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문제 정의
- 특히, Thraustochytridae과는 DHA의 함량이 높은 반면 DHA 와 구조가 유사한 다른 종류의 n-3 다중불포화지방산의 함량이 낮은 지질을 생산하므로 DHA 회수에 상대적으로 유리 하다(Yokochi 등, 1998). 이러한 Thraustochytridae과에 속하는 Schizochytrium magrovei MM103를 대량 배양함으로써 DHA 의 대체 공급원으로서 그리고 발효 대두박의 발효 균주로서 활용하여 DHA를 다량 함유하는 계란과 계육을 생산하고자 하였다.
- 이번 연구에서는 위에서 언급한 문제점을 동시에 해결할수 있는 방안을 제시하기 위하여 DHA를 다량 함유하면서 경제적으로 대량 배양이 가능한 해양미세조류(Schizochytrium magrovei MM103)를 이용하여 발효시킨 DHA 발효 대두박을 육계와 산란계에게 급이함으로써 계육과 계란의 DHA의 변화를 알아보고, DHA를 함유하는 고부가가치 기능성 육계와 계란을 생산하고자 하였다.
- 대두유 가공시 부산물인 탈지대두박은 원료 대두에서 지방을 제거하고, 단백질 약 50%, 탄수화물 25～30%로 대부분의 영양소가 소실되지 않아, 식품 및 영양학적 관점에서 중요한 소재로서 현재 한국과 일본 등의 나라에서는 아미노산 액이나 간장용 원료로 사용하고 있다. 본 연구에서는 사료제조용 원료인 탈지대두박 중의 단백질을 단시간에 효과적으로 분해하고, 불포화지방산의 함량을 증가시키기 위해 본 연구실에서 분리한 DHA를 다량 함유하고, 유기분해 능력이 우수한 S. mangrovei MM103를 사용하여 발효를 행하였다. 그에 따른 발효 조건도 S.
제안 방법
- DHA 발효 대두박 제조는 탈지대두박 20%, 탄소원으로 당밀(brix 45%) 5%, 정제수(염분도 1.5%) 75%의 비율로 혼합하여 121℃에서 50분간 멸균한 후, 30℃로 냉각한 다음, 액상 배양중인 S. mangrovei MM103를 1.0% 농도로 접종하여 교반 속도 100 rpm, 산소포화도 2 ppm으로 30℃에서 10일간 발효하였다. 제조된 발효 대두박을 시판 사료와 혼합하여 시험을 실시하였다.
- 0% 농도로 접종하여 교반 속도 100 rpm, 산소포화도 2 ppm으로 30℃에서 10일간 발효하였다. 제조된 발효 대두박을 시판 사료와 혼합하여 시험을 실시하였다.
- 시험에 앞서 사료 섭취에 대한 순치적응을 위해 DHA 발효 대두박를 급이하기 전 1주일간 기존 사료와 1% 혼합하여 사료 전환 예비 시험을 실시하였다. 본 실험의 경우 총 3주간 실시하였으며, 육계병아리 5수씩 4개구로 나누어 실험구는 대조구(무첨가구), 3%, 5%, 10% 급여구로 구분하여 3반복 시행하였다(Table 3).
- 시험에 앞서 사료 섭취에 대한 순치적응을 위해 DHA 발효 대두박를 급이하기 전 1주일간 기존 사료와 1% 혼합하여 사료 전환 예비 시험을 실시하였다. 본 실험의 경우 총 3주간 실시하였으며, 육계병아리 5수씩 4개구로 나누어 실험구는 대조구(무첨가구), 3%, 5%, 10% 급여구로 구분하여 3반복 시행하였다(Table 3). 시험기간 동안 물과 사료는 자유로이 섭취하게 하였다.
- 시험기간 동안 물과 사료는 자유로이 섭취하게 하였다. 그리고 DHA축적 정도를 알아보기 위해 일주일마다 DHA지방산 분석을 실시하였다.
- DHA 발효 대두박을 혼합 급이함으로써 육계가슴육과 다리근육 및 계란에 DHA의 축척 정도를 알아보기 위해 6주간 실험을 실시하였다. 발효 대두박 혼합 농도는 시판 사료의건조중량비 10%로 혼합하여 사료를 제조하였고, 육계 병아리 21수씩 급여구로 구분하여 3반복 시행하였다.
- DHA 발효 대두박을 혼합 급이함으로써 육계가슴육과 다리근육 및 계란에 DHA의 축척 정도를 알아보기 위해 6주간 실험을 실시하였다. 발효 대두박 혼합 농도는 시판 사료의건조중량비 10%로 혼합하여 사료를 제조하였고, 육계 병아리 21수씩 급여구로 구분하여 3반복 시행하였다. 육계와 계란은 1주일 간격으로 지방산 분석을 하였으며, 분석 부위는 가슴살과 다리살을 발골하여 분석하였고, 분석 시료의 균일성을 위해 표피를 제거하고 분석하였다.
- 발효 대두박 혼합 농도는 시판 사료의건조중량비 10%로 혼합하여 사료를 제조하였고, 육계 병아리 21수씩 급여구로 구분하여 3반복 시행하였다. 육계와 계란은 1주일 간격으로 지방산 분석을 하였으며, 분석 부위는 가슴살과 다리살을 발골하여 분석하였고, 분석 시료의 균일성을 위해 표피를 제거하고 분석하였다. 계란의 경우는 난황만을 분석하였다.
- 다음 날 분액여두기를 통해 Chloroform 층만을 분리시켰으며, 둥근 플라스크 위에 깔때기를 놓고, 여과지를 깔아 그 위에 Na2SO4를 넣고 서서히 흘러내리게 하였다. 분리된 chloroform 층은 회전농축기를 사용하여 용매를 완전히 증발시킨 후, 추출된 총 지질의 무게를 측정 하였다. 모든 작업은 질소 기류 하에서 행하였다.
- 0 kg/ cm2 )을 사용하였다(Table 1). 지방산의 분석은 동일 조건에서 분석한 표준품의 ECL과 비교하여 동정하며, 지방산 표준품은 14:0, 16:0, 18:1, 18:2, 18:3, 20:0, 22:1, 24:0 (D-104 Doosan Serdary Research Lab., Kyungkido, Korea)과 GC-MS로 동정된 menhaden oil을 사용하였다.
- mangrovei MM103를 사용하여 발효를 행하였다. 그에 따른 발효 조건도 S. mangrovei MM103의 발효 조건에 따른 조건으로 실행하였다.
- 특히, DHA 는 혼합 투여량이 높을수록 축척되는 양도 높게 나타났다. 투여량에 따른 시험에서 DHA 발효 대두박의 혼합비가 가장 높았던 10% 혼함 사료를 이용하여 급이 기간에 따른 시험을 실시하였다.
- 대두박을 해양미세조류(Schizochytrium mangrovi MM103) 로 발효하여 제조한 DHA 발효 대두박을 시판 농협사료와 3%, 5%, 10% 혼합하여 육계 병아리용과 산란계용 실험 사료를 조제하였다. 실험 사료를 3주간 급여하면 DHA 발효 대두박 농도와 관계없이 육계가슴육과 다리근육 및 계란에서 지방중 DHA 농도가 시판 사료 급여에 비하여 높아졌다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 육계 및 산란계는 경남 고성에 위치한한 양계장으로부터 30일령된 육계와 24주령 된 산란계를 구입하여 시험을 실시하였으며, 시험 사료는 농협에서 시판되고 있는 사료를 사용하였다(Table 3). 발효를 위한 균주는 직접 해양으로부터 분리한 유기물 분해능력을 가지는 균주로서 DHA를 다량 함유하는 해양 미세조류인 Schizochytrium mangrovei MM103을 이용하였다.
- 본 연구에 사용된 육계 및 산란계는 경남 고성에 위치한한 양계장으로부터 30일령된 육계와 24주령 된 산란계를 구입하여 시험을 실시하였으며, 시험 사료는 농협에서 시판되고 있는 사료를 사용하였다(Table 3). 발효를 위한 균주는 직접 해양으로부터 분리한 유기물 분해능력을 가지는 균주로서 DHA를 다량 함유하는 해양 미세조류인 Schizochytrium mangrovei MM103을 이용하였다. 발효용 대두박은 국내 양어사료회사에서 사료용으로 사용되고 있는 핵산 추출 탈지대두박을 사용하였다.
- 발효를 위한 균주는 직접 해양으로부터 분리한 유기물 분해능력을 가지는 균주로서 DHA를 다량 함유하는 해양 미세조류인 Schizochytrium mangrovei MM103을 이용하였다. 발효용 대두박은 국내 양어사료회사에서 사료용으로 사용되고 있는 핵산 추출 탈지대두박을 사용하였다.
데이터처리
- 모든 자료는 SPSS(12.0) 프로그램을 이용하여 분산분석 (one-way ANOVA)을 실시하여 Duncan's multiple range test (Duncan, 1955)로 평균간의 유의성(p<0.05)을 검정하였다.
- a～d Values with different superscripts in the same row are significantly different at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
이론/모형
- 시험에 사용된 발효 대두박 일반 성분 분석에서 수분은 상압가열 건조법, 조단백질은 Kjeldahl법(AOAC, 1984), 조지방은 choloroform과 methanol을 2 : 1로 혼합한 용액을 용매로 한 Bligh와 Dyer(1959) 추출법, 조섬유는 automatic analyzer (Fibertec, Tecator)를 이용하였고, 조회분은 직접 회화법으로 각각 분석하였으며(AOAC, 1984), 가용성 무질소물은 100에서 위성분의 합계를 뺀 값으로 계산하였다(AOAC, 1990).
- 총 지질 추출은 Bligh와 Dyer(1959)방법에 준하였다. 즉, 균주를 비커에 취하여 homogeizer (Nihonseiki Kaisha Ltd.
성능/효과
- mangrovei MM103을 이용하여 발효된 DHA 발효 대두박을 일반 성분 분석 결과는 Table 2에서 나타내었다. 발효를 하므로서 기존의 대두박에 비해 조지방 함량이 1.60%에서 3.58%로 증가되었다. 그리고 대두박의 경우, 특징적으로 많이 함유하고 있는 18:2n-6 지방산이 55.
- 1, 2). 발효 과정을 통해서 대두박의 지방산에 변화를 가지며 특히 22:6n-3(DHA) 가 다량 함유된다는 것이 특이적으로 나타났다.
- 혼합비에 따른 3주간의 급이 후 분석 결과는 Table 4～6에 나타내었다. 가슴살의 경우 DHA는 3%, 5% 급이구는 각각 1.18%, 1.65%로 나타났으며, 10% 급이구는 2.21%로 나타났다.
- 이러한 결과는 정어리유, 아미인유, 팜유 및 해바라기유를 급여하였을 때 가슴살과 다리살 부위의 지방산 조성이 섭취 하는 지방의 지방산 조성을 반영하게 된다는 보고(Cherian 등, 1996)와 일치하게 나타났다. 따라서 DHA를 다량 함유하는 발효 대두박을 혼합한 사료를 급이하였을 때 가슴살과 다리살 부위의 지방산 조성이 섭취하는 지방산 조성을 반영 하여 DHA의 함량이 증가되는 것으로 나타났다. 특히, DHA 는 혼합 투여량이 높을수록 축척되는 양도 높게 나타났다.
- 따라서 DHA를 다량 함유하는 발효 대두박을 혼합한 사료를 급이하였을 때 가슴살과 다리살 부위의 지방산 조성이 섭취하는 지방산 조성을 반영 하여 DHA의 함량이 증가되는 것으로 나타났다. 특히, DHA 는 혼합 투여량이 높을수록 축척되는 양도 높게 나타났다. 투여량에 따른 시험에서 DHA 발효 대두박의 혼합비가 가장 높았던 10% 혼함 사료를 이용하여 급이 기간에 따른 시험을 실시하였다.
- DHA-발효 대두박을 급이한 육계의 가슴부위와 다리부위의 지방산 조성 변화를 각각 Table 7, 8에 나타내었다. 지방산 조성은 사료 급이 기간에 상관없이 18:1n-9, 16:0, 18:2n-6, 18:0순으로 함량이 높은 경향이었다. 급이 기간에 따른 22:6n-3 (DHA)는 가슴살의 경우 시험 시작 전 1.
- DHA-발효 대두박을 급이한 육계의 가슴부위와 다리부위의 지방산 조성 변화를 각각 Table 7, 8에 나타내었다. 지방산 조성은 사료 급이 기간에 상관없이 18:1n-9, 16:0, 18:2n-6, 18:0순으로 함량이 높은 경향이었다. 급이 기간에 따른 22:6n-3 (DHA)는 가슴살의 경우 시험 시작 전 1.
- 지방산 조성은 사료 급이 기간에 상관없이 18:1n-9, 16:0, 18:2n-6, 18:0순으로 함량이 높은 경향이었다. 급이 기간에 따른 22:6n-3 (DHA)는 가슴살의 경우 시험 시작 전 1.65%였으며, 1, 2주차 급이 후, 분석 결과 각각 1.71%와 1.95%로 유의적인 차이를 보이지 않았지만 3주차부터 2.32%로 유의적인 차이를 보이며 4주, 5주의 경우 3.50%, 4.71%로 증가하였으며, 6주간 급이 후 5.10%까지 증가하는 것으로 나타났다(Table 4).
- 52%로 유의적인 차이를 보이지 않았다. 하지만 2주간 급이 후부터는 0.73%로 유의적인 차이를 보이며 3주, 4주, 5주의 경우 각각 0.99%, 1.64%, 2.21%로 증가하였으며, 6주간 급이 결과 2.48%까지 증가하는 것으로 나타났다(Table 8). 지방이 상대적으로 적은 가슴살의 경우는 시험 사료 급이 3주 후부터 증가되는 것으로 나타났 으며, 근육질이 많은 다리살의 경우는 2주 후부터 증가되는 것으로 나타났다.
- 또한, 급이 기간이 길어질수록 DHA 함량도 계속적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 일반적으로 반추동물의 경우에는 섭취한 DHA가 위속의 미생물에 의하여 분해되기 때문에 동물의 체내에 축적되기 어려운 것으로 알려져 있으나, 닭과 같은 단위 동물에서는 위 내 DHA 분해 미생물이 적기 때문에 특정 불포화지방산을 일정수준 이상 함유한 지방원을 사료를 통하여 공급해 줌으로써 조직내에 축적할 수 있는 것으로 알려져 있으며(Hargis와 Elswyk, 1993; Ozpinar 등, 2003), 예로써, 이와 같은 지질의 생체 대사 기전을 이용해서 DHA 와 같은 n-3지방산이 강화된 닭고기가 생산, 판매되고 있다 (Lopez 등, 2001; Connor, 2000; Krasicka 등, 2000).
- 일반적으로 반추동물의 경우에는 섭취한 DHA가 위속의 미생물에 의하여 분해되기 때문에 동물의 체내에 축적되기 어려운 것으로 알려져 있으나, 닭과 같은 단위 동물에서는 위 내 DHA 분해 미생물이 적기 때문에 특정 불포화지방산을 일정수준 이상 함유한 지방원을 사료를 통하여 공급해 줌으로써 조직내에 축적할 수 있는 것으로 알려져 있으며(Hargis와 Elswyk, 1993; Ozpinar 등, 2003), 예로써, 이와 같은 지질의 생체 대사 기전을 이용해서 DHA 와 같은 n-3지방산이 강화된 닭고기가 생산, 판매되고 있다 (Lopez 등, 2001; Connor, 2000; Krasicka 등, 2000). 이번 연구에서 나타난 결과는 육계 사료 내 DHA 지방산 급원으로서 DHA 발효 대두박을 급여해 줌으로써 닭고기 부위별 지질에서 DHA 지방산 수준이 증가한 것으로 나타났으며, DHA 발효 대두박 혼합 급이에 의해서 닭고기 지질 내 DHA 지방산 함량을 높일 수 있으며, 발효 대두박의 첨가 함량에 의하여 조절할 수 있음이 가능했다(Table 3).
- 54%로 유의적인 차이를 보이지 않았다. 하지만 2주, 3주 후부터 각각 0.82%, 1.99%로 유의적인 차이를 보이며 4주, 5주의 경우 2.62%, 3.17%로 증가하였으며, 6주간 급이 후 3.42%까지 증가하는 것으로 나타났다(Table 9).
- 반면 EPA, DHA 등은 바다의 해조류, phytoplankton, 어패류 및 바다 포유류에만 분포되어 있기 때문에 계란에는 함유되어 있지 않다고 하는 것이 일반적인 사실이다(Hulan 등 1988, 1989). 하지만 이번 시험을 통해 DHA가 함유된 발효 대두박을 공급해 줌으로서 계란에도 DHA가 축적된다는 것이 밝혀졌다. 또한, 급이 기간에 따라 육계 시험과 동일하게 증가되는 것으로 나타났다.
- n-3지방산은 arachidonic acid로부터 대사되는 혈소판 응집 반응 촉진 물질의 생성을 억제하며, 항 혈전 생성물질의 합성을 도모하는 기능을 하게 되므로 n-6/n-3지방산의 적정한 섭취 비율이 고려되어야만 한다(Harris, 1984; Femades와 Venkatraman 1993; Sanders 1985). 이러한 측면에서 발효 대두박의 혼합 급이는 급이 기간이 길어질수록 n-3계 지방산인 DHA가 계속적으로 증가되는 것으로 나타났지만, n-6/n-3 지방산의 적정 비율은 3주 정도 급이해 주는 것이 적합한 것으로 나타났다.
- 이번 시험을 통해 DHA를 다량 함유하는 해양미세조류(S. mangrovi MM103)를 이용하여 생산된 DHA 발효 대두박을 육계에 급이한 결과, 급이 사료에 따른 지방산 조성의 변화와 DHA가 증가하는 것으로 나타났다. 국내에서도 n-3계 불포화지방산을 함유하는 육계의 생산이 다양하게 시도된 바 있지만 대부분이 가격이 비싼 아마종실(Nam 등, 1997; Nam 등, 1998), 어유 및 오징어유 등을 첨가한 특별 사료를 제조하여 급여함으로써 사료 생산비가 큰 폭으로 상승한다는 점이 문제로 지적되어 상업적으로 지속화되지 못하였다(Hamilton와 Rice 1995).
- 국내에서도 n-3계 불포화지방산을 함유하는 육계의 생산이 다양하게 시도된 바 있지만 대부분이 가격이 비싼 아마종실(Nam 등, 1997; Nam 등, 1998), 어유 및 오징어유 등을 첨가한 특별 사료를 제조하여 급여함으로써 사료 생산비가 큰 폭으로 상승한다는 점이 문제로 지적되어 상업적으로 지속화되지 못하였다(Hamilton와 Rice 1995). 이러한 관점에서 볼 때 해양미세조류(S. mangrovi MM103)를 이용하여 값싼 대두박을 발효 과정을 통해 DHA를 함유하는 대두박을 생산하여 이를 직접적으로 사료에 공급 함으로서 경제적으로 아주 유리한 DHA를 함유하는 육계와 계란을 생산하게 되었다는 점에서 의의가 크다.
- 대두박을 해양미세조류(Schizochytrium mangrovi MM103) 로 발효하여 제조한 DHA 발효 대두박을 시판 농협사료와 3%, 5%, 10% 혼합하여 육계 병아리용과 산란계용 실험 사료를 조제하였다. 실험 사료를 3주간 급여하면 DHA 발효 대두박 농도와 관계없이 육계가슴육과 다리근육 및 계란에서 지방중 DHA 농도가 시판 사료 급여에 비하여 높아졌다. DHA 발효 대두박 10% 사료를 급여한 육계 병아리 가슴살과 다리근육 및 계란에서 각각 2.
- 88%로 증가하였다. 6주간 실험 사육하면 가슴살과 다리근육 및 계란 지방의 DHA 함량이 각각 5.10%와 2.48% 및 3.42%로 실험사육 기간의 경과에 따라 증가하였다. 본 연구에서 DHA 발효 대두박은 DHA 함유 가금육 및 계란 생산에 이용 가능하다는 것을 나타내었다.
- 42%로 실험사육 기간의 경과에 따라 증가하였다. 본 연구에서 DHA 발효 대두박은 DHA 함유 가금육 및 계란 생산에 이용 가능하다는 것을 나타내었다.
- 58%로 증가되었다. 그리고 대두박의 경우, 특징적으로 많이 함유하고 있는 18:2n-6 지방산이 55.30%였고, 22:6n-3(DHA)가 전혀 없었지만, 발효 과정을 통해 18:2n-6는 28.67%로 감소하였고, 22:6n-3(DHA)가 15.54%까지 높아지는 것으로 나타났다(Table 3, Fig. 1, 2). 발효 과정을 통해서 대두박의 지방산에 변화를 가지며 특히 22:6n-3(DHA) 가 다량 함유된다는 것이 특이적으로 나타났다.
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