KR100905146B1 - 사료-효소를 함유하는 과립화물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 임의로는 고체 담체 및(또는) 첨가제 성분이 보충된 수성 효소-함유 액체를 과립으로 가공하고, 건조시킨 후, 소수성 물질의 입자를 함유하는 분산액으로 코팅하는, 효소-함유 과립화물을 제조하는 방법을 기술한다. 소수성 물질은 소수성 지방상 또는 왁스상 물질이거나 또는 소수성 중합체 화합물일 수 있다. 바람직하게는, 소수성 중합체 화합물은 폴리올레핀, 더 바람직하게는 폴리에틸렌 및(또는) 폴리프로필렌이다. 이렇게 코팅된 효소 과립화물은 과립화물을 사료 성분과 혼합하고, 증기로 처리하고, 펠렛화함으로써, 동물 사료 조성물을 제조하기에 적합하다. 코팅된 과립화물은 펠렛화 조건하 및 저장중에 높은 효소 안정성을 나타낸다. 동시에, 과립의 용해 시간이 매우 짧으므로 동물에 대한 효소의 생체이용률이 개선된다.
동물 사료, 효소, 과립화물, 소수성 물질, 폴리올레핀, 펠렛화, 저장 안정성, 생체이용률

Description

사료-효소를 함유하는 과립화물 {GRANULATES CONTAINING FEED-ENZYMES}
본 발명은 효소, 바람직하게는 사료-효소의 과립화물로의 제형화에 관한 것이다. 이들 (식용) 과립화물은 동물 사료에 사용될 수 있다.
동물 사료는 가축 및 그밖의 동물을 기를 때 초래되는 가장 큰 비용중 하나이다. 동물, 예컨대 가축 사료에 다양한 효소를 사용하는 것은 거의 일반적인 관행이 되었다. 이들 효소는 일반적으로 산업적 효소 생산자에 의해 작동되는 대규모 발효기에서 미생물을 배양하여 생성된다. 발효가 끝난 후, 생성된 "배양액"은 일반적으로 일련의 여과 단계에 적용시켜 원하는 효소(용액내)로부터 생체(미생물)를 분리한다. 그 후, 효소 용액을 농축하고, 액체로서 가공하거나(종종 다양한 안정제를 첨가한 후) 건조 배합물로 가공한다.
경제적 및 실제상의 이유로, 건조 효소 배합물은 종종 액체 효소 배합물보다 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 건조 효소 배합물이 선택되는 경우라도, 사료 펠렛화 공정의 몇몇 단계(예: 콘디쇼닝(conditioning))는 효소에 해로울 수 있다. 다양한 효소 제조자들은 사료의 펠렛화 및 저장중에 건조 효소 제품의 안정성을 개선시키는 또 다른 제형화 방법을 개발하였다. 예를 들어, 임의로 효소-함유 과립화물을 적합한 코팅제로 코팅한다.
EP 0 569 468 호에는 펠렛화 조건에 대한 내성을 개선시키는 것으로 주장되는 고융점 왁스 또는 지방으로 코팅된 효소-함유 과립화물로 이루어진 배합물이 언급되어 있다. 이러한 코팅의 단점은 과립화물의 용해 시간이 길다는 것이다(약 1시간). 따라서, 동물에 대한 효소의 생체이용률이 감소된다. 또한, 과립화물은 넓은 입자 크기 분포를 가지므로, 코팅후 균일하게 분포된 효소 농도를 얻기가 어려운데, 작은 입자가 큰 입자에 비하여 상대적으로 다량의 코팅제를 함유하기 때문이다.
WO 00/47060호에는 코팅 물질로서 폴리에틸렌 글리콜(PEG)의 용도가 개시되어 있다. 이들 PEG 코팅은 효소 과립화물의 펠렛화 안정성을 원하는 수준으로 증가시키지 않는다는 단점을 갖는다.
따라서, 저렴하고 제조하기 쉬우며, 만족스러운 펠렛화 안정성과 동물에 대한 효소의 우수한 생체이용률을 겸비하는, 동물 사료에 사용하기 위한 안정한 효소 배합물이 여전히 필요하다.
본 발명은 건조 효소-함유 과립화물을 얻고, 이 과립화물을 적합한 용매에 분산된 소수성 물질의 입자를 포함하는 분산액으로 코팅하는 것을 포함하는, 동물 사료에 사용하기에 적합한 효소-함유 과립화물의 제조 방법을 개시한다. 이러한 분산액으로 효소 과립화물을 코팅하면 사료 제조 공정의 콘디쇼닝 단계 동안 낮은 물 흡수율을 제공하여, 놀랍게도 효소 과립화물의 용해시간이 매력적으로 짧아진다.
코팅되는 과립화물에 적합한 층을 형성할 수 있게 하기 위하여, 본 발명에 따른 분산액은 바람직하게는 이하 기술되는 바와 같은 입자 크기를 가지고(가지거나) 균질하고(균질하거나) 물리적으로 안정하다. 더 바람직하게는, 분산액내 입자는 크기 범위가 10 내지 1000㎚(경계값 포함), 더욱 더 바람직하게는 10 내지 500㎚, 가장 바람직하게는 10 내지 200㎚이다.
본 발명에 따른 분산액은 유리하게는 코팅된 과립화물을 건조시키면 균질한 층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 분산액은 또한 유리하게는 비교적 낮은 온도, 전형적으로는 소수성 물질의 융점보다 실질적으로 낮은 온도에서 건조시키면 수불용성 층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 분산액은 또한 유리하게는 건조시 균열을 형성하지 않는 박층을 형성할 수 있다. 박층은 전형적으로 두께가 50㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛ 이하, 더 바람직하게는 10㎛ 이하이다. 이 층의 두께의 하한은 1 내지 2㎛일 수 있다. 이 층의 두께는 분산액의 소수성 물질 함량에 의해 영향받을 수 있다.
본 발명에 따른 효소 과립화물을 코팅하기 위한 분산액에 사용되는 소수성 물질은 바람직하게는 사료 펠렛 제조 조건하에 소수성 물질 코팅층의 용융을 방지하기에 충분히 높은 융점을 갖는다. 더 바람직하게는, 소수성 물질의 융점은 40 내지 200℃, 가장 바람직하게는 50 내지 180℃이다.
소수성 물질 입자를 분산시키기에 적합한 용매는 소수성 물질이 불용성인 용매, 예컨대 물 또는 에탄올과 같은 친수성 용매이다. 바람직하게는, 용매로서 물이 사용된다. 분산액은 전형적으로 용매내에 소수성 물질 10 내지 60%, 바람직하 게는 용매내에 소수성 물질 20 내지 40%를 함유할 수 있다.
안정한 분산액을 유지시키기 위하여, 계면활성제와 같은 안정제를 분산액에 첨가할 수 있다.
소수성 물질은 바람직하게는 수불용성이다. 이것은 고급 지방산의 트리글리세릴, 디글리세릴 또는 모노글리세릴 에스테르, 고급 지방 알콜, 고급 지방산과 같은 소수성 지방 또는 왁스 물질이거나, 또는 소수성 중합체 화합물일 수 있다.
소수성 중합체 화합물은 바람직하게는 폴리올레핀, 더 바람직하게는 올레핀(탄화수소) 단량체가 탄소수 2 내지 10의 길이를 갖는 폴리올레핀, 가장 바람직하게는 올레핀 단량체가 탄소수 2 내지 4의 길이를 갖는 폴리올레핀인데, 이때 중합 공정에서 임의로는 탄소수 5 내지 10의 쇄 길이를 갖는 단량체를 포함하여 단쇄 분지를 갖는 중합체가 얻어지는 것으로 생각된다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 분산액에 소수성 중합체로서 사용되는 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 및(또는) 폴리부타디엔(새로운 명명법에 따라 이들 중합체는 폴리에텐, 폴리프로펜, 폴리부텐, 폴리부타디엔으로 불림)으로 이루어진 군에서 선택된다. 더 바람직하게는, 폴리올레핀은 폴리에틸렌 및(또는) 폴리프로필렌이다.
폴리올레핀은 실질적으로 선형인 중합체, 즉 분지되지 않거나 또는 오직 낮은 분지도를 나타내는 중합체이다. 따라서, 실질적으로 선형인 중합체는 짧은 측쇄, 즉 탄소수 최대 약 10의 길이의 측쇄를 갖는 선형 중합체를 포함할 수 있다.
바람직하게는 폴리올레핀의 융점 범위는 100 내지 200℃(경계값 포함), 더욱 더 바람직하게는 105 내지 190℃, 가장 바람직하게는 120 내지 180℃이다.
폴리에틸렌의 경우, 분자량은 3,000 내지 20,000Da일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 폴리올레핀 분산액은 아민, 바람직하게는 휘발성 아민으로 안정화된 산성 기를 함유하는 폴리올레핀의 분산액이다. 산성 기는 바람직하게는 카르복실기이고, 휘발성 아민은 바람직하게는 암모니아이다.
카르복실기는 편리하게는, 예를 들어 산화에 의해 폴리올레핀에 도입될 수 있다. 폴리올레핀에 도입된 산성 기의 양은 소위 산가를 특징으로 한다. 폴리올레핀의 산가는 폴리에틸렌의 경우에 2 내지 30(경계값 포함), 바람직하게는 4 내지 30, 더 바람직하게는 12 내지 18일 수 있다.
폴리올레핀 분산액에 추가의 화합물을 첨가하여 분산액에 유리한 특징을 줄 수 있다. 예를 들어, 폴리올레핀 입자는 응고를 방지하고(방지하거나) 침강을 방지하는 특정 화합물로 물리적으로 안정화될 수 있다. 분산액은 또한 건조시 수불용성 필름의 형성을 촉진하는 화합물을 함유할 수 있다. 추가의 화합물의 예는 계면활성제 또는 아민이다.
소수성 물질 코팅은 바람직하게는 0.1 내지 20%(과립화물 중량당 소수성 물질 중량), 더 바람직하게는 0.2 내지 10% 및 가장 바람직하게는 0.4 내지 5%로 적용된다. 본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 비율은 건조 중량 비율을 가리키며, 달리 나타내지 않는 한, 코팅 전의 건조 과립화물의 중량을 기준으로 한다.
소수성 물질 및 다른 코팅 물질(들)을 과립화물에 적용하기 위하여, 유동상, 고전단 과립화기, 혼합 과립화기 또는 나우타(Nauta)형 혼합기의 사용을 포함하는 다수의 공지된 방법을 이용할 수 있다. 과립화물에 소수성 물질을 적용하기에 바람직한 방법에서, 소수성 물질은 코팅되는 과립화물의 유동상에 분산액으로서 분무된다.
본 발명에 따라 코팅되는 과립화물은 사료 효소, 임의로는 고체 담체, 및 임의로는 하나 이상의 첨가제를 포함한다.
과립화물은 전형적으로 입자를 포함할 수 있는데, 그 입자의 90%는 크기가 300㎛ 이상이고, 크기의 상한은 약 3㎜이다. 또 다르게는, 과립화물은 미소과립화물일 수 있는데, 그 입자의 90%는 크기가 300㎛ 이하이고, 크기의 하한은 10 내지 25㎜이다.
과립화물의 제조에 사용될 수 있는 고체 담체는, 예를 들어 과립화물로 압축될 수 있고 바람직하게는 평균 입자 크기가 5 내지 20㎛인 분말이다.
예를 들어, 고체 담체는 본질적으로 식용 탄수화물 중합체로 이루어질 수 있다. 식용 탄수화물 중합체 사용의 많은 이점은 특허출원 WO 98/54980호에 제시되어 있다.
식용 탄수화물 중합체는 사료 첨가제로서의 사용이 허용된 탄수화물 중합체이다. 식용 탄수화물 중합체는 사료가 제공될 예정인 동물이 먹고, 바람직하게는 잘 소화할 수 있도록 선택된다. 중합체는 바람직하게는 헥소스 중합체 단위, 더 바람직하게는 글루코스 중합체 단위를 포함한다. 가장 바람직하게는 탄수화물 중합체는 α-D-글루코피라노스 단위, 아밀로스(선형(1→4) α-D-글루칸 중합체) 및(또는) 아밀로펙틴(α-D-(1→4) 및 α-D-(1→6) 연결을 갖는 분지형 D-글루칸)을 포함한다. 전분이 바람직한 탄수화물 중합체이다. 전분 대신에, 또는 전분 이외에 사용될 수 있는 다른 적합한 헥소스-함유 중합체로는 α-글루칸, β-글루칸, 펙틴(예: 프로토-펙틴) 및 글리코겐이 있다. 이들 탄수화물 중합체의 유도체(예: 그의 에테르 및(또는) 에스테르)도 또한 예상된다. 적합하게는 탄수화물 중합체는 수불용성이다.
본 발명의 다른 실시양태에서, 하나 이상의 추가의 성분이, 예컨대 가공보조제로서 및(또는) 과립화물의 펠렛화 안정성 및(또는) 저장 안정성의 추가의 개선을 위하여 과립화물에 도입될 수 있다. 다수의 이러한 첨가제를 하기에 논의한다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 첨가제는 수용성 무기 염(EP 0 758 018호에 제안된 바와 같은)을 포함한다. 바람직하게는, 과립화물은 2가 양이온, 더 바람직하게는 아연을 포함하는 수용성 무기 염 0.1% 이상을 포함한다. 가장 바람직하게는, 무기 염은 아연-술페이트이다. 최종 생성물은 바람직하게는 500 내지 1,500㎎ Zn/㎏ 최종 생성물, 더 바람직하게는 700 내지 1,300㎎ Zn/㎏ 최종 생성물 및 가장 바람직하게는 900 내지 1,100㎎ Zn/㎏ 최종 생성물을 함유한다. 2가 양이온은 최상의 저장 및 가공 안정성을 제공하기 때문에 바람직하다. 술페이트는 음이온으로서 바람직한데, 술페이트는 최상의 건조 수율을 제공하기 때문이다. 염은 고체 형태로 첨가될 수 있다(예컨대, 혼합물에). 또 다르게는, 염(들)은, 예를 들어 고체 담체와의 혼합에 앞서, 물 또는 효소-함유 수성 액체에 용해될 수 있다.
펠렛화 안정성의 추가의 개선은 배합물에 소수성의 겔형성 및(또는) 저속 용해 화합물을 도입함으로써 얻어질 수 있다. 이들은 과립화물로 가공될 혼합물에 바람직한 화합물을 0.1%(w/w) 이상, 바람직하게는 0.5% 이상, 더 바람직하게는 1% 이상(물 및 존재한다면 고체 담체 성분의 중량을 기준으로) 첨가함으로써 제공될 수 있다. 적합한 물질로는 유도화된 셀룰로스, 예를 들어 HPMC(히드록시-프로필-메틸-셀룰로스), CMC(카르복시-메틸-셀룰로스), HEC(히드록시-에틸-셀룰로스), 폴리비닐 알콜(PVA); 및(또는) 식용 오일이 있다. 대두유 또는 카놀라유와 같은 식용 오일이 가공보조제로서 첨가될 수 있다(예컨대 과립화될 혼합물에).
과립화물을 제조하는 방법에서, 효소 및 물은 바람직하게는 미생물 발효 공정으로부터 얻어지거나 또는 유도되는 용액 또는 슬러리와 같은 효소-함유 수성 액체로서 제공된다. 이 발효 공정은 일반적으로 효소가 생성되는 공정일 것이다. 발효 공정은 미생물(원하는 효소를 생성한) 및 수용액을 함유하는 배양액을 생성할 것이다. 이 수용액은 미생물로부터 분리되면(예를 들어, 여과에 의해), 본 발명에 사용된 효소-함유 수성 액체일 수 있다. 따라서, 바람직한 실시양태에서, 효소-함유 수성 액체는 여과액이다. 일반적으로, 효소는 활성 형태일 것이다. 바람직하게는, 액체는 한외여과액(UF)과 같은 농축된 형태로서, 바람직한 활성 수준을 갖는 과립화물의 제조를 가능하게 할 수 있다.
고체 담체가 사용되면, 담체에 흡수될 수 있는 효소-함유 수성 액체(및 효소)의 양은 일반적으로 흡수될 수 있는 물의 양에 의해 제한된다. 효소-함유 수성 액체는 건량을 약 25%(w/w) 함유할 수 있다. 고체 담체에 첨가되는 물의 양은 수성 액체내의 (실질적으로) 모든 물이 고체 담체내에 존재하는 모든 성분에 의해 흡수되는 양이다. 다량의 효소-함유 수성 액체를 흡수하기 위하여 더 높은 온도를 사용하는 것도 또한 본 발명에 의해 예상되며, 이는 사실 열안정성 효소를 다룰 때 특히 바람직하다. 따라서, 이러한 효소에 있어서, 고체 담체 및 효소-함유 수성 액체(또는 효소 및 물)의 혼합은 30℃보다 높은 온도, 바람직하게는 40℃보다 높은 온도 및 더 바람직하게는 50℃보다 높은 온도에서 수행된다. 선택적으로 또는 부가적으로, 액체는 이 온도에서 제공될 수 있다. 일반적으로 고체 담체의 비팽윤 조건(더 낮은 온도에서)은 더 높은 온도에서의 (열민감성) 효소의 불안정성으로 인한 손실을 최소화하기에 바람직하다.
물 또는 효소-함유 수성 액체는 하나 이상의 효소(들)를 포함할 수 있다. 적합한 효소(들)는 동물 사료(애완동물 사료 포함)에 포함되는 사료 효소이다. 이들 사료 효소의 기능은 종종, 예컨대 임의의 사료 화합물의 점도를 감소시키거나 항영양성 효과를 감소시킴으로써 사료 전환율을 개선시키는 것이다. 사료 효소(예: 피타제)는 또한 예를 들어 환경에 유해한 비료내 화합물의 양을 줄이기 위하여 사용될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 고농도의 효소를 함유하는 과립화물이 제조된다. 고농도의 피타제 조성물을 제조하는 이점은 이미 WO 98/55599호에 기술되었다.
적합한 효소로는 포스파타제(예: 피타제(3-피타제 및 6-피타제) 및(또는) 산 포스파타제), 카보히드라제[예: 전분분해 효소 및(또는) 식물세포 벽 분해 효소(셀룰라제(예: β-글루카나제) 및(또는) 헤미셀룰라제(예: 크실라나제 또는 갈락타나제 및(또는) 펙티나제) 포함)], 프로테아제 또는 펩티다제(예: 리소자임), 갈락토시다제, 에스테라제, 리파제, 포스포리파제(예: 포유동물 췌장 포스포리파제 A2) 및 글루코즈 옥사다제가 있다. 바람직하게는, 사료 효소는 적어도 피타제, 크실라 나제, β-글루카나제, 프로테아제, 포스포리파제 및 글루코스 옥사다제로 이루어진 군에서 선택된 효소이다. 더 바람직하게는, 사료 효소는 적어도 피타제 및 크실라나제로 이루어진 군에서 선택된 효소이다.
효소가 피타제이면, 최종 과립화물은 바람직하게는 효소 활성이 4,000 내지 20,000FTU/g, 더 바람직하게는 5,000 내지 20,000FTU/g, 가장 바람직하게는 5,000 내지 15,000FTU/g일 수 있다. 1 피타제 유니트(FTU)는 피타제 활성이 "ISL법 61696"(수동 몰리브데이트-바나데이트 분석법) 과정에 따라 결정되는 조건하에, 37℃, pH 5.5에서 나트륨 피타제(0.0051몰/리터)로부터 분당 1μ㏖의 무기 포스페이트를 방출하는 효소의 양으로서 정의된다.
효소가 크실라나제이면, 최종 과립화물은 바람직하게는 효소 활성이 5,000 내지 100,000EXU/g, 더 바람직하게는 10,000 내지 100,000EXU/g, 가장 바람직하게는 15,000 내지 10,000EXU/g일 수 있다. 1 엔도-크실라나제 유니트(EXU)는 "ISL법 61731" 과정의 조건하에, 분당 크실로스 당량으로서 측정되는, 환원당 4.53μ㏖을 방출하는 효소의 양으로 정의된다.
ISL법은 네덜란드 델프트 2600 MA 피오 박스 1, 아 플레밍란 1 소재의 DSM, 푸드 스페셜티즈 애그리 인그리디언츠(DSM, Food Specialties, Agri Ingredients)사로부터 청구하면 얻을 수 있다.
이들 사료 효소 이외에, 본 발명은 증량된 필수 아미노산 함량을 갖도록 가공된 백신 및(또는) 폴리펩티드로서 사용되는 항원 결정인자와 같은, 생물학적 활성을 갖는 비효소적 폴리펩티드에 똑같이 적용가능하다.
본 발명에 따라 코팅되는 과립화물은 효소-함유 수성 액체, 예를 들어 전술한 바와 같은 한외여과액을 건조시킴으로써, 특히 분무 건조 또는 다단계 건조에 의해 제조될 수 있다. 임의로는 첨가제는 건조 전에 또는 건조하는 동안, 예를 들어 가공보조제로서 또는 펠렛화 안정성을 개선시키기 위하여 첨가될 수 있다. 또한, 건조하는 동안 불활성 화합물 또는 불활성 물질, 예를 들어 무기 염, 말토덱스트린, 과립화 가루를 첨가하여 소위 동시-건조시킬 수 있다.
또 다르게는, 코팅되는 과립화물은 효소, 물(예컨대, 효소-함유 수성 액체), 고체 담체 및 임의로는 첨가제의 혼합물을, 식품, 사료 및 효소 제형화 방법에 빈번하게 사용되는 공지의 기법에 의해 기계적으로 가공함으로써 제조할 수 있다. 이러한 기계적 가공은, 예를 들어 팽창, 압출, 구형화, 펠렛화, 고전단 과립화, 드럼(drum) 과립화, 유동상 응집 또는 이들의 혼합 방법을 포함한다. 이들 방법은 일반적으로 스크류(screw) 또는 혼합 메카니즘의 회전, 펠렛화 장치의 압연 메카니즘의 압력, 유동상 응집기의 회전 저부판에 의한 입자의 이동 또는 기류에 의한 입자의 이동, 또는 이들의 혼합과 같은 기계적 에너지의 유입을 특징으로 한다. 이들 방법은 고체 담체(예컨대, 분말 형태)를 효소 및 물, 예를 들어 효소-함유 수성 액체(수용액 또는 슬러리)와 혼합시킨 후 과립화한다. 또 다르게는, 고체 담체는 효소(예컨대, 분말 형태)와 혼합될 수 있고, 여기에 액체(또는 슬러리)와 같은 물이 첨가된다(과립화액으로서 작용할 수 있음).
본 발명의 또 하나의 실시양태에서, 과립화물(예컨대, 응집물)은, 예를 들어 유동상 응집기에서 효소-함유 수성 액체를 담체상에 분무하거나 코팅함으로써 형성된다. 이때, 생성된 과립화물은 유동상 응집기에서 생성될 수 있는 것과 같은 응집물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 효소-함유 수성 액체와 고체 담체의 혼합은 또한 압출 전 혼합물의 혼련을 포함한다. 이것은 혼합물의 가소성을 개선시켜 과립화를 촉진할 수 있다.
과립화물이 압출에 의해 형성되는 경우, 이는 바람직하게는 낮은 압력에서 수행된다. 이것은 압출될 혼합물의 온도가 증가하지 않거나 또는 매우 약간 증가할 것이라는 이점을 제공할 수 있다. 저압 압출은, 예를 들어 후지 파우달(Fuji Paudal)형 바구니-압출기 또는 돔-압출기에서의 압출을 포함한다.
얻어진 압출물은, 예를 들어 마루머라이저(Marumeriser™)에서 둥글게 하고(하거나)(예컨대, 구형화) 압축할 수 있다. 압출물은 건조 전에 구형화될 수 있는데, 이는 최종 과립화물의 가루 형성을 감소시킬 수 있고(있거나) 과립화물의 임의의 코팅을 촉진할 수 있기 때문이다.
그 다음, 과립화물을, 예를 들어 유동상 건조기에서 건조시키거나, 또는 유동상 응집의 경우에는 즉시 건조시켜(응집기에서), (딱딱한 건조된) 과립화물을 얻을 수 있다. 당업자라면, 식품, 사료 또는 효소 산업에서 과립화물을 건조시키기 위한 공지의 다른 방법을 사용할 수 있다. 적합하게는 과립화물은 유동성이다. 건조는 바람직하게는 25 내지 60℃, 바람직하게는 30 내지 50℃의 생성물 온도에서 일어난다.
이렇게 얻어진 건조 과립화물을 본 발명에 따른 분산액에 의한 코팅에 적용시킨다. 본 발명은 또한 과립화물이, 본 발명에 따른 분산액을 적용하기 전에, 본 발명에 따른 소수성 물질 층과는 상이한 코팅층으로 코팅될 수 있다고 생각된다.
바람직하게는 코팅후에 얻어진 과립화물은 비교적 좁은 크기 분포를 갖는다(예컨대, 이들은 단분산상임). 이는 사료 펠렛내의 효소 과립화물의 균질한 분포를 촉진할 수 있다. 본 발명의 방법은 좁은 크기 분포의 과립화물을 생성하는 경향이 있다. 과립화물은 불규칙적인(그러나 바람직하게는 규칙적인) 형태, 예를 들여 대략 구형일 수 있다.
필요하다면, 방법에 과립화물의 크기 분포를 더 좁히기 위한 추가 단계(예를 들어, 스크리닝)가 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 효소-함유 과립화물(본 발명의 다른 양상을 형성함)은 종래 기술의 문제를 해결하거나 적어도 완화시키려고 한다. 이들 코팅된 과립화물은 높은 펠렛화 안정성 및 짧은 용해 시간을 갖는다. 따라서, 동물에 대한 효소의 생체이용률은 전형적인 지방-코팅된 과립화물에 비하여 개선된다.
따라서 본 발명은 전술한 방법에 의해 얻을 수 있고 하기의 특징을 갖는 효소-함유 과립화물을 제공한다. 과립화물은 사료 효소, 임의로 고체 담체, 및 임의로 하나 이상의 첨가제를 함유하는, 소수성 물질 층으로 코팅된 과립화물으로 이루어진다.
본 발명의 과립화물은 동물 사료의 제조에 사용하기에 적합하다. 이러한 방법에서, 과립화물을 동물 사료 프리믹스(premix)의 일부로서, 또는 그 자체로 사료 물질과 혼합한다. 본 발명에 따른 과립화물의 특징으로 인해, 특히 혼합물이 증기 처리된 후 펠렛화되고 임의로 건조되는 경우, 동물 사료로서 매우 적합한 혼합물의 성분으로서 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 추가의 양상은 본 발명에 의해 제공된 과립화물을 하나 이상의 동물 사료 물질과 혼합함을 포함하는, 동물 사료, 또는 동물 사료의 프리믹스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 본 발명에 의해 제공된 과립화물을 포함하는 사료를 동물에게 먹이로 주는 것을 포함하는, 동물의 성장을 촉진하기 위한 방법에 관한 것이다. 이때, 동물 사료를 과립화물 자체 또는 사료내에 존재하는 과립화물을 포함할 수 있다. 적합한 동물로는 가축, 돼지 및 가금과 같은 축산 동물 및 어류가 있다.
따라서, 본 발명의 추가의 양상은 본 발명의 과립화물을 포함하는 사료에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양상은 동물 사료 또는 동물 사료의 성분으로서 사용하기 위한 본 발명의 과립화물의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 양상의 바람직한 특색 및 특징은 다른 필요한 변경을 똑같이 가할 수 있다.
하기의 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 제공된 것이며, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.
일반적 방법
피타제-함유 과립화물의 제조
피타제-함유 과립화물은 WO 98/54980호에 기술된 방법에 따라 제조된다.
콘디쇼닝/펠렛화 단계:
과립화물 50g을 선택한 프리믹스의 10㎏ 사료에 혼합하고, 시험 직전에 동일한 처방의 240㎏과 혼합하였다. 이러한 혼합물 250㎏을 속도 600㎏/h의 첨가 스크류(dosing screw)에 의해 혼합기/콘디쇼너에 첨가하였고, 이때 80℃의 직접 증기에 의해 가열하였다. 체류 시간은 약 30 내지 40초였고, 고온 혼합물은 펠렛화 프레스로 보내졌다. 다이를 나온 펠렛은 온도가 80 내지 82℃이고, 냉각 벨트에 떨어진다. 이 벨트로부터, 안정성 측정을 위해 샘플을 취하였다.
펠렛화 안정성 분석에 사용된 가금 사료:
옥수수(50%), 완두콩(5%), 대두분(28%), 타피오카(1.98%), 어분(2.5%), 우모분(1.5%), 대두유(1.75%), 동물 사료(3.5%), 메르빗(Mervit)(네덜란드, 우트레흐트 소재의 프레메르보(Premervo)사) 100(1%), 석회암(1.1%), 모노 칼슘 포스페이트(1.22%), 염(0.3%), 메르빗 394(0.65%), 메르빗 393(1.5%)(총 100%).
사료 펠렛내 피타제 활성의 분석:
피타제 활성은 과정 "ISL법 61696"(수동 몰리브데이트-바나데이트 분석법)에 따라 결정하였다.
실시예 1
코팅되지 않은 과립화물(배치 NPHG 498) 300g을 니로-에어로매틱(NIRO-AEROMATIC)사의 스트레아(STREA) 유동상 장치에 넣었다.
위에서 분무되는 장치(2상 노즐)에 의해, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 과립화물에 다양한 코팅제가 분무되었다. 이들 코팅된 과립화물을 일반적 방법에 기술된 펠렛화 시험으로 시험하였다.
HS 과립화물은 지방 및 뭉침방지성 코팅제(>30%)(노보 노르디스크(Novo Nordisk)사로부터 구함, 배치 번호 HF 98011450)로 코팅한다.
가금 사료내 잔여 피타제 활성(80/81℃에서 콘디쇼닝/펠렛화 후 %)
샘플 번호 및 코팅제 용해 시간(분) 잔여 활성(%)
A 코팅되지 않은 배치 498 1 27
B 10% PEG 6000 용액 2 30
C 10% 카나우바 왁스 분산액 1 36
D 10% PE 분산액 스타밀란(Stamylan, 등록상표) LD1965 1 32
E 10% PE 분산액 이그잭트(EXACT, 등록상표) 8210 20 48
F 8% PE 분산액 1205 5 57
G HS 과립화물 >60 55
놀랍게도, 과립화물의 용해 시간은 그의 펠렛화 안정성과 상관있는 것으로 보이지 않는다. 최적화에 가장 중요한 변수는 용해 시간인데, 용해 시간은 동물에 대한 효소의 생체이용률을 결정하기 때문이다.
샘플 C 및 F의 코팅제는 파라멜트 베 파우(Paramelt B. V.)사(네덜란드 히르휴고바르드 소재)로부터 얻었고, 샘플 D 및 E의 코팅제는 DSM 리서치(DSM Research)사(네덜란드 겔린 소재의 DSM N. V.)로부터 얻었다.
실시예 2
피타제-함유 과립화물의 펠렛화 안전성에 대한 코팅 분산액 1205의 효과를 대규모 생산에서 시험하였다.
글라트(Glatt)사의 GPCG 300 유동상 기계에서, 일반적 방법에 기술된 바와 같이 제조된 코팅되지 않은 과립화물 300㎏을 19.5% 건량의 분산액 1205 120㎏(샘플 L), 및 50% 건량의 PEG 6000 용액 60㎏의 다른 배치(샘플 K)로 코팅하였다.
이들 코팅된 과립화물을, 일반적 방법에 기술된 바와 같이, 코팅되지 않은 생성물(샘플 H) 및 경합물질의 HS 과립화물(샘플 M)과 함께 펠렛화 시험으로 시험하였다.
결과를 하기 표 2에 나타낸다.
가금 사료내 잔여 피타제 활성(80/80℃에서 콘디쇼닝/펠렛화 후 %)
샘플 번호 및 코팅제 용해 시간(분) 잔여 활성(%)
A 코팅되지 않은 배치 S4893 1 33
B PEG 6000로 코팅됨 2 36
C PE 분산액 1205로 코팅됨 10 74
D HS-과립화물 >60 76
실시예 3
글라트 GPCG 1.1 유동상 코팅기에서, 일반적 방법에 기술된 바와 같이 제조된 코팅되지 않은 과립화물 1㎏을 하기 표 3에 언급된 상이한 코팅제로 코팅하였다. 샘플 O는 80℃의 용융물로 코팅하였다. 샘플 P는 나트륨 카세이네이트 및 수소화된 코코넛 지방의 자체 제조한 분산액으로 코팅하였다.
가금 사료내 잔여 피타제 활성(80/80℃에서 콘디쇼닝/펠렛화 후 %)
샘플 번호 및 코팅제 용해 시간(분) 잔여 활성(%)
N 코팅되지 않은 배치 5193 1 20
O 10% 와레타(Waretta) 지방으로 코팅됨 4 22
P 10% 지방 분산액으로 코팅됨 10 25
M HS 과립화물 >60 53
시험된 다양한 지방형 코팅제(HS 과립화물 M의 코팅제를 제외하고)는 과립화물에 짧은 용해 시간을 제공하지만, 코팅된 과립화물의 펠렛화 안정성은 코팅되지 않은 과립화물(샘플 N)에 비하여 거의 개선되지 않는다.
실시예 4
상이한 농도의 분산액 1205(2 내지 24%, 샘플 S 내지 V)의 과립화물의 펠렛화 안정성 및 용해 시간에 대한 영향을 시험하였다. 코팅되지 않은 과립화물은 일반적 방법에 기술된 바와 같이 제조하였다. 과립화물을 하기 표 4에 나타낸 바와 같이 코팅하고, 일반적 방법에 기술된 바와 같이 펠렛화 시험으로 시험하였다.
결과를 하기 표 4에 나타낸다.
가금 사료내 잔여 피타제 활성(80/80℃에서 콘디쇼닝/펠렛화 후 %)
샘플 번호 및 코팅제 용해 시간(분) 잔여 활성(%)
R 코팅되지 않은 배치 5193 1 22
S 2% 분산액 1205로 코팅됨 2 31
T 4% 분산액 1205로 코팅됨 2 49
U 8% 분산액 1205로 코팅됨 2 58
V 24% 분산액 1205로 코팅됨 60 75
M HS 과립화물 >60 64
과립화물을 코팅하는데 적용되는 폴리에틸렌의 농도는 과립화물의 용해 시간과 명확하게 상관있는 것으로 보인다.
실시예 5
본 실시예에서, 상이한 공급사의 폴리프로필렌(PP) 분산액 및 폴리에틸렌(PE) 분산액의 영향을 시험하였다. 코팅되지 않은 과립화물은 일반적 방법에 기술된 바와 같이 제조하였다. 그 다음, 과립화물을 하기 표 5에 나타낸 바와 같이 코팅하고, 일반적 방법에 기술된 바와 같이 펠렛화 시험으로 시험하였다.
결과를 하기 표 5에 나타낸다.
가금 사료내 잔여 피타제 활성(80/80℃에서 콘디쇼닝/펠렛화 후 %)
샘플 번호 및 코팅제 용해 시간(분) 잔여 활성(%)
W 코팅되지 않은 배치 5193 1 21
X 4% 페르마놀(Permanol) Z(PE)로 코팅됨 1 38
Y 4% 페르마놀 601(PE)로 코팅됨 1 43
Z 분산액 1205(PE)로 코팅됨 1 39
세가지 모든 코팅제, 즉 클라리안트 게엠베하(Clariant GmbH)사(독일 프랑크푸르트 암 마인 소재)의 페르마놀 샘플(X 및 Y) 및 파라멜트 베 파우사의 분산액 1205는 코팅되지 않은 샘플보다 약 2배 높은 잔여 활성을 나타내었고, 동일한 용해 시간을 확보하였다.
페르마놀 601은 PE보다 높은 융점(30℃ 높음)을 갖지만, 분산액 1205보다는 분산액내 입경이 더 큰(10배 큼) PP 코팅제이다.
실시예 6
본 실시예에서는 상이한 공급사의 폴리프로필렌(PP) 분산액 및 폴리에틸렌(PE) 분산액의 영향을 달리 비교하였다. 코팅되지 않은 과립화물은 일반적 방법에 기술된 바와 같이 제조하였다. 그 다음, 과립화물을 하기 표 6에 나타낸 바와 같이 코팅하고, 일반적 방법에 기술된 바와 같이 펠렛화 시험으로 시험하였다.
결과를 하기 표 6에 나타낸다.
가금 사료내 잔여 피타제 활성(80/80℃에서 콘디쇼닝/펠렛화 후 %)
샘플 번호 및 코팅제 용해 시간(분) 잔여 활성(%)
A 코팅되지 않은 배치 R2236/R3305 1 31
B 4% PE 분산액 1286으로 코팅됨 1 42
D 4% 페르마놀 Z(PE)로 코팅됨 1 44
D 4% 페르마놀 AAP5(PP)로 코팅됨 1 41
E 암모니아를 함유한 4% 페르마놀 AAP5(PP)로 코팅됨 1 46
F 4% 폴리젠(Polygen) WE6(BASF)으로 코팅됨 1 40
G 4% 폴리젠 WE7(BASF)로 코팅됨 1 39
세가지 모든 코팅제, 즉 클라리안트 게엠베하사(독일 프랑크푸르트 암 마인 소재)의 페르마놀 샘플(C, D, E) 및 파라멜트 베 파우사의 분산액 1286(B), 및 BASF 아크티엔게젤샤프트(BASF Aktiengesellschaft)사(독일 루드비히샤펜 소재)의 폴리젠 WE6 및 WE7 코팅제(F, G)는 코팅되지 않은 샘플보다 상당히 높은 잔여 활성을 나타내었고, 동일한 용해 시간을 확보하였다.

Claims (22)

  1. 건조 효소를 함유하는 과립화물을 얻고, 이 과립화물을 적합한 용매에 분산된 소수성 물질의 입자를 포함하는 분산액으로 코팅하는 것을 포함하고, 여기서 입자의 크기가 10 내지 1000㎚(경계값 포함)인, 동물 사료에 사용하기에 적합한 효소-함유 과립화물을 제조하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 소수성 물질의 융점이 40 내지 200℃인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 소수성 물질이 0.1 내지 20%(과립화물 중량당 소수성 물질 중량)로 적용되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 용매가 물인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 소수성 물질 분산액이 소수성 물질 10 내지 60%(w/w)를 함유하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 소수성 물질이 소수성 지방, 왁스 물질 및 소수성 중합체로 이루어진 군 중 1종 이상인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 소수성 중합체가 폴리올레핀인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 폴리올레핀이 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 또는 이의 혼합물인 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 폴리올레핀 분산액이 아민에 의해 안정화되는 산성 기를 함유하는 폴리올레핀의 분산액인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 산성 기가 카르복실기인 방법.
  12. 제10항에 있어서, 아민이 암모니아인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 효소가 피타제, 크실라나제, β-글루카나제, 프로테아제, 포스포리파제, 아밀라제 및 글루코스 옥시다제로 이루어진 군 중 1종 이상인 방법.
  14. 제1항에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는, 소수성 물질의 입자의 분산액으로 코팅된 효소-함유 과립화물.
  15. 제14항에 따른 과립화물을 하나 이상의 동물 사료 물질과 혼합함을 포함하는, 동물 사료를 제조하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 혼합물을 증기로 처리하고, 펠렛화하고, 냉각하는 방법.
  17. 제14항에 따른 과립화물을 포함하는 사료.
  18. 제14항에 따른 과립화물 또는 제17항에 따른 사료를 포함하는 사료를 동물에게 먹이로 주는 것을 포함하는, 동물의 성장을 촉진하는 방법.
  19. 제14항에 있어서, 동물 사료, 또는 동물 사료의 성분으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 과립화물.
  20. 제14항에 있어서, 상기 효소-함유 과립화물 중의 효소의 펠렛화 안정성을 개선시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 과립화물.
  21. 제14항에 따른 과립화물을 하나 이상의 동물 사료 물질과 혼합함을 포함하는, 동물 사료의 프리믹스(premix)를 제조하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 혼합물을 증기로 처리하고, 펠렛화하고, 냉각하는 방법.
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