KR101748368B1 - 액상발효유황이 함유된 가축용 발효사료 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 a) 유황, 운모 및 셀레늄을 물과 두충, 감초 및 회향을 포함하는 약재 추출물에 첨가하여 혼합하는 단계; b) 상기 a) 단계의 혼합물을 38 내지 45℃의 온도에서 45 내지 60일 동안 교반하면서 저온용융하는 단계; c) 상기 b) 단계의 용융물에 당밀, 포도당, 나트륨 및 물을 혼합하여 가열하는 단계; d) 상기 c) 단계의 가열물에 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) 및 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)가 혼합된 발효균주를 접종한 후 발효하여 액상발효유황을 제조하는 단계; 및 e) 상기 d) 단계의 액상발효유황과 곡류부산물을 효모 배양액을 접종하여 발효시키는 단계;를 포함하는 액상발효유황이 함유된 가축용 발효사료의 제조방법에 관한 것으로, 상기 제조방법에 따라 제조된 발효사료는 가축에 급여하는 경우 액상발효유황에 의해 가축의 폐사율을 감소시키고, 가축에 급여하는 경우 증체량 및 사료 요구율이 향상되며, 간손상 효소, 콜레스테롤 및 지방 함량을 감소시키는 효과를 나타낸다. 또한, 가축의 성장을 촉진시켜 단위 개체당 생산비를 절감시킬 수 있으며, 그 육질의 맛도 좋게 할 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 액상발효유황이 함유된 가축용 발효사료에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) 및 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)를 이용하여 제조된 액상발효유황을 유효성분으로 포함하는 가축용 발효사료에 관한 것이다.
가축에서 항생제는 가축의 성장촉진, 사료효율 개선 및 질병 예방 등의 뛰어난 효과를 나타내는 것으로 알려져 사료 첨가제로 지속적으로 사용되고 있었다. 그러나 항생제의 내성 및 잔류문제로 사람과 가축의 생체에서 선택적으로 항생제에 대한 내성을 나타내는 강력한 세균(super bacteria)이 출현하였다. 환경에서는 항생제 내성유전자의 수평적인 이동, 병원에 입원중인 환자에서 메치실린 저항성 황색포도상구균, 반코마이신 내성 장구균의 출현 및 가축 식품에서 항생제 내성균의 출현은 심각한 사회적 현안이 되어 2011년 7월 이후 배합사료 내 성장촉진용 항생제 첨가가 전면 금지되었다(Shakibaie et al., 2009, J. Envirion. Biol., 30:45-49.; Cosgrove et al., 2005, Epidemiol., 26:166-174.; Toroglu et al., 2009, J. Envirion. Biol., 30:23-31.; Toroglu et al., 2005, Ann. Microbiol., 55:229-233.). 산업동물의 경우 질병을 예방하지 못하거나 질병에 대한 저항성이 낮아져 가축 농가나 관련 산업체에서는 생산성 및 경제적으로 큰 피해를 보았고, 질병에 대한 저항성을 높이기 위해 천연 항균물질이나 백신 요법 등 다양한 노력들이 시도되고 있으나, 그 효과는 미미한 실정이다. 그 여파로 국내 가축업은 생산성 저하 및 소규모 가축농가의 몰락 등 많은 문제점을 가져왔다. 즉, 산업동물의 증체율 향상, 폐사율 감소 및 치료비용 감소 등과 같은 문제를 해결하여 직접적인 가축농가 및 산업체의 생산성 증대에 도움을 주기 위해서는 대체 천연 항균물질이나 면역 증강제 또는 기능성 첨가제 및 대사 촉진제 등의 개발이 국내 가축업 영역에서 필수적으로 요구되고 있는 실정이다.
한편, 유황(sulfur)은 예로부터 동·서양을 막론하고 변비, 치칠 등의 여러 질병의 치료제로 쓰여 왔고, 마늘과 양파 추출물에 함유되어 있는 유황화합물은 티푸스, 콜레라, 이질 등 질병의 치료약으로 널리 사용되었으며, 병원성 미생물의 생육을 억제하는 효능이 있다고 알려져 있다(Total Health, 1998, "MSM" Feb/Mar, 20(1):30-31.; Wu et al., 2005, Mutation Research., 89:81-102.; Lee et al., 2008, Toxicology in Bitro., 22:87-95.; Lock, 1992, Feedstuffs, 19:18; Kumar et al., 1998, J. Appl. Microbiol., 84:213-215.).
이러한 유황은 인체 내에서 자연적으로 생성되지 않아 외부에서 보충해주어야 하는데, 광물성 유황은 함께 섞여 있는 중금속 성분과 독성 때문에 식용으로는 사용할 수 없어 대부분 동물(녹각, 웅담, 사향, 동물의 쓸개 등) 또는 식물(생강, 더덕, 파, 양파, 갓, 부추, 인삼, 마늘 등)을 섭취함으로써 보충한다. 그러나, 상기 식물에 존재하는 유황의 양은 매우 적고, 대부분 무기유황 상태로 흡수가 어려우며, 상기 동물에 존재하는 유황을 섭취하기 위해서는 많은 비용과 시간이 소요되는 문제가 있다.
이에 종래 당업계에서는 유황의 효능을 그대로 유지하면서 독성을 감소시킨 법제유황을 사료 첨가제로 사용하려는 시도가 이루어졌다. 하지만, 상기 법제유황은 유황의 독성감소 효율이 매우 미약하여 가축의 사료로 이용할 경우 가축의 사멸률이 30% 이상 나타나 제공량에 제한을 두어야 하며, 섭취한 유황이 2시간 이내에 배설물과 함께 배설되어 잔류효과가 적어지는 등의 문제가 있다. 따라서 유황의 독성을 용이하게 제거하는 방법과 더불어 상기 방법에 따라 제조된 유황이 함유된 사료를 제조하려는 시도가 다양하게 이루어지고 있다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제2010-0019914호에는 콩가루에 함유된 단백질에 바실러스 균주를 접종시켜 1차 발효시킨 후 유황을 첨가하여 다시 2차 발효시킨 다음 액상녹조식물을 첨가하고 가열하는 단계를 통해 독성이 제거된 유황이 함유된 가축용 사료를 제조하는 방법에 대해 개시되어 있어며, 대한민국 등록특허 10-1334157호에는 유산균 및 효모로 이루어진 혼합 미생물 배양액에 독성유황 분말을 첨가한 후 2단계에 걸쳐 발효분해한 후 건조시켜 제독된 유황발효분말을 함유하는 사료 조성물에 대해 개시되어 있다. 그러나, 상기 방법은 단순히 발효 미생물만을 사용하므로 유황의 독성을 제거하는데 다소 많은 시간이 소요되며, 발효 미생물의 종류에 따라 발효시간이 달라져 자동화 공정에 따른 사료의 대량생산이 이루어질 수 없는 문제가 있다. 또한, 가축에 급여하는 경우 증체량, 유량 등은 되나 본 발명에서와 같이 간손상 효소, 콜레스테롤 및 지방 함량을 감소시키는 효과에 대해서는 개시하고 있지 않다.
이에 본 발명에서는 상기 문제점들을 해결하면서 유황의 독성이 없어 가축의 성장과 사료 이용율을 향상시킬 수 있는 발효사료를 제조하고자 노력하던 중, 유황에 해독효능이 있는 광물 및 약재 추출물과 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) 및 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)를 사용하여 제조된 액상발효유황과 곡류부산물을 혼합한 후 효모 배양액을 접종하여 발효사료를 제조하는 경우 별도의 기계처리 없이 유황 내 독성물질을 제거할 수 있으며, 가축에 급여하는 경우 액상발효유황에 의해 세균 또는 병원균에 대한 저항력이 향상되어 가축의 폐사율이 감소되고, 증체량 및 사료 요구율이 향상되며, 간손상 효소, 콜레스테롤 및 지방 함량을 감소시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 하나의 목적은 유황의 독성이 없으면서 가축의 성장과 사료 이용율을 향상시킬 수 있는 가축용 발효사료를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 제조방법에 따라 제조된 가축용 발효사료를 제공하는데 있다.
하나의 양태로서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가축용 발효사료의 제조방법을 제공한다.:
a) 유황, 운모 및 셀레늄을 물과 두충, 감초 및 회향을 포함하는 약재 추출물에 첨가하여 혼합하는 단계;
b) 상기 a) 단계의 혼합물을 교반하면서 저온용융하는 단계;
c) 상기 b) 단계의 용융물에 당밀, 포도당, 나트륨 및 물을 혼합하여 가열하는 단계;
d) 상기 c) 단계의 가열물에 발효균주를 접종한 후 발효시켜 액상발효유황을 제조하는 단계; 및
e) 상기 d) 단계의 액상발효유황과 곡류부산물을 혼합한 후 효모 배양액을 접종하여 발효시키는 단계.
본 발명에 따른 가축용 발효사료의 제조방법을 각 단계에 따라 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
a) 유황, 운모 및 셀레늄을 물과 두충, 감초 및 회향을 포함하는 약재 추출물에 첨가하여 혼합하는 단계이다.
구체적으로, 본 발명의 a) 단계는 유황, 운모 및 셀레늄을 물에 첨가하여 균질화한 다음, 두충, 감초 및 회향을 포함하는 약재 추출물을 추가로 첨가하여 혼합하는 단계이다.
본 발명에 있어서, 상기 유황은 광물성 유황을 흐르는 물에 담가 솔로 문질러 이물질을 제거한 후 건조하고 600 내지 800 메쉬로 분쇄한 분말을 사용한다.
본 발명에 있어서, 상기 운모와 셀레늄은 유황 내 중금속 등 독성물질과 결합하여 독성물질의 활성을 억제시키기 위해 사용되는 것으로서, 유황 100 중량부를 기준으로 하여 각각 45 내지 55 중량부, 바람직하게는 48 내지 52 중량부의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 운모 또는 셀레늄을 45 중량부 미만으로 사용하는 경우 운모 또는 셀레늄과 결합하지 못한 독성물질의 함량이 많아 본 발명에서 목적하는 발효사료를 제조할 수 있으며, 운모 또는 셀레늄을 55 중량부를 초과하여 사용하는 경우 유황 내 독성물질의 활성을 억제되나 운모 또는 셀레늄의 독성에 의해 환경파괴, 질병 유발 등의 2차적인 문제가 발생할 우려가 있다.
이때, 상기 운모 또는 셀레늄은 흐르는 물에 담가 솔로 문질러 이물질을 제거한 후 건조하고 600 내지 800 메쉬로 분쇄한 분말을 사용한다.
본 발명에 있어서, 상기 두충, 감초 및 회향을 포함하는 약재 추출물은 운모와 셀레늄에 의해 제거되지 못한 독성물질을 제거하는 동시에 사료의 저장성을 향상시키기 위해 사용되는 것으로서, 두충, 감초 및 회향을 혼합하고 당업계에 공지된 통상적인 용매를 사용하여 추출한 다음, 추출액의 총 중량을 기준으로 추출액의 용매를 48 내지 52중량%로 농축된 것을 사용하는 것이 좋다. 이때, 상기 두충, 감초 및 회향은 용매 100 중량부에 대하여 각각 1 내지 3 중량부, 1 내지 3 중량부 및 0.5 내지 1.5 중량부를 사용하는 것이 좋다.
상기 용매는 예를 들어, (a) 물, (b) 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올(메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등), (c) 상기 저급 알코올과 물과의 혼합용매, (d) 아세톤, (e) 에틸 아세테이트, (f) 클로로포름 또는 (g) 1,3-부틸렌글리콜을 추출 용매로 하여 수득할 수 있다. 바람직하게는, 물, 메탄올 또는 에탄올을 이용하여 추출하는 것이 좋다. 추출하는 유기용매에 따라 추출물의 유효성분의 추출정도와 손실정도가 차이가 날 수 있으므로, 알맞은 유기용매를 선택하여 사용하도록 한다. 상기 추출 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 열수 추출, 냉침 추출, 초음파 추출, 환류 냉각 추출 등이 있다.
상기 농축은 추출물 중의 용매를 제거하여 추출물의 농도를 높이는 방법이라면 어느 것이나 사용 가능하며, 예를 들어 가열 농축, 감압 농축, 통풍 농축, 냉동농축, 분무 농축 등이 있다.
상기 두충, 감초 및 회향은 당업자에 의해 용이하게 입수 가능한 것으로서, 상업적으로 판매되는 상품 자체를 사용하거나 일정크기로 절단 또는 절단 후 볶은 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 절단 후 볶은 것을 사용하는 것이 좋다. 이는 각 재료의 특성에 따라 각각의 성분이 용매에 잘 침출되게 하기 위함이다.
본 발명에 있어서, 상기 두충, 감초 및 회향을 포함하는 약재 추출물은 유황 100 중량부를 기준으로 하여 45 내지 55 중량부, 바람직하게는 48 내지 52 중량부의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 액상발효유황을 제조하는데 사용되는 약재의 효능을 살펴보면 다음과 같다.
두충은 두충나무(Eucommia ulmoides Oliver)의 나무껍질을 말린 약재로, 구타페르카(gutta-percha), 배당체, 알카로이드, 펙틴, 수지, 유기산, 케스트, 비타민 C, 클로로겐산 등이 함유되어 있어 혈압강하, 항노화, 콜레스테롤 강하, 항염, 면역 증대, 체내 정화작용, 항균작용 및 항알레르기 등에 효과가 있다고 알려져 있다.
감초(Glycyrrhiza uralensis Fischer)는 쌍떡잎식물 장미목 콩과에 속하는 식물로, 글리시리진(glycyrrhizin), 리퀴리티게닌(liquiritigenin), 리퀴리틴(lliquiritin) 등의 플라보노이드(flavonoid)를 함유하고 있어 단맛을 내며, 항균, 항염증, 항암, 및 약물과 식물 등에 의한 중독을 해독하는 등의 효과가 있다고 알려져 있다.
회향은 회향나무(Foeniculum vulgare Miller)의 성숙한 과실을 건조한 것으로, 아네톨(anethole), 펜촌(fenchone), 피넨(piene), 리모네(limone) 등으로 이루어진 정유성분을 함유하고 있어 기운순환을 촉진하고, 위기능을 강화하며, 유해물질 배출 및 항균 등에 효과가 있다고 알려져 있다.
b) 상기 a) 단계의 혼합물을 교반하면서 저온용융하는 단계이다.
구체적으로, 본 발명의 b) 단계는 상기 a) 단계의 혼합물을 38 내지 45℃의 온도에서 45 내지 60일 동안 교반하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 교반이 38℃ 미만이거나 45일 미만으로 이루어지는 경우 혼합물의 용융이 이루어지지 않아 액상상태의 혼합물을 얻기 어려운 문제가 있으며, 교반이 45℃를 초과하거나 50일을 초과하여 이루어지는 경우 별도의 가열장치가 필요하므로 발효사료를 제조하는 비용이 많이 소요되어 비경제적이다.
이때, 용융은 독물 취급이 용이한 밀폐된 용기, 예를 들어 알루미늄 용기, 스테인레스 용기 등에서 이루어지는 것이 좋다. 여기서, 상기 밀폐된 공간은 외부의 공가나 이물질로부터 차단된 공간을 의미한다.
이러한 저온용융공정은 유황을 액상의 상태로 변화시킴과 동시에 약재에 함유되어 있는 미생물이 생장하기 적합한 환경을 만들어주어 별도의 미생물 발효공정 없이도 약재로부터 생리활성물질을 얻을 수 있는 이점이 있다.
c) 상기 b) 단계의 용융물에 당밀, 포도당, 나트륨 및 물을 혼합하여 가열하는 단계이다.
구체적으로, 상기 c) 단계는 상기 b) 단계의 용융물에 용융물 100 중량부를 기준으로 하여 당밀 90 내지 110 중량부, 포도당 40 내지 60 중량부, 나트륨 20 내지 30 중량부 및 물 4,000 내지 6,000 중량부를 혼합하여 90 내지 110℃의 온도로 60 내지 70분 동안 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이러한 가열공정은 상기 a) 단계에서 운모 또는 셀레늄과 결합된 독성물질을 휘발시켜 유황이 가지고 있는 독성물질을 추가적으로 제거시킴과 동시에 당밀 또는 포도당 내에 존재하는 세균이나 병원균을 사멸시킬 수 있으므로 별도의 항생제를 사용하지 않고도 2차적인 오염을 방지할 수 있는 이점이 있다.
d) 상기 c) 단계의 가열물에 발효균주를 접종한 후 발효시켜 액상발효유황을 제조하는 단계이다.
본 발명에 있어서, 상기 발효균주는 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) 및 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)가 1:1의 중량비로 혼합된 혼합균주인 것을 특징으로 한다.
상기 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)는 당류를 발효하여 젖산과 함께 초산, 프로피온산, 에틸 알콜, 탄산가스 등을 생성하는 발효 유산균으로, 다른 유산균에 비하여 성장속도가 액상유황의 발효기간을 최소화할 수 있다.
상기 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)는 상기 b) 단계의 용융된 유황에서 분리된 초산균으로, 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis) NRIC 0312T(AB032354)와 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상, 보다 바람직하게는 98% 이상 상동성을 가지는 것을 특징으로 하며, 당밀(molasses) 또는 포도당(glucose)으로부터 초산을 생성하여 다른 유산균에 비하여 액상유황의 pH를 저하시키는 효능이 뛰어나 부패성 세균의 증식을 억제할 수 있다.
본 발명의 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) 또는 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)는 균주 자체 또는 계대 배양용 배지에 각각의 균주를 접종하여 균주가 증식된 배양액을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 계대 배양용 배지에 각각의 균주를 접종하여 균주가 증식된 배양액이다. 하나의 예로서, 상기 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) 또는 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)는 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) UPRO 02(KCCM 10937P) 또는 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis) NRIC 0312T(AB032354)와 99% 상동성을 가지는 균주를 고압 멸균된 MRS 액체배지(MRS broth; peptone 10g/L, beef extract 10g/L, yeast extract 5g/L, dextrose 10g/L, diammonium-citrate 3g/L, sodium acetate 5g/L, tween 80 1ml, K2HPO4 2g/L, MgSO4ㅇ7H2O 0.2g/L, MnSO4ㅇ7H2O 0.2g/L, pH 6.2-6.6) 10㎖에 접종하여 20 내지 40℃의 온도에서 48시간 동안 교반 배양한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 발효는 상기 c) 단계의 가열물에 가열물과 동일한 중량의 상기 발효균주를 접종한 후 28 내지 40℃, 바람직하게는 30 내지 40℃, 보다 바람직하게는 35 내지 40℃의 온도에서 65 내지 80시간, 바람직하게는 68 내지 75시간 동안 이루어지는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 제조된 액상발효유황은 유황의 독성물질이 완전히 제거되었으며, 세균 또는 병원균의 생장을 억제하는 우수한 항균활성을 나타낸다.
e) 상기 d) 단계의 액상발효유황과 곡류부산물을 혼합한 후 효모 배양액을 접종하여 발효시키는 단계이다.
구체적으로, 본 발명의 e) 단계는 상기 d) 단계의 액상발효유황과 곡류부산물을 1:4 내지 6의 중량비, 바람직하게는 1:5의 중량비로 혼합한 후 효모 배양액을 접종하여 발효시켜 이루어지는데, 이러한 공정은 곡류부산물에 함유된 섬유질 및 난분해성 단백질을 분해하여 가축의 사료 이용율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 효모 배양액은 곡류부산물의 섬유질을 분해하는 미생물로서, 액상발효유황과 곡류부산물을 혼합한 혼합물 100 중량부에 대하여 0.05 내지 0.2 중량부, 바람직하게는 0.1 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 효모 배양액을 0.05 중량부 미만으로 사용하는 경우 섬유질의 분해가 이루어지지 않아 가축에 제공하는 경우 소화율이 현저히 저하되며, 효모 배양액을 0.2 중량부를 초과하여 사용하는 경우 효모에 의해 부패가 빠르게 일어나 저장기간이 감소되는 문제가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 곡류부산물은 가축의 사용에 사용되는 것이라면 어느 것이나 사용 가능하며, 예를 들어 보리, 라이그라스, 밀, 호밀, 귀리, 옥수수, 벼, 콩, 완두, 수수, 라이밀, 두부콩 및 쌀 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 조성된 것일 수 있다.
상기 가축은 본 발명의 발효사료를 이용하여 사육가능한 동물을 말하며, 예를 들어, 돼지, 염소, 말, 젖소, 기니아피그 등과 같은 포유동물, 닭, 오리, 벌새 등과 같은 조류, 아로와나, 전갈, 타란튤라, 비어드, 모니터, 게코 등과 같은 육식곤충, 뱀, 이구아니, 도마뱀, 카멜레온 등과 같은 파충류, 개구리, 두꺼비, 도룡뇽 등과 양서류 또는 홍어, 연어, 돔, 대구, 붕어 등과 같은 어류를 들 수 있다.
다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 방법에 따라 제조된 축산용 발효사료를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 축산용 발효사료는 가축에 급여하는 경우 액상발효유황에 의해 세균 또는 병원균에 대한 저항력이 향상되어 가축의 폐사율이 감소되고, 증체량 및 사료 요구율이 향상되며, 간손상 효소, 콜레스테롤 및 지방 함량을 감소시키는 효과를 나타낸다. 또한, 가축의 성장을 촉진시켜 단위 개체당 생산비를 절감시킬 수 있으며, 그 육질의 맛도 좋게 할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따라 제조된 축산용 발효사료는 가축에 급여하는 경우 액상발효유황에 의해 가축의 폐사율을 감소시키고, 가축에 급여하는 경우 증체량 및 사료 요구율이 향상되며, 간손상 효소, 콜레스테롤 및 지방 함량을 감소시키는 효과를 나타낸다. 또한, 가축의 성장을 촉진시켜 단위 개체당 생산비를 절감시킬 수 있으며, 그 육질의 맛도 좋게 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 발효미생물의 종류에 따른 발효기간 동안 액상유황의 pH를 측정한 그래프이다.
이하, 실시예 등을 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예 등은 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예 등에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 액상유황 제조
1-1. 혼합단계
분재로 된 황색의 유황 1000kg, 운모 500kg, 셀레늄 500g 및 물 1500L을 혼합한 후, 두충 20kg, 감초 20kg 및 회향 10kg을 물 1000L에 넣고 끓인 추출물을 500L로 농축하여 혼합하였다.
1-2. 용융단계
상기 1-2의 혼합물을 알루미늄 또는 스테인레스 용기에 넣고 밀폐시킨 후 40℃에서 50일 동안 교반하면서 용융하였다.
1-3. 액상유황 제조단계
상기 1-2에서 용융시킨 유황과 당밀, 포도당, 나트륨, 물을 1 : 1 : 0.5: 0.25 : 50 비율로 혼합한 혼합물을 스테인레스 용기에 넣고 공기차단 후, 100℃에서 1시간 동안 가열하여 액상유황을 제조하였다.
실시예 2: 발효 미생물 종류 선별 실험
액상유황의 발효기간을 단축시킬 수 있는 미생물을 선별하기 위해, 상기 실시예 1에서 제조된 전 배양물 100mL에 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 페디오코커스 롤리(Pediococcus lolli), 락토바실러스 플란타륨(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) 또는 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis) 배양액 5mL을 접종한 후 37℃에서 20일 동안 배양하며, 2일 간격으로 pH 측정기(M503P meter, wrks, Medifield, MA, USA)를 이용하여 pH를 측정하였다. 이때, 상기 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)는 상기 실시예 1-2의 용융된 유황으로부터 분리된 것으로, 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis) NRIC 0312(T)와 99% 상동성을 나타내는 균주이다. 대조군(control)으로는 미생물을 접종하지 않은 액상유황을 사용하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1에서 보듯이, 미생물 접종초기에 대조군에 비해 모든 처리군에서 pH가 감소되었으며, 발효 1일째에는 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)를 접종한 처리군의 pH가 가장 낮게 측정되었으며, 발효 20일째에는 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)를 접축한 처리군의 pH가 가장 낮게 측정됨이 확인되었다.
이에 본 발명에서는 액상유황을 발효시키는 미생물로 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)와 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)를 선정하였으며, 이를 1:1의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
실시예 3: 액상발효유황이 함유된 유황발효사료 제조
락토바실러스 카제이 UPRO 02(Lactobacillus casei UPRO, KCCM 10937P)와 아세토박터 트로피칼리스 NRIC 0312T(cetobacter tropicalis NRIC 0312T)와 99% 상동성을 나타내는 균주 배양액을 1:1로 혼합한 미생물을 상기 실시예 1-3의 액상유황과 1:1로 혼합한 다음, 37℃에서 72시간 1차 발효하여 액상발효유황을 제조하였다. 그 다음, 상기 액상발효유황과 곡류부산물을 혼합한 후 효모배양액을 접종하여 38℃에서 72시간 동안 2차 발효하여 유황발효사료를 제조하였다. 이때, 상기 액상발효유황, 곡류부산물 및 효모배양액의 혼합비율은 하기 표 1에 나타내었다.
| 함량(%) | |
| 밀기울(Wheat bran) | 16.65 |
| 옥수수글루텐박(Corn gluten | 16.65 |
| 쌀겨(Rice bran) | 49.95 |
| 액상발효유황(Fermented sulfur | 16.65 |
| 효모배양액(Yeast culture) | 0.10 |
시험예 1: 본 발명에 따라 제조된 유황발효사료의 성분 분석
상기 실시예 3에서 제조한 유황발효사료의 조섬유는 AOAC(2000)방법에 따라 수분은 상압가열건조법(125℃, 3시간), 조단백질은 kjeldahl 질소정량법(Nㅧ6.25), 조회분은 직접 회화법으로 분석하였다. 또한, 아미노산 함량은 아미노산 전용 분석기(Sykam amino acid analyer S433, 독일)를 이용하여 Ninhydrin방법으로 분석하였으며, 효모의 균수는 YGC agar에 배양하여 생성된 콜로니를 계수하여 분석하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
| 화학적 성분 | 함량 |
| 수분(Moisture, %) | 6.46 |
| 조단백질(Crude protein, %) | 18.05 |
| 조섬유(Crude fiber, %) | 8.67 |
| 조회분(Crude ash, %) | 18.46 |
| 효모(CFU/g) | 1.0 x 102 |
| 아미노산 함량(%) | |
| Methionine | 0.40 |
| Cysteine | 0.26 |
| Tryptophan | 0.09 |
| Threonine | 0.64 |
| Serin | 0.80 |
| Proline | 1.15 |
| Valine | 0.86 |
| Iso-leucine | 0.64 |
| Leucine | 1.46 |
| Tyrosine | 0.54 |
| Lysine | 0.46 |
| Glycine | 0.79 |
| Alanine | 0.95 |
| Arginine | 1.00 |
| Glutamic acid | 3.12 |
| Aspartic acid | 1.37 |
| Histidine | 0.35 |
| Phenylalanine | 0.81 |
시험예 2: 본 발명의 유황발효사료 급여에 따른 육계의 이화학적 특성분석
2-1. 공시동물 및 시험설계
공시동물은 담양에 위치한 부화장에서 생산된 1일령 닭(Ross broiler) 48,0121마리를 공시하였다. 시험설계는 대조군 25,986 마리, 유황발효사료 급여군 22,035 마리로 나누어 시판용 배합사료(CP 18.5%, ME 3,250 Kcal/kg)와 유황발효사료가 0.2% 첨가된 시판용 배합사료를 2015년 5월 19일에 개시하여 2015년 6월22일까지 총 34일 동안 급여하였다.
2-2. 유황발효사료의 급여에 따른 육계의 증체량, 사료섭취량, 사료요구율 및 폐사율 측정
유황발효사료의 급여에 따른 육계의 증체량은 시험 개시시와 종료시에 체중을 측정하여 종료시 체중에서 개시시 체중을 감하여 구하였다. 유황발효사료의 급여에 따른 사료섭취량은 시험 전 기간 동안의 사료 급여량에서 잔량을 공제하여 섭취량을 구하였으며, 사료요구율은 사료 섭취량을 증체량으로 나누어서 구하였다. 유황발효사료의 급여에 따른 폐사율은 폐사하는 육계의 수를 매일 측정하였으며, 시작시 공시계수에서 폐사한 육계의 수로 나누어 백분율로 나타내었다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
| 대조군 | 유황발효사료 급여군 | |
| 개시 체중(g) | 45 | 45 |
| 시험 종료 체중(g) | 1,700 | 1,820 |
| 증체량(g) | 1,655 | 1,775 |
| 사료섭취량(g) | 2,856 | 2,898 |
| 사료요구율(Feed/Gain) | 1.73 | 1.63 |
| 폐사율(%) | 2.14 | 2.06 |
상기 표 3에서 보듯이, 유황발효사료 급여에 따른 증체량은 유황발효사료 급여군이 1,775g으로 대조군에 비해 높게 나타났으며, 사료 섭취량 역시 유황발효사료 급여군이 2,898g으로 대조군에 비해 높게 나타났다. 또한, 사료 요구율 및 폐사율은 유황발효사료 급여군이 대조군에 비해 낮게 나타나 유황발효사료 급여는 사료효율 및 생산성 향상에 효과가 있음을 알 수 있었다.
2-3. 유황발효사료의 급여에 따른 육계의 분변 미생물 성상 분석
유황발효사료의 급여에 따른 육계의 분변 미생물 성상은 시험 0일, 3주 및 종료 시 처리구별로 분변을 채취한 뒤, 멸균 생리식염수에 현탁하여 균질화시킨 후 10진 희석하여 각 배지에 도말하여 37℃에서 48시간 배양하여 생균수를 측정하였다. 분변 내 미생물 균수측정은 총균수, 살모넬라, 대장균, 유산균 및 효모의 균수를 측정하였다. 총균수 측정은 TSA agar에 배양하여 콜로니를 계수하였다. 살모넬라 측정은 XLT4 agar에 배양하여 검은색을 띄는 콜로니를 계수하였고, 대장균 측정은 Mac conkey agar에 배양하여 붉은색을 띄는 콜로니를 계수하였고, 유산균 측정은 BCP를 첨가한 MRS agar에 배양하여 콜로니 주변에 노란색을 띄는 콜로니를 계수하였고, 효모 측정은 YGC agar에 배양하여 흰색 콜로니를 계수하여 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.
| 대조군 | 유황발효사료 급여군 | SEM | P value | |
| 7days | ||||
| 총 균수 | 8.02 | 7.90 | 0.62 | 0.7239 |
| 유산균 (Lactobacilli) |
7.59 | 8.13 | 0.43 | 0.4855 |
| 효모(Yeast) | 3.75 | 4.11 | 0.45 | 0.1394 |
| 대장균(E.coli) | 4.64 | 5.24 | 0.26 | 0.8106 |
| 살모넬라 (Salmonella sp.) |
3.73 | 4.96 | 0.19 | 0.1477 |
| 14days | ||||
| 총균수 | 8.20 | 7.64 | 0.23 | 0.2312 |
| 유산균 (Lactobacilli) |
8.04a | 6.95b | 0.09 | 0.0012 |
| 효모(Yeast) | 4.69 | 5.81 | 0.47 | 0.1908 |
| 대장균(E.coli) | 4.56 | 4.13 | 0.31 | 0.4645 |
| 살모넬라 (Salmonella sp.) |
0.00b | 2.64a | 0.25 | 0.0061 |
| 34days | ||||
| 총 균수 | 8.30 | 8.13 | 0.22 | 0.6368 |
| 유산균 (Lactobacilli) |
7.15 | 7.56 | 0.10 | 0.1214 |
| 효모(Yeast) | 4.20 | 5.69 | 0.80 | 0.2800 |
| 대장균(E.coli) | 4.01 | 3.58 | 0.31 | 0.5188 |
| 살모넬라 (Salmonella sp.) |
0.67 | 0.00 | 0.33 | 0.3700 |
도 4에서 보듯이, 유황발효사료 급여에 따른 육계의 분내 유산균의 수는 유황발효사료 급여 14일차에 대조군에서 가장 높게 측정된 반면(P<0.05), 7일 및 34일차에서는 유황발효사료 급여군에서 높은 경향을 보였지만 처리구간 유의차는 없었다. 측정 기간 동안 대조군과 유황발효사료 급여군 간의 유의차가 없었지만 총 균수는 대조군에서 높은 경향을 보였고, 효모는 유황발효사료 급여군에서 높은 경향을 보였다.
대장균과 살모넬라는 대조군과 유황발효사료 급여군 간에 유의차를 보이지 않았으며, 시간이 경과함에 따라 대장균수와 살모넬라 균수가 줄어드는 경향을 보였다.
2-4. 유황발효사료의 급여에 따른 육계의 혈액성상
유황발효사료의 급여에 따른 육계의 혈액성상은 시험 종료시 대조군과 유황발효사료 급여군에서 임의로 3마리씩 선발하여 정맥에서 혈액을 2ml 채혈하여 vacutainer에 옮겨 담은 후 5,000rpm으로 30분간 원심 분리하여 얻은 혈청을 분리하였다. 그 다음 자동 혈액분석기(COBAS MIRA plus,ROCHE diagnostics)를 사용하여 혈청 내 간 손상 수치(AST, ALT), 총 콜레스테롤(total cholesterol), 저밀도 콜레스테롤(LDL cholesterol), 고밀도 콜레스테롤(HDL cholesterol) 함량을 측정하였다. 그 결과를 표 5에 나타내었다.
| 대조군 | 유황발효사료 급여군 | SEM | P value | |
| AST(IU/L) | 336.67a | 278.33b | 8.36 | 0.0176 |
| ALT(IU/L) | 7.67 | 8.33 | 0.45 | 0.4216 |
| Total cholesterol(mg/dL) | 150.00a | 123.00b | 3.02 | 0.0062 |
| LDL cholesterol(mg/dL) | 32.33a | 19.00b | 0.83 | 0.0013 |
| HDL cholesterol(mg/dL) | 108.67a | 89.67b | 1.82 | 0.0048 |
표 5에서 보듯이, AST는 유황발효사료 급여군이 대조군에 비해 낮게 측정되었으나, ALT는 유황발효사료 급여군이 대조군에 비해 높게 측정되었다. AST와 ALT의 수치를 고려해 볼 때 유황발효사료는 간장 및 신장에 독성을 미치지 않는 것으로 판단된다.
총 콜레스테롤, 저밀도 콜레스테롤(LDL), 고밀도 콜레스테롤(HDL)은 대조군에 비해 유황발효사료 급여군에서 낮게 측정되었다.
2-5. 유황발효사료의 급여에 따른 육계 내 일반성분 분석
상기 2-1의 사양시험 종류 직후 각 처리군에서 평균 체중에 가까운 육계를 선발하여 탈모 처리 후 정강이 고기와 가슴고기의 무게를 1:1의 비율로 각각 적출하여 분쇄기로 분쇄한 것을 분석 시료로 하여 수분, 조단백질, 조지방 및 조회분, 콜레스테롤 함량을 농업기술실용화재단에 의뢰하여 분석하였다. 그 결과를 표 6에 나타내었다.
| 대조군 | 유황발효사료 급여군 | SEM | P value | |
| 수분(Moisture, %) | 72.29 | 73.68 | 0.40 | 0.0740 |
| 조단백질(Crude protein, %) | 22.39a | 20.88b | 0.27 | 0.0318 |
| 조지방(Crude fat, %) | 5.03a | 4.10b | 0.16 | 0.0170 |
| 조회분(Crude ash, %) | 1.00 | 0.97 | 0.04 | 0.5574 |
| 콜레스테롤 (Cholesterol, mg/100g) |
75.54 | 70.34 | 3.17 | 0.3246 |
표 6에서 보듯이, 계육에서 단백질 및 지방함량은 대조군에 비해 유황발효사료 급여군에서 모두 낮게 나타났으며, 콜레스테롤 함량은 대조군과 유황발효사료 급여군 간에 유의차가 없었지만 유황발효사료 급여군이 대조군에 비해 낮게 나타났음을 알 수 있었다.
2-6. 유황발효사료의 급여에 따른 육계의 지방산 조성
상기 2-1의 사양시험 종류 직후 각 처리군에서 평균 체중에 가까운 육계를 선발하여 탈모 처리 후 정강이 고기와 가슴고기의 무게를 1:1의 비율로 각각 적출하여 분쇄기로 분쇄한 시료를 1g씩 취하여 순천대학교 동물자원과학과 육과학 실험실에서 gas chromatograph(HP 7890, Agilent Technologies, USA)를 이용하여 지방산 조성을 분석하였다. 그 결과를 표 7에 나타내었다.
| 대조군 | 유황발효사료 급여군 | SEM | P value | |
| C12:0(Lauric acid) | 0.03 | 0.02 | 0.02 | 0.7449 |
| C14:0(Myristic acid) | 1.00b | 1.12a | 0.02 | 0.0311 |
| C15:0(Pentadecanoic acid) | 0.07 | 0.00 | 0.02 | 0.1161 |
| C16:0(Palmitic acid) | 23.46 | 24.34 | 0.34 | 0.1481 |
| C18:0(Stearic acid) | 7.74a | 7.06b | 0.13 | 0.0211 |
| C20:0(Arachidic acid) | 0.69 | 0.71 | 0.02 | 0.4100 |
| C21:0(Heneicosonoic acid) | 0.17 | 0.19 | 0.01 | 0.6520 |
| C14:1(Tetradecenenoic acid) | 0.34b | 0.41a | 0.01 | 0.0022 |
| C16:1(Palmitoleic acid) | 5.86b | 7.00a | 0.12 | 0.0027 |
| C18:1(Oleic acid) | 43.50 | 42.60 | 0.50 | 0.2745 |
| C18:1 trans(Trans oleic acid) | 0.35 | 0.37 | 0.02 | 0.4676 |
| C24:1(Nervonic acid) | 0.31 | 0.31 | 0.05 | 0.9392 |
| C18:2 n-6(Linoleic acid) | 14.18 | 13.85 | 0.49 | 0.6625 |
| C18:3 n-3(Linolenic acid) | 0.21 | 0.39 | 0.06 | 0.2282 |
| C20:2 n-6(11,14-Eicosadienoic acid) | 0.15 | 0.20 | 0.02 | 0.2434 |
| C20:3n-6(Eicosatrienoic acid) | 0.39 | 0.42 | 0.07 | 0.7974 |
| C20:4 n-6(Arachidonic acid) | 1.62 | 1.52 | 0.26 | 0.8289 |
| SFA | 33.17 | 33.43 | 0.45 | 0.7220 |
| UFA | 50.35 | 50.70 | 0.28 | 0.6964 |
| PUFA | 16.56 | 16.39 | 0.76 | 0.8841 |
| UFA/SFA | 1.52 | 1.52 | 0.04 | 0.8615 |
| Total n3 | 0.21 | 0.39 | 0.06 | 0.2241 |
| Total n6/n3 | 16.35 | 16.00 | 0.81 | 0.7823 |
상기 표 7에서 보듯이, 계육에서 가장 많은 조성을 차지하는 지방산인 oleic acid는 대조군에서 43.50%, 유황발효사료 급여군에서 42.60%를 나타내었지만 처리구간 통계적인 유의차는 나타나지 않았다.
필수지방산에서 가장 많은 함량을 차지하는 linoleic acid는 대조군에서 14.18%, 유황발효사료 급여군에서 13.85%를 나타내었지만 처리구간 통계적인 유의차는 나타나지 않았다.
불포화지방산인 Tetradecenenoic acid 및 Palmitoleic acid는 유황발효사료 급여군이 대조군에 비해 높은 함량을 나타내었다.
Claims (8)
- a) 유황, 운모 및 셀레늄을 물과 두충, 감초 및 회향을 포함하는 약재 추출물에 첨가하여 혼합하는 단계; b) 상기 a) 단계의 혼합물을 38 내지 45℃의 온도에서 45 내지 60일 동안 교반하면서 저온용융하는 단계; c) 상기 b) 단계의 용융물에 당밀, 포도당, 나트륨 및 물을 혼합하여 90 내지 110℃의 온도로 60 내지 70분 동안 가열하는 단계; d) 상기 c) 단계의 가열물에 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) 및 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)가 혼합된 발효균주를 접종한 후 발효하여 액상발효유황을 제조하는 단계; 및 e) 상기 d) 단계의 액상발효유황과 곡류부산물을 1 : 4 내지 5의 중량비로 혼합한 후 효모 배양액을 접종하여 발효시키는 단계;를 포함하는 액상발효유황이 함유된 가축용 발효사료의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 a) 단계는 유황에 유황 100 중량부를 기준으로 운모와 셀레늄을 각각 45 내지 55 중량부를 물에 첨가하여 균질화한 다음, 유황 100 중량부를 기준으로 45 내지 55 중량부의 두충, 감초 및 회향을 포함하는 약재 추출물을 추가로 첨가하여 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상발효유황이 함유된 가축용 발효사료의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 a) 단계의 두충, 감초 및 회향을 포함하는 약재 추출물은 두충, 감초 및 회향을 추출용매 100 중량부에 대하여 각각 1 내지 3 중량부, 1 내지 3 중량부 및 0.5 내지 1.5 중량부로 혼합하여 추출한 다음, 추출액의 총 중량을 기준으로 추출액의 용매를 48 내지 52중량%로 농축하여 제조된 것을 특징으로 하는 액상발효유황이 함유된 가축용 발효사료의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 c) 단계는 b) 단계의 용융물에 용융물 100 중량부를 기준으로 하여 당밀 90 내지 110 중량부, 포도당 40 내지 60 중량부, 나트륨 20 내지 30 중량부 및 물 4,000 내지 6,000 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상발효유황이 함유된 가축용 발효사료의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 d) 단계의 발효균주는 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei) 및 아세토박터 트로피칼리스(Acetobacter tropicalis)이 1:1의 중량비로 혼합된 혼합 균주인 것을 특징으로 하는 액상발효유황이 함유된 가축용 발효사료의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 d) 단계의 발효는 c) 단계의 가열물에 가열물과 동일한 중량의 발효균주를 접종한 후 28 내지 40℃의 온도에서 65 내지 80시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상발효유황이 함유된 가축용 발효사료의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 e) 단계의 발효는 액상발효유황과 곡류부산물을 혼합한 혼합물에 혼합물 100 중량부에 대하여 0.05 내지 0.2 중량부의 효모 배양액을 접종한 후 28 내지 40℃의 온도에서 65 내지 80시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상발효유황이 함유된 가축용 발효사료의 제조방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 가축용 발효사료.
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