KR20160074256A

KR20160074256A - 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제, 이의 제조 및 이용 방법

Info

Publication number: KR20160074256A
Application number: KR1020140183353A
Authority: KR
Inventors: 유주현; 엄인용
Original assignee: 한국화학연구원
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-06-28
Also published as: KR101709248B1

Abstract

본 발명은 팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육(mesocarp)을 효소로 가수분해하여 팜 과육 가수분해물을 얻는 가수분해단계; 상기 팜 과육 가수분해물에 미생물 종균을 투입하여 미생물 배양액을 제조하는 미생물 배양단계; 상기 미생물 배양액을 건조하여 건조물을 제조하는 미생물 배양액 건조단계; 및 상기 건조물을 분쇄하여 사료첨가용 생균제를 제조하는 생균제 제조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제의 제조방법 및 이에 따라 제조된 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제에 대한 것으로 이렇게 제조한 생균제는 가축 사료와 일정량 혼합함으로써 가축의 질병 발생을 억제할 수 효과가 있다.

Description

팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제, 이의 제조 및 이용 방법{Probiotics for feed additives using a palm oil mesocarp, method for preparing, and utilizing the same}

본 발명은 팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육(mesocarp) 속에 포함된 탄수화물의 효소 가수분해 및 발효를 통해 유용 미생물군(effective microorganisms)이 함유된 가축사료첨가용 생균제, 그 제조 및 이용 방법에 관한 것이다.

팜유(palm oil)는 오일 팜 나무(oil palm tree)의 팜 과실(palm fruit)로부터 정제 전의 오일(crude palm oil)을 얻은 후 이를 정제하여 생산되며, 상기 정제 전의 오일을 생산하는 과정 중에서 많은 부산물이 생성된다. 갓 수확한 팜 과실을 가공할 때 종자(seed)의 껍질인 셸(shell), 종자의 속살인 커널(kernel), 데칸터에 의한 오일의 분리 과정에서 배출되는 고형분 형태의 과육(mesocarp), 팜 과육을 싸고 있는 섬유(fiber), 빈 열매 다발(empty fruit bunch, EFB) 및 오일 슬러지(oil sludgy) 등이 부산물로 발생한다.

이러한 부산물 중 수분함량이 높고 부드러운 과육(palm mesocarp)은 현재까지 일부 비료로 사용되거나 폐기되는 등 뚜렷한 용도가 없었으나 최근 단위가축 사육용 농후사료로 제조하는 기술이 처음으로 제시되었다(대한민국 특허 제2012-0126826호). 상기 제조방법에 의해 제조된 팜 과육원료 농후사료는 탄수화물, 단백질, 지방 및 무기염류가 균형을 이루고 있으므로 단위가축용 농후사료로서 사용될 수 있다고 하였다.

상기 발명에서 사용되는 팜 과육(mesocarp) 가수분해물은 팜유의 습식 제조 과정에서 과실을 140 ℃이상의 수증기로 연화 처리한 후 으깨고, 본래의 목적물인 팜유를 회수한 다음, 부산물로 발생하는 과육 함유물에서 섬유(fiber)를 제거하여 얻은 축축하고 부드러운 부분을 셀룰라아제 또는 셀룰라아제 복합 제제로 가수분해함으로써 소화성 탄수화물로 전환한 것이다. 상기 과육 가수분해물은 탄수화물 약 20%, 단백질 약 15%, 지방 약 14% 및 무기염류 약 20%를 함유한다. 즉, 셀룰라아제로 가수분해한 팜 과육은 탄수화물 함유율이 20% 내외까지 높아질 수 있지만, 단미사료로 사용하기에는 탄수화물 함유율이 낮아서 카사바박이나 고구마박 등 탄수화물 함유율이 높은 부재료와 혼합하는 방법을 제시하고 있다.

그러나 본 발명자들은 보다 영양분 균형이 잘 조절된 팜 과육 원료 농후사료를 제조하기 위해 많은 연구를 실시하던 중 팜 과육 가수분해물을 주재료로 하여 제조한 농후사료가 여러 가지 항생제나 유용 미생물로 이루어진 생균제를 함유하지 않으면 병아리를 장기간 사육할 때 병아리에 설사병을 일으킬 수 있다는 사실을 알게 되었다.

즉, 대한민국 특허 제2012-0126826호에 기재된 농후사료와 같이 주요 탄수화물원으로 포도당을 함유하는 사료는 옥수수 등 곡류를 주로 함유하여 포도당 등 유리당이 많이 함유되어 있지 않은 일반 사료에 비해 제조, 운송 혹은 보관 중에 각종 곰팡이 혹은 대장균 등 미생물에 오염될 가능성이 높고, 이렇게 오염된 미생물은 가축의 장 내에서 설사병 등 여러 가지 질병을 유발할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 가축의 장내 건강을 촉진하고 면역력을 증진시키는 것으로 알려져 있는 유용 미생물을 팜유의 제조 공정의 부산물인 과육(mesocarp)의 가수분해물을 배지로 하여 배양한 생균제를 제공한다.

과거에는 가축의 전염병 및 질병 예방과 성장 촉진을 위해 사료용 항생제(antibiotics)를 배합사료 내 첨가하였지만, 항생제 사용에 의한 내성 유발 등 안정성 측면에서 지속적인 문제가 제기됨에 따라 2011년 7월 1일부터는 배합사료 내 항생제 사용이 전면 중단됐다. 사료첨가용 항생제 사용이 전면 중단됨에 따라 가축의 면역력을 증강시킬 수 있는 항생제 대체재로써 유용 미생물군(effective microorganisms)을 배양하여 사료에 첨가하게 되었다.

유용 미생물군에는 유산균과 효모균, 누룩균과 고초균 등이 있으며, 두 균 모두 팜 과육의 효소 가수분해물로 생성되는 포도당을 탄소원으로 하여 균의 종류에 따라 호기 조건 혹은 혐기 조건에서 배양이 가능하다. 상기 생균제가 첨가된 가축용 배합사료를 소, 돼지, 닭, 개 등에 급여하여 기대 할 수 있는 생균제의 효과로는 다음과 같다. 소에게 급여할 경우 송아지 설사 예방, 젖소 유량, 유질 개선, 사료효율 개선, 분뇨냄새 개선, 면역기능 강화, 생산수명 연장 등의 측면에서 긍정적이 효과가 있다. 돼지, 닭, 개에게 있어서는 육성돈 생산성 증가, 성장 촉진 및 사료효율 개선, 분뇨의 악취제거, 장 개선 및 질병예방 효과, 산란율, 난질개선, 소화율 향상, 면역기능 강화 등이 개선된다(박승용, 응용축산미생물학, 유한문화사, 2006, p59).

상기와 같이 다양한 미생물이 지구상에 존재하지만 유용 미생물로서 유산균과 효모균이 생균제로 가장 일반적으로 사용되고 있다. 유산균은 살아서 가축의 소장에 도달하여 젖산을 생산하여 장의 산도를 pH 3.0-4.0으로 낮춤으로써 잡균의 오염을 방지하며, 과산화수소 및 천연항생물질을 생산하여 병원성 미생물의 증식을 억제한다. 또한 유산균 발효 산물로 각종의 비타민, 아미노산, 핵산, 항균물질, 항암물질 등을 생산하여 가축 장내 미생물균총의 안정, 사료효율 증가, 내병성 증대 등의 긍정적인 효과가 있을 뿐 아니라, 가축 분변의 암모니아, 황화수소가스 등 악취제거에도 효과가 있다. 효모균의 경우 균체 자체가 발효사료로써 우수한 단백질사료로 이용되고 있다. 효모는 아미노산의 조성이 우수하며, 발효 산물로 알코올글루탐산 등의 천연 향미물질을 생산하여 사료의 기호성을 증진시키고, 초산을 생산하여 지방합성 전구물질을 제공한다. 또한 효모는 산소와의 결합능력이 있어 장내 혐기성 박테리아의 활동을 도와준다(박승용, 응용축산미생물학, 유한문화사, 2006, p54-55).

따라서 팜 과육 원료 농후사료가 종종 병아리에 설사병을 일으키는 현상을 극복할 수 있는 하나의 방안으로 가축사료 첨가용 생균제(probiotics)에 주목하게 되었다. 팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육 가수분해물에는 유용 미생물 배양에 적합한 탄소원이 함유되어 있으므로 이것을 이용한 가축사료첨가용 생균제(probiotics)의 직접 제조 연구를 수행함으로써, 장내 유해 미생물에 대한 저항성을 증진시키기 위해 가축에 급여하기 위한 살아있는 미생물이 함유된 사료첨가용 생균제 제조에 관한 본 발명을 완성하게 되었다.

KR 2012-0126826 A

응용축산미생물학, 박승용, 유한문화사, 2006.

따라서 본 발명의 목적은 팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육의 효소 가수분해물을 주원료로 하여 제조하는 살아있는 유용 미생물을 함유하는 가축사료첨가용 생균제, 이를 제조하는 방법 및 이를 이용하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육 가수분해물을 주원료로 유용 미생물의 발효를 통해 살아있는 장내 유용 미생물이 함유되어있는 가축사료첨가용 생균제와 이를 제조하는 방법을 제공한다.

또한, 본 상기 생균제를 가축에 급여할 때 생균제로써의 효능을 나타낼 수 있는 사용 방법을 제공한다.

보다 구체적으로 본 발명은 팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육(mesocarp)을 효소로 가수분해하여 제조되는 팜 과육 가수분해물;과 상기 팜 과육 가수분해물에 투입되어 배양된 미생물 종균;을 포함하는 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제를 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 효소는 셀룰라아제 또는 셀룰라아제 복합 제제인 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제를 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 미생물 종균은 유산균, 효모균, 고초균, 또는 누룩균으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 생균제;와 조사료, 농후사료 또는 풍미사료로 이루어진 군에서 선택되는 어느 한 종류 이상의 사료;가 혼합된 생균제를 함유하는 가축사료를 제공한다.

보다 구체적으로 본 발명은 팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육(mesocarp)을 효소로 가수분해하여 팜 과육 가수분해물을 얻는 가수분해단계; 상기 팜 과육 가수분해물에 미생물 종균을 투입하여 미생물 배양액을 제조하는 미생물 배양단계; 상기 미생물 배양액을 건조하여 건조물을 제조하는 미생물 배양액 건조단계; 및 상기 건조물을 분쇄하여 사료첨가용 생균제를 제조하는 생균제 제조단계;를 포함하는 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 효소는 셀룰라아제 또는 셀룰라아제 복합 제제인 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 미생물 종균은 유산균, 효모균, 고초균, 또는 누룩균으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 미생물 배양액 건조단계는 동결건조법, 열풍건조법, 진공건조법, 분무건조법, 유동층건조법, 부형제와 혼합하여 건조하는 방법 또는 조사료와 혼합하여 건조하는 방법 중 어느 하나 이상을 사용하는 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조된 생균제;와 조사료, 농후사료 또는 풍미사료로 이루어진 군에서 선택되는 어느 한 종류 이상의 사료;가 혼합된 생균제를 함유하는 가축사료를 제공한다.

본 발명에 의해 가축에 급여하기 위한 배합사료 내 항생제를 대체할 목적으로 팜유의 제조 공정 중 발생하는 부산물인 팜 과육의 효소 가수분해물로부터 발효를 통해 살아있는 유용 미생물이 함유되어 있는 생균제를 제조할 수 있다. 또한, 이렇게 제조한 생균제를 가축 사료의 급이 직전에 사료와 일정량 혼합함으로써 가축의 질병 발생을 억제할 수 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제의 제조방법의 공정도를 나타낸 것이다.

본 명세서에 사용된 용어인 "팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육(mesocarp)"은 갓 수확한 팜 과실을 가공하여 팜유를 제조할 때 종자(seed)의 껍질인 셸(shell), 종자의 속살인 커널(kernel), 데칸터에 의한 오일의 분리 과정에서 배출되는 고형분 형태의 과육(mesocarp), 팜 과육을 싸고 있는 섬유(fiber), 빈 열매 다발(empty fruit bunch, EFB) 및 오일 슬러지(oil sludgy) 등이 부산물 중에서 팜유의 습식 제조 과정에서 팜 과실을 140 ℃이상의 수증기로 연화 처리한 후 으깨고, 본래의 목적물인 팜유를 회수한 다음, 부산물로 발생하는 과육 함유물에서 섬유(fiber)를 제거하여 얻은 축축하고 부드러운 부분을 지칭하는 것으로, 셀룰라아제 또는 셀룰라아제 복합 제제로 가수분해함으로써 소화성 탄수화물로 전환할 수 있는 것을 지칭한다.

본 명세서에 사용된 용어인 "유용 미생물군(effective microorganisms)"은 자연계에 존재하는 무수히 많은 미생물 중에서 사람, 가축에게 유익한 미생물을 지칭하고, "생균제(probiotics)"는 유용 미생물군에 속하는 유산균, 효모, 누룩균, 고초균 등을 혼합하여 가축에게 급여하여 장내 균총을 개선하여 사료효율 증대, 가축의 건강증진 등의 목적으로 사용 할 수 있는 살아있는 미생물 제제를 지칭한다.

또한, 팜 과육의 탄수화물 함량을 높이기 위한 "효소 가수분해(enzymatic hydrolysis)"는 과육에 함유된 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 셀룰라아제 또는 셀룰라아제 복합 제제로 가수분해하는 것을 의미하며, 옥수수나 감자의 전분을 가수분해하는 것과 매우 유사하다.

또한, 미생물 배양액의 건조에 사용되는 "부형제(carrier, 浮衡劑)"는 본 발명의 사료첨가용 생균제의 건조 및 제조에 도움을 줄 수 있는 물질로서 통상 미량의 원소를 사료에 균일하게 첨가하기 위하여 예비 배합에 쓰이는 물질은 어느 것이나 가능하고, 보다 바람직하게는 수분함량이 낮은 말분, 석회석, 분쇄 옥수수속대, 옥피, 옥수수 분말, 대두 분말, 대두박, 미강, 밀기울, 고구마박, 카사바, 카사바박, 팜박 등이 사용될 수 있다.

또한, "조사료"는 통상 가축의 사료 중 가축의 사료 중 부피가 크고 가소화 영양소의 함량이 낮은 것을 지칭하는데 이것은 가축에 포만감을 주고 배변을 좋게 하는 효과가 있으며, 또 반추가축에 있어서는 제1위의 활동을 좋게 한다. 조사료는 수분함량이 낮고 조섬유가 많은 짚류, 곡류, 건초류 등과 수분함량이 높은 생초류, 청예작물, 싸일리지, 근채류 등을 사용할 수 있다.

또한, "농후사료"는 조사료에 상대하여 사용되는 용어로서 가소화 영양소 함량이 60%이상인 것을 농후사료라고 한다. 농후사료는 보통 용적이 적고 조섬유 함량이 적은 것인데, 곡실류, 강류, 제조부산물, 유박류 및 동물성사료 등이 바람직하다.

또한, 명세서에 사용된 "풍미사료"는 가축의 사료에 대한 기호성을 높게 유지하여 사료 섭취량을 최적화 또는 극대화하여 가축의 생산성을 향상시키기 위한 향미제인 착향제와 감미제를 포함하고 있는 사료를 의미하는 것으로 착향제로서 현재 가장 널리 쓰이고 있는 것들은 천연 플라보노이드류, 에센셜 오일류, 휘발성 지방산과 같은 유기산류, 합성 향료 등이며 향의 종류도 각종 과일향, 초콜렛향, 건초향, 버터향, 치즈향, 마늘향, 어분향 및 당밀향 등 축종 별, 성장 단계별로 가축이 선호하는 향 등이 있다. 또한 감미제는 사료의 맛을 일정한 수준으로 유지시켜 가축의 식욕을 지속적으로 유지시켜주는 기능을 하는 것으로, 감미제의 종류로는 포도당, 설탕 등 천연 감미제가 대표적이며 합성 감미제인 사카린, 아스파탐, 아세설팜 K, NHDC(neohesperidine dihydrochalcone) 등이 있다. 이들 합성 감미제는 설탕에 비하여 매우 높은 당도(sweetness)를 지니고 있어 현재 가축 감미료로 활용되고 있다.

본 발명에서는 팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육 부산물의 가수분해물을 주성분으로 하여 생균제 제조 및 이를 포함하는 사료를 제조하고 있으므로 가축의 생균제 또는 사료의 기호성 개선을 위하여 생균제 또는 사료에 착향료와 감미제 등을 단독 또는 혼용하여 첨가하여 풍미성이 향상된 제제를 제조하면 생균제 또는 생균제를 포함하는 사료의 섭취량을 개선하여 가축의 질병예방과 생산성을 극대화시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 있어서 풍미사료로는 당밀이 보다 바람직하고 생균제와 혼합하여 사료의 제조시 당밀을 첨가하는 경우에는 가축의 사료 섭취량이 증가하였다.

본 발명에서 가축사료용 유용 미생물의 배양에 사용하는 팜 과육(mesocarp) 가수분해물은 팜유의 습식 제조 과정 중 데칸터로부터 배출된 축축하고 부드러운 부분을 셀룰라아제 또는 셀룰라아제 복합 제제로 가수분해함으로써 소화성 탄수화물로 전환한 것으로, 대한민국 특허 제 2012-0126826호에 게시한 것과 유사하다. 이 팜 과육 가수분해물은 이미 함유하고 있는 14% 내외의 단백질과 각종 무기염류에 더하여 약 15 내지 20%의 포도당 등 단당류를 함유하게 되므로 효모균, 유산균, 고초균, 누룩균 등 현재 생균제로 사용되고 있는 유용 미생물을 배양할 수 있다.

본 발명에서 팜 과육 가수분해물을 원료로 사료첨가용 생균제를 제조하기 위해 사용될 수 있는 대표적인 유산균, 특히 젖산균으로는 Lactobacillus (acidophilus, casei, fermentum, plantarum, bulgaricus, lactis, reuteri, brevis, cuvatus, delbrueckii), Enterococcus (faecium, faecalis), Bifidobacterium (adolescentis, animalis, breve, thermophilum, infantis, longum) 등이 있으며, 효모균으로는 Saccharomyces cerevisiae, Candida kefyt 등 이 있다. 상기 언급한 다양한 미생물들은 단독 배양하여 혼합하거나, 복합배양을 하여 생균제로서 사용가능하다. 유용 미생물 제제는 가축의 장 내에서 번식할 수 있으므로 1 밀리리터 당 살아있는 유용 미생물의 수가 10⁶ 개 이상이면 사용이 가능하다. 가축 사료 내 배합비는 미생물의 종류에 따라 다를 수 있으며, 본 발명에서 시험한 생균제 제제의 경우 0.001 내지 5%, 바람직하게는 0.01 내지 1% 첨가할 수 있다.

본 발명의 팜 과육의 가수분해물 제조 시 사용할 수 있는 셀룰라아제는 바이오매스 중의 셀룰로오스를 포도당으로 전환하는 능력이 있으면 특별히 한정하지 않고 사용될 수 있으며, 그 예로써 셀루클라스트(Celluclast®) 1.5L 또는 Celluclast® conc BG와 Novozym^TM 188의 혼합제제, Cellic CTec2와 Cellic HTec2의 혼합제제, Cellic CTec3와 Cellic HTec3의 혼합제제, 셀루자임(Celluzyme®), 세레플로(Cereflo®) 및 울트라플로(Ultraflo®)의 혼합제제(이상 덴마크 Novozymes 제품), 악셀러라제(Accellerase^TM), 라미넥스(Laminex®) 및 스페자임(Spezyme®)의 혼합제제(이상 Genencor Int. 제품), 로하멘트(Rohament®; Rohm GmbH 제품) 등을 들 수 있다.

본 발명의 팜 과육 가수분해물을 원료로 하여 농후사료 첨가용 생균제를 제조하는 방법은 1) 팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육(mesocarp)을 효소로 가수분해하여 팜 과육 가수분해물을 얻는 가수분해단계, 2) 상기 팜 과육 가수분해물에 미생물 종균을 투입하여 미생물 배양액을 제조하는 미생물 배양단계, 3) 상기 미생물 배양액을 건조하여 건조물을 제조하는 미생물 배양액 건조단계, 4) 상기 건조물을 분쇄하여 사료첨가용 생균제를 제조하는 생균제 제조단계, 5) 포장 및 보관 등 5 단계로 구성될 수 있다. 이 중 단계 1인 팜 과육(mesocarp)을 효소로 가수분해하여 팜 과육 가수분해물을 얻는 가수분해단계;는 팜 오일 제조 과정 중 데칸터로부터 배출되는 팜의 과육을 무균상태를 유지한 채 가수분해조에 주입하고 셀룰라아제 또는 셀룰라아제 복합효소를 가한 후 각 효소제제의 활성이 최대로 유지되는 온도와 산도, 즉 Celluclast 1.5L의 경우 48±0.1 ℃, Cellic CTec2의 경우 50±0.1 ℃에서 일정시간 동안 교반하는 과정을 포함한다. 또한, 본 발명의 가수분해는 가수분해 과정 중 원치 않는 미생물의 번식을 억제하기 위해 효소를 첨가하기에 앞서 팜 과육을 가온 멸균하는 과정을 추가로 포함할 수 있으며, 셀룰라아제 또는 셀룰라아제 복합효소의 사용량을 증가시켜 가수분해반응 시간을 단축하여 원치 않는 미생물이 번식할 수 있는 시간을 주지 않을 수도 있다. 이에 따라 효소 가수분해 시간은 6 내지 48 시간이 바람직하며, 6 내지 18 시간이 더욱 바람직하다.

본 발명에서 단계 2인 팜 과육 가수분해물에 미생물 종균을 투입하여 미생물 배양액을 제조하는 미생물 배양단계;는 상기 단계 1에서 제조한 팜 과육 가수분해물에 배양하고자 하는 미생물 종균을 투입하고 일정 시간 동안 온도와 산도를 유지하며 교반하는 것이다. 본 발명에서 사용하는 미생물 종균은 각각의 미생물의 종균 배양법에 의해 배양함으로써 활력이 극대화된 것으로, 이 종균 배양에는 기존의 알려진 방법을 그대로 사용하여도 좋다. 즉, 락토바실러스 플란타륨 (Lactobacillus plantarum)은 MRS 배지 배양법, 사카로미세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)는 YPD 배지 배양법 등을 그 예로 들 수 있다. 팜 과육 가수분해물에 처음 가하는 종균의 양은 유용 미생물의 배양 시간 길이에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로, 배양시간을 짧게 하려면 종균의 첨가량을 많게 하고, 반대로 오랜 시간 동안 배양하려면 종균 첨가량을 적게 조절할 수 있다. 본 발명에서 사용한 실시예를 보면 알 수 있듯이 유산균의 경우 전체 배양액의 5%에 상당하는 양의 종균을 첨가함으로써 배양을 13시간에 종료할 수 있었으며, 효모의 경우 배양액의 5% 상당량의 종균을 가함으로써 배양을 24시간에 종료할 수 있었다.

본 발명의 농후사료 첨가용 생균제를 제조하는 방법에서 단계 3은 미생물 배양액을 건조하여 건조물을 제조하는 미생물 배양액 건조단계이다. 미생물 배양액을 건조단계에는 미생물 배양액을 동결건조법, 열풍건조법, 진공건조법, 분무건조법, 유동층건조법, 부형제와 혼합하여 건조하는 방법 또는 조사료와 혼합하여 건조하는 방법 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있는데, 우선 동결건조법을 설명하면 다음과 같다.

동결건조법은 팜 과육 가수분해물을 배지로 하여 12 내지 48 시간 동안 유용 미생물을 배양함으로써 제조한 생균을 장기간 보관하면서 원할 때 농후사료에 첨가하는 데 사용하기 위해서는 유용 미생물 배양물 전체를 동결건조 함으로써 안전한 제제로 전환할 수 있는 것이 특징이다. 물론, 유용 미생물의 배양 후 원심분리하여 고형분을 제거한 후 미생물을 함유하는 액상물 형태로 냉장상태에서 수 일에서 수 주간 보관하는 것도 가능하다. 그러나 이러한 방법을 사용할 경우 수 일 내지 수주 후에 살아있는 미생물의 수가 급격히 감소하는 현상을 피할 수 없으므로 동결건조한 후 냉동 상태로 보관하는 것이 바람직하다. 또한, 동결건조 후 믹서 등의 분쇄기를 이용하여 가볍게 분쇄함으로써 분말화 하는 것은 필요한 때에 농후사료 첨가에 편리하게 사용하기 위해 더욱 바람직하다.

본 발명의 농후사료 첨가용 생균제를 제조하는 방법에서 마지막 단계는 유용 미생물 동결건조물을 냉동상태로 보관하는 것이다. 이는 생균제의 활성을 최대한 유지하는 데 필수적인 것으로, 냉동보관 온도는 -72 ℃ 내지 0 ℃가 바람직하며, -72 ℃ 내지 -15 ℃가 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 미생물 배양액을 건조하여 건조물을 제조하는 미생물 배양액 건조단계의 또 다른 방법으로는 부형제와 혼합하여 건조하는 방법 또는 조사료와 혼합하여 건조하는 방법을 사용할 수 있다. 여기서 기재하는 부형제와 조사료는 본 명세서의 전반 부에 기재한 바와 같이 생균제의 건조 및 제조에 도움을 줄 수 있는 물질로서 통상 미량의 원소를 사료에 균일하게 첨가하기 위하여 예비 배합에 쓰이는 물질은 어느 것이나 가능하고, 보다 바람직하게는 수분함량이 낮은 말분, 석회석, 분쇄 옥수수속대, 대두 분말 등과 같이 혼합하여 건조할 수 있다. 또한, 조사료 중 수분함량이 낮고 조섬유가 많은 짚류, 곡류, 건초류 등과 혼합하여 건조할 수도 있다. 이렇게 부형제 또는 조사료와 혼합하여 건조하는 방법은 전술한 동결건조법에 비하여 에너지 사용량이 적은 장점이 있다.

또한 또 다른 건조방법으로는 통상의 열풍건조법, 진공건조법, 분무건조법, 유동층건조법을 사용할 수 있으며, 각각의 건조방법의 적절한 조합에 의하여 건조 또한 가능하다. 그러나 건조조건과 시간에 있어서 생균제의 활성을 최대한 유지할 수 있는 온도와 조건에서 수행하는 것이 보다 바람직하고 건조 후 앞선 동결건조와 동일하게 건조물은 믹서 등의 분쇄기를 이용하여 분쇄하여 분말화하여 필요한 때에 농후사료 제조시 편리하게 첨가하여 사용할 수 있다.

이러한 방법으로 제조된 본 발명의 팜 과육 가수분해물을 배지로 하여 제조한 사료 첨가용 생균제는 일정량을 사료에 첨가하고 혼합한 후 가축에 급이할 수 있다. 이 때 사료 건조물 중량에 대한 생균제의 혼합비는 특별히 한정되지 않지만, 0.001 내지 5%, 바람직하게는 0.01 내지 1% 첨가할 수 있다. 본 발명의 생균제를 혼합하여 급이 함으로써 건강을 유지하는 데 도움이 되는 가축은 닭, 돼지, 개 등의 단위동물 뿐만 아니라, 소, 염소, 말 등 반추동물을 모두 포함할 수 있다. 사용 방법 또한 사료에 분말 형태로 혼합하는 것은 물론, 물에 희석하여 혼합하는 것도 가능하다.

또한 사료에 생균제를 첨가함에 있어서, 본 발명에 있어서 풍미사료로는 당밀이 보다 바람직하고 생균제와 혼합하여 사료의 제조시 당밀을 첨가하는 경우에는 가축의 사료 섭취량이 증가하였다.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 유산균이 함유된 가축사료 첨가용 생균제의 제조

MRS 배지 50 ml에 농업기술센터 친환경 유용미생물 배양실에서 분양받은 유용미생물인 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)을 배양하여 종균(seed)을 제조하였다. 팜유 제조 과정에서 데칸터로부터 배출된 팜 과육을 멸균상태를 유지한 채 건물중으로 환산하여 530 g(실중량 2524 g)을 7 리터용 발효기(Model LiFlus GX, BIOTRON, 한국)에 넣고 섬유소 가수분해효소로 Cellic CTec2(Novozymes Korea 제품) 10.6ml를 첨가하였다. 발효기를 50±1 ^oC, pH 5.0±0.1조건에서 12시간 동안 50 rpm으로 교반하여 섬유소를 가수분해하였다. 효소 가수분해 종결 후 곧바로 발효기를 젖산 발효에 적합한 조건(온도: 37±1 ^oC, pH 6.5±0.1)으로 맞추고 질소 가스를 주입하여 혐기상태로 만든 다음, 젖산균으로 미리 배양된 락토바실러스 플란타륨 (Lactobacillus plantarum)의 종균 150 ml를 가하여 20 시간 동안 배양하였다. 배양 중 당 및 대사산물 농도 분석 및 생균수 측정을 위하여 일정량의 배양액을 채취하였다. 소량의 분석용 배양액 채취 후에 대부분의 배양액은 액화질소에 넣어 냉동한 후 동결건조기 내에서 96시간 동안 건조하였다. 건조물은 커피믹서로 가볍게 분쇄한 후 밀봉 포장함으로써 생균제제를 완성하였다. 배양액 내 단당류와 젖산은 BioRad Aminex HPX-87H 컬럼과 굴절률계(refractive index detector)가 장착된 워터스(Waters) HPLC로 분석하여 정량하였다. 멸균수를 이용하여 채취한 배양액을 10^-3~10^-6배로 희석한 후 50 ul의 희석액을 고체 MRS 배지에 도말(spreading)하였다. 도말한 고체 MRS 배지는 37±1 ^oC로 설정된 정치배양기내에서 18시간 동안 균주를 배양한 후 고체 배지 상에 형성된 집락(colony)의 수를 측정하였다. 생균수는 집락형성 단위(colony-forming unit, cfu/ml)로 표현하였다. 배양 시간에 따라 배양액에 생성된 단당류와 젖산 수율, 그리고 생균수 측정 결과를 표 1에 나타내었다.

배양시간 (h)	포도당 (g/100g 팜과육)	젖산 (g/100g 팜과육)	생균수 (cfu/ml)
0	16.3	1.0	2.23×10⁸
6	12.6	4.2	2.56×10⁹
13	3.8	10.9	6.38×10⁹
20	0	13.9	8.16×10⁹

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 팜 과육 효소가수분해물의 포도당은 20 시간의 배양시간 후 모두 젖산으로 전환되었고, 락토바실러스 플란타륨의 생균수는 8.16×10⁹ (cfu/ml)로 측정되었다.

실시예 2: 효모가 함유된 가축사료 첨가용 생균제의 제조

YPD 배지 50 ml에 농업기술센터 친환경 유용미생물 배양실에서 분양받은 유용미생물인 사카로미세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)을 배양하여 효모 배양액을 제조하였다. 팜유 제조 과정에서 데칸터로부터 배출된 팜 과육을 멸균상태를 유지한 채 건물중으로 환산하여 750 g(실중량 3571 g)을 7 리터용 발효기(Model LiFlus GX, BIOTRON, 한국)에 넣고 섬유소 가수분해효소로 Cellic CTec2(Novozymes Korea 제품) 10.6ml를 첨가하였다. 발효기를 50±1 ^oC, pH 5.0±0.1조건에서 12시간 동안 50 rpm으로 교반하여 섬유소를 가수분해하였다. 효소 가수분해 종결 후 곧바로 발효기를 효모 발효에 적합한 조건(온도: 37±1 ^oC, pH 5.5±0.1)으로 맞추고 질소 가스를 주입하여 반혐기상태로 만든 다음, 미리 배양된 사카로미세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)의 배양액 150 ml을 접종하여 13 시간 동안 교반함으로써 효모를 배양하였다. 배양 중 당 및 대사산물 농도 분석 및 생균수 측정을 위하여 일정량의 배양액을 채취하였다. 소량의 분석용 배양액 채취 후에 대부분의 배양액은 액화질소에 넣어 냉동한 후 동결건조기 내에서 96시간 동안 건조하였다. 건조물은 커피믹서로 가볍게 분쇄한 후 밀봉 포장함으로써 생균제제를 완성하였다. 배양액 내 단당류와 젖산은 BioRad Aminex HPX-87H 컬럼과 굴절률계(refractive index detector)가 장착된 워터스(Waters) HPLC로 분석하여 정량하였다. 멸균수를 이용하여 채취한 배양액을 10^-3~10^-6배로 희석한 후 50 ul의 희석액을 고체 YPD 배지에 도말(spreading)하였다. 도말한 고체 YPD 배지는 37±1 ^oC로 설정된 정치배양기내에서 18시간 동안 균주를 배양한 후 고체 배지 상에 형성된 집락(colony)의 수를 측정하였다. 생균수는 집락형성 단위(colony-forming unit, cfu/ml)로 표현하였다. 배양 시간에 따라 배양액에 생성된 단당류와 젖산 수율, 그리고 생균수 측정 결과를 표 2에 나타내었다.

배양시간 (h)	포도당 (g/100g 팜과육)	에탄올 (g/100g 팜과육)	생균수 (cfu/ml)
0	14.6	0.7	2.67×10⁶
6	4.0	5.3	4.47×10⁷
13	0	7.2	7.28×10⁷

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 팜 과육 효소가수분해물의 포도당은 13 시간의 배양시간 후 모두 에탄올로 전환되었고, 효모의 생균수는 7.28×10⁷ (cfu/ml)로 측정되었다.

실시예 3: 유산균 생균제의 닭사료 첨가 시험

가로, 세로, 높이가 각각 2 m, 2 m, 2.5 m인 닭장 4 개(시험구 1, 2 및 대조구 1, 2)를 제작하고 바닥에 모래를 깐 후 2주령 병아리(우리맛닭 2호)를 각각 10마리씩 입식하여 3일간 시중에서 구입한 무항생제 닭사료를 급이하여 사육하였다. 상기 실시예 1에서 제조한 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 제제를 시중에서 구입한 무항생제 병아리 사료와 무게비로 1:1,000으로 혼합한 다음 시험구 당 하루 200 g씩 급이하고, 이후 점진적으로 급이량을 늘려주었다. 대조구에는 본 발명의 유산균 제제를 혼합하지 않은 시판사료를 그대로 급이하였다. 시험 평가 전날 닭똥을 모두 수거하여 제거한 다음 사육 15일과 22일에 각각 시험구 1, 2 와 대조구 1, 2의 닭장에서 배설한 닭똥을 육안으로 평가하였다. 닭똥의 수에 대한 설사변의 비율을 측정함으로써 생균제의 유효성을 상대 평가하였으며, 그 결과는 표 3에 표시하였다.

평가일	조사결과				설사변 비율 (시험구 평균/대조구 평균)
평가일	시험구 1	시험구 2	대조구 1	대조구 2	설사변 비율 (시험구 평균/대조구 평균)
15	0/35(0%)	0/42(0%)	2/45(4%)	1/32(3%)	0/3.5
22	0/39(0%)	0/44(0%)	3/47(6%)	5/50(10%)	0/8

본 발명의 유산균 제제를 무항생제 시판사료에 0.1% 혼합하여 2.5주령 병아리에 15 내지 22일간 급이한 결과 대조구의 설사변 비율이 각각 3.5%와 8%이었던 반면 시험구에서는 설사변이 관찰되지 않아 닭사료용 유용 미생물 생균제로 유용함을 알 수 있다.

Claims

팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육(mesocarp)을 효소로 가수분해하여 제조되는 팜 과육 가수분해물;과 상기 팜 과육 가수분해물에 투입되어 배양된 미생물 종균;을 포함하는 것을 특징으로 하는 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제.
청구항 1에 있어서,
상기 효소는 셀룰라아제 또는 셀룰라아제 복합 제제인 것을 특징으로 하는 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제.
청구항 1에 있어서,
상기 미생물 종균은 유산균, 효모균, 고초균, 또는 누룩균으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 기재된 생균제;와
조사료, 농후사료 또는 풍미사료로 이루어진 군에서 선택되는 어느 한 종류 이상의 사료;가 혼합된 것을 특징으로 하는 생균제를 함유하는 가축사료.
팜유 제조 공정의 부산물인 팜 과육(mesocarp)을 효소로 가수분해하여 팜 과육 가수분해물을 얻는 가수분해단계;
상기 팜 과육 가수분해물에 미생물 종균을 투입하여 미생물 배양액을 제조하는 미생물 배양단계;
상기 미생물 배양액을 건조하여 건조물을 제조하는 미생물 배양액 건조단계; 및
상기 건조물을 분쇄하여 사료첨가용 생균제를 제조하는 생균제 제조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 효소는 셀룰라아제 또는 셀룰라아제 복합 제제인 것을 특징으로 하는 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 미생물 종균은 유산균, 효모균, 고초균, 또는 누룩균으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 미생물 배양액 건조단계는 동결건조법, 열풍건조법, 진공건조법, 분무건조법, 유동층건조법, 부형제와 혼합하여 건조하는 방법 또는 조사료와 혼합하여 건조하는 방법 중 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 팜 과육 부산물을 이용한 사료첨가용 생균제의 제조방법.
청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 기재된 방법으로 제조된 생균제;와
조사료, 농후사료 또는 풍미사료로 이루어진 군에서 선택되는 어느 한 종류 이상의 사료;가 혼합된 것을 특징으로 하는 생균제를 함유하는 가축사료.