본 연구는 갈색거저리(Tenebrio molitor)의 사료로 주로 이용되는 밀기울을 대체할 사료원료 개발을 목표로 수행되었다. 대체원료로서 열풍건조시킨 귤껍질, 배추, 새송이버섯 및 팽이버섯 폐배지를 사용하였으며, 투여 후 유충의 생존율, 유충 무게, 유충의 발육기간, 용화율, 용무게를 측정하였다. 귤껍질과 배추를 첨가한 배지는 대체 먹이로 적합하지 않았다. 새송이버섯 폐배지의 모든 실험군에서 유충의 생존율은 대조군과 비슷하였으나 유충의 무게는 대조군에 비해 다소 낮게 나타났고, 유충 발육기간은 폐배지의 함량이 높아질수록 길어짐이 관찰되었다. 팽이버섯 폐배지 20~50% 첨가 조건에서 대조군과 비슷한 유충 및 용무게가 측정되었으며, 계대사육시 밀기울 사료에 40~50% 팽이버섯 폐배지를 첨가하는 것이 용화율을 고려했을 때 가장 효과적일 것으로 분석되었다. 결론적으로, 팽이버섯 폐배지를 40%~50% 첨가한 조건에서 기존의 밀기울 사육법과 비슷한 높은 효율성을 나타내기 때문에 팽이버섯 폐배지는 갈색거저리 유충의 대체사료로서 적합하다고 사료된다.
버섯은 배양과 생육과정을 거치면서 다량의 $CO_2$를 배출하므로 식물을 생산하는 식물생산시스템에서 $CO_2$ 공급원으로 활용할 수 있다. 본 연구의 목적은 버섯과 상추의 생육시기에 따른 $CO_2$ 발생 속도와 흡수 속도를 측정하고, 혼합식물 생산 시스템에서 두 작물의 재배 비율에 따른 $CO_2$ 농도를 분석하는 것이다. 새송이 버섯과 상추 아시아 흑로메인 품종을 실험에 사용하였으며, 각각 $18^{\circ}C$, $22^{\circ}C$로 내부온도가 유지되는 밀폐형 아크릴 챔버($1.0m{\times}0.8m{\times}0.5m$)에서 $CO_2$ 발생 속도와 흡수 속도를 측정하였다. 상추는 PPF $340{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 광도와 EC $1.2dS{\cdot}m^{-1}$의 양액에서 재배하였고, 다이아프램(diaphragm) 펌프를 이용하여 주기적으로 버섯 챔버와 상추 챔버 사이의 공기를 순환시켰다. 버섯의 $CO_2$ 발생 속도는 균 긁기 후 15일차까지 증가한 후 다시 감소하였으며, 생육 온도가 높아질수록 $CO_2$ 발생 속도가 증가하였다. 특히 솎음 처리에 의해 버섯의 자실체 생체중 당 $CO_2$ 발생 속도가 약 3.1배 증가하였다. $CO_2$ 균형 관점에서 보면, 균 긁기 후 9, 12, 14일차 버섯 1병(950mL)의 $CO_2$ 발생 속도는, 정식 후 7, 10, 12일인 상추 3, 4.5, 5.5 개체 $CO_2$ 흡수 속도에 대응하는 것으로 나타났다. 따라서 두 작물의 적합한 재배 비율의 설정을 통하여 밀폐형 혼합 식물생산시스템 내 $CO_2$ 농도 균형을 이루는 것이 가능하다.
본 연구에서는 느타리, 새송이 및 팽이버섯 폐배지를 버섯 종류별, 배지에 이용된 주원료별로 나누어 반추가축 사료로서의 영양적 가치를 구명하기 위해서 화학성분, in vitro 소실율 실험 및 in situ darcon bag 실험을 수행하였다. 버섯 폐배지는 고섬유소(NDF 64~78%), 저단백질(CP 7~11%) 조사료원에 속하였다. 주원료별 폐배지는 섬유소 성분이 가장 높은 톱밥 주원료 폐배지와 비교해서 폐면 주원료 폐배지는 NDF 함량이 낮고(P<0.05), NFC와 ash 함량이 높았다(P<0.05). 버섯 폐배지의 화학적 성분은 전반적으로 버섯 종류보다는 주원료 종류에 의해 주로 영향을 받았다. In vitro DM, NDF 소실율은 분석된 배양시간(24, 48, 72시간) 모두에서 옥공이, 폐면, 톱밥 주원료 폐배지 순으로 높게 나타났다. In situ DM, NDF, ADF 소실율은 배양 24시간에서 옥공이, 폐면, 톱밥 주원료 폐배지 순으로 높았다(P<0.05). 톱밥 주원료 폐배지와 비교해서 폐면 주원료 폐배지는 가소화성 분획(NDF, ADF)이 뚜렷이 높고(P<0.05) 비소화성 분획은 현저히 낮았으며(P<0.05), 그 결과 배양 72시간에서의 in situ DM, NDF 소실율(disappearance)과 예상 반추위 분해율(degradability)도 현저히 높았다(P<0.05). 결과적으로 폐면 주원료 폐배지는 톱밥 주원료 폐배지 보다 반추가축 조사료원으로서의 사료영양적 가치가 높아 우선적 이용이 권장된다.
새송이버섯의 갓과 대를 열수, $50\%$ 에탄을 및 $100\%$ 에탄올 등의 추출용매를 사용하여 건물 중량의 50배에 해당되는 부피(w/v)일 때,추출물들의 생리활성을 탐색하였다. 전자 공여작용의 경우 갓의 $50\%$ 에탄올 추출물에서 $88\%$의 높은 전자공여능을 나타내었으며, SOD 유사활성을 측정한 결과 갓의 열수 추출물이 $62.57\%$로 다른 추출물에 비해 높은 활성을 보여 주었다. Tyrosinase 저해 활성의 경우 전자공여능 및 SOD유사활성에서 대보다 갓의 활성이 높았던 것과는 반대로 대의 활성이 높았으며, 그중 $100\%$ 에탄을 추출물에서 $58.57\%$로 비교물질로 사용된 $0.1\%$ L-ascorbic acid보다 $31.29\%$ 더 높은 활성을 가지는 것으로 조사되었다. Angiotensin converting enzyme 저해활성에서도 SOD 유사활성과 비슷하게 갓의 열수 추출물이 $95.14\%$로 매우 높은 활성을 보였으며, 총 폴리페놀 함량의 경우 갓의 열수 및 $50\%$ 에탄을 추출물에서 각각 $1427.25\;mg\%$, $1426.82\;mg\%$로 높은 함량을 나타내었다. 아질산염 소거작용을 측정한 결과 pH 1.2일 때 갓과 대의 소거능이 높게 나타났다. 이와같은 결과는 새송이버섯의 생리활성을 밝혀 기능성 소재로써 이용도가 크게 증가할 것으로 판단된다.
LED광의 파장을 달리하여 재배한 새송이버섯의 식품기능적 특성과 무기질 및 유리아미노산의 함량을 분석하였다. 총 가용성 고형분의 함량은 청적, 청녹, 적녹 혼합광을 제외한 모든 구에서 대조구에 비해 유의적으로 높게 나타났다. 유리아미노산 분석 결과, 31종의 아미노산이 검출되었으며 총 유리아미노산은 대조구에서 함량이 다소 높게 나타났으나 8종 필수 아미노산의 함량은 청색광을 포함한 모든 구(Blue, $B^*R$$B^*G$, $B^*R^*G^*U$) 및 녹색광에서 재배한 구에서 대조구보다 높게 나타났다. 아미노산 중 arginine, glutamic acid, alanine, ornithine, lysine 등의 순으로 함량이 높았으며, ${\beta}$-alanine, ${\beta}$-aminoisobutyric acid, 1-methylhistidine, citrulline 등은 낮은 함량을 나타내었다. 새송이버섯의 무기질은 K이 대부분을 차지하였고, Na, Mg, Ca, Fe의 순으로 그 함량이 높았으며 Mn의 함량이 가장 낮은 것으로 나타났다. Ca은 청색광을 제외한 모든 LED 처리구에서 대조구보다 그 함량이 유의적으로 증가하였으며, Fe은 녹색광과 청적 혼합광, K은 적색광과 UV-A, Mg은 적색광, UV-A, 적녹 혼합광에서 함량 증진이 나타났다. 총 페놀 함량은 청색광, 적색광, 녹색광, 청적 및 청녹 혼합광에서, DPPH radical 소거능은 적녹 혼합광을 제외한 모든 구에서 대조구보다 유의적으로 높은 것으로 나타났다.
볶음 새송이버섯의 기능성이 우수한 최적 마이크로웨이브 추출조건을 설정하기 위하여 에탄올 농도($0{\sim}100%$), 추출시간($1{\sim}9$ min) 및 마이크로웨이브 파워($25{\sim}125$ W)에 따른 중심합성실험계획으로 반응표면분석하였다. 그 결과 가용성 고형분 함량, 전자공여능 및 아질산염 소거능의 경우 에탄올 농도에 영향을 많이 받는 것으로 나타났으며, ACE 저해활성은 추출시간에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 볶음 새송이버섯의 최적 추출조건은 에탄올 농도 $25{\sim}50%$, 추출시간 $3{\sim}9$ min, 마이크로웨이브 파워 $80{\sim}125$ W일 때로 나타났다. 최적 추출물의 총 단백질 함량은 45.80 mg/g, 총 페놀성 화합물 함량은 7.42 mg/g으로 나타났으며, 페놀성 물질 중 protocatechuic acid가 1226.32 ${\mu}g/g$으로 가장 많았고, 다음으로 salicylic acid, catechin, p-hydroxybenzoic acid, caffeic acid, coumaric acid 및 hesperidin 순인 것으로 나타났다.
이상의 결과를 요약하면 다음과 같다. 빈번한 환경조절로 인하여 온도변화가 크고, 또 설정온도보다 약간 낮게 유지되지만, 적정온도로 유지되었다. 상대습도도 대체로 적정범위로 조절되고 있었다. 단 탄산가스 농도가 일부 높게 유지되어 환기장치의 용량이나 위치를 재검토 할 필요가 있었다.
This study was carried out to set up design criteria of Eryngii cultivation houses. Optimization of lay-out efficiency together with analysis of structural safety were two main tools of approaching toward reasonable models to be developed. Some models tentatively assumed according to the result of field survey and analysis were compared in the aspect of structural safety as well as energy efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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