[논문]조사료의 종류와 사료 내 영양소 수준이 흑염소의 반추위 in vitro 발효성상과 메탄생성에 미치는 영향

이진욱; 김관우; 류채화; 이성수; 이상훈; 전다연; 노희종; 최낙진

doi:10.11625/kjoa.2019.27.4.529

[국내논문] 조사료의 종류와 사료 내 영양소 수준이 흑염소의 반추위 in vitro 발효성상과 메탄생성에 미치는 영향
Effect of Different Forage Source and Nutrient Levels in Diet on in vitro Goat Rumen Fermentation and Methane Production 원문보기

韓國有機農業學會誌 = Korean journal of organic agriculture, v.27 no.4, 2019년, pp.529 - 540

이진욱 (국립축산과학원 가축유전자원센터) , 김관우 (국립축산과학원 가축유전자원센터) , 류채화 (전북대학교 입학본부) , 이성수 (국립축산과학원 가축유전자원센터) , 이상훈 (국립축산과학원 가축유전자원센터) , 전다연 (국립축산과학원 가축유전자원센터) , 노희종 (국립축산과학원 가축유전자원센터) , 최낙진 (전북대학교 동물자원과학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The present study investigated the effect of forage sources and their inclusion levels in diet on the rumen fermentation of Korea traditional goat. Timothy and alfalfa were used as forage sources. Forages were mixed with concentrate diet in different ratios. The ratios of forage to concentrate diets were varied to 1:9, 5:5 and 9:1. The rumen fluid of goat was gathered from slaughter house. Dry matter digestibility was decreased and methane production was increased as forage levels in diet was increased. When forage sources, timothy and alfalfa, were compared, groups with timothy showed greater methane production than the groups of alfalfa. Molar ratio of produced acetate and valerate were increased when forage level in diet was increased. In the case of propionate and butyrate, they were decreased as elevated forage levels in diet. The result of this study provided a basic information for rumen fermentation of Korean traditional goat and these information could be applied in the development of nutritional and feeding strategy.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

따라서 본 연구에서는 조사료의 종류와 사료 내 영양소 수준이 흑염소 반추위 발효성상 및 메탄발생량에 미치는 영향을 구명하고자 수행되었다.
본 시험은 조사료의 종류와 사료 내 영양소 수준이 반추위 발효 및 메탄생성량에 미치는 영향을 확인하기 위해 시행되었다.

제안 방법

본 시험은 조사료 종류(티모시(TIM)와 알팔파(ALF))와 3가지의 조농비율(1:9, LF; 5:5, MF 및 9:1, HF)을 요인으로 설정하여 총 6개의 시험구를 설정하였다. 조사료의 초종별 특성을 보기 위해 동일한 배합사료를 설정된 비율에 맞추어 혼합하여 사용하였고 시험에 사용된 사료의 성분은 Table 1에서 보는 것과 같다.
실험 배양개시 30분 전 반추위액을 O₂-free CO₂로 bubbling하여 pH를 6.5로 보정하고 NaHCO₃ 9.8 g, Na₂HPO₄2H₂O 4.62 g, KCl 0.57 g, NaCl 0.47 g, MgSO₄7H₂O 0.12 g, CaCl₂(CaCl₂2H₂O)/ 100 mL 4 g로 구성된 McDougall’s buffer solution (Troelsen and Hanel, 1966)과 반추위액을 4:1로 혼합하여 rumen inoculum으로 사용하였다. 또한 위액의 희석 및 여과 과정 동안 O₂-free CO₂를 분사하여 위액이 산소에 노출되지 않도록 혐기상태를 유지하였으며 Tilley와 Terry(1963)의 방법에 따라 3반복하여 실시하였다.

대상 데이터

실험을 위한 염소 반추위액은 농업회사법인 녹색흑염소(주)의 도축장에서 채취하였다. 채취된 위액은 4겹의 cheese cloth로 여과 후 O2-free CO₂가 충진된 2 L, flask (39℃)에 head space가 없도록 하고 산소의 침입을 차단하여 혐기 조건을 유지하였다.

데이터처리

반추위 발효 및 메탄생성량에 대한 처리효과의 유의성은 일반선형모형(General Linear Model)의 분산분석(Analysis of variance)으로 검정하였다. 각 시험구들에 대한 다중비교는 Duncan’s multiple range test로 수행하였다. 일련의 통계분석은 SPSS 프로그램(Version 18, IBM, NewYork, USA)을 사용하였다.
일련의 통계분석은 SPSS 프로그램(Version 18, IBM, NewYork, USA)을 사용하였다. 반추위 내 휘발성 지방산들의 생성량에 대한 몰 비율과 메탄 생성량간의 회귀분석은 선형회귀모형(Linear regression model)을 사용하여 분석하였고, 회귀모형분석은 R 프로그램(R core Team, 2013)을 사용하였다.
반추위 발효 및 메탄생성량에 대한 처리효과의 유의성은 일반선형모형(General Linear Model)의 분산분석(Analysis of variance)으로 검정하였다. 각 시험구들에 대한 다중비교는 Duncan’s multiple range test로 수행하였다.

이론/모형

pH는 발효가 종료된 배양병을 개봉한 후 pH meter (S20 Seven Easy™, Mettler-Toledo)를 이용하여 반추위액의 pH를 측정하였다. 반추위액의 암모니아태 질소 함량은 Chaney와 Marbach (1962)의 방법에 따라 진행되었으며, 4,000 rpm으로 15분간 원심 분리하여 사료입자가 제거된 반추위액의 상등액 20 uL에 phenol color reagent 1 mL 및 alkali hypochlorite reagent 1 mL를 완전히 혼합하여 37℃에서 15분간 반응 후 spectrophotometer (Optizen UV2120, Mecasis, Korea)를 이용하여 optical density 630 nm에서 측정하였다. 휘발성 지방산은 Erwin 등(1961)의 방법에 따라 실시되었다.
반추위액의 암모니아태 질소 함량은 Chaney와 Marbach (1962)의 방법에 따라 진행되었으며, 4,000 rpm으로 15분간 원심 분리하여 사료입자가 제거된 반추위액의 상등액 20 uL에 phenol color reagent 1 mL 및 alkali hypochlorite reagent 1 mL를 완전히 혼합하여 37℃에서 15분간 반응 후 spectrophotometer (Optizen UV2120, Mecasis, Korea)를 이용하여 optical density 630 nm에서 측정하였다. 휘발성 지방산은 Erwin 등(1961)의 방법에 따라 실시되었다. 사료입자가 제거된 반추위액의 상등에 1 mL에 metaphosphoric acid 200 uL를 첨가하여 30분 동안 정치 후, 13,000 rpm에서 원심분리 하는 전처리 과정을 거친 시료를 Nukol™, fused silica capillary column (0.

성능/효과

조사료의 종류와 사료 내 영양소 수준이 흑염소 in vitro 반추위 발효 12시간과 24시간대에 미치는 결과는 각각 Table 2와 Table 3에서 보는 것과 같다. 반추위 pH의 경우 THF와 AHF에서 유의적으로 높게 관찰되었고, ALF에서 유의적으로 낮게 나타났다. 반추위 내 pH는 반추위 내 발효 속도 및 정도를 파악할 수 있는 기본적인 지표이다.
반추위 발효 24시간대의 결과(Table 3)에서 티모시 시험구들(TLF, TMF, THF)에 비해 알팔파 시험구들(ALF, AMF, AHF)에서 낮은 메탄생성량을 나타내었다. 각 시험구들의 메탄 생성량을 조사료 비율에 관계없이 초종(티모시, 알팔파)에 따른 효과를 일원분산분석으로 분석한 결과 티모시에 비해 알팔파의 메탄생성량이 낮은 경향이 있는 것으로 나타났다(p = 0.
총 휘발성 지방산의 경우, 건물소화율과 같은 경향을 나타내었으며 TLF와 ALF에서 유의적으로 높게 나타났다. 초산의 경우 ALF에서 가장 높게 나타났으며 다음으로는 TLF에서 유의적으로 높게 나타났다.
초산과 뷰틸산에서 유의적인 관계가 관찰되었다. 흑염소 반추위 메탄발생량은 반추위에서 생성된 휘발성 지방산들 중에서 초산의 생성량이 증가할수록 유의적으로 증가하였고, 반대로 뷰틸산이 증가하면 반추위 내 메탄생성량은 감소하는 것으로 나타났다. 일반적으로 초산과 뷰틸산의 증가는 메탄 증가와 관련이 있는 것으로 알려져 있으나(Alemu et al.

후속연구

, 2011), 본 연구에서는 뷰틸산은 메탄생성량과 부의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 본 회귀 분석에서 사용된 자료의 개수가 부족하여 좀 더 많은 연구를 통해서 상관성을 분석할 필요가 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	메탄의 특징은?	지구온난화의 주범이 되는 온실가스는 이산화탄소(CO2)가 가장 널리 알려져 있으며, 그 외에도 메탄(CH4), 프레온(CFCs) 및 오존(O3) 등이 있다. 이 중 메탄은 이산화탄소보다 온난화효과가 21배 이상 강력하여 많은 주목을 받고 있다. 메탄가스는 주로 논, 습지대 및 화석연료의 연소 등으로부터 발생되며, 또한 반추동물의 호흡을 통해서도 발생된다(Ok et al.
	메탄을 생성하는 반추동물에는 무엇이 있는가?	메탄을 생성하는 반추동물에는 육우와 젖소가 가장 대표적이며 염소, 양, 사슴 및 낙타 등이 있다. 염소와 같은 중소가축의 생산 및 수요량이 매우 적게 나타나 연구의 대부분이 대형 반추동물을 대상으로 시행되어왔으나 최근 소비자의 인식변화와 함께 염소의 육용소비 및 사육두수 증가하여 염소에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다(Jeong et al.
	반추동물에 의한 메탄 발생이 반추가축의 경제적 손실과도 관련된 이유는?	반추동물에 의한 메탄발생은 지구 환경적 문제뿐만 아니라, 반추가축의 경제적 손실과도 연관되어 있다. 반추위 내에서 발생되는 메탄은 가축의 생산성과 연관 되는 사료 총 에너지의 손실과 연관되기 때문이다(Ok et al., 2012).

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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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