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문제 정의
- 그러나 육상 어류양식장에서 배출된 고형오물 처리하기 위한 방안으로 해삼에게 급여한 연구는 전무할 뿐만 아니라 육상어류양식장에서 배출된 고형오물에 대한 이화학적 특성에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 따라서 해삼사료원료 물질로서 육상순환 여과 양식장에서 배출된 고형오물의 이화학적 특성을 알아보고, 해삼에게 급여하여 해삼사료원료물질로서 이용가능성을 확인하고자 하였다.
제안 방법
- 01 N H2SO4 10 mL를 넣고 혼합지시약을 3 방울 떨어뜨려 준비해 놓았다. 킬달증류장치를 이용하여 시료 중의 N(질소)을 배출시키고 배출된 질소가 첨가된 삼각플라스크에 0.01 N NaOH용액을 사용하여 적정하여 측정하였다. 조지방 분석은 Choloroform과 Methanol을 2:1 비율로 혼합한 용액을 용매로 한 Bligh and Dyer 추출법(1959)에 준하였다.
- , To- kyo, Japan)에서 15,000 rpm로 5분간 분쇄한 후, Chloroform과 Methanol을 2:1로 혼합한 추출 용매를 시료의 2 배량 넣어 하루 동안 방치한 다음 chloroform 층만을 분리하기 위하여 둥근 플라스크 위에 깔때기를 놓고, 그 위에 Na2SO4를 넣어 서서히 chloroform층만 흘러내리게 하였다. 분리된 chloroform 층은 진공 회전 농축기(Rotavapor R-114, BUCHI)를 사용하여 40℃ 이하에서 용매를 완전히 증발시킨 후, 추출된 총 지질을 측정하였다. 조회분은 직접회화법으로 600℃ 회화로에서 4시간 동안 태운 후 정량하였으며, 탄수화물 함량은 Choi et al.
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중금속 분석
분석항목은 셀레늄, 비소, 납, 카드뮴, 크롬, 수은에 대해 사료표준 분석방법과 식품공전에 준한 성분분석으로 실시하였으며, 셀레늄 분석을 위한 시료 전처리는 시료 3 g을 정확히 분해 플라스크에 취한 후에 HNO3:H2O=1:1 용액 10 mL를 첨가한 후 시료를 분해하기 위해 가열하였으며, 분해 완료 시까지 HNO3 용액을 일정량 추가하면서 가열 분해하였다. 분해가 완료된 시료는 H2O2용매를 일정량 첨가하여 완전 분해시켰다.
- 분해가 완료된 시료는 H2O2용매를 일정량 첨가하여 완전 분해시켰다. 얻어진 분해액을 5 mL 정도 될 때까지 농축 시킨 후 일정량으로 정용하여 기기 분석을 실시하였다. 분석은 digestion tube에 sample 50 mL을 넣은 후 HNO3 (1+1) 1 mL, HCl (1+1) 0.
- 5 mL 를 혼합하여 넣고, digestion tube를 heating block에 넣어 95℃ 에서 25 mL까지 증발시켜 농축한 후 tube cap을 닫고 30분간 환류시켰다. 환류된 시료는 식힌 후 일정량으로 정용하였고, 정용된 시료액을 Perkin Elmer ICP/MS 6100 (Made in U.S.A) 기기를 이용하여 분석하였으며, RF power는 1,500 watts로 하였다. 이때 Carrier gas는 아르곤(Ar)으로 하였으며, Sample flow rate는 100 µL /min으로 하였다.
- 혼합물이 암색이 되기 시작하면 질산을 30 mL씩 넣어 가열을 계속하고, 혼합물이 미황색에서 무색으로 될 때 분해를 완료하고 냉각한 뒤, 증류수 40 mL를 가하여 아황산가스(SO2)의 흰 연기가 발생 될 때까지 가열 한 후 냉각하고 증류수로 일정량을 제조한 시료 액을 분석하였다. 분석은 digestion tube에 sample 50 mL 를 넣은 후 HNO3(1+1) 1 mL, HCl(1+1) 0.
- 5 mL를 혼합하여 넣고, digestion tube를 heating block에 넣어 95℃에서 25 mL까지 증발시켜 농축한 후 tube cap을 닫고 30분간 환류 시켰다. 환류된 시료는 식힌 후 일정량으로 정용하였고, 정용된 시료액을 ICP-OES 2000DV (Perkin Elmer Co. Ltd., USA) 기기를 이용하여 분석하였으며, RF power는 1, 300 watts로 하였다. 이 때 Plasma Flow는 15 L/min으로 하였으며, Sample Flow rate는 1.
- 7종을 대상으로 하였다. 분석방법은 Aflatoxin B1, Aflatoxin B2, Aflatoxin G1, Aflatoxin G2, 그리고Ochratoxin A 는 HPLC를 사용하여 분석하였으며, Amoxixillin과 Oxytetra- cycline는 LC-MS/MS를 사용하여 분석하였다.
- 20 g이였다. 성장은 8주 간 측정하였으며, 측정 전일은 절식시킨 후, 각 수조의 해삼을 수집하여 전 개체의 습중량을 측정하여 증체율(Weight gain, %), 일일성장율(Specific growth rate, %/day) 그리고 생존율(Survival rate, %)을 측정하였다.
- 5회전/일이었다. 수온조절은 냉각기(DA-3000W, Dae-il Inc., Korea) 와 히터(HB-100, Periha Inc., China)를 이용하여 사육수온을 18.0±0.5℃로 조절하였다. 보충수는 해수를 직접 취수하여 고압 모래 여과기와 마이크로필터(1 µm×3 inch)로 여과시킨 후 저장조에 저장하여 공급하였다.
- 보충수는 해수를 직접 취수하여 고압 모래 여과기와 마이크로필터(1 µm×3 inch)로 여과시킨 후 저장조에 저장하여 공급하였다. 저장조는 FRP 정사각형탱크(2 m×2 m 1.2 m, 유효수량 4톤) 2개를 사용하여 내부에는 바이오 필터 망을 5 cm 간격으로 설치하였으며 소형펌프(PH-037M, Wilo Inc., Korea)를 이용하여 연속적으로 순환하도록 하였다. 염분농도는 32±2.
- 5%를 혼합하여 반죽한 후, 건조하여 크럼블 형태로 성형하여 사용하였다. 1회/일 오후 6시에 사료를 급여하였으며, 급여 전 사이펀을 이용하여 배설된 해삼의 변을 채집하여 탈염 후, 동결 건조시켜 분석에 사용하였다.
- 정용된 시료는 광학식 플레이트에 150 µL씩 넣어 UV-Vis spectrometer를 이용하여 350 nm에서 3 반복으로 분석하였다. 분석 후 결과 값과 Y=0.2089 X+0.0032 (Y =흡광도, X =Cr2O3 mg/100 mL) 공식을 이용해 Cr2O3값을 측정하였다.
대상 데이터
- 고형오물 채취는 충청북도 충주시 금가면에 소재하고 있는 뱀장어양식장과 무지개송어 양식장의 배설물 침전조에 축적된 고형오물을 각각 채취하여 비닐봉지에 담아 스티로폼 박스에 포장하여 실험실로 운반하여 사용하였다.
- 잔류 항생물질 분석은 Aflatoxin B1, Aflatoxin B2, Aflatoxin G1, Aflatoxin G2, Ochratoxin A, Amoxixillin, 그리고Oxytet- racycline 7종을 대상으로 하였다. 분석방법은 Aflatoxin B1, Aflatoxin B2, Aflatoxin G1, Aflatoxin G2, 그리고Ochratoxin A 는 HPLC를 사용하여 분석하였으며, Amoxixillin과 Oxytetra- cycline는 LC-MS/MS를 사용하여 분석하였다.
- 실험에 사용한 해삼(Apostichopus japonicus)은 경상대학교 어류양식 및 사료실험실 배양장에서 사육중인 것을 사용하였다. 실험은 아크릴수조(60×40×50 cm, 수량 80 L)를 사용하여 수조당 각각 20마리씩 수용하였으며, 각각의 실험사료를 이용하여 3개의 실험구에 3회 반복으로 총 180마리로 해삼을 사용하였으며, 평균 습중량 11.
- 실험은 아크릴수조(60×40×50 cm, 수량 80 L)를 사용하여 수조당 각각 20마리씩 수용하였으며, 각각의 실험사료를 이용하여 3개의 실험구에 3회 반복으로 총 180마리로 해삼을 사용하였으며, 평균 습중량 11.5±0.20 g이였다. 성장은 8주 간 측정하였으며, 측정 전일은 절식시킨 후, 각 수조의 해삼을 수집하여 전 개체의 습중량을 측정하여 증체율(Weight gain, %), 일일성장율(Specific growth rate, %/day) 그리고 생존율(Survival rate, %)을 측정하였다.
- 실험에 사용한 사육장치는 유수식을 겸한 해수 순환 여과 시스템 장치로서 전체순환수의 수량은 20 Ton으로 시스템 전체순환율은 9.8회전/일이었고, 사육조의 순환율은 2.5회전/일이었다. 수온조절은 냉각기(DA-3000W, Dae-il Inc.
- 실험에 사용된 사료는 뱀장어양식장 고형오물과 무지개송어양식장 고형오물 그리고 대조구인 상품분말사료(Qingdao hi- ford ecology technology Inc, China)로 하였다. 고형오물 사료는 채취된 고형오물을 항온건조기(J-NDS-2, JISCO)로 60℃ 에서 48시간 건조시킨 후 반죽기로 분쇄하여 볼밀(SJB-250A, Dongwon Science, Korea)로 입자를 고르게 만든 후, 망목을 이용하여 150-200 µm로 가공하였다.
데이터처리
- 모든 자료는 SPSS 18.0 프로그램을 이용하여 분산분석(one- way ANOVA)을 실시하여 Duncan's multiple range test (Dun- can, 1955)로 평균간의 유의성(P<0.05)을 검정하였다.
이론/모형
- 일반성분 분석은 AOAC (1995)방법에 준하였으며, 수분은 상압 가열 건조법으로 105℃의 dry oven에서 6시간 동안 건조 후 측정하였다. 조단백질 분석은 Kjeldahl법으로 하였으며, 시료 0.
- 측정하였다. 조단백질 분석은 Kjeldahl법으로 하였으며, 시료 0.5 g과 단백질 분해 촉진제와 황산(H2SO4)를 15 mL 넣고 분해하고 분해가 종료된 시료는 50 mL 정용플라스크에 정용후 하루 실온 보관한다. 다음 날 삼각플라스크에 0.
- 01 N NaOH용액을 사용하여 적정하여 측정하였다. 조지방 분석은 Choloroform과 Methanol을 2:1 비율로 혼합한 용액을 용매로 한 Bligh and Dyer 추출법(1959)에 준하였다. 비커에 시료 5 g을 취하여 세포분쇄기(homogenizer AM-12, Nihonseiki Kaisha Co.
- 분리된 chloroform 층은 진공 회전 농축기(Rotavapor R-114, BUCHI)를 사용하여 40℃ 이하에서 용매를 완전히 증발시킨 후, 추출된 총 지질을 측정하였다. 조회분은 직접회화법으로 600℃ 회화로에서 4시간 동안 태운 후 정량하였으며, 탄수화물 함량은 Choi et al. (1984)의 방법에 따라 측정하였다.
- Cr2O3의 측정은 Furukawa and Tsukahara (1966) 방법에 준하여 분석하였다. 분석을 시작하기 전 Sodium molybdate 10 g 에 증류수 150 mL를 첨가하고 H2SO4 150 mL를 천천히 가하여 방냉시킨 후 70% HClO4 200 mL 첨가한 혼합액을 준비하였다.
성능/효과
- 뱀장어양식장에서 채취한 고형오물의 경우 수분함량 72.2%, 조단백질 10.9%, 지질 1.2%, 탄수화물 2.1% 그리고 조회분 85.8%였으며, 무지개송어 양식장에서 채취한 고형오물의 경우 수분함량은 87.0%, 조단백질 20.5%, 지질 3.2%, 탄수화물 5.4% 그리고 조회분 70.9%였다. 상품사료의 수분함량은 5.
- 9%였다. 상품사료의 수분함량은 5.4%, 조단백질 21.0%, 지질 1.7%, 탄수화물 36.3% 그리고 조회분 41.0%로 나타났다. 대조구로서 해삼사료로 사용되는 상품사료의 조단백질 함량이 21.
- 0%로 나타났다. 대조구로서 해삼사료로 사용되는 상품사료의 조단백질 함량이 21.0%로 무지개송어양식장의 고형오물의 조단백질 함량이 20.5%로 상품사료와 차이가 없는 것으로 나타났다 (P<0.05). 무지개송어양식장에서 채취한 고형오물의 경우 조단백질 함량이 20.
- 05). 무지개송어양식장에서 채취한 고형오물의 경우 조단백질 함량이 20.5%였으며, 뱀장어 양식장 고형오물의 조단백질 함량은 10.9%로 무지개송어양식장 고형오물의 조단백질 함량이 높게 나타났다. 이러한 차이는 두 어종의 소화흡수나 생리적 차이보다는 급여하는 사료의 형태에서 기인한 것으로 사료된다.
- , 2015). 따라서 무지개송어양식장 고형오물에서는 탄수화물의 비율이 3.2%였으며, 뱀장어양식장 고형오물에서는 탄수화물의 비율이 2.1%로 해삼 사료에서의 36.3%에 비해서 현저히 낮아 고형오물을 해삼 사료원료 물질로서 이용할 경우 탄수화물원의 보완이 필수적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다.
- 338 ppm으로 허용기준 2 ppm 이하로 나타났다. 뱀장어양식장과 무지개송어양식장 고형오물의 중금속 잔류량 분석 결과 비소, 크롬, 납, 수은, 카드늄 그리고 셀레륨에서 허용기준치 이하로 나타났다. 이로서 두 양식장 고형오물에서 비소와 수은은 모두 검출되지 않았으며, 납, 카드늄, 셀레늄과 크롬은 검출되었으나 사료 내 유해물질의 범위 및 허용기준치 이하로 나타남으로 해삼사료원료 물질로서 이용이 가능한 것으로 나타났다.
- 뱀장어양식장과 무지개송어양식장 고형오물의 중금속 잔류량 분석 결과 비소, 크롬, 납, 수은, 카드늄 그리고 셀레륨에서 허용기준치 이하로 나타났다. 이로서 두 양식장 고형오물에서 비소와 수은은 모두 검출되지 않았으며, 납, 카드늄, 셀레늄과 크롬은 검출되었으나 사료 내 유해물질의 범위 및 허용기준치 이하로 나타남으로 해삼사료원료 물질로서 이용이 가능한 것으로 나타났다. 하지만 무지개송어양식장 고형오물에 비해 뱀장어양식장 고형오물에서 전체적으로 검출 농도가 높았던 것은 배설물 침전조에 축적된 고형오물이 장시간 축척되어나타날 가능성이 있는 것으로 사료되지만 이에 대한 자세한 연구는 향후 요망된다.
- 뱀장어양식장 고형오물의 경우 Aflatoxin B1, Aflatoxin B2, Aflatoxin G1, 그리고 Aflatoxin G2는 모두 검출되지 않았으며, Ochratoxin, Amoxixillin 그리고 Oxytetracycline도 모두 검출되지 않았다. 무지개송어양식장 고형오물의 경우도 Aflatoxin B1, Aflatoxin B2, Aflatoxin G1, 그리고 Aflatoxin G2는 모두 검출되지 않았으며, Ochratoxin, Amoxixillin 그리고 Oxytetracycline도 모두 검출되지 않았다.
- 뱀장어양식장 고형오물의 경우 Aflatoxin B1, Aflatoxin B2, Aflatoxin G1, 그리고 Aflatoxin G2는 모두 검출되지 않았으며, Ochratoxin, Amoxixillin 그리고 Oxytetracycline도 모두 검출되지 않았다. 무지개송어양식장 고형오물의 경우도 Aflatoxin B1, Aflatoxin B2, Aflatoxin G1, 그리고 Aflatoxin G2는 모두 검출되지 않았으며, Ochratoxin, Amoxixillin 그리고 Oxytetracycline도 모두 검출되지 않았다. 이로서 뱀장어양식장과 무지개송어양식장 고형오물의 잔류항생물질은 모든 구에서 검출이 되지 않아 해삼 사료 원료 원으로 사용함에 있어 잔류항생물질은 문제가 되지 않을 것으로 판단된다.
- 결과는 Table 4에 나타낸 바와 같다. 실험 초기 개체의 평균 습중량은 11.50 g의 해삼을 뱀장어양식장 고형오물 공급구, 무지개송어양식장 고형오물 공급구 그리고 대조구로서 시판용 상품사료구에서 각각 25.28 g, 24.98 g 그리고 32.16 g으로 성장하였으며(P<0.05), 증체량(Weight gain, WG)은 각각 119.83%, 115.48% 그리고 179.65%로 나타났다. 일일성장률 (Specific growth rate, SGR)은 뱀장어 고형오물구, 무지개송어 고형오물구 그리고 상품사료구에서 각각 0.
- 7444였으며, 이때 생존율은 모든 구에서 폐사개체가 없이 100% 생존하였다. 이로서 뱀장어양식장 고형오물과 무지개송어양식장 고형오물을 해삼에게 급여하였을 때 상품 사료 구에 비해서 성장은 낮게 나타났지만(P<0.05), 성장을 확인함에 따라 해삼사료 원료원으로서 이용가치는 증명되었다. 하지만 성장이 낮은 점에 대해서는 영양학적인 부족현상때문으로 판단되며 향후 해삼사료 제조 시 이러한 영양학적인 부분을 보완을 한다면 해삼사료로서 이용이 가능할 것으로 사료된다.
- 1에 나타낸 바와 같다. 단백질 소화흡수율은 뱀장어양식장 고형오물과 무지개송어양식장 고형오물에서 각각 25.43%와 23.96%로 차이가 없는 것으로 나타났으며(P<0.05), 대조구인 상품사료는 40.96%로 뱀장어양식장 고형오물과 무지개송어양식장 고형오물에 비해서 높게 나타났다(P<0.05). 또한 지질 소화흡수율은 Fig.
- 05). 또한 지질 소화흡수율은 Fig. 2에 나타낸 바와 같이 뱀장어양식장 고형오물과 무지개송어양식장 고형오물에서 각각 35.62%와 36.80%로 차이가 없는 것으로 나타났으며(P<0.05), 대조구인 상품사료는 34.69% 로 뱀장어양식장 고형오물과 무지개송어양식장 고형오물과 차이가 없는 것으로 나타났다(P<0.05). 이로서 고형오물을 해삼에게 급여하여 소화흡수율 측정 결과 해삼이 이를 섭취하고 고형오물 중의 단백질과 지질을 이용할 수 있는 것을 확인하였다.
- 05). 이로서 고형오물을 해삼에게 급여하여 소화흡수율 측정 결과 해삼이 이를 섭취하고 고형오물 중의 단백질과 지질을 이용할 수 있는 것을 확인하였다. 각각의 고형오물은 상품사료에 비해서 단백질 소화흡수율이 낮게 나타났지만, 지질 흡수율에 있어는 차이가 없는 것으로 나타나 고형오물의 영양소를 해삼이 이용한다는 것을 확인하였다.
- 이로서 고형오물을 해삼에게 급여하여 소화흡수율 측정 결과 해삼이 이를 섭취하고 고형오물 중의 단백질과 지질을 이용할 수 있는 것을 확인하였다. 각각의 고형오물은 상품사료에 비해서 단백질 소화흡수율이 낮게 나타났지만, 지질 흡수율에 있어는 차이가 없는 것으로 나타나 고형오물의 영양소를 해삼이 이용한다는 것을 확인하였다. 어류에서 배출된 변은 가소화 단백질로 쉽게 소화 흡수가 되고, 소화 흡수되지 못한 불소화물이 변의 형태로 배출되기 때문에 다른 생물에 의해서도 이용하기 힘든 것으로 생각된다.
후속연구
- 미세토양입자의 크기와 정도는 해삼사료의 원료로 사용되고 있는 갯벌과 거의 유사한 크기와 형태였다. 갯벌은 해삼사육 과정에서 해삼사료와 혼합해서 공급해 주어야 되기 때문에 고형오물에 포함되어 있는 미세토양입자는 갯벌 대체 물질로서 활용이 가능할 것으로 사료된다. 이전의 연구 결과들에서 해삼사료 내 최적 단백질 함량이 18-24%에서 가장 높은 성장을 보인다는 연구결과가 보고되고 있다(Huiling et al.
- 2004; Seo and Lee, 2011). 이러한 결과는 무지개송어 고형오물 단백질 함량이 20.5%로 해삼사료원료로서 사용이 가능할 것으로 사료된다. 또한 해삼은 탄수화물로부터 유래하는 에너지를 효율적으로 이용하는 생리적 특성을 가지고 있다고 보고되고 있다(Slater et al.
- 05), 성장을 확인함에 따라 해삼사료 원료원으로서 이용가치는 증명되었다. 하지만 성장이 낮은 점에 대해서는 영양학적인 부족현상때문으로 판단되며 향후 해삼사료 제조 시 이러한 영양학적인 부분을 보완을 한다면 해삼사료로서 이용이 가능할 것으로 사료된다.
- 이로서 두 양식장 고형오물에서 비소와 수은은 모두 검출되지 않았으며, 납, 카드늄, 셀레늄과 크롬은 검출되었으나 사료 내 유해물질의 범위 및 허용기준치 이하로 나타남으로 해삼사료원료 물질로서 이용이 가능한 것으로 나타났다. 하지만 무지개송어양식장 고형오물에 비해 뱀장어양식장 고형오물에서 전체적으로 검출 농도가 높았던 것은 배설물 침전조에 축적된 고형오물이 장시간 축척되어나타날 가능성이 있는 것으로 사료되지만 이에 대한 자세한 연구는 향후 요망된다.
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