콜레스테롤이 감소된 알(卵)의 생산방법{production method of egg reduced cholesterol}

본 발명은 콜레스테롤이 감소된 알을 생산하는 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 베타싸이클로덱스트린(β-cyclodextrin)을 사료 또는 음용수 형태로 가금류에 급여하여 콜레스테롤이 감소된 알을 생산하는 방법에 관한 것이다.

가금류는 가축 중에서 조류에 속하는 것으로서 야생의 조류에서 인간생활에 유용하게 길들이고 품종개량을 하여 육성된 것을 통칭하는 것으로서 일반적으로 우리나라에서 가금류라고 좁은 의미로 닭, 오리, 청둥오리, 메추리, 칠면조, 타조 등을 의미한다. 이러한 가금류 중에서 닭은 우리나라에서 산란용 및 육종용으로 널리 사육되고 있으며, 특히 닭의 알인 계란은 영양학적으로 가장 완벽한 자연식품으로 알려져 있어 국내 뿐만 아니라 전세계적으로 식품, 요리에 널리 이용되고 있다. 그러나 계란에는 콜레스테롤 함량이 높아 혈압이 높은 사람, 심장혈관계통의 질환자에 있어서는 주의를 요하는 식품으로 분류되고 있다.

오늘날 고지혈증, 동맥경화나 심장혈관계통의 질환은 외국은 물론 우리나라에서도 주요 사망원인이 되고 있으며 이들 질환의 발병에 콜레스테롤이 주요인자로서 작용한다는 사실은 널리 알려져 있다.

콜레스테롤은 고등동물의 세포성분으로 널리 존재하는 스테로이드 화합물의 일종으로서 성장과 유지를 위해 필요한 모든 동물세포의 구성물질이며 생체 세포막의 물리적 상태를 조절해 주는 대단히 중요한 물질이다. 또한 동물의 조직에서 콜레스테롤은 스테롤 분획의 95% 이상을 차지하며 스테로이드 호르몬, 비타민 D 및 담즙산의 전구체가 될 뿐만 아니라 뇌의 미엘린 및 혈장 지단백질의 구성분으로서 인체에 필수적인 생체대사물질중 하나이다.

인체 혈중 콜레스테롤의 생리적 수준은 섭취하는 음식물 중 지방의 양과 형태 및 콜레스테롤의 함량에 의해서 영향을 받는다. 고지혈증을 유발하는 여러 가지 다양한 요인 가운데서 식이를 통해 섭취되는 중성지질의 형태 및 함량은 아주 중요한 요인 중의 하나이다. 특히 고지혈증의 발생은 식이를 통해서 섭취되는 일정수준 이상의 지방의 양과 포화지방산의 과잉섭취와 직접적으로 관련이 있다고 여겨진다. 한편 식이를 통한 콜레스테롤과 포화지방산의 과다섭취는 혈중 콜레스테롤 농도를증가시켜 고콜레스테롤증에 기인한 동맥경화증과 심장혈관계질환 등의 각종 성인병을 일으키는 요인이 될 수 있다는 점에서 관심의 대상이 되고 있다.

혈중 콜레스테롤은 지단백질에 의해서 이동되며 저밀도지단백질(low density lipoprotein, LDL)은 가장 중요한 혈중 콜레스테롤 운송체이다. LDL은 콜레스테롤을 간에서 혈액으로 이동해 주기 때문에 혈액내 유해한 콜레스테롤 함량을 높여주는 반면, 고밀도지단백질(high density lipoprotein, HDL)은 혈액중의 콜레스테롤을 간으로 이동하여 콜레스테롤을 분해한 후에 담즙을 통해 체외로 배설을 촉진해 주는 역할을 수행한다. 따라서 최근의 연구결과 HDL 콜레스테롤이 많으면 좋고 반대로 LDL과 결합된 콜레스테롤(LDL-C)이 많으면 몸에 해로운 것으로 알려지고 있다.

식이로부터 섭취된 콜레스테롤과 지방은 소장에서 흡수된 후 중성지방(TAG; triacylglyceride) 운반체인 킬로미크론과 함께 유지미립을 형성하여 혈액으로 이동된다. 간에서 새롭게 합성된 콜레스테롤과 중성지방은 혈액 내 지질의 이동 단백질인 초저밀도 지단백질(very low density lipoprotein, VLDL)에 의해서 간으로부터 분비되어 혈액으로 이동된다. 혈액내에 VLDL은 다시 대사과정을 통해서 간에서 분비되는데 이때 남은 부분의 VLDL 찌꺼기는 다시 간으로 들어가 제거되거나 LDL로 전환된다. LDL은 간의 LDL 수용체에 의해서 주로 제거되는데 그 나머지 부분은 간 이외의 조직에 의해서 제거된다. 최종적으로 HDL이 간 이외의 조직에 남아있는 콜레스테롤 및 여러 경로를 통하여 이동되는 콜레스테롤을 받아들여 이것을 다시 혈액에서 간으로 이동하여 간에서 콜레스테롤을 분해한다. 이와 같이 HDL의 작용에의해 간으로 이동된 콜레스테롤은 간에서 제거되는 것을 HDL의 콜레스테롤 역수송이라고 한다.

포화지방산 또는 콜레스테롤을 지속적으로 과잉 섭취할 경우 간에서의 LDL 수용체 기능이 저하되므로 간에 의한 LDL과 VLDL 찌꺼기 제거 기능이 떨어지게 되어 결국 VLDL 찌꺼기로부터 과잉의 LDL이 생성되게 된다. 역시 간에 의한 LDL 수용체 기능이 저해를 받게 되므로 LDL의 제거율은 저하되고 간 이외의 다른 부위로 LDL이 이동되는데 이 경우 혈액내 LDL 콜레스테롤의 과잉 증가가 있게 되고 고콜레스테롤증에 기인한 동맥경화증 등의 각종 성인병을 일으키는 원인이 될 수 있다.

계란의 콜레스테롤 함량은 대란기준으로 할 때 계란 1개당 약 300∼400㎎인 것으로 알려져 있으며 국내 및 미국 식품성분표에서는 274㎎으로 보고되었다. 한편 덴마크의 존슨박사 보고(1998)에 의하면 21주령 산란계로부터 생산된 계란 1개(47.8g)당 230㎎, 난황 g당 23.4㎎의 콜레스테롤이 함유되어 있으며, 56주령 산란계로부터 생산된 계란 1개(66.8g)당 361㎎, 난황 g당 20.4㎎콜레스테롤이 함유된 것으로 조사되었다.

지금까지 연구된 계란의 콜레스테롤 함량을 감소시키는 방법은 크게 두가지로 나눌 수 있다. 첫째, 산란계의 사료조성을 변화시키는 방법이 있지만 지난 반세기 동안 이 분야에 연구가 진행되었음에도 불구하고 아직까지 계란내 콜레스테롤 함량을 30% 이상 떨어뜨리지 못하고 있다. 둘째, 생산된 계란으로부터 콜레스테롤을 제거(80∼90%)하는 방법이 있지만 이 방법은 콜레스테롤의 제거수율은 매우 높은편이나 인체안정성 문제와 관능적 품질이 매우 저조해지는 단점이 있다. 특히 두번째 방법은 계란으로부터 난황을 분리해서 추출해야 되기 때문에 공업용으로 이용될 수 있는 단점이 있다.

본 발명에서 콜레스테롤이 감소된 알을 생산하기 위해 가금류에 급여하는 베타싸이클로덱스트린( β-cyclodextrin)은 포도당 고리가 7개 결합되어 있는 환상고리형 물질로서 전분이나 말토 올리고 당으로부터 CGTase(cycloglycosyl transferase)라고 하는 효소에 의하여 생성된다. 하기의 식(1)과 같이 도넛츠 모양으로 구성된 베타싸이클로덱스트린의 안쪽 내벽은 소수성을 나타내고 콜레스테롤 또한 소수성이 아주 강하다. 따라서 베타싸이클로덱스트린 내벽은 콜레스테롤이나 스테로이드(steroid) 그리고 담즙산염(bile salts) 등과 높은 친화력을 유지하고 여러 가지 물질들과 결합하여 유의적으로 안정성과 용해성을 증가시켜준다. 이 같은 특성을 가지는 베타싸이클로덱스트린을 이용하면 콜레스테롤을 흡착해 제거할 수 있다.

식(1)

현재까지 베타싸이클로덱스트린은 산업적으로 우유, 돈지, 크림, 난황콜레스테롤을 제거하여 저콜레스테롤 함유 식품생산을 위한 외부흡착제로서 널리 이용되고 있으나 이를 가금류 특히 산란계에 직접 급여하여 콜레스테롤 함량을 감소시킨 저콜레스테롤 계란을 생산하는 기술은 국내외적으로 아직 시도된 바 없다.

본 발명자는 콜레스테롤, 스테로이드(steroid), 담즙산염(bile salts) 등과 높은 친화력을 유지하는 베타사이클로덱스트린의 특성에 착안하여 이를 가금류 특히 산란계에 사료, 음용수 형태로 급여 함으로써 콜레스테롤 함량이 감소된 알을 얻을 수 있음을 알게 되었다.

따라서 본 발명은 베타사이클로덱스트린을 가금류에 사료 또는 음용수 형태로 급여하여 콜레스테롤 함량이 감소된 알을 생산하는 방법의 제공을 목적으로 한다.

도 1은 대조구 및 실험구에 의해 생산된 계란의 콜레스테롤 함량을 나타낸 그래프이다.

도 2는 대조구 및 실험구에 의해 생산된 계란의 콜레스테롤 감소율을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 베타싸이클로덱스트린을 닭, 오리, 청둥오리, 메추리, 칠면조 또는 타조와 같은 가금류에 급여하여 콜레스테롤이 감소된 알(卵)을 생산하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 베타싸이클로덱스트린을 가금류에 급여하는 방법으로는 베타싸이클로덱스트린을 3∼10중량% 포함하는 사료를 가금류에 급여하거나 또는 음용수 1ℓ에 대하여 베타싸이클로덱스트린 5∼200g이 첨가된 음용수를 가금류에 급여할 수 있다.

본 발명에서 베타싸이클로덱스트린을 3∼10중량% 포함하는 가금류용 사료에 있어서, 사료중에 베타싸이클로덱스트린 함량이 3중량% 미만 포함되는 경우 가금류 알의 콜레스테롤 함량을 크게 떨어뜨리는 효과가 적으며, 10중량% 초과하여 포함되는 경우 사료섭취량 및 산란율이 크게 감소하는 등 생산 효율성에 대한 어려움이 있어 가금류용 사료에 있어서, 베타싸이클로덱스트린 함량은 3∼10중량% 포함하는 것이 바람직하다.

베타싸이클로덱스트린을 가금류에 급여하는 방법으로서 음용수를 이용하는 경우 음용수 1ℓ에 대하여 베타싸이클로덱스트린이 5g 미만 첨가되면 알의 콜레스테롤 감소효과가 크게 나타나지 않고, 200g 초과하여 첨가되면 음용수가 죽(paste)과 같은 형태로 되기 때문에 가금류가 음용수를 섭취하는데 어려움이 있어 음용수를 이용하여 가금류에 베타싸이클로덱스트린을 급여하는 경우 음용수 1ℓ에 대하여 베타싸이클로덱스트린 5∼200g이 첨가된 음용수를 사용하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일예로서 이들이 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

<실시예 1>

가금류로서 50주령 산란계(ISA brown 레그혼) 50수를 임의로 10마씩 5개의처리구로 나누었다. 5개 처리구에 대조구로서 베타사이클로덱스트린이 첨가되지 않은 사료를 공급하고, 실험구으로서 베타사이클로덱스트린이 각각 3중량%, 5중량%, 7중량%, 10중량% 함유된 사료를 공급하였다.

5개 처리구에 공급한 산란계 사료는 옥수수, 대두박 위주 산란계 후기사료 영양소 요구량을 기준(NRC 사양표준1994, 미국)하여 배합하였으며 베타사이클로덱스트린의 첨가량은 옥수수량을 줄임으로써 조절하였다(표 1 참조). 배합된 사료내 조단백질 함량(18%)과 대사에너지가(2900㎉/㎏)는 동일한 수준으로 하였다.

산란계를 6주간(50주∼56주) 사육하였으며 일일 점등시간은 12시간으로 조절해 주었고 물과 사료는 무제한 식사 급여(Meal feeding)해주었다. 6주간 조사된 사양성적은 표 2에서 보는바와 같이 사료섭취량, 산란율, 난중은 대조구 및 실험구간 유의적인 차이가 없었다. 표 3과 표 4는 6주간 산란계를 사육하면서 얻은 계란의 구성비율을 나타내며 표 5는 계란의 품질을 조사한 것으로 대조구 및 실험구간 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 난황색은 소비자 기호도를 나타내는 것으로서 소비자는 착색이 잘된 난황(노른자)을 선호한다. 난황색은 사료원료의 형태에 따라 크게 달라질 수 있으나 본 실험에서의 결과 차이가 없음을 알 수 있었다. 이 결과는 본 실험에 사용된 베타사이클로덱스트린이 난황색에 영향을 미치지 않음을 보여주고 있다.

표 6, 도 1은 대조구 및 실험구의 산란계를 6주간 사육하면서 얻은 계란의 콜레스테롤 함량을 측정한 것이고, 도 2는 계란의 콜레스테롤 감소율을 나타낸 그래프이다. 표 6, 도 1 및 도 2의 결과로부터 베타사이클로덱스트린이 첨가된 사료를 급여한 실험구에서 생산된 계란은 베타사이클로덱스트린이 첨가되지 않은 사료를 급여한 대조구에서 생산된 계란에 비해서 콜레스테롤 함량이 47∼84% 까지 감소함을 알 수 있었다.

표 1. 산란계 사료조성물(단위 : 중량%)

표 2. 사양성적

※모든값은 평균±표준오차로 표기하였다.

표 3. 계란조성의 중량비

※ 전란의 무게는 표 2 에서와 동일하다.

※모든값은 평균± 표준오차로 표기하였다.

표 4. 계란조성의 백분율

※모든값은 평균± 표준오차로 표기하였다.

표 5. 계란의 품질

※모든값은 평균± 표준오차로 표기하였다.

표 6. 계란의 콜레스테롤 함량

※모든값은 평균± 표준오차로 표기하였다.(p<0.05)

<실시예 2>

50주령 산란계(ISA Brown 레그혼) 20수를 임의로 10마씩 2개의 처리구로 나누고 각각의 처리구에 대조구로서 산란계에 사료를 급여하고, 실험구로서 산란계에 사료를 급여하면서 일일 급여량의 사료 중량에 대해 5∼20%의 베타사이클로덱스트린을 부가적으로 덧급여(Top feeding)하여 6주간(50주∼56주) 사육하였다. 사육시 일일 점등시간은 12시간으로 조절해 주었고 물과 사료는 무제한 식사 급여(Meal feeding)해주었다.

대조구 및 실험구의 산란계에 급여한 사료는 상기 실시예 1에서 대조구에 급여한 사료와 동일한 것을 사용하였다.

6주간 산란계를 사육하면서 산란계로부터 얻은 계란의 난황콜레스테롤 함량을 분석하고 그 결과를 아래의 표 7에 나타내었다. 표 7에서처럼 베타사이클로덱스트린을 첨가하지 않은 대조구와 비교할 때 베타사이클로덱스트린을 덧급여한 실험구에서 생산된 계란의 난황콜레스테롤 함량이 50% 낮아졌음을 알 수 있었다.

표 7. 계란의 콜레스테롤 함량

<실시예 3>

50주령 산란계(ISA Brown 레그혼) 20수를 임의로 10마씩 2개의 처리구로 나누고 각각의 처리구에 대조구로서 산란계에 사료와 음용수를 급여하고, 실험구로서 산란계에 사료를 급여하면서 음용수 1ℓ에 대하여 베타싸이클로덱스트린 5∼200g을 용해시킨 음용수를 급여(Drink feeding)하여 6주간(50주∼56주) 사육하였다. 사육시 일일 점등시간은 12시간으로 조절해 주었고 음용수와 사료는 무제한 식사 급여(Meal feeding)해주었다.

대조구 및 실험구의 산란계에 급여한 사료는 상기 실시예 1에서 대조구에 급여한 사료와 동일한 것을 사용하였다.

6주간 산란계를 사육하면서 산란계로부터 얻은 계란의 난황콜레스테롤 함량을 분석하고 그 결과를 아래의 표 8에 나타내었다. 표 8에서처럼 베타사이클로덱스트린을 첨가하지 않은 대조구와 비교할 때 베타사이클로덱스트린을 음용수 형태로 급여한 실험구에서 생산된 계란의 난황콜레스테롤 함량이 40% 낮아졌음을 알 수 있었다.

표 8. 계란의 콜레스테롤 함량

상기 실시예의 결과로부터 본 발명에 의해 생산된 계란은 종래의 방법에 의해 생산된 계란에 비해 콜레스테롤 함량을 40∼84% 감소시킨 저콜레스테롤 계란을 공급할 수 있다. 따라서 본 발명에 의해 생산된 콜레스테롤이 감소된 계란은 고지혈증, 동맥경화증 및 각종 심장혈관계질환의 원인이 되어 콜레스테롤 섭취를 두려워하는 소비자들에게 제공할 수 있어 계란의 소비를 한층더 높일 수 있어 양계 농가의 소득증대에도 기여할 수 있다.