KR20020047880A

KR20020047880A - 타우린이 강화된 우유의 생산 방법

Info

Publication number: KR20020047880A
Application number: KR1020000076518A
Authority: KR
Inventors: 김동신; 박동진; 박태선
Original assignee: 대한민국(경북대학교총장); 김정철; 경북낙농협동조합
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-06-22
Also published as: KR100388109B1

Abstract

본 발명은 타우린 (taurine) 함량이 높은 동물의 유즙 생산 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타우린 합성의 전구체를 반추 동물의 전위 분해에 대해 안정화된 펠렛 또는 매트릭스 형태로 제조하여 사료에 공급하고, 기질 자극에 의하여 타우린의 생합성을 유도하여 생체 대사에 의해 천연 타우린이 강화된 유즙을 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 타우린 합성의 전구체인 메티오닌 (methionine) 또는 메티오닌 하이드록시 유도체 (methionine hydroxy analog)를 불활성 물질, 충진제 등의 첨가물로 코팅하여 반추위내 pH와 반추미생물의 효소 작용으로부터 보호함으로써, 타우린을 직접 공급할 경우 반추위 내에서 타우린이 분해되거나 반추위 대사나 반추 후 소화 대사에 방해가 되는 문제점을 해결하였으며, 본 발명의 타우린 강화우유는 보통의 우유 보다 높은 정도로 타우린을 함유하고 있어 영유아용 기능성우유 또는 건강식품의 제조에 효과적으로 이용될 수 있다.

Description

타우린이 강화된 우유의 생산 방법 {Method for producing taurine enriched milk}

본 발명은 타우린 (taurine) 함량이 높은 동물의 유즙 생산 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타우린 합성의 전구체를 반추동물의 전위 분해에 대해 안정화된 펠렛 또는 매트릭스 형태로 제조하여 사료에 공급하고, 기질 자극에 의하여 타우린의 생합성을 유도하여 생체 대사에 의해 천연 타우린이 강화된 유즙을 생산하는 방법에 관한 것이다.

타우린 (taurine; 2-amino-ethanesulfonic aicd)은 포유동물의 체내에서 생합성되는 함황 아미노산 (sulfonic amino acid)의 하나로서 세포 내액에서 유리된 상태로 존재하고, 특히 뇌, 안구, 근육, 간 등의 골격근과 신경계의 유리 아미노산 집단에서 높은 농도로 발견되며, 해독과 항산화 작용을 통해 간 기능 강화와 혈중 콜레스테롤 수치 감소 및 혈압 조절 등 다양한 기능성을 가진 건강 소재로 오래 전부터 식품 및 음료에 사용되어 왔다. 타우린은 육식동물 체내에서 담즙산을 포합하여 타우로콜산 (taurocholic acid)의 형태로 담즙을 통해 배출되는데, 담즙으로 배출된 타우린은 계면 활성 작용에 의해 장내에서 지방 또는 지용성 비타민의 흡수를 촉진시키고, 또한 이담작용에 의해 급성 간염시 황달의 경감 작용과 고지혈증환자의 혈청 내 중성지방과 콜레스테롤의 수치를 저하시키는 효과가 있으며, 이외에도 뇌의 발육, 망막의 광수용체 활성, 생식 및 정상적인 성장 발달, 항산화 활성, 신경 전달 등 다양한 기능을 가지고 있는 것으로 보고되고 있다 (Jacobsenet al.,Physiol. Rev. 48:424-511, 1968).

이와 같은 생리활성으로 인해 타우린은 유아용 이유식이나 껌, 음료 및 자양강장 드링크제 등의 각종 건강 식품이나 의약품의 첨가물로 사용되고 있으나 약물로서는 자주 사용되지 않으며, 치료적 사용은 심장 질환의 치료에 대해서만 보고되어 있다.

포유류의 조직에서 타우린은 함황 아미노산인 시스테인 (cysteine)과 메티오닌 (methionine)으로부터 생합성되는데, 인체의 경우 타우린의 생합성에 관여하는 시스테인 다이옥시게나제 (cysteine dioxygenase)와 시스테인 디카복실라제 (cysteine decarboxylase)의 활성이 매우 낮아 타우린의 생합성이 거의 이루어지지 않고 있으며 따라서 외부로부터 타우린을 공급받아야 한다 (Vintonet al.,Pediatr. Res. 21:399-403, 1987).

한편, 타우린은 포유류 조직에서는 거의 일정한 수준으로 고농도를 유지하지만, 유즙내 타우린 함량은 동물의 종류에 따라 큰 차이를 보이고 있다. 여러 종류의 포유류를 대상으로 상유 (mature milk)에 함유된 타우린 농도를 측정한 바에 따르면 (Rassinet al.,Early Hum. Dev.2(1):1-13, 1978; Sarwaret al., British Journal of Nutrition79:129-131, 1998), 얼룩말과 고양이의 경우 각각 595μ㏖/100 ㎖과 287μ㏖/100 ㎖의 타우린이 존재하여 유즙에 포함된 유리 아미노산 중 가장 농도가 높으며, 모유에는 34μ㏖/100 ㎖의 타우린이 함유되어 글루탐산 (glutamate) 다음으로 농도가 높다. 한편, 쥐, 토끼 및 양의 상유에는 14-15μ㏖/100 ㎖의 타우린이 함유되어 있고, 소의 상유에는 1μ㏖/100 ㎖으로 포유류의 유즙중 타우린 함량이 가장 낮은 것으로 알려져 있다. 특히, 모유의 경우 타우린이 총 유리 아미노산의 약 13 % 정도를 차지하는 주된 아미노산인 반면, 조제유의 주성분인 우유에는 상대적으로 타우린 함량이 매우 낮다.

이와 같이 우유에 타우린 함량이 낮은 까닭에 정상적으로 음식물을 섭취하는 성인에게 있어서 타우린 결핍증의 임상적 보고는 없었지만 타우린이 첨가되지 않은 조제 분유를 섭취하는 미숙아와 영아의 경우에는 모유를 섭취하는 영아에 비해 혈장 타우린 수준이 감소되었음이 보고된 바 있다 (Rassinet al.,Pediatrics71:179-186, 1983; Rigoet al.,Biol. Neonates32:73-76, 1997). 또한, 영유아기는 신세뇨관의 미성숙으로 인해 타우린의 재흡수 능력이 낮은 반면 (Zelikovicet al.,J. Pediatr.116:301-306, 1990), 신체의 급성장으로 인한 체내의 타우린 요구도는 증가하는 시기로서 건강한 성장발달을 위해 타우린의 필요성이 대두되고 있다. 특히, 유소아는 성인에 비해 체내에서의 담즙산의 합성이나 분비 및 재이용 능력이 상당히 약하므로 지방질의 소화 흡수능에 문제가 있다. 따라서 섭취된 지방질을 췌장 리파아제 (lipase)에 의해 신속히 분해하기 위해 필요한 지방질의 유화가 불충분하게 된다. 또한 모유에는 담즙산 자극성 리파아제가 포함되어 있기 때문에, 담즙산이 적은 상황에서도 췌장 리파아제와 공동으로 지방질을 효율적으로 분해하는 것이 가능하지만, 유소아용 조제유에는 담즙산 자극성 리파아제가 포함되어 있지 않다. 따라서 조제유의 문제점을 극복하기 위해 미국에서는 계면 활성 작용에 의해 지방 또는 지용성 비타민의 흡수를 촉진시키는 등의 효과가 있는 타우린을 모유 수준으로 조제 분유에 첨가하고 있으며 (Piconeet al.,Nutr. TodayJuly/Aug:16-20, 1987), 현재 우리나라에서 시판되는 신생아용 조제 분유에도 타우린이 부가적으로 강화되어 있다.

다양한 용도로 사용되고 있는 타우린의 제조 방법으로는 천연 타우린 추출법과 화학적 합성방법이 있다. 전자인 일반적 천연 타우린 추출법은 타우린이 다량 존재하는 오징어, 문어 및 조개류 등의 연체 동물에서 타우린 성분을 추출하는 방법인데, 천연 타우린 추출법에 의해 제조된 제품은 식용 및 의약용 등 다용도로 사용 가능하나 전체 타우린 제품에 비해 1 % 정도로 극히 소량이어서, 화학적 합성법에 의한 타우린 제품을 주로 사용하고 있다.

후자인 화학적 합성 방법에는 다양한 방법이 존재하는데, 합성 타우린을 제조하는 과정에서 기타의 불순물이 함유될 수 있고, 이를 정제하는 과정에서 불순물을 완전하게 제거할 수 없으며, 그에 따라 잔존하는 불순물에 의해 그 사용이 제한적이고 특히 값싼 합성 타우린의 경우 식용으로는 사용할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서 식용 및 의약용 등 다용도로 사용 가능한 천연 타우린의 필요성이 증대되고 있으며, 오징어 가공 공정에서 발생하는 오징어 탈피액 및 자숙액의 폐액을 회수하여 타우린 함유 제품을 생산하는 방법이나 (대한민국 특허공개 제00-58466호) 게의 가식 부분을 제외하고 폐기되는 껍질 부분을 건조 분말화하고, 이를 사료에 투입하여 타우린을 다량 함유한 계란을 생산하는 방법에 대한 연구가 이루어진 바 있다 (대한민국 특허등록 제96-16856호).

그러나 상기 방법과 같이 타우린을 직접 제품에 추가하거나 타우린을 풍부하게 함유하고 있는 사료를 직접 공급하여 타우린을 다량 함유하는 식품 등의 제품을 생산하는 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다. 먼저 타우린을 직접 제품에 추가하는 경우의 문제점은 상술한 바와 같이 천연 타우린 추출법에 의해 공급되는 타우린의 양이 극히 소량이므로 생산성이나 경제성이 떨어질 수 있다는 것이다.

또한, 타우린을 풍부하게 함유하고 있는 사료를 직접 공급하는 방법의 문제점은 반추위를 가진 동물에 이를 적용할 경우 반추위 내에 존재하는 미생물에 의해 타우린이 분해되어 목적하는 정도의 타우린을 함유한 제품을 생산하기 어렵다는 것이다. 일반적으로 반추위를 가진 반추동물의 영양소 소화 과정은 반추위 내에서 미생물에 의한 1단계 발효과정과 하부 소화장기에서의 2단계 소화과정으로 이루어지기 때문에 반추위 동물이 실제로 이용할 수 있는 영양소는 주로 제1위에서 합성된 미생물체의 영양소와 제1위에서 분해되지 않고 소장에 넘어온 영양소의 합으로 구성된다. 한편 반추위내 미생물은 강력한 단백질 분해 효소 (protease)와 디아미네이즈 (deaminase) 활성을 가져 액상 상태의 반추위 내에서 가용성인 단백질과 아미노산을 신속하게 분해하므로 사료에 함유된 타우린이나 타우린 합성의 전구체 아미노산이 전위 내에서 분해될 염려가 있다. 따라서 반추위 내에서 단백질과 아미노산의 분해 정도를 감소시키는 방법에 대한 많은 연구가 행해져 왔는데 열처리,화학적 처리, 아미노산 유사체 (analog) 이용, 캡슐화, 식도 폐쇄 (esophageal groove closure), 반추 대사 경로 균형의 선택적 조작 등의 방법이 알려져 있다 (Chalupaet al.,J. Dairy Science58(8):1198-1218, Chenet al.,Analytica Chimica Acta296:249-253, 1994).

타우린을 직접 사료에 첨가하여 공급하는 방법의 또 다른 문제점은 과량의 타우린이 생체 내에 존재하게 될 경우 반추 대사와 반추 후 소화 흡수에 방해가 될 수 있다는 것이다.

이와 같은 기존의 타우린 공급의 문제점을 해결하고 타우린 함량이 증가한 우유를 제조하기 위해 본 발명자들은 타우린 합성의 전구체를 반추위내 분해에 저항성을 가지는 형태로 제조하여 급여함으로서 생체 내 타우린 합성을 유도하고 이를 통해 타우린이 강화된 유즙을 생산할 수 있는지 확인하였다. 타우린 합성의 전구체는 시스테인, 메티오닌과 같은 함유황 아미노산으로 이들 아미노산은 모두 동물의 단백질 대사에 있어서 필수적이며 특히 우유 단백질 합성에는 제1의 제한 아미노산으로 평가된다. 단위동물에 비해 반추 동물의 조직과 혈액, 뇨, 유즙 등에는 시스테인과 타우린의 함량이 매우 낮은데 이는 유전적, 생리적인 원인도 있지만, 반추동물이 모두 초식동물이고 이들이 섭취하는 식물성 단백질에는 타우린과 타우린의 공급원이 결핍되어 있다는 사실로 미루어 보아 반추위에서 분해되지 않고 소장에서 흡수될 수 있는 반추위 분해에 대한 보호 메티오닌을 추가 급여할 경우 기질 자극에 의한 유단백질 조성의 변화와 함께 타우린 함량의 증가를 기대할 수있다. 즉, 타우린의 합성과 유즙을 통한 분비에 관계되는 이들 아미노산의 소장내 흡수를 위해서는 반추위 통과 (bypass)와 반추위 분해로부터의 보호가 중요하며 이를 위해서는 화학적 처리와 캡슐화 (encapsulation) 방법이 유효할 것으로 기대되었다.

반추 동물의 반추위 분해에 대해 보호된 아미노산 등의 활성 성분을 함유한 펠렛이나 펠렛의 제조 방법, 또는 상기 펠렛을 포함한 동물 사료 등에 대해서는 많은 연구가 행해져 왔으나, 이들은 모두 상기 활성성분들의 공급을 통한 반추 동물 사육 방법의 개량에 초점이 맞춰져 있으며 (대한민국 특허공개 제95-27379호, 대한민국 특허등록 제143766호, 미국특허 제5,279,832호, 미국특허 제4,181,708호, 미국특허 제5,776,483호), 보호 아미노산 급여를 통해 타우린 함량이 증가된 유즙의 생산에 대해서는 보고된 바가 없다.

이에 본 발명에서는 생체 내 대사 경로를 활용하는 방법으로 반추 동물의 전위 분해에 대해 보호된 아미노산을 함유한 펠렛 또는 매트릭스를 사료에 공급하여 기질 자극에 의한 타우린의 합성 유도를 통해 타우린이 강화된 유즙을 생산하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 우유 등의 유즙에서 부족한 타우린의 함량을 높이는 생산 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로 본 발명의 목적은 기존의 천연 타우린직접 공급의 문제점인 반추위 내에서 분해될 염려와 반추위 대사나 반추 후 소화 대사에 방해가 될 염려를 극복하고, 반추위 분해에 대해 저항성을 갖는 타우린 전구체를 공급함으로써 타우린이 강화된 유즙을 생산하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 방법에 의해 타우린 함량이 높은 우유를 제공하는 것이다. 본 발명의 천연 타우린 강화 우유는 모유에 비해 우유에서는 부족한 타우린이 강화되어 타우린 요구도가 높은 영유아에게 유익한 기능성 우유로 효과적일 것으로 기대된다.

도 1는 메티오닌 등의 전구체로부터 생성되는 타우린의 생합성 경로를 나타낸 것이고,

도 2는 보호 아미노산 급여 후 반추위내 pH에 대한 보호 정도를 조사하기 위해 모조 완충액에서의 보호 정도를 측정한 결과로, 하얀색 막대는 RP (rumen protected) DL-메티오닌의 유출율을, 검은색 막대는 RP MHA (methionine hydroxy analog)의 유출율을 나타내며,

도 3은 보호 아미노산 급여 후 반추미생물의 소화작용에 대한 보호 정도를 조사하기 위해 반추위 내용물을 함유한 모조 완충액에서의 보호 정도를 측정한 결과로, 하얀색 막대는 RP (rumen protected) DL-메티오닌의 유출율을, 검은색 막대는 RP MHA (methionine hydroxy analog)의 유출율을 나타내며,

도 4는 RP DL-메티오닌을 급여한 후 사양 젖소의 원유 시료의 타우린 함량 (a) 및 RP MHA을 급여한 후의 타우린 함량 (b)을 아미노산 전용 분석기로 분석한 크로마토그램이고,

도 5는 RP DL-메티오닌을 급여한 후 유즙내 타우린 농도의 변화를 측정한 결과 (a) 및 RP MHA을 급여한 후 유즙내 타우린 농도의 변화를 측정한 결과 (b)이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 반추 위 분해에 대해 저항성을 갖는 타우린 합성의 전구체를 제조하고 이를 농후 사료와 함께 동물에 공급하여 기질 자극을 통해 타우린 생합성을 유도함으로써 타우린 함량이 높은 동물의 유즙을 생산하는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 방법에 의해 타우린의 함량이 높아진 우유를 제공한다.

본 발명에서 "상유 (mature milk)"라 함은 젖소가 분만후 4∼7일간 분비하는 초유 (colostrum) 이후에 분비되는 유즙으로 유조성분과 유량이 약 300일간 일정한 정상유를 의미하고, "보호 아미노산"이란 반추미생물의 효소 작용으로 인한 분해로부터 보호될 수 있도록 타우린 생합성의 전구 아미노산 또는 그 유도체를 불용성 물질, 충진제 등의 첨가물로 코팅한 것을 말한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 구체적인 보호 아미노산의 예로 "RP DL-Met" (rumen protected DL-methionine)또는 "RP MHA" (rumen protected methionine hydroxy analog)를 사용하였다. 또한, "반추위 분해"란 반추위내 pH와 반추미생물의 단백질 분해 활성 및 탈아미노 활성으로 인해 가용성 단백질과 아미노산이 분해되는 것을 의미한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 타우린 함량이 높은 유즙을 생산하는 방법은,

1) 타우린 생합성의 전구체를 반추위 분해에 대해 저항성을 갖는 보호 아미노산 형태로 제조하는 단계;

2) 상기 보호 아미노산을 포함한 사료를 제한 급여하여 가축을 사육하는 단계; 및

3) 상기 가축으로부터 원유를 채취하는 단계를 포함한다.

상기에서, 타우린 생합성의 전구체로는 메티오닌 또는 메티오닌 유사체가 바람직하며, 상기 메티오닌 유사체로는 N-아세틸-DL-메티오닌 (N-acetyl-DL-methionine),

벤조일-L-메티오닌 (benzoyl-L-methionine), N-프타릴-DL-메티오닌 (N-phthalyl

-DL-methionine), N-프로피오닐-DL-메티오닌 (N-propionyl-DL-methionine), N-카보벤조시-DL-메티오닌 (N-carbobenzoxy-DL-methionine), N-t-부틸옥시카보닐-L-메티오닌-다이사이클로헥실 암모늄염 (N-t-butyloxycarbonyl-L-methionine-dicylohexyl ammonium salt) N-t-부틸옥시카보닐-L-메티오닌-p-나이트로페닐-DL-메티오닌(N-t-butyloxycarbonyl-L-methionine-p-nitrophenyl-DL-methionine)) (W.Chalupa,J. Dairy Sci. 58(8):1198-1218, 1974)을 사용할 수 있다. 바람직한 메티오닌 유사체로는 2-하이드록시-4-메틸티오 부타논산 (2-hydroxy-4-methylthio butanoic acid, C₅H₁₀O₃S)이 이용될 수 있는데, 상기 화합물은 메티오닌의 아민기가 수산화기로 치환된 화학 구조를 가지며 메탄티올 (methanethiol)과 다이메틸설파이드 (dimethylsulfide)로 대사되며, 상기 다이메틸설파이드는 메티오닌과 반추 미생물의 대사에 있어 유사한 것으로 알려져 있다. MHA는 반추위 유동상에서 용해성이 떨어지고 DL-메티오닌에 비해 반추 미생물에 어느 정도의 저항성을 가지며 가격이 저렴하고 수용성이므로 제조공정상 적용이 용이하다는 장점이 있다. 그러나 pH 1.0 정도의 강산성으로 급여량의 제한성을 가지므로 수산화칼슘에 의한 중화가 요구되어 RP DL-메티오닌 제조에 비해 많은 양의 수산화칼슘이 사용되므로 중심물질 함량이 감소하는 단점이 있다.

반추 동물의 소장에서 흡수되는 아미노산의 공급원은 반추위내 미생물에 의해 합성된 단백질과 반추위를 통과 (bypass)하여 분해되지 않은 식이단백질 및 내인성 분비에 의한 것으로, 내인성 분비의 경우는 직접적으로 아미노산에 영향을 미칠 수 없으나 나머지 두 경우는 인위적으로 조정이 가능하다.

상기 타우린의 함량이 높은 유즙을 생산하는 방법에서 타우린 전구체인 아미노산이 반추위 분해에 대해 저항성을 가지도록 하는 방법에는 불용성물질, 충진제 등의 첨가물을 메티오닌과 배합하여 분무 건조 (spray drying), 유동층 건조 (fludized bed drying), 압출 성형 (extrusion), 펠렛화 (pelletizing) 등의 방법이 이용될 수 있다.

본 발명의 유즙내 타우린 합성의 전구체로서 농후사료와 함께 공급하는 메티오닌이 반추위를 통과하여 소장에서 소화 흡수된 다음 유선 조직에 도달하기 위해서는 pH 5.3의 반추위내에서 10∼30 시간 동안 반추미생물의 효소 작용과 pH에 대해 안정성을 가지는 동시에 pH 2.9의 제4위에서 2시간 이내에 용출되어 소장에서 흡수되는 조건을 충족시켜야 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 반추위 분해에 대해 보호 작용을 가지도록 하는 제조 방법으로 펠렛화 공정을 사용하였다. 상기 펠렛화 공정에는 경화우지 (hydrogenated beef tallow)를 사용할 수 있으며 상기 경화우지는 입자를 불용성으로 만드는 주성분으로 가격이 저렴하며 60℃이하에서 고화되는 특성을 가져 20∼25% 정도 첨가로 그 목적을 달성할 수 있다. 또한 상기 펠렛에는 수산화칼슘 (Ca(OH)₂)을 포함할 수 있는데 상기 물질은 중심 (core) 물질의 pH을 상승시키며 우지 (beef tallow)와 결합시 견고성을 제공하여 반추위내 용해도 저하에 큰 효과가 있다. 그 밖에 상기 펠렛은 유화제와 소포제를 함유할 수 있는데 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 유화제로 폴리글리세린 지방산 에스테르류 유화제를 사용하였으며 상기 유화제는 우지와 젤라틴 용액을 유화시키는 효과가 있다. 또한, 상기 소포제는 젤라틴 용액 제조시 소포 및 유화 효과를 가진다. 아울러 상기 펠렛은 우지와 메티오닌의 결합제로 작용하는 젤라틴과 항산화제인 비타민 E를 포함할 수 있다.

타우린 강화 우유를 제조하기 위한 바람직한 보호 아미노산의 예로서 보호 메티오닌은, 메티오닌 약 60∼70 중량%, 우지 약 20∼25 중량%, 전분 약 5∼10 중량%, 젤라틴 2∼4 중량%를 배합하여 물리적, 기계적 충격에 안정한 입자 크기인 직경 약 3∼6 mm, 비중 약 1.0∼1.05 정도의 구형으로 제조되는 것이 바람직하다. 즉, 상기와 같은 조성 및 형태를 가짐으로써 운반과 보존 및 타 사료와의 응용이 용이하게 이루어질 수 있으며, 저작에 의한 입자 파괴를 최소화하고, 소장에서 흡수되는 타우린 전구체의 양을 증가시킬 수 있다. 상기 조성물은 추가적으로 수산화칼슘, 계면활성제, 항산화제 및 소포제를 첨가하여 제조될 수 있으며, 이외에도 메티오닌과 매트릭스 물질의 균일한 혼합을 위해 프로필렌 글리콜을 첨가하거나, 우지의 고화속도를 조정하기 위해 당 팔미트산 에스테르 등을 첨가함으로써 보다 큰 효과를 얻을 수 있다.

펠렛화된 보호 아미노산의 제조 방법은 바람직하게는, 융점 이상의 온도에서 수소 경화 우지와 젤라틴 용액을 유화시켜 메티오닌과 잘 혼합하고 고화한 후 균일한 결정 입자를 얻기 위해 1시간 가량 혼합하고, 전분을 첨가하여 펠렛 형태로 성형한 다음 50∼60℃에서 25시간 이상 건조하여 수분 함량을 5% 미만으로 하는 과정을 포함한다. 메티오닌 대신 메티오닌 하이드록시 유사체를 이용하는 경우에는, 수산화칼슘으로 먼저 pH 5.0 이상이 되도록 중화시키는 과정이 추가되는 것이 바람직하다. 상기에서 전분 또는 젤라틴 대신 덱스트린 등이 사용될 수도 있다.

상기와 같은 펠렛화 방법 외에도 분무 건조, 압출 성형, 유동층 건조 등의 방식이 이용될 수도 있는데, 분무 건조의 경우 반추위 보호를 위한 캡슐화 방법으로는 가장 좋은 방법이지만 메티오닌이 불용성이기 때문에 코팅 물질과의 O/W 유화가 어렵고 유화를 하더라도 중심 물질의 함량이 20% 미만에 불과한 문제점이 있다. 또한, 압출 성형 방법은 불용성 물질로 사용되는 우지의 융점으로 인해 가열 단계에서 입자에 균열이 생겨 입자의 파괴가 발생될 우려가 있으며 압출시 메티오닌과의 결합에도 약점이 있다. 한편, 유동층 건조의 경우, 메티오닌의 입도가 코팅 물질과 상이하여 균일한 입자를 얻기 어려우며 처리 시간이 길고 가공비용이 비싸므로 경제성 면에서 바람직하지 않다. 따라서 지방산과 같은 불용성 물질과 충진제 등 코팅 물질과 중심 물질인 메티오닌과의 결합을 촉진하고, 균일한 입자를 얻기 위해서는 상기에서 언급한 펠렛화 방법을 사용하는 것이 가장 바람직함을 알 수 있다.

상기 타우린 합성의 전구체를 포함한 사료를 공급하여 가축을 사육함에 있어, 착유시에만 농후 사료와 함께 첨가물을 급여하는 제한 급여 방식을 실시하여 일정한 섭취량을 계속 유지하도록 하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 반추위 분해에 대해 저항성을 가지도록 제조된 타우린 전구체를 일일 공급 전체 사료 분량의 0.1 ∼ 1.0 % 가 되도록 하여 사료를 급여할 수 있다.

본 발명의 방법을 통해 제조될 수 있는 타우린 강화 유즙으로는 산양유, 염소유, 양우유 등 각종 포유류의 유즙이 모두 해당되나, 영유아의 소비가 큰 조제유의 제조에 사용되는 우유(소젖)에 적용될 경우 그 효과가 더욱 크다.

상기 방법에 의해 제조된 보호 아미노산이 유즙내 타우린 함량을 증가시키기위해서는 반추미생물과 반추위의 화학적 분해에 대해 저항성을 가지면서 생물학적으로 흡수가 용이한 특성을 가지는 것이 중요하다. 따라서 상기 방법에 의해 제조된 매트릭스의 반추미생물의 효소 작용에 대한 분해 정도와 유출 정도를 알기 위해 반추위 내용물을 함유한 완충용액에서 보호 정도를 조사하였다. 보호의 정도는 모조 완충 용액에서 활성 성분의 유출량을 측정하여 시험관 내에서 관측된 유출의 정도를 100에서 뺀 것과 동일하며, 유출의 정도는 시험 동안 유출되는 활성 성분의 백분율 비로 나타내었다. 시험 결과 RP-Met의 경우 반추위내에서 60∼64% 정도가 보호되는 반면 RP-MHA는 70% 이상이었고, 상기 매트릭스의 반추위 통과 후 유출 효과를 조사한 결과, RP-Met과 RP-MHA의 제4위와 소장 위액 조건에서의 유출 정도는 90% 정도였다. 따라서 본 발명의 보호 아미노산 급여에 의해 생체 내에서 타우린 합성 유도의 증가를 가져올 수 있다.

또한 상기 보호 아미노산 RP-Met과 RP-MHA의 급여에 의한 체내 타우린 합성의 증가로 유즙 내의 타우린 함량이 증가되었음을 원유 시료를 채취하여 아미노산 전용 분석기로 분석한 결과 확인할 수 있었다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 반추위 분해에 대해 보호된 DL-메티오닌의 제조

타우린 전구체로서 반추위에서 분해되지 않고 소장에서 효과적으로 흡수되는 보호 아미노산을 제조하였다. 보호 아미노산 제조시 코팅 물질은 대사와 영양에 아무런 영향을 미치지 않는 생체 적용이 가능한 소재로 최소량을 사용하여 메티오닌의 배합 비율이 60% 이상이 되도록 하였다. 또한 반추위 미생물의 효소 작용에 대해 저항성을 가지도록 지방산 (fatty acid)을 배합하였고 물리적, 기계적 충격에 안정한 입자크기 φ 3∼6 mm, 비중 1.0∼1.05 정도의 구형으로 만들어 운반과 보존, 타 사료와의 응용을 용이하게 하였고 저작에 의한 입자 파괴를 최소화하도록 제조하였다. 보호 메티오닌 매트릭스의 조성은 하기 표 1과 같다.

반추 위 분해에 대해 보호된 DL-메티오닌 매트릭스의 구성성분

구성성분	%
DL-메티오닌	65.2000
우지	24.2000
전분	7.0000
젤라틴	2.7000
수산화칼슘	0.4194
트윈80	0.3600
비타민E	0.1170
소포제	0.0036
총계	100.0000

먼저 융점 이상의 온도에서 수소경화우지와 젤라틴 용액을 유화시켜 메티오닌과 잘 혼합하고 고화한 후 균일한 결정 입자를 얻기 위해 1 시간 이상 믹서 (KMX-3R Mixer, KOECO Industrial Co. Ltd.,)로 혼합한 다음 전분을 첨가하여 과립기 (rotary granulator 3HP, Youngjin machine Co. Ltd.,)로 성형 후 50∼60℃에서 24 시간 이상 건조하여 수분 함량을 5% 미만의 매트릭스 함입형의 반추 위 분해에대해 보호된 DL-메티오닌을 제조하여 사양시험에 사용하였으며, 제조된 입자의 DL-메티오닌 함량은 실시예 3-1)의 요오드 적정법으로 측정한 결과 63%이었다.

<실시예 2> 반추위 분해에 대해 보호된 MHA의 제조

보호 메티오닌 하이드록실 유사체 매트릭스의 조성은 표 2와 같다.

구성성분	%
MHA	55.492
우지	27.732
수산화칼슘	8.158
트윈80	8.158
덱스트린	0.460
총계	100.000

메티오닌 하이드록시 유사체로는 얼리멧 (alimet Novus International, Inc., USA)를 구입하여 수산화칼슘으로 중화하고 pH를 5.0 이상으로 조정한 뒤, 우지 및 덱스트린과 균일하게 결합되도록 1시간 이상 믹서 (KMX-3R Mixer, KOECO Industrial Co. Ltd.,)로 혼합한 다음, 24 시간 이상 건조하여 수분함량을 5% 미만으로 하였다. 제조된 RP MHA 매트릭스의 MHA 함량은 요오드 적정법으로 측정한 결과 57% 이상이었는데 이는 MHA의 수분함량이 12%로 MHA 자체의 수분이 건조과정을 통해 제거된 결과인 것으로 보인다.

<실시예 3> 반추 위 분해에 대한 보호 확인 실험

3-1) 요오드 (I ₂ ) 에 의한 DL-메티오닌 적정법

시료 0.2∼0.6g을 증류수에 녹여 100㎖로 하고 이중 50㎖를 공전 플라스크에 넣고 증류수 50㎖, 인산칼륨 (KH₂PO₄)2g, KI 2g 을 넣고 용해한 다음 0.1N I₂용액 50㎖를 가하고 밀전하여 30 분간 방치한 후 지시약으로 전분시액 2∼3 방울을 넣고, 0.1N 수산화 황산나트륨 (NaS₂O₃ㆍ5H₂O)으로 적정하였다. O.1 I₂1㎖는 7.461㎎ 메티오닌 (C₅H₁₁O₂NS)에 해당하며 이를 아래 반추 분해에 대한 보호와 유출 평가에 이용하였다. MHA의 경우, MHA의 순도를 88%로 하여 상기와 같은 방법으로 적정하였다.

3-2) 반추위 보호에 대한 보호 효과와 유출 활성 평가 방법

3-2-1) pH 안정성

제1위내 유출속도를 측정하기 위하여 제1위 완충용액 100㎖에 시료 5g을 넣은 후 37℃에서 16 시간 동안 교반하면서 배양한 다음 상장액을 취하여 요오드 적정법으로 메티오닌 함량을 측정하였다.

제4위내 유출속도를 측정하기 위하여 제1위내 유출 속도를 측정 후 남은 고체 부분을 분리하여 완충용액 100㎖에 시료 5g을 넣은 후 37℃에서 2시간 동안 교반하면서 배양한 다음 요오드 적정법으로 메티오닌 함량을 측정하였으며, 소장 위액 (gastric juice)내 유출 속도를 측정하기 위하여 제4위 유출속도 실험 후 남은 고체 부분을 분리하여 소장 위액 완충용액 100㎖에 시료 5g을 넣고 37℃에서 2시간 동안 교반하면서 반응시킨 다음 요오드 적정법으로 메티오닌 함량을 측정하였다.그 결과, RP DL-메티오닌과 RP MHA의 제4위와 소장 위액 내 조건에서의 유출정도는 90% 정도였다 (도 3 참조).

3-2-2)반추 미생물에 대한 안정성

반추 미생물의 효소분해작용에 대한 매트릭스의 안정성 및 유출 속도를 조사하기 위해 도살 직후 홀스테인 (Holsteine) 암소의 반추위 내용물을 적출하여 상기 모조 완충용액에 12%씩 첨가하여 CO₂배양하면서 위와 동일한 방법으로 RP DL-메티오닌과 RP MHA 매트릭스의 보호효과 및 유출정도를 조사하였다. 보호 정도는 급여된 보호 아미노산의 총량에 대해 유출되는 아미노산의 양이 제외된 아미노산 양의 비율로 나타내었는데, 상기와 같은 방법으로 반추위 내용물을 함유한 완충용액에서의 보호 정도를 조사한 결과, RP DL-메티오닌의 경우 반추위내에서 60∼64% 정도가 보호되는 반면 RP MHA의 경우 70% 이상이 보호되었다 (도 2 및 3 참조). 이와 같은 결과는 견고성과 용해도 저하를 위해 보호 아미노산의 제조시 사용된 우지의 첨가량에 기안하는 것으로 보인다. 모조 완충용액의 조성은 표 3과 같다.

제1위 완충용액 1ℓ	제4위 완충용액 1ℓ	십이지장 1ℓ
Na₂O₄2.5 g	3.2N KCl 50 ㎖	NaHCO₃9.8 g
K₂HPO₄6.7g	0.2 NHCl 10 ㎖	KCl 0.57 g
		Na₂HPO₄0.47 g
		Na₂SO₄7H₂0 0.12 g
		소 답즙 분말 0.05 g
		리파아제(EC 3.1.1.3) 0.05 g
pH 6.4	pH 2.0	pH 8.2

<실시예 4> 반추위 분해에 대한 보호 아미노산의 급여를 통한 사양 시험

4-1) 공시 가축 및 시험 기간

RP-Met 또는 RP-MHA 매트릭스 급여 시험을 위해 홀스테인 젖소 10두 또는 12두를 공시하여 6주간 사양 시험을 수행하였다. 각각의 젖소는 2 군으로 나누어 각기 대조 사료와 RP-Met 매트릭스 또는 RP-MHA 매트릭스 60g/일을 농후 사료 15kg/일과 함께 제한 급여하였다. 실험 개체별 원유 시료는 첨가제 급여전과 급여후 2 주 간격으로 채취하였다.

4-2) 보호 아미노산 급여가 유즙내 타우린 농도에 미치는 영향

원유 시료의 타우린 함량을 분석하기 위하여 Mehaia 등이 보고한 (M.A.Mehaia,Milchwissenschaft, 47(6), 1992, 351-353) 전처리와 아미노산 전용 분석기를 통해 타우린 함량이 낮은 우유 시료와 첨가제 급여시험 후 채취한 시료의 타우린 분석방법으로 이용하였다.

우유 시료 500㎕을 1.5㎖ 마이크로에펜도르프 튜브에 취하고 20% 설포살리실릭 엑시드 (sulfosalicylic acid) 용액 125㎕를 가하여 볼텍스 한 후 4℃에서 60 분간 방치하였다. 14,000×g에서 10 분간 원심분리하여 단백질을 침전물로 제거시키고, 상층액을 취하여 깨끗한 튜브에 옮긴 후 아미노산 분석기에 주입시키기 직전에 0.2㎛ 필터 (PVDF Aerodisc 13,Gelaman Sciences)를 사용하여 여과하였다. 우유 시료의 아미노산 농도는 이온-교환 컬럼 (Moore et.al.,Academic Press, NewYorkVol 6: 819-831 1963)에 입각한 아미노산 전용 분석기 (Biochrom 20, Pharmacia LKB Biotech, Cambridge, England)를 사용하여 측정하였다. 전처리된 시료 40㎕를 아미노산 전용분석기의 리튬 고속 운전 컬럼 (lithium high performance column , 90×4.6㎜ Pharmacia LKB Biotech)에 주입하였으며 이동상으로 pH와 이온농도를 단계적으로 증가시킨 리튬 사이트레이트 완충용액 (lithium citrate buffer)을 20 ㎖/시간의 유속에서 사용하였다 (0.2M pH 2.80; 0.30M pH 3.00; 0.50M pH 3.15; 0.90M pH 3.50; 및 1.65M pH 3.55).

컬럼을 통해 분리된 각 아미노산을 닌하이드린 (ninhydrin)과 반응시켜 보라색의 착색물을 형성한 후 440nm와 570nm에서 각각 흡광도를 측정하였다. 타우린의 분리 시간 (resolution time)은 약 10.1∼10.5분 정도였으며 (도 4 참조) 각 시료의 아미노산 농도는 0.5mM 표준 아미노산용액 (Sigma # A-6407 & A-1585), 20㎕을 주입하여 얻어진 피크 (peak)의 면적을 각 시료에서 얻어진 피크의 면적과 비교하여 계산하였다. 도 4a 및 4b에 나타난 바와 같이 산성이 강한 포스포세린 (phosphoserine)이 가장 먼저 컬럼을 빠져 나오고 타우린과 포스포에탄올아민(phosphoethanolamine), 요소 (urea) 순으로 분리되었으며 분리되기까지 총 188분이 소요되었고, 컬럼을 씻어내고 재정비하여 다음시료가 주입되기까지는 총 237분이 소요되었다. 타우린은 포스포에탄올아민 및 포스포세린 피크와는 완전히 분리되어진 단일 피크로 분리되었으며, 타우린 피크 앞에 알 수 없는 피크가 나타나는 특징을 보였다. 반복실험의 오차계수는 5% 이내였으며, 노르류신 (norleucine)을 내부 기준 (internal standard)으로 시료에 첨가하여 시료의 전처리 및 분석 과정에서 발생되는 손실을 보정하였다.

RP-Met 급여 시험에서 대조군의 타우린 농도는 급여전 시료에서 34.78±8.91 μ㏖/ℓ, 42 일 후에는 33.38±6.32 μ㏖/ℓ로 나타났으며 RP DL-Met 매트릭스 급여군의 경우 급여 전 36.53±2.83 μ㏖/ℓ, 급여 후에는 44.77±5.61 μ㏖/ℓ로 대조구에 비해 23 % 정도가 증가하였다 (도 5a).

한편 RP-MHA 급여 시험에서 대조군의 타우린 농도는 급여전 시료에서 49.78±6.19 μ㏖/ℓ, 급여후 2주 간격으로 채취한 시료에서는 49.78±6.19, 42.49±4.38, 42.78±4.99 μ㏖/ℓ, 6주 후에는 38.64±1.63 μ㏖/ℓ로 나타났으며 RP MHA 매트릭스 급여군의 경우 급여전 46.95±6.19μ㏖/ℓ, 급여후 2주 간격으로 채취한 시료에서는 51.79±6.10, 63.32±8.85 μ㏖/ℓ, 급여 후 6주 후에는 59.19±4.12 μ㏖/ℓ로 대조구에 비해 53 % 정도 유의적으로 증가하였다 (도 5b).

RP-Met 급여 시험이나 RP-MHA 급여 시험에서 원유 시료의 생산량과 조성분 분석 결과 유의적인 증감은 나타나지 않았다. 상기 결과로부터 타우린 합성의 전구체를 반추위내 분해에 대해 저항성을 가진 펠렛 또는 매트릭스 형태로 사료에 첨가 급여하면 유단백질의 조성이나 원유의 생산량에는 별 변화가 없지만 생체 내 타우린 생합성 증가로 유즙내 타우린 함량이 높아진다는 것을 확인하였다.

본 발명이 제공하는 타우린 함량이 높은 유즙의 생산 방법은 타우린 전구체를 반추위 분해에 대해 저항성을 갖도록 제조하여 농후 사료와 함께 공급함으로써생체 내에서 타우린 합성이 유도되도록 하므로, 천연 타우린이나 합성 타우린의 인위적인 첨가시 발생하는 반추위 분해와 대사 저해의 문제점을 해결할 수 있고, 경제적이며, 타우린 함량이 일반우유 보다 높은 타우린 강화우유를 생산할 수 있으므로, 타우린의 공급이 요구되는 영유아용 기능성식품 제조에 효과적으로 이용될 수 있다.

Claims

2) 상기 보호 아미노산을 포함한 사료를 급여하여 가축을 사육하는 단계; 및

3) 상기 가축으로부터 원유를 채취하는 단계를 포함하는, 타우린 함량이 높은 동물의 유즙을 생산하는 방법.

제 1항에 있어서, 타우린 생합성의 전구체는 메티오닌 또는 메티오닌 하이드록시 유사체 (methionine hydroxy analog)인 것을 특징으로 하는, 타우린 함량이 높은 동물의 유즙을 생산하는 방법.

제 2항에 있어서, 메티오닌 하이드록시 유사체는 2-하이드록시-4-메틸티오 부타논산 (2-hydroxy-4-methylthio butanoic acid)인 것을 특징으로 하는, 타우린 함량이 높은 동물의 유즙을 생산하는 방법.

제 1항에 있어서, 반추위 분해에 대해 저항성을 갖는 보호 아미노산은 타우린 생합성 전구체인 메티오닌 또는 메티오닌 하이드록시 유사체를 중심물질로서 60∼70 중량% 함유하고, 불용성 물질인 지방산 20∼25 중량%, 전분, 덱스트린 또는 젤라틴 2∼10 중량% 및 수산화칼슘 약 0.1∼10 중량%을 코팅 물질로 하여 펠렛 (pellet)화된 것을 특징으로 하는, 타우린 함량이 높은 동물의 유즙을 생산하는 방법.

제 4항에 있어서, 추가적으로 계면활성제, 항산화제, 소포제를 포함하는 그룹 중에서 선택되는 1 이상의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 타우린 함량이 높은 동물의 유즙을 생산하는 방법.

제 4항에 있어서, 지방산은 우지 (beef tallow)인 것을 특징으로 하는, 타우린 함량이 높은 동물의 유즙을 생산하는 방법.

제 6항에 있어서, 우지는 수소 경화 우지인 것을 특징으로 하는, 타우린 함량이 높은 동물의 유즙을 생산하는 방법.

제 1항에 있어서, 단계 2의 사료 공급은 보호 아미노산 펠렛을 농후 사료와 혼합하고 일일 공급 사료량의 약 0.1∼1%의 양으로 타우린 전구체를 섭취할 수 있도록 하여 착유시에만 제한적으로 가축에 급여하는 것을 특징으로 하는, 타우린 함량이 높은 동물의 유즙을 생산하는 방법.

제 1항에 있어서, 동물의 유즙은 소, 말, 산양, 양 또는 염소로부터 얻어지는 유즙인 것을 특징으로 하는, 타우린 함량이 높은 동물의 유즙을 생산하는 방법.

제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 방법으로 생산되는 타우린이 강화된 동물의 유즙.

제 10항의 타우린 강화 유즙을 포함하는 식품 또는 음료 조성물.