본 발명에서 "키틴(Chitin)"이란 하등생물의 껍데기를 구성하는 자연계에 존재하는 천연 동물성 섬유질로서 엔-아세틸 글루코사민(N-Acetyl Glucosamine)이라는 당이 β1-4 형태로 결합한 분자량 100만 이상의 고분자 물질이다.
본 발명에서 "키토산(Chitosan)"이란 탈아세틸화 반응을 거쳐 키틴으로부터 얻어지는 폴리머로서 키틴의 거대분자가 저분자화된 형태를 말한다.
본 발명에서 "키토산 올리고당(Chitosan-Oligosaccharide)"이란 분자량이 10만∼20만인 키틴을 다시 한번 저분자화하여 글루코사민(Glucosamine) 2∼10개까지 분해한 것을 말한다.
본 발명에서 "가축"이란 닭, 오리, 타조, 칠면조 등의 가금류, 소, 돼지, 염소, 양 등의 척추동물, 어류 등 사람이 식용을 목적으로 사육 또는 양식하는 모든 동물을 포함하는 의미로 사용된다.
본 발명에서 "저콜레스테롤 동물성 식품"이란 저콜레스테롤 가축으로부터 생산되는 모든 식품으로 육류, 어류, 우유 및 유제품 등을 모두 포함한다.
본 발명에서 "콜레스테롤 저하"란 특별히 한정하지 않는 한 정상상태에서의 콜레스테롤 평균 수치를 갖는 가축과 그 육제품, 우유, 유제품 및 그 가공식품 등에 있어서 그 콜레스테롤 수치를 낮추는 행위 또는 낮춰진 상태를 말한다.
상기 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 구성은 본 발명자가 특허를 받은 미생물 및 발효배지를 이용한 미생물발효법에 의해 생산된 조단백질, 조지방, 조섬유, 조회분, 칼슘, 인, 카로티노이드를 함유하는 사료첨가제(특허등록번호; 10-0351754)의 용도특허에 관한 출원으로써, 그 주요구성은 키틴, 키토산 또는 키토산 올리고당 중 어느 하나 이상이 0.01 내지 5.0중량%를 함유하게 하는 것을 특징으로 한다.
발효배지를 이용한 미생물발효법에 의해 생산된 조단백질, 조지방, 조섬유, 조회분, 칼슘, 인의 함량을 각각 조단백질 15 내지 21중량%, 조지방 12 내지 18중량%, 조섬유 8 내지 14중량%, 조회분 20 내지 27중량%, 수분 8.0 내지 11.0중량%, 칼슘 3.0 내지 5.0중량%, 인 1.0 내지 3.0중량%, 카로티노이드 20 내지 200ppm을 함유하는 것을 특징으로 하는 가축에 대한 사료첨가제를 사용하는데 있어서 조단백질, 조지방, 조섬유, 조회분의 함량을 각각 상기와 같은 범위로 정함은 일반 가축에 대한 사료첨가제에 대한 성분 비율에 기초하였다.
또한, 상기 사료첨가제에 유카(yucca)류 식물 추출물을 0.5중량% 내지 10.0중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콜레스테롤 저하용 가축에 대한 사료첨가제, 상기 사료첨가제를 가축에게 급여하여 생산된 육제품 및 이들의 가공식품에 관한 것이다.
상기 구성 중 유카(yucca)류 식물을 부연설명하면, 유카(yucca)류 식물의 추출물은 동물 배설물의 암모니아수준과 악취를 크게 감소시키는 방향제나 항균제, 음식물 향신료 등으로 이용하였다. 이런 유카류 식물에는 천수란(千壽蘭,Yucca aloifolia), 세엽사란(細葉絲蘭,Yucca angustifolia) 흑발산(黑髮山,Yucca endrichiana), 사란(絲蘭,Yucca filamentosa, Yucca treculeana), 후엽군대란(厚葉君代蘭,Yucca gloriosa), 군대란(君代蘭, Yucca recurvifolia) 등 다양한 식물로 분류되어 있다. 본원발명에서는 키틴, 키토산, 키틴올리고당과 아울러 유카(yucca)류 식물 추출물, 그 중 특히 북미 남서부 사막에서 자생하는 유카 시디게라(Yucca Schidigera)에서 추출한 천연추출물을 이용한 콜레스테롤 저하용 사료첨가제의 연구도 함께 하였다. 유카 추출물은 멕시코의 바자 캘리포니아(Baja California)에서 유카 추출물을 생산하는 생산업체(Agroindustrias El Alamo)가 만든 바이오파우더 300엠알(BIOPOWER 300MR)제품으로부터 얻을 수 있다.
이하 본 발명의 구성을 실시예, 시험예, 도표를 통하여 상세히 설명하기로 한다. 하기의 실시예, 시험예, 도표는 특허청구범위에 속하는 특정한 일례만 예시하였을 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것을 아니다.
실시예 1. 시험동물 및 시험설계
2000년 10월 20일부터 11월 17일까지 28일동안 단국대학교 실험동물사육실에서 50주령 아이에스에이 브라운(ISA Brown) 산란계 144수를 공시하여 실시하였다.
옥수수-대두박 위주의 기초사료, 기초사료에 본 발명의 사료첨가제를 0.5% 첨가한 시험구 1, 기초사료에 본 발명의 사료첨가제를 1.0% 첨가한 시험구 2, 기초사료에 본 발명의 사료첨가제 0.5%와 유카추출물(yucca extract) 0.05%를 첨가한 시험구 3의 대조구 4개를 처리하여 각 처리구당 6반복, 반복당 6마리씩 완전 임의배치하였다.
시험사료는 옥수수-대두박 위주의 사료로서 앤알씨(NRC: National Research Council(1994)) 사양표준을 기초로 하여 2,904㎉/㎏ 대사에너지(metablic energy), 15.45% 조단백질, 0.70% 라이신(lysine), 3.25% 칼슘(Ca), 0.61% 인(P)을 함유토록 하였다(표 1).
시험사료는 가루 형태로 산란율과 체중을 고려하여 일정한 양을 급여하였으며, 물은 자동급수기를 이용하여 자유로이 먹을 수 있도록 사양하였다. 총 점등시간은 일일 14시간이 되도록 조절하였다. 상기 기초사료의 구성성분을 이하 표 1에 나타내고, 상기 유카추출물의 구성성분을 이하 표 2에 나타내고, 상기 사료첨가제를 표 3에 나타낸다.
기초사료 조성물 |
구성분(Ingredients) |
함량(중량%) |
옥수수(Corn) |
50.40 |
밀겨(Wheat grain) |
10.00 |
대두가루(Soybean meal(조단백질(CP) 46%)) |
18.70 |
옥수수 글루텐 가루(Corn gluten meal) |
2.00 |
밀겨(Wheat bran) |
5.00 |
동물성지방(Animal fat) |
4.40 |
석회(Limestone) |
7.50 |
인산칼슘(Tricalcium phosphate(인 18%)) |
1.40 |
염(Salt) |
0.30 |
디엘-메티오닌(DL-methionine)(50%) |
0.10 |
비타민 프리믹스(Vitamin premixa) |
0.10 |
미네랄 프리믹스(Mineral premixb) |
0.10 |
화학 조성(Chemical compositionc) |
대사에너지(Metabolic energy), ㎉/㎏ |
2,904 |
조단백질(Crude protein), % |
15.45 |
조섬유질(Crude fiber), % |
1.80 |
라이신(Lysine), % |
0.70 |
메티오닌(Methionine), % |
0.32 |
칼슘(Calcium), % |
3.25 |
인(Phosphorus), % |
0.61 |
a프리믹스 ㎏당 함량: 12,500,000 IU 비타민 A, 2,500,000 IU 비타민 D3,10,000㎎ 비타민 E, 2,000㎎ 비타민 K3, 50㎎ 바이오틴, 500㎎ 엽산,35,000㎎ 나이아신, 10,000㎎ 칼슘-판토테네이트, 1,000㎎ 비타민 B6,5,000㎎ B2, 1,000㎎ 비타민 B1그리고 15㎎ 비타민 B12 b프리믹스 ㎏당 함량: 25,000㎎ 구리, 40,000㎎ 철, 60,000㎎ 아연,1,500㎎ 요오드, 300㎎ 코발트, 150㎎ 셀레늄.c계산치 |
유카추출물(Yucca extract)의 구성성분 |
구성분 |
함량(중량%) |
조단백질(Crude protein) |
5.46 |
수분함량 |
5.88 |
조섬유(Crude fiber) |
24.10 |
조회분(Crude ash) |
7.59 |
조지방 |
0.69 |
탄수화물 |
56.28 |
총 함량 |
100.00 |
열량(Calories)FDA 공인(U.S.FDA 21 172.510) |
2,580㎉/㎏ |
*평균 분석에 의한 함량 |
본 발명 사료첨가제의 성분함량 |
성분 |
함량(중량%) |
조단백질 |
18.6% |
조지방 |
14.5% |
조섬유 |
10.7% |
조회분 |
22.6% |
수분 |
9.0% |
칼슘 |
4.3% |
인 |
1.7% |
키틴 및 키토산 |
4.0% |
키토산 올리고당 |
3.0% |
카로티노이드 |
50 ppm 이상 |
시험예 1. 난황계수, 난황색 및 난황내 콜레스테롤 함량
오자키(OZAKI)사의 캘리퍼스로 난황의 높이와 직경을 측정하여 난황의 높이를 난황의 직경으로 나누어 계산하였다. 난황색은 난황색상팬(Yolk colour fan: Roche, Switzerland)을 이용하여 난황의 색도를 측정하였다. 각각의 처리구에서 무작위 추출된 계란의 난황 2g을 취하여 33% 수산화칼륨(KOH) 0.6㎖와 에틸알콜(EtOH) 9.4㎖ 그리고 내부표준(Internal standard) 5α-콜레스탄(5α-cholestane: Sigma Co., USA) 1㎖를 첨가하여 75℃에서 1시간동안 반응시킨다. 반응이 끝나면 방냉한 후, 증류수 5㎖, 헥산(hexane) 10㎖를 넣고 혼합하여 방치하였다가 상층액을 황산나트륨(Na2SO4)탈수한 후 여과한 시험용액을 기체 크로마토그래피(gas chromatography: Hewlett Packard 6890 Plus, USA)에 주입하였다. 상기 기체 크로마토그래피(Gas chromatography)의 분석조건은 이하 표 4에 나타낸다.
기체 크로마토그래피의 작동 조건 |
기기(Instrument) |
휴렛 팻커드 6890 플러스(Hewlett Packard 6890 Plus) |
검출기(Detector) |
에프아이디(FID) |
관(Columm) |
에이치피-이노왁스(HP-INNOWax)0.25㎛×30m × 0.32mm ID |
주입구(Injection port) |
300℃ |
검출구(Detection port) |
300℃ |
운반기체(Carrier gas) |
질소(N2) |
상기 시험예 1에 의한 결과를 이하 표 5에 나타낸다.
사료첨가제가 난황색, 난황계수 및 난황내 콜레스테롤 함량에 미치는 영향 |
종류 |
기초사료 |
시험구 1 |
시험구 2 |
시험구 3 |
난황색 |
7.02±0.76c |
7.60±0.86b |
7.68±0.54b |
7.72±0.17b |
난황계수 |
0.42±0.04c |
0.42±0.03c |
0.43±0.03bc |
0.45±0.03b |
콜레스테롤함량(%e) |
1.32±0.07b |
1.28±0.04bc |
1.23±0.03cd |
1.19±0.05d |
a시험구 1(기초사료 + 사료첨가제 0.5%)시험구 2(기초사료 + 사료첨가제 1.0%)시험구 3(기초사료 + 사료첨가제 0.5% + 유카추출물 0.05%)bcd같은 열에서 다른 위첨자를 가진 평균±표준편차는 서로 다른 것을나타낸다.(P<0.05)e난황 샘플은 시험구당 40마리의 산란계로부터 채집되었다. |
상기 표 5에 나타낸 바와 같이 난황색은 대조구와 비교하여 본 발명 사료첨가제를 첨가함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다(P<0.05). 이러한 현상은 본 발명 사료첨가제에 함유되어 있는 카로티노이드(carotenoid)에 의한 것으로 사료되며, 벨야빈과 마랑고스(Belyavin CG, Marangon AG 1989 Natural products for egg yolk pigmentations. In: Recent developments in poultry nutrition. Butterworths London p.239∼260.)는 사료에 함유된 잔토필(xanthopyll), 베타-카로틴(β-carotene) 등과 같은 카로티노이드류는 흡수된 후에 난황에 침착하여 색상에 영향을 미친다는 보고에 의한 것으로 사료된다. 난황계수는 대조구와 비교하여 본 발명 사료첨가제+유카(Yucca)처리구가 유의적으로 높게 평가되었다(P<0.05).또한 난황내 콜레스테롤 함량에 있어서는 본 발명 사료첨가제를 첨가함에 따라 총콜레스테롤의 함량이 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 표 5에서 볼 수 있듯이 대조구와 비교하여 볼 때 본 발명 사료첨가제를 증가시킬수록 난황내 콜레스테롤 함량을 감소시키는 효과가 있음을 알 수 있다. 또한 유카(Yucca)추출물과 함께 본 발명 사료첨가제를 사용하면 그 효과가 현저한 것으로 나타났다.
시험예 2. 혈청내 콜레스테롤 함량
혈청내 콜레스테롤 함량을 측정하기 위하여 처리당 10마리씩 시험종료시에 익정맥에서 혈액을 채취하여 4℃에서 2,000×g로 20분간 원심분리하여 혈청을 분석에 이용하였다.
분리된 혈청은 효소착색측정법(enzymatic colorimetric method: Allain CC, Poon LS, Chan CSG, Richmond W, Fu PC 1974 Enzymatic determination of total serum cholesterol. Clinic chemistry 20: 470∼475)에 의하여 총 콜레스테롤의 농도는 티콜(T. chol) 검사시약(Boehringer Mannheim Co., Germany)에 고밀도지단백질(HDL) 콜레스테롤의 농도는 고밀도지단백질-시(HDL-C) 검사시약(Boehringer Mannheim Co., Germany)에, 또한 중성지질의 농도는 티지(T.G) 검사시약(Boehringer Mannheim Co., Germany)에 반응시켜 자동 생화학 분석기(Hitachi 747, Hitachi, Japan)를 이용하여 혈청 내 콜레스테롤 함량을 측정하였다.
상기 시험예 2에 의한 결과를 이하 표 6에 나타낸다.
사료첨가제가 혈청내 콜레스테롤 함량에 미치는 영향 |
종류 |
기초사료 |
시험구 1 |
시험구 2 |
시험구 3 |
총콜레스테롤(㎎/㎗) |
125.00±3.09c |
128.00±2.59c |
108.80±2.94d |
91.40±3.32d |
트리글리세라이드(㎎/㎗) |
78.35±4.58c |
74.90±2.19c |
64.76±2.43d |
61.02±3.48d |
고밀도지단백질콜레스테롤(㎎/㎗) |
12.00±0.94d |
12.60±1.24d |
19.20±1.36c |
19.20±1.05c |
저밀도지단백질콜레스테롤(㎎/㎗) |
97.40±2.41c |
100.42±2.73c |
76.65±2.31d |
60.00±1.99e |
a혈액 샘플은 시험구당 10마리의 산란계로부터 채집되었다.b시험구 1(기초사료+사료첨가제 0.5%)시험구 2(기초사료+사료첨가제 1.0%)시험구 3(기초사료+사료첨가제 0.5% +유카추출물 0.05%)cde데이타는 평균±표준편차로 나타냈고, 유의한 변화를 나타내지 않았다.(P>0.05) |
상기 표 6에 나타낸 바와 같이 시험사료를 급여한 산란계에 대한 혈청내 중성지질 및 콜레스테롤 농도를 나타내었다. 혈청내 총 콜레스테롤과 중성지질 함량에 있어서는 시험구 2와 시험구 3의 실험에서 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 또한 고밀도지단백질(HDL) 콜레스테롤 농도는 시험구 2와 시험구 3이 통계적으로 차이를 나타내며 증가하였으며(P<0.05), 저밀도지단백질(LDL) 콜레스테롤 함량에 있어서는 시험구 2와 시험구 3이 유의적으로 감소하여 심혈관계 질환 발생의 주요 인자로 알려져 있는 저밀도지단백질(LDL) 콜레스테롤이 감소된 계란을 생산 가능한 것으로 사료된다.
산란계 사료내에 본 발명 사료첨가제를 1.0% 이상 첨가하거나 혹은 본 발명 사료첨가제를 0.5% 첨가하면서 유카추출물(Yucca extract) 0.05% 첨가하였을 경우 난황내 콜레스테롤 함량을 감소시켜 특수란의 생산 가능성을 나타낼 것으로 사료된다.
키틴, 키토산 또는 키토산올리고당이 각각 0.01중량%보다 낮으면 콜레스테롤 저하 효과를 기대하기 힘들고, 5.0중량%를 넘게 되면 사료첨가제에 대한 키틴, 키토산, 키토산올리고당의 비율이 지나치게 높아져 저콜레스테롤 동물성 식품을 생산하더라도 단가대비 생산성에 있어서 경제성이 떨어지는 단점이 있다. 키틴, 키토산 또는 키토산올리고당이 각각 0.01 내지 5.0중량% 범위내에서 콜레스테롤을 저하시키는 데 유의한 효과가 있다.
상기 표 6의 시험구 3(기초사료 + 사료첨가제 0.5% + 유카추출물 0.05%)에 의거 유카류 식물 추출물은 키틴, 키토산, 키토산올리고당 함유 사료첨가제의 10분의 1을 사용하였다. 사료첨가제 중 5 내지 15중량%(기초사료의 0.025 내지 0.075중량%)를 사용하였으며, 이로 인한 효과가 최적의 콜레스테롤 저하 효과를 나타내었다.
상기의 실시예나 시험예의 경우 공시동물을 닭으로 하여 사료첨가제를 첨가하였으나, 이는 닭의 산란을 통하여 계란에 함유된 콜레스테롤의 측정(콜레스테롤 함량이 일정하게 높음)이 용이할 뿐만 아니라 닭의 혈청내 콜레스테롤 함유를 측정할 수 있는 이점이 있어 닭을 공시동물로 채택한 것이다. 따라서, 닭 이외에 일반적인 가축인 오리, 타조, 돼지나 소 등의 경우에 있어서도 본 발명 사료첨가제를 이용하여 혈청내 콜레스테롤 함유를 측정할 수 있다는 점에서 본 발명의 가축 사료제를 일반적인 가축을 대상으로 적용할 수 있으리라 추론된다.
본 발명의 보호범위는 상술한 특정의 실시예, 시험예, 도표에 기재된 내용에 한정되지 아니한다. 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형은 물론 변형가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.