초록 ▼

현재 국내 양돈 농가의 생산 비용 중 사료비용이 차지하는 비중은 전체의 약 60~70%로 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 그렇기 때문에 국내 양돈 산업의 가장 시급한 과제가 생산비, 그 중에서도 바로 사료비용의 절감이다. 특히 돼지는 주로 배합사료에 의하여 사육이 이루어지는데, 국내의 경우 연간 5,169천 톤에 달하는 양돈용 배합사료의 대부분을 수입에 의존하고 있는 실정이다(신 등, 2007). 최근 사료 원료가격이 급등함에 따라 농가의 사료비 부담이 더욱 늘어나고 있는 실정으로 많은 농가에서 조사료 혹은 식품·농업부산물을 사료로

현재 국내 양돈 농가의 생산 비용 중 사료비용이 차지하는 비중은 전체의 약 60~70%로 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 그렇기 때문에 국내 양돈 산업의 가장 시급한 과제가 생산비, 그 중에서도 바로 사료비용의 절감이다. 특히 돼지는 주로 배합사료에 의하여 사육이 이루어지는데, 국내의 경우 연간 5,169천 톤에 달하는 양돈용 배합사료의 대부분을 수입에 의존하고 있는 실정이다(신 등, 2007). 최근 사료 원료가격이 급등함에 따라 농가의 사료비 부담이 더욱 늘어나고 있는 실정으로 많은 농가에서 조사료 혹은 식품·농업부산물을 사료로 이용하고자 하는 움직임이 활발해지고 있다(송 등, 2007; 한 등, 1967; Wilfart. A 등, 2007). 하지만 이러한 조사료 및 부산물들은 고 섬유성 사료로서, 돼지에 급여시 사료 이용성이 감소 될 뿐만이 아니라 과도한 부피 때문에 기호성이 떨어지게 되므로(한국 사양표준 돼지, 2007) 결국 생산성 저하로 이어지게 된다. 현재 이에 대한 개선 방안으로 다양한 섬유질 사료의 이용성에 관한 연구들(Stahly와 Cromwell, 1986; Schoenherr 등, 1989; Anugwa 등, 1989)이 진행되고 있다. 이를 국내 양돈 산업에 적용할 경우, 이용 효율이 낮은 각종 조사료 및 부산물 등과 같은 부존자원들을 활용하는 것이다. Cellulose나 lignin과 같이 가축이 소화하기 어려운 섬유질을 미생물 발효과정을 통해 이용성을 증진시킴으로서 사료의 대부분을 수입에 의존하는 국내 양돈농가에 큰 보탬이 될 수 있다. 특히, 섬유질 사료자원의 이용은 사료비 절감 차원에서 뿐만이 아니라 돼지의 건강증진 및 돈육품질 향상에도 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 대표적인 예로, 돼지의 생리적인 면에 있어 임신돈의 경우 분만전후에 나타나는 심한 변비가 무유증과 결부 될 수 있어 충분한 물 섭취와 고섬유질 사료의 급여가 필요하며(Ramonent 등, 1999), 연 산성 유지 및 자돈의 성장 극대화를 위해 임신돈의 사료량을 제한함에 따라 스트레스를 받을 수 있는데(King, 1989), 이러한 스트레스를 최소화하기 위해 유럽에서는 조사료를 급여하여 임신돈의 포만감을 형성하고(Zoiopoulos 등 1982; Zoiopoulos 등 1983), 포유돈에 있어서는 변비를 방지하는 등의 효과가 보고되고 있다(Mroz 등, 1986). 에너지 이용측면에 있어서도 돼지의 대장에서 섬유질의 미생물 발효로부터 유래된 휘발성지방산(VFA)은 육성비육돈의 경우 유지정미에너지(NEm)의 15~24%를 공급할 수 있다고 보고되어져 있으므로 (Dierick 등, 1989; McBurney와 Sauer, 1993), 조사료 섬유질의 적절한 전처리 방법을 통해 에너지 이용효율을 극대화 할 수 있을 것으로 기대된다. 그 중에서도 보리는 대표적인 섬유질 사료작물중 하나로 돈육의 품질 향상을 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며(Chung 등, 1998; 신 등, 2008), 가축의 에너지원으로서 양돈에도 이용되어 왔고(Newman 등, 1990), 옥수수, 쌀, 밀과 함께 가장 많은 양이 생산되어지는 4대 곡물 중 하나이다(FAO, 2002). 본 연구에서 섬유소 공급원으로 사용되어진 청보리의 경우 ha당 건물수량이 호밀과 이탈리안 라이그라스와 비슷하고, 총가소화영양소(TDN) 함량이 65%내외 이며, 황숙기로 갈수록 에너지 함량이 높아지기 때문에(김 등, 2003) 돼지의 에너지 요구량을 충족시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이 외에도 섬유질 사료이용 및 생균제의 첨가를 통한 돈분뇨 악취 저감 효과에 대한 다양한 연구가 진행되어 보고되고 있다(유 등, 2007; 장 등, 2007; 진 등, 2006). 국내 발효사료 개발에 관한 연구 또한 오래 전부터 활발히 수행되어 담자균을 이용한 발효사료(홍 등, 1985), 남은 음식물 발효사료(박 등, 1999), 농산 폐기물을 이용한 발효사료(이 등, 1975; 안 등, 2000), 대두피를 이용한 발효사료(이 등, 1972) 국균 발효사료(김 등, 1964), 볏짚 발효사료(홍 등, 1988), Aspergillus와 Saccharomyces를 첨가한 맥주박 발효사료(신 등, 2005; 박 등, 2005, 2006), 육림 부산물 발효사료(문 등, 2002), 포도 발효사료(정 등, 2006), 알코올 발효사료(신 등, 2007) 등의 연구가 수행되었으나, 이들 대부분의 발효사료 연구는 반추동물에 대해 수행된 것으로 국내 양돈용 발효사료는 남은 음식물을 이용한 발효사료 (박 등, 2004, 2005; 정 등, 2001), 키토산 발효사료(김 등, 2004), 톱밥 발효사료(이 둥, 1997)에 대한 연구보고가 있으며, 조사료로 호맥 사일리지에 대한 연구가 수행되었고 청보리 사일리지를 돼지에 적용한 연구가 진행되고 있으나, 청보리를 이용한 양돈의 섬유질 이용률 개선과 분뇨 악취저감을 위한 양돈용 발효사료의 개발에 대한 국내연구에 대한 보고가 없으며, 특히 발효과정 중 많은 대사산물을 얻을 수 있으며 생산비용이 저렴하게 소요된다는 장점을 가지고 있는 동시에 발효공정을 거쳐 생산된 제품에서 생균 보다는 대사물질 혹은 효소 등을 통해 가축에게 유용한 물질들을 생산해 낸다는 고상발효법을 이용한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구는 양돈에게 난소화성 사료인 청보리를 고상발효 시켜 급여함으로써 섬유질 소화율 개선 및 조사료 이용성 향상에 대한 효과를 구명하고자 실시하였다.

Abstract ▼

1. Selection of cellulolytic microorganisms for whole crop barley fermentation feed for swine
The objective of this study was to select superior microorganisms for cellulose degradation by enzymatic characteristics and cellulose degradation ability. Seventeen strains of Aspergillus niger and 11 s

1. Selection of cellulolytic microorganisms for whole crop barley fermentation feed for swine
The objective of this study was to select superior microorganisms for cellulose degradation by enzymatic characteristics and cellulose degradation ability. Seventeen strains of Aspergillus niger and 11 strains of Bacillus licheniformis received from Korean Culture Center of Microorganisms(KCCM) were investigated. The activities of cellulolytic enzymes such as CMCase, xylanase and Avicelase were determined. At the first, comparing the cellulolytic enzyme activities of the microbes cultured in the liquid media indicated that 10 strains of A. niger and 3 strains of B. licheniformis were higher in those enzyme activities. And then, the solid state fermentation of the 13 bacteria and fungi were carried out in which B. licheniformis KCCM 11378 and 40934, and A. niger KCCM 60357, 12693 and 32005 were significantly higher in the cellulolytic enzyme activity(p<0.05). Again, specific enzyme activities
of B. licheniformis KCCM 40934(289.89 IU/g CMCase, 1,255.34 IU/g xylanase and 13.43 IU/g Avicelase) and A. niger KCCM 60357(823.98 IU/g CMCase, 2,848.73 IU/g xylanase and 101.74 IU/g Avicelase) were significantly higher than those of the other microorganisms. CMCase(63.36μm/min/ml) and xylanase(140.17μm/min/ml) activities of B. licheniformis(KCCM 40934) in 5 day cultivation were significantly higher than 3 and 4 day incubations(p<0.05). And CMCase (66.28μm/min/ml) activities of A. niger(KCCM 60357) in 3 day incubation were significantly increased compared with the prolonged incubation(p<0.05). The 60% moisture content were chosen for the solidstate fermentation of whole crop barley in which the cellulolytic enzyme activities were highest. Finally, A. niger KCCM 60357 and B. licheniformis KCCM 40934 were selected for the further research.
2. Effects of dried whole crop barley treated with cellulolytic microorganisms on in vitro colonic fermentation and whole tract digestibility in swine
The experiment was conducted to observe the effects of dried whole crop barley treated with cellulolytic microorganisms (Aspergillus niger KCCM 60357 and Bacillus licheniformis KCCM 40934) on the chemical composition, in vitro colonic fermentation and whole tract digestibility of whole crop barly in swine. Whole crop barley were fermented with control, A. niger, B. licheniformis and co-culture of A. niger and B. licheniformis(Mixture) for 3 days at 30℃. In the feed chemical composition, CP contents of A. niger(7.52%) and B. licheniformis(7.77%) were significantly higher than control(6.81%) (p<0.05). In vitro whole tract digestibility was significantly increased in B. licheniformis(49.61%) compared with control(45.65%) (p<0.05). The in vitro colonic fermentation of dried whole crop barley with cellulolytic microorganisms showed significantly higher CH4 contents than A. niger, B. licheniformis and Mixture at 18h incubation(p<0.05). DM digestibilities of A. niger(55%) and B. licheniformis(57.02%) were significantly higher than control(43.74%) (p<0.05). Ammonia-N was significantly increased in A. niger, B. licheniformis and Mixture relative to control at 24hour incubation (p<0.05). Xylanase activities of A. niger, B. licheniformis and Mixture were significantly higher than control at 24hour incubation(p<0.05). Concentrations of total VFA were significantly increased in B. licheniformis(12.61mM) at 24hour incubation(p<0.05).

목차 Contents

• 표지...1
• 요약문...3
• SUMMARY...10
• 제 1 장 서 론...13
• 제1절 연구개발의 목적...13
• 제2절 연구개발의 필요성...13
• 제3절 연구개발의 최종목표...14
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...15
• 제1절 국내 연구동향...15
• 제2절 국외 연구동향...16
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...17
• 제1절 양돈용 청보리 발효사료내 난소화성 섬유질 이용성 증진 기술 개발...17
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...45
• 제1절 목표대비 대외달성도...45
• 제2절 정량적 성과...45
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...46
• 제1절 학술발표...46
• 제2절 실용화 및 산업화 성과...46
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...48
• 제1절 양돈을 위한 섬유질 사료공급 연구...48
• 제2절 양돈의 각 사양단계별 미생물 제제 공급 효과...48
• 제3절 발효 사료의 사료적 가치 증진 효과...49
• 제4절 발효사료 제조에 있어 고상발효의 이점...50
• 제 7 장 참고문헌...53