KR20170049696A - 솔라닌을 포함하는 사료첨가용 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감자지상부로부터 유래된 독성 알칼로이드의 일종인 솔라닌을 포함하고 반추위 동물의 육량개선효과를 나타내는 사료첨가용 조성물, 상기 조성물을 배합사료와 혼합하는 단계를 포함하는 반추위 동물의 육량개선용 사료의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 반추위 동물의 육량개선용 사료 및 상기 사료를 이용한 반추위 동물의 사육방법에 관한 것이다. 본 발명에서 제공하는 사료첨가용 조성물이 포함된 사료를 이용하여 반추위 동물을 사육할 경우, 반추위 동물에게서 독성을 나타내지 않으면서도, 근육량을 증가시키는 반면, 지방의 함량은 증대시키지 않으므로, 육량이 증대된 반추위 동물의 사육에 널리 활용될 수 있을 것이다.

Description

솔라닌을 포함하는 사료첨가용 조성물{Composition of formulated diets comprising solanine}
본 발명은 솔라닌을 포함하는 사료첨가용 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 감자지상부로부터 유래된 독성 알칼로이드의 일종인 솔라닌을 포함하고 반추위 동물의 육량개선효과를 나타내는 사료첨가용 조성물, 상기 조성물을 배합사료와 혼합하는 단계를 포함하는 반추위 동물의 육량개선용 사료의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 반추위 동물의 육량개선용 사료 및 상기 사료를 이용한 반추위 동물의 사육방법에 관한 것이다.
가축 및 이들의 산물은 인류가 생존하기 위해 필요한 단백질의 중요한 공급원이기 때문에, 가축의 사육효율을 향상시키기 위한 노력이 지속적으로 수행되어 왔다. 이같은 가축의 사육효율을 향상시키기 위하여 가장 많은 연구가 진행된 부분은 사료이다. 전통적인 가축의 사육방법인 방목시에는 주로 초지에서 생산되는 풀을 사료로서 사용하였다. 그러나, 농업의 생산성이 증가함에 따라, 농가에서 생산되는 농작물 또는 그의 부산물을 사료로서 사용하게 되었는데, 주로 대두박, 참깨, 맥류, 볏짚, 옥수수, 땅콩, 완두콩, 사탕무, 펄프 등을 사용하였다. 또한, 농작물로부터 공급이 어려운 단백질 및 지방성분을 보충하기 위하여, 동물 내장 가루, 어분 가루 등의 동물유래 성분을 추가로 공급하고 있다. 최근에는, 종래의 사료성분에 아미노산, 무기염료, 비타민, 항생물질, 효소 등을 부가적으로 포함하는 배합사료가 일반적으로 사용되고 있다.
특히, 한우의 경우에는 우리나라에서 고품질의 소고기를 공급하는 공급원으로 취급하여, 이의 육질고급화를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 최근들어 과학적인 한우의 품종개량을 위하여 다양한 연구가 수행되고 있는데, 예를 들어, 한국공개특허 제2010-0125907호에는 한우육의 육색(meat color), 조직감(texture), 등지방두께(backfat thickness) 또는 육량지수(quantity index)의 판단에 유용한 FASN (fatty acid synthase) 유전자내의 단일염기다형성 (SNP, single nucleotide polymorphism) 마커, 이 마커를 사용하여 한우육의 품질을 판단하는 방법 및 한우육의 육색, 조직감, 등지방두께 또는 육량지수의 판단에 사용되는 키트가 개시되어 있고, 한국공개특허 제2013-0123751호에는 포유류의 일시적인 저영양상태를 이용하여 한우 공란우에 과배란을 유도하여 이식가능한 수정란의 숫자를 증가시키는 방법이 개시되어 있으며, 한국공개특허 제2013-0090395호에는 한우 육질 진단용 다형성(SNP) 마커, 이를 이용한 한우 육질의 진단방법 및 진단키트가 개시되어 있다.
그러나, 이처럼 개량된 품종의 한우라 하더라도 사육조건에 따라 한우의 육질 및 육량이 변화되기 때문에, 우수한 한우를 사육하기 위한 사료의 개발 역시 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 한국공개특허 제2013-0032486호에는 톱밥, 쌀겨, 밀기울, 깻묵, 비지, 과자박, 파쇄 옥수수, 미량원소, 소금 및 발효제를 포함하는 한우용 가축사료 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 지금까지 개발된 사료는 전체적인 한우의 육량 및 육질을 향상시키는 효과를 나타내기 때문에, 육량에 직접적으로 관여하는 근육 뿐만 아니라 지방까지도 증대시키는 효과를 나타내므로, 실질적인 육량증대효과가 기대에 미치지 못한다는 단점이 있었다.
이러한 배경하에서, 본 발명자들은 한우의 근육량을 증대시키면서도 지방의 함량은 증대시키지 않아 실질적인 육량증대를 기대할 수 있는 배합사료를 개발하기 위하여, 예의 연구노력한 결과, 사람에게는 감자지상부로부터 유래된 독성 알칼로이드의 일종인 솔라닌을 포함하는 사료를 사용할 경우, 한우를 포함하는 반추위 동물에게서 독성을 나타내지 않을 뿐만 아니라 근육량을 증대시키면서도 지방의 함량을 증대시키지 않음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 하나의 목적은 솔라닌을 포함하여, 반추위 동물의 육량을 증대시키는 효과를 나타내는 사료첨가용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 사료첨가용 조성물을 포함하는 반추위 동물의 육량증대용 사료를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 반추위 동물의 육량증대용 사료의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 사료를 반추위 동물에 급이시키는 단계를 포함하는, 반추위 동물의 사육방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 한우의 근육량을 증대시키면서도 지방의 함량은 증대시키지 않아 실질적인 육량증대를 기대할 수 있는 배합사료를 개발하기 위하여 다양한 연구를 수행하던 중, 알칼로이드에 주목하게 되었다. 상기 알칼로이드는 주로 식물로부터 유래된 질소함유 염기성 유기화합물을 의미하는데, 동물에 대하여 특이적이면서도 강한 생리작용을 나타낼 수 있다고 알려져 있다. 따라서, 상기 알칼로이드의 일종이 한우의 근육량을 특이적으로 증대시킬 가능성이 있을 것으로 예상하고, 이에 적합한 알칼로이드를 연구한 결과, 감자지상부에 포함된 솔라닌이 한우의 근육량을 특이적으로 증대시킬 수 있음을 확인하였다.
상기 솔라닌은 동물이 섭식할 경우, 식중독을 유발하는 독성을 나타낸다고 알려져 있어, 현재 상기 솔라닌 또는 상기 솔라닌을 포함하는 감자지상부는 식용은 물론 사료로서도 전혀 사용하지 않고 있는 실정이다. 그러나, 본 발명자들은 상기 솔라닌 또는 이를 포함하는 감자지상부를 한우 등의 반추위 동물에 섭식시키면, 반추위를 사용하여 상기 솔라닌의 독성을 나타내지 않고, 솔라닌을 소화시킬 수 있음을 최초로 규명하였을 뿐만 아니라, 상기 솔라닌이 등심부위보다 사태부위에서 근육량이 증가하는 비육우의 특성을 나타내는 반면, 지방세포의 발달에는 별다른 영향을 미치지 않음을 최초로 규명하였는데, 이러한 솔라닌의 특성은 지금까지 전혀 보고되지 않았다.
따라서, 감자지상부 또는 솔라닌은 반추위 동물의 육량을 증대시킬 수 있는 사료첨가제의 유효성분으로 사용할 수 있음을 알 수 있었다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하나의 양태로서 솔라닌을 포함하고, 반추위 동물의 사육에 사용되는 사료첨가용 조성물을 제공한다.
본 발명의 용어 "솔라닌(solanine)"이란, 감자 또는 토마토에 포함되고, 높은 수용성을 갖는 솔라눔 알칼로이드 배당체 화합물을 의미하는데, 통상적으로, α-솔라닌(C45H73NO15, MW = 868Da), β-솔라닌(C39H63NO11, MW = 722) 및 γ-솔라닌(C33H53NO6, MW = 560)으로 구분된다. 상기 솔라닌은 차코닌과 동일하게 감자의 녹색부위에서 발현되는 천연 독성화합물로서, 사람에게서는 식중독을 유발시킨다고 알려져 있다.
본 발명에 있어서, 상기 솔라닌은 감자지상부로부터 유래되고, 반추위 동물에서 반추위에 의해 독성을 나타내지 않고 소화될 수 있으며, 소화된 솔라닌은 반추위 동물의 근육조직의 발달을 촉진하는 반면, 지방세포에는 특별한 영향을 미치지 않아서, 결과적으로 반추위 동물의 순수 육량을 증가시키는 효과를 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 솔라닌 또는 상기 솔라닌을 포함하는 감자지상부는 본 발명에서 제공하는 사료첨가용 조성물의 유효성분으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서는 감자지상부로부터 유래된 α-솔라닌을 포함하는 사료첨가용 조성물를 제조하여 이의 효과를 검증하였다.
본 발명의 용어 "감자지상부(above-ground potato)"란, 감자를 경작하여 생성되는 뿌리 윗부분의 경엽부분을 의미하는데, 감자를 경작하면서 생성되는 감자싹부터 감자가 성장하여 생성되는 떡잎, 싹, 줄기, 잎 부분을 각각 개별적으로 또는 포괄적으로 포함한다. 상기 감자지상부는 식중독을 유발시킬 수 있는 솔라닌과 같은 독성 알칼로이드를 포함하여 식용 또는 사료첨가물로 사용되지 못하였으나, 반추위 동물에 섭식시킬 경우에는, 반추위를 사용하여 상기 솔라닌으로 인한 독성을 나타내지 않고 소화될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 감자지상부는 이에 포함된 솔라닌으로 인하여, 반추위 동물의 육량을 증대시키는 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 용어 "반추위 동물"이란, 우제목에 속하는 동물 중에서 반추위를 갖는 동물을 의미한다. 상기 우제목은 크게 9개 과(멧돼지과, 미국멧돼지과, 하마과, 낙타과, 애기사슴과, 사슴과, 기린과, 영양붙이과 및 소과)로 구분되는데, 이중에서 낙타과(단봉낙타, 쌍봉낙타, 라마, 알파카, 과나코, 비쿠냐 등), 애기사슴과(애기사슴, 쥐사슴 등), 사슴과(사슴, 순록, 노루, 고라니, 엘크, 무우스 등) , 기린과(기린 또는 오카피) 및 소과(한우, 젖소, 야크, 들소, 버팔로, 임팔라, 가우르, 물소, 염소, 양, 산양, 영양 등)의 동물들이 반추위 동물이라고 호칭될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 반추위 동물은 반추위를 사용하여 상기 솔라닌의 독성을 나타내지 않고, 소화할 수 있으면서도, 반추위 동물의 육량을 증대시킬 수 있으므로, 본 발명에서 제공하는 사료첨가용 조성물이 부가된 사료를 섭식하여 육량이 증대될 수 있는 대상 동물이 될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서는 반추위 동물의 하나인 한우에 솔라닌을 포함하는 사료를 섭식시킨 결과, 독성을 나타내지 않으면서도 육량이 증대될 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 용어 "반추위"란, 우제목의 일부 동물에서 볼 수 있는 특수한 소화관으로, 일명 되새김을 하기 위해 혹위, 벌집위, 겹주름위, 및 주름위의 4개의 방으로 구성된 위장을 의미한다. 일명 되새김위라고도 하며, 한번 삼킨 음식물을 다시 입 안으로 토하여 잘 씹은 후에 삼키는 것을 반추라고 하고, 이런 반추를 가능하게 하는 위장이기 때문에 반추위라고 명명되었다. 상기 반추위에는 미생물이 공생하고 있어서 일반적인 동물들이 소화하지 못하는 식물의 셀룰로스를 분해하거나, 솔라닌의 독성을 나타내지 않고 흡수할 수 있다.
본 발명의 용어 "사료첨가용 조성물"이란, 사료 자체로 사용되거나 사료에 첨가하여 반추위 동물의 생산성 향상이나 건강을 증진시킬 수 있는 물질을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 감자지상부의 건조분말, 열수추출물 또는 에탄올 추출물을 제조하고, 이들에 포함된 알칼로이드(차코닌 및 솔라닌)의 함량을 비교한 결과, 감자지상부의 건조분말이 가장 많은 량의 알칼로이드를 포함함을 확인하고(표 1), 상기 감자지상부의 건조분말을 포함하는 배합사료를 반추위 동물의 일종인 한우에게 섭식시킨 결과, 유사한 알칼로이드를 포함하는 가지지상부의 건조분말을 포함하는 배합사료 보다는 상대적으로 높은 수준이고, 통상적으로 사용되는 육량향상용 첨가물인 zilmax를 포함하는 배합사료와 유사한 수준의 건물소실율을 나타내고, 이에 포함된 알칼로이드는 섭식후 8시간 이내에 모두 소화됨을 확인하였다(도 1a 및 1b). 그런 다음, 상기 알칼로이드의 하나인 솔라닌이 상기 한우의 육량증대에 미치는 효과를 검증한 결과, 등심부위보다 사태부위에서 근육량이 증가하는 비육우의 특성이 솔라닌의 섭식에 의해 한우에서도 나타나서 한우의 육량을 증가시키는 효과를 나타내는 반면(표 2a, 표 2b, 도 2, 도 3a 및 도 3b), 지방세포의 발달에는 특별한 영향을 미치지 않음(표 3a, 표 3b, 도 4a 및 도 4b)을 확인하였다.
따라서, 감자지상부 또는 솔라닌은 반추위 동물의 육량을 증대시킬 수 있는 사료첨가제의 유효성분으로 사용하여, 통상적인 배합사료, 발효사료, 발효조사료 등의 제조에 사용될 수 있다.
본 발명의 사료첨가용 조성물은 사료의 제조에 사용될 수 있는 부형제, 희석제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트, 광물유, 스테비아 추출물 및 천연소재 추출물을 들 수 있다.
아울러, 본 발명의 사료첨가용 조성물은 상기 감자지상부 또는 솔라닌 뿐만 아니라, 반추위 동물의 생산성 또는 건강 증진에 필요한 필수 영양소를 완전공급하는 데 필요한 뉴클레오티드류, 효소류, 미량성분 뿐만 아니라 반추위 동물의 생육을 보조하는 미생물을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 뉴클레오티드류로는 5'-아데닐산, 크산틴산, 리보핵산, 디옥시리보핵산 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있고; 효소류로는 아라비나제(arabinase), 아라비노퓨라노시타제(arabinofuranosidase), 갈락타나제(galactanase), 펙티나제(pectinase), 말타제(maltase), 인버타제(invertase), 리파제(lipase) 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있으며; 미량성분으로는 아미노산, 칼슘, 인산, 유기산 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있고; 미생물로는 류코노스톡 속(Leuconostoc sp.) 균주, 웨이셀라 속(Weisella sp.) 균주, 엔테로코커스 속(Enterococcus sp.) 균주, 스트렙토마이세스 속(Streptomyces sp.) 균주, 노카르디아 속(Nocardia sp.) 균주 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명은 다른 하나의 양태로서 상기 사료첨가용 조성물을 포함하는 반추위 동물의 육량증대용 사료, 이의 제조방법 및 상기 사료를 이용한 반추위 동물의 사육방법을 제공한다. 이때, 상기 반추위 동물의 육량증대용 사료의 제조방법은 상기 사료첨가용 조성물을 원료사료에 가하는 단계를 포함하고, 상기 반추위 동물의 사육방법은 상기 사료를 반추위 동물에 급이시키는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 감자지상부 또는 솔라닌은 반추위 동물에 섭식시킬 경우, 특별한 독성없이 모두 소화될 뿐만 아니라, 반추위 동물의 근육조직의 발달을 촉진하는 반면, 지방세포에는 특별한 영향을 미치지 않으므로, 이를 포함하는 사료는 반추위 동물의 육량증대 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 용어 "사료"란, 반추위 동물이 먹고, 섭취하며, 소화시키기 위한 또는 이에 적당한 임의의 천연 또는 인공 구정식, 한끼식 등 또는 상기 한끼식의 성분을 의미한다.
본 발명에 있어서, 상기 사료는 감자지상부 또는 솔라닌을 포함하는 사료첨가용 조성물을 통상의 원료사료에 가하여 제조된 반추위 동물 사육용 사료로 해석될 수 있고, 상기 사료는 반추위 동물의 육량을 증대시키는 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 용어 "원료사료"란, 상기 사료첨가용 조성물이 첨가되는 사료를 의미한다.
본 발명에 있어서, 상기 원료사료는 상기 사료첨가제가 부가되어 반추위 동물의 육량을 증대시킬 수 있는 효과를 나타내는 한 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 례로서 쌀, 발효대두분, 대두, 이탈리안그라스, 수단그라스, 호밀, 볏짚, 옥수수, 소맥피, 쌀겨, 당맥피 등을 단독으로 또는 조합하여 주성분으로 포함하는 배합사료가 될 수 있고, 이들 주성분은 반추위 동물용 원료사료에 일반적으로 사용되는 적절한 범위로 포함될 수 있다.
본 발명의 용어 "배합사료"란, 반추위 동물의 사육목적에 맞는 영양소를 고르게 공급할 수 있도록 배합하여 만든 사료를 의미하며, 상기 배합사료는 반추위 동물이 필요로 하는 에너지, 단백질, 지질, 비타민, 광물질 등 영양소를 포함한다. 배합사료를 만들 때는, 영양적인 면에서 볼 때, 반추위 동물의 식욕을 증진시키고 소화기관의 정상적인 작용을 촉진시키기 위하여 적정량의 고형물(固型物)이 반드시 필요하며, 반추위 동물의 생산활동을 충분히 발휘시키기 위해 적당한 양의 단백질을 넣어 주어야 하며, 반추위 동물의 체온유지와 생산활동을 정상적으로 유지하기 위한 열량이 들어가야 하며, 기타 칼슘 또는 인과 같은 무기물과 비타민도 충분히 함유되어야 한다.
한편, 상기 사료에 포함되는 사료첨가용 조성물의 함량은 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 례로서 사료의 최종 중량을 기준으로 0.01 내지 10%(w/w)가 될 수 있고, 다른 예로서 0.1 내지 5%(w/w)가 될 수 있으며, 또 다른 예로서 1%(w/w)가 될 수 있다.
또한, 상기 사료는 상술한 주성분 이외에 통상적인 반추위 동물용 배합사료에 포함될 수 있는 혈장 단백질, 어분, 유장, 복합유제품, 대두유, 아미노산 프리믹스, 산미제 프리믹스, 홍삼박, 소금, 비타민-미네랄 혼합물 등을 단독으로 또는 혼합하여 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 사료첨가용 조성물이 포함된 사료를 이용하여 반추위 동물을 사육할 경우, 반추위 동물에게서 독성을 나타내지 않으면서도, 근육량을 증가시키는 반면, 지방의 함량은 증대시키지 않으므로, 육량이 증대된 반추위 동물의 사육에 널리 활용될 수 있을 것이다.
도 1a는 감자지상부의 건조분말, 감자의 건조분말 또는 zilmax를 포함하는 사료의 섭식후, 소화시간의 경과에 따른 건물소실율의 변화를 나타내는 그래프로서, (▲)는 감자지상부와 유사하게 알칼로이드를 포함하는 가지지상부의 건조분말을 포함하는 한우사료를 나타내고, (■)는 감자 지상부의 건조분말을 포함하는 한우사료를 나타내며, (◆)는 육량향상용 첨가제로 알려진 zilmax를 포함하는 한우사료를 나타낸다.
도 1b는 감자지상부의 건조분말을 포함하는 사료의 섭식후, 소화시간의 경과에 따른 상기 감자지상부의 건조분말에 포함된 알칼로이드의 소화율의 변화를 나타내는 그래프로서, (▲)는 총 알칼로이드의 소화율을 나타내고, (■)는 솔라닌의 소화율을 나타내며, (◆)는 차코닌의 소화율을 나타낸다.
도 2는 솔라닌의 처리농도에 따른 근육세포의 형태변화를 나타내는 현미경 사진이다.
도 3a는 사태부위(SM) 또는 등심부위(LD)에서 유래된 근육위성세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 MHC1 유전자의 발현수준의 변화를 나타내는 그래프로서, 좌측은 사태부위(SM)를 나타내고 중앙은 등심부위(LD)를 나타내며, 우측은 사태부위와 등심부위를 비교한 결과를 나타낸다.
도 3b는 사태부위(SM) 또는 등심부위(LD)에서 유래된 근육위성세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 MHC2X 유전자의 발현수준의 변화를 나타내는 그래프로서, 좌측은 사태부위(SM)를 나타내고 중앙은 등심부위(LD)를 나타내며, 우측은 사태부위와 등심부위를 비교한 결과를 나타낸다.
도 4a는 피하지방(SC)조직 또는 복강지방(PR)조직에서 유래된 지방줄기세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 PPARr 유전자의 발현수준의 변화를 나타내는 그래프로서, 좌측은 피하지방(SC)조직을 나타내고 중앙은 복강지방(PR)조직을 나타내며, 우측은 피하지방(SC)조직과 복강지방(PR)조직을 비교한 결과를 나타낸다.
도 4b는 피하지방(SC)조직 또는 복강지방(PR)조직에서 유래된 지방줄기세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 SCD 유전자의 발현수준의 변화를 나타내는 그래프로서, 좌측은 피하지방(SC)조직을 나타내고 중앙은 복강지방(PR)조직을 나타내며, 우측은 피하지방(SC)조직과 복강지방(PR)조직을 비교한 결과를 나타낸다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 감자지상부를 포함하는 한우사료의 제조
감자지상부의 건조분말, 상기 감자지상부의 열수추출물 또는 상기 감자지상부의 에탄올 추출물을 각각 수득하고, 이를 포함하는 한우사료를 제조하였다.
실시예 1-1: 감자지상부의 건조분말의 수득
세척된 감자지상부를 일정크기로 절단하고, 이를 건조시킨 다음, 건조된 감자지상부를 마쇄하여 감자지상부의 건조분말을 수득하였다.
실시예 1-2: 감자지상부의 열수추출물의 수득
세척된 감자지상부 11kg에 110ℓ의 물을 가하고, 100℃에서 4시간 동안 열수추출하였으며, 가열을 중지하고, 하룻밤동안 방치하였다. 그런 다음, 상기 추출물을 여과하여 액상성분을 수득하고, 상기 수득한 액상성분을 농축, 건조 및 분쇄하여 감자지상부의 열수추출물을 수득하였다.
실시예 1-3: 감자지상부의 에탄올추출물의 수득
세척된 감자지상부 11kg에 110ℓ의 에탄올을 가하고, 80℃에서 4시간 동안 가열추출하였으며, 가열을 중지하고, 하룻밤동안 방치하였다. 그런 다음, 상기 추출물을 여과하여 액상성분을 수득하고, 에탄올 성분을 감압농축하여 에탄올 추출물을 수득하였으며, 상기 수득한 에탄올 추출물의 용매성분을 물로 치환하고, 동결건조 후 분쇄하여 에탄올 추출물의 동결건조물을 수득하였다.
실시예 1-4: 감자지상부의 열수추출물 및 에탄올추출물에 포함된 알칼로이드 성분의 분석
상기 수득한, 감자지상부의 건조분말, 열수추출물, 에탄올 추출물 또는 에탄올 추출물의 동결건조물을 대상으로, 이에 포함된 알칼로이드 성분 중에서 차코닌(α-chaconine) 및 솔라닌(α-solanine)의 함량을 분석하였다. 이때, 상기 감자지상부의 건조분말은 이의 5%(v/v) 아세트산 추출물 또는 에탄올 추출물을 사용하여 측정하였다(표 1). 이때, 측정된 차코닌 또는 솔라닌의 함량은 사용된 건조분말 또는 각 추출물의 단위중량(g)당 함량(mg)의 수준으로 표시하였다.
감자지상부의 다양한 추출물에 포함된 알칼로이드의 함량
시료 차코닌(mg/g) 솔라닌(mg/g) 합계(mg/g)
건조분말-아세트산 추출물
건조분말-에탄올 추출물
열수 추출물
에탄올 추출물
에탄올 추출물 동결건조물		 2.05±0.27
1.75±0.70
1.69±0.34
0.43±0.02
7.31±1.69		 0.60±0.08
0.47±0.20
0.54±0.12
0.09±0.01
2.39±0.42		 2.65
2.22
2.23
0.52
9.7
상기 표 1에서 보듯이, 감자지상부의 에탄올 추출물의 동결건조물이 상대적으로 가장 높은 수준으로 차코닌 및 솔라닌을 포함하는 것으로 확인되었으나, 상기 에탄올 추출물에 포함된 알칼로이드의 함량은 추출물 기준인 반면 건조분말에 포함된 알칼로이드의 함량은 건조분말 기준이므로, 알칼로이드의 총합은 감자지상부의 건조분말을 사용할 경우에 가장 높은 수준을 나타냄을 알 수 있었다.
실시예 1-5: 감자지상부를 포함하는 한우사료의 소화율 분석
상기 실시예 1-4에서 얻어진 결과에 따라, 감자지상부의 건조분말을 배합사료(우성사료, CP12%, TDN 74%)에 혼합하여 한우사료를 제작하고, 상기 제작된 한우사료가 5g씩 담겨진 다수의 나일론 백을 캐눌라를 통해 한우의 첫번째 위에 투입하고, 0, 4, 8, 12, 18, 24, 36, 48 또는 72시간이 경과된 후에, 상기 투입된 나일론 백을 하나씩 회수하고, 이들을 건조시킨 후, 건조분말을 측정함으로써, 소화시간의 경과에 따른 건물소실율을 산출하였다(도 1a). 이때, 비교군으로서 감자지상부의 건조분말 대신에 가지지상부의 건조분말 또는 사료첨가제의 일종인 zilmax를 포함하는 사료를 섭식시킨 한우를 사용하였다.
도 1a는 감자지상부의 건조분말, 감자의 건조분말 또는 zilmax를 포함하는 사료의 섭식후, 소화시간의 경과에 따른 건물소실율의 변화를 나타내는 그래프로서, (▲)는 감자지상부와 유사하게 알칼로이드를 포함하는 가지지상부의 건조분말을 포함하는 한우사료를 나타내고, (■)는 감자 지상부의 건조분말을 포함하는 한우사료를 나타내며, (◆)는 육량향상용 첨가제로 알려진 zilmax를 포함하는 한우사료를 나타낸다.
도 1a에서 보듯이, 감자지상부의 건조분말을 포함하는 사료는 가지 지상부를 포함하는 한우사료에 비하여 상대적으로 높은 수준의 건물소실율을 나타내고, 현재 육량향상용 첨가제로 사용되고 있는 zilmax를 포함하는 한우사료와 유사한 수준을 나타냄을 확인하였다.
한편, 상기 회수된 각 나일론 백에 포함된 사료성분을 대상으로 HPLC를 수행하여 알칼로이드의 일종인 차코닌(α-chaconine) 및 솔라닌(α-solanine)의 잔류 함량을 측정하였다(도 1b).
도 1b는 감자지상부의 건조분말을 포함하는 사료의 섭식후, 소화시간의 경과에 따른 상기 감자지상부의 건조분말에 포함된 알칼로이드의 소화율의 변화를 나타내는 그래프로서, (▲)는 총 알칼로이드의 소화율을 나타내고, (■)는 솔라닌의 소화율을 나타내며, (◆)는 차코닌의 소화율을 나타낸다.
도 1b에서 보듯이, 감자지상부의 건조분말에 포함된 대부분의 알칼로이드는 사료섭식후 8시간 이내에 대부분 소화됨을 확인하였다.
상기 감자지상부에 포함된 독성 알칼로이드인 차코닌과 솔라닌은 사람이 섭취할 경우, 소화되지 않고, 식중독 등의 독성을 나타내는 것으로 알려져 있으나, 한우와 같은 반추위 동물이 섭취할 경우에는 반추위를 사용하여, 독성을 나타내지 않고 소화될 수 있음을 알 수 있었다.
실시예 2: 근육세포의 분화에 미치는 솔라닌의 효과
상기 실시예 1-5에서 한우에게 소화될 수 있는 감자지상부의 알칼로이드 중의 하나인 솔라닌이 한우의 근육세포에 어떠한 영향을 미치는지 확인하고자 하였다.
실시예 2-1: 등심 및 사태근육조직 유래 근육위성세포의 수득
한우의 등심(LD) 또는 사태(SM)부위에서 적출한 근육조직을 3%(w/v) 알부민을 포함하는 PBS에 침지한 다음, 세절하여 근육시료를 수득하였다. 상기 수득한 근육시료에 단백질가수분해효소(Pronase), 3%(w/v) 알부민 및 EBSS(Earle`s Balanced Salts Solution)를 가하고, 1시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응이 종료된 후, 반응물을 원심분리(3000rpm 및 4분)하고 침전물을 수득하였다. 상기 수득한 침전물에 1%(w/v) 알부민을 포함하는 PBS를 가하고, 교반한 다음, 이를 원심분리(1700rpm 및 10분)하여 상층액을 수득하였다. 상기 수득한 상층액을 다시 원심분리(3000rpm 및 10분)하여 세포를 포함하는 침전물을 수득하였다. 상기 침전물에 10% FBS를 포함하는 DMEM 배지를 가하고 현탁시켜서 근육위성세포를 수득하였다.
실시예 2-2: 근육위성세포의 분화유도 및 솔라닌의 효과 검증
상기 수득한 근육위성세포를 10% FBS를 포함하는 DMEM 배지에서 배양한 다음, 배지를 3% HS(Horse serum)가 포함된 DMEM 배지로 교체한 다음, 배양하여 근육위성세포의 분화를 유도하였다. 이때, 근육위성세포의 분화에 미치는 솔라닌의 효과를 검증하기 위하여, 상기 근육위성세포의 분화시에 다양한 농도(0, 0.001, 0.01, 0.1, 1 또는 10μM)의 솔라닌을 처리하고, 상기 처리된 솔라닌의 농도에 따른 근육세포의 분화수준(도 2) 및 상기 근육세포에서 발현되는 분화마커 유전자(MHC1, MHC2X, GLUT4, GPR43, 마이오제닌 및 β2AR)의 발현수준의 변화를 비교하였다(표 2, 표 3, 도 3a 및 3b).
사태(SM)부위 유래 근육위성세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 마커 유전자의 발현수준 변화
마커
유전자		 솔라닌 처리농도(μM)
0 0.001 0.01 0.1 1 10
MHC1
MHC2X
GLUT4
GPR43
마이오제닌
β2AR		 1.69
60.03
0.68
2.76
0.26
0.78		 1.49
219.27
0.84
2.13
0.26
0.82		 1.59
128.53
0.95
8.87
0.26
0.8		 3.03
325.28
1.05
29.46
0.43
0.88		 1.92
526.67
0.86
4.22
0.48
1.04		 1.69
7.06
0.2
18.21
0.1
0.58
등심(LD)부위 유래 근육위성세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 마커 유전자의 발현수준 변화
마커
유전자		 솔라닌 처리농도(μM)
0 0.001 0.01 0.1 1 10
MHC1
MHC2X
GLUT4
GPR43
마이오제닌
β2AR		 1.18
3.85
0.59
1.47
0.55
0.7		 2.22
9.43
0.88
3.45
0.38
0.51		 1.21
55.38
0.6
1.57
0.37
0.7		 2.23
55.94
1.09
8.54
0.33
0.62		 2.53
184.75
1.23
2.7
0.28
0.7		 1.7
22.58
0.8
17.02
0.15
0.62
도 2는 솔라닌의 처리농도에 따른 근육세포의 형태변화를 나타내는 현미경 사진이다.
도 3a는 사태부위(SM) 또는 등심부위(LD)에서 유래된 근육위성세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 MHC1 유전자의 발현수준의 변화를 나타내는 그래프로서, 좌측은 사태부위(SM)를 나타내고 중앙은 등심부위(LD)를 나타내며, 우측은 사태부위와 등심부위를 비교한 결과를 나타낸다.
도 3b는 사태부위(SM) 또는 등심부위(LD)에서 유래된 근육위성세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 MHC2X 유전자의 발현수준의 변화를 나타내는 그래프로서, 좌측은 사태부위(SM)를 나타내고 중앙은 등심부위(LD)를 나타내며, 우측은 사태부위와 등심부위를 비교한 결과를 나타낸다.
상기 표 2, 표 3, 도 2, 도 3a 및 도 3b에서 보듯이, 솔라닌의 처리농도가 증가함에 따라, 사태(SM) 및 등심(LD)부위에서 유래된 근육위성세포로부터 분화된 근육세포에서는 모두 골격근을 구성하는 백색근육의 마커인 MHC2X 유전자의 발현수준이 증가하는 양상을 나타내었으나, 과도한 수준(10μM)으로 처리할 경우에는, 상기 유전자의 발현수준이 감소됨을 확인하였다. 특히, 등심(LD)부위 보다는 사태(SM)부위에서 솔라닌의 처리에 의하여 MHC2X 유전자의 발현수준이 큰 폭으로 증가하였는데, 이는 등심부위보다 사태부위에서 근육량이 증가하는 비육우의 특성이 솔라닌에 의해 나타나는 것으로 분석되었다.
상기 결과로부터, 솔라닌이 근육조직의 발달을 촉진하여 육량을 증가시키는 효과를 나타냄을 알 수 있었다.
실시예 3: 지방세포의 분화에 미치는 솔라닌의 효과
실시예 3-1: 피하 또는 복강지방조직 유래 지방줄기세포 수득
피하 또는 복강지방조직으로부터 적출한 지방조직을 3%(w/v) 알부민을 포함하는 PBS에 침지한 다음, 세절하여 지방조직시료를 수득하였다. 상기 수득한 지방조직시료에 콜라겐분해효소(Collagenase), 3%(w/v) 알부민 및 DMEM 배지를 가하고, 10분간격으로 1시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 상기 반응물을 원심분리(1500rpm 및 5분)하여 침전물을 수득하고, 상기 수득한 침전물에 10% FBS를 포함하는 DMEM 배지를 가하고 현탁시켜서 지방줄기세포를 수득하였다.
실시예 3-2: 지방줄기세포의 분화유도 및 솔라닌의 효과 검증
상기 수득한 지방줄기세포를 10% FBS를 포함하는 DMEM 배지에서 배양한 다음, 배지를 5% FBS 및 지방세포 분화유도 칵테일(인슐린, 덱사메타손, 시글리티존 및 올레산)을 포함하는 DMEM 배지로 교체한 다음, 배양하여 지방줄기세포의 분화를 유도하였다. 이때, 지방세포의 분화에 미치는 솔라닌의 효과를 검증하기 위하여, 상기 지방세포의 분화시에 다양한 농도(0, 0.001, 0.01, 0.1, 1 또는 10μM)의 솔라닌을 처리하고, 상기 처리된 솔라닌의 농도에 따른 상기 지방세포에서 발현되는 분화마커 유전자(MHC1, MHC2X, GLUT4, GPR43, 마이오제닌 및 β2AR)의 발현수준의 변화를 비교하였다(표 4, 표 5, 도 4a 및 4b).
피하지방(SC)조직 유래 지방줄기세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 마커 유전자의 발현수준 변화
마커
유전자		 솔라닌 처리농도(μM)
0 0.001 0.01 0.1 1 10
GLUT4
PPARr
SCD		 0.83
0.43
49.78		 10.06
2.23
77.61		 2.13
0.92
28.47		 1.33
0.68
14.97		 0.78
0.41
14.2		 0.53
0.29
43.31
복강지방(PR)조직 유래 지방줄기세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 마커 유전자의 발현수준 변화
마커
유전자		 솔라닌 처리농도(μM)
0 0.001 0.01 0.1 1 10
GLUT4
PPARr
SCD		 1.68
1.22
0.59		 2.94
1.56
0.62		 2.53
1.38
0.76		 2.2
1.47
0.86		 6.65
2.74
0.95		 65.7
16.06
0.49
도 4a는 피하지방(SC)조직 또는 복강지방(PR)조직에서 유래된 지방줄기세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 PPARr 유전자의 발현수준의 변화를 나타내는 그래프로서, 좌측은 피하지방(SC)조직을 나타내고 중앙은 복강지방(PR)조직을 나타내며, 우측은 피하지방(SC)조직과 복강지방(PR)조직을 비교한 결과를 나타낸다.
도 4b는 피하지방(SC)조직 또는 복강지방(PR)조직에서 유래된 지방줄기세포의 분화시 솔라닌의 처리농도에 따른 SCD 유전자의 발현수준의 변화를 나타내는 그래프로서, 좌측은 피하지방(SC)조직을 나타내고 중앙은 복강지방(PR)조직을 나타내며, 우측은 피하지방(SC)조직과 복강지방(PR)조직을 비교한 결과를 나타낸다.
상기 표 4, 표 5, 도 4a 및 도 4b에서 보듯이, 솔라닌의 처리농도가 증가함에 따라, 유의하게 발현수준이 증가하는 유전자는 확인되지 않았다.
상기 결과로부터, 솔라닌의 처리는 지방세포의 발달에 특별한 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.
상기 실시예 1 내지 3의 결과를 종합하면, 차코닌 또는 솔라닌과 같은 알칼로이드를 포함하는 감자저상부의 건조분말은 한우의 사료첨가제로서 사용할 수 있고, 상기 감자저상부에 포함된 솔라닌은 한우에서 근육조직의 발달을 촉진시키면서도, 지방세포의 발달에는 영향을 미치지 않아, 한우의 육량을 증가시키는 효과를 나타내므로, 상기 감자지상부 또는 솔라닌은 한우의 육량을 증대시킬 수 있는 사료첨가제의 유효성분으로 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

Claims (11)

  1. 솔라닌을 포함하고, 반추위 동물의 사육에 사용되는 사료첨가용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반추위 동물은 반추위를 사용하여 솔라닌을 소화시킬 수 있는 것인 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반추위 동물은 소과 동물인 것인 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소과 동물은 한우, 젖소, 야크, 들소, 버팔로, 임팔라, 가우르, 물소, 염소, 양, 산양 또는 영양인 것인 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반추위 동물의 육량을 증대시키는 효과를 나타내는 것인 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 솔라닌은 α-솔라닌인 것인 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는 반추위 동물의 육량증대용 사료.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 조성물을 원료사료에 가하는 단계를 포함하는 반추위 동물의 육량증대용 사료의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 원료사료는 쌀, 발효대두분, 대두, 이탈리안그라스, 수단그라스, 호밀, 볏짚, 옥수수, 소맥피, 쌀겨, 당맥피 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 원료를 포함하는 사료인 것인 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 조성물의 함량은 사료의 최종 중량을 기준으로 0.01 내지 10%(w/w)인 것인 방법.
  11. 제7항의 사료를 반추위 동물에 급이시키는 단계를 포함하는, 반추위 동물의 사육방법.
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