KR20050092754A

KR20050092754A - 사일리지 첨가제 및 이를 사용하는 사일리지의 제조방법

Info

Publication number: KR20050092754A
Application number: KR1020057013066A
Authority: KR
Inventors: 모토하루 다케다; 마코토 와카바야시; 마사카즈 고토; 아키라 쓰카하라; 고지 유무라
Original assignee: 아지노모토 가부시키가이샤
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2005-09-22
Also published as: US20040142069A1; BRPI0406751A; EP1438901A1; JPWO2004071209A1; WO2004071209A1

Abstract

본 발명에 따라, 사일리지의 발효를 개선하면서 가축의 영양을 보강하고 비용이 저렴한 사일리지 첨가제가 제공된다.

본 발명은, pH 3.0 내지 6.0의 산성 영역으로 조정된 아미노산 발효 부가 생성액으로 이루어진 사일리지 첨가제에 관한 것이다.

Description

사일리지 첨가제 및 이를 사용하는 사일리지의 제조방법{Silage additive and process for producing silage using the same}

본 발명은, 사일리지 발효에 있어서의 락트산균을 증식시켜 사일리지 원료의 품질을 손상시키지 않고서 장기간 보존을 가능하게 하며, 2차 발효(호기적 변패)를 억제하고, 소화성을 개선하고, 질소 성분의 부여도 겸비한, 가축에게 유효한 사일리지 첨가제 및 이를 사용하는 사일리지의 제조방법에 관한 것이다.

각종 목초 등의 조사료 및 보리류, 옥수수류, 수수류·사료용 벼 등의 사료 작물, 두부박, 고구마 또는 감자 전분박, 소주박 등의 식품 제조 부산물 및 외식산업이나 식품 유통 업계에서 배출되는 잔사 등의 저장·보존 방법으로서의 사일리지 제조는, 공기를 차단하여 혐기 상태로 하고, 락트산 발효에 의해서 이의 pH를 급격하게 저하시켜 사일리지 발효 초기 단계에서의 호기성 균의 생육과, 계속해서 일어나는 혐기화 초기의 부티르산 발효의 억제를 도모함으로써, 사료의 영양성 및 기호성을 보존하는 방법이다. 종래, 반추가축·돼지 및 가금의 사료 원료의 저장·보존 및 품질 개선법으로서 일반적으로 축산 현장에서 이루어지고 있다. 사일리지 초기 발효의 트러블 방지책으로서, 포름산, 포름산암모늄, 시트르산 등의 산성화제 첨가에 의한 불량 발효 억제가 이루어지고 있다. 사일리지는 초기 발효에 이어지는 본 발효인 혐기 발효 촉진을 위해, 원료에 부착된 락트산균의 증식 촉진과 이에 동반하는 pH의 저하를 위해, 여러 가지 락트산균 제제를 증식의 출발 물질로서, 또는 당밀·글루코스 등이 당원으로서 첨가되어 있다. 락트산균 발효 종료후, 또는 사일리지 개봉후의 2차 발효(호기적 변패)가 사일리지 품질을 열화시키는 것을 방지하기 위해서 프로피온산 등의 방부제가 첨가되어 있다. 한편, 사일리지 락트산 발효는 식물 원료에 많이 함유되어 있는 섬유 성분의 분해능은 거의 없고, 원료의 소화성을 개선할 목적으로 효소제, 요소, 암모니아 등이 단독으로 또는 혼합되어 첨가되어 있다.

사일리지 품질에 있어서 가장 중요한 공정인 락트산 발효는, 고가의 락트산균 제제를 첨가하지 않더라도, 통상적으로 천연 원료에는 락트산균이 10³ 정도 부착되어 있기 때문에, 원래 이것에 의해서 이루어진다. 그러나, 사일리지 제조가 수행되는 조건이 다양하며, 락트산균총 및 락트산균총과 불량 발효균총의 우선 관계도 가지각색이며, 모든 제조 조건에서 락트산 발효를 강력하게 촉진시키는 방법이 요구되고 있다.

사일리지 제조의 대상이 되는 각종 목초 등의 조사료 및 보리류, 옥수수류, 수수류·사료용 벼 등의 사료 작물, 두부박, 고구마 또는 감자 전분박, 소주박 등의 식품 제조 부산물 및 외식 산업이나 식품 유통 업계에서 배출되는 잔사 등은, 섬유질로 소화성이 부족한 경우도 많으며, 섬유 성분의 소화성 개선은 영양성의 관점에서 매우 중요하다. 이를 위해 암모니아·요소, 고가의 섬유 분해 효소 등이 시판되고 있지만, 전자의 처리에서는 위험 작업을 동반한다. 사일리지 품질과 소화성의 개선 효과를 가지며, 염가로 조작상 용이하면서 위험성이 없는 첨가물의 개발이 요구되고 있다.

두부박, 고구마 또는 감자 전분박, 소주박 등의 수분이 높고, 당분이 풍부한 식품 제조 부산물 및 외식 산업이나 식품 유통 업계에서 배출되는 잔사는, 생산후 수시간 이내에 부패가 진행되고, 풍부한 가축 영양원을 함유하고 있음에도 불구하고, 산업 폐기물로서 처리되고 있다. 이러한 식품 제조 잔사를 염가로 조작이 간단한 보존 처리에 의해 사료 원료로서 사용되는 것이 요구된다.

도 1은 사일리지 제조용 첨가제로서 모액 단독, 당밀 단독, 모액-당밀 혼합액 또는 글루코오스 단독을 사용하여, 사일리지 락트산균 락토바실러스·플란타룸을 배양하였을 때의 배양 시간에 따르는 흡광도의 변화를 도시한 도면이다.

도 2는 사일리지 제조용 첨가제로서 모액의 첨가량이 다른 모액-당밀 혼합액을 사용하여 대맥 홀 크롭 보틀(barley whole crop bottle)의 사일리지 시험을 실시하였을 때의 제조 사일리지의 총 유기산 중에 차지하는 락트산, 아세트산, 부티르산의 비율을 도시한 도면이다.

도 3은 사일리지 제조용 첨가제로서 모액의 첨가량이 다른 모액-당밀 혼합액을 사용하여 대맥 홀 크롭 보틀의 사일리지 시험을 실시하였을 때의 모액 첨가 비율에 따르는 사일리지의 조단백 함량의 변화를 도시한 도면이다.

도 4는 사일리지 제조용 첨가제로서 모액 단독, 당밀 단독, 모액-당밀 혼합액 또는 글루코스 단독을 사용하여, 사일리지 효모를 배양하였을 때의 배양 시간에 따르는 흡광도의 변화를 도시한 도면이다.

도 5는 대조구 및 모액 첨가 처리구에서의 사일리지 개봉 직후와 8일 후의 에탄올 함량을 도시한 도면이다.

도 6은 대조구 및 모액 첨가 처리구에서의 에탄올 함량 증가율(8일 후 /개봉 직후)을 도시한 도면이다.

도 7은 대조구 및 모액 첨가 처리구에서의 사일리지 개봉 직후와 8일 후의 유기산 함량을 도시한 도면이다.

도 8은 대조구 및 모액 첨가 처리구에서의 유기산 함량 증가율(8일 후/개봉 직후)을 도시한 도면이다.

도 9는 대조구 및 모액 첨가 처리구에서의 각 사일리지의 경엽부의 NDF 함량을 도시한 도면이다.

도 10은 대조구 및 모액 첨가 처리구에서의 동일 반응계(in situ) 루멘 소화 시험으로서 소의 제1 위내에 24시간 침지후의 건물(乾物) 소실율 및 중성 세제 불용성 섬유(Neutral Detergent Fiber; NDF) 소화율을 도시한 도면이다.

도 11은 사일리지 제조용 첨가제로서 3종류의 아미노산 발효 부가 생성액을 각각 사용하여 이탈리안라이그래스(italian ryegrass) 보틀의 사일리지 시험을 실시하였을 때의 pH를 도시한 도면이다.

도 12는 대조구 및 3종류의 아미노산 발효 부가 생성액 첨가 시험구에서의 총 유기산 농도를 도시한 도면이다.

도 13은 대조구 및 3종류의 아미노산 발효 부가 생성액 첨가 시험구에서의 총 유기산 중에 차지하는 락트산, 아세트산의 비율을 도시한 도면이다.

도 14는 고구마 전분박 백사일리지 시험을 실시하였을 때에 수득된 대조구 및 모액 첨가 처리구 사일리지의 각각의 pH를 도시한 도면이다.

도 15는 고구마 전분박 백사일리지 시험을 실시하였을 때의 대조구 및 모액 첨가 처리구 제조 사일리지 각각의 총 유기산 중에 차지하는 개개의 유기산의 비율을 도시한 도면이다.

본 발명의 목적은 사일리지 발효에 있어서의 락트산균을 증식시켜 보존성이 풍부하고, 락트산 함량이 높고, 2차 발효(호기적 변패)하지 않으며, 소화성이 높고, 질소 성분량도 우수한 가축에게 효과적인 사일리지 제조를 위한 사일리지 품질 개선용 첨가제를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 당해 사일리지 첨가제를 사용하여 소화율이 향상된 사료 가치가 높은 사일리지를 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 상기한 과제를 달성하기 위해 예의 연구한 결과, 공업적으로 염가로 대량으로 입수할 수 있는 아미노산 발효 부가 생성액이 본 발명의 목적에 합치하고, 사일리지 첨가제로서 유용하다는 것을 밝혀내고 본 발명을 달성하기에 이르렀다.

즉, 제1 발명은 pH 3.0 내지 6.0의 산성 영역으로 조정된 아미노산 발효 부가 생성액으로 이루어진 사일리지 첨가제이다.

제2 발명은 아미노산 발효 부가 생성액이 L-글루탐산, L-리신 또는 L-페닐알라닌 발효 부가 생성액인 사일리지 첨가제이다.

제3 발명은 사일리지 원료에 pH 3.0 내지 6.0의 산성 영역으로 조정된 아미노산 발효 부가 생성액을, 새로운 원료의 중량을 기준으로 하여, 1.0 내지 10.0% 첨가하여 혐기적으로 발효시킴을 특징으로 하는 사일리지의 제조방법이다.

제4 발명은 또한 락트산균 및 당류를 첨가함을 포함하는 사일리지의 제조방법이다.

제5 발명은 아미노산 발효 부가 생성액이 L-글루탐산, L-리신 또는 L-페닐알라닌 발효 부가 생성액인 사일리지의 제조방법이다.

본 발명에 있어서 사용하는 아미노산 발효 부가 생성액은, 당밀, 타피오카·옥수수 등의 각종 탄수화물 원료를 당원으로 하고, 질소원으로서 암모니아, 황산암모늄 등의 각종 암모니아태 질소 원료를 함유하는 배지에 아미노산 생산균을 배양하여 수득되는 아미노산 발효액으로부터 아미노산을 분리 제거하였을 때에 발생하는 부가 생성액이다.

구체적으로, 여기에 말하는 부가 생성액이란,

① 글루탐산 등의 산성 아미노산, 페닐알라닌, 스레오닌, 트립토판 등의 중성 아미노산의 각종 아미노산 발효액을 황산, 염산 등의 광산으로 pH를 등전점으로 조정하고, 석출된 당해 아미노산을 고액 분리하였을 때에 수득되는 모액 및 이의 농축액 및 이를 탈염 농축하였을 때에 발생한 액. 또한, 모액을 제균한 액 및 이의 농축액 및 이를 탈염 농축하였을 때에 발생한 액. 이들에 포함되는 것으로서, 국제 사료로서 등록되어 있는 글루탐산 부산물(응축액), 국제사료번호(IFN) 5-01-595가 있다.

② 리신 등의 염기성 아미노산 발효액을 황산, 염산 등의 광산으로 pH 조정한 후, 강산성 양이온 교환 수지를 통하여 당해 아미노산을 흡착시킨 후의 관류액 및 이의 농축액 및 이를 탈염 농축하였을 때에 발생한 액. 또한, 모액을 제균한 액 및 이의 농축액 및 이를 탈염 농축하였을 때에 발생한 액.

이러한 아미노산 발효 부가 생성액은, 모두 pH는 3.0 내지 6.0의 산성 범위에 있다. 구성분으로는 아미노산 이외에, 질소로서 휘발성 염기상 질소, 아미노산 유기상 질소 및 발효 균체 유래의 질소가 풍부하다. 또한, 미네랄로서는 아미노산 발효액의 pH 조정에 사용한 광산 유래의 유황, 염소가 풍부하다. 기타, 미량 성분으로서 상기 이외의 미네랄, 비타민, 당류, 유기산, 발효 균체 등을 함유한다. 이상의 성분은 사일리지 발효 미생물 및 루멘 미생물의 영양분이다.

사일리지 원료로서 각종 목초, 벼짚 등의 조사료 및 보리류, 옥수수류, 수수류·사료용 벼 등 농후 사료, 두부박, 고구마 또는 감자 전분박, 소주박 등의 식품 제조 부산물 및 외식 산업이나 식품 유통 업계에서 배출되는 잔사 등을 들 수 있다. 아미노산 발효 부가 생성액을, 새로운 원료의 중량을 기준으로 하여, 1.0 내지 10.0% 첨가하고, 바람직하게는 수분 함량을 60 내지 70중량%으로 조정하고, 경우에 따라 당류 및 락트산균을 함유시킨다. 균일하게 혼합 교반한 후, 고정식 또는 가동식 사일로 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 합성 수지성 사일리지백에 봉입하여, 40일 정도 혐기적으로 발효시키는 간단한 조작으로 사일리지화하여 장기간 저장할 수 있다.

개봉후, 호기 조건하에 둔 경우에도 효모, 곰팡이 발생 등의 2차 변패가 거의 일어나지 않고, 사일리지 품질의 향상 및 안정화에 크게 기여한다.

당류로서 당밀, 환원당(예를 들면, 말토오스, 락토오스, 수크로오스, 트레할로스, 글루코오스 등)이 사용된다. 당류의 첨가량은, 원료의 당 함량을 기초로 하여, 새로운 원료 중량당 2% 이상으로 되도록 사용하는 것이 적정하다.

필요에 따라 락트산균 제제를 출발 물질로서 첨가해도 양호하다. 적당한 락트산균 제제로서 이용되는 균종은, 락토바실러스·플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스·카세이(Lactobacillus casei) 등을 들 수 있다. 첨가량은 원료의 당 함량에 따라, 새로운 원료의 중량을 기준으로 하여, 0.05 내지 1.0%가 적정하다.

당류로서 당밀을 이용하는 경우, 미리 아미노산 발효 부가 생성액과 10 내지 80%의 혼합 비율(중량비)로 조정해 두는 것이 바람직하다.

이하, 실시예 1 내지 9에 의해서 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한, 실시예 1 내지 7 및 9에서 사용한 아미노산 발효 부가 생성액은, 액체 부산 질소 비료(PAL)로서 등록되어 있고(등록번호: 생 제74220호), pH 4.5, 질소 전량 5.0중량%(이 중, 암모니아성 질소 3.5중량%), 페닐알라닌 발효 부가 생성액이다(이하, 간단하게「모액」이라고 약칭한다).

실시예 1: 대표적 사일리지 락트산균을 사용한 단리균 배양 시험

당원으로서 모액과 당밀의 혼합액을 100:0 내지 0:100의 혼합 비율(중량비)로 작성하고, 이 혼합액을 804 액체 배지(효모 엑기스 5g, 펩톤 5g, MgSO₄·7H₂O O.1g,증류수 10OOml, pH 7.O)에 환원당 농도로서 0.5중량% 상당이 되는 양을 첨가하여, 락트산균 락토바실러스·플란타룸(Lactobacillus plantarum)을 30℃에서 액체 정치 배양하였다. 여기에서 사용한 당밀은, 제당 공장 부생물로 수분 25 내지 30중량%, 당 함량 약 50중량%이다.

대조구로서 글루코스 농도 0.5중량%의 804 액체 배지를 설정하였다. 혼합비와 약칭의 상세한 것은 표 1에 기재하였다.

배양 방법은 락트산균 락토바실러스·플란타룸(Lactobacillus plantarum)을 804 액체 배지(10ml)에서 24시간 동안 배양하여, 종균을 작성하였다(pH 4.87).

다음에 본 배양으로서, 804 베이스 액체 배지(10ml)에 예비 배양한 균 락토바실러스·플란타룸(Lactobacillus plantarum) 200㎕씩 식균(16Φ시험관 사용)하고, 30℃ 항온 수조에서 액체 정치 배양을 실시하였다.

그리고, 당해 배지로부터 3시간 간격으로 48시간까지 200㎕ 샘플링하여, 15,000rpm, 5분의 조건으로 원심 분리하였다. 그 후, 상청액을 경사에 의해 제거하고, 멸균 증류수 200㎕를 가하여 세정하고, 다시 원심 분리하였다. 마지막으로 다시 상청액을 경사에 의해 제거하고, 파장 600nm에서 측정할 수 있도록 멸균 증류수로 희석하여 파장 600nm에서 흡광도(0D)를 측정하였다. 도 1은 배양 시간에 따르는 흡광도의 변화를 도시하였다. 또한, 흡광도의 증가는 락토바실러스·플란타룸균이 증식한 것을 나타낸다.

도 1에 도시한 결과로부터, 모액의 첨가에 의해 사일리지 락트산균이 급격하게 증식하고, 특히 사일리지 발효 초기에 보이는 락트산균의 증식은 5시간 내지 9시간 동안에 이루어진 것을 알 수 있다.

모액은 동시에 클로스트리디움·부틸리캄(Clostridium butylicum) 등의 사일리지 발효를 불량하게 하는 불량 발효균의 단리균 배양에서도 동일한 증식 효과가 확인되었다. 그러나, 증식 개시는 12시간 내지 16시간으로 락트산균의 증식 개시보다 느리다. 락트산균과의 증식 촉진 작용의 차이는 명백하고, 실제의 경우에서는 이들 불량 발효균은 모액 첨가를 실시하더라도 발현하기 어려운 것이, 다음에 나타내는 대맥 홀 크롭 실험에서 확인되었다.

실시예 2: 대맥 홀 크롭 보틀 사일리지 시험

모액과 당밀의 혼합액을 80:20 내지 20:80의 혼합 비율(중량비)로 작성하여, 재료의 대맥 홀 크롭의 새로운 중량당 3%가 되도록 첨가하고, 이를 1L 보틀에 충전하고(충전 밀도 500gFW/L) 사일리지 시험을 실시하였다.

대조구로서 모액 무첨가의 사일리지를 제조하였다. 혼합비와 약칭의 상세한 것은 표 2에 기재하였다.

사일리지를 제조한 후 40일째에 개봉하여 시료를 채취, 10배량의 증류수를 첨가하고 믹서로 분쇄하여 거즈 여과하였다. 여과액을 15,000rpm, 5분간, 5℃의 조건으로 원심 분리하였다. 상청액에 2배량의 6% 과염소산을 첨가하여 교반한 후, 다시 동조건으로 원심 분리하였다. 상청액을 0.45㎛ 필터로 여과하여, 액체 크로마토그래피법에 의해서 락트산과 휘발성 지방산(이하, 이들 산을「유기산」이라고 총칭한다)을 측정하였다.

표 3에 유기산 생성량과 건물 손실율 결과를, 도 2에 총 유기산 중에 차지하는 락트산, 아세트산, 부티르산의 비율을 각각 도시하였다.

표 3 및 도 2로부터 분명한 바와 같이, 총 유기산 중에 차지하는 락트산의 비율은, 모액 첨가구가 대조구에 비해 높다. 이것은 락트산균에 의한 혐기 발효가 불량 발효균에 우선하여 진행된 것을 나타내고 있다. 그 결과, 건물 손실율을 낮추는 효과도 나타났다.

또한, 총 유기산 중에 차지하는 아세트산의 비율은, 모액 첨가구가 대조구에 비해 낮다. 이것은 당을 락트산으로만 분해하는 호모형 락트산균이 당을 락트산, 아세트산, 탄산 및 물에 분해하는 헤테로형 락트산균에 우선하여 증식하고 있는 것을 시사하고 있다. 이 결과도 건물 손실율을 낮추는 효과가 되고 있다.

또한, 총 유기산 중에 차지하는 부티르산의 비율은, 모액 비율 50중량% 이상의 모액 첨가 처리구에서는 대조구에 비해 낮다. 이 결과도 불량 발효를 억제하고, 건물 손실율을 낮추는 효과가 되고 있다.

또한, 모액 첨가에 의해 질소 성분이 부여되고, 사일리지의 조단백 함량은 모액 첨가 비율의 증가에 따라 증가한다. 이 결과를 도 3에 도시하였다.

실시예 3: 사일리지로부터 단리한 효모의 배양 시험

모액과 당밀의 혼합액을 100:0 내지 0:100의 혼합 비율(중량비)로 작성하고, 이 혼합액을 PYG 액체 배지(펩톤 10g, 효모 엑기스 5g, 증류수 1000ml, pH 6.7 내지 6.8)에 환원당 농도로서 O.5중량% 상당이 되는 양을 첨가하여, 사일리지 효모를 30℃에서 액체 정치 배양을 실시하였다.

대조구로서 글루코스 농도 O.5중량%의 PYG 액체 배지를 설정하였다. 혼합비와 약칭의 상세한 것은 표 4에 기재하였다.

배양 방법은 우선 예비 배양으로서 사일리지 효모를 PYG 액체 배지(10ml)에서 24시간 동안 배양하여 종균을 작성하였다(pH 6.7 내지 6.8).

다음에 본 배양으로서, PYG 액체 배지(10ml)에 예비 배양한 사일리지 효모균 200㎕씩 식균(16Φ시험관 사용)하여, 30℃(인큐베이터) 진탕 배양(200왕복/분)을 실시하였다.

그리고, 당해 배지에 의해 4시간 간격으로 16시간까지 100㎕ 샘플링하여, 15,000rpm, 5분의 조건으로 원심 분리하였다. 그 후, 상청액을 경사에 의해 제거하고, 멸균 증류수 100㎕를 가하고 세정하여 다시 원심 분리하였다. 마지막으로 다시 상청액을 경사에 의해 제거하고, 파장 600nm에서 측정할 수 있도록 멸균 증류수로 희석하여, 파장 600nm에서 흡광도(OD)를 측정하였다. 도 4에 배양 시간에 따르는 흡광도의 변화를 도시하였다. 또한, 흡광도의 증가는 사일리지 효모균이 증식한 것을 나타낸다.

도 4에 도시한 결과로부터, 사일리지 초기 발효에서 문제가 되는 효모 생육에 관해서는 단리 배양으로 모액의 첨가 비율을 높임에 따라, 현저하게 억제되는 것이 확인되었다.

또한, 본 시험은 효모의 적정한 배양 시험이고, 그 상황은 사일리지 개봉후의 호기, 알맞은 습도·온도·양분(락트산, 잔당 등)과 거의 유사하다. 따라서, 이 결과는 사일리지 개봉후 첫번째로 활동을 개시하는 효모의 활동을 억제하는 실증 데이터의 하나가 된다.

실시예 4: 개봉후의 2차 발효(호기적 변패)에 의한 사일리지 품질 평가 시험(에탄올 함량의 측정)

대맥 홀 크롭 보틀 사일리지 시험에서 사일리지 제조, 제조후 40일째에 개봉하여, 개봉 직후와 8일 후의 에탄올 함량을 측정하였다. 모액과 당밀의 혼합액을 80:20 내지 20:80의 혼합 비율(중량비)로 작성하여, 재료인 대맥 홀 크롭의 새로운 중량당 3%가 되도록 첨가하고, 이를 1L 보틀에 충전하고(충전 밀도 500gFW/L), 대맥 홀 크롭 사일리지를 제조하였다.

대조구로서 모액 무첨가의 사일리지를 제조하였다. 혼합비와 약칭의 상세한 것은 표 5에 기재하였다.

제조후 40일째의 사일리지를, 매일 1시간 정도 교반하여 공기와 혼합 처리를 실시하였다. 개봉 직후와 8일 후에 샘플링하여 에탄올 함량을 측정하였다. 대조구 및 모액 첨가 처리구에서의 사일리지 개봉 직후와 8일 후의 에탄올 함량의 측정결과를 도 5에 도시하였다. 또한, 대조구 및 처리구에서의 에탄올 함량 증가율(8일 후 /개봉 직후)을 도 6에 도시하였다.

도 5 및 6으로부터 사일리지 개봉후의 에탄올 함량은 모액 비율이 높은 모액 첨가 처리구만큼 낮은 것을 알 수 있다.

에탄올은 본래 사일리지에서는 효모 또는 헤테로형 락트산균에 의해서 생성되는 것이다. 양자는 모두 통성 혐기성균이다. 개봉 후에는 호기 상태이기는 하지만, 본 실험과 같이 당이 남기 쉬운 재료(곡실(穀實) 부분이 당분으로서 남는 경우가 있다)를 사일리지로 하였을 때, 상기 미생물의 활동은 잠시 계속된다. 본 실험의 결과로부터 모액의 첨가 비율이 높아짐에 따라, 이들 미생물의 활동은 억제된다.

실시예 5: 개봉후의 2차 발효(호기적 변패)에 의한 사일리지 품질 평가 시험(유기산 함량의 측정)

실시예 2에 의해서 실시한 대맥 홀 크롭 보틀 사일리지 시험에서 사일리지 제조, 제조후 40일째에 개봉하여, 개봉 직후와 8일 후의 유기산 함량을 측정하였다.

대조구로서 모액 무첨가의 사일리지를 제조하였다. 혼합비와 약칭의 상세한 것은 표 6에 기재하였다.

제조후 40일째의 사일리지를, 매일 1시간 정도 교반하여 공기와 혼합 처리를 실시하였다. 개봉 직후와 8일 후에 샘플링하여 유기산 함량을 측정하였다. 대조구 및 모액 첨가 처리구에서의 사일리지 개봉 직후와 8일 후의 유기산 함량의 측정결과를 도 7에 도시하였다. 또한, 대조구 및 처리구에서의 유기산 함량 증가율(8일 후 /개봉 직후)을 도 8에 도시하였다.

도 7 및 8로부터 사일리지 개봉후의 락트산 및 아세트산 함량은 모액 비율이 높은 모액 첨가 처리구만큼 그 함량 증가율이 감소되는 것을 알 수 있다.

본 실험과 같이 가용성 당이 많은 재료(사일리지 개봉 후에도 곡실 부분이 당분으로서 남는 경우가 있다)를 사일리지 제조하였을 때, 사일리지 개봉 후에도 락트산균을 비롯한 통성 혐기성 미생물의 활동은 잠시 계속된다. 락트산은 호모형 및 헤테로형 락트산균에 의해, 아세트산은 헤테로형 락트산균 및 호기적 미생물에 의해서 생성된다. 또한, 사일리지 개봉 후에는 효모의 활동으로 유도되고, 호기적 미생물은 활동을 개시한다. 여기에서도 효모에 의해서 아세트산은 생성된다.

즉, 본 실험의 결과로부터 모액의 첨가 비율이 높아짐에 따라, 락트산균을 비롯한 통성 혐기성균, 효모 및 호기성 미생물의 활동은 억제된다.

부티르산균에 관해서는 호기 상태에서는 모든 시험구에서 억제되고 있다.

실시예 6: 사일리지 개봉후의 2차 발효(호기적 변패)에 의한 사일리지 품질 평가 시험(2차 발효 과정에서의 곰팡이 콜로니의 소장)

모액과 당밀의 혼합액을 80:20 내지 20:80의 혼합 비율(중량비)로 작성하고, 재료의 대맥 홀 크롭의 새로운 중량당 3%가 되도록 첨가하고, 이를 1L 보틀에 충전하여(충전 밀도 500gFW/L) 대맥 홀 크롭 보틀 사일리지 시험을 실시하였다.

대조구로서 모액 무첨가의 사일리지를 제조하였다. 혼합비와 약칭의 상세한 것은 표 7에 기재하였다.

대맥 홀 크롭 보틀 사일리지 시험에서 수득된 사일리지 미생물의 생육 상황을 평가하기 위해서, 개봉 직후, 2일 후 및 6일 후에 채취한 사일리지 샘플 20g에 증류수 200ml을 첨가하고, 믹서로 1분 동안 교반한 후, 거즈 2장으로 여과하여 수득한 여과액을 사용하고, 영양 한천 배지(펩톤 5g, 고기 엑기스 3g, 한천 15g, 증류수 1000ml, pH 6.8)에서 배양하였다. 매일 곰팡이 콜로니 수를 세어 평형이 된 수를 곰팡이 콜로니 측정수로 하였다. 그 결과를 표 8에 기재하였다.

표 8에 기재한 결과로부터 분명한 바와 같이, 모액의 혼합 비율 50% 이상에서는, 개봉 6일후까지 곰팡이 콜로니가 검출되지 않았다.

이것은 모액 첨가에 의해 2차 발효에 관여하는 곰팡이의 생육이 억제되어 있다고 시시하고 있다.

실시예 7: 대맥 홀 크롭 사일리지의 동일 반응계 루멘 소화율의 개선 효과 시험

모액과 당밀의 혼합액을 80:20: 내지 20:80의 혼합 비율(중량비)로 작성하고, 재료의 대맥 홀 크롭의 새로운 중량당 3%가 되도록 첨가하고, 이를 1L 보틀에 충전하여(충전 밀도 500gFW/L) 대맥 홀 크롭 보틀 사일리지를 제조하였다.

대조구로서 모액 무첨가의 사일리지를 제조하였다. 혼합비와 약칭의 상세한 것은 표 9에 기재하였다.

첫번째로, 각 모액 첨가 처리구의 제조 사일리지에 관해서 각각 대맥 홀 크롭 전체중, 소화율이 양호한 각실부를 제거하고, 난소화성(섬유분이 많음)의 경엽부의 중성 세제 불용성 섬유(NDF^*1) 함량에 관해서 조사하였다. 동일 반응계 루멘 소화율^*2은 루멘 피스텔 장착 소의 제1 위 내에 24시간 동안 침지시켜 건물 소실율 및 NDF 소화율을 조사하였다. 그 결과를 도 9 및 도 10에 도시하였다.

*1: 중성 세제 불용성 섬유, 중성 세제 처리 잔사로부터 회분을 제거한 섬유 성분, 주로 세포벽을 구성하는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 이루어진다.

*2: 실제의 동물을 사용하여 소화율을 측정하는 시험법의 하나.

우선, 모액 첨가 처리구에서는 대조구와 비교하여, 사일리지 저장 중에 대맥 홀 크롭 경엽부의 섬유 성분 함량의 현저한 저하가 확인되었다. 이것은 도 9로부터 중성 세제 불용성 섬유(NDF)가 모액 첨가에 의해 감소되고 있는 것에 의해 분명하다.

또한, 건물 소화율과 NDF 소화율의 개선 효과가 확인되었다(도 10 참조).

조사료 원료의 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스는 리그닌과 결합하여 난소화성 매트릭스 구조를 형성하여 반추 위내 미생물에 이용되기 어렵다. 즉, 이러한 섬유가 반추 가축의 에너지원으로서 이용되지 않은 채로 배설되어 버린다. 그러나, 모액을 조사료에 1 내지 10중량%의 범위로 첨가함으로써, 섬유 구조의 현저한 붕괴가 야기되는 것을 전자 현미경으로 관찰하였다. 이것은 소화율의 현저한 개선에 강하게 기여하고 있다.

실시예 8: 이탈리안라이그래스 보틀 사일리지 시험

본 실시예에서 사용한 아미노산 발효 부가 생성액은,

① 글루탐산 발효액을 황산으로 pH를 등전점으로 조정하고, 석출된 당해 아미노산을 고액 분리하였을 때에 수득되는 모액을, 암모니아로 pH를 5정도로 조정하여 탈염 농축하였을 때에 발생한, pH 4.7, 질소 전량 6.2중량%(이 중 암모니아성 질소 4.3중량%)의 글루탐산 발효 부가 생성액(이하, 간단하게「Glu 모액」이라고 약칭한다),

② 리신 발효액을 황산으로 pH를 3정도로 조정한 후, 강산성 양이온 교환 수지에 당해 아미노산을 흡착시킨 후의 관류액을, 원심 분리에 의해 균체와 상청액의 2분획으로 나눈다. 그리고, 상청액을 수산화나트륨 용액으로 pH를 5정도로 조정하고, 탈염 농축하였을 때에 발생한 액에 전술의 균체를 혼합한, pH 4.2, 질소 전량 5.9중량%(이 중 암모니아성 질소 4.7중량%)의 리신 발효 부가 생성액(이하, 간단하게「Lys 모액」이라고 약칭한다) 및

③ 실시예 1 내지 7에서 사용한 페닐알라닌 발효 부가 생성액(이하, 간단하게「Phe 모액」이라고 약칭한다)이다.

이들 Glu 모액, Lys 모액 및 Phe 모액을, 재료인 이탈리안라이그래스의 새로운 중량당 3%가 되도록 각각 첨가하여, 이를 1L 보틀에 충전하고(충전 밀도 760gFW/L) 사일리지 시험을 실시하였다. 대조구로서 모액 무첨가의 사일리지를 제조하였다.

사일리지를 제조후 40일째에 개봉하여, 시료를 채취, 10배량의 증류수를 첨가하여 믹서로 분쇄하고 거즈 여과하였다. 여과액을 15,000rpm, 5분간, 5℃의 조건으로 원심 분리하였다. 상청액에 2배량의 6% 과염소산을 첨가하여 교반한 후, 다시 동조건으로 원심 분리하였다. 상청액을 0.45㎛ 필터로 여과하여, pH 및 액체 크로마토그래피로 휘발성 지방산을 측정하였다.

도 11에 대조구 및 Glu 모액, Lys 모액 및 Phe 모액 첨가 처리구 사일리지의 pH를 각각 도시하였다.

도 12에 대조구 및 Glu 모액, Lys 모액 및 Phe 모액 첨가 처리구에서의 총 유기산 농도를 각각 도시하였다.

도 13에 대조구 및 Glu 모액, Lys 모액 및 Phe 모액 첨가 처리구에서의 총 유기산 중에 차지하는 락트산, 아세트산의 비율을 각각 도시하였다.

도 11, 12, 13으로부터 분명한 바와 같이, 총 유기산 생성량 및 총 유기산 중에 차지하는 락트산의 비율은, Glu 모액, Lys 모액 및 Phe 모액 첨가 처리구가, 대조구에 비해 높다. 이것은 이러한 모액이 사일리지 락트산 발효를 촉진시켜 사일리지 품질을 현저하게 개선하는 효과가 있는 것을 나타내고 있다.

실시예 9: 고구마 전분박 백사일리지 시험

가고시마, 미야자키현을 중심으로 생산되고 있는, 당화 원료인 고구마 전분의 부생물인 고구마 전분박을 사용하여 사일리지를 제조하였다.

본 실시예에서 사용한 고구마 전분박의 일반적인 특징을 표 10에 기재하였다.

재료의 전분박의 새로운 중량당 10%가 되도록 밀기울을 첨가하여 수분 조정하였다. 여기에 5%가 되도록 Phe 모액을 첨가하고, 폴리에틸렌의 사일리지 백에 20kg 충전하고, 진공 흡인, 밀폐하여 사일리지 시험을 실시하였다. 또한, 락트산균을 수분 조정한 재료에 10⁵c.f.u/gFW가 되도록 첨가한 처리구와 모액 무첨가의 대조구를 마련하고, 사일리지를 제조하였다.

또한, 각 시험구 및 대조구를 표 11에 기재하였다.

사일리지를 조정한 후 약 40일 후에 개봉하여 시료를 채취하고, 10배량의 증류수를 첨가하여 믹서로 분쇄하고, 거즈 여과하였다. 여과액을 15,000rpm, 5분간, 5℃의 조건으로 원심 분리하였다. 상청액에 2배량의 6% 과염소산을 첨가하여 교반한 후, 다시 동조건으로 원심 분리하였다. 상청액을 0.45㎛ 필터로 여과하고, pH 및 액체 크로마토그래피법에 의해서 유기산을 측정하였다. 그 결과를 도 14 및 15에 도시하였다.

도 14로부터 분명한 바와 같이, 모든 구에서 pH가 4 이하로 낮으며, 양호한 사일리지였다. 그러나, 도 15로부터 분명한 바와 같이 총 유기산 중에 차지하는 락트산의 비율은 처리구 1과 처리구 2 사이에서 거의 동등하고, 대조구 1, 대조구 2, 처리구 2 및 처리구 1의 순서로 높아지고 있다. 이것은 첨가한 락트산균의 효과뿐만 아니라 첨가한 모액이 사일리지 락트산 발효를 촉진시켜 사일리지 품질을 현저하게 개선시키는 효과가 있는 것을 나타내고 있다.

본 발명은 사일리지 원료에 아미노산 발효 부가 생성액을 첨가함으로써, 사일리지 발효에 있어서의 락트산균 발효의 촉진 효과 및 강고한 원료중 섬유 구조의 붕괴, 즉, 사료 원료 중의 리그닌으로부터의 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스의 분리 촉진이 도모되어 장기간 보존성이 풍부하고, 락트산 함량이 높고 소화성이 높으며, 질소 성분량도 우수한 사일리지를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명은 아미노산 발효 부가 생성액 중의 질소원을 효과적으로 이용할 수 있다.

Claims

pH 3.0 내지 6.0의 산성 영역으로 조정된 아미노산 발효 부가 생성액으로 이루어진 사일리지 첨가제.
제1항에 있어서, 아미노산 발효 부가 생성액이 L-글루탐산, L-리신 또는 L-페닐알라닌 발효 부가 생성액인 사일리지 첨가제.
사일리지 원료에 pH 3.0 내지 6.0의 산성 영역으로 조정된 아미노산 발효 부가 생성액을, 새로운 원료의 중량을 기준으로 하여, 1.0 내지 10.0% 첨가하여 혐기적으로 발효시킴을 특징으로 하는, 사일리지의 제조방법.
제3항에 있어서, 락트산균 및 당류를 추가로 첨가함을 포함하는, 사일리지의 제조방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 아미노산 발효 부가 생성액이 L-글루탐산, L-리신 또는 L-페닐알라닌 발효 부가 생성액인, 사일리지의 제조방법.