KR20130104694A - 낙농 생산성 증대를 위한 천연 효모 발효 사료 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 낙농우가 선호하는 과일향을 나타내는 천연 효모를 이용하여 발효 사료를 제조방법에 관한 것으로서, 최적 발효 조건하에서 발효하여 낙농우에 급여하여 낙농 생산성을 증대 시키는 기능성 사료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 종래에도 발효 사료 제조에 관한 방법들이 많이 안출되어 실용화되고 있으나, 대부분 효과가 떨어지거나, 사료 급여율 감소등의 문제점 발생으로 한계점이 발생하는 현실이다.
본 발명은 이러한 종래의 단점을 보완 할 수 있는 기능성 발효 사료로서 효모제에 의한 우유 생산량 증대 및 낙농우가 선호하는 과일향을 발효 과정에서 생성하는 효모를 이용하여 발효 사료를 개발하는 방법을 제공, 낙농 산업 발전에 기여할 수 있는 기능성 사료 제조 방법에 관한 것이다.

Description

낙농 생산성 증대를 위한 천연 효모 발효 사료 제조 방법{The manufacture methods of fermented feed by natural yeast for the increase of dairy production}

본 발명은 낙농 생산성 증대를 위한 기능성 사료 제조에 관한 것으로, 천연에서 분리된 효모를 이용하여, 특수 조건하에서 발효하여 낙농 생산성 증대용 기능성 사료 제조에 관한 것이다.

최근에 국내에서도 가축사료 내에 사용할 수 있는 항생제의 종류에 대해 엄격히 규제하고 있으며, 2006년부터 친환경농산물 인증에서도 무항생제 축산물 인증을 추가하여 농가와 사료회사에서 항생제 사용량이 감소하고 있다따라서 동물산업분야에서도 항생제를 대체하여 성장촉진, 사료효율 개선 및 면역증진을 위한 목적으로 유용물질을 개발하기 위한 연구가 활발히 수행되고 있다.

이러한 물질에는 β-glucan, 생균제, 효소, 유기산, 한약재 및 식물 추출물질 등이 있으며, 이에 관한 연구가 국내에서도 최근에 활발히 진행되고 있다.

항생제를 대체할 수 있는 물질로 알려져 있는 유기산과 β-glucan이 면역개선제로서 주목 받고 있는데, 유기산은 장내 pH를 낮춤으로 장내 미생물총의 변화를 주며, 단백질 소화율 개선 및 칼슘, 인, 마그네슘과 아연의 대사 작용 또한 개선시킨다. 육계에 유기산 제제의 첨가 시 영양소 이용률 증진, 소장 내 E. coli와 대장균 수의 감소, Salmonella 오염 감소의 효과가 있다는 보고가 있다.

효모의 세포벽에서 추출한 고분자 다당류인 β-glucan은 면역증강과 항암효과뿐만 아니라, 혈중 콜레스테롤 저하 효과, 항세균성, 항바이러스성, 항염증 등 약리적인 효능도 보고 되었다. β-glucan은 병아리에서 면역 조절제로서 Salmonella를 예방하고, 산란계에 있어서 사료 요구율, 난각강도, 장내 미생물 균총 및 면역 기능 등이 개선되었다는 보고도 있다.

생균제는 사용하는 미생물의 종류에 따라 동물의 장내에 정주하여 유해 미생물의 성장을 억제하고, 섭취한 사료의 소화 및 흡수를 용이하게 하여 동물의 성장을 촉진하고, 사료효율을 개선시키는 역할을 한다. 또한 생균제는 오래전부터 장내의 이상발효, 설사, 소화불량, 변비 등에 효과 있으며, 동물의 발육촉진, 설사치료 등에 의한 생산성 향상을 목적으로 이용하고 있다.

반추동물 사료에 direct-fed microbials (DFM 또는 probiotics)의 첨가 시 이로운 효과는 여러 논문에도 잘 나타나 있다. 또한 DFM 접종은 짚류의 사일레지 특성 향상에도 효과가 있는 것으로 보고되었다.

Xylanase와 CMCase (carboxymethyl cellulase, Endo-β-1,4-glucanase)의 활력이 높은 균주를 이용하여 probiotics로 활용 및 CMCase와 xylanase의 활력이 높은 균주를 버섯부산물에서 분리 동정하여 버섯부산물에 재접종 후 퇴적발효 시켜 면양에게 급여하였을 때 영양소 소화율 개선 효과등의 연구 결과가 있다.

그러나 효소제, 생균제, 면역증강제등의 기능성 소재 및 생리활성이 배가된 사료의 많은 개발에도 불구하고 현장으로의 적용이 적으며, 이는 실질적으로 개발된 사료의 현장도입시 대상 가축인 낙농우가 이취, 이질감등으로 인해 사료 섭취를 하지 않는 치명적인 단점이 많이 발생하고 있음.

이에 본 발명자는 낙농 생산성(우유) 증대를 궁극적인 목적으로 우유의 생산성을 증대시키는 기능성을 가지고, 사료를 섭취하는 낙농우로 하여금 거부감 없이 자유로이 식이 할 수 있는 사료를 개발하고자, 천연물로 부터 독특한 발효향을 나타내는 효모를 분리, 발효하여 기능성 발효 사료를 개발, 본 발명을 완성하게 되었다.

즉 본 발명의 목적은 낙농 생산성을 높이면서, 낙농우가 거부감 없이 자유로인 섭취할 수 있도록 낙농우가 좋아하는 과일향을 나타내는 효모를 이용하여, 과일 발효향을 최대로 나타낼 수 있는 발효 조건하에서 발효하여 낙농우에 섭취하였을 때 우유의 생산성이 증대되는 효과를 검증, 기능성 발효 사료 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 발효 식품에 널리 이용되는 안전성이 확보된 효모를 분리한다. 과일 부산물로 부터 효모를 분리하기 위하여 항생제가 함유된 영양 배지(antibacterial agent supplement nutirient agar)에 시료를 도말하여, 생성된 콜로니 중 효모 콜로니로 사료되는 콜로니를 2차 분리하여 순수 배양한다. 배야된 효모를 동정하기 위하여 genomic DNA를 추출, 동정한다.

Saccharomyces sp. 동정된 분리 균주를 기존 사료에 첨가하여 과일향을 최적으로 생성하는 발효조건을 결정한다.

최적 발효 조건하에서 발효된 발효 사료를 낙농우에 급여 시켜 발효 사료를 급여하지 않은 대조군과 우유 생산량과 사료 섭취률을 비교하여 발효 사료의 낙농 생산성 증대효과를 검정한다.

이상과 같이 본 발명은 과일향을 나타내는 천연 효모를 사료에 첨가, 발효하여 얻은 발효 사료를 낙농우에 급여한 결과 발효하지 않은 사료를 섭취한 대조군에 비해 우유 생산성이 증대되고, 사료 급여률이 높아지는 탁월한 효과를 나타내었다.

본 발명은 낙농 생산성을 증대시키고 농가 수익을 증진시키는 목적으로 사료 섭취량의 증가 및 가축 의 건강 향상을 돕기 위해 동물의 건강한 생장을 돕기 위한 목적으로 독특한 발효취를 나타내는 사카로마이세스 속(Saccaromyces sp. FAY0012)을 동정하고 이를 사료첨가제에 적용한 것이다.

본 발명에서는 상기와 같은 유용한 사카로마이세스 속(Saccaromyces sp.) 균주를 얻기 위하여 과일 부산물로부터 분리 하였다.

본 발명에서 목적으로 하는 사카로마이세스 속(Saccaromyces sp.) 미생물을 분리하기 위해, 우선 천연 발효종 배양법을 이용하여 배양된 배양액에서 다수의 효모를 분리하였다. 개별 PDA배지에 각각의 분리된 천연 효모를 배양한 다음 colony 형태, 현미경 관찰 등을 통해 본 발명의 목적을 위해 독특한 발효취가 나는 천연 효모를 선별하였다.

선별된 FAY0012 균주를 동정하기 위하여, 균주의 DNA를 추출한 다음 16S rRNA에 대한 DNA단편을 PCR을 통해 증폭하였고, 이의 염기서열(서열번호 1의 염기서열)을 분석하여 NCBI의 데이터베이스와 비교하였다. 이의 결과 사카로마이세스 속(Saccaromyces sp.) 98%의 상동성을 보이는 것으로 나타났다.

최적 발효 조건을 결정하기 위해 단미 사료로 주로 사용되는 옥수수, 대두박, 소맥, 채종박, 비트, 비지박등을 이용하여 분리 천연 효모 Sacchromyces sp. FAY0012의 과일향을 나타내는 최적 발효 원료를 결정하였다. 과일향의 발생 정도는 odor meter를 이용하여 냄새의 정도를 측정하였고, 발효 정도는 pH meter를 이용하여 변화된 pH를 측정하여 결정하였다.

발효의 방법은 감자포도당액체배지(Potato dextrose broth)에서 37℃에서 48시간 동안 전배양된 Sacchromyes sp. FAY0012를 발효 대상인 단미 원료에 5%로 되게 접종하여 일정 조건 하에서 72시간동안 발효하였다.

최적 발효 단미 원료를 결정하기 위해 단미 원료로 주로 사용되는 옥수수, 대두박, 소맥, 체종박, 비트펄프, 비지박, 버섯박을 사용하였다. 각각의 단미 원료 1kg을 멸균 폴리프로필렌(PP) 봉투에 넣은 후 수분 함량(%)을 70%로 조정하여, 고압멸균기(autoclave)에 넣은 후 121℃에서 1시간 동안 멸균한다. 멸균된 각각의 단미 원료를 상온에서 24시간동안 방치, 식힌 후 Saccharomyces sp. FAY0012를 5%의 농도가 되도록 접종하였다. 접종 후 밀봉하여 37℃에서 72시간 동안 발효를 유도하였다.

단미원료 종류에 따른 Saccharomyce sp. FAY0012 발효 정도

원료	냄새정도	pH	비고
옥수수	++	pH 5.1
대두박	+++	pH 4.7	부풀어 오름
소맥	+	pH 6.1
체종박	+	pH 6.1
비트펄프	++	pH 5.6
비지박	+++	pH 4.8	부풀어 오름
버섯박	+++	pH 4.2	부풀어 오름

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 단미원료별로 분리 천연 효모의 발효 정도를 측정하여 본 결과 대두박, 비지박, 버섯박에서 과일향의 정도가 가장 우수하였고, 발효의 진행됨에 따라 생성되는 유기산으로 인한 pH의 저하가 대두박, 비지박, 버섯박에서 두드러지게 나타났다. 또한 발효 과정중에 생성되는 CO2에 의해 3가지 단미원료의 봉지가 심하게 부풀어 올라, 발효가 활발히 진행 되었음을 알 수 있었다.

최적 발효 단미 원료인 대두박, 비지박, 버섯박 중 버섯박을 단미 발효 원료로 선택하여 Saccharomyces FA0012의 최적 발효 온도를 결정하였다. 버섯박 원료 1kg을 멸균 폴리프로필렌(PP) 봉투에 넣은 후 수분 함량(%)을 70%로 조정하여, 고압멸균기(autoclave)에 넣은 후 121℃에서 1시간 동안 멸균한다. 멸균된 버섯박 단미 원료를 상온에서 24시간동안 방치, 식힌 후 Saccharomyces sp. FAY0012를 5%의 농도가 되도록 접종하였다. 접종 후 밀봉하여 37℃에서 72시간 동안 발효를 유도하였다.

온도	버섯박
	냄새	pH	비고
20℃	+	pH 6.2
24℃	++	pH 5.4
30℃	+++	pH 5.0
37℃	+++	pH 4.2
45℃	+++	pH 4.4

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 버섯박을 이용하여 분리 천연 효모의 발효 최적 발효 온도를 측정하여 본 결과 30~45℃ 우수한 발효 정도를 나타내었다. 냄새의 정도 높았고, pH의 강하 정도도 가장 우수하였다.

FAY0012 효모 균주를 이용한 발효 사료의 사양 실험을 위해 본 발명의 생균제가 첨가된 배합사료 혹은 TMR(total mixed ration)을 급여하였을 때 젖소의 섭취량을 증대시켜야 하며 유량생산성, 유질향상, 번식간격감소, 경제산차 개선 등의 낙농 수익성을 개선시킬 수 있어야 하므로 이에 대한 평가를 시도하였다.

발효 사료가 첨가된 배합사료 혹은 TMR의 낙농 생산상 향상 시험을 위해 같은 산차의 낙농우 10마리를 두 그룹으로 나누어 독립적으로 사양한다. 사양 기간은 3개월 동안 이며, 사료 급여는 1일 아침, 저녁으로 2회 주었으며, 그외 조건은 일반 낙농우 사양 조건과 동일하게 실시한다.

발효 사료가 첨가된 사료의 원물 섭취량 비교

생균제 첨가량 (%, w/w)	0	1	2	3	4	5	10
원물섭취량 (kg)	27.0	27.3	27.6	27.8	28.0	28.5	28.1

표 3에서 보는 봐아 같이 본 발명 사카로마이세스 속(Saccaromyces sp.) FAY0012의 적정 첨가량 증가 할수록, 젖소의 일일 원물급여량 기준 5%(w/w)의 생균제를 급여하였을 때가 가장 효과적인 것으로 확인할 수 있었다.

발효 사료 급여가 낙농 생산성에 미치는 영향

		천연 효모 생균제 급여 전	천연 효모 생균제 급여 후
평균 산유량(L)		28.7	31.5
유성분	유지방(%)	3.9	4.0
	유단백(%)	3.0	3.2
	무지고형분(%)	8.55	8.78
	체세포(천/L)	183	162

표 4에서 보는 바와 같이 본 발명 사카로마이세스 속(Saccaromyces sp.) Kfarms-001 균주로 발효된 생균제 5 중량% 첨가 하여 3개월간 급여한 후의 젖소의 생산성을 평가한 결과, 천연 효모 생균제를 급여한 군이 급여하지 않은 군에 비하여 평균산유량이 2.8L 증가한 것으로 나타나 천연 효모 생균제 급여가 건물섭취량을 증가기키고 평균 9.7%의 유량생산성 증대로 나타난 것으로 확인되었다.

또한 천연 효모 생균제를 급여한 군에서 유지방 0.1%, 유단백 0.2%, 무지고형분은 0.23%가 증가된 것으로 나타나 본 발명의 생균제를 급여하였을 때 유성분 또한 증가된 것으로 나타났으며, 이는 본 발명의 생균제가 젖소의 건물섭취량을 증가시켜 결과적으로 젖소의 영양공급량을 늘리는 것으로 나타나 향 후 상업화 가능성이 높음을 확인하였다.

Claims (2)

1. 옥수수, 대두박, 소맥, 채종박, 비트펄프, 비지박, 버섯박의 단미원료에 과일향을 나타내는 천연 효모를 Sacchromyce sp. FA0012를 1~10%의 농도로 접종하여 20~45℃의 조건하에서 발효하는 것을 특징으로 하는 발효 사료 제조 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 발효 사료를 유효 성분으로 하는 우유 생산 증가용 기능성 사료.