돈분뇨를 기질로 활용한 고부가 가치 상황버섯 균사체 배양조건 최적화 연구

Abstract

본 연구는 돈분뇨의 환경친화적인 생물전환 기술을 통해 자원화 가능성을 보았다. 돈분뇨는 높은 유기물 함량 때문에 자연계로 배출되었을 때 여러 환경적 문제를 초래할 수 있다. 따라서 이를 적절하게 처리함과 동시에 자원화 효과를 볼 수 있는 균사체 생물전환 기술 개발이 필요하다. 본 연구를 통해 돈분뇨의 균사체 생장의 생물배지로써 활용가능성을 보았고 통계 수학적 방법론을 접목시켜 생장 최적점 도출 통해 생물전환 효율을 높이는 연구가 수행되었다. 돈분뇨를 생물배지로 활용해 상황버섯 균사체의 고체배양 실험을 수행하였다. 독립변수로는 돈분뇨 농도, pH, 온도를 선정하였고 종속변수는 상황버섯 균사체 길이 생장으로 선정했다. 중심점 합성법을 통해 경험적 모델의 정확도를 높이며 각 독립변수와 종속변수 사이의 상관관계를 수치화하여 표현했다. 각 독립변수의 1차, 2차, 그리고 interaction 영향을 살펴보았다. 통계수학적 방법론을 통해 상황버섯 균사체의 최대 길이 생장을 찾았고 이는 돈분뇨 농도 5.0 g/l, pH 5.0, 온도 <TEX>$29.7^{\circ}C$</TEX>에서 2.78mm/hr 이라는 최대 길이 생장을 보였다. 본 연구의 결과를 통해 돈분뇨의 생물배지 활용 가능성이 입증되었고 고부가가치인 상황버섯 균사체로의 생물전환의 효율 향상에 도움을 줄 수 있는 연구 결과가 도출되었다. Newly, nutrients recovery by bioconversion in the swine waste which caused serious problems due to its high organic fraction and content of nutrients such as phosphorus and nitrogen is viewed as a considerable approach since it produces valuable product as well as recycling of resources. Consequently, it is necessary to find new methods to treat swine waste. One possible solution to this problem is to use this potential pollutant as a growth substrate for economically valuable products. The study for the fundamental improvement of bioconversion efficiency by finding optimum growth conditions using statistical models and biotechnology was performed. A novel approach to utilize swine waste by cultivating mycelia of the mushroom Phellinus linteus are described. A central composite face-centered design (CCF) for the experiments was used to develop empirical model providing a quantitative interpretation of the relationships among the three variables, which were substrate concentration, pH, and temperature. The maximal radial extension rate (2.78mm/d) of P.linteus was determined under the condition of 5.0 g COD/L, pH 5.0, and temperature <TEX>$29.7^{\circ}C$</TEX>. The results of this study suggest that swine waste could be utilized as a growth substrate for the cultivation of mushroom mycelia enhancing an efficiency of utilizing this by-product of the livestock industry.