본 실험은 in-vitro 실험을 통해 반추위 발효 성상에서 채소류 및 약용식물 중 사료 소화율을 저해시키지 않고 $CH_4$ 발생의 저감효과를 보인 마늘과 산사를 시험물질로 선정하여 섬유질배합사료로 공시한 후 $CO_2$ 및 $CH_4$ 발생량에 미치는 영향을 조사하기 위해 실시하였다. 시험기간은 3개월간 진행되었으며 반추위 cannula가 장착된 한우 암소 4두를 공시하였다. 호흡가스의 측정은 Hood-type chamber를 이용하여 다중가스검출기를 통해 24시간 동안의 호흡대사시험을 실시하였으며 챔버 내 환경온도는 $20^{\circ}C$를 유지하였다. 시험처리는 마늘과 산사를 첨가하지 않은 시판 섬유질배합사료를 급여한 대조구 (C), 마늘을 건물기준 0.5% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T1), 마늘을 건물기준 1% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T2), 산사를 건물기준 0.5% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T3), 산사를 건물기준 1% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T4), 마늘 및 산사를 0.5%씩 혼합 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T5), 마늘 및 산사를 1%씩 혼합 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T6)으로 구분하였다. 실험결과 $CO_2$와 $CH_4$ 발생량은 전체적으로 대조구보다 낮았다. 산사를 0.5% 단일 첨가한 처리구 3에서 가장 낮았으며 (p<0.05) 시간당 발생패턴도 타 처리구들에 비해 가장 변화가 적었다. 다음은 마늘을 1% 단일 첨가한 처리구 2에서 낮게 나타났으며 (p<0.05), 사료급여 후 1시간동안 급격한 변화를 나타내다가 2시간 이후부터 차츰 감소하였으며 하루 중 변화패턴과 유사하였다. 마늘 및 산사분말의 혼합으로 $CH_4$ 저감의 시너지 효과를 보기 위해선 첨가수준에 따른 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 실험은 in-vitro 실험을 통해 반추위 발효 성상에서 채소류 및 약용식물 중 사료 소화율을 저해시키지 않고 $CH_4$ 발생의 저감효과를 보인 마늘과 산사를 시험물질로 선정하여 섬유질배합사료로 공시한 후 $CO_2$ 및 $CH_4$ 발생량에 미치는 영향을 조사하기 위해 실시하였다. 시험기간은 3개월간 진행되었으며 반추위 cannula가 장착된 한우 암소 4두를 공시하였다. 호흡가스의 측정은 Hood-type chamber를 이용하여 다중가스검출기를 통해 24시간 동안의 호흡대사시험을 실시하였으며 챔버 내 환경온도는 $20^{\circ}C$를 유지하였다. 시험처리는 마늘과 산사를 첨가하지 않은 시판 섬유질배합사료를 급여한 대조구 (C), 마늘을 건물기준 0.5% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T1), 마늘을 건물기준 1% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T2), 산사를 건물기준 0.5% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T3), 산사를 건물기준 1% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T4), 마늘 및 산사를 0.5%씩 혼합 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T5), 마늘 및 산사를 1%씩 혼합 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T6)으로 구분하였다. 실험결과 $CO_2$와 $CH_4$ 발생량은 전체적으로 대조구보다 낮았다. 산사를 0.5% 단일 첨가한 처리구 3에서 가장 낮았으며 (p<0.05) 시간당 발생패턴도 타 처리구들에 비해 가장 변화가 적었다. 다음은 마늘을 1% 단일 첨가한 처리구 2에서 낮게 나타났으며 (p<0.05), 사료급여 후 1시간동안 급격한 변화를 나타내다가 2시간 이후부터 차츰 감소하였으며 하루 중 변화패턴과 유사하였다. 마늘 및 산사분말의 혼합으로 $CH_4$ 저감의 시너지 효과를 보기 위해선 첨가수준에 따른 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
This study was conducted to investigate the effects of dietary garlic and may flower powder on $CO_2$ and $CH_4$ emission by Hanwoo cows fed TMR (Total Mixed Ration) based diet. Animals were housed in a hood-type respiration chamber and the environmental temperature was maintai...
This study was conducted to investigate the effects of dietary garlic and may flower powder on $CO_2$ and $CH_4$ emission by Hanwoo cows fed TMR (Total Mixed Ration) based diet. Animals were housed in a hood-type respiration chamber and the environmental temperature was maintained at $20^{\circ}C$. Gases were measured for 24 hours using the multi-detector instrument gas monitoring system (Mamos-300, Australia). The treatments composed of groups with no intake of garlic and may flower powder (Control), with intake of garlic at 0.5% of DM (T1), with intake of garlic at 1% of DM (T2), with intake of may flower at 0.5% of DM (T3), with intake of may flower at 1% of DM (T4), with intake of garlic and may flower at 0.5% of DM (T5) and with intake of garlic and may flower at 1% of DM (T6). The results indicated that $CO_2$ emission in T3 was 53% lower than that of control (p<0.05), and $CH_4$ emissions was 57% lower than control (p<0.05). Also, the hourly pattern of $CO_2$ and $CH_4$ emissions in T3 showed the least difference with all treatments. Gas emissions pattern peaked after 1 hour of feeding and this gap was wider in the afternoon than in the morning hours.
This study was conducted to investigate the effects of dietary garlic and may flower powder on $CO_2$ and $CH_4$ emission by Hanwoo cows fed TMR (Total Mixed Ration) based diet. Animals were housed in a hood-type respiration chamber and the environmental temperature was maintained at $20^{\circ}C$. Gases were measured for 24 hours using the multi-detector instrument gas monitoring system (Mamos-300, Australia). The treatments composed of groups with no intake of garlic and may flower powder (Control), with intake of garlic at 0.5% of DM (T1), with intake of garlic at 1% of DM (T2), with intake of may flower at 0.5% of DM (T3), with intake of may flower at 1% of DM (T4), with intake of garlic and may flower at 0.5% of DM (T5) and with intake of garlic and may flower at 1% of DM (T6). The results indicated that $CO_2$ emission in T3 was 53% lower than that of control (p<0.05), and $CH_4$ emissions was 57% lower than control (p<0.05). Also, the hourly pattern of $CO_2$ and $CH_4$ emissions in T3 showed the least difference with all treatments. Gas emissions pattern peaked after 1 hour of feeding and this gap was wider in the afternoon than in the morning hours.
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문제 정의
배합물질 중 산사는 장미과의 진한 빨간색 능금 같은 과실로 예로부터 생약 및 한방약으로써 이용되었으며 최근 혈소판 응집억제 작용, 항산화 활성, 활성산소 소거능에 대한 기능이 밝혀진 바 있다 (Lee, 2004). 따라서 본 실험은 마늘 및 산사 분말을 첨가한 섬유질배합사료 급여가 한우 암소의 온실가스 발생량에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다.
본 실험은 in-vitro 실험을 통해 반추위 발효 성상에서 채소류 및 약용식물 중 사료 소화율을 저해시키지 않고 CH4 발생의 저감 효과를 보인 마늘과 산사를 시험물질로 선정하여 섬유질배합사료로 공시한 후 CO2 및 CH4 발생량에 미치는 영향을 조사하기 위해 실시하였다. 시험기간은 3개월간 진행되었으며 반추위 cannula가 장착된 한우 암소 4두를 공시하였다.
제안 방법
온실가스 측정은 NDIR (Non-dispersive infrared absorp-tion) 센서를 이용한 가스 다중 검출기를 이용하였다. CO2 나 CH4 등의 가스상 물질들이 적외선 (Infrared light)에 대해 특정한 스펙트럼을 갖는 것을 이용해서 측정성분의 농도를 구하는 방법으로 대기의 오염물질을 연속적으로 측정하는 비분산 정필터형 적외선 가스분석계에 대해 적용한다. 원리는 광원 (Infrared source)에서 방출되는 넓은 파장의 IR 복사선이 광학섹타 (Gas filter wheel)에서 광학필터 (Bandpass filter)를 거치며 특정 IR파장을 불활성 기체 (N, Ar)가 충전된 기준 셀과 시료가 흐르는 시료 셀을 번갈아 통과시키게 되는데 기준셀은 IR 파장이 모두 통과하고 시료셀에서는 가스에 의해 흡수가 일어나게 된다.
가스측정은 Hood-type chamber를 이용하여 호흡대사 실험을 실시하였다(Fig. 1). Hood-type chamber에 입식이 되었으며 사료조와 자동 음수기가 설치되어 있는 호흡챔버를 이용하였다.
따라서 본 실험은 허브류, 약용식물 및 채소류에서 in-vitro 실험을 통해 반추위액내 사료 소화율을 저해시키지 않고 CH4 발생의 저감 효과를 보인 마늘 (garlic) 및 산사 (may flower)를 배합물질로 선정하여 섬유질배합사료로 실험에 공시하였다 (송, 2012). 배합 물질 중 마늘은 이미 동물과 사람에게 항암효과, 항산화작용, 향균 작용, 혈압저하, 콜레스테롤 저하효과가 있다고 알려져 있다 (Park, 2010).
사료배합에 첨가된 배합물질은 시판 중인 국내산 원료로 배합하였으며, 농후사료와 조사료의 비율은 시판 섬유질배합사료에 맞춰 농후사료 : 조사료 = 6 : 4의 비율로 배합하여 공시하였다. 사료급여는 오전 8시 30분과 오후 5시 30분에 일일 2회로 나누어 급여하였고 물과 미네랄 블럭은 자유섭식 할수 있도록 하였다.
공시사료의 배합비율 및 화학 조성은 Table 1과 같다. 사료배합에 첨가된 배합물질은 시판 중인 국내산 원료로 배합하였으며, 농후사료와 조사료의 비율은 시판 섬유질배합사료에 맞춰 농후사료 : 조사료 = 6 : 4의 비율로 배합하여 공시하였다. 사료급여는 오전 8시 30분과 오후 5시 30분에 일일 2회로 나누어 급여하였고 물과 미네랄 블럭은 자유섭식 할수 있도록 하였다.
시험개시 전 30분간 외부공기를 유입시켜 조정점을 맞춘 후 챔버 내 가스농도를 측정하여 24시간 동안의 발생량을 측정하였다. 가스검출기 및 측정원리는 Fig.
시험사료는 시판 번식우 섬유질배합사료와 마늘 및 산사분말 첨가 섬유질배합사료를 번식우 사양프로그램 (한우사양표준, 2007)에 따라 하루 8 kg씩 섭취하도록 제한 급여하였으며 사료급여 후 잔량을 확인 후 다음사료를 급여토록 하였다.
호흡가스의 측정은 Hood-type chamber를 이용하여 다중가스검출기를 통해 24시간 동안의 호흡 대사시험을 실시하였으며 챔버 내 환경온도는 20℃를 유지하였다. 시험처리는 마늘과 산사를 첨가하지 않은 시판 섬유질배합사료를 급여한 대조구 (C), 마늘을 건물기준 0.5% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T1), 마늘을 건물기준 1% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T2), 산사를 건물기준 0.5% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T3), 산사를 건물기준 1% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T4), 마늘 및 산사를 0.5%씩 혼합 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T5), 마늘 및 산사를 1%씩 혼합 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T6)으로 구분하였다. 실험결과 CO2 와 CH4 발생량은 전체적으로 대조구보다 낮았다.
원리는 광원 (Infrared source)에서 방출되는 넓은 파장의 IR 복사선이 광학섹타 (Gas filter wheel)에서 광학필터 (Bandpass filter)를 거치며 특정 IR파장을 불활성 기체 (N, Ar)가 충전된 기준 셀과 시료가 흐르는 시료 셀을 번갈아 통과시키게 되는데 기준셀은 IR 파장이 모두 통과하고 시료셀에서는 가스에 의해 흡수가 일어나게 된다.
원리는 광원 (Infrared source)에서 방출되는 넓은 파장의 IR 복사선이 광학섹타 (Gas filter wheel)에서 광학필터 (Bandpass filter)를 거치며 특정 IR파장을 불활성 기체 (N, Ar)가 충전된 기준 셀과 시료가 흐르는 시료 셀을 번갈아 통과시키게 되는데 기준셀은 IR 파장이 모두 통과하고 시료셀에서는 가스에 의해 흡수가 일어나게 된다. 이때의 흡수도를 검출기 (IR Detector)에서 검출하고 변환, 증폭한 후 농도를 측정하여 CO2 및 CH4의 발생량을 측정하였다.
일괄적으로 공시사료를 급여 후 시험처리구별로 7일간의 예비시험을 통해 시험사료를 적응시킨 후 처리별 5반복으로 연속하여 호흡가스를 측정하였다.
시험기간은 3개월간 진행되었으며 반추위 cannula가 장착된 한우 암소 4두를 공시하였다. 호흡가스의 측정은 Hood-type chamber를 이용하여 다중가스검출기를 통해 24시간 동안의 호흡 대사시험을 실시하였으며 챔버 내 환경온도는 20℃를 유지하였다. 시험처리는 마늘과 산사를 첨가하지 않은 시판 섬유질배합사료를 급여한 대조구 (C), 마늘을 건물기준 0.
대상 데이터
1). Hood-type chamber에 입식이 되었으며 사료조와 자동 음수기가 설치되어 있는 호흡챔버를 이용하였다. Hood는 투명한 아크릴판으로 밀봉되어 있어 시험축의 상태를 항시 관찰할 수 있도록 설계되었다.
본 실험은 2011년 09월부터 2011년 12월까지 4개월간 진행되었으며 시험동물은 54개월 령의 평균 체중 375 ± 10 kg의 반추위 cannula가 장착된 한우 암소 4두를 공시하여 강원대학교 동물생명 과학대학 내 중보보령관 대가축 실험동에서 수행하였다 (Fig. 1).
발생량에 미치는 영향을 조사하기 위해 실시하였다. 시험기간은 3개월간 진행되었으며 반추위 cannula가 장착된 한우 암소 4두를 공시하였다. 호흡가스의 측정은 Hood-type chamber를 이용하여 다중가스검출기를 통해 24시간 동안의 호흡 대사시험을 실시하였으며 챔버 내 환경온도는 20℃를 유지하였다.
데이터처리
시험에서 얻어진 모든 분석치는 각 처리구별로 평균치를 평균 ± 표준오차 (mean ± SE)로 표시하였으며, 분석치의 유의성 검정은 SAS 9.1 Package/PC software (SAS, 2003) 프로그램을 이용하여 ANOVA (Analysis of variance) 분석 후 Duncan의 다중검정 (Multiple range test)에 의해 처리간의 유의성을 검정하였다.
이론/모형
2와 같다. 온실가스 측정은 NDIR (Non-dispersive infrared absorp-tion) 센서를 이용한 가스 다중 검출기를 이용하였다. CO2 나 CH4 등의 가스상 물질들이 적외선 (Infrared light)에 대해 특정한 스펙트럼을 갖는 것을 이용해서 측정성분의 농도를 구하는 방법으로 대기의 오염물질을 연속적으로 측정하는 비분산 정필터형 적외선 가스분석계에 대해 적용한다.
성능/효과
CH4 발생량 또한 전체적으로 시판 섬유질 배합사료를 급여한 대조구보다 낮았으며, 산사를 0.5% 단일 첨가한 처리구 3과 마늘을 1% 단일 첨가한 처리구 2에서 가장 유의적으로 낮았다 (p<0.05).
CO2 발생량은 전체적으로 시판 섬유질 배합사료를 급여한 대조구보다 낮은 경향을 보였으며, 산사를 0.5% 단일 첨가한 처리구 3과 마늘을 1% 단일 첨가한 처리구 2에서 유의적으로 낮았다 (p<0.05).
또한 하루 중 사료급여 후 한 시간에서 두 시간동안 가장 높은 수준의 가스발생이 나타났다. 가스 발생량은 대조구에 비해 낮았지만 마늘 및 산사분말의 단일 처리구에 비해서는 높았다. 하지만 마늘 및 산사분말의 혼합 첨가수준이 0.
산사 및 마늘분말의 혼합 처리구에서 가스발생 패턴은 전체적으로 매우 유사한 양상을 보였으며 타 단일 처리구에 비해 각 처리 구별로 일정한 패턴이 나타났다. 또한 하루 중 사료급여 후 한 시간에서 두 시간동안 가장 높은 수준의 가스발생이 나타났다. 가스 발생량은 대조구에 비해 낮았지만 마늘 및 산사분말의 단일 처리구에 비해서는 높았다.
마늘분말의 단일 처리구에서 가스 발생량은 적었지만 패턴은 급격한 양상을 보였다. 또한, 마늘분말의 첨가수준을 높였을 때 가스발생 패턴은 더 안정적으로 나타났다. 전체적으로 마늘분말 첨가 섬유질 배합사료 급여에 따른 CO2와 CH4의 발생 패턴은 매우 유사하였으며, 특히 사료급여 후 한 시간 동안 높은 수준의 가스발생을 보이다가 2시간 후 차츰 감소하였다.
5는 산사 및 마늘분말의 혼합 첨가수준에 따른 섬유질배합 사료 처리구의 시간대별 CO2와 CH4의 24시간 발생패턴을 나타낸다. 산사 및 마늘분말의 혼합 처리구에서 가스발생 패턴은 전체적으로 매우 유사한 양상을 보였으며 타 단일 처리구에 비해 각 처리 구별로 일정한 패턴이 나타났다. 또한 하루 중 사료급여 후 한 시간에서 두 시간동안 가장 높은 수준의 가스발생이 나타났다.
T3에서 가스 발생이 가장 현저하게 감소하였지만, 산사분말의 처리수준을 1%로 높인 T4에서 가스발생량은 증가하였다. 산사분말의 처리구는 타 처리구에 비해 CO2 및 CH4 발생량 패턴에서 급격한 변화양상은 보이지 않았으며 시간당 발생량에서도 T3에서 가장 변화가 적었다. 특히, 타 처리구들의 사료급여 후 급격한 가스발생 패턴이 나타나지 않았다.
5%씩 혼합 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T5), 마늘 및 산사를 1%씩 혼합 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T6)으로 구분하였다. 실험결과 CO2 와 CH4 발생량은 전체적으로 대조구보다 낮았다. 산사를 0.
또한, 마늘분말의 첨가수준을 높였을 때 가스발생 패턴은 더 안정적으로 나타났다. 전체적으로 마늘분말 첨가 섬유질 배합사료 급여에 따른 CO2와 CH4의 발생 패턴은 매우 유사하였으며, 특히 사료급여 후 한 시간 동안 높은 수준의 가스발생을 보이다가 2시간 후 차츰 감소하였다. CH4의 발생 패턴은 밤 시간대보다 낮 시간대에 더 현저한 차이를 보였는데 이는 대사가 활발한 낮시간대에 소의 반추행동이 활발해지면서 기인된 CH4 생성과 반추 행동은 밤보다 낮에 많이 한다는 보고 (Jeon, 1988)와 동일한 경향 으로 판단된다.
후속연구
5%인 T5 보다 1%인 T6에서 CH4 발생은 7% 정도 감소하였다. 마늘 및 산사분말의 혼합으로 CH4 저감의 시너지 효과를 보기 위해선 첨가수준에 따른 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
특히, 타 처리구들의 사료급여 후 급격한 가스발생 패턴이 나타나지 않았다. 이는 산사와 CH4 기전에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
6대 온실가스에는 무엇이 있는가?
이산화탄소 (CO2), 메탄 (CH4), 아산화질소 (N2O), 과불화탄소 (PFCs), 수소불화탄소 (HFCS) 그리고 불화유황 (SF6)은 잘 알려진 6대 온실가스이다 (교토의정서, 2005). 대기권에서 CO2, CH4 및 N2O와 같은 온실가스가 축적되어 지구 표면 온도를 상승시키는데 (Moss 등, 2000) 이들 가스가 축적되는 양이 매년 0.
산사는 어떤 기능이 있다고 밝혀져 있는가?
이를 반추가축에 이용하여 CH4을 줄이기 위한 연구가 시도되고 있지만 (Garcia 등, 2008; Kongmun 등, 2010), 소에서는 사양실험이 전무한 실정이다. 배합물질 중 산사는 장미과의 진한 빨간색 능금 같은 과실로 예로부터 생약 및 한방약으로써 이용되었으며 최근 혈소판 응집억제 작용, 항산화 활성, 활성산소 소거능에 대한 기능이 밝혀진 바 있다 (Lee, 2004). 따라서 본 실험은 마늘 및 산사 분말을 첨가한 섬유질배합사료 급여가 한우 암소의 온실가스 발생량에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다.
섬유질배합사료에 배합된 마늘은 어떤 효과가 있다고 알려져 있는가?
따라서 본 실험은 허브류, 약용식물 및 채소류에서 in-vitro 실험을 통해 반추위액내 사료 소화율을 저해시키지 않고 CH4 발생의 저감 효과를 보인 마늘 (garlic) 및 산사 (may flower)를 배합물질로 선정하여 섬유질배합사료로 실험에 공시하였다 (송, 2012). 배합 물질 중 마늘은 이미 동물과 사람에게 항암효과, 항산화작용, 향균 작용, 혈압저하, 콜레스테롤 저하효과가 있다고 알려져 있다 (Park, 2010). 이를 반추가축에 이용하여 CH4을 줄이기 위한 연구가 시도되고 있지만 (Garcia 등, 2008; Kongmun 등, 2010), 소에서는 사양실험이 전무한 실정이다.
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