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문제 정의
- 따라서 본 연구는 해삼의 고형오물에 대한 이용성을 개선하는 목적으로 4단 발효공정을 거친 고형오물을 해삼에게 공급하는 사육실험을 통하여 육상어류양식장에서 배출되는 고형오물의 이용성을 높이고자 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 발효사료의 제조공정은 4단계로 하였고, 발효사료와 미발효사료의 원료배합 비율은 Table 1에 나타낸 바와 같으며, 그 원료의 일반성분은 Table 2에 나타낸 바와 같다. 고형오물에 악취제거와 수분조절을 위하여 미강을 첨가하였고, 단백질 함량 조절을 위하여 대두박을 첨가하였다. 고형오물, 미강 및 대두박의 비율은 2:1:1로 혼합하여 이를 발효기질로 하였다.
- 고형오물에 악취제거와 수분조절을 위하여 미강을 첨가하였고, 단백질 함량 조절을 위하여 대두박을 첨가하였다. 고형오물, 미강 및 대두박의 비율은 2:1:1로 혼합하여 이를 발효기질로 하였다. 제1단 발효는 미생물 증식에 필요한 영양원 즉 기질을 살균하기 위한 목적으로 항균물질 생산능력이 있는 유산균(Lactococcus lacti IFO 12007)을 이용하였고, 제2단과 제3단 발효과정은 고형오물 중 고분자 물질과 난분해성 물질을 분해하는 단계로서 제2단 황국균(Aspergillus oryzae)과 제3단 고초균(Bacillus subtilis GSK3580)을 이용하였으며, 제4단계는 고도불포화 지방산 함량을 증가시키기 위하여 Schizochytrium mangrovei GNU226 배양액을 첨가하였다.
- 고형오물, 미강 및 대두박의 비율은 2:1:1로 혼합하여 이를 발효기질로 하였다. 제1단 발효는 미생물 증식에 필요한 영양원 즉 기질을 살균하기 위한 목적으로 항균물질 생산능력이 있는 유산균(Lactococcus lacti IFO 12007)을 이용하였고, 제2단과 제3단 발효과정은 고형오물 중 고분자 물질과 난분해성 물질을 분해하는 단계로서 제2단 황국균(Aspergillus oryzae)과 제3단 고초균(Bacillus subtilis GSK3580)을 이용하였으며, 제4단계는 고도불포화 지방산 함량을 증가시키기 위하여 Schizochytrium mangrovei GNU226 배양액을 첨가하였다. 각 단계별 발효조건은 제1단계 L lactis IFO 12007과 2단계 A.
- 각 단계별 발효조건은 제1단계 L lactis IFO 12007과 2단계 A. oryzae를 각각 106 CFU/g과 106 spores/g을 분무 접종하여 30℃에서 48시간 동안 1단과 2단 발효를 연속으로 실시하였다. 다음으로 3단계는 증류수를 첨가하여 수분을 90%로 조절하고 B.
- subtilis GSK3580을 106 CFU/g 접종해서 43℃에서 24시간 동안 발효를 실시하였으며, 마지막 4단계로 해양미세조류 S. mangrovei GNU 226 발효액을 5%첨가하여 발효공정을 마쳤다. 모든 실험사료는 볼밀(Seojin SJB-250A, Korea)을 이용하여 45 µm 될 때까지 충분히 분쇄시켰다.
- 실험에 사용한 돌기해삼(Apostichopus japonicus)은 경남 통영시 산양면에 위치하고 있는 해삼 종묘 생산업체에서 분양받아 경상대학교 어류양식 및 사료 실험실의 배양장으로 운반하여 1,000 L 수조에 수용하였다. 해삼 사육실험은 순환여과 시스템에서 수행하였으며, 보충수는 20%/일로 하였고 순환률은 1회전/일로 하였다. 이때의 실험 환경은 온도 17±1℃, 염분 32±1 psu, 용존산소 5.
- 예비 사육을 거친 해삼을 24시간 절식시킨 후 평균 체중 11.50 g인 개체를 180마리 선별하여 9개의 사육수조인 직사각형 아크릴 수조(45×60×50 cm, 수량 80 L)에 각각 20마리씩 무작위로 분배하여 3개의 실험구를 설정하였다. 각 실험구마다 각각 다른 실험 사료를 급여하여 총 3개 실험구를 3회 반복으로 실험을 수행하였다.
- 50 g인 개체를 180마리 선별하여 9개의 사육수조인 직사각형 아크릴 수조(45×60×50 cm, 수량 80 L)에 각각 20마리씩 무작위로 분배하여 3개의 실험구를 설정하였다. 각 실험구마다 각각 다른 실험 사료를 급여하여 총 3개 실험구를 3회 반복으로 실험을 수행하였다.
- 생존율(survival rate), 일일 성장률(specific growth rate, SGR), 사료 섭식률(ingestion rate, IR), 증체량(weight gain) 및 겉보기 소화흡수율(apparent digestibility AD)의 계산식은 다음과 같다.
- , 2008). 본 연구에서는 육상어류양식장에서 배출된 고형오물의 이러한 특성을 이용하여 농가부산물인 미강과 대두박을 보조원료로 첨가하여 미생물 발효를 통하여 해삼사료로 활용하는 시도를 하였다. 성장 결과를 보았을 때 Talbe 5에 나타낸 바와 같이 발효고형오물사료 실험구는 미발효고형오물 실험구보다 높은 성장 결과를 나타났고 상품사료와 동일한 해삼 성장을 나타내었다.
- , 2015 ). 본 연구에서 해조분말을 사용하지 않고 육상어류양식장에서 배출된 고형오물과 가격이 저렴한 농가부산물 미강과 대두박을 첨가하여 발효시킨 후 해삼에게 급여하였을 때 상품사료와 동일수준인 성장효과를 얻었다. 이는 육상어류양식장에서 배출된 고형오물을 처리하는 동시에 해삼사육에 있어 사료비용 절감과 해조류의 대량 채집으로 인한 생태자원파괴를 개선하는데 기여될 수 있을 것으로 판단된다.
대상 데이터
- 실험사료는 고형오물로 제조한 미발효고형오물사료(Unfermented fecal solid, UF)와 이를 발효시켜 제조한 발효고형오물사료(Fermented fecal solid) 및 시판중인 상품사료(Commercial feed, CF)를 포함한 3종류를 실험에 사용하였다. 고형오물사료는 충청북도 충주시 금가면 오석리에 소재하고 있는 무지개송어(Oncorhynchus mykiss)양어장의 배설물 침전조에 축적된 고형오물을 채취하여 실험실로 운반 후 해삼사료로 제조하여 사용하였으며 상품사료는 중국에서 수입한 해삼배합사료(DL CO.
- 실험사료는 고형오물로 제조한 미발효고형오물사료(Unfermented fecal solid, UF)와 이를 발효시켜 제조한 발효고형오물사료(Fermented fecal solid) 및 시판중인 상품사료(Commercial feed, CF)를 포함한 3종류를 실험에 사용하였다. 고형오물사료는 충청북도 충주시 금가면 오석리에 소재하고 있는 무지개송어(Oncorhynchus mykiss)양어장의 배설물 침전조에 축적된 고형오물을 채취하여 실험실로 운반 후 해삼사료로 제조하여 사용하였으며 상품사료는 중국에서 수입한 해삼배합사료(DL CO., LTD, China)를 사용하였다.
- 실험에 사용한 돌기해삼(Apostichopus japonicus)은 경남 통영시 산양면에 위치하고 있는 해삼 종묘 생산업체에서 분양받아 경상대학교 어류양식 및 사료 실험실의 배양장으로 운반하여 1,000 L 수조에 수용하였다. 해삼 사육실험은 순환여과 시스템에서 수행하였으며, 보충수는 20%/일로 하였고 순환률은 1회전/일로 하였다.
이론/모형
- 실험사료의 일반성분 분석은 일반성분은 AOAC (1995) 방법에 따라 조단백질은 Kjeldahl법으로 분석하였으며, 조지방은 choloroform과 methanol을 2:1 비율로 혼합한 용액을 용매로 한 Bligh and Dyer추출법(1959)에 준하였다. 수분은 상압가열 건조법으로 105℃의 건조기(Dongwon, dry oven, Korea)에서 6시간 동안 건조 후 측정하였으며, 조회분은 직접회화법으로 600℃ 회화로에서 4시간 동안 태운 후 정량 하였다.
- 총 지질 추출은 Bligh and Dyer (1959) 방법에 준수하여 Chloroform과 methanol을 2:1로 혼합한 용액을 이용하여 추출하였다. 추출된 총 지질 80 mg을 취하고, 0.
- Cr2O3 함량은 Furukawa (1966) 방법에 따랐으며, 광학식 플레이트에 150 µL씩 넣어 UV-Vis spectrometer을 이용하여 350 nm에서 3반복으로 분석하였다. 분석 후 결과 값과 Y=0.
성능/효과
- 2012년 국내 어류양식 생산량은 76,308톤 이고 이를 생산하기 위하여 소비된 생사료는 443,382 톤이고, 배합사료는 67,127톤이다(KOSIS, 2013). 공급한 사료의 약 36%가 고형오물로 배출되었을 때 연간 약 24,165톤의 고형오물이 발생될 것으로 추정된다. 고형오물은 어류가 소화하지 못한 잔여 영양소와 섭식하지 못한 잔여 사료로 구성되어 유기물 함량이 50-92% 차지한다(Piedrahita, 2003; Gebauer, 2004; Gebauer and Eikebrokk, 2006; Mirzoyan et al.
- 본 연구에서는 육상어류양식장에서 배출된 고형오물의 이러한 특성을 이용하여 농가부산물인 미강과 대두박을 보조원료로 첨가하여 미생물 발효를 통하여 해삼사료로 활용하는 시도를 하였다. 성장 결과를 보았을 때 Talbe 5에 나타낸 바와 같이 발효고형오물사료 실험구는 미발효고형오물 실험구보다 높은 성장 결과를 나타났고 상품사료와 동일한 해삼 성장을 나타내었다. 미발효고형오물 사료구에서 성장이 저조한 것은 해삼이 육상어류양식장에서 배출된 고형오물, 미강 및 대두박에 대한 소화흡수능력이 약한 점이 저조한 성장 결과에 반영된 것으로 추정된다(Table 5).
- (2007)의 연구에 의하면 불소화 또는 난소화성 원료를 발효시키면 고분자 물질을 저분자 물질로 변화시켜 소화성이 개선된다고 보고되어 있다. 본 연구에서 발효과정을 거친 고형오물사료는 겉보기 소화율이 15.26%에서 26.73%로 높아지는 점이 이와 유사하였다. 선행연구에서 해삼사료의 아미노산 조성에서 glutamic acid, methionine, lysine 및 arginine이 해삼의 성장에 중요한 역할을 한다고 보고된 바가 있다(Li et al.
- , 2012). 본 연구에서 발효과정을 통한 고형오물사료의 아미노산조성에 있어 glutamic acid, methionine, lysine 및 arginine이 각각 2.0 배, 3.0 배, 1.8 배 및 1.2 배로 증가되었다. 이러한 특정 아미노산의 증가로 인해 해삼의 성장이 개선된 것으로 생각된다.
- , 2016). 본 연구에서 발효과정을 거친 고형오물사료는 EPA와 DHA 함량이 각각 5.97 배와 3.48 배로 증가하였다. 이러한 고도불포화지방산의 증가로 인하여 발효 전과 후의 해삼사육효과의 차이를 나타나게 된 원인이 될 수 있을 것으로 생각된다.
- 이러한 고도불포화지방산의 증가로 인하여 발효 전과 후의 해삼사육효과의 차이를 나타나게 된 원인이 될 수 있을 것으로 생각된다. 발효 전과 후의 지방산 변화에 있어 또한 BCFA가 4.6 배 높아진 것을 발견하였다. 대다수 BCFA는 미생물에 의하여 합성되는 특이한 지방산이다(Leo and Patrick, 1966).
- (2014)의 연구에 의하면 사료의 BCFA 함량이 증가함에 따라 해삼의 빠른 성장률을 나타낸다고 보고된 바가 있다. 이러한 복합적인 요인의 작용에 의하여 고형오물사료가 발효과정을 통하여 해삼 사육 효과가 개선된 것으로 생각된다.
- 이상의 결과를 종합해 볼 때 지금까지 육상어류양식장에서 배출되는 고형오물을 처리하는데 마땅한 대한이 없는 상황에서 육상고형오물의 발효과정을 거쳐서 해삼사료 자원화를 시도했다는 점에서 본 연구의 의의는 크다고 생각한다.
후속연구
- 48 배로 증가하였다. 이러한 고도불포화지방산의 증가로 인하여 발효 전과 후의 해삼사육효과의 차이를 나타나게 된 원인이 될 수 있을 것으로 생각된다. 발효 전과 후의 지방산 변화에 있어 또한 BCFA가 4.
- 본 연구에서 해조분말을 사용하지 않고 육상어류양식장에서 배출된 고형오물과 가격이 저렴한 농가부산물 미강과 대두박을 첨가하여 발효시킨 후 해삼에게 급여하였을 때 상품사료와 동일수준인 성장효과를 얻었다. 이는 육상어류양식장에서 배출된 고형오물을 처리하는 동시에 해삼사육에 있어 사료비용 절감과 해조류의 대량 채집으로 인한 생태자원파괴를 개선하는데 기여될 수 있을 것으로 판단된다.
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