The importance of biocomposites has increased owing to the changes in global consumption trends and rapid climate change. Technologies using mushroom mycelium cultivation, and molding methods for mycelial application have gained attention as potential strategies for producing eco-friendly composites. Currently, mushroom mycelia are used as raw materials for food and cosmetics; however, research on their utilization as biocomposite materials is limited. Therefore, the potential for the development of mushroom mycelium-related products and technologies is high. This review analyzes the domestic and international patent application trends related to the technologies for composite (packaging, insulation, adhesives, and leather) and food (substitute for meat) materials using mushroom mycelium, as an eco-friendly biocomposite material, to provide objective patent information that can further research and development (R&D) in this field.
Fungal mycelium-based composite materials (FMBC) are a new biomaterial to replace the existing composite materials. To compete with lightweight, high-performance composite materials represented by fiber-reinforced plastic (FRP), various physical and chemical properties and functionality must be secured. Especially, the composite materials made by using mycelium of mushroom is called mushroom plastic. Currently, Ecovative, Grado Zero Espace and MycoWorks in USA and Europe are launching new products. Products utilizing FMBC can be launched in the market for construction materials, automobile interior materials and artificial leather substitutes. In spite of this high possibility, mass production using FMBC has not yet been reported. This review introduces the FMBC, a material that can replace existing plastics, inorganic building materials and animal skins in an environmentally and economically viable way, and looks at the possibility of future biomaterials by summarizing recent research contents.
기존에 사용되는 1차 봉지배양 및 2차 매트생산 배양에 소요되는 기간을 단축시키기 위해 시루송편버섯 균사체에 Co-60 저준위 감마선 200 Gy 24시간 조사로 돌연변이 시킨 ToM 균사체를 활용하여 봉지배양이 생략된 박스 배양법을 시도하였다. 또한, 매트의 품질 및 물성을 강화시키기 위해 균액으로 ammonium nitrate가 3 g/L첨가된 mYMB6을 사용하였고, CaCO3를 1.5% 함유한 톱밥배지에서 균일한 품질의 균사체 매트 생산이 가능하다는 점을 확인하였으며, 기간 또한 기존의 생산방법과 비교하여 10일 이상 단축할 수 있다. 본 결과는 균사체 기반 친환경 소재 연구에 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
Mycelium composites and leathers have versatile material properties based on their composition and manufacturing process. To prepare mycelium mat for the production of mushroom leather, several strains were mutated by gamma rays. Some mutant strains, including Lentinula edodes, Ganoderma lucidium, and Schizophyllum commune showed good hyphae growth rate and density on saw-dust media. Irradiation power (Gy), time, and height from the radiation source to the sample were examined. Based on the preliminary data obtained in this study, comprehensive research should be conducted to explore the optimal strains and culture conditions for mycelium-based leather production.
야생버섯 및 재배버섯들 중에서 생장이 우수한 균주를 선발하기 위하여 PDA 배지 상에서 생육이 빠른 9 균주를 선발하였다. 톱밥배지에서 균주별 균사체의 생장을 알아보기 위하여 참나무 톱밥과 미강 80% : 20% (w/w) 비율로 혼합한 배지에서 선발된 치마버섯(No. 7), 상황버섯(No. 29), 아까시재목버섯(No. 39), 영지(No. 52) 균주를 접종하여 14일간 배양한 결과, 영지(No. 52) 균주의 균사체 생장이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 기질 건조 후 취급비율도 영지버섯 균사체를 배양한 배지에서 가장 우수하였다. 수확후배지(SM)와 참나무 톱밥(OS) 혼합비율 50% : 50% (w/w), 60% : 40% (w/w), 80% : 20% (w/w)로 배지를 제조하여 선발 균주인 영지(No. 52) 균주를 접종하여 배양한 결과, 균사체의 직경은 수확후배지(SM) : 참나무 톱밥(OS) = 60% : 40% (w/w) 혼합배지에서 균사체 생육과 취급비율이 우수한 것으로 나타났다. 영지(No. 52) 균주를 접종하여 배양한 균사체 소재 사각시편의 압축강도는 300.7 - 302.4 kgf로 스티로폼에 비하여 약 4배 정도 강도가 우수하였으나 탄력성은 없는 것으로 확인되었다. 위와 같은 결과는 버섯농가의 고민거리인 수확후배지를 활용한 균사체 복합소재 개발을 통하여 수확후배지의 새활용을 위한 높은 가능성을 확인하였으며, 향후 기초적인 자료로 활용도가 높으리라 기대된다.
For the screening and the development of the new bio-material, cultural conditions for the exo-biopolymer (EBP) production throught the submerged cultivation of Ganoderma lucidum mycelium were investigated. Also, the fractionations and the purifications of the exo-biopolymer were carried out and the chemical compositions of the exo-biopolymer were examined. The optimal culture conditions for the exo-biopolymer production were pH 5.0, 30$^{\circ}C$ and 100 rpm of agitation speed in the medium containing of 5% (w/v) glucose, 0.5%(w/v) yeast extract, 0.1% (w/v) ($(NH_4)_2HPO_4$, and 0.05% (w/v) $KH_2PO_4$. In the flask cultivation for 7 days under these conditions, the concentration of the maximum exo-biopolymer and the cell mass were 15.4g/l and 18.8g/l, respectively. The specific growth rate was 0.039 $hr^{-1}$. In addition, the substrate consumption rate, and the exo-biopolymer production rate were 0.043$gg^{-1}$$hr^{-1}$ and 0.025$gg^{-1}$$hr^{-1}$, respectively. The exo-biopolymer was fractionated into BWS (water soluble exo-biopolymer) and BWI (water insoluble exo-biopolymer) by the water extraction, and the sugar contents of two fractions were higher than 97% (based on dry basis). The components sugar of BWS and BWI fractions were glucose, galactose, mannose, xylose, and fucose. Their molar ratios were 3.6:1.5:2.1:0.5: trace and 2.9:3.1:2.0:1.6:0.3, respectively.
벼 직파재배에서 볍씨에 피복재인 지오라이트와 결합재인 수용성규산(25%)으로 혼합 코팅된 "규산코팅볍씨(SCS)"의 활용에 의한 키다리병 억제효과를 구명하고자 서해안 간척지유래토양에서 담수표면직파된 포장시험과 아울러 시험포장에서 발병된 키다리병 이병주를 접종원으로 하여 변온조건(주야 $18{\sim}26^{\circ}C$)과 항온조건($30^{\circ}C$)에서 실내시험으로 수행한 결과는 다음과 같다. 1. 담수직파에서 규산코팅볍씨 처리구는 무코팅볍씨 처리구에서 보다 입모분포상태가 균일하였고 분얼중기경 건물생산량이 13% 증가되었다. 2. 무코팅볍씨 처리구에서는 분얼중기 경부터 키다리병이 발생되어 종자감염을 일으키는 출수기 경에 9.9%의 심한 이병경율을 보인 반면에 규산코팅볍씨 처리구에서는 분얼중기까지 거의 발생이 없다가 출수기 무렵에 0.01%의 극미한 발생으로 99.9%의 방제가를 보였다. 이병주의 줄기마디와 이삭영화 감염부위에서는 전형적인 키다리병균의 소형분생자와 대형분생자 및 균사체 등이 확인되었다. 3. 무코팅볍씨와 규산코팅볍씨를 $30^{\circ}C$ 항온기에 각각 치상하고 시험포장에서 발병된 이병주의 이삭을 2주일간 접종 처리한 결과 무코팅볍씨 처리구의 접종이삭 종자에서는 종자표면에 균총이 형성되었고 종자내에는 소형분생자, 대형분생자 및 균사 발육이 왕성하게 증식된 반면에 규산코팅볍씨 처리구에서는 소형분생자와 균사는 생존하지 못하였고 대형분생자와 균사체 발육은 크게 위축되었다. 이상의 결과로 규산코팅볍씨의 활용으로 직파재배 시 종자소독 없이도 친환경적 키다리병 방제가 가능하며, 향후 종자소독제로의 개발도 가능할 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 균막 형성을 위해 기존에 활용하고 있는 버섯 종과 다른 말굽버섯을 활용하였으며, 다양한 조건으로 감마선 조사를 진행하여 독립성이 검증된 변이균주를 획득하였다. 확보된 균주들의 톱밥배지 및 액체배지에서의 균막 형성을 관찰하고 각 균막의 특성을 조사한 결과 장수버섯, 시루송편버섯의 균막과 비교하여 비슷하거나 더 좋은 결과를 보인 균주를 확인할 수 있었다. 또한 톱밥배지보다는 액체배지에서 배양 했을 때 균막의 활용도 및 경제성이 더 높은 것으로 판단된다. 본 결과는 버섯 균사체를 이용한 대체육, 바이오소재 발굴을 위한 연구에 활용할 수 있을 것으로 여겨진다.
곡물을 이용하여 영지버섯의 균사성장에 적합한 고체배양 조건실험을 실시하였다. 냉침에 의한 곡물의 수분함량 변화는, 단엽콩이 11시간, 메주콩이 10시간, 검정콩이 12시간만에 hydration time에 도달하였고, 균사성장이 가능한 수분함량을 나타내었다. 그 외 곡물인 보리, 수수, 율무, 밀, 현미는 각 5시간, 2.5시간, 4시간, 12시간, 10시간만에 hydration time에 도달하였으나 버섯 균사체가 성장하기에는 부족한 수분함량을 보였다. 냉침에 의한 곡물의 수분함량 변화는, 콩의 경우 침지 120분${\sim}$150분만에 65%정도의 수분함량에 도달하였으며, 보리가 17분, 수수가 30분, 현미가 40분, 율무가 60분, 밀이 120분만에 65%의 수분함량이 되어, 모두 균사배양에 적합한 수분함량에 도달하였다. 따라서 곡물을 이용한 담자균의 균사배양을 위해서는 온침에 의한 수분함량 조절이 더욱 적합하였다. 또한 종 시료의 경우는 침지과정과 살균을 병행하여 고체배양하는 것이 가능하였는데, 콩 무게의 1.1배로 수분을 첨가할 때에 배양기 바닥에 수분이 거의 남지 않아 균사배양에 적합하였다. 각 고체재료의 수분함량에 따른 균사성장속도 및 균사체량(glucosamine 함량) 측정에서는 시료의 종류에 관계없이 수분함량이 65%일 때 균사성장속도 및 균사체량 측면에서 가장 양호한 결과를 나타내었다. 각 고체재료의 종류에 따른 균사성장속도는 보리 > 밀 > 율무=수수 > 현미 > 콩의 순이었으며, 각 고체재료의 종류에 따른 glucosamine의 함량은 밀 > 보리 > 현미 > 율무 > 수수 > 콩의 순서로 나타났다.
느타리 종균배지재료인 미송톱밥과 미강을 대체할 수 있는 재료를 선발하기 위하여 실시하였다. 톱밥의 pH는 4.9~6.1, 총질소함량은 0.21~0.26%, 총탄소함량은 49.0~50.2%를 나타내며 조지방은 0.3~0.7%를 함유하고 있다. 종균 혼합배지의 pH는 5.3~5.9, 총질소함량은 0.65~1.11%, 총탄소함량은 47.0~49.1%를 나타내었다. C/N율은 총질소 함량이 낮은 미루나무톱밥 혼합배지에서 높게 나타났으며, 단백질 함량은 미송톱밥이 함유되어 있는 배지에서 높게 나타났다. 느타리 균사생장은 미강보다 밀기울이 포함되어 있는 배지에서 균사생장 속도가 빨랐다. 수량은 '곤지7호', '춘추2호', '흑타리', '수한1호' 순으로 높았으며, T4(미루나무톱밥:참나무톱밥:미강) 배지에서 가장 높은 생산성을 나타내었으나 처리 간 유의성이 없었다. 느타리 농가에서는 자가종균 제조 시 주변에서 손쉽게 구할 수 있는 미루나무톱밥, 참나무톱밥을 단용 및 혼용으로 이용할 수 있으며, 보관중에 품질유지가 어려운 미강 대신에 밀기울을 사용하여 종균을 제조할 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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