KR100925173B1 - 기능성 사료첨가제 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기능성 사료첨가제 및 그 제조방법에 관한 것이다. 상기의 본 발명은 초기 수분함량을 30~40%로 조정한 대두박에, 접종균으로 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri) GB-LC1(KCCM 10651P) 및 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisae) GB-LC4(KCCM 10714P)를 2~5%(w/v)로 접종하고, 25~35℃에서, 72시간 동안 혐기 고체 발효시킴으로써, 유기산을 다량 함유하여 유해 병원성 미생물을 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 사료 원료의 황 함량을 저감시켜 동물의 분에 의한 악취 발생을 억제할 수 있는 기능성 사료첨가제를 제조할 수 있다.
락토바실러스 루테리, 사카로마이세스 세레비지에, 유산균, 효모균, 기능성 사료첨가제

Description

기능성 사료첨가제 및 그 제조방법{Functional feed additive and process for producing the same}
본 발명은 기능성 사료첨가제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유해 미생물 억제 활성을 가지는 내산성ㆍ내담즙성 유산균인 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri) GB-LC1(KCCM 10651P) 및 내산성ㆍ내담즙성 효모균주인 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisae) GB-LC4(KCCM 10714P)를 함유하는 기능성 사료첨가제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
동물체의 장내에는 다양한 미생물들이 존재하면서 장내의 미생물 균총을 이루고 있다. 이러한 미생물 중에는 숙주 동물에 유용한 것으로 알려져 온 유산균 등의 유익한 미생물들이 있는가 하면 반대로 숙주에게 직접적 또는 잠재적인 유해성을 가지는 대장균, 살모넬라균 등의 미생물들이 또한 포함된다.
동물체의 경우 날씨가 불순하거나 사료가 바뀌는 경우 또는 가축이 원거리를 이동하는 경우 등 외부 환경의 변화에 의해서 장내 미생물의 균형이 깨어지게 되며, 이때 발생하는 설사는 경우에 따라 가축에 치명적일 수 있다. 이러한 일이 발생하였을 경우 치료의 목적으로 항생제를 투여하게 되나 이러한 항생제는 체외로 완전히 배설되지 않고 숙주 내에 잔존하게 되며 지속적인 투여시 유해 미생물들이 내성을 가지게 되므로 효과적인 치료를 할 수 없게 되는 상황이 발생하게 된다.
따라서, 최근 들어 이에 대한 대안으로 동물의 장내에 서식하는 유익한 미생물을 함유하는 사료첨가제에 대한 관심이 증대하고 있다. 이러한 유익한 유산균이나 효모를 포함하는 사료첨가제는 항생제 남용으로 인해 발생할 수 있는 부작용을 일으키지 않고 장내 유해 세균의 이상발효를 억제하여 안정된 장내 균총을 유지하며 유해 미생물의 감염으로 인한 질병을 사전에 억제할 수 있다.
동물에게 유익한 유산균 등을 함유하는 사료첨가제로서의 효과적인 사용을 위해서는 유해한 미생물에 대한 억제 활성 뿐만 아니라 내산성, 내담즙성을 지니는 것이 매우 중요하다. 사료첨가제를 배합사료 등에 혼합하여 동물에게 공급하는 경우 동물체의 장에 도착할 때까지는 강산인 위액을 만나게 되고 그 다음 담즙산을 만나게 된다. 이들 위액과 담즙산은 일반적으로 세균을 죽이거나 활성을 떨어뜨리기 때문에 투여된 사료첨가제가 무사히 장에 도달하여 그 기능을 발휘하기 위해서는 위액과 담즙산에 견딜 수 있는 성질을 가져야 한다.
또한, 배합사료 급이시 사료원료별 영양소 함량을 고려하여 급이를 실시하지만, 실제 사용되는 사료에는 잉여되는 과잉의 영양소가 상당히 존재한다. 이러한 과잉의 영양소가 동물체의 장내에서 흡수되지 않고 분으로 배출되는 경우 심한 악취를 발생시킨다. 이와 관련하여 2005년 2월 환경부에서는 악취방지법 시행규칙을 제정, 공포하여 현재 악취방지법이 시행되고 있으므로, 가축사육에서 악취문제가 시급히 해결되어야 할 선행과제라고 할 수 있다.
따라서, 유해한 미생물에 대한 억제 활성 뿐만 아니라 내산성, 내담즙성을 가진 유산균 등을 함유하는 사료첨가제는, 주로 사료의 원료가 되는 대두박이나 옥수수 등의 원료로부터 황 함량을 저감시킴으로서 황의 과잉 공급으로 인한 분내 악취 발생 효과를 억제하는 것이 바람직하다.
본 발명자들은 내산성ㆍ내담즙성 유산균 및 효모 균주를 다량 포함하여 유해 병원성 미생물을 더욱 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 사료 원료의 황 함량을 저감시켜 동물의 분에 의한 악취 발생을 억제할 수 있는 사료첨가제의 제조방법을 연구한 결과, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 인간 및 동물에게는 해가 없고, 유해 병원성 미생물에 대한 억제 효과가 뛰어난 유산균 및 효모 균주를 다량 함유하는 사료첨가제 및 이러한 사료첨가제의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은, 대두박에, 접종균으로 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri) GB-LC1(KCCM 10651P) 및 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisae) GB-LC4(KCCM 10714P)을 접종하여 혐기 고체 발효시키는 것을 특징으로 하는 기능성 사료 첨가제의 제조방법에 의해 해결된다.
특히, 본 발명은 초기 수분함량을 30~40%로 조정한 대두박에, 상기 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri) GB-LC1(KCCM 10651P) 및 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisae) GB-LC4(KCCM 10714P)를 2~5%(w/v)로 접종하고, 25~35℃에서, 72시간 동안 혐기 고체 발효시킴으로써 상기 접종균을 다량 함유하는 기능성 사료 첨가제의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조되어, 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri) GB-LC1(KCCM 10651P)를 2.2×109~3.5×109 CFU/g 및 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisae) GB-LC4(KCCM 10714P)를 1.1×106~4.7×106 CFU/g 함유하는 기능성 사료 첨가제를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 이러한 기능성 사료 첨가제를 유효성분으로 함유하는 가축용 사료를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 내산성ㆍ내담즙성 유산균인 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri) GB-LC1(KCCM 10651P) 및 내산성ㆍ내담즙성 효모균주인 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisae) GB-LC4(KCCM 10714P)를 대두박에 접종하여 특정 조건으로 혐기 고체 발효시킴으로써, 유기산을 다량 함유하여 유해 병원성 미생물을 더욱 효과적으로 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 사료 원료의 황 함량을 저감시켜 동물의 분에 의한 악취 발생을 억제할 수 있는 기능성 사료첨가제를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 기능성 사료첨가제를 유효성분으로 함유하는 가축용 사료를 제조할 수 있으므로 장내 유해한 미생물들의 이상발효에 의하여 발생할 수 있는 가축의 여러 가지 병적 증상들을 치료하거나 또는 사전에 예방할 수 있다. 따라서, 본 발명은 사료 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 구성을 실시예와 도면을 들어 상세하게 설명하지만 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1: 접종균 , 즉 락토바실러스 루테리 ( Lactobacillus reuteri ) GB -LC1(KCCM 10651P) 및 사카로마이세스 세레비지에 ( Saccharomyces cerevisae ) GB -LC4(KCCM 10714P)의 혐기 고체 발효 조건 확립
접종균인 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri) GB-LC1(KCCM 10651P) 및 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisae) GB-LC4(KCCM 10714P)를 각각 과일발효액에 접종하여 1차 종균발효를 실시하였으며, 그때의 균수는 락토바실러스 루테리 GB-LC1이 5.0×106CFU/g, 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4 1.2×103CFU/g이었다.
이에 대하여, 접종균이 최대로 증식할 수 있는 원료물질(대두박)의 수분함량을 조사하기 위하여, 각각의 수분 함량을 25, 30, 35, 40%로 조정한 대두박 5kg에, 상기 접종균을 전체 함량이 3%(w/v)가 되도록 접종한 후, 30℃에서 72시간 동안 혐기 고체 발효를 실시하였다. 그 결과는 표 1에서 확인할 수 있다.
대두박의 수분함량(%) 균수(Log(CFU/g))
GB-LC1 GB-LC4 대장균
25 6.80±0.03 3.45±0.21 4.15±0.21
30 8.24±0.05 3.77±0.10 -
35 8.45±0.38 4.44±0.57 -
40 9.25±0.15 5.37±0.09 -
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 원료 대두박의 수분함량이 25%인 경우, 접종균인 락토바실러스 루테리 GB-LC1 및 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4의 균수는 과일발효액에 접종하여 1차 종균발효 했을 경우와 별 차이가 없었다. 또한, 유해 미생물의 생육을 억제할 수 있는 유산균 및 효모 균주의 균수가 적음으로 인해 대장균이 검출되었다.
반면, 원료 대두박의 수분함량이 30~40%인 경우에는, 접종균인 락토바실러스 루테리 GB-LC1 및 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4의 균수가 과일발효액에 접종하여 1차 종균발효 했을 경우와 비교하여 100~1,000배 정도 더 증가하였으며, 또한 대장균은 전혀 검출되지 않았다.
따라서, 본 발명의 기능성 사료첨가제를 제조하기 위해서는 원료 대두박의 수분함량이 30% 이상 40% 이하가 바람직함을 알 수 있다.
다음으로, 원료 대두박(5㎏)의 수분함량을 40%로 고정하고, 접종균인 락토바실러스 루테리 GB-LC1 및 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4의 접종량 및 배양 시간과, 배양에 의해 증식한 균수와의 관계를 살펴보기 위하여, 접종균의 접종량을 1, 2, 3, 5%(w/v)로 하고, 30℃에서 배양시간을 0, 24, 48, 72, 192시간으로 하여 발효 테스트를 하였다. 그 결과는 도 1 및 표 2에서 확인할 수 있다.
배양시간(h) 접종량 (%(w/v)) 균수(CFU/g)
GB-LC1 GB-LC4 대장균 곰팡이
0 1 4.0×104 5.0×103 4.0×103 -
2 1.0×104 2.0×103 6.0×103 -
3 3.0×104 1.0×103 4.0×103 -
5 7.0×104 3.0×103 5.0×103 -
24 1 1.1×109 1.9×105 - -
2 2.3×109 2.7×105 - -
3 1.4×109 2.0×105 - -
5 2.1×109 2.0×106 - -
48 1 5.1×109 8.0×104 - -
2 3.7×109 1.2×105 - -
3 4.5×109 1.3×105 - -
5 3.5×109 8.0×104 - -
72 1 4.1×109 1.3×104 - -
2 3.5×109 4.7×106 - -
3 2.5×109 2.9×106 - -
5 2.2×109 1.1×106 - -
192 1 3.5×108 1.8×107 - 8.0×104
2 7.9×108 2.8×107 - 3.0×102
3 3.8×108 3.2×106 - -
5 2.9×108 2.8×107 - -
상기 도 1 및 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 원료 대두박의 수분함량이 40%인 경우, 유산균 락토바실러스 루테리 GB-LC1 및 효모균 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4의 양쪽 모두의 균수가 가장 많은 경우는, 배양시간을 72시간으로하고 접종량을 2~5%(w/v)로 한 경우이었다. 즉, 이런 경우에 락토바실러스 루테리 GB-LC1의 균수는 2.2×109 내지 3.5×109CFU/g이었고, 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4의 균수는 1.1×106 내지 4.7×106CFU/g으로 상당히 많음을 알 수 있다.
또한, 원료 대두박에 접종균으로 락토바실러스 루테리 GB-LC1 및 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4를 2~5%(w/v) 접종하고, 72시간 배양한 경우 대장균이나 곰팡이는 전혀 관찰되지 않았다.
반면, 상기 접종균이 접종된 대두박을 192시간 동안 배양한 경우에는, 접종균의 접종량을 1 또는 2%(w/v)로 한 경우에 오히려 곰팡이가 관찰되었다.
따라서, 유해 미생물에 대한 억제 활성이 우수한 유산균 및 효모균을 다량 함유하는 본 발명의 기능성 사료첨가제를 제조하기 위해서는, 수분함량이 30~40%인 원료 대두박에 접종균으로 락토바실러스 루테리 GB-LC1 및 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4를 2~5%(w/v) 접종하고, 약 30℃에서 72시간 혐기 고체 발효시키는 것이 바람직함을 알 수 있다.
실시예 2: 균주 접종량에 따른 본 발명의 기능성 사료첨가제의 대장균 억제능 비교
대두박의 혐기 고체 발효로 제조된 사료첨가제의 대장균 억제능을 비교하기 위하여, 수분함량이 40%로 조절된 대두박 5㎏에 락토바실러스 루테리 GB-LC1 및 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4로 구성된 접종균을 각각 1, 2, 3, 5%(w/v)로 접종하고, 혐기 상태, 30℃에서 72시간 발효시켰다.
다음으로, 이러한 서로 다른 접종량으로 접종되어 발효된 대두박의 발효물을 대장균 균주가 도말된 배지에 접종하고, 대장균의 생존 여부를 관찰하였다.
첨부된 도 2는 상기 실시예 2의 결과를 나타내는 것으로, 대조구(HCl) 및 접종균의 접종량을 1%(w/v)로 하여 제조한 사료첨가제를 접종한 경우는, 배지에 아무런 변화가 없는 것으로 보아 대장균의 증식을 전혀 억제하지 못한 것으로 판단된다.
반면, 접종균의 접종량을 2, 3, 및 5%(w/v)로 하여 제조한 사료첨가제를 접종한 경우는, 그 접종 지점 둘레가 깨끗하게 변한 것으로 보아 대장균의 증식이 현저하게 억제된 것으로 판단된다.
따라서, 본 발명에서처럼 대두박에 락토바실러스 루테리 GB-LC1 및 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4을 2~5%(w/v) 접종하고 혐기 고체 발효시켜 제조한 기능성 사료첨가제는 유해균의 증식을 억제하는 효과가 있음을 확인할 수 있다.
실시예 3: 본 발명에 따른 대두박의 혐기 고체 발효로 제조된 사료첨가제의 유기산 함량 분석
본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 사료첨가제, 즉 수분 함량이 40%인 원료 대두박에 접종균 락토바실러스 루테리 GB-LC1 및 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4를 각각 2, 3, 5%(w/v) 접종하고, 30℃에서 72시간으로 혐기 고체 발효시켜 생성한 발효물에 대한 유기산 함량 테스트의 결과를 이하의 표 3에서 확인할 수 있다. 상기 유기산 함량 테스트는 가스 크로마토그래피를 이용하여 정량 분석하였다.
표 3에 의하면, 접종균의 접종량이 각각 2, 3, 5%(w/v)로 증가하는 경우 전체 유기산 함량 역시 증가하는 경향을 보였다. 젖산, 프로피온산, 초산과 같은 이러한 유기산은 동물체의 위나 장의 pH를 유해 미생물이 증식할 수 없는 정도로 낮추기 때문에 항균활성을 나타내는 것으로 판단된다.
분석항목 접종량 2%(w/v) 접종량 3%(w/v) 접종량 5%(w/v)
대두박의 수분함량(%) 40 40 40
Lactocare 접종량(%) 2.5 2 3
젖산(%) 1.51 2.32 3.18
프로피온산(ppm) 152.21 388.29 542.67
초산(%) 1.94 2.88 2.64
사과산 - - -
락토바실러스 루테리 GB-LC1(CFU/g) 3.5×109 2.5×109 2.2×109
사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4(CFU/g) 4.7×106 2.9×106 1.1×106
대장균(CFU/g) - - -
곰팡이(CFU/g) - - -
실시예 4: 본 발명의 접종균에 의한 원료 대두박의 황 함량 저감 효과
본 발명의 접종균 락토바실러스 루테리 GB-LC1 및 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4에 의한 원료 대두박의 황 함량 저감 효과를 확인하기 위하여, 우선 수분함량 40%인 원료 대두박의 황 함량을 유도결합플라즈마 질량분석기(ICP-MS, Thermo elemental)로 분석하였다.
다음으로, 수분 함량 40%인 원료 대두박에 상기 접종균을 각각 2%(w/v) 및 5%(w/v) 접종하고, 30℃에서 72시간으로 혐기 고체 발효시켜 생성한 발효물의 황 함량을 상기한 질량분석기로 분석하였다. 그 결과는 이하의 표 4에서 확인할 수 있다.
처리 황(㎎/㎏) 황 감소율(%)
대조구(대두박) 3693.67
수분함량 40%, 접종균의 접종량 2%, 72시간 2826.71 23.47
수분함량 40%, 접종균의 접종량 5%, 72시간 2193.69 40.61
상기 표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 접종균의 접종량을 2%(w/v)로 한 경우, 대조구와 비교하여 원료 대두박의 황 함량이 23% 감소하였고, 접종량을 5%(w/v)로 한 경우 원료 대두박의 황 함량은 약 40% 감소하였다.
따라서, 본 발명의 제조방법으로 제조된 사료 첨가제는 원료 대두박의 황 함량을 상당히 저감시키므로, 황의 과잉 공급으로 인한 분내 악취 발생을 효과적으로 억제할 수 있을 것으로 기대된다.
실시예 5: 대두박의 혐기 고체 발효로 제조된 본 발명의 사료첨가제에 의한 유해가스(황화수소) 억제 실험
동물의 분에서 발생하는 유해가스인 황화수소는 축사의 악취를 형성하는 주요한 원인 중에 하나이다. 이러한 황화수소에 대한 본 발명의 기능성 사료첨가제의 억제 효과를 평가하기 위하여, 우선 소의 분 1㎏을 채취하여 가스 챔버에 넣고, 30℃로 유지하면서 20시간에 걸쳐 배출되는 황화수소의 양을 측정용 검지관(Gastec, Japan)으로 측정하였다(대조구).
다음으로, 본 발명에 따라 수분 함량 40%인 원료 대두박에 접종균 락토바실러스 루테리 GB-LC1 및 사카로마이세스 세레비지에 GB-LC4을 각각 2%(w/v) 및 5%(w/v) 접종하고, 30℃에서 72시간으로 혐기 고체 발효시켜 생성한 발효물을, 소의 분 1㎏에 각각 혼합하여 가스 챔버에 넣고, 30℃로 유지하면서 20시간에 걸쳐 배출되는 황화수소의 양을 검지관(Gastec, Japan)으로 측정하였다. 그 결과는 도 3에서 확인할 수 있다.
도 3에 의하면, 본 발명에 따라 혐기 고체 발효된 대두박이 혼합된 경우, 대조구와 비교하여 분의 황화수소의 양이 최대 70%까지 감축되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 대두박의 혐기 고체 발효로 제조된 본 발명의 사료첨가제는 가축의 분에서 배출되는 유해가스, 즉 황화수소의 배출을 억제할 수 있으므로, 가축 사육장에 직접 살포할 경우 우수한 악취 감소 효과를 달성할 것으로 기대된다.
도 1은 접종균의 접종량 및 배양시간에 따른 대두박의 미생물 균수의 변화를 나타내는 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 기능성 사료첨가제의 대장균 억제능을 나타내는 사진, 및
도 3은 본 발명에 따른 기능성 사료첨가제의 황화수소 억제능을 나타내는 그래프이다.

Claims (4)

  1. 대두박에, 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri) GB-LC1(KCCM 10651P)와 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisae) GB-LC4(KCCM 10714P)을 접종하여 혐기 고체 발효시키는 것이며,
    상기 대두박의 초기 수분함량은 30~40%이고, 상기 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri) GB-LC1(KCCM 10651P) 및 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisae) GB-LC4(KCCM 10714P)의 접종량은 2~5%(w/v)이며, 상기 고체 발효는 25~35℃에서, 72시간 동안 실행되는 것을 특징으로 하는 기능성 사료 첨가제의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 따라 제조되어, 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri) GB-LC1(KCCM 10651P)를 2.2×109~3.5×109 CFU/g 및 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisae) GB-LC4(KCCM 10714P)를 1.1×106~4.7×106 CFU/g 함유하는 것을 특징으로 하는 기능성 사료 첨가제.
  4. 제 3 항에 따른 기능성 사료 첨가제를 유효성분으로 함유하는 가축용 사료.
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