KR101911465B1 - 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반추동물의 반추위 내 메탄저감을 위한 질산염 코팅 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로 대두단백질 분말, 질산염, 오일류 및 안정제를 포함함으로써, 반추위 내 메탄가스 생성을 억제하며 코팅되지 않은 질산염을 사용함으로써 발생되는 독성물질인 아질산염을 생성시키지 않는다.

Description

반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물 및 이의 제조방법{Nitrate coating composition for reducing the methane gas produced by the rumen of ruminant Animals and method for producing the same}
본 발명은 반추동물의 반추위 내 메탄가스 생성을 억제하며 순수 질산염을 사용함으로써 발생되는 독성물질인 아질산염을 생성시키지 않는 질산염 코팅 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 온실가스에 의한 지구온난화 문제에 국제적인 관심이 증가하고 있는 추세이다. 우리 정부도 2010년 저탄소 녹색성장이라는 기본법을 제정하여 온실가스 배출을 줄이기 위해 체계적인 기후변화 예측 적응 및 대응 역량 강화, 신성장동력으로서의 친환경 산업 육성 등 다양한 정책을 추진하고 있다.
지구온난화를 일으키는 주요 온실가스로는 국제연합 기후변화협약(UNFCC)에서 지정한 6대 온실 가스인 이산화탄소(CO2), 메탄가스(NH4), 아산화질소(N2O), 과불화탄소(PFCS), 수소불화탄소(HFCS), 불화유황(SF6)이며, 이들 온실가스가 증가함에 따라 지구의 평균 기온과 해수면이 상승하였고, 사막화, 가뭄, 홍수, 태풍 등 기상 이변이 발생하고 있다. 이중 메탄가스는 이산화탄소 다음으로 지구온난화에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로서, 전세계적으로 연간 5억톤 이상이 대기로 방출되고 있으며 전체 지구온난화에 15~17% 정도 기여하고 있다.
또한 메탄가스는 이산화탄소보다 적외선을 흡수하는 능력이 21배 높기 때문에 지구온난화에 미치는 영향이 매우 크다고 보고되고 있으며, 반추 동물의 장내 발효에 의한 소화과정에서 발생하는 메탄 생성이 전 세계 메탄 배출량 중 15%를 차지하는 것으로 알려져 있다(Crutzen, 1995).
또한 국내의 경우 동물이 생산하는 총 메탄 배출량 중 반추 동물인 소가 차지하는 비율은 약 75%에 육박하고 있으며, 육류소비 증가 식습관에 따라 가축사육두수 또한 매년 증가하고 있는 추세로 그에 따른 축산분야의 온실가스 발생량의 증가도 불가피할 전망이다(에너지경제연구원, 2007).
한편, 반추동물이 섭취한 사료는 반추위에서 반추 미생물에 의해 분해된 최종 분해산물로써 이산화탄소, 암모니아, 수소, 휘발성 지방산 등이 생산된다. 이와 같은 발효산물들 중 휘발성 지방산이나 암모니아 등은 반추가축이나 반추 미생물에 의해 이용되어 결국 가축의 생산성에 중요하게 작용하지만, 이산화탄소와 수소는 발효의 가장 마지막 단계에서 메탄 생성 박테리아에 의해 메탄으로 생성되거나 경쟁적으로 푸마르산 환원 미생물에 의해 숙신산을 생성하게 되며, 특히 메탄이 생성되는 경우에는 반추동물의 체내에서 흡수되지 못하고 1시간에 15 내지 20회 정도로 대기로 방출되기 때문에 문제가 되고 있다.
이와 같이, 반추 동물의 반추위 내에서 메탄이 생성되는 경우 지구 온난화로 인한 환경 문제가 발생하고 사료이용 효율이 감소되기 때문에 이의 생성을 억제하기 위한 여러 가지 방안이 연구되고 있다(Ha et al., 2009; Kin et al., 2011; Itabashi et al., 1994; Whitelaw, 1984; Oh et al. 1998; Kongmun et al., 2011).
반추 동물의 반추위 내 메탄 생성을 억제하기 위한 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째 방법은 메탄 생성의 전구물질인 수소의 발생량을 제어하기 위하여 수소를 이용할 수 있는 질산염이나 아질산염과 같은 화합물을 사용하는 것인데, 이 경우 세포에 필요한 산소의 공급이 부족하게 될 염려가 있다. 두 번째 방법은 메탄 생성 미생물에 독성을 주는 화합물인 이오노포어나 항생 물질 등을 사용하는 것인데, 장기간 투여하는 경우 메탄 생성 미생물이 적응을 하여 메탄 생성 억제 효과가 감소한다는 문제점이 있다.
따라서, 온실가스의 한 종류인 메탄이 반추 동물의 반추위 내에서 생성되는 것을 억제시키면서 인체나 동물에 해를 주지 않는 물질이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제2006-0019062호 대한민국 공개특허 제2011-0119370호 대한민국 공개특허 제2011-0036470호 대한민국 공개특허 제2011-0039540호
본 발명의 목적은 반추동물의 반취위 내 메탄가스 생성을 억제하며 순수 질산염을 사용함으로써 발생되는 독성물질인 아질산염을 생성시키지 않는 질산염 코팅 조성물을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 질산염 코팅 조성물을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 질산염 코팅 조성물을 포함하는 사료 조성물을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물은 대두단백질 분말, 질산염, 오일류, 안정제 및 증류수를 포함할 수 있다.
상기 질산염 코팅 조성물은 대두단백질 분말 100 중량부에 대하여 질산염 300 내지 600 중량부, 오일류 200 내지 550 중량부, 안정제 80 내지 200 중량부 및 증류수 400 내지 600 중량부로 혼합될 수 있다.
상기 안정제와 오일류는 1 : 2-8의 중량비로 혼합될 수 있다.
상기 질산염은 질산나트륨(sodium nitrate), 질산칼륨(potassium nitrate), 질산칼슘(calcium nitrate) 및 질산암모늄(ammonium nitrate)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 오일류는 팜오일, 캐슈넛 오일 및 해바라기씨 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 안정제는 아라빅검, 전분 및 팩틴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 질산염 코팅 조성물은 오일류로 팜오일, 안정제로 전분을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 질산염 코팅 조성물의 20일차 평균입경은 1일차 평균입경에 비하여 150 내지 170% 증가된 것일 수 있다.
상기 질산염 코팅 조성물의 20일차 평균입경은 2.5 내지 3.7 ㎛일 수 있다.
또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물의 제조방법은 (A) 대두단백질 분말과 질산염을 혼합하는 단계; (B) 상기 (A)단계에서 혼합된 혼합물에 오일류를 첨가하여 혼합하는 단계; (C) 상기 (B)단계에서 혼합된 혼합물에 안정제를 첨가하여 혼합하는 단계; 및 (D) 상기 (C)단계에서 혼합된 혼합물에 증류수를 첨가하여 혼합하여 에멀젼 형태의 조성물을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 (A) 내지 (D)단계는 25 내지 30 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 대두단백질 분말 100 중량부에 대하여 질산염 300 내지 600 중량부, 오일류 200 내지 550 중량부, 안정제 80 내지 200 중량부 및 증류수 400 내지 600 중량부로 혼합될 수 있다.
또한, 상기한 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사료 조성물은 상기 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물을 포함할 수 있다.
본 발명의 질산염 코팅 조성물은 반취위 내 메탄가스 생성을 억제하여 지구 온난화를 조금이나마 막을 수 있으며, 순수 질산염을 사용함으로써 발생되는 독성물질인 아질산염을 생성시키지 않으므로 아질산염으로 인해 야기되는 질병이 유발되지 않는다.
특히, 반추위 내에서 메탄가스의 발생량이 많다는 것은 급여된 사료의 에너지 일부분이 메탄가스로 대기중에 방출된다는 것을 의미하므로, 메탄가스 발생량이 많으면 반추동물의 생산성도 저하된다. 그러나, 본 발명의 질산염 코팅 조성물을 사료 조성물에 첨가하여 급여하면 사료 에너지가 대부분 반추동물의 성장에 이용될 수 있다.
본 발명은 반추동물의 반추위 내 메탄가스 생성을 억제하며 코팅되지 않은 질산염을 사용함으로써 발생되는 독성물질인 아질산염을 생성시키지 않는 질산염 코팅 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 반추동물은 소, 양, 염소, 버팔로, 사슴, 카멜리드(camelid), 지라피드(giraffid), 영양, 들소 및 야크로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
순수 질산염이 함유된 사료를 급여하면, 반추위에서 발생하는 메탄가스를 저감시키고 반추위 내 암모니아태 질소의 생성량을 증가시키며, 상기 암모니아태 질소는 반추위 미생물 성장과 반추동물의 질소 이용 효율 향상에 도움이 된다. 그러나 상기 순수 질산염과 수소가 결합하여 암모니아태 질소를 생산하는 과정에서 중간 대사물질로 생성되는 아질산염은 잠재적인 독성을 가지고 있으며 메트 헤모글로빈 혈증(methemoglobinemia)과 같은 질병을 야기시킬 수 있다.
이러한 순수 질산염을 사용 시 발생되는 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 질산염에 코팅물질이 코팅된 질산염 코팅 조성물을 완성함으로써 반추위 메탄 생성을 억제하며, 아질산염과 같은 독성물질을 생성하지 않는다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물은 대두단백질 분말, 질산염, 오일류, 안정제 및 증류수를 포함하는 에멀젼 용액이다.
상기 대두단백질 분말은 오일류와 안정제를 유화시키기 위해 사용되는 물질이다.
상기 질산염은 질산이온(NO3 -) 화합물을 총칭하는 것으로, 특별히 제한되지는 않지만 바람직하게는 질산나트륨(sodium nitrate), 질산칼륨(potassium nitrate), 질산칼슘(calcium nitrate) 및 질산암모늄(ammonium nitrate)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
질산염의 함량은 대두단백질 분말 100 중량부에 대하여 300 내지 600 중량부, 바람직하게는 400 내지 500 중량부이다. 질산염의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 코팅층이 두껍게 형성되어 질산염의 용출을 방해하고 시간이 흐를수록 에멀젼 입자의 평균입경이 급격하게 커져 유화 안정성이 저하될 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 표면에 코팅층이 생성되지 않는 질산염이 다량 존재하여 독성물질 등이 발생할 수 있다.
상기 오일류는 질산염 표면에 코팅층이 형성되도록 하는 물질로서, 안정제와 혼합하여 에멀젼의 평균입경을 작게 하여 안정성을 높인다. 상기 오일류로는 팜오일, 캐슈넛 오일 및 해바라기씨 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있으며, 에멀젼 안정성 면에서 팜 오일을 사용하는 것이 바람직하다.
오일류의 함량은 대두단백질 분말 100 중량부에 대하여 200 내지 550 중량부, 바람직하게는 350 내지 500 중량부이다. 오일류의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 질산염의 표면에 코팅층이 균일하게 형성되지 않아 일정한 수준의 효과를 유지할 수 없으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 시간이 흐를수록 에멀젼 입자의 평균입경이 급격하게 커져 유화 안정성이 저하될 수 있다.
상기 안정제는 에멀젼의 안정성을 높이기 위하여 사용되는 물질로서, 오일류와 함께 사용하여 에멀젼의 평균입경을 작게 함으로써 에멀젼 안정성을 높이며, 대두단백질 분말과 함께 사용되어 질산염의 표면에 코팅층이 균일하게 코팅되도록 한다. 상기 안정제로는 아라빅검, 전분 및 팩틴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있다.
안정제의 함량은 대두단백질 분말 100 중량부에 대하여 80 내지 200 중량부, 바람직하게는 100 내지 150 중량부이다. 안정제의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 시간이 흐를수록 에멀젼 입자의 평균입경이 급격하게 커져 유화 안정성이 저하될 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 코팅층이 균일하게 코팅되지 않아 일정한 수준의 효과를 유지할 수 없다.
또한, 안정제와 오일류는 1 : 2-8의 중량비, 바람직하게는 1 : 3-5의 중량비로 혼합된다. 안정제를 기준으로 오일류의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 코팅층이 균일하게 코팅되지 않아 일정한 수준의 효과를 유지할 수 없고 시간이 흐를수록 에멀젼의 평균입경이 급격히 증가할 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 코팅층의 두께가 두꺼워져 질산염의 용출을 방해하고 효능이 저하될 수 있다.
상기 증류수는 용매로 사용되는 물질로서, 대두단백질 분말 100 중량부에 대하여 400 내지 600 중량부로 사용된다.
본 발명의 질산염 코팅 조성물은 시간이 흐르더라도 에멀젼 평균입경이 급격히 증가하지 않으므로 에멀젼 안정성이 우수하다. 예를 들어, 20일차 에멀젼 평균입경은 2.5 내지 3.7 ㎛로서 1일차 평균입경에 비하여 150 내지 170% 증가된 것이다. 이와 같이, 시간이 흐르더라도 평균입경의 증가 폭이 적으며, 우수한 효능을 보이는 질산염 코팅 조성물은 바람직하게 오일류로 팜오일, 안정제로 전분을 사용한 것이다.
또한, 본 발명은 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 질산염 코팅 조성물을 제조하는 방법은 (A) 대두단백질 분말과 질산염을 혼합하는 단계; (B) 상기 (A)단계에서 혼합된 혼합물에 오일류를 첨가하여 혼합하는 단계; (C) 상기 (B)단계에서 혼합된 혼합물에 안정제를 첨가하여 혼합하는 단계; 및 (D) 상기 (C)단계에서 혼합된 혼합물에 증류수를 첨가하여 혼합하여 에멀젼 형태의 조성물을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 (A) 내지 (D)단계는 25 내지 30 ℃의 온도에서 수행된다. 반응 수행 온도가 상기 하한치 미만인 경우에는 질산염에 코팅층이 균일하게 코팅되지 않을 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 제조된 에멀젼의 입자가 시간이 지날수록 급격하게 커질 수 있다.
먼저, 상기 (A)단계에서는 대두단백질 분말과 질산염을 10 내지 60분 동안 혼합한다.
다음으로, 상기 (B)단계에서는 (A)단계에서 혼합된 혼합물에 오일류를 첨가하여 10 내지 120분 동안 혼합한다.
질산염과 대두단백질 분말을 먼저 혼합하지 않고 질산염과, 오일류 또는 안정제를 먼저 혼합한 후 대두단백질 분말을 나중에 혼합하는 경우에는 1일차부터 평균입경이 큰 에멀젼이 제조되어 에멀젼 안정성이 저하되며 효능이 저하될 수 있다.
다음으로, 상기 (C)단계에서는 상기 (B)단계에서 혼합된 혼합물에 안정제를 첨가하여 5 내지 30분 동안 혼합한다.
상기 안정제를 나중에 첨가함으로써 유화 안정성을 높일 수 있다.
다음으로, 상기 (D)단계에서는 (C)단계에서 혼합된 혼합물에 증류수를 첨가하여 10 내지 60분 동안 혼합하여 에멀젼 형태의 조성물을 형성한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
<실시예>
실시예 1 내지 9.
대두단백질 분말 20 g과 질산나트륨 93 g을 40분 동안 혼합한 후 오일류 80 g을 첨가하여 80분 동안 혼합한 다음 안정제 20 g을 첨가하여 20분 동안 교반시킨 후 증류수 100 g을 첨가하여 30분 동안 혼합하여 에멀젼을 제조하였다. 모든 실험은 상온에서 수행되었다.
<시험예_1>
시험예 1. 오일과 안정제 종류에 따른 에멀젼 평균입경
에멀젼의 평균입경은 에멀젼의 안정성 평가의 중요한 자료로 활용된다. 에멀젼의 평균입경은 전자현미경을 이용하여 측정하였으며, 실시예에서 제조된 에멀젼 용액과 75% SDS 용액을 1:3(v/v)의 비율로 혼합하여 희석한 후에 현미경으로 관찰하였고, 최소 50 방울을 이용하여 입자도를 관찰하였다. 평균입경은 이미지 평가 프로그램을 이용하여 계산하였다.
구분(단위: ㎛) 1일차 10일차 20일차
실시예 1
(캐슈넛오일+아라빅검)		 2.09 4.31 7.61
실시예 2
(캐슈넛오일+팩틴)		 2.21 5.35 5.94
실시예 3
(캐슈넛오일+전분)		 2.11 3.23 5.83
실시예 4
(팜오일+아라빅검)		 1.73 1.85 2.72
실시예 5
(팜오일+팩틴)		 1.96 2.72 3.69
실시예 6
(팜오일+전분)		 2.00 2.06 3.04
실시예 7
(해바라기씨 오일+아라빅검)		 1.91 2.78 3.34
실시예 8
(해바라기씨 오일+팩틴)		 1.99 2.26 3.35
실시예 9
(해바라기씨 오일+전분)		 1.99 2.20 3.01
위 표 1에 나타낸 바와 같이, 에멀젼의 안정성을 평균입경으로 측정한 결과 팜오일과 아라빅검을 혼합한 에멀젼(실시예 4)이 1일차 및 20일차에서 모두 가장 작은 평균입경을 보이므로 다른 시험구에 비하여 실시예 4의 에멀젼 안정성이 가장 우수한 것을 확인하였다. 실시예 4 다음으로는 팜오일과 전분을 혼합한 에멀젼(실시예 6), 팜오일과 팩틴을 혼합한 에멀젼(실시예 5) 순으로 에멀젼 안정성이 우수한 것을 확인하였다.
시험예 2. 오일과 안정제 종류에 따른 에멀젼 입자도 측정
상기 제조예에서 제조된 에멀젼 용액과 75% SDS 용액을 1:3(v/v)의 비율로 혼합하여 희석한 후에 현미경으로 관찰하였고, 최소 50 방울을 이용하여 입자도를 관찰하였다.
구분 아라빅검 팩틴 전분
팜 오일
Figure 112016115657613-pat00001
Figure 112016115657613-pat00002
Figure 112016115657613-pat00003
해바라기
씨 오일
Figure 112016115657613-pat00004
Figure 112016115657613-pat00005
Figure 112016115657613-pat00006
캐슈넛 오일
Figure 112016115657613-pat00007
Figure 112016115657613-pat00008
Figure 112016115657613-pat00009
위 표 2에 나타낸 바와 같이, 팜 오일을 기본으로 하여 다양한 안정제를 혼합한 에멀젼의 입자도가 가장 균일하고 안정된 상태임을 확인할 수 있었다.
이에, 본 발명의 에멀젼을 위한 기초 오일은 팜 오일로 선택하였다.
<실시예 및 비교예>
실시예 4. 대두단백질 분말+질산나트륨+팜오일+아라빅검
상기 실시예 4의 에멀젼을 이용하였다.
실시예 6. 대두단백질 분말+질산나트륨+팜오일+전분
상기 실시예 6의 에멀젼을 이용하였다.
비교예 1. 대두단백질 분말+질산나트륨+팜오일+전분
상기 실시예 6과 동일하게 실시하되, 팜 오일과 전분을 각각 80 g으로 사용하여 에멀젼을 제조하였다.
비교예 2. 대두단백질 분말+팜오일+아라빅검
상기 실시예 4와 동일하게 실시하되, 질산염을 생략하여 에멀젼을 제조하였다.
비교예 3. 대두단백질 분말+전분
상기 실시예 6와 동일하게 실시하되, 질산염을 생략하여 에멀젼을 제조하였다.
비교예 4. 질산염 단독
코팅시키지 않은 질산염을 사용하였다.
< 시험예 _2>
시험예 3. 반추위 내 특성 측정
반추위액 채취를 위한 공시축 및 사양관리
전라북도 진안 소재의 전라북도 축산위생연구소 한우 시험장에서 반추위 캐뉼라를 장착한 한우 거세우(체중 400 kg ± 30 kg) 2 두를 공시하였으며, in vitro 반추위 발효 시험을 위한 위액을 채취하였다. 공시축은 하루에 2회 오전(08:00)과 오후(17:30)에 볏짚 4 kg과 비육전기 배합사료 4 kg을 급여하였다. 미네랄 블록 및 물은 자유섭취 하도록 하였다.
반추위액 준비
반추위액은 캐뉼라가 장착된 반추위에서 채취하였고, 4겹의 거즈에 걸러서 보온용기에 담아 이동하였다. 시험 전 반추위액의 사료입자를 제거하기 위해서 2 겹의 거즈로 다시 걸러내었다. 반추위액을 NaHCO3 9.8 g, Na2HPO4·2H2O 4.62 g, KCl 0.57 g, NaCl 0.47 g, MgSO4·7H2O 0.12 g, CaCl2 (CaCl2·2H2O)/100 mL 4(5.3) g으로 구성된 McDougall's solution(McDougall, 1948)와 1:4 비율로 희석하여 CO2를 분사하여 혐기상태로 만들었다. 준비된 반추위액 50 mL와 축우사료 0.5 g 및 실시예 및 비교예에서 제조된 에멀젼 5 uL를 혐기적인 조건에서 혼합한 후에 발효를 개시하였다.
3-1. pH: 반추위 pH는 배양이 종료된 시험병의 반추위액을 50 mL의 튜브로 옮겨서 pH meter(S20 Seven EazyTM, Mettler-Toledo)를 이용하여 측정하였다.
3-2. 암모니아태 질소(mg/100ml): 반추위액 내 암모니아태 질소(NH3-N) 함량은 Chaney와 Marbach (1962)의 방법에 따라 수행하였다. 반추위액을 4,000 rpm으로 원심 분리하여 상등액 20 uL에 phenol color reagent 1 mL과 alkali hypochlorite reagent 1 mL를 완전히 혼합하는 전처리 과정을 수행하였다. 전처리한 시료는 37 ℃의 항온수조기에서 15 분간 반응 한 후 분광광도계(Optizen UV 2120, Mecasis, Korea)를 이용하여 630 nm에서 흡광도를 측정하였다.
3-3. 아질산염(NO2, mM): 반추위액에 잔류하는 아질산염은 Vanadium chloride를 이용하여 비색정량하는 방법으로 측정하였고, 실험방법은 Miranda 등 (2001, Nitric oxide, 5:62-71)의 방법에 따라서 수행하였다.
3-4. 건물소화율(%): 반추위 발효가 종료된 후에 반추위액을 여과지(Whatman No541)로 여과한 후에, 여과되지 않고 남은 잔류물을 소화되지 않은 사료로 평가하였다. 여과되지 않은 잔류물을 60 ℃에서 48시간 동안 건조한 후에 발효전 사료의 양에서 잔류한 사료량을 차감하여 건물소화율을 평가하였다.
3-5. 총 가스 발생량(ml): 총 가스 발생량을 각 배양 종료 시간 대 별로 발생 가스량을 측정하였다. 반추위 발효 가스 발생량은 100 mL 용량의 유리주사기를 이용하여 측정하였고, 주사기 안의 가스들은 가스팩에 포집하였다. 포집한 가스는 CarboxenTM, fused silica capillary column (0.53 mm I.d X 30 m length, SUPELCO, USA)가 장착되고 조건이 oven 100 ℃, injector 150 ℃ 및 TCD 150 ℃로 설정되어 있는 gas chromatography (HP 7890, Agilant, CA. USA)를 이용하여 분석하였다.
3-6. 메탄 발생량(ml): 메탄 발생량은 Carboxen, fused silica capillary column(0.53mm i.d. 30m length, SUPELCO, USA)가 장착된 가스 크로마토그래피(HP7890, Agilant, CA. USA)로 분석하였다. 이때, 오븐의 온도는 100 ℃이고, 인렛(inlet)의 온도는 150 ℃이었으며, 디텍터의 온도는 150 ℃이었다.
3-7. 총 휘발성 지방산(mM): 반추위액 내 휘발성지방산(VFA)은 Erwin 등(1961)의 방법에 따라 수행하였다. 배양이 종료된 반추위액을 4,000 rpm 원심분리하여 상등액 1 mL에 25% metaphosphoric acid 200 uL를 첨가하여 30분 동안 정치 후 13,000 rpm에서 원심 분리하는 전처리 과정을 수행하였다. 전처리한 시료를 NukolTM, fused silica capillary column (0.25 mm I.d. X 0.25 um film X 30 m length, SUPELCO, USA)가 장착된 gas chromatography (HP7890, Agilant, CA. USA)로 분석하였다. Oven, injector 및 detector의 조건은 각각 180 ℃, 220 ℃ 및 200 ℃로 설정한 후 분석하였다.
대조구는 어떠한 에멀젼으로도 처리하지 않은 것이다.
구분 실시예 4 실시예 6 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 대조구
pH 6.67 6.66 6.65 6.62 6.61 6.67 6.66
암모니아태 질소 7.53 8.03 5.21 3.03 2.34 5.46 1.23
아질산염 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.37 0.00
건물소화율 60.77 59.91 61.45 63.05 61.05 57.64 59.35
총 가스 발생량 64.33 64.67 59.17 75.67 75.67 53.67 67.50
메탄 발생량 1.29 0.69 2.97 4.58 5.21 0.48 4.51
총 휘발성 지방산 58.77 61.22 55.13 60.05 59.71 56.07 59.38
위 표 3에 나타낸 바와 같이, 반추위액의 pH는 시험구별로 유의적인 차이가 나타나지 않았으며, 모든 시험구들이 안정적인 반추위 pH인 6.5~7.0 사이에 존재하는 것으로 확인하였다. 이를 통하여 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에멀젼이 반추위 발효에 부정적인 효과가 없음을 알 수 있었다.
또한, 반추위 내 암모니아태 질소는 미생물 성장에 도움이 되는 물질로서, 본 발명에 사용된 질산염(NO3)이 암모니아로 전환되는 효율을 나타내며, 중간대사물질인 아질산염(NO2)의 생성이 얼마나 억제되었는지를 나타내는 지표가 된다. 반추위 내 암모니아태 질소는 질산염을 첨가한 실시예 4, 실시예 6, 비교예 1, 비교예 4에서 다른 시험구보다 높게 나타났다. 특히, 실시예 4, 실시예 6이 다른 시험구에 비하여 월등히 높은 암모니아태 질소 양을 보이는 것을 확인하였다.
또한, 아질산염은 질산염 사용에 대한 부작용인 중독현상을 나타내는 원인물질로서, 매우 중요한 요인인자이다. 상기 아질산염은 실시예 4, 실시예 6에서는 거의 검출되지 않았지만 질산염을 단독으로 투여한 비교예 4에서는 다량으로 검출된 것을 확인하였다. 이를 통해 코팅된 질산염(실시예 4, 실시예 6)은 질산염 적용으로 인한 중독증상에 대한 위험이 없는 것을 확인하였다.
또한, 건물소화율은 실시예 4, 실시예 6, 비교예 1 내지 3은 높은 건물소화율을 나타내었다. 이를 통해 실시예 4, 실시예 6은 반추위내 미생물에 의한 사료 소화율에 긍정적인 효과를 가지고 있는 것을 확인하였다.
또한, 총 가스발생량은 반추위 내 발효를 간접적으로 나타내는 지표로서, 비교예 4를 제외하고는 모든 시험구에서 높게 나타났다. 즉, 질산염을 단독으로 사용할 경우(비교예 4), 반추위 발효에 부정적인 효과를 줄 수 있음을 확인하였다.
또한, 메탄가스 발생량은 실시예 4, 실시예 6이 비교예 1 내지 3 및 대조구에 비하여 낮게 발생된 것을 확인하였다.
또한, 총 휘발성 지방산은 반추동물의 실질적인 에너지원으로 반추위에서 많이 생성될수록 좋은 것으로서, 실시예 6이 가장 높게 나타났다.
상기의 실험을 통하여 질산염 단독 사용은 중독증상의 원인이 되는 아질산염(NO2) 과다 생산의 위험성을 확인하였고, 질산염을 코팅할 경우에는 이러한 아질산염 생성의 위험이 없고 효과적으로 메탄 생성을 저감할 수 있음을 확인하였다.

Claims (13)

  1. 대두단백질 분말 100 중량부, 질산염 300 내지 600 중량부, 오일류 200 내지 550 중량부, 안정제 80 내지 200 중량부 및 증류수 400 내지 600 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 안정제와 오일류는 1 : 2-8의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 질산염은 질산나트륨(sodium nitrate), 질산칼륨(potassium nitrate), 질산칼슘(calcium nitrate) 및 질산암모늄(ammonium nitrate)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 오일류는 팜오일, 캐슈넛 오일 및 해바라기씨 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 안정제는 아라빅검, 전분 및 팩틴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 질산염 코팅 조성물은 오일류로 팜오일, 안정제로 전분을 사용하는 것을 특징으로 하는 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 질산염 코팅 조성물을 20일 동안 방치 시 평균입경은 1일 동안 방치한 평균입경에 비하여 150 내지 170% 증가된 것을 특징으로 하는 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 질산염 코팅 조성물의 20일 동안 방치 시 평균입경은 2.5 내지 3.7 ㎛인 것을 특징으로 하는 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물.
  10. (A) 대두단백질 분말 100 중량부와 질산염 300 내지 600 중량부를 혼합하는 단계;
    (B) 상기 (A)단계에서 혼합된 혼합물에 오일류 200 내지 550 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계;
    (C) 상기 (B)단계에서 혼합된 혼합물에 안정제 80 내지 200 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계; 및
    (D) 상기 (C)단계에서 혼합된 혼합물에 증류수 400 내지 600 중량부를 첨가하여 혼합하여 에멀젼 형태의 조성물을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 (A) 내지 (D)단계는 25 내지 30 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 제1항의 반추동물의 반추위 내 메탄가스 저감을 위한 질산염 코팅 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 사료 조성물.
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