KR20090095360A - 크산토필을 함유한 가축사료첨가제의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크산토필을 함유한 가축사료첨가제 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명을 하면, 본 발명의 가축사료첨가제는 크산토필을 100 ∼ 1,000 ppm을 함유하고 있는 것을 특징으로 한다. 또한 그 제조방법상의 특징은 케일, 시금치, 무청, 순무 잎 등의 크산토필이 풍부한 녹황색 식물체에 존재하는 크산토필을 발효주정을 이용하여 추출함으로써, 기존의 메탄올, 헥산올 등의 유기용매를 이용하여 크산토필을 추출하는 방법과 비교하여 추출공정을 간소화시킬 수 있으며, 특히 본 발명에서는 인체에 유해한 유기용매의 회수공정이 필요없다. 또한, 본 발명의 가축사료첨가제는 단가가 저렴한 기능성 사료첨가제로서, 이를 이용하여 산란계를 사육시키면 루테인(lutein), 제아잔틴(zeaxanthin)이 풍부한 기능성 계란을 생산할 수 있다.

발효주정, 크산토필, 루테인, 제아잔틴, 가축사료첨가제

Description

크산토필을 함유한 가축사료첨가제 및 이의 제조방법{Feedstuff additives containing Xanthophyll and Preparing method thereof}

본 발명은 크산토필을 함유한 가축사료첨가제 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명을 하면, 본 발명의 가축사료첨가제는 발효주정으로 추출한 크산토필을 100 ∼ 1,000 ppm 함유하고 있는 것을 특징으로 한다. 또한 그 제조방법상의 특징은 케일, 시금치, 무청, 순무 잎 등의 크산토필이 풍부한 녹황색 식물체로부터 발효주정을 이용하여 크산토필을 추출함으로써, 기존의 메탄올, 헥산올 등의 유기용매를 이용하여 크산토필을 추출하는 방법보다 경제적으로 유리한 추출공정으로 제조되기 때문에 경제적으로 유리한 기능성 가축사료첨가제를 제공할 수 있다.

또한, 상기 가축사료첨가제를 함유한 닭사료로 산란계를 사육함으로써, 루테인 및 제아잔틴이 풍부한 기능성 계란을 생산할 수 있다.

크산토필은 C₄₀H₅₆O₂를 갖는 물질로서, 화학구조상 카로티노이드 중 히드록시기(-OH), 카르보닐(-CO-), 에폭시드(-O-) 등의 형태로 산소를 포함하고 있다. 크산토필은 생물계에서 널리 존재하고 생체 내에서 카로티노이드의 산소화에 의해서 생성된다. 동물은 크산토필을 생성할 수 없고, 음식의 섭취량을 통해서 이를 얻는데, 예를 들면, 달걀노른자의 노란색은 닭이 섭취한 크산토필에 기인하는 것이다. 크산토필 그룹은 루테인(lutein), 제아잔틴(zeaxanthin) 및 α-크립토잔틴, β-크립토잔틴(cryptoxanthin)이며, 좁은 의미로는 루테인(lutein)을 말한다.

크산토필은 망막의 중앙부분에서 기인한 노인성 시력감퇴를 줄이는 역할을 하며, 밝은 광선에 의한 망막조직의 손상을 막아주는데, 특히, 크산토필류 중 하나인 루테인(lutein)은 방세포, 난황 등에서 얻은 황색색소인 리포크롬을 말하는데, 크산토필과 공유결합을 하고 있다. 이러한 루테인은 몸속에서 자연적으로 생성되는 산소 자유래디컬(free radical)에 의해서 손상되는 눈의 내부를 보호하는 항산화제로서 활동한다. 또한 암종양을 공급하는 혈관의 성장을 줄여 암세포를 죽이며, 유방, 결장, 폐, 난소암, 피부암 예방에 효과가 있는 생리활성물질로 보고되고 있다.

그리고 크산토필류 중 하나인 제아잔틴은 카로티노이드 알코올 중의 하나로 망막 안에 포함된 두 개의 카로티노이드(carotenoids) 중 하나로서, 옥수수, 사프란(saffron), 진한 녹색의 잎이 무성한 겨자, 순무. 케일, 콜라드와 같은 색깔을 가진 식물에 많다. 제아잔틴은 노화에 따른 시력감퇴, 백내장을 예방하며, 빛 수용체 막에 지방산 과산화를 방지하며, 망막주변에 공급하는 혈관을 억제하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 루테인과 제아잔틴은 최근 시력증진 효과가 있는 건강보조식품으로서 각광을 받고 있다.

한편, 현재 상업화된 루테인, 제아잔틴 제품의 공급원은 대부분 수입에 의존하고 있으며, 이는 마리골드로부터 루테인과 제아잔틴을 획득하고 있는데, 그 추출과 정제방법이 매우 복잡한 단계를 거쳐서 생산되고 있는 실정이다. 특히, 그 추출방법은 인체에 유해한 유기용매을 이용하여 추출하는 방법이 대부분이고, 고순도의 루테인과 제아잔틴은 시간이 많이 소모되는 비누화과정을 통해서 획득하고 있는 실정이다. 이렇게 생산된 루테인의 사용 용도는 사람이 직접 섭취하기 위한 목적으로 제조되고 있기 때문에 추출단계, 농축단계, 화합물 회수단계, 정제단계 및 재농축단계 등의 많은 생산공정을 요구될 뿐만 아니라, 특히 인체에 유해한 메탄올, 헥산올 등과 같은 많은 양의 유기용매를 사용하기 때문에 이를 회수하는 부가적인 공정이 필요하므로, 제조단가가 높은 문제점이 있다.

이에 건강보조식품업계 등에서는 기존보다 간소화된 방법으로 루테인 및 제아잔틴을 다량 함유한 신규 식품 및 그 제조방법에 대한 요구가 증대되고 있는 실정이다.

상기 문제점과 산업계의 요구에 부응하여 본 발명자들이 끊임없이 연구한 결 과, 루테인 및 제아잔틴이 풍부한 식품을 제공하는 방법을 하기와 같이 착안하게 되었다. 즉, 루테인 및 제아잔틴은 크산토필의 성분의 일부이고, 크산토필은 녹황색 식물체에 다량 함유되어 있는 바, 이를 식품의약청으로부터 식용으로서 승인을 받은 발효주정을 이용하여 기존에 버려지거나 폐기되던 케일, 시금치, 무청, 및 순무 잎으로부터 크산토필을 추출하는 방법을 제공함으로써, 크산토필을 다량 함유한 가축사료첨가제을 생산하고, 이를 닭사료에 적용함으로써 루테인과 제아잔틴이 다량 함유된 계란을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 가축사료첨가제는 발효주정으로 추출한 크산토필 100 ∼ 1,000 ppm을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 크산토필을 함유한 가축사료첨가제의 제조방법은 식물체와 알코올 농도 85 ∼ 95 중량%의 발효주정을 1 : 4 ∼ 10 중량비로 교반하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 침지 및 여과시켜서 식물체로부터 크산토필을 추출하는 단계; 및 여과지를 이용한 고형물 제거 및 정제하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양태는 상기 가축사료첨가제를 함유한 닭사료로 사육된 산란계가 낳은 계란으로서, 난황 1 g 당 루테인 0.04 mg 이상 및 제아잔틴 0.006 mg 이상을 포함하고 있는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 크산토필을 함유한 가축사료첨가제는 그 제조방법에 있어서 기존의 메탄올, 헥산올 등의 인체에 유해한 유기용매를 이용하여 크산토필을 추출하는 방법과는 달리, 유기용매의 회수공정이 없을 뿐만 아니라, 값비싼 식물체가 아닌 저렴한 비용으로 쉽게 얻을 수 있는 시금치, 무청, 순무 잎 등을 원재료로서 이용하기 때문에 매우 경제적으로 크산토필을 추출할 수 있기 때문에 제조방법이 간소하기 때문에 낮은 단가로 크산토필을 함유한 가축사료첨가제를 제공할 수 있다.

또한, 상기 가축사료첨가제를 닭사료에 적용함으로써, 루테인 및 제아잔틴의 함량이 풍부한 계란을 제공할 수 있다.

루테인 및 제아잔틴은 최근 약품, 건강보조식품 등으로 각광 받고 있는데, 식물로부터 이들을 추출하는 기존의 추출공정은 시간이 너무 오래 걸릴 뿐만 추출공정에 사용된 메탄올, 헥산올 등 같은 인체에 유해한 유기용매의 회수공정이 추가적으로 필요하여 제조단가의 상승요인이었다. 이에 본 발명자들은 하기와 같은 식품의약청으로부터 인증 받은 인체에 무해한 발효주정(대한주정라이프, 전분)을 이용하여 단가가 낮은 가축사료첨가제 및 그 제조방법을 안출하게 되었다.

이하에서 본 발명의 가축사료첨가제를 제조하는 방법에 대해서 자세하게 설명을 하겠다.

본 발명의 가축사료첨가제의 제조방법은

식물체와 알코올 농도 85 ∼ 95 중량%의 발효주정을 1 : 4 ∼ 10 중량비로 교반하여 혼합물을 제조하는 단계;

상기 혼합물을 침지 및 여과시켜서 식물체로부터 크산토필을 추출하는 단계; 및

여과지를 이용한 고형물 제거 및 정제하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 크산토필을 추출하는 단계에 있어서, 상기 혼합물을 6∼24시간 침지시키거나 또는 상기 혼합물을 초음파기를 이용하여 초음파를 쏘여줌으로써, 크산토필의 추출시간을 단축시킬 수도 있는데, 이때 50 ∼ 60 Hz의 초음파를 1시간 정도 쏘여 주는 것이 바람직하다. 그 이유는 50 Hz 미만시에는 추출효과가 감소하는 문제가 발생하고, 60 Hz 초과시에는 전기료가 상승하는 문제가 발생하기 때문이다.

상기 발효주정은 알코올 85 ∼ 95 중량%인 것이 바람직한데, 발효주정의 알코올 농도가 85 중량% 미만이면 추출력이 감소하는 문제가 발생하고 95 중량% 초과시 주정구입 비용이 상승하는 문제가 발생하기 때문이다. 또한, 식물체와 발효주정을 1:4 ∼ 10 중량비가 되도록 교반, 혼합시키는 것이 바람직한데, 여기서, 1:4 중량비 미만이면 다소 추출율이 감소하는 문제가 발생하고, 10 중량비 초과시 추출율은 좋으나 주정이 많이 필요하여 생산단가가 상승하고, 희석이 많이 되어 있어서 농축을 해야만 하는 문제가 있기 때문에 상기 범위가 바람직하다.

본 발명의 상기 가축사료첨가제의 제조방법에 있어서, 상기 식물체는 케일, 시금치, 무청, 및 순무 잎 중에서 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있다. 상기 식물체들은 다른 식물체에 비하여 식품으로서 이용시 그 용도가 극히 제한적이고 상품성이 떨어지는 폐기물이므로 저가에 쉽게 획득할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 식물체는 본 발명의 원재료로서, 식물체 그 자체를 직접 발효주정과 혼합하여 사용할 수 있으나, 이보다는 식물체를 분말화시킨 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 발효주정은 식품에 첨가되는 물질로 불순물에 대해 엄격한 검사를 필요로 하기에 국세청에서 승인을 받은 주식회사 대한주정라이프에서 제조된 것을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 상기 혼합물을 침지, 여과하는 방법 및 여과지를 이용하여 고형물을 제거하는 방법 및 정제하는 방법은 당업자계에서 사용하는 일반적인 방법을 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 가축사료첨가제에 대해서 설명을 하겠다.

본 발명의 가축사료첨가제는

발효주정과 상기 방법으로 추출된 크산토필이 혼합된 액체 형태로서,

발효주정으로 추출한 크산토필 100 ∼ 1000 ppm을 포함하고 있는 것에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 발효주정을 이용하여 추출한 크산토필이 100 ppm 미만이면 루테인함유 사료적 가치가 떨어지는 문제가 발생하고, 1000 ppm 초과시 주정을 농축과정으로 인한 제조공정 증가 및 생산비가 상승하는 문제가 발생할 수 있기 때문에 상기 범위내에서 크산토필을 함유하고 있는 것이 바람직하다.

상기 가축사료첨가제는 닭사료, 오리사료, 소사료, 개사료 또는 돼지사료 등 의 가축사료의 첨가제로 사용할 수 있으며, 가축사료 전체 중량에 대하여 가축사료첨가제 0.1 ∼ 5 중량%를 함유하도록 사용한다. 가축사료에 첨가하는 방법에 대해서 설명을 하면 본 발명의 가축사료첨가제는 액체성분으로 구성되어 있는 바,

닭사료 100 중량부에 대하여 상기 닭사료첨가제 0.1 ∼ 5 중량부를 골고루 뿌려주면 된다. 이는 닭사료가 일반적으로 액체성분을 흡착하는 성질을 가지고 있는 대두박 및 밀길울이 포함되어 있는 바, 액체 형태인 본 발명의 닭사료첨가제를 잘 흡수하기 때문이다.

본 발명의 또 다른 양태인 루테인 및 제아잔틴을 함유한 계란에 대해서 이하에서 설명을 하겠다.

상기에서 소개한 본 발명의 가축사료첨가제가 첨가된 닭사료로 산란계 사육시키면, 상기 산란계가 낳은 계란의 노른자에는 루테인 및 제아잔틴을 풍부하게 함유하게 된다. 상기 계란은 난황 1 g 당 루테인 0.04 mg 이상 및 제아잔틴 0.006 mg 이상을, 더욱 바람직하게는 난황 1 g 당 루테인 0.04 mg ∼ 1 mg 및 제아잔틴 0.006 mg ∼ 0.6 mg 함유하고 있는 것을 그 특징으로 한다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명을 하겠다. 그러나, 하기의 실시예에 의해서 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예

닭사료첨가제의 제조

실시예 1

열풍건조시킨 무청분말 100 g을 밀봉 가능한 유리병에 넣은 후, 여기에 알코올 농도 95 중량%의 발효주정(대한주정라이프, 발효주정, 전분)을 무청분말의 4배 중량비인 400 ml을 첨가한 후, 교반기를 이용하여 교반, 혼합시켜서 혼합물을 제조하였다. 그런 다음 상기 혼합물을 초음파기기(BRANSON, ULTRASONIC CLEANER)를 이용하여 50 ∼ 60 Hz의 초음파를 1시간 동안 쐬어 주면서 크산토필을 추출하였다. 그 후에 초음파를 쏘인 혼합물을 여과지를 이용하여 추출물만 회수하였다.

실시예 2 ∼ 4

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 2는 알코올 농도 95 중량%의 발효주정을 500 ml, 실시예 3은 알코올 농도 95 중량%의 발효주정을 900 ml를 첨가하여 혼합물을 제조하였다.

다만, 실시예 4는 실시예 1과는 달리, 알코올 농도 90 중량%의 발효주정을 500 ml 사용하여 혼합물을 제조하였다.

실시예 5

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 크산토필 추출시 초음파를 사용하지 않고 18 시간 동안 24℃에서 침지시키면서 크산토필을 추출하였다.

비교예 1 ∼ 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 비교예 1은 알코올 농도 95 중 량%의 발효주정 180 ml을 그리고 비교예 2는 농도 95 중량%의 발효주정 1,000 ml를 사용하여 혼합물을 제조하였다.

비교예 3

상기 실시예 1과 동일한 방법을 실시하되, 2 시간 동안 초음파를 쏘여 주어서 크산토필을 추출하였다.

비교예 4

95 중량% 메탄올을 유기용매를 사용하여 상기에 공지된 크산토필 추출 방법에 의하여 비교예 4를 실시하여 크산토필을 추출하였다.

실험예 1

루테인 및 제아잔틴의 고순도액체크로마토그래피를 이용한 정량측정

상기 실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 4에서 추출된 크산토필 중에 함유된 루테인 및 제아잔틴을 하기의 방법으로 정량측정을 수행하였다.

고순도액체크로마토그래피(SHIMADZU, 일본)를 이용하여 루테인과 제아잔틴의 정량을 측정하였는데, 이때 이동상의 조건은 최초 30 분간 펌프 1대만 가동시켜서 20% 메탄올, 73% 아세토나이트릴 및 7% Tris-HCl 완충용액을 분당 2 ml씩 용리시키면서, 25분간 다른 펌프에서는 칼럼세척을 위해 99.5% ∼ 99.8% 아세토나이트릴을 분당 1 ml씩 흘려주면서 이용하였다. 마지막으로 10분간은 다음 시료의 분석을 위한 안정화 작업을 위해 상기 펌프에서 사용했던 3가지 용액을 용리시켜 주었다. 또한, 루테인 및 제아잔틴을 측정하기 위하여 C₁₈ 계통의 컬럼을 사용하였다.

실험예 1의 고순도액체크로마토그래피의 결과는 도 1의 B에 나타내었으며, 크산토필 함량을 하기 표 1에 나타내었다. 여기서, 도 1의 A는 미국, Sigma사에서 구입한 정제된 루테인 및 제아잔틴을 표준물질로서 고순도액체크로마토그래피 정량측정한 결과이다.

또한, 실시예 2 및 비교예 4에 대한 고순도액체크로마토그래피의 결과는 도 2 및 도 3에 각각 나타내었다.

상기 표 1을 검토해보면, 실시예 1 ∼ 3에 크산토필이 다량 함유되어 있는 것을 알 수 있으며, 이는 기존의 크산토필 추출방법으로 실시한 비교예 4의 함유량에 비하여 크게 떨어지지 않는 것을 볼 수 있으며, 더욱이 실시예 1 ∼ 3은 유기용매 제거 공정을 거쳐야 하는 비교예 4의 단점을 가지고 있지 않다.

또한, 실시예 1 ∼ 3보다 낮은 농도인 몰농도 90% 발효주정을 사용한 실시예 4 역시 크산토필을 높은 농도로 함유하고 있음을 확인할 수 있다. 그리고, 음파를 사용하지 않고 침지시켜서 크산토필을 추출한 실시예 5의 경우에도 비록 실시예 2의 데이터 보다 좋지는 않으나, 높은 크산토필 함유량을 갖고 있음을 확인할 수 있다.

식물체와 발효주정이 1 : 2 중량비가 되도록 실시한 비교예 1의 경우, 크산토필이 적게 추출되는 것을 확인할 수 있으며, 또한, 식물체와 발효주정이 1 : 11 중량비가 되도록 실시한 비교예 2의 경우에는 실시예 3과 비교하였을 때, 크산토필 함유량이 별 차이가 없음을 알 수 있는 바, 이를 통하여 식물체와 발효주정이 1 : 4 ∼ 10 중량비인 것이 바람직하다는 것을 확인할 수 있었다.

그리고 비교에 3의 실험결과를 살펴보건데, 실시예 1에 대한 실험결과와 크게 차이가 없는 것을 볼때, 초음파를 장기간 쏘인다고 해서 크산토필 추출량이 크게 증가하는 것이 아님을 확인할 수 있었다.

닭사료첨가제를 이용한 닭사료의 제조

제조예 1

닭사료(축산과학원, 축산시험사료, 옥수수, 대두박위주의 곡류사료) 100 중량부에 대하여 상기 실시예 1의 닭사료첨가제 0.1 중량부를 골고루 뿌려주어서 크산토필이 풍부한 닭사료를 제조하였다.

제조예 2

닭사료 100 중량부에 대하여 상기 실시예 1의 닭사료첨가제 0.8 중량부를 골고루 뿌려주어서 크산토필이 풍부한 닭사료를 제조하였다.

실험예 2

계란 노른자에 함유된 루테인 및 제아잔틴 함유량 측정실험

산란계를 각각 25마리씩 2 군으로 나누어서 상기 제조예 1∼2의 닭사료로 2 개월 사육시킨 후, 산란계가 낳은 계란의 노른자로부터 루테인 및 제아잔틴 함유량을 당업계의 일반적 실험방법인 고순도액체크로마토그래피 측정실험을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다. 표 2의 일반계란은 시중에 판매되는 계란의 루테인 및 제아잔틴 함량 실험을 수행한 것이다.

구 분	루테인 함량 (mg/난황 1g)	제아잔틴 함량 (mg/난황 1g)	비고
제조예 1	0.041	0.007
제조예 2	0.052	0.009
일반계란	0.030	0.006

상기 표 2의 실험결과를 통하여 본 발명의 가축사료첨가제를 첨가하여 제조한 가축사료로 사육된 가축 및 그 계란에 루테인 및 제아잔틴을 많이 함유하고 있음을 확인할 수 있었으며, 차후 본 발명을 통하여 기능성 식육 및 계란 등을 생산하고자 하는 축산업계업자들에게 널리 사용될 것으로 사료된다.

도 1은 실험예 1에 따른 루테인 및 제아잔틴의 고순도액체크로마토그래피를 이용한 정량측정결과를 그래프로 나타낸 것으로서, A는 표준물질을 그리고 B는 실시예 1을 정량측정한 결과이다.

도 2는 실험예 1에 따른 실시예 2의 루테인 및 제아잔틴의 고순도액체크로마토그래피를 이용한 정량측정결과를 그래프로 나타낸 것이다.

도 3은 실험예 1에 따른 비교예 4의 루테인 및 제아잔틴의 고순도액체크로마토그래피를 이용한 정량측정결과를 그래프로 나타낸 것이다.

Claims (9)

1. 발효주정으로 추출한 크산토필 100 ∼ 1,000 ppm을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 가축사료첨가제.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가축사료첨가제를 닭사료, 오리사료, 소사료, 개사료 및 돼지사료 중에서 선택된 1 종 이상에 이용하는 것을 특징으로 하는 가축사료첨가제.
3. 식물체와 알코올 농도 85 ∼ 95 중량%의 발효주정을 1 : 4 ∼ 10 중량비로 교반하여 혼합물을 제조하는 단계;

   상기 혼합물을 침지 및 여과시켜서 식물체로부터 크산토필을 추출하는 단계; 및

   여과지를 이용한 고형물 제거 및 정제하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 크산토필을 함유한 가축사료첨가제를 제조하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 크산토필을 추출하는 단계는 50 ∼ 60 Hz의 초음파를 상기 혼합물에 쏘여 주는 것을 특징으로 하는 크산토필을 함유한 가축사료첨가제를 제조하는 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 식물체는 케일, 시금치, 무청, 및 순무 잎 중에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 크산토필을 함유한 가축사료첨가제를 제조하는 방법.
6. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 식물체는 분말 형태인 것을 특징으로 하는 크산토필을 함유한 가축사료첨가제를 제조하는 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항의 상기 가축사료첨가제를 0.1 ∼ 5 중량% 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 가축사료.
8. 상기 제 1 항 또는 제 2 항의 상기 가축사료첨가제를 함유한 닭사료로 사육된 산란계가 낳은 계란.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 계란은 루테인 0.04 mg/난황 1g 이상 및 제아잔틴 0.006 mg/난황 1g 이상을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 계란.

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