느타리 버섯의 연구사

자실체를 생산하는 고등균류의 균사체가 ligno-cellulose를 함유하는 고체배지에서 뿐만 아니라 액체배지 내에서도 submerged culture에 의한 증식이 가능하다는 것이 Humfeld(27)에 의하여 보고되었다.

Solomons 등(52)은 식용버섯의 균사체 액체배양의 이용분야에 대한 종합적인 고찰을 수행함으로써, 첫째, 액체배양된 균사체의 식량 자원화에 대한 연구(1, 2, 5, 20, 27, 33, 40, 50, 56, 58)로 식품가공산업의 부산물, 농업부산물, 그리고 식물의 열수추출물과같이 인간 또는 가축이 직접 이용할 수 없는 폐자원을 값싼 발효기질로 이용하여 단백질 함량이 높은 고단백 균사체를 생산하여 세계적으로 당면한 기아문제의 해결방안으로 제시하였다(34). 또한 동일한 배양환경에서도 균사체 생산량이 높은 변이주의 선발(2)과 액체배양된 균사체와 자실체의 일반성분 및 단백질, 아미노산, 지방산, 비타민 등의 함량 및 조성에 대하여 연구(6, 20, 34, 50)하였다.

둘째로는 전통적인 버섯재배 방법에 의해서만 생산이 가능하다고 믿어 왔던 버섯 종 특유의 향기성분이 액체배양된 균사체에서도 생산된다는 것이 인식되면서 부터, 균사체의 생육형태나 배지조성에 따른 향기성분의 축적과 관련된 연구가 진행되었다(1, 3, 20, 27, 33, 43).

셋째는 항생물질의 발효산업처럼 액체배지에서 식용버섯균을 포함하는 고등균류를 배양함으로서 목재 분해효소의 생산(1, 58)과 생리촉진 작용을 하는 생리활성물질 및 질병의 치료 또는 예방의 효과를 가지는 기능성 물질의 생산을 목적으로 하는 기능성 소재의 검색 및 개발(5, 27, 56, 58)에 대하여 연구하였다.

넷째로는 버섯을 생산하는 고등균류가 고체상의 기질에서뿐만 아니라 액체상의 기질에서도 생육할 수 있다는 것을 밝힘으로서, 액체배양된 균사체를 버섯의 인공재배에 이용되고 있는 버섯배지에 접종하였을 때 정상적으로 자실체를 형성한다는 사실을 발견하였다. 이를 계기로 버섯산업에서는 액체종균의 이용에 대한 가능성을 알아보기 위하여 전통적으로 이용되었던 고체종균과 액체종균을 비교․검토하였으며, 그 결과 버섯재배의 종균으로서 적합성이 인정되어 새로운 형태의 종균으로 이용할 것을 제안하였다(9, 20, 24, 27, 28, 36, 37, 40, 51, 52, 53, 56, 57, 58, 59, 60).

Humfeld(27) 등은 상업적으로 생산되고 있는 식용버섯균을 포함하는 담자균류와 자낭균류에 속하는 사물기생균 및 활물기생균에 대한 액체배지에서의 생육 가능성을 조사한 결과 대부분의 식용버섯균은 액체배양이 가능하다는 것을 확인하였다(5, 13, 20, 33, 47, 50, 55). 그러나 송이버섯과 같이 섬유소 분해효소의 활성이 거의 없는 일부 활물기생균에서는 액체배양이 거의 불가능함을 보고하였다(52).

느타리버섯의 영양세대인 균사체의 생육에 대한 온도 범위 및 최적 생육온도를 조사하였으며(6, 8, 11, 18, 22, 23, 24), 균사생육에 적합한 pH 범위 및 최적 pH를 조사하였다(4, 6, 11, 21, 22, 23, 24, 34, 64, 67). 또한 Khan(34) 등은 느타리버섯의 액체배양에서 광조사가 균사체 증식에 미치는 영향을 조사하였다(10, 22).

식용버섯의 균사체 액체배양에 알맞은 영양원으로는 종에 따른 차이가 있지만 자연계에서 타 균들과의 기질 경쟁에서는 영양원으로 이용할 수 없는 단당류, 이당류, 전분, 옥수수 가루 및 밀가루, 유기산 등과 같이 다양한 탄수화물을 탄소원으로 이용할 수 있음을 보고하였다(4, 5, 6, 18, 22, 23, 25, 33, 37, 47, 60).

Hasimoto(21)는 탄소원으로 단당류인 mannose, glucose, fructose, 이당류인 maltose, sucrose, 다당류인 starch 등이 적합함을 보고하였으며, Hadar(20)는 glucose 뿐만 아니라 당밀도 우수한 탄소원으로 보고하였고, Zadražil(64)은 아황산폐액을 유일한 유기원으로 사용할 수 있음을 보고하였다. Khan(34)은 천연의 사탕수수즙, 사탕무즙, 당근즙, 당밀 등을 탄소원으로 이용할 수 있다고 보고하였으며, 질소원으로서는 peptone, 단일 아미노산, 요소 및 질산태, 아질산태, 암모니아태 질소화합물 등 다양한 질소화합물뿐만 아니라 간장, 콩가루, 옥수수 침지액, yeast extract를 질소원으로 이용할 수 있다고 보고하였다(4, 6, 18, 21, 22, 23, 25, 33, 34, 43, 47, 60). 또한 무기염류의 영양요구성에 대해서도 보고되었다(22, 23, 24). 그러나 합성배지에서는 무기염류의 첨가 효과가 높지만 천연 배지에서는 그 첨가 효과가 낮은 것이 보고되었다(72).

느타리버섯 균의 영양생장에서 Hasimoto(21) 등은 유기산의 첨가 효과를 조사하였으며(18, 24, 29), Block(4) 등은 비타민의 첨가 효과를 조사하였다(5, 21, 22, 23, 24, 25, 33). Bukahalo(6)는 느타리버섯의 영양생장에서 thiamin과 식물의 열수추출물의 첨가가, Hong(26)등은 식물성 기름의 첨가가 균사체의 생육촉진 효과가 있음을 보고하였다(38).

Block(4)은 감귤류 착즙액, 오렌지즙, malt extract, 옥수수침지액을 영양원으로 하는 배지선발 시험을 수행하였으며, Lee(40)는 맥주효모를 이용한 균사체의 생산 가능성을 조사하였다. Jennison(33)은 사상균의 영양생장은 탄수화물이 함유된 대부분의 식품가공 및 농업부산물을 포함하는 매우 폭넓은 영양분에서 액체배양에 의해 쉽게 증식할 수 있음을 보고하였으며, Martin등(44)은 양송이에서, Manu-Tawiah등(43)은 느타리버섯에서 peat extract를 이용한 균사체 생육실험을 수행하였다.

버섯을 생산하는 고등균류의 submerged culture에서 균사체의 growth form은 pellet form과 pulp form으로 양분되며(3), 대부분의 버섯균은 펠렛형으로 증식함이 보고되었다(33, 52). Block(3)에 의하면 액체배양 균사체의 생육형태가 펄프형인 것은 미세한 균사체와 2차포자(55)와 같은 생리적 돌연변이라고 보고하였다. 또한 Torev(57)는 액체 배양에서 균사체의 생육단계를 5단계로 구분하여 설명하였으며, Ivanovich(29)와 Bukahalo(5)는 액체배양에서 후막포자, 분생포자, 분절포자의 생성 및 발생환경에 대하여 보고하였다.

Block(4)은 식용버섯균의 액체배양에서 생육형태가 펠렛형 또는 펄프형인가에 따른 생육효과를 보고하였다. 펠렛의 크기에 관여하는 인자로서는 교반, 통기방법, 배지의 당농도 등에(3, 4, 15, 36), 접종량과 배지의 조성 및 물리적인 분산제의 농도 등과(5), 배지점도(59, 60)에 의존함을 보고하였다. 또한 Song(53)등은 접종원의 접종량, 삼각 플라스크에서는 회전수, 발효조에서는 공기분사방법, 인산이온의 농도 등에 의존한다고 보고하였다.

Humfeld(27)는 fermenter에서의 배양공정, 통기 및 교반 방법에 대해서 보고하였다(27). Kirchhoff등(36)은 10리터의 발효조에서 액량 5리터로 3～5일 배양하였을 때 리터당 펠렛은 5000～6000개, 건중량으로 리터당 350mg이 생산되어 이것을 버섯재배 종균으로 이용하였다고 보고하였다. Shiio(59)는 팽이버섯균을 40리터 발효조에서 배양하였고, Song(53)은 배양액량 1.2리터의 기포탑 발효조를 이용하여 액체종균을 생산하였다. Ynag(60)은 10리터와 5～7천 리터의 발효조에서 단지 2～3일 배양하므로서 액체종균의 생산이 가능하다고 보고하였다.

Torev(57)는 액체배양된 균사체를 40℃에서 수분량이 40%가 될 때까지 건조한 후 갈아서 적당한 배지 및 환경에 접종하여 버섯재배의 종균으로 쓸 수 있음을 보고하였으며, Saito(51)는 젤리형의 액체종균 분사드릴이 장착된 자동접종기를 이용한 표고골목의 생산자동화를 연구하였다. Stamets(54) 등은 액체배양 균사체를 고체(곡립, 톱밥)종균의 접종원으로 이용할 경우 고체의 접종원을 이용하였을 때보다 종균의 배양기간이 약 3～10배는 단축되었다고 보고하였다(60). Itävaara(28)는 표고버섯에서 증식율이 높은 액체종균의 대량생산을 위한 연구로 삼각플라스크에서 정치 및 진탕배양과 발효조배양을 비교하였으며, 접종에 사용하는 injection needle의 막힘을 방지하기 위해서는 균사체의 균질화가 꼭 필요함을 주장하였으며, 또한 톱밥배지에서 적응력이 높고 접종시 장애가 없었던 것은 발효조로 배양한 균사체 였음을 보고하였다. Raaska(49)는 정치배양한 균사체의 homogenization time이 균사활력에 미치는 영향을 조사하였으며, 정치배양한 균사체를 균질화하여 4℃와 25℃에서 저장하면서 저장 시간에 따른 균사활력을 조사하였다.

Itävaara(28)는 액체종균의 평가기준으로 펠렛형보다는 펄프형의 균사생육형으로 건중량이 높은 것보다는 배지에 대한 활착력이 높아야 한다고 주장하였으며, 액체배양된 균사체의 분쇄는 균사체에 손상을 주어 버섯의 생산량이 감소하였음을 보고하였다. 또한 Yang(60)은 액체종균을 고체종균의 접종원으로 이용하기 위해서는 오염원이 없이 순수하고, 펠렛이 작으면서 배양이 완료되어도 배양액과 균사체가 층으로 분리되지 않아야하며, 균사체의 양이 많고, 펠렛 크기가 균일해야 한다고 보고하였다.

Kirchhoff등(36)은 액체종균을 이용함으로서 고체종균을 사용했을 때보다 높은 수확량과 좋은 품질을 생산하였다고 보고하였으며, 상부접종식과 분사식 접종법으로 곡립종균과 액체종균을 비교하였다. 또한 발효조에 의한 액체종균의 대량생산이 가능하나 장비가 고가이기 때문에 액체종균의 생산비가 증가하므로 실용적인 가격이 저렴한 배양장치의 개발 필요성을 시사하였다. Song등(53)은 액체종균을 사용함으로서 초발이 일수의 단축, 수확주기 단축, 재배시설의 이용률 증가, 빠른 균사활착에 의한 잡균의 피해감소, 고체종균을 사용하는 것보다 총생산량 증가 등의 효과가 있었음을 보고하였다. Yang(60)은 액체종균의 장점으로 생산기간이 짧고, 균사체의 세대수가 균일하고, 노화된 균사가 적고, 오염발생이 적음을 보고하였으며, 액체 접종원으로 생산된 종균을 양송이, 표고버섯, 팽이, 느타리버섯 재배에 사용했을 때 5～25%의 생산량 증가가 있었음을 보고했다.

또한 Chang(9)은 버섯균이 자랄 수 있는 기질에서라면 bed, bottle, back culture 등 거의 모든 재배방법에 액체종균의 적용이 가능하다고 보고하였으며, 각국에서도 액체종균을 산업적으로 이용하였다(14, 31, 32, 39, 48).