감귤박을 이용한 사료첨가제 및 그의 제조방법

감귤박을 이용한 사료첨가제 및 그의 제조방법{Feed additive using citrus peel and method for manufacturing thereof}

도 1 은 감귤박을 0.5% 수산화칼슘(calcium hydroxide, Ca(OH) ₂ )과 혼합한 후 스크류 압출기를 통해 탈수하여 고상부분과 액상부분을 분리한 다음, 고상부분은 건조하여 감귤박 펠렛을 제조하여 사료를 제조하고, 액상부분의 감귤박 추출액과 감귤박 각각(100 중량부)에 바실러스 속 균주 배양액 20 중량부, 물 80 중량부 및 트립톤 0.1%를 첨가하여 배양한 후, 상기 균주 배양액을 함유하는 사료첨가제를 제조하는 공정도이고,

도 2 는 병원성 세균인 스테필로코쿠스 아우레우스, 살모넬라 갈리나룸 및 대장균에 대한 바실러스 서브틸러스 배양액으로부터 제조된 사료첨가제, 앰피실린(ampicillin), 카나마이신(kanamycin), 스트렙토마이신(streptomycin), 테트라사이클린(tetracycline), 반코마이신(vancomycin), 스펙티노마이신(spectinomycin), 노보바이오신(novobiocin)의 항균 활성을 비교한 그래프이다(이때, "Bacillus super."는 바실러스 서브틸러스 배양액으로부터 제조된 사료첨가제를 나타낸다).

본 발명은 감귤박을 이용한 사료첨가제 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 감귤박 또는 감귤박 추출액에 바실러스 속 박테리아를 접종하여 배양한 배양액을 함유하는 사료첨가제 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 농업기술의 발전과 더불어 감귤 등의 과일의 생산량 또한 증가하고 있다. 이러한 생산량 증대로 인해 가격형성과 수요 공급의 불균형으로 인한 감귤의 이용성 증대가 산업적으로 필요하게 되었고, 그로 인해 감귤 쥬스, 감귤 술 등의 가공품의 생산이 증가하게 되었다. 그러나, 생산 증가에 수반하여 부산물 또는 폐기물로 감귤과피와 찌꺼기 등의 발생도 증가되었으며, 이러한 감귤 착즙 후의 나머지 감귤박은 잘 부패하지 않아 심각한 환경요인이 되고 있다.

한편, 감귤박에는 정유와 다종의 플라보노이드, 알칼로이드 및 비타민 등이 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 감귤의 향긋한 냄새는 정유 성분에 기인된 것으로 주성분은 리모넨(d-limonene)이며, 이 향긋한 냄새는 가축이 사료를 좀 더 많이 섭취할 수 있도록 유도한다. 따라서, 최근에는 감귤박을 효과적으로 처리하는 방법들이 다각도로 연구되고 있으며, 감귤박을 분쇄하여 발효시키거나 건조시켜서 사료나 비료 또는 퇴비로 만드는 방법 및 감귤박 발효사료 생산장치 등이 연구되고 있다.

이중에서 감귤과피를 착즙하여 착즙박과 착즙액으로 분리하고, 그 착즙액에서 공지 균인 칸디다스 유틸리스( Candidas utilis ), 클루이베로마이세스 락티스( Kluyveromyces lactis ) 및 사카로마이세스 세레비지에( Saccharomyces cerevisiae ) 중에서 선택된 어느 하나의 효모균을 배양시켜 효모 배양물을 얻은 다음, 이 효모 배양물을 그대로 상기 분리된 착즙박에 첨가시키고 이 혼합물을 건조시키는 것을 특징으로 하는 감귤과피를 이용한 사료의 제조방법에 대한 특허가 있다(대한민국 특허 제0055364호). 그러나, 상기 방법은 막대한 설비로 고비용을 필요로 하며, 부대장치가 많이 필요하고, 공정이 복잡하여 활용가치가 매우 떨어지는 문제점이 있으며, 특별한 항균효과를 발휘하지는 않는다.

한편, 감귤류, 그 착즙액 또는 착즙 농축액을 유산균, 효모균, 광합성 세균 등의 혐기성 미생물로 발효시킨 감귤 발효액 및 상기 감귤 발효액을 포함하는 양식어류용 사료에 관한 특허(대한민국 특허등록번호 제0381726호)가 있다. 그러나, 상기 특허는 감귤 착즙액 자체를 사료 첨가제로서 이용하여 어류의 체중을 증가시키기 위한 방법인 바, 감귤박을 재활용하지 못하며 특별한 항균효과를 나타내지는 않는다.

이에, 본 발명자들은 감귤박 또는 감귤박 추출액에 바실러스 속 박테리아를 접종하여 배양한 배양액을 함유하는 사료첨가제를 제조하고, 상기 사료첨가제가 가축의 사료 이용율 및 증체율을 증가시킬 뿐만 아니라 특유의 항균효과를 나타내어 병에 대한 저항력을 향상시킴을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 감귤박 또는 감귤박 추출액으로부터 항균력이 높은 사료첨가제 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 감귤박 또는 감귤박 추출액에 바실러스 속 박테리아를 접종하여 배양한 배양액을 함유하는 사료첨가제를 제공한다.

또한, 본 발명은 1) 감귤박으로부터 감귤박 추출액을 수득하는 단계; 2) 감귤박 또는 상기 단계 1에서 수득한 감귤박 추출액에 바실러스 속 박테리아를 접종하여 배양한 배양액을 수득하는 단계를 포함하는 사료첨가제의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 감귤박 또는 감귤박 추출액에 바실러스 속 박테리아를 접종하여 배양한 배양액을 함유하는 사료첨가제를 제공한다. 본 발명에서 감귤박이라 함은 감귤 착즙 후의 나머지 찌꺼기 부분을 말하는 바, 본 발명에서는 감귤박의 액상 추 출물 뿐만 아니라 감귤박도 유용하게 재활용할 수 있다.

이때, 접종에 사용되는 바실러스 속 박테리아는 모든 종류의 바실러스 속 박테리아에 적용될 수 있으나, 바람직하게는 바실러스 리케니포미스( Bacillus licheniformis ), 바실러스 서브틸리스( Bacillus subtilis ) 및 바실러스 코아귤란스( Bacillus coagulance )로 구성된 군에서 선택되는 것이 바람직하고, 바실러스 리케니포미스인 것이 가장 바람직하다. 바실러스 리케니포미스는 내성포자를 형성하는 균주로서 다량의 셀룰로오스 분해 효소를 생산하고 이를 이용하여 성장하며, 프로바이오틱스(probiotics; 유효 생균제제)로 사용이 가능한 균주로서 다당류와 조단백질을 생성하는 특징을 갖는 사료용 생균제로 이용될 수 있다.

상기 사료첨가제를 제조하기 위하여, 바실러스 속 박테리아의 종균 배양액을 감귤박 또는 감귤박 추출액 100 중량부에 대해 1 ~ 20 중량부로 첨가하는 것이 바람직하며, 10 ~ 20 중량부로 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 사료첨가제의 항균효과를 아가 디스크 확산 테스트(agar disk diffusion test) 방법으로 확인해 본 결과, 병원성균들에 유의한 항균활성을 나타낸다( 표 1 참조). 특히, 바실러스 서브틸러스 배양액으로부터 제조된 사료첨가제는 기존 항생제와 비교하였을 때 앰피실린(ampicillin)을 제외한 종래의 나머지 항생제에 비해 뛰어난 항균 활성을 나타낸다( 도 2 및 표 2 참조).

또한, 본 발명은 상기 사료첨가제를 일반 배합사료에 10 ~ 20%로 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 항균 사료를 제공하며, 이때 배합사료의 종류에 제한은 없 으며, 축우용 또는 양돈용 등 통상적으로 사용되는 배합사료를 의미한다( 표 3 참조). 본 발명의 사료첨가제를 배합사료에 첨가하여 비육우에 급여시, 사료요구량에 비해 일당증체량(단위: kg) 및 도체율이 향상된다( 표 4 참조).

아울러, 본 발명의 사료첨가제를 일반 배합사료에 첨가하여 완전혼합사료(Total mixed ration ; TMR) 방식으로 착유우에 급여시, 산유량과 유지율이 증가되며, 우유의 성분에 있어서도 유단백질과 무지 고형분이 증가된다( 표 5 참조). 한편, 착유우의 체세포수를 조사한 결과, 뚜렷한 체세포수의 감소가 발견된 바, 유방암 예방에도 효과적일 것으로 판단된다.

또한, 본 발명의 사료첨가제를 일반 배합사료에 첨가하여 돼지에 급여시, 도체성적이 우수하여 근육내 지방 침착 및 살코기 증가 등 육질이 향상된다. 한편, 영양소 소화율이 향상되며, 특히 육성기에서는 단백질 소화율이, 비육기에서는 단백질과 조섬유 및 가용무질소물(NFE) 소화율이 향상된다.

또한, 본 발명은 1) 감귤박으로부터 감귤박 추출액을 수득하는 단계 ; 2) 감귤박 또는 상기 단계 1에서 수득한 감귤박 추출액에 바실러스 속 박테리아를 접종하여 배양한 배양액을 수득하는 단계를 포함하는 사료첨가제의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 단계 1 은 감귤박으로부터 감귤박 추출액을 수득하는 단계이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 감귤박을 수산화칼슘과 혼합한 후, 탈수하여 감귤박 추출액을 수득하였다.

본 발명의 단계 2 는 감귤박 또는 상기 단계 1에서 수득한 감귤박 추출액에 바실러스 속 박테리아를 접종하여 배양한 배양액을 수득하는 단계이다. 이때, 바실러스 속 박테리아는 모든 종류의 바실러스 속 박테리아에 적용될 수 있으나, 바람직하게는 바실러스 리케니포미스( Bacillus licheniformis ), 바실러스 서브틸리스( Bacillus subtilis ) 및 바실러스 코아귤란스( Bacillus coagulance )로 구성된 군에서 선택되는 것이 바람직하고, 바실러스 리케니포미스인 것이 가장 바람직하다. 바실러스 리케니포미스는 내성포자를 형성하는 균주로서 다량의 셀룰로오스 분해 효소를 생산하고 이를 이용하여 성장하며, 프로바이오틱스(probiotics 즉, 유효 생균제제)로 사용이 가능한 균주로서 다당류와 조단백질을 생성하는 특징을 갖는 사료용 생균제로 이용될 수 있다. 상기 바실러스 속 박테리아는 그 균이 생산하는 프로토펙티나제(protopectinase)를 이용하여 감귤박 또는 감귤박 추출액에 있는 펙틴(pectin)을 분해하여 영양소로 사용하기 때문에 상기 감귤박 또는 감귤박 추출액에서 생장할 수 있다.

그 후, 바실러스 속 박테리아를 접종하기 위해, 바실러스 속 박테리아의 종균 배양액을 감귤박 또는 감귤박 추출액 100 중량부에 대해 1 ~ 20 중량부로 첨가하는 것이 바람직하며, 10 ~ 20 중량부로 첨가하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 단계 2 이후에 수득한 배양액을 건조하여 분말을 제조하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 배양액을 스프레이 건조시켜 사료첨가제를 제조하였다( 도 1 참조).

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

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

< 실시예 1> 감귤박을 이용한 사료첨가제의 제조

본 발명에 사용되는 균주는 바실러스 리케니포미스( Bacillus licheniformis ), 바실러스 서브틸리스( B. subtilis ), 및 바실러스 코아귤란스( B. coagulans )이며, 각각 청국장 또는 된장에서 분리하였다. 본 발명의 실시를 위해, 각각의 균주를 LB 현탁배지(트립톤 1.0%, 효모 추출물 0.5%, 염화나트륨 0.5%)에서 1일 배양한 후, 글리세롤 20%를 첨가하여 1.5 ㎖ 바이알에서 -70℃로 저장하였다. 이후, 각 균주를 12시간 동안 25℃ 발효기(Korea Fermentor사)에서 배양하여 종균 배양액으로 사용하였다.

감귤박은 감귤을 착즙한 후 남은 찌꺼기에 해당하며, 감귤박을 0.5% 수산화칼슘(calcium hydroxide, Ca(OH) ₂ )과 혼합한 후, 스크류 압출기를 통해 탈수하여 고상부분과 액상부분의 감귤박 추출액으로 분리하였다.

그 후, 상기 종균배양액 1 ㎏을 트립톤 10 g/ℓ 및 pH 3.5∼8.0으로 조절한 감귤박 또는 감귤박 추출액 10.0 kg이 포함된 배양조에 접종하여 혼합한 후, 35℃에서 24시간 배양하여 배양액을 수득하였다. 상기 배양액을 직접 사료첨가제로 사용하거나, 상기 배양액을 스프레이 건조시켜 사료첨가제(3.0 ㎏)로 사용하였다( 도 1 ).

< 실시예 2> 감귤박을 이용한 사료첨가제의 항균효과 확인

본 발명의 감귤박을 이용한 사료첨가제(이하, "감귤박 사료첨가제"라 칭함)의 항균효과를 확인하기 위해 아가 디스크 확산실험(agar disk diffusion test)(Kirby-Bauer)을 하였다(Bauer, AW, Kirby, WMM, Sherris, JC, Turck, M., Am. J. Clin . Pathol ., 45 : 943, 1966).

구체적으로는, 병원성 균인 스테필로코쿠스 아우레우스( Staphylococcus aureus ), 살모넬라 갈리나룸( Salmonella gallinarum ) 및 대장균( E.coli ) 0.5 ㎖(10 ⁶ -10 ⁷ CFU/㎖) 각각을 소프트 아가(0.8%, 4.5 ㎖)에 희석하여 TSB(tryptic soy broth) 아가(1.5%) 플레이트 위에 평평하게 도말하였다. 30분 정도 실온에서 건조한 후, 스틸 웰(steel well) 4∼5개를 상기 TSB 아가 플레이트 위에 올려놓았다.

그 후, 상기 실시예 1 의 바실러스속 박테리아(바실러스 리케니포미스, 바실러스 서브틸리스 및 바실러스 코아귤란스)의 배양액으로부터 제조된 사료첨가제를 멸균 필터링(filtering)으로 균을 제거한 후, 상기 스틸 웰에 각각 100 ㎕ 씩 떨어뜨렸다. 이후 37℃에서 12시간 동안 배양하고, 항균 활성 환을 관찰하여 그 크기(단위: ㎜)로 항균활성을 비교하였다( 표 1 ).

그 결과, 바실러스 서브틸리스 배양액으로부터 제조된 사료첨가제가 상기 3가지 병원성 균 모두에 대해 항균활성이 가장 높았으며, 바실러스 코아귤란스가 접종된 배양액이 항균활성이 낮았으나, 모두 유의한 항균활성을 나타내었다.

또한, 상기 병원성 세균에 있어서, 그람 양성 세균인 스테필로코쿠스 아우레우스 그람 음성 세균인 살모넬라 갈리나룸 및 대장균에 대하여 바실러스 서브틸러스 배양액으로부터 제조된 사료첨가제의 항균활성과 종래의 항생제인 앰피실린(ampicillin), 카나마이신(kanamycin), 스트렙토마이신(streptomycin), 테트라사이클린(tetracycline), 반코마이신(vancomycin), 스펙티노마이신(spectinomycin), 노보바이오신(novobiocin)(모두 Sigma사에서 구입)의 항균 활성을 비교하였다( 도 2 및 표 2 ).

그 결과, 바실러스 서브틸러스 배양액으로부터 제조된 사료첨가제는 기존 항생제와 비교하였을 때 앰피실린(ampicillin)을 제외한 종래의 나머지 항생제에 비해 뛰어난 항균 활성을 나타냄을 확인하였다.

< 실시예 3> 비육우, 착유우 , 육성 비육돈에 대한 급여 효과

실시예 1 에서 제조한 감귤박 사료첨가제의 비육우, 착유우, 비육돈에 대한 급여 효과를 실험해 보았다.

구체적으로, 실시예 1 의 방법에 의해 바실러스 리케니포미스를 이용하여 제조된 감귤박 사료첨가제를 일반 배합사료(조단백질 17%, 조지방 2.0%, 조섬유 5.5%, 조회분 8.0%, 칼슘 0.7%, 인 0.7% 및 라이신)와 혼합 급여하였다.

<3-1> 비육우에 대한 급여 효과

배합사료의 0%, 20% 및 40%를 감귤박 사료첨가제로 첨가하여 급여하였을 경우의 비육우에 대한 총증체량 및 일당증체량(단위:kg)을 90일 동안 육성우(200 ㎏ 내외)를 대상으로 비교 시험하였다( 표 3 ).

그 결과, 배합사료 급여구 및 배합사료(80%) + 감귤박 사료첨가제(20%) 혼합 급여구의 경우 비육우의 증체량의 차이는 없었으나, 배합사료(60%) + 감귤박 사료첨가제(40%) 혼합 급여구의 경우에는 오히려 증체량이 떨어졌다. 즉, 적절한 감귤박 사료첨가제의 첨가비율은 20% 내외인 것으로 판단된다.

또한, 배합사료에 감귤박 사료첨가제를 혼합 급여하였을 경우의 비육우에 대한 일당증체량(단위:kg), 도체율(屠體率, carcass pecent) 및 사료 요구량을 비교 하였다( 표 4 ). 이때, 도체율은 가축의 생체무게에 대한 도체무게의 비율을 의미하는 바, 가축을 도살하기 바로 전의 몸무게를 생체무게라고 하며, 도살하여 박피한 다음 발목·머리·내장을 제거한 나머지를 도체라고 한다. 도체율은 가축의 품종, 소화기관에 남은 음식물, 비육 정도, 도살하는 방법 등에 의하여 결정된다.

그 결과, 급여 수준에 관계없이 증체량과 도체율이 비슷하였다.

<3-2> 착유우에 대한 급여 효과

본 발명의 감귤박 사료첨가제를 배합사료에 대체 급여하였을 경우, 젖소의 산유량과 유지율을 비교해 보았으며, 체세포 수의 증감여부를 분석해 보았다.

구체적으로는, 배합사료와 감귤박 사료첨가제의 분리 급여구, 감귤박 사료첨가제의 완전혼합사료(Total mixed ration ; TMR) 급여구, 배합사료의 30%를 감귤박 사료첨가제로 대체한 TMR 급여구에 대한 젖소의 산유량(㎏) 및 우유의 유지율(%)을 분석해 보았다( 표 5 ). 본 발명에서 TMR 급여방식은 감귤박 사료첨가제와 배합사료 를 혼합급여하면서 영양소 요구량에 근거하여 사료급여량을 조절하는 방식이다.

산유량은 원유량으로 조사 분석하였으며, 개체별 산유량은 매월 1회 측정한 자료를 이용하였다. 우유의 품질요인으로 유지율과 체세포수를 분석하였으며, 그 방법과 시기는 상기 산유량 분석에서와 같았다. 유지율은 적외선 우유분석기(Infra red milk analyzer)인 멀티스팩-CM(Multispec-CM)을 사용하였으며, 체세포수는 포소마틱 300/90(Fossomatic 300/90)을 사용하여 분석하였다.

그 결과, 산유량은 감귤박 사료첨가제의 TMR 급여구에서 가장 많았으며, 다음으로 배합사료의 30%를 감귤박 사료첨가제로 대체한 TMR 급여구, 분리 급여구 순서로 나타났다. 유지율은 TMR 급여시 다소 증가하는 경향을 보였다. 따라서, 착유우에 대한 감귤박 사료첨가제의 적정 혼합량은 배합사료의 30%를 감귤박 사료첨가제로 대체했을 경우이다.

또한, 우유의 성분 변화를 분석해 본 결과, 감귤박 사료첨가제 급여구 특히, TMR 급여구에서 유지율과 총 고형분의 유의한 증가(p<0.05) 및 유 단백질과 무지 고형분의 증가가 나타났다. 또한, 우유의 pH와 적정 산도는 대체적으로 적정수준의 범위에 있었다.

한편, 체세포수를 조사한 결과, 1등급(2.5x10 ⁵ 개 이하)이 66%였으며, 등외(7.5x10 ⁵ 개 이상)는 2% 수준으로 다소 양호한 편이나 개선의 필요성이 인정되었다. 그러나, TMR 급여구의 경우, 뚜렷한 체세포수의 감소가 발견되었다. 한편, 감귤박 사료첨가제의 급여중단 및 TMR 급여구에서 관행사육방식으로 전환시 체세포수가 증가하는 현상을 나타낸 바, 감귤박 사료첨가제를 이용한 TMR 급여는 유방암 예방에도 효과적일 것으로 추정할 수 있다.

<3-3> 육성 비육돈에 대한 급여 효과

본 발명의 감귤박 사료첨가제를 돼지에 급여시 증체량, 사료섭취량, 소화율 및 도체 성적을 조사 분석하였다.

구체적으로, 분만 후 41일령인 Landracex Large white 교잡종 36두를 공시하여 115일 동안 수행하였는 바, 감귤박 사료첨가제를 첨가하지 않은 대조군(T0), 감귤박 사료첨가제를 2% 첨가한 실험군(T1), 감귤박 사료첨가제를 8% 첨가한 실험군(T2)에서 증체량, 사료섭취량, 소화율 및 도체 성적을 조사 분석하였다.

그 결과, 육성기에서 실험군(T1)은 대조군(T0)과 비교시 사료 섭취량은 다소 낮았으나 증체성적은 비슷하여 사료 요구율이 개선되는 결과를 나타냈다. 그러나, 실험군(T2)의 증체성적은 전반적으로 저하되었다(P<0.05).

또한, 비육기에서는 사료 섭취량이 대조군(T0)>실험군(T1)>실험군(T2) 순으로 감소한 반면, 증체량은 실험군(T1)에서 증가되어 사료 요구율이 가장 좋았다. 그러나, 실험군(T2)의 증체성적은 육성기에서와 마찬가지로 저하되었다(P<0.05).

한편, 도체성적을 보면, 실험군(T2)에서 증체량과 도체율은 다소 증가됨과 동시에 등지방 두께는 얇아지고 있었으며, 생체중과 도체중은 다소 감소됨과 동시에 배최장근 단면적은 넓어지고 있어서, 근육내 지방 침착 및 살코기 증가 등 육질향상에 효과적이었다.

또한, 조섬유 소화율을 제외한 모든 영양소 소화율이 비육기에 비하여 육성기에서 높았으며, 특히 실험군(T2)은 대조군에 비하여 육성기에서는 단백질 소화율, 비육기에서는 단백질과 조섬유 및 가용무질소물(NFE) 소화율이 향상되었다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 감귤박 또는 감귤박 추출액에 바실러스 속 박테리아를 접종하여 배양한 배양액을 함유하는 사료첨가제는 감귤박을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라, 사료 이용율, 증체율, 및 병에 대한 저항력 향상효과를 나타내며, 가축내의 장내 유효균을 증가시킬 수 있다. 또한, 사료가 가진 항균력으로 인해 가축의 장내 서식하는 유해세균의 증식을 저지하여 정장효과를 기대할 수 있다.