KR102374291B1 - 천연 포졸란을 포함하는 사료 첨가제 조성물 - Google Patents

Abstract

과제: 가축의 스트레스 및 염증 완화에 탁월한 효과가 있는 사료 첨가제 조성물을 제공하려는 것.
해결수단: 본 발명은 천연 포졸란 및 실크 펩타이드를 포함하는 사료 첨가제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 천연 포졸란 및 실크 펩타이드를 혼합한 것으로 스트레스 및 염증 완화에 탁월한 효과가 있는 사료 첨가제 조성물에 관한 것이다.

Description

천연 포졸란을 포함하는 사료 첨가제 조성물 {Feed additive composition containing natural pozzolan}

본 발명은 천연 포졸란 및 실크 펩타이드를 포함하는 사료 첨가제 조성물에 관한 것으로서, 스트레스 및 염증 완화에 탁월한 효과가 있는 사료 첨가제 조성물에 관한 것이다.

영양 또는 특정 목적을 위하여 사료에 미량으로 첨가되는 물질을 사료 첨가제라고 한다. 대부분의 소 축사, 양계장, 양돈장 등에서는 대량 생산된 배합사료를 이용하고 있으며, 배합사료 외에 가축의 질병 예방, 면역력 증가, 가축의 체중 및 생산성 증가를 위하여 사료 첨가제를 혼합하여 가축에게 공급한다.

우리나라의 기능성 사료 첨가제 산업은 60년대 말부터 작은 규모로 시작되어 70년대에 들어서면서 인구 증가와 경제 성장으로 인해 동물성 단백질원 섭취에 대한 소비자의 수요가 증대하면서 급성장하였으며, 80년대에 양적인 성장을 거듭하면서 오늘날과 같은 성숙한 산업으로 자리매김하였다. 그러나, 사료 첨가제 산업은 단순한 원료의 수입과 중간재의 단순 가공에 의한 제품생산 위주이며 사료 첨가제의 지속적 사용으로 야기되는 슈퍼 박테리아 발생으로 인한 항생제 내성의 한계를 극복하지 못하고 있으며, 천연 친환경 물질을 요구하는 시장의 욕구를 극복하지 못하고 있다.

또한, 오늘날 축산물의 수요증가에 따라 국내외 축산업의 양적인 성장을 위해 가축의 밀집 사육, 축사의 기온, 습기 등의 물리적 환경, 병원균, 생물적 환경에 의한 스트레스로 인해 가축의 사료 섭취 감소, 면역력 저하, 번식력 저하 등과 같은 생산성 저하를 일으키고 있다.

포졸란(pozzolan) 광물은 화산회로 이루어진 것으로서 납석의 일종으로 알려져 있다. 이는 백악기 시대에 생성된 물질로 알려져 있으며, 이태리의 바리섬 인근 포죠리 마을에서 발견되어 유래된 광물이다. 서기 2세기경 로마시대에 이미 유명한 콜로세움 경기장을 비롯하여 판테온 등의 건축물에 시멘트 대신 사용되어 오늘날까지 균열 없고 부식 없이 오랜 세월 원형 그대로 보존되고 있는 것은 포졸란이 쓰였기 때문인 것으로 학자들에 의해 밝혀진 바 있다. 그 외 분포지역으로는 미국의 파마운티 지역, 말레이시아, 및 인도 등 극히 제한된 지역국가에서만 생산되고 있고 이태리산과 한국산 이외는 게르마늄 성분이나 원적외선 방출효과가 미미하다는 사실 또한 특이하다.

포졸란은 콘크리트 제조시 기본재료에 첨가되어 콘크리트에 특수한 성능을 부여하거나 성질을 개선하기 위한 혼화재료로 사용되었으며, 시멘트와 친화성이 좋은 포졸란은 슬러지 함수율 조절 기능이 있고, 시멘트 대체 고화보조제로 이용할 수 있으며, 비용이 비교적 저렴하다는 장점 등으로 많이 이용되고 있다.

실크는 중심부에 피브로인이라 불리는 섬유상 단백질과 피브로인 섬유를 감싸는 세리신이라고 불리는 점성 단백질로 구성된다[Asakura T et al., Encylopedia Agricultural Science Eds. Academic Press New York 1994;4:1-11]. 실크 피브로인은 특이한 기계적 특성, 생체적합성 및 낮은 속도의 생분해성으로 인하여 다양한 생물의학 분야에 적용되어 왔다[Sofia S et al., J. Biomed Mater Res 2001;54:139-148, Perez-Rigueiro J et al., J. Appl Polym . Sci 1998;70:2439-2447]. 다른 천연 고분자 재료와는 달리 실크 피브로인은 곤충을 통하여 순수한 단백질을 대량으로 쉽게 얻을 수 있으며 생체적합성이 우수하여 특별한 정제과정을 거치지 않아도 인체에 대한 거부반응이 거의 일어나지 않으며, 분말, 막, 다공질체 및 겔 등 다양한 형태로 성형화할 수 있다는 특징이 있다. 실크 피브로인은 식품 또는 화장품 소재로 이용 가능하고 세포 배양판 등 생물공학소재 분야 그리고 창상 피복제인 및 혈관 등 의용소재분야로도 이용할 수 있다. 실크 펩타이드의 주원료가 되는 누에고치는 단백질인 '피브로인(약 75%)'과 세리신(약 25%)으로 구성되어 있다. 일반적으로 '실크'라 함은 견사의 바깥 부분에서 세리신을 제거한 피브로인을 말하는데 한 가닥의 실크 피브로인 분자는 4,000개 이상의 아미노산으로 연결되어 있으며 우유나 달걀의 아미노산에 비해 글리신과 알라닌의 함량이 매우 높다. 또한 인체 내에서 만들어지지 않아서 꼭 외부에서 보충해야 하는 필수아미노산이 약 6% 포함되어 있다. 실크 펩타이드는 인체 소화 흡수력이 92% 이상이며 펩타이드의 성질에 의하여 칼슘, 철분과 같은 다른 영양소도 같이 흡수한다. 또한, 실크 펩타이드는 혈당 저하, 혈중 콜레스테롤 저하, 알콜 대사 촉진효과, 항치매, 항산화 작용 등의 효능이 있고, 혈당 수준을 낮추고 당뇨병을 억제하는 효능이 있으며, 독성물질로부터 간을 보호하고 숙취를 해소하는 효능이 있는 것으로 알려져 있다.

본 발명은 가축의 스트레스 및 염증 완화에 탁월한 효과가 있는 사료 첨가제 조성물을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 COX2와 iNOS의 발현 억제, Akt, p-p38 및 Bax의 발현 억제, 싸이토카인(Cytokine) 발현 억제 등 염증 인자 억제가 탁월한 사료 첨가제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 천연적이며 친환경적인 물질을 이용한 사료 첨가제 조성물을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 천연 포졸란과 실크 펩타이드를 혼합한 조성물에 대해 COX2와 iNOS의 발현, Akt, p-p38 및 Bax의 발현, 싸이토카인(Cytokine) 발현 등 염증 인자 억제 실험을 하였다. 그 결과 항스트레스 효과 및 항염증 효과를 기대할 수 있음을 알게 되었다.

본 발명은 천연 포졸란 및 실크 펩타이드를 포함하는 사료 첨가제 조성물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 천연 포졸란이 5~20㎛ 파장에서 90~97%의 원적외선을 방출하는 것을 특징으로 하는 사료 첨가제 조성물에 관한 것이다. 이와 같은 원적외선 방출 기능이 없는 포졸란은 사료 첨가제 조성물로서의 효과 즉, 스트레스 감소 및 항산화 기능이 미약하다.

또한, 본 발명은 상기 천연 포졸란이 국내산임을 특징으로 하는 사료 첨가제 조성물에 관한 것이다. 발명의 배경에서 언급한 바와 같이 국내산 천연 포졸란은 게르마늄 성분을 다량 함유하고 원적외선 방출 효과도 우수하다.

또한, 본 발명은 상기 사료 첨가제 조성물이 옥, 운모, 게르마늄, 맥반석, 제올라이트 및 황토로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 광물을 추가로 함유하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사료 첨가제 조성물은 천연 포졸란 10~90중량% : 실크 펩타이드 10~90중량%로 혼합하며, 바람직하게는 천연 포졸란 45~55중량% 및 실크 펩타이드 45~55중량%로 혼합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사료 첨가제 조성물은 사료 : 사료 첨가제 조성물 = 90 : 5~15(w/w)의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 한다. 사료 첨가제 조성물 비율이 5 미만이면 항스트레스 효과 및 항염증 효과가 미미하며, 15 이상이면 비경제적이다.

또한, 본 발명의 사료 첨가제 조성물은 항염증 활성과 항산화 활성을 나타냄을 특징으로 한다.

본 발명의 사료 첨가제 조성물은 COX2와 iNOS의 발현 억제, Akt, p-p38 및 Bax의 발현 억제, 싸이토카인(Cytokine) 발현 억제 등 염증 인자 발현을 억제하고, 항스트레스 효과 및 항염증 효과를 나타냈다.

또한, 본 발명의 사료 첨가제 조성물은 수퍼옥사이드 디스뮤테이즈 발현을 증가시켜 항산화 효과를 나타냈다.

도 1은 포졸란과 실크 펩타이드를 포함하는 사료 첨가제 조성물의 COX2 억제, iNOS 억제 효능을 시험한 것이다.
도 2는 포졸란과 실크 펩타이드를 포함하는 사료 첨가제 조성물의 Akt 억제 효능을 시험한 것이다.
도 3은 포졸란과 실크 펩타이드를 포함하는 사료 첨가제 조성물의 p38 억제 효능을 시험한 것이다.
도 4는 포졸란과 실크 펩타이드를 포함하는 사료 첨가제 조성물의 Bax 억제 효능을 시험한 것이다.
도 5는 포졸란과 실크 펩타이드를 포함하는 사료 첨가제 조성물을 투여한 사막쥐의 4~14주 동안 몸무게 변화를 측정한 것이다.
도 6은 포졸란과 실크 펩타이드를 포함하는 사료 첨가제 조성물을 투여한 사막쥐의 4주~14주 동안 혈액 내 IL-1β 발현 정도를 측정한 것이다.
도 7은 포졸란과 실크 펩타이드를 포함하는 사료 첨가제 조성물을 투여한 사막쥐의 4주~14주 동안 혈액 내 TNF-α 발현 정도를 시험한 것이다.
도 8은 포졸란과 실크 펩타이드를 포함하는 사료 첨가제 조성물을 투여한 사막쥐의 4주~14주 동안 SOD 발현 정도를 시험한 것이다.

이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 좀 더 자세히 설명한다. 그러나, 아래의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 실시예의 기재범위 내로 한정되는 것이 아님을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

실시예 1: Raw 264.7 세포에서 산화 스트레스에 대한 항염증도 측정

Raw 264.7 세포에 1ng/ml 과산화수소를 처리한 후, 대표적인 염증성 매개물질인 COX2와 iNOS 발현을 웨스턴 블롯 분석으로 확인하였다.

포졸란(10ng/ml)과 실크 펩타이드(10ng/ml)를 혼합하여 처리하였을 경우, 염증성 매개물질인 COX2와 iNOS의 발현이 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있었다(도 1). 즉, 과산화수소에 의해 발생하는 산화 스트레스에 대하여 포졸란과 실크 펩타이드 혼합물이 항산화 효과 및 항염증 효과를 나타냄을 알 수 있었다(1: 대조군, 2: 과산화수소, 3: 과산화수소 + 포졸란(10ng/ml), 4: 과산화수소 + 실크 펩타이드(10ng/ml), 5: 과산화수소 + 포졸란(10ng/ml) + 실크 펩타이드(10ng/ml).

실시예 2: Raw 264.7 세포에서 산화 스트레스에 대한 세포 사멸도 측정

MAPK(mitogen-activated protein kinase)의 활성을 유도하여 세포 사멸을 진행시키는데 p38 MAPK 및 Akt의 발현을 확인하였다.

그 결과, 포졸란(10ng/ml)과 실크 펩타이드(10ng/ml)를 혼합하여 처리하였을 경우 p-Akt 및 p-p38의 발현이 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있었다(도 2 및 도 3).

즉, 포졸란과 실크 펩타이드 혼합물이 산화 스트레스에 의해 발생하는 세포 사멸을 억제하는 효과가 있음을 알 수 있었다(1: 대조군, 2: 과산화수소, 3: 과산화수소+포졸란(10ng/ml), 4: 과산화수소+실크 펩타이드(10ng/ml), 5: 과산화수소+포졸란(10ng/ml)+실크 펩타이드(10ng/ml).

실시예 3: Raw 264.7 세포에서 산화 스트레스로 인한 미토콘드리아 내 세포 사멸도 측정

활성산소종은 미토콘드리아 내에서 세포 사멸을 진행시킨다. 세포 사멸시 진행되는 Bcl-2, Bax의 발현 정도를 확인하였다. 포졸란(10ng/ml)과 실크 펩타이드(10ng/ml)를 혼합하여 처리하였을 경우, Bcl-2의 발현은 증가하였고, Bax의 발현은 감소하였다. 이를 통해 미토콘드리아 내 세포 사멸도가 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있었다(도 4).

즉, 포졸란과 실크 펩타이드 혼합물이 산화 스트레스로 인해 발생하는 미토콘드리아 내 세포 사멸을 억제하는 효과가 있음을 알 수 있었다(1: 대조군, 2: 과산화수소, 3: 과산화수소+포졸란(10ng/ml), 4: 과산화수소+실크 펩타이드(10ng/ml), 5: 과산화수소+포졸란(10ng/ml)+실크 펩타이드(10ng/ml).

실시예 4: 몸무게 변화 측정

사막쥐(Mongolian Gerbil rat)에 본 발명의 포졸란과 실크 펩타이드 혼합물을 지속적으로 투여하면서 4주~14주 동안 몸무게 변화를 측정하였다. 일반사료를 투여한 대조군, 일반사료와 포졸란 5중량%를 투여한 군, 일반사료에 실크 펩타이드 5중량%를 투여한 군 및 일반사료에 포졸란과 실크 펩타이드를 각각 5중량% 혼합하여 투여한 군을 비교한 결과, 시간이 경과함에 따라 포졸란과 실크 펩타이드를 함께 투여한 군에서 몸무게가 월등히 증가하는 것을 확인할 수 있었다(도 5).

즉, 일반사료에 포졸란과 실크 펩타이드를 혼합함으로써 몸무게 증가에 시너지 효과가 있음을 알 수 있었다(1: 일반사료, 2: 일반사료+포졸란 5중량%, 3: 일반사료+실크 펩타이드 5중량%, 4: 일반사료+포졸란 5중량%+실크 펩타이드 5중량%).

실시예 5: 혈액 내 염증성 사이토카인 측정

포졸란과 실크 펩타이드를 지속적으로 투여한 사막쥐(Mongolian Gerbil rat)를 이용하여 4주~14주 동안 사막쥐의 혈액을 채취하여 IL-1β 및 TNF-α의 발현을 ELISA로 측정하였다. 일반사료, 포졸란 5중량%, 실크 펩타이드 5중량%를 혼합하여 처리하였을 경우, 혈액 내 IL-1β 및 TNF-α가 주령이 증가함에 따라 월등히 감소하는 것을 확인할 수 있었다(도 6 및 도 7).

즉, 일반사료에 포졸란과 실크 펩타이드를 혼합함으로써 혈액 내 IL-1β 및 TNF-α가 월등히 감소하여 본 발명의 사료 첨가제 조성물이 항염증 효과를 나타냄을 알 수 있었다(1: 일반사료, 2: 일반사료+포졸란 5중량%, 3: 일반사료+실크 펩타이드 5중량%, 4: 일반사료+포졸란 5중량%+실크 펩타이드 5중량%).

실시예 6: 혈액 내 항산화도 측정

포졸란과 실크 펩타이드를 지속적으로 투여한 사막쥐(Mongolian Gerbil rat)의 혈액을 투여 후 4주~14주 동안 채취하여 수퍼옥사이드 디스뮤테이즈 발현량을 ELISA로 측정하였다. 일반사료, 포졸란 5중량%, 실크 펩타이드 5중량%를 혼합하여 처리하였을 경우, 혈액 내 수퍼옥사이드 디스뮤테이즈가 주령이 증가함에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있었다(도 8)(1: 일반사료, 2: 일반사료+포졸란 5중량%, 3: 일반사료+실크 펩타이드 5중량%, 4: 일반사료+포졸란 5중량%+실크 펩타이드 5중량%).

즉, 일반사료에 포졸란과 실크 펩타이드를 혼합함으로써 혈액 내 수퍼옥사이드 디스뮤테이즈 발현이 증가하여 본 발명의 사료 첨가제 조성물이 항산화 효과가 있음을 알 수 있었다(1 : 일반사료, 2 : 일반사료+포졸란 5중량%, 3: 일반사료+실크 펩타이드 5중량%, 4: 일반사료+포졸란 5중량%+실크 펩타이드 5중량%).

Claims (9)

1. 천연 포졸란 45~55중량% 및 실크 펩타이드 45~55중량%로 혼합된 사료 첨가제 조성물로서,
   사료 85~95 중량%에 대하여 5~15 중량% (w/w)의 비율로 사료에 혼합되며,
   상기 천연 포졸란은 5~20㎛ 파장에서 90~97%의 원적외선을 방출하며,
   염증 인자 발현 억제, 항염증 활성, 산화 스트레스에 의한 세포사멸 억제 효과 및 항산화 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는 사료 첨가제 조성물.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 사료 첨가제 조성물은 옥, 운모, 게르마늄, 맥반석, 제올라이트 및 황토로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 광물을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 사료 첨가제 조성물.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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