KR910001990B1 - 라이신 함유 농축물의 제조 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

라이신 함유 농축물의 제조
본 발명은 동물영양에 사용하기 적합한 라이신 함유 농축물을 만드는 방법을 제공한다.
라이신은 단위(單胃) 동물에 필수아미노산이며 특히 동물영양에 사용된다. 이것은 화학적 방법이나 생화학적 경로로 제조될 수 있다. 비록 생화학적 방법이 화학적 방법보다 경제적인 면에서 더 흥미를 끄나 라이신이 낮은 수율로 얻어지지 때문에 특별한 설비와 고가의 성분들의 사용을 필요로 하게 된다.
동물영양목적으로 사용되는 라이신은 곡물류와 같은 각종 식품들과 혼합되며, 그 조성은 거의 규명되지 않고 있다. 이러한 상태에서 꼭 순수한 라이신만 사용할 필요는 없는 것으로 나타났다.
라이신을 산출해내는 발효로부터 얻은 농축배지는 순수라이신과 동일한 영양적 특성을 가진것으로 나타났다. 라이신 또는 그들의 유도산물을 생산해 내는데 필요한 배지의 각종 성분들과 생물질들은 동물에 나쁜 영향을 미치지 않는다. 그러나 이런 배지는 일단 사용목적에 충분한 함량의 라이신이 얻어질 정도로 농축시키게되면 너무 점조한 액체로되어 동물사료와 혼합하기 힘들다.
전체적으로 탈수된 배지는 풀과 같은 끈적끈적하고 매우 흡습성인 고체로서 따라서 조작이 힘들다.
러시아 특허 480,397과 불란서 특허 출원 7340738(공고번호 2, 217, 347)에 적절한 경우 탈수제가 첨가되는 라이신 발효로부터 농축배지로부터 얻은 고형조성물을 제조하는 방법이 제시되어 있다. 그러나 이들 조성물은 언제가 바라는 품질만을 가진 것은 아니며 자주 인습성이 되고 때로는 첨가제를 사용해야하며 이 경우 최종조성물내 라이신 함량이 너무 낮게된다.
또한 불란서 특허 출원번호 7921646(공고번호 2, 464, 032)에 쉽게 다룰 수 있으며 수분존재시 중량이 증가하지 않으며 이산화탄소 또는 침강탄산마그네슘존재하에 석회형태의 첨가제를 라이신을 생성하는 발효로부터 얻은 농축배지에 첨가함으로써 라이신을 10-35%함유하는 안정한 고체조성물을 얻는 방법이 제시되어 있다. 이들 조성물들은 비교적 라이신함량이 낮으며 첨가제 함량이 높다.
이제금 라이신을 생성하는 미생물을 적당한 조건하에 배양하여 얻은 농축배지로부터 동물영양에 사용하기에 적합한 특성을 가진 라이신을 고함량 함유하는 조성물을 공업적으로 그리고 재생산이 가능한 방법으로 얻을 수 있게 되었다.
본 발명은 염기로서 계산되는, 황산염 형태의 35-48%의 라이신을 함유하는 고형의, 안정한, 동물 사료 조성물의 제조방법을 제공하며, 이 방법은 포도당, 자당, 전분 가수분해물 및 총고형물에 대한 발효가능한 성분의 중량비가 80% 이상(단독 또는 혼합물내에서 사용된 초산은 제외하고) 이 되도록 동화성 탄소­및 산소 함유 물질을 생성하는 생산물로부터 선택된 하나 이상의 동화성 탄소 공급원을 포함하고, 및 동화성 질소 공급원을 포함하는 배지내에서 라이신-생성 미생물을 5-15g/1의 탄소원 농도, 1-5g/1의 암모늄 이온 농도 및 약 7.3의 pH농도를 유지하면서 배양하고, 10-20중량%의 고형물 함량을 갖는 발효 포도액(must)을 얻기 위해 형성된 것인 황산염 형태로 라이신을 염화시키고, 및 50-70중량%의 고형분 함량을 갖는 농축물을 생성하기 위해 얻어진 포도액을 농축시키고, 농축물을 탈수시켜 얻어진 조성물을 단리하는 것으로 구성된다.
농축물은 하기 특성을 갖는다 ; 높은 라이신함량 ; 라이신 염기를 기준으로 35-48중량% 습윤공기, 사용중 만나게 되는 조건보다 더 악조건하에서 기계적 성질에 특히 덩어리나 응집물 형성 또는 점착현상의 발현 등과 관련하여 큰 변화없이 안정, 예를 들면 상대습도 90%, 25℃에서 120시간 두었을때 조성물에 의해 흡수된 물의 양이 보통 5-10%로 결정성 라이신 염산염의 것과 동일하며 상대습도 70%하에 흡수된 물의 양은 2-5% 임.
화합물 자체의 저장안정성 ; 50℃에서 1개월간 저장 후 라이신 함량 감소가 5% 이하이며, 25℃에서 6개월 저장후에 감소가 없음.
성입용적(pourability)은 구경이 규제된(calibrated) 구멍을 통과시키는 모래시계 시험으로 측정시 화합물 50g에 대한 성입시간은 직경 5mm 인 구멍을 가진 모래시계의 경우 40-45초이며, 마찰각 시험으로 측정시각이 보통 30-35°이며 경사면각 시험으로 측정 시각이 보통 28-30°임.
압축 변형률계에서 "럼핑"시험 결과 응집경향이 없음 완성식품 및 동물영양을 위해 제조한 프리믹스에 혼합하기 적합함. 혼입의 균질성은 측정된 분산 정도에 의해 측정되며 라이신 염기로 표현되는 첨가된 라이신의 용량이 어느 정도이든간에(0.05-20%일 수 있음) 보통 5%이하이다.
화합물 첨가후 완성 사료 또는 프리믹스 또는 완성사료 및 프리믹스의 혼합물내에서의 안정성 ; 50℃에 도달할 수 있는 온도에서 2달간 저장후 라이신함량 감소가 통상적으로 10% 이하이며 25℃에서 6개월 저장후 감소가 전혀 관찰되지 않음.
본 발명에 따른 조성물은 하기 방식으로 정의될 수도 있다:
미세한 핑크베이지 내지 갈색분말 :
겉보기 밀도 : 0.4-0.6
Figure kpo00001
(1) 단백질 함량은 그 자체가 통상적인 방법으로 측정된(총 질소-무기질소) 유기질소의 함량으로부터 측정된다. 이온교환 수지상에서 크로마토그래피하거나 비색계를 사용하여 측정되고 분석된 라이신 및 기타 유리아미노산에 상응하는 질소 함량이 구해진다.
(2) 바이오트로닉 장치에서 측정(BIOTRONIC apparatus)
(3) 유도후 기체 크로마토그래피로 측정
(4) 가수분해후 환원당의 측정
(5) 에틸에테르로 추출후 측정
(6) 유황회분의 측정, 무기질성분은 발효 배지성분들로부터 그리고 발효가 진행됨에 따라 라이신의 염화(salification)로부터 생긴다.
발효배지에 사용되는 기질들의 조성의 변동 및 발효방법에 따른 고유변동을 고려할 때 본 발명에 따른 조성물의 특성은 상기에 주어진 수치에서 약간 변할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 라이신을 생성하는 발효에의해 포도당 즙으로부터 얻을 수 있다.
라이신은 적어도 하나의 동화성 탄소원, 적어도 하나의 동화성 질소원 및 바람직하게는 무기물염을 함유하는 적당한 배지내에서 예컨대 브레비박테리움(Brevibacterium) 또는 코리네박테리움(Corynebacterium) 속과 같은 라이신 생산성이 높은 적어도 하나의 미생물을 20-40℃에서 배양하여 제조한다. 배지의 pH는 약 7.3이다. 통상적인 배지에서 탄소 및 질소원은 일반적으로 사탕무우 설탕, 사탕수수 당밀, 옥수수추출물 또는 콩가루 가수분해물 같은 복합혼합물이다. 이런 배지가 사용되는 경우 탈수후 농축배지는 바라는 품질을 갖지 않는 생성물을 만들어낸다.
바라는 결과를 얻기 위해서는 배양배지, 접종배지 및 생성배지는 덜 복잡한 성분들을 함유하며 품질을 조절할 수 있는 것이 필요하다. 특히, 총고형분에 대한 발효성 물질의 중량비가 80% 이상이 될 수 있는 탄소원을 사용하는 것이 중요하며 발효성물질이란 이것이 생성균주에 의해 직접 동화되지는 않더라도 발효중 효과적으로 대사되는 물질을 뜻한다.
적절한 탄소원에는 포도당, 자당, 전분 가수분해물 및 충분한 고순도를 가진 동화성 탄소-및-산소-함유화합물을 공급해주는 기타 다른 혼합물들이다. 미생물 성장과 라이신 생성에 필요한 기타 성분들은 순수한 형태로 또는 적어도 농축된 화합물 형태로 도입되는 것이 바란직하다.
배양은 배지중 주요 반응물의 농도가 상기 정의된 수치로 유지되게끔 수행된다. 따라서 라이신 생성뿐 아니라 생산 균주의 정상대사로부터 유래된 최종 조성물 성질에 중요한 역할을 하는 부산물의 생성도 조절이 가능하다. 생성이 진행됨에 따라 라이신을 염화시키기 위해서 황산, 인산 같은 무기산을 배양도중 연속적으로 또는 차례로 첨가하는 것이 유리하다. 염화는 배지에 암모니아 존재하에 황산 암모늄같은 암모늄염이나 황산같은 산존재하에 암모니아를 암모늄 이온농도가 일정하게 유지되고 pH가 조절되도록 첨가하여 수행하는 것이 편리하다.
발효시간은 30-100시간 정도이며 동화 탄소기질 및 질소기질의 농도가 충분히 낮을때 예컨대 잔류당의 농도가 2g/ℓ 이하일때 중지한다. 이 방법으로 배지농축물을 미리분리하지 않고 얻을 수 있다.
농축전 배지의 고체함량은 10-20중량% 범위이다. 배지는 라이신을 변성시키지 않으면 살아있는 미생물을 파괴시키는 통상적인 방법에 따라 농축된다. 예컨대 농축은 130℃에서 증기에 의해 가열되어 농축배지의 온도를 110-120℃로 되게 해주는 박막증발기내에서 수행될 수 있다.
배지는 고체함량이 50-70중량%가 될때까지 농축시킨다.
이어 얻어진 농축물은 생성물의 특성 및 조성이 거의 변질되지 않는 조건하에서 필요한 경우 최종생성물의 형성을 용이하게 해주는 보조제 첨가후 통상적인 방법에 따라 탈수된다. 예컨대 분무법, 연사과립법, 건조-플레이킹법, 또는 적당한 용매 존재하의 공비탈수법과 같은 각종 탈수법이 사용될 수 있다.
일반적으로 탈수는 최종생성물의 질이 저하되지 않는 조건하에서 수행된다. 예컨대, 공비증류법이 사용되는 경우 농축배지를 영양적 관점에서 허용되는 양립 가능한 용매와 혼합한 후 혼합물을 바람직하게는 감압하에 증류한다. 이것을 수행하기 위해 용매로서 영양적 품질을 갖고 있는 파라핀유를 사용하는 것이 특이 유용하다. 공비증류 마지막에 탈수 조성물을 용매에 현탁시킨 후 그로부터 이것을 여과에 의해 분리한 후 건조한다.
본 발명의 조성물의 특성은 얻어진 생성물의 화학적 조성에 의해 크게 좌우된다. 이들은 또한 탈수조작 마지막에 얻어진 고체구조에 의해서도 영향을 받는다.
얻어진 생성물의 결정화도가 50%(X-선 회결로 측정시), 미소다공도가 0,3cm3/g, 비표면적(specific surface area)이 0.5m2/g이 되도록 제법을 수행하는 것이 특히 바람직하다.
사용되는 발효배지와 발효중 첨가된 산에 의해 최종 생성물중 라이신은 황산염 형태이다.
어떤 탈수법이 사용되던간에 얻어진 생성물은 직접 동물사료에 첨가되게끔 사용될 수 있다.
본 발명의 생성물은 동물영양에 특히 유용하다. 이것이 고체이며 수분존재시 중량이 실질적으로 증가하지 않기 때문에 이것은 동물에 공급되는 사료와 완전히 혼합된다. 얻어진 생성물이 안정하기 때문에 사용되기전 완전한 사료는 장시간 저장될 수 있다.
본 발명에 따른 생성물을 함유하는 영양조성물은 닭과 돼지 모두에서 순시한 라이신 염산염과 동등한 효과를 나타낸다. 하기 실시예는 본 발명이 어떻게 실시되나를 나타낸 것이다.
[실시예]
물(3
Figure kpo00002
), 옥수수추출물(250g)을 교반기와 통기장치를 갖춘 발효기(20
Figure kpo00003
)에 넣었다. 혼합물을 120℃에서 20분간 증기중 버블링(bubbling)으로 멸균시켰다. 35℃로 냉각한 후 멸균수를 첨가해 용량을 5
Figure kpo00004
로 했다.
포도당을 650g/1 함유하는 용액(8
Figure kpo00005
)와 황산암모늄염을 500g/1 함유하는 용액(1
Figure kpo00006
) 15%(중량/부피) 암모니아용액(2
Figure kpo00007
), 로이신을 10g 함유하는 로이신 인산염 용액(0.15
Figure kpo00008
) 및 콩기름(0.1
Figure kpo00009
)을 멸균용액 형태로 제조했다.
pH는 멸균암모니아를 첨가하여 7.30으로 조절했다.
발효기를 상기와 유사한 배지를 사용하여 플라스크(2
Figure kpo00010
)에서 생성된 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacteriumglutamicum), 균주의 접종 배양액(500cc)로 접종했다.
교반을 500회/분으로 조절하고 통기를 600
Figure kpo00011
/시간으로 조절했다.
발효배지에 포도당 함량이 5-15g/1가 되게 포도당용액을 공급해준후 pH를 7.30으로 유지시키기 위해 암모니아 용액과 암모니아 이온의 농도가 1∼5g/1가 되게 황산암모늄 용액을 공급해주었다.
발효배지에 3cc/시간의 비율로 로이신인산염 용액을 넣어주고 거품을 조절해주기 위해 콩기름을 간헐적으로 넣어주었다.
35℃에서 50시간 배양한 후 라이신 70g/1(라이신 염기로 표현됨)과 고형분 15중량%를 함유하는 혼합물(약 12
Figure kpo00012
)을 얻었다. 고형분 15%를 함유하는 포도당즙을 감압하에 130℃에서 증기로 가열된 박막증발기 내에서 농축시켰다. 혼합물 온도는 약 90℃ 정도로 유지시키고 고형분 60중량%를 함유하는 농축물이 얻어질때까지 농축을 계속했다.
고형분 60%를 함유하는 농축물을 교반기가 갖추어져 있으며 비점이 160℃ 이상인 파라핀오일(2
Figure kpo00013
)이 함유되어 있는 플라스크에 넣고 혼합물을 감압(4­13.3kPa) 하에 증류시켜 농축물로부터 물을 분리했다.
분말의 오일중 현탁액이 약 100℃에서 최종적으로 얻어진다.
분말을 여과하여 분리한 후 건조 캐비넷에서 건조했다. 이리하여 하기 특성을 갖는 생성물(245g)을 얻었다 :
미세한 장미 베이지색 ­ 암갈색 분말
겉보기 밀도 : 0.52
라이신 함량(염기 형태로) : 44%
Figure kpo00014
코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC 21543이외의 알려진 다른 종들에는 다음과 같은 것이 포함된다 :
아세토아세도휘룸(C. Acetoacedofilum) ATCC 13870, 아세토글루타미쿰(C. Acetoglutamicum) ATCC 15806, 글루타미쿰(C. Glutamicum) ATCC 13032, 13287, 21253, 21256, 21514 및 21543, 브레비박테리움 암모니아제네스(Brevibacterium Ammoniagenes) ATCC 6872, 케토글루타미쿰(B. Ketoglutamicum) ATCC 15587, 락토훼라멘툼(B. Lactoferamentum) ATCC 13869, 디바리카툼(B. Divaricatum) ATCC 14020, 후라붐(B. Flavum) ATCC 14067, 브레비박테리움 SP. ATCC 21860. 그러나 본 발명은 어떤 특정한 라이신 생성 미생물 종의 사용을 필요로 하지 않는 것을 당해분야에 종사하는 사람에게는 명백히 이해될 것이다.

Claims (4)

  1. 포도당, 자당, 전분 가수분해물 및 총고형물에 대한 발효가능한 성분의 중량비가 80% 이상(단일 또는 혼합물내에서 사용되는 초산을 제외하고)이 되도록 동화성 탄소-및-산소 함유 물질을 생성하는 생산물로부터 선택된 하나 이상의 동화성 탄소 공급원을 포함하고, 및 동화성 질소 공급원을 포함하는 배지내에서 라이신-생성 미생물을, 5-15g/1의 탄소원 농도, 1-5g/1의 암모늄이온 농도 및 약 7.3의 pH를 유지하면서 배양시키고, 10-20중량%의 고형분 함량을 갖는 발효 포도액을 얻기 위해 형성된 황산염의 형태로 라이신을 염화시키고 이어 50-70중량%의 고형분 함량을 갖는 농축물을 생성하기 위해 얻어진 포도액을 농축시키고, 농축물을 탈수시켜, 얻어진 조성물을 단리하는 것으로 구성된, 염기로서 계산된 황산염 형태의 35-48%의 라이신을 함유하는 고형의, 안정한 동물사료 조성물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 배지가 발효성 당을 2g/1이하 함유할 때까지 배양을 계속하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 무기산 또는 암모늄염을 배지에 첨가하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 배지를 증발에 의해 농축시키는 방법.
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