WO2019022516A2 - 셀레늄을 함유하는 사료조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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    • A23K40/10—Shaping or working-up of animal feeding-stuffs by agglomeration; by granulation, e.g. making powders

Definitions

  • the present invention relates to a feed composition containing selenium and a preparation method thereof, and more particularly to a feed composition containing selenium which is easy to prepare, transport and store, and which is low in risk of alteration or denaturation, and a method for producing the same. .
  • Selenium is a trace mineral and an antioxidant substance essential for various actions in humans and livestock. Selenium, by its strong antioxidant power, removes active oxygen such as hydrogen peroxide which causes cell membrane damage, and prevents or slows the aging and denaturation of tissue. In other words, selenium exists as a component of glutathione peroxidase, an enzyme that degrades hydrogen peroxide produced in the body to prevent damage by hydrogen peroxide. Antioxidant nutrients that prevent oxidation include selenium, vitamins A, C, E and flavonoids.
  • a compounded feed containing selenium as an active ingredient a method for producing functional livestock products and fruit vegetables using the same, 10-2005-12855, entitled " Method for producing animal feeds containing organic germanium and organic selenium ", which relates to a feed or feed compound or a preparation method comprising a predetermined amount of selenium as a blending component.
  • a selenium-containing feed composition comprising 500 ppm to 2000 ppm of selenium, which is in the form of a liquid or powder.
  • the feed composition may be in the form of an acidic liquid.
  • the feed composition is formed into a powder form, and may further contain an excipient.
  • the excipient is selected from the group consisting of glucose, citric acid, alginate, carboxymethylcellulose (CMC), skim milk, maltose, betaine, and taurine. Or the like.
  • the feed composition of the powdered form may be formed by lyophilization from a liquid mixture comprising selenium, wherein the liquid mixture comprising selenium prior to lyophilization is selected from the group consisting of glucose, citric acid, skim milk ), Maltose, betaine, and taurine in an amount of 50 vol%.
  • liquid mixture before lyophilization may contain glucose in an amount of 50 vol%.
  • the feed composition may further include at least one of vitamin C, aminolevulinic acid (ALA), betaine, sorbitol, and choline chloride. have.
  • ALA aminolevulinic acid
  • betaine betaine
  • sorbitol choline chloride
  • the feed composition may further include Dextrose as an extender.
  • the present invention provides a feed composition comprising selenium, wherein the feed composition containing selenium is a feed composition according to any one of the embodiments .
  • the feed composition containing selenium may be contained at a concentration of 1 ppm or more and 5 ppm or less.
  • the compound feed may be for aquaculture.
  • a method for preparing a feed composition containing selenium according to an embodiment of the present invention, wherein the feed composition contains selenium in an amount of 500 to 2000 ppm and is formed into a liquid formulation or a powder formulation do.
  • the feed composition is formed into a powder form, the method comprising: preparing selenium; Drying the selenium; Powdering the dried selenium; And mixing the selenium powder with additional components.
  • the selenium may be nanoselenium.
  • the step of preparing the selenium may include the step of mixing the liquid selenium and the excipient to prepare a liquid mixture.
  • the excipient is selected from the group consisting of glucose, citric acid, alginate, carboxy methyl cellulose (CMC), skim milk, maltose, betaine, and taurine ). ≪ / RTI >
  • the liquid mixture in which the liquid selenium and the excipient are mixed may contain at least one of glucose (glucose), citric acid, skim milk, maltose, betaine, and taurine in an amount of 50 vol %.
  • the liquid mixture may contain glucose in an amount of 50 vol%.
  • the step of drying the selenium may include lyophilizing the selenium.
  • the additional ingredient may comprise at least one of Vitamin C, Aminolevulinic acid (ALA), Betaine, Sorbitol, Choline chloride.
  • ALA Aminolevulinic acid
  • Betaine Betaine
  • Sorbitol Choline chloride
  • the further component may further comprise Dextrose as an extender.
  • the step of mixing the selenium powder with the additional component may be performed for a period of time greater than 5 minutes but less than 20 minutes.
  • the feed composition is formed into a liquid formulation, the method comprising: preparing selenium; Adding a functional excipient to the selenium; Mixing the selenium with a functional excipient; And quantitating the mixed selenium and the functional excipient.
  • a method of preparing a feed composition comprising: preparing a feed composition containing selenium; And mixing the feed composition with an additional feed component, wherein the step of preparing the feed composition containing selenium may comprise a method of preparing a feed composition according to the embodiments.
  • the feed composition containing selenium may be contained at a concentration of 1 ppm or more and 5 ppm or less.
  • the feed composition containing selenium according to the embodiments of the present invention can increase the weight and length of aquacultural products. Further, by promoting the growth of the weight and length of aquatic products, it is possible to reduce the amount of feed that is required until it grows to a desired weight and length.
  • the feed composition according to the embodiments of the present invention is formed through optimal selenium concentration and optimal manufacturing process, degradation and degeneration of the feed composition due to storage can be minimized.
  • the feed composition according to the embodiments of the present invention has optimum selenium concentration and selenium activation properties, so that it does not cause side effects due to excessive selenium accumulation. Furthermore, without causing side effects due to selenium, selenium helps release heavy metals accumulated in aquatic products, reduces heavy metal contamination of the produced aquatic products, and improves antioxidant effects.
  • the antioxidant effect of selenium leads to an increase in immunity of aquatic products and an effect of reducing environmental stress, thereby improving the survival rate of aquatic products.
  • FIG. 1 is a graph showing the results of evaluation of the hydration rate of feed compositions containing selenium according to excipients.
  • FIG. 2 is a graph showing the length and volume of shrimp after 15 days according to the concentration of the treated group to which the feed mixture containing the selenium-containing feed composition was added to the control group fed with the feed containing no selenium.
  • FIG. 3 is a graph showing the results of analyzing the contents of functional indicator materials after feeding compound feeds according to the mixed concentration of the feed composition containing the control and selenium.
  • FIG. 4 is a graph showing DPPH radical scavenging activity after feeding compound feeds according to mixed concentration of feed composition containing control and selenium.
  • FIG. 5 is a graph showing changes in survival rate of shrimp for 30 days after the inoculation with Vibrio parahaemolyticus.
  • Fig. 6 is a graph showing changes in body weight of treated shrimp and control group shrimp by feeding a mixed feed product containing a feed composition containing selenium
  • FIG. 7 is a graph showing changes in body weight of shrimp treated with shrimp fed with mixed feed products containing a feed composition containing selenium and changes in body weight of control shrimp.
  • FIG. 8 is a graph showing changes in the growth of shrimp as a result of feeding a mixed feed according to concentration in which a feed composition containing selenium is mixed.
  • FIG. 9 is a graph showing the results of measurement of dissolved oxygen amount in the feed test ponds.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of evaluating the antioxidative activity of aquaculture shrimp according to the feeding test pond.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a powdered feed composition according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a liquid formula feed composition according to an embodiment.
  • a feed composition containing selenium contains 500 to 2000 ppm of selenium, which may be in a liquid or powdered form.
  • the feed composition of the liquid formulation may have acidic properties.
  • the feed composition of the powdered form may further comprise an excipient.
  • the excipient may be at least one selected from the group consisting of glucose, citric acid, alginate, carboxymethylcellulose (CMC), skim milk, maltose, betaine, and taurine (Taurine).
  • the feed composition of the powdered formulation may be formed from a liquid mixture comprising selenium by lyophilization, and the liquid mixture comprising selenium prior to lyophilization may comprise glucose, citric acid, At least one of citric acid, skim milk, maltose, betaine, and taurine may be contained in an amount of 50 vol%.
  • the liquid mixture before lyophilization may contain glucose in an amount of 50 vol%.
  • the feed composition of the powder formulation may comprise at least one of Vitamin C, Aminolevulinic acid (ALA), Betaine, Sorbitol, Choline chloride, have. Furthermore, the feed composition of the powder formulation may further comprise Dextrose as an extender.
  • the compound feed according to various embodiments of the present invention may include a feed composition containing selenium, and the feed composition may contain 500 to 2000 ppm of selenium.
  • the feed composition containing selenium may be contained at a concentration of 1 ppm or more and 5 ppm or less.
  • the compound feed may be for aquaculture.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a powdered feed composition according to an embodiment of the present invention.
  • a method of making a powdered formula feed composition comprises the steps of preparing selenium, drying the selenium, powdering the dried selenium, Mixing < / RTI >
  • the selenium may be nanoselenium.
  • the step of preparing the selenium may include mixing the liquid selenium and the excipient.
  • the excipient may be selected from the group consisting of glucose, citric acid, alginate, carboxy methylcellulose (CMC), skim milk, maltose, betaine, and taurine Taurine). ≪ / RTI >
  • the mixture of liquid selenium and excipient is selected from the group consisting of glucose, citric acid, skim milk, maltose, betaine, and taurine ) In an amount of 50 vol%.
  • the mixture of liquid selenium and excipient may contain glucose in an amount of 50 vol%.
  • the step of drying the selenium may include lyophilizing the selenium.
  • said additional component is selected from the group consisting of Vitamin C, Aminolevulinic acid (ALA), Betaine, Sorbitol, Choline Chloride Choline chloride).
  • the additional component may further comprise Dextrose as an extender.
  • the step of mixing the selenium powder with the additional components may be carried out for a period of time greater than 5 minutes and less than 20 minutes, and further, for about 10 minutes.
  • 17 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a liquid form feed composition according to an embodiment.
  • a method of preparing a liquid formula feed composition comprises the steps of preparing selenium, adding the functional excipient, mixing the selenium with a functional excipient, And injecting the excipient.
  • Liquid feed products including feed compositions containing selenium, have the advantage of being easy to mix with compound feed in aquaculture farms.
  • the moisture content of the feed increases, so that the property variation of the compounded feed, the spoilage and the growth of the harmful microorganism can proceed, and when the binder is not used, the added main functional material is not completely adsorbed to the compounded feed
  • the feeding composition of the feed composition may be hydrated at the farm and the feeding of the feed composition may not be provided smoothly.
  • the pH of the liquid feed containing selenium was adjusted to be strongly acidic to suppress the occurrence of degeneration and mutation of the feed even after the feed composition containing selenium and the compounded feed were mixed, So that the adsorption of the catalyst was smoothly performed.
  • the pH was adjusted to a strong acidity, the growth of harmful microorganisms that may occur during the mixing process can be suppressed and the quality of the liquid feed can be improved.
  • Vibrio parahaemolyticus which is one of the causes of premature death syndrome (EMS). Symptoms of infection by Vibrio parahaemolyticus can cause dyspepsia, erosion, loss of motility, etc. in a rabbit, and can cause massive deaths within 100 days after infection, resulting in great economic damage to the farm. Therefore, the liquid feed products according to the examples should exhibit antibacterial activity against harmful microorganisms.
  • antibiotics such as natural extracts, minerals, microorganisms, and acidification, as a substitute for chemical antibiotics. Among these, the strongest activity is the natural extract and the pH control.
  • the addition of natural extract causes the cost increase of the product. Due to the nature of the natural product, the reactivity with other ingredients and the evaluation of the coagulation reaction are needed.
  • the pH is adjusted to a strong acid so that the antimicrobial activity against harmful microorganisms is exhibited.
  • the strain of Vibrio parahaemolyticum which is a harmful microorganism, was cultivated in KCTC. After activating the strain in the nutrient medium, 0.1% of the culture was inoculated into the sterilized nutrient medium, And then mixed to prepare for verifying the antimicrobial activity.
  • the prepared autopsy broth was perforated using a perforator, and the developed product and selenium stock solution were contacted with 50 ⁇ l of contact solution and cultured in a constant temperature incubator at 30 ° C. for 24 hours.
  • the stock solution of selenium showed an antibacterial activity against Vibrio parahaemolyticus strain, which is a pathogenic microorganism capable of causing premature lethal syndrome in aquacultural farmhouse, and contained a feed composition containing selenium Liquid feed (selenium development agent) also showed antibacterial activity against Vibrio parahaemolyticus.
  • Liquid feed composition products are convenient for use in farm households, however, there is a high possibility that they will be changed due to precipitation or gas generation depending on the environment during long-term storage, and the transportation cost is increased due to the large volume of the product. This is due to the increase in the price of the product, which increases the burden on the farmers.
  • a process for pulverizing a feed product containing a feed composition containing selenium was carried out.
  • Hot-air drying is a method of treating hot samples of 70 ° C or higher by evaporating water to evaporate water. However, it has problems due to denaturation of samples due to hot air and increase of drying cost.
  • Freeze-drying is the most commonly used method because it freezes the sample to below 70 °C and pressurizes it to sublimate the water to remove water in a short time, because it has the smallest variation of the sample and low moisture content after drying.
  • liquid selenium was powdered using the lyophilization method described above.
  • the addition of an excipient to the liquid phase accelerates the sublimation.
  • the moisture content and shape of the final dried product are determined. Therefore, followeded by lyophilization.
  • the liquefied selenium was lyophilized by concentration without addition of excipient and the changes of the constitution with addition were confirmed.
  • the eight excipients used were: Glucose, Citric acid, Alginate, CarboxyMethylCellulose (CMC), skim milk, Maltose, Betaine, Taurine was used.
  • FIG. 2 is a photograph showing the shape after lyophilization according to selenium concentration in feed compositions containing selenium.
  • Fig. Specifically, each of 1. to 9. in FIG. 2 is a freeze-dried selenium solution, 1000ppm selenium solution, 2000ppm selenium solution, 3000ppm selenium solution, 4000ppm selenium solution, 5000ppm selenium solution, 6000ppm selenium solution, 7000ppm selenium solution and 8000ppm selenium solution It shows the later form.
  • FIG. 3 is a photograph showing the form of selenium-containing feed compositions after lyophilization according to the concentration of the excipient.
  • FIG. 3 is the result of lyophilization of a selenium solution of 1000 ppm
  • "2" of FIG. 3 is the result of lyophilization of a selenium solution containing 50 vol% skim milk
  • "3" As a result of freeze-drying of the selenium solution.
  • skimmed milk powder As shown in FIG. 3, the best traits were visually observed in the lyophilizate prepared by adding 50 vol% of skim milk powder. However, in case of skimmed milk powder, it is used as a protective agent for freeze-drying of microorganisms, and it is not economical because it forms a higher price than other excipients.
  • the excipient used to proceed the powdering process of liquid selenium has the disadvantage that it is difficult to be water-soluble except for substances having excellent solubility such as glucose and citric acid. Unless water solubility is fully achieved, uniformity of selenium-containing feed composition is lowered when mixed with compounded feed, which is a major cause of degradation in feed quality. Therefore, in order to select the optimum lyophilization agent to be used for the production of the final product by evaluating the hydration rate of the prepared lyophilized powder, the hydration rate of the dried product added with glucose, citric acid and betaine selected as the excipient is compared The evaluation of hydration rate was carried out on four kinds of powder including skim milk as an excipient for evaluation.
  • FIG. 4 is a graph showing the results of evaluation of the hydration rate of feed compositions containing selenium according to excipients.
  • the dry matter of 1,000 ppm selenium was found to be 12.8 mg, and the highest 20 vol% skim milk added was the highest at 242.381 mg.
  • the highest hydration rate was found to be 0.36 mg, with 50 vol% glucose added.
  • the best excipient for freeze-drying was glucose.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the storage stability evaluation was conducted to determine the proper distribution time setting and storage method of the product.
  • the distribution period is relatively short, but the powder formulations can be produced in a high concentration, which makes the distribution period and usable period longer than the liquid formulations. Therefore, it is necessary to confirm the change of the active ingredient of the developed product by measuring the content of selenium, which is the major ingredient of each storage period, and to check the change of moisture content, which is the main reason for determining the storage period of the powder product.
  • the content of selenium and moisture content should be measured by storage period.
  • 200g of the powdered product was weighed, sealed in an aluminum bag, which is the packing material used by the present applicant.
  • the moisture content and selenium content of the sealed product were measured at 1, 2, 3, 4, 5, and 6 months after storage by moisture content and selenium analysis by HPLC.
  • Selenium is the most important mineral in the body, with a maximum intake of 55 ⁇ g / kg in the US and 60 ⁇ g / kg in Europe, and 50 ⁇ g / kg in Korea. Some patients receiving chemotherapy receive a high dose of up to 400 ⁇ g / kg. Thus, limiting the daily intake of selenium is toxic in the body when overdosed. Over-consumption of selenium can cause acute selenosis, and it can lead to various problems such as gastrointestinal disorder, hair loss, loss of nails, increased fatigue and neurological damage. Toxicity to selenium was classified as grade 3 by the International Agency for Research on Cancer and was not directly reported to be carcinogenic.
  • Toxicity was also reported to be toxic at concentrations of 6,700 ppm or higher at oral doses in rats. Although selenium has beneficial effects, it can be toxic when consumed too much, so it is limited to 5ppm in domestic animal feed. In this study, in order to secure the safety of the developed product, the acute toxicity evaluation was conducted using the maximum concentration of the developed product, 8,000 ppm.
  • the acute toxicity test of the developed product was conducted by Hoseo University Safety Evaluation Center. Sprague-Dawley rats were used for the evaluation of acute toxicity, and toxicological information was confirmed for 14 days after oral administration of the developed product to females and males (see Table 3). After oral administration, the animals were observed for their occurrence, clinical symptoms, and body weight changes. After completion of the experiment, each subject was autopsied and examined for abnormalities.
  • the experimental design for the acute toxicity test is shown in Table 3 below.
  • the control group was fed with sterilized distilled water. The maximum concentrations of 5,000ppm, 2,500ppm and 1,250ppm were set for the powdered products, and the concentrations of 8,000ppm, 4,000ppm and 2,000ppm of the liquid product were set. The feed rate was 20 ml / kg.
  • Test group Test substance castle Number of animals (number) Dose Amount of solution (ml / kg bw) Group 1 (solvent control group) Sterile distilled water cock 1101 to 1105 (5) 0 20 female 2101 to 2105 (5) Group 2 Selenium powder formulation cock 1201 to 1205 (5) 1,250 mg / kg 20 female 2201 to 225 (5) Group 3 cock 1301 to 1305 (5) 2,500 mg / kg 20 female 2301 to 2305 (5) Group 4 cock 1401 to 1405 (5) 5,000 mg / kg 20 female 2401 to 2405 (5) Group 5 Selenium liquid formulation cock 1501 to 1505 (5) 2,000 ppm 20 female 2501 to 2505 (5) Group 6 cock 1601 to 1605 (5) 4,000 ppm 20 female 2601 to 2605 (5) Group 7 cock 1701 to 1705 (5) 8,000 ppm 20 female 2701 to 2705 (5)
  • Feed composition containing selenium The weight gain of SD-rats after the addition of liquid and powder products was compared. In the case of powder products, it was confirmed that weight gain was decreased after 5,000ppm in male, and weight increase was decreased in female at 2,500ppm concentration. In males, the body weight was increased again after 10 days of feeding, and the females were found to be stagnant until 7 days (see Tables 5 to 8). This is consistent with the data reported previously, which suggests that selenium is different in gender-specific intakes. In addition, since the actual selenium concentration of the developed product is set at about 1 ppm, the concentration of the selenium is 2,500 to 5,000 times lower than that of 5,000 ppm or 2,500 ppm which shows the weight reduction. Therefore, side effects such as weight reduction .
  • Table 5 shows changes in weight gain of male SD-rats according to powder product grade
  • Table 6 shows changes in weight gain of female SD-rats at the time of powder feeding
  • Table 7 shows changes in weight gain of male SD-
  • Table 8 shows the change in body weight of female SD-rats according to the liquid product grade.
  • Test group Animal number Body weights (g) Day 0 Day 1 Day 2 Day 3 Day 7 Day 10 Day 14 Sterile distilled water 1101 287.36 309.78 307.32 318.8 332.91 351.96 362.03 1102 260.39 280.02 277.61 282.2 297.45 313.01 326.96 1103 279.77 298.03 292.9 300.1 315.23 337.14 349.08 1104 272.5 291.02 290.29 297.65 322.1 336.92 353.16 1105 278.67 298.48 295.52 303.46 313.76 344.81 355.84 Mean 275.74 295.47 292.73 300.44 316.29 336.77 349.41 SD 10.07 10.94 10.67 13.1 12.97 14.66 13.41 Selenium powder formulation (1,250 mg / kg) 1201 277.1 278.41 283.58 294.75 313.2 337.29 355.84 1202 256.03 269.46 274.56 284.48 291.95 304
  • Test group (mg / kg bw) Animal number Body weights (g) Day 0 Day 1 Day 2 Day 3 Day 7 Day 10 Day 14 Sterile distilled water 2101 187.41 203.28 202.79 206.7 211.47 220.85 217.61 2102 171.74 187.03 188 190.01 200.09 206.66 206.47 2103 188.08 200.68 201.59 200.2 211.19 222.75 233.88 2104 187.78 200.99 197.68 205.37 211.16 219.27 225.59 2105 183.8 197.63 196.23 202.24 212.77 218.91 229.15 Mean 183.76 197.92 197.26 200.9 209.34 217.69 222.54 SD 6.94 6.41 5.84 6.6 5.21 6.35 10.77 Selenium powder formulation (1,250 mg / kg) 2201 188.04 204.23 194.85 200.33 215.99 229.54 220.62 2
  • Test group Animal number Body weights (g) Day 0 Day 1 Day 2 Day 3 Day 7 Day 10 Day 14 Sterile distilled water 1101 287.36 309.78 307.32 318.8 332.91 351.96 362.03 1102 260.39 280.02 277.61 282.2 297.45 313.01 326.96 1103 279.77 298.03 292.9 300.1 315.23 337.14 349.08 1104 272.5 291.02 290.29 297.65 322.1 336.92 353.16 1105 278.67 298.48 295.52 303.46 313.76 344.81 355.84 Mean 275.74 295.47 292.73 300.44 316.29 336.77 349.41 SD 10.07 10.94 10.67 13.1 12.97 14.66 13.41 Selenium liquid formulation (2,000 ppm) 1501 258.09 262.16 255.05 255.71 269.32 273.11 272.05 1502 273.04 277.36 268.12 269.3 266.48 268
  • Test group (mg / kg bw) Animal number Body weights (g) Day 0 Day 1 Day 2 Day 3 Day 7 Day 10 Day 14 Sterile distilled water 2101 187.41 203.28 202.79 206.7 211.47 220.85 217.61 2102 171.74 187.03 188 190.01 200.09 206.66 206.47 2103 188.08 200.68 201.59 200.2 211.19 222.75 233.88 2104 187.78 200.99 197.68 205.37 211.16 219.27 225.59 2105 183.8 197.63 196.23 202.24 212.77 218.91 229.15 Mean 183.76 197.92 197.26 200.9 209.34 217.69 222.54 SD 6.94 6.41 5.84 6.6 5.21 6.35 10.77 Selenium liquid formulation (2,000 ppm) 2501 192.13 194.42 188.15 191.39 175.42 186.71 182.9 2502
  • Acute toxicity test showed that the lethal dose (LD 50 ) of powdered products was more than 5,000 ppm for both male and female. For liquid product, 8,000ppm for male and 5,542ppm for female. This proved the safety of the developed product according to the examples by confirming that the toxin is not shown in the economic animal at the use concentration of 1ppm of the developed product.
  • the shrimp were fed at the laboratory level while the concentration of the feed was changed by glutathione (glutathione) and selenium content analysis. do.
  • glutathione glutathione
  • selenium content analysis we evaluate the mortality rate according to the developed product grade by evaluating the mortality rate after inoculation with the causative organism of EMS. Determine the concentration of the final product by measuring the difference between the weight gain and the functional substance content based on the appropriate concentration set for the commercialization and specification experiment of the development technology.
  • the concentration of the feed composition to the compound feed at the laboratory level while cultivating the animal under the control of the laboratory is at the present maximum concentration of 5 ppm , 1ppm considering the business feasibility, and 7ppm as the maximum concentration (see Table 9).
  • Test group Test substance Number of inputs (horses) Dose Amount of solution (ml / kg bw) Control group Sterile distilled water 10 0 10 Treatment group 1 Selenium 10 1 mg / kg 10 Treatment group 2 Selenium 10 5 mg / kg 10 Treatment group 3 Selenium 10 7 mg / kg 10
  • Fig. 5 As shown in Fig. 5, four water tanks of square acrylic material having a height of 50 cm and a width of 50 cm were prepared, and then 20 liters of water was put into each water tank, and an air injector was installed and left for 2 days After that, 80 shrimp were put into each tank, and 10 shrimp of similar weight and size were kept.
  • the mixed feed containing the selenium-containing feed composition according to the examples was allowed to stand for one day before feeding, and the feed was fed at 0.5% of the total body weight. Body weight and body weight were measured 15 days after feeding the feed twice a day. After completion of the experiment, the sample was lyophilized and analyzed for antioxidative activity, glutathione and selenium content in the body through DPPH assay. The experiment was conducted to determine the proper concentration of the product for the specification test through the change of the functional material of the shrimp according to the feed grade of the selenium containing feed composition.
  • shrimp After 30 days of shrimp farming in shrimp farms, shrimp were mixed for 15 days with 1ppm, 5ppm and 7ppm of feed composition, and weight and body weight were measured after feeding.
  • Table 10 shows the length and volume of the shrimp after 15 days of feeding of the compounded feed according to the mixed composition concentration of the feed composition.
  • Fig. 6 shows a comparison between the control group fed with feed containing no selenium and the feed composition containing selenium And the volume and the volume of the shrimp after 15 days according to the concentration of the treated group to which the compounded feed was fed.
  • the main functional indicator according to the feed composition containing the selenium-containing feed composition is an indicator component showing the difference in functionality between glutathione and selenium, which are strong antioxidative substances in the body, and selenium-containing
  • the shrimp fed with the feed composition according to the concentration of the feed composition were lyophilized and pulverized by the concentration. Powder samples were analyzed for glutathione and selenium content by HPLC / ICP / MS.
  • FIG. 8 is a graph showing the DPPH radical scavenging activity after feeding the compound feed according to the mixed concentration of the feed composition containing the control and selenium.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of analyzing the content of the functional indicator substance after feeding the feeds.
  • Glutathione content was 19.18%, 45.21% at 7 ppm and 26.03% at 7 ppm compared to the control group, and 5 ppm treatment was the best The results were confirmed.
  • selenium Selenium
  • the antioxidant activity of DPPH radical scavenging activity was increased by 8.55% in the 1ppm group compared to the control group, and increased by 17.86% in the 5ppm group and 18.08% in the 7ppm group .
  • the optimal concentration of shrimp cultivation in the developed product was confirmed to be 5 ppm.
  • the concentration of 5ppm is expensive for use in farms, and the maximum content of selenium currently permitted for aquaculture may exceed the legal limit if the addition level is incorrect during the mixing process. Therefore, based on the present results, it was concluded that mixing the feed composition containing selenium with the feed mixture at the lowest concentration of 1 ppm makes it possible to produce an optimum product economically.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the optimum mixing concentration of the feed composition was confirmed to be 5 ppm in the breeding experiment.
  • mixing the feed composition containing selenium at a concentration of 5 ppm into the compounded feed has a high product unit price for use in the farm, which may lead to poor sales resulting in poor sales. Therefore, in this experiment, we decided to set the final product concentration to 1ppm considering the effect and economic efficiency. 1ppm
  • the efficacy of the developed product was confirmed by carrying out an anti-infectivity test on Vibrio parahaemolyticus which is a causative organism of EMS according to use of the product.
  • Table 12 is a table showing the results of shrimp viability measurement for 30 days after the inoculation with Vibrio parahaemolyticus
  • Fig. 9 is a graph showing changes in shrimp survival rate for 30 days after the inoculation with Vibrio parahaemolyticus.
  • mice a total of 6 mice survived 30 days after the inoculation. However, in the control group fed with the other common feeds, 2 animals survived, while in the control group fed with the selenium-free formulation feed, 4 animals survived. After 30 days of inoculation with the causative bacteria of EMS, 80% mortality was observed in the control group. The mortality rate was 40% in the treated group and 60% in the control group fed formulated feed containing no selenium. As described above, it can be confirmed that the compounded feed product obtained by mixing the feed composition containing selenium according to the examples has a protective and therapeutic effect against the infection of the pathogenic microorganism. In particular, the selenium is effective for the defense and treatment of the microorganism infection As a result,
  • Table 13 shows the results of in vivo microbial analysis of shrimp after the inoculation with Vibrio parahaemolyticus.
  • the defensive effect was confirmed according to the feeding of the mixed feed product containing the feed composition containing selenium.
  • 20 liters of sterilized distilled water of 20 ⁇ was placed in each of three acrylic water tanks 50 cm in width, 50 cm in height and 50 cm in height, placed in each water tank, allowed to pass through air bubbler for 2 days, On the 10th, 15th, 20th, 25th and 30th days, the weight and length of the shrimp were measured to evaluate the growth of the feed composition according to the feed composition.
  • Fig. 10 is a graph showing a change in body weight of a treated group shrimp fed with a mixed feed product mixed with a feed composition containing selenium and a change in body weight of a control shrimp
  • Fig. 11 is a graph showing a change in body weight of a shrimp fed with a feed composition containing selenium This is a graph showing the change in body weight of shrimp treated with shrimp and the change in the body size of control shrimp.
  • the body weight was increased by 47.5% compared to the control group fed with the general feed , And it was confirmed that the body weight was increased by 17.87% compared to the control group (without selenium) fed with selenium-free formulation feed.
  • the body weight of 15.68% was increased in the group treated with the feed composition containing 1 ppm of selenium for 30 days compared to the control group fed the general diet, The body weight was increased by 7.69% compared to the control group (without selenium) fed with selenium-free formulation feed.
  • the breeding experiment was adjacent to the external environment and various parameters could be generated.
  • the specimens were mixed with 1ppm and 3ppm of the feed composition containing selenium, and the prototype was manufactured and tested.
  • Specimen tests were carried out at shrimp farms located in Shunheung - myeon, Taean - gun, Chungcheongnam - do. Three ponds were used for breeding area of 1 ha. Each pond was stocked with about 300,000 meals, and after 40 days from stocking on May 17, 2015, the product was started to be harvested and tested until mid - September when harvesting was carried out for each pond.
  • Fig. 12 is a photograph showing a forehead of a culture pond and a sample of a poultry.
  • the shrimp were collected at 10 - day intervals after feeding and the growth was measured. The feed consumption, DO, pH, salinity and NH 3 content of each pond were analyzed , And the effect of the developed product was verified through the final yield.
  • the feed composition containing selenium was mixed at a concentration of 1 ppm and 3 ppm in the compound feed of Company D, and after that, Feeding was continued.
  • the body weight was measured after capturing the underside in a 10-day cycle from the start of the feeding.
  • the rearing period was evaluated by the weight of the shrimp, and the shrimp of each pond was harvested when it became 25 grams per 1 kg so that the number of shrimp was 40 per 1 kg.
  • FIG. 13 is a graph showing changes in the growth of shrimp as a result of feeding a mixed feed according to concentration in which a feed composition containing selenium is mixed.
  • the control period was 25 days for control, and the control period was 126 days.
  • Day for the control group Day for the control group, and 122 days for the control group, which was shorter than that of the control group.
  • the mixed feed containing 3 ppm of the feed composition it was confirmed that the feeding period was 113 days.
  • the highest effect was obtained when the feed composition was fed at a concentration of 3 ppm.
  • the results of the breeding experiment showed that as the concentration of selenium - containing feed composition increased, the amount of body weight gain was increased. This means that the feed conversion rate was high.
  • Table 14 below is an analysis table for ponds fed with feeds containing no selenium-containing feed composition.
  • Table 15 shows the results of the analysis of pellets fed with mixed feed containing 1 ppm of selenium-containing feed composition
  • Table 16 is an analysis table for the pond fed with the mixed feed containing the selenium-containing feed composition at a concentration of 3 ppm.
  • feeding of the compound feed containing the selenium-containing feed composition promotes the growth of the shrimp while lowering the amount of the feed, thereby reducing the purchase cost of the feed having the greatest economic burden on the farm it means.
  • fisheries Unlike livestock, fisheries have environmental characteristics that make it difficult to recover the remaining feed.
  • the residual feed promotes the growth of microorganisms and algae in the water and promotes the production of NH 3 in the aquaculture due to the corruption of the remaining feed. Massive microbial and microalgae largely reduced residual oxygen in the water by residual feed, and this is a major cause of mass mortality with increasing NH 3 content in the aquaculture environment.
  • the amount of the whole feed can be reduced, and it is possible to suppress the corruption due to the remaining feed and the mass proliferation of microorganisms and microalgae.
  • dissolved oxygen One of the most important factors in the aquaculture environment is dissolved oxygen.
  • the optimum concentration of dissolved oxygen in the shrimp culture process is 5 mg / l.
  • the cause of sudden drop in dissolved oxygen is not caused only by the weight gain of shrimp, but is caused by abnormal growth of microorganisms and algae in aquaculture environment. For this reason, farmers are trying to maintain dissolved oxygen in aquaculture while paying additional costs such as liquid oxygen and oxygen supply. Therefore, the dissolved oxygen of three cultivated ponds was measured and the change of dissolved oxygen of cultured pond was observed according to the feeding of mixed feed containing selenium - containing feed composition.
  • FIG. 14 is a graph showing the result of measurement of dissolved oxygen amount in the feed test ponds.
  • Table 17 shows the form results for each feed type, and Table 18 shows the productivity results for each experimental form.
  • the economic effect of the product was evaluated based on the sales amount of shrimp harvested for each pond.
  • the total amount of feed was 4,915 kg and the total feed amount was 78,172 thousand won.
  • the group fed with the feed composition containing 1 ppm of selenium-containing feed composition 5,640 kg of selenium- Was 5,586 kg in the treatment group in which the compounded feed prepared by mixing the feed composition containing 1 ppm of the feed composition was 92,527 thousand won.
  • 1ppm treated group was 14,762,000 won compared to the control group and the 3ppm treatment group was 14,354,000 won.
  • the survival rate of shrimp was also improved to 15.5% in 1ppm treatment group and 17.3% in 3ppm treatment group, and the survival rate 14.8% in the 1ppm treatment group and 13.7% in the 3ppm treatment group.
  • the inventors of the present invention predicted that the amount of the product to be developed would not be directly treated in the aquaculture water, but would be mixed with the compounded feed so that the amount of the used amount would be very small relative to the total area and would not cause concentration and sedimentation at the farm.
  • selenium and heavy metals were analyzed after mixing the soil of the previous farm with the mixed feed according to the examples. After the cultivation, the soil of the farm was sandwiched again and added selenium and heavy metal analysis The changes in selenium content and heavy metal content in the aquaculture farm were investigated.
  • Table 19 is a table showing the results of analysis of heavy metals in the farm soil after feeding and feeding according to the examples.
  • the selenium contained in the compound feed is synthesized as seleno amino acid in association with methionine and cystine in the body.
  • the seleno amino acid is used as a precursor of glutathione, which has an antioxidant activity about 2,900 times higher than vitamin E in the body.
  • glutathione content of the shrimp fed with the feed composition containing selenium was evaluated to evaluate the functional enhancement effect.
  • Table 21 shows the results of analysis of glutathione content of cultured shrimp according to compounding feed ratio.
  • Glutathione was present in the form of oxidized form (Glutathione Oxidation) and reduced form (Glutathione reduced).
  • oxidized form it increased by 3.89% in the 1ppm treated group and by 17.74% in the treated group of 3ppm.
  • reduced form the increase was 96.39% in the 1ppm treated group and 248.19% in the 3ppm treated group.
  • 15 is a graph showing the results of evaluating the antioxidative activity of aquacultured shrimp according to the feeding test pond.
  • the DPPH radical scavenging ability of the shrimp prepared according to the feed composition containing the selenium-free feed and the selenium-containing feed composition was increased by 10.3% in the 1 ppm treatment group and 10.3% in the 3 ppm treatment group, And 20.56% more than the control group. This is due to the increase in the antioxidant activity of the shrimp mixed with the feed composition containing the selenium-containing feed composition like the result of the glutathione content analysis, and the increase of the glutathione content in the body is attributed to the increase of the antioxidant activity .
  • the compounded feed mixed with the feed composition according to the Examples increases the synthesis of glutathione, which is a powerful antioxidant in the shrimp body, and accordingly, the antioxidative capacity of the shrimp is improved, thereby improving the immunity and reducing environmental stress, It is considered that the survival rate of shrimp is improved.
  • the mixing degree is constant due to the nature of the solvent, but the homogeneity depending on the mixing time may be different for the powder formulations. Without the setting of the mixing time, the quality of the product can not be kept constant, and therefore, the effect according to the product grade may appear unevenly. Therefore, the inventors of the present invention have determined the optimum mixing time by analyzing the content of selenium, which is an index component, according to the mixing time of the powder product.
  • the optimum mixing time was determined by analyzing the content of selenium with mixing time using a 10 kg small mixer to produce the prototype.
  • Table 22 shows the powder composition of the prototype.
  • Composition Inclusion rate (%) Recruitment stock (g) Vitamin C 8 800 Selenium 12.5 1,250 Aminolevulinic acid 0.1 10 Betaine 0.002 0.2 Sorbitol 12 1,200 Choline chloride 10 1,000 Diluting agent 57.4 5,739.8 total volume 100 10,000
  • the components used in the production of the prototype were Vitamin C, Aminolevulinic acid (ALA), Betaine, Sorbitol, Choline chloride, and Dextrose ) Were used.
  • the main ingredient, selenium was added to the final product at 2,000 ppm.
  • the composition used for the developed product was added to the 10 kg mixer, and after 1 minute, 5 minutes, 10 minutes, and 20 minutes, the selenium analysis was commissioned.
  • Table 23 shows the analysis results of selenium content according to mixing time.
  • the selenium content of the prototype prepared by mixing time was 3,252ppm for 1 minute, 3,264ppm for 5 minutes, 2,369.16ppm for 10 minutes and 3,574.75ppm for 20 minutes.
  • the content of selenium added to produce the prototype was based on 2,000 ppm, and was shown to be similar to the expected concentration at a mixing time of 10 minutes as shown in Table 23. It is judged that mixing is not homogeneous in case of 1 minute and 5 minutes. In case of 20 min, leaching phenomenon was observed in the properties of the prototype, which is considered to be due to the difference in density between excipients due to long time mixing. From these results, it is necessary to mix for at least 10 minutes for mixing powder products, and it is considered that homogenization of product is low when mixing for 10 minutes or longer.
  • the appropriate mixing time for producing the prototype was set to 10 minutes.
  • the prototype was stored in aluminum bag.
  • the moisture content of the prototype was measured on a month - by - month basis. The change in storage period was confirmed.
  • Table 24 shows the results of analyzing the water content and selenium content of the powder formulations according to the storage period of the prototype product.
  • the moisture content of the powdered product was measured as 6.4% and 6.4% at 6 months, respectively.
  • Selenium analysis showed that the content was 2,369.16ppm at the time of production and 2,661.29ppm after 6 months of storage.
  • the prototype was put into the aluminum bag for storing the product, and the air was filled in the sealing process. As a result, there was a lot of empty space inside the wrapping paper, The moisture content and selenium analysis results showed that the developed product did not deteriorate the product quality for six months.

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Abstract

본 발명은 셀레늄을 함유하는 사료조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 사료조성물은 500ppm 내지 2000ppm의 셀레늄을 함유하되, 액상 제형 또는 분말 제형인 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

셀레늄을 함유하는 사료조성물 및 그 제조방법
본 발명은 셀레늄을 함유하는 사료조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조, 이송 및 보관이 용이하며, 변질 또는 변성의 위험성이 낮은 셀레늄을 함유하는 사료조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
셀레늄(selenium, Se)은 인간, 가축 등에 있어서 여러 가지 작용에 필수적인 미량 무기질이며 항산화 물질이다. 셀레늄은 강력한 항산화력으로 세포막 손상을 일으키는 과산화수소와 같은 활성산소를 제거하여 조직의 노화와 변성을 막아 주거나 그 속도를 지연시킨다. 즉 셀레늄은 체내에서 생성된 과산화수소를 분해하여 과산화수소에 의한 손상을 방지하는 효소인 글루타싸이온 퍼옥시데이즈(glutathione peroxidase)의 성분으로 존재한다. 산화를 방지하는 항산화(抗酸化) 영양소에는 셀레늄을 비롯하여 비타민 A, C, E와 플라보노이드(flavonoid) 등이 있다.
이러한 셀레늄을 이용한 사료에 관한 발명으로는, 공개특허공보 제10-2005-0068526호에 게재된 "셀레늄을 유효 성분으로 함유하는 배합사료 및 이를 이용한 기능성 축산물과 과채류의 제조방법"와 공개특허공보 제10-2005-12855호에 게재된 "유기 게르마늄과 유기 셀레늄이 함유된 동물사료의 제조방법" 등의 셀레늄을 배합 성분으로 소정량 포함하는 형태의 사료 또는 사료 배합물이나 제조방법에 관한 것이 있다.
그러나 종래기술에는 사료에 함유된 셀레늄의 효과를 강화하고, 사료의 제조, 보관 등에 따른 셀레늄의 효과가 변화하는 점 등에 대해서는 개시되어 있지 않다.
본 발명은 제조, 이송 및 보관이 용이하며, 변질 또는 변성의 위험성이 낮아 실제 양식 농가 또는 축산 농가에서 효율적으로 사용할 수 있는 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 셀레늄을 함유하는 사료조성물은 500ppm 내지 2000ppm의 셀레늄을 함유하되, 액상 제형 또는 분말 제형인 것을 특징으로 한다.
상기 사료조성물은 산성인 액상 제형일 수 있다.
상기 사료조성물은 분말 제형으로 형성되되, 부형제를 더 포함할 수 있다.
상기 부형제는 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 알지네이트(Alginate), 카복시메틸셀룰로오스(CarboxyMethylCellulose; CMC), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 분말 제형의 사료조성물은 셀레늄을 포함하는 액상 혼합물로부터 동결건조를 통해 형성될 수 있으며, 상기 동결건조 전의 셀레늄을 포함하는 액상 혼합물은 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 50vol% 함량으로 포함할 수 있다.
또한, 상기 동결건조 전의 액상 혼합물은 글루코오스를 50vol% 함량으로 포함할 수 있다.
또한, 상기 사료조성물은, 비타민 C(Vitamin C), 아미노레불린산(Aminolevulinic acid; ALA), 베타인(Betaine), 솔비톨(Sorbitol), 염화콜린(Choline chloride) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 사료조성물은, 증량제로서 덱스트로스(Dextrose)를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배합사료는 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 포함하되, 상기 셀레늄을 함유하는 사료조성물은 다양한 실시예들 중 어느 하나에 따른 사료조성물인 것을 특징으로 한다.
상기 배합사료에 대해서, 상기 셀레늄을 함유하는 사료조성물은 1ppm 이상 5ppm 이하의 농도로 포함될 수 있다.
상기 배합사료는 수산물 양식용일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법은, 상기 사료조성물은 500 내지 2000ppm의 셀레늄을 함유하되, 액상 제형 또는 분말 제형로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 사료조성물은 분말 제형으로 형성되되, 상기 사료조성물 제조방법은, 셀레늄을 준비하는 단계; 상기 셀레늄을 건조하는 단계; 상기 건조된 셀레늄을 분말화하는 단계; 및 상기 셀레늄 분말을 추가 성분과 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 셀레늄을 준비하는 단계에 있어서, 상기 셀레늄은 나노 셀레늄일 수 있다.
상기 셀레늄을 준비하는 단계는, 액상 셀레늄과 부형제를 혼합하여 액상 혼합물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 부형제는, 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 알지네이트(Alginate), 카복시메틸셀룰로오스(CarboxyMethylCellulose; CMC), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 액상 셀레늄과 부형제가 혼합된 액상 혼합물은, 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 50vol% 함량으로 포함할 수 있다.
상기 액상 혼합물은 글루코오스를 50vol% 함량으로 포함할 수 있다.
상기 셀레늄을 건조하는 단계는, 상기 셀레늄을 동결건조하는 것을 포함할 수 있다.
상기 추가 성분은, 비타민 C(Vitamin C), 아미노레불린산(Aminolevulinic acid; ALA), 베타인(Betaine), 솔비톨(Sorbitol), 염화콜린(Choline chloride) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 추가 성분은 증량제로서 덱스트로스(Dextrose)를 더 포함할 수 있다.
상기 셀레늄 분말을 상기 추가 성분과 혼합하는 단계는, 5분 초과 20분 미만의 시간동안 수행될 수 있다.
상기 사료조성물은 액상 제형으로 형성되되, 상기 사료조성물 제조방법은, 셀레늄을 준비하는 단계; 상기 셀레늄에 기능성 부형제를 첨가하는 단계; 상기 셀레늄과 기능성 부형제를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합된 셀레늄과 기능성 부형제를 정량 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배합사료 제조방법은, 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조하는 단계; 및 상기 사료조성물을 추가 사료 성분과 혼합하는 단계를 포함하되, 상기 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 제조하는 단계는 실시예들에 따른 사료조성물 제조방법을 포함할 수 있다.
상기 셀레늄을 함유하는 사료조성물은 1ppm 이상 5ppm 이하의 농도로 포함될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 셀레늄을 함유하는 사료조성물은, 양식 수산물의 체중 및 체장을 증가시킬 수 있다. 또한, 수산물의 체중 및 체장의 성장을 촉진함으로써, 목표한 체중 및 체장으로 성장할 때까지 필요로 하는 사료의 사용량을 감소시킬 수 있다.
또한, 필요 사료 사용량을 감소시킴으로써, 축적 사료로 인하여 발생할 수 있는 용존 산소량의 감소를 방지하여, 용존 산소량 감소로 인한 부작용을 방지할 수 있다. 또한, 필요 사료 사용량 감소로 인하여 양식 농가의 경제적 부담을 경감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 사료조성물은 최적의 셀레늄 농도 및 최적의 제조 공정을 통해 형성됨으로써, 보관으로 인한 사료조성물의 효능 저하 및 변성 등이 최소화될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 사료조성물은, 최적의 셀레늄 농도 및 셀레늄 활성 특성을 가짐으로써, 과도한 셀레늄 축적으로 인한 부작용을 유발하지 않는다. 더욱이, 셀레늄으로 인한 부작용은 일으키지 않으면서도, 셀레늄이 수산물에 축적된 중금속 배출을 도와 생산된 수산물의 중금속 오염을 감소시키고 항산화 효과를 향상시킨다.
특히, 셀레늄의 항산화 효과로 인하여 수산물의 면역력 증가 및 환경 스트레스 저감 효과를 가져와, 수산물의 생존율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 부형제에 따른 셀레늄을 함유하는 사료조성물들의 수화율 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 셀레늄을 포함하지 않는 사료를 급이한 대조군과 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 혼합한 배합사료를 급이한 처리군의 농도별 15일 경과 후 새우의 체장 및 체적을 나타내는 그래프이다.
도 3은 대조군 및 셀레늄을 함유하는 사료조성물의 혼합 농도별 배합사료들을 급이한 후 체내 기능성 지표물질의 함량 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4는 대조군 및 셀레늄을 함유하는 사료조성물의 혼합 농도별 배합사료들을 급이한 후 DPPH 라디칼 소거능 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 비브리오 파라헤몰리티쿠스 공격 접종 후 30일간 새우 생존율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 혼합한 배합사료 제품을 급이한 처리군 새우의 체중 변화 및 대조군 새우의 체중 변화를 보여주는 그래프이다
도 7은 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 혼합한 배합사료 제품을 급이한 처리군 새우의 체중 변화 및 대조군 새우의 체장 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8은 셀레늄을 함유하는 사료조성물이 혼합되는 농도별 배합사료를 급이한 결과, 새우의 증체 변화를 보여주는 그래프이다.
도 9는 급이 실험 양식 호지들의 용존산소량 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10는 급이 실험 양식 호지에 따른 양식 새우의 항산화 활성 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11는 일 실시예에 따른 분말 제형 사료조성물 제조방법을 나타내기 위한 순서도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 액상 제형 사료조성물 제조방법을 나타내기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
일 실시예에 따른 셀레늄을 함유하는 사료조성물은, 500 내지 2000ppm의 셀레늄을 함유하되, 액상 제형 또는 분말 제형일 수 있다.
상기 액상 제형의 사료조성물은 산성의 특성을 가질 수 있다.
또한, 분말 제형의 사료조성물은 부형제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 부형제는, 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 알지네이트(Alginate), 카복시메틸셀룰로오스(CarboxyMethylCellulose; CMC), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 분말 제형의 사료조성물은 셀레늄을 포함하는 액상 혼합물로부터 동결건조를 통해 형성될 수 있고, 상기 동결건조 전의 셀레늄을 포함하는 액상 혼합물은 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 50vol% 함량으로 포함할 수 있다. 특히, 상기 동결건조 전의 액상 혼합물은 글루코오스를 50vol% 함량으로 포함할 수 있다.
상기 분말 제형의 사료조성물은, 비타민 C(Vitamin C), 아미노레불린산(Aminolevulinic acid; ALA), 베타인(Betaine), 솔비톨(Sorbitol), 염화콜린(Choline chloride) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 분말 제형의 사료조성물은 증량제로서 덱스트로스(Dextrose)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 배합사료는 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 포함할 수 있고, 상기 사료조성물은 500 내지 2000ppm의 셀레늄을 함유할 수 있다.
또한, 배합사료에 있어서, 상기 셀레늄을 함유하는 사료조성물은 1ppm 이상 5ppm 이하의 농도로 함유될 수 있다.
상기 배합사료는 수산물 양식용일 수 있다.
도 16는 일 실시예에 따른 분말 제형 사료조성물 제조방법을 나타내기 위한 순서도이다.
도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 분말 제형 사료조성물 제조방법은, 셀레늄을 준비하는 단계, 상기 셀레늄을 건조하는 단계, 상기 건조된 셀레늄을 분말화하는 단계, 및 상기 셀레늄 분말을 추가 성분과 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 셀레늄을 준비하는 단계에 있어서, 상기 셀레늄은 나노 셀레늄일 수 있다.
또한, 상기 셀레늄을 준비하는 단계는, 액상 셀레늄과 부형제를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 부형제는, 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 알지네이트(Alginate), 카복시메틸셀룰로오스(CarboxyMethylCellulose; CMC), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 액상 셀레늄과 부형제의 혼합물은, 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 50vol% 함량으로 포함할 수 있다. 특히, 상기 액상 셀레늄과 부형제의 혼합물은 글루코오스를 50vol% 함량으로 포함할 수 있다.
또한, 상기 셀레늄을 건조하는 단계는, 상기 셀레늄을 동결건조하는 것을 포함할 수 있다.
상기 셀레늄 분말을 추가 성분과 혼합하는 단계에 있어서, 상기 추가 성분은, 비타민 C(Vitamin C), 아미노레불린산(Aminolevulinic acid; ALA), 베타인(Betaine), 솔비톨(Sorbitol), 염화콜린(Choline chloride) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 추가 성분은 증량제로서 덱스트로스(Dextrose)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 셀레늄 분말을 상기 추가 성분과 혼합하는 단계는, 5분 초과 20분 미만의 시간동안 수행될 수 있으며, 나아가, 약 10분 동안 수행될 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 액상 제형 사료조성물 제조방법을 나타내기 위한 순서도이다.
도 17을 참조하면, 일 실시예에 따른 액상 제형 사료조성물 제조방법은, 셀레늄을 준비하는 단계, 상기 기능성 부형제를 첨가하는 단계, 상기 셀레늄과 기능성 부형제를 혼합하는 단계, 및 상기 혼합된 셀레늄과 기능성 부형제를 정량 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예들
1. 액상 제형화 및 분말 제형화 공정
(1) 액상 제형화 공정
셀레늄을 함유하는 사료조성물을 포함하는 액상 사료 제품은 양식농가에서 배합사료와 혼합이 용이한 장점을 가지고 있다. 그러나, 배합사료와 혼합 시 사료의 수분함량이 증가하여 배합 사료의 성상 변이, 변패 및 유해 미생물의 성장이 진행될 수 있으며, 결착제를 사용하지 않으면 첨가된 주요 기능성 물질이 배합사료에 완전히 흡착되지 않아 양식장에 상기 사료조성물 급이 시 수화되어 양식 생물에게 원활한 공급이 되지 않을 수 있는 단점이 있다.
이 점을 개선하기 위해서, 셀레늄을 함유하는 사료조성물과 배합사료의 배합 후에도 사료의 변패 및 변이 발생을 억제하기 위하여 셀레늄을 함유하는 액상 사료의 pH를 강산성으로 조정하였으며, 결착제를 첨가하여 기능성 물질의 흡착이 원활하게 이루어지도록 유도하였다. pH를 강산성으로 조정함으로써, 혼합 과정중에 발생할 수 있는 유해미생물의 성장을 억제하여 상기 액상 사료의 질을 향상시킬 수 있다.
일반적으로, 수산양식 환경에서 가장 큰 문제를 유발하는 병원성 미생물은 비브리오 파라해몰리티쿠스(Vibrio parahaemolyticus)로 이는 조기치사증후군(EMS)의 원인 요인 중 하나로 지목이 되고 있다. 비브리오 파라해몰리티쿠스에 의한 감염증상은 사육 동물의 소화불량, 탈각, 운동성 저하 등을 유발할 수 있으며, 감염 후 100일 이내에 집단 폐사를 유발할 수도 있어 농가에 큰 경제적인 피해를 발생시킨다. 그렇기 때문에 실시예들에 따른 액상 사료 제품은 유해미생물에 대한 항균 활성을 보여야 한다. 항생제의 사용에 규제가 있는 상황에서 화학적 항생제를 대체할 수 있는 물질은 천연 추출물, 광물질, 미생물, 산성화 등 다양한 방법이 연구 개발되고 있다. 이 중 단시간에 강력한 활성을 보이는 것은 천연 추출물과 pH 조절이 대표적이며, 천연 추출물의 첨가는 제품의 원가 상승을 유발하고, 천연물의 특성상 다른 성분과의 반응성과 응집 반응에 대한 평가가 필요하다. 본 발명의 실시예들에 따른 사료조성물 액상 제품은 pH를 강산으로 조정하여 유해 미생물에 대한 항균활성이 나타나도록 하였다. 개발 제품의 항균활성 검증을 위해서 KCTC에서 유해 미생물인 비브리오 파라해몰리티쿠스 균주를 분양받은 후 영양배지에서 균주를 활성화 한 후, 배양액 0.1%를 멸균된 영양배지에 접종한 후 동일한 영양 한천배지와 혼합하여 항균활성을 검증할 준비를 하였다. 제작된 검시용 배지를 천공기를 이용하여 천공 한 후 개발제품과 셀레늄 원액을 50㎕ 접점 한 후 30℃ 항온배양기에서 24시간 배양 한 후 생육 저지환을 확인 하였다.
그 결과, 도 1에 나타난 바와 같이, 셀레늄 원액은 수산양식 농가에서 조기치사 증후군을 유발할 수 있는 병원성 미생물인 비브리오 파라헤몰리티쿠스 균주에 대한 항균 활성을 보였고, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 포함하는 액상 사료(셀레늄 개발 제재) 역시 비브리오 파라헤몰리티쿠스에 대한 향균 활성을 보였다.
*(2) 분말 제형화 공정
액상 사료조성물 제품은 농가의 사용에 있어 편리성이 있지만, 장기간 보관 시 환경에 따라 침전이나 가스 발생 등으로 변이가 될 가능성이 크며, 제품의 부피가 크기 때문에 운송비가 증가하게 된다. 이는 곧 제품의 가격 향상으로 이루어지고 사용 농가의 부담 증가 요인으로 작용한다. 이 점을 개선하고자 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 포함하는 사료 제품을 분말화하는 공정을 진행하였다. 건조 공정은 크게 열풍건조, 자연건조, 동결건조 3가지 방법이 있다. 열풍건조는 70℃ 이상의 고온 열풍을 시료에 처리하여 수분을 증발시키는 방법으로 대량의 시료를 처리하기 용이하지만, 열풍에 의한 시료의 변성과 건조 비용의 증가로 인한 문제점을 가지고 있다. 자연건조는 가장 적은 비용이 투자되지만, 건조 과정이 길고 건조 중 오염의 가능성이 높다는 단점을 가지고 있다. 동결건조는 시료를 70℃ 이하로 동결한 후 가압하여 시료의 수분을 승화시켜 단시간 안에 수분을 제거하는 방법으로 시료의 변이가 가장 적으며, 건조 후 수분 함량이 낮기 때문에 가장 많이 사용되고 있는 방법이다.
실시예들에 따른 분말 사료를 제조하기 위하여, 상기 동결건조 방법을 활용하여 액상 셀레늄을 분말화 하였다. 액상 셀레늄을 동결건조하기 위해서는 액상에 부형제를 첨가하여야 승화가 빠르게 진행되며, 사용하는 부형제의 종류에 따라 최종 건조물의 수분함량, 형상 등이 결정되기 때문에 산업적으로 사용과 경제적인 8종류의 부형제를 농도별로 첨가하여 동결건조를 진행하였다. 부형제를 첨가하지 않고 액상 셀레늄을 농도별로 동결건조 하여 첨가에 따른 성상 변화를 확인하였다. 사용된 8종의 부형제는 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 알지네이트(Alginate), 카복시메틸셀룰로오스(CarboxyMethylCellulose; CMC), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin)을 이용하였다. 각 부형제를 최종 부피의 1%, 5%, 10%, 20%, 50% 함량으로, 즉 동결건조 전의 액상 사료조성물에 대해서 부피%(vol%)로서 1vol%, 5vol%, 10vol%, 20vol%, 50vol%로 첨가한 후 동결건조를 진행하였으며, 최종 건조물의 수분함량을 측정하여 동결건조를 위한 최적 부형제를 선정하였다.
최적의 부형제를 선정하기 전에, 셀레늄 농도별 동결건조 결과를 평가하였다. 도 2는 셀레늄을 함유하는 사료조성물들에 있어서, 셀레늄 농도에 따른 동결건조 후의 형태를 보여주는 사진이다. 구체적으로, 도 2의 1. 내지 9.는 각각 셀레늄 원액, 1000ppm 셀레늄 용액, 2000ppm 셀레늄 용액, 3000ppm 셀레늄 용액, 4000ppm 셀레늄 용액, 5000ppm 셀레늄 용액, 6000ppm 셀레늄 용액, 7000ppm 셀레늄 용액, 8000ppm 셀레늄 용액의 동결건조 후의 형태를 보여준다.
도 2에 나타난 바와 같이, 액상 셀레늄은 농도별로 희석한 후 동결건조를 하면 고농도로 인하여 수분이 제거되지 않았으며, 1000ppm에서는 건조 형태로 만들어지지만 농도가 너무 낮기 때문에 산업적으로 활용할 수 없다. 이 점을 개선하기 위하여 일반적인 부형제인 탈지분유를 40vol%, 50vol% 혼합 한 후 동결건조를 진행 하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3은 부형제의 함유 농도에 따른 셀레늄을 함유하는 사료조성물들의 동결건조 후의 형태를 보여주는 사진이다. 구체적으로, 도 3의 "1"은 1000ppm 셀레늄 용액의 동결건조 결과이고, 도 3의 "2"는 50vol% 탈지유를 혼합한 셀레늄 용액의 동결건조 결과이며, 도 3의 "3"은 40vol% 탈지유를 혼합한 셀레늄 용액의 동결건조 결과이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 탈지분유를 50vol% 첨가한 동결건조물에서 육안으로 가장 우수한 형질을 보였다. 하지만, 탈지분유의 경우 미생물 동결건조를 위한 보호제로 사용을 하고 있으며, 다른 부형제에 비하여 높은 가격을 형성하고 있기 때문에 경제성이 낮다.
이를 해결하기 위하여 사용하는 부형제 중 가장 저렴하고, 많이 사용되는 8종의 부형제(글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 알지네이트(Alginate), 카복시메틸셀룰로오스(CarboxyMethylCellulose; CMC), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin))를 선정하였으며, 이를 동결건조 전의 액상 사료조성물에 대해서 1vol%, 5vol%, 10vol%, 20vol%, 50vol%로 혼합 한 후 동결건조를 진행하였다. 동결건조가 완료 된 후 각 건조물에 대한 수분함량을 항량건조 방법을 이용하여 측정 하였으며 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
No. 액상 Selenium Glucose Citric acid Alginate CMC Skim milk Maltose Betaine Taurin 수분함량(%)
1 99 1 　 　 　 　 　 　 　 18.9
2 95 5 　 　 　 　 　 　 　 15.4
3 90 10 　 　 　 　 　 　 　 12.8
4 80 20 　 　 　 　 　 　 　 11.1
5 50 50 　 　 　 　 　 　 　 8.6
6 99 　 1 　 　 　 　 　 　 18.2
7 95 　 5 　 　 　 　 　 　 14.5
8 90 　 10 　 　 　 　 　 　 13.8
9 80 　 20 　 　 　 　 　 　 10.6
10 50 　 50 　 　 　 　 　 　 9.8
11 99 　 　 1 　 　 　 　 　 12.9
12 95 　 　 5 　 　 　 　 　 13
13 90 　 　 10 　 　 　 　 　 12.8
14 80 　 　 20 　 　 　 　 　 12.1
15 50 　 　 50 　 　 　 　 　 10.2
16 99 　 　 　 1 　 　 　 　 15.7
17 95 　 　 　 5 　 　 　 　 12.5
18 90 　 　 　 10 　 　 　 　 12.1
19 80 　 　 　 20 　 　 　 　 10.3
20 50 　 　 　 50 　 　 　 　 9.8
21 99 　 　 　 　 1 　 　 　 18.4
22 95 　 　 　 　 5 　 　 　 15.6
23 90 　 　 　 　 10 　 　 　 10.4
24 80 　 　 　 　 20 　 　 　 5.2
25 50 　 　 　 　 50 　 　 　 4.2
26 99 　 　 　 　 　 1 　 　 19.7
27 95 　 　 　 　 　 5 　 　 15.2
28 90 　 　 　 　 　 10 　 　 11.2
29 80 　 　 　 　 　 20 　 　 5.4
30 50 　 　 　 　 　 50 　 　 5.3
31 99 　 　 　 　 　 　 1 　 15.4
32 95 　 　 　 　 　 　 5 　 13.8
33 90 　 　 　 　 　 　 10 　 11.6
34 80 　 　 　 　 　 　 20 　 10
35 50 　 　 　 　 　 　 50 　 1.1
36 99 　 　 　 　 　 　 　 1 18.4
37 95 　 　 　 　 　 　 　 5 17.3
38 90 　 　 　 　 　 　 　 10 10.4
39 80 　 　 　 　 　 　 　 20 4.1
40 50 　 　 　 　 　 　 　 50 3.2
표 1에 나타난 바와 같이, 글루코오스, 시트릭산, CMC, 탈지유, 말토오스, 베타인, 타우린을 50vol%의 함량으로 첨가한 건조물이 10% 이하의 수분함량을 보여 우수한 특성을 갖는 것으로 평가되었다. 이들 중, 가장 부형제의 가격이 저렴한 것은 글루코오스 및 시트릭산이며, CMC, 탈지유, 말토오스, 베타인, 타우린 등은 부형제로 사용하였을 시 제품의 단가가 증가하고, 질소원이 풍부하여 제품의 급이 시 문제를 유발할 수 있으므로 부형제 선발 과정에서 배재하였다. 하지만, 이 중 베타인의 경우 수산 제품에 빈번히 사용하는 성분이기 때문에 아래 수화율 평가를 같이 진행하였다.
(3) 분말 제형의 수화율 평가
액상 셀레늄의 분말화 과정을 진행하기 위해 사용된 부형제는 글루코오스, 시트릭산과 같이 용해성이 우수한 물질을 제외하면 수용화가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 수용화가 완벽히 이루어지지 않으면 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 배합사료와 혼합할 때 균일도가 낮아지며, 이는 사료 제품의 품질 저하를 유발하는 주요 원인으로 작용한다. 그렇기 때문에 제작된 동결건조 분말을 대상으로 수화율을 평가하여 최종 제품의 생산에 사용될 최적 동결건조용 부형제를 선택하기 위하여, 부형제로서 선정된 글루코오스, 시트릭산, 베타인을 첨가한 건조물의 수화율을 비교평가하기 하고자 탈지유를 부형제로서 이용한 것을 포함한 4종류의 분말을 대상으로 수화율 평가를 진행하였다.
수화율 평가는 최종 제품의 농도인 1,000ppm이 되도록 분말 25g을 칭량한 후 증류수 75㎖과 혼합한 후 1시간 동안 진탕하여 충분히 용해시킨 후 와트맨 필터지 No. 1(Whatman filter paper No. 1)에 여과시킨 후 여과지의 무게를 측정하여 잔여물의 함량을 확인하였다.
도 4는 부형제에 따른 셀레늄을 함유하는 사료조성물들의 수화율 평가 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 1,000ppm 셀레늄 건조물의 경우 12.8㎎으로 확인되었으며, 가장 높은 20vol% 탈지유 첨가구는 242.381㎎으로 가장 높게 나왔다. 이 중 가장 높은 수화율을 보이는 것은 50vol% 글루코오스를 첨가한 건조물로, 0.36㎎으로 확인이 되었다. 동결건조물의 수분 함량과 수화율 평가 결과 가장 우수한 동결건조용 부형제는 글루코오스로 확인이 되었다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
2. 제품의 저장 안정성 평가
제품의 적정 유통 시간 설정 및 보관 방법을 결정하기 위해 저장안정성 평가를 진행하였다. 액상 제형의 경우 유통 기간이 비교적 짧으나, 분말 제형의 경우 고농축으로 생산이 가능하기 때문에 액상 제형에 비하여 유통 기간 및 사용 가능 기간이 길다. 그렇기 때문에 저장기간별 주요 성분 지표인 셀레늄의 함량 변화 측정을 통하여 개발 제품의 지표 유효성분의 변화양상을 확인하고, 분말 제품의 저장 기간을 결정하는 주요 원인인 수분 함량 변화를 확인한다.
함습성이 높은 원료를 사용한 경우, 저장 기간 중 제품의 수분 함량이 증가하면 미생물의 증식을 촉진하여 제품의 변패를 유발하기도 하며, 분말이 굳으면서 품질을 저해하는 요인으로 작용하기도 한다. 그렇기 때문에 분말 제품의 유통기간을 설정하기 위해서는 저장 기간별로 주요 지표성분인 셀레늄의 함량 변화와 수분 함량을 측정해야 한다. 저장 안정성 평가를 위해 개발 분말 제품을 200g 칭량한 후 본 출원인이 사용하는 제품 포장 용재인 알루미늄 백에 넣고 밀봉하였다. 밀봉된 제품을 저장 1개월, 2개월, 3개월, 4개월, 5개월, 6개월경과 후, 개봉하여 수분함량 측정과 HPLC를 통한 셀레늄 분석을 통해 저장 기간별로 수분함량과 셀레늄 함량을 측정하였다.
월 M.O Selenium
Month % ppm
0 6.80 2369.16
1 6.51
2 7.03
3 6.95
4 6.81
5 6.99
6 7.04 2661.29
3. 제품의 안전성 평가
셀레늄은 체내에서 필수 미네랄로 미국 55㎍/㎏, 유럽 60㎍/㎏으로 최대 섭취량을 설정하였으며, 국내의 경우는 50㎍/㎏으로 되어있다. 일부 항암치료 중인 환자의 경우 최대 400㎍/㎏의 고농도 처방을 하고 있다. 이처럼 셀레늄에 대한 일 섭취량을 제한하는 것은 과량 복용 시 체내에서 독성을 유발하기 때문이다. 셀레늄의 과다 섭취는 급성 셀레늄 중독(Selenosis)을 유발 할 수 있으며, 위장관장애, 탈모, 손발톱의 탈락, 피로감 증가, 신경학적 손상 등 과량 섭취 시 다양한 문제점을 유발 할 수 있다. 셀레늄에 대한 독성은 국제암연구소에서 3등급으로 분류하여 직접적으로 발암성이 있다고 보고하지 않았으며, 독성 수치역시 랫드에서 경구 급이시 6,700ppm의 농도 이상에서 독성을 보인다고 보고하였다. 셀레늄의 유익한 효과가 있지만, 과량 섭취시 독성을 나타낼 수 있기에 국내 수산양식용 배합사료에도 사용량을 5ppm으로 한정하고 있다. 이 점을 참조하여, 본 연구에서는 개발 제품의 안전성을 확보하고자, 개발 제품의 최대 농도인 8,000ppm을 이용하여 급성 독성평가를 진행하였다.
(1) 개발제품의 급성 독성 평가
개발 제품의 급성 독성검사는 호서대학교 안전성평가센터에 용역 의뢰하여 실험을 진행하였다. 급성 독성 평가를 위한 실험동물은 Sprague-Dawley 랫드를 이용하였으며, 암컷과 수컷에 개발 제품을 단회 강제경구투여 한 후 14일간 독성정보를 확인 하였다(표 3 참조). 강제 경구투여 후 개체의 빈사동물의 발생여부, 임상증상, 체중변화를 관찰하고 실험 종료 후 각 개체를 부검 한 후 이상여부를 검사하였다. 급성 독성 검사를 위한 실험구 설계는 아래 표 3과 같다. 대조군은 멸균 증류수를 급이 하였으며, 분말 제품의 경우 최대 농도인 5,000ppm, 2,500ppm, 1,250ppm으로 설정하였고, 액상 제품은 8,000ppm, 4,000ppm, 2,000ppm농도로 설정하였다. 급이량은 20㎖/㎏으로 진행하였다.
시험군 시험물질 성 동물번호(두수) 투여용량 투여액량(㎖/kg bw)
1군(용매대조군) 멸균증류수 수컷 1101 ~ 1105 (5) 0 20
암컷 2101 ~ 2105 (5)
2군 Selenium분말 제형 수컷 1201 ~ 1205 (5) 1,250 ㎎/kg 20
암컷 2201 ~ 225 (5)
3군 수컷 1301 ~ 1305 (5) 2,500 ㎎/kg 20
암컷 2301 ~ 2305 (5)
4군 수컷 1401 ~ 1405 (5) 5,000 ㎎/kg 20
암컷 2401 ~ 2405 (5)
5군 Selenium액상 제형 수컷 1501 ~ 1505 (5) 2,000 ppm 20
암컷 2501 ~ 2505 (5)
6군 수컷 1601 ~ 1605 (5) 4,000 ppm 20
암컷 2601 ~ 2605 (5)
7군 수컷 1701 ~ 1705 (5) 8,000 ppm 20
암컷 2701 ~ 2705 (5)
개발 제품을 급이 한 후 14일간 SD-랫드의 치사율을 확인한 결과 분말 제품 투입 처리군은 사망 개체가 나오지 않았으며, 액상 제품은 4,000ppm에서 1개체, 8,000ppm에서 6개체가 사망한 것을 확인할 수 있었다. 본 개발 제품은 1,000ppm의 농도로 제작 및 판매하고 실사용 농도는 1ppm으로 설정하였기에 개발 제품의 급이에 따른 급성 치사는 없는 것으로 확인이 되었다(표 4 참조).
시험군 성 동물 두수 일별 치사 개체수
0 1 2 3 4 5 6 7 8~14 day Mortality (%)
멸균증류수 수컷 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/5 (0)
암컷 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/5 (0)
Selenium 분말 제형(1,250 ㎎/kg) 수컷 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/5 (0)
암컷 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/5 (0)
Selenium 분말 제형(2,500 ㎎/kg) 수컷 5 0) 0 0 0 0 0 0 0 0 0/5 (0)
암컷 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/5 (0)
Selenium 분말 제형(5,000 ㎎/kg) 수컷 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/5 (0)
암컷 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/5 (0)
Selenium 액상 제형(2,000 ppm) 수컷 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/5 (0)
암컷 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/5 (0)
Selenium액상 제형(4,000 ppm) 수컷 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0/5 (0)
암컷 5 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1/5 (20)
Selenium액상 제형(8,000 ppm) 수컷 5 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1/5 (20)
암컷 5 0 1 2 1 0 0 1 0 0 5/5 (100)
셀레늄을 함유하는 사료조성물 액상 제품 및 분말 제품의 급이 후 SD-랫드의 증체량을 비교하였다. 분말 제품의 경우 수컷에서 5,000ppm 급이 후 체중 증가량이 감소함을 확인 하였으며, 암컷에서는 2,500ppm 농도에서부터 체중 증가량이 감소하였다. 수컷의 경우 급이 10일 경과 후 다시 체중이 증가하였고, 암컷은 7일 까지 체중이 정체되는 것으로 확인되었다(표 5 내지 표 8 참조). 이는 기존에 보고된 자료와 같이 셀레늄이 성별에 따른 섭취 농도가 다르다는 결과와 같았다. 또한, 개발 제품의 실사용 셀레늄 농도는 약 1ppm으로 설정을 하였기에 체중 감소가 보이는 5,000ppm 혹은 2,500ppm에 비하여 2,500 ~ 5,000 배 낮은 농도이기 때문에 개발제품 급이에 따른 체중 감소와 같은 부작용은 발생하지 않을 것으로 판단이 된다.
아래 표 5는 분말제품 급이에 따른 수컷 SD-랫드의 증체량 변화, 표 6은 분말제품 급이 시 암컷 SD-랫드의 증체량 변화, 표 7은 액상제품 급이에 따른 수컷 SD-랫드의 증체량 변화, 그리고 표 8은 액상제품 급이에 따른 암컷 SD-랫드의 증체량 변화를 나타낸다.
시험군 동물번호 Body weights (g)
Day 0 Day 1 Day 2 Day 3 Day 7 Day 10 Day 14
멸균증류수 1101 287.36 309.78 307.32 318.8 332.91 351.96 362.03
1102 260.39 280.02 277.61 282.2 297.45 313.01 326.96
1103 279.77 298.03 292.9 300.1 315.23 337.14 349.08
1104 272.5 291.02 290.29 297.65 322.1 336.92 353.16
1105 278.67 298.48 295.52 303.46 313.76 344.81 355.84
Mean 275.74 295.47 292.73 300.44 316.29 336.77 349.41
SD 10.07 10.94 10.67 13.1 12.97 14.66 13.41
Selenium 분말제형(1,250 ㎎/kg) 1201 277.1 278.41 283.58 294.75 313.2 337.29 355.84
1202 256.03 269.46 274.56 284.48 291.95 304.87 315.27
1203 277.42 293.39 292.81 303.85 321.61 341.15 356.88
1204 279.98 293.68 292.53 306.87 312.52 333.24 345.7
1205 281.24 288.84 284.3 294.54 307.44 328.42 343.15
Mean 274.35 284.76 285.56 296.9 309.34 328.99 343.37
SD 10.39 10.55 7.54 8.83 10.97 14.29 16.83
Selenium 분말제형(2,500 ㎎/kg) 1301 301.5 306.91 291.08 291.28 298.46 309 305.21
1302 280.03 296.96 297.3 308.05 315.09 335.78 354.08
1303 257.86 267.51 261.24 271.75 290.11 309.06 331.31
1304 270.21 275.47 266.54 279.7 282.36 294.59 303.25
1305 268.12 280.98 267.29 278.77 290.67 307.89 322.64
Mean 275.54 285.57 276.69 285.91 295.34 311.26 323.3
SD 16.51 16.08 16.29 14.22 12.42 15 20.86
Selenium 분말제형(5,000 ㎎/kg)　 1401 269.12 270.94 267.68 264.51 265.9 273.92 272.56
1402 279.15 285.32 287.16 299.48 304.62 317.86 329.65
1403 287.85 295.02 282.67 297.87 306.73 312.16 308.84
1404 267.92 275.46 274.32 289.56 297.13 316.73 338.16
1405 268.73 272.08 266.48 270.04 274.81 272.88 272.49
Mean 274.55 279.76 275.66 284.29 289.84 298.71 304.34
SD 8.74 10.24 9.1 16.1 18.41 23.21 30.94
시험군(㎎/kgbw) 동물번호 Body weights (g)
Day 0 Day 1 Day 2 Day 3 Day 7 Day 10 Day 14
멸균증류수 2101 187.41 203.28 202.79 206.7 211.47 220.85 217.61
2102 171.74 187.03 188 190.01 200.09 206.66 206.47
2103 188.08 200.68 201.59 200.2 211.19 222.75 233.88
2104 187.78 200.99 197.68 205.37 211.16 219.27 225.59
2105 183.8 197.63 196.23 202.24 212.77 218.91 229.15
Mean 183.76 197.92 197.26 200.9 209.34 217.69 222.54
SD 6.94 6.41 5.84 6.6 5.21 6.35 10.77
Selenium 분말제형(1,250 ㎎/kg) 2201 188.04 204.23 194.85 200.33 215.99 229.54 220.62
2202 171.8 180.74 177.74 182.88 172.09 181.19 180.87
2203 189.32 196.26 189.91 193.24 195.11 199.5 202.03
2204 185.04 194.74 192.21 201.98 202.48 219.21 231.21
2205 179.74 190.44 182.94 183.55 192.17 201.55 207.3
Mean 182.79 193.28 187.53 192.4 195.57 206.2 208.41
SD 7.16 8.61 7.04 9 16.03 18.75 19.17
Selenium 분말제형(2,500 ㎎/kg) 2301 187.2 193.2 195.08 192.04 202.97 212.68 220.24
2302 171.9 182.11 178.23 181.93 176.01 183.64 185.09
2303 174.68 178.74 171.93 177.98 190.18 199.93 197.57
2304 204.58 216.09 206.04 203.87 199.18 214.85 223.01
2305 178.91 191.12 179.44 175.35 169.8 167.35 165.9
Mean 183.45 192.25 186.14 186.23 187.63 195.69 198.36
SD 13.15 14.63 14.01 11.72 14.39 20.14 24.07
Selenium 분말제형(5,000 ㎎/kg) 2401 208.83 203.52 196.87 193.83 200.17 212.45 214.68
2402 187.3 199.45 190.92 188.03 191.29 191 195.41
2403 182.35 193.48 184.46 184.15 184.35 171.09 154.19
2404 172.2 176.82 174.03 176.25 184.47 189 199.99
2405 168.22 176.64 167.94 168.67 168.71 171.84 190.58
Mean 183.78 189.98 182.84 182.19 185.8 187.08 190.97
SD 15.95 12.61 11.88 9.89 11.54 16.96 22.45
시험군 동물번호 Body weights (g)
Day 0 Day 1 Day 2 Day 3 Day 7 Day 10 Day 14
멸균증류수 1101 287.36 309.78 307.32 318.8 332.91 351.96 362.03
1102 260.39 280.02 277.61 282.2 297.45 313.01 326.96
1103 279.77 298.03 292.9 300.1 315.23 337.14 349.08
1104 272.5 291.02 290.29 297.65 322.1 336.92 353.16
1105 278.67 298.48 295.52 303.46 313.76 344.81 355.84
Mean 275.74 295.47 292.73 300.44 316.29 336.77 349.41
SD 10.07 10.94 10.67 13.1 12.97 14.66 13.41
Selenium 액상제형(2,000 ppm) 1501 258.09 262.16 255.05 255.71 269.32 273.11 272.05
1502 273.04 277.36 268.12 269.3 266.48 268.89 276.03
1403 267.85 263.18 258.92 264.25 292.81 313.7 333.23
1504 265.09 264 254.68 259 255.99 260.08 256.58
1505 303 302.2 294.31 299.31 266.08 258.9 259.52
Mean 273.41 273.78 266.22 269.51 270.14 274.94 279.48
SD 17.4 17.06 16.61 17.44 13.64 22.47 31.14
Selenium 액상제형(4,000 ppm) 1601 266.55 267.74 261.13 268.59 265.82 279.49 282.43
1602 268.05 264.8 254.79 256.49 254.55 268.07 271.82
1603 276.79 269.17 259.69 261.66 254.68 274.81 286.52
1604 288.49 289.78 283.7 284.42 279.25 295.23 294.47
1615 280.1 276.9 266.31 266.46 262.22 275.66 281.4
Mean 276 273.68 265.12 267.52 263.3 278.65 283.33
SD 9.03 10.05 11.17 10.53 10.16 10.14 8.24
Selenium 액상제형(8,000 ppm) 1701 265.86 253.32 243.12 236.61 199.76 - -
1702 261.19 263.07 248.79 249.66 232.78 230.38 269.79
1703 286.38 286.2 273.07 266.13 248.76 257.28 258.39
1704 282.85 276.23 268.56 266.36 241.3 233.48 249.21
1715 278.62 273.26 265.36 256.74 237.14 245.62 255.38
Mean 274.98 270.42 259.78 255.1 231.95 241.69 258.19
SD 10.94 12.62 13.07 12.48 18.93 12.3 8.62
시험군(㎎/kgbw) 동물번호 Body weights (g)
Day 0 Day 1 Day 2 Day 3 Day 7 Day 10 Day 14
멸균증류수 2101 187.41 203.28 202.79 206.7 211.47 220.85 217.61
2102 171.74 187.03 188 190.01 200.09 206.66 206.47
2103 188.08 200.68 201.59 200.2 211.19 222.75 233.88
2104 187.78 200.99 197.68 205.37 211.16 219.27 225.59
2105 183.8 197.63 196.23 202.24 212.77 218.91 229.15
Mean 183.76 197.92 197.26 200.9 209.34 217.69 222.54
SD 6.94 6.41 5.84 6.6 5.21 6.35 10.77
Selenium 액상제형(2,000 ppm) 2501 192.13 194.42 188.15 191.39 175.42 186.71 182.9
2502 190.77 191.57 191.74 199.36 196.88 204.28 207.53
2403 169.76 173 165.89 166.38 161.92 152.91 139.57
2504 173.68 177.66 173.33 175.63 167.01 183.07 179.99
2505 184.95 189.3 187.33 189.57 174.24 173.7 171.46
Mean 182.26 185.19 181.29 184.47 175.09 180.13 176.29
SD 10.09 9.33 11.1 13.24 13.36 18.82 24.52
Selenium 액상제형(4,000 ppm) 2601 168.66 169.58 167.62 168.16 148.66 152.64 172.94
2602 180.68 184.35 182.71 184.2 167.49 169.72 172.36
2603 182.63 177.26 180.53 186.19 148.43 162.13 185.33
2604 184.49 194.19 188.49 185.03 157.3 161.86 167.01
2615 197.22 196.19 185.5 - - - -
Mean 182.74 184.31 180.97 180.9 155.47 161.59 174.41
SD 10.19 11.24 8.04 8.53 9.01 6.99 7.75
Selenium 액상제형(8,000 ppm) 2701 183.2 185.68 - - - - -
2702 182.59 184.4 177.01 176.05 - - -
2703 186.38 - - - - - -
2704 185.99 182.74 177.34 - - - -
2715 176.8 175.37 - - - - -
Mean 182.99 182.05 177.18 176.05 - - -
SD 3.84 4.61 0.23 - - - -
급성 독성검사 결과 분말 제품의 반수치사량(LD50)은 수컷과 암컷 모두 5,000ppm 이상으로 확인이 되었으며, 액상 제품의 경우 수컷은 8,000ppm이고, 암컷에서는 5,542ppm으로 확인이 되었다. 이는 개발 제품의 사용 농도인 1ppm에서 경제동물에서 독성을 보이지 않는다는 결과를 확인하여 실시예들에 따른 개발 제품에 대한 안전성을 입증 하였다.
4. 제품의 첨가 수준 설정 및 효능 평가
셀레늄을 함유하는 사료조성물 제품의 최적 사용농도 결정을 위해서 양식 새우를 실험실 수준에서 사육하면서 농도별 급이 하여 증체량 변화와 기능성 물질인 글루타티온(Glutathione), 셀레늄 함량 분석을 통해 최적 효과를 보이는 농도를 설정한다. 효과를 보이는 최적 농도와 경제성을 고려하여 적정 적용 농도를 설정 한 후 EMS의 원인균 공격 접종 후 치사율을 평가하여 개발 제품 급이에 따른 항병력을 평가한다. 개발 기술을 제품화 및 사양실험을 위해 설정한 적정 농도를 기준으로 증체량과 기능성 물질 함량 차이를 측정하여 최종 제품의 농도를 결정한다.
(1) 제품의 최적 농도 설정을 위한 사육 실험
실시예들에 따른 셀레늄을 함유하는 사료조성물의 적용 최적 농도를 설정하기 위해서, 실험실 수준에서 치하를 사육하면서 상기 사료조성물을 배합사료에 혼합하는 농도는 현재 수산용 배합사료에 혼합 최대 농도인 5ppm과, 사업성을 고려한 1ppm, 최대 농도인 7ppm으로 첨가하였다(표 9 참조).
시험군 시험물질 투입수(마리) 투여용량 투여액량(㎖/㎏ bw)
대조군 멸균증류수 10 0 10
처리군 1 Selenium 10 1 ㎎/kg 10
처리군 2 Selenium 10 5 ㎎/kg 10
처리군 3 Selenium 10 7 ㎎/kg 10
사육 실험 조건은, 도 5에 나타난 바와 같이, 높이 50㎝, 넓이 50㎝의 사각형 아크릴 재질의 수조를 4개 제작 한 후, 각 수조에 양식수 20ℓ를 넣고, 공기 주입기를 설치하여 2일간 방치한 후 새우 80마리를 각 수조에 넣되, 비슷한 체중과 체장의 새우 10마리씩 사육을 진행하였다. 실시예들에 따른 셀레늄을 함유하는 사료조성물이 혼합된 배합사료를 급이하기 전, 1일간 방치한 후 전체 체중의 0.5%씩 상기 사료를 급이 하였다. 하루 2회 상기 사료를 급이한 후 총 15일 경과 후 체중과 체장을 측정하였으며, 실험 완료 후 샘플을 동결건조한 후 DPPH assay를 통해서 체내의 항산화 활성, 글루타티온, 셀레늄 함량을 분석하여 실시예들에 따른 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제품 급이에 따른 새우의 기능성 물질의 변화 양상을 통해 최종적으로 사양시험을 위한 제품 적정 농도를 설정하기 위한 실험을 진행하였다.
양식장에서 입식 30일 경과의 새우를 대상으로 15일간 사료조성물 제품을 배합사료에 1ppm, 5ppm, 7ppm의 농도로 혼합한 후 급이 후 체중과 체장을 측정하였다. 아래 표 10은 사료조성물의 혼합 농도별 배합사료의 급이 후 15일 경과 새우의 체장 및 체적을 나타내고, 도 6은 셀레늄을 포함하지 않는 사료를 급이한 대조군과 셀레늄을 함유하는 사료조성물이 혼합된 배합사료를 급이한 처리군의 농도별 15일 경과 후 새우의 체장 및 체적을 나타내는 그래프이다.
동물번호 Control (대조군) 1ppm 5ppm 7ppm
체장(cm) 체중(g) 체장(cm) 체중(g) 체장(cm) 체중(g) 체장(cm) 체중(g)
1 7.88 11 8.82 11.4 12.14 12.5 10.65 11.9
2 5.9 9.8 7.23 10.7 11.21 11.4 11.27 12.4
3 6.55 10.5 9.21 11.85 12.55 12.98 11.36 12.11
4 5.98 9.1 10.33 12.4 11.95 11.2 12.1 12.07
5 7.11 10.6 7.12 10.1 12.04 12.4 11.85 10.11
6 6.45 10.1 8.22 11.33 11.88 11.05 11.67 11.85
7 4.21 7.1 9.54 11.04 10.85 10.33 12.85 11.07
8 8.01 11.4 8.06 10.5 11.44 11.85 12.94 12.84
9 6.54 9.58 7.91 9.87 12.08 12.1 12.14 11.84
10 7.33 10.8 8.94 10.22 12.11 12.07 12.55 11.74
Mean 6.6 10 8.54 10.94 11.83 11.79 11.94 11.79
SD 1.11 1.23 1.02 0.81 0.51 0.79 0.73 0.75
15일간 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm, 5ppm, 7ppm의 농도로 혼합한 혼합사료를 급이한 결과, 상기 혼합사료를 급이한 처리군이 셀레늄을 포함하지 않는 사료를 급이한 대조군에 비하여 체장과 체중이 증가하는 것으로 확인이 되었다. 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm으로 혼합한 혼합사료를 급이한 처리군의 경우 대조군 대비 체장은 29.44%, 체중은 9.43% 증가하였으며, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 5ppm으로 혼합한 혼합사료를 급이한 처리군의 경우 대조군 대비 체장은 79.27%, 체중은 17.9% 향상됨을 확인하였다. 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 7ppm으로 혼합한 혼합사료를 급이한 처리군의 경우 대조군 대비 체장은 80.99%, 체중은 17.95%로 대조군에 비하여 성장이 개선되지만, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 5ppm으로 혼합한 혼합사료를 급이한 처리군의 경우와 큰 차이를 확인하지 못하였다. 이 결과 새우양식에 있어서, 셀레늄을 함유하는 사료조성물이 혼합사료에 혼합되는 최적의 농도는 5ppm으로 확인이 되었다.
셀레늄을 함유하는 사료조성물이 혼합된 배합사료 급이에 따른 주요 기능성 지표물질은 체내의 강력한 항산화 물질인 글루타티온(Glutathione)과 셀레늄의 함량 변화의 차이가 기능성 차이를 보이는 지표 성분이며, 셀레늄을 함유하는 사료조성물이 혼합되는 농도별 배합사료를 급이한 새우를 동결건조한 후 농도별로 분쇄하여 분말화 하였다. 분말 샘플은 HPLC/ICP/MS를 통하여 글루타티온과 셀레늄 함량을 분석하였다.
아래 표 11은 대조군 및 셀레늄을 함유하는 사료조성물의 혼합 농도별 배합사료들을 급이한 후 체내 기능성 지표물질의 함량 분석 결과를 나타내고, 도 7은 대조군 및 셀레늄을 함유하는 사료조성물의 혼합 농도별 배합사료들을 급이한 후 체내 기능성 지표물질의 함량 분석 결과를 보여주는 그래프이며, 도 8은 대조군 및 셀레늄을 함유하는 사료조성물의 혼합 농도별 배합사료들을 급이한 후 DPPH 라디칼 소거능 결과를 보여주는 그래프이다.
Concentration Control 1ppm 5ppm 7ppm
Glutathione Selenium Glutathione Selenium Glutathione Selenium Glutathione Selenium
ppb 7.3 0.79 8.7 1.31 10.6 1.41 9.2 1.7
주요 지표물질인 글루타티온(Glutathione) 함량 분석 결과 대조군 대비 1ppm 처리에서 19.18%, 5ppm에서 45.21%, 7ppm에서 26.03%로 전체적으로 대조군에 비하여 높은 함량을 확인할 수 있었으며, 증체량 결과와 유사하게 5ppm 처리가 가장 우수한 결과를 확인하였다. 또 다른 지표 성분인 셀레늄(Selenium)의 분석결과 대조군 대비 1ppm 처리군에서 65.82%, 5ppm에서 78.48%, 7ppm에서 115.19%로 급이 하는 셀레늄의 함량이 증가할수록 체내 함량 역시 비례하여 증가하는 것을 확인할 수 있었다. DPPH 라디칼 소거능을 통한 새우의 항산화 활성을 측정한 결과, 1ppm 급이 처리군에서는 대조군 대비 8.55% 증가하였으며, 5ppm 급이 처리군에서는 17.86%, 7ppm 급이 처리군에서는 18.08% 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 증체량과 지표성분 함량 분석 결과 개발제품의 새우양식에 있어 최적의 사용농도는 5ppm으로 확인이 되었다. 하지만, 5ppm의 농도는 양식 농가에서 사용하기에는 제품의 원가가 높으며 현재 수산양식용으로 허용되는 셀레늄의 최대 함량으로 배합 과정 중 첨가 수준이 잘못되면 법적 허용치를 초과하는 문제가 발생할 수 있다. 그렇기 때문에 현재 나온 결과를 토대로 볼 때, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 혼합사료에 혼합하는 농도는 최저 농도인 1ppm로 혼합하는 것이 경제적으로 최적 제품 생산이 가능하다고 판단하였다. 다만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
(2) 셀레늄을 함유하는 사료조성물의 EMS 원인균에 대한 항병력 평가
셀레늄을 포함하는 사료조성물을 새우 양식용으로 사용하는 경우, 상기 사료조성물의 최적 혼합 농도는 사육 실험 결과 5ppm으로 확인이 되었다. 하지만, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 5ppm 농도로 배합사료에 혼합하는 것은 사육 농가에서 사용하기에 제품 단가가 높으며, 이는 사용성을 저하시켜 판매 부진을 유발할 수 있다. 그렇기 때문에 본 실험에서는 효과와 경제성을 고려하여 최종 제품의 농도를 1ppm으로 설정하기로 하였다. 1ppm 제품의 사용에 따른 EMS의 원인균인 비브리오 파라헤몰리티쿠스(Vibrio parahaemolyticus)에 대한 항병력 실험을 진행하여 개발제품의 효능을 확인하였다.
항병력 실험을 위해, 가로 50㎝, 세로 50㎝, 높이 50㎝의 아크릴 수조 3개에 염도 20‰의 멸균 증류수 20L를 각 수조에 넣고, 에어 버블러를 통해 2일간 순치하여 공격접종을 위한 환경을 조성하였다. 각 수조에 60일령 새우 10마리 씩 넣은 후 일반 사료, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm 농도로 혼합한 배합사료 제품(처리군), 셀레늄을 포함하지 않은 제형 사료를 각각 20일 급이 하였다. 20일 경과 후 비브리오 파라헤몰리티쿠스 균주를 각 수조에 105 CFU/㎖이 되도록 접종하였다. 접종 후 30일간 사육하면서 사망개체의 확인과 체중, 체장을 측정하여 개발제품 적용에 따른 항병력과 증체량을 확인 하였다.
표 12는 비브리오 파라헤몰리티쿠스 공격 접종 후 30일간 새우 생존 개체 측정 결과를 나타내는 표이고, 도 9는 비브리오 파라헤몰리티쿠스 공격 접종 후 30일간 새우 생존율 변화를 보여주는 그래프이다.
0일 10일 15일 20일 25일 30일
일반 사료 10 6 4 4 2 2
셀레늄을 포함하지 않는 제형 사료 10 7 5 5 4 4
셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm으로 혼합한 제품(처리군) 10 8 7 7 6 6
표 12 및 도 9를 참조하면, 공격접종 후 30일 경과 시 처리군에서는 총 6마리가 생존하였다. 하지만, 나머지 일반 사료를 급이한 대조군의 경우 2마리, 셀레늄을 포함하지 않는 제형 사료를 급이한 대조군에서는 4마리가 생존하였다. EMS의 원인균 접종에 의해 30일 경과 후 대조군들에서는 80%의 치사율을 확인하였다. 처리군에서는 40%의 치사율, 셀레늄을 포함하지 않는 제형 사료를 급이한 대조군에서는 60%의 치사율을 확인하였다. 이와 같이, 실시예들에 따른 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 혼합한 배합사료 제품은 병원성 미생물의 감염에 대한 방어 및 치료 효과가 있는 것을 확인할 수 있으며, 특히 셀레늄이 상기 미생물 감염에 대한 방어 및 치료에 있어서의 주요 인자로서 작용한다고 볼 수 있다.
표 13은 비브리오 파라헤몰리티쿠스 공격 접종 후 새우의 체내 미생물 분석 결과를 나타낸다.
접종 미생물 10일 20일 30일
일반 사료 2.30E+05 5.10E+02 5.60E+02 7.10E+02
셀레늄을 포함하지 않는 제형 사료 2.00E+05 4.80E+02 5.10E+02 5.50E+02
셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm으로 혼합한 제품(처리군) 2.10E+05 3.30E+02 4.70E+02 5.10E+02
표 13을 참조하면, 각 개체의 병원성 미생물 분석 결과 각 처리군 별로 균수의 차이는 크게 확인되지 않았다. 하지만, 앞서 언급한 결과처럼 생존율에서 큰 차이를 보였으며, 이는 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 혼합한 배합사료 제품의 급이가 새우의 면역력을 증진하여, 생존율을 향상시키는 것으로 해석이 된다.
(3) 사료조성물을 혼합하는 설정 농도에 따른 새우 증체량 변화 확인
EMS의 원인균인 비브리오 파라헤몰리티쿠스 공격 접종 후, 셀레늄을 함유하는 사료조성물이 혼합된 배합사료 제품 급이에 따른 방어 효과를 확인하였으며, 상기 배합사료 제품 급이에 따른 증체 평가를 진행하였다. 사육조건은 가로 50㎝, 세로 50㎝, 높이 50㎝의 아크릴 수조 3개에 염도 20‰의 멸균 증류수 20L를 각 수조에 넣고, 에어 버블러를 통해 2일간 순치한 후 50일령 새우 10미씩 사육하면서 10일, 15일, 20일, 25일, 30일 경과 시 새우의 무게와 길이를 측정하여 상기 사료조성물 제품 급이에 따른 성장 증가를 평가하였다.
도 10은 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 혼합한 배합사료 제품을 급이한 처리군 새우의 체중 변화 및 대조군 새우의 체중 변화를 보여주는 그래프이고, 도 11은 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 혼합한 배합사료 제품을 급이한 처리군 새우의 체중 변화 및 대조군 새우의 체장 변화를 보여주는 그래프이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm으로 혼합한 배합사료 제품을 30일간 급이한 처리군에서는 일반 사료를 급이한 대조군(control)에 비하여 47.5%의 체중이 증가함을 확인하였으며, 셀레늄을 함유하지 않는 제형 사료를 급이한 대조군(without selenium)에 비하여도 체중이 17.87% 증가한 것을 확인할 수 있다. 체장의 경우, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm으로 혼합한 배합사료 제품을 30일간 급이한 처리군에서는 일반 사료를 급이한 대조군(control)에 비하여 15.68%의 체장이 증가함을 확인하였으며, 셀레늄을 함유하지 않는 제형 사료를 급이한 대조군(without selenium)에 비하여도 체중이 7.69% 증가한 것을 확인할 수 있다.
5. 셀레늄을 함유하는 사료조성물의 현장 적용성 평가
상기의 사육 실험은 외부환경과 인접하고 있어, 다양한 변수가 발생할 수 있으며, 제품의 다변화를 위해 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm, 3ppm으로 혼합한 제품들로 시제품들을 제작 후 사양시험을 진행하였다.
(1) 사양실험 조건
사양시험은 충남 태안군 근흥면에 위치한 새우 양식농가에서 진행하였으며, 사육지의 면적은 1ha로 3개의 호지를 사용하였다. 각 호지별로 입식된 치하의 양은 약 300,000미로 2015년 5월 17일 입식 후 40일 경과 후 개발 제품을 급이 시작 하였으며, 각 호지별로 수확이 진행된 9월 중순까지 실험을 진행하였다. 도 12는 양식 호지의 전경 및 치하 샘플을 채취하는 모습을 보여주는 사진들이다. 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제품 급이에 따른 효과를 보기 위하여 급이 후 10일 주기로 양식 새우를 회수하여 증체를 측정하였으며, 각 호지별 사료 사용량과 DO, pH, 염도, NH3 함량 분석을 진행하였으며, 최종 수확량을 통해 개발 제품의 효과를 검증 하였다.
(2) 호지별 결과
셀레늄을 함유하는 사료조성물의 혼합 농도별 배합사료 급이 효과를 확인하기 위하여 D사의 배합사료에 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm, 3ppm 농도로 배합 한 후, 40일령 치하 시기부터 하루 4회씩 상기 배합사료를 급이를 진행하였다. 급이가 시작된 일부터 10일 주기로 치하를 포획 한 후 체중을 측정 하였다. 사육 기간은 새우의 무게로 평가하였으며, 구매도가 큰 1㎏당 40미가 되도록 1미당 25g 이 되면 각 호지의 새우를 전부 수확하였다.
도 13은 셀레늄을 함유하는 사료조성물이 혼합되는 농도별 배합사료를 급이한 결과, 새우의 증체 변화를 보여주는 그래프이다.
도 13을 참조하면, 사육실험 결과 대조군의 경우(control) 1미당 25g이 되는 사육기간은 126일이였으며, 상기 사료조성물이 1ppm 농도로 혼합된 배합사료 급이 시 1미당 25g이 되는 사육기간은 대조군에 비해 4일 단축된 122일이었고, 상기 ㅅ사료조성물이 3ppm 농도로 혼합된 배합사료 급이 시에는 1미당 25g이 되는 사육기간은 13일 단축된 113일로 확인되었다. 이와 같이, 상기 사료조성물이 3ppm의 농도로 혼합된 배합사료를 급이한 경우 가장 높은 효과를 보였다. 사육 실험 결과에는 셀레늄을 함유하는 사료조성물의 혼합 농도가 높아질수록 증체량이 증가하는 경향을 확인하였으며, 이는 사료 전환율이 높다는 의미이며, 이를 사양 시험에서 급이 되는 사료의 양을 측정하여 확인하였다.
아래 표 14는 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 혼합하지 않은 사료를 급이한 호지에 대한 분석표이고, 표 15는 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm의 농도로 혼합한 배합사료를 급이한 호지에 대한 분석표이며, 표 16은 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 3ppm의 농도로 혼합한 배합사료를 급이한 호지에 대한 분석표이다.
date DOC Feed DO pH Salinity NH3
subtotal(㎏) Total (㎏) 6:00 15:00 6:00 15:00 ppt ppm
05월 17일 1 0 0 6.7 6.8 7.6 7.8 27 0.00
05월 26일 10 32 32 7.1 7.6 7.7 7.6 28 0.00
06월 05일 20 81 113 6.5 7.9 7.5 7.7 28 0.02
06월 15일 30 105 218 6.3 7.3 7.9 7.9 27 0.01
06월 25일 40 154 372 6.4 7.2 8.1 8.3 27 0.04
07월 05일 50 217 589 6.8 8.6 8 8.1 28 0.03
07월 15일 60 369 958 6.2 8.7 7.6 7.7 29 0.06
07월 25일 70 505 1,463 6.8 9.3 8.4 8.3 29 0.04
08월 04일 80 642 2,105 6.5 8.4 8.2 8.4 28 0.06
08월 14일 90 953 3,058 4.2 9.3 8.5 8.2 27 0.11
08월 24일 100 1,134 4,192 3.9 10.2 8.3 8.1 26 0.13
08월 31일 107 707 4,899 2.6 6.2 8.6 8.5 27 0.10
09월 06일 113 585 5,484 4.6 6.8 8.2 8.4 27 0.07
09월 15일 122 780 6,264 5.2 6.4 7.7 8.1 26 0.06
09월 19일 126 420 6,684 4.8 6.3 8.1 8.2 27 0.06
date DOC Feed DO pH Salinity NH3 Chemical application
subtotal(㎏) Total (㎏) 6:00 15:00 6:00 15:00 ppt ppm Selenium (㎏)
05월 17일 1 0 0 6.8 7 7.7 7.8 26 0.00 　
05월 26일 10 35 35 6.9 7.2 7.5 7.6 26 0.00 0.35
06월 05일 20 82 117 6.6 7.4 7.5 7.6 27 0.00 0.82
06월 15일 30 119 236 6.3 7.3 7.4 7.6 27 0.03 1.19
06월 25일 40 167 403 6.4 7.2 7.6 7.7 27 0.01 1.67
07월 05일 50 230 633 6.8 8.4 7.7 7.6 26 0.00 2.3
07월 15일 60 359 992 6.2 8.7 7.6 7.9 25 0.04 3.59
07월 25일 70 531 1,523 5.6 8.9 7.9 8.1 25 0.06 5.31
08월 04일 80 639 2,162 5.3 9.1 7.6 7.8 25 0.05 6.39
08월 14일 90 886 3,048 5.6 9.2 7.9 8.1 26 0.03 8.86
08월 24일 100 976 4,024 5.8 9.6 8.3 8.1 26 0.05 9.76
08월 31일 107 873 4,897 5.2 8.1 8.2 8.1 25 0.07 8.73
09월 06일 113 745 5,642 4.6 7.9 7.8 8 25 0.06 7.45
09월 15일 122 737 6,379 5.2 6.4 7.7 8.1 26 0.05 7.37
date DOC Feed DO pH Salinity NH3 Chemical application
subtotal(㎏) Total (㎏) 6:00 15:00 6:00 15:00 ppt ppm Selenium (Kg)
05월 17일 1 0 0 6.5 6.7 7.3 7.5 26 0.00 　
05월 26일 10 29 29 6.4 6.8 7.5 7.6 26 0.00 0.87
06월 05일 20 75 104 5.7 6.4 7.4 7.7 26 0.01 2.25
06월 15일 30 118 222 5.8 7.1 7.4 7.6 25 0.03 3.54
06월 25일 40 162 384 5.5 6.5 7.3 7.6 25 0.03 4.86
07월 05일 50 215 599 5.8 6.9 7.7 8.2 26 0.05 6.45
07월 15일 60 367 966 5.3 7.1 7.9 8.3 26 0.06 11.01
07월 25일 70 605 1,571 5.6 7.6 7.9 8.1 26 0.02 18.15
08월 04일 80 843 2,414 5.7 8.2 7.4 7.7 25 0.05 25.29
08월 14일 90 1,076 3,490 5.3 8.4 7.9 8.1 26 0.09 32.25
08월 24일 100 1,168 4,658 5.8 8.6 7.7 8.2 26 0.06 35.04
08월 31일 107 864 5,522 5.2 7.9 8.2 8.4 26 0.07 25.92
09월 06일 113 604 6,126 5.8 7.9 7.9 8 26 0.06 18.12
표 14 내지 표 16을 참조하면, 실험을 한 3곳의 양식 호지의 사육기간 동안의 사료 사용량을 측정 하였다. 셀레늄을 혼합하지 않은 사료를 급이한 대조군에서는 총6,684㎏의 사료를 사용하였으며, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm 농도로 혼합한 배합사료를 급이한 처리군에서는 6,379㎏, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 3ppm 농도로 혼합한 배합사료를 급이한 처리군에서는 6,126㎏의 배합사료를 사용한 것을 확인하였다. 이와 같이, 셀레늄을 함유하는 사료조성물의 혼합 농도를 높일수록 배합사료의 사용량이 감소하는 것을 확인하였다. 상기 결과를 통해 확인할 수 있는 사료 전환율(FCR, Feed conversion rate)은, 대조군의 경우 1.37, 상기 사료조성물을 1ppm로 혼합한 배합사료를 급이한 처리군은 1.13, 상기 사료조성물을 3ppm로 혼합한 배합사료를 급이한 처리군은 1.10으로 확인이 되었다.
이러한 결과는, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 혼합한 배합사료의 급이가 사료의 사용량을 낮추면서도 양식 새우의 성장을 촉진하여, 농가에 경제적인 부담이 가장 큰 사료의 구입비를 절감 할 수 있는 것을 의미한다. 축산과 달리 수산의 경우 잔여 사료의 회수가 어려운 환경적인 특성을 가지고 있다. 양식 환경에서 잔여사료는 수중의 미생물과 조류의 성장을 촉진 시키고, 잔여 사료의 부패로 인하여 양식장의 NH3의 생성을 촉진하게 된다. 잔여사료에 의하여 대량 증식된 미생물 및 미세조류는 수중의 용존산소를 급격하게 저감시키고, 이는 양식 환경의 NH3 함량 증가와 함께 집단 폐사를 유발하는 주요 원인으로 작용한다. 본 발명에 따르면, 실시예들에 따른 사료조성물을 포함하는 배합사료를 이용하면, 전체 사료의 사용량이 저감되어, 잔여 사료에 의한 부패 및 미생물, 미세조류의 대량 증식을 억제할 수 있다.
양식 환경에서 가장 중요한 요인 중 하나는 용존산소량이다. 새우 양식 과정 중 적정 용존 산소 농도는 5㎎/ℓ이며, 그 이하가 되면 산소 부족으로 인하여 집단 폐사가 유발될 수 있다. 급격한 용존 산소 하락의 원인은 새우의 체중 증가만으로 발생하지 않으며, 양식장 환경에서 미생물이나, 조류의 이상증식 현상으로 인하여 유발된다. 그렇기 때문에 양식농가에서는 액체산소, 수중 산소 공급 장치 등 부가적인 비용을 지불하면서 양식 환경의 용존 산소를 유지하려고 노력하고 있다. 따라서 본 실험을 진행하고 있는 양식 호지 3곳의 용존산소를 측정하여 셀레늄을 함유하는 사료조성물이 혼합된 배합사료의 급이에 따른 양식 호지의 용존산소량 변화를 확인하였다.
도 14는 급이 실험 양식 호지들의 용존산소량 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 14를 참조하면, 셀레늄을 함유하지 않는 사료를 급이한 대조군(control)의 경우 양식 80일부터 용존 산소가 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있다. 반면 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm으로 혼합한 배합사료를 급이한 처리군에서는 양식 100일부터 용존 산소가 감소하며, 특히, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 3ppm으로 혼합한 배합사료를 급이한 처리군에서는 평균 6.55㎎/ℓ의 용존 산소를 유지하는 것을 확인하였다.
이는, 실시예들에 따른 배합사료를 사용한 경우, 새우 양식에 사용되는 사료의 양이 감소하여 유해 미세조류, 미생물의 발생 빈도가 낮기 때문인 것으로 판단이 된다.
표 17은 급이한 사료별 양식 결과를 나타내고, 표 18은 실험 양식 호지별 생산성 결과를 보여준다.
호지 호지크기 Stocking Harvest Feed FCR Survival
Date Quantity (pcs) DOC Biomass (kg) Weight (g) ㎏ % %
대조군 1ha 126 300,000 126 4,915.0 25.8 6,748.0 1.37 63.5
1ppm 1ha 122 300,000 122 5,640.0 25.6 6,397.0 1.13 73.4
3ppm 1ha 113 300,000 113 5,586.0 25.0 6,135.0 1.10 74.5
Items Control 1ppm 3ppm
Initial Number of Shrimp 300,000 300,000 300,000
Survival Rate (%) 63.5 73.4 74.5
Average final weight of Shrimp (g) 25.8 25.6 25.0
Total Production of Shrimp (㎏) 4,915 5,640 5,586
Feed Conversion Rate (%) 1.37 1.13 1.10
Average Consumption of Feedstuff (㎏) 6,748 6,397 6,135
Unit Price of Feedstuff (USD/㎏) 2.0 2.0 2.0
Total Cost of Feedstuff (USD) 13,496 12,794 12,270
Unit Price of Shrimp (USD/㎏) 16 16 16
Total Sales Price of Shrimp Production (USD) 78,640 90,240 89,376
Consumption Amount of Product (㎏) 0 64.0 184.0
Cost of Product (USD) 0 1,280 3,680
양식 실험을 종료한 후, 각 호지별로 수확된 새우의 판매금액을 토대로 개발 제품의 경제적인 효과를 평가하였다. 셀레늄을 함유하지 않는 사료를 급이한 대조군의 경우, 총 생산량 4,915㎏으로 78,172천원, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm농도로 혼합한 배합사료를 급이한 처리군은 5,640㎏으로 92,935천원, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm농도로 혼합한 배합사료를 급이한 처리군은 5,586㎏으로 92,527천원으로 확인되었다. 1ppm 처리군은 대조군 대비 14,762천원, 3ppm 처리군은 14,354천원으로 급이에 따른 경제적인 소득 증가를 확인할 수 있었다. 또한 1ppm 처리군에서 양식 기간을 4일 단축 하였으며, 3ppm 처리군에서는 13일을 단축 하는 효과를 확인할 수 있었으며, 새우의 생존율 역시 1ppm 처리군에서 15.5%, 3ppm 처리군에서 17.3%로 향상되었고, 생산량은 1ppm 처리군에서 14.8%, 3ppm 처리군에서는 13.7%로 뚜렷한 개선 효과를 확인할 수 있었다.
결론적으로, 사양실험 결과 경제적인 소득 증가측면에서는 배합사료에 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm으로 혼합하는 것이 가장 효과적이며, 양식 기간을 단축 측면에서는 배합사료에 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 3ppm으로 혼합하는 것이 가장 효과적이었다.
(3) 개발제품 사용 호지의 환경 평가
셀레늄을 사료에 혼합하는 경우, 가장 문제가 될 수 있는 것은 양식장 내 셀레늄의 농축 현상이다.
본 발명의 발명자들은 개발 제품의 사용량이 양식수에 직접적으로 처리하지 않으며, 배합사료에 혼합하기 때문에 사용량이 전체 면적 대비 극소량이 사용되며, 양식장에서 농축 및 침전 현상을 유발하지 않을 것이라고 예상하였다. 이 점을 확인하기 위하여 실시예들에 따른 배합사료 급이 전 양식장의 토양을 채토한 후 셀레늄과 중금속 분석을 진행하였으며, 양식이 종료된 후에 다시 양식장의 토양을 채토하여, 셀레늄과 중금속 분석을 추가로 진행하여 개발 제품 급이에 따른 양식장 내의 셀레늄 함량 변화와 중금속 함량을 확인하였다.
표 19는 실시예들에 따른 배합사료 급이 전과 급이 후의 양식장 토양 내 중금속 분석 결과를 나타내는 표이다.
(단위: ppm)
호지 0일 130일
Se Pb Hg Cd Se Pb Hg Cd
대조군 ND 0.01 0.01 ND ND 5.82 0.01 0.38
1ppm ND 0.01 0.01 ND ND 2.72 0.01 0.31
3ppm ND 0.01 0.01 ND ND 1.72 0.01 0.29
표 19를 참조하면, 양식장의 토양을 채토 하여 셀레늄 분석을 한 결과 양식 시작 시의 토양과 양식 종료 후의 토양에서 전부 셀레늄이 검출되지 않았다. 그 이유는 셀레늄을 포함하는 사료조성물의 사용량과 연관이 있는 것으로 판단이 되며, 1ppm 농도로 셀레늄 사료조성물이 혼합된 배합사료가 사용된 경우 상기 사료조성물은 64㎏, 3ppm 농도로 셀레늄 사료조성물이 혼합된 배합사료가 사용된 경우 상기 사료조성물은 184㎏으로 사용이 되어 토양 내에 축적이 되거나, 문제를 유발할 정도의 농도가 되지 않는 것으로 사료된다.
하지만, 주요 중금속인 납, 수은 카드뮴의 경우 양식 시작 전에는 토양에서 문제가 되지 않을 정도로 미량 검출되거나, 불검출이었지만 양식이 종료된 후에는 납은 최대 5.82ppm, 카드뮴은 0.38ppm으로 양식 전에 비하여 높게 검출이 되었다. 이는 수산 양식에 사용되는 배합사료의 주 단백질원인 어분에서 기인한 것으로 판단되며, 어분 급이에 따른 양식 종 체내의 중금속 증가에 대한 기존 발표 문헌들과 유사한 경향을 보였다. 장기간 양식이 진행된 곳의 경우 이 보다 높은 중금속에 오염이 되어 있을 것으로 판단이 된다. 또 한 중금속에 오염된 곳에서 양식된 새우는 체내에 중금속이 농축되어 이를 소비하는 사람에게 중금속 농축의 문제를 유발 할 것으로 판단이 된다. 개발 제품의 주요 성분은 셀레늄이며, 셀레늄의 주요한 효과 중 하나는 중금속의 배출 효과이다. 본 연구에서는 사양시험이 진행된 3호지의 새우를 양식이 종료된 시점에 회수하여 체내 중금속 분석을 통하여 개발 제품 급이에 따른 중금속 배출 효과를 확인 하였다. 아래 표 20은 사양 실험을 진행한 호지에서 양식한 새우들의 체내 중금속 함량을 분석한 결과를 나타낸다.
호지 Pb Hg Cd
대조군 ND 0.08 2.5
1ppm ND 0.08 1.22
3ppm ND 0.08 1.16
중금속 분석 결과 양식장 토양에서 가장 큰 농도로 오염이 되었던 납은 예상외로 양식 새우에서는 검출이 되지 않았으며, 수은의 경우 토양 대비 약 8배 높게 나왔다. 새우 체내에서 가장 큰 농도로 검출된 것은 카드뮴으로 대조군에서는 2.5ppm으로 가장 높게 나왔다. 반면 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 1ppm 농도로 혼합한 배합사료를 급이한 처리군에서는 카드뮴의 농도가 1.22ppm으로 대조군 대비 51.2% 저감되었으며, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 3ppm 농도로 혼합한 배합사료를 급이한 처리군에서는 카드뮴의 농도가 1.16ppm으로 대조군 대비 53.6% 저감되었다. 이에 따라, 셀레늄의 중금속 배출효과를 확인할 수 있으며 그 중 카드뮴의 체내 배출 효과가 가장 우수한 것으로 확인이 되었다.
(4) 배합사료 급이에 따른 양식 새우의 기능성 성분 변화
배합사료에 함유된 셀레늄은 체내에서 메티온(Methione), 시스틴(Cystine)과 결합하여 셀레노아미노산으로 합성된다. 셀레노아미노산은 체내에서 비타민E에 비하여 약 2,900배 높은 항산화 활성을 가지는 글루타티온(Glutathione)의 전구체로 이용된다. 본 실시예에서는, 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 혼합한 배합사료 제품을 농도별로 급이한 새우의 체내 글루타티온 함량을 분석하여 기능성 증진 효과를 평가하였다.
표 21은 배합사료 급이에 따른 양식 새우의 글루타티온 함량을 분석한 결과를 나타낸다.
호지 Glutathione Oxidation Glutathione reduced
ppb ppb
대조군 429.5 830
1ppm 446.2 1,630
3ppm 505.7 2,890
체내 글루타티온은 산화형(Glutathione Oxidation)과 환원형(Glutathione reduced)으로 존재하고 있으며, 산화형의 경우 1ppm 처리군에서 대조군대비 3.89% 증가하였으며, 3ppm 처리군에서는 17.74% 증가하였다. 환원형의 경우 1ppm 처리군에서 대조군대비 96.39% 증가하였으며, 3ppm 처리군에서는 248.19%로 높은 증가를 확인하였다. 이는 글루타티온의 기능으로 알려진 항산화 활성, 면역력 향상, 환경 스트레스 저감 등의 효과를 나타내기 때문에 양식 새우의 생존율을 향상하는 것으로 해석될 수 있으며, 앞서 사양실험을 통해 양식 새우의 생존율이 1ppm 처리군에서 대조군대비 9.9%, 3ppm 처리군에서 11% 향상된 원인으로 판단이 된다. 글루타티온 함량 증가 결과를 바탕으로 각 호지별 양식 새우의 항산화 활성을 DPPH 라디칼 소거능을 통해 체내 항산화 활성 증가를 확인하였다.
도 15는 급이 실험 양식 호지에 따른 양식 새우의 항산화 활성 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15를 참조하면, 셀레늄 미함유 사료와 셀레늄을 함유하는 사료조성물이 혼합된 배합사료 급이에 따른 양식 새우의 DPPH 라디칼 소거능 분석 결과, 1ppm 처리군에서는 대조군 대비 10.3% 증가하였으며, 3ppm 처리군은 대조군 대비 20.56% 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 글루타티온 함량 분석 결과와 같이, 셀레늄을 함유하는 사료조성물이 혼합된 배합사료의 급이가 새우의 항산화 활성을 증가시키기 때문인 것으로 보이며, 항산화 활성 증가의 원인은 체내의 글루타티온 함량 증가에 따른 것으로 파악된다.
이러한 결과에 따르면, 실시예들에 따른 사료조성물이 혼합된 배합사료는 새우 체내에서 강력한 항산화 물질인 글루타티온 합성을 증가시키고, 이에 따라 새우의 항산화 능력이 향상되어 면역력 증가 및 환경 스트레스 저감 효과를 가져와, 새우의 생존율을 향상시키는 것으로 판단된다.
6. 대량 생산 공정 평가
셀레늄을 함유하는 사료조성물 중 액상 제형의 경우, 용매의 특성상 혼합도가 일정하지만, 분말 제형의 경우 혼합 시간에 따른 균질도가 다를 수 있다. 혼합 시간의 설정이 없으면 제품의 품질이 일정하게 유지될 수 없고, 이로 인하여 제품 급이에 따른 효과가 불균일하게 나타날 수가 있다. 그렇기 때문에 본 발명의 발명자들은 분말 제품의 혼합 시간에 따른 지표 성분인 셀레늄의 함량을 분석하여 최적 혼합 시간을 설정하였다.
시제품을 생산하기 위해서 10㎏ 소형 혼합기를 이용하여 혼합 시간에 따른 셀레늄 함량 분석을 통해 적정 혼합 시간을 결정하였다.
표 22는 시제품의 분말 조성을 나타낸다.
Composition Inclusion rate (%) Recruitment stock (g)
Vitamin C 8 800
Selenium 12.5 1,250
Aminolevulinic acid 0.1 10
Betaine 0.002 0.2
Sorbitol 12 1,200
Choline chloride 10 1,000
Diluting agent 57.4 5,739.8
total volume 100 10,000
시제품의 생산에 사용된 성분은 비타민 C(Vitamin C), 아미노레불린산(Aminolevulinic acid; ALA), 베타인(Betaine), 솔비톨(Sorbitol), 염화콜린(Choline chloride)과 증량제로서 덱스트로스(Dextrose)를 이용하였다. 주요 성분인 셀레늄은 최종 시제품에 2,000ppm이 되도록 분말을 첨가하였다. 10㎏ 혼합기에 개발 제품에 사용되는 조성을 첨가한 후 1분, 5분, 10분, 20분 혼합한 후 소량 분할하여 셀레늄 분석을 의뢰하였다.
표 23은 혼합 시간에 따른 셀레늄 함량에 대한 분석 결과를 나타낸다.
Mix time 1min 5min 10min 20min
Selenium(ppm) 3,252 3,264.29 2,369.16 3,574.75
Total volume(㎏) 10 10 10 10
혼합 시간별로 제작한 시제품의 셀레늄 함량 분석 결과 1분 혼합 후 3,252ppm, 5분 혼합 시 3,264ppm, 10분 혼합 시 2,369.16ppm, 20분 혼합 시 3,574.75ppm으로 확인이 되었다. 시제품을 생산하기 위하여 첨가한 셀레늄의 함량은 2,000ppm 기준으로 하였으며, 표 23에 나타난 바와 같이 10분 혼합 시간에서 예상 농도와 유사하게 나왔다. 1분과 5분의 경우 혼합이 균질하게 이루어지지 않는 것으로 판단이 된다. 20분의 경우 시제품의 성상에서 쏠림 현상이 관찰되었으며, 이는 장시간 혼합에 따른 부형제 간 밀도 차이에 의하여 혼합도가 떨어지는 것으로 판단된다. 본 결과를 통해서 분말 제품의 혼합을 위해서는 최소 10분 혼합을 하여야 하며, 10분 이상 혼합 할 시에는 제품의 균질화가 낮을 것으로 판단된다. 시제품을 생산하기 위한 적정 혼합 시간은 10분으로 설정하였다.
10분간 혼합 한 시제품은 알루미늄 백에 보관 한 후 1개월 단위로 수분 함량 측정을 통해 저장 기간 중 변화를 확인하였으며, 6개월 경과 후 지표 성분인 셀레늄 분석을 통해 개발 제품의 성상 변화를 확인 하였다.
표 24는 분말 제형의 시제품 저장 기간별 수분함량 및 셀레늄 함량을 분석한 결과를 보여준다.
Month M.O Selenium
% ppm
0 6.80 2369.16
1 6.51
2 7.03
3 6.95
4 6.81
5 6.99
6 7.04 2661.29
분말 제품의 저장 기간별 수분 함량 측정 결과 수분은 초기 6.8%에서 6개월경과 시 7.04%로 6개월 간 수분 함량의 변화가 크지 않는 것으로 확인이 되었다. 셀레늄 분석 결과 제작 당시 2,369.16ppm에서 저장 6개월경과 후 2,661.29ppm으로 확인이 되어 함량의 변화가 크지 않는 것을 확인할 수 있었다. 함량이 증가 한 이후는 제품을 보관하는 알루미늄 백에 시제품을 넣고 밀봉 과정에서 공기가 많이 들어갔고, 이로 인해 포장지 내부의 빈 공간이 많아서 보관 및 개봉 시 진동에 의한 쏠림 현상으로 파악이 된다. 수분함량과 셀레늄 분석 결과를 통해 개발 제품은 저장 6개월 간 제품의 품질 저하가 이루어지지 않는 것을 확인 할 수 있었다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (25)

  1. 셀레늄을 함유하는 사료조성물로서,
    상기 사료조성물은 500ppm 내지 2000ppm의 셀레늄을 함유하되,
    액상 제형 또는 분말 제형인 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사료조성물은 산성인 액상 제형인 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사료조성물은 분말 제형으로 형성되되, 부형제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부형제는 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 알지네이트(Alginate), 카복시메틸셀룰로오스(CarboxyMethylCellulose; CMC), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 분말 제형의 사료조성물은 셀레늄을 포함하는 액상 혼합물로부터 동결건조를 통해 형성되며,
    상기 동결건조 전의 셀레늄을 포함하는 액상 혼합물은 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 50vol% 함량으로 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    동결건조 전의 액상 혼합물은 글루코오스를 50vol% 함량으로 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물.
  7. 제3항에 있어서,
    비타민 C(Vitamin C), 아미노레불린산(Aminolevulinic acid; ALA), 베타인(Betaine), 솔비톨(Sorbitol), 염화콜린(Choline chloride) 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    증량제로서 덱스트로스(Dextrose)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물.
  9. 배합사료로서,
    셀레늄을 함유하는 사료조성물을 포함하되,
    상기 셀레늄을 함유하는 사료조성물은 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 사료조성물인 것을 특징으로 하는 배합사료.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 셀레늄을 함유하는 사료조성물은 1ppm 이상 5ppm 이하의 농도로 포함된 것을 특징으로 하는 배합사료.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 배합사료는 수산물 양식용인 것을 특징으로 하는 배합사료.
  12. 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법으로서,
    상기 사료조성물은 500 내지 2000ppm의 셀레늄을 함유하되, 액상 제형 또는 분말 제형로 형성되는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 사료조성물은 분말 제형으로 형성되되,
    셀레늄을 준비하는 단계;
    상기 셀레늄을 건조하는 단계;
    상기 건조된 셀레늄을 분말화하는 단계; 및
    상기 셀레늄 분말을 추가 성분과 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 셀레늄을 준비하는 단계에 있어서, 상기 셀레늄은 나노 셀레늄인 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 셀레늄을 준비하는 단계는, 액상 셀레늄과 부형제를 혼합하여 액상 혼합물을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 부형제는, 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 알지네이트(Alginate), 카복시메틸셀룰로오스(CarboxyMethylCellulose; CMC), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 액상 셀레늄과 부형제가 혼합된 액상 혼합물은, 글루코오스(Glucose), 시트릭산(Citric acid), 탈지유(Skim milk), 말토오스(Maltose), 베타인(Betaine) 및 타우린(Taurin) 중 적어도 하나를 50vol% 함량으로 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 액상 혼합물은 글루코오스를 50vol% 함량으로 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 셀레늄을 건조하는 단계는, 상기 셀레늄을 동결건조하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 추가 성분은, 비타민 C(Vitamin C), 아미노레불린산(Aminolevulinic acid; ALA), 베타인(Betaine), 솔비톨(Sorbitol), 염화콜린(Choline chloride) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 추가 성분은 증량제로서 덱스트로스(Dextrose)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 셀레늄 분말을 상기 추가 성분과 혼합하는 단계는, 5분 초과 20분 미만의 시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  23. 제12항에 있어서,
    상기 사료조성물은 액상 제형으로 형성되되,
    셀레늄을 준비하는 단계;
    상기 셀레늄에 기능성 부형제를 첨가하는 단계;
    상기 셀레늄과 기능성 부형제를 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합된 셀레늄과 기능성 부형제를 정량 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조방법.
  24. 배합사료 제조방법으로서,
    셀레늄을 함유하는 사료조성물 제조하는 단계; 및
    상기 사료조성물을 추가 사료 성분과 혼합하는 단계를 포함하되,
    상기 셀레늄을 함유하는 사료조성물을 제조하는 단계는 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 따른 제조방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 배합사료 제조방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 셀레늄을 함유하는 사료조성물은 1ppm 이상 5ppm 이하의 농도로 포함된 것을 특징으로 하는 배합사료 제조방법.
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