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문제 정의
- 따라서 본 연구는 다양한 종류의 건초 및 짚류를 대상으로 CNCPS 방법에 의해 단백질을 분획하였으며, buffer 가용성 물질 추출이 반추위미생물에 의한 발효 성상, 분해율 및 가스 생성량에 미치는 효과를 조사하고자 in vitro 시험을 실시하였다.
제안 방법
- 6%였다 (건물 기준). 2두의 소로부터 채취된 반추위 내용물을 동일한 무게 비율로 혼합한 후 4겹의 거즈로 거른 다음, 다시 반추위 내용 물과 분리된 위액을 1:2의 비율로 혼합하고 사료에 부착된 미생물을 분리시키기 위해 Waring blender (Fisher 14-509-1)로 3분간 blending 하였다. 이후, 반추위 내용물을 6겹의 거즈로 걸러 배양을 위한 반추위액으로 이용하였으며, 준비된 반추위액은 30초간 고순도의 CO2 gas로 충전한 다음 항온수조에서 39℃ 온도를 유지하였다.
- 가스 발생량은 시험 개시 후 3, 6, 12, 24 및 48시간에 배양병의 고무마개에 연결된 3-way stopcock를 통하여 50 ml 유리주사기로 측정하였다. CH4 및 CO2 가스는 포집한 gas의 일부를 6 ml vacuum tube로 옮긴 다음 TCD detector가 장착된 gas chromatograph (YL6100GC, Younglin Co.)로 분석하였는데, 이때 injector와 detector의 온도를 각각 150℃ 및 200℃로 유지시켰다. 또한 가스 분석을 위해 30 m fused capillary column (HP-PLOT/Q, 19095P-QO4, 0.
- 메탄가스 (CH4)와 이산화탄소 (CO2)의 생성량을 측정하기 위하여 H2 (10%), CH4 (30%), N2 (20%) 및 CO2 (40%) 등이 충전돼 있는 혼합가스를 표준가스로 사용하였다. GC로 표준가스의 여러 개의 주입량에 대응하는 피크면적을 측정하여 다음과 같은 방법으로 각 가스 (CH4와 CO2)의 생성량을 계산하였다.
- In vitro 배양을 위해 반추위 누관이 장착된 Holstein 암소 2두에서 아침 사료 급여 2시간 후에 반추위 내용물을 채취하였다. 사료는 1일 8 kg (건물기준)의 젖소 건유기용 시판 배합사료와 세절한 볏짚을 60:40의 비율 (건물 기준) 로 혼합한 다음 4 kg씩 동일한 양으로 나누어 아침 (08:00)과 저녁 (18:00)에 급여하였다.
- 1 ml 시료 중 CO2 생성량이다. VCO2는 총 CO2 생성량이며, V는 시료의 총 가스 생성량인데, CH4 생성량도 CO2의 경우와 같은 방법으로 계산하였다.
- 가스 발생량은 시험 개시 후 3, 6, 12, 24 및 48시간에 배양병의 고무마개에 연결된 3-way stopcock를 통하여 50 ml 유리주사기로 측정하였다. CH4 및 CO2 가스는 포집한 gas의 일부를 6 ml vacuum tube로 옮긴 다음 TCD detector가 장착된 gas chromatograph (YL6100GC, Younglin Co.
- 배양기간 동안 진탕속도는 분당 135회전을 유지하였다. 건초의 in vitro 분해율은 동일한 조건에서 총 3회에 걸쳐 조사되었다.
- 5 M sulfuric acid를 첨가하여 용액의 pH를 2로 조정한 다음 overnight 시켰다. 그런 다음 Whatman #54 filter paper로 여과하였으며, 남은 시료는 증류수로 깨끗이 세적한 후 60℃ 의 forced air drying oven에서 48시간 건조한다음 시료의 무게를 측정하고 질소 (N) 함량을 분석하였다. 조사료의 NPN 함량은 총 질소 함량에서 여과시킨 후 남은 시료의 질소 함량을 감하여 계산하였는데, 이 때 여과시킨 후의 시료에는 sodium tungstic acid 용액에 의해 침전된 순단백질 (true protein, TP)이 포함된 것으로 간주하였다 (Licitra et al.
- 또한 휘발성 지방산 (volatile fatty acid, VFA)은 냉동 보관된 시료를 해동한 다음 internal standard로 0.2 ml 의 2% pivalic acid를 넣어 잘 혼합하고 12,000 × g에서 15분간 원심분리 한 후, 상층액을 취하여 30 m capillary column (NUKOLTM, 0.25 mm I.d., Supelco Co.)이 장착된 gas chromatograph (GC, HP5890 series Ⅱ, Hewlett Packard Co.)로 분석하였다.
- 발효특성을 조사하기 위해 배양 개시 후 3, 6, 12, 24 및 종료 시 (48 시간)에 배양기로부터 배양병을 꺼낸 다음 즉시 pH를 측정하였다. 또한 암모니아 농도 분석을 위해 micro-centrifuge 용 vial에 1 ml의 배양액을 옮겨 담았으며, 휘발성 지방산 (volatile fatty acid, VFA) 분석을 위해 0.
- 배양 개시 후 정해진 시간 (3, 6, 12, 24 및 48시간)에 따라 배양병에서 각각의 nylon bag을 꺼낸 다음 흐르는 물로 씻은 후 60℃에서 72시간 동안 건조시켜 건물 함량을 측정하였다. 배양 후 nylon bag 내에 남은 사료의 일반 성분 및 NDF는 배양 전의 조사료 시료와 동일한 방법으로 분석하였다.
- 배양 개시 후 정해진 시간 (3, 6, 12, 24 및 48시간)에 따라 배양병에서 각각의 nylon bag을 꺼낸 다음 흐르는 물로 씻은 후 60℃에서 72시간 동안 건조시켜 건물 함량을 측정하였다. 배양 후 nylon bag 내에 남은 사료의 일반 성분 및 NDF는 배양 전의 조사료 시료와 동일한 방법으로 분석하였다. 시험사료의 주요 성분별 유효 분해율 (ED, effective degradability)은 Ørskov와 McDonald (1979)의 방법에 따라 계산되었는데, 이때 passage rate는 0.
- 본 시험에서 3종류의 건초 (티머시, 알팔파 및 클라인)와 2종류의 짚 (톨페스큐와 볏짚)을 대상으로 사료 단백질의 buffer 용해도와 단백질 분획은 물론 발효특성과 분해율 및 가스 (CO2 및 CH4) 생성량을 in vitro 방법으로 조사하였다. 먼저, 본 연구에 사용된 조사료 중 단백질 함량에서 짚류 (톨페스큐짚 및 볏짚)에 비해 건초 (티모시, 알팔파 및 클라인)에서 현저히 높았으며 (Table 1), 총 단백질 함량 중 단백질의 buffer 용해도 (Table 2)에서도 건초에서 상대적으로 높은 경향을 보였다.
- 본 시험에서 건초 (티머시, 알팔파 및 클라인)와 짚류 (톨페스큐 및 볏짚)의 buffer 용해도와 단백질 분획이 실시되었으며, 조사료 자원의 buffer 추출이 in vitro 발효 성상, 분해율 및 가스 (CO2 및 CH4) 생성량에 미치는 효과를 조사하였다. 다른 조사료에 비해 총 단백질 중 buffer 가용성 조단백질과 A fraction은 알팔파건초에서 각각 61% 및 41.
- In vitro 배양을 위해 반추위 누관이 장착된 Holstein 암소 2두에서 아침 사료 급여 2시간 후에 반추위 내용물을 채취하였다. 사료는 1일 8 kg (건물기준)의 젖소 건유기용 시판 배합사료와 세절한 볏짚을 60:40의 비율 (건물 기준) 로 혼합한 다음 4 kg씩 동일한 양으로 나누어 아침 (08:00)과 저녁 (18:00)에 급여하였다. 배합사료의 조단백질, 조지방 및 TDN 함량은 각각 13.
- 특히, 조사료 내 단백질의 경우 건조 또는 사일리지 조제 과정 중 일부가 체내에서 이용 되지 못하거나 비단백질태 질소화합물 (nonprotein nitrogen, NPN)로 전환되어 체내에서의 단백질 이용률이 현저히 감소될 수 있다 (사료 자원핸드북, 2011). 이에, Cornell net carbohydrate and protein system (CNCPS, Licitra et al., 1996)을 통하여 사료 내 단백질의 buffer 용해도를 조사하고 아울러 화학적 특성에 따라 단백질을 분획 (fractionation) 함으로서 소의 소화기관 내 단백질 소화율을 예측하기에 이르렀다. 당시 CNCPS 연구를 위해 청예작물과 사일 리지 그리고 단백질 사료 등이 이용되었으며, 그 이후 실시되었던 시험 결과가 NRC 젖소 사양표준 (2001)에서 사료 내 단백질 이용효율 개선을 위한 프로그램으로 제시되기도 했다.
- 조사료의 borate buffer 추출 및 단백질 분획은 각 회당 2반복으로 동일한 조건에서 2회 걸쳐 조사되었다.
대상 데이터
- )을 이용하였으며, 이동상 가스로서 ultra high purity helium (He)을 분 당 30 ml로 주입하였다. 메탄가스 (CH4)와 이산화탄소 (CO2)의 생성량을 측정하기 위하여 H2 (10%), CH4 (30%), N2 (20%) 및 CO2 (40%) 등이 충전돼 있는 혼합가스를 표준가스로 사용하였다. GC로 표준가스의 여러 개의 주입량에 대응하는 피크면적을 측정하여 다음과 같은 방법으로 각 가스 (CH4와 CO2)의 생성량을 계산하였다.
- 본 시험에서 볏짚을 제외하고는 모두 수입된 조사료 자원을 이용하였다. Sniffen 등 (1992)에 의해 사료 자원에 대한 CNCPS의 개념이 정립되었으며 Fox 등 (1992) 및 Licitra 등 (1996)에 의해 CNCPS의 반추동물에 대한 적용 가능성이 확립되었으나 당시 조사된 조사료 자원은 생산 시기 (Yoon and Kazuo, 2000; Kim et al.
- 본 실험을 위해 3종류의 건초(티모시, timothy; 알팔파, alfalfa 및 클라인, Klein)와 2종류의 짚류 (톨페스큐짚, tall fescue straw 및 볏짚, rice straw)를 이용하였다. 조사료 내 buffer 가용성 단백질 (soluble protein, SP)와 중성세제 불용성 단백질 (neutral detergent insoluble protein, NDIP)과 산성세제 불용성단백질(acid detergent insoluble protein, ADIP), 그리고 비단백질태 질소화합물 (non-protein nitrogen, NPN) 함량 등은 Licitra 등 (1996)의 방법에 따라 분석하였다.
- )로 분석하였다. 이동상으로는 헬륨 (He) 가스가 이용되었으며, injector와 FID 검출기의 온도는 모두 200℃로 유지되었고 split ratio는 1:50으로 하였다.
데이터처리
- 본 실험에서 조사된 모든 성적은 SAS (2002)의 GLM procedure를 통하여 분산분석을 실시하였고, 추출 전 후에 관계없이 시료 간 비교와 추출 effect 및 조사료 effect는 Duncan’s multiple range test (1955)에 의하여 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- Borate-phosphate buffer를 이용한 SP 조사와 NDIP 및 ADIP 함량 분석, 그리고 sodium tungstic acid 용액에 의한 NPN 함량 측정을 통하여 조사료 내 단백질을 분획 (%)은 Licitra 등 (1996)의 방법에 따라 다음과 같이 계산하였다.
- 그런 다음 Whatman #54 filter paper로 여과하였으며, 남은 시료는 증류수로 깨끗이 세척한 후 60℃의 forced air drying oven에서 48시간 건조한 다음 시료의 무게를 측정하였다. 그 후 추출된 용액과 여과 후의 잔사 내 buffer 불용성 단백질 (insoluble protein, IP) 함량은 Kjeldahl 방법 (AOAC, 1991)에 의하여 분석하였다. 조사료의 NDIP 함량은 Van Soest 등 (1991)의 방법에 준하되 Licitra 등 (1996)이 제안한 방법에 따라 sodium sulfide가 포함되지 않은 neutral detergent fiber (NDF) 용액으로 분석하였다.
- 배양액의 ammonia-N의 농도는 Faweett과 Scott (1960)의 방법을 이용하여 분광광도계 (Berkman, DU-650)로 분석하였다. 또한 휘발성 지방산 (volatile fatty acid, VFA)은 냉동 보관된 시료를 해동한 다음 internal standard로 0.
- 2 ml의 25% phosphoric acid를 첨가한 다음 분석 시까지 －20℃에서 냉동 보관하였다. 시험사료 (조사료)의 일반성분은 AOAC (1991) 방법에 따라 분석하였으며, NDF 함량은 Van Soest 등 (1991)이 제시한 방법에 따라 분석하였다.
- 시험사료의 주요 성분별 유효 분해율 (ED, effective degradability)은 Ørskov와 McDonald (1979)의 방법에 따라 계산되었는데, 이때 passage rate는 0.05로 하였다.
- 조사료의 NDIP 함량은 Van Soest 등 (1991)의 방법에 준하되 Licitra 등 (1996)이 제안한 방법에 따라 sodium sulfide가 포함되지 않은 neutral detergent fiber (NDF) 용액으로 분석하였다. 조사료 내 ADIP 함량은 Van Soest 등(1991)의 방법에 준하여 분석하였다. 조사료의 NPN 함량은 다음과 같은 방법으로 조사하였다.
- 본 실험을 위해 3종류의 건초(티모시, timothy; 알팔파, alfalfa 및 클라인, Klein)와 2종류의 짚류 (톨페스큐짚, tall fescue straw 및 볏짚, rice straw)를 이용하였다. 조사료 내 buffer 가용성 단백질 (soluble protein, SP)와 중성세제 불용성 단백질 (neutral detergent insoluble protein, NDIP)과 산성세제 불용성단백질(acid detergent insoluble protein, ADIP), 그리고 비단백질태 질소화합물 (non-protein nitrogen, NPN) 함량 등은 Licitra 등 (1996)의 방법에 따라 분석하였다. 본 시험에 이용된 조사료의 주요 성분 함량은 Table 1 에서와 같다.
- 조사료 내의 가용성 단백질 추출을 위한 borate-phosphate buffer는 Sniffen 등 (1992)의 방법에 따라 monosodium phosphate (NaH2PO4·H2O) 12.2 g과 sodium tetraborate (Na2B4O7·10H2O) 8.91 g 그리고 tertiary butyl alcohol 100 ml를 혼합한 다음 증류수를 첨가하여 1 L가 되도록 준비하였다.
- 그 후 추출된 용액과 여과 후의 잔사 내 buffer 불용성 단백질 (insoluble protein, IP) 함량은 Kjeldahl 방법 (AOAC, 1991)에 의하여 분석하였다. 조사료의 NDIP 함량은 Van Soest 등 (1991)의 방법에 준하되 Licitra 등 (1996)이 제안한 방법에 따라 sodium sulfide가 포함되지 않은 neutral detergent fiber (NDF) 용액으로 분석하였다. 조사료 내 ADIP 함량은 Van Soest 등(1991)의 방법에 준하여 분석하였다.
성능/효과
- 48시간 동안의 배양 중 생성된 CO2 총량 역시 추출 후에 비하여 추출 전에 더 많았으며 (p<0.01), 짚류 (톨페스큐 및 볏짚)에 비해 건초에서 현저히 높은 (p<0.01) 것으로 나타났다.
- 배양액 내 주요 VFA 조성에서는 추출 전․후 간 및 조사료 간 큰 차이가 없었으나 총 VFA 농도는 대부분의 배양 시간에서 추출 후의 배양액에 비하여 추출 전 배양액에서 높았으며, 그 중 알팔파 건초와 볏짚간의 차이가 가장 큰 것으로 조사되었다 (Table 5). Borate-phosphate buffer로 인하여 추출되는 물질이 쉽게 용해될 수 있는 단백질은 물론 탄수화물까지 포함될 수 있기 때문에 (Sniffen et al., 1992) 본 시험에서의 조사 결과로 미루어 보아 buffer 추출 전․후의 조사료 자원으로부터의 buffer 용해도와 단백질의 분획, 그리고 VFA 농도 등이 상호 밀접한 관계를 보인 것으로 여겨진다. 이러한 결과는 Shinekhuu 등(2009)에 의해 국내에서 생산된 다양한 종류의 사료작물을 대상으로 조사된 결과에서도 비슷한 양상을 보였다.
- 2) 배양액의 휘발성지방산 농도 및 조성 조사료의 in vitro 배양 시 휘발성지방산 농도 및 주요 휘발성지방산 조성은 Table 5에서와 같다. Buffer 추출 전․후 조사료 모두에서 배양시간이 경과함에 따라 총 VFA 농도가 증가되었다. 또한 총 VFA 농도는 배양 24시간까지 알팔파 건초에서 가장 높았던 반면 톨페스큐짚과 볏짚에서 가장 낮은 것으로 나타났다.
- 건물에서의 분해율 관련 parameter 중 a 값은 조사된 전체 조사료에서 buffer 추출 전이 추출 후에 비해서 높았으며 (P<0.001), 다른 조사료에 비해 톨페스큐짚과 볏짚에서 크게 낮았다 (P<0.05).
- ) 생성량에 미치는 효과를 조사하였다. 다른 조사료에 비해 총 단백질 중 buffer 가용성 조단백질과 A fraction은 알팔파건초에서 각각 61% 및 41.77%로 가장 높았으며 볏짚에서 가장 낮았다 (각각 42.8% 및 19.78%). 총단백질 중 B1 fraction은 조사된 조사료간 비교적 큰 차이를 보이지 않았으나 B2 fraction에서는 다른 조사료 (6.
- 한편, 여과시킨 반추위액과 buffer를 50 대 50의 비율로 혼합된 배양액을 이용하여 사료의 in vitro 발효 성상을 조사한 바, 배양시간이 경과함에 따라 배양액의 pH (Table 3)는 점차 낮아지는 반면 암모니아 농도 (Table 4), 총 VFA 농도 (Table 5) 및 가스발생량 (Table 7 및 Table 9)은 점차 증가되는 경향을 보여 반추위 미생물의 활동이 정상적으로 이루어졌음을 알 수 있다. 또한 그러한 발효 성상 모두에서 boratephosphate 용액에 의한 추출 유무에 의한 차이는 물론 건초와 짚류 간 차이가 현저히 나타났다. 즉, 배양 24시간까지 대체로 조사료 자원을 borate-phosphate 용액으로 추출한 후의 배양액에 비하여 추출 전 배양액의 pH가 낮았으며, 짚류에 비해 알팔파와 티머시 건초에 의한 pH가 낮았다 (Table 3).
- 또한 모든 사료에서 배양 개시 후 3시간 (p<0.01) 및 6시간 (p<0.05)에서 버퍼 가용성 물질을 추출하기 전에 비해 추출 후 배양액의 pH가 증가되었으며, 각 사료의 평균치에서는 6시간 (p<0.05) 및 12시간 (0.001)에서 다른 사료에 비해 티모시 건초 및 알팔파 건초로부터의 pH가 낮았으며, 24시간 (P<0.01)에서는 티모시건초로부터의 pH가 가장 낮았다.
- 또한 모든 조사료에서 buffer 추출 전에 비하여 추출 후에 총 VFA 농도가 감소되었다 (P<0.01~P<0.001).
- 즉, 배양 24시간까지 대체로 조사료 자원을 borate-phosphate 용액으로 추출한 후의 배양액에 비하여 추출 전 배양액의 pH가 낮았으며, 짚류에 비해 알팔파와 티머시 건초에 의한 pH가 낮았다 (Table 3). 또한 암모니아 농도의 경우 배양 24시간까지 대체로 추출 후의 배양액에 비하여 추출 전 배양액에서 높았으며 그 중 알팔파 건초와 볏짚간의 차이가 가장 큰 것으로 나타났다 (Table 4). 배양액 내 주요 VFA 조성에서는 추출 전․후 간 및 조사료 간 큰 차이가 없었으나 총 VFA 농도는 대부분의 배양 시간에서 추출 후의 배양액에 비하여 추출 전 배양액에서 높았으며, 그 중 알팔파 건초와 볏짚간의 차이가 가장 큰 것으로 조사되었다 (Table 5).
- Buffer 추출 전․후 조사료 모두에서 배양시간이 경과함에 따라 총 VFA 농도가 증가되었다. 또한 총 VFA 농도는 배양 24시간까지 알팔파 건초에서 가장 높았던 반면 톨페스큐짚과 볏짚에서 가장 낮은 것으로 나타났다. 모든 조사료에서 buffer 추출 전에 비하여 추출 후에 총 VFA 농도가 감소되었으며 (p<0.
- 먼저, 본 연구에 사용된 조사료 중 단백질 함량에서 짚류 (톨페스큐짚 및 볏짚)에 비해 건초 (티모시, 알팔파 및 클라인)에서 현저히 높았으며 (Table 1), 총 단백질 함량 중 단백질의 buffer 용해도 (Table 2)에서도 건초에서 상대적으로 높은 경향을 보였다. 또한 총 단백질 중 건초 내 쉽게 분해될 수 있는 단백질 fraction (A) 함량이 짚류에 비해 높았고, 반추동물의 체내에서 요긴하게 이용될 수 있는 사료단백질 fraction (B1 + B2 + B3) 함량에서 건초와 짚류 간 큰 차이가 없는 것으로 조사되었다 (Table 2). 그러나 건초의 단백질 함량이 짚류에 비해 높기 때문에 전체적으로는 건초 단백질의 체내 이용량이 높을 것으로 예상되는데, 사료 내 단백질 fraction에 대한 그러한 특성은 이미 Licitra 등 (1996) 및 Sniffen 등 (1992)에 의해 발표된 바 있다.
- 먼저, 건물에서의 분해율 관련 parameter 중 a 값은 조사된 전체 조사료에서 buffer 추출 전이 추출 후에 비해서 높았으며 (p<0.001), 사료 효과는 다른 조사료에 비해 톨페스큐짚과 볏짚에서 크게 낮은 (p<0.05) 것으로 조사되었다.
- ) 생성량을 in vitro 방법으로 조사하였다. 먼저, 본 연구에 사용된 조사료 중 단백질 함량에서 짚류 (톨페스큐짚 및 볏짚)에 비해 건초 (티모시, 알팔파 및 클라인)에서 현저히 높았으며 (Table 1), 총 단백질 함량 중 단백질의 buffer 용해도 (Table 2)에서도 건초에서 상대적으로 높은 경향을 보였다. 또한 총 단백질 중 건초 내 쉽게 분해될 수 있는 단백질 fraction (A) 함량이 짚류에 비해 높았고, 반추동물의 체내에서 요긴하게 이용될 수 있는 사료단백질 fraction (B1 + B2 + B3) 함량에서 건초와 짚류 간 큰 차이가 없는 것으로 조사되었다 (Table 2).
- 메탄가스 (CH4) 모든 배양시간에서 추출 전에 비해 추출 후에 크게 감소되었으며 (p<0.01~ p<0.001), 12~24시간을 제외하고는 짚류에 비해 건초에서 현저히 높은 (p<0.05) 것으로 나타났다 (Table 9).
- 메탄가스 (CH4) 생성량 역시 모든 배양시간에서 추출 전에 비해 추출 후에 크게 감소되었으며 (P<0.01~P<0.001), 12~24시간을 제외하고는 짚류에 비해 건초에서 현저히 높은 (P<0.05) 것으로 나타났다.
- 모든 사료에서 배양 개시 후 3시간 (P<0.01) 및 6시간 (P<0.05)에서 buffer 추출 전에 비해 추출후 배양액의 pH가 증가되었으며, 배양 6시간 (P<0.05) 및 12시간 (P<0.001)에서 다른 사료에 비해 티모시 건초 및 알팔파 건초로부터의 pH가 낮았다.
- 모든 조사료에서 buffer 추출 전에 비하여 추출 후에 총 VFA 농도가 감소되었으며 (p<0.01~ p<0.001), 사료간의 차이는 대부분 알팔파 건초와 짚 (톨페스큐짚 및 볏짚)에서 유래된 것으로 나타났다.
- 반추위미생물에 의해 사료분해과정 중 생성되는 CO2 량도 24시간 배양까지는 추출 전에 더 많았으며 (P<0.05~P<0.001), 톨페스큐짚과 볏짚에 비해 건초 형태의 조사료로부터의 CO2 생성량이 더 많았다 (P<0.05~P<0.01).
- 반추위미생물에 의해 사료분해과정 중 생성되는 CO2 량도 24시간 배양까지는 추출 전에 더 많았으며 (p<0.05~p<0.001, Table 7), 예상된 바와 같이 톨페스큐짚과 볏짚에 비해 건초 형태의 조사료로부터의 CO2 생성량이 더 많았다 (p<0.05~p<0.01).
- 또한 암모니아 농도의 경우 배양 24시간까지 대체로 추출 후의 배양액에 비하여 추출 전 배양액에서 높았으며 그 중 알팔파 건초와 볏짚간의 차이가 가장 큰 것으로 나타났다 (Table 4). 배양액 내 주요 VFA 조성에서는 추출 전․후 간 및 조사료 간 큰 차이가 없었으나 총 VFA 농도는 대부분의 배양 시간에서 추출 후의 배양액에 비하여 추출 전 배양액에서 높았으며, 그 중 알팔파 건초와 볏짚간의 차이가 가장 큰 것으로 조사되었다 (Table 5). Borate-phosphate buffer로 인하여 추출되는 물질이 쉽게 용해될 수 있는 단백질은 물론 탄수화물까지 포함될 수 있기 때문에 (Sniffen et al.
- 배양액의 암모니아 농도는 모든 배양시간에서 가용성 물질의 추출 전․후에 다른조사료에 비해 알팔파 건초에서 가장 높았으나 모든 사료의 추출효과는 배양 3시간 (P<0.01)에서만 나타났다.
- 배양액의 암모니아 농도는 배양시간이 경과 함에 따라 점차 높아지는 경향을 보였는데 (Table 4), 모든 배양시간에서 가용성 물질의 추출 전․후에 다른 조사료에 비해 알팔파 건초에서 가장 높았으며, 이로 인해 사료 효과 (feed effect, EE) 역시 다른 종류의 조사료와 알팔파 건초간의 차이에서 기인된 것으로 보인다 (p<0.01).
- 사료는 1일 8 kg (건물기준)의 젖소 건유기용 시판 배합사료와 세절한 볏짚을 60:40의 비율 (건물 기준) 로 혼합한 다음 4 kg씩 동일한 양으로 나누어 아침 (08:00)과 저녁 (18:00)에 급여하였다. 배합사료의 조단백질, 조지방 및 TDN 함량은 각각 13.8, 4.02 및 72%였고 볏짚의 경우 조단백질, 조지방, 및 NDF 함량은 각각 3.79, 2.81 및 72.6%였다 (건물 기준). 2두의 소로부터 채취된 반추위 내용물을 동일한 무게 비율로 혼합한 후 4겹의 거즈로 거른 다음, 다시 반추위 내용 물과 분리된 위액을 1:2의 비율로 혼합하고 사료에 부착된 미생물을 분리시키기 위해 Waring blender (Fisher 14-509-1)로 3분간 blending 하였다.
- 볏짚을 제외한 조사료에서 추출 후에 비해 추출 전의 건물 유효분해율 (EDDM) 이 더 높았다 (P<0.001).
- 본 시험에서 조사된 발효 성상은 반추위미생물에 의한 분해율 및 가스 발생량과 크게 관련이 있는 것으로 여겨진다. 즉, 조사된 조사료내 성분 (건물, 조단백질 및 NDF)의 유효 분해율 (ED)이 borate-phosphate 용액으로 추출한 후에 비하여 추출 전에 높았는데, 이는 추출 전조사료의 경우 모든 성분에서 매우 빠르게 용해될 수 있는 a 값과 분해 반추위에서 가능한 부분 (b 값)이 높았기 때문이며, 건물과 조단백질의 경우 b 부분의 시간 당 분해율 역시 높았기 때문인 것으로 여겨진다.
- 본 시험에서 조사된 조사료 중 알팔파의 조단백질 함량이 15.7%로 가장 높은 반면 볏짚의 조단백질 함량이 4.3%로 가장 낮았으나 조지방의 경우 3.1% (볏짚)~3.5% (알팔파 건초)의 범위로 조사료 간 큰 차이가 없었다 (Table 1). 그러나 NDF 함량의 경우 볏짚에서 65.
- 05) 것으로 나타났다. 본 시험의 결과를 종합하면, 조사료 자원에 대한 buffer 용해도와 단백질의 분획이 in vitro VFA 농도와 분해율 및 gas (CO2 및 CH4) 발생량 간 상호 밀접한 관계를 보이는 것으로 여겨진다. 이에 따라 조사료 이용 효율 개선을 위해 조사료 자원에 대한 buffer 용해도와 단백질 분획을 반추동물 TMR 조제에 활용할 필요가 있는 것으로 여겨진다.
- 전체적으로 시험사료 배양액의 pH는 배양시간이 경과함에 따라 낮아지는 경향을 보였으며, 단지 6시간 이후에 추출 여부에 관계없이 사료 간 차이를 보였다 (p<0.022~p<0.001, Table 3).
- 즉, 조사된 조사료내 성분 (건물, 조단백질 및 NDF)의 유효 분해율 (ED)이 borate-phosphate 용액으로 추출한 후에 비하여 추출 전에 높았는데, 이는 추출 전조사료의 경우 모든 성분에서 매우 빠르게 용해될 수 있는 a 값과 분해 반추위에서 가능한 부분 (b 값)이 높았기 때문이며, 건물과 조단백질의 경우 b 부분의 시간 당 분해율 역시 높았기 때문인 것으로 여겨진다. 전체적으로는 이러한 차이가 알팔파 건초와 볏짚에서 가장 큰 것으로 조사되었다 (Table 6). 특히, 볏짚의 경우 사실상 체내에서 이용이 불가능한 것으로 알려지는 C fraction이 다른 조사료에 비해 현저히 높아 (15.
- 조단 백질 유효분해율 (EDCP)에서는 다른 조사료 종류에 비해 톨페스큐짚과 볏짚에서 낮았다 (P<0.05).
- 조사된 a 및 b값에 영향을 받아 볏짚을 제외한 조사료에서 추출 전의 건물 유효분해율 (EDDM)이 더 높았다 (p<0.001).
- 01). 조사된 조사료 자원 중 유효 분해율이 가장 높았던 알팔파 건초에서 CO2 생성량도 가장 많은 것으로 나타났다. 48시간 동안의 배양 중 생성된 CO2 총량 역시 추출 후에 비하여 추출 전에 더 많았으며 (p<0.
- 또한 그러한 발효 성상 모두에서 boratephosphate 용액에 의한 추출 유무에 의한 차이는 물론 건초와 짚류 간 차이가 현저히 나타났다. 즉, 배양 24시간까지 대체로 조사료 자원을 borate-phosphate 용액으로 추출한 후의 배양액에 비하여 추출 전 배양액의 pH가 낮았으며, 짚류에 비해 알팔파와 티머시 건초에 의한 pH가 낮았다 (Table 3). 또한 암모니아 농도의 경우 배양 24시간까지 대체로 추출 후의 배양액에 비하여 추출 전 배양액에서 높았으며 그 중 알팔파 건초와 볏짚간의 차이가 가장 큰 것으로 나타났다 (Table 4).
- 본 시험의 결과를 종합하면 다음과 같다. 즉, 조사료 자원에 대한 buffer 용해도와 단백질의 분획이 in vitro VFA 농도와 분해율 및 gas (CO2 및 CH4) 발생량 간 상호 밀접한 관계를 보이는 것으로 여겨진다. 이에 따라 조사료 자원에 대한 buffer 용해도와 단백질 분획을 반추동물 TMR 조제에 접목시킬 경우 체내에서의사료 이용 효율 개선을 기대할 수 있을 것으로 예상된다.
- 8%) 것으로 조사되었다 (Table 2). 총 단백질 중 A fraction 역시 알팔파 건초에서 가장 높았으며 (41.77%), 티모시 (34.57%)와 클라인 (30.35%) 건초, 톨페스큐짚 (22.03%) 및 볏짚 (19.78%) 순으로 점차 낮아졌다 (Table 2). 총단백질 중 B1 fraction은 조사된 조사료 간 유의적인 차이를 보이지 않았으나 (19.
- 34) %에서 다소 높은 수준을 보였다. 총 단백질 중 B3 fraction이 차지하는 비율은 톨페스큐짚에서 38.49%로 가장 높았으나 다른 조사료 자원 간에는 큰 차이가 없었으며, C fraction의 경우 볏짚에서 가장 높은 비율 (15.05%)을 보였다. 모든 사료에서 배양 개시 후 3시간 (P<0.
- 총 단백질 중 buffer 가용성 조단백질 역시 61%로 다른 조사료에 비해 알팔파 건초에서 가장 높았으며 볏짚에서 가장 낮은 (42.8%) 것으로 조사되었다 (Table 2). 총 단백질 중 A fraction 역시 알팔파 건초에서 가장 높았으며 (41.
- 78%). 총단백질 중 B1 fraction은 조사된 조사료간 비교적 큰 차이를 보이지 않았으나 B2 fraction에서는 다른 조사료 (6.34~8.85%)에 비하여 톨페스큐짚 (10.05%) 및 클라인 건초 (12.34) %에서 다소 높은 수준을 보였다. 총 단백질 중 B3 fraction이 차지하는 비율은 톨페스큐짚에서 38.
후속연구
- 또한 Fox 등 (1992)이 CNCPS에 따른 영양소 요구량에 맞추어 사료를 조제하여 젖소 미경산우 및 경산우에 적용하고 그 결과를 NRC 영양소 요구량이 적용된 사료와 비교한 바, 사료 이용성 측면에서 보다 유리한 결과를 얻었다고 발표하였다. 그러나 국내에서는 본 시험에서와 같이 조사료 자원에 대한 CNCPS 분석은 물론 분석 결과가 반추위 미생물에 의한 발효 및 분해율에 미치는 효과 등이 조사된 바 없어 보다 다양한 종류의 조사료 자원에 대한 구체적인 연구가 요구된다 하겠다.
- 본 시험의 결과를 종합하면, 조사료 자원에 대한 buffer 용해도와 단백질의 분획이 in vitro VFA 농도와 분해율 및 gas (CO2 및 CH4) 발생량 간 상호 밀접한 관계를 보이는 것으로 여겨진다. 이에 따라 조사료 이용 효율 개선을 위해 조사료 자원에 대한 buffer 용해도와 단백질 분획을 반추동물 TMR 조제에 활용할 필요가 있는 것으로 여겨진다.
- 즉, 조사료 자원에 대한 buffer 용해도와 단백질의 분획이 in vitro VFA 농도와 분해율 및 gas (CO2 및 CH4) 발생량 간 상호 밀접한 관계를 보이는 것으로 여겨진다. 이에 따라 조사료 자원에 대한 buffer 용해도와 단백질 분획을 반추동물 TMR 조제에 접목시킬 경우 체내에서의사료 이용 효율 개선을 기대할 수 있을 것으로 예상된다.
- , 2010) 등에 중점을 두어온 만큼 건초 중심의 조사료 자원에 대한 단백질 특성과 이에 관련된 발효 특성 등에 관해서는 연구가 거의 실시된 바 없다. 특히, 조사료 자원 역시 반추위에서 단백질의 일부가 매우 빠르게 분해되어 체내에서 거의 이용되지 않는 암모니아로 전변될 수 있기 때문에 향후 조사료를 이용한 TMR 조제 시 단백질의 체내 이용효율을 높이는 전략이 필요하며, 이를 위한 기초자료의 확보가 요구된다.
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