KR102333548B1 - 배스 추출물을 포함하는 동물용 사료 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

배스 추출물을 포함하는 동물용 사료 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배스를 포함하는 동물용 사료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로 본 발명을 이용하여 생태계 교란어종으로 분류된 배스의 활용도를 높일 수 있다. 본 발명을 통해 비린내를 제거하는 과정을 거쳐 수득한 배스 추출물과 다양한 사료 성분들을 조합하여 영양학적으로 우수한 동물용 사료 조성물을 제조할 수 있다. 본 발명의 배스의 지방산 및 단백질 추출 방법은 초임계 처리 압력, 처리 시간 및 온도에 따른 최적의 조건을 규명하여 배스로부터 오메가-3를 포함하는 지방산 추출물 및 타우린을 포함하는 단백질 추출물을 효율적으로 수득할 수 있도록 하였다.

Description

배스 추출물을 포함하는 동물용 사료 조성물 및 이의 제조방법{Animal feed composition comprising bass extract and preparation method thereof}
본 발명은 배스 추출물을 포함하는 동물용 사료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
배스(Micropterus salmoides)는 농어목(Perciformes) 검정우럭과 (Centrarchidae)에 속하며 원산지는 미국의 남동부 지역으로 양식 및 낚시를 목적으로 전 세계에 도입되었다. 우리나라에서 배스는 자원 조성용으로 수산청에서 1973년 처음 도입되었고 시험 연구를 통해 포식성과 방류 시 생태계에 끼칠 영향성에 대해 논의되었다.
배스는 머리와 몸통이 납작하고, 몸이 긴 방추형의 특징을 가진 민물고기 어종이다. 또한, 머리는 크고, 눈은 비교적 작으며 주둥이는 길면서 끝이 뾰족하고, 입은 크면서 하악이 상악보다 약간 앞으로 나와 있다. 등지느러미는 2개이고, 꼬리지느러미 후연 중앙은 안쪽으로 오목하게 파여 있다. 등쪽은 짙은 청색이고, 배쪽은 노란색을 띠며 몸 옆면 중앙에는 청갈색의 긴 줄무늬가 있다.
한편, 배스는 타 민물고기에 비해 칼슘, 인, 철 등의 미네랄이 1.5 내지 4배 가량 더 많이 함유되어 있어 영양이 풍부하고, 지방이 10 내지 30%에 불과하여 맛이 담백하다. 또한 노화를 방지하는 아미노산인 타우린이 다량 함유되어 있어 일본, 중국, 미국, 호주 등 여러 나라에서 고급어종으로 취급되고 있다.
배스는 영양학적으로 가치가 높다고 평가되고 있으나 배스가 도입된 생태계에서 어류의 종다양성이 감소하고 그로 인해 저서 생물과 조류(algae)가 풍부해지면서 먹이사슬 구조와 생태계의 에너지 흐름 그리고 서식처 변화 등에 직·간접적인 영향을 미쳐 생태계 교란을 유발한다고 보고된 바 있다. 이러한 부정적인 인식 때문에 높은 영양학적 가치에 비해 배스를 활용하는 연구는 저조한 편이다. 또한, 배스는 다른 어종에 비해 특유의 비린내가 더 심해 음식이나 식품으로 활용하기 어렵다는 단점도 있다.
한편, 체내에서 자연적으로 합성할 수 없어 식이의 방법으로 섭취하여 보충할 수 밖에 없는 아미노산을 필수 아미노산이라 하는데, 고양이와 같은 반려동물의 경우에는 타우린이 필수 아미노산에 해당하여 외부로부터 인위적으로 공급 받는 것이 필요하다. 이렇게 고양이 스스로는 체내에서 합성할 수 없음에도 불구하고, 상기 타우린은 고양이의 시력, 간, 신장 및 모든 장기에 영향을 미치는 필수 아미노산이다. 또한 고양이는 타우린이 부족한 경우 '중앙망막변성'으로 시력을 잃거나, '확장성 심근병증'으로 심장병을 앓는 등 질병에 노출되기 쉽고 이로 인해 합병증이 발생할 가능성이 높다.
이렇게 고양이와 같은 반려동물에게 타우린은 중요한 필수 아미노산이기 때문에 사료 등을 통해 인위적으로라도 제공되어야 함에도 불구하고, 현재 고양이에게 제공되는 사료나 보충제 등에는 화학적으로 합성된 타우린을 배합하여 제공할 뿐, 천연의 원료로부터 제공되는 타우린을 함유하여 사료를 제조하는 기술에 대하여는 개시된 바가 없다. 하지만 화학적으로 합성된 타우린을 사료에 함유하여 고양이에게 섭취시키는 경우, 고양이의 체내에서 쉽게 배설되지 못하고 축적되어 간에 많은 부담을 주게 된다는 문제점이 있다.
본 발명자들은 천연 타우린이 풍부하게 함유된 동물용 사료 조성물을 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 비린내를 제거하는 과정을 거쳐 수득한 배스 추출물과 다양한 사료 성분들을 조합하여 영양학적으로 우수한 동물용 사료 조성물을 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 배스 추출물을 포함하는 동물용 사료 조성물의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 동물용 사료 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 배스의 지방산 및 단백질 추출 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 동물용 사료 조성물의 제조방법에 관한 것이다:
(a) 배스를 멸균하는 단계;
(b) 상기 멸균된 배스를 소취하는 단계;
(c) 상기 소취한 배스를 저온 건조시키는 단계;
(d) 상기 건조한 배스를 분쇄하는 단계;
(e) 상기 배스 분쇄물에 단백질 분해효소 및 물을 첨가하여 액화시키고 원심분리하여 상등액으로서 배스 지방산 추출물을 수득하는 단계;
(f) 상기 배스 지방산 추출에서 발생하는 슬러지에 산성 용액을 처리하고 원심분리하여 상등액으로서 배스 단백질 추출물을 수득하는 단계; 및
(g) 사료 조성물 100 중량부에 대하여 상기 배스 분쇄물 40 내지 60 중량부, 상기 배스 지방산 추출물 및 배스 단백질 추출물을 혼합한 배스 추출물 0.5 내지 3.0 중량부, 단백질 분말 20 내지 40 중량부, 전분 함유물질 5 내지 15 중량부, 비타민 0.5 내지 3.0 중량부, 섬유질 0.1 내지 1.0 중량부, 지방산 0.01 내지 0.1 중량%, 보존제 0.01 내지 0.3 중량%, 유화제 0.1 내지 2.0 중량% 및 잔량의 물을 혼합하여 동물용 사료 조성물을 제조하는 단계.
상기 동물용 사료 조성물에 사용되는 배스는 전국 각지에 고르게 분포하고 있는 민물어종으로 다른 어종에 비해 미네랄, 단백질 및 지질이 풍부하다. 특히 배스에는 다른 민물어종 또는 바다어종에 비해 타우린이 풍부한 것으로 알려져 있으나 배스 특유의 비린내로 인해 풍미감이 현저히 떨어져 음식이나 식품으로 활용되기 어렵다는 단점이 있다.
본 발명에서는 배스가 갖는 특유의 비린내를 효과적으로 제거함으로써 동물용 사료 조성물에 포함되었을 때 풍미를 해치지 않도록 하였다.
본 발명의 동물용 사료 조성물 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다:
(a) 배스 멸균
동물용 사료 성분으로 사용하기 위해 배스를 멸균하였다.
배스를 멸균시키는 방법은 당업계에 공지된 다양한 어류 멸균 방법을 이용할 수 있고, 예를 들어, 탄소원 및 약산을 포함하는 용액에 6 내지 8 시간 동안 침지하여 멸균시킬 수 있다.
상기 탄소원은 탄소를 충분히 공급하는 것이라면 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 숯을 이용할 수 있다. 상기 약산은 바람직하게는 식초의 한 성분으로서 초산(CH3COOH)을 이용할 수 있다.
상기 탄소원과 약산을 포함하는 용액에 배스를 침지시키면, 배스의 육질에 손상을 가하지 않으면서 멸균 처리하는 것이 가능하다. 상기 (a) 단계는 탄소원 및 강산을 포함하는 용액에 6 내지 8 시간 동안 침지하여 멸균시키는 것이 바람직한데, 상기 멸균 시간이 6 시간 미만인 경우에는 배스의 육질에 내재하는 세균 및 박테리아를 충분히 제거하지 못하며, 상기 멸균 시간이 8 시간을 초과하는 경우에는 타우린을 포함한 영양소 파괴의 우려와 육질 손상의 문제가 있어 바람직하지 않다.
상기 (a) 단계에서의 배스는 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 발골된 배스로서 배스의 살, 껍질, 내장 및 머리를 포함할 수 있다.
(b) 소취
이 단계를 통해 배스 특유의 비린내를 제거할 수 있다.
상기 (b) 단계는 과일즙 및 알코올로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상에 배스를 침지하여 실시할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 레몬즙 또는 오렌지즙을 청주, 소주 및 와인으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알코올과 혼합한 용액에 배스를 침지함으로써 배스의 비린내를 제거할 수 있다.
상기 과일즙의 산 성분이 배스의 비린내 성분을 중화시켜 냄새를 약화시키며, 알코올 성분이 휘발하면서 비린내 성분을 함께 휘발시켜 비린내를 효과적으로 제거할 수 있다.
(c) 저온 건조
소취 단계를 거친 배스를 45 내지 55℃, 45 내지 53℃, 45 내지 51℃, 47 내지 55℃, 47 내지 53℃, 47 내지 51℃, 49 내지 55℃, 49 내지 53℃ 또는 49 내지 51℃의 온도 조건, 예를 들어, 50℃의 온도 조건에서 저온 건조시킨다.
상기 저온 건조 온도가 45℃ 미만인 경우에는 충분한 건조가 이루어지기 어려워 바람직하지 않으며, 55℃를 초과하는 경우에는 배스에 함유된 타우린이 파괴되어 바람직하지 않다. 상기 타우린은 열에 민감한 영양소 중 하나로서, 55℃ 이상의 온도에서부터 파괴되기 시작한다.
상기 저온 건조 단계는 40 내지 60시간, 40 내지 55시간, 40 내지 50시간, 43 내지 60시간, 43 내지 55시간, 43 내지 50시간, 46 내지 60시간, 46 내지 55시간 또는 46 내지 50시간 동안 실시할 수 있고, 예를 들어, 48시간 동안 실시할 수 있다.
상기 저온 건조의 시간이 40 시간 미만인 경우에는 충분한 저온 건조 효과를 달성하기 어려워 바람직하지 않으며, 상기 저온 건조의 시간이 60 시간을 초과하는 경우에는 배스의 수분 증발과 함께 다수의 영양분이 빠져나가 바람직하지 않다.
(d) 분쇄
저온 건조한 배스를 분쇄한다. 분쇄하는 방법은 당업계에 공지된 다양한 분쇄 방법을 이용할 수 있고, 예를 들어, 분쇄기를 이용하여 배스를 분쇄할 수 있다.
분쇄 단계를 거친 배스 분말의 입도는 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 0.01 mm 내지 1.0 mm 일 수 있고, 예를 들어, 0.04 mm 내지 0.08 mm 일 수 있다.
(e) 배스 지방산 추출물 수득
배스 분쇄물에 단백질 분해효소 및 물을 첨가하여 액화시키고 원심분리하여 상등액으로서 배스 지방산 추출물을 수득한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 배스 파우더와 단백질 분해효소(프로테아제)를 1:2(중량비)로 혼합하고, 증류수(배스 파우더:증류수 = 1:100 부피비)를 첨가한 다음, pH를 8.0으로 조절하고 55℃의 온도에서 12시간 반응시켜 액화시킨 다음, 여과채에서 액상을 여과하고 원심분리하여 상층액으로서 배스 지방산 추출물을 수득할 수 있다.
(f) 배스 단백질 추출물 수득
상기 배스 지방산 추출에서 발생하는 슬러지에 산성 용액을 처리하고 원심분리하여 상등액으로서 배스 단백질 추출물을 수득한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 증류수의 산성도를 pH 4.0에 맞춘 다음, 이를 상기 지방산 추출에서 발생한 슬러지에 넣고 교반한 후, 원심분리하여 상등액을 수거하여 단백질 추출물을 수득할 수 있다.
(g) 사료 조성물 제조
본 발명의 배스 추출물 및 다양한 사료 성분을 혼합하여 사료 조성물을 제조하기에 앞서 상기 배스 지방산 추출물 및 배스 단백질 추출물을 혼합하고 원심분리하여 정제하는 단계를 추가로 실시할 수 있다.
상기 배스 지방산 추출물 및 배스 단백질 추출물의 혼합비는 5:1 내지 1:1(v/v), 4:1 내지 1:1(v/v) 또는 3:1 내지 1:1(v/v)일 수 있고, 예를 들어, 2:1(v/v)일 수 있다.
상기 원심분리 단계 후 상등액으로서 수득한 배스 지방산 추출물 및 배스 타우린 추출물의 혼합물에 대한 정제 결과물을 본 발명의 사료 조성물에 사용할 수 있다.
사료 조성물 100 중량부에 대하여 상기 배스 분쇄물 40 내지 60 중량부, 상기 배스 지방산 추출물 및 배스 단백질 추출물을 혼합한 배스 추출물 0.5 내지 3.0 중량부, 단백질 분말 20 내지 40 중량부, 전분 함유물질 5 내지 15 중량부, 비타민 0.5 내지 3.0 중량부, 섬유질 0.1 내지 1.0 중량부, 지방산 0.01 내지 0.1 중량%, 보존제 0.01 내지 0.3 중량%, 유화제 0.1 내지 2.0 중량% 및 잔량의 물을 혼합하여 동물용 사료 조성물을 제조한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 동물용 사료 조성물은 사료 조성물 100 중량부에 대하여 상기 배스 분쇄물 45 내지 55 중량부, 상기 배스 지방산 추출물 및 배스 단백질 추출물을 혼합한 배스 추출물 0.8 내지 2.0 중량부, 단백질 분말 25 내지 35 중량부, 전분 함유물질 8 내지 13 중량부, 비타민 0.7 내지 2.0 중량부, 섬유질 0.2 내지 0.7 중량부, 지방산 0.01 내지 0.08 중량%, 보존제 0.01 내지 0.2 중량%, 유화제 0.1 내지 1.0 중량% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 동물용 사료 조성물은 사료 조성물 100 중량부에 대하여 상기 배스 분쇄물 47 내지 52 중량부, 상기 배스 지방산 추출물 및 배스 단백질 추출물을 혼합한 배스 추출물 0.8 내지 1.5 중량부, 단백질 분말 27 내지 32 중량부, 전분 함유물질 9 내지 12 중량부, 비타민 0.8 내지 1.5 중량부, 섬유질 0.2 내지 0.4 중량부, 지방산 0.01 내지 0.04 중량%, 보존제 0.05 내지 0.15 중량%, 유화제 0.4 내지 0.8 중량% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 본 발명의 동물용 사료 조성물은 사료 조성물 100 중량부에 대하여 상기 배스 분쇄물 50 중량부, 상기 배스 지방산 추출물 및 배스 단백질 추출물을 2:1(v/v)로 혼합한 배스 추출물 1.28 중량부, 단백질 분말 29 중량부, 전분 함유물질 10.5 중량부, 비타민 1.2 중량부, 섬유질 0.3 중량부, 지방산 0.02 중량%, 보존제 0.1 중량%, 유화제 0.6 중량% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 사료 조성물에 포함되는 단백질 분말은 흰살 생선 분말, 닭고기 분말, 소고기 분말, 양고기 분말, 캥거루고기 분말 및 오리고기 분말로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상 분말일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 사료 조성물에 포함되는 지방산은 DHA(docosahexaenoic acid), EPA(eicosapentaenoic acid) 또는 이의 조합일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 사료 조성물에 포함되는 전분 함유물질은 타피오카, 콜라겐, 쌀 및 귀리로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 예를 들어, 콜라겐 및 타피오카의 조합일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 사료 조성물에 포함되는 비타민은 비타민A, 비타민D, 비타민E, 비타민K, 리보플라빈, 판토텐산, 나이아신 및 비타민B12로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 사료 조성물에 포함되는 섬유질은 고구마 분말, 시금치 분말, 양배추 분말 및 연근 분말로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 예를 들어, 시금치 분말일 수 있다.
상기 사료 조성물을 제조한 다음, 필요에 따라 사료 조성물을 성형하고 동결건조 하는 단계를 추가적으로 실시할 수 있다. 예를 들어, 상기 사료 조성물을 원형으로 성형하여 냉동한 다음, 동결건조 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 동물용 사료 조성물에 관한 것이다.
상기 동물은 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 개 또는 고양이일 수 있으며, 반려동물에 해당하는 이들 동물을 대상으로 하는 경우에는 본 발명에 개시된 배스 분말을 이용하는 효과를 충분히 달성할 수 있어 바람직하다. 특히 개의 경우 배스에 풍부하게 포함된 영양소로 인해 개의 골격발달과 성장발달에 도움을 주며, 고양이의 경우에는 필수 아미노산인 타우린을 천연에서 유래하는 것으로 풍부하게 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 배스의 지방산 및 단백질 추출 방법에 관한 것이다:
배스를 건조시키는 단계;
상기 건조된 배스를 분쇄하여 분말화하는 단계;
상기 분말화된 배스를 150 내지 250 bar에서 2 내지 8시간 동안 40 내지 60℃ 조건으로 초임계 추출하여 배스 지방산 추출물을 수득하는 단계; 및
상기 초임계 추출 후 수득한 잔사에 산성 용액을 처리하여 배스 단백질 추출물을 수득하는 단계.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 배스 지방산 추출물은 170 내지 230 bar에서 2 내지 6시간 동안 45 내지 55℃ 조건으로 초임계 추출하여 수득할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 배스 지방산 추출물은 190 내지 210 bar에서 3 내지 5시간 동안 47 내지 52℃ 조건으로 초임계 추출하여 수득할 수 있다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 배스 지방산 추출물은 200 bar에서 4시간 동안 50℃ 조건으로 초임계 추출하여 수득할 수 있다.
상기 배스 지방산 추출물은 오메가-3, 오메가-5, 오메가-6, 오메가-7 및 오메가-9를 포함할 수 있다.
상기 배스 지방산 추출물로부터 특정 지방산을 분리하는 단계를 추가로 실시하여 목적하는 지방산을 수득할 수 있다. 목적으로 하는 지방산의 종류에 따라 상기 초임계 추출 조건을 조절할 수 있다.
상기 배스 단백질 추출물은 타우린을 포함할 수 있다.
본 발명은 배스를 포함하는 동물용 사료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로 본 발명을 이용하여 생태계 교란어종으로 분류된 배스의 활용도를 높일 수 있다. 본 발명을 통해 비린내를 제거하는 과정을 거쳐 수득한 배스 추출물과 다양한 사료 성분들을 조합하여 영양학적으로 우수한 동물용 사료 조성물을 제조할 수 있다. 본 발명의 배스의 지방산 및 단백질 추출 방법은 초임계 처리 압력, 처리 시간 및 온도에 따른 최적의 조건을 규명하여 배스로부터 오메가-3를 포함하는 지방산 추출물 및 타우린을 포함하는 단백질 추출물을 효율적으로 수득할 수 있도록 하였다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 지방산 추출물에 포함된 오메가-5 함량을 분석한 결과이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 지방산 추출물에 포함된 오메가-7 함량을 분석한 결과이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 지방산 추출물에 포함된 오메가-6 함량을 분석한 결과이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 지방산 추출물에 포함된 오메가-9 함량을 분석한 결과이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물에 대한 DPPH 라디칼 소거 능력을 분석한 결과이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 지방산 추출물에 대한 DPPH 라디칼 소거 능력을 분석한 결과이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물의 세포 독성을 분석한 결과이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 지방산 추출물의 세포 독성을 분석한 결과이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물 및 지방산 추출물 혼합물의 세포 독성을 분석한 결과이다.
도 3d는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물 및 지방산 추출물 혼합물의 세포 독성을 분석한 결과이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물의 항염증 활성을 분석한 결과이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 지방산 추출물의 항염증 활성을 분석한 결과이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물, 지방산 추출물 또는 이의 조합을 경구 투여한 실험 동물에서 체중 감소 효과를 분석한 결과이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물, 지방산 추출물 또는 이의 조합을 경구 투여한 실험 동물에서의 증체량을 측정한 결과이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물, 지방산 추출물 또는 이의 조합을 경구 투여한 실험 동물 혈액에서 WBC를 분석한 결과이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물, 지방산 추출물 또는 이의 조합을 경구 투여한 실험 동물 혈액에서 WBC 백분율을 분석한 결과이다.
도 7a-7d는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물, 지방산 추출물 또는 이의 조합을 경구 투여한 실험 동물 혈액에서 IL-6 발현을 분석한 결과이다.
도 8a-8d는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물, 지방산 추출물 또는 이의 조합을 경구 투여한 실험 동물 혈액에서 TNF-α 발현을 분석한 결과이다.
도 9a-9d는 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물, 지방산 추출물 또는 이의 조합을 경구 투여한 실험 동물 혈액에서 IL-18 발현을 분석한 결과이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의해 추출된 배스 단백질 추출물, 지방산 추출물 또는 이의 조합을 경구 투여한 실험 동물 혈액에서 IgG를 분석한 결과이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
본 명세서에 있어서, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 "%"는 별도의 언급이 없는 한 고체/고체는 (중량/중량) %, 고체/액체는 (중량/부피) %, 그리고 액체/액체는 (부피/부피) %이다.
실시예
실시예 1. 배스 추출물을 포함하는 사료 조성물의 제조
1-1. 배스 멸균 처리
탄소성 물질(숯)과 초산(CH3COOH)의 융해액에 최소 6시간(멸균을 하기 위한 최소한의 시간), 최대 8시간(기타 영양소 파괴가 시작되는 시간) 침지시켜 민물고기 배스의 멸균처리 과정을 거쳤다.
1-2. 소취 처리
멸균처리 과정을 거친 배스를 손질하여 살과 껍질을 모노테르펜의 일종인 시트랄(C10H16O)이 함유되어 있는 레몬(오렌지로 대체 가능)과 에틸알콜(C2H5OH)이 주성분인 청주(백소주, 와인 등으로 대체 가능)를 융해한 액체에 최소 6시간 이상 침지시켰다. 배스와 같은 담수어는 피페리딘과 아세트알데히드가 섞이며 민물고기 특유의 비린내가 난다. 생선 비린내의 주범인 트리메틸아민과 암모니아계통의 냄새는 물에 잘 녹아 어느 정도 비린내 문제를 해결할 수 있지만 완벽하진 않다. 그리하여 산(레몬)을 첨가하여 비린내 성분을 중화해 냄새를 약화시키고, 에틸알콜(청주)를 처리하여 에틸알콜 성분이 휘발할 때 비린내 성분과 함께 휘발되도록 하여 비린내 제거 효과를 높였다.
1-3. 건조
배스가 가지고 있는 영양성분 중 하나인 타우린(C2H7NO3S)은 열에 민감한 영양소 중 하나이다. 타우린은 55℃ 이상의 온도에 노출되었을 때 파괴된다. 그에 따라 55℃ 미만(50℃)의 온도로 48시간(추후 배합을 통해 제조할 때 가장 적합한 건조율을 나타냄) 건조하여 영양소 파괴를 최소화 하였다.
1-4. 분쇄
상기 과정을 모두 거친 배스의 살과 껍질, 내장, 머리 등을 200-300메시(mesh)로 분쇄하여 파우더의 형태로 제조하였다.
1-5. 추출
1-5-1. 지방산 추출
배스 파우더와 단백질 분해효소(프로테아제)를 1:2(중량비)로 혼합하고, 증류수(배스 파우더:증류수 = 1:100 부피비)를 첨가한 다음, pH를 8.0으로 조절하였다. 55℃의 온도에서 12시간 반응시켜 액화시킨 다음, 200 mesh 여과채에서 액상을 여과하고 4,000 rpm으로 15분간 원심분리하여 상층액을 분리하였다.
1-5-2. 단백질 추출
25℃ 증류수 200 ml의 산성도를 pH 4.0에 맞춘 다음, 40℃로 가열하고 이를 상기 지방산 추출에서 발생한 슬러지 50 g에 넣고 교반한 후, 3,000 rpm으로 10분 동안 원심분리하여 상등액을 수거하여 단백질 추출물을 얻었다..
1-6. 정제
위에서 수득한 지방산 추출물(오메가-3 함유)과 단백질 추출물(타우린 함유)을 2:1(v/v)의 비율로 혼합하고 분당 5,000-13,000 rpm으로 원심분리하여 상층액을 수거하고 이를 배스 추출물로 사용하였다.
1-7. 배합
사료 조성물은 단백질 함유물질 75-85%, 지방 함유물질 1-2%, 전분 함유물질 8-13%, 비타민 함유물질 0.8-1.5%, 섬유질 함유물질 0.1-0.8%, 보존제 0.01-0.2%, 유화제 0.1-1.0% 및 잔량의 물을 배합 및 교반하여 제조하였다.
구체적인 사료 조성물의 배합 비율은 표 1과 같다.
사료 조성물 배합 비율
재료 성분 구분 배합비율(중량%)
배스 파우더[가루] 단백질 함유물질 50
흰살생선[원료육] 단백질 함유물질 29
타피오카 전분[가루] 전분 함유물질 7.5
콜라겐[가루] 전분 함유물질 3
SHMP(Sodium hexametaphosphate) [가루] 유화제 0.6
소르빈산나트륨[가루] 보존제 0.1
비타민&미네랄&아미노산 합제[가루] 비타민 함유물질 1.2
DHA/EPA[액상] 지방 함유물질 0.02
배스 추출물[액상] 지방 함유물질 1.28
시금치분태[가루] 섬유질 함유 물질 0.3
물 물 7
단백질 함유물질로 사용되는 원료는 생선, 닭고기, 소고기, 양고기, 캥거루고기 및 오리고기 파우더로 구성된 군으로부터 선택되는 1-2가지이다. 지방 함유물질로 사용되는 원료는 배스 추출물, DHA, EPA이고 전분 함유물질로는 타피오카, 콜라겐, 쌀 및 귀리 등의 원료를 사용할 수 있지만 주로 타피오카와 콜라겐을 사용한다.
비타민 함유물질은 비타민A, 비타민D, 비타민E, 비타민K, 리보플라빈, 판토텐산, 나이아신 및 비타민B12로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용한다. 또한, 섬유질 함유물질은 시금치 분태를 사용한다.
1-8. 성형 및 냉동
제품은 원형으로 성형하여 팔렛에 올렸다. 효율적이고 품질이 우수한 결과물을 도출해내기 위해 배합물은 -10℃내지 -12℃의 온도에서 16 내지 20시간 냉동하여 배합물을 동결건조 예비 상태로 가공하였다.
1-9. 동결건조
건조 공간 내 진공상태를 30 내지 100 pa로 설정하고 냉각 코일의 온도를 -40℃ 내지 50℃로 설정한 후 1회차에 15℃, 2시간 -> 25℃, 2시간 -> 35℃, 4시간 -> 45℃, 4시간의 순서로 Formula를 설정하여 동결건조하였다.
1-10. 포장
동결건조 제품의 특성상 수분에 취약하므로 이산화규소(SiO2)를 사용하여 수분을 흡착시켜 제품의 변형을 방지하고 파우치 등에 밀봉하여 포장한다.
실시예 2. 배스로부터 지방 및 타우린 추출
2-1. 지방 추출
배스의 살과 껍질, 내장, 머리 등을 200-300 메시(mesh)로 분쇄하여 파우더의 형태로 제조한 다음, 초임계 추출을 진행하였다.
추출 조건 및 지방 추출 수율은 표 2와 같다.
조건 #1 #2 #3 #4 #5 #6
압력(bar) 100 200 300 100 200 300
온도(℃) 40 40 40 50 50 50
시간(hr) 4 4 4 4 4 4
시료양(g) 308.4 323.7 342.1 324.2 350.7 308.4
추출물양(g) 7.1 41.8 48.3 12.5 42.0 44.7
수율(%) 2.3 12.91 14.12 3.85 11.98 14.49
잔사무게(g) 299.2 279.2 291.8 310.9 306.9 260.8
지방 추출 수율은 압력이 높을수록 높게 나타났다. 1번 및 4번 추출 조건에서 지방 추출 수율이 상대적으로 낮게 나타나 향 후 추출조건에서 제외하였다.
추출된 지방에서 본 발명의 주요 타겟 지방산인 오메가-3의 함량을 분석하였다. 그 결과, 5번 추출 조건에서 가장 높은 오메가-3 함량이 확인되었다.
시료 #1 #2 #3 #4 #5 #6
오메가-3(mg/g) 56.9 82.7 87.4 92.7 92.9 67.2
오메가-3 이외의 다른 오메가 지방산의 비율을 각 추출조건에서 분석하였다. 1번과 4번 추출 조건을 제외하고 오메가-5, 7의 비율은 오메가-3와 마찬가지로 5번 추출조건에서 가장 높게 나타났다(도 5a, 5b). 오메가-6의 비율은 2번 추출 조건에서 가장 높게 나타났으며(도 5c), 오메가-9의 비율은 3번과 6번 추출조건에서 높게 나타났다(도 5d). 따라서, 필요에 따라 5번 추출 조건은 오메가-3, 5, 7의 추출을 위해 유용하게 사용할 수 있고, 2번 추출 조건은 오메가-6, 3번 및 6번 추출 조건은 오메가-9를 얻기 위해 사용하는 것이 유리하다.
2-2. 타우린 추출
상기 지방 추출 후 남은 잔사에 50℃ 열수, NaOH(염기) 용액, HCl(산) 용액을 처리하여 단백질을 분리하였다. 지방 추출 후 잔사를 이용해 단백질을 추출한 결과, 단백질량은 큰 차이를 보이지 않았다.
시료 #1 #2 #3 #4 #5 #6
추출조건 H2O NaOH HCl H2O NaOH HCl H2O NaOH HCl H2O NaOH HCl H2O NaOH HCl H2O NaOH HCl
함량(mg/g) 7.9 6.8 7.0 7.0 7.1 7.1 7.1 7.2 7.3 7.0 7.1 7.0 7.1 7.5 7.6 7.0 7.0 7.4
상기 실시예 2-1의 추출조건으로 지방을 추출한 후 남은 잔사에서 타우린 함량을 분석하였다. 타우린 함량은 높은 압력으로 지방을 추출한 조건에서 높게 나타났다. 이는 많은 양의 지방이 빠져나가 잔사 내 상대적인 단백질 함량이 높아져서 발생한 것으로 사료된다. 즉, 잔사 1 kg 당 지방이 많이 빠져나가면 상대적으로 단백질량이 많아지기 때문에 타우린 함량이 늘어나게 되는 것으로 사료된다.
시료 #1 #2 #3 #4 #5 #6
타우린(mg/kg) 4205.65 5645.78 6464.57 5871.61 5664.64 6342.49
본 발명의 주요 타겟 지방산인 오메가-3의 함량은 5번 추출조건에서 가장 높게 나타났기 때문에 향후 타우린 추출은 5번 추출조건으로 지방산을 추출한 후 남은 잔사를 이용해 타우린 추출을 진행하고자 하였다. 5번 잔사를 50℃ 열수, NaOH(염기), HCl(산)을 이용해 단백질을 분리한 후 타우린의 농도를 분석한 결과 잔사 1 kg 당 열수 조건에서 약 6.5 g, NaOH 조건에서 6.9 g, HCl 조건에서 9.0 g의 타우린을 확보할 수 있었다.
시료 #5 50℃ 열수 NaOH HCl
타우린(mg/kg) 6476 6888.4 9012
실시예 3. 유효 지방산과 타우린 추출물의 활성산소 제거 능력 규명
오메가-3 지방산을 추출하는데 최적의 추출 조건인 상기 실시예 2-1의 5번 조건으로 추출한 지방산 추출물과 잔사를 HCl로 추출하여 수득한 단백질 추출물(타우린 농도가 잔사 1 kg 당 9 g)을 이용하여 DPPH 라디칼 소거능력을 규명하였다.
단백질 추출물의 경우, 200 μg을 처리하였을 때 약 65% 이상의 라디칼 제거 능력을 보여 주었고, 오일의 경우 4%를 처리하였을 때 역시 65% 이상의 라디칼 제거 능력을 보여 주었다(도 2a, 2b).
배스 단백질 추출물과 지방산 추출물은 노란색을 띄고 있어 DPPH 라디칼 소거능력을 효율적으로 측정하기에 실험적 한계가 있어, ABTS assay를 실시할 필요가 있다.
실시예 4. 유효 지방산과 타우린 추출물의 세포 독성 규명
오메가-3 지방산을 추출하는데 최적의 추출 조건인 상기 실시예 2-1의 5번 조건으로 추출한 지방산 추출물과 잔사를 HCl로 추출하여 수득한 단백질 추출물(타우린 농도가 잔사 1 kg 당 9 g)을 이용하여 WST-1 세포 독성 분석을 수행하였다.
단백질 추출물의 경우, 100 μg까지 세포의 증식에 도움을 주고, 200 μg 이상 처리하였을 때 세포 독성을 나타냈다(도 3a). 지방산 추출물의 경우, 3%에서 5%의 농도에서 세포의 증식 능력을 보이고, 20% 이상 처리하였을 때 세포 독성을 보였다(도 3b).
단백질 추출물과 지방산 추출물의 농도를 함께 증가시켜 처리한 경우, 단백질 추출물 20 μg과 3% 지방산 추출물의 혼합물을 처리하였을 때 최대의 세포 증식 능력을 보이고 그 이상의 농도 증가는 세포 독성을 나타냈다(도 3c). 단백질 추출물과 지방산 추출물의 농도를 역순으로 증가시켜 처리한 경우, 단백질 추출물 50 μg과 1% 지방산 추출물의 혼합물을 처리하였을 때 최대의 세포 증식 능력을 나타냈다(도 3d).
실시예 5. 유효 지방산과 타우린 추출물의 항염증 활성 능력 규명
오메가-3 지방산을 추출하는데 최적의 추출 조건인 상기 실시예 2-1의 5번 조건으로 추출한 지방산 추출물과 잔사를 HCl로 추출하여 수득한 단백질 추출물(타우린 농도가 잔사 1 kg 당 9 g)을 이용하여 RAW 세포의 NO를 측정하였다.
LPS를 처리하지 않은 세포에서는 단백질 추출물의 농도가 증가할수록 면역이 활성되는 것을 확인하였으며, LPS를 처리한 세포에서는 지방산 추출물을 처리한 세포에서 염증 반응을 억제되는 것을 확인하였다(도 4a, 4b).
실시예 6. 유효 지방산과 타우린 추출물의 체중 감소 능력 규명
오메가-3 지방산을 추출하는데 최적의 추출 조건인 상기 실시예 2-1의 5번 조건으로 추출한 지방산 추출물과 잔사를 HCl로 추출하여 수득한 단백질 추출물(타우린 농도가 잔사 1 kg 당 9 g)을 이용하여 실험 동물에서 체중 감소 효과를 확인하였다.
단백질 추출물은 6.6 μl/g, 지방산 추출물은 5.38 μl/g로 zonde를 이용해 구강 투여 후 체중 증가량을 측정하였다.
물을 먹인 개체군(대조군)의 체중 증가가 가장 높으며, 지방산 추출물을 투여한 개체군의 체중 증가가 가장 적었다(도 5a). 따라서, 오메가-3 지방산을 포함하는 지방산 추출물은 체중 증가를 억제하는 효과가 있다고 사료된다.
실시예 7. 마우스 혈액 분석
7-1. CBC 분석
상기 실시예 6에서 단백질 추출물 또는 지방산 추출물을 구강 투여한 마우스로부터 수득한 혈액 시료를 이용하여 CBC(Complete blood cell count) 분석을 수행하였다.
2주차에 지방산 추출물을 먹인 개체군의 WBC가 3 k/μl로 가장 유의한 증가를 보였으며, 4주차에서는 단백질 추출물과 지방산 추출물을 먹인 개체군의 WBC가 4 k/μl 이상으로 증가되는 것을 확인하였다(도 6a, 6b).
7-2. 마우스 혈액에서 IL-6 유전자 발현 분석
상기 실시예 6-1.에서 단백질 추출물 또는 지방산 추출물을 구강 투여한 마우스로부터 수득한 혈액 시료를 이용하여 real-time PCR을 수행하였다.
IL-6의 real-time PCR 결과를 보았을 때, 단백질 추출물과 지방산 추출물만을 처리한 개체군은 2주차에 비해 4주차의 IL-6 수치가 유의하게 증가하였고, 단백질 추출물과 지방산 추출물의 혼합물을 투여한 개체군은 2주차에 비해 4주차의 IL-6 수치가 유의하게 감소하였다(도 7a-7d). 단백질 추출물과 지방산 추출물을 개별적으로 처리한 개체군에서는 항염증 작용이 활성화되었다고 사료되며, 단백질 추출물과 지방산 추출물의 혼합물을 처리한 개체군은 IL-6의 전염증성 cytokine 작용이 감소하였다고 사료된다.
7-3. 마우스 혈액에서 TNF-α 유전자 발현 분석
TNF-α의 real-time PCR 결과를 보았을 때, 단백질 추출물을 처리한 개체군은 2주차에 비해 4주차의 TNF-α 유전자 발현이 감소하였고, 지방산 추출물을 처리한 개체군에서는 TNF-α 발현이 증가하였다. 단백질 추출물과 지방산 추출물의 혼합물을 처리군은 DW를 대조군으로 설정한 그래프에서 TNF-α의 감소를 확인하였다(도 8a-8d).
7-4. 마우스 혈액에서 IL-18 유전자 발현 분석
IL-18의 real-time PCR 결과를 보았을 때, 모든 개체군에서 2주차에 유의한 발현 감소를 보이고, 2주차에 비해 4주차에 유의한 발현 증가를 보였다. 2주차의 IL-18 감소는 전염증성 사이토카인인 IL-18이 감소함으로써 염증 반응이 감소한다고 사료되며, 단기간 염증을 감소시킨다고 볼 수 있다(도 9a-9d).
7-5. 마우스 혈액에서 IgG 분석
마우스 혈액에 대한 IgG ELISA 분석 결과, 정상 범위 안의 plasma IgG 농도를 보이고 있음을 확인하였다(도 10).

Claims (11)

  1. 다음 단계를 포함하는 동물용 사료 조성물의 제조방법:
    (a) 배스를 멸균하는 단계;
    (b) 멸균된 배스를 소취하는 단계;
    (c) 소취한 배스를 저온 건조시키는 단계;
    (d) 건조한 배스를 분쇄하는 단계;
    (e) 배스 분쇄물에 단백질 분해효소 및 물을 첨가하여 액화시키고 원심분리하여 상등액으로서 배스 지방산 추출물을 수득하는 단계;
    (f) 배스 지방산 추출에서 발생하는 슬러지에 산성 용액을 처리하고 원심분리하여 상등액으로서 배스 단백질 추출물을 수득하는 단계; 및
    (g) 상기 배스 분쇄물 40 내지 60 중량%, 상기 배스 지방산 추출물 및 배스 단백질 추출물을 혼합한 배스 추출물 0.5 내지 3.0 중량%, 단백질 분말 20 내지 40 중량%, 전분 함유물질 5 내지 15 중량%, 비타민 0.5 내지 3.0 중량%, 섬유질 0.1 내지 1.0 중량%, 지방산 0.01 내지 0.1 중량%, 보존제 0.01 내지 0.3 중량%, 및 유화제 0.1 내지 2.0 중량%를 혼합하여 동물용 사료 조성물을 제조하는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계는 탄소원 및 약산을 포함하는 용액에 배스를 6 내지 8 시간 동안 침지하여 멸균시키는 것인, 동물용 사료 조성물의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는 과일즙 및 알코올로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 배스에 처리하여 소취하는 것인, 동물용 사료 조성물의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계는 45 내지 55℃의 온도에서 저온 건조하는 것인, 동물용 사료 조성물의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 (f) 단계 후에 상기 배스 지방산 추출물 및 배스 단백질 추출물을 혼합하고 원심분리하여 정제하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 동물용 사료 조성물의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 배스 지방산 추출물 및 배스 단백질 추출물은 5:1 내지 1:1(v/v)의 비율로 혼합하는 것인, 동물용 사료 조성물의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 (g) 단계 후에 상기 동물용 사료 조성물을 성형하고 동결건조하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 동물용 사료 조성물의 제조방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 동물용 사료 조성물.
  9. 다음 단계를 포함하는 배스의 지방산 및 단백질 추출 방법:
    배스를 건조시키는 단계;
    건조된 배스를 분쇄하여 분말화하는 단계;
    분말화된 배스를 170 내지 230 bar에서 2 내지 6시간 동안 45 내지 55℃ 조건으로 초임계 추출하여 배스 지방산 추출물을 수득하는 단계; 및
    초임계 추출 후 수득한 잔사에 산성 용액을 처리하여 배스 단백질 추출물을 수득하는 단계.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 배스 지방산 추출물은 오메가-3, 오메가-5, 오메가-6, 오메가-7 및 오메가-9를 포함하는 것인, 배스의 지방산 및 단백질 추출 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 배스 단백질 추출물은 타우린을 포함하는 것인, 배스의 지방산 및 단백질 추출 방법.
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