KR101485554B1 - The cow's feed efficiency and flow rate can be fermented for two nights to increase manufacturing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소의 반추위 내에서의 소화흡수가 억제된 상태에서 통과한 후 소장에서의 소화흡수가 집중적으로 일어날 수 있는 바이패스(bypass) 단백질을 제조하는 방법에 관한 것이다. 대두박은 (1) 대두박 내의 과당류 등을 활성화당(reactive sugar)으로 만들기 위해 유산균을 사용하여 발효시키고, (2) 반추위에서 소화흡수를 억제하고, 소장에서 소화흡수를 극대화되도록 상기 발효대두박을 열처리한다.
본 발명의 바이패스 단백질 제조공정은 별도의 첨가물이 없이 발효를 통해 대두박의 성분변화를 일으켜 마이야르 반응(Maillard reaction)이 잘 일어나도록 함으로써 바이패스 단백질을 효과적으로 생산할 수 있도록 한다.The present invention relates to a method for producing a bypass protein in which digestion and absorption in a small intestine can be intensively performed after passage through a state in which digestion and absorption in a bovine rumen are suppressed. Soybean meal is fermented using lactic acid bacteria to make (1) fructose and the like in soybean meal as a reactive sugar, (2) suppressing digestion and absorption in the rumen and heat-treating the fermented soybean so as to maximize digestion and absorption in the small intestine do.
The process for producing the bypass protein of the present invention enables the production of bypass protein by effectively causing the Maillard reaction to occur by changing the composition of the soybean meal through fermentation without any additives.

Description

젖소의 사료효율 및 산유량을 증대시킬 수 있는 발효 대두박의 제조방법{The cow's feed efficiency and flow rate can be fermented for two nights to increase manufacturing method}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fermented soybean meal and a fermented soybean meal fermented soybean meal,

본 발명은 젖소의 산유량과 사료효율을 증대시키기 위한 대두박의 발효방법에 관한 것이다. 대두박을 유산균을 이용하여 고상발효시킨 후 고온에서 열처리하고, 이와 같은 공정으로 생성된 활성화된 당과 단백질이 갈색화 반응으로 통해 결합도록 한 것이다.
The present invention relates to a fermentation method of soybean meal for increasing milk yield and feed efficiency of dairy cows. The soybean meal is fermented in solid phase using lactic acid bacteria, heat treated at high temperature, and the activated sugars and proteins produced by such a process are bound through the browning reaction.

축우는 반추위의 발효과정에서 만들어진 미생물 단백질이나 반추위를 통과한 단백질, 즉 바이패스 단백질로부터 필요한 아미노산의 대부분을 얻는다. The fowl obtains most of the necessary amino acids from the microbiological or ruminal proteins produced during fermentation of the rumen, the bypass protein.

대두박은 생산량 기준으로 전세계 식물성 단백질 사료원료 중 60%를 차지할 정도로 매우 중요한 단백질원이나 축우에서는 대부분 반추위에서 분해가 이루어지고 단지 25~34% 정도 만이 바이패스 되기 때문에 효율적이지 못하다는 단점을 가지고 있다.Soybean meal is a very important protein source, which accounts for 60% of the world 's vegetable protein feedstock on a production basis. On the other hand, soybean meal has a disadvantage in that it is mostly ineffective because it is decomposed in rumen and only 25 ~ 34% is bypassed.

그동안 반추동물에서의 바이패스 비율을 높이기 위해 대두박을 가공하는 여러가지 방법들이 연구되어 왔으며, 열처리를 하거나 lignosulfonate 또는 formaldehyde로 처리하는 방법 등이 주로 사용되며, 최근에는 식물성 오일 등으로 코팅하는 방법도 개발되어 있다.
In the meantime, various methods of processing soybean meal have been studied to increase the bypass ratio in ruminants, and heat treatment, lignosulfonate or formaldehyde treatment are mainly used. In recent years, a method of coating with vegetable oil has also been developed have.

그 중에서 대두박을 열처리하는 공정이 가장 많이 시도되고 있는데, 이는 대두박 내의 단백질과 당이 가열 과정에서 일어나는 갈색화반응(Maillard reaction, 마이야르 반응)을 이용하는 것이다. 즉, 당의 카보닐기(carbonyl group)와 아마노산의 아미노기(amino group)가 열에 의해 결합하게 되면 반추위에서 소화작용을 일으키는 미생물 효소들의 공격을 받지 않고 바이패스 되어 소장에서 대부분 소화가 일어나게 된다.Among them, the process of heat treatment of soybean meal is the most frequently attempted, using the Maillard reaction (Maillard reaction) in the heating process of protein and sugar in soybean meal. That is, when the carbonyl group of the sugar and the amino group of the amino acid are bound by heat, they are bypassed without being attacked by the microbial enzymes that cause digestion in the rumen, and most digestion occurs in the small intestine.

익스트루더 등을 사용하여 고온에서 짧은 시간 열을 가하거나 자일로스(xylose) 등의 활성화 당(reactive sugar)을 첨가한 후 열처리 하는 방식 등이 사용되는데 최근에는 효모 등에서 분리한 효소를 사용하여 대두박을 처리한 후 열처리를 함으로써 마이야르 반응을 촉진시키는 공정도 개발되었다.Extruder and the like, or a method in which heat is applied for a short time at a high temperature, or a reactive sugar such as xylose is added and then heat-treated. Recently, enzymes isolated from yeast, And a heat treatment was performed to promote the Maillard reaction.

한편, 트립신 저해제 등의 항영양인자(anti-nutritional factors)들을 비가열적 방법으로 제거하기 위해 대두박을 효소로 처리하거나 미생물로 발효시키는 공정들이 산업화 되어 있는데, 후자의 경우 Aspergillus 등의 곰팡이 균을 사용하거나 Bacillus 등의 세균을 사용하는 것이 일반적이다. 일부에서는 유산균을 이용하는 혐기적 공정을 사용하여 경제적으로 발효하는 공정을 사용하기도 하는데, 유산균의 경우 대사과정에서 대두박의 항영양인자의 하나인 과당류(oligo-saccharide)들을 활발하게 분해하는 것으로 알려져 있다. On the other hand, in order to remove anti-nutritional factors such as trypsin inhibitors by enzymatic treatment or fermentation with microorganism, soybean meal is industrialized. In the latter case, molds such as Aspergillus are used or Bacillus And the like. In some cases, fermentative fermentation using lactic acid bacteria is used. In the case of lactic acid bacteria, lactic acid bacteria are known to actively degrade oligo-saccharides, one of the antioxidants in soybean meal.

이에 본 발명자들은 Raffinose, Stachyose 등 대두박 내의 과당류들을 대사과정에서 효과적으로 분해하여 활성화 당 형태로 만드는 유산균 발효를 통해 마이야르 반응을 촉진함으로써 바이패스 단백질의 비율을 높일 수 있는 공정을 개발하였다. 본 발명의 결과로 얻어진 가공대두박은 효소나 당 등의 첨가물 없이 발효공정과 열처리 만을 사용하므로 경제성을 확보할 수 있었고 RUP(Rumen Undegradable Protein)가 65% 이상, 소장에서의 소화흡수율이 90% 정도로 제품 경쟁력이 있는 것으로 나타났다.
Accordingly, the present inventors have developed a process capable of increasing the proportion of bypass proteins by promoting the Maillard reaction through fermentation of lactic acid bacteria, which effectively degrades fructose in soybean sprouts such as Raffinose and Stachyose in the metabolic process to produce an activated sugar form. The processed soybeans obtained as a result of the present invention can be economically used because only the fermentation process and the heat treatment are performed without additives such as enzymes and sugars, and RUP (Rumen Undegradable Protein) is 65% or more and the digestive absorption rate in the small intestine is about 90% It appears to be competitive.

국내 등록특허공보 10-1157618 B1(2012.06.12.)Korean Registered Patent No. 10-1157618 B1 (Jun. 12, 2012)

본 발명의 목적은 대두박을 이용하여 바이패스 단백질을 생산하기 위한 것으로, 구체적으로는 외부로부터 효소나 당 등의 첨가물을 일체 첨가하지 않는 유산균 발효공정과 고온 열처리공정을 통해 대두박 바이패스 단백질을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 대두박 바이패스 단백질은 종래의 대두박 바이패스 단백질 제조 공정에 비하여 경제적이고 효율적인 동시에 효율과 성능에서도 우수한 제품을 생산할 수 있는 공정을 제공하는 것이다. 이를 위한 방법으로, (1) 대사과정에서 대두박의 과당류들을 효과적으로 분해하는 유산균을 선택하고, (2) 이 과당류들이 활성화 당 형태로 최대한 분해되는 고상발효 조건을 확립하며, (3) 대두박 활성화 당과 단백질들 간의 마이야르 반응이 최대로 일어 날 수 있도록 하는 고온 열처리 공정을 개발하는 데 있다.
An object of the present invention is to provide a process for producing a bypass protein using a soybean meal, and more particularly, to provide a soybean meal bypass protein through a lactic acid fermentation process and a high-temperature heat treatment process in which no additives such as enzymes or sugars are added from the outside . The soybean meal bypass protein of the present invention provides a process that is economical and efficient as compared with the conventional soybean meal bypass protein production process and can produce an excellent product in efficiency and performance. (1) to select lactic acid bacteria that effectively degrade the polysaccharides of soybean meal in the metabolic process, (2) to establish solid phase fermentation conditions in which these polysaccharides are degraded to the active sugar form, and (3) It is to develop a high temperature heat treatment process that maximizes the Maillard reaction between sugars and proteins.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 다음의 공정개발 단계들을 포함한다: (1) 대두박의 과당류들이 포함된 추출액을 제조하고 이를 배지로 하였을 대 성장속도가 우수한 유산균을 선정하는 유산균 선정단계, (2) 상기 유산균을 이용한 대두박 고상발효에 있어서 과당류의 분해가 최대에 이르도록 하는 공정 조건을 확립하는 분해공정단계, (3) 마이야르 반응이 효과적으로 이루어지도록 하는 열처리 조건을 확립하는 열처리단계로 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention includes the following process development steps: (1) a step of selecting a lactic acid bacteria having a large growth rate by preparing an extract containing soybean meal fructose, 2) a decomposition process step for establishing a process condition for maximizing the decomposition of fructose in the fermentation of soybean sprouts using the above-mentioned lactic acid bacterium; and 3) a heat treatment step for establishing a heat treatment condition for effectively carrying out the Maillard reaction do.

본 발명은 대두박 내의 수용성 탄수화물, 특히 과당류들을 효과적으로 대사함으로써 마이야르 반응을 촉진할 수 있는 유산균을 이용하여 발효와 열처리 조건을 확립함으로써 우수한 품질의 바이패스 단백질을 경제적으로 생산할 수 있도록 한 것이다.
The present invention enables economical production of a high-quality bypass protein by establishing fermentation and heat treatment conditions using lactic acid bacteria capable of promoting the Maillard reaction by effectively metabolizing water-soluble carbohydrates, particularly fructose, in the soybean meal.

본 발명은 유산균을 이용한 혐기적 발효를 통해 대두박의 과당류들과 탄수화물이 마이야르 반응에 의해 활성화 당 형태로 전환되며, 이는 외부로부터 첨가물을 사용하지 않고 대두박으로부터 바이패스 단백질을 제조할 수 있게 된다. 본원 발명의 상기 바이패스 단백질 제조방법은 간편하고 경제적인 바이패스 단백질 제조방법인 것이다.In the present invention, fructose sugars and carbohydrates of soybean meal are converted into activated sugar forms by Maillard reaction through anaerobic fermentation using lactic acid bacteria, and it is possible to produce bypass proteins from soybean meal without using additives from the outside . The method for producing the bypass protein of the present invention is a simple and economical method for producing a bypass protein.

본 발명에서의 열처리 공정은 상대적으로 낮은 온도에서 이루어지게 함으로써 과도한 열처리에 의해 축우의 소장에서의 소화흡수율을 떨어뜨리거나 라이신 등 필수 아미노산의 파괴를 최대한 억제할 수 있는 방법을 제공한다.The heat treatment process according to the present invention provides a method capable of reducing the digestion and absorption rate in the small intestine by excessive heat treatment or suppressing the destruction of essential amino acids such as lysine as much as possible by performing the heat treatment at a relatively low temperature.

본 발명의 공정으로 제조된 가공대두박은 그 품질에 있어서 RUP가 65% 이상, 소장에서의 소화흡수율이 90% 이상이 되도록 함으로써 품질 경쟁력을 확보할 수 있다.
The processed soybean meal produced by the process of the present invention has a RUP of 65% or more and a digestion and absorption rate of 90% or more in the small intestine so that quality competitiveness can be ensured.

본 발명은 발효 대두박의 제조방법에 관한 것으로 유산균을 배양하기 위하여 대두박으로부터 배지를 추출하는 단계; 상기 대두박으로부터 추출된 배지에 유산균을 접종하고 배양하는 단계; 상기 유산균이 배양된 배지의 배양액을 이용하여 대두박을 발효시키는 단계 및 상기 발효된 대두박을 열처리 하는 단계로 구성된다.The present invention relates to a method for producing a fermented soybean meal, comprising the steps of: extracting a medium from a soybean meal to culture a lactic acid bacterium; Inoculating and culturing the lactic acid bacteria in the medium extracted from the soybean meal; Fermenting the soybean meal using the culture medium of the medium in which the lactic acid bacteria have been cultured, and heat-treating the fermented soybean meal.

본 발명의 대두박으로부터 유산균 발효 및 열처리에 의해 바이패스 단백질의 제조방법은 아래 실시예를 이용하여 상세하게 설명하도록 한다. 이하의 설명은 이 발명을 한정하는 것은 아니며, 이로부터 예상되는 발명의 변경 가능한 구성은 이 발명의 범위 내로 한다.The method for producing the bypass protein by fermentation and heat treatment of lactic acid bacteria from the soybean meal of the present invention will be described in detail using the following examples. The following description does not limit the present invention, and the possible configurations of the inventions from the above are within the scope of the present invention.

본 발명의 과정을 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
The process of the present invention will be described in detail as follows.

1. 유산균의 선정 1. Selection of lactic acid bacteria

대두박의 성분 중에는 스타키오즈, 라피노즈 등으로 대표되는 과당류와 다양한 탄수화물들이 포함되어 있는데 이들의 대부분은 수용성이며 소화를 저해하는 항영양인자의 일종이다. 본 발명에서는 이와 같이 대두박의 영양성과 무관하면서 오히려 사료로서의 성능을 떨어뜨리는 과당류들과 탄수화물들을 효과적으로 대사시키는 유산균을 이용하는데 중점을 둔다. 즉, 유산균 발효 과정에서 과당류들과 탄수화물들로부터 글루코스(glucose), 칼락토스(galactose) 등의 단당류들이 다량 만들어지고, 이러한 단당류들은 보다 효과적으로 단백질이나 펩타이드들과 열의 의해 결합한다는 원리를 활용하는 것이다.Among the components of soybean meal, fructose and various carbohydrates, such as stachyose and raffinose, are contained. Most of them are water-soluble and are a kind of anti-digestion inhibiting digestion. The present invention focuses on the use of lactic acid bacteria that efficiently metabolize fructose sugars and carbohydrates, which are irrelevant to the nutritional properties of soybean meal, but rather deteriorate the performance as a feed. That is, a large amount of monosaccharides such as glucose and galactose are produced from the polysaccharides and carbohydrates in lactic acid fermentation process, and these monosaccharides utilize the principle that they are more efficiently bound to proteins or peptides by heat .

특히 유산균들은 과당류들에 대한 대사능이 뛰어난 것으로 알려져 있는데, 유산균에서 흔히 발견되는 알파갈락토시데이즈 (alpa-(1,6)galactosidase)라는 효소는 라피노즈와 스타키오즈 등의 대두박에 다량으로 포함되어 있는 과당류들을 분해하는 효소이다. 대두박 중 라피노즈와 스타키오즈의 함량은 건물량 기준으로 6% 이상이다. 한 개의 라피노스 분자는 알파갈락토시데이즈에 의해 분해되면 갈락토스, 프럭토스(fructose), 글루코스 등 3종의 단당류 각각 한 분자씩으로 분해된다. 한편, 스타키오스는 두 개의 갈락토스와 1개의 프럭토스, 1개의 글루코스 분자로 분해된다.In particular, lactic acid bacteria are known to have excellent metabolism to fructose. The enzymes known as α-galactosidase (α-galactosidase), which is commonly found in lactic acid bacteria, are contained in large amounts in soybean meal such as raffinose and stachyose It is an enzyme that breaks down fructose sugars. The content of raffinose and stachyose in soybean meal is more than 6% based on dry matter. When a single raffinose molecule is degraded by alpha-galactosidase, it is decomposed into three monosaccharides, namely, galactose, fructose, and glucose. On the other hand, stachyose is decomposed into two galactose, one fructose, and one glucose molecule.

이와 같이 알파갈락코시데이즈 효소를 많이 분비하여 대두박 내의 과당류들을 보다 활성화된 형태이면서 비율적으로 증가된 단당류들로 전환할 수 있는 유산균을 활용한다면 마이야르 반응을 보다 효과적으로 촉진시킬 수 있다. Thus, lactic acid bacteria that can secrete a large amount of alpha-galactosidase enzyme and convert the fructose in the soybean meal to more active monosaccharides and increase the proportion of monosaccharides can be used to more effectively promote the Maillard reaction.

본 발명에서는 이와 같은 유산균을 선정하기 위해 대두박 수용성 추출액에서의 성장속도를 측정하는 방법을 사용하였다. 먼저 물을 사용하여 대두박을 추출하면 대부분의 당 성분들과 수용성 탄수화물들이 용해되어 나오는데, 이러한 추출액을 별도의 첨가물 없이 배지로 사용하여 성장속도를 측정하면 대두박의 과당류나 탄수화물로부터의 당대사도가 높은 유산균을 효율적으로 선정할 수 있다. In the present invention, in order to select such lactic acid bacteria, a method of measuring the growth rate in an aqueous soybean meal extract was used. First, the extraction of soybean meal using water will dissolve most sugar components and water-soluble carbohydrates. When the growth rate is measured using this extract as a medium without any additives, the lactic acid bacterium having a high sugar content from the polysaccharide or carbohydrate of the soybean meal Can be efficiently selected.

본 발명에서 대두박 추출물 배양에 사용되는 유산균은 엔테로코커스(Enterococcus)속 유산균, 락토바실러스(Lactobacillus)속 유산균, 바이셀라(Weissella)속 유산균, 류코노스톡(Leuconostoc)속 유산균, 스트렙토코커스(Streptococcus)속 유산균, 락토코커스(Lactococcus)속 유산균 및 이들의 혼합 유산균에서 선택되는 어느 하나인 유산균이다.In the present invention, the lactic acid bacteria used for culturing the soybean meal extract are selected from the group consisting of Enterococcus lactic acid bacteria, Lactobacillus genus lactic acid bacteria, Weissella genus lactic acid bacteria, Leuconostoc genus lactic acid bacteria, Streptococcus genus, Lactobacillus, Lactococcus sp. Lactic acid bacteria, and mixed lactic acid bacteria thereof.

상기 엔테로코커스(Enterococcus)속 유산균에는 엔테로코커스 페시움(Enterococcus faecium), 엔테로코커스 피칼리스(Enterococcus faecalis)가 있고, 락토바실러스(Lactobacillus)속 유산균에는 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 에시도필러스(Lactobacillus acidophilus)가 있으며, 바이셀라(Weissella)속 유산균에는 바이셀라 코리엔시스(Weissella koreensis), 바이셀라 사이베리아 (Weissella cibaria)가 있다. 또한 류코노스톡(Leuconostoc)속 유산균에는 류코노스톡 시트레움(Leuconostoc citreum), 류코노스톡 메젠테로이드스(Leuconostoc mesenteroides)가 있으며, 스트렙토코커스(Streptococcus)속 유산균에는 스트렙토코커스 서모필러스 (Streptococcus thermophillus)이 있으며, 락토코커스(Lactococcus)속 유산균에는 락토코커스 락티스 (Lactococcus lactis)가 있다. Examples of the enterococcus lactobacillus include Enterococcus faecium and Enterococcus faecalis. Lactobacillus lactic acid bacteria include Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus acidophilus, and Weissella spp. Are Weissella koreensis and Weissella cibaria. Leuconostoc citreum and Leuconostoc mesenteroides are also included in the lactic acid bacteria of the genus Leuconostoc, and Streptococcus thermophillus is contained in the lactic acid bacteria of the genus Streptococcus. And Lactococcus lactis is a lactic acid bacterium belonging to the genus Lactococcus.

대두박으로부터 추출된 추출물(배지)에 상기 유산균을 하나 또는 둘 이상의 유산균을 접종, 배양한 다음 유산균이 배양된 배양액을 대두박에 혼합하여 대두박을 유산균으로 발효시키는 것이다.
One or two or more lactic acid bacteria are inoculated and cultured in the extract (medium) extracted from soybean meal, and the culture solution in which the lactic acid bacteria have been cultured is mixed with soybean meal to ferment soybean meal with lactic acid bacteria.

2. 유산균을 이용한 대두박 발효  2. Soybean meal fermentation using lactic acid bacteria

미생물을 이용한 대두박 발효에는 고상발효(solid substrate fermentation)법이 주로 사용된다. 대두박에 적당한 양의 물을 첨가한 후 미생물을 접종하여 발효시키는 것인데, 발효가 잘 일어나도록 하기 위해서 고온의 수증기로 대두박을 전처리하는 증자 등의 공정이 추가되기도 한다. 대두박으로부터 배지를 추출하는 단계는 40~80℃ 온도의 추출수로 추출하되, 추출된 배지(추출액)의 당농도가 1~10Brix의 농도가 되도록 추출한다.For fermentation of soybean meal using microorganisms, solid substrate fermentation method is mainly used. It is added with appropriate amount of water to the soybean meal and then fermented by inoculating the microorganisms. In order to make the fermentation take place, a process such as a pretreatment of soybean meal with high temperature steam may be added. In the step of extracting the medium from the soybean meal, the extract is extracted with the extraction water at a temperature of 40 to 80 ° C, and the sugar concentration of the extracted medium (extract) is extracted to a concentration of 1 to 10 Brix.

곰팡이나 효모 또는 바실러스(Bacillus) 등의 세균을 이용한 호기적 발효와 달리 유산균 배양은 혐기적 발효에 속한다. 이는 전자의 미생물들이 생육과 발효에 있어서 산소를 요구하는 호기성(aerobic) 미생물인데 반하여 대부분의 유산균은 통성혐기성(facultative anaerobe)이기 때문이다. 이는 산소가 있는 조건이나 없는 환경에서 모두 생육과 발효가 가능하다는 것을 의미한다. 이와 같은 이유로 유산균을 이용한 혐기적 발효는 제국실과 같은 정밀한 산소공급장치나 그에 따른 에너지 소모가 없기 때문에 경제적인 발효대두박 생산이 가능하다. 또한 유산균은 발효과정에서 젖산(lactic acid)을 생성시키기 때문에 발효물의 pH를 떨어뜨리는 효과에 의해 오염균의 발생을 억제할 수 있다는 장점이 있다. Unlike aerobic fermentation using bacteria such as fungi, yeast or Bacillus, cultivation of lactic acid bacteria is an anaerobic fermentation. This is because most of the lactic acid bacteria are facultative anaerobes, while the former microorganisms are aerobic microorganisms that require oxygen for growth and fermentation. This means that it is possible to grow and ferment in both oxygenated and non-oxygenated environments. For this reason, anaerobic fermentation using lactic acid bacteria can produce economical fermented soybean meal because there is no precise oxygen supply device such as imperial chamber or energy consumption. In addition, since lactic acid bacteria produce lactic acid in the fermentation process, it is advantageous in that the generation of contaminated bacteria can be suppressed by the effect of lowering the pH of the fermented product.

본 발명에서는 대두박 추출액으로 배양액을 제조하여 접종균액을 만들고 물과 함께 대두박에 접종한 후 일정한 온도에서 일정 시간 발효시키는 공정 조건을 확립하였다. 주요 조건으로 안정적인 발효를 위해 필요한 접종균체량, 즉 배양액 접종비율은 106 ~ 109cfu/g, 대두박의 수분함량은 30~60%, 발효 온도는 20~40℃, 발효 기간은 2~4일 동안 발효시킨다.
In the present invention, a culture solution was prepared from a soybean meal extract solution to prepare an inoculum, and inoculated with soybean meal and water, and then fermented at a constant temperature for a certain period of time. Necessary inoculation gyuncheryang for stable fermentation as the main condition, i.e. the culture medium inoculation ratio is 10 6 ~ 10 9 cfu / g , the water content of soybean meal is 30 to 60%, the fermentation temperature is 20 ~ 40 ℃, fermentation period was 2 to 4 During fermentation.

3. 발효대두박의 열처리  3. Heat treatment of fermented soybean meal

유산균 발효 결과 만들어진 활성화 당들과 단백질 간의 갈색화 결합물을 만들기 위해서는 열처리가 필수적인데 필요 이상의 열이 가해질 경우에는 바이패스율은 높으나 소장에서의 소화율이 낮아지고, 적은 양의 열이 가해질 경우에는 바이패스 비율이 낮아진다. 한편 라이신(lysine)과 같은 아미노산은 사료의 품질에 매우 중요한 성분인데 열에 상대적으로 악하기 때문에 열처리 과정에서 파괴될 가능성이 높다. 따라서 발효대두박의 열처리는 갈색화 반응에 필요한 최소한의 온도와 시간이 사용되도록 정확하게 통제되어야 하는 민감한 공정이다. Heat treatment is essential for the formation of a brown coloration bond between activated sugars and proteins produced by lactic acid fermentation. When the heat is applied more than necessary, the bypass ratio is high but the digestibility in the small intestine is low. When a small amount of heat is applied, . On the other hand, amino acids such as lysine are very important for the quality of the feed, which is likely to be destroyed during the heat treatment process because it is relatively bad for heat. Therefore, the heat treatment of fermented soybean is a sensitive process that must be precisely controlled so that the minimum temperature and time required for the browning reaction are used.

대두박의 열처리를 위해서는 익스트루더(extruder)나 익스펠러(expeller) 등의 장치를 사용하거나 로스팅 방식이 적용되는 장치를 사용하기도 한다. 가장 많이 쓰는 방식인 로스팅에는 실린더 형태의 반응기 내부에 설치된 핀(fin)에 의해 분산되는 대두박에 화염으로 직접 가열하는 장치들이 주로 사용된다. 본 발명에서는 로스팅 방식의 열처리를 사용하였으며 온도와 처리시간의 정확한 제어를 위해 회분식(batch type)의 로타리 드럼(rotary drum)을 기계장치로 채택하였다.For the heat treatment of soybean meal, extruder or expeller may be used, or a roasting system may be used. Roasting, which is the most widely used method, is mainly used to heat directly heated flame to soybean meal which is dispersed by a fin provided inside a cylindrical reactor. In the present invention, a roasting heat treatment is used. A batch type rotary drum is used as a mechanical device for accurate control of temperature and processing time.

열처리에 사용하는 온도로는 90℃에서부터 145℃까지 다양한 조건들이 사용되고 있으나 바람직하게는 90~98℃에서 30~120분 열처리 한다. 본 발명에서는 과도한 열처리에 의해 발생할 수 있는 문제점들을 회피하기 위해 가급적 낮은 온도에서의 열처리 조건을 지향하였다.
The temperature used for the heat treatment ranges from 90 ° C to 145 ° C, but the heat treatment is preferably performed at 90 to 98 ° C for 30 to 120 minutes. In the present invention, the heat treatment conditions are as low as possible in order to avoid problems that may be caused by excessive heat treatment.

실시예 1: 선정된 유산균의 특성  Example 1: Characterization of selected lactic acid bacteria

대두박 추출액을 배지로 하였을 때 성장속도가 우수한 유산균을 선정하기 위해 다음과 같이 진행하였다.
In order to select the lactic acid bacteria having the excellent growth rate when the soybean meal extract was used as the medium, the following procedure was carried out.

염산을 사용하여 pH를 4.4로 조정한 물을 추출용매로 사용하였다. 이 때 용매의 온도는 40~80℃로 하였으며 중량 기준으로 대두박 대비 5배의 용매를 가하였다. 10분 간 충분히 교반한 후 50mesh의 체로 여과한 것을 추출액으로 하였다.Water adjusted to pH 4.4 with hydrochloric acid was used as the extraction solvent. At this time, the temperature of the solvent was adjusted to 40 to 80 ° C, and 5 times as much solvent as soybean meal was added thereto. After sufficiently stirring for 10 minutes, the mixture was filtered through a sieve of 50 mesh to obtain an extract.

추출액 중의 당의 농도는 당도계를 사용하여 측정하였으며 단위는 Brix로 하였다. 1 Brix는 100g의 용액에 들어있는 당의 g수로 정의된다, 단백질은 Bradford법에 의해 정량하고 이를 100㎖ 추출액 중 들어있는 단백질의 질량(g)으로 하였다.The concentration of sugar in the extract was measured using a sugar meter and the unit was Brix. 1 Brix is defined as the number of sugars contained in 100 g of solution. The protein was quantitated by the Bradford method and this was taken as the mass (g) of the protein contained in the 100 ml extract.

배지로 사용될 추출액은 당농도 5 Brix 이상, 단백질 농도 1% 미만의 것을 사용하였고 0.22㎛의 pore size를 갖는 멤브레인필터를 사용하여 멸균하였다. 각각의 미생물로 접종한 추출액을 660nm 파장에서의 흡광도를 측정하면서 생육곡선을 관찰하였고 이를 근거로 비성장속도(specific growth rate)를 계산하였다. The extract solution to be used as a medium was sterilized by using a membrane filter having a sugar concentration of 5 Brix or more and a protein concentration of less than 1% and having a pore size of 0.22 μm. Growth curves of the extracts inoculated with each microorganism were measured while measuring the absorbance at 660 nm, and the specific growth rate was calculated based on the growth curves.

미생물의 비성장속도  Non-growth rate of microorganisms 균주명   Strain name 비성장속도  Non-growth rate Enterococcus faecium  Enterococcus faecium 1.46  1.46 Weissella koreensis  Weissella koreensis 1.04  1.04 Lactobacillus plantarum  Lactobacillus plantarum 0.61  0.61 Bacillus subtilis  Bacillus subtilis 0.31  0.31

상기 [표 1]에서와 같이 대두박 추출액을 배지로 사용하였을 때 가장 높은 비성장속도를 나타내는 것은 Enterococcus faecium 균주다. 다른 유산균들과 비교하여 월등하였을 뿐 만 아니라 Bacillus 속 세균과 비교하여도 탁월하였다.
As shown in Table 1, the Enterococcus faecium strain exhibited the highest non-growth rate when the soybean meal extract was used as a medium. Compared to other lactic acid bacteria, it was superior, and it was also superior to Bacillus bacteria.

실시예 2: Enterococcus faecium(SLB120) 균주을 이용한 대두박 고상발효Example 2: Soybean paste solid fermentation using Enterococcus faecium (SLB120) strain

SLB120 균주의 발효 최적 온도를 분석하기 위한 실험을 실시하였다. 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, 40℃ 등으로 사전 조정된 배양기에 최종 40% 수분과, 대두박 gram 당 107cfu(colony forming unit)/g의 SLB120 균체가 첨가된 대두박을 24 시간 발효시킨 후 대두박의 pH를 측정하였다. 유산균의 발효가 많이 일어날수록 lactic acid가 많이 생성되고 이는 배지의 pH를 떨어뜨린다는 원리이다. 중량 기준으로 발효대두박에 두 배의 증류수를 첨가하여 5분 간 교반한 후의 pH를 대두박의 pH로 하였다.
Experiments were conducted to analyze the optimum fermentation temperature of strain SLB120. Soybean meal added with final 40% moisture and SLB120 cells of 10 7 cfu (colony forming unit) / g per gram of soybean meal was preincubated in a pre-conditioned incubator at 20 ° C, 25 ° C, 30 ° C, After fermentation, the pH of the soybean meal was measured. The more lactic acid fermentation occurs, the more lactic acid is produced, which lowers the pH of the medium. Two times of distilled water was added to the fermented soybean meal on a weight basis, and the pH after the stirring for 5 minutes was regarded as the pH of the soybean meal.

온도 별 pH  PH by temperature 온도 (℃)  Temperature (℃) pH  pH 20  20 5.9  5.9 25  25 5.5  5.5 30  30 5.4  5.4 35  35 5.6  5.6 40  40 5.7  5.7

위의 표에서와 같이 20℃에서 40℃ 사이의 온도 조건에서 대체적으로 발효가 충분히 일어났으나 25℃와 30℃에서의 pH 감소가 가장 큰 것으로 나타나, 이 온도 구간에서 발효가 가장 활발한 것으로 추정할 수 있었다. As shown in the above table, the fermentation was generally carried out at a temperature between 20 ° C and 40 ° C, but the decrease in pH at 25 ° C and 30 ° C was the largest, indicating that fermentation was most active at this temperature range I could.

유산균을 이용한 혐기적 발효는 실제 생산규모에 있어서는 벌크백 등의 밀폐된 공간에서 외부로부터의 공기 공급없이 진행되므로 발효가 진행될수록 내부 잠열에 의해 대두박 전체의 온도가 상승하게 된다. 데이타는 별도로 제시하지 않았지만 500kg 규모의 대두박을 밀폐된 벌크백에서 발효 시킬 경우 최고 40까지 상승한다. 본 발명에서는 접종균이 혼합되는 당시의 온도를 25~30℃로 조건을 정하였다.
The anaerobic fermentation using lactic acid bacteria is carried out in an enclosed space such as a bulk bag in the actual production scale without supplying air from the outside, so the temperature of the whole soybean meal is increased by the latent heat as the fermentation progresses. The data are not presented separately, but the soybean meal of 500 kg is raised to a maximum of 40 when fermented in a closed bulk bag. In the present invention, the temperature at the time when the inoculum was mixed was set at 25 to 30 ° C.

다음은 SLB120 균주의 발효최적 시간을 결정하기 위한 실험을 실시하였다. 25로 온도가 조절된 대두박에 균체가 대두박 gram당 107 cfu/g 되도록 접종하고 각각 24시간, 36시간, 48시간, 56시간, 72시간 동안 발효를 진행한 후 위에서와 같은 방법으로 대두박의 pH을 측정하였다,
The following experiment was conducted to determine the optimal fermentation time of strain SLB120. The fermentation was carried out for 24 hours, 36 hours, 48 hours, 56 hours, and 72 hours, respectively, in the soybean meal of which the temperature was adjusted to 25 ° C and 10 7 cfu / g per gram of soybean meal. Respectively.

발효시간 별 pH   PH by fermentation time 발효시간 (h)  Fermentation time (h) pH  pH 24  24 6.1  6.1 36  36 5.9  5.9 48  48 5.7  5.7 56  56 5.5  5.5 72  72 5.4  5.4

위의 표에서와 같이 시간이 경과함에 따라 대두박의 pH는 점차로 감소하였는데, 56 시간 이후 그 감소폭이 크게 줄어들었다. As shown in the table above, the pH of the soybean meal gradually decreased with the lapse of time.

본 발명에서는 SLB120 균주를 사용한 대두박 발효의 최적 경과시간을 56~72시간으로 정하였다.
In the present invention, the optimal elapsed time of soybean meal fermentation using the strain SLB120 was set at 56 to 72 hours.

실시예 3: 발효대두박의 열처리Example 3: Heat treatment of fermented soybean meal

본 발명에서의 대두박 열처리는 로타리 드럼 방식의 건조기를 사용하였는데 드럼 내부에 이중 스크류컨베이어가 설치되어 있어서 원료가 드럼 내부에서 계속 순환되는 회분식 구조를 가지고 있다. In the present invention, the rotary drum type dryer is used, and the double screw conveyor is installed in the drum, so that the raw material is continuously circulated in the drum.

열처리 조건을 결정하기 위하여 우선 처리시간을 한 시간으로 정해 각 온도에서의 열처리를 실시하였다. 발효가 끝난 대두박을 위의 건조기에 투입하고 200,000Kcal/hr 열량의 경유 버너를 사용하여 내부 대두박 온도를 각각 90℃, 95℃, 100℃, 105℃로 설정하여 한 시간 동안 가열하였다. 이후에는 온도를 60℃로 제한하여 수분함량이 12% 이하가 될 때까지 건조를 실시하였다. In order to determine the heat treatment conditions, the treatment time was set at one hour and the heat treatment at each temperature was performed. The fermented soybean meal was placed in a drier on the top, and the internal soybean meal temperature was set at 90 ° C, 95 ° C, 100 ° C and 105 ° C using a gasoline burner with a heating rate of 200,000 Kcal / hr. Thereafter, the temperature was limited to 60 캜 and drying was performed until the moisture content became 12% or less.

각각의 시료는 UIP(비분해성 단백질) 분석을 위해 protease 용액을 사용하는 in vitro 분석을 실시하였다.
Each sample was subjected to in vitro analysis using a protease solution for UIP (non-degradable protein) analysis.

다음은 각 온도별로 열처리된 발효대두박의 UIP 분석 결과이다.The following is the result of UIP analysis of fermented soybeans heat treated at each temperature.

온도별 UIP UIP by temperature 온도 (℃)  Temperature (℃) UIP (%)  UIP (%) 90  90 60  60 95  95 65  65 100  100 72  72 105  105 81  81

위에서와 같이 95℃ 이상의 온도에서 한 시간 처리한 경우에서 65% 이상의 UIP 비율을 나타내었다. 열처리 온도가 높을수록 UIP 비율은 높아지나 과도한 마이야르 반응이 일어날 경우 소장에서의 소화흡수율이 낮아지고 라이신 등 열에 약한 아미노산의 파괴가 일어날 수 있으므로 본 발명에서는 발효대두박의 열처리 온도조건으로서 90~95℃ 범위로 정하였다.As described above, the UIP ratio was 65% or more in the case of treatment at 95 ° C or more for one hour. The higher the heat treatment temperature, the higher the UIP ratio. However, if excessive Maillard reaction occurs, the digestion and absorption rate in the small intestine may be lowered and the amino acid weak in lysine may be destroyed. Therefore, in the present invention, as the heat treatment temperature condition of the fermented soybean meal, Respectively.

열처리 시간을 결정하기 위해서 이번에는 온도를 95℃로 설정하고 각각 30분, 60분, 90분, 120분 동안 열처리를 실시하였다. 각 시료는 위에서와 같은 방법으로 UIP를 측정하고 한편으로는 KOH 용해도 검사를 실시하였다. 0.2%의 KOH용액에 약 %의 시료를 첨가하고 시간동안 상온에서 교반한 후에 여과지를 사용하여 여과하였다. 여과된 상징액은 킬달 법을 이용하여 단백질량을 측정하였다.
In order to determine the heat treatment time, the temperature was set to 95 ° C and the heat treatment was performed for 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes, respectively. Each sample was tested for UIP and KOH solubility in the same manner as above. About% sample was added to 0.2% KOH solution, stirred at room temperature for a time, and then filtered using a filter paper. Protein amount was measured by Kjeldahl method in the filtered supernatant.

표 5는 각각의 시료에 대한 UIP 비율과 KOH 용해도를 측정한 결과이다.  Table 5 shows the results of measuring UIP ratio and KOH solubility for each sample.

열처리 시간별 UIP 및 KOH 용해도  UIP and KOH solubility by heat treatment time 열처리시간 (분)  Heat treatment time (min) UIP (%)  UIP (%) KOH 용해도 (%)  KOH solubility (%) 30  30 45  45 72.1  72.1 60  60 65  65 68.2  68.2 90  90 72  72 57.3  57.3 120  120 80  80 45.4  45.4

상기 표에서와 같이 90분 이상 열처리한 시료에는 KOH용해도가 크게 감소하는 것으로 나타났다. KOH 용해도는 대두박 내 단백질의 용해성을 분석하는 방법으로써, 이 값이 낮다는 것은 단백질의 변성도가 높다는 것을 의미하고 따라서 소의 소장에서의 소화율도 낮을 것으로 추정할 수 있다.As shown in the above table, the KOH solubility of the samples heat treated for 90 minutes or more was significantly decreased. The solubility of KOH is a method to analyze the solubility of protein in soybean meal. The low value means that the degree of protein denaturation is high. Therefore, the digestibility of small intestine can be estimated to be low.

본 발명에서는 소장에서의 높은 소화율을 유지하기 위해 발효대두박의 열처리 시간을 60~90분으로 결정하였다.
In the present invention, the heat treatment time of the fermented soybean meal was determined to be 60 to 90 minutes in order to maintain a high digestibility in the small intestine.

실시예 4: 바이패스 단백질로서의 성능 분석Example 4: Performance analysis as bypass protein

본 발명에서의 바이패스 단백질을 위한 대두박 가공공정에 따라 제조된 시료를 사용하여 사양시험과 in-situ 실험을 실시하였다. Specimens and in-situ tests were carried out using samples prepared according to the process of soybean meal for the bypass protein of the present invention.

최초 온도 25℃에서 대두박 gram당 107cfu/g 이상의 농도로 SLB120 유산균을 접종하고 72시간 발효시킨 대두박을 95℃에서 60분간 열처리 한 후 최종 12% 수분함량으로 건조시킨 시료를 사용하였다.The soybean meal which had been inoculated with SLB120 lactic acid bacteria at a concentration of 10 7 cfu / g or more per gram of soybean meal at the initial temperature of 25 ° C and dried for 72 hours was heat treated at 95 ° C for 60 minutes and then dried at a final moisture content of 12%.

In-situ 바이패스율을 측정하기 위해서 피스툴라 (fistula)를 설치한 축우를 이용하여 실험하였다. 실험동물은 3두 이상의 피스툴라를 장착한 축우를 이용하여 2일간 배양하였다. 샘플백은 동시에 투입하고 동시에 꺼내며, ruminal position은 ventral rumen으로 한다. 사용되는 백은 폴리에스터 재질로 포어사이즈는 40~60 um이며, 샘플사이즈/표면적 비는 약 10 mg/㎠로 한다. 실험동물의 반추위내에서 배양이 끝난 샘플백은 1min/rinse로 5회 반복하여 샘플백내 잔류 미생물에 대한 보정을 실시한다. 대조군으로 일반대두박을 사용하였다.
In order to measure the in-situ bypass ratio, experiments were performed using a fistula-mounted fowl. Experimental animals were cultured for 2 days using a cattle equipped with three or more pistils. The sample bags are simultaneously injected and removed at the same time, and the ruminal position is the ventral rumen. The bag used is a polyester material with a pore size of 40 to 60 μm and a sample size / surface area ratio of about 10 mg / cm 2. The incubated sample bags in the rumen of the experimental animals are subjected to 5 times repetition with 1 min / rinse to correct for residual microorganisms in the sample bag. Normal soybean meal was used as a control.

다음은 상기 시료에 대한 성능분석 결과들이다.The following are performance analysis results for the sample.

In-situ 바이패스율 In-situ bypass rate 시료명  Name of sample In-situ 바이패스율(%)   In-Situ Bypass Ratio (%) 대두박  Soybean meal 35   35 시료  sample 69  69

Claims (5)

발효 대두박의 제조방법 있어서,
상기 발효 대두박의 제조방법은 대두박으로부터 추출된 배지에 유산균을 배양하기 위하여 대두박으로부터 배지를 추출하는 단계; 및
상기 대두박으로부터 추출된 배지에 유산균을 접종하고 배양하는 단계; 및
상기 유산균이 배양된 배지의 배양액을 이용하여 대두박을 발효시키는 단계; 및
상기 발효된 대두박을 열처리 하는 단계로 구성하되,
상기 대두박으로부터 배지를 추출하는 단계는 40~80℃ 온도의 추출수로 추출하고, 상기 추출액의 당농도가 1~10Brix의 농도로 추출하는 것을 특징으로 하는 반추위 동물용 발효 대두박의 제조방법.
A method for producing fermented soybean meal,
The method for producing fermented soybean meal comprises the steps of: extracting a medium from a soybean meal to culture a lactic acid bacterium in a medium extracted from soybean meal; And
Inoculating and culturing the lactic acid bacteria in the medium extracted from the soybean meal; And
Fermenting the soybean meal using the culture medium of the culture medium in which the lactic acid bacteria have been cultured; And
Heat-treating the fermented soybean meal,
Wherein the step of extracting the medium from the soybean meal comprises extracting with an extracting water at a temperature of 40 to 80 ° C and extracting the extract with a sugar concentration of 1 to 10 Brix.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 추출된 배지에 접종하는 유산균은 엔테로코커스(Enterococcus)속 유산균, 락토바실러스(Lactobacillus)속 유산균, 바이셀라(Weissella)속 유산균, 류코노스톡(Leuconostoc)속 유산균, 스트렙토코커스(Streptococcus)속 유산균, 락토코커스(Lactococcus)속 유산균 중 하나 또는 둘 이상을 혼합한 유산균으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반추위 동물용 발효 대두박의 제조방법.
The method according to claim 1,
The lactic acid bacteria inoculated into the extracted medium are lactic acid bacteria of Enterococcus genus, lactobacillus lactic acid bacteria, Weissella genus lactic acid bacteria, Leuconostoc genus lactic acid bacteria, Streptococcus genus lactic acid bacteria, Wherein the lactic acid bacteria are selected from lactic acid bacteria obtained by mixing one or two or more lactic acid bacteria belonging to the genus Lactococcus.
제 1항에 있어서,
상기 배양액을 이용하여 대두박을 발효시킬 때 대두박은 수분함량 30~60%, 온도 20~40℃에서 2~4일 동안 배양하는 것을 특징으로 하는 반추위 동물용 발효 대두박의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the soybean meal is cultured at a moisture content of 30 to 60% at a temperature of 20 to 40 ° C for 2 to 4 days when the soybean meal is fermented using the culture liquid.
제 1항에 있어서,
상기 발효된 대두박을 열처리 하는 단계에서 열처리 온도는 90~98℃의 온도에서 30~120분 동안 열처리 하는 것을 특징으로 하는 반추위 동물용 발효 대두박의 제조방법. The method according to claim 1,
Wherein the fermented soybean meal is heat-treated at a temperature of 90 to 98 캜 for 30 to 120 minutes.
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