[논문]키틴분해효소를 분비하는 형질전환 Bacillus subtilis의 사료내 첨가가 비육돈의 성장, 영양소 소화율, 혈액성상 및 육질특성에 미치는 영향

김효진; 조진호; 진영걸; 유종상; 왕원; 황염; 김인호

doi:10.5851/kosfa.2008.28.2.181

키틴분해효소를 분비하는 형질전환 Bacillus subtilis의 사료내 첨가가 비육돈의 성장, 영양소 소화율, 혈액성상 및 육질특성에 미치는 영향
Effects of Supplementation with Transgenic Bacillus subtilis Secreting Chitinase on Growth Performance, Nutrient Digestibility, Blood Characteristics, and Carcass Traits in Finishing Pigs 원문보기

Korean journal for food science of animal resources = 한국축산식품학회지, v.28 no.2, 2008년, pp.181 - 186

김효진 (단국대학교 동물자원과학과) , 조진호 (단국대학교 동물자원과학과) , 진영걸 (단국대학교 동물자원과학과) , 유종상 (단국대학교 동물자원과학과) , 왕원 (단국대학교 동물자원과학과) , 황염 (단국대학교 동물자원과학과) , 김인호 (단국대학교 동물자원과학과)

초록
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본 시험은 키틴분해효소를 분비하는 형질전환 B. subtilis의 사료내 첨가가 비육돈의 성장, 영양소 소화율, 혈액성상 및 육질에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실시하였다. 3원교잡종(Landrace${\times}$Yorkshire${\times}$Duroc) 비육돈 64두를 공시하였으며 시험 개시시 체중은 $50.82{\pm}0.82kg$이었고 84일간 사양시험을 실시하였다. 처리구는 1) CON(basal diet without antibiotics), 2) AD(basal diet + 0.1% Virginiamycin), 3) CD0.5(basal diet + 0.5% transformed B. subtilis) 및 4) CD1.0(basal diet + 1.0% transformed B. subtilis)로 4 처리로 하였으며 처리당 4반복, 반복당 4두씩 완전임의 배치하였다. 본 사양시험에 사용한 B. subtilis 농도는 $3{\times}10^8cfu/g$이었다. 성장에 있어서 0-4주 동안에는 일당증체량과 사료효율에서 CD1.0 처리구가 AD 처리구보다 유의적으로 증가하였으며(p<0.05), 4-8주 동안에는 일당증체량과 사료섭취량에서 있어 AD 처리구가 CON 처리구와 형질전환 B. subtilis 첨가구에 비해 향상되었다(p<0.05). 8-12주 동안의 일당사료섭취량에서 CON 처리구가 형질전환 B. subtilis 첨가구와 비교하여 유의적으로 증가하였으며(p<0.05) 사료효율에서는 형질전환 B. subtilis 첨가구가 AD 처리구 보다 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 전체 사양기간 동안에는 일당사료섭취량에서 AD 처리구가 형질전환 B. subtilis 첨가구와 비교하여 유의적으로 증가하였으며(p<0.05)사료 효율에서는 형질전환 B. subtilis 첨가구가 CON 처리구와 비교하여 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 육색에 있어서 명도를 나타내는 L 값은 CD0.5 처리구가 CON 처리구 및 AD 처리구에 비해 개선되었으며(p<0.05), 적색도를 나타내는 a 값은 CON 처리구가 AD 및 CD0.5 처리구와 비교하여 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 관능검사에서 육색은 CON 처리구, 형질전환 B. subtilis 첨가구가 AD 처리구와 비교하여 유의적으로 증가하였으며(p<0.05) 근내지방도는 CON 처리구가 다른 처리구들과 비교하여 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 경도에서는 CD0.5 처리구가 AD 처리구와 비교하여 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 본 시험결과, 사료효율, 육색에서 키틴분해효소를 분비하는 형질전환 B. subtilis의 첨가급여로 항생제의 부분적 대체가 가능하다고 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to investigate the effects of supplementation with transgenic Bacillus subtilis secreting chitinase on the growth performance, nutrient digestibility, blood characteristics and carcass traits in finishing pigs. A total of sixty-four pigs ($50.82{\pm}0.82kg$, average initial body weight) were assessed over a period of 84 days. Dietary treatments included: 1) CON (basal diet without antibiotics), 2) AD (basal diet + 0.1% Virginiamycin), 3) CD0.5 (basal diet + 0.5% transgenic B. subtilis), 4) CD1.0 (basal diet + 1.0% transgenic B. subtilis). Each dietary treatment had 4 replicates of 4 pigs per pen in a randomized complete block design. In terms of growth performance, the ADG (average daily gain) and gain/feed ratio were significantly increased with the CD1.0 diet compared to the AD diet during weeks 0-4 (p<0.05). During weeks 4-8, the ADG was significantly increased with the AD diet compared to the CON and CD0.5 diets (p<0.05). The ADFI was also significantly increased with the AD diet compared to the other diets (p<0.05). During weeks $8{\sim}12$, the ADFI was significantly increased with the CON diet compared to the other diets (p<0.05), and the gain/feed ratio was significantly increased with the CD0.5 and CD1.0 diets compared to the AD diet (p<0.05). Over the entire 84 day test period, the ADFI was significantly increased with the AD diet compared to the CD0.5 and CD1.0 diets (p<0.05). The gain/feed ratio was significantly increased with the CD0.5 and CD1.0 diets compared to the CON diet (p<0.05). In terms of meat color, the L value was significantly increased with the CD0.5 diet compared to the CON and AD diets (p<0.05), and the a value was significantly increased with the CON diet compared to the other diets (p<0.05). In terms of sensory evaluation, meat color was significantly improved with the CON, CD0.5 and CD1.0 diets compared to the AD diet (p<0.05). Marbling was significantly increased with the CON diet compared to the other diets (p<0.05). Firmness was significantly increased with the CD0.5 diet compared to the AD diet (p<0.05). In conclusion, supplementation with transformed B. subtilis secreting chitinase improved gain/feed ratios and influenced meat color. Thus, we suggest that transformed B. subtilis secreting chitinase can partially substitute for antibiotics.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 시험에서는 형질전환에 의한 chitinase를 분비하는 B. wbtilis를 사료 내에 첨가하였을 때 비육돈의 성장, 영양소 소화율, 혈액성상 및 육질에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 실시하였다.

제안 방법

5% transgenic B. subtilis), 4) CD1.0(basal diet + 1.0% transgenic B. wbtilis)로 4처리로 하였으며 처리당 4반복, 반복당 4두씩 완전임의 배치하였다. 본 사양시험에 사용한 B.
육안검사는 5명의 관능검사요원을 구성하여 수행하였으며, National Pork Procedure Council(NPPC, 1994) 기준안에 의해 신선육의 육색 (color: 5), 근내지방도(marbling:l-5), 경도(firmness: 1-5)를 조사하였다. 등심단면적은 구적기(MT precision model MT-10S) 를 이용하여 등심단면적을 측정하였다. 도체 등급은 시험 종료시 충남 천안시 도축장에서 각 처리구마다 110 kg 도달시 도축(탕박)하여 축산물 등급판정소 소속 등급사에 의해 수행하였다.
혈액채취는 각 처리구당 4두를 임의선발하여 개시와 종료에 각각 경정맥(Jugular vein)에서 K3EDTA Vacuum tube(Becton Dickinson Wcutainer Systems, Franklin Lakes, NJ)를 이용하여 혈액을 2 mL 채취하여 분석하였고, 자동 혈액분석기 (ADVID 120, Bayer, USA)를 이용하여 WBC (white blood cell), RBC(red blood cell) 및 lymphocyte를 조사하였다. 또한 혈청 생화학적 검사는 시험 개시와 종료시에 Vacuum tube(Becton Dickinson Vacutainer Systems, Franldin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 혈액을 5 mL 채취하여 4P에서 2,000 g로 30분간 원심분리하여 혈청을 분석에 이용하였다. 혈청 중 total protein 및 albumine 각각 Biuret method와 BCG(bromo cresol green) 방법으로 자동생 화학분석기(Hitachi 747, Japan)를 이용하여 분석하였고, IgG는 nephelometry 방법으로 Nephelometer(Behring, Germany) 분석기계를 이용하여 분석하였다.
체중 및 사료섭취량은 시험 개시시와 4주, 8주, 종료시 에 각각 측정하여 일당증체량, 일당사료섭취량 및 사료효율을 계산하였다. 사료섭취량은 매일 오전 08:00와 오후 08:00에 2회로 나누어 급여하였고, 잔량은 익일 오전사료 급여 전에 칭량하여 1일 총 사료급여량에서 잔량을 제하여 사료섭취량을 계산하였고, 사료효율은 증체량을 사료 섭취량으로 나누어 환산하였다.
영양소 소화율을 측정하기 위하여 시험 종료시에 표시물로서 산화크롬(Cr2O3)을 사료 내 0.2% 첨가하였다. 크롬사료 급여 후 4일 후 분을 채취하였고, 채취한 분은 60℃ 열풍건조기에서 72시간 건조시킨 후 Wiley mill로 분쇄하여 분석에 이용하였다.
육즙 손실(drip loss)은 시료를 2 cm 두께의 일정한 모양으로 정형한 후 polyethylene bag에 넣어 4℃ 냉장실에서 7일간 보관하면서 1일, 4일, 7일 후 감량을 측정하여 백분율로 계산하였다. 육의 pH 값은 도살 후 2시간 이내에 모든 시료를 pH meter(Istek, model 77p)를 사용하여 즉정하였으며 25℃에서 pH standard solution(pH 4, 7, 10)으로 보정한 후 등심부위를 시료 당 3반복씩 측정하였다. 육색은 Chromameter(Model CR-210, Minolta Co.
육질분석에 사용된 돈육은 각 처리 별로 6두씩을 임의 선발하여 도살 후 4℃ 냉장고에서 24시간 저장 후 반도체 등심 부위(M longissimus dorsie 분할 정형하여 분석에 이용하였다. 육즙 손실(drip loss)은 시료를 2 cm 두께의 일정한 모양으로 정형한 후 polyethylene bag에 넣어 4℃ 냉장실에서 7일간 보관하면서 1일, 4일, 7일 후 감량을 측정하여 백분율로 계산하였다. 육의 pH 값은 도살 후 2시간 이내에 모든 시료를 pH meter(Istek, model 77p)를 사용하여 즉정하였으며 25℃에서 pH standard solution(pH 4, 7, 10)으로 보정한 후 등심부위를 시료 당 3반복씩 측정하였다.
육질특성

육질분석에 사용된 돈육은 각 처리 별로 6두씩을 임의 선발하여 도살 후 4℃ 냉장고에서 24시간 저장 후 반도체 등심 부위(M longissimus dorsie 분할 정형하여 분석에 이용하였다. 육즙 손실(drip loss)은 시료를 2 cm 두께의 일정한 모양으로 정형한 후 polyethylene bag에 넣어 4℃ 냉장실에서 7일간 보관하면서 1일, 4일, 7일 후 감량을 측정하여 백분율로 계산하였다.
체중 및 사료섭취량은 시험 개시시와 4주, 8주, 종료시 에 각각 측정하여 일당증체량, 일당사료섭취량 및 사료효율을 계산하였다. 사료섭취량은 매일 오전 08:00와 오후 08:00에 2회로 나누어 급여하였고, 잔량은 익일 오전사료 급여 전에 칭량하여 1일 총 사료급여량에서 잔량을 제하여 사료섭취량을 계산하였고, 사료효율은 증체량을 사료 섭취량으로 나누어 환산하였다.
혈액성상

혈액채취는 각 처리구당 4두를 임의선발하여 개시와 종료에 각각 경정맥(Jugular vein)에서 K3EDTA Vacuum tube(Becton Dickinson Wcutainer Systems, Franklin Lakes, NJ)를 이용하여 혈액을 2 mL 채취하여 분석하였고, 자동 혈액분석기 (ADVID 120, Bayer, USA)를 이용하여 WBC (white blood cell), RBC(red blood cell) 및 lymphocyte를 조사하였다. 또한 혈청 생화학적 검사는 시험 개시와 종료시에 Vacuum tube(Becton Dickinson Vacutainer Systems, Franldin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 혈액을 5 mL 채취하여 4P에서 2,000 g로 30분간 원심분리하여 혈청을 분석에 이용하였다.

대상 데이터

3원교잡종(LandracexYorkellirexDuroc) 비육돈 64두를 공시하였으며 시험 개시시 체중은 50.82±0.82 kg이었고 84 일간 사양시험을 실시하였다.
시험사료는 NRC(19'98) 요구량에 따라 배합한 옥수수대두박 위주의 사료(Table 1)로서 가루형태로 자유채식토록 하였으며, 물은 자동급수기를 이용하여 자유로이 먹을 수 있도록 조절하였다. Virginiamycine (주)다원케미칼의 사료첨가제용 virginiamycir제제를 사용하였으며 형질전환 B. wbtilis는 (주)나람에서 특허출원한 균주를 사용하였다.
등심단면적은 구적기(MT precision model MT-10S) 를 이용하여 등심단면적을 측정하였다. 도체 등급은 시험 종료시 충남 천안시 도축장에서 각 처리구마다 110 kg 도달시 도축(탕박)하여 축산물 등급판정소 소속 등급사에 의해 수행하였다.
시험사료는 NRC(19'98) 요구량에 따라 배합한 옥수수대두박 위주의 사료(Table 1)로서 가루형태로 자유채식토록 하였으며, 물은 자동급수기를 이용하여 자유로이 먹을 수 있도록 조절하였다. Virginiamycine (주)다원케미칼의 사료첨가제용 virginiamycir제제를 사용하였으며 형질전환 B.

데이터처리

모든 자료는 SAS(1996)의 General Linear Model procedure# 이용하여 Duncan's multiple range test(Duncan, 1955)로 처리하여 평균 간의 유의성을 검정하였다.

이론/모형

크롬사료 급여 후 4일 후 분을 채취하였고, 채취한 분은 60℃ 열풍건조기에서 72시간 건조시킨 후 Wiley mill로 분쇄하여 분석에 이용하였다. 사료의 일반성분과 표시물로 혼합된 Cie AOAC(1990)에 제시된 방법에 의해 분석하였다.
또한 혈청 생화학적 검사는 시험 개시와 종료시에 Vacuum tube(Becton Dickinson Vacutainer Systems, Franldin Lakes, NJ, USA)를 이용하여 혈액을 5 mL 채취하여 4P에서 2,000 g로 30분간 원심분리하여 혈청을 분석에 이용하였다. 혈청 중 total protein 및 albumine 각각 Biuret method와 BCG(bromo cresol green) 방법으로 자동생 화학분석기(Hitachi 747, Japan)를 이용하여 분석하였고, IgG는 nephelometry 방법으로 Nephelometer(Behring, Germany) 분석기계를 이용하여 분석하였다.

성능/효과

subtilise 사료내 첨가가 일당증체량, 일당사료섭취량 및 사료효율에 미치는 영향을 Table 2에 나타내었다. 0-4주 동안의 일당증체량과 사료효율에서는 CD1.0 처리구가 AD 처리구와 비교하여 유의적으로 증가하였다(pv0.05). 그러나 일당사료섭취량에서는 처리구간에 거의 차이가 없었다 (p>0.
05). 4-8주 동안의 일당증체랑은 AD 처리구가 CON 과 CD0.5 처리구와 비교하여 유의적으로 증가하였다 (p<0.05). 일당사료섭취량에서는 AD 처리구가 CON, CD0.
05). 8-12주 동안의 일당증체량은 처리구 간에 차이가 없었으나(p>.05), 일당사료섭취량에서는 CON 처리구가 CD0.5 및 CD0.1 처리구와 비교하여 유의적으로 증가하였고0<0.05), 사료효율에서는 CD0.5와 CD1.0 처리구가 CON 처리구와 비교하여 유의적으로 증가하였다 (P0.05). 일당사료 섭취량에서는 AD 처리구가 CD0.
05). 관능검사에서 육색은 CON, CD0.5 및 CD1.0 처리구가 AD 처리구와 비교하여 유의적으로 높았으며(pv0.05), 근내지방도는 CON 처리구가 AD, CD0.5 및 CD1.0 처리구와 비교하여 매우 높았다(pv0.05). 경도에서는 CD0.
본 시험에서 CD0.5와 CD1.0 처리구가 AD 처리구보다 관능검사의 경우 육색에서 유의적으로 높았을 뿐만 아니라 a 값에서 비록 CD0.5 처리구가 CON 처리구와 비교하여 낮았으나 AD 처리구보다는 유의적으로 높은 결과를 보여 키틴분해효소를 분비하는 형질전환 B. subtilis 첨가급여로 인해 돈육의 육색을 개선시킬 수 있을 것으로 사료된다.
05). 육색에서 L 값은 CD0.5 처리구가 CON과 AD 처리구보다 크게 높았으며(pv0.05), a 값은 CON 처리구가 AD, CD0.5 및 CD1.0 처리구와 비교하여 크게 높았다(pv0.05). 그러나 b 값은 처리구간에 유의적인 차이를 보이지 않았다S0.
subtilis의 사료내 첨가가 육질특성에 미치는 영향을 Table 5에 나타내었다. 육즙손실, pH, 등심 단면적 및 도체등급 에서는 처리구간에 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 육색에서 L 값은 CD0.
05). 일당사료 섭취량에서는 AD 처리구가 CD0.5와 CD1.0 처리구와 비교하여 크게 중가하였고3<0.05), 사료효율에서는 CD0.5 와 CD1.0 처리구가 CON 처리구보다 크게 증가하였다(p<0.05). 하지만, 전체 사양기간동안 사료효율에서 CD0.
05). 일당사료섭취량에서는 AD 처리구가 CON, CD0.5 및 CD1.0 처리구와 비교하여 유의적으로 증가하였다 (p<0.05). 그러나 사료효율에서는 처리구간에 큰 차이를 보이지 않았다(p<0.
05). 하지만, 전체 사양기간동안 사료효율에서 CD0.5 및 CD1.0 처리구가 CON 처리구보다 매우 높은 결과를 나타내었다(pvO.05).

후속연구

그러나, Yang 등(1998)이 육성비 육돈에 복합생균제를 첨가급여한 시험에서 일당증체량에 있어 생균제를 첨가한 처리구가 대조구와 비교하여 유의적으로 높았다는 보고와는 일치하였다. 본 시험에서는 사 료효율에 있어서 항생제 처리구인 AD 처리구와 B. subtilis 첨가구인 CD0.5와 CDL0 처리구간에 유의적인 차이는 없었으나 유사한 사료효율을 보이기 때문에 항생제를 부분적으로 대체할 수 있을 것으로 사료된다.
Kim 등(2003)이 이유자돈에 ChitosmCu를 첨가급여한 시험에서 IgG 함량이 대조구에 비해 낮았다는 보고와 Kil 등(2004)이 이유자돈 및 육성돈에 생균제를 첨가급여한 시험에서 IgG 함량이 대조구에 비해 생균제 첨가구가 낮았다는 보고와는 상이하였다. 비록 본 시험에서는 면역과 관련하여 처리구간에 유의적인 차이를 보이지 않았으나 키토산은 일반적으로 면역증강효과가 있다고 알려져 있으며 이와 관련된 연구들도(Nishimura et al., 1984, 1985, 1986; Suzuki et al., 1986; Tokoro et al., 1988, 1989)다수 되어 있는바 좀 더 많은 연구가 필요하다고 사료된다.

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Tokoro, A., Tatewaki, N., Suzuki, K., Mikami, T., Suzuki, S. and Suzuki, M. (1988) Growth-inhiitory effect of hexa-Nacetylchitohexaose an chitohexaose against Meth-A solid tumor. Chem. Pharm. Bull. 36, 784-790

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문일 (2000) 축산분야내 Chitin 및 chitosan-oligomer의 활용; 친환경 안전사료 연구회 세미나 제3회 pp. 33-66

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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