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문제 정의
- 한편, 국내 낙농에는 흔히 사료 내 에너지 지방 보충을 위하여 보호지방을 급여하는 목장들이 적지 않은 바, 이 또한 원유지방의 물리화학적 특성에 영향을 줄 가능성이 있다. 그러므로 본 연구는 AMS에 의해 생산된 원유가 착유횟수와 관련하여 유지방을 비롯한 성분변화와 품질에 미치는 효과를 조사하는 동시에, 착유우에 대한 보호지방의 급여효과를 알아보고자 실시하였다.
가설 설정
- 탄소수 16개 이상의 지방산은 사료로부터 공급되거나, 체내 저장되어 있는 지방조직의 triacylglyceride가 분해되면서 동원된다(Parodi, 2004). 사료로부터 공급되는 지방산의 원천은 3가지가 있는데, 1) 조사료, 2) 지방종자, 3) 지방첨가제가 그것이다. 이 세 가지 요인들은 각기 다른 방법으로 Long chain fatty acid의 조성과 농도를 변화시킨다.
제안 방법
- Agilent model 6890 GC-FID에 FFAP column(50 mm×0.25 mm, 0.25 μm, Agilent, USA)을 장착하여 분석하였다.
- 본 연구의 대상을 선정한 8개 목장 중 5개소에서 보호지방을 착유우용 TMR에 포함하여 급여하고 있는 관계로, 해당 목장별에서 급여하는 보호지방(A사 및 B사 제품)을 대상으로 제품특성을 조사 비교하였다.
- 우유의 지방구 크기는 주로 0.2~15 μm 범위에 분포하는 관계로, 이를 측정하기 위하여 Aperture tube는 50 μm 크기를 이용하였고, 측정 전 시료의 유지방구가 뭉치는 것을 방지하기 위하여 3분간 Sonication을 실시한 후, 특정 전해질 용액(ISOTON II)과 함께 교반하여 시료가 충분히 분산되어 일정농도로 안정화가 되었을 때 측정하였다.
- 원유의 산패가 문제시 된 2개 목장의 경우, 원유의 운송 및 저장 기간 동안에 발생할 수 있는 산패 정도를 알아보기 위하여 납유 직전의 시간에 맞추어 동 시간대의 샘플을 취하고, 운송시간과 납유 후 냉각기에서의 체류시간을 고려하여 12시간 간격으로 산가를 측정하였으며, ‘축산물 가공 기준 및 성분규격’의 시험방법을 사용하였다.
- 검출기의 온도는 250℃이었으며, 주입구의 온도는 260℃로 조정하여 사용하였다. 유리지방산 분석을 위한 전 처리로 우유시료 10 g을 칭량한 후 1 mL H2SO4(2.5 mol/L)와 10 mL의 ethanol 및 1.0 mL씩 내부표준물질 용액을 첨가하였다. 내부표준물질은 enantic acid(C7:0)와 margaric acid(C17:0)를 사용하였다.
- 유리지방산은 연구기간 중 원유의 산패취가 문제된 바있는 2개 목장(AMS)을 대상으로 유리지방산 조성을 측정하였다. Agilent model 6890 GC-FID에 FFAP column(50 mm×0.
- 혼합액은 첫 번째로 15 mL ether/heptanes(1:1, v/v) solution을 첨가한 후 shaking machine을 이용하여 15분간 추출하고, 2,500 rpm에서 5분간 원심분리한 혼합액의 상층액을 취하였다. 추출은 3회 반복하여 합하였고, 두 번째와 세 번째 추출에서는 ether/heptanes(1:1, v/v) solution을 10 mL씩 첨가하여 유리지방산을 분리하였다. 상층액을 취한 tube에는 1 g의 anhydrous Na2SO4를 첨가하여 수분을 제거하였다.
- 원유의 산패가 문제시 된 2개 목장의 경우, 원유의 운송 및 저장 기간 동안에 발생할 수 있는 산패 정도를 알아보기 위하여 납유 직전의 시간에 맞추어 동 시간대의 샘플을 취하고, 운송시간과 납유 후 냉각기에서의 체류시간을 고려하여 12시간 간격으로 산가를 측정하였으며, ‘축산물 가공 기준 및 성분규격’의 시험방법을 사용하였다. 측정시료 10 mL에 증류수 10 mL를 가하고, 페놀프탈레인시액 0.5 mL를 가하여 0.1 N 수산화나트륨액으로 30초간 적색이 지속될 때까지 적정하였으며, 측정에 적용한 공식을 다음과 같다.
대상 데이터
- 경기도 지역의 낙농목장 중 AMS 착유 목장 4개소와 사육규모와 급여사료의 성격이 유사한 CMS 착유목장 4개소를 선정하고, 월 1회 각 목장의 검정일에 맞추어 검정유와 동일한 시료를 채취하였다. 채취한 40 mL의 원유시료 중 20 mL는 검정용 분석에 사용하고, 나머지 20 mL는 원유의 일반성분 함량, 유지방구 크기(fat globule size), 유리지방산 함량 및 조성, 그리고 산가(일부목장의 시료)를 측정하기 위하여 방부제(MicrotabsⅡ)를 넣어 Ice box에 담아 실험실로 운반한 다음, deep freezer에 보관하면서 분석에 이용하였다.
- 0 mL씩 내부표준물질 용액을 첨가하였다. 내부표준물질은 enantic acid(C7:0)와 margaric acid(C17:0)를 사용하였다. 혼합액은 첫 번째로 15 mL ether/heptanes(1:1, v/v) solution을 첨가한 후 shaking machine을 이용하여 15분간 추출하고, 2,500 rpm에서 5분간 원심분리한 혼합액의 상층액을 취하였다.
- 채취한 40 mL의 원유시료 중 20 mL는 검정용 분석에 사용하고, 나머지 20 mL는 원유의 일반성분 함량, 유지방구 크기(fat globule size), 유리지방산 함량 및 조성, 그리고 산가(일부목장의 시료)를 측정하기 위하여 방부제(MicrotabsⅡ)를 넣어 Ice box에 담아 실험실로 운반한 다음, deep freezer에 보관하면서 분석에 이용하였다. 원유의 검정용 분석항목(일반성분 및 MUN, 세균수, 체세포 등)은 해당 목장별로 협조 동의를 받아 농협 젖소개량부와 한국종축개량협회 중앙분석소에서 데이터를 제공받아 참조하였다.
- 원유의 품질은 유성분 중 지방의 양적·질적 성질에 의해 상당한 영향을 받을 수 있으며, 보호지방을 TMR을 통해 보충 급여하는 5개 목장(A, B, C, G, F)에서 사용하는 보호지방(A사 및 B사 제품)의 특성을 조사해 보았는데, 그 결과는 Table 1과 같다.
데이터처리
- , 1998, Chicago, IL, USA)을 사용하였다. 처리간 차이에 대한 유의성 분석은 Duncan의 다중검정에 의거하였다.
이론/모형
- 모든 과정에서 충분히 용액들이 섞여 유리지방산이 추출이 잘 되고 내부표준물질용액이 균질화 되도록 vortexing을 충분히 해주었다. 유리지방산의 분리는 Anion-Exchange method를 사용하였다. Aminopropyl columns(500 mg 6 mL−1, Waters, USA)은 10 mL의 heptane으로 활성화시켜 사용하였다.
- 유지방구의 크기를 측정하는 데는 Coulter Counter Multisizer 4(Beckman Coulter, USA)를 사용하였다. 이 장비는 레이저 입도분석기에서 레이저가 입자와 부딪혔을 때 나오는 산란 강도와 산란각을 계산하여 입도의 분포값을 보여주는 종전의 방식이 아닌 전기저항법으로, 각 입도별 해당 숫자, 입도분포 및 농도를 계산이 아닌 실측으로 값을 보여주는 방식이다.
성능/효과
- 기존의 레이저 입도분석기는 0.017~2.000 μm까지의 범위를 124의 간격(Channel)으로 나누어 데이터를 보여주는 데 반해, Coulter counter는 1~30 μm 범위를 400개의 간격으로 나누어 보여주며, 따라서 레이저입도분석기에 비해 Coulter counter는 해상도와 감도가 우수하다.
- 본 연구에서 실시한 모든 분석은 3회 반복하였고, 결과값은 ‘평균치±표준오차’로 표기하였다.
- 근래에 정부지원과 함께 증가하고 있는 목장형 유가공사업을 전개하는 목장의 경우, AMS 도입으로 인한 원유성분의 변화와 함께 이차적으로 유제품의 품질 간의 연관관계에 미치는 효과에 대한 구명이 필요하다. 본 연구에서 얻어진 결과를 종합해볼 때, 일반성분 및 산패 관련조사항목의 경우, 체세포와 유량을 제외한 나머지 성분들은 AMS와 CMS 간 착유방식에서 오는 영향보다도 사료, 즉 각 목장의 착유우 영양관리에서 오는 영향이 더 큰 것으로 사료된다. 특히 보호지방 첨가급여로 인해 유지율 및 불포화지방산과 포화지방산의 함량이 높아지는데, 치즈의 종류에 따라 원료유의 지방구 크기를 적절한 범위로 유도할 수 있으며, 이는 사양관리상의 조절로도 가능할 수 있다.
- 식품의 산가는 유지의 식별에 사용되기보다는 유지의 정제 정도나 사용내역 혹은 보관기간 등을 추정할 때 사용되는 척도이다. 본 연구에서 얻어진 산가의 측정 결과에서는 AMS목장과 CMS목장 간에 별다른 차이가 발견되지 않았다(Table 5). 하루에 두 번 일정 시간에 착유하여 원유가 냉각기에 12시간 정도 보관되는 CMS방법과 비교할 때, 젖소가 원할 때 착유하게 되는 AMS의 경우에는 집유차량이 오기 전까지 지속적인 착유작업과 함께 냉각기에 수집된 젖이 24시간 동안 지속적으로 보관된다.
- 유지방구의 크기는 보통 작은 유지방구(<3 μm)와 큰 유지방구(3 μm<)의 두 부류로 구분할 수 있는데, Fig. 1에서 보는 바와 같이 보호지방을 급여하는 목장들의 원유는 보호지방을 첨가하지 않은 목장들의 원유에 비해 크기가 3 μm 이상인 유지방구가 더 많이 분포하는 경향을 관찰할 수 있었다.
- 하루에 두 번 일정 시간에 착유하여 원유가 냉각기에 12시간 정도 보관되는 CMS방법과 비교할 때, 젖소가 원할 때 착유하게 되는 AMS의 경우에는 집유차량이 오기 전까지 지속적인 착유작업과 함께 냉각기에 수집된 젖이 24시간 동안 지속적으로 보관된다. 이처럼 CMS 착유방법에 비해 AMS 방법이 냉각기에서의 보관기간이 길어짐으로써 일어날 수 있는 산패는 별로 커다란 문제가 되지 않는 것으로 나타났다.
후속연구
- 우리나라를 포함하여 세계에서 가장 많이 소비되는 체다치즈의 경우, 큰 유지방구를 함유한 원료유로 만든 제품이 작은 유지방구를 원료유로 사용한 경우보다 더 좋은 풍미, 식감과 색을 가질 수 있는바, 우리나라의 경우, ‘6차 산업형 낙농’으로 목장형 유가공사업에 참여하는 목장에서는 체다를 포함한 자연치즈를 생산할 경우, AMS 착유방법을 이용하게 된다면 착유횟수 증가로 인한 유지방구 크기의 증가로 제품특성상 긍정적인 효과를 기대할 수도 있을 것으로 사료된다.
- 또한 유리지방산은 사료의 제한급여에 의해 혈중 LPL(Lipoprotein lipase)가 원유 내로 유입되거나, 활성이 증가한다. 원유의 산패취가 발생한 목장(D 및 E)에서는 동일 종류의 수입산 옥수수사일리지를 TMR로 급여하고 있었는데, AMS로 착유하면서 옥수수사일리지를 급여하는 목장 C의 경우에는 산패취 문제가 일어나지 않았다는 점을 감안할 때, 사료에 의한 산패취 발생일 수도 있어 고온기(하절기)에 추가적인 연구를 실시할 필요가 있다고 사료된다.
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