KR101216669B1 - 흑운모와 유용미생물을 이용한 발효물을 함유하는 생육촉진용 가축사료 첨가제 - Google Patents
흑운모와 유용미생물을 이용한 발효물을 함유하는 생육촉진용 가축사료 첨가제 Download PDFInfo
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Abstract
분쇄된 흑운모에 밀기울, 쌀겨, 및 당밀로 이루어진 군에서 1이상을 포함하는 탄수화물, 물, 및 미생물을 혼합하여 흑운모를 발효시키는 방법, 이러한 방법에 따라 제조된 발효된 흑운모, 흑운모 발효용 조성물, 및 이를 유효성분으로 포함하는 사료첨가제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 사료 첨가제는 미네랄 공급원이자 생균제 역할을 동시에 수행하는바, 가축의 면역기능을 활성화시키고, 내병성이 증진되며, 소화촉진 효과로 인한 성장촉진이 개선되는 효과를 발휘한다.
Description
본 발명은 분쇄된 흑운모에 밀기울, 쌀겨, 및 당밀로 이루어진 군에서 1이상을 포함하는 영양원, 물, 및 미생물을 혼합하여 흑운모를 발효시키는 방법, 이러한 방법에 따라 제조된 발효된 흑운모, 및 이를 유효성분으로 포함하는 사료첨가제에 관한 것이다.
1950년대 동물 사료에 소량의 항생제를 첨가함으로써 단위 동물의 성장률과 사료 효율을 향상시킨다는 결과가 보고되고 있다. 항생제는 사료 첨가제로서 일반적으로 사용되나, 생육과 사료 전환비의 개선에 미치는 이들 항생제의 작용기작은 아직 충분히 밝혀지지 않았다. 이러한 항생제로써 버지니아마이신, 틸로신, 플라보마이신, 아보파르신 등이 널리 사용되고 있다.
한편, 국내 가축사료에 대한 항상제의 남용은 최근 언론보도에서 지적할 정도로 문제가 대두되고 있다. 항생제에 대한 병원성 박테리아의 내성은 사람은 물론 가축에서도 빠르게 증가하고 있다. 이는 박테리아에 감염된 인축의 치료를 어렵게 만들며, 새로운 종류의 항생제 개발을 필요하게 한다. 여러 전문가들은 각종 항생제에 대한 내성 가속화의 원인으로 동물 사료에서 항생제의 광범위한 사용을 들고 있다. 이에, 스웨덴에서는 동물 사료에서 생육 촉진제로서 모든 항생제의 사용을 금지시켰고 덴마크에서는 아보파르신과 같은 특정 항생제의 사용을 금지시켰다. 그 외 나라에서도 소비자와 건강 보호 단체의 압력으로 인해 가축에 있어서 항생제 사용을 제한하고 있는 실정이다.
이러한 경향에 맞춰, 사료 산업은 가축의 내병성을 향상시키고, 사료 효율과 생육 촉진 효과를 지닌 천연물의 개발에 관심을 가져왔다. 그러한 산물의 예로써, 키토산, 베타글루칸 등의 축산산업에서 널리 사용되고 있는 천연 사료 첨가물이 있다.
생균제는 1980년대 후반부터 단위가축의 생산성을 개선시킬 목적으로 Saccharomyces cerevisiae , Lactobacillus acidophilus, Bacillus subtilis 등이 주로 이용되어 왔다(Fuller and Cole 1989; Chiang and Hsieh, 1995; Martin et al ., 1995). 특히 가축에 급여되는 생균제에는 생균, 사균 및 그 발효부산물로 구성되어 있으며, 유산균, 효모, 세균 및 곰팡이 등의 단일 또는 복합적인 형태로 이용되는데, Newbold 등(1990)은 그 작용기작을 ‘생균제는 장내에서 유익균이 유해균을 경쟁적으로 배제함으로써 영양소 흡수에 대한 최적의 상태를 유지하도록 한다고 설명하였다. 최근 가축에 사용되는 항생제가 역으로 내성 증가 등의 상반되는 유해성을 보임에 따라 항생제의 사용이 엄격하게 규제 되었고, 이를 계기로 항생제를 대체할만한 첨가물질로서 미생물을 이용한 효모제, 효소제 및 생균제의 연구가 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다.
한편, 흑운모(biotite)는 운모중 검은색을 띠는 광석으로 형상은 차돌처럼 생겼으나 비늘같이 한겹씩 떨어지며 광택이 난다. 흑운모는 원적외선 방사율 93% 이상(온도 40 C)이며, 주성분은 SiO2(실리카 또는 이산화규소)가 68% 이상이고 알루미늄, 마그네슘, 칼슘 등이 포함되어 있다.
이와 같은 배경 하에서, 본 발명자들은 발효 흑운모 사료 첨가제 생산 방법을 고안하고, 육계와 육성돈의 사료에 적정량 희석하여 사육한 경우 일당 증체량과 사료 효율을 현저히 증대시킬 수 있음을 확인하고 이에 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 분쇄된 흑운모에 밀기울, 쌀겨, 및 당밀로 이루어진 군에서 1이상을 포함하는 영양원, 물, 및 미생물을 혼합하여 흑운모를 발효시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 발효 흑운모를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 분쇄된 흑운모, 밀기울, 쌀겨, 및 당밀로 이루어진 군에서 1이상을 포함하는 발효에 필요한 영양원과, 물, 및 미생물을 포함하는 흑운모 발효용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 흑운모 발효용 조성물을 유효성분으로 포함하는 사료 첨가제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 사료 첨가제를 유효성분으로 포함하는 사료용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 흑운모 발효용 조성물을 유효성분으로 포함하는 식품 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태로서, 분쇄된 흑운모에 밀기울, 쌀겨, 및 당밀로 이루어진 군에서 1이상을 포함하는 영양원, 물, 및 미생물을 혼합하여 흑운모를 발효시키는 방법 및 이러한 방법에 따라 제조된 발효 흑운모에 관한 것이다.
또한, 분쇄된 흑운모, 밀기울, 쌀겨, 및 당밀로 이루어진 군에서 1이상을 포함하는 영양원, 물, 및 미생물을 포함하는 흑운모 발효용 조성물에 관한 것이다.
본 발명자들은 분쇄된 흑운모를 밀기울, 쌀겨, 당밀, 물, 및 미생물과 혼합시켜 배양한 결과 흑운모가 발효됨을 발견하고 본 발명을 완성하였다. 보다 구체적으로, 흑운모의 성분 변화를 통해 흑운모가 발효되었음을 확인하였는바, 발효 전의 흑운모와 비교하건대 발효전 흑운모 가루에서는 전혀 검출되지 않았던 유산균과 효모균이 다량 검출되어 발효가 확실히 되었음을 확인하였고, 또한 원래 존재했던 일반 세균들의 경우 그 수가 크게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 또한 알루미늄과 규소의 함량이 발효를 위해 기타 조성물과 혼합되어지는 과정에서 비율이 감소(표 3) 되는 것을 확인하였고, 마지막으로, 발효 전의 흑운모의 경우 당업계에 공지된 바와 같이 단백질, 지방, 및 섬유소의 함유량이 극히 미량이였으나 발효된 흑운모에서는 단백질, 지방, 및 섬유소가 다량 검출되었다 (표 4).
발효효율을 고려하여, 흑운모는 분쇄된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 100 내지 350 메쉬 크기의 평균 입자로 분쇄된 것이 가장 바람직하다.
본 발명에서 용어, "발효"는 흑운모가 함유되어 있는 조성물에서 유용미생물이 증식되어 유용미생물이 지니고 있는 효소를 이용하여 흑운모가 포함된 성분을 변화시키는 과정을 말한다. 발효 조건은 혼합되는 미생물의 종류, 혼합되는 미생물, 영양원, 및 분쇄된 흑운모의 양 및 농도에 따라 조절될 수 있으며, 예를 들어 30~37℃의 발효 온도에서 1일 이상 발효시킬 수 있다. 본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 분쇄된 흑운모를 밀기울, 쌀겨, 당밀, 물, 및 미생물과 혼합시킨 혼합액을 발효교반조에 넣고 1일 동안 발효시켰다.
본 발명에서 용어, "고상발효"는 인공조성의 액상배지를 사용하는 액상발효와는 달리, 천연곡류 및 부산물 등을 발효 배지로 사용하는 것을 말한다. 액상발효에 비해 비용이 저렴하고 생산수율이 높으며, 산업폐수가 발생하지 않으면서 다양한 유기물을 만들 수 있는 장점이 있다. 액상발효에 비해 시설비나 운전비가 절감되고 생성물의 분리가 용이하며, 높은 에너지 효율성을 갖고, 충분히 분화된 구조로의 생성물의 생산이 가능한 것이 장점이다.
본 발명에서 미생물 및 분쇄된 흑운모와 함께 혼합되는 영양원에는 당업계에 공지된 다양한 형태의 발효 배지가 포함되나, 바람직하게는 물 및 밀기울, 쌀겨, 및 당밀로 이루어진 군에서 선택된 1이상 포함된 것이 바람직하고 가장 바람직하게는 물, 밀기울, 쌀겨, 및 당밀이 모두 포함된 것이 바람직하다. 이에 따른 조성물의 바람직한 중량비는 흑운모 50~80 중량비, 밀기울 1~10 중량비, 쌀겨 20~50 중량비, 당밀 1~5 중량비, 및 물 30~40 중량비로 혼합한 것이다. 본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 흑운모 750(800, 500, 700, 600, 780)kg, 쌀겨 200(200, 300, 150, 200, 200)kg, 밀기울 50(0, 200, 300, 300, 20)kg, 물 250(250, 250, 250, 150, 250, 230) l을 사용하였다.
본 발명에서 용어, "미생물"은 당업계에 공지된 유용 미생물은 모두 포함하며, 바람직하게는 유산균, 바실러스균, 효모균, 누룩균, 및 이로부터 변형된 균주로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 균주일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 유산균을 포함한 1종 이상의 균주를 혼합한 것이다.
바람직하게, 상기 유산균은 락토바실러스 플라타럼(Lactobacillus platarum), 락토바실러스 람노수스(Lactobaillus rhmanosus), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 및 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus)으로 이루어진 군에서 선택된 1이상이고, 상기 바실러스균은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 및 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans)로 이루어진 군에서 선택된 1이상이고, 효모균은 피키아 글루이베리(Pichia kluyveri), 및 사카로마이세스 세레비지애(Saccaharomyces cerevisiase)로 이루어진 군에서 선택된 1이상이고, 누룩균은 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 니거( Aspergillus niger), 아스퍼질러스 프레버스( Aspergillus flavus), 아스퍼질러스 퓨미가터스( Aspergillus fumigatus), 아스퍼질러스 오크라세우스( Aspergillus ochraceus), 아스퍼질러스 시도위( Aspergillus sydowii), 및 아스퍼질러스 베르시콜러(Aspergillus versicolor)로 이루어진 군으로부터 1이상이고, 변형된 균주는 엔테로코커스 페시움(Enterococcus faecium), 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 알리멘타리우스(Lactobacillus alimentarius), 락토바실러스 아밀로필러스(Lactobacillus amylophilus), 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis), 락토바실러스 뷰츠네리(Lactobacillus buchneri), 락토바실러스 코리네포미스 아종 코리니포미스(Lactobacillus coryniformis subsp. coryniformis), 락토바실러스 코리니포미스(Lactobacillus coryniformis), 락토바실러스 크러스토럼(Lactobacillus crustorum), 락토바실러스 디올리보란스(Lactobacillus diolivorans), 락토바실러스 파시미니스(Lactobacillus farciminis), 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 프럭티보런스(Lactobacillus fructivorans), 락토바실러스 갈리나룸 파샬(Lactobacillus gallinarum partial), 락토바실러스 함메시(Lactobacillus hammesii), 락토바실러스 하비넨시스(Lactobacillus harbinensis), 락토바실러스 메일퍼멘턴스(Lactobacillus malefermentans), 락토바실러스 말리(Lactobacillus mali), 락토바실러스 노덴시스(Lactobacillus nodensis), 락토바실러스 오리스(Lactobacillus oris), 락토바실러스 파라뷰체리(Lactobacillus parabuchneri), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis), 락토바실러스 파라케피리(Lactobacillus parakefiri), 락토바실러스 파라리멘타리우스(Lactobacillus paralimentarius), 락토바실러스 레우테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 센마이주케이(Lactobacillus senmaizukei), 락토바실러스 샤페아(Lactobacillus sharpeae), 락토바실러스 수비쿠스(Lactobacillus suebicus), 락토바실러스 베스몰덴시스(Lactobacillus versmoldensis), 락토바실러스 비툴리누스(Lactobacillus vitulinus), 락토바실러스 제아(Lactobacillus zeae), 락토바실러스 지매(Lactobacillus zymae), 및 류코노스톡 메센테로이드(Leuconostoc mesenteroides)으로부터 변형된 균주일 수 있다.
본 발명에서 용어, "유산균"은 미생물 중에서 생육하면서 유산을 대사 산물로서 많이 생성하는 균을 총칭하며, 사람이나 포유 동물의 소화관, 구강, 질, 각종 발효 식품과 토양 등 자연계에 널리 분포되어 있다. 발효되면서 생성되어지는 대사물질이 동물에게 이로운 물질이 많이 나와 식용으로 사료용으로 널리 사용되고 있다.
본 발명에서 용어, "바실러스균"은 막대균이라고도 하며 호기성균에 속하는 것으로, 대표적인것으로는 서브틸리스(subtilis)와 리체니포미스(licheniformis)종이 있다. 서브틸리스 종은 발효의 대명사인 된장과 청국장에 가장 널리 있는 분포되어지는 균이다. 바실러스균은 일반적으로 토양을 포함한 다양한 환경에 존재하며 곡류와 두류에 존재하기도 한다. 고온에서 발효가 되어지는 발표식품에 우점종으로 자리잡는다.
본 발명에서 용어, "효모"는 출아에 의해 생식하는 3 내지 4㎛로 하나의 세포로 이루어진 단세포 생물이다. 효모는 그 자체로써 베타글루칸 함량이 높아 그 함량이 높아지면 사람과 동물에게 매우 이로운 효과를 낸다. 효모는 다양한 향기성분인 대사물질을 많이 분비하고, 발효물인 에탄올과 유산과, 프로피온산등이 반응하여 에스테를 결합을 하면 과일향이 나게 되어 동물에게 발효사료의 풍미를 제공해준다.
본 발명의 용어, "누룩균"은 사상균의 일종으로 저온에서 활발하게 활동하며, 수분이 너무 많으면 발효가 지연되는 특징이 있는 균으로 주로 선선한 산림의 낙엽 아래서 많이 서식한다. 산성에 강한 성질이 있어 초를 활용해 선택적으로 배양하기도 한다. 또한 각종 다양한 고분자 분해 효소 활성이 뛰어난 효소를 밖으로 분비하여 사료의 소화율을 증진시키는데 한 몫을 한다.
상기 미생물은 예를 들어 발효 식품으로 공지된 김치, 된장, 및 누룩 등에서 분리해 낼 수 있고, 당업계에 공지된 배양 기술을 적용하여 미생물의 생육조건에 따라 용이하게 배양될 수 있다.
다른 양태로서, 상기 본 발명에 따른 방법으로 제조된 발효 흑운모 및 이를 포함하는 조성물을 제공한다.
본 발명자들은 발효된 흑운모를 첨가하여 미생물을 배양하는 경우, 발효된 흑운모가 증균에 우수한 효과를 발휘함을 발견하였다. 보다 구체적으로, 표 %에 따르면, 발효되지 않은 흑운모와 함께 미생물을 배양하는 경우와 비교하여 보다 많은 종의 미생물을 생존하도록 하고 특히 효모 및 유산균의 생존에 우수한 영향을 미쳤다. 따라서 발효된 흑운모를 유효성분으로 포함하는 조성물은 유용 미생물 배양용 조성물로 사용될 수 있다.
상기 흑운모 발효용 조성물을 유효성분으로 포함하는 조성물은 사료 첨가제로 사용될 수 있다. 이에 다른 양태로, 흑운모 발효용 조성물을 유효성분으로 포함하는 조성물을 포함하는 사료 첨가제를 제공한다.
본 발명의 사료 첨가제는 당업계에 공지된 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 발효 흑운모를 이용하여 고상발효 시킨 것을 특징으로 하는 것인 사료 첨가제일 수 있다.
본 발명의 흑운모 발효용 조성물을 사료 첨가제로 사용하는 경우, 종래의 공지된 사료 첨가제에 비하여, 가축의 증체량이 향상되며, 사료 섭취량 및 사료 요구율이 개선되는 효과가 있으며, 사료효율이 향상된 것을 확인할 수 있었다(표 8 내지 표 12).
따라서, 본 발명에 따른 사료 첨가제는 미네랄 기능의 보강된 사료로서 가축의 면역기능을 활성화시키고, 내병성을 증진시키며, 장 운동을 개선하는 기능이 있어 소화를 촉진하며 성장을 촉진시키는 효과를 갖는 특성이 있다.
본 발명에 따른 사료 첨가제는 개별적으로 사용될 수 있고 종래 공지된 사료 첨가제와 병용하여 사용될 수 있고 종래의 사료첨가제와 순차적 또는 동시에 사용될 수 있다. 그리고 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 사료 첨가제의 조성은 발효 미생물의 균종, 발효 온도, 발효 조건 등에 따라 다양하게 제조될 수 있다.
또한 다른 양태로, 본 발명은 상기 사료 첨가제를 유효성분으로 포함하는 사료 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 사용한 사료 조성물은 본 발명에 따른 사료 첨가제를 유효성분으로 포함하는 한 당업계에 공지된 다양한 형태의 조성비로 당업자에 의해 적절하게 구성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 기초 배합사료의 형태로 사용하였다. 본 발명의 기초 배합사료의 구성은 하기의 표 10에 개시된 바와 같이, corn 46.60%, soybean meal 24.08%, wheat meal 13.00%, bakery by-product 1.00%, rice bran 4.00%, rapeseed meal 2.00%, molasses 3.00%, tallow 4.19%, limestone 0.65%, dicalcium phosphate 0.76%, salt 0.30%, mineral premix 0.15%, vitamin premix 0.15%, choline chloride 0.03%, L-lysine-HCl 0.07%의 조성으로 구성되어 있으며, ME 3,380 kcal/kg, CP 17.50%, lysine 1.03%, Cu 57.51(육계의 경우 49.50 ppm), Zn 102.38(육계의 경우 66.00 ppm)의 화학적 조성으로 구성될 수 있다.
본 발명의 사료용 조성물을 적용할 수 있는 개체는 특별히 한정되지 않고, 어떠한 형태의 것이든 적용 가능하다. 예를들면, 닭, 돼지, 원숭이, 개, 고양이, 토끼, 모르모트, 래트, 마우스, 소, 양, 염소 등과 같은 동물에 제한없이 적용가능하며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 닭 및 돼지의 사료 조성물로 첨가한 경우, 닭 및 돼지의 증체량 및 사료 효율이 개선되는 효과가 있었다.
또한, 다른 양태로, 상기 본 발명에 따른 흑운모 발효용 조성물을 유효성분으로 포함하는 식품 조성물로 사용될 수 있다.
본 발명의 식품 조성물은 추가적인 첨가제를 포함할 수 있으며, 그 종류에는 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 바람직하게 상기 첨가할 수 있는 기능성 식품으로는 음료(알코올성 음료 포함), 과실 및 그의 가공식품(예: 과일통조림, 병조림, 잼 및 마말레이드 등), 어류, 육류 및 그 가공식품(예: 햄, 소시지 콘비프 등), 빵류 및 면류(예: 우동, 메밀국수, 라면, 스파게티 및 마카로니 등), 과즙, 각종 드링크, 쿠키, 엿, 유제품(예: 버터 및 치즈 등), 식용식물유지, 마가린, 식물성 단백질, 레토르트 식품, 냉동식품, 각종 조미료(예: 된장, 간장 및 소스 등) 등에 본 발명의 본 발명에 따른 흑운모 발효용 조성물을 첨가하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 발효 흑운모를 유효성분으로 포함하는 사료 첨가제는 미네랄 공급원이자 생균제 역할을 동시에 수행하는바, 가축의 면역기능을 활성화시키고, 내병성이 증진되며, 소화촉진 효과로 인한 성장촉진이 개선되는 효과를 발휘한다.
도 1은 천연미네랄과 복합유용미생물을 당밀 및 쌀겨를 첨가하여 고상발효시키는 것을 모식도로 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 유용미생물을 이용한 흑운모의 발효 공정
김치, 된장, 누룩을 10 배수 희석법(10-fold dilution)에 따라 희석하였다. 보다 상세하게, 15 ml 실험용 코르니컬 튜브(cornical tube)에 물 9 ml을 넣고 누룩을 1 g을 넣어 10분의 1로 희석한 후, 10-7 레벨까지 희석하였다. 상기 희석액을 유산균 분리를 위해서는 MRS agar, 바실러스 균의 분리를 위해서는 Nutrient agar, 누룩균 분리를 위해서는 포테이토 덱스트로즈 한천배지(Potato Dextrose Agar, Difco, USA), 효모균의 분리를 위해서는 YM agar에 도말하여 30℃에서 7 일 동안 배양하였다. 배양 후, 균이 생성된 콜로니(colony)를 선별하여 순수도말하고 16S rRNA gene 영역의 염기서열 분석 후 동정하였다. 균주 동정 결과, 유산균주는 Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus casei, 바실러스 균주는 Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus licheniformis, 누룩균주는 Aspergillus oryzae 및 아스퍼질러스 프레버스(Aspergillus flava KACC 41809), 효모균은 Pichia kluyveri, Saccaharomyces cerevisiase과 99.5%~99.9% 상동성을 보이는 것으로 나타났으며, 따라서 같은 종으로 동정하였다.
이 유용미생물을 배양하는 단계에서는, 연구실에서 사용하는 MRS broth 부터 시작하여 당밀을 그대로 사용하거나 이를 변형하여 C/N비를 맞추어주고, pH를 조절하여 상기 미생물들을 효과적으로 자랄 수 있게 하였다. 초기에는 각각 순수도말된 플레이트에서 0.5 L에서 1 L 정도의 병에 액체배지를 준비한 후 완전히 고온고압 살균하여 한 균주씩 모두 배양하고, 그 다음 단계는 20L 말통에 혼합 배양한 후, 사용하였다. 더욱 많은 양이 필요할 때는 500L 나 1,000L 배양통에서도 배양하여 사용할 수 있다. 언제나 플레이트로부터 균을 순수하게 키워서 20L 말통부터는 혼합배양 후 사용한다. 이렇게 배양한 균은 ml당 최소 1 × 108 c.f.u. (colony forming unit) 정도로 배양한다. 이들 미생물들 중 유산균은 반드시 넣어주어야 하며, 반응물의 목적에 따라 바실러스균과 효모, 누룩균은 선택적으로 배양시 혼합해줄 수 있다. 쌀겨는 방앗간에서 구매하였으며, 밀기울은 대한제분에서 구매하였으며, 흑운모는 서산의 대산지역에서 직접 운반하여 체로 곱게 친 후 발효에 사용하였다. 하기 표 1은 상기 고형원료의 혼합량을 총량 1 톤 기준으로 발효시킬 수 있는 범위를 정리한 것이다. 물과 균주배양액은 총량에 포함시키지 않았으며, 함수율은 약간 변동이 있어도 발효에는 큰 무리가 없었다.
| 흑운모 (kg) | 쌀겨(kg) | 밀기울(kg) | 물(L) | 균주배양액 믹스(kg) | |
| 실험군 1 | 750 | 200 | 50 | 250 | 50 |
| 실험군 2 | 800 | 200 | 0 | 250 | 50 |
| 실험군 3 | 500 | 300 | 200 | 250 | 10 |
| 실험군 4 | 700 | 150 | 300 | 150 | 30 |
| 실험군 5 | 600 | 200 | 200 | 250 | 30 |
| 실험군 6 | 780 | 200 | 20 | 230 | 70 |
표 1의 실험군 1 내지 실험군 6의 혼합물을 각각 발효교반조에 넣고 30℃-37 ℃온도, 함수율 30~40에서 교반하면서 1일 동안 고상발효시켰다.
실시예
2 : 발효 흑운모의
고상발효
결과
고상발효 수행 결과, 실험군 1 내지 실험군 6의 혼합물에서 발효향이 났다. 발효 후 살아있는 생균수를 측정한 결과 하기 표 2에서 보는 바와 같이 g당 미생물 총균수가 증가하였고 유산균은 0.5× 109이상 생존해 있었다. 또한, 효모균은 발효물 1 g 당 0.5~1× 108 이상이 생존해 있었다.
| 발효전 흑운모가루 | 발효 흑운모 (1) | |
| 미생물 총균수 | 1~2x108 c.f. u. | 0.5~1x109 c.f.u. |
| 유산균수 | 불검출 | 0.5~1x109 c.f.u. |
| 효모균 | 불검출 | 0.5~1.0×108 c.f.u. |
또한, 흑운모 가루의 미네랄 성분을 발효 전과 후에 비교한 결과 하기 표 3에서 보는 바와 같이 발효 흑운모에서는 다른 영양원과의 혼합 때문에 단위그람당 미네랄 성분의 함량이 감소되는 것처럼 보일 수 있다.
또한, 발효 흑운모에 포함된 조단백, 조지방, 조섬유 및 회분의 함량을 확인한 결과 하기 표 4에서 보는 바와 같이, 조단백, 조지방 및 조섬유의 함량은 발효 흑운모에서 증가하였으며, 회분의 함량은 발효 흑운모에서 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
| Element | 발효전 흑운모가루(ppm) | 발효 흑운모 (1) (ppm) | 발효 흑운모 (2) (ppm) |
| Al | 82,349 | 39,314 | 50,200 |
| Ca | 9,874 | 48,102 | 8,300 |
| Fe | 61,000 | 53,051 | 48,200 |
| Ge | 4 | 3 | 3 |
| K | 35,000 | 27,031 | 32,089 |
| Mg | 74,398 | 66,716 | 54,700 |
| Mn | 1,187 | 1,002 | 578 |
| P | 6,500 | 5,324 | 3,500 |
| Si | 254,587 | 164,222 | 171,898 |
| Zn | 97 | 87 | 61 |
| (단위: %) | ||
| 성분 | 발효전 흑운모 | 발효 흑운모 (1) |
| 조단백 | <0.01 | 0.91 |
| 조지방 | <0.01 | 0.14 |
| 조섬유 | 0.1 | 2.65 |
| 회분 | 99.9 | 87.17 |
실시예
3 : 발효 흑운모를 포함한 사료 첨가제의 육계 테스트
육계의 사료효율 및 증체율 실험을 위해 1일령의 Arbor Acre Broiler종 병아리를 사용하였고, 평사로 가로 세로 각각 3m 크기의 케이지에서 한 케이지당 35마리씩 5주간 사육하였다. 사료와 물은 자유 채식토록 하였고, 점등은 24시간 실시하였다. 사육 온도는 33 ℃를 유지해주었다. 육계 기초사료는 (주) 현대사료에서 판매되는 육계용 기초사료를 사용하였으며 그 성분은 옥수수 대두박 위주의 pellet 형태로서 사료의 대사에너지는 3,150 kcal/kg, 조단백질 19% 및 lysine 1.02%를 함유하였다. 본 발명의 발효 흑운모의 조성은 하기 표 5와 같다.
| Category | Unit | Result | Category | Unit | Result | |
| Watercontent | % | 8.54 | Silica | % | 17.18 | |
| Crudeprotein | % | 0.91 | Calcium | % | 0.83 | |
| Crudelipid | % | 0.14 | Iron | % | 4.82 | |
| Crudefiber | % | 2.65 | Magnesium | % | 5.47 | |
| Ash | % | 87.17 | Aluminum | % | 5.02 | |
| Phosphorous | % | 0.35 | Zinc | ppm | 61.1 | |
| CEC | Meq/100g | 28.33 | Manganese | ppm | 381.6 | |
| Natrium(Na) | ppm | 201.02 | Kalium | ppm | 16.06 |
육계의 사양실험에서 사용되는 배합사료 구성은 하기 표 6과 같다. 사료는 매 급여시마다 현장 배합했다. 대조구는 육계용 기초사료를 100% 이용하며, 2번은 대조구에 본 발명에 따른 사료첨가제를 2% 첨가했다.
| 케이지 | 사료 구성 |
| 1 | 대조구 |
| 2 | 대조구 + 발효흑운모 첨가제 2% |
5주 후 도체조성을 조사하기 위해 각 처리구별로 체중이 비슷한 개체를 5수씩 선발하여 경동맥절단 방법으로 도계하여 대퇴부위 근육을 이용하여 분석하였다. 체중은 시험개시 시부터 종료 시까지 매주 정해진 시간에 일정하게 체중을 측정하였다. 증체량은 종료시 체중에서 개시시 체중을 감하여 구하였다. 사료섭취량은 매주 체중 측정 직전에 반복별로 사료의 잔량을 측정하여 구하였다.
사료요구율과 사료효율은 전 실험기간동안 사료섭취량과 실험 종료시의 증체량을 근거로 다음과 같은 식에 의해서 산출하였다.
사료요구율 = 사료섭취량/증체량
사료효율 = 증체량/사료섭취량
사료요구율(feed conversion ratio)은 단위 체중 증가에 필요한 사료섭취량(사료섭취량/체중증가량)이며 낮을수록 생산성이 높다.
지방산은 Folch 등(1975)의 방법에 따라 시료 100 g을 homogenizer(Tissue grinder, 1102-1, Japan)로 파쇄한 후 클로로포름-메탄올(2:1, v/v) 용액을 시료의 약 10배량 가하여 혼합하고 실온에서 하룻밤 방치한 후 상등액을 제거하고 아래층 클로로포름 부분을 무수 Na2SO4로 탈수 여과시켜 여액을 취하였다. 이 조작을 3회 반복하여 여액을 모두 합한 뒤 50 ℃ 이하에서 rotary vacuum evaporator(Eyela, Tokyo Rikakikai Co., Japan)로 용매를 제거하여 총 지질을 얻은 뒤 갈색병에 넣고 질소가스를 주입한 후 밀봉하여 냉동실에 보관하면서 실험에 사용하였다. 지방산 분석은 15% BF3-메탄올 용액을 사용한 AOAC(1994)법에 따라 메틸레이션은 추출한 지질 80 mg를 screw-capped test tube에 넣고 질소 충전하에서 용매를 제거한 후 0.5 N NaOH(in methanol) 1 mL를 넣고, 90 ℃에서 7분간 가수분해시킨 후 실온에서 냉각시켰다. 지방산은 가스 크로마토그래피 (Hewlett Packard 5890 Series II, Agilent, USA)로 분석하였으며 이때의 분석조건은 하기 표 7에서 개시한 바와 같이 column: HP-FFAP(crosslinked FFAP) 25 m×0.2 mm×0.33 μm, column temp.는 initial: 205 ℃(2 min), 4 ℃ /min, final: 240 ℃ (12 min), chart speed: 0.5 cm/min, split ratio: 1:50, 용매가스는 N2이었다.
사료를 육계에 5주 동안 급여하였을 때 육계의 증체량, 사료섭취량 및 사료요구율은 하기 표 8과 같다. 증체량(Weight/ea)은 대조구와 비교하였을 때, 사료첨가제를 넣은 그룹이 모두 다소 높았다.
| No. | 1 | 2 |
| Category | 대조구 | 대조구+ 첨가제2% |
| Total consumed feed(kg) |
89 | 88.26 |
| Totalweight gain(kg) |
53.06 | 59.96 |
| Feedconversion ratio |
1.68 | 1.47 |
| Number | 34 | 34 |
| Weight/ea | 1.56 | 1.76 |
| Feed/ea | 2.62 | 2.60 |
본 발명의 사료 첨가제를 사용한 결과, 같은 사료를 소모하면서 더 많은 증체량(Total weight gain)을 보여주었다. 이로 인해 사료 요구율(Feed conversion ratio)이 대조구의 1.68에 비해 발효흑운모를 2% 첨가한 군은 1.47이라는 값을 얻어 5% 이상 차이남으로써 본 발명자들의 사료 첨가제가 육계의 증체량과 사료요구율을 크게 개선시킬 수 있음을 알 수 있었다.
사료첨가제를 급여한 그룹의 육계의 지방산 조성변화는 하기 표 9에 나타내었다. 가장 높은 지방산 비율을 나타내는 것은 Oleic acid(C18 :1 ω9c)이며 그 다음으로 Palmitic acid(C16 :0), summed feature 6의 순이었다. 대조구와 첨가제를 넣은 그룹과 비교하면 oleic acid의 경우 3% 정도 증가함으로 인해 전체 불포화 지방산 함량이 대조구에 비해 발효흑운모를 첨가했을 경우 3% 이상 증가됨을 보여주었다.
| 대조구 | 대조구+ 첨가제2% |
|
| 시료넘버 | 1 | 2 |
| Fatty acid | ||
| Saturated | ||
| C12 :0 | 2.24 | |
| C14 :0 | 0.89 | |
| C16 :0 | 22.39 | 23.68 |
| C17 :0 | ||
| C18 :0 | 11.90 | 8.92 |
| Saturated (%) | 36.53 | 33.49 |
| Unsaturated | ||
| C18 :19c | 36.23 | 39.54 |
| C20 :46,9,12,15c | 3.97 | 2.43 |
| Branched -chain | ||
| IsoC17 :19c | ||
| IsoC17 :15c | 1.04 | |
| Summed feature | ||
| 4 | 5.02 | 7.58 |
| 6 | 14.53 | 12.51 |
| 7 | 3.72 | 3.41 |
| Unsaturated (%) | 63.47 | 66.51 |
실시예
4 : 발효 흑운모를 이용한 사료 첨가제의
육성돈
테스트
상기 육성돈의 사료효율 및 증체율 실험은 육성돈은 3원 교잡종 (Landrace×Yorkshire×Duroc)을 공시하였으며, 한 우리당 5마리씩 40일간 사양시험을 실시하였다. 육성돈 기초사료는 옥수수-대두박 위주의 사료로서 NRC(1998) 사양표준을 기초로 하여 3,380 kcal ME/kg, 17.50% CP, 1.03% lysine, 57.51 ppm Cu, 102.38 ppm Zn(mineral premix의 Cu와 Zn의 함량은 각각 49.50, 66.00 ppm)을 함유토록 하였다(표 10). 사료는 가루사료의 형태로 자유 채식토록 하였으며, 물은 자동급수기를 이용하여 자유로이 먹을 수 있도록 하였다.
육성돈의 사양실험에서 당업계에 공지된 일반적으로 사용되는 기초 배합사료를 사용하였으며, 구성은 하기 표 10과 같으며, 육성돈용 사료구성은 하기 표 11과 같다.
| 성분 | % |
| Corn | 46.60 |
| Soybean meal | 24.08 |
| Wheat meal | 13.00 |
| Bakery by-product | 1.00 |
| Rice bran | 4.00 |
| Rapeseed meal | 2.00 |
| Molasses | 3.00 |
| Tallow | 4.19 |
| Limestone | 0.65 |
| Dicalcium phosphate | 0.76 |
| Salt | 0.30 |
| Mineralpremix1 ) | 0.15 |
| Vitaminpremix2 ) | 0.15 |
| Choline chloride | 0.03 |
| L-lysineHCl | 0.07 |
| 화학적조성3 ) | |
| ME, kcal/kg | 3,380 |
| CP, % | 17.50 |
| Lysine, % | 1.03 |
| Cu, ppm | 57.51(49.50)4) |
| Zn, ppm | 102.38(66.00)4) |
| 케이지 | 사료 구성 |
| 1 | 대조구 |
| 2 | 대조구 + 첨가제 2% |
| 3 | 식품폐기물 음식물 10% |
| 4 | 식품폐기물 음식물 10% + 첨가제 2% |
사료의 섭취량은 1일 2회 급여량과 다음날 아침 사료급여 전 잔여사료를 수거하여 그 차이에 의해 계산하였고, 체중은 2주마다 측정하여 증체량을 기록하여 일당 증체량을 구하였다.
사료요구율과 사료효율은 전 실험기간동안 사료섭취량과 실험 종료시의 증체량을 근거로 다음과 같은 식에 의해서 산출하였다.
사료요구율 = 사료섭취량/증체량
사료효율 = 증체량/사료섭취량
하기 표 12는 육성돈의 사양시험 결과를 나타내었다. 42일 동안 각 케이지당 5마리씩 사육하였고 소모된 사료량은 모두 450kg으로 동일했다. 5마리의 무게를 모두 측정한 뒤에 평균값을 구했다.
실험기간 0~2주 동안의 사양시험 결과를 보면, 가장 증체량이 높은 것은 대조구(기초사료 100%)에 사료첨가제를 급여한 그룹으로 하루에 거의 1kg씩 증체가 됨을 알 수 있었다. 식품폐기물을 배합한 그룹에서도 첨가제를 함께 급여한 그룹이 증체량이 70g 정도 일일 증체량이 더 높았다.
실험기간 3~4주 동안의 사양시험 결과를 보면, 증체량이 대체로 그룹간에 평균적으로 비슷하게 변화되었다. 증체량이 0.7kg대 후반이 된 것으로 보였다.
마지막 실험기간인 5~6주에서는 대조구의 증체량이 크게 감소했다. 다른 그룹들은 대체로 그 전주와 비슷한 증체량을 보였고, 식품폐기물에 사료첨가제를 함께 급여한 그룹의 증체량이 다시 크게 높아졌다.
전체적으로 보면, 증체량과 사료효율이 가장 좋은 것은 일반사료에 첨가제를 함께 급여한 그룹이었고, 식품폐기물을 일반사료와 같이 혼합한 그룹도 역시 증체량이 높은 축에 속했다.
| 케이지 | 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| 사료 구성 | 대조구 | 대조구+ 첨가제2% |
식품폐기물 10% |
식품폐기물 10% +첨가제2% |
||
| 실험기간 | 0~2주 | 증체량 | 10.2 | 13.7 | 11.6 | 12.6 |
| 일당 증체량 | 0.73 | 0.98 | 0.83 | 0.90 | ||
| 3~4주 | 증체량 | 10.9 | 11.6 | 10.6 | 10 | |
| 일당 증체량 | 0.78 | 0.83 | 0.76 | 0.71 | ||
| 5~6주 | 증체량 | 9.1 | 11.6 | 11.6 | 12.85 | |
| 일당 증체량 | 0.65 | 0.83 | 0.83 | 0.92 | ||
| 증체량 (kg) |
30.2 | 36.9 | 33.8 | 35.45 | ||
| 일당증체량 (kg) |
0.72 | 0.88 | 0.80 | 0.84 | ||
| 사료요구율 (g/g) |
2.98 | 2.44 | 2.66 | 2.54 | ||
| 사료효율 | 0.34 | 0.41 | 0.38 | 0.39 |
Claims (11)
- 분쇄된 흑운모에 밀기울, 쌀겨 및 당밀로 이루어진 군에서 선택되는 1이상의 영양원; 물; 및 유산균을 배양한 균주 배양액을 혼합한 후 발효하여 흑운모에 포함된 알루미늄 및 규소의 함량은 감소하고 조단백, 조지방 및 조섬유의 함량은 증가하는, 흑운모의 구성성분을 변화시키는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 발효는 고상발효인 것을 특징으로 하는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 유산균의 배양시에 바실러스균, 효모균, 누룩균 및 이로부터 변형된 균주로 이루어진 군에서 선택되는 1이상의 미생물을 추가로 포함하여 배양하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스 플라타럼(Lactobacillusplatarum), 락토바실러스 람노수스(Lactobaillusrhmanosus), 락토바실러스 카제이(Lactobacilluscasei), 및 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillusacidophilus)으로 이루어진 군에서 선택된 1이상인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 바실러스균은 바실러스 서브틸리스(Bacillussubtilis), 바실러스 리체니포미스(Bacilluslicheniformis), 및 바실러스 코아귤런스(Bacilluscoagulans)로 이루어진 군에서 선택된 1이상이고,
상기 효모균은 피키아 글루이베리(Pichiakluyveri), 및 사카로마이세스 세레비지애(Saccaharomycescerevisiase)로 이루어진 군에서 선택된 1이상이고,
상기 누룩균은 아스퍼질러스 오리제(Aspergillusoryzae), 아스퍼질러스 니거(Aspergillus niger), 아스퍼질러스 프레버스(Aspergillus flavus), 아스퍼질러스 퓨미가터스(Aspergillus fumigatus), 아스퍼질러스 오크라세우스(Aspergillus ochraceus), 아스퍼질러스 시도위(Aspergillus sydowii), 및 아스퍼질러스베르시콜러(Aspergillus versicolor)로 이루어진 군에서 선택된 1이상이고,
상기 변형된 균주는 엔테로코커스 페시움(Enterococcus faecium), 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 알리멘타리우스(Lactobacillus alimentarius), 락토바실러스 아밀로필러스(Lactobacillus amylophilus), 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis), 락토바실러스 뷰츠네리(Lactobacillus buchneri), 락토바실러스 코리네포미스 아종 코리니포미스(Lactobacillus coryniformis subsp. coryniformis), 락토바실러스 코리니포미스(Lactobacillus coryniformis), 락토바실러스 크러스토럼(Lactobacillus crustorum), 락토바실러스 디올리보란스(Lactobacillus diolivorans), 락토바실러스 파시미니스(Lactobacillus farciminis), 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 프럭티보런스(Lactobacillus fructivorans), 락토바실러스 갈리나룸 파샬(Lactobacillus gallinarum partial), 락토바실러스 함메시(Lactobacillus hammesii), 락토바실러스 하비넨시스(Lactobacillus harbinensis), 락토바실러스 메일퍼멘턴스(Lactobacillus malefermentans), 락토바실러스 말리(Lactobacillus mali), 락토바실러스 노덴시스(Lactobacillus nodensis), 락토바실러스 오리스(Lactobacillus oris), 락토바실러스 파라뷰체리(Lactobacillus parabuchneri), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 파라파라기니스(Lactobacillus parafarraginis), 락토바실러스 파라케피리(Lactobacillus parakefiri), 락토바실러스 파라리멘타리우스(Lactobacillus paralimentarius), 락토바실러스 레우테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 센마이주케이(Lactobacillus senmaizukei), 락토바실러스 샤페아(Lactobacillus sharpeae), 락토바실러스 수비쿠스(Lactobacillus suebicus), 락토바실러스 베스몰덴시스(Lactobacillus versmoldensis), 락토바실러스 비툴리누스(Lactobacillus vitulinus), 락토바실러스 제아(Lactobacillus zeae), 락토바실러스 지매(Lactobacillus zymae), 및 류코노스톡 메센테로이드(Leuconostoc mesenteroides)으로부터 변형된 균주인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항의 방법으로 제조된 유산균을 포함하며 흑운모에 포함된 알루미늄 및 규소의 함량은 감소하고 조단백, 조지방 및 조섬유의 함량은 증가된 흑운모의 구성성분이 변화된 발효 흑운모.
- 제1항의 방법으로 제조된 유산균을 포함하며 흑운모에 포함된 알루미늄 및 규소의 함량은 감소하고 조단백, 조지방 및 조섬유의 함량은 증가된 흑운모의 구성성분이 변화된 발효 흑운모가 포함된 가축의 증체량 증가용 사료 첨가제.
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