KR20190131968A

KR20190131968A - 열용융압출법을 이용하여 제조된 셀레늄 나노콜로이드 분산체 및 이의 용도

Info

Publication number: KR20190131968A
Application number: KR1020180057052A
Authority: KR
Inventors: 조현종; 이송이; 구자성; 강위수; 채병조; 김민주; 김광열; 박문수
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2019-11-27
Also published as: KR102105827B1

Abstract

본 발명은 셀레늄, 계면활성제 및 가용화제를 혼합한 혼합물을 열용융 압출기를 이용하여 열용융 압출하는 단계를 포함하는 셀레늄 나노콜로이드 분산체를 제조하는 방법, 상기 방법에 의해 제조된 셀레늄 나노콜로이드 분산체 및 상기 셀레늄 나노콜로이드 분산체를 유효성분으로 함유하는 셀레늄 흡수율 및 항산화 활성 증진용 사료첨가제 조성물에 관한 것이다.

Description

열용융압출법을 이용하여 제조된 셀레늄 나노콜로이드 분산체 및 이의 용도{Selenium nanocolloid dispersion produced by hot melt extrusion method and uses thereof}

본 발명은 열용융압출법을 이용하여 제조된 셀레늄 나노콜로이드 분산체 및 이의 용도에 관한 것이다.

미량영양소(micronutrient)는 생체 내에 존재하는 영양소 중 탄수화물, 지방, 단백질과 같이 다량으로 섭취하는 영양소에 비해 미량이지만 섭취가 필요하다고 여겨지는 비타민류와 무기질류를 총칭하는 것이다. 생리적으로 의미있는 영양소로 알려진 비타민류 및 비타민 유사물질로는 비타민 B1, B2, B6, B12, A, D, K, C, E, 니아신(niacin), 판토텐산(pantothenic acid), 비오틴(biotin), 엽산(folic acid), 콜린(choline), 이노시톨(inositol), 유비퀴논(ubiquinone), 카로텐(carotene) 등이 있으며, 무기질류로는 칼슘(Ca), 인(P), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼륨(K), 염소(Cl), 철(Fe), 구리(Cu), 아연(Zn), 망간(Mn), 요오드(I), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 셀레늄(Se), 크롬(Cr) 등이 있다. 미량영양소는 극미량으로 존재하는 경우가 많지만 동물의 생존, 성장, 건강 및 생식력 등을 향상시키는데 필수적이다.

셀레늄은 신진대사에 필요한 필수 미량원소 중 하나로, 면역기능 강화, 정자생성 촉진, 항암 및 항바이러스 효과가 있다. 셀레늄의 결핍은 심근의 변성, 간의 괴사, 골격근의 변성 등을 유발하여 주로 급성장하는 건강한 이유자돈의 갑작스런 폐사의 원인이 될 수 있으며, 이는 사료내 불충분한 공급으로 인한 것일 수 있다. 하지만 가축 사료에 셀레늄을 첨가하여 급이할 경우 셀레늄의 흡수율이 낮아 대부분이 분뇨를 통해 체외로 배설되며, 분뇨 속에 포함된 셀레늄이 분뇨를 분해(decomposition)하기 위한 미생물들의 성장을 억제하여 분뇨의 분해를 지연시킴으로써 토양환경의 오염을 증가시키기도 한다. 양돈농가에서는 동물의 셀레늄 결핍 현상을 막기 위해 흡수율이 높은 셀레늄 첨가제를 선호하고 있으며, 이에 따라 가축에서의 셀레늄 이용률이 높고 환경문제를 감소시킬 수 있는 셀레늄 첨가제의 연구가 필요한 실정이다.

한편, 한국등록특허 제1753222호에는 '용융압출하여 제조된 당귀-고체분산체 및 그 제조방법'이 개시되어 있고, 한국등록특허 제1390946호에는 약제학적 활성 성분인 리마프로스트(Limaprost), 탐슐로신(Tamsulosin) 및 글리메피리드(Glimepiride)의 '고온용융 압출을 이용한 저함량 약제학적 조성물의 제조방법'이 개시되어 있으나, 본 발명의 열용융압출법을 이용하여 제조된 셀레늄 나노콜로이드 분산체 및 이의 용도에 대해서는 기재된 바가 없다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명에서는 셀레늄 무처리 기초사료(basal diet) 및 열용융압출법을 거치지 않은 셀레늄(무기셀레늄 또는 유기셀레늄)을 처리한 사료를 급이한 육계에 비해, 열용융압출법을 이용하여 제조된 셀레늄 나노콜로이드 분산체를 처리한 사료를 급이한 육계에서, 셀레늄의 흡수율 및 항산화 활성의 증진 효과가 우수한 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 셀레늄, 계면활성제 및 가용화제를 혼합한 혼합물을 열용융 압출기를 이용하여 열용융 압출하는 단계를 포함하는 셀레늄 나노콜로이드 분산체를 제조하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 셀레늄 나노콜로이드 분산체를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 셀레늄 나노콜로이드 분산체를 유효성분으로 함유하는 셀레늄 흡수율 및 항산화 활성 증진용 사료첨가제 조성물을 제공한다.

본 발명의 셀레늄 나노콜로이드 분산체는 사료첨가제로서의 효율성이 우수하여 동물의 생산성을 향상시킬 수 있고, 열용융압출법을 거치지 않은 셀레늄에 비해 입자크기가 현저하게 감소되어 체내 흡수율이 증가되어 환경오염원의 배출을 억제함으로써 환경오염 방지 효과를 가져올 것으로 기대된다.

도 1은 증류수에 분산된, 열용융압출법을 이용하여 제조된 셀레늄 나노콜로이드 분산체(HME-Se) 입자의 입도분포(A) 및 투과전자현미경 사진(B)이다.
도 2는 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)을 통해 HME-Se 입자(B)와 Na₂SeO₃ 입자(A)의 입자표면에 존재하는 구성원소를 분석한 결과이다.
도 3은 X선 회절분석(x-ray diffractometry)을 통해 HME-Se 입자와 Na₂SeO₃ 입자의 결정 구조 변화를 나타낸 결과이다.
도 4는 푸에리변환 적외분광 분석(Fourier-transform infrared spectrometry, FT-IR)법을 통해 계면활성제 및 가용화제의 화학적 관능기와 Na₂SeO₃간의 상호작용을 분석한 결과이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 셀레늄, 계면활성제 및 가용화제를 혼합한 혼합물을 열용융 압출기를 이용하여 열용융 압출하는 단계를 포함하는 셀레늄 나노콜로이드 분산체(이하, HME-Se)를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 계면활성제는 Span 80(sorbitan monooleate) 및 Tween 80(polyoxyethylene sorbitan monooleate)일 수 있고, 상기 가용화제는 PEG(polyethylene glycol) 6000, PEG 400, PEG 1000, PEG 8000, PEG 20000 또는 솔루플러스(Soluplus; polyvinyl capralactam-polyvinyl acetate-polyethylene glycol graft copolymer)일 수 있고, 바람직하게는 PEG 6000일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 Span 80과 Tween 80은 O/W형의 유화제로, 음이온성 및 양이온성의 유화제와 공존할 수 있고 그 작용을 증가시키는 작용을 하는 비이온성 계면활성제로 사용되었다.

본 발명에 따른 PEG 6000은 친수성 성분으로 만들어진 제형에 친유성 성분을 골고루 분산시키는 역할을 하는 가용화제로 사용되었다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 셀레늄, 계면활성제 및 가용화제는 18~22:15~17:62~66의 중량비로 혼합할 수 있고, 바람직하게는 전체 중량 기준으로 20:16:64의 중량비로 혼합할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 혼합물은 아셀렌산나트륨(Na₂SeO₃), Span 80, Tween 80 및 PEG 6000을 18~22:10~14:3~5:62~66의 중량비로 혼합된 것일 수 있고, 바람직하게는 아셀렌산나트륨, Span 80, Tween 80 및 PEG 6000을 20:12:4:64의 중량비로 혼합된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 혼합물은 이온화제를 추가로 포함할 수 있고, 상기 이온화제는 바람직하게는 아세트산 또는 오미자일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 오미자는 오미자 분말, 오미자 즙 또는 오미자 추출물을 의미하지만 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 열용융 압출은 배럴 및 다이의 온도가 각각 50~60℃ 및 40~50℃로 유지되고, 스크류의 속도가 130~180 rpm이며, 압출 속도는 40~50 g/min으로 수행하는 것일 수 있고, 바람직하게는 배럴 및 다이의 온도가 각각 55℃ 및 45℃로 유지되고, 스크류의 속도가 150 rpm이며, 압출 속도는 45 g/min으로 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 열용융 압출기는 이중 스크류를 포함하며, 직경이 0.8~1.2 mm의 압출다이를 포함하는 것이 바람직하다. 단일 스크류 압출기에 비해 이중 스크류 압출기는 다음과 같은 이점을 제공한다: 높은 분산성, 쉬운 재료 공급, 낮은 과열 위험성, 높은 공정 생산성 및 공정 변수의 효과적인 조정. 상기와 같은 이중 스크류 시스템을 통해 생성되는 강한 힘은 셀레늄을 PEG 6000 기제에 균일하게 분산시킬 수 있고, 동시에, 셀레늄의 나노 크기의 입자는 유기 고분자(PEG 6000 등)로 뒤덮이게 되고, 셀레늄 입자 위의 PEG 6000 코팅은 표면 에너지와 응집체 발생을 감소시킨다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 HME-Se을 제조하는 방법은 구체적으로는, 아셀렌산나트륨(Na₂SeO₃), Span 80, Tween 80 및 PEG 6000을 18~22:10~14:3~5:62~66의 중량비로 혼합된 혼합물을, 이중 스크류를 포함하고 압출다이 직경이 0.8~1.2 mm인 열용융 압출기를 이용하여 배럴 및 다이의 온도가 각각 50~60℃ 및 45~50℃이고, 스크류의 속도가 130~180 rpm이며, 압출 속도는 40~50 g/min으로 열용융 압출하여 제조한 것일 수 있고, 더욱 구체적으로는 아셀렌산나트륨, Span 80, Tween 80 및 PEG 6000을 20:12:4:64의 중량비로 혼합된 혼합물을, 이중 스크류를 포함하고 압출다이 직경이 1 mm인 열용융 압출기를 이용하여 배럴 및 다이의 온도가 각각 55℃ 및 45℃이고, 스크류의 속도가 150 rpm이며, 압출 속도는 45 g/min으로 열용융 압출하여 제조한 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 셀레늄 나노콜로이드 분산체에 있어서, 상기 셀레늄 나노콜로이드 분산체의 크기는 50~500 ㎚일 수 있고, 바람직하게는 252 ㎚일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 필요에 따라 얼마든지 분산체의 크기를 조절하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 상기 셀레늄 나노콜로이드 분산체를 유효성분으로 함유하는 셀레늄 흡수율 및 항산화 활성 증진용 사료첨가제 조성물을 제공한다. 본 발명의 사료 첨가제 조성물은 유효성분으로 셀레늄, 계면활성제 및 가용화제를 혼합한 혼합물을 열용융 압출기를 이용하여 열용융 압출하여 제조된 셀레늄 나노콜로이드 분산체를 함유하고 있어, 사료에 첨가되어 급이될 경우 대상 가축의 셀레늄 흡수율 및 항산화 활성을 증진시킬 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 상기 대상 가축은 돼지, 닭, 소, 양 등일 수 있고, 바람직하게는 닭일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 사료첨가제 조성물은 돼지, 닭, 소 등을 포함하는 가축에게 단독으로 투여되거나 식용 담체 중에서 다른 사료첨가제와 조합되어 투여될 수 있다. 또한, 상기 사료첨가제 조성물은 탑 드레싱으로서 또는 이들을 가축 사료에 직접 혼합하거나 또는 사료와 별도로, 별도의 경구 제형으로, 또는 다른 성분과 조합하여 쉽게 투여할 수 있다. 통상적으로, 당업계에 잘 알려진 바와 같이 단독 일일 섭취량 또는 분할 일일 섭취량을 사용할 수 있다.

본 발명의 사료첨가제 조성물은 사료관리법상의 보조사료에 해당한다.

본 발명의 사료첨가제 조성물은 사료에 첨가될 수 있으며, "사료"는 동물이 먹고, 섭취하며, 소화시키기 위한 또는 이에 적당한 임의의 천연 또는 인공 규정식, 한끼식 등 또는 상기 한끼식의 성분을 의미할 수 있다. 상기 사료의 종류는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 사료를 사용할 수 있다. 상기 사료의 비제한적인 예로는, 곡물류, 근과류, 식품 가공 부산물류, 조류, 섬유질류, 제약 부산물류, 유지류, 전분류, 박류 또는 곡물 부산물류 등과 같은 식물성 사료; 단백질류, 무기물류, 유지류, 광물성류, 유지류, 단세포 단백질, 동물성 플랑크톤류 또는 음식물 등과 같은 동물성 사료를 들 수 있다.

본 발명의 일 구현 예에서, 상기 사료첨가제 조성물은 사료 조성물 기준으로 1.5~4.5 중량%, 바람직하게는 3 중량% 배합되는 것일 수 있으나, 이제 제한되지 않는다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

재료 및 방법

1. 시약

아셀렌산나트륨(Na₂SeO₃)은 티엠씨(TMC Co., Ltd., 한국), PEG 6000은 삼전순약공업(Samchun Pure Chemical Co., Ltd., 한국), Span 80 및 Tween 80은 대정화금(Daejung Chemical & Metals Co., Ltd., 한국)에서 구입하여 사용하였다.

2. 셀레늄 나노콜로이드 분산체의 입자 특성 분석

열용융압출법을 이용하여 제조된 셀레늄 나노콜로이드 분산체(HME-Se)의 입자 특성은 유체역학적 크기(hydrodynamic size), 다분산지수(polydispersity index) 및 제타전위(zeta potential)를 동적광산란법(dynamic light scattering, DLS)과 레이저 도플러법(ELS-Z1000; Otsuka Electronics, 일본)을 이용하여 제조사의 지침에 따라 분석하였다. 또한, HME-Se 입자의 모양을 분석하기 위해 필름이 포함된 구리 격자판에 HME-Se 입자를 올려두고 10분 동안 건조시킨 후 투과전자현미경(transmission electron microscopy; JEM 1010, 일본)으로 관찰하였다. 상기 실험에 사용된 HME-Se 입자는 증류수에 분산시켜 20 mg/㎖ 농도가 되도록 희석하여 사용하였다.

3. 고체 상태 분석

HME-Se와 열용융압출법을 거치지 않은 아셀렌산나트륨(이하, Na₂SeO₃)의 입자표면의 얇은 층에 존재하는 원소를 분석하기 위해 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy; K-AlphaTM+, Thermo Fisher Scientific, 영국)을 수행하였다. 또한, HME-Se과 Na₂SeO₃의결정형 구조 변화 양상은 X선 회절분석(x-ray diffractometry; Philips X' Pert PRO MPD diffractometer, PANalytical Corp., 네덜란드)으로 분석하였다. 발전기의 전압과 관전류(tube current)는 각각 40 kV 및 30 mA로, 단계별 스캔 시간과 단계 크기는 각각 8.67초 및 0.013˚로 설정하였다. Na₂SeO₃과 계면활성제(span 80 및 tween 80) 및 가용화제(PEG 6000)의 상호작용은 푸에리변환 적외분광 분석(Fourier-transform infrared spectrometry, FT-IR)법을 이용하여 분석되었다. 투과율(%) 값에 의존적인 파수(wavenumber)는 FT-IR 분광기(PerkinElmer Inc., 영국)의 ATR(Attenuated total reflectance) 모드로 측정하였고, 투과율(%) 값은 400~4000 cm^-1 파상수 범위에서 모니터링하였다.

4. 동물실험

4-1. 동물, 사료 및 급이

총 1,000마리의 육계(Ross 308)는 체중에 따라 10개의 처리구로 나누었으며, 각 처리구는 다시 20마리씩 5개의 반복당으로 나누어 사육하였다. 상기 10개의 처리구는 각각 1) 아무것도 처리하지 않은 기초사료를 급이한 육계, 2) 0.15 ppm 농도의 무기셀레늄(inorganic-Se)을 처리한 사료를 급이한 육계, 3) 0.3 ppm 농도의 무기셀레늄을 처리한 사료를 급이한 육계, 4) 0.45 ppm 농도의 무기셀레늄을 처리한 사료를 급이한 육계, 5) 0.15 ppm 농도의 HME-Se을 처리한 사료를 급이한 육계, 6) 0.3 ppm 농도의 HME-Se을 처리한 사료를 급이한 육계, 7) 0.45 ppm 농도의 HME-Se을 처리한 사료를 급이한 육계, 8) 0.15 ppm 농도의 유기셀레늄(organic-Se)을 처리한 사료를 급이한 육계, 9) 0.3 ppm 농도의 유기셀레늄을 처리한 사료를 급이한 육계 및 10) 0.45 ppm 농도의 유기셀레늄을 처리한 사료를 급이한 육계로 구분하였다. 실험 사료는 각각 다른 배합비로 제조된 사료를 단계별(1 단계; 1~14일, 2단계; 15~35일)로 나누어 급이하였다(표 1).

4-2. 사양성적 조사

육계의 체중은 실험을 개시할 때와 각 단계가 종료되는 시점에 개별적으로 측정하였다. 소비되지 않은 사료의 무게는 실험이 종료되는 시점에 측정하였고, 사료 섭취량은 각 단계가 종료되는 시점에 측정하였다. 측정된 체중(weight gain)과 사료 섭취량(feed intake)을 기반으로 하여 사료 요구율(feed conversion ratio, FCR)을 분석하였다.

4-3. 혈액 분석

육계의 각 처리구에서 8마리를 선별하고 각 단계가 종료되는 시점에 심장천자(cardiac puncture)법으로 혈액을 채취하여 미량무기물과 소듐 헤파린(sodium heparin)이 첨가되지 않은 7 ㎖ 튜브에 넣어두었다. 채취된 혈액에서 적혈구(red blood cell, RBC) 및 백혈구(white blood cell, WBC)는 Natt-Herrick 용액을 이용하여 혈구계(hemocytometer)로 측정하였고, 적혈구 용적(haematocrit, HCT)과 헤모글로빈(haemoglobin)은 각각 마이크로헤마토크리트(microhematocrit)와 시안메트헤모글로빈(cyanmethemoglobin) 방법을 이용하여 측정하였다.

4-4. 항산화 활성 측정

분쇄된 샘플 0.5 g에 항산화 용액(3% BHA, 54% propylene glycol, 3% BHT, 40% Tween 20) 3방울을 떨어뜨리고, 티오바르비탈산(thiobarbituric acid) (1% 4,6-Dihydroxy-2-mercaptopyrimidine) 용액 3 ㎖ 및 25% 트라이클로로아세트산(trichloroacetic acid) 17 ㎖을 혼합한 후 100℃로 설정된 항온수조기에서 30분 동안 반응시키고 다시 30분 동안 냉각시켰다. 상기 냉각된 혼합물을 2,400 xg 조건으로 30분 동안 원심분리하여 상층액을 수득하였고, 흡광도 측정기(UV-mini-1240, 일본)로 532 nm에서 흡광도를 측정하였다.

4-5. 통계분석

실험에서 얻은 모든 자료들의 통계분석은 SAS(Statistical Analysis System) 프로그램의 GLM(General Linear Model) 과정을 통해 수행되었다. 처리 평균간의 유의적 차이는 Tukey 검정(Tukey’s Honestly Significant Difference test)으로 구분하였다. 육계의 반복당은 사양성적 분석에 대한 실험단위로 사용되었고, 육계의 개체들은 혈액 분석에 대한 실험 단위로 사용되었으며 p값이 0.05 미만일 때 통계적으로 유의하다고 판단하였다.

제조예 1. 셀레늄 나노콜로이드 분산체의 제조

아셀렌산나트륨(Na₂SeO₃), Span 80, Tween 80 및 PEG 6000은 20:12:4:64의 중량비로 압출 직전에 혼합하여 원형 사출구(1.0 mm 직경)를 가지는 이중 스크류 열용융 압출기(STS-25HS, Hankook E.M. Ltd., Pyoungtaek, Korea)에 넣고 45 g/min의 속도로 압출하여 셀레늄 나노콜로이드 분산체(HME-Se)를 제조하였으며, 배럴 및 다이의 온도는 각각 55℃ 및 45℃로, 스크류의 속도는 150 rpm으로 설정하였다. 상기 혼합물은 배럴 내에서 이송(conveying)과 혼연(kneading) 과정을 거친 후 다이에서 압출되었고, 압출물을 실온에서 식힌 뒤 분쇄기(HBL-3500S, Samyang Electronics Co., 한국)로 분쇄하였다.

실시예 1. 셀레늄 나노콜로이드 분산체의 입자 특성 분석

아셀렌산나트륨 분말 자체는 마이크론(micron, ㎛) 단위이고 물에 잘 용해되지 않기 때문에 경구 투여할 경우 위장관 점막 상피에서 흡수가 어렵다. 따라서, 열용융압출법을 이용하여 아셀렌산나트륨을 수용액에서 콜로이드 입자 형태로 분산시킴으로써 입자 직경을 나노 단위로 감소시켜 위장관에서의 흡수율을 증가시키고자 하였다. 열용융압출 과정에서 아셀렌산나트륨은 계면활성제 및 가용화제에 분산되고 표면이 코팅되어 표면장력이 감소하였다.

상기 제조예 1에서 제조한 HME-Se 입자를 분석한 결과, 평균 직경은 252 nm이었고 입도 분포는 단일 봉우리 모양으로 관찰되었으며 제타전위의 평균값은 -24 mV이었다.(도 1A). 또한, 투과전자현미경을 투과전자현미경으로 HME-Se 입자를 관찰한 결과, HME-Se의 크기에 해당하는 구형 나노입자가 생성된 것을 확인하였다(도 1B). 이를 통해 HME-Se 입자를 수용성 환경에 분산시켰을 경우 입자의 응집없이 비교적 균일한 입도분포를 갖는 것을 알 수 있었다.

실시예 2. 고체 상태 분석

X선 광전자 분광법을 통해 HME-Se과 Na₂SeO₃의 입자표면에 존재하는 구성원소를 분석한 결과, Na 및 Se의 함량은 Na₂SeO₃입자(각 12.14%, 14.7%)에 비해 HME-Se 입자(각 0.56%, 0.66%)에서 감소하였고, C의 함량은 Na₂SeO₃입자(30.03%) 보다 HME-Se 입자(80.55%)에서 현저하게 증가되었다(도 2). 이를 통해 유기물질인 계면활성제(Span 80, Tween 80)와 가용화제(PEG 6000)가 Na₂SeO₃ 분말입자의 표면을 둘러싸면서 표면 근처의 원소 함량이 변화된 것으로 사료된다.

또한, X선 회절분석을 통해 HME-Se과 Na₂SeO₃입자의 결정 구조 변화 양상을 분석한 결과, Na₂SeO₃ 입자는 결정형 구조임을 확인하였고, HME-Se 입자는 Na₂SeO₃ 입자에서 나타난 특징적인 강도 피크들이 관찰되었으나 강도는 다소 감소한 경향으로 나타났으며, 다른 각도에서도 계면활성제 및 가용화제와 관련된 피크들이 확인되었다(도 3). 이를 통해, HME-Se 입자는 Na₂SeO₃의 결정형 구조를 잘 유지함과 동시에 계면활성제와 가용화제의 결정형 구조도 유지하고 있음을 알 수 있었다.

또한, 푸에리변환 적외분광 분석법을 통해 계면활성제 및 가용화제의 화학적 관능기와 Na₂SeO₃간의 상호작용을 분석한 결과, Na₂SeO₃입자는 446 cm^-1 및 715 cm^-1에서 퍼센트 투과율이 급격하게 감소하였고, HME-Se 입자는 447 cm^-1및 723 cm^-1 뿐만 아니라 842 cm^-1, 960 cm^-1, 1098 cm^-1, 1341 cm^-1, 1467 cm^-1, 1740 cm^-1, 2884 cm^-1에서도 퍼센트 투과율이 감소된 것을 확인하였다(도 4). 상기 결과들을 통해, 열용융 압출과정에서 Na₂SeO₃이 계면활성제 및 가용화제에 효율적으로 분산되어 HME-Se으로 제조된 것을 알 수 있었다.

실시예 3. 육계 실험 결과

3-1. 사양성적

HME-Se(0.15, 0.30 및 0.45 ppm), 무기셀레늄(0.15, 0.30 및 0.45 ppm) 또는 유기셀레늄(0.15, 0.30 및 0.45 ppm)을 처리한 사료를 급이한 육계의 사양성적을 조사하였다.

그 결과, 아무것도 처리하지 않은 기초사료를 섭취한 대조구와 무기셀레늄 처리구에 비해 유기셀레늄 및 HME-Se 처리구에서, 일당사료섭취량(feed intake)을 일당증체량(weight gain)으로 나누어 산출한 사료요구율(FCR)이 유의적 차이는 없었으나, 경미하게 감소된 것을 알 수 있었다(표 2).

3-2. 혈액내 셀레늄 함량 및 혈액조성 변화 분석

HME-Se(0.15, 0.30 및 0.45 ppm), 무기셀레늄(0.15, 0.30 및 0.45 ppm) 또는 유기셀레늄(0.15, 0.30 및 0.45 ppm)을 처리한 사료를 급이한 육계의 혈액을 분석하였다.

그 결과, 혈액 내 셀레늄의 농도는 무기셀레늄 또는 유기셀레늄 처리구에 비해 HME-Se 처리구에서 유의적으로 증가하였고, 백혈구(WBC) 및 적혈구(RBC)의 함량은 대조구와 셀레늄 처리구간의 유의적 차이가 없는 것으로 확인되었다(표 3). 이를 통해 제형에 상관없이 셀레늄을 섭취하여도 육계의 혈액 조성은 큰 영향이 없으나, 나노콜로이드 분산체의 제형이 체내 흡수율이 현저히 우수함을 알 수 있었다.

3-3. 항산화 활성 분석

HME-Se(0.3 ppm), 무기셀레늄(0.3 ppm) 또는 유기셀레늄(0.3 ppm)을 처리한 사료를 급이한 육계의 TBARS(thiobarbituric acid reactive substance) 농도와 항산화 효소인 과산화효소(glutathione peroxidase, GPx) 활성에 대한 흡광도 값을 측정하여 항산화 활성을 분석하였다. TBARS는 각종 생체막의 과산화반응에 의해 생성되는 말론알데하이드(malonaldehyde)가 TBA(thiobarbituric acid)와 반응하여 생성되는 것으로, TBARS 생성의 저해율을 통해 항산화 활성의 효과를 분석하였다.

우선, TBARS 농도를 분석한 결과, TBARS 측정 9일차에서 HME-Se 처리구는 아무것도 처리하지 않은 기초사료를 섭취한 대조구 또는 무기셀레늄 처리구에 비해 흡광도 값이 유의적으로 낮게 나타났고, 유기셀레늄 처리구와는 유의적인 차이가 없었다. 이에 HME-Se이 무기셀레늄에 비해 항산화 효과가 더 우수한 것으로 사료된다(표 4).

또한, GPx 활성을 분석한 결과, 아무것도 처리하지 않은 기초사료를 섭취한 대조구와 무기셀레늄 또는 유기셀레늄 처리구에 비해, HME-Se 처리구에서 GPx 활성이 현저하게 증가하였다(표 5).

상기의 결과를 통해, 본 발명의 HME-Se가 사료첨가제로 처리될 경우, 생체내 흡수율 및 항산화 활성이 증가될 수 있음을 유추할 수 있었다.

Claims

셀레늄, 계면활성제 및 가용화제를 혼합한 혼합물을 열용융 압출기를 이용하여 열용융 압출하는 단계를 포함하는 셀레늄 나노콜로이드 분산체를 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 셀레늄, 계면활성제 및 가용화제는 18~22:15~17:62~66의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 가용화제는 PEG(polyethylene glycol) 6000, PEG 400, PEG 1000, PEG 8000, PEG 20000 또는 솔루플러스(Soluplus)인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 Span 80(sorbitan monooleate) 및 Tween 80(polyoxyethylene sorbitan monooleate)인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 혼합물은 이온화제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 이온화제는 아세트산 또는 오미자인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 혼합물은 아셀렌산나트륨(Na₂SeO₃), Span 80, Tween 80 및 PEG 6000으로 이루어진 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 열용융 압출은 배럴 및 다이의 온도는 각각 50~60℃ 및 40~50℃로 유지되며, 스크류의 속도가 130~180 rpm이며, 압출 속도는 40~50 g/min으로 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 열용융 압출기는 이중 스크류를 포함하고, 압출다이 직경이 0.8~1.2 mm인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 아셀렌산나트륨, Span 80, Tween 80 및 PEG 6000이 18~22:10~14:3~5:62~66의 중량비로 혼합된 혼합물을, 이중 스크류를 포함하고 압출다이 직경이 0.8~1.2 mm인 열용융 압출기를 이용하여 배럴 및 다이의 온도는 각각 50~60℃ 및 40~50℃이고, 스크류의 속도가 130~180 rpm이며, 압출 속도는 40~50 g/min으로 열용융 압출하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 셀레늄 나노콜로이드 분산체.
제11항에 있어서, 상기 셀레늄 나노콜로이드 분산체의 크기는 50~500 ㎚인 것을 특징으로 하는 셀레늄 나노콜로이드 분산체.
제11항의 셀레늄 나노콜로이드 분산체를 유효성분으로 함유하는 셀레늄 흡수율 및 항산화 활성 증진용 사료첨가제 조성물.