초록 ▼

Ⅴ. 연구개발결과
사료용 곤충 후보종(갈색거저리, 동애등에, 왕귀뚜라미, 슈퍼밀웜)의 영양성분 분석 결과를 토대로, 사료용 곤충으로 갈색거저리를 선정하였고, 갈색거저리 대량생산에서 우량종을 선별하고 계통을 유지하는 것이 중요하기 때문에 지역별 계대사육을 실시하여 우수개체를 선발하였다.
온도별 성충의 산란성 및 수명을 조사함으로서 산란성 향상을 위한 최적의 생식 환경조건을 구명하고자 하였고, 온도별 성충 경과일수에 대한 패턴을 분석한 결과, 유충의 효율적인 생산을 위해 사육조건은 27.5도가 가장 이상적인 조건임을 알 수

Ⅴ. 연구개발결과
사료용 곤충 후보종(갈색거저리, 동애등에, 왕귀뚜라미, 슈퍼밀웜)의 영양성분 분석 결과를 토대로, 사료용 곤충으로 갈색거저리를 선정하였고, 갈색거저리 대량생산에서 우량종을 선별하고 계통을 유지하는 것이 중요하기 때문에 지역별 계대사육을 실시하여 우수개체를 선발하였다.
온도별 성충의 산란성 및 수명을 조사함으로서 산란성 향상을 위한 최적의 생식 환경조건을 구명하고자 하였고, 온도별 성충 경과일수에 대한 패턴을 분석한 결과, 유충의 효율적인 생산을 위해 사육조건은 27.5도가 가장 이상적인 조건임을 알 수 있었다.
사육 환경 및 먹이 관리를 잘 해주면 산란기간을 연장하고, 산란량을 증가시킬 수 있다. 단백질원별 먹이 선호성을 조사한 결과, 먹이 선호성이 가장 높았던 어분을 첨가하여 산란성을 조사하였다. 밀기울 대조군에서는 산란기간이 44.67일, 산란수가 282.27개였으나, 어분 첨가군에서는 125일의 산란기간과 633.67개의 산란수를 나타냈다. 또한, 성충의 수명은 모든 실험군에서 암컷의 수명이 수컷보다 길었으며, 특히 어분 첨가군에서 밀기울 대조군에 비해 긴 수명이 관찰되었다. 최적의 알 보호환경 조건을 구명하고자 알 보호기간 실험을 진행하였다. 사육실(기류 0.029m/s) 안에서는, 밀기울로 알을 덮는 기간을 다르게 하더라도 부화율에는 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나, 기류가 평균 0.538m/s인 인큐베이터 안에서는 밀기울로 덮는 기간이 길어질수록 부화율이 증가되었다. 이 기류 하에서는 적어도 5일정도 알 보호기간이 있어야 부화율이 85% 이상임을 확인하였다.
번데기 보호 및 우화성충을 분리하기 위해 사육상자의 사료에 혼합된 거저리의 배설물을 자동으로 분리 배출할 수 있게 하는 거저리 배설물 분리장치 개발하였다.
거저리과 유충에게 수분공급용으로 주는 채소 및 과일을 대체하기 위해서 수분공급용 젤리를 개발하였다. 수분공급이 용이하며, 사육환경이 개선됨과 동시에 수분과다 공급에 의한 폐사를 막을 수 있어 거저리과 유충의 생존율이 증대되므로 농가의 소득향상에 도움이 될 것으로 기대한다.
사육 작업자의 노동력 강도를 고려하여 유충사육 표준상자의 디자인을 규격화하였다. 폴리프로필렌 박스(가로36 x 세로54 x 높이18 cm)는 가벼워서 작업자에게 용이하였으며, 유충 생육 상태 관찰에 적합하였다.
갈색거저리의 생산량 조절, 장기 보관 및 가공원료로 이용 시 건조과정은 상당히 중요하며, 농가에서 생산 가공 시 건조비용도 고려할 항목이다. 건조방법별 갈색거저리 유충의 영양성분을 분석하였다. 건조 갈색거저리 수분함유량은 80℃열풍건조에서 가장 낮았으며, 조지방은 동결건조처리군이 가장 낮았다. 건조방법에 따른 갈색거저리의 아미노산 성분 중 이소루신(IIe)은 높은 온도로 건조 할수록 함유량이 적음을 확인하였다. 무기성분은 칼슘이 80℃열풍건조에서 가장 적은 함유량을 보였으며, 인·칼륨·나트륨은 동결건조의 경우가 가장 함유량이 높았다. 아연ㆍ구리의 함유량은 건조온도가 높을수록 많아지는 것을 확인하였다.
전국 거저리 생산농가 및 업체 7개소에 대한 생산판매실태를 조사하였다. 거저리 사육 시 문제점을 조사한 결과, 사육시 먼지발생(25%)과 번데기의 수거 문제(25%)가 가장 심각했고, 사료비의 상승 문제(16.7%)가 뒤를 이었다. 그 외에도, 전체 사육기술의 효율화(자동화), 원인모를 폐사, 거저리의 기능성 부여 요구 등의 의견이 있었다. 이에, 사육 시 먼지방지나, 노동력이 적게 드는 번데기 수거기술 등의 사육기술 효율화를 위한 연구와 사료비 상승에 따른 저렴한 비용의 대체사료연구가 시급하며, 거저리의 질병연구와 사료 외 기능성 물질 구명에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.
갈색거저리의 특성, 증식기구 해명, 보존 및 관리, 기능성 분석 등에 관한 내용으로 구성된 실내 대량사육 시스템을 확립하기 위한 매뉴얼을 작성하였고, 주류부산물을 활용하여 양질의 저렴한 먹이원을 개발하고자 맥주박, 막걸리박 첨가에 따른 갈색거저리 유충의 발육특성을 조사하였다. 맥주박은 수분이 포함된 상태와 열풍건조 후 분쇄기로 마쇄한 상태의 두 가지를 실험에 활용하였고, 맥주박 및 건조 맥주박 첨가에 따른 7~8령 유충의 발육특성 조사 결과, 열풍건조한 맥주박 (건조 맥주박)에 비해 맥주박에서의 유충 발육이 더 좋았고, 특히 30% 맥주박 첨가군에서 높은 용무게와 짧은 유충 발육기간이 관찰되었다. 막걸리박은 맥주박에 비해 수분함유량이 현저히 많아 탈수기를 이용하여 수분을 최대한 제거한 후 실험에 활용하였고, 건조 막걸리박의 경우, 수분제거 후 열풍건조한 다음 분쇄기를 이용하여 마쇄한 상태를 실험에 활용하였다. 막걸리박 및 건조 막걸리박 첨가에 따른 7~8령 유충의 발육특성 조사 결과, 건조 막걸리박 첨가군에서 보다 막걸리박에서 전체적으로 유충 발육이 더 좋았으며, 밀기울 대조군에서의 유충 발육특성과 유사하였다. 모든 실험군 (밀기울 대조군, 맥주박 및 막걸리박 첨가군) 2~3령 유충에서 전체적으로 유충의 생존율과 용화율이 낮게 관찰되었다.
1차년도에는 갈색거저리 사육온도에 따른 발병률, 역학 조사 및 적정 사육온도 확립과 사육습도에 따른 병률, 역학 조사 및 적정 사육습도 조건을 확립을 진행하였으며, 갈색거저리 병원성 미생물의 특성을 구명하고, 마지막으로 질병 예방을 위한 약제처리 방법에 대한 연구를 수행하였다. 다양한 온 (20, 25, 30, 35℃)/습도 (저습, 중습, 고습) 조건에서의 병원성 평가결과 처리 4일 후 25-30℃에서 가장 높은 병원성이 나타났으며, 35℃에서 가장 낮은 병원성을 확인하였다. 더불어 저습조건과 고습조건에서 병원성의 차이는 나타나지 않음을 확인하였다. 이를 통해 온도 조건이 병원성과 밀접한 관련이 있음을 확인하였다. 갈색거저리에 병원성을 보이는 다양한 미생물을 분리하였으며, 특히 Beauveria, Metarhizum 균주들에서 높은 병원성이 확인되었다. 병원성이 가장 높은 균주인 B. bassiana ERL-1575를 효과적으로 억제하기 위해 시중에 유통중인 총 40개의 살진균제를 이용한 실험을 진행하였으며, 최종적으로 ERL-1575의 포자발아 억제 및 균사생장 억제에 탁월한 효과를 보인 fluazinam과 mancozeb을 선발하였다.
2차년도에는 갈색거저의 병원미생물 방제 기술 개발, 생장 발육 동기화, 충태별 보존기술개발, 탄력적 대응을 위한 출하방법 구명 연구를 수행하였다. 갈색거저리 사육과정중에 발생할 수 있는 B. bassiana 미생물을 방제하기 위하여 fluazinam과 mancozeb을 spray 방법을 통하여 처리하였다. 처리 5일 후 B. bassiana처리구에서는 10%의 생충률을 확인할 수 있었으나, fuazinam과 mancozeb 처리구에서는 100%의 생충률을 확인하였으며, 상기 병원성 미생물을 효과적으로 제어할 수 있음을 확인하였다. 특히 fluazinam의 효과가 가장 우수하였다. 생장 발육 동기화 연구에서는 밀기울이 들어있는 breeding dish에 갓 우화한 성충을 5쌍씩 넣고, 1, 3, 7, 14일 간격으로 새로운 산란을 받은 결과 3일 간격으로 알을 받았을 때 통일한 크기의 개체수를 다양하게 확보할 수 있었다. 충태별 보존기술 연구를 위하여 밀기울이 들어있는 Petri dish에 알과 번데기를 각각 4 ℃에 보관 후 2, 4, 6, 8, 10, 12주 간격으로 부화율과 우화율을 조사하여 비교한 결과 알 조건이 번데기 조건보다 저온 저장성이 높았다. 산란을 받은 알은 실온에서 약 40%의 부화율을 보였으며, 4℃에 보관하는 기간이 길어질수록 낮은 부화율을 보였다. 4℃에서 2주 간격으로 번데기의 우화율을 확인한 결과 6주 이상 저온에 보관하였을때 우화율이 급격히 감소되는 것을 확인하였다. 위와 같은 연구 결과를 바탕으로 탄력적인 갈색거저리 출하방법을 제시하였다.
3차년도에는 대량 사육을 위한 적정 개체군 밀도 연구, 최적 수거시기 구명, 갈색거저리 유충의 사료첨가물로서의 약리효과 검증, 기능성 확보방법에 대한 연구를 수행하였다. 대량 사육을 위한 적정 개체군 밀도 연구에서는 밀웜을 Petri dish 조건 (1/10/20/30/40/50 마리)에서 사육함으로써 사육 기간별 길이, 무게 측정 및 단백질 함량을 비교하였다. 1마리 처리구의 충체의 길이 및 무게가 50마리 처리구에 비해 높음을 확인하였으며, 1마리 처리구의 단백질 함량이 30, 40, 50마리 처리구의 단백질 함량보다 높음을 확인하였다. 이를 통해 10~30 마리/dish의 최적 조건을 확인하였다. 최적 수거시기 연구에서는 온도별 사육(20, 25, 30, 35℃)을 통해 충체의 길이, 무게 측정 및 단백질 함량의 비교를 통해 밀웜 사육의 최적온도는 성충의 산란에는 20℃, 유충의 사육에는 30℃ 조건이 가장 적합함을 구명하였다. 더불어 사료용 곤충으로써 최적수거시기 (산란 후 3달 내외)를 구명하였다. 갈색거저리 유충의 약리효과 검증을 위하여, 갈색거저리 내에서 증식이 가능한 유용 미생물인 B. bassiana JEF-133의 4가지 세균인 Bacillus subtilis, Listeria monocytogenes, Escherichia coli O157:H7, Salmonella typhimurium에 대한 항세균 효과를 확인하였다. Gram-positive 세균인 B. subtilis 와 L. monocytogenes에서 JEF133의 항세균 효과를 확인할 수 있었으며, 그 중 B. subtilis 조건에서의 저지원 폭이 가장 크게 확인되었다. 갈색거저리 유충의 소화 촉진을 위하여 Cordyceps 균주를 이용한 갈색거저리 유충 발효조건 실험을 통하여 소화가 더 촉진될 수 있는 기초 데이터를 확보하였다. 갈색거저리 유충에서의 antimicrobial peptides (AMPs)의 발현은 사료 첨가제로서의 유충의 기능성을 추가적으로 향상시킬 수 있으며, 형질전환된 B. bassaiana를 갈색거저리 유충에서 증식시킴으로써 Bombyx mori (Bm) cecropin A를 갈색거저리 유충에서 발현하여 항생 효과를 확인하였다.
거저리 원료의 실험 사료 배합은 거저리원료별 자돈 및 육성돈의 외관상 아미노산 회장소화율과 일반성분분석, 아미노산 및 지방산 조성 분석 등을 바탕으로 진행되었다. 거저리는 자돈과 육성돈 모두에서 수치적으로 높은 옥수수 대두박 위주의 일반 사료에 비해 아미노산 소화율을 보였으며, 일반 성분 분석 결과 높은 조단백 수준과 조지방 함량을 보여 단백질 원료의 대체제로서 가능성과 고에너지 원료 사료로써의 활용 가능성을 보였다. 아미노산 및 지방산 조성에 있어서도 현재 이용되고 있는 원료사료들과 비교하였을 때 일부 원료들과 유사한 조성 형태를 가지고 있었다. 또한 키틴질(키토산) 함량이 상대적으로 높은 수치를 보여 면역에 있어서 유용한 물질로 이용될 수 있는 가능성을 보였다.
자돈 사료 내 이용 가능성에 대한 실험들에서, 거저리는 이용에 대한 긍정적인 결과들을 보였다. 자돈 사료 내 거저리 원료를 유충/성충/유충과 성충의 혼합 형태로 급여하였을 경우 모든 처리구에서 수치적으로 향상된 성장성적을 보였으나 유충 단일 급여 처리구에서 가장 나은 성장성적을 보였다. 자돈 사료 내 거저리 원료의 첨가는 대두박을 대체하여 사양성적을 개선시킬 가능성이 높으며 특히 거저리 유충은 다른 거저리의 형태와 비교하였을 때에도 이용성이 가장 높은 것으로 생각된다. 자돈 사료 내 거저리 유충의 첨가 실험에서는 거저리 유충의 첨가수준이 증가함에 따라 자돈 전기 성장 성적이 유의적으로 선형 증가하는 결과를 보였으며 질소 축적률이나 BUN, IGF-1 농도 역시 이를 뒷받침하였다. 자돈 사료 내 거저리 유충은 최소 6% 수준까지는 첨가 가능할 것으로 생각된다. 거저리 유충의 사육기간에 따른 대체 효과 실험에서는 사육기간과 자돈의 생리적 특징들 사이에 어떠한 유의적 차이도 없는 것으로 분석되었다. 자돈 사료 내 거저리 성충의 수준별 첨가실험에서는 거저리 성충 3% 첨가 처리구에서 일반적으로 자돈 사료에 이용되는 단백질 원료인 어분 첨가 처리구와 비슷한 성장성적을 내, 거저리 성충이 어분을 대체할 수 있을 것으로 판단되었다. 또한 이유자돈 사료 내 거저리 성충의 첨가는 수치상으로 항생제 대체제 무첨가 처리구에 비해 설사 빈도를 감소시키는 결과를 보였으며, 특히 거저리 성충의 0.5%를 첨가한 처리구에서 유의적인 차이를 보여 항생제 대체를 위한 원료 사료로써 이용될 수 있는 가능성을 나타내었다.
육성돈 사료 내 급여 실험에서는 거저리 원료의 수급량과 육성돈의 사료 섭취량 및 실험 기간 등을 고려하여 거저리 부산물인 거저리 배지 급여 실험이 진행되었다. 거저리 배지의 급여는 성장성적, 혈액 성상 및 면역 단백질 어느 항목에서도 유의적인 차이를 보이지 않았다. 이는 거저리 배지가 육성돈 사료 내 6% 까지 첨가하여도 육성돈에게는 어떠한 부정적인 영향을 미치지 않기 때문에, 사료 내에 6%까지 첨가하여도 문제가 없다는 것을 의미하여 거저리 배지가 육성돈 사료의 원료사료로써 이용이 가능하다는 것으로 분석된다.
임신돈 사료 내 거저리원료의 급여 실험에서도 긍정적인 결과를 보였다. 형태별 첨가실험에서, 거저리원료의 첨가는 모돈의 번식 생리나 강건성 및 자돈의 생산성에 어떠한 부정적인 영향을 미치지 않았으며, 초유의 유지방함량을 높여주어 포유 자돈의 건강에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 결과를 나타냈다. 거저리 유충의 수준별 첨가 실험에서 거저리 유충의 첨가는 임신돈의 생리에는 부정적인 영향을 전혀 미치지 않으면서 복당 체중을 증가시키는 결과를 보였다. 결과적으로 거저리 유충은 임신돈 사료 내 3%까지 첨가할 수 있을 것으로 생각된다.
포유모돈을 대상으로 한 거저리 유충의 수준별 첨가 실험에서, 거저리 유충의 첨가는 포유모돈의 생리적 변화에는 유의적인 영향을 미치지는 못하지만, 사료섭취량을 증가시켜 포유자돈의 성장능력을 향상시키는 것으로 나타났다. 거저리 유충의 첨가가 돈유의 성분에 유의적인 영향을 주지는 못하였지만, 기호성을 증진시킴으로써 포유모돈의 사료섭취량을 증가시키고 유생산량을 증가시킴으로써 포유자돈의 성장을 촉진할 수 있을 것이라는 결과를 나타냈다. 첨가 수준의 경우 거저리 유충을 3%까지 첨가 하여도 모돈의 생리적 변화 및 포유자돈의 성장에 부정적인 영향을 미치지 않을 것으로 사료된다. 포유모돈 사료 내 어분대체 목적으로 거저리 유충을 첨가하였을 시, 거저리를 2% 처리하였을 때 생리적 특성에는 어떠한 부정적 영향도 미치지 않으면서 자돈 폐사율을 감소시키고 혈중 BUN과 간수치에 부정적 영향을 미치지 않는 결과를 나타냈다. 따라서 포유돈 사료 내 거저리 유충을 1~2% 첨가하여 어분을 4%까지 대체하는 것이 가능할 것으로 판단된다. 거저리 유충을 지방대체 목적으로 첨가하는 경우 포유모돈의 생리나 번식 성적등을 고려하였을 때 지방질 원료를 2%까지 대체할 수 있을 것으로 보이지만, 포유자돈의 간 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 가능성을 나타내 거저리 원료의 지방질 대체에 있어서는 검토가 필요할 것으로 사료된다.
1차년도에는 거저리원료별 자돈 및 육성돈의 외관상 아미노산 회장소화율을 측정, 자돈 사료 내 거저리의 첨가 형태 규명, 자돈 사료 내 거저리 유충의 적정 첨가수준을 조사, 그리고 거저리 및 거저리 활용 원료사료의 영양성분 및 유효 성분 검사를 위한 실험들이 진행되었다. 실험 결과 거저리는 식물성 단백질 원료와 비슷하거나 높은 수준의 아미노산 소화율, 높은 수준의 조단백 및 조지방 함량으로 인한 고단백ᆞ고에너지 원료로써의 이용 가능성을 보였으며 자돈에 있어서 거저리 유충이 성충이나 혼합 방식보다 더 가치가 높은 원료 형태로 분석되었다. 또한 적정 첨가 수준에서도 최소 6%까지 이용이 가능할 것으로 나타났다.
2차년도에는 자돈 사료 내 거저리 성충의 적정 첨가수준을 조사, 이유자돈 사료 내 거저리 유충의 사육기간에 따른 거저리 원료의 첨가가 자돈에 미치지는 영향 규명, 임신돈 사료 내 거저 리원료의 형태별 첨가가 임신모돈에 미치는 영향 조사, 임신모돈 사료 내 거저리 유충의 수준별 첨가가 임신기 및 포유기에 미치는 영향 규명, 포유모돈 사료 내 거저리 유충의 수준별 첨가가 포유모돈에 미치는 영향 규명, 육성돈 사료 내 거저리 배지의 첨가가 육성돈에 미치는 영향 및 적정 첨가량 규명 등을 위한 연구를 진행하였다. 거저리 성충의 경우 자돈에게 3%까지 이용이 가능할 것으로 분석되었으나 거저리의 사육 기간은 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었다. 임신돈 사료 내 거저리 원료의 경우 거저리 유충이 가장 효과를 높게 나타냈으며 거저리 유충의 첨가는 임신돈이나 자돈의 생리적 특성에는 아무 영향도 미치지 않았으나 임신돈의 복당 체중을 증가시킴으로써 번식성적에는 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 육성돈에 있어서 거저리 배지의 이용은 육성돈의 성장성적에 어떠한 영향도 미치지 않았으며, 그에 따라 6%까지 이용이 가능할 것으로 분석되었다.
3차년도에는 포유모돈 사료 내 어분대체 원료로써 거저리의 이용 가능성 평가, 이유자돈 사료 내 거저리 성충 첨가에 따른 항생제 대체 효과 검증, 포유모돈 사료 내 지방대체 목적의 거저리 유충의 첨가 가능성 조사 등을 목적으로 한 연구를 진행하였다. 이유자돈에 있어 거저리 성충의 첨가는 이유자돈 시기 자돈 폐사에 가장 큰 영향을 미치는 설사의 빈도를 낮추는 효과를 보여 면역 증강효과가 있을 것으로 판단되었다. 또한 포유모돈 사료 내 어분 대체 원료로써 거저리는 2%까지 첨가할 수 있고 그로 인해 어분을 4%까지 대체할 수 있을 것으로 판단되었고 지방 대체의 목적으로도 2%까지 첨가할 수 있을 것으로 생각되나 지방 대체의 목적일 경우 포유 자돈에게 미치는 영향에서는 부정적인 결과를 나타냈다.

Abstract ▼

Ⅴ. Results
Based on nutritional factor analysis of candidate insects (mealworms, black soldier flies, oriental garden crickets, super mealworms), mealworms were selected for an insect as a feed ingredient, and the superior lines were selected by culture breeding to maintain superior lines for mas

Ⅴ. Results
Based on nutritional factor analysis of candidate insects (mealworms, black soldier flies, oriental garden crickets, super mealworms), mealworms were selected for an insect as a feed ingredient, and the superior lines were selected by culture breeding to maintain superior lines for mass-production.
The optimal reproduction condition was investigated by oviposition rate and life span test in different temperature conditions. Based on this test, 27.5℃ was identified as the optimal temperature for larval production by analyzing the pattern for life stages in different temperatures.
The oviposition duration and amount of eggs can be increased by controlling rearing condition and feed. Based on the protein source preference test, fish cake was added for analyzing oviposition pattern. With wheat bran as a control feed, the oviposition duration was 44.67 days with 282.27 eggs, and that with fish cake was 125 days with 633.67 eggs. The life span for females were longer than that for males in all the cases, and the life span with fish cake was longer than that with wheat bran. Egg protection experiment was conducted to verify the optimal egg protection condition. There was no significant difference whether eggs were covered or not in the laboratory condition (airflow 0.029m/s). However, covering eggs with wheat bran increased hatching rate in the incubator with average airflow of 0.538m/s. Under this condition, at least five days required to get more than 85% hatching rate. An automated byproduct seperation device was developed for mealworm rearing cage to protect pupae and emerging adults.
A jelly for water source was developed to replace expensive vegetables and fruits that were used as a water source. It will help to improve larval survivorship by escaping too much water supply, and finally it will result in increasing farmers’income.
The rearing cage was standardized to reduce the labor. The polypropylen box (36 x 54 x 18 cm (width x length x hight)) is light, easy to handle, and it is transparent so the insect can be easily checked from outside of the rearing box.
Insect drying process is important to manage inventory and to maintain insect for a long term as well as to control production cost. Therefore, different insect drying processes were compared by its nutritional factors. The water content was the lowest with 80℃ warm-drying, and the crude protein content was the lowest with freeze-drying. Isoleucine, a kind of amino acids, was reduced as the drying temperature was increased. Among various minerals, calcium content was the lowest with 80℃ warm-drying, and phosphate, potassium, and sodium contents were the richest with freeze-drying. Zinc and copper contents were increased as the drying temperature is increased.
The current status of production and distribution of nationwide farmers and seven distributors were investigated. When the hurdles for rearing mealworm investigated, dust in the rearing facilities (25%)and difficulties for collecting pupae (25%) were the biggest, and increasing feed price (16.7%) was the next hurdle. In addition, total automation for rearing mealworm, unknown death of insects, finding useful materials from mealworms were also listed. Therefore, the new techniques for reducing dust in the rearing facilities and collecting pupae with less labor are needed to be developed as well as alternative insect feed for lowering production cost is needed to be found. In addition, disease from mealworm and functional materials from mealworm are also required to be investigated to improve the quality of insect and to expand the market.
A rearing manual was published for describing characteristics, explaining reproduction mechanisms, improving preservation and maintenance, and analyzing functional materials. To find better insect feed, developmental characteristics were investigated with byproducts of alcohol beverage such as beer and makgeoli. Byproduct of beer was test with wet form as well as trituration after warm-dried form. When wet form and dried form of beer byproducts compared, warm-dired beer byproduct were better for developing of 7^th ~ 8^th larval instars especially more body weight gain and shorter developing period was observed with 30% of beer byproduct. Byproduct of makgeoli have more water content than byproduct of beer, so wet form was prepared with spin-dry and dried form was prepared with trituration after spin-dry and warm-dry. When the effects of wet and dry form of makgeoli byproduct on 7^th ~ 8^th larval instars, wet form of it have much better effects on larval development, and it is similar to the wheat bran control group. Howver, the survivorships and pupation rate of 2^nd ~ 3^rd larval instars were lower with all the treatments (a wheat bran control group, beer byproduct added group, and makgeoli byproduct added group).
The mealworm-rearing system for animal feeds was explored in this work. To investigate the relationship between rearing temperature and disease occurrence in mealworm, diverse temperature conditions such as 20, 25, 30 and 35℃ and low, middle and high humidity conditions were considered in the rearing. As a result, in the temperature of 25-30℃, the highest pathogenecity was observed in 4 days after inoculation. The lowest virulence was found at 35℃. The pathogenecity was not significantly related to the humidity levles. Mealworm-pathogenci fungal pathogens were isolated and identified using a ITS-specific primers, and to effectively control the occurrence of the pathogens, commercially available fungicides were used to examine their control efficacy. Generally Beauveria and Metarhzium species showed high viruelnce compared to the other pathogens. To suppress the fungal pathogen, such as B. bassiana ERL1575, a bioassay was conducted and finally two fungicides were selected.
The mealworm supply system for animal feeds was established. To efficiently control the possible mealworm-pathogenic fungal pathogens in the rearing conditions, two anti-fungal fungicides, such as fluazinam and mancozeb were added to the wheat bran as a feed for mealworms by spray method. The treatment of fluainam and mancozeb showed ~100% of control efficacy but the control showed less than 10% of survial of the larvae. Synchronization of the mealworm stages was investigated by making the adults have oviposition for a given time of periods, such as 1, 3, 5, 7, and 14 days for the supply of the same size of stages. From the experiment, 3 days of oviposition reached the maxima rate of synchronization of the development. Egg and pupal stages of mealworms were kept at 4℃ for 2, 4, 6, 8, 10 and 12 weeks and their survival and development were examined for stability of the stages at low temperature. When compared, egg was much better than pupal stages in the storage at the low temperature conditions.
The development of high quality mealworm production technology and improvement of functionality of mealworm for animal feeds was conducted. When the mealworms were reared in Petri-dish conditions at 1, 10, 20, 30, 40 and 50 larvae per dish, the length, weight and the amount of total protein of mealworms were investigated for optimize a suitable rearing density of meaworm, considering to reach the highest production efficiency. Additionally the length, weight and the amount of protein of mealworms at diverse temperature conditions, such as 20, 25, 30, and 30℃ were investigated to determined the time point to harvest the mealworms for animal feeds. Finally 10-30 larvae per dish was suggested as the best rearing density. To increase the function of mealworms as animal feeds, biologically useful microroganism, Beauveria bassiana JEF-133 was inoculated to the mealworms and the mealworm-JEF-133 complex was assayed against mammalian pathogens, such as Bacillus subtilis, Listeria monocytogenes, Escherichia coli O157:H7, Salmonella typhimurium. Expression of B. mori cecropin A in mealworms was conducted by the inoculation of recombinant B. bassiana containing the gene to the insects, resulting in the enhancement of the value of mealworms. Lastly digestion of mealworms was investigated by the use of Cordyceps isolates.
Formulating experimental diet was conducted with apparent amino acid digestibility, proximate analysis, amino acid profile and fatty acid profile data from our experiment.
Mealworm showed numerically higher amino acid digestibility than corn-soy bean meal diet. Also, mealworm showed high level of crude protein and crude fat contents to be an alternative protein source or high-energy contents feed stuff. Amino acid profile and fatty acid profile was similar to most-using feed stuff. High contents of chitinous substance(chitosan) suggests mealworm to be an immunity enhancing material.
Experiments on weaning pigs showed positive results of mealworm supplementation to usability as a feed stuff in weaning pig diets. Among the mealworm larva, adult, and mixture of them, larva showed the most increased growth performance though all of treatments showed improved performance. Supplementation of mealworm, especially mealworm larva, can improve growth performance alternative to soy bean meal. Supported by change in nitrogen retention, blood urea nitrogen and insulin like growth factor-1, Larva supplement experiment showed linearly increasing growth performance in formal period of weaning pig(phase 1) as supplementation level of larva increased. As a result, supplementation of mealworm larva can be reached to 6% level. Breeding period showed no difference between them. In mealworm adult supplement experiment, 3% of supplementation treatment showed similar growth performance to control group with fish meal diet. As a immunity enhancing material, mealworm adult showed significant decrease in 0.5% supplemented treatment.
For growing to finishing pig experiment, mealworm waste was used, considered by production of mealworm and mealworm by-product, feed intake of growing and finishing pig and experimental period. Mealworm medium supplementation showed no negative effect on growth performance, blood profile and immunogloblin till 6%. Therefore mealworm waste can be a feed stuff for growing to finishing pig diet.
Experiment for gestating sow also showed positive result. Supplementation of mealworm showed no negative effects on reproductive performance, healthiness of sow or growth performance of piglets regardless of mealworm form. Mealworm supplementation increased fat contents in colostrum to improve healthiness of piglets. Mealworm seems to be supplemented in gestating sow diets till 3%.
In lactating sow experiments, supplementation of larva had no effect on physiological trait of sows but increased feed intake to improve milk yield by increasing palatability. As a result, improvement in growth performance for weaning pigs can be expected. Supplementation of mealworm larva can be adopted till 3%. Mealworm larva supplementation for alternative to fish meal can be used till 2%. 2% supplementation of mealworm larva to reduce 4% of fish meal decreased piglet mortality without any negative effect on BUN. Supplementing larva to alternative for fat can be adopted till 2% without no negative effect on sows but possibility of decreasing liver condition was found.
In the first year of experiment, estimating apparent amino acid digestibility of mealworm in weaning and growing pig, evaluating nutritional value of mealworm, investigating proper form of mealworm to supplement and figuring out proper level of mealworm supplementation on weaning pig diet experiments were conducted. As a result, mealworm showed similar or higher amino acid digestibility, high level of crude protein and crude fat contents to be a high-protein, high-energy containing feed stuff. Mealworm larva showed higher potential for feed stuff than adult or mixture, and can be used to be more than 6%.
In the second year, experiments for figuring optimal supplementation level of mealworm adult in weaning pig diet, comparing effects of raising period of larva on weaning pigs, evaluating diverse form of mealworm as a feed stuff in lactating sow diets, investigating proper level of supplementation level of mealworm larva in gestating sow diet to gestating and lactating sow, figuring optimal level of mealworm larva supplementation level in lactating sow diet and evaluating mealworm waste as a feed stuff for growing pig were conducted. Mealworm adult can be used in weaning diets till 3% and raising period of mealworm larva had no significant effect on weaning pigs. Mealworm larva showed the highest piglet weight per sow among different form of mealworm(larva, adult and waste). Mealworm waste had no negative effect on growth performance of growing pigs till 6%.
In the 3rd year, experiments for evaluating mealworm as an alternative to fish meal and to fat source on lactating sows, estimating usability of mealworm to replace of antibiotics were conducted. To weaning pigs, supplementation of 0.5% of mealworm adult decreased diarrhea incidence significantly by enhancing immunity of weaning pig. Mealworm larva can replace 4% of fish meal but replacing fat source to mealworm showed negative effect on piglets.