KR101996251B1 - 동물사료용 전지대두 팽화물 및 그 제조방법 - Google Patents

동물사료용 전지대두 팽화물 및 그 제조방법 Download PDF

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장서진
김순태
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(주)대영팜피코
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Abstract

본 발명은 동물사료용 유지함유 원료물질로서 전지대두 분쇄물에 EDTA를 첨가하여 미분쇄 분말화하고 이를 압출성형기에서 팽화시킨 퍼핑물(puffs)을 제공하고 동물용 보조사료로서의 용도를 제공하는 뛰어난 효과가 개시된다.

Description

동물사료용 전지대두 팽화물 및 그 제조방법 {Extruded soybean puffs for animal feed and preparation method thereof}
본 발명은 동물 사료첨가제로서 더욱 상세하게는 가금류, 중소 및 대가축 사료용 전지대두 팽화물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
팽화(puffing)는 탄성이 있는 겔(Gel)에 액체를 흡수시켜 체적을 증가시키는 생명공학기술이다. 식품공학에서는 곡류(Grain)를 가압하여 가열시킨 다음 상압으로 급격히 환원시키면 곡류세포 간극에 존재하던 기화된 물분자 (H2O)가 증발하면서 다공질성 팽화물(porus puffs)을 얻을 수 있는데 대표적인 팽화식품으로 옥수수 유래의 팝콘(pop corn)을 들 수 있다.
그러나, 지금까지 미곡 부산물인 생미강이나 단백질 사료원으로서 전지대두, 루핀콩 및 면실종자 등을 원료로 한 팽화미강, 팽화 전지대두, 팽화루핀콩 및 팽화면실종자를 시도한 사실은 매우 미흡하다. 특히, 소, 말, 낙타, 코끼리 등 대가축이나 중소가축으로서 양, 염소, 돼지, 닭, 오리 등 가금류 송어, 연어, 게 등 어류용 동물 사료의 첨가제로서 연구된 바는 희소하다.
도정된 미곡부산물인 생미강을 사료자원화를 위해 자체에 함유된 lipase등 효소에 의한 autolysis나 미생물에 의하여 20% 이상 함유된 지방의 산패방지를 위해 열처리한 미강의 이화학적 특성과 경시적 산가변화 및 용매추출특성 함수율의 저감, 산가변화억제 및 유지추출효율 증대효과를 달성하였다(국내 특허 1980-0785).
특히, 지금까지 상기 기술을 이용하여 동물사료 자원으로 사용하고자 시도한 실적은 미미하다. 이는 도정후 생산된 생미강 (Rice bran)의 경우, Lipase 활성이 매우 활발하여 생미강 1g 당 3일 경과후 리파제에 의하여 생성되는 oleic acid 양을 본 발명자들이 조사한 바에 의하면 평균 6.6~10.0 mg/g 생미강/1일 수준에 이르기 때문이다. 이는 생밀겨 2.2g 수준의 3배 이상의 효소활성이 강력하다는 것을 의미한다. 이러한 사실은 생미강은 30℃, 상대습도 80% 하에서 과산하물가가 peroxode 값으로 도정 즉시 32.8 meq/kg 에서 저장후 4주 약 1개월 경과시 90.6으로 약 3배가 급격히 증가되고 지방산의 경우 oleic acid(%)는 도정즉시 3.6%에서 61.8%로 약 20배 수준으로 급격히 상승하였다.
생미강의 펩신 또는 트립신에 의한 소화율도 30~35% 수준으로 매우 낮을뿐만 아니라, 산패된 생미강을 동물사료첨가제로 사용하는 경우 산패된 유리지방산과 2.0(PER) 이하의 낮은 단백질 효율에 의해 도체 성장율에 악영향을 미칠 것으로 사료되었다.
한편, 미곡분산물인 생미강에 함유된 미강유지의 lipase에 의한 가수분해기작에 따르면 (최흥식, Characterisitics of lipolysis mechanism by rice bran lipase, 1983)에는 현미조직중 종피와 호분층에서 높은 것으로 확인되었으며 Lipase 최적효소활성은 pH7.5~9.0, 저장기간중 생미강의 lipase 가수분해는 중성지질보다는 인지질과 당지질에서 높고 상대습도와 고온에서 높고 그리고 수분활성이 0.8 이상에서는 오히려 효소활성이 저하되며 저장중 미강내 산가증가 억제를 30 미만을 유지하기 위한 목적의 효소불활성화 열치리 조건은 100℃에서 8.5초가 가장 적절한 것으로 발표된 바 있다.
또, 생미강을 스낵제품화 하기 위한 연구성과도 개시된 바 있다 (한국심품개발연구원, Studies on the Utilization of rice bran as foodstuff, 1997). 상기 문헌에 따르면 생미강은 지방 19.4%, 단백질 12-14%, 식이섬유 23~27%, 지방중 지방산 조성이 oleic acid 38%, linoleic acid 35%로 구성되 있다. 상기 문헌은 미강의 안정화된 조건으로 extruder를 사용한 건식 압출성형조건으로 수분함량 10%, 온도 220℃, 300rpm으로서 lipase activity를 60% 이하로 저감시킬수 있다고 하였다. 또 생미강 식이섬유를 다양한 농도로 밀가루에 첨가하여 국수, 제빵, 장류식품을 개시한 바 있다. 이 밖에도 상기 문헌은 생미강을 A. oryzae로 발효시킨 후 유기용매 추출한 추출물은 항산화 활성이 증대되고 혈중 콜레스테롤, 중성지질 감소효과를 개시하였다.
본 발명자들이 조사한 바로는 미강(rice bran)은 벼를 도정한 후 경시적으로 급격히 산패하였다. 또, 본 발명자들이 관찰에 따르면 미강의 산화(oxidation)에 관여하는 인자(factors)는 미강내 존재하는 금속이온과 지방의 자가분해 (autolysis)에 관여하는 지방분해효소 (lipase)의 상호작용으로 판단되었다. 이와 같은 현상은 유지가 함유된 전지대두, 루핀콩 또는 면실종자를 분쇄하여 보관하는 경우에도 또한 동일하거나 유사하다.
한편,루핀종자(lupin seed)는 비료로 사용되어 왔고 고단백 함유 특성으로 식품재료로 간혹 사용되었다. 루핀콩에 함유된 단백질은 32%에 이르고 지방함유량도 5.5%에 이른다. 또 조회분함량도 2.8%에 이르러 동물사료용으로 사용가능한 자원이다. 특히, 꼬투리에도 함유지방성분이 7%에 이르기 때문에 루핀콩과 꼬투리채 분쇄하는 경우 함유하는 지방성분에 의하여 산패가 미강 못지않게 빠르게 진행될 수 있는 단점이 있다.
전지대두는 미국산이 전세계의 55%를 차지하며 국내에서는 주로 미국산 두 산지에 따라 차이가 있으나, 루핀종자보다 더 높아 40.5%에 이르고 조지방 함량도 17.9%, 회분함량 5.7%에 이르므로 동물사료용 단백질 급원이기도 하며 높은 지방함유량 때문에 (통상적으로 16~19%) 에너지 공급원으로도 유용한 사료원이 되어있다. 지금까지 동물사료에는 전지대두에서 지질을 추출하고 남은 대두박을 사용하여 왔을 뿐 전지대두를 축산용 사료 특히 단백질원 및 에너지원의 농후사료로 시도된 사례는 희소하다. 특히, 젖소의 경우 산유량 저하, 케토시스 발생, 발정주기 지연 등의 문제를 해소하기 위한 전지대두나 앞의 루핀콩의 사료자원화는 매우 중요하다고 할 것이다. 상기 루핀콩이나 전지대두의 경우 분쇄하거나 특히 미분쇄하는 경우에는 함유된 유지성분에 의해 신속히 산패되어 사료가치가 현저히 저하되는 문제점이 있었다.더우기 면실종자는 사용실적이 전무하다.
한편, 전지대두, 루핀콩 및 면실종자에는 트립신 저해요소(Trypsin inhibitors)가 포함되어 있어 단백질 분해효소인 트립신의 작용이 방해되어 가소화양분총량(TDN)에서 단백질의 이용율과 소화율을 저하시켜 가축의 성장을 저해하고 생리적 부작용이 우려된다. 따라서, 유지함유 단백질 및 에너지원이 되는 상기 사료원료를 보조사료로 사용하는 경우에는 반드시 효소의 불활성화가 요구된다. 이러한 전처리를 하는 경우에는 반드시 열처리가 필요하다. 전처리를 하는 경우에도 일반사료에 대한 배합비는 25% 이하로 알려져 있다. 이밖에도 생전지대두, 생루핀콩 또는 생면실종사와 같은 사료원료에는 유레아제(urease) 효소가 함유되어 있어 반추 위장 내에서 요소(urea)를 신속하게 분해하여 암모니아(NH3)가스를 축적시켜 암모니아 중독을 일으킬수 있으므로 반드시 열처리하여 효소들을 불활성화시키지 않으면 사료가치와 이용율이 저하된다.
이처럼, 유지함유 단백질 및 에너지원이 되는 상기 농후사료원료들은 적절한 열처리를 하지 않으면 성장저해인자들이 아미노산의 이용율이나 지방의 이용율을 떨어뜨려 사료가치가 없으며 반대로 부적절한 열처리과정을 거치면 단백질 변성이나 응고작용으로 용해도가 떨어져서 반추동물 위장 내에서의 단백질의 분해도가 떨어지는 단점이 있다. 또 상기 사료원료들은 hexanal, hexanol 또는 ethylvinylketone 등 휘발성 비린맛 성분으로 인하여 기호성을 저하시켜 사료이용가치를 떨어뜨려 왔는데 이러한 성분은 특히 열처리과정이 유효하다. 그러나, 무엇보다도 이들 사료원료들은 생미강을 포함하여 저장기간의 지방의 산패 및 장관 내에서 분해과장에서 사료 안정성(safty)을 떨어뜨리기 때문에 이와 관련효소 즉, Lipase, Urease 및 Trypsin inhibitors들을 불활성화를 위한 열처리 공정이 필수적으로 사료되었다.
본 발명자들은 상기한 현상에 기초하여 미강 등 유지함유 사료원료의 공기중 노출시 산화유발에 요인이 되는 금속이온을 결합하여 불활성화시키는데 적절한 물질로 EDTA를 선택하고 동시에 이를 첨가하는 가장 바람직한 처리시기와 첨가농도에 착안하였다.
또, 미강내 지방분해효소 Lipase 및 Urease의 작용을 억제하기 위하여 열처리를 수행하는데 있어서 분말도와 수분함량을 최소화하는데 본 발명자들이 다년간 연구하여 탁월하게 제작된 스크류(screw)를 선택사용하였다.
지금까지 미강이나 대두박, 루핀 또는 전지면실종자 등을 이용한 동물사료 조성물로 공지된 문헌은 대한민국 국내특허등록 제10-1320048호, 이들을 이용한 동물용 발효사료는 대한민국 등록특허 10-840145호와 10-1157618호 및 10-1732313호를 들 수 있다.
한편, 상기 대한민국 등록특허 10-1157618호는 대두박에 수분을 공급한 후 압출성형기의 스크류를 이용하여 팽화한 다음 미생물을 이용하여 발효시킨 사료조성물에 관한 것이고 이때, 탈지대두의 압출온도는 130~200℃로 대두퍼프(puff)의 팽화방법은 대한민국 특허등록 제10-1259199호에 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허문헌 어디에도 유지가 함유된 상기 사료원료 미강, 전지대두, 루핀 또는 전지면실종자에 EDTA를 첨가한 후 250 메쉬 이상으로 미분쇄한 후 압출성형기를 이용하여 팽화물(puffs) 또는 플레이크(flakes)를 제조하여서 된 최종팽화제품의 저장 안정성을 증대시키고 사료의 이용가치를 증진시킨 기술은 개시되거나 암시되어 있지 않다.
따라서, 본 발명자들은 상기와 같은 점들을 감안하여 유지가 함유된 사료원료로서 생미강 등 루편(lupin)콩 등을 250 메쉬 크기 이상으로 미분쇄하고 팽화물(puffs) 또는 플레이크(flakes)를 제조하기에 가장 바람직한 스크류(screw)를 선택하여 상기 스크류가 장착된 압출성형기(extruder)를 사용하여 압출성형한 팽화물(puffs) 또는 플레이크(flakes)를 제공함에 있어서, 사료원료로부터 수분함량의 최소화와 경도의 적정화를 유지하며 저장안정성이 극대화된 압출성형 팽화물(puffs)을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 습식 압출성형 팽화물 제조 전 12시간 이내에 1.0%(중량) 이상의 EDTA를 첨가하여 250 메쉬 이상의 입자로 미분쇄하는 전처리공정을 도입함으로써 사료 원료의 산패억제 및 사료소모량을 최소화함과 동시에 및 도체 증체량을 극대화할 수 있는 유지성분이 함유된 단백질 사료원료로부터 동물사료 첨가제의 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 목적은 생미강 등 유지가 함유된 사료원료 유래의 압출성형 팽화물을 제공함에 있어서 하기와 같이 spray로 20% 이상의 수분함량으로 가수한 유지함유 사료 원료 루핀콩을 하기 도면 3b와 같은 구조의 single screw를 배럴에 삽입하여 250 메쉬 이상의 입자크기로 미분쇄할 때 EDTA를 첨가하거나 또는 미분쇄한 원료를 다시 Hopper에 투입한 다음 EDTA를 첨가하여 원료 내부온도 120~130℃로, 1200~1500 rpm에서 8~12초 이내에 신속히 압출성형함으로써 달성한다.
또, 본 발명에 따르면 루핀콩의 경우는 건식압출성형하여도 좋으나, 전지대두, 및 전지면실종자 등 단백질 원료와 마찬가지로 반드시 수분함량을 20%이상 함유되게 흡수시켜 미분쇄하거나 또는 Extruder에 통과전 20% 이상의 수증기를 접촉시켜 압출성형할 때 첨가하는 EDTA와 먼저 균일하게 혼합되도록 하여 습식압출성형하여 달성한다.
이때, 수분함량이 사료원료대비 20%이하 특히 15%이하에서는 EDTA혼합균일화가 약화되고 30%이상에서는 상기 유지함유 사료원료가 뭉쳐져서 역시 EDTA와 혼합균질화가 약화되어 좋지 않은 것이 육안으로도 확인되었다.
상기와 같은 수단을 통하여 제조된 미강 등 유지함유 사료원료의 팽화물은 고온마찰열에 의해 lipase, urease 효소들은 완전히 불활성화되고 미생물은 사멸되며 입자들은 고온 고압에 의해 유리수분의 함량이 7.8% 이하, 산가는 0.1% 이하로 급속히 저감되어 그결과 12개월 이상의 장기저장이 가능하다는 잇점이 있다.
또 본 발명에 따르면 생미강 등의 유지함유 사료원료 분쇄물에 EDTA를 처리함에 있어서, 미강의 도정 또는 사료원료의 분쇄후 12시간 이내에 1.0중량% 이상 첨가하여 미분쇄하는 경우 미강 등 유지함유 사료원료의 산패억제율과 사료소비율 대비 도체증체율의 극대화를 달성할 수 있는 특장점이 있다.
본 발명에 따르면 가장 바람직한 전지대두 압출성형용 스크류(3b)의 선택으로 최종 퍼핑물(puffs)의 수분함량을 최소화하는 효과가 있을뿐만 아니라, 보관유지에 바람직한 경도의 적정화를 유지할 수 있는 압출성형 팽화물을 제공하는 효과가 있고, 나아가 도정후 12시간 이내에 최소한 원료물질 분쇄물 전체에 대하여 1.0중량%의 EDTA를 첨가하한 사료원료로 산패와 사료 소비량을 최소화하고 도체증체율은 오히려 극대화 할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 보인 제조공정의 페러다임 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제작된 사료 원료물질 분쇄용 스크류에 의해 유지함유 사료원료의 분말화 과정을 보인 시진도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유지함유 원료 생미강 및 전지대두, 전지루핀콩 또는 전지면실종자의 압출성형에 적합한 각 스크류(도 3a 및 도 3b)의 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따라 EDTA가 첨가된 유지함유 사료원료 전지대의 미분쇄물이 압출성형기(Extruder)를 통과한 최종 펠렛제품(도 4a)과 펠렛(도 4b)의 제품 상태를 보인 사진도이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기 설명한 실시예 외에도 다양한 구현예로 실시될 수 있으며 이러한 구현예들은 본 발명의 권리범위 침해를 구성할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로서 신선한 생미강을 경기도 파주군 내 도정공장에서 구입하여 사용하였다. 본 발명에 따르면 벼 도정후 12시간이 경과하면서 급격히 산패가 진행되었다. 특히 하절기 고온다습한 기후조건 예컨대 30℃ 80%의 상대습도에서 도정된 생미강의 산패진행속도는 매우 빨랐다. 하계, 우기조건에서 특히 단단하게 포장된 경우 24시간이 경과된 생미강의 경우에는 EDTA 첨가효과가 없었다. 또 EDTA의 첨가량이 1.0중량%가 초과되어 첨가하더라도 통상으로 도정된 미강에 존재하는 lipase의 활성을 전혀 억제하지 못하였다.
본 발명에 따르면 도정직후 신선한 미강을 12시간 이내에 EDTA를 적어도 전체 미강함량의 1.0중량% 이상 첨가하는 경우 산화를 유발하는 금속이온을 불활성화하는 것으로 나타나 미강내 존재하는 lipase urease 등 효소활성을 효과적으로 억제하였다. 본 발명에 따르면 미강의 산패를 억제하기 위해서 신선한 미강을 가열하지 않고 분쇄기를 이용하여 일정크기 이하로 추가로 더 미분쇄를 수행하여 표면적을 극대화한 다음 EDTA를 처리하는 것이 가장 바람직하였다(도 1).
본 발명에 따르면 도정직후 신선한 미강의 금속이온활성 및 lipase 활성억제에 가장 바람직한 분말도는 고운 밀가루 분말도 즉 최소 250 메쉬 이상이어야 이 때, EDTA 처리효과를 극대화할 수 있는 적정 size임을 확인하였다.
본 발명에 따르면 밀양 23호 벼를 도정하여 얻은 신선한 미강을 30℃, 80% 상대습도에서 4주간 경시적 실험을 수행한 결과 유리지방산 (올레인산 함량%)이 급격히 증가되었으며, 3.2%에서 12시간후, 3.5% 24시간후 12.2%, 제1주후 34%, 제4주후에는 62.5%까지 증가되었고 과산화물가 (peroxide value)도 30.5에서 12시간후 32.0 meg/kg, 24시간후 32.5meg/kg, 제1주후 78.2meg/kg 그리고 제4주후 91.2meq/kg로 급속히 증가되었다.
본 발명에 따르면 곡물 부산물 중에서 lipase 활성이 밀기울 평균 2.3 mg oleic acid/24hr에 비교하여 미강은 15 mg oleic acid/24hr로 약 7배나 빠른 것이 확인되었다.
한편 본 발명에 따르면 도정직후 신선한 미강에 EDTA를 12시간내에 혼합처리함에 있어서 미강의 입도를 250 메쉬 이상으로 추가로 더 미쇄분쇄 전처리하여 미강 size를 분말화한 후(도 2) 고압의 Extruder를 통과시켜 압출성형하는 것이 가장 바람직하였다(도 3a). 따라서, 본 발명에 따르면 EDTA를 신선한 미강에 단순히 첨가하는 것과 Extruder를 통과시킨 후에 EDTA를 첨가하는 것은 두 가지 모두 의미없는 전처리 방법으로 판명되었다.
본 발명에 따르면 신선한 미강, 신선한 미강에 EDTA를 1중량% 단순첨가한 것, 신선한 미강에 1중량%의 EDTA를 첨가한 것을 특정 스크류를 통하여 250 메쉬 이상의 싸이즈로 재차 추가로 더 미분쇄한 것 및 도정한 미강을 1개월 이상 장기 저장한 미강을 chiken의 사료첨가제로 투여하여 실험한 결과 사료소비량과 증체량(body weight gain)에 있어서 신선한 미강에 EDTA를 단순첨가한 실험구에서 각각 1.78g 및 648.04g으로 바람직하였다. 또, 도정후 1개월이 경과되어 산패된 미강과 그 산패된 미강에 EDTA를 단순첨가한 실험구는 사료소비량과 증체량이 각각 2.00g 및 480.7g수준으로 사료소비량은 증가되더라도 도리어 증체량은 현저히 떨어져 사료가치가 불리한 것으로 나타났다.
그리고, 본 발명에 따르면 압출성형기(Extruder)의 스크류(Screw) 형상과 모양 등 구조(configuration)가 신선한 미강(fresh rice barn) 및 전지대두, 전지루핀 그리고 전지면실 종자 등 원료물질의 분말도(size)에 영향을 미치고 그 결과 지방분해효소활성도(lipase activity) 나아가 팽화물 즉 미강팽화물, 전지대두 팽화물, 전지루핀 팽화물 그리고 전지면실종자 팽화물의 저장특성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
본 발명에서 신선한 미강의 균일한 분말화와 균질한 팽화를 위한 압출성형에 람직한 스크류의 구조(configuration)는 도 3a에 그리고 전지대두, 루핀 또는 면실종자 등 두류의 균일한 분말화와 균질한 팽화를 위한 압착성형에 바람직한 스크류의 구조는 도 3b에 각각 도시해 두었다.
예컨대, 본 발명에 따르면 바람직한 스크류의 형상과 모양은 유지함량이 전체물량중 15% 이상이 되는 유지함유 생미강의 미분쇄 및 분말화에 적합한 스크류는 나사산(1)의 폭 (S1)이 스크류 안쪽에서 바깥쪽으로 2/3 지점(L1+L2)부터 1/2(50%)로 좁아지고 그 1/2로 좁아지는(l1) 나선축(S2) 단부에 그 이면에 돌기가 형성된 적어도 1개 이상의 돌기형 원반(2)을 개재한 것(도 3a)이 바람직하고, 전지 두류의 경우에는 안쪽에서 바깥쪽으로 2/3 지점(l2)부터 1/2(50%) 이상으로 좁아지고 그 1/2이상으로 좁아지는 나선축 부분(S20)에 적어도 4개 이상의 돌기형 원반(20, 21,22,23)을 개재한 것(도 3b)이 바람직하였다. 상기 이면에 돌기가 형성된 돌기형 원반은 구체적으로 스크류의 단부의 나사산과 나사산 사이에 기재하여 형성되는 것으로 구성되고(도 3a ~ 도 4) 이러한 구조로 인하여 사료원료가 스크류의 단부로 밀려나가면서 분쇄될 때 분쇄된 사료원료가 지체되는 작용을 받아 균일한 크기의 분말화와 균일한 팽화효과가 달성되는 것이다(도 2).
이하, 본 발명은 구체적인 실시예로 명료해질 수 있다. 본 발명은 하기 실시예에 한정하지 않고 본 발명의 팽화물(puffs) 제조에 균등한 재료와 수치의 변경에 의해 통상의 기술자에 의해 모방될 수 있으며 이러한 모방과 변경은 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
상기 구조의 스크류(도 3a 및 도 3b)에 따르면 원하는 경우 250 메쉬 이상의 균질한 분말도를 가지며 나아가 각각 유지함유 미강과 전지대두, 전지루핀콩, 전지면실의 미쇄 분말화와 압출성형시 적절히 전분을 알파(α)화하고 단백질은 열변성되어 소화율이 현저히 증진된 동물사료용 퍼핑물(puff)의 신속한 제조가 가능하였다(도 4a 및 도 4b).
[실시예 1] 본발명 유지함유 사료원료의 준비
본 발명에 따른 생미강은 경기도 파주군내 동정공장으로부터 2017.10.12일 구입하였다. 생미강의 산가(AV)는 130.22 mgKOH/g(한국단미사료협회사료연구소)으로 분석되었다 (2017.10.13: 검정번호 4010-20).
또, 상기 준비된 생미강을 개봉하여 성분검사를 수행한 바, 수분(135℃, 2시간) 14.48%, 조단백 14.92%, 조지방(EE) 18.12%, 조섬유 6.15%, 조회분 7.38%로 분석되었다 (2017.10.16: 한국단미사료협회 사료연구소: 검정번호 4009-747).
한편, 전지대두, 면실종사 및 루핀콩(lupin)은 호주, 인도 및 파키스탄으로부터 각각 수입한 것을 사용하였다. 상기 수입한 전지대두, 생루핀콩 및 면실의 0.2% KOH 용해도(mgKOH/g)는 개봉후 검정한 결과 각각 11.46, 35.64 및 4.91이었다(한국단미사료협회 사료연구소, 2018.2.2).
[실시예 2 내지 실시예 5 및 실시예 6 내지 11]
상기 실시예 1에서 준비된 호주산 전지대두를 도 3b에 도시된 구조의 싱글 스크류를 사용하여 250 메쉬(mesh) 입도로 분말화 하였다. 이때 비교실험을 위하여 대두의 분말도를 각각 대조구로 하기위해 150~300 메쉬 size로 분쇄하였다(표 1). 그리고 대두의 가장 바람직한 250 mesh의 크기로 분말화할 때 스크류호퍼에 EDTA를 첨가하지 않은 실시예 6 외에 EDTA를 각각 0.1, 0.2, 1.0, 1.5, 2.0 중량%를 각각 첨가한 실시예 7~11로 구분하였다(표 2).
생대두의 분말도
구분 대두분말 size 우레아제역가 (UA)
실시예 2 150 0.02
실시예 3 200 0.02
실시예 4 250 0.03
실시예 5 300 0.04
EDTA 첨가량
구분 첨가량 (w/w) 우레아제역가 (UA) 펩신소화율(%) KOH용해도(0.2%)
실시예 6 0.0% (무첨가) 0.03 83.20 34.24
실시예 7 0.1% 0.03 84.24 30.27
실시예 8 0.5% 0.02 83.25 7.45
실시예 9 1.0% 0.001 87.22 0.02
실시예 10 1.5% 0.001 85.49 0.02
실시예 11 2.0% 0.000 85.21 0.01
EDTA를 첨가한 루핀콩 250 메쉬 이상으로 분쇄하여 우레아역가(UA), KOH용해도 및 펩신소화율을 확인한 결과 250 메쉬 이상의 분말도에서 각각 평균 0.013 % 및 84.77 % 및 0.1 이하로 나타나 사료적성으로 바람직하였다. 이하, 모든 실험에서는 유지함유 동물사료원료는 미분쇄전에 EDTA의 첨가량을 1.0 중량%로 하고 250 메쉬 이상으로 분말화하였다.
[실시예12] 본 발명 루핀콩 puffs 제조
상기 실시예 1에서 얻은 대두에 1.0%(w/w)의 EDTA가 첨가되고 미분쇄하여 얻은 루핀콩 분말 시료(도 4a)를 도 3a에 도시된 구조의 스크류가 장착된 Extruder 모델 (TPH200)의 호퍼에 투입하여 압출성형하여 α화된 미강 퍼핑물을 제조하였다(도 4b). 이때 압출성형기의 내부의 미강 온도는 125℃, 스크류의 회전수는 1350 rpm에서 9초로 설정하였다. 최종제품(미강 puffs)의 수분함량은 7.8%, 산가는 0.1이하로 측정되었다. 이하, 본 발명의 우수성을 평가하기 위하여 상기 방법에 따라 제조된 제품을 시료로 사용하였다. 본 실시예에서는 미강 대신 전지대두(soybean)를 추가로 더 사용하되 대두 분말시료는 도 3b에 도시된 스크류를 사용하여 제조되고 나머지 공정과 실험은 동일하게 실시하였다.
[실험예 1] 전지대두에 EDTA 첨가량이 chicken 성장에 미치는 영향
본 발명에서는 전지대두 미분쇄할 때 EDTA 첨가량이 chichen의 평균 사료소비량(g)과 평균 증체량(g)에 미치는 효과를 실험한 결과는 [표 3]과 같다. 실험결과, 루핀콩의 1.0% 이상의 EDTA를 첨가한 후 250 메쉬대에서 분말화한 것이 증체율 및 사료효율 모두 가장 우수한 것으로 평가되었다.
전지대두분말도

EDTA 첨가량 (%)
0.1 0.2 1.0 1.5 2.0
증체량 소비량 증체량 소비량 증체량 소비량 증체량 소비량 증체량 소비량
150 (메쉬) 531.3 1.41 531.2 1.29 581.4 1.40 581.2 1.51 571.2 1.62
200 (메쉬) 541.7 1.38 542.1 1.34 582.8 1.44 581.2 1.55 571.8 1.67
250 (메쉬) 547.1 1.32 551.8 1.31 592.7 1.62 583.3 1.64 583.1 1.65
300 (메쉬) 543.4 1.30 552.1 1.31 589.2 1.58 582.1 1.81 581.8 1.71
[주] 실험결과 수치는 투여후 24일째 chichen 각 3마리씩 2반복구 실험결과의 평균치임 (p<.05)
[실험예 2] 본 발명 최종제품 대두퍼핑물(soybean puffs)의 저장 안정성과 사료적 가치
본 발명 전지대두 퍼핑물의 저장안정성과 동물사료가치 실험결과는 하기 표 4와 같이 정리되었다.
저장기간 평균 증체량(g) RAT 10
Feed/Gain
Antitrypsin Activity
units/g
pancreatic size
(%/body weight)
3개월 731.8 2.44 0 0.43
6개월 727.9 2.39 0 0.38
12개월 731.4 2.34 0 0.34
[주] 실험결과 수치는 투여후 24일째 chichen 각 3마리씩 2반복구 실험결과의 평균치임 (p<.05)
상기와 같은 실험결과는 생미강 기타 유지함유 사료원료를 3개월 이상 저장사용이 불가능한 점을 감안하면 본 발명 전지대두 퍼핑물 제품은 일반적인 비닐패킹하거나 질소충전하여 저장할 경우 사료가치가 저하되지 않으므로 12개월 이상 저장성이 현저히 향상되었다고 평가된다.
[실험예 3] 전지대두의 산패가 chicken 성장에 미치는 영향
본 발명에서는 EDTA가 첨가되지 않고 3개월 이내 저장된 전지대두를 대조구로, 0.1% EDTA가 첨가되고 미분쇄한 분말을 3개월 저장된 전지대두(1) 및 EDTA가 첨가되고 미분쇄한 분말을 Extruder 모델(TPH 200)의 호퍼에 투입하여 제조된 전지대두퍼핑물 (lupin puffs)을 3개월(2), 6개월(3) 및 12개월 각각 저장한 것(4)을 각 실험구로 하여 chicken 성장에 미치는 효과를 실험하였다.
실험결과는 표 5와 같다.
구분 평균 증체량(g) 평균사료 소비량(g) 비고
대조구 591.4 1.79
실험구(1) 714.8 1.76
실험구(2) 730.4 1.72
실험구(3) 729.0 1.71
실험구(4) 723.4 1.73
[주] 실험결과 수치는 출하전 chicken에 투여후 24일째 chichen 각 3마리씩 2반복구 실험결과의 평균치임 (p<.05)
실험결과, 본 발명제품 전지대두 퍼핑물의 평균 사료소비량은 감소하지만 평균 증체량은 전지대두 자체보다 증가되어 그 우수성이 확인되었다. 아울러 전지대두는 3개월이상 저장이 불가능하지만 본 발명 α화된 전지대두 퍼핑물은 제조후 12개월까지도 저장성을 증대시켜 보관할 수 있고 사료 이용율도 현저히 증대되었음이 입증되었다.
[실험예4] 본 발명 전지대두 퍼핑물(soybean puffs) 제품의 보조사료로서의 양계사육 효과
본 발명 실시예12에서 얻은 제품으로 양계 500수에 대하여 28일에 걸쳐 2회 반복실험을 수행하고 증체량과 사료 요구율을 측정하였다. 대조구는 시판용 일반배합시료를 사용하고 실험구는 일반사료에 본 발명 제품을 보조사료에 10%를 첨가하여 사용한 결과, 육계의 증체량은 평균 53.4g 증가했고, 사료요구율은 평균 121g 정도 낮게 나타나 사료효율이 증대되었음이 확인되었다.
[실험예 5] 양돈(pig)의 보조사료로서 사육효과
본 발명 제품을 시판중인 일반배합사료를 대조구로하여 보조사료로써 10%씩 첨가하여 각각 자돈 50두씩을 20주간 사육하였다. 실험결과, 대조구는 1일평균 증체량이 617.2g인 반면 본 발명 제품의 첨가구에서는 719.9g으로 증가되어 증체효과가 확인되었다. 한편, 사료 요구율은 대조구가 1일 2.12kg인데 반하여 실험구는 1.71 kg으로 사료이용율이 증대되었음이 확인되었다.
[실험예 6] 자돈(pig) 생화학 검사
상기 본 발명 실시예 12에서 수득한 제품의 샘플을 보조사료로 사용하여 일반사료에 10 중량%씩 첨가하여 pig 개체번호 1~9의 자돈에 대하여 4.26~6.6까지 사육하고 약 6주간 매 3주마다 혈액을 채취하여 혈청검사를 실시하였다. 혈액내 HDL과 LDL을 측정한 결과는 [표 6]과 같았다.
개체번호 1st(18/04/26) 2nd(18/05/18)
3rd(18/06/06)
HDL(mg/dL) LDL(mg/dL) HDL(mg/dL) LDL(mg/dL) HDL(mg/dL) LDL(mg/dL)
1 94.28 18.75 81.70 28.21 85.22 22.24
2 121.10 18.11 120.55 22.24 95.24 18.48
3 98.28 18.72 97.42 25.47 87.66 16.27
4 94.92 16.4 66.93 25.22 98.24 15.21
5 88.58 21.82 91.34 28.77 98.88 18.24
6 94.86 22.78 92.78 25.72 87.28 20.22
7 86.54 18.27 76.22 27.22 74.84 15.43
8 101.82 17.21 99.31 18.34 92.22 14.44
9 100.42 18.98 98.21 19.24 96.54 18.21
[실험예 7] 자돈(pig) IgG 역학조사
상기 본 발명 실시예 12에서 얻은 제품의 샘플을 보조사료로 공시재료로 하여 일반사료에 10 중량% 첨가하여 자돈(pig) 개체번호 1~9 총 개체수에 대하여 상기 실시예 6에서 사육 실험한 개체로부터 채취한 혈액으로서 면역글로블린(IgG)역학조사결과는 하기 [표 7]과 같이 면역기능이 향상된 것으로 확인되었다.
개체번호 1st(18/04/26) 2nd(18/05/18) 3rd(18/06/06)
IgG (ng/mL) IgG (ng/mL) IgG (ng/mL)
1 4721.4 4849.2 5822.7
2 3972.5 4521.2 5123.8
3 5104.2 5971.4 6282.1
4 4327.7 2954.2 5941.2
5 3721.4 2955.7 6621.4
6 2955.2 3127.4 3730.3
7 4721.8 2984.8 5122.8
8 5129.4 3821.4 5922.4
9 3479.4 2994.1 4124.4
[실험예 8] 반추동물(송아지)의 보조사료 용도실험
반추동물용 사료에는 항생제가 함유되어 있고 무기물과 비타민, 항산화제가 다소 부족한 것이 공지된 사실이다. 그러므로 중소대가축은 질병에 취약하고 항생제 투여도 육질이 저하되고 냄새나 색깔이 불량하다.
본 발명에 따라 제조된 팽화제품 (puffs 또는 flakes을 교대로 급여)을 송아지 각각 3마리씩(평균체중 175 kg/7개월령)에 24개월(720일) 급여하고 대조구와 송아지의 체중변화와 사료급여량을 조사한 결과 평균 1일 급여량 1,035g에 평균 1일 증체량은 대조구 904.4g, 실험구 972.2g으로 체중증가율이 약 7.5% 수준으로 향상되었음을 확인하였다.
[실험예 9] 반추동물(송아지)의 육질관능검사
상기 실험예 8에 의거 사육한 송아지 실험구 3마리 대조구 3마리 중에서 각 1마리씩 도축하여 성인남녀 각 10명씩 총 20명을 랜덤샘플링하여 관능검사를 실시한 결과는 [표 8]과 같다.
구분 육질 감칠맛 냄새 색(굽기전)
실시예 1 5 5 5 5
비교예 1 4 4 3 2
[주] 매우좋음: 5, 좋음:4, 보통:3, 나쁨:2, 매우나쁨:1상기 실험결과, 육질, 냄새, 굽기전 색상에 있어서 본 발명의 제품을 보조사료로 급여한 결과 그 개선효과가 있음이 확인되었다.

Claims (3)

  1. 유지함유 전지대두에 1중량% 이상 2중량%이하의 EDTA를 첨가하고 250 메쉬 이상으로 미분쇄하여 전지대두분말을 얻는 단계와; 상기 단계에서 얻은 전지대두분말을 나선축 단부에 나사산과 나사산 사이에 적어도 1개 이상의 이면에 돌기가 형성된 돌기형 원반(2)이 4개 이상 개재된 스크류(3b)가 장착된 단축형 압출성형기에서 팽화시켜 제형화하는 단계로 이루어진 것이 특징인 전지대두 퍼핑물의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
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