KR20010049755A - 라이신 염기 건조 분말의 제법 및 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건조 물질의 유리 라이신 염기 함량이 70 중량% 이상인 라이신 염기 건조 분말을 포함함을 특징으로 하는 사료 또는 프리믹스, 및 라이신 염기 건조 분말의 제법 및 그의 용도에 관한 것이다.

Description

라이신 염기 건조 분말의 제법 및 용도{A Process for the Production and Use of Lysine Base Dry Powders}
본 발명은 식료품, 제약 제제 및 동물 사료에 라이신 염기 건조 분말을 사용하는 것 및 그의 제법에 관한 것이다.
L-라이신은 필수 아미노산으로서 예를 들어 사람의 식이성 음식물 및 사료를 제조하기 위한 음식물 및 사료 중의 첨가제로서 널리 사용된다. 라이신과 같은 아미노산은 또한 예를 들어 주입 용액 성분으로 약물에도 널리 사용된다. L-라이신은 예를 들어 뼈의 성장을 촉진하며 세포 분열 및 뉴클레오사이드 합성을 촉진한다.
전세계적으로 합성된 L-라이신의 90% 이상이 사료, 특히 돼지 및 가금류의 사료 제조에 사용된다. L-라이신은 가축 영양에 사용되는 보통의 단백질원에 결핍되어 있는 필수 아미노산이 필요한 가축에 공급하기 위한 사료를 제조하는데 사용된다. 사료 중의 라이신은 제한이 없으며, 가축의 축산학의 성과는 매우 향상될 수 있다.
지금까지의 L-라이신은 주로 L-라이신 함량이 약 79%인 L-라이신 일염산염(L- Lysine HCl)으로, 예를 들어 사료에 L-라이신을 보충하기 위해 사용되어왔다. 라이신 염산염의 사용은 가축으로 하여금 더 많은 물을 섭취하게 한다(미국 특허 제 4,919,945호). 이로 인해 매우 빈번하게 원치 않는 "축축한 깔짚"이 유발되며, 따라서 가축의 감염 위험이 증가하게 된다. 흡습성이 보다 적은 제품을 얻기 위해 성분에 다량의 첨가제를 혼합하는 것이 필수적이다. 그러나 이는 많은 경우 이미 상대적으로 낮은 아미노산의 함량을 더욱 감소시킨다.
또한 염화물염 형태의 염기성 아미노산은 매우 쓴 맛을 지니므로 사료에 보다 많이 보충될 때 가축의 영양물 섭취를 감소시키게 된다.
약물의 주입 용액 중의 L-라이신 염산염의 사용은 과염소 대사성 산성증을 유발할 수 있다. 신부전증으로 고통받는 환자에게 이러한 주입 용액을 사용하는 것은 이미 전해질 균형을 잃은 환자에게 염화물 이온으로 인해 원치 않는 부담을 더 주게된다.
매우 특정한 발효 조건을 유지시키는 선행 기술 방법(EP-B 122 163호)에서는 안정한 고상 제품으로 건조될 수 있는 조 발효 육즙을 얻는 것이 가능하다. 이 제품은 발효된 육즙 전체를 탈수시켜 얻을 수 있지만 L-라이신의 함량이 단지 35 내지 48 중량%로 L-라이신 일염산염의 L-라이신 함량보다 확연히 적다.
EP-B 533 039호는 고함량 "아미노산"을 가지며, 여전히 대부분의 발효 육즙의 성분을 함유하는 동물의 사료 보충물을 특허 청구하고 있다. 개시된 발효 방법(실시예 참조)으로 얻어지는 최종 제품은 발효 조건으로부터 명백하듯이 유리 아미노산이 아니라 그의 염 형태, 예를 들어 황산염 또는 탄산염 형태의 아미노산이다.
발효 육즙은 추가의 정제없이 분무건조된다. 따라서 상기 특허에 언급되어 있는 예를 들어 L-라이신 염기와 같은 아미노산의 중량 백분율은 단지 라이신염을 기준으로 하여 이론적으로 계산된 유리 염기값만을 포함한다.
생산되는 또다른 제품 형태는 액상 라이신 염기로, 50% 라이신 염기외에 발효 부산물 및 주로 물을 함유한다. 액상 라이신 염기는 전체 용적이 크기 때문에 운송, 저장, 포장 및 취급비용이 클 뿐 아니라 특별한 적용 기술을 요하는 단점을 지니며, 또한 제조시 필요한 제품의 농도가 낮다.
많은 라이신 형태가 건조 상태에서 고유의 끈적임을 갖는 것으로 기술되어 있으며, 선행 기술에서는 이를 줄이기 위해 예를 들어 황산 칼슘과 같은 특정한 첨가제를 기술하고 있다(DE-A 2447274호).
본 발명의 목적은 유리 L-라이신 함량이 높으며 큰 영양 효과를 가지는 L-라이신 염기 건조 분말 및 그의 제법을 제공하는 것이다. 고상의 최종 제품은 양호한 저장 및 가공 특성을 가지는 것을 의도한다. 또한 제품은 끈적임이 거의 없어 이를 줄이기 위해 필요한 제품의 농도를 쓸데없이 감소시키는 첨가제를 가할 필요가 없어야 한다.
본 발명자들은 이러한 목적을 건조 물질의 유리 라이신 염기 함량이 70 중량% 이상인 라이신 염기 건조 분말을 포함함을 특징으로 하는 사료 또는 프리믹스에 의해 이룰 수 있다는 것을 드디어 발견하였다.
제품은 라이신염(예를 들어 염산염)과 동등하게 사용될 수 있으며, 탁월한 유동성을 가지고 끈적임은 거의 보이지 않는다. 이는 또한 물에 용해시켜 진한 라이신 염기 용액을 제조하는데에도 사용할 수 있다.
제품은 보통 약 2 내지 3 중량%의 잔존 수분 함량을 갖는다.
건조 물질의 유리 라이신 염기량은 70 중량% 이상이며, 바람직하게는 90 중량% 이상이다.
L-라이신 염기 건조 분말을 제조하기 위한 라이신 공급원은 예를 들어 산 가수분해에 의해 L-라이신을 얻을 수 있는 단백질이다. D, L-라이신은 예를 들어 D, L-α-아미노-ε-카프로락탐으로부터 화학적 합성에 의해 얻을 수 있으며, L-라이신 및 D-라이신은 또한 후속적으로 라세미체를 분리하여 얻을 수 있다.
L-라이신은 보통 본질적으로 코리네박테리움속(Corynebacterium), 브레비박테리움속(Brevibacterium), 아트로박터속(Arthrobacter), 마이크로박테리움속(Micr
obacterium), 바실루스속(Bacillus) 또는 노카르디아속(Nocardia)의 미생물을 사용하는 발효 과정 및 바람직하게는 이온교환기 상에서 후속적으로 정제하여 얻는다. 이는 발효 육즙을 이온 교환기에 직접 또는 생물량을 제거한 후 넣는 것을 포함할 수 있다. L-라이신을 제조하는 미생물학적 방법이 예를 들어 문헌(Trends in Biotechnology 1983, 1, 70-74)에 기술되어 있다.
신규한 방법은 건조 물질의 유리 라이신 염기 함량이 70 중량%이상, 바람직하게는 90 중량%이상인 것이 특징이다.
신규한 라이신 염기 건조 분말은 이후 예를 들어 분무 건조, 유동 분무 건조, 드럼 건조 또는 동결 건조와 같은 통상의 농축 및(또는) 건조 방법에 의해 분말형으로 전환된다. 바람직한 건조 방법은 분무 건조(EP-A 0 457 075호, EP-A 0 497 177호)이며, 이 경우 온도는 80 내지 200oC, 바람직하게는 110 내지 170oC이다.
라이신 염기란 용어는 유리 염기형의 라이신, 바람직하게는 L-라이신을 말한다(H2N-(CH2)4-CHNH2-CO2H, pK~10.5).
건조 물질은 또한 유리 라이신 염기(70 내지 97 중량%)외에 발효 배지로부터의 다른 아미노산 또는 단백질을 소량 포함할 수 있다.
라이신 염기 건조 분말은 식료품, 바람직하게는 가축의 영양물, 특히 바람직하게는 돼지, 새끼 돼지 및 예를 들어 암탉, 어린 닭, 또는 칠면조와 같은 가금류의 사료의 첨가제로서의 신규한 용도에 유리하게 사용된다. 이런 목적으로 라이신 염기 건조 분말은 화합물 사료 및(또는) 단일 성분 사료와 같은 모든 통상의 가축 사료, 예를 들어 밀, 귀리, 호밀, 보리 및 콩류, 옥수수 또는 옥수수 속대 혼합물 등의 곡류에 가할 수 있다. 라이신 염기 건조 분말은 사료에 직접 또는 사용 전에 다른 사료 첨가물과 혼합시킨 프리믹스 형태로 가할 수 있다.
라이신 염기 건조 분말에 가할 수 있는 보조제는 향미제, 착색제, 식욕 촉진제, 항생제, 프로바이오틱스(probiotics) 및(또는) 효소와 같은 농업에 통상 사용되는 모든 보조제이다. 보조제는 라이신 염기 건조 분말의 0.1 내지 50 중량%의 양, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%의 양으로 가하는 것이 유리하다.
사료의 조성에 따라 상이한 양의 라이신 염기 건조 분말이 유리하게 사용된다. 보통 라이신 보충을 위해 가축 사료 1톤 당 0.1 내지 10kg을 가하면 충분하며, 가축 사료 1톤 당 0.5 내지 5kg을 가하는 것이 바람직하다.
라이신 염기 건조 분말은 그 자체로 알려진 방식대로 사료 또는 그들의 혼합물의 제조에 사용할 수 있다. 사료에는 수확 후 즉시 또는 저장 후에 가할 수 있다. 고상 또는 액상 라이신 염기는 유리하게는 사료의 펠렛화 또는 압출 중에 사료에 직접 또는 프리믹스의 형태로, 예를 들어 계량 장치를 통해 가할 수 있다.
라이신 염기 건조 분말은 또한 제약 또는 화장 제제에 사용될 수 있다.
신규한 라이신 염기 건조 분말의 또다른 용도는 폴리라이신의 산업적 합성을 위한 것이다.
하기의 실시예는 본 발명을 자세히 설명하기 위하여 주어진다.
〈실시예 1〉
(발효에 의한 L-라이신의 제조)
미국 특허 제 3,708,395호에 기재된 대로 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum) ATCC 21526으로 통상의 라이신 발효를 하였으며(72시간), 이후 발효 육즙을 황산으로 pH 2로 산성화시키고, NH3의 이온 교환기를 통과시켜 용리하여 진공에서 NH3를 제거하고, 68% 건조 물질로 농축시켰다. 이 농축물을 분무 건조에 사용하였다.
〈실시예 2〉
(L-라이신의 분무 건조)
실시예 1로부터의 농축물을 하기 조건 하에서 분무 건조시켰다:
분무기가 있는 분무 건조기
유입 온도 165oC
배출 온도 110oC
분무기 속도 10,000rpm(분무 건조기: 니로 프로덕션 마이너(Niro Production minor))
이런 방식으로 건조시킨 생성물은 97%의 건조 물질 및 91.8%의 라이신 염기량을 함유하며, 끈적임이 없고 제조가 용이하였다.
〈실시예 3〉
(새끼 돼지 사육에서 90% 라이신 염기의 효능에 대한 라이신 염기 공급 시험)
본 시험의 의도는 새끼 돼지에서의 90% 라이신 염기 생성물의 효능을 세원(Sewon) L-라이신 HCl 99% 사료(79% L-라이신)과 비교하여 시험하는 것이다. 시험 생성물은 90% L-라이신의 활성 물질 함량을 가진 분무 건조된 라이신 염기이다.
생후 28일 및 평균 체중 7.2kg의 총 45마리의 새끼 돼지(GL X P)가 49일간의 사육 시험에 사용되었다. 시험 동물들은 9마리의 어미로부터 선출하였으며, 차단 형성 원리로 5개 처리군으로 무작위 분류하였다. 하기의 시험 변수를 시험하였다.
군 라이신 보충% 시럼 물질%
I - -
II 0.12 0.152% L-라이신 HCl
III 0.24 0.304% L-라이신 HCl
IV 0.12 0.133% 90% 라이신 염기
V 0.24 0.266% 90% 라이신 염기
I 군은 음성 대조를 제공하며, 라이신 보충이 없는 기본 사료를 공급받았다. II 및 III 군에서는 각각 시판 제품 세원 L-라이신 HCl 99% 사료(최소 79% L-라이신, 바스프 악티엔게젤샤프트 사(BASF Aktiengesellschaft, 독일 루드빅샤펜 소재)가 판매)의 형태로 0.12 및 0.24%의 라이신을 기본 사료에 가하였다. IV 및 V 군은 각각, 시험 물질 90% 라이신 염기의 형태로 상응하는 라이신 대등물을 보충하였다. 사용된 저라이신 기본 사료의 조성을 하기 표 1에 나타내었다. 기본 사료는 0.79% 라이신을 함유하며 새끼 돼지의 라이신 요구량의 약 60%를 공급하도록 의도하였다. 모든 다른 아미노산량은 요구량을 충족시켰다. 사료는 라이신을 제외하고는 표준 유형 II의 피그렛 사육 사료의 요구량에 따랐다.
시험 가축은 공기 조절 장치가 된 시험 건물 내의 개별 우리 내에서 사육하였으며, 실온은 시험 기간 동안 26oC에서 22oC로 연속해서 낮추었고, 상대 습도는 약 55%로 하였다. 펠렛화한 사료는 임의로 제공하였다. 소비되지 않은 사료는 1주에 2번 다시 무게를 측정하였다. 가축의 체중은 매주 측정하였다. 시험 매개변수는 체중 증가량, 사료 소비량 및 사료 전환량이었다.
시험 데이터는 변수를 분석하였으며 F 테스트에서 유의성을 검정하였고 각각의 군의 평균값을 스튜던트/뉴먼-쾰스 테스트(Student/Newman-Keuls test)로 비교하였다. 군의 평균값 간의 큰 차이는 상이한 첨자로 나타내었다.
체중 변화, 하루 당 제중 증가량, 사료 소비량 및 사료 전환량의 결과를 하기 표 2에 나타내었다. I 군의 시험 가축에서의 체중 변화량, 사료 소비량 및 사료 전환량은 라이신 제품을 보충받은 II 내지 V 군의 시험 가축에서보다 매우 좋지 않았다. 따라서, 기본 사료에서의 라이신의 공급은 명백히 부족하였다.
0.12% 및 0.24% 라이신을 라이신 HCl의 형태로 보충했을 때 209g/d로부터 312 및 349g까지 하루당 체중이 증가하였으며, 이는 I 군과 비교해 각각 49% 및 67% 증가에 상응한다. 이에 상응하게 라이신 염기 형태로 라이신을 첨가했을 때 각각 음성 대조군(I 군)과 비교하여 47% 및 70% 증가인 308 및 355g으로 하루당 체중 증가가 개선되었다. 따라서 성장의 증가는 두가지 라이신 제품으로 라이신을 보충한 것이 서로 유사하였다.
사료 소비량 또한 라이신 공급의 증가에 의해 크게 영향을 받았다. 0.12% 및 0.24% 라이신을 라이신 HCl 형태로 가했을 때 새끼 돼지는 대조군의 시험동물과 비교해 사료 소비가 각각 27% 및 30%로 명백히 증가하였다. 상응하는 라이신 염기로 보충받은 IV 및 V 군의 시험 동물은 각각 25% 및 33%로 I 군보다 높은 사료 소비를 보였다. 따라서, 두 라이신 형태는 유사하게 사료의 소비를 증가시키며, 이는 또한 라이신 염기의 흡수가 앙호하였음을 시사한다.
사료 전환량은 0.12% 및 0.24% 라이신을 라이신 HCl 및 라이신 염기의 형태로 첨가시 음성 대조군에 비해 각각 15% 및 22%만큼 크게 증가하였다. 또한 두 라이신 형태의 경우 보충 정도의 효과는 다양하였다. 따라서 두 라이신 제품은 사료 전환량에 있어서 유사한 효능을 보였다.
이 시험으로부터 라이신 보충량을 동등하게 한 비교에서 시험 제품인 90% 라이신 염기의 생물학적 효능이 표준 제품인 라이신 HCl의 생물학적 효능과 유사하다는 것을 알 수 있었다. 이는 조사되는 모든 축산학적 매개변수(하루당 체중 증가량, 사료 소비량 및 사료 전환량)에 적용된다. 이 결과로부터 새로 개발된 제품인 90% 라이신 염기는 최소한 표준 제품인 라이신 HCl만큼 효력이 있다는 결론을 내릴 수 있다.
사용되는 기본 사료의 조성
성분 %
밀 40.00
옥수수 18.12
보리 6.00
추출한 콩 가루 14.15
옥수수 글루텐 10.00
고기/뼈 가루 3.00
밀 2.10
자주개자리 가루 2.00
두유 2.00
DL-메티오닌 0.05
L-트레오닌 0.08
미네랄, 비타민 및 미량 원소 보충물 2.50
조 단백질 17.70
대사 에너지, MJ/kg 13.10
칼슘 0.90
인 0.70
새끼 돼지의 체중, 하루당 체중 증가량, 하루당 사료 소비량 및 사료 전환량에 대한 L-라이신 HCl 99% 및 90% 라이신 염기의 효과
군라이신 보충(%)라이신 형태 I-- II0.12라이신 HCl III0.24라이신 HCl IV0.12라이신 염기 V0.24라이신염기
초기 체중(kg) 7.19±0.92 7.21±0.93 7.20±0.72 7.19±0.72 7.20±0.99
최종 체중(kg)상대% 18.51b±3.98100 22.50a±2.87122 24.30a±3.12131 22.28a±4.16120 24.59a±2.28133
체중 증가량(g/d)상대% 209b±66100 312a±44149 349a±38167 308a±50147 355a±72170
사료 소비량(g/d)상대 % 465b±121100 592a±83127 606a±64130 583a±107125 619a±99133
사료 전환량상대% 2.23a±0.15100 1.90b±0.0985 1.74c±0.1178 1.89b±0.0885 1.75c±0.1278
본 발명에 따르면, 건조 물질의 유리 라이신 염기 함량이 70 중량% 이상인 라이신 염기 건조 분말, 이를 포함하는 사료 또는 프리믹스를 제조할 수 있으며, 이와 같이 제조된 라이신 염기 건조 분말은 유리 L-라이신 함량이 높고 영양 효과가 크며, 양호한 저장 및 가공 특성을 가지며, 제품의 끈적임이 없을 뿐만 아니라, 폴리라이신의 산업적 합성을 위한 출발 물질로서도 사용할 수 있다. 또한 본 발명에 따라 제조된 제품은 가축에 있어서 기본 사료에 부족한 라이신을 공급하여 하루당 체중 증가량, 사료의 소비량, 사료의 전환량에 있어 기존의 표준 라이신 HCl 제품과 최소한 동등한 효과를 나타낸다.

Claims (8)

  1. 건조 물질의 유리 라이신 염기 함량이 70 중량% 이상인 라이신 염기 건조 분말을 포함함을 특징으로 하는 사료 또는 프리믹스.
  2. 제 1항에 있어서, 건조 물질의 유리 라이신 염기 함량이 90 중량% 이상인 사료 또는 프리믹스.
  3. 건조 물질의 유리 라이신 염기 함량이 70 중량% 이상이 되도록 건조를 수행하는 것을 포함함을 특징으로 하는 라이신 염기 건조 분말의 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 라이신 발효 용액을 정제한 후, 중성화 또는 염의 형성없이 유리 염기로서 분무 건조시키는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 라이신 발효 용액을 이온 교환기 상에서 정제한 후, 중성화 또는 염의 형성없이 유리 염기로서 분무 건조시키는 방법.
  6. 제 4항 또는 5항에 있어서, 건조 물질의 유리 라이신 염기 함량이 90 중량% 이상인 방법.
  7. 동물의 사료 또는 프리믹스의 제조 또는 보충을 위한 제 4항 내지 6항 중 어느 한 항 기재의 방법에 의해 제조한 분무 건조된 라이신 염기 건조 분말의 용도.
  8. 폴리라이신의 산업적 합성을 위한 출발 물질로서의 제 4항 내지 6항 중 어느 한 항 기재의 방법에 의해 제조한 분무 건조된 라이신 염기 건조 분말의 용도.
KR1020000039489A 1999-07-12 2000-07-11 라이신 염기 건조 분말의 제법 및 용도 KR20010049755A (ko)

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