[논문]Lignosulfonate처리 대두박의 반추위 내 미생물 발효특성에 미치는 영향

이훈정; 이승헌; 배귀석; 박제환; 장문백

doi:10.5187/jast.2010.52.5.413

[국내논문] Lignosulfonate처리 대두박의 반추위 내 미생물 발효특성에 미치는 영향
Effects on the Rumen Microbial Fermentation Characteristics of Lignosulfonate Treated Soybean Meal 원문보기

한국동물자원과학회지 = Journal of animal science and technology, v.52 no.5, 2010년, pp.413 - 426

이훈정 (중앙대학교 동물자원과학과) , 이승헌 (중앙대학교 동물자원과학과) , 배귀석 (중앙대학교 동물자원과학과) , 박제환 (중앙대학교 동물자원과학과) , 장문백 (중앙대학교 동물자원과학과)

초록
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본 연구는 반추가축에 급여되는 사료원 중 종류별, 수준별 lignosulfonate 처리 대두박의 반추위 내 undegradable protein (UDP) 효율을 알아보기 위하여 실험 I 에서 전체 4종의 lignosulfonate (Desulfonated, Na, Ca, Solution)를 각각 수준별 (2, 4, 8%)로 처리하여 전체 12종의 lignosulfoanted soybeanmeal (LSBM)에 대한 반추위 내 미생물 발효 특성의 미치는 영향을 알아보기 위해 in vitro 시험이 실시되었다. 실험 H에서는 실험 I 에서 대두박의 단백질 보호 효과가 가장 높은 LSBM Na 2% 처리구와 LSBM Solution (LSBM Sol) 2% 처리구 그리고 열처리 LSBM (LSBM Heat) 2%를 이용하여 rumen simulation continuous culture (RSCC) system을 이용한 반추위 내 미생물 발효 특성에 대한 연구가 실시되었다. 시험 I in vitro 시험에서 모든 LSBM 처리구에서 전체 배양시간 평균 pH수준, gas 생성량, $NH_3$-N 농도, 건물소화율, VFA 생성량 그리고 ADF 소화율은 배양시간이 지남에 따라 대조구에 비해 낮은 결과를 나타내었다(p<0.05). 반추위 내 미생물단백질 합성량은 대조구가 LSMB 처리구 보다 통계적으로 높은 결과를 나타내었으며 (p<0.05), LSBM 수준이 증가할수록 반추위 내 미생물 단백질 합성량은 감소하는 경향을 나타내었다. UDP 함량은 대조구보다 LSBM 처리구에서 높은 결과를 나타내었으며(p<0.05), 특히 LSBM Sol 처리구는 대조구에 비해 각각 2%, 4% 그리고 8% 처리군에서 11.18%, 11.54% 그리고 29.11%의 UDP 함량이 증가 하였다. 시험 II는 RSCC system을 이용하여 반추위 내 미생물 발효특성에 대한 시험이 실시되었다. 시험사료는 대조구와 In vitro 시험 중 대조구와 UDP 효과가 높은 LSBM Na 2%, LSBM Sol 2% 그리고 LSBM Heat 2% 처리한 사료 4처리 4반복($4{\times}4$ Latin squire)에 의해 15일간 시험이 실시되었으며, 배양 마지막 3일 동안의 sample을 이용하여 분석을 실시하였다. 전체 배양 기간 중 모든 처리구에서 적응기간 동안 불규칙적인 반추위 미생물 발효 특성을 보였으나 배양 12일 이후 안정된 발효특성을 나타내었다. Sampling 기간 동안의 각 처리간의 평균 pH는 모든 LSBM 처리구에서 대조구보다 높았다(p<0.05). $NH_3$-N 함량, VFA 함량 그리고 반추위 내 미생물 단백질 합성량은 LSBM 처리구가 대조구에 비해 낮은 결과를 나타내었다(p<0.05). UDP 함량은 대조구, LSBM Heat 2%, LSBM Na 2% 그리고 LSBM Sol 2%에서 각 41.55, 43.49, 45.28 그리고 43.52%로 모든 LSBM 처리구가 대조구에 비해 유의하게 높은 경향을 나타내였다(p<0.05). 시험 I과 시험II에서 UDP 함량은 LSBM 처리구에서 lignosulfonate 처리 수준이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었고, 모든 LSBM 처리구는 대조구에 비해 높은 UDP 함량을 나타내었다. 이와 같은 결과는 사료원으로써 대두박에 대한 lignosulfonate 처리가 coating 작용과 열처리에 의한 물리 화학적 효과로 인하여 대두박의 단백질 분해율을 저해 시킨 것으로 사료된다. 그러나 LSBM 처리군 중 건물소화율과 반추위 내 미생물단백질 합성량은 LSBM 2% 처리구에서 가장 높은 결과를 나타내였다. 따라서, 반추가축 사료내 LSBM 첨가가 In vitro와 RSCC system을 이용한 반추위내 미생물발효 특성 시험에서 반추위 내에서 by-pass protein 함량을 증가시키는 결과를 나타내었으며, 추후 착유우를 이용한 LSBM 급여를 시험을 통하여 유단백질 증진효과에 대하여 추가적인 평가가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to investigate the effects on fermentation characteristics of rumen microorganism by different types and levels of lignosulfonate treated soybean meal (LSBM) in in vitro test and rumen simulation continuous culture (RSCC) system in dairy cows. The experiment I was control and 12 treatments (each with 3 replications) in vitro test to demonstrate composition of different types of treatments with lignosulfonate (Desulfonate, Na, Ca and solution) and levels (2, 4 and 8%) of soybean meal in the dairy cow diet. LSBM source treatments in the dairy cow diet showed pH value, $NH_3$-N concentration and total VFA concentration lower than control at all levels and incubation times (p<0.05). Dry matter digestibility of LSBM source treatments showed lower than control (p<0.05). Gas production and rumen microbial synthesis was decreased by rumen microbial fermentation for incubation times. Undegradable protein (UDP) concentration of all LSBM treatments was decreased for incubation times, and significantly higher than control (p<0.05). In the experiment II compared diets of the control, LSBM Na 2%, LSBM Sol 2%, which are high performance to undegradable protein (UDP) concentration experiment I in vitro test, and heated treatment lignosulfonate (LSBM Heat) 2% in the dairy cow diet from four station RSCC system ($4{\times}4$ Latin square). A rumen microbial fermentation characteristic was stability during 12~15 days of experimental period in all treatments. The pH value of LSBM treatments was higher than control treatment (p<0.05). The $NH_3$-N concentration, VFA concentration and rumen microbial synthesis of LSBM treatments were lower than control (p<0.05). The undegradable protein (UDP) showed LSBM Na 2% (45.28%), LSBM Sol 2% (43.52%) and LSBM Heat 2% (43.49%) higher than control (41.55%), respectively (p<0.05). Those experiments were designed to improve by-pass protein of diet and milk protein in the dairy cows. We will conduct those experiments the in vivo test by LSBM treatments in dairy cows diet.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 반추동물사료에 단백질 공급원으로 주로 사용되고 있는 대두박을 이용하여 lignosulfonate을 종류별 그리고 수준별 처리가 반추위내 미생물 발효 특성에서 보호단백질원으로써의 효율성을 검정하기 위하여 실시되었다.
본 연구는 반추가축에 급여되는 사료원 중 종류별, 수준별 lignosulfonate 처리 대두박의 반추위 내 undegradable protein (UDP) 효율을 알아보기 위하여 실험 Ⅰ에서 전체 4종의 lignosulfonate (Desulfonated, Na, Ca, Solution)를 각각 수준별 (2, 4, 8%)로 처리하여 전체 12종의 lignosulfoanted soybean meal (LSBM)에 대한 반추위 내 미생물 발효 특성의 미치는 영향을 알아보기 위해 in vitro 시험이 실시되었다. 실험 Ⅱ에서는 실험 Ⅰ에서 대두박의 단백질 보호 효과가 가장 높은 LSBM Na 2% 처리구와 LSBM Solution (LSBM Sol) 2% 처리구 그리고 열처리 LSBM (LSBM Heat) 2%를 이용하여 rumen simulation continuous culture (RSCC) system을 이용한 반추위 내 미생물 발효 특성에 대한 연구가 실시되었다.

제안 방법

In vitro시험을 위한 반추위 미생물 접종액의 제조는 도축장에서 착유우의 반추위 내용물을 8겹의 cheesecloth로 거른 후 39℃를 유지하여 실험실로 즉시 운반하였으며, McDougall’s artificial saliva (1948) (Table 3)를 각각 1:1로 혼합 후 혐기상태를 유지를 위해 O2-free CO2 gas를 지속적으로 주입시켜 주었다.
In vitro 시험을 위한 기초 시험사료는 Table 1과 같으며, lignosulfonate soybean meal (LSBM) 시험사료는 각 4종의 lignosulfonate (sodium salt, calcium salt, desulfonate sodium salt, solution)를 각 2, 4, 8%씩 대두박에 분무 후 혼합하여 60℃ dry oven에서 3일간 건조하여 LSBM을 제조하여 사용하였다(Table 2). 모든 농후사료와 볏짚은 1-mm screen이 장착된 Wiley mill로 분쇄 후 농후사료(0.
In vitro 시험을 위한 기초 시험사료는 Table 1과 같으며, lignosulfonate soybean meal (LSBM) 시험사료는 각 4종의 lignosulfonate (sodium salt, calcium salt, desulfonate sodium salt, solution)를 각 2, 4, 8%씩 대두박에 분무 후 혼합하여 60℃ dry oven에서 3일간 건조하여 LSBM을 제조하여 사용하였다(Table 2). 모든 농후사료와 볏짚은 1-mm screen이 장착된 Wiley mill로 분쇄 후 농후사료(0.51 g) : 볏짚(1.19 g)의 비율을 3:7로 하여 기질로 사용하였으며 전체 13처리 3반복으로 시험이 실시되었다.
gas를 지속적으로 주입시켜 주었다. 미생물 혼합액에는 건초(볏짚, 20g/L)와 농후사료(20g/L)를 함께 24시간 동안 39℃ incubator에서 예비강화배양을 실시하였으며, 배양 후 반추위 내용물을 2,500 rpm에서 15분간 원심분리하여 상층액만을 취해 접종액으로 사용하였다. 배양은 150 ml serum bottle에 각 시험사료를 각 1.
7g과 McDougall's artificial saliva를 100 ml씩 주입 후 O₂-free CO₂ gas 분사와 함께 rubber stopper와 알루미늄 뚜껑을 고정장치를 이용하여 밀봉 후 주사기를 이용하여 5 ml의 반추위 미생물 접종액을 접종하였다. 접종 이후 39℃ incubator에서 각 0, 2, 4, 6, 8, 10 그리고 12시간대까지 배양을 실시하였다.
모든 배양 조건은 혐기상태를 유지하면서 실시되었으며, 배양이 끝난 후 즉시 pH meter (3 Star, Orion, USA)를 이용하여 pH를 측정하였고, gas 측정장치(Model Ab-5210, AITEC Inc., Canada)를 이용하여 발효 gas 생성량을 측정하였다. 배양이 끝난 각각의 sample들은 2,500 rpm에서 15분간 원심분리 후 상층액은 ammonia nitrogen (NH₃-N) 함량, volatile fatty acid (VFA) 함량, 미생물 단백질 합성량을 측정하기 위하여 －40℃에서 냉동보관 하였다.
배양이 끝난 각각의 sample들은 2,500 rpm에서 15분간 원심분리 후 상층액은 ammonia nitrogen (NH₃-N) 함량, volatile fatty acid (VFA) 함량, 미생물 단백질 합성량을 측정하기 위하여 －40℃에서 냉동보관 하였다. Effluent는 건물소화율, acid detergent fiber(ADF)소화율, undegradable protein (UDP) 함량을 측정하는데 이용하였다.
본 시험은 시험 Ⅰ에서 반추위 내 미생물 발효특성 검정결과 UDP 효과가 가장 높은 LSBM Na 2%, LSBM Sol 2%과 추가로 열처리 LSBM (LSBM Heat 2%)을 각 시험 기본 사료(Table 1)의 대두박을 대체하여 사용하였으며, 대조구를 포함하여 4처리 4반복(4×4 Latin square) 방법을 이용하여 시험이 실시되었다.
도축장에서 채취한 위액을 39℃ 보온용기를 이용하여 실험실에 즉시 운반하였고, 8겹의 cheesecloth로 거른 후 각 4기의 RSCC system 발효조(500ml)에 반추위액과 artificial saliva (McDoguall, 1948) (Table 3)를 50:50으로 혼합하였다. 발효조 내에 O₂-free CO₂ gas를 지속적으로 주입하여 혐기상태를 유지하였으며, 동시에 시험사료는 31.2 g/DMI/d씩 12시간 간격으로 2번 급여하여 주었다. 발효조는 순환방식의 자동온도조절을 이용하여 39℃로 유지하였으며, artificial saliva는 peristaltic pump를 이용하여 23.
본 연구는 반추가축에 급여되는 사료원 중 종류별, 수준별 lignosulfonate 처리 대두박의 반추위 내 undegradable protein (UDP) 효율을 알아보기 위하여 실험 Ⅰ에서 전체 4종의 lignosulfonate (Desulfonated, Na, Ca, Solution)를 각각 수준별 (2, 4, 8%)로 처리하여 전체 12종의 lignosulfoanted soybean meal (LSBM)에 대한 반추위 내 미생물 발효 특성의 미치는 영향을 알아보기 위해 in vitro 시험이 실시되었다. 실험 Ⅱ에서는 실험 Ⅰ에서 대두박의 단백질 보호 효과가 가장 높은 LSBM Na 2% 처리구와 LSBM Solution (LSBM Sol) 2% 처리구 그리고 열처리 LSBM (LSBM Heat) 2%를 이용하여 rumen simulation continuous culture (RSCC) system을 이용한 반추위 내 미생물 발효 특성에 대한 연구가 실시되었다.
시험사료는 대조구와 in vitro 시험중 대조구와 UDP 효과가 높은 LSBM Na 2%, LSBM Sol 2%그리고 LSBM Heat 2% 처리한 사료 4처리 4반복(4×4 Latin squire)에 의해 15일간 시험이 실시되었으며, 배양 마지막 3일 동안의 sample을 이용하여 분석을 실시하였다.
시험 Ⅱ는 RSCC system을 이용하여 반추위 내 미생물 발효특성에 대한 시험이 실시되었다. 시험사료는 대조구와 in vitro 시험중 대조구와 UDP 효과가 높은 LSBM Na 2%, LSBM Sol 2%그리고 LSBM Heat 2% 처리한 사료 4처리 4반복(4×4 Latin squire)에 의해 15일간 시험이 실시되었으며, 배양 마지막 3일 동안의 sample을 이용하여 분석을 실시하였다.

대상 데이터

도축장에서 채취한 위액을 39℃ 보온용기를 이용하여 실험실에 즉시 운반하였고, 8겹의 cheesecloth로 거른 후 각 4기의 RSCC system 발효조(500ml)에 반추위액과 artificial saliva (McDoguall, 1948) (Table 3)를 50:50으로 혼합하였다. 발효조 내에 O₂-free CO₂ gas를 지속적으로 주입하여 혐기상태를 유지하였으며, 동시에 시험사료는 31.

데이터처리

본 시험Ⅰ의 통계처리는 SAS program package (2009)의 GLM (General Linear Model)의 방법에 의해 배양기간 동안의 표준오차를 구하였고, 분산분석 후 Duncan’s multiple range test와 ANOVA를 이용하여 처리간의 평균의 유의성 검정을 하였으며 (p<0.05), 시험 Ⅱ는 4×4 Latin square design 분석법을 이용하여 시험 Ⅰ과 같은 방법으로 유의성 검정을 실시하였다(Steel과 Torrie, 1981).

이론/모형

시험 사료의 화학적 구성성분은 A.O.A.C (1984)의 방법을 이용하여 분석을 실시하였으며, ADF 소화율은 Van Soest 등(1991)의 방법을 이용하였고, NH₃-N 농도는 Chaney와 Marbach (1962)의 방법에 따라 spectrophotometer (Spectonics 21D, Milton Roy, USA)를 이용하여 측정하였으며, VFA 함량은 Erwin 등(1961)의 방법을 이용하여 측정하였다. 미생물 단백질 함량은 Lowry 등(1951)의 방법을 이용하여 측정하였고 사료와 sample의 UDP 함량은 조단백질 자동분석기(Kjeltec 2300, FOSS, Denmark)를 이용하여 측정하였다.
C (1984)의 방법을 이용하여 분석을 실시하였으며, ADF 소화율은 Van Soest 등(1991)의 방법을 이용하였고, NH₃-N 농도는 Chaney와 Marbach (1962)의 방법에 따라 spectrophotometer (Spectonics 21D, Milton Roy, USA)를 이용하여 측정하였으며, VFA 함량은 Erwin 등(1961)의 방법을 이용하여 측정하였다. 미생물 단백질 함량은 Lowry 등(1951)의 방법을 이용하여 측정하였고 사료와 sample의 UDP 함량은 조단백질 자동분석기(Kjeltec 2300, FOSS, Denmark)를 이용하여 측정하였다.

성능/효과

배양 6시간대 이후 대조구는 LSBM 처리구 보다 통계적으로 유의하게 낮은 pH 수준을 나타내었으며(p<0.05), LSBM 처리구에서는 lignosulfonate 처리 수준이 증가할수록 pH 수준이 증가하는 경향을 나타내었다.
72의 범위를 나타내었다. 모든 처리구에서 배양 0시간부터 배양 4시간까지 pH 수준은 반추위 내 적정 pH 수준까지 감소하는 경향을 나타내었고 이 후 배양 종료까지 6.50~6.91 수준을 유지하였다. 배양 6시간대 이후 대조구는 LSBM 처리구 보다 통계적으로 유의하게 낮은 pH 수준을 나타내었으며(p<0.
배양 8시간대 이후 LSBM 수준별 처리구 중 LSBM Sol 2%와 4% 처리구가 유의적으로 높은 pH 수준을 나타내었으며(p<0.05), LSBM 8% 처리구의 경우 통계적 차이는 없었으나 LSBM Sol 처리구가 다소 높은 pH 수준을 나타내었다(Table 4).
전체 배양 기간 동안의 NH3-N의 농도는 대조구가 통계적으로 유의하게 높은 결과를 나타내었다(p<0.05).
대조구에서 LSBM 처리군에 비해 통계적으로 유의하게 높은 결과를 나타내었으며(p<0.05), LSBM 처리구에서는 LSBM 2% 처리군에서 배양 8시간대 이후부터 가장 높은 gas 생성량을 나타내었다(p<0.05).
본 in vitro 시험에서 LSBM 처리구가 대조구에 비해 배양후기까지 pH 수준이 지속적으로 통계적으로 유의하게 높은 결과를 나타내었는데(p<0.05), 대두박에 대한 lignosulfonate의 coating 효과에 의해 반추위내 미생물 발효특성이 감소하였기 때문으로 사료된다.
Gas 생성량은 모든 처리구에서 배양 6시간대까지 gas 생성량이 서서히 증가하였으며, 배양 8시간대부터 급격하게 증가하는 경향을 나타내었다. 대조구에서 LSBM 처리군에 비해 통계적으로 유의하게 높은 결과를 나타내었으며(p<0.
이와 같은 결과는 배양 6시간대까지 사료 내 대두박의 lignosulfonate 처리에 의한 반추위 내에서의 단백질분해율 감소와 반추위 내 미생물 활력과 낮은 비구조성탄수화물 함량 때문에 gas 생성량이 감소한 것으로 사료된다(Mansfield과 Stern, 1994). 또한 배양 8시간대 이후에 섬유소원 기질로 사용된 볏짚과 LSBM의 반추위내 미생물 발효시간 경과에 따라 다소 늦은 분해 속도를 나타내다가, 배양 후기 lignosulfonate의 용해에 의해 빠른 속도로 반추위미생물발효가 이루어져 다량의 VFA가 생성되어 pH가 감소한 것으로 사료된다. 또한 LSBM의 농도가 높을수록 pH 수준과 비슷하게 gas 생성량 또한 다소 낮은 결과를 나타내었다.
또한 배양 8시간대 이후에 섬유소원 기질로 사용된 볏짚과 LSBM의 반추위내 미생물 발효시간 경과에 따라 다소 늦은 분해 속도를 나타내다가, 배양 후기 lignosulfonate의 용해에 의해 빠른 속도로 반추위미생물발효가 이루어져 다량의 VFA가 생성되어 pH가 감소한 것으로 사료된다. 또한 LSBM의 농도가 높을수록 pH 수준과 비슷하게 gas 생성량 또한 다소 낮은 결과를 나타내었다.
05). 모든처리구에서 배양 2시간대까지 NH₃-N 함량이 급격히 증가하였으며 이후 지속적으로 감소하는 경향을 나타내었다(Table 6). LSBM 처리구에서는 LSBM Sol 처리군이 LSBM 농도와 상관없이 모든 시간대에서 가장 낮은 NH₃-N 함량을 나타내었다(p<0.
전체 배양기간 동안 반추위내 미생물단백질 합성량은 대조구에서 통계적으로 유의하게 높은 결과를 나타내었다(p<0.05).
또한 반추위 내 미생물단백질 합성량은 대조구에 비해 통계적으로 낮은 경향을 나타내었으나(p<0.05), 다른 LSBM 처리군에 비해 통계적으로 높은 결과를 나타내었다(p<0.05).
LSBM 2% 처리구는 4%와 8% LSBM 처리구에 비해 높은 반추위 내 미생물단백질 합성량을 나타내었다(p<0.05).
LSBM Sol 2% 처리구의 경우 배양 2~10시간대까지 LSBM 처리구 중 가장 높은 total VFA 함량을 나타내었다. 대조구의 경우 배양 4시간대까지 total VFA 함량이 증가하다가 배양 6시간대부터 종료 시까지 서서히 감소하는 결과를 나타내었다. 그러나 대부분의 LSBM 처리구는 배양 10시간대 이후 total VFA함량이 다시 증가하는 경향을 나타내었다(Table 7).
그러나 대부분의 LSBM 처리구는 배양 10시간대 이후 total VFA함량이 다시 증가하는 경향을 나타내었다(Table 7). 이와 같은 결과는 대조구에 비해 LSBM 처리구에서 lignosulfonate 처리에 의해 반추위 내 미생물 발효특성이 낮아 배양 8시간대까지 pH 수준, gas 생성량 그리고 NH₃-N 함량과 일치하는 결과를 나타내었다. 배양 후기에 LSBM 처리구는 대조구에 비해서 반추위내 미생물발효속도가 다소 낮은 경향을 나타내었으나, 특히 배양 8시간대 이후 lignosulfonate의 coating 효과 감소에 의해 대두박의 반추위내 미생물발효속도가 다소 증가한 것으로 사료된다.
이와 같은 결과는 대조구에 비해 LSBM 처리구에서 lignosulfonate 처리에 의해 반추위 내 미생물 발효특성이 낮아 배양 8시간대까지 pH 수준, gas 생성량 그리고 NH₃-N 함량과 일치하는 결과를 나타내었다. 배양 후기에 LSBM 처리구는 대조구에 비해서 반추위내 미생물발효속도가 다소 낮은 경향을 나타내었으나, 특히 배양 8시간대 이후 lignosulfonate의 coating 효과 감소에 의해 대두박의 반추위내 미생물발효속도가 다소 증가한 것으로 사료된다.
05). 배양 4시간대 이후 2%와 4% LSBM 처리구의 A/P ratio는 배양 시간에 따라 지속적으로 감소하였고 LSBM 8%처리구는 10시간대 증가하였다가 12시간대에 다시 감소하는 경향을 나타내었는데, LSBM 8% 처리구의 경우 대두박에 높은 lignosulfonate coating 효과가 배양 10시간대에 LSBM의 반추위 내 미생물에 의한 분해의 결과로부터 기인한 것으로 사료된다.
05). LSBM 처리군 중 LSBM Sol 처리구는 모든 수준에서 다소 낮은 반추위 내 미생물 단백질 합성량을 나타내었으며, LSBM 수준이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다(Table 8).
LSBM 2% 처리군의 경우 배양시간이 증가함에 따라 NH₃-N 농도 감소, total VFA 함량 증가 그리고 건물소화율 증가와 같이 대조구와 비슷한 반추위 내 미생물 발효특성의 경향을 나타내었다. 또한 반추위 내 미생물단백질 합성량은 대조구에 비해 통계적으로 낮은 경향을 나타내었으나(p<0.
Lignosulfonate처리대두박을 이용한 in vivo 시험에서 반추위 내 미생물 발효과정 중 NH₃-N 농도 감소와 함께 미생물 단백질 합성량도 비례적 감소하는 결과와 일치하였다(Mansfield와 Stern, 1994). 본 in vitro 시험에서 반추위 내 미생물단백질 합성량은 LSBM 2% 처리수준에서 가장 높은 결과를 나타내었다. 또한 LSBM 처리군의 경우 특히 배양 종료 시까지 LSBM의 coating 효과 감소에 의해 비구조성 탄수화물 함량 증가가 반추위 내 미생물단백질 합성량을 지속적으로 증가 시킬 수 있었던 것으로 사료된다.
본 in vitro 시험에서 반추위 내 미생물단백질 합성량은 LSBM 2% 처리수준에서 가장 높은 결과를 나타내었다. 또한 LSBM 처리군의 경우 특히 배양 종료 시까지 LSBM의 coating 효과 감소에 의해 비구조성 탄수화물 함량 증가가 반추위 내 미생물단백질 합성량을 지속적으로 증가 시킬 수 있었던 것으로 사료된다.
건물 소화율은 모든 처리구에서 배양시간이 경과함에 따라 증가하는 경향을 나타내었으며, 대조구는 배양 8시간대까지 통계적으로 유의하게 높은 건물소화율을 나타내었다(p>0.05).
배양 마지막 3일 동안의 평균 pH 수준은 대조구에서 6.76으로 통계적으로 유의하게 낮은 수준을 나타내었으며 (p<0.05), LSBM 처리구에서는 LSBM Heat 2% 처리구에 6.82로 통계적으로 유의하게 낮은 pH 수준을 유지하였다.
LSBM 수준이 증가할수록 UDP 함량은 높아지는 경향을 나타내었으며, 특히 LSBM 8% 처리군은 모든 처리군들 중 통계적으로 가장 높은 UDP 함량을 나타내었다(p<0.05).
전체 배양 기간 동안 UDP 함량은 모든 LSBM 처리구에서 대조구에 비해 통계적으로 유의하게 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05).
ADF 소화율은 대조구가 LSBM 처리군 보다 통계적으로 유의하게 높은 결과를 나타내었다(p<0.05).
LSBM 2% 처리군에서 배양 8시간대에 이후 건물소화율이 급격하게 증가하여 대조구와 비슷한 건물 소화율을 나타내었으며, 4%와 8% LSBM 처리군에 비해 통계적으로 유의하게 높은 결과를 나타내었다(p<0.05) (Table 9).
05). 또한 LSBM 2% 처리군이 배양 8시간대 이후 가장 높은 ADF 소화율을 나타내었고, 특히 LSBM Sol 처리구는 각 수준별 LSBM 처리군에서 가장 낮은 결과를 나타내었다(Table 10). 이와 같은 결과는 건물소화율 결과와 일치하며, 특히 배양 12시간대 LSBM 2% 처리구는 대조구와 ADF 소화율의 차이가 없는 결과를 나타내었다(Windschitl와 Stern, 1988).
05). 전체 배양시간 동안 수준별 LSBM 처리군에서 모든 LSBM Sol 처리구가 가장 높은 UDP 함량을 나타내었으며, 또한 LSBM Sol 처리구는 대조구에 비해 각각 2%, 4% 그리고 8% LSBM 처리군에서 11.18%, 11.54% 그리고 29.11%의 UDP 함량이 증가하는 결과를 나타내었으며, LSBM 처리구 중 UDP 함량 증가 비율이 가장 높은 경향을 나타내었다(Table 11). 이와 같은 결과는 대두박에 lignosulfonate 처리가 대두박의 coating 효과와 LSBM 제조 시열처리효과가 대두박의 단백질 분해가 억제를 증가시켰기 때문으로 사료된다(Chalupa, 1975; Windschitl와Stern, 1988; Mansfield와 Stern, 1994).
전체 배양기간 동안 pH는 6.76~6.97로 반추위 내 적정 수준을 유지하였으며, 모든 처리구에서 배양 10일까지 불규칙적인 발효 적응기간 중의 pH 수준을 나타내었으나 이후 안정된 수준을 유지하였다(Fig. 1). 배양 마지막 3일 동안의 평균 pH 수준은 대조구에서 6.
배양 안정화 기간 10일 이후, 배양 마지막 3일 동안의 각각의 대조구와 LSBM Heat 2%, LSBM Na 2% 그리고 LSBM Sol 2% 처리구의 평균 NH3-N 농도는 11.69, 10.69, 10.66 그리고 10.56 mg/100 ml로 LSBM 처리구가 대조구에 비하여 통계적으로 유의하게 낮은 결과를 나타내었으며(p<0.05) (Fig. 2), LSBM 처리구에서는 농도 차이를 나타내지 않았다.
안정화 기간후 연속배양 마지막 3일 동안의 반추위 내 미생물단백질 합성량은, 대조구와 LSBM Heat 2%, LSBM Na 2% 그리고 LSBM Sol 2% 처리구에서 각각 103.10, 98.35, 93.72 그리고 100.17 mg/100 mL로 대조구에서 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05) (Fig. 3).
또한 A/P ratio는 대조구가 3.19로 LSBM 처리구에 비해 통계적으로 유의하게 낮은 결과를 나타내었다(p<0.05) (Table 12).
배양 마지막 3일 동안의 각각의 대조구, LSBM Heat 2%, LSBM Na 2% 그리고 LSBM Sol 2% 처리구의 각 평균 total VFA 농도는 각각 72.47, 70.96, 71.0 그리고 69.75 mM로 대조구가 LSBM 처리구 보다 통계적으로 유의하게 높은 결과를 나타내었다(p<0.05).
82로 통계적으로 유의하게 낮은 pH 수준을 유지하였다. 이와 같은 결과는 in vitro 시험에서 배양 8시간대 이후 LSBM 처리구의 pH 수준은 대조구와 비슷하거나 낮은 수준을 나타낸 결과와 차이를 나타내는데, RSCC system을 이용한 시험에서 12시간 간격의 시험 사료 공급과 발효조 내 mixed effluent의 dilution rate (5%/h)에 의해 발효조 내 사료의 잔존 시간이 in vitro 시험에 비하여 짧았기 때문에 시험사료 공급 후 12시간대까지 LSBM 처리구가 높은 pH 수준을 유지한 것으로 사료된다.
2), LSBM 처리구에서는 농도 차이를 나타내지 않았다. 이와 같은 결과는 in vitro 시험에서 배양 대두박에 lignosulfonate처리 수준이 증가할수록 NH₃-N 농도가 감소하는 결과와 일치하였는데, 대두박에 대한 lignosulfonate 처리가 화학적인 효과에 의해 반추위 내 미생물 발효 특성이 감소한 것으로 사료된다. 또한, RSCC system을 이용하여 사료 내 비구조성탄수화물과 분해성 단백질의 함량에 따른 반추위내 미생물단백질 합성량에 대한 시험에서 사료내 분해성단백질함량이 감소함에 따라 NH₃-N 함량이 동시에 감소하는 경향을 나타내며(Mansfield 등, 1994), LSBM Ca 처리 시험에서 분해성 단백질 함량 감소에 의해 NH₃-N 함량이 75% 감소하는 결과와 일치하였다(Windschitl와 Stern, 1988).
각각 대조구, LSBM Heat 2%, LSBM Na 2% 그리고 LSBM Sol 2%의 배양 마지막 3일간의 평균 UDP 함량은 각각 41.55, 43.49, 45.28그리고 43.52%로 LSBM 처리구가 대조구에 비해 유의하게 높은 경향을 나타내었다(p<0.05).
UDP 함량은 대조구보다 LSBM 처리구에서 높은 결과를 나타내었으며(p<0.05), 특히 LSBM Sol 처리구는 대조구에 비해 각각 2%, 4% 그리고 8% 처리군에서 11.18%, 11.54% 그리고 29.11%의 UDP 함량이 증가하였다.
반추위 내 미생물단백질 합성량은 대조구가 LSMB 처리구 보다 통계적으로 높은 결과를 나타내었으며(p<0.05), LSBM 수준이 증가할수록 반추위 내 미생물 단백질 합성량은 감소하는 경향을 나타내었다.
시험 Ⅰ in vitro 시험에서 모든 LSBM 처리구에서 전체 배양시간 평균 pH수준, gas 생성량, NH3-N 농도, 건물소화율, VFA 생성량 그리고 ADF 소화율은 배양시간이 지남에 따라 대조구에 비해 낮은 결과를 나타내었다(p<0.05).
또한 LSBM 처리구에서는 LSBM Sol 2% 처리구에서 UDP 함량이 통계적으로 유의하게 높은 결과를 나타내었다(p<0.05) (Fig. 4).
UDP의 함량은 배양 시작 후 적응기간까지는 배양기간과 비례하여 증가하는 경향을 나타내었고, 배양 12일부터는 연속 배양조건 안정화로 UDP 함량이 표준화되는 결과를 나타내었다. 각각 대조구, LSBM Heat 2%, LSBM Na 2% 그리고 LSBM Sol 2%의 배양 마지막 3일간의 평균 UDP 함량은 각각 41.
결론적으로 in vitro와 RSCC system을 이용한 시험에서 UDP 함량은 LSBM 처리구에서 증가하는 경향을 나타내었고, 또한 lignosulfonate 처리 수준에 따라 증가하는 결과를 나타내었다. 이와 같은 결과는 lignosulfonate와 열처리에 의한 물리·화학적 효과로 인하여 반추위내에서 대두박의 반추위내 미생물에 의한 단백질 분해율과 반추위내에서 용해도를 저해 시킨 결과로 사료된다.
이와 같은 결과는 lignosulfonate와 열처리에 의한 물리·화학적 효과로 인하여 반추위내에서 대두박의 반추위내 미생물에 의한 단백질 분해율과 반추위내에서 용해도를 저해 시킨 결과로 사료된다. LSBM 처리군 중 건물소화율과 반추위 내 미생물단백질 합성량은 LSBM 2% 처리구에서 가장 높은 결과를 나타내어 대조구에 비해 반추위내 미생물발효 특성에 비슷한 결과를 나타내었다. 따라서 추후 유우를 이용한 in vivo 시험에서 LSBM 2% 처리 급여사료에 대한 유단백질 증진효과에 대한 연구가 필요하다고 하겠다.
UDP 함량은 대조구, LSBM Heat 2%, LSBM Na 2% 그리고 LSBM Sol 2%에서 각 41.55, 43.49, 45.28 그리고 43.52%로 모든 LSBM 처리구가 대조구에 비해 유의하게 높은 경향을 나타내었다(p<0.05).
NH3-N 함량, VFA 함량 그리고 반추위 내 미생물 단백질 합성량은 LSBM 처리구가 대조구에 비해 낮은 결과를 나타내었다(p<0.05).
Sampling 기간 동안의 각 처리간의 평균 pH는 모든 LSBM 처리구에서 대조구보다 높았다(p<0.05).
시험사료는 대조구와 in vitro 시험중 대조구와 UDP 효과가 높은 LSBM Na 2%, LSBM Sol 2%그리고 LSBM Heat 2% 처리한 사료 4처리 4반복(4×4 Latin squire)에 의해 15일간 시험이 실시되었으며, 배양 마지막 3일 동안의 sample을 이용하여 분석을 실시하였다. 전체 배양 기간 중모든 처리구에서 적응기간 동안 불규칙적인 반추위 미생물 발효 특성을 보였으나 배양 12일 이후 안정된 발효특성을 나타내었다. Sampling 기간 동안의 각 처리간의 평균 pH는 모든 LSBM 처리구에서 대조구보다 높았다(p<0.
시험 Ⅰ과 시험 Ⅱ에서 UDP 함량은 LSBM 처리구에서 lignosulfonate 처리 수준이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었고, 모든 LSBM 처리구는 대조구에 비해 높은 UDP 함량을 나타내었다. 이와 같은 결과는 사료원으로써 대두박에 대한 lignosulfonate 처리가 coating 작용과 열처리에 의한 물리․화학적 효과로 인하여 대두박의 단백질 분해율을 저해 시킨 것으로 사료된다.
이와 같은 결과는 사료원으로써 대두박에 대한 lignosulfonate 처리가 coating 작용과 열처리에 의한 물리․화학적 효과로 인하여 대두박의 단백질 분해율을 저해 시킨 것으로 사료된다. 그러나 LSBM 처리군 중 건물소화율과 반추위 내 미생물단백질 합성량은 LSBM 2% 처리구에서 가장 높은 결과를 나타내었다.
전체 배양 시간 동안의 total VFA 농도는 대조구에서 통계적으로 유의하게 높은 결과를 나타내었으며, LSBM 처리군에서는 LSBM 2% 처리구가 4%와 8% LSBM 처리구에 비해 높은 결과를 나타내었다(p<0.05).
이러한 결과는 대두박에 대한 lignosulfonate 처리가 반추위 내 미생물 발효특성 감소에 의해 미생물 단백질의 합성량이 감소된 것으로 사료되며, 사료 내 LSBM 처리는 분해성 단백질 함량 감소에 의해 반추위내에서 NH₃-N 함량이 감소하여 미생물단백질합성량이 감소한다는 시험결과와 일치하였다(Mansfield, Endres와 Stern, 1994 Windschitl와 Stern, 1988, Reynal와 Broderick, 2005). 또한, in vitro 시험에서 배양 10시간대 이후 LSBM 4%와 8% 처리구에서 미생물단백질 합성량이 LSBM 2% 처리구에서 다른 LSBM 처리구에 비해 배양 후기에 증가한 결과와 일치하였다.

후속연구

LSBM 처리군 중 건물소화율과 반추위 내 미생물단백질 합성량은 LSBM 2% 처리구에서 가장 높은 결과를 나타내어 대조구에 비해 반추위내 미생물발효 특성에 비슷한 결과를 나타내었다. 따라서 추후 유우를 이용한 in vivo 시험에서 LSBM 2% 처리 급여사료에 대한 유단백질 증진효과에 대한 연구가 필요하다고 하겠다.
따라서, 반추가축 사료내 LSBM 첨가가 in vitro와 RSCC system을 이용한 반추위내 미생물발효 특성 시험에서 반추위 내에서 by-pass protein 함량을 증가시키는 결과를 나타내었으며, 추후 착유우를 이용한 LSBM 급여를 시험을 통하여 유단백질 증진효과에 대하여 추가적인 평가가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	반추가축 사료단가 절감을 위해 대두 대신 대두박을 이용하는 이유는?	현재 반추가축 사료단가는 2007년 대비 비육우용이 14%, 낙농사료 12% 정도로 지속적으로 상승하고 있는 상황이다. 따라서 반추가축 사료단가 절감이 절실한 상태에서 사료원 중 대두보다 가격이 20% 정도 낮은 대두박을 이용한 착유우 사료의 단백질 이용성 증진에 대한 관심이 고조되고 있다. 따라서 반추가축 사료원으로 사용되고 있는 대두와 대두박의 보호단백질 효과를 높이기 위한 열처리(Nowak 등, 2005), formaldehyde처리(Subuh 등, 1996), tannin처리(Gatachew 등, 2008), ethanol처리(Lynch 등, 1987) 그리고 lignosulfonate처리(Neves 등, 2007)에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
	반추가축 사료원으로 사용되고 있는 대두와 대두박의 보호단백질 효과를 높이기 위한 방법은?	따라서 반추가축 사료단가 절감이 절실한 상태에서 사료원 중 대두보다 가격이 20% 정도 낮은 대두박을 이용한 착유우 사료의 단백질 이용성 증진에 대한 관심이 고조되고 있다. 따라서 반추가축 사료원으로 사용되고 있는 대두와 대두박의 보호단백질 효과를 높이기 위한 열처리(Nowak 등, 2005), formaldehyde처리(Subuh 등, 1996), tannin처리(Gatachew 등, 2008), ethanol처리(Lynch 등, 1987) 그리고 lignosulfonate처리(Neves 등, 2007)에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 이러한 처리 방법 중 pulp제조 시 sulfite액 부산물에서 얻어지는 lignosulfonate는 화학구조가 아주 작거나 보통 크기의 중합체로서 lignin, hemicelluloses 그리고 당이 복잡하게 연결되어있는 화학구조를 가지고 있다.
	대두와 대두박의 보호단백질 효과를 높이기 위한 방법에 사용되는 lignosulfonate란?	따라서 반추가축 사료원으로 사용되고 있는 대두와 대두박의 보호단백질 효과를 높이기 위한 열처리(Nowak 등, 2005), formaldehyde처리(Subuh 등, 1996), tannin처리(Gatachew 등, 2008), ethanol처리(Lynch 등, 1987) 그리고 lignosulfonate처리(Neves 등, 2007)에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 이러한 처리 방법 중 pulp제조 시 sulfite액 부산물에서 얻어지는 lignosulfonate는 화학구조가 아주 작거나 보통 크기의 중합체로서 lignin, hemicelluloses 그리고 당이 복잡하게 연결되어있는 화학구조를 가지고 있다. 분자구조 중 sulfonate group은 다른 분자들이 chelation될 수 있는 특징을 가지고 있어 열에 안정성을 갖는 복합물을 제조할 때 사용되기도 한다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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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