치마버섯 균사체 배양을 통한 β-glucan 생산 최적화와 β-glucan의 특성

Abstract

치마버섯(Schizophyllum commune)의 균사체 배양조건을 최적화하여 유효성분인 β-glucan의 생성을 극대화시키고자 하였다. 치마버섯 균사체 배양에서 탄소원과 질소원의 종류 및 농도를 검토한 결과, 배지조성은 glucose 5%(w/v), yeast extract 0.3%(w/v), malt extract 0.3%(w/v), KH₂PO₄ 0.05%(w/v), MgSO₄· 7H₂O 0.05%(w/v)가 최적이었다. 배양 조건은 pH 5.5, 28℃, 1 vvm, 300 rpm에서 균사체의 생육과 β-glucan의 생성이 가장 효과적이었다. 세포 외 β-glucan의 생성을 증가시키기 위해 초기 glucose의 첨가량을 3%로 낮추어 glucose에 의한 균사체 성장 저해작용을 최소화하는 한편, 배양이 70시간에 이르렀을 때에 glucose 3%, yeast extract 0.1%, malt extract 0.1%의 추가 배지를 첨가하여 배양함으로써 batch 배양에 의한 4.7 g/L의 β-glucan 생산에 비해 35%정도 향상된 7.3 g/L의 세포 외 β-glucan을 얻을 수 있었다. 또한 균사체 내의 세포벽 β-glucan을 효과적으로 추출하기 위해 세포벽분해 효과가 있는 복합효소인 cellulase와 단백분해효소인 bromelain의 연속적인 효소반응으로 추출량이 3.0 g/L로 증가하여 균사체의 열수 추출에 의한 추출량인 0.4 g/L에 비해 약 7.5배의 추출 수율이 향상되었다. 치마버섯 β-glucan의 조건별 특성을 조사한 결과, 치마버섯 β-glucan 0.1%(w/v) 용해액 무게평균 분자량은 3,379,000 Da이고, 점도는 122 cps이었다. 점도는 농도가 증가할 수록 선형적으로 증가하여 1%(w/v) 용해액에서는 1800 cps로 측정되었다. β-glucan 0.1%(w/v) 용해액을 온도별 처리한 결과는 120℃에서 초기 점도의 20% 정도로 떨어졌고 20~100℃에서는 온도가 증가할 수록 약간의 감소가 이루어진 것으로 볼 때 열에 비교적 안정한 구조 인 것을 알 수 있었다. Ultrasonication 처리에서는 시간별로 점도와 분자량이 현격하게 감소하였고, gamma ray 처리에서도 흡수선량에 따라 일정한 폭의 감소가 이루어졌다.