차가 배양에 의한 침전 색소복합체 형성에 탄소원이 미치는 영향

차가 배양에 의한 침전 색소복합체 형성에  탄소원이 미치는 영향

O. P. 니스코프스키와 N. M. 밀로바

(소련과학아카데미 코마로프 식물학연구소 ― 하등식물 생화학 연구실)

차가의 인공 배양에서 천연의 차가가 갖고 있는 색소복합체와 유사한 침전 색소복합체가 형성되는 조건에 관한 문제를 우리는 이전 저술들 중 하나에서(니스코프스카야 외 외, 1960) 고찰한 바 있다. 하지만 그 때는 이 형성과정의 진행에 탄소원이 미치는 영향이라는 문제가 특별히 상정되지는 않았다. 모든 실험이 글루코스 하나만 들어있는 배지에서 실시되었던 것이다.

 

A. N. 쉬브리나와 E. V. 로뱌기나, E. G. 플라토노바의 자료(1959)에 따르면 차가의 침전 색소복합체는 휴민산 유형의 화합물에 해당될 수 있다. 이 양 유형의 화합물들의 특수한 성질은 pH 약 2정도까지 약하게 산화할 때 이 화합물들이 수용액에서 침전물로 떨어져 나온다는 것이다. 위의 저자들은 차가의 침전 색소복합체를 차가산이라 명명하자고 제안했다.

 

탄소원으로서 어떤 종류건 당류를 함유하고 있는 보통의 미네랄 배지에서 곰팡이 버섯을 배양하면 휴민산 유형의 화합물들이 형성되는 것을  관찰할 수 있다(코노노바와 알렉산드로바, 1958. 로만코바와 나갈류크, 1959). 이러한 관점에서 볼 때 다양한 탄소원이 차가 배양에 의함 침전 색소복합체, 특히 차가산의 형성에 미치는 영향을 규명하는 것은 흥미로운 일이 될 것이라고 우리는 생각했다. 이 글은 이 분야의 몇몇 연구 결과들을 전하는 것이다. 차가 배양으로 형성되고 산에 의해 침전되는 물질들을 표시하기 위하여 우리는 다음과 같은 정의를 적용하였다. 1) 침전 색소복합체, 즉 차가 배양액이 약하게 산화될 때 침전물로 떨어져 나오는 모든 물질들의 총합, 2) 엄밀한 차가산, 3) 엄밀한 휴민산......

 

차가는 다음 성분들로 이루어진 배지에서 배양하였다. KH2PO4 ― 1g, MgSO4 ― 0.5g, KCl ― 0.5g, 펩톤 ― 3g, 탄소원 ― 10-30g, 물 ― 1ℓ.

갈락토스, 소르비트, 아라비노스, 말토스, 덜시톨, 크실로스, 글루코스, 사카로스

여러가지 탄소원을 넣은 배지에서 차가 배양에 의한

침전 색소복합체의 형성

1 ― 침전 색소복합체(배양액 건조중량에 대한 %), 

2 ― 균사체 건조중량(배지 50㎖에 대한 mg)

이전의 저술들에서(니스코프스카야 외, 1960) 엄밀한 의미의 차가산 형성은 톱밥을 넣은 배지에서 일어난다고 확인되었기 때문에 일련의 실험들은 목재 톱밥이 들어 있는 배지에서 실시하였다. 배지와 톱밥의 비율은 1:10으로 하였다.

 

여러 가지 탄소원을 넣고 톱밥을 넣지 않은 배지에서 차가 배양으로 침전 색소복합체가 형성되는 것에 관한 비교 자료들은 그림에 나와 있다. 탄소원으로는 다음의 탄수화물들을 배지 1ℓ당 10g씩 사용하였다. 5탄당 중에서는 크실로스와 아라비노스, 6탄당 중에서는 글루코스와 갈락토스, 알코올류에서는 소르비트와 마니톨, 덜시톨, 이당류에서는 말토스와 사카로스 등이다.

 

버섯 성장 3주째 말에는 모든 탄소원이 버섯에 의해 다 소모되었다는 사실을 지적해야 한다. 예외가 있다면 사카로스였는데, 사카로스의 양은 배지에서 성장이 시작된 후 40일이 경과한 상태에서 40%가 남아 있었다. 수목파괴 버섯들을 포함하여 많은 버섯들이 가수분해 자당효소(invertase)가 없기 때문에 사카로스를 별로 사용하지 않거나 아예 사용하지 않는 것으로 알려져 있다(차스투힌, 1938, 쿠르사노프, 1943). 하지만 이 경우 배지에서 사카로스가 절반 이상 없어진 것을 보면 차가는 아마도 사카로스를 어느 정도는 가수분해할 수 있는 것으로 추정된다. 여기서 적응성 효소 생성 문제를 다룰 수 있을 것이다. 버섯이 실제로 사카로스를 사용한다는 것을 우리에게 확신시켜주는 사실은 사카로스 배지에서 침전 색소복합체가 생성되었고, 그것도 글루코스를 비롯하여 각각의 다른 탄수화물이 들어 있던 배지에서 얻어진 침전 색소복합체의 양보다 더 많은 양이 생성되었다는 것이다.

 

표 1.

글루코스와 사카로스가 들어있는 배지에서 차가를 배양할 때

침전 색소복합체의 함량(배양액 건조중량에 대한 %)

	글루코스에서	사카로스에서
14 30 40	23.9 12.0 0.0	28.3 23.2 18.8

균사체가 잘 성장하는 가운데서는 침전 색소복합체의 함량이 낮은 것으로, 즉 침전 색소복합체의 형성은 균사체의 건조 질량 축적에 반비례하는 것으로 관찰되었다. 침전 색소복합체가 가장 적은 양으로 검출된 것은 갈락토스와 소르비트가 들어있는 배지에서였다. 이들 탄소원들이 들어 있던 배지에서는 가장 많은 생물량이 검출되었다. 차가의 침전 폴리페놀카본 복합체가 생성되는 데 폴리페놀산화효소 유형의 산화 효소가 가장 우선적으로 관여했기 때문에 다양한 배지에서 차가를 배양할 때 폴리페놀산화효소(라카아제)의 활성도를 규정하는 것이 향후 흥미로운 과제가 될 것이다. 산화효소의 활성이 높은 상태에서는 균사체의 성장이 심하게 억제된다고 알려져 있다.

 

(Fahraeus와 Lindeberg, 1953). 이런 현상은 우리의 실험에서도 관찰된다. 예외가 있다면 글루코스 배지인데, 이 배지에서는 색소복합체가 상대적으로 많이(사카로스에 이어 두 번째로) 생성되었을 뿐만 아니라 균사체도 잘 성장하였다. 그러나 글루코스 배지에서는 배양액 내의 색소복합체 함량이 빠르게 감소한 반면 사카로스 배지에서는 표 1에서 보듯이 상대적으로 높은 색소복합체 함량이 장기간 지속되었다. 사카로스의 소모가 느린 것이 이러한 현상을 조장했을 개연성이 높다.

여막 분석(dialysis) 후 확산성 즙(diffusive juice) 내 무기물과 색소복합체의 함량 변화

표 3

취합 시간		즙의 특성
		건조 침전물 (g)	침전 색소복합체	무기물
여막 분석 전 여막 분석 후	500 850		(즙 건조물질에 대한 %)
		22.30 15.73	45.53 64.39	26.02 16.27

...... 침전물은 분석 여막을 통과한 무용한 이물질을 추출해내고 계산하면 29. 5%가 줄어들었다. 여막 분석으로 색소복합체의 손실 없이 56.1%의 즙 무기질이 제거되었다.

 

즙에서 무용한 이물질을 제거하고 콜로이드 복합체를 거의 완전히 보존한 덕분에 여막 분석 산물의 견실도(혹은 즙 건조물에 대한 색소복합체 퍼센트)는 45.53%에서 64.39%까지 향상되었다.

이후 계속된 우리의 실험들이 보여주었듯이 여막 분석의 지속성이 60시간까지 증대함으로써 즙의 견실도는 80%까지 향상되었다.