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문제 정의
- 또한 메탄가스가 저감되더라도 화학공업성분으로 만들어졌을 경우 동물의 생체에 미치는 영향에 대한 연구가 이루어져야 하므로 기본적으로는 천연성분 함유 메탄가스 저감물질의 개발이 필요하다. 그러므로 본 연구는 식물원에서 반추위 메탄가스 생성을 억제하는 물질을 찾고자 수행되었다.
제안 방법
- ⑤ 시간대별 배양이 끝난 후 조사항목 분석을 실시하였다.
- 가스의 성분분석을 위한 발생가스 중 5 mL을 가스포집용 주사기로 채취하여 TCD (Thermal Conductivity Detector)가 장착된 gas chromatography (GC2010, Shimazhu, Japan)를 이용하였다. 가스성분은 H2, CO2 및 CH4를 분석하였으며, GC의 조건은 injector 150℃, column 90℃, detecter 200℃이었으며, column은 packed column (Shincarbon ST 50/80, Shimazhu, Japan)을 사용하였다. Carrier gas로는 He gas를 사용하였다.
- 가스의 성분분석을 위한 발생가스 중 5 mL을 가스포집용 주사기로 채취하여 TCD (Thermal Conductivity Detector)가 장착된 gas chromatography (GC2010, Shimazhu, Japan)를 이용하였다. 가스성분은 H2, CO2 및 CH4를 분석하였으며, GC의 조건은 injector 150℃, column 90℃, detecter 200℃이었으며, column은 packed column (Shincarbon ST 50/80, Shimazhu, Japan)을 사용하였다.
- 각 시판되고 있는 식물을 2개의 그룹으로 나눠 첨가 후 각 시간별 배양을 실시한 후 pH, NH3, VFA 발생량, 총 가스발생량, H2, CO2, CH4 발생량을 조사하였다.
- 곱게 갈은 티모시 1 g을 120 ml serum bottle에 넣었으며 첨가물질은 2군 (A: 상추, 고추, 대파, 양파; B: 강황, 깻잎, 마늘, 무순, 부추, 생강)으로 나눠 기질 (티모시)의 10%이 되도록 칭량하여 공시하였다. 대조구를 포함한 모든 시험구는 3반복으로 수행되었다.
- ③에서의 배양액을 ①에서의 기질과 첨가물질이 담겨 있는 bottle에 50 ml씩 분주한 후 butyl rubber stopper와 aluminum cap으로 밀봉하였다. 그 후 밀봉된 bottle을 39℃ shaking incubator에서 0, 6, 12, 24, 48시간동안 Hungate (1966)의 anaerobic gassing 방법으로 혐기배양을 실시하였다.
- 곱게 갈은 티모시 1 g을 120 ml serum bottle에 넣었으며 첨가물질은 2군 (A: 상추, 고추, 대파, 양파; B: 강황, 깻잎, 마늘, 무순, 부추, 생강)으로 나눠 기질 (티모시)의 10%이 되도록 칭량하여 공시하였다. 대조구를 포함한 모든 시험구는 3반복으로 수행되었다.
- 배양이 완료된 serum bottle의 gas production을 측정한 후, tube의 뚜껑을 열고 pH meter (Gmbh 8603, Mettler-Toledo, Switzerland)로 pH를 측정하였다.
- 상추, 고추, 대파, 양파, 강황, 깻잎, 마늘, 무순, 부추, 생강에 대해 동결건조 및 열처리를 실시하고 1 mm로 분쇄한 후 공시하였다.
- 2 ml를 첨가하여 혼합 후 실온에서 30분간 정치시켰다. 실온에서 정치시킨 배양액은 분석 전까지 －20℃의 냉동고에 보관하였다가 micro centrifuge (5415R, Eppendorf, Germany)를 이용하여 13,000 rpm에서 10분간 원심분리한 후 상층액을 채취하였으며, gas chromatography (GC-2010, Shimadzu, Japan)를 이용하여 VFA 표준용액을 기준으로 분석하였다.
- 전체 가스발생량은 serum bottle내의 head space에 축적된 가스에 의해 생긴 가스압을 압력센서를 이용하여 측정하고 이를 부피로 환산하여 가스발생량을 구하였다.
대상 데이터
- 가스성분은 H2, CO2 및 CH4를 분석하였으며, GC의 조건은 injector 150℃, column 90℃, detecter 200℃이었으며, column은 packed column (Shincarbon ST 50/80, Shimazhu, Japan)을 사용하였다. Carrier gas로는 He gas를 사용하였다.
- 공시축의 반추위 캐뉼라를 통하여 반추위액과 반추위 고형물을 채취하여 미리 보온되어 있는 이산화탄소 충진 용기를 이용, 실험실로 운반하였다.
데이터처리
- 시험결과에 대한 통계분석은 SAS package (2002)의 분산분석 (ANOVA)를 이용하고, 각 처리구별 유의성 검정은 Tukey’s test를 이용하였다.
이론/모형
- Chaney와 Marbach (1962)의 방법에 따라 phenol 용액으로 위액중의 암모니아를 발색시킨 후 spectrophotometer (UV-2401, Shimadzu, Japan)를 이용하여 630 nm에서 흡광도를 측정하여 계산하였다.
- Erwin 등 (1961) 방법에 의해 수행하였다. pH 측정 후 VFA를 측정할 반추위액을 microtubes (MCT-175-C, Axygen, U.
성능/효과
- 05) 그 외 시험구에서는 대조구와 차이가 없었다. Acetate와 propionate의 비율에서 볼 때 마늘첨가구가 propionate의 량이 상대적으로 증가한 것으로 나타났다. 특히 propionate는 반추동물체내에 흡수되어 주로 glucose 생산에 사용되는 중요한 영양소로서 작용하기 때문에 마늘첨가에 의해 반추동물의 생산성이 높아질 것으로 사료된다.
- 05) 그 외 시험구에서는 대조구와 차이가 없었다. Acetate와 propionate의 비율에서 볼 때 마늘첨가구가 propionate의 량이 상대적으로 증가한 것을 알 수 있었다. 모든 처리구가 대조구에 비해 가스발생량이 대체로 높았으며, 대파와 양파 첨가구가 유의적으로 높았다 (P<0.
- Table 4와 같이 그룹 1은 양파와 대파첨가구의 CH4 발생량이 12시간 배양이후 다른 시험구보다 유의적으로 높았으며(P<0.05), 그룹 2는 부추, 강황과 생강첨가구의 CH4 발생량이 유의적으로 높았다 (P<0.05).
- 05). pH의 변화와 총 가스발생량은 발효속도와 관련이 있는데, 2가지 항목을 고려할 때 그룹 1에서는 대파와 양파첨가가 in vitro 발효를 높일 수 있음을 알 수 있었다. 그룹 2에서는 마늘과 깻잎 첨가구를 제외한 모든 처리구에서 가스발생량이 유의하게 높았다 (P<0.
- 그룹 1에서는 모든 처리구가 대조구에 비해 가스발생량이 대체로 높았으며, 대파와 양파첨가구가 유의적으로 높았다 (P<0.05).
- 그룹 1은 상추와 대파첨가구에서 암모니아 농도가 높았고 고추첨가구에서 낮았다 (P<0.05), 그룹 2는 마늘첨가구에서 암모니아 농도가 낮았고 (P<0.05) 깻잎, 무순과 부추첨가구에서 높았다 (P<0.05).
- 그룹 2에서는 마늘과 깻잎 첨가구를 제외한 모든 처리구에서 가스발생량이 유의하게 높았다 (P<0.05).
- 이 결과에서 마늘첨가에 의해 CO2와 H2의 반응이 감소했으며 결과적으로 CH4 발생이 원활히 이루어지지 않았을 것으로 사료된다. 또한 NH3 발생량의 결과와 종합해 볼때 마늘첨가가 메탄생성균에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다.
- 마늘과 깻잎 첨가구를 제외한 모든 처리구에서 가스 발생량이 유의적으로 높았다 (P<0.05).
- 마늘첨가구는 총 가스발생량은 대조구와 차이가 없었으나 CO2 발생량은 대조구보다 유의적으로 높았다 (P<0.05).
- 마늘첨가구의 CH4 발생량은 배양시간과 관계없이 매우 낮은 수준을 유지했으며 48시간 배양 후 대조구의 약 1/3 수준으로 낮았다 (P<0.05).
- 2는 g단위 DM 당 CH4 발생량을 표시한 것인데, 마늘첨가구에서 CH4 발생량이 현저히 낮았으며 다른 처리구는 대체로 대조구에 비해 높음을 나타냈다. 마늘첨가에 의해 건물당 발생 가능한 CH4가 감소되었으며 모든 첨가구 중 CH4 감소에 가장 효율적일 것으로 사료된다.
- 모든 처리구가 대조구에 비해 가스발생량이 대체로 높았으며, 대파와 양파 첨가구가 유의적으로 높았다 (P<0.05).
- 반추위의 주된 메탄가스 생성원인 조사료 (티모시)를 기질로 한 시험에서 그룹 1은 상추와 대파첨가구에서 암모니아 농도가 높았고 고추첨가구에서 낮았으며 (P<0.05), 그룹 2는 마늘첨가구에서 암모니아 농도가 낮았고 (P<0.05) 깻잎, 무순과 부추첨가구에서 높았다 (P<0.05).
- 본 시험에서는 allium속의 마늘, 부추, 양파, 파를 포함한 시판 중인 채소를 이용하여 in vitro 발효조절시험을 실시하였는데 특정 식물들은 in vitro 발효 대사에 영향을 주었으며 특히 마늘 첨가는 CH4 생성에 직접적으로 영향을 준 것으로 사료된다.
- 05). 그룹 2에서는 생강목에 속하는 강황과 생강 첨가구는 pH와 총 가스발생량에서 비슷한 결과를 나타냈으며 in vitro 발효를 높였다. 마늘첨가구는 반추위내 총 가스발생량이 대조구와 유의적인 차이가 없었다 (P<0.
- 추가로 마늘첨가구의 총 가스 발생량은 대조구와 차이가 없었는데, 대조구에 비해 총 가스 발생량 중 CO2 발생량이 차지하는 비율이 높아졌으며, CH4 발생량의 감소와 H2 발생량의 증가가 나타났다. 이 결과에서 마늘첨가에 의해 CO2와 H2의 반응이 감소했으며 결과적으로 CH4 발생이 원활히 이루어지지 않았을 것으로 사료된다. 또한 NH3 발생량의 결과와 종합해 볼때 마늘첨가가 메탄생성균에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다.
- 지난 시험33)에서 마늘 시험구의 첨가량을 분말형태로 기질의 1.25~2.5%로 하였을때 2.5%에서 발효가 감소되는 경향을 보였으나 본 시험에서는 10%의 고수준에서도 크게 영향을 받지 않은 결과로부터 동결건조 및 열처리에 의해 마늘의 특유의 살균작용이 나타나지 않았음을 알 수 있었다.
- 1). 추가로 마늘첨가구의 총 가스 발생량은 대조구와 차이가 없었는데, 대조구에 비해 총 가스 발생량 중 CO2 발생량이 차지하는 비율이 높아졌으며, CH4 발생량의 감소와 H2 발생량의 증가가 나타났다. 이 결과에서 마늘첨가에 의해 CO2와 H2의 반응이 감소했으며 결과적으로 CH4 발생이 원활히 이루어지지 않았을 것으로 사료된다.
후속연구
- 성상이 다른 마늘의 연구에서 다량의 건조마늘을 첨가했을 때 in vitro 발효자체를 억제시켰으며 다량의 액상마늘을 첨가했을 때는 발효에 아무런 영향을 주지 않았다33). 마늘의 열처리수준에 따라 alliin 등의 성분변화가 현저히 관찰되었다고 보고되었는데18), 시험결과의 차이는 열처리의 시간과 온도에 기인한 것으로 생각되며 추가적인 관련연구가 필요하다.
- 마늘첨가구에서 pH의 변화폭이 다른 시험구보다 컸던 것은 CH4로 합성되지 못한 수소가 이온형태로 작용했을 것이 예상되며 추가적인 세부연구가 필요하다. 성상이 다른 마늘의 연구에서 다량의 건조마늘을 첨가했을 때 in vitro 발효자체를 억제시켰으며 다량의 액상마늘을 첨가했을 때는 발효에 아무런 영향을 주지 않았다33).
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