방법으로는 고온으로 가열한 다음 압력 주었다가 급격히 상온과 상압으로 변화시켜서 팽창시키는 방법이 있다.
분생포자 형성균 배양용 배지와 관련하여, 배양 배지에 귤피를 1~3% 첨가한 배양 배지를 이용하여 동충하초균을 배양하는 방법에 관한 기술(한국공개특허 제2010-0012923호), 두부 제조시 발생되는 폐비지를 이용하여 백강균을 배양하는 방법에 관한 기술(한국공개특허 제2006-0040021호), 폐한약재를 대체배지로 이용하여 백강균을 배양하는 방법에 관한 기술(한국공개특허 제2012-0076725호)이 개발되어 있다. 그러나 이들 기술은 배양체의 겉면에만 균사가 피게 되어 균체량이 낮아지는 문제, 분생 포자가 형성되기에는 공극이 너무 거칠어 양질의 분생포자가 형성되지 않는 문제, 균주의 분생포자 발생 속도도 느리다는 문제, 또는 가격이 높은 곡물을 다량 사용하게 되므로 제조 단가가 높아지는 문제가 제기되어 왔다.
이 때문에 분생포자 형성균의 유용한 가치에도 불구하고 본격적인 상품화가 지연되고 있고, 위와 같은 문제점을 해결할 수 있는 분생포자 형성균 배양용 배지의 개발이 절실한 실정이다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 개선하면서, 분생포자 형성균 배양의 최적 조건을 제공할 수 있는 신규 형태의 분생포자 형성균 배양용 배지의 제조방법, 및 그를 이용한 분생포자 형성균의 배양 벙법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 목질재료 및 곡물재료를 포함하는 배지 원료를 준비하는 단계; 및 배지 원료를 사상균으로 처리하는 단계를 포함하는 분생포자 형성균 배양용 배지의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 사상균은 담자균이다.
본 발명의 일 구현예에서, 사상균으로 처리하는 단계는 배지 원료에 느타리 버섯, 새송이 버섯, 팽이 버섯 및 표고 버섯으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 버섯을 배양하는 단계이다.
본 발명의 일 구현예에서, 목질재료는 톱밥, 면실피, 면실박, 대패, 콘콥, 볏짚, 왕겨 및 펄프로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 곡물재료는 미강, 밀기울, 옥분, 건비지 및 대두피로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 곡물재료와 목질재료가 5:30~95:70의 부피비로 배합된다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 분생포자 형성균 배양용 배지의 수분 함량은 40 내지 70중량%이다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 제조방법은 사상균으로 처리된 배지 원료에 곡물재료를 추가로 첨가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 분생포자 형성균은 트리코더마 속(Trichoderma sp.), 허슈텔라 속(Hirsutella sp.), 아스페르길루스 속(Aspergillus sp.), 아스키소니아 속(Aschersonia　sp.), 패실로마이세스 속(Paecilomyces sp.), 버티실리움 속(Verticillium sp.), 브베리아 속(Beauveria sp.), 노무라에라 속(Nomuraea sp.), 패실로마이세스 속(Paecilomyces sp.) 또는 메타르히지움 속(Metarrhizium sp.)의 균류이다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 분생포자 형성균은 백강균(Beauveria bassiana)이다.
본 발명의 다른 구현예에서, 본 발명은 상기 제조방버에 따라 제조된 분생포자 형성균 배양용 배지를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 본 발명은 상기 분생포자 형성균의 배양용 배지를 포함하는 배지를 준비하는 단계; 상기 배지에 분생포자 형성균을 접종하는 단계; 및 상기 분생포자 형성균을 배양하는 단계를 포함하는 분생포자 형성균의 배양 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 분생포자 형성균은 분생포자 형성균 배양용 배지 전체를 기준으로 5중량% 내지 30중량%의 비율로 접종된다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 배양 단계는 1 내지 50의 온도에서, 3일 내지 30일 동안 배양되는 것이다.
본 발명에 따라 제조된 분생포자 형성균 배양용 배지는 분생포자 형성을 위한 최적의 공극을 갖추고 있어 양질의 분생포자 형성균을 단시간 내에 대량 배양할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 분생포자 형성균의 배양 방법은 상기한 장점을 갖는 분생포자 형성균 배양용 배지를 이용하기 때문에 양질의 분생포자 형성균을 단시간 내에 저비용으로 대량 배양할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제조예 1에 따라 느타리 버섯을 배양한 배지에 백강균을 접종한 사진이다.
도 2는 본 발명의 제조예 2에 따라 새송이 버섯을 배양한 배지에 백강균을 접종한 사진이다.
도 3은 본 발명의 제조예 3에 따라 표고 버섯을 배양한 배지에 백강균을 접종한 사진이다.
도 4는 본 발명의 제조예 1에 따라 느타리 버섯을 배양한 배지에 접종된 백강균에서 분생포자 형성이 완료된 후의 사진이다.
도 5는 본 발명의 제조예 1에 따라 배양된 백강균 분생포자의 현미경 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
분생포자 형성균 배양용 배지의 제조방법, 및 이로부터 제조된 배지
일 측면에서 본 발명은 목질재료 및 곡물재료를 포함하는 배지 원료를 준비하는 단계; 및 배지 원료를 사상균으로 처리하는 단계를 포함하는 분생포자 형성균 배양용 배지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 분생포자 형성균 배양용 배지의 제조방법을 단계별로 설명하면 다음과 같다.
1단계: 목질재료 및 곡물재료를 포함하는 배지 원료를 준비하는 단계
우선, 목질재료 및 곡물재료를 포함하는 배지 원료를 준비한다.
상기 목질재료로 톱밥, 면실피, 면실박, 대패, 콘콥, 볏짚, 왕겨 또는 펄프가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 곡물재료로 미강, 밀기울, 옥분, 건비지 및 대두피로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 분생포자 형성균의 배양에 필요한 영양분을 함유하고 있는 것이라면 특별한 제한 없이 이용될 수 있다.
상기 곡물재료와 목질재료는 5:30~95:70의 부피비로 배합되는 것이 바람직하다.
2단계: 배지 원료를 사상균으로 처리하는 단계
다음, 목질화된 배지 원료를 사상균으로 처리한다.
일반적으로 곡물재료나 목질재료들은 섬유소가 분해되기까지 통기성이 불량하다. 그러나 본 발명에서와 같이 배지 원료를 사상균으로 처리하는 단계를 거치게 되면 사상균이 난분해성 섬유소인 셀룰로오스, 헤미셀룰로스, 리그닌 등을 분해시켜 배지 원료의 통기성을 현저히 향상시킬 수 있다. 이는 사상균의 처리에 의해 셀룰로오스, 헤미셀룰로스, 리그닌 등의 결합이 끊어지고 배지 원료의 세포벽 사이로 호스와 같은 형태의 통기가 형성되기 때문이다.
또한, 배지 원료를 사상균으로 처리하고 나면 배지 내에 다량의 단백질로 구성된 사상균의 균사체가 남아 있게 되므로 이들이 추가의 영양성분으로 기능할 수 있게 되는 장점을 갖는다.
상기 사상균의 종류로는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 담자균류가 가장 효율적이다. 이는 담자균류에 의한 리그닌 분해율이 가장 우수한 것이다. 또한, 갈색부후균보다는 백색부후균이 리그닌 분해력이 왕성하여 더 효율적이다. 사상균으로 느타리 버섯, 새송이 버섯, 팽이 버섯 및 표고 버섯이 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 사상균으로 처리하는 단계는 배지 원료에 느타리 버섯, 새송이 버섯, 팽이 버섯 및 표고 버섯으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 버섯을 배양하는 단계일 수 있다. 각종 버섯을 배양시킨 후의 버섯 폐배지가 가진 공극, 수분, 영양분, 산도 특성은 분생포자 형성균의 최적 배양조건과 매우 유사하기 때문에, 별도의 복잡한 가공 과정을 추가하지 않고도 그 자체로서 우수한 분생포자 형성균 배양용 배지로 사용될 수 있어 유리하다. 또한, 축산 농가에서 버려지거나 방치되고 있는 폐배지를 재활용할 수 있으므로 친환경적이면서도 분생포자 형성균 제조 단가를 현저히 낮출 수 있다.
한편, 제조된 분생포자 형성균 배양용 배지에 곡물 재료가 지나치게 적게 포함되는 경우 분생포자 형성균 배양에 있어서 영양성분의 부족으로 분생포자 형성이 빈약하거나 배양이 늦어질 수 있으므로, 곡물재료가 추가로 첨가하는 것이 가능하다. 이 때, 구체적인 첨가량은 버섯 폐배지 각각이 가지는 특성에 따라 조절되는 것이 바람직하다. 다만, 곡물 재료가 지나치게 많이 포함될 경우 배지 점도가 증가되어 산소 용해도가 감소되는데 점액질은 산소 투과율을 감소시켜 균사 생육을 저해하게 되거나 버섯 폐배지의 장점인 다량의 공극 형성이나 높은 수분 함량 보유에 따른 본 발명의 효과가 충분히 발현되지 않을 수 있으니 유의하여야 한다.
분생포자 형성균의 배양 방법
다른 측면에서, 본 발명은 앞서 서술한 분생포자 형성균의 배양용 배지를 포함하는 배지를 준비하는 단계; 상기 배지에 분생포자 형성균을 접종하는 단계; 및 상기 분생포자 형성균을 배양하는 단계를 포함하는 분생포자 형성균의 배양 방법에 관한 것이다.
상기 접종 단계에서, 분생포자 형성균은 분생포자 형성균 배양용 배지 전체를 기준으로 5중량% 내지 30중량%씩 접종하는 것이 바람직하다. 배지의 사용량이 지나치게 많은 경우 분생포자 형성이 원활하지 않을 수 있고, 지나치게 적은 경우 배양 면적 대비 균류 배양율이 비효율적인 문제가 있을 수 있다.
상기 배양 단계에서, 배양 온도는 1 내지 50가 바람직하고, 배양 기간은 3일 내지 30일이 바람직하다. 상기 배양 기간은 종래 기술에 따른 배양 기간에 비해 상당히 단축된 것으로 본 발명에 따른 분생포자 형성균 배양용 배지를 이용할 경우 배양 기간이 30일 이내로 짧은 경우라 하더라도 양질의 분생포자가 대량 형성된다.
이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 내용을 구체화하기 위한 것일 뿐 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실험예 1. 분생포자 형성균 배양용 배지의 제조
하기 표 1와 같은 다양한 조성의 배지 원료에 사상균을 접종한 다음 25의 온도에서 느타리 30일, 새송이 45일, 표고버섯 120일, 팽이버섯 50일 동안 배양 처리한 다음, 자실체를 제거하고, 남은 배지를 수거하여 본 발명에 따른 분생포자 형성균 배양용 배지로 준비하였다.
- 처리하는
사상균의 종류 		원료 배지의 조성
비교
제조예 1 		처리 안함 면실피 약 30%, 톱밥 약 30%, 비트 약 10%, 면실박 약 20%, 미강 약 5%, 옥분 약 3%, 탄산칼슘 약 1%
제조예 1 느타리 버섯 면실피 약 30%, 톱밥 약 30%, 비트 약 10%, 면실박 약 20%, 미강 약 5%, 옥분 약 3%, 탄산칼슘 약 1%
제조예 2 새송이 버섯 콘콥 약 40%, 톱밥 약 20%, 비트 약 5%, 밀기울 약 10%, 대두박 약 5%, 옥분 약 10%, 면실박 약 5%, 탄산칼슘 약 2%, 면실피 약 3%
제조예 3 표고 버섯 참나무 톱밥 약 80%, 미강 약 20%
제조예 4 팽이 버섯 콘콥 약 50%, 미강 약 30%, 면실피 약 10%, 비트 약 5%, 옥분 약 5%
실험예 2. 분생포자 형성균의 배양
상기 제조예 1 내지 4 및 비교 제조예 1에 따른 배양용 배지에 백강균을 접종한 다음, 25의 온도에서 23일 동안 배양하면서 이틀에 한번씩 백강균 분생포자 발생 정도를 평가하여 하기 표 2에 기재하였다.
날짜 비교 제조예 1 제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4
3일 - - - - -
5일 + ++ ++ ++ +
7일 ++ +++ +++ +++ +++
9일 ++ +++ +++ +++ +++
11일 ++ ++++ +++ +++ +++
13일 ++ ++++ ++++ ++++ +++
15일 +++ ++++ ++++ ++++ ++++
17일 +++ ++++ ++++ ++++ ++++
19일 +++ ++++ ++++ ++++ ++++
21일 +++ ++++ ++++ ++++ ++++
23일 +++ ++++ ++++ ++++ ++++
- 분생포자 없음, + 분생포자 약간 있음, ++ 보통, +++ 많음, ++++ 아주 많음
실험 결과, 사상균으로 처리한 배지를 사용하여 백강균을 배양한 모든 군에서 사상균 처리 단계를 거치지 않은 배지를 사용한 비교 제조예 1의 경우보다 증가된 분생포자 형성 속도를 보였다. 또한, 비교 제조예 1의 경우 형성된 분생포자의 형질도 좋지 않은 것으로 나타났다.
사상균으로 처리한 배지 중에서는 제조예 1의 느타리 버섯으로 처리한 배지에서 분생포자 형성이 가장 잘되었고, 다음으로는 제조예 2의 새송이 버섯으로 처리한 배지와 제조예 3의 표고 버섯으로 처리한 배지에서 분생포자 형성이 잘 되었다. 제조예 3의 팽이 버섯으로 처리한 배지는 다른 사상균으로 처리한 배지에 비하여 분생포자 형성이 상대적으로 느렸는데 이는 제조예 3의 점도가 비교적 높았기 때문인 것으로 예측된다.
추가로, 실험예 1의 제조예 1에 따른 배지에 곡물재료를 추가한 배지에서 실험예 2와 동일한 조건으로 백강균을 배양하였다. 곡물재료 추가 첨가량이 전체 배지 조성물에 대하여 5중량%인 군에서는 분생포자 형성 속도가 확연히 빨라지고, 우수한 형질의 분생포자가 대량 생산됨을 확인할 수 있었다. 그러나 버섯 폐배지의 양이 20중량%를 넘어 가면서부터는 분생포자 형성시간이 점차 지연되는 양상을 보였고, 30중량%을 넘어서는 경우 오히려 더 포자 형성이 빈약해짐이 관찰되었다. 이는 곡물재료의 함량이 지나치게 높아지면 백강균의 영양생장이 길어지고, 생식생장이 늦어지기 때문으로 이해된다.

Claims (14)

  1. 목질재료 및 곡물재료를 포함하는 배지 원료를 준비하는 단계; 및
    배지 원료를 느타리 버섯, 새송이 버섯, 팽이 버섯 및 표고 버섯으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 사상균으로 처리하는 단계를 포함하는 백강균(Beauveria bassiana) 배양용 배지의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 목질재료가 톱밥, 면실피, 면실박, 대패, 콘콥, 볏짚, 왕겨 및 펄프로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 백강균(Beauveria bassiana) 배양용 배지의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 곡물재료가 미강, 밀기울, 옥분, 건비지 및 대두피로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 백강균(Beauveria bassiana) 배양용 배지의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 곡물재료와 목질재료가 5:30~95:70의 부피비로 배합되는 것을 특징으로 하는 백강균(Beauveria bassiana) 배양용 배지의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 백강균(Beauveria bassiana) 배양용 배지의 수분 함량이 40 내지 70중량%인 것을 특징으로 하는 백강균(Beauveria bassiana) 배양용 배지의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 사상균으로 처리된 배지 원료에 곡물재료를 추가로 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백강균(Beauveria bassiana) 배양용 배지의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 백강균(Beauveria bassiana) 배양용 배지.
  12. 제11항의 배지를 준비하는 단계;
    상기 배지에 백강균(Beauveria bassiana)을 접종하는 단계; 및
    상기 백강균(Beauveria bassiana)을 배양하는 단계를 포함하는 백강균(Beauveria bassiana)의 배양 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 백강균(Beauveria bassiana)이 백강균(Beauveria bassiana) 배양용 배지 전체를 기준으로 5중량% 내지 30중량%의 비율로 접종되는 것을 특징으로 하는 백강균(Beauveria bassiana)의 배양 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 배양이 1 내지 50℃의 온도에서 3일 내지 30일 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 백강균(Beauveria bassiana)의 배양 방법.
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