[논문]밤 발효사료 제조과정에서 미생물 첨가수준이 영양소 함량과 반추위 내 발효특성에 미치는 영향

김동현; 주영호; 이혁준; 이성신; 최낙진; 김삼철

doi:10.5322/jesi.2018.27.5.333

밤 발효사료 제조과정에서 미생물 첨가수준이 영양소 함량과 반추위 내 발효특성에 미치는 영향
Effects of Inoculant Application Level on Chemical Compositions of Fermented Chestnut Meal and Its Rumen Fermentation Indices 원문보기

Journal of environmental science international = 한국환경과학회지, v.27 no.5, 2018년, pp.333 - 340

김동현 (경상대학교 응용생명과학부(BK21Plus, 농업생명과학연구원)) , 주영호 (경상대학교 응용생명과학부(BK21Plus, 농업생명과학연구원)) , 이혁준 (경상대학교 응용생명과학부(BK21Plus, 농업생명과학연구원)) , 이성신 (경상대학교 응용생명과학부(BK21Plus, 농업생명과학연구원)) , (경상대학교 응용생명과학부(BK21Plus, 농업생명과학연구원)) , 최낙진 (전북대학교 동물자원과학과) , 김삼철 (경상대학교 응용생명과학부(BK21Plus, 농업생명과학연구원))

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to estimate the effect of inoculant application level on chemical composition and bacterial count of fermented chestnut meal (FCM), and its rumen fermentation characteristics. The inoculant contained Lactobacillus acidophilus ($1.2{\times}10^{10}cfu/g$), Bacillus subtilis ($2.1{\times}10^{10}cfu/g$), and Saccharomyces cerevisiae ($2.3{\times}10^{10}cfu/g$). The chestnut meal mixed with molasses, double distilled water, and inoculant at 1 kg, 3 g, 480 mL, and 20 mL ratio for the basal chestnut meal diet. The double distilled water from basal chestnut meal diet was substituted with bacterial inoculant at a level of 0 (Control), 20 (Medium), and 40 mL (High) in the experimental diets. The mixed experimental diets were incubated at $39^{\circ}C$ for 7, 14, and 21 days, respectively. On 7 days of FCM incubation, the contents of crude protein (CP) (quadratic, P=0.043) and neutral detergent fiber (quadratic, P=0.071) decreased by increases of inoculant application levels, whereas bacterial count (quadratic, P=0.065) and rumen $NH_3-N$ (linear, P=0.063) increased. By increases of inoculant application levels on 14 days of FCM incubation, the increases were found on dry matter (DM) (quadratic, P=0.085), CP (quadratic, P=0.059), acid detergent fiber (quadratic, P=0.056), in vitro DM digestibility (linear, P=0.002), rumen total volatile fatty acid (VFA) (linear, P=0.057), and rumen iso-butyrate (linear, P=0.054). However, the decreases were found on bacterial count (linear, P=0.002), propionate (linear, P=0.099), and butyrate (quadratic, P=0.082). On 21 days of FCM incubation, in vitro DM digestibility (linear, P=0.002) and total VFA (linear, P=0.001) increased by increases of inoculant application levels, whereas the contents of CP (quadratic, P=0.034) and neutral detergent fiber (quadratic, P=0.047) decreased. These results indicate that the FCM with a medium level of inoculant application and 14 of fermentation had beneficial effects by increasing DM digestibility and rumen total VFA content, without altering bacterial count.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 버려지는 밤에 유용미생물을 접종함으로써 소화율을 개선시키는 한편, 유용미생물과 밤의 유효성분에 의한 축산환경과 경영성 개선 가능성을 분석하기 위하여 미생물의 첨가수준이 밤 발효사료의 영양소 함량, bacteria 수 및 반추위 내 발효특성에 미치는 영향을 조사하였다.

제안 방법

밤 발효사료 제조를 위해 대조구(Control)는 건조분쇄 밤, 당밀, 물 및 미생물을 1 kg, 3 g, 480 mL 및 20 mL의 비율로 25 kg을 혼합하였다. 이를 기준으로 미생물 첨가수준을 달리하는 각 처리구를 혼합한 후 4반복으로 5 kg씩을 발효용기에 넣고 밀봉하여 39°C 배양기에서 7, 14 및 21일간 발효시켰다. 발효기간 종료 후에는 발효용기를 개봉하여 영양소 함량(500 g), bacteria(20 g) 및 반추위 내 발효특성(100 g) 분석을 위한 시료를 채취하였다.

대상 데이터

처리구로는 건조분쇄 밤 1 kg 당 미생물을 20 mL 접종한 대조구(Control), 40 mL 접종한 중첨가구(Medium) 및 80 mL 접종한 고첨가구(High)로 3처리구를 설정하였다. 본 시험에서 사용한 미생물은 Lactobacillus acidophilus(1.2 × 10¹⁰ cfu/g), Bacillus subtilis(2.1 × 10¹⁰ cfu/g) 및 Saccharomyces cerevisiae(2.3 × 10¹⁰ cfu/g)가 혼합된 복합균주를 사용하였다. 밤 발효사료 제조를 위해 대조구(Control)는 건조분쇄 밤, 당밀, 물 및 미생물을 1 kg, 3 g, 480 mL 및 20 mL의 비율로 25 kg을 혼합하였다.
시험에서 이용된 밤은 경남 합천군 소재 밤 재배 농가에서 구입하였으며, 파쇄기로 파쇄한 후 60°C 건조기에서 48시간 건조하였다. 건조된 밤은 분쇄기를 이용하여 입자도가 4-6 mm가 되도록 분쇄하여 밤 발효사료 제조에 이용하였다.
5%였다(Table 1). 처리구로는 건조분쇄 밤 1 kg 당 미생물을 20 mL 접종한 대조구(Control), 40 mL 접종한 중첨가구(Medium) 및 80 mL 접종한 고첨가구(High)로 3처리구를 설정하였다. 본 시험에서 사용한 미생물은 Lactobacillus acidophilus(1.

데이터처리

본 시험에서 얻어진 결과는 SAS program(SAS, 2002)의 GLM procedure를 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 처리구간의 유의성 검증은 Tukey test를 이용하여 분석하였다. 또한 Polynomial contrasts를 이용하여 미생물 대체 수준이 발효사료의 영양소 함량과 반추위 내 발효특성에 미치는 효과(Liner, Quadratic)를 분석하였다.

이론/모형

Gas production system에서 채취된 액상 시료는 12,000 rpm에서 15분간 원심분리한 후 상층을 수거하여 반추위 내 NH₃-N과 VFA 분석에 이용하였다. NH₃-N 함량은 Chaney and Marbach(1962)의 비색법을 이용하여 분석하였으며, VFA 함량은 UV detector(L-2400, Hitachi, Tokyo, Japan)와 column(Metacarb 86H, Varian, Palo Alto, USA)이 장착된 HPLC(L-2200, Hitachi, Tokyo, Japan)를 이용하여 분석하였다(Adesogan et al., 2004).
조회분 함량은 550°C 회화로(Muffle furnace, Nabertherm^® , Lilienthal, Germany)에서 4시간 분해하여 측정하였다. Neutral Detergent Fiber (NDF)와 Acid Detergent Fiber(ADF) 함량은 Ankom 200 fiber analyzer(Ankom Technology, Macedon, NY, USA)를 이용하여 Van Soest(1991)법에 준하여 분석하였다. 밤 발효사료의 bacteria 수를 분석하기 위해 시료 20 g과 증류수 200 mL를 믹서기에서 30초간 혼합하고 거즈로 걸러준 후 멸균 희석액(0.
시료의 수분은 105℃ 건조기(OF-22GW, Jeio Tech, Seoul, Korea)에서 24시간 건조하여 측정하였다. 조단백질과 조지방 함량은 AOAC(1990)에 준하여 Kjeldahl 분석법(B-324, 412, 435 and 719Titrino, BUCHI, Essen, Germany)과 Soxhlet 분석법(OB-25E, JeioTech, Seoul, Korea)으로 분석하였다. 조회분 함량은 550°C 회화로(Muffle furnace, Nabertherm^® , Lilienthal, Germany)에서 4시간 분해하여 측정하였다.

성능/효과

반면 발효기간이 증가할수록 밤 발효사료의 bacteria 수는 감소하였으며, 미생물 첨가수준이 높은 high 처리구에서 그 경향이 뚜렷하게 나타났다. 따라서 밤 발효사료 제조 시에는 medium 수준의 미생물을 첨가하여 14일까지 발효시키는 것이 축산 환경개선과 경영성 증진에 가장 유리할 것으로 판단된다.
밤 발효사료 제조 시 미생물 첨가수준이 증가함에 따라 발효 7일에는 조단백질 함량이 감소하였으나, 발효 14일과 21일에는 건물 소화율과 반추위 내 total VFA 함량이 개선되었다. 반면 발효기간이 증가할수록 밤 발효사료의 bacteria 수는 감소하였으며, 미생물 첨가수준이 높은 high 처리구에서 그 경향이 뚜렷하게 나타났다. 따라서 밤 발효사료 제조 시에는 medium 수준의 미생물을 첨가하여 14일까지 발효시키는 것이 축산 환경개선과 경영성 증진에 가장 유리할 것으로 판단된다.
밤 발효사료 제조 시 미생물 첨가수준이 증가함에 따라 발효 7일에는 조단백질 함량이 감소하였으나, 발효 14일과 21일에는 건물 소화율과 반추위 내 total VFA 함량이 개선되었다. 반면 발효기간이 증가할수록 밤 발효사료의 bacteria 수는 감소하였으며, 미생물 첨가수준이 높은 high 처리구에서 그 경향이 뚜렷하게 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	발효사료란?	한편 발효사료란 유용미생물을 이용하여 사료를 발효시킨 것으로, 미생물의 성장단계에서 유래한 소화효소에 의해 가축의 사료 섭취량과 이용률이 개선되는 것으로 보고되었다(Fuller, 1989; Golueke and Diaz, 1991; Dunne, 2011; Oh et al., 2017).
	밤의 영양적 특징은?	밤은 중국, 남미, 북미 및 일본 등이 주요 생산국이며, 국내에서도 연간 약 80,000 톤 이상 생산되어 식품용으로 이용하고 있다(FAOSTAT, 2010). 밤의 영양적 특징으로는 조단백질(4%)과 조지방(1%) 함량은 낮지만, 수용성 당을 비롯한 탄수화물 함량(41%)이 높고 철분, 칼슘, 비타민 C, 비타민 B1이 풍부한 것으로 보고되었다(Ciesla, 2002; De Vasconcelos et al., 2010).
	발효사료의 장점은?	, 2017). 또한 사료 첨가용 항생제의 사용이 금지됨으로 인해 유용미생물에서 유래한 천연항생물질이 항생제 대체제로 이용 가능하다는 연구들도 다수 보고되고 있다(Mohan et al., 1995; Shin et al.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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