KR101169789B1 - 붕해 및 소화효율이 우수한 양어용 펠렛 사료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 붕해 및 소화효율이 우수한 양어용 펠렛 사료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펠렛 사료 팽화 후에 효소로 코팅함으로써 물에서 일정시간이 지난 다음 서서히 풀어지고 어류의 위(胃)에서 붕해가 빨리되고 소화효율이 우수한 양어용 펠렛 사료에 관한 것이다.

Description

붕해 및 소화효율이 우수한 양어용 펠렛 사료{Pellet feed with excellent dissolution and digestibility for raising fish}

본 발명은 붕해 및 소화효율이 우수한 양어용 펠렛 사료에 관한 것이다.

양어용 사료는 생선(고등어, 까니리, 정어리, 멸치 등)에다 밀가루, 어분, 대두박 등을 혼합하여 만든 분말사료를 10% 가량 첨가하여 갈아서 펠렛 모양으로 성형한 다음, 성형 형태가 부스러지지 않게 하기 위하여 -20 ℃에서 냉동시킨 후 섭이시키는 생 사료(Moisture Pellet, MP)와 어분, 밀가루, 전분, 대두박, 글루텐 등을 혼합하여 팽화기에서 성형한 팽화 펠렛(EP, SEP, DP)의 2종류가 있으며, 현재 가장 많이 사용하고 있는 생 사료(MP)는 냉동되어 있던 펠렛을 어류에게 먹이기 위하여 수조에 던져 주면 어류가 먹기 전에 10 ～ 15%가 풀어져 바다로 흘러들어가기 때문에 바다 오염의 주범이라고 하여 정부 당국에서는 각종 지원책을 동원하여 생 사료의 사용을 억제하고 있고, 물에 던져 주었을 때 풀어지지 않는 팽화 펠렛 사료(EP, SEP, DP)를 권장하고 있지만 어류의 성장성이 팽화 펠렛 보다 생 사료가 우수하기 때문에 아직도 생 사료(MP)의 사용이 줄지 않고 있다.

팽화 펠렛 사료는 어분, 밀가루, 전분(알파 전분), 대두박, 옥수수, 대두 및 소맥 추출 글루텐(Gluten) 등을 혼합하여 80 메쉬(Mesh)로 분쇄한 후 비타민, 미네랄 등을 재혼합하여 교반한 후 압착 펠렛 제조기에 넣어 단순 압착하여 침강 펠렛을 제조하는 방법과 팽화기(Extruder)에 주입 후 80 ～ 200 ℃(통상 120 ～ 170 ℃)의 수증기를 보내어 팽화시켜 부상 펠렛을 제조하는 2가지 형태가 있다.

펠렛 사료 제조 시 배합되는 밀가루(소맥분) 및 전분은 어분 등의 사료원을 성형시키는 점결제(결착제) 역할과 동시에 수증기의 상변화(액체가 기체로 변화는 과정)시에 팽화하여 펠렛 내부에 기포집을 만들어 부상하게 하는 목적으로 배합한다. 좀 더 상세히 설명하면 전분은 아밀로스(amylose)와 아밀로펙틴(amylopectin)이란 두 종류의 거대 다당류과 상호 엉켜 미셀 구조를 형성하고 있다가 물을 넣고 가열하면 호화(알파-전분)하여 팽창하면서 점결력을 가질 뿐 아니라 부피가 팽창하는 물리적 성질을 가지고 있다. 그러나, 상온으로 되돌리거나 냉각하면 호화 전의 베타전분이 되면서 물과 잘 결합하지 않는 딱딱한 물질이 된다.

이와 같은 전분의 물성 때문에 침강 펠렛이나 부상 펠렛을 가리지 않고 어류의 위액에서 붕해(현재 시판 팽화 펠렛의 인공 위액에서 붕해시간 : 20 ～ 36시간)가 잘되지 않아 소화효율이 극도로 떨어지는 문제점을 가지고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 점결제로 전분 대신 카르복실메틸셀룰로오스(Carboxylmethylcellulose, CMC), 알긴산염, 구아검, 천연검, 카보폴, 메틸셀룰로오스, 한천, 펙틴, 카라기난 등을 사용하여 침강 펠렛인 경우는 붕해도 문제를 어느 정도 해결할 수 있지만, 상기 물질들은 수증기의 상 변화에 의하여 팽화가 되지 않기 때문에 부상 펠렛을 제조할 수 없을 뿐 아니라 어분 등과 혼합 결착력이 떨어져 건조 후 펠렛이 부스러지고 깨지기 때문에 팽화 펠렛에서는 사용할 수가 없다.

이와 같은 문제점 때문에 결착력과 팽화력을 동시에 가지고 있는 전분은 펠렛 사료 제조 시에는 배합하지 않을 수 없는 필수 물질이다.

그러나, 알파 전분으로 되었다 베타 전분으로 되돌아간 전분은 어류 위액(pH 2.6 ～ 3.8)에서 붕해(인공 위액에서 붕해시간 20 ～ 36시간)가 잘 되지 않아 섭이 사료의 소화효율이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 어류의 섭이량이 줄어들어 성장 속도가 둔화되는 큰 결점을 가지고 있어서 양어가들은 펠렛 사료(EP, SEP, DP)를 기피하고 생 사료(MP)를 선호하여 바다 오염의 주원인이 되고 있고 근해에서는 양식을 할 수 없을 정도로 바다 환경이 부영양화로 황폐화되어 가고 있다.

이와 같이 펠렛 사료 제조 시에 전분을 배합하는 것은 필수적이기 때문에 전분 배합 비율을 줄이고 다른 결착제와 병행하여 사용하는 방법도 연구되어 왔으나 완전한 방법을 찾지 못하고 있다.

그리고 알파 전분이 다시 베타 전분으로 되돌아가지 못하게 하기 위하여 글리세린 지방산 에스테르와 같은 유화제, 특히 모노글리세라이드(Monoglyceride)을 배합하고 수분을 급작스럽게 10% 이하로 떨어뜨리는 방법 등이 연구되어 왔으나, 이 또한 붕해 시간을 단축하고 소화 효율을 올리는 데는 크게 기여하지 못하고 있다.

이와 같은 방법도 효과가 없자 전분 분해 효소인 알파 아밀라아제와 당화 효소인 글루코 아밀라아제를 펠렛 사료에 배합하는 방법을 연구하였으나, 침강사료 제조 시에 알파 아밀라아제 및 글루코 아밀라아제는 배합하여 제조하면 유통 중에도 효소의 작용이 진행되어 펠렛이 부스러져 펠렛 사료로서 제 구실을 할 수 없고 팽화 사료 제조 시 어분 등 사료원과 함께 알파 아밀라제를 배합하면 팽화기(온도 120 ～ 170 ℃)에서 효소가 사멸하여 효소로서의 역할을 하지 못하게 된다.

또 다른 한편으로 어류의 위액에서 붕해가 잘 되지 않고 소화 효율이 떨어지는 것은 밀가루 속에 포함되어 있거나 사료원과 함께 배합하는 추출 글루텐(Gluten)이 팽화기에서 팽화하여 섬유성 망상 구조의 매트릭스(Matrix)를 형성하여 기포를 잡아주는 기포집을 만들어 펠렛을 부상하게 하는 식물성 단백질 때문인 것으로 알려져 있다.

육상 동물뿐 아니라 어류 동물성 단백질 중에서 수증기의 상변화에 의하여 섬유성 망상 구조를 형성하는 단백질이 없기 때문에 식물성 단백질인 글루텐을 사료원과 함께 배합하는 것은 필수적이다. 침강 펠렛의 경우에는 글루텐을 배제하고 제조할 수 있으나 부상 펠렛은 글루텐(소맥분)을 배제하고는 제조할 수 없다.

그리고 어류는 구강에서 먹이를 씹으면서 아밀라아제 등의 효소를 분비하여 먹이를 일부라도 분해하는 기능이 없고 먹이를 삼켜 위로 보내기만 하며, 위에서는 전분과 식물성 단백질인 글루텐을 분해할 수 있는 자체 효소가 분비되지 않거나 극소량 분비되기 때문에 어류 위액에서 베타 전분을 분해(α-1,4 glucosidic 결합을 분해)하지 못한다. 이로서 전분에 결착되어 있는 주 사료원인 어분 등이 위에서 펩신에 의한 분해가 잘 되지 않고 장에서도 소화 효율이 떨어져 섭이된 사료를 완전히 이용하지 못하기 때문에 사료계수가 높아지고 성장 속도가 둔화되는 문제가 있다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구한 결과, 효소를 성형된 펠렛 사료 표면에 코팅시켜 어류가 먹기 편하고 펠렛이 잘 부스러지지 않고 일정시간 이상 물(바닷물 포함)에 잘 떠 있으면서 어류가 먹이를 삼키면 위에서 빨리 붕해되어 소화 흡수가 잘 될 뿐만 아니라 투여한 사료가 영양원으로 이용되지 않고 배설되는 것을 최소화하여 바다의 오염(부영양화)을 방지하면서 사료계수가 낮고 성장성(어류 체중 증가)을 높인 펠렛 사료(EP, SEP, DP)를 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 바다 오염의 주범인 생 사료(MP, Moisture Pellet)를 대체하기 위한, 위(胃)에서 붕해, 소화 및 흡수가 향상된 양어용 펠렛 사료를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 팽화된 펠렛(Pellet) 사료에 효소가 코팅된 양어용 펠렛 사료를 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 펠렛 사료를 팽화시킨 후, 효소를 상기 펠렛 사료에 코팅하는 것을 특징으로 하는 양어용 펠렛 사료의 제조방법을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명의 제조방법으로 제조된 양어용 펠렛 사료는 양어장에서 어류를 양식함에 있어서 물(바닷물 포함)에서는 잘 풀어지지 않고 위에서는 빨리 붕해되어 소화 효율을 높이고 사료계수를 낮추어 축양 원가를 절감하면서 성장성(어체중 증가)은 높여 실질적 효과가 있고 바다 오염의 주범이라고 할 수 있는 생 사료(MP)를 대체 가능하다.

도 1은 MP 사료(생 사료)로 축양 중인 광어(상단)와, 실시예 1의 효소 코팅된 사료로 축양 중인 광어(하단)를 찍은 사진이다.
도 2는 효소 코팅된 사료를 먹이고 1시간 30분 경과한 광어를 해부하여 찍은 사진이다.
도 3은 효소 코팅된 사료를 먹이고 2시간 경과한 광어를 해부하여 찍은 사진이다.
도 4는 효소 코팅되지 않은 사료를 먹이고 6시간 경과한 광어를 찍은 사진이다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 펠렛 사료 팽화 후에 효소로 코팅함으로써 물에서 일정시간이 지난 다음 서서히 풀어지고 어류의 위에서 붕해가 빨리되고 소화 효율이 우수한 양어용 펠렛 사료의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 핵심은 팽화된 펠렛 사료에 효소가 코팅된 양어용 펠렛 사료 및 이의 제조방법에 있다.

보다 더 상세하게 설명하면 펠렛 사료를 팽화 후 효소로 코팅하면 이들 효소가 펠렛 표면에 흡착되어 있다가 어류가 섭이 시 표면에 흡착되어 있던 효소가 위액에서 활성화되어 붕해가 빨리되고 소화 효율이 크게 개선되는 것이다.

상기 효소는 α-아밀라아제, 말토게닉아밀라아제, β-아밀라아제, 셀룰라아제, β-글루카나아제, 글루코아밀라아제, 헤미셀룰라아제, 펙티나아제, 락타아제, 키시라나제, 키토사나아제, β-만나아제 등의 당 분해 효소; 리파아제 등의 지방 분해 효소; 피타아제 등의 인 분해 효소; 알카리성 프로테아제, 산성 프로테아제, 중성 프로테아제, 식물성 프로테아제, 브로멜라인 등의 단백질 분해 효소로서, 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

또한, 팽화된 펠렛 사료에 상기 효소를 팽화된 펠렛 사료 100 중량부에 대하여 0.001 ～ 20 중량부 또는 1 ～ 200,000 단위로 사용하여 코팅하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 0.001 ～ 7 중량부 또는 1 ～ 100,000 단위가 좋다. 만일 0.001 중량부 보다 적으면 원하는 효과를 달성할 수 없고, 20 중량부 보다 많으면 유통 중 효소 작용 억제가 불가한 문제가 있다.

더불어, 상기 효소를 유지류(동물성 유지류 또는 식물성 유지류)에 현탁시키거나, 피막형성제와 함께 물에 분산시키거나, 효소 수용액을 만들어 팽화된 펠렛 사료에 코팅하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 동물성 유지류 또는 식물성 유지류는 우지, 돈지, 어유, 양지, 닭기름, 옥수수유, 대두유, 레시친 , 면실유, 채종유, 식용잔유(정제된 것), 야자유, 해바라기유, 팜유, 미강유 등이 있고, 이를 팽화된 펠렛 사료 100 중량부에 대하여 0.1 ～ 15 중량부 사용하는 것이 코팅이 전질 균등한 이유로 바람직하다. 또한, 상기 피막형성제는 천연검, 구아검, 셀룰로오스, 알긴산염, 키토산염, 카르복실메틸셀룰로오스나트륨, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스(HPMC; hydoroxypropyl methyl cellulose), 폴리아크릴산나트륨, 폴리메틸카바마이드, 젤라틴, 리그닌설포네이트, 한천, 카라기난, 히드록시에틸셀룰로오스 및 플록사머 중에서 선택된 1종 이상이 바람직하며, 팽화된 펠렛 사료 100 중량부에 대하여 0.001 ～ 10 중량부로 사용하는 것이 피막이 안전한 이유로 바람직하다.

이와 같이 펠렛 사료 팽화 후 코팅하는 방법은 제조 과정 중 팽화(온도 120 ～ 170 ℃) 단계(Extruder 통과)에서 효소가 사멸되는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라 팽화기 통과 전단계인 분쇄 단계 또는 혼합 단계에서 효소를 미리 배합하는 것과 달리 효소가 펠렛 내부에 깊숙이 배합되어 있는 것이 아니고 펠렛 외부에 부착되어 있기 때문에 상당한 유통기간 동안에도 효소 활성기전이 진행되지 않아 전분의 결착력을 떨어뜨리지 않기 때문에 펠렛이 부스러지지 않고 펠렛 성형 상태가 깨끗하게 유지되면서 위에서는 붕해가 빨리되어 소화 효율을 향상시켜 사료계수가 낮아 내부사료 이용도를 높여 배설되는 분(糞)을 줄이기 때문에 바다 오염도 방지하내부성장 속도도 빨라졌다. 특히, 유지류로 1차 코팅하고 효소액 또는 분산액으로 2차 코팅하거나, 효소액 또는 분산액을 유지류, 피막 형성제, 유화제 등과 유제를 만들어 코팅하면 축양 시 사료를 물에 던져 주었을 때 펠렛 표면의 일부가 물에 빨리 풀어지는 결점을 해결할 수 있었다.

따라서, 본 발명은 팽화된 펠렛 사료에 유지류로 1차 코팅하고 효소로 2차 코팅하거나, 또는 팽화된 펠렛 사료에 효소, 유지류, 피막형성제 및 유화제로 제조된 유제가 코팅된 양어용 펠렛 사료 및 이의 제조방법 또한 포함된다. 상기 유화제는 프로필렌글리콜 지방산 에스테르, 레시틴, 글리세린 지방산 에스테르, 주정 추출물, 자당 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 글리세롤 지방산 에스테르 중에서 선택된 1종 이상이 바람직하다. 특히, 유제 제조 시 팽화된 펠렛 사료 100 중량부에 대하여 효소 0.001 ～ 20 중량부 또는 1 ～ 200,000 단위, 유지류 0.1 ～ 15 중량부, 피막형성제 0.001 ～ 5 중량부 및 유화제 0.05 ～ 10 중량부를 사용한다.

아울러 본 발명은 팽화된 펠렛 사료에 피막 형성제로 1차 코팅하고 유지류로 2차 코팅한 다음, 효소로 3차 코팅하거나, 팽화된 펠렛 사료에 유지류로 1차 코팅하고 피막형성제으로 2차 코팅한 다음 효소로 3차 코팅하거나, 팽화된 펠렛 사료에 유화제로 1차 코팅하고, 유지류로 2차 코팅한 다음 효소로 3차 코팅하거나, 또는 팽화된 펠렛 사료에 유화제로 1차 코팅하고, 효소로 2차 코팅하여 양어용 펠렛 사료를 제조하는 방법도 포함할 수 있다.

효소 코팅액의 제조는 효소를 효소력(단위)에 따라서 0.001 ～ 20% 수용액을 만들어 사용하고, 물에 녹지 않은 효소는 현탁액을 제조하여 교반하면서 코팅한다. 각각의 효소 단일 수용액을 코팅할 수도 있고 각각의 효소를 합제하여 수용액을 제조하여 코팅할 수도 있다. 또한, 효소 수용액 또는 현탁 수용액뿐 아니라 유지류(식물성 유지 또는 동물성 유지)와 효소 수용액을 단순 혼합하여 교반기로 계속 저어주면서 코팅할 수도 있고 친유성 유화제를 사용하여 O/W형의 유제를 만들어 코팅할 수도 있다.

어류 양식 수조에 펠렛을 던져 주면 통상 약 10분 이내에 어류가 다 섭이하기 때문에 물(바닷물)에 던져 주었을 때 최소 10 ～ 15분 동안에는 물(바닷물)에서 펠렛이 풀어지지 않아야 이상적인 펠렛이라고 할 수 있다. 더 나아가 양어가가 실수로 과잉의 사료를 던져 주었을 때 어류가 섭이하지 않고 남은 펠렛을 건져내기 위해서는 약 30분간은 물(바닷물)에서 풀어지지 않아야 한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 효소 수용액 또는 효소 분말의 현탁액을 팽화된 펠렛 사료에 코팅하는 것이 바람직하며, 또한 펠렛 외부에 부착되어 있던 효소가 유통 또는 보관 기간 동안에 펠렛 내부로 소량씩 침투되어 효소 작용이 진행되어 물에 빨리 풀어질 수 있어 코팅한 효소가 빨리 펠렛 속으로 침투되지 않고 펠렛 표면에 부착만 되어 있다가 섭이 후 위액에서는 즉시 활동할 수 있도록 하기 위하여 팽화된 펠렛 사료에 유지류를 1차 코팅한 다음 효소 수용액 또는 분산액을 2차 코팅하는 것이 더욱 바람직하며, 효소를 물에 용해 및 분산시킨 다음 유지류, 피막형성제, 유화제 등과 유제를 만들어 코팅하면 물에 던져 주었을 때 잘 풀어지지 않고 섭이 후 위에서는 붕해가 잘 되고 소화 효율이 높고 사료계수는 낮아지고 성장속도는 빨라지므로 가장 바람직하다. 이는 펠렛 내부로 침투되지 않고 펠렛 표면에 부착만하고 있다가 위액에서는 즉시 활성화되는 것은 효소를 포함한 수용액이 유지류, 유화제 및 피막형성제에 의하여 효소 수용액 또는 분산액을 미세 입자로 분산시켜 피막 외쪽에 효소가 부착되어 있기 때문으로 판단된다.

다른 한편으로 어류의 생리적 현상을 살펴보면 어류는 육식성 어류와 초식성 어류로 분류되며 대부분 해산 어류는 육식성 어류이며 이들 육식성 어류는 탄수화물(전분 등)을 분해 흡수하여 에너지원으로 이용하지 못하고 체외로 배설하는 것으로 알려져 있으며 식물성 단백질(글루텐 등)도 분해할 수 있는 프로테아제를 체내에서 분비하지 못하거나 극미량 분비하는 것으로 알려져 있다.

2009년 1월 농림수산식품부 국립수산과학원에서 발표한 “고효율 배합사료 개발및 실용화 연구-I”(과학원간행물번호 TR-2009-AQ-001) 58페이지 “사료원별 소화율 연구”를 보면 백색어분(명태류), 백색어분(대구류), 갈색어분(멸치류), 갈색어분(잡어류), 갈색어분(정어리류) 등의 해산어류에서 유래되는 단백질(actin, myogen, tropomyogen, actomyogen)은 소화율이 90% 이상인데 곡류 사료원, 즉 대두박(glycinin, conglycinin 등)과 콘-글루텐(corn-gluten)의 조단백질은 70% 이하로 발표되었다. 그러나, 식물성 단백질이 70% 정도 소화된 것이 어류가 이들 단백질을 분해할 수 있는 효소를 자체 분비하는 것인지, 어류 유래 동물성 단백질을 분해하는 프로테아제가 부반응으로 식물성 단백질을 분해한 것인지에 대한 연구는 없었으나 본 발명자들의 축양 경험과 현재까지 발표된 문헌으로 보아서 부반응에 의한 분해라고 판단한다.

그러므로 펠렛을 붕해하는 목적과 병행하여 어류가 자체적으로 합성 분비할 수 없는 효소를 펠렛 사료에 배합하는 것이 펠렛 성형을 위하여 배합한 전분과 글루텐을 분해하는 데 필수적이다. 그러나 이들 효소의 불활화 온도는 110 ℃(단백질 효소는 70 ℃)가 최대 온도이기 때문에 팽화 펠렛 제조 시 팽화단계(120 ～ 170 ℃)에서 전부 사멸되어 배합해도 아무런 효과를 발휘할 수 없었다. 펠렛 성형(팽화 단계를 거친 다음) 후 코팅을 하면 불활화도 완전히 방지할 수 있다.

코팅방식으로는 분무식, 침지식, 흡착식 중 어느 방식을 사용해도 좋으나 분무식이 펠렛에 골고루 코팅이 가장 잘 되었다.

이렇게 제조된 최종 펠렛 사료로 양식하는 양어의 축양방법 역시 본 발명에 포함된다.

이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1 : 팽화 펠렛 성형 후 1차 효소액 코팅

(가) 팽화 펠렛 사료 조성물

어분(칠레산 슈퍼 프라임급) 70.0 중량%

밀가루(소맥분) 4.0 중량%

알파전분 7.0 중량%

탈피대두박 2.0 중량%

오징어간어분 2.0 중량%

옥수수 추출 글루텐 3.0 중량%

연어유 2.0 중량%

종합비타민 및 종합미네랄 0.5 중량%

수증기 9.5 중량%

(나) 혼합 및 분쇄

상기 (가)의 조성물을 혼합기에 넣고 20분간 골고루 혼합한 담은 분쇄기로 옮겨 30분간 가동하여 80 메쉬가 되게 분쇄하였다.

(다) 팽화기(Extruder) 및 냉각

상기 (나)항의 분쇄된 조성물을 팽화기에 넣고 수증기를 보내어 팽화시켜 직경 9 ～ 10 mm의 펠렛으로 성형하고, 성형한 펠렛을 에어쿨러로 냉각하였다.

(라) 효소액 및 효소액 1차 코팅

(1) 효소액의 제조

a. 수용액 제조

성형된 펠렛 사료 2500 g에 대하여 α-아밀라아제 0.2 g과 산성 프로테아제 0.4 g을 적당한 용기에 넣고 물을 가하여 100 g 되게 하였다.

b. 유지류에 효소액을 현탁하는 방법

성형된 펠렛 사료 2500 g에 대하여 α-아밀라아제 0.2 g과 산성 프로테아제 0.4 g, 연어유 100 g을 달아서 교반기가 부착되어 있고 가온할 수 있는 용기에 넣은 다음 40 ～ 60 ℃로 가온하면서 교반하여 주었다.

c. O/W형 유탁액을 제조하는 방법

성형된 펠렛 사료 2500 g에 대하여 α-아밀라아제 0.2 g, 산성 프로테아제 0.4 g, 물 60 g을 넣고 70 ℃로 가온하고 이와는 별도로 어유 20 g, 글리세린 지방산 에스테르 2.4 g, 소르비탄 지방산 에스테르 1.6 g을 넣고 70 ℃로 가온한 후 두 액을 호모믹시기에서 유화하여 O/W형 유탁액을 제조하였다.

(2) 코팅방법

a. 분무식(Spray식) 코팅방법 : 상기 (1)에서 제조한 효소액을 상기 (다)의 팽화 펠렛 1000 g에 대하여 20 ～ 30 g을 분사식(spray식)으로 코팅하였다.

b. 흡착식 코팅방법: 교반이 가능한 코팅팬(의약품 제조용)에 상기 (다)의 펠렛 1000 g을 넣고 코팅팬을 돌리면서 상기 (1)의 a에서 제조한 효소 수용액 20 g을 소량씩 뿌려주면서 코팅하였다.

c. 침지식 코팅방법: 상기 (1)의 a에서 제조한 효소액에 상기 (다)의 펠렛을 집어넣었다 1초 만에 건져 내었다. 효소액을 펠렛 1000 g에 대하여 20 ～ 30 g만 코팅되도록 속도를 1초이하로 잘 조절하는 것이 중요하다.

(마) 붕해도 시험

인공위액의 제조 : 물에 10% 염산을 가하여 pH가 3.0(어류 위액 pH 2.6 - 3.8)이 되도록 제조하였다.

붕해도 시험기 : 시험용 펠렛을 100 ml 삼각 플라스크에 넣고 물(바닷물) 또는 인공위액을 80 ml 넣은 다음 150 회/분 좌우 운동하는 쉐이커(shaker)에 올려놓고 실험하였다.

(바) 붕해도 실험 결과

코팅 처리를 하지 않은 펠렛은 물에서 23시간이 지나서 풀어지기 시작하였고 인공위액에서는 27시간 만에 완전히 붕해되었으나 코팅 처리한 펠렛은 물(바닷물)에서는 5분 이내에 표면부터 풀어지기 시작하여 펠렛의 조각이 떨어져 나오기 시작하였고 인공위액에서는 1시간 10분 만에 완전히 붕해가 되었다[표 1].

효소를 수용액으로 제조한 것, 유지류에 현탁한 것, O/W형의 유탁액으로 제조한 것이거나 코팅방식을 분무식, 흡착식, 침지식으로 한 것을 가지고 붕해도 시험한 한 결과 어느 것이거나 별다른 차이가 없었다[표 1].

구분		물에 풀리는 시간	인공위액에서의 붕해시간
효소 코팅처리	코팅방법
×	×	23시간 이상	27시간
○, 효소액 a	a	5 ～ 31분	50분 ～ 1시간 10분
○, 효소액 a	b	5 ～ 26분	47분 ～ 1시간 5분
○, 효소액 a	c	5 ～ 24분	45분 ～ 1시간 8분
○, 효소액 b	a	7 ～ 42분	52분 ～ 1시간 7분
○, 효소액 c	a	8 ～ 41분	56분 ～ 1시간 10분

(사) 축양시험

사육 중인 광어를 24시간 절식(전에 먹인 사료가 위속에 남아 있지 않도록 하기 위하여)한 후 코팅을 하지 않은 팽화 펠렛과 효소 코팅을 한 팽화 펠렛을 실험군으로 따로 따로 섭이시킨 후[도 1], 1시간, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간, 6시간, 12시간 경과 시마다 해부를 해 보았다. 효소 코팅을 한 것을 먹은 광어는 1시간 만에 붕해가 되기 시작하였고, 1시간 30분 지나서 섭이한 펠렛이 붕해되어 죽상으로 된 상태를 확인하였고[도 2], 2시간 지난 것은 완전히 붕해되었으나[도 3] 코팅 처리하지 않는 것은 6시간이 지나도 붕해되지 않고 섭이시킨 크기보다 1.7배 부풀어 펠렛 원형을 그대로 유지하고 있었고 스폰지와 같은 탄성이 있었다[도 4]. 12시간 지난 다음 해부한 결과, 그때서야 붕해가 되기 시작하여 펠렛 원래의 원형이 풀어져 죽상으로 되기 시작하였다.

한편, 도 1은 상단은 MP 사료(생 사료)로 축양 중인 광어이고, 하단은 실시예 1의 효소 코팅한 사료로 축양 중인 광어를 찍은 사진이다. 본 발명에 따른 사료로 축양 중인 광어가 색깔도 좋고 건강해 보이는 모습이 MP로 축양하는 광어 보다 월등히 우수함을 확인할 수 있다.

실시예 2: 팽화 펠렛 성형 후 1, 2차 코팅

(가) 팽화 펠렛의 조성물과 성형방법은 상기 실시예 1과 동일하다.

(나) 효소액의 제조

성형된 펠렛 사료 2500 g에 대하여 α-아밀라아제 0.4 g, 산성 프로테아제 0.5 g, 리파아제 0.1 g을 넣고 물을 가하여 100 g 되게 하였다.

(나) 코팅방법

팽화 펠렛 사료 100 중량부에 대하여 2 ～ 3 중량부로 증량되도록 어유(연어유)를 분무식으로 분사하면서 펠렛 표면에 1차 코팅하고 다시 상기 효소액을 팽화 펠렛 사료 100 중량부에 대하여 2 ～ 3 중량부 되도록 2차 코팅하였다.

이와 같이 유지류를 1차로 코팅하면 펠렛 표면을 유지류가 피막 형성하여 α-아밀라아제, 프로테아제, 리파아제 등이 펠렛 내부로 침투되지 않아 물(바닷물)에서는 늦게 풀어지고 인공 위액에서는 빠른 시간 이내에 풀어지는 본 발명의 효과를 증명하기 위함이다.

(다) 붕해도 시험방법

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

(라) 붕해도 시험결과

대조군으로 1, 2차 코팅을 하지 않은 펠렛의 붕해 시간은 물에서 23시간이 지나서 풀어지기 시작하였고 인공위액에서는 27시간 만에 완전히 붕해되었으나, 1, 2차 코팅을 실시한 것은 물(바닷물)에서는 15분 경과 후부터 펠렛 표면이 꺼실꺼실해지면서 사료원 조각이 떨어져 나오기 시작하였고 인공위액에서는 1시간 40분 만에 안전히 붕해되어 펠렛 성형 전 사료원 분말 사이즈(80 메쉬)의 크기로 물에 분산되었다. 또한, 어유 대신 대두유, 옥수수유 등의 식물성 유지류를 1차 코팅하여도 붕해 시간은 동일하였다.

(마) 축양시험

상기 실시예 1과 같이 24시간 절식시킨 광어에게 1, 2차 코팅을 한 펠렛을 먹인 후 매시간 마다 한 마리씩 잡아 해부한 결과, 1시간 지난 것은 붕해하기 시작되는 기미가 보였고 2시간 지난 것은 완전히 붕해되어 죽상으로 되었으며 4시간 지난 것은 위에는 죽상의 펠렛이 남아 있는 것이 거의 없고 장으로 넘어가 있었다.

실시예 3: 팽화 펠렛 성형 후 효소 유제 코팅

(가) 팽화 펠렛의 조성물과 성형방법은 상기 실시예 1과 동일하다.

(나) 효소 유제액의 제조

성형된 펠렛 사료 2500 g에 대하여 α-아밀라아제 0.2 g, 산성 프로테아제 0.5 g, 리파제 0.1 g, 어유 20 g, 소르비탄지방산에스테르 60 g을 넣고 물을 가하여 100 g 되게 하였다.

물을 가하기 전, 물에 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스(HPMC), 키토산염, 알기산염 등의 피막 형성제를 성형된 펠렛 사료 2500 g에 대하여 0.1 ～ 2 g씩 넣어 용해시킨 다음 제조하기도 하였다.

(다) 코팅방법

성형된 펠렛 2,500 g을 코팅기에 넣고 팬을 돌리면서 상기 (나)항의 효소 유제액 100 g을 15분에 걸쳐 분사하여 코팅하였다.

(라) 붕해도 시험 결과

코팅 처리를 하지 않은 펠렛은 물에서 23시간이 지나서 풀어지기 시작하였고 인공위액에서는 27시간 만에 완전히 붕해되었으나, 효소 유제액으로 코팅한 펠렛은 물에서는 25분 동안 붕해되지 않았으며 인공 위액에서는 1시간 50분 만에 완전히 붕해되었다.

상기 수십 가지의 변화요소(피막 형성제의 종류, 유지의 종류 및 유화제의 종류를 다르게 함)를 전부 실험해 본 결과, 물(바닷물)에서의 붕해시간 지연의 차는 1 ～ 30분이었고 인공 위액에서는 1시간 50분 만에 완전히 붕해되었다.

(마) 축양실험

상기 실시예 1과 같이 24시간 절식시킨 광어에게 유제 코팅을 한 펠렛을 먹인 후 매시간 마다 한 마리씩 잡아 해부한 결과, 1시간 지난 것은 붕해하기 시작되는 기미가 보였고 2시간 지난 것은 완전히 붕해되어 죽상으로 되었으며 4시간 지난 것은 위에는 죽상의 펠렛이 남아 있는 것이 거의 없고 장으로 넘어가 있었다.

또한, 실질적인 성장성 축양실험을 하기 위하여, 상기 실시예 3의 팽화 펠렛을 대량 제조하여 8월 1일부터 12월 30일까지 5개월간 제주도 양식장에서 성장성(어체중 증가)에 대한 축양실험을 생 사료(MP)를 대조군으로 하여 실시하였다.

광어는 22 ～ 26 ℃(8 ～ 12월)에서 섭이 활동이 활발하고 사료 종류에 따른 성장성의 차이가 현격히 나타나며, 저수온기 20 ℃ 이하에서는 생 사료(MP)와 팽화 펠렛 사료와의 성장성 차이가 나지 않는 것으로 국립수산과학원이 2009년 1월 과학원간행물(TR-2009-AQ-001)로 보고한 바가 있어서 최적 수온기에만 축양실험을 실시하였다.

성장성(어체중 증가)은 어체중 300 ～ 400 g짜리 광어를 2개의 다른 수조에 넣고 매일 같이 동일중량(건조물 기준)의 생 사료(MP)와 실시예 3(SEP)의 사료를 1일 2회씩 섭이시키고 1개월 간격으로 어체중을 평량하여 평균치를 구하였다.

양 사료(MP와 SEP)에 있어서 5개월 후 어체중 증가는 유의할만한 차이를 발견할 수 없었으나, 실시예 3을 섭이시킨 광어가 더 건강하고 색깔도 좋았다.

실시예 4: 팽화 펠렛 성형 후 1, 2, 3차 코팅

(가) 팽화 펠렛의 조성물과 성형방법은 상기 실시예 1과 동일하다.

(나) 효소액의 제조

성형된 펠렛 사료 2500 g에 대하여 α-아밀라아제 0.4 g과 산성 프로테아제 0.1 g를 적당한 용기에 넣고 물을 가하여 100 g 되게 하였다.

(다) 피막 형성제 제조

성형된 펠렛 사료 2500 g에 대하여 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스(HPMC) 2 g를 달아 적당한 용기에 넣고 물을 가하여 100 g 되게 한 다음 서서히 교반하여 완전히 투명한 용액을 만들었다.

(라) 유지 제조

연어유를 그대로 사용하였다.

(마) 유화제 제조

소르비탄 지방산 에스테르 중 HLB가가 4.3인 것을 사용하였다.

(바) 코팅방법

a. 1차 피막형성제, 2차 유지류, 3차 효소액 코팅

성형된 펠렛 2500 g을 코팅팬에 넣고 코팅팬을 돌리면서 (다)의 피막 형성제

25 g을 10분 동안 서서히 분사하고 열풍(80 ℃)를 보내어 건조한 다음 (라)의 연어유 50 g을 분사하고 (나)의 효소액 50 g을 스프레이하여 코팅하였다.

b. 1차 유지류, 2차 피막형성제 ,3차 효소액 코팅

상기 a항의 코팅방식을 1차 연어유, 2차 피막형성제, 3차 효소액의 순서로 바꾸어서 실시하였다.

c. 1차 유화제, 2차 유지류, 3차 효소액 코팅

성형된 펠렛 2500 g을 코팅팬에 넣고 코팅팬을 돌리면서 (마)의 유화제 20g를 압력 스프레이로 분사한 후 2차로 연어유 50 g을 동일방식으로 분사하고 3차로 상기 (나)의 효소액 50 g을 코팅하였다.

d. 1차 유화제, 2차 효소액 코팅

성형된 펠렛 2500 g을 코팅팬에 넣고 팬을 돌리면서 (마)의 유화제 50 g를 10분 동안 서서히 가압 스프레이한 후 (나)의 효소액 50 g을 코팅하였다.

(사) 붕해도 시험 결과

코팅방법 a, b는 물에는 15분 경과 후 풀어지기 시작하였고 인공 위액에서는 1시간 15분 만에 완전히 붕해되었으며 c는 물에는 17분 경과 후 풀어지기 시작하였고 인공위액에서는 1시간 12분 만에 완전히 붕해되었으며 d는 물에는 5분 만에 풀어지기 시작하였고 인공 위액에서는 56분 만에 완전히 붕해되었다.

(아) 축양시험

상기 실시예 1과 같이 24시간 절식시킨 광어에게 유제 코팅을 한 펠렛을 먹인 후 매시간 마다 한 마리씩 잡아 해부한 결과, 1시간 지난 것은 붕해하기 시작되는 기미가 보였고 2시간 지난 것은 완전히 붕해되어 죽상으로 되었으며 6시간 지난 것은 위에는 죽상의 펠렛이 남아 있는 것이 거의 없고 장으로 넘어가 있었다.

본 발명으로 제조한 펠렛 사료로 생 사료(MP)를 대체하여 축양하여도 어류 성장속도는 동일하고 축양 원가가 절감될 뿐만 아니라 섭이 시 부스러진 사료 배출물과 사료 미소화 어류 배설물에 의한 바다 오염이 줄어들면서 수계성 질병 발생율도 현저히 줄어들어 양식 환경이 크게 개선될 것을 확신한다.

Claims (9)

1. 팽화된 펠렛(Pellet) 사료에 피막형성제가 1차 코팅되고, 유지류가 2차 코팅되고, 효소가 3차 코팅된 것을 특징으로 하는 양어용 펠렛 사료.
   
2. 팽화된 펠렛(Pellet) 사료에 유지류가 1차 코팅되고, 피막형성제가 2차 코팅되고, 효소가 3차 코팅된 것을 특징으로 하는 양어용 펠렛 사료.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1 또는 2항에 있어서,
   상기 효소는 α-아밀라아제, 말토게닉아밀라아제, β-아밀라아제, 셀룰라아제, β-글루카나아제, 글루코아밀라아제, 헤미셀룰라아제, 펙티나아제, 락타아제, 키시라나제, 키토사나아제, β-만나아제, 리파아제, 피타아제, 알카리성 프로테아제, 산성 프로테아제, 중성 프로테아제, 식물성 프로테아제 및 브로멜라인 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 양어용 펠렛 사료.
   
6. 청구항 1 또는 2항에 있어서,
   상기 팽화된 펠렛 사료 100 중량부에 대하여 0.001 ～ 20 중량부 또는 1 ～ 200,000 단위의 효소가 코팅된 것을 특징으로 하는 양어용 펠렛 사료.
   
7. 청구항 1 또는 2항에 있어서,
   상기 유지류는 우지, 돈지, 어유, 양지, 닭기름, 옥수수유, 대두유, 레시친, 면실유, 채종유, 야자유, 해바라기유, 팜유 및 미강유 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 양어용 펠렛 사료.
   
8. 청구항 1 또는 2항에 있어서,
   상기 피막형성제는 천연검, 구아검, 셀룰로오스, 알긴산염, 키토산염, 카르복실메틸셀루로스나트륨, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스(HPMC), 폴리아크릴산나트륨, 폴리메틸카바마이드, 젤라틴, 리그닌설포네이트, 한천, 카라기난, 히드록시에틸셀룰로오스 및 플록사머 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 양어용 펠렛 사료.
9. 삭제

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