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문제 정의
- 그러나 위의 연구 결과는 allyl isothiocynate를 함유한 식물의 오일 추출물을 이용한 것으로 allyl isothiocyante 특유의 강한 매운향이 짙어 실제 가축에게 급여가 불가능하다. 따라서 본 연구는 allyl isothiocynate를 함유하면서 매운향이 강하지 않은 겨자종자와 겨자분을 첨가하여 in vitro 반추위 발효성상 및 메탄 생성 저감 효과를 알아보고자 실시하였다.
제안 방법
- 5 kg)로부터 채취하였다. 공여축은 1일 2회 분할하여 농후 사료 5 kg과 볏짚 3 kg을 섭취하였고, 물과 미네랄 블록은 자유 섭취할 수 있도록 하였다. 사료의 영양소 함량은 Table 1과 같다.
- 기질로는 옥수수 전분을 이용하였고, 첨가물질로는 ㈜자연과 기술에서 공급받은 겨자종자와 겨자분을 이용하였다. 시험방법은 60 ml serum bottle에 기질인 옥수수 전분 0.2 g를 넣고 겨자 무첨가군을 대조군(Control)으로 겨자종자 첨가구(3.33 g/L 첨가(S1), 5.00 g/L 첨가(S2), 6.67 g/L 첨가(S3) 및 8.34 g/L 첨가(S4))와 겨자분 첨가구(3.33 g/L 첨가(P1), 5.00 g/L 첨가(P2), 6.67 g/L 첨가(P3) 및 8.34 g/L 첨가(P4))로 하여 기질과 첨가제가 담긴 serum bottle에 완충용액과 혼합한 반추위액을 30 ml 넣어 고무마개로 입구를 막은 후 알루미늄 캡을 씌워 가스의 유출을 방지하였다. 각 처리구별 bottle은 39℃ shaking incubator (150 rpm)에서 배양시간대별(6, 12, 및 24시간)로 9처리 3반복으로 시험을 수행하였다.
- 34 g/L 첨가(P4))로 하여 기질과 첨가제가 담긴 serum bottle에 완충용액과 혼합한 반추위액을 30 ml 넣어 고무마개로 입구를 막은 후 알루미늄 캡을 씌워 가스의 유출을 방지하였다. 각 처리구별 bottle은 39℃ shaking incubator (150 rpm)에서 배양시간대별(6, 12, 및 24시간)로 9처리 3반복으로 시험을 수행하였다.
- 각 배양시간대별로 bottle을 shaking incubator (150 rpm)에서 꺼낸 후, 찬물에 10분가량 넣어 미생물 발효를 정지시킨 뒤 꺼내어 pH, 암모니아, 휘발성 지방산, 총 가스 및 메탄 발생량을 측정하였다.
- 총 가스 발생량은 water displacement apparatus를 이용하여 측정하였다(Ferorak와 Hrwdey, 1983). 각 시간대별 메탄 발생량은 배양이 끝난 후 60 ml serum bottle의 알루미늄 캡 상단을 제거한 후 실린지를 이용하여 12 ml의 가스를 BD vacutainer (UA No additive, BD Franklin Lakes NJ USA Mfg by BD, USA8359927)에 채집하였다.
- 채집한 가스는 Molecular sieve 13×45-60 MESH (2.0Mⅹ1/8"×2.0 mm SS, Varian) column이 장착된 GC (Gas Chromatography; Varian CP-3800, USA)를 이용하여 분석하였다.
- 배양 후 각 tube에 8 ml의 증류수를 첨가하여 혼합한 후, spectrophotometer (630 nm)로 OD (optical density) 값을 측정하였다.
- 0 mm SS, Varian) column이 장착된 GC (Gas Chromatography; Varian CP-3800, USA)를 이용하여 분석하였다. Gas-tight syringe를 이용하여 시료를 1.0ml씩 주입하였고, 1.0%, 10.1% 및 19.5% methane (balance nitrogen)을 standard gas로 사용하였다. GC 분석 조건은 oven temperature 60℃, ingector temperature 120℃, TCD (Thermal conductivity) temperature 120℃, FID (Flame inonization detector) temperature 200℃로 하였으며, total run time은 1.
- pH는 각 시간대별로 pH meter (Pinnacle M503, Corning, NY, USA)를 이용하여 조사하였다.
- 5 ml micro tube에 미생물의 작용을 정지시키는 HgCl2 10 ul를 첨가하고 시료 1 ml을 넣어 voltexing 하였다. 시료는 분석하기 전까지 냉동보관(－20℃) 하였고, 분석 전, 상온에서 녹여 원심분리(12,000 rpm, 5분)후 상층액 0.02 ml과 암모니아 표준 용액(25, 50, 100, 200 ppm), 증류수(blank)를 각각 20 ml 시험관에 넣고 phenol color reagent와 alkali-hypochlorite reagent를 각각 1 ml씩 첨가하여 혼합 한 후, 37℃ 항온수조에서 15분간 배양하였다. 배양 후 각 tube에 8 ml의 증류수를 첨가하여 혼합한 후, spectrophotometer (630 nm)로 OD (optical density) 값을 측정하였다.
대상 데이터
- 반추위액은 반추위 캐뉼라가 장착된 2두의 한우 거세우(평균 780.5±6.5 kg)로부터 채취하였다.
- 기질로는 옥수수 전분을 이용하였고, 첨가물질로는 ㈜자연과 기술에서 공급받은 겨자종자와 겨자분을 이용하였다. 시험방법은 60 ml serum bottle에 기질인 옥수수 전분 0.
데이터처리
- 본 시험의 결과는 SAS package (2002)에 포함된 일반선형모형(GLM procedure)을 이용하여 분산분석을 시행하였다. 그리고 처리 평균 간 비교를 위해 Duncan (1955)의 다중 검정방법으로 비교하였고, 95% 신뢰 수준에서 검증하였으며, 직교다항대비(orthogonal polynomial contrasts)를 이용하여 linear 및 quadratic effect를 검정하였다.
- 본 시험의 결과는 SAS package (2002)에 포함된 일반선형모형(GLM procedure)을 이용하여 분산분석을 시행하였다. 그리고 처리 평균 간 비교를 위해 Duncan (1955)의 다중 검정방법으로 비교하였고, 95% 신뢰 수준에서 검증하였으며, 직교다항대비(orthogonal polynomial contrasts)를 이용하여 linear 및 quadratic effect를 검정하였다.
이론/모형
- 반추위액은 오전 사료 급여 전에 반추위 캐뉼라를 통하여 4겹의 cheese cloth를 이용하여 사료입자를 제거하고 CO2 가스를 충진시킨 2L 유리병에 담아 39℃를 유지하며 실험실로 운반하였다. 완충용액은 McDougall (1947)의 방법으로 제조하였고 미리 채취해두었던 반추위액과 4:1의 비율로 혼합하여 pH는 6.8로 맞춘 뒤 CO2 가스를 주입하고 본 시험 전까지 혐기상태를 유지하였다.
- 암모니아는 Chaney와 Marbach (1962)의 방법으로 분석하였다. 암모니아 분석을 위해 1.
- 휘발성 지방산의 농도는 Erwins 등(1961)의 방법으로 분석하였다. 각 배양 시간별 배양 후 배양액 1 ml을 채취하여 HgCl2 10 ul, 25% H3PO4 용액 200 ul 및 Pivalic acid 용액 40 ul를 첨가한 후 voltexing 하여 시약과 샘플을 혼합하였다.
성능/효과
- 총 가스발생량은 모든 처리구에서 대조구에 비해 직선적으로 증가하였다(P<0.01).
- 메탄 발생량은 겨자종자의 경우 배양 6시간에 S2, S3 및 S4 처리구에서 5.29%, 17.9% 및 40.07%로 감소하였고(P<0.01), 배양 12시간에는 2.83%, 15.89% 및 20.30%가 감소하였다(P<0.05).
- 겨자종자와 겨자분을 첨가한 처리구의 pH는 6.69～6.13으로 첨가량이 증가할수록 낮아졌고(P<0.01) 배양시간이 경과함에 따라 지속적으로 감소하였다(Table 3).
- 반추위 미생물의 발효에 있어 가스발생량은 pH와 더불어 반추위내 발효성상을 파악하는 중요한 지표로 이용된다. 본 실험결과에서는 총 가스발생량과 더불어 VFA도 증가한 것으로 보아 겨자종자와 겨자분은 반추위 내 발효를 증진시키는 것으로 사료된다.
- 반추위액이 첨가된 in vitro 실험에서 겨자종자와 겨자분을 첨가하여 배양시간별 암모니아 생성량을 측정한 결과 암모니아 농도는 배양 6시간의 P1과 P2 처리구를 제외한 나머지 처리구가 대조구 보다 유의적으로 높은 것으로 나타났다(Table 4). 특히 배양 24시간에는 대조구의 암모니아 농도가 14.
- 겨자종자의 경우대조구와는 총 VFA 생성량이 큰 차이가 있었지만(P<0.01) S1과 S2 사이에서는 유의적인 차이가 없었고, S3와 S4 간에도 유의적인 차이는 나타나지 않았다.
- Acetate와 반대로 propionate는 겨자분의 6시간 배양을 제외하고 모든 처리구에서 증가하는 것을 확인할 수 있었다(P<0.05).
- 총 VFA는 모든 처리구에서 첨가량에 따라 유의적으로 높아졌고 배양시간이 지남에 따라 증가하였다(Table 5). 겨자종자의 경우대조구와는 총 VFA 생성량이 큰 차이가 있었지만(P<0.
- 01) P3와 P4 간에는 차이가 없었다. Acetate 농도는 겨자종자와 겨자분의 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 배양 24시간 후에는 S4와 P4 처리구에서 유의적으로 감소한 것을 확인할 수 있었다(P<0.
- Iso-butyrate의 경우 겨자종자는 배양 6시간과 12시간에 감소하였고 24시간에는 대조구와 비슷하였으며, 겨자분은 배양 6시간과 24시간에는 대조구와 유의성을 보이지 않았고 배양 12시간에는 증가하였다. Valerate의 경우 대조구와 처리구간에 유의적인 차이는 나타나지 않았고 isovalerate는 첨가량에 따라 증가하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 할로겐 화합물이나(Trei 등, 1971) ionophore 또는 다른 메탄 생성균의 활성을 억제시키는 물질을 첨가(Goodrich 등, 1984)하여 메탄 생성을 저감하는 실험을 수행했던 다른 연구들의 휘발성 지방산의 생성 결과와 유사하였다.
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