서론
잎새버섯은 인체의 면역세포를 조절하여 면역력을 증가시켜 암을 억제하며[1], 암세포에 대하여 기존의 화학치료제와 병행시 부작용을 줄이면서 효과적으로 억제한다고 알려져 있다[2]. 이 밖에도 항바이러스작용[3], 콜레스테롤 억제작용[4], 항산화작용[5] 등의 기능성도 보고되었다.
버섯 유래 대부분의 β-glucan은 glucose-β(1, 3) 결합의 주사슬에 glucose-(1, 6) 결합의 곁가지 형태를 지니고 있는 것으로 알려져 있는데, 잎새버섯은 glucose-(1, 6) 결합의 주사슬에 glucose-(1, 3) 결합의 곁가지와 glucose-(1, 3) 결합의 주사슬에 glucose-(1, 6) 결합 곁가지 둘 다를 지니고있어 다른 버섯보다 구조가 복잡하고 독특한 형태를 취하고 있다[6]. 이러한 특이한 분자 고리에 의해 기존 버섯유래의 항암제(Lentinan; 표고버섯, Shizophyllan; 치마버섯)보다 면역조절과 항암효과의 임상효과가 더 우수하며 또한 주사제가 아닌 경구투여로도 효과가 있다고 알려져 더욱 주목 받게 되었다[7].
잎새버섯 재배기술 개발에 관한 국내 연구로는 2007년에 잎새버섯 품종 ‘함박’의 특성 및 재배[8], 2008년부터 2009년 사이에 잎새버섯 봉지재배에 적합한 배지조성[9], 광 조건[10], 탄산가스연구가 이뤄졌으며[11], 2012년부터 2013년 사이에 봉지재배시 적정 배지량 및 발효톱밥 첨가효과[12], 원목재배 기술 개발[13]이 보고되었다. 그렇지만 느타리버섯류에 비해 버섯 발생이 까다롭고 수량성이 낮아 버섯 농가에서 활발하게 재배되지 않는 실정이다.
일반적으로 병재배기술은 단위면적당 생산효율이 높아 팽나무버섯(팽이), 느타리버섯, 큰느타리버섯, 만가닥버섯의 주요 재배방법으로 이용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 잎새버섯의 안정 생산과 재배 확대를 위해서 병재배용 적합배지를 개발하여 새로운 소득 작목으로 육성하고자 연구를 수행하게 되었다.
재료 및 방법
종균 및 접종원 제조
본 시험에 사용된 균주는 경기도농업기술원 버섯연구소의 선발한 균주 참잎새버섯(Grifola frondosa, (Fr.) S.F. Gray)을 시험균주로 potato dextrose broth (PDB) 배지에서 증식시키면서 액체종균용 접종원으로 사용하였다(Fig. 1A). 액체종균 배지조성은 증류수 10 L 기준으로 대두박 15 g, 설탕 200 g, 밀가루 50 g, KH2PO4 0.5 g, MgSO4 5 g, 식용유 10 mL를 첨가하여 18 L 내열성 배양병에 담아 121oC에서 20분간 멸균한 후 접종원을 100 mL 접종하여 약 10일간 배양하여 액체종균으로 사용하였다.
배지제조 및 접종
병재배에 적합한 배지조성을 찾기 위하여 참나무톱밥, 참나무칩, 미루나무톱밥을 주재료로, 영양원으로는 건비지, 옥수수피, 미강을 이용하여 Table 1과 같이 6조합을 만들어 혼합하여 수분함량을 60 ± 2%로 조절하여 병(850 mL)당 450 g, 500 g씩 배지를 충진하였다. 충진된 배지는 121℃에서 90분간 고압살균 후 20℃ 이하로 냉각하여 액체종균을 이용하여 병당 20 mL씩 접종하였다.
Table 1. The substrate formulation supplemented with various combinations of selected nutrients of Grifola frondosa (volume/volume)
aOS particle size ratio: ~1 mm 18%, 1~2 mm 64%, 2~4 mm 36%.
bOS particle size ratio: ~1 mm 8%, 1~2 mm 24%, 2~4 mm 52%, 6 mm~ 16%.
OS, oak sawdust; OC, oak chip; PS, poplar sawdust; DBR, dried bean-curd refuse; CH, corn husk; RB, rice bran.
배양 및 생육관리
종균접종이 완료된 배지는 배양실로 옮겨 21 ± 1℃의 온도에서 소량의 환기를 시켜가면서 배양하고 병의 배양 상단의 공간에 균사가 모일 때까지 후숙을 실시하였다. 배양이 완료된 배지는 자실체의 발생을 유도하기 위해 균긁기를 통하여 생육실로 옮겨 생육을 실시하되 이때 온도는 20℃, 습도는 95% 이상 유지하며, 버섯이 발이된 이후부터 CO2 농도는 1,000 ppm이 넘지 않도록 조절하며 버섯 품질을 위하여 온도를 서서히 낮추면서 생육을 실시하였다.
배지의 이화학성 분석
배지재료 및 혼합배지의 수분함량은 105℃ 건조중량법으로, pH는 건조 배지재료와 증류수를 1:10의 무게비로 혼합하여 1시간 동안 정치한 후 pH meter (Mettler Toledo, Columbus, OH, USA)로 측정하였다. 수집된 배지재료들에 대한 성분 분석을 위해 시료를 건조하여 분쇄해서 총탄소는 회화법으로, 총질소 함량은 단백질 자동분석기(Auto-Kjeldahl Unit K-370; BUCHI Labortechnik AG, Flawil, CH)를 이용한 Kjeldahl법으로 정량분석 하였다. 또한 조지방 함량은 자동분석기(Behr Extraction Apparatus E6; BehrLabor-Technik, Duesseldorf, DE)를 이용하여 Soxhlet법으로 분석하였다.
결과 및 고찰
배지재료의 화학적 특성은 Table 2와 같다. 주재료 중에서는 참나무톱밥과 참나무칩의 pH가 각각 4.8, 4.0으로 차이가 있었으며 미루나무톱밥은 pH 7.8로 참나무류에 비해 높았다. 조지방 함량은 미강이 17.1%로 가장 높고 질소함량은 건비지가 5.16%로 높았다.
주재료의 형태와 공극률 또한 균사의 배양기간에 직접적으로 영향을 주는 것으로 알려져 있는데[14], 혼합배지 처리별 이화학적 특성은 Table 3과 같다. 혼합배지의 공극률 분석결과 배지 충진량이 450 g/병일 때 75.2~77.5%로 500g/병 충진시보다 높았고, 용적밀도는 반대의 경향으로 500g/병이 450 g/병보다 높게 나타났다. 수분함량은 모든 처리구가 60~62%로 조절되었고, pH는 5.0~5.5으로 균사생장 적합 pH 4~5 [15]보다 다소 높았다. 조지방 함량은 미강이 첨가된 T6에서 4.8%로 상대적으로 높고, 총탄소 함량은 차이를 보이지 않았다. 총질소 함량은 영양원의 비율이 높은 T5가 2.2%로 높고, C/N율은 T1~T4의 처리구가 34~42이며, 질소원의 비율이 높은 T5가 25로 가장 낮고, T6이 61로가장 높았다.
Table 2. Chemical properties of raw materials for substrate formulation
OS, oak sawdust; OC, oak chip; PS, poplar sawdust; DBR, dried bean-curd refuse; CH, corn husk; RB, rice bran.
Table 3. Physicochemical properties in the bottle cultivation with the various substrate formulation of Grifola frondosa
asubstrate amount (g)/850 mL bottle.
Table 4. Cultural characteristics and productivity in the bottle cultivation with the various substrate formulations of Grifola frondosa
a~eDifferent letters within a column are significantly different (p < 0.05).
bCoefficient of variation.
cBiological efficiency (%) = [fresh weight of fruiting body (g)/dried weight of substrate (g)]×100.
혼합배지 종류별 배양 및 생육 특성은 Table 4와 같다. 초발이 소요일수는 T1~T4가 10~12일로 조사되었으나 영양원의 비율이 높은 T5, 영양원의 비율이 낮은 T6에서는 발이가 되지 않거나 또는 아주 지연되는 경향을 보여주었다. Kim 등[9]은 잎새버섯 봉지재배에 적합한 배지의 C/N율이 약 40으로 보고하였는데, T5와 T6의 C/N율이 각각 25, 61로 질소원의 과잉 또는 결핍으로 인하여 버섯 발생이 지연 또는 안 되는 것으로 나타난 것으로 추측된다. 모든 처리구의 생육일수는 11~12일로 비슷하게 나타났으나, 재배기간은 초발이 소요일수가 영향을 끼쳐 T1~T4가 51~54일이었고, T6은 62일로 대조구가 8~12일 지연되는 것으로 나타났다. 일반적으로 버섯의 재배기간(crop cycle)은 버섯농가의 경제성에 중요한 영향을 끼치는데, Kim 등[9]의 봉지재배 시 재배기간이 66일과 비교하면 병재배 재배기간은 51~54일로 약 10일 이상 단축시키는 것으로 생산효율을 높일 수 있었다. 이는 봉지재배의 배지량이 1.2 kg으로 병재배시의 배지량(450~500 g)보다 2배 이상 높아서 균사의 배양과 숙성에 더 많은 기간이 소요되었을 것으로 생각된다. 병당 수량은 배지량 450 g보다 500 g에서 전반적으로 높게 나타났으며 T1, T3, T4가 104~112 g으로 수량이 유의적으로 우수하였다. 그러나 T1, T3, T4 중 수량 편차는 T4의 변이계수가 9.6으로 가장 낮아 잎새버섯 병재배 안정생산용 배지로 T4가 적합할 것으로 판단된다.
혼합배지 종류별 자실체의 형태적 특성은 Table 5와 같다. 자실체 다발의 장경은 입병량 500 g이 450 g보다 큰 것으로 조사되었으며, 수량이 우수했던 처리구의 장경이 비교적 큰 것으로 나타났다. 자실체 형태를 가늠할 수 있는 장단비(A'/A) 분석결과 모든 처리구의 장단비가 0.7~0.8로 원형과 타원형의 중간적 형태를 띄는 것으로 나타났으며 이는 Chi 등[11]의 봉지재배에 의한 자실체(장단비 0.7~0.85)와 비슷하였다. 갓 크기는 T6가 T1~T4보다 갓의 직경은 작고 두께는 더 두꺼운 것으로 조사되었다. 그러나 갓 색은 처리간의 차이가 없는 것으로 나타났다.
이상의 결과 잎새버섯 병재배시 참나무톱밥 80%, 건비지 5%, 옥수수피 15%가 안정생산용 배지로 적합할 것으로 판단되며, 이때의 이화학성은 수분함량 60%, pH 5.4, C/N율 54, 공극률 74.3%, 용적밀도 0.26 g/cm3이었다.
적 요
잎새버섯을 새로운 소득 품목으로 개발하고자 안정생산용 배지개발 연구를 위하여 참나무톱밥, 참나무칩, 미루나무톱밥 3종과 영양원으로 건비지, 옥수수피, 미강 3종을 혼합비율별 6처리로 시험을 수행하였다. 배지재료 및 배지조 성별 이화학적 특성을 분석하고 재배 및 자실체 생산성을 조사한 결과는 다음과 같다. 배지재료별 pH는 참나무톱밥, 참나무칩, 옥수수피가 4.0~4.8, 건비지, 미강이 각각 6.6과 6.7로 나타났고, 미강은 조지방 함량이 17.1%로 높았으며, 질소함량은 건비지 5.2%, 미강 2.5%, 옥수수피 1.3% 순으로 나타났다. 공극률은 배지충진량 450 g이 500 g보다 높고 반대로 용적밀도는 낮은 경향이었다. 수분함량은 모든 처리구에서 59~62%, pH는 5.0~5.5으로 나타났고, 조지방 함량은 미강의 함량이 많은 T6(대조구)가 높고, 영양원이 비율이 높은 T5의 질소함량이 가장 높았다. 초발이 소요일수는 T1~T4가 10~11일이었으나 T6은 20일로 다소 지연되었고, T5와 T6의 450 g 처리구에서는 발생이 되지 않았다. 병당 수량은 배지량 450 g보다 500 g에서 전반적으로 높게 나타났고 혼합배지 중에서는 T1, T3, T4가 104~112 g으로 수량이 유의적으로 우수하였다. 그렇지만 병당 수량 편차는 T4의 변이계수가 9.6으로 가장 낮았다. 이상의 결과 T4의 배지조성(참나무톱밥 80%, 건비지 5%, 옥수수피 15%, v/v)이 초발이소요일수 10일로 대조구의 20일에 비해 10일 단축되었고 수량도 관행 대비 1.27 배 증수되어 적합배지로 선발하고, 이때의 배지의 이화학성은 pH 5.4, 조지방 2.4%, C/N율 74.3%, 공극률 74.3%, 용적밀도 0.26 g/cm3이었다.
