KR20070057721A - 면역 증강 활성을 갖는 효모액 및 효모-미네랄 복합체를함유하는 사료조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 면역 증강 활성을 갖는 효모액 또는 효모-미네랄 복합체를 함유하는 사료조성물에 관한 것으로, 상세하게는 β-글루칸, 만노올리고당 및 미량 광물질을 한 공정에서 동시에 결합시켜 미네랄 복합체를 제공하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 미네랄 복합체는 체내 총 T 임파구, 총 B 임파구, CD4 T 임파구, CD8 T 임파구, IL-2, IL-4, IL-12, IgG, IgM 및 대식 세포의 양을 증가시켜 면역력을 증강시키므로 면역 증강을 위한 식품 뿐 아니라 사료 조성물로 유용하게 이용될 수 있다.

면역, 효모-미네랄

Description

면역 증강 활성을 갖는 효모액 및 효모-미네랄 복합체를 함유하는 사료조성물{ Composition of feed stuff containing an Yeast Solution and Yeast-Mineral Complex having Immunostimulatory Activity }

도 1은 본 발명의 사료용 효모-미네랄 복합체의 제조 공정을 나타낸 도이다.

도 2는 본 발명의 식품용 효모-미네랄 복합체의 제조 공정을 나타낸 도이다.

도 3은 본 발명의 여과공정에 사용된 산업용 필터프레서를 나타낸 도이다.

본 발명은 면역 증강 활성을 갖는 효모액 및 효모-미네랄 복합체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

면역이란 여러 가지 질병요인(pathogen)으로부터 생체를 방어하는 것을 의미하며, 면역은 태어날 때부터 지니고 있는 선천 면역(innate immunity)과 후천적으로 생활 등에 적응되어 얻어지는 후천 면역(acquired immunity)으로 구분된다.

선천 면역은 일명 '자연 면역'이라고도 하며 항원에 대해 비특이적으로 반응하며 특별한 기억작용은 없다. 선천적인 면역체계로는 항원의 침입을 차단하는 피부, 점액조직, 상산성의 위산, 혈액에 존재하는 보체(complement) 등이 있다. 세포로는 식균 작용을 담당하는 대식세포(macrophage)와 다형핵 백혈구(polymorpho nuclear leukocyte), 감염된 세포를 죽일 수 있는 NK세포 등이 있다. 실제로 대부분의 감염은 이 선천 면역에 의해 방어된다.

반면, 후천 면역은 편의상 체액성 면역(humoral immunity)과 세포성 면역(cell-mediated immunity)으로 나누어 이해한다. 체액성 면역은 B 임파구가 항원을 인지한 후 분화되어 항체(antibody)를 분비하고, 분비된 항체는 주로 감염된 세균을 제거하는 기능을 한다. 항체는 체액에 존재하며 면역글로불린(immunoglobulin; Ig)이라는 당단백질로 이루어져 있다. 여기에는 IgG, IgM, IgA, IgD, IgE 등의 종류가 있으며, 각각 독특한 기능을 수행하며 일부 기능이 중복되기도 한다. IgA 항체는 태반을 통해 태아에 전달되는 특징이 있다. 이와 같은 면역을 모성 면역(maternal immunity)이라 하며, 이 때문에 출생 후 수개월 동안 잘 감염되지 않는다. 세포성 면역은 흉선에서 유래한 T림프구가 항원을 인지하여 림포카인(lymphokine)을 분비하거나 직접 감염된 세포를 죽이는 역할을 한다. 분비된 림포카인은 대식세포를 활성화시켜 식작용(phagocytosis)을 돕기도 한다. 이와 같은 세포성 면역은 주로 바이러스 또는 세포 내에서 자랄 수 있는 세균에 감염된 세포를 제거하는 기능을 수행한다. 후천 면역은 병원체 또는 그 독소를 면역원으로 예방 접종하여 얻을 수 있으며, 이와 같은 면역을 인공 면역(artificial immunity)이라 한다. E.제너는 이 방법으로 종두법(種痘法)을 최초로 발견하여 면역학의 기초를 이룩하였다. 오늘날 다양한 인공 면역 방법들이 개발 중에 있고, 암, 후천성 면역 결핍증(AIDS), 과민성 반응 등의 예방에 적용하고자 연구 중이다.

면역결핍이란 면역계의 일부 구성 요소에 결함이 생겨 발생하는 것이다. 그 결과, 많은 종류의 항원에 대하여 면역 반응이 일어나지 않게 되는데, 이러한 면역 결핍은 크게 선천적 면역결핍(congenital or primary immunodeficiency)과 후천적 면역결핍(acquired or secondary immunodeficiency)으로 나뉘어진다. 선천적 면역결핍은 B 세포, T 세포 등 면역세포가 원래부터 존재하지 않는 것으로 유전자 치료나 항체주입, 골수 이식 등의 치료법만이 가능한 치료법이다. 그에 반해, 후천적 면역결핍증은 면역 구성 요소 자체는 원래 존재하나, 이들에 의해 나타나는 면역반응 과정에 이상이 생긴 것이므로 면역 구성요소의 기능을 증진시킴으로써 면역결핍 상태를 개선할 수 있다.

일반적으로 면역 기능이 저하되면, 과민반응(allergy, hypersensitivity)을 일으키는데 알러지와 같은 과민반응을 발현시간과 반응형태에 기초하여 네가지 타입으로 나눌 수 있다. 제Ⅰ형(즉시형)은 대부분의 알러지 반응들이 속하는 전형적인 것으로서, 그 증상으로는 천식, 계절성 혹은 통년성 비염, 알러지성 부비강염, 결막염, 식품과 약물에 의한 알러지, 아토피성 피부염, 두드러기, 벌침에 대한 알러지반응 등이 있다. 제Ⅱ형(항체 관여형)은 체액성 면역의 세포용해반응이나 염증반응을 일으키는데 증상으로는 부적합 수혈에 의한 적혈구의 용혈, 신생아 용혈성 질환(Rh- 어머니의 경우 발생)이 있다. 또한, 제Ⅲ형은 항원-항체 결합에 의한 반응이나 작은 분자량의 항원에 의해 발생한다. 급성 사구체 신염, 과민성 폐렴을 일으킨다. 마지막으로 제Ⅳ형(지연형)은 T 임파구와 대식세포에 의한 세포성 면역 반응의 한 형태로 결핵균의 튜버큘린(tuberculin) 반응, 이식거부반응, 바이러스와 같은 미생물이 침입하였을 경우에 반응하는 중요한 반응을 일으킨다. 식품과 관련 알러지는 대부분 과민반응 중 제1형에 속하는데 대표적인 발현은 바로 아나필락시스(Anaphylaxis)이다. 아나필락시스는 땅콩, 등푸른 생선과 같은 어류, 닭고기, 초콜렛, 버섯, 밀가루 음식 등 소량의 항원에 의한 혈압 강하, 기도의 수축, 기관지 점막의 분비물 증가, 부종, 평활근 수축 등의 과민성 쇼크 증상을 보인다. 이것은 점막을 통해 흡수된 항원이 이미 비만세포에 의해 결합한 면역글루브린 E 항체와 결합하고 결합신호에 의해 비만세포가 히스타민 등 혈관활성물질을 분비하기 때문이다. 치료방법은 일단 알러지반응이 나타나는 음식물을 피하는 것이고 약품치료로는 항히스타민제제 등을 처방한다. 이와 같이, 면역 기능은 인체에서 중요한 역할을 하며 그 기능에 이상이 생기면 인체에 치명적인 결과를 가져옴에도 불구하고, 현대인들의 잘못된 식습관이나 생활습관으로 인해 자연적 치유력이 저하되는 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 원인 등을 이유로 하여, 면역 기능에 장애가 발생하는 문제점을 극복하기 위하여, 다양한 면역 기능 증진제가 개발 및 사용되고 있다.

그러나, 별도의 치료제를 장기간 복용할 경우, 개개인마다 면역력의 차이가 달라서 그 부작용의 문제점이 크다는 단점이 있다. 특히, 면역 질환은 치료보다 예방이 중요한데, 현재 시판되고 있는 치료제를 예방을 위하여 복용하기 어려운 것 이 현실이다. 따라서, 부작용 가능성이 있는 별도의 면역 기능 강화제를 복용하지 않고서도, 면역 기능 장애를 예방 및 치료할 수 있는 방법이 요구된다.

β-글루칸(glucan)은 여러 식용버섯, 효모의 세포벽, 보리, 귀리 등에 함유되어 있으며 애그로박테리움 속 미생물에 의해서도 생산된다. 분자 구조로 볼 때 분자량, 가지의 유무 등에 따라 상이한 종류의 β-글루칸들이 다수 있으나 공통적으로는 주골격으로 포도당이 β-1,3 결합을 한 것이 특징이다. 이러한 β-글루칸의 일반적인 특징은 동물 및 인체의 면역기능을 향상시키는 것으로 널리 알려져 있으며, 화장품(대한민국 등록특허 제133836호), 식품 첨가제(대한민국 등록특허 제461776호), 사료 첨가제(대한민국 공개특허 제2002-0065676호)로 사용되고 있다.

한편, 효모의 세포벽 성분 중 하나인, 만노올리고당(manno oligo saccharides)은 설탕의 20% 정도의 단맛, 열과 산에 대한 안정성, 가용성, 높은 안전성, 저점도 등의 특성이 있어서 여러 형태의 식품에 이용할 수 있다. 만노올리고당은 동물체내에서 소화되지 않고 대장균 같은 유해균과 결합한 후 배설이 된다. 따라서, 병원균이 장벽에 부착하는 것을 막아 세균성 설사를 막아주고, 대식세포의 활성을 유도하여 면역 기능 향상에도 도움을 준다. 뿐만 아니라, 만노올리고당은 곰팡이 독소에 대한 대안물질로도 연구가 이루어져 아플락톡신(Aflatoxin), 제랄레논(Zearalenone), T-2 톡신(T-2 toxin), 푸모니신(Fumonisin)과 같은 곰팡이 독소도 효과적으로 흡착 배설시키는 것으로 알려져 있다. 또한, 미네랄 흡수 촉진, 골다공증 예방, 과산화지질 저하 및 체지방 감소 등의 효과가 있어 활용이 기대되고 있다.

또한, 사람을 비롯하여 동물들이 정상적인 성장을 하기 위해서는 필수적으로 일정량의 철, 구리, 아연, 칼슘 등의 미네랄이 필요하다. 이러한 미네랄 성분은 비록 동물체 조직에서 차지하는 비율은 대단히 적지만 골격을 형성하고, 체내 삼투압을 조절하며, 체액의 산-염기 평형을 유지시키고, 효소계의 활성제로 또는 효소자체의 구성 성분으로 관여하는 등 그 역활이 다양하다. 하지만, 이들 성분은 체내에서 합성될 수 없으므로 체외로부터 공급되어야 하며, 특히 가축의 경우는 이를 사료에 배합하여 공급하여야 정상적인 생육이 될 수 있다. 이러한 미네랄은 종래에는 주로 염산염, 황산염, 질산염, 인산염, 탄산염 등의 무기태 미네랄로 사료에 포함되어 사용되었는데, 이러한 무기태 미네랄은 생체 흡수율이 아주 낮고, 따라서 실제 가축의 요구율보다 과량의 무기태 미네랄이 급여 되고 있는 실정이다. 이로 인해 생체에 흡수되지 않은 미네랄이 분으로 배설되어 다시 토양으로 환원되어지는 과정에서 토양 오염을 심화시키는 원인이 되고 있으며, 결국에는 미네랄이 축적되어 토양 생태계에 치명적인 해를 줄 수 있는 시점이 도래하고 있다.

따라서, 이러한 무기태 미네랄의 낮은 생체 흡수율에 따른 문제점을 해결하기 위해서는, 적게 사용하여도 흡수율이 뛰어나 대사 소요량을 충족시키고 배설량을 적게 하는 유기태 미네랄의 적용이 이 문제점을 해결 할 수 있는 유일한 대안으로 제시되었다(대한민국 공개특허 제1991-5777호, 대한민국 공개특허 제2003-6877호). 즉, 무기태 미네랄의 체내 흡수율이 낮은 것과는 대조적으로 1980년대 후반부터 새로운 킬레이트 결합 방식에 의하여 제조된 단백질 또는 탄수화물과 금속의 킬레이트 화합물인 유기태 킬레이트의 체내 흡수 이용율이 70~80%로 높다고 보고된 바 있다.

이에 본 발명자들은 면역 성분을 포함하고, 무기태 미네랄의 생체 흡수율을 높이는 방법에 대해 연구하던 중, 효모액을 1차 및 2차 효소 처리한 효모액 및 이에 미네랄을 결합시킨 복합체가 면역 증강 효과가 우수함을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 효모액에 1차 및 2차 효소 처리를 하여 효모액을 제조하는 방법 및 이에 염 형태의 미네랄을 첨가하여 효모-미네랄 복합체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 효모액 및 효모-미네랄 복합체를 포함하는 면역 증강제를 제공하는 것이다.

본 발명에서는 효모액에 1차 및 2차 효소 처리를 하여 효모액을 제조하는 방법 및 이에 염 형태의 미네랄을 첨가하여 효모-미네랄 복합체를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 효모액의 제조 방법은,

1) 효모에 물을 가하여 효모액을 제조한 후 살균, 냉각하고 pH를 조절하는 단계;

2) 상기 살균, 냉각된 효모액을 β-글루카나제, 셀룰라제 및 프로테아제 중에서 선택된 1종 이상의 효소로 1차 효소 처리하는 단계;

3) 상기 1차 효소 처리된 효모액을 냉각시키고, 판크레아틴 및 라이조푸스 종(Rhizopus sp .) 배양액으로 2차 효소 처리하는 단계;

4) 상기 2차 효소 처리된 효모액을 냉각시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 효모-미네랄 복합체의 제조방법은,

1) 상기 방법에 따라서 얻은 효모액에 -OH 이온을 투입하여 알칼리화하는 단계;

2) 상기 알칼리화된 효모액에 염 형태의 미네랄을 첨가하여 미네랄 복합체를 생성시키는 단계;

3) 상기 미네랄 복합체를 여과하여 케익(cake) 형태의 미네랄 복합체를 생성하는 단계; 및

4) 상기 케익 상태의 미네랄 복합체를 건조 및 분쇄하는 단계를 포함한다.

상기 효모액 및 효모-미네랄 복합체의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

효모는 상업적으로 판매하는 효모를 구입하여 사용할 수 있으며, 사람에게 적용하는 식품용을 제조시에는 식품용 효모를, 가축에게 적용하는 사료용 제조시에는 사료용 효모를 사용한다. 효소 처리용 용기에 증류수를 넣고, 효모를 첨가하여 효모액을 만든다. 이 때, 효소 처리용 용기는 살균 공정, 냉각 공정 및 교반이 가능하도록 온도, 압력 조절 장치 및 교반 장치가 부착되어 있는 것이 바람직하다.

상기에서 제조된 효모액을 살균, 냉각시킨다. 살균은 일반적인 미생물 멸균 방법을 따라 121℃에서 20분 이상 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 살균 후 1차 효소 처리를 위하여 온도를 냉각시키고, pH를 조절한다. 이때, 1차 효소 반응에 적절하도록 온도는 바람직하게 60∼70℃, 가장 바람직하게는 65℃이고, pH는 바람직하게 6∼7, 가장 바람직하게는 6.5로 조절한다.

다음 단계로, 상기 살균, 냉각된 효모액을 1차 효소 처리한다. 처리되는 효소는 효모 세포벽을 분해하기 위한 β-글루카나제(β-glucanase) 및 셀룰라제(Cellulase; β-1.4-결합 가수분해 효소), 효모 특유의 부작용 단백질 및 펩티드(peptide)를 가수분해하기 위한 프로테아제(protease)이며, 이들을 동시에 첨가한 후 초기 온도를 유지하면서 서서히 교반하면서 효소 반응을 시킨다.

다음 단계로, 상기 1차 효소 처리된 효모액은 반응이 끝나면 2차 효소 처리를 위해 냉각시키고, 2차 효소 처리한다. 이때, 2차 효소 반응에 적절하도록 바람직하게는 36∼40℃, 가장 바람직하게는 38℃까지 냉각시킨다. 또한, 효소 처리로 인해 pH가 2차 효소 처리에 적합한 pH인 5.5 부근까지 떨어지므로, pH 조절은 필요없다. 처리되는 효소는 판크레아틴(pancreatin)과 다양한 단백질 분해 효소를 함유하고 있는 발효제로서의 라이조푸스 종(Rhizopus sp .) 배양액이다. 이들은 효모 를 다량 섭취했을 때 나타나는 부작용인 가려움증, 붉은 반점, 연변 및 설사를 유발하는 단백질 및 펩티드를 제차 분해한다. 특히, 질소원으로 저급의 질소원을 이용하지 않고 고급의 질소원을 사용하여 생육하는, 즉 아미노산태 이상을 이용하는 균주 중 라이조푸스 종(Rhizopus sp .)에 속하는 균을 이용하여 상기의 펩티드를 제거함은 물론 효모 세포벽을 효율적으로 분해할 수 있으며, 라이조푸스 종(Rhizopus sp.) 균사체의 세포벽 구성 성분은 천연 키토산(chitosan)으로, 이 물질 역시 면역 증진 물질로 잘 알려져 있다. 상기 2차 처리 효소를 동시에 투입하고 온도를 유지하면서 서서히 교반하면서 효소 반응을 시킨다.

다음 단계로, 상기 2차 효소 처리된 효모액은 반응이 끝나면 이 후의 과정의 용이성을 위하여 실온으로 냉각시키고, pH를 강알칼리 조건으로 만들기 위하여 -OH를 공급한다. -OH를 공급하는 이유는 금속 이온과 결합할 리간드의 H⁺ 이온을 모두 제거하기 위함이다. 즉, 아미노산이나 단백질의 경우는 N 말단과 C 말단을 각각 NH₂와 COO^- 상태에 놓이게 하기 위함이며, 효모 가수분해물 중 β-글루칸의 당단백질(Gluco-protein) 말단의 H⁺를 제거함으로써, 다음 투입될 황산염 미네랄이 이온화되면서 리간드와 용이하게 결합할 수 있도록 하는 전처리 공정이다.

사료용의 경우, -OH 공급원으로서 Ca(OH)₂가 바람직하며, 사용된 CaSO₄ 일부가 최종 본 발명의 미네랄 복합체에 잔존할 경우, 성장기 가축에 유효한 Ca 공급원으로 이용되는 부과 효과를 얻을 수 있다. 또한, 식품용의 경우, -OH 공급원으로 서 NaOH가 바람직하며, 이때, NaOH는 Ca(OH)₂처럼 직접 첨가하는 것이 아니라 증류수 등의 용매에 녹인 후 냉각 과정을 거쳐 첨가한다. 이는 NaOH를 용해하는 과정 중 발생하는 강력한 발열 반응으로 인해 원치않는 Na⁺이온이 리간드와 먼저 결합하고, 엔테로피의 감소 추진력으로 인해 Na⁺ 이온의 용해도가 높아져 적은 분자량의 기능성 물질을 여과할 수 없게 만든다. 또한, 의도하는 미네랄의 결합을 방해하여, 여과 공정에서 유효 성분이 필터(filler)에 여과되지 않고 배출된다. 따라서, NaOH는 용해, 냉각 공정을 거친 후 2차 효소 처리된 효모액에 투입하고 교반해야 한다.

다음 단계로, 상기 강알칼리 조건이 된 효모액에 염 형태의 미네랄을 첨가한다. 본 단계는 실제적으로 효모 성분을 금속과 결합시켜 각각의 면역 리간드 미네랄 복합체를 제조하는 단계이다. 효모 성분은 다양한 금속과 결합할 수 있으며, 바람직하게는 Zn, Cu, Fe, Mn, Co, Se, 가장 바람직하게는 Fe와 결합할 수 있으며, 황산염 형태인 FeSO₄로 첨가된다.

Fe의 경우, FeSO₄ + Ca(OH)₂ → Fe^{2 +} + 리간드 + CaSO₄ 의 반응이 일어나며, 반응을 통하여 여과할 수 없었던 적은 분자량의 기능성 물질, 즉 β-글루칸 또는 만노올리고당(MOS)들이 금속 이온과 착염 상태를 형성하여 분리하기 용이한 상태가 된다. 상기와 같이, 미네랄 복합체 리간드에 Fe^{2 +} 이온을 결합시켜 사용하면, 복합 체 내 Fe이 유기태 Fe의 형태로 존재하므로, 어린이 및 임산부에 흡수되기 쉬운 Fe 공급원으로 사용될 수 있으며, 양식 산업에 사용하면, 물 속에 투입하는 첨가제로서 부영양화나 수질 오염의 문제가 발생하지 않게되고, 항생 물질의 사용량을 줄일 수 있다.

다음 단계로, 상기에서 생성된 미네랄 복합체를 여과한다. 여과 과정은 탈수 과정으로 이루어지며, 이 때 실험실에서는 진공여과기를 사용하는 것이 바람직하며, 산업적으로는 필터 프레스(filter press)를 이용하는 것이 바람직하다. 본원 발명의 여과 공정은 도 3에 나타내었다. 결과물로서 수분이 50% 정도의 케익(cake) 형태의 고기능성 미네랄 복합체를 얻을 수 있다. 식품용 미네랄 복합체를 제조할 경우, 본 여과 과정 전에 부가적인 여과 과정을 실시할 수 있다. 물의 양을 사료용일 때는 반응이 순조롭게 일어날 수 있는 최소량의 정제수로 하되 식품용의 경우는 정제수의 양을 기질 대비 10배 정도로 반응시키고 1차 여과를 실시하며, 얻어진 케익을 10배 정도의 정제수로 재희석시켜 2차에 걸쳐서 여과하면 용해성이 좋은 Na₂SO₄ 염을 제거하여 불필요한 염이 식품에 과도하게 혼입되는 문제를 해결할 수 있다.

다음 단계로, 상기에서 얻은 케익 형태의 미네랄 복합체를 건조, 분쇄하여 본 발명의 최종 효모-미네랄 복합체를 얻는다. 이 때, 건조는 진공 건조기(vacuum dryer)를 이용하는 것이 바람직하다. 상기의 여과공정으로 인해 수분 함량을 획기적으로 줄임으로써 이로 인해 건조 비용 또한 획기적으로 줄일 수 있으며 적은 분자량으로 효소 분해되어진 기능성 물질들을 경제적이면서도 손쉽게 얻어낼 수 있다.

본 발명의 효모-미네랄 복합체의 제조 방법은 효모의 세포벽 성분인 β-1.3-,β-1.6-글루칸과 만노올리고당 및 면역을 유지하는데 없어서는 안되는 미량 광물질을 한 공정에서 동시에 결합시키는 방법으로 저비용의 기술이며, 최종 산물을 인간은 물론 가축에게 쉽게 접목할 수 없었던 점을 해결할 수 있는 기술이다. 특히 무기태 미네랄은 흡수율이 저조한 관계로 섭취 후 혈중 농도를 유지하기 어려웠으나, 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 미네랄 복합체는 효모 성분이 금속과 이온결합을 하고 있어 흡수율이 높다.

또한, 본 발명은 효모-미네랄 복합체를 유효성분으로 하는 면역 증강제를 제공한다.

본 발명의 효모-미네랄 복합체는, 체내 총 T 임파구, 총 B 임파구, CD4 T 임파구, CD8 T 임파구, IL-2, IL-4, IL-12, IgG, IgM 및 대식 세포의 양을 증가시켜 면역력을 증진시킨다.

따라서, 본 발명의 효모-미네랄 복합체는 면역 증진을 위한 식품용 및 사료용 조성물로써 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명의 조성물은 효모-미네랄 복합체에 추가로 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 함유할 수 있다.

본 발명의 효모-미네랄 복합체를 식품 첨가물로 사용할 경우, 상기 효모-미 네랄 복합체를 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효 성분의 혼합양은 사용 목적(예방, 건강 또는 치료적 처치)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조시에는 본 발명에 따른 효모-미네랄 복합체가 원료에 대하여 100 중량부 이하, 바람직하게는 50 중량부 이하의 양으로 첨가된다. 그러나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.

상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 상기 물질을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 건강식품을 모두 포함한다.

본 발명의 건강음료 조성물은 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드, 말토스, 슈크로스와 같은 디사카라이드, 및 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 폴리사카라이드, 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 감미제로서는 타우마틴, 스테비아 추출물과 같은 천연 감미제나, 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 조성물 100 ㎖ 당 일반적으로 약 0.1∼20g, 바람직하게 는 약 1∼10g이다.

상기 외에 본 발명의 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 점증제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 조성물은 천연 과일쥬스, 과일쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 크게 중요하진 않지만 본 발명의 조성물 100 중량부 당 0.05∼50 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.

또한, 본 발명의 효모-미네랄 복합체를 사료 첨가물로 사용할 수 있다. 이때, 상기 효모-미네랄 복합체 이외에도, 당해 기술분야에 공지된 일반적인 사료 성분을 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 사료 조성물은 곡물 가루, 당질, 비타민, 아미노산, 단백질, 지질, 광물질 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 사료 조성물에는 곡물 및 곡물 부산물이 사용될 수 있는데, 예컨대 평지씨, 면실, 대두, 밀기울，미강，탈지강，맥강，옥수수겨，맥아근，대두피，감자 전분，고구마 전분，옥수수 전분，커피박，잠사，잠분，해조분，타피오카，대두박，면실박，임자박，채종박，아마박，호마박，옥수수글루텐，밀글루텐，낙화생박，야자박，해바라기씨박，주정박，옥수수배아박，고추씨박，장유박，맥주박 중에서 하나 또는 2종 이상이 혼합될 수 있다.

본 발명의 사료 조성물은 수용성 및 수불용성 모노사카라이드, 디사카라이드 및 폴리사카라이드와 같은 당 및 복합 탄수화물을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 당질로서 보다 상세하게는, 포도당, 만노오스, 프룩토오스, 백당, 맥아당, 셀로비오스, 젖당, 트레할로오스, 멜리비오스, 라피노오스, 에스크린, 살리신, 아미그달린, 만니톨, 솔비톨, 소르보스, 멘티토오스 등을 들 수 있으며, 당밀, 자당 뿐만 아니라 올리고당도 병용하여 이용할 수 있다.

본 발명의 사료 조성물에 포함될 수 있는 임의의 아미노산 성분에는 아르기닌, 히스티딘, 이소로이신, 로이신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 트레오닌, 트립토판, 발린, 티로신, 알라닌, 아스파르트산, 글루탐산나트륨, 글리신, 프롤린, 세린, 시스테인, 및 이들의 동족체, 및 이들의 염이 있다.

또한, 본 발명의 사료 조성물에 임의로 첨가할 수 있는 비타민에는 티아민· HCl, 리보플라빈, 피리독신·HCl, 니아신, 니아신아미드, 이노시톨, 염화콜린, 판토텐산칼슘, 바이오틴, 폴산, 아스코르브산, 및 비타민 A, B, K, D, E 등이 있다. 이 중, 특히 비타민 A, 비타민 B군 및 비타민 E는 항산화 물질로도 사용될 수 있다.

본 발명의 사료 조성물에 포함될 수 있는 지방산은, 예를 들어, 대두유, 평지씨유, 옥수수유, 홍화유, 해바라기유, 라이스유, 비프스테이크 식물유, 달맞이꽃유, 유리지치유, 아마인유 등의 식물유, 및 가다랭이, 고등어, 정어리 등의 어유 및 각종 미생물 유래의 트리글리세라이드 등의 유지를 가수 분해 처리함으로써 수 득할 수 있다. 그리고, 상기에서 얻어지는 지방산의 금속염으로서 지방산의 칼슘염 및 마그네슘염 또한 포함될 수 있다.

본 발명의 사료 조성물에는 사장석, 벤토나이트, 맥반석 등 공지의 바이오세라믹 물질이 소량 첨가되어 항균 기능 등을 배가시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 사료 조성물에는 당해 기술분야에 공지되어 있는 임의의 약제 성분을 첨가할 수 있고, 특히 항생제, 생균제, 감미제, 제산제, 지사제 등의 인공적 화학약품을 포함시켜도 본 발명의 범주안에 들지만, 전술한 이유에서와 같이 항생제, 생균제, 감미제와 같은 약품은 포함시키지 않는 것이 비용 및 육류 품질의 측면에서 권할 만하다. 이외에도, 본 발명의 사료 조성물은 칼슘원으로서 패각류를, 철, 망간, 구리, 아연, 몰리브덴의 미네랄원으로서 게 껍질, 소라 껍질 등을 소량 첨가할 수도 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 실험예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 사료용 효모-미네랄 복합체 제조

온도 조절이 가능하고 교반장치가 부착되어진 효소 처리용 용기에 정제수 1톤(ton)을 넣고 사료용 효모(맥주공장 부산물) 400kg을 투입하고 121℃에서 20분 동안 살균하였다. 살균한 효모액을 65℃로 냉각하였고, 초기 pH를 6.5로 맞춘 후, 1차 효소 처리하였다. 이때, 1차 효소로서 β-글루카나제(β-glucanase; Ultraflo L^®, Novozymes)를 1ℓ의 양으로, 셀룰라제(Cellulase; Celluclast 1.5L^®, novozymes)를 1ℓ의 양으로, 엔도-글루카나제 단위 프로테아제(Endo-Glucanase units protease; Protease-NP^®, ㈜태평양)를 0.4㎏의 양으로 처리하고, 12시간 동안 반응시켰다. 반응 후, 1차 효소 처리한 효모액을 38℃로 냉각하여 2차 효소 처리하였다. 2차 효소로서 판크레아틴(pancreatin; PTNP, novozymes) 0.5㎏과 효모를 배지로 이용하여 3차 이상 계대 배양되어진 라이조푸스 종(Rhizopus sp .)의 배양액 및 균사체를 건조무게 기준 40g을 혼합하여 8ℓ 첨가하여, 12시간 동안 반응시켰다. 이때 라이조푸스 종을 배양한 배지의 조성은 정제수 1ℓ당 효모 추출물(Yeast extract) 25g, 스타치(starch) 20g, KH₂PO₄ 0.5g, MgSO₄·7H₂O 0.1g, FeSO₄ 0.02g, MnSO₄ 0.02g, ZnSO₄ 0.02g, CaCl₂ 0.02g으로 하였다. 그 다음으로 살균 공정과 냉각 공정을 거친 후 효소 처리 원액을 상온까지 최대한 냉각시켰다. 이 용액을 강력한, 즉 고점도 용액의 교반이 가능한 믹서로 옮기고, 여기에 248kg의 Ca(OH)₂를 서서히 투입하면서 교반하였다.

상기와 같이 OH^- 이온을 투입하고, 30분 이상 강력하게 교반한 후, 그 용액에 황산철(FeSO₄·7H₂O) 925 kg을 서서히 직접 투입하고 교반을 시작하였다. 약 10분 이상 교반한 후 교반기에도 무리가 갈 정도로 점도가 급격하게 증가하면, 물 약 200ℓ 정도를 공급하였다. 죽 상태의 리간드와 결합된 미네랄의 반응산물이 얻어지면, 도 3의 산업용 필터프레서를 이용하여 여과(filter press) 공정을 거쳐 수분 50% 정도의 케익(cake) 상태의 효모-미네랄 복합체를 얻었다. 상기 케익 상태의 복합물을 진공 건조기(vacuum dryer)에서 건조시킨 후 분쇄 가공하여 본 발명의 사료용 효모-미네랄 복합체를 제조하였다.

사료용 효모-미네랄 복합체의 제조 공정은 도 1에 나타내었다.

실시예 2: 식품용 효모-미네랄 복합체 제조

식품용 효모-미네랄 복합체는 사료용 효모 대신 식품용 효모를 사용하여, 상기 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 식품용 미네랄 복합체를 제조하였다.

단, 1차 처리된 효소는 실시예 1과 동일하지만, 2차 처리된 효소 중 판크레아틴으로서 판크레아틱 트립신 노보(Pancreatic Trypsin NOVO, novozymes.)를 사용하였다. 또한, 식품용으로서 염 제거 공정으로 고순도의 제품을 얻어야 하므로 Ca(OH)₂ 대신 NaOH를 사용하였으며, NaOH를 용해하는 과정 중 나타나는 발열 반응을 피하기 위하여 NaOH를 직접 투입하지 않고 정제수에 따로 용해하여 온도를 낮춰주는 공정, 즉 용해 냉각 공정을 실시하였다. 이 때는 NaOH를 용해 냉각 투입된 상태이므로 정제수를 추가적으로 공급하지 않았다. 그 후 30~60분 이상 교반을 하였으며, pH가 12.5 이상에서 7~9로 떨어지면 교반을 정지하고 1차 여과 공정을 실시하였다. 1차 여과 공정 후 얻어진 케익 형태의 생성물에 다량의 정제수를 첨가, 혼합하고, 2차 여과 공정으로서 실시예 1에서 실시한 여과 공정을 실시하고, 건조 및 분쇄 단계를 거침으로써 용해성이 높은 Na₂SO₄이 제거된 순도 높은 식품용 효모- 미네랄 복합체를 제조하였다.

식품용 효모-미네랄 복합체의 제조 공정은 도 2에 나타내었다.

상기 식품용 효모-미네랄 복합체를 하기 실험예에 사용하였다.

실험예 1: 본 발명의 효모-미네랄 복합체의 면역 증강 효과 실험

본 발명의 효모-미네랄 복합체의 면역 증강 효과를 알아보기 위하여, 하기와 같은 실험을 실시하였다.

1-1: 실험 동물 배양 및 시료 투여

5~8 주령 암컷 Balb/c마우스를 구입하여 1주일 동안 23±1℃의 온도, 40-60%의 습도, 12시간의 명암 주기 조건의 사육실 환경에 적응시켰다.

정제수 만을 투여한 대조군, 효모액 또는 효모-미네랄 복합체를 각각 저용량, 중간 용량 및 고용량으로 투여한 군으로 나누어 각각 랫트 10마리씩 실험하였으며, 시료는 3개월간 경구 투여하였다.

본 발명의 효모액의 경우 사람에게 적용하는 용량인 성인 65kg 기준 1일 75ml를 중간 용량으로 설정하였고, 본 발명의 효모-미네랄 복합체의 경우는 사료 톤당 2kg(0.2%)을 중간 용량으로 설정하였다. 또한, 중간 용량의 2배수를 고용량으로, 절반을 저용량으로 설정하였다.

1-2: 면역 증강 효과 실험

체내 면역 증진성을 관찰하기 위하여, 상기 실시예 2에서 제조한 효모액 및 효모-미네랄 복합체를 마우스에 투여하고 1개월, 3개월이 경과한 후, 혈액 내 총 T 임파구, 총 B 임파구, CD4 T 임파구, CD8 T 임파구, IL-2, IL-4, IL-12, IgG, IgM 및 대식 세포의 활성 및 증가 여부를 측정하였다.

이러한 세포 및 사이토카인의 변화를 측정하기 위하여 세포는 1개 또는 2개의 형광색소(FITC, PE)를 이용하여 표식되었고, 염색이 완료된 재료는 유세포분석기(flow cytometry)를 이용하여 총 2000개 이상의 세포들을 검사하여 세포수를 측정하였으며, 측정과 자료 분석은 FACSCalibur 및 CellQuest program을 이용하였다. 또한, IL-2, IL-4, IL-12, IFN-γ의 정량적인 수치를 얻기 위하여 샌드위치-ELISA를 이용하여 혈중 사이토카인을 측정하였다. 본 발명의 효모액 및 효모-미네랄 복합체 투여 1개월 후 면역 증강 효과는 표 1에 나타내었으며, 투여 3개월 후 면역 증강 효과는 표 2에 나타내었다. 표 1 및 2에서 임파구, 대식세포 및 자연살해세포의 단위는 세포수(× 10⁵)이고, 인터류킨 및 인터페론의 단위는 ng/㎖이다.

상기 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 2에서 제조한 효모액 및 효모-미네랄 복합체를 1개월 및 3개월 투여하고 면역 세포 및 사이토카인들을 측정하여 본 결과, 효모액 투여군은 1개월 투여 후 고용량으로 처리한 시험군보다 중간용량으로 처리한 시험군 및 저용량으로 처리한 시험군에서 면역 성분이 골고루 증가 추세를 나타내었으며, 3개월 투여 후에는 저용량으로 처리하는 경우가 면역 증진 효과면에서 가장 효과적임을 알 수 있었다.

한편, 효모-미네랄 복합체를 투여한 경우, 1개월 경과시에 중간용량 및 고용량 투여군에서 면역 증진 효과가 우수하였으나, 3개월이 경과한 후 측정한 결과, 중간용량으로 처리한 시험군 2 에서 면역 증진 효과가 가장 우수함을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명의 효모액은 저용량으로, 효모-미네랄 복합체는 중간용량의 농도로 투여하는 것이 면역 증강 효과가 더 효과적임을 알 수 있었다.

1-3: 혈액학적 분석

실시예 2에서 제조한 효모액 및 효모-미네랄 복합체의 투여로 인한 혈액학적 변화가 있는지 알아보기 위하여 하기의 실험을 실시하였다.

실험예 1-2와 마찬가지로 실시예 2에서 제조한 효모액을 투여한 암컷 Balb/c 마우스로부터 1개월, 3개월이 경과한 후 혈액을 채취하여, 혈액 내 알칼리 포스파타아제(Alkaline phosphatase), T-단백질, 알부민(albumin), 크레아틴(creatine), ALT(Alanine Aminotransferase), AST(Aspartate Aminotransferase), 총 빌리루빈(bilirubin) 및 칼륨을 검사하였다.

검사 결과, 표 3에 나타낸 바와 같이 1개월 및 3개월 경과 후 모두 대조군과 비교하여 저용량, 중간용량 및 고용량에서 정상적인 범위 내 수치를 나타낸 것으로 보아 감염에 의한 것이 아님을 알 수 있었고 면역 증진 효과임을 확인할 수 있었다.

하기에 본 발명의 조성물을 위한 제제예를 예시한다.

제제예 1: 식품의 제조

본 발명의 효모-미네랄 복합체를 포함하는 식품들을 다음과 같이 제조하였다.

1-1: 밀가루 식품의 제조

본 발명의 효모-미네랄 복합체 0.5∼5.0 중량부를 밀가루에 첨가하고, 이 혼합물을 이용하여 빵, 케이크, 쿠키, 크래커 및 면류를 제조하여 건강 증진용 식품을 제조하였다.

1-2: 유제품(dairy products)의 제조

본 발명의 효모-미네랄 복합체 5∼10 중량부를 우유에 첨가하고, 상기 우유를 이용하여 버터 및 아이스크림과 같은 다양한 유제품을 제조하였다.

2-3: 선식의 제조

*현미, 보리, 찹쌀, 율무를 공지의 방법으로 알파화시켜 건조시킨 것을 배전한 후 분쇄기로 입도 60메쉬의 분말로 제조하였다.

검정콩, 검정깨, 들깨도 공지의 방법으로 쪄서 건조시킨 것을 배전한 후 분쇄기로 입도 60메쉬의 분말로 제조하였다.

본 발명의 효모-미네랄 복합체를 분쇄기로 입도 60메쉬로 분쇄하여 건조분말을 얻었다.

상기에서 제조한 곡물류, 종실류 및 본 발명의 효모-미네랄 복합체의 건조분말을 다음의 비율로 배합하여 제조하였다.

곡물류(현미 30 중량부, 율무 15 중량부, 보리 20 중량부),

종실류(들깨 7 중량부, 검정콩 8 중량부, 검정깨 7 중량부),

본 발명의 효모-미네랄 복합체(3 중량부),

영지(0.5 중량부),

지황(0.5 중량부)

제제예 2 : 음료의 제조

2-1: 탄산음료의 제조

설탕 5∼10%, 구연산 0.05∼0.3%, 카라멜 0.005∼0.02%, 비타민 C 0.1∼1%의 첨가물을 혼합하고, 여기에 79∼94%의 정제수를 섞어서 시럽을 만들고, 상기 시럽을 85∼98℃에서 20∼180초간 살균하여 냉각수와 1:4의 비율로 혼합한 다음 탄산가스를 0.5∼0.82%를 주입하여 본 발명의 효모-미네랄 복합체를 함유하는 탄산음료를 제조하였다.

2-2: 건강음료의 제조

액상과당(0.5%), 올리고당(2%), 설탕(2%), 식염(0.5%), 물(75%)과 같은 부재료와 본 발명의 효모-미네랄 복합체를 균질하게 배합하여 순간 살균을 한 후 이를 유리병, 패트병 등 소포장 용기에 포장하여 건강음료를 제조하였다.

2-3: 야채쥬스의 제조

본 발명의 효모-미네랄 복합체 5g을 토마토 또는 당근 쥬스 1,000 ㎖에 가하여 건강 증진용 야채쥬스를 제조하였다.

2-4: 과일쥬스의 제조

본 발명의 효모-미네랄 복합체 1g을 사과 또는 포도 쥬스 1,000 ㎖에 가하여 건강 증진용 과일쥬스를 제조하였다.

본 발명의 제조방법에 따라 제조된 효모액 또는 효모-미네랄 복합체는 체내 총 T 임파구, 총 B 임파구, CD4 T 임파구, CD8 T 임파구, IL-2, IL-4, IL-12, IgG, IgM 및 대식 세포의 양을 증가시켜 면역력을 증강시키므로, 면역 증강을 위한 식품 조성물 뿐만 아니라 사료 조성물로써 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 본원 발명의 제조 방법은 효모 성분으로서 β-글루칸과 만노올리고당 및 면역을 유지하는데 없어서는 안되는 미량 광물질을 한 공정에서 동시에 결합시킴으로써 경제적이며 고효율적이다.

Claims (6)

1. 하기의 단계로 구성된 제조방법에 따라 제조된 효모액을 유효성분으로 하는 면역증강용 사료조성물:

   1) 효모에 물을 가하여 효모액을 제조한 후 살균, 냉각하고 pH를 6-7 범위로조절하는 단계;

   2) 상기 살균, 냉각된 효모액을 β-글루카나제, 셀룰라제 및 프로테아제 중에서 선택된 1종 이상의 효소로 1차 효소 처리하는 단계;

   3) 상기 1차 효소 처리된 효모액을 냉각시키고, 판크레아틴 및 라이조푸스 종(Rhizopus sp .) 배양액으로 2차 효소 처리하는 단계;

   4) 상기 2차 효소 처리된 효모액을 냉각시키는 단계.
2. 하기의 단계로 구성된 제조방법에 따라 제조된 효모-미네랄 복합체를 유효성분으로 하는 면역증강용 사료조성물:

   1) 제 1항의 방법에 따라서 제조된 효모액에 -OH 이온을 투입하여 알칼리화하는 단계;

   2) 상기 알칼리화된 효모액에 염 형태의 미네랄을 첨가하여 미네랄 복합체를 생성시키는 단계;

   3) 상기 미네랄 복합체를 여과하여 케익(cake) 형태의 미네랄 복합체를 생성 하는 단계; 및

   4) 상기 케익 상태의 미네랄 복합체를 건조 및 분쇄하는 단계.
3. 제 1항에 있어서, 상기 1) 단계에서 1차 효소 처리하기 전 온도를 60∼70℃로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 면역증강용 사료조성물.
4. 제 1항에 있어서, 상기 3) 단계에서 1차 효소 처리된 효모액을 36∼40℃로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 면역증강용 사료조성물.
5. 제 2항에 있어서, 상기 1) 단계에서 알칼리화에 사용되는 -OH 공급원으로 Ca(OH)₂ 또는 NaOH를 사용하는 것을 특징으로 하는 면역증강용 사료조성물.
6. 제 2항에 있어서, 상기 5) 단계에서 염 형태의 미네랄이 황산철(FeSO₄)인 것을 특징으로 하는 면역증강용 사료조성물.

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