KR102385152B1 - 유산균 상온 발효 대사산물과 해수 미네랄 농축수를 이용한 버섯 성장 영양제 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액이 첨가된 버섯 발효 배지에 유산균을 상온에서 발효 배양시킨 후, 상기 유산균의 상온 발효에 의해 생성된 대사산물에 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액을 혼합하여 버섯 성장 영양제를 제조하는 방법 및 이 방법으로 제조된 버섯 성장 영양제에 관한 것이다.
본 발명에 따른 버섯 성장 영양제는 유산발효에 의해 생성되는 대사산물이 병원균과 유해세균의 생육을 억제하고 해수 미네랄 농축수 유래의 다양한 미네랄이 버섯의 성장을 촉진하며 유황과 일라이트 성분이 버섯의 품질을 균일하게 향상시키므로, 영양제를 적게 사용하여도 버섯 생육의 생산성과 수확물의 품질이 우수하다.

Description

유산균 상온 발효 대사산물과 해수 미네랄 농축수를 이용한 버섯 성장 영양제 및 이의 제조방법{Nutrient for Mushroom Growth Using Metabolite of Lactobacillus Fermented at Room Temperature and Concentrated Mineral Water from Seawater, and Method for Manufacturing the Same}

본 발명은 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액이 첨가된 버섯 발효 배지에 유산균을 상온에서 발효 배양시킨 후, 상기 유산균의 상온 발효에 의해 생성된 대사산물에 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액을 혼합하여 버섯 성장 영양제를 제조하는 방법 및 이 방법으로 제조된 버섯 성장 영양제에 관한 것이다.

버섯은 균류의 포자를 지니는 육질의 자실체를 가지고 있고 중요한 식품자원이면서 동시에 약용식물로 알려져 있으며, 종류에 따라 맛과 향이 독특하고 단백질, 비타민, 기타 무기영양소를 많이 함유하고 있으며, 특히 섬유소가 다량 함유되어 있어서 미용, 건강용 식품은 물론 변비와 항암효과가 보고되고 있다.

생활수준이 향상되면서 건강한 먹거리를 추구하는 소비자가 증가하고 있고 이에 따라 버섯 재배에 대한 관심이 높아지고 있어서, 버섯이 농가 소득의 주요한 작목으로 자리매김하고 있다.

종래의 버섯 인공재배는 원목을 이용하는 방법, 식물성 섬유물질을 분쇄하거나 절단하여 제조되는 인공배지를 이용하는 방법이 있는데, 원목을 이용하는 방법은 참나무 등의 원목 조달에 어려움이 있고 노동집약성, 환금성 등으로 원가상승의 요인이 되어 왔으며, 재배면적이 많이 소요되고 재배기간도 장기간이 소요되는 단점이 있다.

이를 개선하기 위하여 톱밥배지, 볏짚배지, 왕겨배지 등의 인공배지를 이용한 재배방법으로 전환되고 있으며, 볏짚, 톱밥, 폐면 등의 주재료와 쌀겨, 밀기울, 콩비지 등 보조 재료를 혼합한 배지를 예비 퇴적, 퇴적, 뒤집기, 입상(入床), 살균 및 발효시킨 후, 여기에 버섯균을 접종하고 균사 배양 및 발이를 유도하여 버섯을 생육하는 과정으로 이루어진다.

그런데 이러한 인공배지들은 조단백질이 주 영양원으로서 균사체와 자실체의 성장에는 효과가 있으나 면역력에 유효한 성분이 부족하여 푸른곰팡이, 갈변병 등의 병원균의 발생에 취약하고, 배지의 혼합, 살균, 접종단계에 있어서 과도한 원자재의 소모로 인한 원가상승과 작업의 복잡함 등으로 인하여 노동력이 과다 소요되는 등의 단점이 있다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 한국공개특허공보 제2003-0060385호에는 갑오징어뼈 또는 갑각류 껍질을 2~13 ㎏/㎠의 고압에서 열처리하고 분쇄하여 버섯 재배의 영양 첨가제로서 사용하는 방안이 제시되어 있다.

갑오징어뼈나 갑각류 껍질은 키틴, 키토산, 칼슘, 단백질 및 각종 미네랄을 함유하고 있고 이들 성분들이 고압 열처리에 의해 키틴, 키토산의 항균 효과와 나머지 성분들의 버섯성장 증가 효과가 활성화되어 버섯의 병원균 발생 억제와 증산 효과를 얻을 수 있다.

그런데 키틴, 키토산은 다당체로 되어 있어서 버섯이 흡수하기 어렵고 키티나아제와 같은 효소로 분해되어도 약간의 영양 효과만 보일 뿐 항균 효과를 얻기 어려워서 병해로부터의 방제 효과를 기대하기 어렵다.

또한, 한국등록특허공보 제1018145호에는 옥수수 속대, 쌀겨, 폐면 또는 사탕수수 박을 혼합한 건배지에 수산화칼슘을 일정량 혼합하여 pH 9~10의 알칼리 조건을 유지함으로써 살균효과와 잡균의 2차 오염을 방지하여 고온가열 살균을 행하지 않아도 상품성이 우수한 느타리버섯을 생산할 수 있는 무살균 느타리버섯 재배용 배지의 제조방법이 제안되어 있다.

상기 방법은 수산화칼슘으로 배지를 알칼리 조건으로 유지하여 잡균의 생장을 억제 또는 사멸시키는 원리인데, 일반적으로 버섯은 알칼리성에서 발이가 불량할 뿐만 아니라 균사 생장이 느리고 심하면 버섯이 발생되지 않으며, 따라서 상기와 같이 수산화칼슘이 혼합된 알칼리 배지는 느타리버섯에는 적용할 수 있으나 다른 종류의 버섯에 범용적으로 적용하기 어렵다.

또한, 한국등록특허공보 제1480396호에는 대두 올리고당의 배아에서 추출한 식물성 유산균인 락토바실러스 훠멘텀(Lactobacillus fermentum)과 피치아 크루이베리(Pichia Kluyveri) 효모를 대두의 비지, 찹쌀 및 쌀겨를 혼합한 배지에서 배양하여 식물성 유산균을 얻은 다음, 상기 배양된 식물성 유산균을 톱밥, 왕겨 및 영양제(미강, 밀기울 또는 비트밀)에 혼합하여 꽃송이버섯 재배용 배지 조성물을 제조하는 방법이 제시되었다.

유산균은 발효를 통해 당을 유산으로 분해하고 효모는 당을 에탄올로 분해하며, 유산균은 효모의 대사산물을 먹고 증식하고 유산균이 만들어낸 산도가 효모의 가스생성을 억제하는 등 서로 균형을 이루면서 공생배양물을 형성한다.

효모인 피치아 크루이베리는 산소와 접촉한 환경에서 골마지(산막효모)를 생성하고 골마지는 산소를 차단하며 유산균은 산소가 적은 환경에서 증식이 활발하게 이루어져 유해균 증식을 억제하는데, 유산균의 증식이 과도하면 버섯의 성장이 느려지고 골마지에 의해 산소공급이 방해를 받아서 버섯의 성장이 억제되며 배지에 생성된 골마지는 제거가 어렵고 버섯에도 골마지가 붙어서 버섯의 상품성을 저하시키는 단점이 있다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 버섯의 성장을 촉진하고 병원균의 발생을 억제하며 모든 종류의 버섯에 범용적으로 사용할 수 있는 버섯 성장 영양제 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 해수를 농축하여 해수 미네랄 농축수를 얻는 단계; 유산균 발효 배지 80~90 중량%와 상기 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액으로 구성되는 무기혼합물 10~20 중량%를 혼합하여 혼합 배지를 준비하는 단계; 유산균을 상기 혼합 배지에 접종하고 상온에서 발효시켜 유산균 대사산물 농도 3~5 Brix의 유산균 상온 발효 대사산물을 얻는 단계; 상기 유산균 상온 발효 대사산물에 물을 혼합하여 0.5~2.0 Brix로 희석하는 단계; 및 물 100 중량부에 상기 희석한 유산균 상온 발효 대사산물 5~10 중량부, 상기 해수 미네랄 농축수 20~30 중량부, 유황의 수분산액 1~5 중량부 및 일라이트의 수분산액 5~10 중량부를 혼합하는 단계;를 포함하는 버섯 성장 영양제의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 유산균은 엔테로코쿠스 파에시움 MSS2(수탁번호 KCTC 12795BP) 균주인 것이 바람직하다.

또한, 상기 해수 미네랄 농축수는, 해수를 건조하여 염도 5~9 %로 1차 농축하는 단계; 상기 1차 농축된 해수를 자연증발시켜 염도 33~37 %로 2차 농축하는 단계; 상기 2차 농축된 해수 중의 소금을 제거하고 가열하여 염도 38~42 %로 3차 농축하는 단계; 및 상기 3차 농축된 해수를 활성탄에 통과시켜 음이온을 제거한 염도 30~40 %의 해수 미네랄 농축수를 제조하는 단계;를 통하여 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 2차 농축하는 단계는, 1차 농축된 해수(1)를 수용하는 수조(2), 상기 수조(2)의 해수(1)를 건조틀(4)로 이송하는 펌프(3), 상기 수조(2)의 상부에 설치되고 펌프(3)로부터 인입되는 해수를 천(5)에 분배하는 건조틀(4) 및 상기 건조틀(4)에 매달려 있고 건조틀(4)로부터 분배받은 해수를 하부의 수조(2)로 흘러내리도록 유도하는 다수의 천(5)을 포함하는 자연증발장치(10)에서 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 해수 미네랄 농축수는 염도 30~40 %의 수용액이고, 상기 유황의 수분산액은 평균 입도 30 ㎛ 이하의 유황 분말이 10~20 중량% 함유된 수용액이며, 상기 일라이트의 수분산액은 평균 입도 2 ㎛ 이하의 일라이트 분말이 10~20 중량% 함유된 수용액인 것이 바람직하다.

또한, 상기 혼합하는 단계에서, 물 100 중량부 기준 질소 55~65 중량%, 인 10~20 중량%, 칼륨 10~20 중량%, 붕소 1~5 중량% 및 아연 1~5 중량%로 구성되는 무기 영양소 15~25 중량부를 추가하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조되는 버섯 성장 영양제를 제공한다.

본 발명에 따른 버섯 성장 영양제는 유산발효에 의해 생성되는 대사산물이 병원균과 유해세균의 생육을 억제하고 해수 미네랄 농축수 유래의 다양한 미네랄이 버섯의 성장을 촉진하며 유황과 일라이트 성분이 버섯의 품질을 균일하게 향상시키므로, 영양제를 적게 사용하여도 버섯 생육의 생산성과 수확물의 품질이 우수하다.

도 1은 해수를 자연증발시켜 농축하는 자연증발장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 버섯 배지에 수분만 공급하여 재배한 버섯의 모습을 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명의 버섯 성장 영양제를 물로 500 배 희석하여 버섯 배지에 공급하였을 때 버섯이 성장한 모습을 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명의 버섯 성장 영양제를 물로 1000 배 희석하여 버섯 배지에 공급하였을 때 버섯이 성장한 모습을 보여주는 사진이다.

본 발명은 유산균을 상온에서 발효 배양시킨 대사산물에 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액을 혼합하여 버섯 성장 영양제를 제조한다.

유산균은 발효에 의해 생장하는 세균 중 발효 결과 유산(lactic acid)을 주된 대사산물로 생산하는 세균들을 의미하며, 유산발효에 의해 생성되는 대사산물이 병원균과 유해세균의 생육을 저지하는 성질을 이용하여 버섯 재배시 푸른곰팡이, 갈변병 등의 병원균의 발생을 억제한다.

유산발효는 발효 산물에 따라 크게 동형발효(homolactic fermentation)와 이형발효(heterolactic fermentation)로 구분되고, 동형발효에서는 최종 산물로 유산만 생성되고 이형발효에서는 유산 이외에 다른 산물(에탄올, 이산화탄소)도 생성된다.

동형발효 유산균으로는 Lactobacillus 속 중 일부를 비롯하여 Lactococcus 속, Enterococcus 속, Streptococcus 속, Pediococcus 속 등이 알려져 있고, 이형발효 유산균으로는 Lactobacillus 속 중 일부를 비롯하여 Leuconostoc 속, Oenococcus 속, Weissella 속 및 방선균인 Bifidobacterium 속 등이 알려져 있다

본 발명에서는 상기 동형발효 또는 이형발효 유산균 모두 사용할 수 있으나, 이산화탄소를 생성하지 않는 동형발효 유산균을 사용하는 것이 바람직하고, 동형발효 유산균 중 유해균 억제효과와 박테리오신이라는 항균성 단백질을 생산하는 엔테로코쿠스 파에시움(Enterococcus faecium) 균주가 더욱 바람직하며, 엔테로코쿠스 파에시움 중에서 프로바이오틱스로서 우수한 효과를 나타내는 전통발효식품 유래의 엔테로코쿠스 파에시움 MSS2(Enterococcus faecium MSS2, 수탁번호 KCTC 12795BP)를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

버섯은 다른 식물과 달리 엽록소가 없어서 광합성을 하지 않으므로 탄산가스를 이용하거나 산소를 배출하는 기능이 없어서 계속하여 호흡만하여 생육이 왕성할수록 산소를 많이 필요로 하며, 따라서 이산화탄소를 생성하는 이형발효 유산균보다 이산화탄소를 생성하지 않는 동형발효 유산균을 사용하는 것이 유리하다.

특히, 엔테로코쿠스 파에시움 균주는 프로바이오틱스로서 요구되는 기본 특성인 내산성 및 내담즙성이 우수하고 헬리코박터 파이로리(Helicobacter pylori)균 및 트리코더마 비리데(Trichoderma viride) 등 유해균에 대한 항균성이 우수하다.

또한, 상온 배양이 용이하여 발효용 스타터로서 유용하고 발효과정에서 대사산물인 유기산의 활용성을 증가시키는데 유리하며, 배양 비용의 절감, 고수율의 유산균 대사산물을 영양원으로 활용하여 배양배지 조건에 따른 다양한 유산균 대사산물의 획득이 가능할 뿐만 아니라 유산균 대사산물(유기산)이 버섯생장효과 및 병해에 대한 항균 효과가 우수한 장점이 있다.

유산균, 바람직하게는 엔테로코쿠스 파에시움 균주를 배지에 접종하고 상온에서 발효시키며, 통상적인 유산균 배양방법에 의해 대량으로 배양하여 수득할 수 있고, 유산균을 중량기준 5~10 배수의 물로 희석하여 발효시키거나, 발효물을 다시 중량기준 3~8 배수의 물로 희석하여 계대배양시킬 수도 있으며, 발효기간은 발효조건에 따라 달라지나 각각 1~5 일간 발효시키는 것이 균주의 증식과 대사산물의 효능을 최대로 얻을 수 있고, 유산균은 통성혐기성균(facultative anaerobe)이나 발효에 의한 대사산물을 고수율로 획득하기 위하여 혐기적 환경에서 발효시키는 것이 바람직하다.

발효에 의해 1×10⁹ CFU/㎖ 이상의 유산균 균수가 생성되고 대사산물의 농도가 3~5 Brix를 나타내면 발효가 더 진행되지 않도록 발효 생성물을 90~100 ℃의 온도로 20~50 초간 짧게 가열하여 유산균을 실활시키면서 발효 생성물에 함유된 유용성분의 파괴를 최소화한다.

유산균의 발효에 의해 생성되는 유기산은 대사산물을 산성 분위기로 전환시켜 버섯 배지에 존재하는 잡균이나 세균의 활동을 억제하며, 유기산은 배지에 고착하여 불용화된 미네랄을 용해하여 버섯에 흡수되도록 하고 미네랄 성분과 결합하여 킬레이트(chelate)화 하여 버섯이 이를 흡수하기 쉽게 하며, 버섯에 직접 흡수되어 내병성을 높이고 버섯 성장에 도움을 준다.

유산균 균주를 포함하는 발효 생성물을 그대로 대사산물로서 사용할 수 있고, 발효 생성물 중의 배지를 제거하고 농축된 균체만을 회수하기 위해 발효 생성물을 원심분리하여 상등액을 사용하거나 필터링하여 여과액을 사용할 수 있으며, 또는 상기 발효 생성물, 상등액 또는 여과액을 농축하여 사용하거나, 이들을 냉동, 동결건조 또는 0~5 ℃의 냉장조건에서 보관하면서 사용할 수 있다.

유산균을 접종하여 발효시키는 배지로서 탄소원, 질소원, 비타민 및 미네랄을 포함하는 배지를 사용할 수 있고, 일반적으로 유산균 배양에 적합한 MRS 브로스 배지를 사용하는 것이 바람직하며, 유산균의 증식을 촉진하기 위하여 발효 배지에 해수 유래 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액을 유산균 발효 배지의 10~20 중량% 범위 내에서 첨가한다.

상기 해수 유래 미네랄 성분과 일라이트 성분은 유산균의 생존율을 높이고 pH 조절, 산 생성, 점도변화를 안정적으로 유지하며, 유황은 유산균의 성장율을 증가시키고 돌연변이에 대한 억제능력이 있어서 돌연변이성이 적은 효과를 제공한다.

상기 해수 유래 미네랄 농축수는 해수(海水) 또는 천일염을 이용한 소금물을 농축하거나, 또는 해수 농축수와 천일염 소금물의 농축수를 혼합하여 미네랄 함량이 증가한 염도 30~40 %의 미네랄 농축수이다.

해수는 통상 3.3~3.7 %의 염도를 가지는데 식물의 생육에 필요한 질소, 인산, 규소와 같은 영양염류를 포함하여 다양한 미네랄을 함유하고 있으나 해수에는 나트륨 성분이 과잉으로 존재하므로 나트륨을 제거하면서 해수를 농축하여 사용할 수 있으며, 이렇게 얻어진 해수 유래 미네랄 농축수는 버섯 생육에 나쁜 영향을 미치는 소금의 함량이 대폭 감소하면서 버섯 생육에 유용한 마그네슘의 함량이 4~6 중량%, 칼륨의 함량 1~2 중량%, 칼슘의 함량 0.2~0.7 중량%로 증가되고, 이외에도 다양한 미네랄이 고함량으로 혼합된 액상의 미네랄이 된다.

마그네슘, 칼륨, 칼슘과 같은 미네랄을 물에 첨가한 용액은 미네랄의 물에 대한 용해성이 낮고 이로 인하여 버섯에 공급하여도 소량만이 흡수되어 사용 효율이 낮으나, 상기 미네랄 농축수는 미네랄이 석출되지 않고 과량으로 용해된 상태로 존재하므로 버섯이 용이하게 흡수하여 미네랄의 사용 효율을 높일 수 있다.

상기 해수로서 해양심층수(deep ocean water)를 사용하는 것이 바람직한데, 해양심층수는 일반적으로 수심 200 m 이하의 해양에 존재하는 해수로서 태양광이 도달하지 않는 심해에서는 영양물질을 소비하는 식물플랑크톤이 없고 광합성이 일어나지 않아서 버섯 생장에 필요한 질소, 인, 규산 등의 무기영양소가 풍부하며, 수심이 깊은 곳에서 장시간 정체되어 있어서 마그네슘, 칼슘, 칼륨, 나트륨 등의 다양한 미네랄과 아연, 셀렌, 망간 등의 미량원소가 안정된 형태로 다량 존재하고 있으며, 대기나 유입수에 의한 오염이 없고 표층수에 비하여 생균수가 많지 않을 뿐만 아니라 일반세균이 오염되지 않아서 지표수나 지하수에 비해 청정도가 우수하다.

그런데 해수를 가열하여 상기 염도로 농축시키면 에너지 비용이 크고, 태양에 자연증발시키면 농축 시간이 너무 오래 소요되므로, 해수의 농축을 단계별로 실시하는 것이 바람직하다.

먼저, 염도 3.3~3.7 %의 해수를 가열 등의 인공건조 또는 양건 등의 자연건조 방법으로 염도 5~9 %로 1차 농축하며, 상기의 농축과정은 낮은 염도에서 약간의 농축이 이루어지므로 에너지 비용이 크지 않고 시간도 적게 소요된다.

상기 1차 농축된 해수를 자연증발장치에 투입하여 2차 농축하며, 자연증발장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 1차 농축된 해수(1)를 수용하는 수조(2), 상기 수조(2)의 해수(1)를 건조틀(4)로 이송하는 펌프(3), 상기 수조(2)의 상부에 설치되고 펌프(3)로부터 인입되는 해수를 천(5)에 분배하는 건조틀(4), 상기 건조틀(4)에 매달려 있고 건조틀(4)로부터 분배받은 해수를 하부의 수조(2)로 흘러내리도록 유도하는 다수의 천(5)을 포함한다.

즉, 해수(1)는 자연증발장치(10)의 수조(2)에 수용된 후 펌프(3)에 의해 건조틀(4)로 이송되고 건조틀(4)에서 분배되어 하방향으로 매달려 있는 다수의 천(5)을 타고 자중에 의해 자연스럽게 흘러내려 다시 수조(2)로 인입되며, 천(5)을 따라 흘러내리는 동안 해수의 수분이 햇빛과 바람에 의해 증발하여 제거되면서 농축된다.

상기 천(5)은 주름진 커튼(curtain) 형태로 설치되고 수조(2)에 수용된 해수(1)와 일정 거리 이격되어 있는 부직포인 것이 바람직한데, 부직포는 내부 공극이 많고 가벼우며 통기성이 우수한 특성이 있어서 함수율이 높으므로, 해수의 흘러내리는 속도를 낮추어 해수 중의 수분을 제거하는 시간을 증가시키고 공기가 잘 통하므로 해수 중의 수분을 빠르게 제거하며 커튼 형태로 늘어뜨려 있으므로 해수와 공기의 접촉면적이 커서 2차 농축시간을 단축할 수 있다.

또한, 자연증발장치(10) 상부에 햇빛을 통과시키면서 이물질이나 비를 막을 수 있는 투명 지붕을 설치하고 측면은 공기가 통하도록 개방되며 측면에서 공기를 공급하는 송풍기(도시되지 않음)를 설치할 수도 있다.

상기 2차 농축에 의해 해수는 염도 33~37 %로 농축되고 이 염도에서는 수조에 소금이 석출되며, 석출된 소금을 제거한 해수를 가열하여 염도 38~42 %로 3차 농축하는데 3차 농축 또한 염도를 약간 증가시키는 정도로 농축이 이루어지므로 에너지 비용이 크지 않고 시간도 적게 소요된다.

다음은 상기 3차 농축된 해수를 활성탄에 통과시켜서 해수 중의 음이온을 제거하며, 활성탄을 통과하는 동안 해수에 함유된 일부 성분들이 제거되고 특히 음이온은 활성탄의 탄소 입자 표면에 달라붙으면서 대부분 제거되어 해수에 가장 많이 함유된 음이온인 염소이온이 가장 많이 제거된다.

활성탄의 음이온 흡착능력을 증가시키기 위하여 활성탄 표면을 개질할 수도 있으며, 이를 위하여 양이온 계면활성제인 세틸피리디늄클로라이드(ceptyl pyridinium choloride, CPC)를 활성탄과 접촉시킨 후 CPC를 제거하여 활성탄 표면을 개질하며, 5~15 mM 농도의 CPC 용액을 활성탄과 10~15 시간 동안 접촉시키면 활성탄의 음이온 흡착능력이 향상된다.

더불어, 해수에 함유된 염화나트륨 성분은 상기 개질 활성탄을 재생하는 성질이 있으므로, 해수의 음이온을 흡착·제거하면서 별도로 활성탄을 재생하는 과정을 생략할 수 있는 이점이 있다.

활성탄을 통과한 여액(filtrate), 즉 해수 미네랄 농축수는 염도 30~40 %로 낮아지고, 해수에 함유된 음이온이 제거됨에 따라 양이온인 마그네슘, 나트륨, 칼륨 등의 미네랄 함량이 높아지며, 따라서 이를 함유하는 버섯 성장 영양제의 양이온 성분이 증가하여 버섯의 생육이 더욱 촉진되는 효과가 있다.

다음은 상기 유산균 상온 발효 대사산물에 상기 염도 30~40 %의 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액을 혼합하여 버섯 성장 영양제를 제조한다.

상기 유황의 수분산액은 유황 분말이 10~20 중량% 함유된 수용액으로서, 유황은 버섯 성장에 필요한 질소와 인산 등의 영양성분 흡수력을 향상하고 단백질 합성에 도움을 주며, 버섯의 생리기능을 활성화시켜 버섯 성장체(자실체)의 품질 향상에 도움을 준다.

일반적으로 유황은 식물성 유황, 동물성 유황, 광물성 유황으로 분류되는데, 원료 확보의 용이성 측면에서 광물성 유황이 가장 유리하나 광물성 유황은 열독성이 매우 강하므로 이를 법제하여 그 독성을 순화시킨 후 사용할 수 있다.

상기 일라이트의 수분산액은 일라이트 분말이 10~20 중량% 함유된 수용액으로서, 일라이트는 운모 점토 광물이 풍화되는 동안 칼륨, 마그네슘 등이 용탈되어 생기는 비팽창형 광물이고, 구성성분 중에 60~70 % 함유된 이산화규소 성분이 미네랄 성분의 공급과잉장애 등을 해결하는 미네랄 밸런스 조절 기능을 하여 버섯의 균일한 성장에 도움을 준다.

또한, 일라이트는 대표적인 점토광물로서 미세하기 때문에 표면적이 크고 반응성이 풍부하며, 층상구조의 층간 사이에 공극이 형성되어 다공성이 크고 살균능력이 우수하여 수중의 세균이나 바이러스를 제거하고 중금속을 흡착·제거하는 효능이 있다.

그런데 유황과 일라이트의 수분산액을 정치(定置)하면 유황 분말과 일라이트 분말이 수중에서 침전되기 쉬워서 사용상의 불편함이 있고, 사용시 균일하게 혼합한 후 버섯 배지에 사용하여도 배지에 잘 침투하지 못하고 주로 배지 표면에 집적하여 버섯의 이용효율이 낮은 단점이 있다.

이에, 유황의 수분산액과 일라이트의 수분산액을 볼 밀(ball mill), 바스켓 밀(basket mill), 비드 밀(bead mill), 나노 밀(nano mill) 등의 분쇄기로 분쇄하여 입자크기를 미세하게 하는 것이 바람직하며, 분쇄기에 들어있는 볼(ball)의 크기, 회전수, 운전시간 등을 조정하여 평균 입도(粒度)가 유황 분말은 30 ㎛ 이하, 바람직하게는 20~30 ㎛가 되도록 하고, 일라이트 분말은 2 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.5~2.0 ㎛가 되도록 한다.

이러한 유황과 일라이트액의 수분산액 및 이들을 포함하는 버섯 성장 영양제는 안정성이 증대하여 시간이 지나도 침전되지 않고 균일하게 분산되어 장기간 보관하면서 사용할 수 있고, 입자 크기가 미세하므로 버섯배지에 깊숙이 침투하여 버섯에 용이하게 흡수되므로 버섯 성장 영양제를 적게 사용하여도 그 효능을 충분히 발휘할 수 있다.

버섯 생장을 좀 더 촉진하기 위하여, 유황과 일라이트액의 수분산액에 더하여 무기 영양소인 질소, 인, 칼륨, 붕소 및 아연을 추가할 수 있고, 질소 55~65 중량%, 인 10~20 중량%, 칼륨 10~20 중량%, 붕소 1~5 중량% 및 아연 1~5 중량%로 구성되는 것이 바람직하며, 이들 무기 영양소는 버섯의 생장과 성숙에 관여하고 이들이 부족하면 버섯 생육에 지장을 초래할 뿐만 아니라 버섯 자체의 영양학적 가치가 감소하게 된다.

상기의 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액, 일라이트의 수분산액 및 무기 영양소에는 버섯 생장에 필요한 무기질의 필수 영양소가 함유되어 있어서 이들을 서로 조합하여 버섯 생장에서 요구되는 원소가 적절한 비율로 함유되도록 하며, 유산균 상온 발효 대사산물의 성분이 균일하게 미네랄 농축수와 혼합되도록 하기 위하여 유산균 대사산물에 물을 혼합하여 유산균 대사산물의 농도를 3~5 Brix에서 0.5~2.0 Brix로 희석한 후 미네랄 농축수와 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명의 버섯 성장 영양제는 물 100 중량부에 상기 희석한 유산균 상온 발효 대사산물 5~10 중량부, 해수 미네랄 농축수 20~30 중량부, 유황의 수분산액 1~5 중량부 및 일라이트의 수분산액 5~10 중량부를 혼합하여 제조되며, 여기에 상기 무기 영양소 15~25 중량부를 추가할 수 있다.

상기 제조된 버섯 성장 영양제는 800~1200 배수의 물로 희석하여 버섯 종균이 접종된 배지에 사용될 수 있으며, 유산균 상온 발효 대사산물, 해수 미네랄 농축수, 유황, 일라이트, 무기 영양소가 함유되어 유해균의 생장을 억제하고 버섯의 성장을 촉진하며, 버섯에 잘 흡수되어 영양제를 적게 사용하여도 우수한 효과를 나타낸다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예, 비교예 및 시험예에 의거하여 좀 더 상세하게 설명한다.

단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

<실시예 1>

수심 600 m에서 취수한 해수를 수조에 담아 두고 햇빛에 의해 자연건조되도록 하여 염도 7 %로 1차 농축하였으며, 1차 농축된 해수를 수조(2), 펌프(3), 건조틀(4), 다수의 천(5), 투명 지붕(도시하지 않음) 및 송풍기(도시하지 않음)로 구성된 자연증발장치(10)의 수조(2)에 수용하였다(도 1).

상기 송풍기를 가동한 후 펌프(3)를 가동하여 수조(2)에 수용된 해수(1)를 건조틀(4)로 이송하였으며, 해수는 건조틀(4)에 하방향으로 매달려 있는 다수의 천(5)으로 분배된 후 자중에 의해 자연스럽게 천을 타고 흘러내려 다시 수조(2)로 인입되며, 천(5)을 따라 흘러내리는 동안 해수의 수분이 햇빛과 송풍기의 바람에 의해 증발·제거되도록 하여 해수를 염도 35 %로 2차 농축하였다.

2차 농축된 해수에서 석출된 소금을 제거한 후 2차 농축 해수를 가열용기에 담고 가열하여 염도 40 %로 3차 농축하였으며, 3차 농축 해수를 활성탄에 통과시켜 음이온을 제거한 염도 35 %의 해수 미네랄 농축수를 제조하였다.

유황 분말을 물과 혼합하여 유황이 15 중량% 함유된 수용액을 제조한 다음, 이를 지름 5 ㎜의 볼이 내장된 볼 밀에 투입하고 회전수 90 rpm에서 3 시간 동안 분쇄하여 평균 입자 지름 25 ㎛의 유황 수분산액을 제조하였다.

또한, 일라이트 분말을 물과 혼합하여 일라이트가 15 중량% 함유된 수용액을 제조한 다음, 이를 지름 0.6 ㎜의 볼이 내장된 바스켓 밀에 투입하고 회전수 90 rpm에서 3 시간 동안 분쇄하여 평균 입자 지름 1 ㎛의 유황 수분산액을 제조하였다.

다음은 MRS 액체배지 4 ㎏, 상기 해수 미네랄 농축수 900 g, 유황의 수분산액 30 g 및 일라이트의 수분산액 65 g을 혼합하여 혼합 배지를 준비하였다.

엔테로코쿠스 파에시움 MSS2(수탁번호 KCTC 12795BP) 균주를 상기 혼합 액체배지에 접종하고 20 ℃의 상온에서 1 일간 배양시킨 후 상기 혼합 평판배지에 도말하여 다시 20 ℃에서 2 일간 배양하여 균락이 1×10⁹ CFU/㎖ 이상 형성된 것을 확인한 후 균락들을 분리하였다.

분리된 균주를 상기 혼합 액체배지에서 다시 1 일간 발효시킨 후 원심분리(3000 g, 10 분)하여 세포를 회수하고 0.1 M 인산칼륨 완충용액(pH 7.0)으로 세척하였으며, 여기에 다시 인산칼륨 완충용액을 첨가하고 초음파분쇄기에 3 분간 노출하여 분쇄하였으며, 분쇄물을 다시 원심분리(10000 g, 15 분)하여 4 Brix의 상등액을 유산균 대사산물로서 회수한 다음, 90 ℃에서 35 초간 가열하여 유산균을 실활시켰다.

상기 유산균 대사산물에 물을 혼합하여 유산균 대사산물 농도 1 Brix로 희석시킨 다음, 물 10 ㎏에 상기 희석한 유산균 대사산물 820 g, 상기 해수 미네랄 농축수 2.5 ㎏, 유황의 수분산액 160 g 및 일라이트의 수분산액 820 g을 혼합하여 버섯 성장 영양제를 제조하였다.

<실시예 2>

질소 1.3 ㎏, 인 330 g, 칼륨 330 g, 붕소 80 g 및 아연 80 g을 혼합하여 무기 영양소를 준비한 다음, 상기 물, 희석한 유산균 대사산물, 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액에 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 버섯 성장 영양제를 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 1에서, 혼합 배지 준비시 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액을 사용하지 않고 MRS 액체배지만을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 버섯 성장 영양제를 제조하였다.

<비교예 2>

상기 실시예 1에서, 유산균 대사산물을 사용하지 않고 물, 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액을 혼합하여 버섯 성장 영양제를 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 버섯 성장 영양제를 제조하였다.

<시험예 1> 항균력 측정

곰팡이균을 액체배지에서 배양하고 곰팡이균의 환의 크기를 측정(환크기A) 한 다음, 여기에 상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에서 제조된 버섯 성장 영양제를 각각 첨가하여 25 ℃에서 48 시간 배양 후 환의 크기를 측정(환크기B)하였으며, 상기 환크기A의 값에서 환크기B의 값의 차이를 계산하여 하기 표 1에 나타내었다.

항균력(곰팡이균 성장억제율) 측정결과

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
환크기 차이 (㎜)	54.2	52.7	43.1	38.5

상기 표 1을 보면, MRS 액체배지 배지에 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액에 첨가하여 유산균을 발효시키고, 유산균 발효를 통하여 얻은 유산균 대사산물, 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액을 혼합하여 버섯 성장 영양제를 제조한 실시예 1 및 실시예 2는 곰팡이균의 성장이 50 % 이상 감소하였다.

반면에, 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액을 사용하지 않고 MRS 액체배지만을 사용하여 유산균을 배양한 비교예 1은 실시예에 비하여 곰팡이균의 성장억제 효과가 작고, 유산균 대사산물을 사용하지 않고 버섯 성장 영양제를 제조한 비교예 2는 곰팡이균의 성장억제 효과가 가장 작게 측정되었다.

상기 결과를 분석하면, 유산균 배양시 통상의 유산균 발효 배지에 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액에 첨가하여 배양하는 것이 유산균의 항균력을 향상시키고, 버섯 성장 영양제에 유산균 대사산물인 유기산을 첨가하면 항균력이 더욱 증가함을 알 수 있다.

따라서 버섯 재배에 사용되는 영양제는 통상의 유산균 발효 배지에 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액에 첨가하여 유산균을 배양한 후 이의 대사산물을 다시 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액과 혼합하여 제조하는 것이 유해균을 사멸시켜 병해로부터 버섯을 보호하는데 효과적인 것으로 판단된다.

<시험예 2> 버섯 성장효과 측정

표고버섯배지(무게 3.2 ㎏, 지름 100 ㎜, 길이 350 ㎜)에 표고버섯 종균을 접종하고 냉·난방기 및 자동 개폐식 차광막이 설치된 조립식판넬 온실에서 온도 13±2 ℃, 습도 70±10 %, 이산화탄소 농도 1000~1500 ppm의 환경조건에서 3 개월간 배양하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 버섯 성장 영양제를 물로 500 배 및 1000배 희석한 후 침봉기(길이 300 ㎜, 누출구멍 30 개)를 이용하여 상기 표고버섯 배양 배지에 400 ㎖씩 주입하였으며, 1 주일 후 발이하였고 발이 1 주일 후 표고버섯을 수확하였으며, 표고버섯의 수확량을 하기 표 2에 나타내었다.

각 군별 버섯배지수는 각각 250 개이고, 대조군으로서 버섯 성장 영양제를 주입하지 않고 수분만 공급하여 수확량을 측정하고, 대조군을 기준으로 각 군별 증산량을 비교하였다.

버섯 수확량 측정결과

		실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	대조군
500 배 희석	수확량(㎏)	171	178	169	162	195
	증산량(%)	-12.3	-8.7	-13.3	-16.9	-
1000 배 희석	수확량(㎏)	232	241	225	212	195
	증산량(%)	+19.0	+23.6	+15.4	+8.7	-

버섯 성장 영양제를 물로 500 배 희석하여 표고버섯배지에 주입한 경우, 수분만 공급한 대조군에 비하여 수확량이 줄어들었는데, 이는 버섯 성장 영양제의 농도 및 항균력이 높아서 버섯 성장에 오히려 성장저해 영향을 미친 것으로 판단된다.

버섯 성장 영양제를 물로 1000 배 희석한 경우에는 전체적으로 수확량이 증가하였고, 실시예 2 〉실시예 1 〉비교예 1 〉비교예 2의 순으로 수확량이 많은 결과를 보였다.

도 2 내지 도 4에는 수분만 공급한 대조군(도 2), 실시예 1의 버섯 성장 영양제를 물로 500 배 희석(도 3) 및 1000 배 희석(도 4)한 영양제를 배양 배지에 주입하여 재배한 사진이 도시되어 있으며, 500 배 희석한 배지에서는 대조군에 비하여 버섯의 생육밀도가 낮으나, 1000 배 희석한 배지에서는 대조군보다 버섯의 생육밀도가 높고 균일하게 성장한 모습을 확인할 수 있다.

따라서 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액을 첨가한 배지에 유산균을 배양하고 그 대사산물을 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액과 혼합하여 버섯 재배에 사용하는 것이 버섯 수확량을 증가시키는데 효과적이고, 여기에 무기 영양소(질소, 인, 칼륨, 붕소 및 아연)를 추가하는 것이 버섯 성장을 더욱 촉진함을 알 수 있다.

1:해수, 2:수조, 3:펌프, 4:건조틀, 5:천, 10:자연증발장치

Claims (7)

1. 해수를 농축하여 해수 미네랄 농축수를 얻는 단계;
   유산균 발효 배지 80~90 중량%와 상기 해수 미네랄 농축수, 유황의 수분산액 및 일라이트의 수분산액으로 구성되는 무기혼합물 10~20 중량%를 혼합하여 혼합 배지를 준비하는 단계;
   유산균을 상기 혼합 배지에 접종하고 상온에서 발효시켜 유산균 대사산물 농도 3~5 Brix의 유산균 상온 발효 대사산물을 얻는 단계;
   상기 유산균 상온 발효 대사산물에 물을 혼합하여 0.5~2.0 Brix로 희석하는 단계; 및
   물 100 중량부에 상기 희석한 유산균 상온 발효 대사산물 5~10 중량부, 상기 해수 미네랄 농축수 20~30 중량부, 유황의 수분산액 1~5 중량부 및 일라이트의 수분산액 5~10 중량부를 혼합하는 단계;를 포함하는 버섯 성장 영양제의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유산균은 엔테로코쿠스 파에시움 MSS2(수탁번호 KCTC 12795BP) 균주인 것을 특징으로 하는 버섯 성장 영양제의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 해수 미네랄 농축수는,
   해수를 건조하여 염도 5~9 %로 1차 농축하는 단계;
   상기 1차 농축된 해수를 자연증발시켜 염도 33~37 %로 2차 농축하는 단계;
   상기 2차 농축된 해수 중의 소금을 제거하고 가열하여 염도 38~42 %로 3차 농축하는 단계; 및
   상기 3차 농축된 해수를 활성탄에 통과시켜 음이온을 제거한 염도 30~40 %의 해수 미네랄 농축수를 제조하는 단계;를 통하여 제조되는 것을 특징으로 하는 버섯 성장 영양제의 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 2차 농축하는 단계는, 1차 농축된 해수(1)를 수용하는 수조(2), 상기 수조(2)의 해수(1)를 건조틀(4)로 이송하는 펌프(3), 상기 수조(2)의 상부에 설치되고 펌프(3)로부터 인입되는 해수를 천(5)에 분배하는 건조틀(4) 및 상기 건조틀(4)에 매달려 있고 건조틀(4)로부터 분배받은 해수를 하부의 수조(2)로 흘러내리도록 유도하는 다수의 천(5)을 포함하는 자연증발장치(10)에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 버섯 성장 영양제의 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 해수 미네랄 농축수는 염도 30~40 %의 수용액이고,
   상기 유황의 수분산액은 평균 입도 30 ㎛ 이하의 유황 분말이 10~20 중량% 함유된 수용액이며,
   상기 일라이트의 수분산액은 평균 입도 2 ㎛ 이하의 일라이트 분말이 10~20 중량% 함유된 수용액인 것을 특징으로 하는 버섯 성장 영양제의 제조방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 혼합하는 단계에서, 물 100 중량부 기준 질소 55~65 중량%, 인 10~20 중량%, 칼륨 10~20 중량%, 붕소 1~5 중량% 및 아연 1~5 중량%로 구성되는 무기 영양소 15~25 중량부를 추가하는 것을 특징으로 하는 버섯 성장 영양제의 제조방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 버섯 성장 영양제.

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