KR101139487B1 - 버섯폐배지 추출물을 이용한 사료용 첨가물 및 그 제조방법 - Google Patents

버섯폐배지 추출물을 이용한 사료용 첨가물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 미생물을 이용하여 발효된 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물에 관한 것이다. 본 발명은 버섯폐배지를 가축사료로써 효과적으로 이용하기 위한 방법을 제시하고 있다. 버섯폐배지를 가축사료로써 효과적으로 이용되기 위해서는 사료안전성에 대한 평가가 선행되어야 하는데, 본 발명은 사료용 첨가물 및 이를 통해 제조된 사료를 적용시 그 안정성이 보장됨을 데이터를 통해 입증하였다. 또한, 본 발명에 따른 사료용 첨가물을 사용할 경우 육질 및 육량의 측면에서도 효과가 있어 사료비 절감, 고급육 생산 등 여러 면에서 효과가 있는 것으로 나타나고 있다.

Description

버섯폐배지 추출물을 이용한 사료용 첨가물 및 그 제조방법{Feed additives using used mushroom media and manufacturing methods thereof}
본 발명은 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 미생물을 이용하여 발효된 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물에 관한 것이다.
최근 우리나라에서는 국민소득 향상과 더불어 기능성 식품 및 유기농, 친환경 농산물에 대한 선호도가 급증하여 버섯의 소비가 지속적인 증가 추세를 보이고 있으며 이에 따라 버섯 생산량과 버섯 재배 후 발생되는 버섯폐배지의 발생량도 증가하고 있다. 버섯폐배지(SMS, spent mushroom substrate)는 버섯 수확 후 발생되는 부산물로써 버섯 1 kg을 생산하는데 5 kg정도 발생하는 것으로 추정되고 있다(Semple, 2001). 폐배지는 버섯의 종류와 배지 조성 및 재배 방식(병재배, 봉지재배, 균상재배 등)에 따라 다양하게 배출되고 있으며 일부는 유기질 퇴비로 사용되거나 퇴비 제조시 수분조절제로 사용되고 나머지는 폐기되어 환경오염의 원인이 되기도 하였다. 그러나 최근 들어 바이오 디젤사업과 곡물 원료 수입 물량의 감소, 곡물 선적선 부족으로 인한 곡물운송비 상승 등으로 곡물가격이 상승하면서 버섯재배 농가와 축산농가에서는 폐배지와 같은 농업부산물을 이용한 경영비 절감에 많은 관심을 가지게 되었다. 특히 우리나라는 사료용 첨가물의 생산이 부족하고 배합사료 원료의 대부분을 수입에 의존하고 있기 때문에 반추동물과 같이 생산비 중 사료비가 차지하는 비중이 높은 축종일 경우 사료비 절감을 통한 원가절감이 무엇보다도 중요한 과제이다.
외국의 경우에는 폐배지를 반추가축용 사료로 이용하는 것에 관한 연구가 오래전부터 보고되어왔다. 반추가축 사료로 가장 먼저 이용된 것은 폐배지의 톱밥과 면실피였으며 그 후 느타리버섯폐배지가 사료로 이용되었다(Silanikove, 1998). 버섯배지는 폐면이나 톱밥을 주원료로 하는 것이 대부분이기 때문에 난분해성 물질인 섬유소의 함량이 높은 것으로 알려져 있으나 Mauel(1990) 등은 버섯 균사체에 의한 리그노셀룰로스(lignocellulose)의 분해에 관한 연구에서 폐배지에 존재하는 버섯 균사체는 가축이 이용할 수 없는 난분해성 물질을 분해하거나 결합을 연화시킬 수 있으므로 폐배지를 사료로서 이용하면 반추가축 체내에서의 분해가 용이할 것으로 생각된다고 보고하였다. 또한 Adamic(1998) 등은 버섯을 생산하는 과정에서 미생물의 작용을 받아 분해된 버섯폐배지는 반추위에서 더 쉽게 분해되고 미생물 및 버섯균사가 존재하여 하부 소화기관에서 흡수 가능한 단세포 단백질 함량을 증가시켜 사료의 영양적 가치도 개선되었다고 보고하였으며 Caswell(1990)의 보고에 의하면 버섯균사체는 다량의 단백질로 구성되어 있으므로 미생물 균체 자체도 단세포 단백질의 사료가 될 수 있으며 균사체가 반추위 미생물에 필요한 영양물질이 될 수도 있다. 또한 병재배 버섯의 배지 원료는 옥공이(corn cob), 볏짚, 톱밥, 미강, 밀기울, 비트펄프, 건비지 등으로 대부분 사료원료로 이용될 수 있는 것이며 버섯 재배과정에서 배지 영양분의 약 20% 정도는 버섯에 의해 이용되고 80% 정도는 버섯폐배지에 잔존해 있기 때문에 사료적 가치가 있다(Williams, 2001). 이처럼 폐배지는 버섯재배농가에서는 폐기물에 불과하지만 축산농가에서는 중요한 사료자원이 될 수 있다.
그러나 버섯폐배지를 가축 사료로 이용하기 위해서는 사료안전성에 대한 평가가 선행되어야 한다. 최근에 버섯 배지에 잔류 가능한 농약의 균사체에 의한 분해에 관한 연구(Baskaran 등, 1996; Mashphy 등, 1996; Kuo와 Regan, 1998; Ehlers 와 Rose, 2004), 버섯균에 의한 페놀류의 분해에 관한 연구 보고(Semple 등, 1995; Martirani 등, 1996; Semple 등, 1998; Fermor 등, 2000; Staments 2001) 등에 의하면 재배과정에서 버섯 배지내의 여러 유해물질들이 효과적으로 분해되는 것으로 나타나고 있다.
우리나라에서 재배되고 있는 버섯은 느타리버섯, 새송이버섯, 팽이버섯, 양송이버섯, 영지버섯, 상황버섯 등이 있다. 이 중 팽이, 새송이, 느타리 버섯의 경우 자동화 재배 기술의 발달로 인하여 버섯배지원인 톱밥의 첨가량을 줄이거나 톱밥 대신에 콘코프나 면실피, 밀기울, 미강 등을 사용하고 있다. 또한, 대량생산을 통해 매일 일정량의 폐배지가 배출되고 있어 폐배지의 사료화에 적합한 환경이 조성되어 있다.
이와 같은 기술적 배경 하에서, 본 발명자들은 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물을 개발하기 위해 예의 노력한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
결국 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물을 포함하는 사료조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 버섯폐배지를 준비하는 단계; 상기 버섯폐배지에 미강 및 당밀을 혼합하여 물에 녹인 후, 액상만을 추출하여 버섯폐배지 추출액을 제조하는 단계; 상기 버섯폐배지 추출액에 미생물을 접종하여 배양하는 단계; 및 상기 미생물이 배양된 버섯폐배지 추출액을 버섯폐배지와 밀기울 및 콘코프를 혼합하여 제조한 버섯폐배지 혼합물에 접종하고 배양하는 단계를 포함하는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물의 제조방법이 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 버섯폐배지는 새송이 버섯폐배지일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 미생물은 자일라아제(Xylase), 셀룰라아제(Cellulase) 및 만나아제(Mannase)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 생성능을 갖는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 미생물은 아플라톡신(aflatoxin) 또는 오클라톡신(ochratoxin)에 대한 항균활성을 갖는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 미생물은 Bacillus licheniforms , Bacillus amyloliquifaciens 및 Saccharomyces cerevisiae로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 미생물은 Bacillus amyloliquifaciens CS47 또는 Saccharomyces cerevisiae 및 이들의 혼합물 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 미강 및 당밀은 각각 버섯폐배지의 1중량% 이하로 첨가될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 버섯폐배지 추출액에 미생물을 접종하여 배양하는 단계는 30~40℃에서 2~4일간 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 미생물이 배양된 버섯폐배지 추출액은 버섯폐배지 중량의 1~10중량%로 접종될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 버섯폐배지:밀기울:콘코프 혼합물은 수분함량이 40% 이하일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 버섯폐배지:밀기울:콘코프는 각각 40~60:20~40:10~30 중량%로 혼합된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 버섯폐배지 추출액이 접종된 버섯폐배지 혼합물은 상온에서 1~3주 동안 혐기발효될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 방법에 따라 제조된 사료용 첨가물이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 방법에 따라 제조된 사료용 첨가물을 포함하는 사료조성물이 제공될 수 있다.
본 발명은 버섯폐배지를 가축사료로써 효과적으로 이용하기 위한 방법을 제시하고 있다. 버섯폐배지를 가축사료로써 효과적으로 이용되기 위해서는 사료안전성에 대한 평가가 선행되어야 하는데, 본 발명은 사료용 첨가물 및 이를 통해 제조된 사료를 적용시 그 안정성이 보장됨을 데이터를 통해 입증하였다. 또한, 본 발명에 따른 사료용 첨가물을 사용할 경우 육질 및 육량의 측면에서도 효과가 있어 사료비 절감, 고급육 생산 등 여러 면에서 효과가 있는 것으로 나타났다.
도 1은 재배단계에 따른 새송이 버섯 배지의 물리적 성상 변화를 나타낸다.
도 2는 새송이 버섯 배지의 화학적 조성 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 폐배지와 시판 완전배합사료(Total Mixed Ration)의 화학적 성분의 비교결과를 나타낸다.
도 4에는 미생물을 처리한 폐배지(A)와 미생물을 처리하지 않은 폐배지(B)의 사진이 나타나 있다.
도 5는 바실러스 아밀로리쿼파시엔스 CS47[수탁번호 : KCCM 11049P]의 섬유소 분해활성을 확인한 결과이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 버섯폐배지를 준비하는 단계; 상기 버섯폐배지에 미강 및 당밀을 혼합하여 물에 끓인 후, 액상만을 추출하여 버섯폐배지 추출액을 제조하는 단계; 상기 버섯폐배지 추출액에 미생물을 접종하여 배양하는 단계; 및
상기 미생물이 배양된 버섯폐배지 추출액을 버섯폐배지와 밀기울 및 콘코프를 혼합하여 제조한 버섯폐배지 혼합물에 접종하고 배양하는 단계를 포함하는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물의 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명에서 버섯이 자랄 수 있는 배지의 원료로는 옥수숫대와 톱밥, 미강, 당밀, 콘코프, 소맥피, 건비지, 비트펄프 등이 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 버섯폐배지는 이와 같은 배지에서 버섯이 자라고 남은 부산물을 의미하며, 바람직하게는 새송이 버섯의 버섯폐배지일 수 있다.
본 발명의 사료용 첨가물이라 함은 동물의 사료에 일정성분 포함되는 조사료를 의미한다.
일 실시예에 따르면, 상기 미생물은 자일라아제(Xylase), 셀룰라아제(Cellulase) 및 만나아제(Mannase)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 생성능을 갖는 것일 수 있다. 버섯의 세포구조와 에너지원으로 사용되는 탄소원으로는 다당류(polysaccharides), 단당류(monosaccharides), 유기산(organic acid), 아미노산(amino acid), 알콜(alcohol), 다환식 함유물(polycyclic compounds), 셀룰로오스(cellulrose), 헤미셀룰로오스(hemicellulrose), 리그닌(lignin) 등의 여러가지가 있으며, 셀룰로오스(cellulrose)는 셀룰라아제(cellulrase)와 베타글루코시다아제(β-glucosidase)의 작용에 의해 가수분해되어 글루코스(glucose) 상태로 균사세포에 흡수된다. 헤미셀룰로오스(hemicellurose)는 자일라아제(xylase), 만나아제(manase), 글루카나아제(glucanase) 등에 의해 2당 또는 단당으로 분해된 후 세포에 흡수된다. 이 때, 상기 가수분해효소를 통해 헤미셀룰로오스와 셀룰로오스 및 만노스를 분해하게 되면, 가축의 사료로 적용시 가축의 사료 소비 및 생육 측면에서 매우 우수한 사료 첨가제를 제조할 수 있다.
현재 축산 농가에서는 분변냄새 감소 및 항생제 대체 등 친환경 축산을 위해 효모, 유산균 등이 혼합된 미생물 생균제를 많이 사용하고 있다. 그러나 폐배지 발효에 사용할 미생물들은 폐배지 발효시 발생하는 열에 잘 견딜 수 있어야하며 자일라아제, 셀룰라아제, 만나아제 등 다양한 가수분해 효소를 생성하는 미생물이 효과적이다. 자일라아제는 식물 세포벽에 존재하는 헤미셀룰로오스의 자일란(xylan)을 가수분해하는 효소로서 제지의 표백공정, 과일음료의 여과, 제빵의 고품질화, 농산 부산물 이용 증대 및 가축사료의 사료효율 개선을 위해 널리 이용되고 있으며, 특히 사료산업에 있어서 헤미셀룰로오스의 분해는 소화기 질병의 예방 및 사료효율 개선효과가 있다. 셀룰로오스를 분해하는 셀룰라아제는 가축 장내에서 곡물사료의 이용성 증진을 위해 이용되고 있으며 자일라아제와 함께 가축사료 첨가효소로 사용할 경우 셀룰로오스와 자일란을 동시에 분해할 수 있는 특성을 가지고 있기 때문에 가축 생산성 증대, 사료효율의 증대 등을 기대할 수 있다. 또한 폐배지는 수분함량이 높아서 보관 중 변질이 용이하기 때문에 폐배지의 보존성 증진을 위해 항균활성을 가진 미생물의 첨가가 필요하다.
일 실시예에 따르면, 상기 미생물은 아플라톡신(aflatoxin) 또는 오클라톡신(ochratoxin)에 대한 항균활성을 갖는 것일 수 있다.
특히 폐배지는 곡물 함량이 높기 때문에 아플라톡신이나 오클라톡신과 같은 곰팡이 독소를 생성하는 곰팡이에 오염될 가능성이 높으며, 이 같은 곰팡이 독소는 가축에게는 치명적이다. 따라서 아플라톡신이나 오클라톡신의 생성을 억제하거나 원인균의 생육을 억제하는 항균활성을 가진 미생물을 생균제로 사용한다면 보다 안전한 폐배지 발효사료를 생산할 수 있을 것이다.
일 실시예에 따르면, 상기 미생물은 Bacillus licheniforms , Bacillus amyloliquifaciens 및 Saccharomyces cerevisiae로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 Bacillus amyloliquifaciens CS47 또는 Saccharomyces cerevisiae 및 이들의 혼합물 중 하나일 수 있다.
상기 Bacillus amyloliquifaciens CS47은 섬유소 분해효소인 셀룰라아제(CMCase)외에 상기 CS47이 분비하는 만나아제(mannase), 프로테아제(protease), 아밀라아제(amylase) 및 자일라나아제(xylanase)의 활성을 갖는 것으로 확인된 균주로서, 국제기탁기관인 한국미생물보존센터에 2009년 11월 05일자로 기탁하였으며, 수탁번호 KCCM 11049P를 부여받은 균주이다.
일 실시예에 따르면, 상기 미강 및 당밀은 각각 버섯폐배지의 1중량% 이하로 첨가될 수 있다. 본 발명에서는 상기 버섯폐배지, 미강, 당밀 및 물의 혼합물을 1~12시간 끓인 다음 액상을 추출하여 미생물을 접종하고 이를 배양하여 버섯폐배지 추출액을 제조할 수 있다. 이 때, 상기 미강 및 당밀은 각각 버섯폐배지의 1중량%를 초과하여 첨가할 수도 있다. 상기 버섯폐배지 추출물은 미생물 접종 전에 멸균하는 단계를 더 거칠 수 있으며, 통상적인 멸균방법이라면 무엇이든 가능하다.
일 실시예에 따르면, 상기 버섯폐배지 추출액에 미생물을 접종하여 배양하는 단계는 30~40℃에서 2~4일간, 보다 바람직하게는 3일간 수행될 수 있다. 이 때, 2일 미만으로 배양할 경우에는 미생물이 분비하는 가수분해효소 및 항균활성물질의 생성이 미약하여 바람직하지 않고, 4일을 넘을 경우에는 잡균의 오염에 대한 위험이 높아 바람직하지 않다.
또한, 폐배지 발효를 위해 첨가된 미생물은 구성성분이 단백질로 되어있으므로 사료화했을 경우 미생물 자신이 우수한 단백질원으로 이용될 수 있으며 미생물이 발효하는 과정 중에 생성된 특유의 발효취는 가축사료의 기호성을 증대시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 미생물이 배양된 버섯폐배지 추출액은 버섯폐배지 중량의 1~10중량%로 버섯폐배지에 접종할 수 있다. 이 때, 상기 배양액인 1중량% 미만인 경우에는 접종량이 너무 적어 잡균의 번식위험이 있고, 10중량%를 초과할 경우에는 미생물의 함량이 너무 높아 오히려 발효효율에 좋지 않으며, 버섯폐배지의 수분함량이 너무 높아지게 되어 바람직하지 않다.
폐배지와 같은 부산물을 사료화할 때에는 첫째, 영양분을 보전하고 둘째, 잔류 가능성이 있는 병원 미생물을 사멸시키고 셋째, 악취를 제거하며 넷째, 기호성을 증진시키기 위한 목적으로 대부분 급여 전에 가공처리 과정을 거쳐야한다.
부산물의 사료화를 위한 가공처리방법은 크게 건조법, 발효법, 펠렛화 등이 있는데 경제성과 생산효율을 고려한다면 발효법이 가장 효과적인 방법으로 생각되며 현재 일반적으로 가장 많이 사용되고 있다.
발효법에는 퇴적 발효법과 혐기 발효법, 콤포스팅(composting) 법 등이 있으나 폐배지 발효에는 일반적으로 혐기 발효법이 많이 사용된다. 퇴적 발효는 일정한 높이로 폐배지를 쌓아서 발효시키는 방법으로 적당한 시간 동안 쌓아두기만 하면 되기 때문에 노동력 절감 효과와 내부에서 생성된 발효열에 의한 병원 미생물 사멸 효과가 있으나 발효물의 내부에서는 혐기 발효가 일어나고 표면에서는 호기적 발효가 일어난다. 혐기 발효법은 폐배지를 미생물과 혼합한 후 산소가 들어가지 않도록 밀봉하여 발효하는 방법으로 기호성 향상, 악취 제거, 산 생성, 발효열, 병원 미생물 사멸 등의 효과가 있다. 또한 발효과정에서 혐기성 미생물에 의해 아세테이트(acetate), 프로피오네이트(propionate), 부티레이트(butyrate) 등의 휘발성 지방산과 다량의 락테이트(lactate)를 생성하며 당 함량, 온도, 함수율, pH 등이 발효에 영향을 미친다.
일 실시예에 따르면, 상기 버섯폐배지:밀기울:콘코프는 각각 40~60:20~40:10~30 중량%로 혼합된 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는, 50:30:20의 중량%로 혼합된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 버섯폐배지 혼합물은 수분함량이 40% 이하인 것이 바람직하다.
일 실시예에 따르면, 상기 버섯폐배지 추출액이 접종된 버섯폐배지 혼합물은 상온에서 1~3주, 바람직하게는 2주 동안 혐기발효될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 방법에 따라 제조된 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물이 제공될 수 있다. 이 때, 상기 사료용 첨가물의 제형은 가축의 섭식이 가능하고, 사료에 첨가시 기타의 문제를 발생시키지 않는 것이면 분말, 고형, 겔, 용액, 캡슐 등 어떠한 형태로든 가능하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 사료용 첨가물을 10~50중량%, 보다 바람직하게는 30중량% 포함하는 사료조성물이 제공될 수 있다. 이 때, 상기 사료용 첨가물이 10중량% 미만으로 첨가될 경우에는 본 발명의 사료 첨가물의 고급육 생산 등의 효과를 나타내기에 충분한 양이 되지 못해 바람직하지 않다.
또한, 본 발명에 따른 사료용 첨가물과 상기 사료조성물에 같이 배합될 수 있는 배합성분으로는 Base-5, 콘믹스, 감귤박, 옥수수 후레이크, 면실피 펠렛, 맥아피, 톨페스큐, 라이그라스, 톱밥, 미강, 콘코프, 소맥피, 건비지, 비트펄프 등이 있다. 이들 이외에도 통상 가축의 사료에 사용될 수 있는 배합성분이라면 어느 것이든 본 발명에 따른 사료 첨가물과 혼합하여 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 사료용 첨가물을 이용하여 통상적으로 사료 조성물에 적용할 수 있는 배합성분 및 배합비는 아래 표 1과 같다.
배합성분 배합비(중량%)
버섯폐배지 포함 사료용 첨가물 20-40
Base-5 1-10
콘믹스 15-25
감귤박 1-10
옥수수 후레이크 5-15
면실피 펠렛 1-5
맥아피 1-5
톨페스큐 5-10
라이그라스 5-10
톱밥 15-25
미강 5-10
콘코프 5-10
소맥피 5-10
건비지 5-10
비트펄프 5-10
물 5-15
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.
시험예 1. 새송이버섯폐배지의 성분 분석
경남지역에서 가장 많이 재배되고 있는 새송이 버섯의 배지 원료는 대부분 주원료로서 옥수숫대와 톱밥을 사용하였고 그 외 미강, 콘코프, 소맥피, 건비지, 비트펄프 등을 부원료로 사용하였다. 살균 전 수분함량은 68%였고 폐배지의 수분함량은 61.32%였다. 새송이 버섯의 생육단계는 원료 혼합 및 살균 단계, 균사체 형성단계, 자실체 형성단계, 폐배지 단계로 구분할 수 있으며 버섯 배지는 버섯 종균을 접종한 후 시간이 경과함에 따라 균사 생장에 의해 배지의 물리적, 화학적 성상이 변하는 특징을 나타내었다. 도 1은 재배단계에 따른 새송이 버섯 배지의 물리적 성상 변화를 나타낸다.
각 단계별 변화를 살펴보면 건물함량은 최초 305.2 g/병이었으나 최종 폐배지 단계에서는 229.1 g/병으로 24.9% 정도의 손실이 발생한 것으로 나타났다. 생육 과정 동안 섬유소 (NDF, ADF)의 총량은 감소하나 비율이 증가하는 것으로 나타났으며, 이는 균사체와 자실체에 의한 영향으로 판단된다. 즉, 버섯 생육 과정 동안 쉽게 분해될 수 있는 영양소는 균사체 및 자실체에 의해 먼저 이용되고 난분해성 물질의 비율은 증가된 것으로 사료된다. 도 2에는 이러한 새송이 버섯 배지의 화학적 조성 변화가 그래프로 나타나 있다.
폐배지와 시판되고 있는 사료회사(A, B사) 두 곳의 축우용 완전배합사료 (TMR)의 화학적 성분을 비교분석한 결과, 유기물, 조단백 함량은 큰 차이를 나타내지 않았으나 유기물, 조지방 함량은 낮게 나타났으며 NDF, ADF, 리그닌 함량은 시판 완전배합사료보다 높은 것으로 나타났다. 도 3은 폐배지와 시판 완전배합사료(Total Mixed Ration)의 화학적 성분의 비교결과를 나타낸다.
실시예 1. 미생물의 가수분해효소 활성 측정 및 버섯폐배지에 대한 미생물 처리
버섯폐배지에 미생물을 처리한 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하였다. 도 4에는 미생물을 처리한 폐배지(A)와 미생물을 처리하지 않은 폐배지(B)의 사진이 나타나 있다. 미생물을 처리한 폐배지(A)가 입도면에서 우수하고, 풍미가 뛰어나며, 질감이 부드러워 보다 섭식에 유리한 것으로 나타났다. 이때 사용된 미생물은 자일라아제(Xylase), 셀룰라아제(Cellulase) 및 만나아제(Mannase) 등의 가수분해효소를 생성하면서 아플라톡신(aflatoxin)에 대해 항균활성이 있는 Bacillus amyloliquifaciens CS47(수탁번호: KCCM 11049P) 및 Saccharomyces cerevisiae를 혼합배양하여 처리한 것이다.
상기 Bacillus amyloliquifaciens CS47은 말의 분변으로부터 채취 및 동정(수탁번호: KCCM 11049P)된 것으로서, 섬유소 분해효소인 셀룰라아제(CMCase)외에 만나아제(mannanase), 프로테아제(protease), 아밀라아제(amylase) 및 자일라나아제(xylanase)의 활성을 나타내며, 각 활성은 클리어존 형성 여부(클리어존의 크기에 따라 +++, ++, + 및 -로 기록)로 확인한 것이다. 활성 검증의 다음 표 2와 같으며, 활성 측정에 사용된 배지의 사진을 도 5 에 나타내었다.
CMCase mannanase protease amylase xylanase
대장균 - - - - -
CS47 ++ ++ +++ +++ ++
배양온도(℃) 38
배양시간(hrs) 19
실시예 2. 새송이 버섯폐배지 사료용 첨가물의 제조
자일라아제(Xylase), 셀룰라아제(Cellulase) 및 만나아제(Mannase) 등의 가수분해효소를 생성하면서 아플라톡신(aflatoxin)에 대해 항균활성이 있는 상기 Bacillus amyloliquifaciens CS47(수탁번호: KCCM 11049P) 및 Saccharomyces cerevisiae를 혼합배양하였다. 이러한 혼합배양에는 새송이 버섯폐배지에 미강 및 당밀을 각각 버섯폐배지의 1 중량%로 혼합한 혼합물을 물에 녹여 끓인 다음, 여기서 액상만을 추출하여 사용하였다. 그런 다음, 상기 버섯폐배지 추출액에 상기 미생물을 접종하여 37℃에서 3일간 배양하였다. 이와 같이 배양된 미생물 배양액을 버섯폐배지:밀기울:콘코프를 각각 50:30:20 중량%로 혼합한 새송이 버섯폐배지에 건물의 1중량%로 접종하였다. 그런 다음, 상온에서 2주일 동안 혐기 배양하여 사료용 첨가물을 제조하였다. 이를 시판 중인 TMR 사료와 비교분석하였다. 그 결과 조지방, 조회분은 시판 중인 TMR 사료보다 약간 높은 편이었으나 조단백은 조금 낮은 편이었고, NDF의 경우는 같거나 조금 낮은 편으로 큰 차이는 없었다.
실시예 3. 새송이버섯폐배지 사료용 첨가물을 포함하는 TMF 사료를 급여한 비육후기 한우거세우의 육질평가
평균 생후 17-24 개월령된 한우 거세우 32두를 공시하여 상기 실시예 2에 따른 새송이버섯폐배지 발효사료를 30중량% 첨가한 TMF 사료를 급여한 실험구와 시판 배합사료와 조사료(볏짚)를 분리 급여한 대조구로 분리한 다음 공시축을 5×8 m 우리에 4두씩 수용하여 4반복 실험을 수행하였다.
사료는 실험구의 경우 실시예 2에 따라 제조된 새송이 버섯폐배지 사료용 첨가물을 30중량%로 첨가한 TMF를 자유 채식시켰으며, 대조구는 축협 고급육 프로그램에 따라 1일 2회 (08:00와 18:00)로 분할 급여하였다. 대조구는 17개월 령부터 23개월 령까지 배합사료를 일일 6-9kg 제한급여하고, 24개월 령부터는 자유 채식시켰다. 볏짚은 월령이 많아짐에 따라 2 kg에서 1 kg까지 서서히 줄여서 섭취시켰다. 물과 린칼 블록은 처리구 모두 자유 채식시켰다. 발효 버섯폐배지 및 새송이버섯폐배지 사료용 첨가물을 30중량%로 첨가한 TMF의 화학적 조성은 다음의 표 3과 같이 나타났다.
항 목 새송이 버섯폐배지 사료 조성물
수 분 (%)
조단백질 (%)
조섬유 (%)
조회분 (%)
NDF (%)
ADF (%)
DCP (%)
pH
총 아플라톡신 (ppb)
오클라톡신 A (ppb)
Saccharomyces sp. (cfu/g)		 35.87
8.64
16.95
6.10
27.85
20.32
2.69
4.70
4.49
3.39
2.1×107
표 4는 시판 배합사료와 상기 실시예 2에 따라 제조한 새송이 버섯폐배지 사료용 첨가물을 30중량% 첨가한 TMF의 배합성분 및 화학적 조성 분석 결과를 나타낸다.
항 목 실험구 대조구
30% 새송이버섯폐배지 발효사료를 첨가한 TMF 배합사료 볏짚
전기 후기
배합성분
(원물,%)		 Base-5
콘믹스
발효 버섯폐배지
감귤박
옥수수 후레이크
면실피 펠렛
맥아피
톨페스큐
라이그라스
물		 5
20
30
5
9
2.5
3.5
7.5
7.5
9.5		 - - -
화학적 조성 (DM,%) 건물
조단백질
조지방
NDF
ADF
조회분
TDN		 68.26
11.67
3.34
39.72
23.14
6.82
72.11		 90.14
13.31
2.77
51.25
13.61
7.22
70.00		 89.53
13.40
2.79
40.95
12.26
6.50
73.00		 88.00
5.11
2.39
75.41
51.02
17.16
43.23
표 5에는 본 발명에 따른 사료용 첨가물를 첨가한 TMF 식이에 따른 연령별 사료 소비량이 나타나 있다.
구분 대조구 실험구
배합사료 볏 짚 본 발명의 사료용 첨가한 TMF
월령 (kg/일, 원물기준)
17 8.5 1.2 16.0
18 9.5 1.2 16.0
19 9.4 1.2 15.6
20 9.2 1.2 15.6
21 7.9 1.2 15.4
22 10.0 1.2 15.7
23 8.8 1.1 15.7
24 8.6 1.2 15.0
25 9.5 1.2 15.0
26 9.5 1.1 15.0
27 9.5 1.1 15.0
28 9.0 1.0 15.0
29 8.7 1.0 15.0
30 8.6 1.0 15.0
상기 표 5를 참조하면, 월령별 건물과 에너지섭취량은 실험구가 대조구에 비해 많았으며, 대조구에서는 비육후기에 대체로 떨어지는 경향이었으나, 실험구에서는 24개월 령에 섭취량이 떨어졌다가 그 이후로 일정한 수준을 유지하였다.
30개월 령에 출하하였을 때 체중은 실험구보다 대조구에서 약간 높았으며, 전 기간 평균 일당증체량은 비슷한 수준이었고 사료효율은 대조구에서 약간 높았음을 알 수 있다.
표 6에는 상기 사료용 첨가물를 포함하는 TMF의 식이에 따른 일당증체량 및 사료효율이 나타나 있다. 표 6을 참조하면, 실험구의 사료효율(14.37%)이 대조구(12.68%)에 비해 보다 높음을 알 수 있다.
대조구 실험구
우군 번호 월령 체 중
(kg)		 일당증체량
(kg)		 사료효율 우군 번호 월령 체 중
(kg)		 일당증체량
(kg)		 사료
효율
'08.5.1 '08. 9.1 종료시 '08. 5.1 '08. 9.1 종료시
1 3426
3911
7463
7723		 23
23
23
23		 532
490
465
491		 622
589
590
588		 684
651
652
649		 0.70
0.65
0.50
0.65		 12.86
13.84
18.00
13.84		 1 3429
3431
3432
3433		 24
24
24
24		 468
542
464
529		 578
597
574
613		 614
633
610
649		 0.77
0.73
0.66
0.77		 13.90
14.66
16.21
13.90
2 7764
7766
8096
호준		 21
21
21
21		 475
482
484
442		 575
547
544
552		 659
631
628
635		 0.69
0.56
0.66
0.75		 11.88
14.64
12.42
10.93		 2 6151
7996
7997
7998		 21
21
21
21		 447
422
385
465		 532
552
505
532		 633
653
606
633		 0.75
0.78
0.80
0.80		 14.00
13.46
13.12
13.13
3 1348
3139
3503
9608		 19
19
19
19		 456
390
382
406		 541
510
514
523		 701
669
674
682		 0.59
0.78
0.85
0.65		 16.10
12.18
11.18
14.62		 3 0406
0413
0415
0388		 17
20
17
17		 320
451
405
376		 470
535
450
520		 648
640
663
619		 0.68
0.77
0.65
0.66		 15.59
13.77
16.31
16.10
4 0392
0411
0412
8346		 17
17
17
17		 330
385
405
366		 470
470
505
465		 662
662
697
656		 0.88
0.74
0.66
0.75		 9.89
11.75
13.18
11.60		 4 수현
근우
4770
광호		 19
19
19
19		 335
215
345
335		 490
310
480
480		 665
665
675
696		 0.78
0.88
0.90
0.66		 13.97
12.39
12.11
16.52
평균 677 0.71 12.68 640 0.75 14.37
도체 분석 결과, 육량부분에 있어서 도체중은 실험구가 대조구인 분리 급여구에 비해 약간 무거웠으며(398:410 kg) 등심단면적, 등지방 두께 및 육량지수에서는 처리 간에 차이가 없었다. 육질부분에 있어서도 근내지방도, 육색, 지방색, 조직감 및 성숙도에서 처리구간에 차이가 나타나지 않아 비육우의 단미사료로서 버섯폐배지를 발효시켜서 사용하였을 때 큰 문제가 없는 것으로 나타났다. 처리별 육질등급 및 육량등급의 비율을 분석한 결과, 육질 1+등급이상의 비율은 대조구에서 약간 높은 편이었고 대조구에서는 육질 2등급 개체가 12.5%가 나온 반면 실험구에서는 모든 개체에서 1이상 등급을 나타내어 실험구에서 고급육 등급 출현율이 높은 것으로 나타났다. 육량등급에 있어서는 실험구에서 A등급이 약 31%로서 대조구의 25%보다 약간 높았으나 등급이 낮은 C등급 출현율이 상대적으로 높아 (12.5:31.2) 대체로 비슷한 수준인 것으로 나타났다. 이상의 도체성적 결과들을 종합적으로 분석해 보면, 거세우 고급육 프로그램에 의한 육질 1등급 이상 출현율이 대조구에서는 88.5%, 실험구에서는 100%로 나타났다. 표 7에는 본 발명에 따른 사료용 첨가물을 포함하는 TMF 식이에 따른 축우의 도체분석 결과가 나타나 있다.
구분 바코드 도체중 등지방 등심
면적		 육량
지수		 육량
등급		 근내
지방		 육색 지방색 조직감 성숙도 육질
등급		 최종
등급
대
조
구		 3426 309 12 76 66.37 B 7 5 3 1 2 1+ 1+B
3911 458 14 87 62.74 B 6 5 3 1 2 1+ 1+B
7463 301 17 86 62.58 B 6 5 3 1 2 1+ 1+B
7723 417 8 101 69.53 A 7 5 3 1 2 1+ 1+A
7764 411 14 94 65.02 B 7 5 3 1 2 1+ 1+B
7766 389 12 93 66.55 B 4 5 3 1 2 1 1B
8096 392 21 86 60.06 C 5 5 3 1 2 1 1C
호준 337 5 87 71.51 A 2 4 3 2 2 2 2A
1348 391 13 106 67.09 A 6 4 3 1 2 1+ 1+A
3139 455 10 109 68.41 A 7 5 3 1 2 1+ 1+A
3503 431 13 92 64.90 B 8 5 3 1 2 1++ 1++B
9608 374 11 84 66.48 B 2 4 3 2 2 2 2B
0392 405 17 85 62.11 B 5 4 3 1 2 1 1B
0411 386 13 83 64.81 B 7 5 3 1 2 1+ 1+B
0412 484 25 102 57.91 C 8 4 3 1 2 1++ 1++C
8346 423 17 92 62.58 B 6 4 2 1 2 1+ 1+B
평 균 398 13.9 91.4 64.92 5.8 4.6 2.9 1.13 2.0
실
험
구		 3429 358 25 80 57.68 B 5 5 3 1 2 1 1C
3431 414 11 90 65.30 B 5 5 3 1 2 1+ 1+B
3432 419 11 91 68.01 B 6 5 2 1 2 1+ 1+B
3433 420 23 89 58.54 C 5 5 3 1 2 1 1C
6151 442 23 96 58.81 C 7 5 3 1 3 1+ 1+C
7996 415 16 97 64.06 B 5 4 3 1 2 1 1B
7997 420 7 89 68.52 A 6 5 3 1 2 1+ 1+A
7998 361 11 91 67.70 A 9 5 3 1 2 1++ 1++A
0406 484 19 95 60.27 C 4 5 3 1 3 1 1C
0413 454 14 98 64.50 B 7 5 3 1 2 1+ 1+B
0415 447 20 90 59.88 C 7 5 3 1 2 1+ 1+C
0388 499 9 97 66.42 B 4 4 3 1 2 1 1A
수현 449 17 113 64.70 B 8 4 3 1 2 1++ 1++B
근우 417 5 95 70.50 A 5 4 3 1 3 1 1A
4770 397 12 103 67.77 A 7 4 3 1 2 1+ 1+A
광호 388 14 87 64.66 B 7 5 3 1 2 1+ 1+B
평 균 410 14.3 92.6 64.57 5.9 4.7 2.9 1.00 2.1
하기 표 8에는 본 발명에 따른 사료용 첨가물를 포함하는 TMF 식이에 따른 육질 및 육량등급 분석결과가 나타나 있다. 표 8을 참조하면, 실험구의 육질등급은 1 미만이 나타나지 않아 저급육질의 개선효과가 뛰어나며, 육량에 있어서는 A, B, C 등급 전반으로 분포가 다양해지는 경향을 나타내었다.
구 분 육질등급 육량등급
1이상 1 1미만 A B C
대조구 68.7% 18.8% 12.5% 25.0% 62.5% 12.5%
실험구 62.5% 37.5% 0% 31.3% 37.5% 31.2%
위에서 설명한 새송이 버섯폐배지의 사료화에 관한 연구 외에도 버섯폐배지의 가축 사료화에 관한 연구는 버섯배지의 원료인 면실피, 비트펄프, 볏짚 등이 가축용 사료와 동일하기 때문에 그동안 꾸준하게 연구되어왔으나 아직까지 과학적 근거를 토대로 실용화되는 단계에 이르지는 못하고 있다.
본 발명에서는 버섯폐배지를 가축사료로써 효과적으로 이용하기 위한 방법 을 제시하였다. 버섯폐배지를 가축사료로써 효과적으로 이용되기 위해서는 사료안전성에 대한 평가가 선행되어야한다. 상기에서는 본 발명에 따른 사료용 첨가물 및 이를 통해 제조된 사료를 적용시 그 안정성이 보장됨을 데이터를 통해 입증하였다. 또한, 본 발명에 따른 사료용 첨가물을 사용할 경우 육질 및 육량의 측면에서도 효과가 있어 사료비 절감, 고급육 생산 등 여러 면에서 효과가 있는 것으로 나타나고 있다.
축산농가에서 임의로 본 발명에 따른 사료용 첨가물를 만들어 축우의 영양수준을 고려하지도 않고 급여할 경우 오히려 역효과를 볼 수 있기 때문에 반드시 상기와 같은 데이터에 근거하여 제조된 사료를 급여하는 것이 사료비 절감 및 육질 향상에 도움이 될 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항 들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 버섯폐배지를 준비하는 단계;
    상기 버섯폐배지에 미강 및 당밀을 혼합하여 물에 녹인 후, 액상만을 추출하여 버섯폐배지 추출액을 제조하는 단계;
    상기 버섯폐배지 추출액에 아플라톡신(aflatoxin) 또는 오클라톡신(ochratoxin)에 대한 항균활성을 가지며, 자일라아제(Xylase), 셀룰라아제(Cellulase) 및 만나아제(Mannase)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 생성능을 갖는 Bacillus amyloliquifaciens CS47(수탁번호: KCCM 11049P) 및 Saccharomyces cerevisiae 를 접종하여 배양하는 단계; 및
    상기 미생물이 배양된 버섯폐배지 추출액을 버섯폐배지와 밀기울 및 콘코프를 혼합하여 제조한 버섯폐배지 혼합물에 접종하고 배양하는 단계;
    를 포함하는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버섯폐배지는 새송이 버섯폐배지인 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 미강 및 당밀은 각각 버섯폐배지의 1중량% 이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 버섯폐배지 추출액에 미생물을 접종하여 배양하는 단계는 30~40℃에서 2~4일간 수행되는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 미생물이 배양된 버섯폐배지 추출액은 버섯폐배지 중량의 1~10중량%로 접종하는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 버섯폐배지:밀기울:콘코프 혼합물은 수분함량이 40% 이하인 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 버섯폐배지:밀기울:콘코프는 각각 40~60:20~40:10~30 중량%로 혼합된 것임을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 버섯폐배지 추출액이 접종된 버섯폐배지 혼합물은 상온에서 1~3주 동안 혐기발효되는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 사료용 첨가물의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제2항, 또는 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따라 제조된 사료용 첨가물.
  14. 제1항 내지 제2항, 또는 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따라 제조된 사료용 첨가물을 포함하는 사료조성물.
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