KR19980020737A - 셀레늄-함유 사료 조성물 및 이를 이용한 셀레늄-함유 축산물의 생산방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀레늄을 셀레노메티오닌 형태로 조성물 총량에 대하여 약 0.05-5ppm의 양으로 함유함을 특징으로 하는 가축용 사료 조성물, 및 이 사료 조성물을 이용하여 체내에 셀레늄이 고도로 축적된 축산물을 생산하는 방법을 제공한다.
본 발명의 방법으로 생산되는 축산물에 함유된 유기셀레늄은 첨가제나 영양제로 사용되는 무기셀레늄에 비하여 독성이 거의 없어 안전할 뿐 만아니라 요구량 이상으로 섭취하였을 때 셀레노메티오닌이 체조직에 저장될 수 있는 장점이 있다.

Description

셀레늄­함유 사료 조성물 및 이를 이용한 셀레늄-함유 축산물의 생산방법
본 발명은 사료 조성물에 관한 것이며, 보다 상세하게는 셀레늄을 생체 이용율이 높은 셀레노메티오닌 형태로 함유하는 사료 조성물, 및 이를 이용하여 생체이용울이 높은 셀레늄이 함유된 축산물을 생산하는 방법에 관한 것이다.
셀레늄은 1957년 슈바르츠와 폴츠(Schwarz and Foltz)에 의하여 비타민 E를 결핍시킨 쥐에서 관찰되는 간경변 증상이 극미량의 셀레늄 투여로 예방될 수 있음이 알려지면서 처음으로 영양소로써의 기능이 알려지기 시작하였다. 그후 로트럭 등 (Rotruck et al,1973)에 의하여 셀레늄이 글루타티온 퍼옥시다제(Glutathione Peroxidase : 이하 GSH-Px)의 구성성분임이 밝혀지므로써 가축과 사람에게 필수영양소로 인정되게 되었다. 지금까지 10여 가지의 셀레늄함유 단백질(Se-containing proteins)이 동물조직에서 분리 동정되었으며, 이들 단백질의 생리 생화학적 기능은 아직 완전히 규명되지 않고 있다. 표 1에는 셀레늄함유 단백질의 종류와 체내에서의 기능을 요약하였다.
셀레늄함유 단백질 및 그의 생리적 기능
세포질 GSH-PX, 항산화작용
혈장-GSH-PX, ROOH + 2GSH--- ROH + GSSG H2O
소화기관­GSH­PX
폐­GSH­PX
포스포리피드-하이드퍼옥사이드 항산화작용
GSH-PX ROOH + 2GSH--- ROH + GSSG + H2O
Type I-T4-5'-데아이오디나제 T4+ 2H--- T3+HI
셀레노프로테인 P 운반? 항산화작용?
셀레노프로테인 G 운반? 항산화작용?
셀레노알부민 운반?
스퍼민(Spermine)-셀레노프로테인 정충의 활동성?
현재까지 가장 잘 알려진 셀레늄의 생화학적 작용은 셀레늄 의존 효소인 GSH-Px의 구성성분으로 수퍼옥사이드 디스뮤타제(Superoxide dismutase : SOD)나 카타라제(catalase)와 함께 체내 대사과정에서 유기 과산화물과 과산화수소의 생성을 억제하거나 이들을 효과적으로 제거함으로써 지질을 산화로 부터 보호하는 항산화기능(antioxidant function)이다. 따라서 적절한 량의 셀레늄을 식이를 통하여 섭취하게 되면 노화를 지연시키고 암발생을 억제할 수 있다(그리핀 Griffin 1979, 살론 Salonen, 1986). 또 다른 셀레늄 의존효소로 간장과 신장에서 작용하는 데아이오디나제(deiodinase)는 갑상선에서 분비되는 비활성형 갑상선호르몬 T4를 활성형인 T3로 전환시키는 효소이며, 셀레늄은 갑상선호르몬의 기능에도 직접적인 영향을 미친다(쾰러 등 Koehrle et al 1993). 이외에도 고환에는 정충 미토콘드리아 외막의 구조적 구성물질인 몇가지의 셀레늄 단백질이 있으며, 셀레늄은 정충의 성숙(부 등 Wu et al, 1989) 및 운동성에 영향을 미칠 뿐 만 아니라 남성호르몬 생성에도 관여하여 생식기능에 중요한 작용을 한다(멕퍼슨 등 MacPherson et al, 1993). 셀레늄은 비소, 납, 카드뮴등 독성중금속을 해독시키는 작용도 한다.
셀레늄 결핍은 가축 및 사람에서 널리 퍼져 있으며, 대표적인 가축의 셀레늄 결핍 증에는 간경변, 백색근육질환, 삼출성소질 및 생식장애 등이 있다. 사람에게서 관찰되는 셀레늄 결핍증으로는 중국의 특정지역에서 케산질환(Keshan Disease)으로 알려진 풍토병으로, 심장기능부전, 심장비대, 이상심전도, 빠른 맥박과 심장쇼크의 증세를 나타내는 심근질환이 있다. 핀랜드 등 북구라파 지역과 뉴질랜드에서 특히 심장질환에 의한 사망율이 높은 것은 이지역 토양의 셀레늄 함량과 관계가 있는 것으로 밝혀졌으며, 미국에서도 셀레늄 적정지역에 비하여 셀레늄 결핍지역에서 고혈압성 심장병의 발생율이 더 높은 것으로 보고되어 있다. 표 2에서는 혈청 셀레늄 수준이 45ug/l이하인 남자가 혈청 셀레늄 농도가 정상인 사람(78㎎/ℓ)에 비하여 각종 심혈관계질환으로 사망할 상대적 위험도를 보여주고 있다. 이외에도 셀레늄 결핍은 피부암 발생과도 직접적인 연관이 있으며, 일일 셀레늄 섭취량은 유방암, 대장암 및 직장암의 발생율과 역의 상관관계를 나타낸다(슈라유쪄 Schlauzer, 1988).
사망원인 상대적 위험도
관상동맥질환(Coronary death) 3.6배
심장혈관질환(Cardiovascular death) 2.7배
심근경색(Myocardial infarction) 2.2배
(Salonen and Huttunen, 1986)
사람은 일상의 음식물로 부터 셀레늄을 섭취하고 있으며 식품의 셀레늄 함량은 생산지역 토양의 셀레늄 함량에 비례하여 증가한다. 셀레노페러스(selenoferrus)지질의 일부지역이 셀레늄 과다 지역으로 알려져 있기는 하지만 중국과 러시아 및 미국의 대부분 지역과, 유럽 전역, 오스트레일리아와 뉴질렌드 등 인구가 밀집된 대부분의 지역은 토양의 셀레늄 함량이 낮은 셀레늄 결핍지역으로 이들 지역에서는 먹이연쇄 전체가 셀레늄 결핍상태에 있다고 보고되어 있다. 따라서 스웨덴, 핀란드, 호주 및 뉴질랜드 등의 국가에서는 셀레늄을 토양에 시비하여 작물을 생산함으로서 먹이연쇄 전체의 셀레늄을 보강하는 정책을 실시하고 있다.
표 3에는 몇몇 국가에서 사람이 각종 식품군으로 부터 섭취하는 일일 셀레늄 섭취량을 표시하였다.
각종 식품군을 통한 일일 셀레늄 섭취현황 (ugSe/day)
뉴질랜드 핀란드 영국 일본 미국
식물성 식품
채소, 과일 및 설탕 1 2 3 6 5
곡류 4 3 30 24 45
동물성 식품 11 7 5 2 13
유제품 및 난류 12 19 22 56 69
고기 및 생선류
합계 28 30 60 88 132
(Robinson and Thomson, 1983)
미국의 네셔널 리서치 콘실(National Research Council, 1980)에서는 성인 남녀의 일일 적정 셀레늄 섭취량을 50-200㎍으로 정하고 있으며, 유럽에서는 50-350㎍을 섭취할 것을 권장하고 있다(Schrauzer, 1983). 그러나 표 3에서 제시한 바와 같이 식이를 통한 일일 셀레늄의 섭취량은 지역에 따라 큰 차이를 나타내며, 특히 뉴질렌드인 및 핀란드인의 일일 셀레늄 섭취량은 약 30ug정도로, 이는 최저 섭취권장량에도 못 미치고 있는 실정이다. 미국인의 일일 평균 셀레늄 섭취량은 다른 국가에 비하여 높으나 역시 섭취권장량 상한량의 1/2 정도의 셀레늄을 섭취하고 있다. 구라파와 미국 등 선진 산업국가에서는 이미 오래전 부터 여러가지 종류의 셀레늄함유 제제가 영양제와 건강보조식품등의 형태로 널리 보급되어 있다.
셀레늄은 철분, 아연 및 구리 등의 미량광물질과 마찬가지로 필수 영양소이지만 과량으로 섭취하면 독성을 나타낼 수 있다. 동물실험결과에 의하면 생리적 기능을 유지하기 위하여 필요로 하는 셀레늄의 섭취허용량이 500㎍ 이하의 정도인데 반하여 1000-1500㎍의 셀레늄을 지속적으로 섭취하면 만성독성을 일으킬 수 있다. 즉 셀레늄은 필요량과 독성을 나타내는 량과의 차이가 크지 않기 때문에 특히 무기셀레늄을 함유하는 셀레늄제제를 섭취하는 경우에는 과량으로 섭취하지 않도록 주의를 기울여야 한다. 사람의 경우 하루에 3000㎎ 이상의 셀레늄을 장기간에 걸쳐 섭취하게 되면 간경변, 탈모, 심근박약 등의 만성 중독 증세를 일으킬 수 있다.
셀레늄의 섭취량 이외에도 섭취하는 셀레늄의 화학적 형태에 따라서 셀레늄의 생체이용성과 체내에서의 대사과정, 생화학적 기능 및 독성이 영향을 받게 된다.
천연물에서 셀레늄은 주로 셀레노메티오닌과 셀레노시스테인 형태로 존재하며 유기셀레늄은 무기셀레늄에 비하여 체내흡수율이 높다. 유기셀레늄 중에서도 셀레노메티오닌은 셀레노시스테인에 비하여 상대적으로 독성이 약한데, 이는 체내로 흡수된 후 서로 다른 경로로 대사되기 때문이다. 도 1은 무기 셀레늄 및 유기 셀레늄의 대사경로를 보여주고 있다. 셀레늄은 황과 화학적 특성이 매우 유사하기 때문에 식물은 황 대신에 토양으로 부터 흡수한 셀레늄을 이용하여 셀레노메티오닌을 생합성한 후 단백질에 저장한다. 반면에 동물은 메티오닌을 생합성할 수 없으므로 식물성 식이를 통하여 체네로 유입된 셀레노메티오닌을 간에서 셀레노시스테인으로 전환시켜 표 1에서 제시하는 생리적 활성형 셀레늄단백질(bioactive selenoprotein)의 합성에 이용하거나 체외로 배설하게 된다. 따라서 식물체내의 셀레늄 함량은 토양의 셀레늄 함량에 비례하여 증가되지만, 일반 사료를 섭취하는동물조직의 셀레늄 함량은 셀레늄 섭취량에 무관하게 일정한 수준 이상으로 증가될 수 없다.
동물성 식품을 통하여 체내로 흡수된 셀레노시스테인은 일단 간에서 셀레노시스테인 리아제의 작용에 의하여 알라닌과 하이드로겐 셀레나이드(Hydrogen selenide)로 분해된 다음 셀레노시스테인으로 재합성되어 생리활성을 가지는 셀레늄 함유단백질의 구성성분이 된다. 이때 셀레노시스테인 생합성에 이용되고 남는 여분의 셀레늄은 트리메틸셀레늄(Trimetyl selenium)으로 전환되어 뇨와 호흡기를 통하여 체외로 배설되지만 그 량이 신체의 배설 능력을 초과하는 경우에는 독성 셀레늄물질로 전환되어 세포독을 일으킬 수 있다. 셀레노시스테인은 시스테인을 대신하여 단백질의 구성아미노산으로 될 수 없는데, 이는 시스테인의 설퍼하이드릴기(sulfurhydryl:-SH)와 셀레노시스테인의 셀레노하이드릴기(selenohydryl: -SeH)의 상대적 산화환원전위(relative redox potential)가 서로 차이가 나기 때문이다 (빌헬름 등, Wilhelmsen, 1985). 한편 맹독성 물질인 무기 셀레늄염은 물에 대한 용해성이 높아 구강으로 섭취하였을 때 소화기관 점막에 독성을 나타낼 수 있다. 그러나 체내로 흡수된 후에는 셀레노시스테인과 마찬가지로 간에서 하이드로겐 셀레나이드을 거쳐 셀레노시스테인으로 전환되는 대사경로를 거친다. 한편 식물성식품을 통하여 섭취되는 셀레노메티오닌은 체내에서 단백질의 구성아미노산으로 체단백질에 저장되었다가 단백질이 분해될 때 서서히 유리되어 셀레노시스테인의 생합성에 이용된다. 따라서 셀레노메티오닌은 독성의 측면에서 무기셀레늄이나 셀레노시스테인에 비하여 안전한 셀레늄 공급원이라 할 수 있다.
셀레늄의 생체이용성은 셀레늄을 공급하는 식품의 종류에 따라서도 크게 영향을 받는다. 하산 등(Hassan et al, 1987)은 곡류 및 육류에 함유된 셀레늄의 생체이용성을 무기 셀레늄염과 비교하기 위하여 귀리, 보리, 고기 혹은 무기 셀레늄을 셀레늄의 공급원으로 각각 0.03과 0.06ppm 함유하는 사료를 산란계에게 4주 간 섭취시키는 연구를 수행하였다. 여기서 셀레늄 함유 고기는 무기 셀레늄을 3ppm수준으로 첨가한 사료를 7주 간 섭취시킨 돼지로 부터 얻었다. 하기 표 4에서 보는 바와 같이 셀레늄의 생체이용율을 GSH-Px활성화 정도, 혈장 셀레늄농도 및 간조직의 셀레늄 농도를 기준으로 평가하였을 때 육류에 함유된 셀레늄의 생체이용율은 곡류에 함유된 셀레늄이나 무기 셀레늄의 20% 내지 30% 정도로 아주 낮음을 알 수 있다. 이외에도 칸토르등(Cantor 1975)은 생선이나 고기에 함유된 셀레늄의 생체이용율이 무기셀레늄의 8-25% 정도라고 보고하고 있다. 그러나 왜 동물성식품에 함유된 셀레늄의 생체이용성이 낮은 지는 밝혀지지 않고 있다. 하산 등(1987)의 연구에서 사용한 셀레늄고기(0.35㎎ se/㎏)건물중량함유는 사료에 무기셀레늄을 첨가하여 생산한 것이었으므로 위에서 설명한 바와 같이 대부분의 셀레늄이 셀레노시스테인 형태로 함유되어 있었을 것으로 추측할 수 있다. 한편 상기 표 3에서 제시한 바와 같이 사람의 경우 셀레늄의 주 공급원이 어류나 육류등 동물성식품이기 때문에 이들 식품에 함유된 셀레늄의 생체이용성이 아주 낮다는 것은 실제로 셀레늄 섭취에 큰 장애요인이 될 수 있다. 반면에 셀레노메티오닌을 주로 함유하고 있는 곡류는 좋은 셀레늄 공급원이라고 할 수 있으나 곡류의 가공과정에서 대부분의 셀레늄의 손실이 일어난다는 문제점이 있다. 백미의 셀레늄 함량은 현미의 1/15에 불과하며, 정맥분의 셀레늄함량은 통밀의 1/2 밖에 되지 않는다고 보고되어 있다(파이프트 Pfeiffed, 1978).
셀레늄의 공급원에 따른 상대적인 셀레늄의 생체이용성(%)
셀레늄 생체이용성 측정의 지표
공급원 현장GSH·P×활성화 혈장셀레늄농도 간조직의 셀레늄농도
셀레나이트 100 100 100
보리 77 151 82
귀리 37 90 67
고기 20 40 26
(하산 등, Hassan et al, 1987)
이외에도 환경오염에 의한 산성비는 토양의 유황 성분을 증가시켜 화학적으로 황과 유사한 셀레늄의 식물체내 유입을 감소시키도록 작용한다. 또한 토양의 산성화로 인하여 수용성 SeO2가 불용성의 SeO로 환원되면 식물에 의한 이용성이 저하된다. 실제로 사료 작물과 동식물성 식품 등 먹이연쇄의 셀레늄 함량이 지난 수년에 걸처서 점차적으로 감소되는 경향을 나타내고 있다고 보고되어 있다. 반면에 현대생활에서 오는 여러가지 스트레스와 환경오염에 의한 오존층의 파괴는 오히려 셀레늄의 요구량을 증가시키는 작용을 한다. 따라서 현대인의 생활에 있어서 식생활을 통하여 적절한 량의 셀레늄을 섭취하는 것은 신체를 산화적 스트레스로부터 보호하기 위하여 더욱 더 중요하다고 할 수 있다.
본 발명자들은 이러한 현실적인 문제들을 해결하기 위하여, 일상의 음식물을 통하여 사람이 하루에 필요로 하는 셀레늄을 충분히 섭취할 수 있게 하는 방법으로 축산물을 이용하는 방법을 개발하고자 연구를 행하였으며, 셀레늄의 체내 대사과정을 연구하던 과정에서 특정한 화학적 형태의 셀레늄을 일정한 수준이상으로 사료에 첨가하여 섭취시키므로서 가축 체내의 셀레늄함량을 증가 시킬 수 있으며, 나아가 이렇게 생산되는 동물성 식품에는 사람이 섭취하였을 때 체내에 저장될 수 없어 이용된 후 배설되는 셀레노시스테인과 함께 체내에 저장이 가능한 셀레노메티오닌이 다량으로 함유되어 있으므로 일상의 식생활을 통하여 부족되기 쉬운 셀레늄의 좋은 공급원 식품이 될 수 있음을 발견하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
도 1은 무기 셀레늄 및 유기 셀레늄의 대사경로를 보여주는 도면이다.
따라서, 본 발명의 목적은 셀레늄을 셀레노메티오닌 형태로 사료 조성물 총량에 대하여 약 0.05-5ppm의 양으로 함유함을 특징으로 하는 가축용 사료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 사료 조성물을 가축에게 1일 10-100g/㎏ 체중㎏의 양으로 투여함으로써 상기 가축의 근육에 셀레늄이 셀레노메티오닌의 형태로 약 0.1㎍/체중g 이상의 양으로 축적된 가축을 얻는 것을 특징으로 하는 셀레늄-함유 축산물의 생산방법 및 이 방법에 의해 얻어진 축산물을 셀레늄 공급원으로 이용하는 용도를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점들은 하기 발명의 상세한 설명란에 의해 당업자에게 명백하게 드러날 것이다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 가축용 사료 조성물은 셀레노메티오닌 형태의 셀레늄을 사료 조성물에 대하여 0.05-5ppm의 양으로 함유할 수 있다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 가축의 근육에 축적되는 셀레로메티오닌의 양은 가축에 투여되는 셀레노메티오닌의 양에 비례하여 증가하므로 (표 6 참조), 본 발명의 사료를 공급하여 양육한 가축의 축산물을 셀레늄의 공급원으로 사용하기 위해서는 셀레늄이 가축의 근육내에 적어도 약 0.2㎍/g의 양으로 축적되어 있어야 하고, 이중 적어도 0.1㎎/g 이상의 셀레늄이 셀레노메티오닌 형태로 함유되어 있어야 한다. 이러한 수치를 얻기 위해서는 사료에 첨가된 셀레노메티오닌의 양이 상기 값보다 커야만 한다.
한편, 본 발명의 사료 조성물은 상기 셀레노메티오닌 외에 무기 셀레늄을 더 함유할 수 있다. 무기 셀레늄으로는 소듐 셀레나이트를 들 수 있으며, 그의 첨가량은 조성물 총중량에 대하여 0.05∼0.3㎎/㎏ 범위의 값을 가질 수 있다. 가축의 셀레늄 요구량을 무기셀레늄 형태로 부가로 사료에 첨가하게 되면 무기셀레늄이 체내에서 생리적 기능을 가지는 셀레늄 함유 단백질의 생합성에 우선적으로 이용되므로 셀레노메티오닌은 더욱 효과적으로 근육에 저장될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 사료 조성물의 조성과 투여방법은 셀레노메티오닌 이외에 기타 통상의 성분을 함유할 수 있는데, 가축의 종류 및 사용 목적에 따라 상이할 수 있으며, 이러한 것은 당업계에 널리 주지되어 있으며 당업자가 용이하게 결정할 수 있는 것이다.
셀레노메티오닌의 공급원으로는 화학적 혹은 생물학적으로 합성한 순수한 셀레노메티오닌이나 무기태 혹은 유기태 셀레늄을 배양액에 첨가하여 제조한 셀레늄이스트을 이용할 수 있다. 이외에도 셀레늄을 토양에 시비하여 생산한 셀레늄 강화 사료작물, 보리, 밀, 귀리, 호밀, 대두와 옥수수 등을 셀레노메티오닌의 공급원으로 일반 사료작물과 교환하여 첨가할 수도 있다. 일반적으로 셀레늄이스트나 셀레늄강화 사료곡물에는 총 셀레늄함량의 50%정도가 셀레노메티오닌형태로 존재한다. 셀레노메티오닌의 첨가량은 사료의 셀레늄 함량이 0.05ppm에서 5ppm의 범위에서 목적에 맞게 선택할 수 있으며 사료의 메티오닌과 교환하여 배합사료에 첨가할 수 있다. 사료의 섭취방법은 통상의 사료의 섭취방법과 동일하며, 이렇게 본 발명의 사료를 공급함으로써 가축의 근육내에 셀레늄이 0.2㎎/g 이상의 농도로 축적될 수 있으며, 셀레노메티오닌의 형태로 약 0.1㎍/g 이상의 양으로 축적될 수 있다.
본 발명에 따라 근육내에 셀레노메티오닌이 축적되게 되는 가축 또는 축산물의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 통상 인류의 식탁에 오르는 것이며 무난하며, 예를 들면 계육, 우육, 돈육 및 달걀, 우유 등 모든 축산물을 포함한다.
이하에서는 구체적인 각종 예를 들어 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 이들 예에만 국한되는 것은 아니다.
각종 실험예에서 사용된 각종 물질의 측정방법은 다음과 같다.
① 혈장의 GSH­PX 활성은 레벤더등(Levander et al, J. Nutr., 113:55, 1983)의 방법으로 측정하였으며,
② 조직의 셀레늄 농도는 고 와 벤슨(Koh and Benson., J. Assoc. off. Anal. Chem., 66:918, 1983)의 방법에 따라 형광분석법으로 측정하였다.
③ 근육조직내에 함유된75Se­cgs와75se­met의 비율은 아래의 방법으로 분석하였다.
방법 : 일정량의 근육을 완전히 산가수분해시켜 얻은 아미노산 용액을 다이오넥스(Dionex) DC6A 아미노산 분석용 칼럼에서 분리시키고 용출액을 플랙션 콜랙터(fraction collecter)를 이용하여 모은다.75Se­cgs와75se­met를 함유하는 플랙션들을 각각 합쳐서 셀레늄의 함량을 측정하고 각각의 비율을 산출한다.
실험예 1
가축에게 섭취시키는 셀레늄의 화학적 형태가 GSH-Px활성 및 조직내 셀레늄 저장량에 미치는 영향을 연구하기 위하여, 이유시킨 스프라그-도울리(Sprague-Dawley)종 숫쥐에게 각각 무기셀레늄염(sodium-selenite), 셀레노시스테인(Se-DL-cystine) 혹은 셀레노메티오닌(Se-DL-methionine)형태의 셀레늄을 2ppm수준으로 첨가한 사료를 9주간 섭취시켰다. 표 5에는 사료에 첨가된 셀레늄의 화학적 형태에 따른 GSH-PX활성을 및 간과 근육의 셀레늄 농도를 요약하였다.
사료에 첨가한 셀레늄의 형태
소듐셀레나이트 셀레노시스테인 셀레노메티오닌
혈장 GSH-Px활성 58 54 54
간의 셀레늄 농도* 1210 1401 1776
근육의 셀레늄 농도* 128 157 1384
* ng/g 생물중량
위의 표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 셀레늄의 생리적 활성을 나타내는 GSH-Px활성은 섭취한 셀레늄의 화학적 형태 영향을 받지 않으나 간 조직의 셀레늄 농도는 유기 셀레늄이 무기 셀레늄보다 높으며, 특히 셀레노메티오닌구에서 가장 높다. 한편 근육의 셀레늄농도는 셀레노메티오닌 섭취군에서 다른 군에 비하여 약 10배 정도 더 높았으며 셀레노시스테인과 무기셀레늄 간에는 차이가 없음을 보여준다. 따라서 셀레노메티오닌을 사료에 첨가하므로써 근육내에 셀레늄을 저장시킬 수 있을 것이다.
실험예 2
사료에 첨가하는 셀레늄의 화학적 형태와 첨가량이 근육내에 저장되는 셀레늄의 농도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 셀레늄을 각각 무기셀레늄(sodium-selenite)과 셀레노메티오닌 형태로 각각 사료 1kg 당 0.2, 1.0, 2.0 혹은 4.0mg 수준으로 첨가한 사료를 체중 약 88g의 스프라그-도울리(Sprague-Dawley)종 숫쥐에게 9주 간 섭취시킨 다음 희생시켜 대퇴부 근육의 셀레늄 함량을 분석하였다. 결과를 표 6에 나타내었다.
셀레늄의 화학적 형태와 첨가수준이 근육의 셀레늄 농도에 미치는 영향
셀레늄의 화학적 형태*
사료내 셀레늄 첨가수준, mg/kg 소듐셀레나이트 셀레노메티오닌
0 0.02 0.02
0.2 0.10 0.28
1.0 0.14 1.31
2.0 0.15 2.52
4.0 0.17 4.49
* │Lg/g 생물중량
표 6의 결과에서는 셀레늄을 무기 셀레늄염으로 첨가한 군에서는 사료의 셀레늄 첨가량이 증가하여도 근육의 셀레늄 농도는 미미한 증가만을 나타내는 반면에, 셀레늄을 셀레노메티오닌 형태로 첨가한 군에서는 사료내 셀레늄 첨가량이 증가함에 따라 근육의 셀레늄 함량이 비례적으로 증가함을 보여준다. 따라서, 사료의 셀레노메티오닌 첨가수준을 조절하므로서 근육내 셀레늄 저장량을 조절할 수 있을 것이다.
실험예 3
셀레늄을 무기 셀레늄과 셀레노메티오닌의 형태로 섭취시켰을 때 섭취한 셀레늄의 화학적 형태가 근육에 함유된 셀레늄의 화학적 형태에 미치는 영향을 알아보기 위하여 이유시킨 스프라그-도울리(Sprague-Dawley)종 숫쥐에게 셀레늄을 각각의 형태로 0.2ppm 수준으로 첨가한 사료와 함께75Se의 동위원소를 각각의 형태로 2│LCi/100ml 수준으로 함유하는 물을 전 실험기간에 걸쳐 1.25l 섭취시켰다. 실험동물은 7주 후 희생시켜 근육에 저장된 셀레늄의 화학적 형태를 분석하였다. 결과를 표 7에 나타내었다. 표 7은 무기셀레늄과 셀레노메티오닌의 섭취시 근육에 함유된 셀레늄의 화학적 형태의 분포비율을 보여준다.
섭취한 셀레늄의 화학적 형태
근육내 셀레늄의 화학적 형태 75Se-셀레나이트 75Se-메티오닌
75Se-시스테인, % 61 1+ 3 19 1+ 3
75Se-메티오닌, % 15 1+ 2 72 1+ 5
기 타, % 24 1+ 2 8 1+ 4
표 7의 결과에서는 셀레나이트를 섭취시킨 군에서 근육에 저장된 셀레늄의 61%가 셀레노시스테인인데 반하여, 셀레노메티오닌 섭취군에서는 72%가 셀레노메티오닌이고 19%만이 셀레노시스테인 형태임을 보여준다. 본 실험에서는 셀레노메티오닌을 섭취시킨 군에서 셀레나이트의 섭취군에 비하여 근육의 셀레늄 농도가 3배 정도 더 높았으므로 이를 근육에 저장된 각각 셀레늄 형태의 비율과 연결하여 계산하여 보면 근육에 저장된 셀레노시스테인의 함량은 섭취한 셀레늄의 화학적 형태에 무관하게 동일함을 알 수 있다. 반면에 셀레노메티오닌의 함량은 셀레노메티오닌 섭취군에서 셀레노시스테인 섭취군에 비하여 15배 정도 더 높았다.
실험예 4
사료에 첨가하는 셀레늄의 화학적 형태가 유즙의 셀레늄농도에 미치는 영향과 그 유즙을 섭취하는 새끼의 조직내 셀레늄농도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 다음의 연구를 수행하였다. 임신이 확인된 체중 190-200g의 스프라그-도울리(Sprague-Dawley) 종 암쥐에게 임신기간 동안 셀레늄 함량이 0.025ppm인 셀레늄결핍 기초사료를 섭취시켰으며, 임신 19일 째 되는 날은 이들을 무작위로 6개의 군으로 나누었다. 새끼를 낳은 날 부터는 기초사료에 셀레늄을 소듐셀레나이트 혹은 셀레노메티오닌으로 각각 0.1, 0.25, 혹은 0.5ppm 함유하는 사료를 섭취시켰으며 어미 한마리 당 4마리의 새끼를 수유하도록 하였다. 수유 18일 째에는 새끼를 어미로 부터 격리시키고 2시간 동안 유즙을 축적시킨 다음 마취하에서 유즙을 채취하였다. 어미는 희생시켜 유선조직과 간장 및 신장을 절취하였으며 새끼로 부터는 혈액, 간장과 신장을 절취하여 각 조직의 셀레늄 농도를 측정하였다. 표 8과 표 9에 결과를 요약하였다.
셀레나이트와 셀레노메티오닌을 섭취시킨 어미쥐의 유선조직 및 유즙의 셀레늄함량
셀레늄 첨가량, ppm
0.10 0.25 0.50
유즙,ng/ml
셀레나이트 53 1+ 3 61 1+ 4 85 1+ 6
Se-메티오닌 83 1+ 4 137 1+ 7 201 1+ 16
유선조직, ng/g
셀레나이트 257 1+ 10 292 1+ 23 329 1+ 11
Se-메티오닌 319 1+ 9 399 1+ 16 532 1+ 14
새끼쥐의 혈장, 간장 및 신장의 셀레늄 농도
조직의 셀레늄 농도 셀레늄 첨가량, ppm
0.10 0.25 0.50
혈장,ng/ml
셀레나이트 156 1+ 5 188 1+ 14 210 1+ 4
Se-메티오닌 246 1+ 12 252 1+ 13 2761 1+ 13
간장,ng/g
셀레나이트 202 1+ 9 338 1+ 21 408 1+ 28
Se-메티오닌 492 1+ 39 745 1+ 33 1251 1+ 58
신장, ng/g
셀레나이트 437 1+ 15 509 1+ 13 552 1+ 24
Se-메티오닌 624 1+ 20 842 1+ 22 920 1+ 50
유즙 및 유선조직의 셀레늄 함량은 셀레노메티오닌의 첨가구에서 셀레나이트 첨가구에 비하여 높았으며, 셀레나이트를 0.5ppm 첨가한 군과 셀레노메티오닌을 0.1ppm 첨가한 군에서 유즙과 유선조직의 셀레늄 함량이 유사하였다(표 8). 따라서 본 결과는 셀레노메티오닌을 첨가하였을 때 5배 정도 더 많은 셀레늄이 유선조직을 거쳐 유즙으로 분비됨을 의미한다. 한편 어미에게 셀레노메티오닌을 섭취시킨 새끼의 혈장, 간장 및 신장의 셀레늄 농도가 어미에게 셀레나이트를 섭취시킨 새끼에 비하여 현저히 높았다(표 9). 이는 셀레노메티오닌을 섭취시킨 어미쥐 유즙의 셀레늄 함량이 더 높음에도 기인하지만 유즙의 셀레늄중 상당량이 셀레노메티오닌 형태로 함유되어 있었기 때문 일 것이다.
이상의 실험 예에서 알 수 있는 바와 같이 가축사료의 셀레늄 공급원으로 셀레노메티오닌을 적당량 첨가하여 사양하면 동물성단백질의 셀레늄 함량을 증가시킬 수 있을 것이다. 이렇게 하여 생산된 축산물에는 사람이 섭취하였을 때 생체이용율이 높은 셀레노메티오닌이 다량으로 함유되어 있으므로 일반 동물성식품을 통하여 셀레늄을 섭취하였을 때 셀레늄의 생체이용율이 낮은 단점을 극복할 수 있다. 또한 이러한 동물성 식품을 통하여 셀레늄을 섭취하게 되면 독성이 없어 안전할 뿐 만 아니라 체내로 흡수된 셀레노메티오닌의 일부는 체내에 저장될 수 있으므로 여러가지 요인에 의한 셀레늄 결핍으로부터 신체를 효과적으로 보호할 수 있을 것이다.
이하 실시예를 들어본다.
실시예 1 ; 육계사료
옥수수 63.0%, 대두박 30.0%, 어분 2.0%, 인산칼슘 1.8%, 석회석 0.8%, 광물질혼합물 0.4%, 메티오닌 1.0%, 비타민혼합물 1.0%로 조성된 배합사료 1kg에 셀레늄을 셀레노메티오닌 형태로 0.1ppm에서 1ppm 수준으로 첨가한다. 여기에 무기 셀레늄으로서 소듐 셀레나이트를 0.1pmm-0.2ppm 수준으로 부가하여 첨가할 수도 있다.
실시예 2 : 산란계사료,
옥수수 63.69%, 밀기울 7.1%, 대두박 18.97%, 석회석 8.11%, 인산칼슘 1.15%, 메티오닌50 1.55%, 비타민미네랄혼합물 0.55%, 식염 0.25%, 항생제 0.05%로 조성된 산란계사료에 셀레늄을 셀레노메티오닌으로 0.1ppm-1ppm수준으로 첨가하여 섭취시킨다. 여기에 셀레늄을 소듐 셀레나이트형태로 0.1pmm-0.2ppm 수준으로 부가하여 첨가할 수도 있다.
실시예 3 : 양돈사료
옥수수 66.85%, 대두박 25.00%, 우지 5.00%, L-라이신 0.4%, 석회석 0.7%, 인산칼슘 1.4%, 소금 0.4%, 비타민 미네랄 혼합제제 0.25%(Vit A 2,000 000IU, Vit D3400,000IU, Vit E 250IU, Vit K 200mg, d-판토텐산(pantothenic acid) 3000mg, Vit B120mg, Vit B2700mg, Vit B6200mg, Vit B122,200mg, 나이아신(niacin) 8,000mg, 콜린 클로라이드(Cholin chloride) 3,000mg, 엽산(Folic acid) 4,000mg, BHT 5,000mg, Mn 12,000mg, Cu 500mg, Fe 4,000mg, Zn 15,000mg, I 250mg, Mg 2,000mg)의 배합비로 조성된 양돈사료에 셀레늄을 셀레노메티오닌형태로 0.1ppm-1ppm 수준으로 첨가하여 섭취시킨다. 여기에 셀레늄을 셀레나이트형태로 0.1pmm-0.2ppm 수준으로 부가하여 첨가할 수도 있다.
실시예 4 : 젖소사료
옥수수 49.0%, 밀기울 25.0%, 대두박 10.0%, 면실박 5.0%, 옥피 8.0%, 요소 1.0%, 석회석 0.5%, 인산칼슘 0.5%, 그로빅-DC(항생제) 0.3%로 조성된 착우유 사료에 셀레늄을 셀레노메티오닌 형태로 0.1ppm-1ppm수준으로 첨가하여 섭취시킨다. 여기에 셀레늄을 셀레나이트형태로 0.1ppm-0.2ppm 수준으로 부가하여 첨가할 수도 있다.
실시예 5 : 비육우
옥수수사일리지 86.85%, 옥수수 9.6%, 석회석 0.35%, 인산칼슘 0.65%, 염화칼륨 0.3%, 비타민 혼합제제 2.0%(vit A 88000 IU, vit B329000 IU, vit E 150 IU in 1kg 옥수수), 미네랄 혼합제제 0.25%(95.5% 소금, 4000mg Zn, 1600mg Fe, 1200mg Mn, 330mg Cu, 70mg I, 40mg Co)의 배합비로 조성된 비육우 사료에 셀레늄을 셀레노메티오닌 형태로 0.1ppm-0.2 ppm 수준으로 부가하여 첨가할 수도 있다.
본 발명에 의하여 생산되는 축산물에는 셀레노시스테인과 함께 상당량의 셀레노메티오닌이 자연적인 형태로 함유되어 있다. 따라서 본 발명의 방법으로 생산되는 축산물에 함유된 유기셀레늄은 첨가제나 영양제로 사용되는 무기셀레늄에 비하여 독성이 거의 없어 안전할 뿐 만아니라 요구량 이상으로 섭취하였을 때 셀레노메티오닌이 체조직에 저장될 수 있는 장점이 있다. 또한 이러한 식품을 섭취하므로써 약이나 영양제의 형태로 셀레늄을 따로 섭취할 필요가 없어진다. 본 발명의 방법으로 생산된 축산물은 특히 셀레늄이 결핍되기 쉬운 어린이의 이유식이나 환자식에도 사용할 수 있으며 가공식품에도 이용할 수 있다. 본 발명의 방법으로 생산된 축산물을 섭취하므로써 현대인의 생활에서 오는 여러가지 생리적 환경적 요인에 의한 셀레늄의 결핍을 예방할 수 있어 셀레늄 결핍에 의한 심장질환의 예방과 더불어 노화를 지연시키고 암을 예방할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (3)

  1. 셀레늄을 셀레노메티오닌 형태로 조성물 총중량에 대하여 약 0.05-5ppm의 양으로 함유함을 특징으로 하는 가축용 사료 조성물.
  2. 셀레늄을 셀레노메티오닌 형태로 조성물 총중량에 대하여 약 0.05-5ppm의 양으로 함유하는 사료 조성물을 가축에게 1일 10­100g/kg 체중의 양으로 투여함으로써 체조직의 셀레늄 함량이 0.2mg/g 이상의 양으로 축적되며, 이중 0.1mg/g중량 이상의 셀레늄이 셀레노메티오닌 형태로 축적된 축산물을 얻는 것을 특징으로 하는 셀레늄-함유 축산물의 생산방법.
  3. 제 2항에 있어서, 축산물은 계육, 우육, 돈육, 달걀, 또는 우유임을 특징으로 하는 생산방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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