Effect of Environmental Conditions on Mycelial Growth of Morchella esculenta

Abstract

곰보버섯은 Morchelaceae과, Morchela속에 속하는 자낭균류로서 칼로리, 나트륨, 지방 그리고 콜레스테롤이 낮은 반면 단백질, 탄수화물, 섬유, 비타민 및 무기염류 등이 풍부한 영양학적 특성 때문에 많은 나라에서 양송이버섯보다 많이 애용되고 있는 식용버섯이다. 느타리속에 속하는 백영고버섯은 전통적인 중국의 약용버섯인 영지버섯과 같은 형태를 지녔지만 이 버섯은 영양분이 매우 풍부하며, 특히 자실체 내에 면역계를 강화시켜 주는 기능을 갖는 다당류가 19％ 함유되어 있어 이 버섯의 유용성은 확대될 전망이다. 곰보버섯과 다른 느타리속 버섯에 대하여 농학 및 유전학적 측면에서 많은 연구가 있었음에도 불구하고 국내에서의 곰보버섯과 백영고버섯에 관한 생물학적 활성 및 배양에 관한 연구는 매우 드문 실정이어서 본 연구에서는 곰보버섯의 균사체 및 세포외 다당류 생산을 위한 액체 배양조건 최적화 및 백영고버섯 자실체 추출물들의 항암, 항산화 효과를 스크리닝하고자 MTT법과 TBA테스트를 이용하여 조사하고자 하였다. 플라스크 배양에서 곰보버섯의 균사생장과 세포외 다당류 생산에 가장 효과적 액체 배양조건을 조사하였다. 곰보버섯의 최적 배양온도와 pH는 각각 25℃와 6.5 이었다. 기본배지를 선발하고자 여러 배지를 선정하여 실험한 결과 그 중에서 BG 배지가 가장 효과적이었다. 50 mL BG 배지용량을 함유한 300 mL 삼각플라스크를 100 rpm으로 진탕배양 하였을 때 최대 균사생장과 세포외 다당류 생산을 보였다. 최적 배양조건하에서 배양하였을 때 최대 균사생장과 세포외 다당류 생산은 각각 배양 9일경에 3.98 g/L와 1.10 g/L로 나타났다. 영양요구성 실험결과 최적 탄소원은 과당이었고 최적농도는 5％ (w/v)이었다. 6종의 질소원을 여러 가지 조합에 따라 과당 5％ (w/v)가 함유된 배지에 첨가한 결과 펩톤과 염화암모늄을 1:1의 무게 비로 4％ (w/v)로 첨가하였을 때 더욱 효과적이었고, 치적 무기염류는 제이인산칼륨과 황산마그네슘 7수화물이었고, 최적농도는 각각 1.0％와 1.5％ (w/v)이었다. 요약하면, 곰보버섯 균사생장과 세포외 다당류 생산을 위한 최적배지는 과당 5％, 1:1 무게비의 펩톤과 염화암모늄 4％, 제이인산칼륨 1.0％ 그리고 황산마그네슘 7수화물 1.5％로 나타났다. 5L 발효조에서 곰보버섯 균사생장과 세포외 다당류 생산을 위한 최적 배양조건을 조사하였다. 교반속도 100에서 300 rpm까지 달리하여 조사한 결과 200 rpm에서 최대 균사생장 7.36 g/L와 2.92 g/L를 나타냈으며, 통기량의 경우 1.5 v.v.m.에서 가장 효과적인 균사생장과 세포외 다당류 생산을 보였다. 통기량이 증가할수록 산소 전달속도가 증가하게 되어 곰보버섯의 균사생장과 세포외 다당류 생산에 유리한 환경을 조성하였기 때문인 것으로 사료된다. 최적 배양조건하에서 기본배지를 함유한 5L 발효조에서의 최대 균사생장과 세포외 다당류 생산을 배양 10일경에 각각 8.17 g/L와 3.54 g/L로 나타났고, 영양요구성 실험에서 얻어진 배지조성을 가지고 최적배양한 결과 균사생장과 세포외 다당류 생산은 배양 11일경에 10.2 g/L와 5.24 g/L로 나타났고 그 수율은 기본배지에서 일어난 균사생장과 세포외 다당류 생산보다 각각 20％와 32％ 향상된 수율을 보였다. In vitro에서 백영고버섯 추출물의 3종 인간 암세포주의 세포독성에 관하여 조사하였다. 백영고버섯 열수추출물은 자궁암세포와 대장암세포에 대하여 각각 8 mg/mL에서 71％와 73％의 세포독성을 보였고 폐암세포는 6 mg/mL에서 38％의 세포독성을 보였다. 그러나 에탄올 추출물의 경우 폐암세포에 대하여 4 mg/mL에서 열수추출물에서의 세포독성보다 강한 세포독성을 보였다. 따라서 백영고버섯 에탄올 추출물에 함유된 암세포 독성물질을 항암제의 개발을 위하여 많은 연구가 필요하다고 사료된다. 또한 백영고버섯 메탄올과 열수 추출물의 항산화 효과를 조사하기 위하여 TBA 테스트법을 사용하여 검정하였다. 그 결과 메탄올 추출물보다 열수 추출물에서 강한 항산화 효과를 나타냈으며, 40μL 첨가구에서 37.43％의 항산화 효과를 나타냈다. 따라서, 백영고 버섯 추출물은 항암 및 항산화 효과가 있는 것으로 나타나 이에 대한 보다 많은 연구가 수행되어야 할 필요성이 있는 것으로 보인다.