KR101288938B1 - 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산은 장관내의 물과 반추위에서 서식하고 있는 미생물에 대해 높은 안정성을 유지하면서 크기 및 형태가 균일하고 아미노산 함량이 높아 생산성이 우수하며, 상기 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산을 사료에 섞어 착유우에게 급여시 유질 및 유량이 개선되고, 유단백이 강화된 우유를 생산할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산은 착유우 또는 축우용 사료 첨가제로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법{Method for preparing rumen protected amino acid coated encapsulation}
본 발명은 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법에 관한 것이다.
반추동물의 생산성은 에너지와 아미노산의 공급을 통하여 향상될 수 있으며, 특히 라이신은 제한 아미노산으로서 라이신과 같은 필수 아미노산을 반추동물이 이용할 수 있게 충분히 공급된다면 유량 증가와 같은 착유우의 생산성을 효과적으로 개선시킬 수 있다. 라이신은 NH2(CH2)4CH(NH2)COOH의 화학식을 가지는 염기성 α-아미노산의 하나로, L-라이신은 거의 모든 단백질에 포함되어 있는데, 특히 히스톤, 알부민, 근육 단백질 등에 많이 포함되어 있다. 또한, L-라이신은 고기, 생선 등의 동물성 단백질에 많이 존재하나 곡류 단백질에는 그 함유량이 적으며, 옥수수의 단백질인 제인(zein)에는 포함되어 있지 않다. 또한, L-라이신은 생체 내에서 전혀 생합성되지 않기 때문에 필수 아미노산이자 제한 아미노산이다. L-라이신 염산염은 이미 양계와 양돈 등의 축산부분에서 많이 사용되고 있는 필수 아미노산으로서 라이신을 강화하기 위해 사용되는 아미노산류 강화제이며, C6H14O2N2·HCl의 화학식을 가지고, 80% 정도의 L-라이신이 함유되어 있다.
라이신과 같은 아미노산이 많이 함유되어 있는 사료 원료로는 동물성 부산물이 유리하나, 닭과 같은 가금류나 돼지와 같은 축종과는 달리 착유우와 같은 반추동물에 있어서는 광우병 등의 우려로 인해 반추동물에게 단백질 함량이 풍부한 동물성 부산물을 급여하는 것은 전 세계적으로 제한되고 있다. 따라서, 필수아미노산을 충분히 공급할 수 있는 식물성 단백질원에 대한 관심이 커져가고 있다. 그러나, 식물성 단백질원은 동물성 단백질 급여에 비해 라이신과 같은 아미노산의 공급이 부족하고, 실제로 반추가축 사료에 가장 많이 이용되는 옥수수와 옥수수 글루텐 밀 (corn gluten meal)과 같은 사료로는 아미노산의 충분한 공급을 충족시킬 수가 없다. 따라서, 가축에게 필수적인 영양성분인 라이신과 같은 아미노산을 직접 급여하여 낙농 착유우의 사료효율과 산육능력, 우유의 생산, 우유 성분, 증체율 및 도체 특성을 개선시키려고 노력하였다. 그러나, 아미노산은 반추위에 서식하고 있는 미생물에 의하여 쉽게 분해되어 실제로 그 효능을 볼 수 없었다. 따라서, 이들 아미노산의 반추위 분해를 억제하는 방법에 대하여 꾸준히 연구되어 왔다.
현재까지 알려진 아미노산을 보호하는 방법으로는, 아미노산-광물질 킬레이트 방법, pH에 민감한 고분자를 이용한 캡슐화 방법 등이 있으며, 상용화된 제품으로는 2-비닐피리딘-co-스티렌와 스테아르산으로 코팅 처리된 Smartamine MTM, 에틸셀룰로오스와 스테아르산으로 코팅 처리된 Mepron M85, 및 지질 매트릭스로 코팅 처리된 METHIO-BY가 있다. 그러나, 상기 제품들은 코팅과정에서 부형제의 사용과 코팅물질의 가격이 상승하는 단점이 있다. 또한, 당의기를 사용하여 설탕, 라이신, 아라비아검, 셀룰로오스 등을 물이나 용매에 용해시켜 분사하여 구형 라이신을 제조한 후 유동층 코팅기(fluid bed) 시스템을 사용하여 다시 셀룰로오스, 검류, 당류, 탄산칼슘, 탈크 등을 분사하여 건조함으로 보호 라이신을 제조하는 것이 제시되고 있다. 그러나, 상기 방법은 제조 시간이 오래 걸려 대량생산에 어려움이 있으며, 사료화하기 위해서는 공정 중에 사용된 용매를 완전히 제거해야하고, 셀룰로오스나 검 등의 피복 물질이 반추위에 서식하는 미생물에 의해 영양원으로 사용되어 반추위 보호 능력이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 아미노산을 에틸 셀룰로오스, 경화 유지, 왁스 등의 보호물질과 혼합하여 냉동스프레이 하는 방식의 제품이 있으나, 이 경우 부지 및 장치비의 소요가 많으며, 사용되는 냉풍의 온도가 영하 60℃의 매우 차가운 공기를 사용함으로써 에너지 비용이 많이 들어 제품 생산 비용이 증가하게 된다. 또한, 제품을 순간적인 냉각에 의한 방법으로 생산하기 때문에 제품 내에 거대한 구멍(macro pore)이나 기포와 크랙이 형성될 가능성이 있으며, 제품 생산 시 운전 조건이 까다롭다. 또한, 제조된 반추위 보호 아미노산의 표면에 배열된 아미노산에 대해서는 보호하지 못하기 때문에 표면에 위치한 아미노산을 통하여 분해가 진행되어 그 효과가 떨어지는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위한 것으로, 대한민국 등록특허공보 제 10-0864112호에 아미노산이 첨가된 반추위 보호 지방의 제조방법에 관하여 기재되어 있다. 상기 특허는 식물유를 금속으로 중화시켜 아미노산과 혼합하고 압출기를 사용하여 사출함으로써 아미노산을 어느 정도 보호할 수 있는 방법을 제시하였으나, 이는 아미노산의 활용 측면보다는 보호 지방의 활용 측면이 높은 발명으로 아미노산의 반추위 바이패스율이 55~65% 정도로 미흡하고, 아미노산의 함량을 25% 이상으로 제조할 시 바이패스율이 급격히 떨어져 아미노산의 함량을 농축하기가 어려우며, 압출기를 사용하여 사출 후 절단하는 방식이라 입자별로 크기가 균일하지 않고 중화된 식물유가 공기 중의 CO2로 인해 산화될 수 있으며, 단위 생산 시간이 오래 걸리는 여러 단점이 있다.
또한, 일반적인 아미노산은 반추위에서 광범위하게 분해되기 때문에 아미노산 자체를 축유우에 급여할 경우, 급여 손실이 많으며 우유 속의 유단백의 함량도 큰 변화가 없다. 그러나, 아미노산을 파괴시키지 않고 4위 이하의 소화기관으로 보낼 수만 있다면 아미노산과 그 유도체를 우유 속으로 분비시킬 수 있다고 생각한다. 우유의 유가를 결정하는 것은 현재 유지방의 함량이 기본이 되고 있다. 하지만 지방의 섭취에 대한 소비자들의 인식이 부정적으로 진행됨에 따라 유지방보다는 유단백에 대한 관심이 급증하고 있고 조만간 유단백이 유가의 기준이 될 것으로 예상할 수 있다. 따라서, 착유우의 경우 우유속의 유단백을 증가시키고 유질 및 유량을 개선시키기 위해서 지방의 이용율보다는 아미노산의 이용율을 극대화시키는 점이 중요하다고 생각한다.
따라서, 장관내의 물과 반추위에서 서식하고 있는 미생물에 대해 높은 안정성을 유지하면서 아미노산 함량도 높으며, 크기 및 형태가 균일하고 생산성이 우수한 반추위 보호 아미노산의 개발의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
본 발명자들은 반추위 보호 능력이 우수하고 아미노산 함량도 높으며, 크기 및 형태가 균일하고 생산성이 우수한 반추위 보호 아미노산에 대해 연구하던 중, 아미노산, 금속비누, 결합제를 혼합한 후 코팅 시스템과 냉각 시스템을 직렬로 배치하여 다단계로 캡슐화 공정을 수행하여 다단으로 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조하였으며, 상기 제조된 캡슐화 코팅된 아미노산이 반추위에서 높은 안정성을 유지하면서 크기 및 형태가 균일하고 아미노산 함량이 높아 생산성이 우수하며, 상기 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산을 사료에 섞어 착유우에게 급여시 유질 및 유량이 개선되고, 유단백이 강화됨을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법을 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조 과정을 간략히 나타낸 도이다.
본 발명은
1) 아미노산, 식물성 지방산에 금속이온이 킬레이트된 금속비누, 및 요오드가가 1.0 이하이고 녹는점이 57℃ 이상인 극도 경화유를 혼합하는 단계,
2) 상기 혼합물을 펠렛기 또는 압출기에 넣고 압출한 후, 0.5~2.5㎜ 크기의 입자를 형성하여 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조하는 단계,
3) 상기 제조된 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 회전드럼식 코팅기에 투여하고, 요오드가가 1.0 이하이고 녹는점이 57℃ 이상인 극도 경화유를 코팅기 내에 분사하여 1차 캡슐화 코팅된 아미노산에 피막을 형성하는 단계,
4) 상기 피막이 형성된 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 40℃ 이하로 냉각시켜 코팅막을 형성하여, 2차 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조하는 단계,
5) 상기 제조된 2차 캡슐화 코팅된 아미노산을 회전드럼식 코팅기에 재투여하고, 요오드가가 1.0 이하이고 녹는점이 57℃ 이상인 극도 경화유를 코팅기 내에 분사하여 2차 캡슐화 코팅된 아미노산에 피막을 형성하는 단계,
6) 상기 피막이 형성된 2차 캡슐화 코팅된 아미노산을 40℃ 이하로 냉각시켜 코팅막을 형성하여, 다단으로 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조하는 단계를 포함하는, 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법에서, 상기 1)단계는 아미노산, 식물성 지방산에 금속이온이 킬레이트된 금속비누, 및 요오드가가 1.0 이하이고 녹는점이 57℃ 이상인 극도 경화유를 5~8:0.5~4:0.5~4의 중량비, 바람직하게는 7:2:1의 중량비로 리본믹서에 넣고 상온에서 10~30분 동안 혼합하는 단계이다.
상기 아미노산은 라이신, L-라이신, L-라이신 염산염(L-Lysine Monohydrochloride), 메티오닌, DL-메티오닌, 트립토판, 트레오닌, L-트레오닌, 아르기닌, L-아르기닌, 글리신, 알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 세린, 시스테인, 시스틴, 아스파르트산, 아스파라긴, 글루탐산, 디요드티로신, 히스티딘, 페닐알라닌, 티로신, 프롤린 및 옥시프롤린으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함한다.
상기 식물성 지방산에 금속이온이 킬레이트된 금속비누는, 지방산에 칼슘염이 킬레이트된 칼슘 비누, 지방산에 아연염이 킬레이트된 아연 비누, 및 지방산에 마그네슘염이 킬레이트된 마그네슘 비누로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 식물성 지방산은 요오드가가 1.0 이하의 극도 경화된 식물성 지방산이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 요오드가가 1.0 이하이고 녹는점이 57℃ 이상인 극도 경화유는, 경화식물유, 경화옥수수유, 경화면실유, 경화땅콩유, 경화팜커널유, 경화팜유, 경화팜스테아린유, 경화해바라기유 및 경화채종유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 아미노산, 금속비누 및 극도 경화유를 혼합할 시 곡물류, 강피류, 박류, 근괴류, 조류, 섬유질류, 전분류, 단백질류, 무기물류, 유지류, 광물질류, 음식물류 등의 일반 사료 원료를 더 포함시켜서 혼합할 수도 있다. 이때, 상기 일반 사료 원료는 아미노산, 금속비누 및 극도 경화유의 혼합물의 총중량에 대해 20 중량% 이하로 함유시키는 것이 바람직하다. 만일 일반 사료 원료의 함량이 20 중량%를 초과하게 되면 캡슐화 코팅된 아미노산의 안정성에 악영향을 끼칠 수 있다.
상기 2)단계는 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조하는 단계로, 상기 1)단계에서 제조한 혼합물을 펠렛기 또는 압출기에 넣고 40~60℃에서 직경 0.5~3.5㎜ 크기의 다공판을 이용하여 압출한 후, 더블 롤 크럼블러(DOUBLE ROLL CRUMBLER)를 사용하여 0.5~2.5㎜의 일정하고 균일한 크기의 입자를 형성시켜, 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조한다. 상기 더블 롤 크럼블러는 롤의 표면에 요철 처리를 하여 0.5~2.5㎜ 크기의 격자형의 입자를 찍어낼 수 있다.
상기 3)단계는 1차 캡슐화 코팅된 아미노산에 극도 경화유를 스프레이하여 피막을 형성하는 단계로, 먼저 상기 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 회전드럼식 코팅기에 투여한다. 상기 회전드럼식 코팅기는 내부 표면이 양각으로 요철 처리되고 원통형의 몸체가 지면으로부터 5°~ 30°의 각도로 조절이 가능한 원통형 드럼으로, 1차 캡슐화 코팅된 아미노산이 드럼의 회전에 따라 올라갔다가 하단으로 떨어지게 된다. 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 연속으로 투입하며 드럼을 분당 10~50 rpm으로 회전시켜 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 연속적으로 하단으로 흘러내리게 하면서, 투여된 1차 캡슐화 코팅된 아미노산에 요오드가가 1.0 이하이고 녹는점이 57℃ 이상인 극도 경화유를 6~9:1~4의 중량비, 바람직하게는 8:2의 중량비로 스프레이 방식을 이용하여 코팅기 내에 분사시켜 1차 캡슐화 코팅된 아미노산에 극도 경화유를 코팅하여 피막을 형성한다.
상기 4)단계는 상기 피막이 형성된 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 냉각시켜 코팅막을 형성하여 2차 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조하는 단계로, 로타리 드럼쿨러 또는 사각박스형의 펠렛 냉각기를 사용하여 피막이 형성된 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 40℃ 이하로 냉각시켜 코팅막을 형성하여 단단하게 고정되게 함으로써, 2차 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조한다.
상기 5)단계는 2차 캡슐화 코팅된 아미노산에 극도 경화유를 스프레이하여 피막을 형성하는 단계이고, 상기 6)단계는 피막이 형성된 2차 캡슐화 코팅된 아미노산을 40℃ 이하로 냉각시켜 코팅막을 형성하는 단계로, 다단으로 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조한다. 상기 5)단계 및 6)단계는 3)단계 및 4)단계를 동일하게 반복 수행하는 과정으로, 상기 3)단계 내지 6)단계에서 사용한 회전과 각도 조절이 가능한 원통형의 코팅 시스템과 냉각 시스템은 직렬로 배치하는 것이 바람직하다.
상기 방법으로 제조된 다단으로 캡슐화 코팅된 아미노산은, 다단으로 캡슐화 코팅함으로써 코팅막의 두께를 마음대로 조절할 수 있으며, 다단의 코팅막을 형성시키기 때문에 단시간에 30% 이상의 단단한 코팅막을 효과적으로 캡슐화시킬 수 있다. 또한, 상기 다단으로 캡슐화 코팅된 아미노산은 금속비누 성분이 코팅막 안에 위치하여 공기 중의 CO2로 인한 산화를 근본적으로 차단할 수 있다. 따라서, 유동층 코팅기나 스프레이 공정 중에 발생할 수 있는 제품 내에 거대한 구멍(macro pore)이나 기포와 크랙이 형성될 가능성이 없다.
본 발명의 방법으로 제조된 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산 내에 포함된 아미노산의 함량은 캡슐화 코팅된 아미노산 총중량에 대해 30~60 중량%가 바람직하다.
본 발명에 따른 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산은, in vitro와 in vivo 안정성 실험에서 반추위 보호 아미노산의 손실율이 크게 개선되며, 아미노산의 동일 시간당 생산량도 크게 증가하고, 아미노산의 미분 발생량 및 오버사이즈 발생량은 현저히 줄어 불량율이 크게 개선되어 대량생산에 따른 생산성을 크게 올릴 수 있다. 또한, 젖소 착유우에게 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산을 사료에 섞어 급여한 경우, 급여 전에 비해 일일 산유량은 약 10% 정도 증가하고, 우유 내의 유지방 함량도 10% 정도 증가하며, 유단백율도 약 9% 정도 증가한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산은 장관내의 물과 반추위에서 서식하고 있는 미생물에 대해 높은 안정성을 유지하면서 크기 및 형태가 균일하고 아미노산 함량이 높아 생산성이 우수하며, 상기 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산을 사료에 섞어 착유우에게 급여시 유질 및 유량이 개선되고, 유단백이 강화된 우유를 생산할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산은 착유우용 사료 첨가제로 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산은 축우용 사료 첨가제로도 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 캡슐화 코팅된 반추위 보호 라이신 염산염의 제조
98% 함량의 라이신 염산염(제일제당 주식회사 제품), 요오드가 1.0 이하의 극도 경화된 식물성 지방산에 칼슘이온이 킬레이트된 칼슘비누(와와산 제품), 및 요오드가가 1.0 이하이고 녹는점이 57℃ 이상인 경화 팜스테아린유(에코렉스 제품)를 7:2:1의 중량비로 리본믹서(가림엔지니어링 사 제품)에 넣고 상온에서 20분 동안 혼합하였다. 혼합물을 펠렛기 또는 압출기(가림엔지니어링 사 제품)에 넣고 압출하여 1차 라이신 염산염이 코팅된 물질을 제조하였다. 이때, 압출기의 압출관 온도는 50~55℃가 되게 하였으며, 직경 3.0㎜ 크기의 다공판을 이용하여 압출하였다. 상기 제조된 1차 라이신 염산염이 코팅된 물질을 더블 롤 크럼블러(DOUBLE ROLL CRUMBLER)를 사용하여 0.8㎜ 정도의 일정하고 균일한 크기의 입자를 형성시켜, 1차 캡슐화 코팅된 라이신 염산염을 제조하였다.
상기 제조된 1차 캡슐화 코팅된 라이신 염산염을 회전드럼식 코팅기에 투여하고, 투여된 1차 캡슐화 코팅된 라이신 염산염에 요오드가가 1.0 이하이고 녹는점이 57℃ 이상인 경화 팜스테아린유를 8:2의 중량비로 스프레이 방식을 이용하여 코팅기 내에 분사시켜 상기 1차 캡슐화 코팅된 라이신 염산염에 경화 팜스테아린유를 코팅하여 피막을 형성하였다. 그 다음, 피막이 형성된 1차 캡슐화 코팅된 라이신 염산염을 펠렛 냉각기에서 35℃로 냉각시켜 코팅막을 형성하여, 2차 캡슐화 코팅된 라이신 염산염을 제조하였다.
상기 제조된 2차 캡슐화 코팅된 라이신 염산염을 회전드럼식 코팅기에 재투여하고, 2차 캡슐화 코팅된 라이신 염산염에 요오드가가 1.0 이하이고 녹는점이 57℃ 이상인 경화 팜스테아린유를 8:2의 중량비로 스프레이 방식으로 코팅기 내에 분사시켜 2차 캡슐화 코팅된 라이신 염산염에 피막을 형성한 다음, 피막이 형성된 2차 캡슐화 코팅된 라이신 염산염을 펠렛 냉각기에서 35℃로 냉각시켜 코팅막을 형성하여, 3차 캡슐화 코팅된 라이신 염산염을 제조하였다. 상기 제조된 반추위 보호 라이신 염산염에서 라이신의 함량은 44.4%이었다.
실시예 2 : 캡슐화 코팅된 반추위 보호 라이신 염산염의 제조
상기 실시예 1에서 압출시 직경 3.0㎜ 크기의 다공판 대신 직경 1.0㎜ 크기의 다공판을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 캡슐화 코팅된 라이신 염산염을 제조하였다. 상기 제조된 반추위 보호 라이신 염산염에서 라이신의 함량은 44.4%이었다.
실시예 3 : 캡슐화 코팅된 반추위 보호 라이신 염산염의 제조
상기 실시예 1에서 98% 함량의 라이신 염산염(제일제당 주식회사 제품), 요오드가 1.0 이하의 극도 경화된 식물성 지방산에 칼슘이온이 킬레이트된 칼슘비누(와와산 제품), 및 요오드가가 1.0 이하이고 녹는점이 57℃ 이상인 경화 팜스테아린유(에코렉스 제품)를 7:2:1의 중량비 대신 8:1:1의 중량비로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 캡슐화 코팅된 라이신 염산염을 제조하였다. 상기 제조된 반추위 보호 라이신 염산염에서 라이신의 함량은 50.7%이었다.
비교예 1 : 반추위 보호 라이신 염산염의 제조
팜유 424단위에 수산화칼슘 59단위를 혼합한 후 반응시켜 1차 보호 지방을 제조하였다. 상기 제조된 1차 보호 지방 75단위에 라이신 염산염 25단위를 첨가하여 잘 혼합한 후 1.2㎜의 다공판을 장착한 압출기를 사용하여 상기 혼합물을 사출하여 반추위 보호 라이신 염산염을 제조하였다. 상기 제조된 반추위 보호 라이신 염산염에서 라이신의 함량은 25.0%이었다.
비교예 2 : 반추위 보호 라이신 염산염의 제조
상기 비교예 1에서 1차 보호 지방 75단위 대신 50.5단위를 사용하고, 라이신 염산염 25단위 대신 49.5단위를 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일하게 하여 반추위 보호 라이신 염산염을 제조하였다. 상기 제조된 반추위 보호 라이신 염산염에서 라이신의 함량은 50.0%이었다.
실험예 1 : 안정성 실험
본 발명의 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 반추위에 대한 안정성을 학인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
1. 시험관내 안정성 실험(in vitro)
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 제조한 반추위 보호 라이신 염산염을 시험관에 넣고 증류수를 첨가하여 5% 수용액으로 제조하였다. 제조한 수용액을 JEIO TECH MC-11 멀티스터러 수욕조를 사용하여 40±0.1℃에서 2시간 동안 교반하였다. Whatman paper NO. 3을 사용하여 여과하고 고형분만을 취한 후 45±0.1℃에서 12시간 이상 건조하여 잔여 수분을 완전히 제거하였다. 건조된 시료를 SANPLA DRY KEEPER에서 상온으로 냉각한 후 막자사발에 갈아 캡슐을 파괴한 다음, 1,000mg을 정확하게 취하여 0.1M 염산 용액을 넣고 정확하게 1000㎖로 하여 충분히 교반한 후 0.2㎛ 필터로 여과하였다. 상기 여과액 5㎖를 정확하게 취하여 내부표준액 5㎖, 희석완충액 40㎖를 넣고 정확하게 50㎖로 하여 혼합한 후, 검액으로 하였다. 미리 105℃에서 3시간 건조한 라이신 염산염 표준품을 약 0.45g 정밀하게 정량하여 0.1M 염산 용액을 넣고 정확하게 1000㎖로 하였다. 이 액 5㎖를 정확하게 취하여 내부표준액 5㎖, 희석완충액 40㎖를 넣고 50㎖로 하여 혼합한 후 표준용액으로 하였다. 상기 제조한 검액 및 표준용액을 가지고 다음의 조건으로 액체크로마토그래피법에 따라 시험하여 내부표준물질의 피크면적에 대한 라이신 염산염의 피크면적의 비를 구하여 함량을 정량하였다. 모든 분석실험은 3회 반복 측정하였고, 바탕실험을 병행하여 수행하였다.
※ 라이신 염산염(g/100g) = (A×D×E×100×F)÷(B×C×W)
A : 검액 크로마토그램에서 라이신 염산염 피크면적,
B : 표준용액 크로마토그램에서 라이신 염산염 피크면적,
C : 검액 크로마토그램에서 내부표준물질의 피크면적,
D : 표준용액 크로마토그램에서 내부표준물질의 피크면적,
E : 표준용액 라이신 농도(g/ℓ),
W : 시료무게(g),
F : 희석배수.
2. 생체내 안정성 실험(in vivo)
시험관내 실험에서 안정성이 우수하고 제품의 크기가 적당하고 아미노산의 함량이 높은 제품을 선정하여 생체 내에서 안정성 실험을 실시하였다.
구체적으로는, 1.6g 정도의 무게를 가진 나일론 백에 상기 실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 제조한 반추위 보호 라이신 염산염을 약 5g씩 정량하여 투입하였다. 그 다음, 나일론 백의 입구를 묶어 봉한 후 홀스타인 젖소의 반추위까지 캐률라를 심은 다음 캐률라를 통해 나일론 백을 넣고 6시간, 12시간, 24시간이 경과되면 꺼내어 반추위 보호 라이신 염산염의 함량을 측정하여 시간대별 반추위 보호 아미노산의 손실율을 계산하였다.
시험관내 안정성 실험(in vitro)과 생체내 안정성 실험(in vivo) 결과는 각각 표 1 및 표 2에 나타내었다.
시험관내 안정성 실험(in vitro) 결과
in vitro
아미노산 손실율(%)		 아미노산의
동일 시간당
생산량(kg/hr)		 아미노산의
미분 발생량(%)		 아미노산의
오버사이즈
발생량(%)
실시예 1 5.6% 3,000kg 0.8% 1.6%
실시예 2 5.2% 3,000kg 0.9% 1.8%
실시예 3 6.8% 3,000kg 0.8% 1.6%
비교예 1 28.8% 150kg 0.9% 5.4%
비교예 2 51.2% 150kg 1.1% 6.7%
생체내 안정성 실험(in vivo) 결과
in vivo 아미노산 손실율(%)
6시간 12시간 24시간
실시예 1 10.6% 19.2% 22.3%
실시예 2 9.8% 18.5% 21.7%
실시예 3 11.1% 19.3% 22.6%
비교예 1 25.4% 31.1% 36.6%
비교예 2 42.3% 58.3% 67.2%
표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 반추위 보호 아미노산의 손실율은 in vitro와 in vivo 안정성 실험에서 크게 개선되었으며, in vitro 실험에서 아미노산의 동일 시간당 생산량은 비교예 1, 2에 비해 20배 정도 증가하였고, 아미노산의 미분 발생량 및 오버사이즈 발생량은 현저히 줄어 불량율이 크게 개선됨을 확인하였다.
실험예 2 : 유량, 유지율, 유단백율 측정
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 제조한 반추위 보호 라이신 염산염을 1일 우유 생산량이 25kg 정도인 젖소 착유우에게 1두당 하루에 100g씩 사료에 섞어 급여한 후, 유량, 유지율, 유단백율을 측정하였다.
결과는 표 3에 나타내었다.
유량(kg/일) 유지율(%) 유단백율(%)
실시예 1 27.8 3.56 3.27
실시예 2 27.7 3.56 3.26
실시예 3 28.1 3.66 3.41
비교예 1 25.9 3.33 2.98
비교예 2 26.1 3.28 3.02
무첨가군 25.4 3.27 3.04
표 3에 나타난 바와 같이, 젖소 착유우에게 본 발명에 따른 반추위 보호 아미노산을 사료에 섞어 급여한 경우, 급여 전에 비해 일일 산유량은 약 10% 정도 증가하였고, 우유 내의 유지방 함량도 10% 정도 증가하였다. 또한, 증가가 어려운 유단백율도 약 9% 정도 증가하여 유단백이 개선되는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 따른 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산은 장관내의 물과 반추위에서 서식하고 있는 미생물에 대해 높은 안정성을 유지하면서 크기 및 형태가 균일하고 아미노산 함량이 높아 생산성이 우수하며, 상기 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산을 사료에 섞어 착유우에게 급여시 유질 및 유량이 개선되고, 유단백이 강화된 우유를 생산할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산은 착유우 또는 축우용 사료 첨가제로 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (9)

1) 아미노산, 식물성 지방산에 금속이온이 킬레이트된 금속비누, 및 경화팜스테아린유 또는 경화식물유를 혼합하는 단계,
2) 상기 혼합물을 펠렛기 또는 압출기에 넣고 압출한 후, 0.5~2.5㎜ 크기의 입자를 형성하여 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조하는 단계,
3) 상기 제조된 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 회전드럼식 코팅기에 투여하고, 경화팜스테아린유 또는 경화식물유를 코팅기 내에 분사하여 1차 캡슐화 코팅된 아미노산에 피막을 형성하는 단계,
4) 상기 피막이 형성된 1차 캡슐화 코팅된 아미노산을 40℃ 이하로 냉각시켜 코팅막을 형성하여, 2차 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조하는 단계,
5) 상기 제조된 2차 캡슐화 코팅된 아미노산을 회전드럼식 코팅기에 재투여하고, 경화팜스테아린유 또는 경화식물유를 코팅기 내에 분사하여 2차 캡슐화 코팅된 아미노산에 피막을 형성하는 단계,
6) 상기 피막이 형성된 2차 캡슐화 코팅된 아미노산을 40℃ 이하로 냉각시켜 코팅막을 형성하여, 다단으로 캡슐화 코팅된 아미노산을 제조하는 단계를 포함하는 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법으로,
상기 1)단계에서 아미노산, 식물성 지방산에 금속이온이 킬레이트된 금속비누, 및 경화팜스테아린유 또는 경화식물유는 5~8:0.5~4:0.5~4의 중량비로 혼합하고, 상기 3)단계 및 5)단계에서 캡슐화 코팅된 아미노산과, 경화팜스테아린유 또는 경화식물유는 6~9:1~4의 중량비로 투여하는 것을 특징으로 하는, 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 아미노산은 라이신, L-라이신, L-라이신 염산염(L-Lysine Monohydrochloride), 메티오닌, DL-메티오닌, 트립토판, 트레오닌, L-트레오닌, 아르기닌, L-아르기닌, 글리신, 알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 세린, 시스테인, 시스틴, 아스파르트산, 아스파라긴, 글루탐산, 디요드티로신, 히스티딘, 페닐알라닌, 티로신, 프롤린 및 옥시프롤린으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 식물성 지방산에 금속이온이 킬레이트된 금속비누는 지방산에 칼슘염이 킬레이트된 칼슘 비누, 지방산에 아연염이 킬레이트된 아연 비누, 및 지방산에 마그네슘염이 킬레이트된 마그네슘 비누로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산 내에 포함된 아미노산의 함량은 캡슐화 코팅된 아미노산 총중량에 대해 30~60 중량%인 것을 특징으로 하는 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산의 제조방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되어 사료 첨가제로 사용되는 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산.
제 8항의 캡슐화 코팅된 반추위 보호 아미노산을 포함하는 착유우 또는 축우용 사료.
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