Optimum Conditions for the Culture of Hericium erinaceum in a Jar Fermenter with the Addition of Ginseng Extract in the Liquid Medium

수삼추출물을 이용한 노루궁뎅이버섯 균사체의 jar fermenter에서의 발효조건 최적화

To obtain functional materials from a submerged culture of Hericium erinaceum, a suitable basal medium for flask culture was screened and the optimal culture conditions in a jar fermenter were investigated with the addition of ginseng extracts (GE) to the basal liquid medium. Of all tested basal liquid media, the mushroom complete medium (MCM) supplemented with 0.5% of GE produced the highest mycelial dry weight (MDW) of 5.91 g/L in the flask, which reached a plateau at $25^{\circ}C$, pH 5.5 after 10 days. The submerged culture conditions for the mass production of mycelia in a 50 L jar fermenter were also optimal at $25^{\circ}C$, pH 5.5, 120 rpm agitation speed and 0.4 vvm aeration rate. Under these conditions, the maximum MDW was produced, which reached a value of 4.28 g/L within 5 days. When we investigated the effects of the amount of GE in the MCM on the production of MDW in the jar fermenter, the addition of 5% GE (HE-GE-5) under the optimal culture conditions produced the maximum MDW (4.93 g/L). In addition, the crude polysaccharide of HE-GE-5 contained mainly neutral sugars (63.2%) with considerable amounts of uronic acid (19.3%) and a small amount of proteins (8.8%) and it had potent immunostimulation properties.

노루궁뎅이버섯 균사체(Hericium erinaceum)의 심부발효물로부터 기능성소재를 얻기 위하여 flask 배양에서 적당한 기본 배지를 선정하였고, jar fermenter에서 선정된 mushroom complete medium(MCM)에 수삼추출물을 첨가하여 최적 발효조건을 검토하였다. 기본 액체배지 중 수삼추출물이 0.5% 첨가된 MCM에서 $25^{\circ}C$, pH 5.5의 조건으로 10일 경과 후 5.89 g/L의 가장 높은 균사체 건조균체량(mycelial dry weight, MDW)을 나타내었다. 발효물의 대량생산을 위한 50 L jar fermenter의 액체배양에서도 $25^{\circ}C$, pH 5.5와 교반속도 120 rpm과 0.4 vvm의 통기속도로 최적화 되었으며, 이러한 조건하에서 5일 배양으로 최대 MDW인 4.28 g/L을 얻을 수 있었다. 또한 MCM에 첨가되는 수삼추출물의 양을 jar fermenter에서 검토한 결과, 수삼추출물 5%가 첨가되는 군(HE-GE-5)의 최적 발효조건하에서 4.93 g/L의 최대 건조균체량을 나타내었다. 한편 수삼추출물이 첨가된 노루궁뎅이버섯 균사체의 발효물의 특성을 검토하기 위하여 심부발효물의 조다당획분을 조제한 후 구성분과 면역활성을 살펴본 결과, 최대 MDW를 나타낸 수삼추출물 5% 첨가 심부발효물의 조다당(HE-GE-CP-5)은 주로 중성당(63.2%)과 함께 상당량의 산성당(19.3%)과 소량의 단백질(8.8%)로 구성됨을 알 수 있었으며 마이토젠과 골수세포 증식활성이 균사체만의 심부발효물 조다당보다 증강되고 있음을 알 수 있었다.