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문제 정의
- 그러나 불가사리의 효소가수분해물을 첨가한 사료를 횐쥐에 급여했을 경우중독 또는 성장 저하가 나타나지 않았다는보고(Higashi 등, 1955)가 있으므로 불가사리는 발효처리과정을 통하여 사료화도 가능할수 있다고 사료된다. 따라서 본 연구에서는불가사리를 열수와 용매 추출방법을 이용하여 추출물에 대한 항균효과를 검토하였다. 또한 불가사리의 사료자원화를 위하여 처리방법에 따른 영양소 조성의 차이를 구명하고, 사료적 가치를 평가하고자 산란계에 급여하여 소화실험을 수행하였다.
제안 방법
- In vitro에서 불가사리 추출물의 항균능력을 측정하기 위하여 병원성 미생물과 유산균의 성장실험을 실시하였다. 미생물 성장실험은 121℃에서 15분간 멸균한 0.
- 대사실험을 수행하기 전에 공시동물은 1주간의 예비사양 기간을 두어 환경에 적응하도록 하였으며, 소화관 내용물을 제거하기 위하여 측정 전 48시간 동안 절식시킨 후 강제급이법(Sibbald, 1976)에의하여 총 5일간 실행하였다. 강제급여는 산화크롬(Cr2O3)을 0.2% 첨가한 시료를 수당 30g씩 가루 상태로 급이하였다. 수거된 계분에서 이물질을 제거하였으며, 분은 5% HC1 을 처리하여 건조기에서 60 ℃ 로 72시간 건조한 후에 건물 배설량을 계산하였다.
- 수용성 물질은 열수추출법을 이용하여 추출.농축하여항균 실험용 시료를 제조하였으며, 지용성물질은 100% 에탄올에 24시간 침지하여 추출한 시료를 10% TCA 용액을 첨가하여 2, 900rpm으로 10분 동안 원심분리 한 후 용해성 분획을 항균실험에 이용하였다.
- 공시하였다. 대사실험을 수행하기 전에 공시동물은 1주간의 예비사양 기간을 두어 환경에 적응하도록 하였으며, 소화관 내용물을 제거하기 위하여 측정 전 48시간 동안 절식시킨 후 강제급이법(Sibbald, 1976)에의하여 총 5일간 실행하였다. 강제급여는 산화크롬(Cr2O3)을 0.
- 따라서 본 연구에서는불가사리를 열수와 용매 추출방법을 이용하여 추출물에 대한 항균효과를 검토하였다. 또한 불가사리의 사료자원화를 위하여 처리방법에 따른 영양소 조성의 차이를 구명하고, 사료적 가치를 평가하고자 산란계에 급여하여 소화실험을 수행하였다.
- lmL씩도말하여 총균수를 측정하였다. 또한 특정미생물에 대한 항균능력 평가를 위하여 inhibition zone test를 실시하였다.
- 성장실험을 실시하였다. 미생물 성장실험은 121℃에서 15분간 멸균한 0.1% peptone 용액에 불가사리의 수용성 추출물과 지용성추출물을 0-4%가 되도록 각각 첨가한 후, E. coli 0157, S. typhimurium, S. garinarum, L. monocytogens, B. coagulans, L. casei and L. rhamnosus 를 접종하였다. 병원성 미생물은 37T 에서 24시간 배양하여 tryptic soy agar 평판배지에 각각 O.
- rhamnosus 를 접종하였다. 병원성 미생물은 37T 에서 24시간 배양하여 tryptic soy agar 평판배지에 각각 O.lmL씩 도말하여 총균수를측정하였으며, 유산균은 37P에서 48시간 배양하여 MRS agar 평판배지에 각각 O.lmL씩도말하여 총균수를 측정하였다. 또한 특정미생물에 대한 항균능력 평가를 위하여 inhibition zone test를 실시하였다.
- 불가사리 주줄물의 항균효과를 실험하기위하여 열수추출물과 에탄올 추출물을 0에서 4%까지 수준별로 첨가하여 첨가수준이 미생물 성장(Table 1과 Table 2)에 미치는 영향을조사하였다. 열수추출물은 대장균, 살모넬라균, 유산균 및 식중독균의 생장에서 억제효과를 나타내지 못하였다.
- 불가사리는 분쇄 전에 1051:에서 48시간 건조한 후 전정가위로 절단하여실험실내 사료분쇄기로 분쇄하여 영양소 평가 및 소화실험에 이용하였다. 불가사리 분말의 extrusion 가공은 김 등'(1999)의 방법과동일한 조건에서 수행하였디.
- 불가사리 분말의 extrusion 가공은 김 등'(1999)의 방법과동일한 조건에서 수행하였디. 불가사리의 발효는 액상발효를 하였으며, 효소는 시판용단백질 분해효소(Protease)를 0.01% 첨가하였고, 다른 처리구에는 효소제를 첨가하지 않았다. 한편 불가사리 발효액은 발효가 완료된 후에 하층에 침전된 칼슘입자를 제거한후에 시료 및 소화율 분석 시료로 이용하였다.
- 2% 첨가한 시료를 수당 30g씩 가루 상태로 급이하였다. 수거된 계분에서 이물질을 제거하였으며, 분은 5% HC1 을 처리하여 건조기에서 60 ℃ 로 72시간 건조한 후에 건물 배설량을 계산하였다. 분과 사료의 일반성분과 화학분석은 AOAC(1994)에의해 각각의 영양소를 측정하여 영양소 이용율을 구하였다.
- 시료의 일반 조성분 분석은 AOAC(1994)에준하여 수행하였고, 아미노산 분석은 시료 0.4g 을 6N HC1 로 가수분해한 다음 PITC (Phenylisothiocyanate) 유도체 시약으로 반응시켜 희석한 후 HPLC(Waters P/N 07370)에주입하여 측정하였다.
- 01% 첨가하였고, 다른 처리구에는 효소제를 첨가하지 않았다. 한편 불가사리 발효액은 발효가 완료된 후에 하층에 침전된 칼슘입자를 제거한후에 시료 및 소화율 분석 시료로 이용하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 불가사리는 국내 해변일대에서 수집된 아무르 불가사리로서 -80P 에서 동결 보관 후, 추출전에 분쇄하여 수용성과 지용성 물질을 추출하였다. 수용성 물질은 열수추출법을 이용하여 추출.
- 불가사리의 영양소 이용율을 측정하기 위하여 공시동물로는 60주령 산란계를 이용하였으며, 실험설계는 4처리 처리당 6수씩 총 24수를 공시하였다. 대사실험을 수행하기 전에 공시동물은 1주간의 예비사양 기간을 두어 환경에 적응하도록 하였으며, 소화관 내용물을 제거하기 위하여 측정 전 48시간 동안 절식시킨 후 강제급이법(Sibbald, 1976)에의하여 총 5일간 실행하였다.
데이터처리
- 본 실험에서 얻어진 결과의 유의성 검정은 SAS(1996)에 의하여 분산분석을 실시하였으며, 처리 평균 간 유의성 검정은 Duncan의 다중검정법을 이용하여 실시하였다.
이론/모형
- 수거된 계분에서 이물질을 제거하였으며, 분은 5% HC1 을 처리하여 건조기에서 60 ℃ 로 72시간 건조한 후에 건물 배설량을 계산하였다. 분과 사료의 일반성분과 화학분석은 AOAC(1994)에의해 각각의 영양소를 측정하여 영양소 이용율을 구하였다.
- 불가사리의 사료적 가치 평가를 위한 시료제조의 방법으로 분쇄와 발효법을 이용하여가공하였다. 불가사리는 분쇄 전에 1051:에서 48시간 건조한 후 전정가위로 절단하여실험실내 사료분쇄기로 분쇄하여 영양소 평가 및 소화실험에 이용하였다.
- 지용성 물질을 추출하였다. 수용성 물질은 열수추출법을 이용하여 추출.농축하여항균 실험용 시료를 제조하였으며, 지용성물질은 100% 에탄올에 24시간 침지하여 추출한 시료를 10% TCA 용액을 첨가하여 2, 900rpm으로 10분 동안 원심분리 한 후 용해성 분획을 항균실험에 이용하였다.
성능/효과
- GS 는 불가사리를 건조한 후 분쇄하여 분석한결과이며, EGS는 건조 분쇄 불가사리를 extrusion 가공한 것이고, EFS는 불가사리를단백질 분해효소로 발효하여 하층의 칼슘 대부분을 수거한 후 분석한 결과이며, NEFS는불가사리 발효시 효소제를 투여하지 않고 발효하여 칼슘 대부분을 수거한 후 분석한 결과이다. 조단백질 함량은 가공방법에 따라유의적인 차이(p<0.
- 73%로서 발효공정이지방함량 감소에 관여하지 않음을 시사하였다. GS 및 EGS구의 회분 함량은 각각 20.52 와 21.30% 이었으나, 발효 처리한 EFS 및 NEFS 구의 회분 함량은 각각 8.09% 및 11.36%로 나타났다. 이와 같이 GS 및 EGS의회분 함량이 높은 이유로는 Ca 함량이 높기때문인 것으로 생각되며, 이는 EFS와 NEFS 의 결과로 미루어 충분히 유추가 가능하다.
- 이러한 결과는 김 등(2001)의돈분-남은 음식물 혼합 extrusion 가공시 지방함량이 감소되었다는 보고와 일치하는 결과를 보였다. 그러나 EFS와 NEFS에서 지방함량은 각각 8.02%와 7.73%로서 발효공정이지방함량 감소에 관여하지 않음을 시사하였다. GS 및 EGS구의 회분 함량은 각각 20.
- 한편 살모넬라와 유산균에 대한 불가사리 추출물의 항균효과를 측정 (0D)한 결과, 추출물의 농도 및 시간에 따른 효과도 존재하지 않았다. 그러나 대장균(E. Coli S104)에 대한 0D 측정 결과, 불가사리 추출물의 첨가로미생물 성장이 억제되는 경향을 보였으므로약간의 항균효과가 확인되었다. Fig.
- 반면 불가사리에 높게 함유되어 있는 Ca의 소화율은 GS와 EGS가 매우 낮게평가되었는데 이러한 결과는 불가사리내 Ca 이 높게 함유되어 있기 때문에(Table 3) 함유된 Ca을 전부 소화하지 못하였기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 발효처리한 EFS와 NEFS의 Ca 소화율은 약 80%로서 비교적 높은 소화율을 나타내었으므로 Ca 공급용 사료자원으로서 가치도 높을 것으로 판단되었다. 반면 P의 소화율은 처리구간 유의적인 차이를 발견할 수 없었으며, 대체로 95% 이상 높은 소화율을 보였다.
- 7%로 계산될수 있다. 따라서 발효처리시 생성된 미생물이 미분해성 단백질인 비단백태질소화합물을효율적으로 분해함으로서 총아미노산 함량을증대하였다고 생각된다. 즉 발효처리로 필수아미노산 함량을 증가되었지만 비필수아미노산 함량도 증가되었으므로 사료적 가치를 낮출 수 있는 요인으로도 작용할 수 있다.
- 그러나 발효처리한 EFS와 NEFS의 Ca 소화율은 약 80%로서 비교적 높은 소화율을 나타내었으므로 Ca 공급용 사료자원으로서 가치도 높을 것으로 판단되었다. 반면 P의 소화율은 처리구간 유의적인 차이를 발견할 수 없었으며, 대체로 95% 이상 높은 소화율을 보였다. 김과 고(2005)는 불가사리로 검토한 결과는 아니지만 우모분에 단백질 분해효소제를 첨가시 pepsin 소화율이 향상되었으므로 난분해성 단백질자원에서 발효처리는 단백질의 이용율을 향상시킬 수 있는가공방법으로 생각된다.
- 이러한 결과는 Burkenroad (1945)의 불가사리는 수분을 제외하면 회분이 20~30%를 차지한다고 한 것과 회분의 주성분이 Ca으로 구성되었다는 보고와 일치한다. 불가사리의 칼슘 함량은 GS 및 EGS 가 각각 17.26%와 18.26%로 매우 높았으며, EFS 및 NEFS는 비록 발효산물에서 대부분의 Ca을 제거하였을지라도 각각 5.37%와 8.55%로 비교적 높게나타났다. 박(2003)은 불가사리 골편의 원소를 분석한 결과 CaCCh가 95% 이상을 차지하므로 불가사리로부터 얻은 골편은 가축용및 식품의 Ca 급원으로서 이용가능성을 시사하였다.
- 50 mg/gA로 매우 높게 나타났는데, 이는 효소제를 첨가하여 발효하는 과정에서 발효미생물이 대사작용에서 glutamic acid 를 합성함으로서 glutamic acid 함량이 증가되었을 가능성 이예측되었다. 이와 같이 glutamic acid의 높은함량으로 인하여 전체적으로 비필수 아미노산 함량이 EFS에서 높게 나타났으며, 이러한원인에 기인하여 EFS에서 전체 아미노산 함량이 높게 나타났다. 즉 전체 아미노산 함량이 GS, EGS, EFS, NEFS에서 각각 17.
- GS 는 불가사리를 건조한 후 분쇄하여 분석한결과이며, EGS는 건조 분쇄 불가사리를 extrusion 가공한 것이고, EFS는 불가사리를단백질 분해효소로 발효하여 하층의 칼슘 대부분을 수거한 후 분석한 결과이며, NEFS는불가사리 발효시 효소제를 투여하지 않고 발효하여 칼슘 대부분을 수거한 후 분석한 결과이다. 조단백질 함량은 가공방법에 따라유의적인 차이(p<0.05)를 보였는데 즉 효소제를 첨가하여 발효한 EFS구가 62.86%로 처리구중 가장 높은 조단백질 함량을 나타내었고 (p<0.05), 효소제는 첨가하지 않았지만 발효로 가공한 불가사리 (NEFS)의 조단백질 함량도 52.82%로 GS와 EGS구에 비하여 높은 단백질 함량을 보였다. 그리고 EGS구도 GS구와 비교하여 유의적 (p<0.
- 매우 높다는 결론을 얻었다. 즉 발효처리한 EFS와 NEFS의 단백질 소화율은 80% 를 상회하는 결과를 보여 단백질 자원으로서의 불가사리 이용가능성을 한층 높게 평가할수 있다. 반면 불가사리에 높게 함유되어 있는 Ca의 소화율은 GS와 EGS가 매우 낮게평가되었는데 이러한 결과는 불가사리내 Ca 이 높게 함유되어 있기 때문에(Table 3) 함유된 Ca을 전부 소화하지 못하였기 때문인 것으로 판단된다.
- 이와 같이 glutamic acid의 높은함량으로 인하여 전체적으로 비필수 아미노산 함량이 EFS에서 높게 나타났으며, 이러한원인에 기인하여 EFS에서 전체 아미노산 함량이 높게 나타났다. 즉 전체 아미노산 함량이 GS, EGS, EFS, NEFS에서 각각 17.17 mg/g, 20.28 mg/g, 36.30 mg/g 및 29.96 mg/g으로 나타났는데, 각각 시료의 단백질 함량에대한 비율로 환산(전체 아미노산/조단백질, TC ratio) 하면 GS, EGS, EFS, NEFS에서 각각 45.5%, 47.5%, 57.7% 및 56.7%로 계산될수 있다. 따라서 발효처리시 생성된 미생물이 미분해성 단백질인 비단백태질소화합물을효율적으로 분해함으로서 총아미노산 함량을증대하였다고 생각된다.
- 한편 비필수아미노산함량도 필수아미노산 함량과 동일한 경향을나타내었다. 특히 glutamic acid 함량은 효소제를 첨가하여 발효한 EFS에서 6.50 mg/gA로 매우 높게 나타났는데, 이는 효소제를 첨가하여 발효하는 과정에서 발효미생물이 대사작용에서 glutamic acid 를 합성함으로서 glutamic acid 함량이 증가되었을 가능성 이예측되었다. 이와 같이 glutamic acid의 높은함량으로 인하여 전체적으로 비필수 아미노산 함량이 EFS에서 높게 나타났으며, 이러한원인에 기인하여 EFS에서 전체 아미노산 함량이 높게 나타났다.
- 필수아미노산 함량은 GS와 EGS 처리구 보다 EFS와 NEFS의 함량이 유의하게 높게 나타났다(p<0.05). 특히 효소를 첨가하여 발효한 EFS는 다른 처리구에 비하여 모든 필수아미노산 함량이 높으므로 필수아미노산 함량만을 고려한다면 발효시 효소제의 투여가 효과적인 것으로 사료된다.
- 한편 산란계를 대상으로 소화 실험을 수행한 결과(Table 5) 소화율에서도 사료자원으로가치가 매우 높다는 결론을 얻었다. 즉 발효처리한 EFS와 NEFS의 단백질 소화율은 80% 를 상회하는 결과를 보여 단백질 자원으로서의 불가사리 이용가능성을 한층 높게 평가할수 있다.
후속연구
- 가치가 있다. 따라서 사료자원이 부족한 국내 축산에서 이와 같은 부존자원의 사료화는 앞으로도 계속 검토되어야 할것이며, 어민 보호를 위해서도 해양생물의부존자원화를 위한 노력은 지속적으로 이루어져야 할 것으로 사료된다.
- 생각된다. 또한 본 연구에서 분석한불가사리의 아미노산 함량은 식물성 단백질에 부족하기 쉬운 라이신과 메치오닌 함량이비교적 높아 아미노산 공급을 위한 어분대치용 사료자원으로 충분한 가치가 있을 것으로생각되며, 또한 해양 생태환경 개선 차원에서도 불가사리를 사료자원화 한다면 불가사리퇴치효과도 높아 질 수 있을 것으로 사료된다.
- 그러나 근래에 들어서 불가사리를 재활용 자원으로서 관심을 갖게 되었으나 많은 연구가 이루어져 있지 않기 때문에이와 관련된 자료는 매우 한정되어 있다. 또한 불가사리의 근육단백질은 섬유상구조로서가공이 매우 어렵고 가축에 대한 소화 이용성이 매우 낮아 사료적 가치가 낮을 것으로예측되므로 불가사리 단백질의 사료적 가치를 향상시킬 수 있는 많은 연구가 필요하다. 이전의 연구에서, 불가사리를 가축에 급여했을 때(박, 2003)와 불가사리 분말을 양계사료로 이용했을 때 성장이 저해되었다는 연구결과가 소수 보고되었다(有馬 등, 1982; 高丸과 佐藤, 1983).
- 본 실험의 결과 사료자원이 부족한 우리나라에서 동물성 단백질 사용 제한에 따른 사료단백질 자원이 부족하므로 불가사리의 사료화에 대한 연구는 앞으로도 계속되어야 할것으로 생각된다. 또한 본 연구에서 분석한불가사리의 아미노산 함량은 식물성 단백질에 부족하기 쉬운 라이신과 메치오닌 함량이비교적 높아 아미노산 공급을 위한 어분대치용 사료자원으로 충분한 가치가 있을 것으로생각되며, 또한 해양 생태환경 개선 차원에서도 불가사리를 사료자원화 한다면 불가사리퇴치효과도 높아 질 수 있을 것으로 사료된다.
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