[논문]이유자돈 사료 내 동애등에(Hermetia illucens)의 첨가가 분변지수, 혈액성상, 면역반응 및 소장형태에 미치는 영향

최요한; 김조은; 정현정; 조은석; 김동우; 김진수

doi:10.5762/kais.2020.21.4.392

이유자돈 사료 내 동애등에(Hermetia illucens)의 첨가가 분변지수, 혈액성상, 면역반응 및 소장형태에 미치는 영향
Effects of Hermetia Illucens Supplementation on Fecal Score, Blood Profiles, Immune Response and Small Intestinal Morphology in Weaned Pigs 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.4, 2020년, pp.392 - 399

최요한 (농진청 국립축산과학원 양돈과) , 김조은 (농진청 국립축산과학원 양돈과) , 정현정 (농진청 국립축산과학원 양돈과) , 조은석 (농진청 국립축산과학원 양돈과) , 김동우 (강원대학교 동물생명과학대학 동물산업융합학과) , 김진수 (강원대학교 동물생명과학대학 동물산업융합학과)

초록
AI-Helper

본 실험은 사료 내 동애등에(HI, Hermetia illucens)의 첨가가 이유자돈의 분변지수, 혈액성상, 면역반응 및 소장형태에 미치는 영향을 구명하기 위해 수행하였다. 본 실험을 위해 총 24두의 이유자돈(Landrace×Yorkshire×Duroc; 5.86±0.13 kg)을 공시하였으며, 개시체중에 기반하여, 4처리 6반복, 반복당 1두씩 완전임의 배치하였다. 실험기간은 0~14일간 진행하였다. 실험 처리구는 옥수수-대두박 기초사료를 대조구로 하여 기초사료 내 HI를 1, 2 및 3% 첨가한 처리구가 포함되었다. 혈액성상에서 사료 내 HI의 첨가수준이 증가함에 따라 혈중 단핵구(p<0.01)와 호산구(p<0.05)가 유의적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 적혈구는 선형적으로 감소하는 경향이 관찰되었다(p=0.08). 한편, 면역반응에서 혈 중 TNF-α의 수치는 사료 내 HI의 첨가수준이 증가함에 따라 선형적으로 감소하는 경향이 관찰되었으며(p=0.067), 분변지수 또한 HI의 첨가수준이 증가함에 따라 선형적으로 감소하는 경향이 관찰되었다(p=0.058). 소장형태에서 십이지장의 융모 높이는 HI의 첨가수준이 증가할수록 개선되는 유의적인 효과가 나타났다(p<0.05). 본 실험의 결과들을 종합해 보면, 사료 내 HI 첨가는 이유자돈의 설사저감, 면역반응 및 소장형태에 긍정적인 효과를 미치는 것을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was undertaken to determine the effects of feed supplementation with Hermetia illucens (HI) on the fecal score, blood profiles, immune response, and small intestinal morphology in weaned pigs. A total of 24 weaned pigs (Landrace×Yorkshire×Duroc; 5.86±0.13 kg) were randomly allotted to 4 treatments and 6 replicates on the basis of initial body weight. The experiment was accomplished over 0-14 days. The dietary treatments included a corn-soybean meal diet supplemented with 0, 1, 2, and 3% HI. A linear response to increasing dietary HI was observed for the number of monocytes (p<0.01) and eosinophils (p<0.05), whereas red blood cells tended to decrease with increasing HI levels. Plasma TNF-α levels were also determined to linearly decrease with HI supplementation (p=0.07). Moreover, a linearly decreasing tendency (p=0.06) was observed in the fecal score with increasing dietary levels of HI. Weaned pigs fed diets supplemented with increasing dietary concentrations of HI showed linearly improved (p<0.05) duodenal villus height during the study period. Taken together, these results indicate the beneficial effects of HI on diarrhea reduction, immune response, and small intestinal morphology in weaned pigs.

주제어

표/그림 (5)

표 Table 1. Chemical composition of the experimental diet
그림 Fig. 1. Effects of supplementation Hermetia illucens on fecal score of weaned pigs.
표 Table 2. Effects of Hermetia illucens supplementation on blood profiles of weaned pigs
표 Table 3. Effects of dietary supplementation of Hermetia illucens on immune response of weaned pigs
표 Table 4. Effects of Hermetia illucens supplementation on small intestinal morphology of weaned pigs

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 본 연구는 자돈의 이유 시 사용되는 사료 내동애등에의 첨가별 수준이 분변지수, 혈액성상, 면역반응및 소장 융모의 형태학적 발달에 미치는 영향을 구명하고자 수행하였다.
본 연구는 사료 내 동애등에 첨가수준이 이유자돈의분변지수, 면역반응, 혈액성상 및 소장 융모 형태에 미치는 영향을 구명하기 위해 실시하였다. 연구결과, 동애등에 첨가수준이 증가함에 따라 분변지수가 선형적으로 감소하는 경향이 관찰되었으며, 혈 중 단핵구와 호산구의수치가 감소하는 것으로 나타났다.

제안 방법

2N H2SO4를 넣고 반응을 정지시킨 후, micro-platereader(Benchmark Plus, Bio-Rad Laboratories,USA)로 450 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 작성된 표준곡선을 이용하여 IL-1β, IL-6, IgG TNF-α의 함량을구하였다.
혈액성상을 분석하기 위하여 실험이 종료되는 시점(14일)에 모든 돼지의 경정맥에서 혈액을 채취하여EDTA가 처리된 vacutainer tube과 separate serumtube에 각각 5 mL씩 담았다. EDTA에 수집한 혈액은24시간 안에 혈구 분석기(HEMAVET, Drew ScientificInc., Oxford, CT)를 이용하여 백혈구(WBC, whiteblood cell), 헤모글로빈(Hb, hemoglobin), 림프구(LY,lymphocyte), 호중구(NE, neutrophil), 단핵구(MO,monocyte), 호산구(EO, eosinophil) 및 호염구(BA,basopgil)를 측정하였다.
본 실험에서 도출된 모든 결과 값은 실험구의 반복(개체)별에서 얻어진 수치로 분석하였다. 통계분석을 위해통계프로그램 SAS(version 8.
분변의 굳기에 따라 0∼4의 점수를 부여했으며,매우 단단함(0점), 단단함(1점), 무름(2점), 매우 무름(3점) 및 액상(4점) 정도로 측정하였다.
분변지수 측정은 실험개시 후부터 종료 시까지 매일 2회 오전 8시와 오후 8시에 모든 공시축을 대상으로 실시하였다. 분변의 굳기에 따라 0∼4의 점수를 부여했으며,매우 단단함(0점), 단단함(1점), 무름(2점), 매우 무름(3점) 및 액상(4점) 정도로 측정하였다.
실험설계는 사료 내 동애등에의 첨가수준에 따라 0%를 대조구로 하여 각각 1, 2 및 3% 첨가구로 설계하였으며, 총 4처리 6반복, 반복당 1두씩 완전임의 배치하였다.본 실험기간은 개시(0일) 후 14동안 진행하였다.
융모 높이(VH, villus height)와 융와 깊이(CD,crypt depth)를 측정하기 위하여 10% formalin 용액에보존되어 있던 시료를 paraffin으로 고정시킨 후 6 ㎛크기로 절단하여 azure A와 eosine으로 염색하였다. 염색한 시료는 40배 배율에서 전자현미경으로 측정하였으며[20], 이들 간의 비율(VH/CD, villus height : cryptdepth ratio)은 융모 높이에 융와 깊이를 나누어 산출하였다.
융모 높이(VH, villus height)와 융와 깊이(CD,crypt depth)를 측정하기 위하여 10% formalin 용액에보존되어 있던 시료를 paraffin으로 고정시킨 후 6 ㎛크기로 절단하여 azure A와 eosine으로 염색하였다. 염색한 시료는 40배 배율에서 전자현미경으로 측정하였으며[20], 이들 간의 비율(VH/CD, villus height : cryptdepth ratio)은 융모 높이에 융와 깊이를 나누어 산출하였다.
혈액 내 cytokine 분비량을 측정하기 위하여 porcineIL-1β, IL-6, IgG, TNF-α kit(BD biosciences, USA)를 이용하였다.
혈액성상을 분석하기 위하여 실험이 종료되는 시점(14일)에 모든 돼지의 경정맥에서 혈액을 채취하여EDTA가 처리된 vacutainer tube과 separate serumtube에 각각 5 mL씩 담았다. EDTA에 수집한 혈액은24시간 안에 혈구 분석기(HEMAVET, Drew ScientificInc.

대상 데이터

본 실험에 사용된 옥수수-대두박-유제품 기초배합사료는 National Research Council[19]에 기준하여 권장하는 영양소 수준을 충족하거나 초과하도록 하였다. 설정된 실험사료의 화학적 조성은 Table 1에 나타내었으며, 가루형태로 배합하였다.
소장 내 융모의 형태학적 변화를 관찰하기 위하여 실험 종료 시 모든 실험축(총 24두)을 도살하였으며, 십이지장, 공장 및 회장을 5 cm 적출하였다. 채취한 소장 시료는 식염수로 세척한 다음 10% formalin 용액에 침지하여 전자현미경으로 관찰할 때까지 냉장 보관하였다.
이유자돈 사료 내 동애등에의 수준별 첨가가 분변지수, 혈액성상, 면역반응 및 소장 융모의 형태학적 변화에미치는 영향을 구명하기 위하여 평균 체중이 5.86±0.13kg인 3원 교잡종(Landrace×Yorkshire×Duroc)의 이유자돈 24두(생후 23일령)를 공시동물로 사용하였으며,개체 간 변이를 줄이기 위해 인공수정 시 사용된 정액은같은 종돈에서 생산된 것으로 사용하였다.

데이터처리

본 실험에서 도출된 모든 결과 값은 실험구의 반복(개체)별에서 얻어진 수치로 분석하였다. 통계분석을 위해통계프로그램 SAS(version 8.2)의 general linearmodel procedure[21]를 이용하였으며, 사료 내 동애등에 첨가수준에 따른 linear(L)와 quadratic(Q) 효과를분석하였다. 통계 유의적 차이는 유의수준 0.

이론/모형

실험사료와 물은 원하는 시간에 섭취할 수 있도록 자유채식 시켰으며, 기타 첨가제나 약품은 일체사용하지 않았다. 실험을 진행하는 동안의 이유자돈의 일반적인 사양관리는 본 연구실의 관행법에 준하여 실시하였다.

성능/효과

단핵구와 호산구의 비중은 동애등에의 첨가수준이 증가함에 따라 선형적으로 증가하는 유의적 효과가 나타났다(p<0.05) 이를 제외한 항목에서는 동애등에 첨가에 따른유의적인 효과가 나타나지 않았다.
동애등에의 첨가수준이 증가함에 따라 십이지장의 융모높이가 유의적으로 증가하는것으로 나타났으며(p<0.05), 공장의 융와깊이는 동애등에 첨가수준이 증가함에 따라 감소하는 경향이 관찰되었다(p=0.057).
소장 중 십이지장의융모길이가 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 이유자돈사료 내 동애등에를 3%까지 첨가하여도 혈액성상, 면역반응, 소장형태 및 분변지수에 부정적인 영향을 나타내지않으며, 설사 저감 및 친염증성 사이토카인 저감에 긍정적인 효과가 있음을 시사한다.
면역반응 분석결과, IL-1β, IL-6, IgG는 동애등에 첨가에 따른 유의적인 효과는 나타나지 않았으나, TNF-α는 동애등에 첨가 수준이 증가함에 따라 감소하는 경향이 관찰되었다(p=0.067).
본 실험기간 동안 모든 처리구 내 전 시험축에서 고통혹은 염증반응이 발견되지 않았음에도 불구하고 동애등에 첨가수준에 따라 단핵구와 호산구가 증가한 것은 설명하기 어려울 것으로 보이나, 소아의 단백민감성 호산구위장관염에 관한 연구[22]에서 유아기 이유식 시작 시 이종 단백질에 의한 호산구의 증가와 면역 특이질을 나타내 본 연구결과와 유사하였다. 본 연구결과 또한 모유에서 이유식으로 전환됨에 따라 이종 단백질에 의해 호중구가 증가한 것으로 판단된다. 한편, 혈액성상 내 모든 지표는 생리학적으로 정상적인 범위 안의 수치[23]를 나타내어, 특이적인 문제는 없는 것으로 여겨진다.
이유자돈 사료 내 동애등에의 첨가별 수준이 이유 후14일간 분변지수에 미치는 영향은 Fig 1과 같다. 사료내 동애등에 첨가수준이 증가함에 따라 분변지수가 선형적으로 감소하는 경향이 관찰되었다(p=0.058).
본 연구는 사료 내 동애등에 첨가수준이 이유자돈의분변지수, 면역반응, 혈액성상 및 소장 융모 형태에 미치는 영향을 구명하기 위해 실시하였다. 연구결과, 동애등에 첨가수준이 증가함에 따라 분변지수가 선형적으로 감소하는 경향이 관찰되었으며, 혈 중 단핵구와 호산구의수치가 감소하는 것으로 나타났다. 소장 중 십이지장의융모길이가 증가하는 것으로 나타났다.
이유자돈 사료 내 동애등에의 첨가수준이 혈액성상에미치는 영향은 Table 2와 같다. 혈액성상 분석결과, 사료 내 동애등에 첨가수준이 증가함에 따라 적혈구의 수치가 선형적으로 감소하는 경향이 관찰되었다(p=0.080).단핵구와 호산구의 비중은 동애등에의 첨가수준이 증가함에 따라 선형적으로 증가하는 유의적 효과가 나타났다(p<0.

후속연구

AMPs는 LPS에 의해 자극되어 생산되는 TNFα, IL-6 등과 같은 사이토카인 생성을 억제하는 것으로보고되었다[28]. 따라서 chitin, AMPs 및 lauric acid등 다양한 면역물질을 함유하고 있는 동애등에를 이유자돈에게 급여할 경우 산화스트레스를 억제하여 사이토카인 등과 같은 면역작용에 긍정적인 영향을 미칠 수 있을것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	동애등에가 원료사료로서 활용될 때 장점으로 기대할 수 있는 것은?	이와 같은 선행 연구결과들을 보아 동애등에는 이유자돈 사료 내 약리학적 기능을 동반하는 원료사료로서 활용가치가 매우 크다. 이는 자돈의 이유시기 설사 저감 효과와 더불어 소장 내 융모 발달에 기여할 수 있으며, 특히 설사 저감 시 이유자돈 생산성 향상을 통한 양돈농장의 경제성 개선을 기대할 수 있다. 그러나 이와 관련된연구는 매우 미흡한 실정이다.
	동애등에란?	동애등에(Hermetia illucens)는 파리목(Diptera) 동애등에과(Stratiomyidae)에 속하는 곤충으로서 단백질이 40% 이상, 에너지가 30% 이상 함유되어 사료자원으로써 활용가치가 매우 높다[9]. 이와 관련하여 돼지의 성장, 영양소 소화율, 혈액성상에 관련된 활용 연구가 활발히 진행되고 있으며[10,11,12,13], 이유자돈 사료 내 동애등에를 3~10%까지 사용한 결과 성장에 부정적인 영향 없이 대조구와 동일한 성장을 나타냈다는 연구들이보고되었다[8,10,14].
	곤충 자원이 사료원료로써 주목되고 있는 이유는?	한편, 사료원료로써 주목되고 있는 곤충 자원은 어류나 포유류와 같은 것들에 비해 성장속도가 매우 우수하여, 단위/시간당 주요 영양소의 생산량이 매우 높은 편에속한다[5,6,7]. 또한 생산비용이 비교적 저렴하여 식품,화장품, 의료 등 다양한 분야에서도 차세대 산업자원으로주목하고 있다[8].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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