1. 미생물 제제(피드엠-E)의 첨가급여가 산란계의 생산성에 미치는 영향  [←자세히보기]
2. 복합 생균제가 돼지의 성장, 영양소 이용율, 장내 미생물, 혈중 요소태 질소 및 면역 능력에 미치는 영향
-- [←자세히보기]
3. 미생물 제제(피드엠-H)의 첨가급여가 육계의 생산성에 미치는 효과 구명 [←자세히보기]
4. Any-Lac 시험연구 성적 [←자세히보기]
5. Feed-EM 시험연구성적 [←자세히보기]
6. 천연 항산화제 Astaxanthin을 이용한 ASTA 건강오리 생산 [←자세히보기]
7. Production of brand pork through the development of astaxanthin compound probiotics [←자세히보기]
 

1. 연구기관
---서울대학교 동물자원과학과 단위동물 영양생화학 연구실

2. 연구담당
---연구책임자 : 김유용 교수
---공동연구자 : 김경수*
------*(주)오비티 한국생명과학연구소

3 . 연구목적
본 연구는 이유시부터 출하까지 항생제를 전혀 사용하지 않은 양돈사료에 생균제를 첨가하여 생균제의 항생제 대체 효과를 구명하고 또한 장기간에 걸친 생균제의 급여에 따른 성장, 장내미생물의 변화, 영양소 이용율 및 면역 증진 능력을 검증하고자 수행되었다.

4. 재료 및 방법

가. 실험 동물 및 실험 설계
실험동물은 평균체중 6.17 kg인 삼원교잡종 ([Landrace×Yorkshire]×Duroc) 60두를 이용하였으며, 서울대학교 부속 실험목장에서 20주 동안 사양실험이 수행되었다. 전체 3처리, 5반복으로 돈방당 4두씩 성별과 체중에 따라 난괴법으로 배치하였다. 처리구는 생균제의 사료내 첨가 수준에 따라 1) 대조구: 생균제 무첨가 2) P-0.1: 생균제 0.1% 첨가 3) P-0.2: 생균제 0.2% 첨가구였다. 본 실험에 사용된 생균제는 2가지 종류로서 사양 시기에 따라 3에서 11주까지의 전기, 12에서 23주까지의 후기로 나누어 각각 기초사료에 첨가하였다. 복합생균제 전?후기의 미생물 조성은 표 1에 제시된 바와 같다.

나. 실험사료 및 비타민, 미량광물질 프리믹스 배합
사료는 전체를 99.8%의 기초사료를 배합하여 각 단계별로 0.1, 0.2%의 생균제를 첨가하였으며 대조구의 경우 0.2%의 옥수수를, 0.1% 첨가구의 경우 0.1%의 옥수수를 첨가하여 전체 100%가 되도록 배합을 하였다.
실험사료의 대사에너지는 자돈기 I (실험 개시일～1주)에 3,416 kcal/kg, 자돈기 II (1～3주)에 3,366 kcal/kg, 자돈기 III (4～5주)에 3,326 kcal/kg, 육성기 (6～11주)에 3,260 kcal/kg, 비육기 I (12～15주)에 3,265 kcal/kg, 비육기 II (16～20주)에 3,265 kcal/kg였으며, 라이신은 자돈기 I, 자돈기 II, 자돈기 III, 육성기, 비육기 I 그리고 비육기 II에 각각 1.45%, 1.25%, 1.15%, 0.97%, 0.79% 및 0.62%였다. 비타민, 미량광물질 및 다른 영양소들은 NRC (1998)의 요구수준과 같거나 높게 배합하였다. 실험사료의 원료 및 화학적 조성은 표 2에 제시된 바와 같다.


Table 1. Microbial composition of probiotics (unit: CFU*)
 
(3～11 wk)
(12～23 wk)
Saccharomyces sp.
Enterococcus faecalis
Phaffia rhodozyma
Rodopseudomonas sp.
fermentation products of Bacillus sp.
1.0 × 108
1.0 × 107
1.0 × 106
1.0 × 106
2%
1.0 × 108
1.0 × 107
5.0 × 106
1.0 × 106
3%
* Colony Forming Unit
Table 2. Chemical composition of experimental diets
Items
d 0-7
d 7-21
d 21-35
d 35-77
d 77-105
d 105-140
Corn
SBM
CGM
SPC
Lactose
DSM
Soy Oil
Animal Fat
DCP
MCP
Limestone
Salt
L-Lysine-HCl
DL-Methinine
Vit. mixturea
Min. mixtureb
Total
37.08
13.66
5.65
13.10
20.00
5.50
1.50
-
1.40
-
0.85
0.20
0.24
0.22
0.20
0.20
99.80
50.53
23.50
3.90
5.70
10.00
1.55
1.50
-
1.28
-
0.92
0.20
0.15
0.17
0.20
0.20
99.80
63.67
31.77
-
-
-
-
1.50
-
1.00
-
0.99
0.20
0.09
0.18
0.20
0.20
99.80
68.47
28.10
-
-
-
-
-
0.95
-
0.80
0.98
0.30
-
-
0.10
0.10
99.80
76.33
20.92
-
-
-
-
-
0.55
-
0.68
0.82
0.30
-
-
0.10
0.10
99.80
83.71
14.27
-
-
-
-
-
0.09
0.48
-
0.75
0.30
-
-
0.10
0.10
99.80
Chemical compositionc
ME, kcal/kg
CP (%)
Lysine (%)
Ca (%)
Total P (%)
3416.52
22.98
1.45
0.80
0.65
3366.58
20.98
1.25
0.75
0.63
3326.73
18.98
1.15
0.70
0.60
3260.29
17.99
0.97
0.60
0.54
3265.15
15.50
0.79
0.50
0.49
3265.08
13.20
0.62
0.45
0.42

a Supplied per kg diet : vitamin A, 16,000 IU; vitamin D3, 3,200 IU; vitamin E, 35 IU; vitamin K3, 5 mg; riboflavin, 6 mg; calcium pantothenic acid, 16 mg; niacin, 32 mg; d-biotin, 128 μg; vitamin B12, 20 μg (0~35일); vitamin A, 12,800 IU; vitamin D3, 2,560 IU; vitamin E 28 IU; vitamin K3, 4 mg; riboflavin, 5 mg; calcium pantothenic acid, 13 mg; niacin, 27 mg; d-biotin, 102 μg; vitamin B12, 20 μg (35~140d).

b Supplied per kg diet : Cu (copper sulfate), 281 mg; Fe (ferrous sulfate), 288 mg; I (calcium iodate), 0.3 mg; Mn (manganese sulfate), 49 mg; Se (sodium selenite), 0.3 mg; Zn (zinc sulfate), 143 mg (0~35d); Cu (copper sulfate), 187 mg; Fe (ferrous sulfate), 190 mg; I (calcium iodate), 0.2 mg; Mn (manganese sulfate), 32 mg; Se (sodium selenite), 0.2 mg; Zn (zinc sulfate), 96 mg (35~140d).

c Calculated value.

다. 사양 실험
실험돈은 자돈, 육성 및 비육기에 따라 각각 슬롯-콘크리트 바닥인 돈사 (각 돈방의 넓이, 0.90×2.15 m2)에서 자돈기에는 이유 후 35일간 사육되었으며, 육성기에는 플라스틱 슬러리 콘크리트 돈사 (1.26×2.55m2/돈방)에서, 비육기에도 플라스틱 슬러리 콘크리트 돈사(1.6×3m2)에서 사육되었다. 전체 시험 기간 동안 물과 사료는 무제한 자유 채식시켰다.

라. 소화 실험
소화실험은 실험돈의 평균체중이 17.93 kg 및 41.90 kg에서 자돈용 및 육성?비육돈용 생균제를 사료에 첨가하여 각각 실시하였다. 자돈 (평균체중 17.93 kg) 12마리를 난괴법에 따라 3처리 4반복으로 완전임의 배치하였으며 육성돈 (평균체중 41.90 kg)의 소화실험에서는 9마리를 3처리 3반복으로 완전임의배치하였다. 실험에 사용된 돼지에게는 모두 이유 시부터 소화실험 전까지 시험사료를 급여 하였으며 실험기간동안 첫 번째 소화실험에는 자돈용 생균제가 포함된 자돈기 III 사료, 두 번째는 육성?비육돈생균제가 포함된 육성기 사료를 하루에 두 번 급여하였다. 실험돈은 각각의 대사틀에 수용되었으며 5일간의 적응기를 거친 후 5일간 분?뇨를 채취하는 전븐채취법(total collection)을 사용하였다. 전체 사료섭취량 및 분?뇨의 양은 매일 기록하였으며 채취된 분?뇨는 각각 잘 섞은 후 플라스틱 백에 넣어 분석 전까지 냉동 보관하였다. 분은 60℃ 건조기에서 72시간동안 말린 후 스크린 직경 1 mm의 Wiley Mill을 이용하여 분쇄하였다. 사료, 분 및 뇨 샘플의 일반성분분석은 AOAC (1995)의 방법을 따랐으며 칼슘은 원자흡광도계 (Shimadzu, AA625, Japan)를 이용하여 분석하였고, 인은 spectrophotometer (Hitachi, U-1100, Japan)를 이용하였다.

마. 미생물 균총의 조사
육성돈의 소화실험이 끝난 후 처리별로 체중이 균일한 돼지를 한 마리씩 도살하여 장내 미생물균총의 수를 조사하였다. 도살 후 회장, 맹장 및 결장에서 내용물을 채취하여 felcon tube에 이산화탄소를 주입하여 혐기상태를 유지한채 밀봉하여 4℃의 냉장고에 보관하였다. 분석을 위하여 채취한 샘플중 0.2～1.0g을 취한 다음 멸균된 Bacto Pepton Solution (DIFCO Lab.,USA)에 현탁하고 균질한 후 여과시켜 적당한 희석액을 조제하였고 각각의 미생물 선택배지에서 적당한 배양조건하에 37℃에서 24시간 배양 후 현미경을 이용하여 미생물 군락의 수를 세었다.

바. 혈액 분석
혈액은 생후 4, 6, 8, 14 그리고 23주에 아침 9시에 각각 경정맥에서 채취하였으며 채혈 후 4℃에서 3,000 rpm으로 15분간 원심 분리하였다. 원심분리 후 혈청을 분리하여 혈중 요소태 질소의 분석용 혈청은 -20℃에서 IgG 및 IgA 분석용 혈청은 -75℃에서 분석전까지 보관하였다. 혈중 요소태 질소는 혈액 분석기 (Ciba-Coring Model, Express Plus, Ciba Corning Diagnosis Co.)를 이용하여 분석하였고, IgG 및 IgA의 분석은 ELISA 방법을 이용하였다.

사. 통계 분석
통계분석은 SAS (1985)의 일반 선형 모형 (GLM)을 이용하여 수집된 자료에 대한 유의성 검정을 실시하였으며, 최소 유의차 (LSD) 다중검정법에 의해 처리간 결과를 비교하였다.

 
5. 결과 및 고찰

Table 3. Effect of probiotics supplementation on growth performance in growing pig*
Criteria
Control
Level of probiotics
SEM**
0.1
0.2
ADG (g)
3 - 11 weeks
12 - 23 weeks
3 - 23 weeks
460
809a
665
470
846b
691
450
870b
696
14.09
9.02
7.95
ADFI (g)
3 - 11 weeks
12 - 23 weeks
3 - 23 weeks
870
2,510
1,844
867
2,591
1,890
838
2,561
1,862
26.85
29.14
22.69
G:F ratio
3 - 11 weeks
12 - 23 weeks
3 - 23 weeks
0.534
0.323
0.361
0.541
0.327
0.365
0.537
0.341
0.374
0.008
0.004
0.004
* Each treatment represents 20 pigs which weighed initial body weight: average 6.17 kg and final body weight: average 101.76 kg

** Standard error mean.
a,b Means with different superscripts significantly differ (p<0.05).

복합 생균제 첨가에 의한 돼지의 사양성적에 관한 실험결과를 표 3에 명시하였다. 이유 후 11주까지의 복합 생균제의 첨가에 의한 사양실험에서는 대조구와 처리구간의 일당증체량, 일당사료섭취량 및 사료효율에서 유의적인 차이가 보이지 않았다. 이것은 이전의 연구 (Pollman 등, 1980; Lessard 와 Brisson, 1987; Jeon 등, 1996)에서 제시되었던 어린 돼지에서 생균제의 첨가시 일당증체량 및 사료효율이 증진되었다는 결과와는 상이한 것이지만 Brown 등 (1997) 및 Xuan 등 (2001)의 연구와는 비슷한 결과였다. 12주에서 23주 동안 생균제 첨가구가 대조구에 비해 일당증체량이 유의적으로 증가하였다(P<0.05). 특히 생균제 처리구에서 첨가 수준이 증가 할수록 일당증체량이 더욱 개선되는 경향을 보였다. 또한 사료섭취량 및 사료효율이 유의적인 차이는 없었으나 증가하는 경향을 보였는데, 이것은 통상 육성?비육돈에서의 생균제 첨가실험에서 생균제 첨가가 성장 능력에 유익한 개선효과를 보이지 않는다는 많은 연구 결과(Hale 와 Newton, 1979; Pollman 등, 1980; Harper 등, 1983; Kornegay 등, 1990)와 상이한 결과였다. 전 기간의 사양실험의 결과 일당증체량 및 사료섭취량은 P-0.1 처리구에서 가장 높았으며 사료효율은 P-0.2에서 가장 높은 경향을 나타냈다.
복합생균제 첨가가 영양소 소화율에 미치는 영향에 대한 결과가 표 4, 5에 각각 제시되어 있다. 자돈에 있어서 건물, 조단백질, 조지방, 조회분 및 칼슘의 소화율은 증가하였으나(P<0.05) 인의 소화율에는 유의적인 차이가 없었다. 이전의 연구 (Kornegay 등, 1995; Xuan 등, 2001)에서는 자돈에 생균제의 첨가가 소화율에 영향을 미치지 않았다는 결과와는 다르게 생균제 첨가에 의해 소화율이 개선되었다. 질소 이용율에서는 분내 질소의 양은 유의적으로 증가하였으나(P<0.05) 뇨내 질소의 양 및 질소축적율에는 차이가 없었다. 생균제가 유해효소 (β-glucurnoidase 등)의 감소 및 유용효소 (β-galactosidase 등)의 증가를 유도하며 또한 장을 건강하게 만들어서 소화율을 증진시킬 수 있다는 Fuller (1989)의 설명을 확인할 수 있는 결과이다. Chesson (1993) 및 Kornegay 와 Rilsey (1996)은 생균제의 지속적인 급여만이 장내의 이로운 미생물 균총을 계속 유지할 수 있다고 하였는데, 본 실험에서 나타난 육성?비육기에서의 성장 촉진 효과는 이유 시부터 출하까지 지속적으로 생균제를 급여하여 장내 유익한 미생물 균총이 유지 되었기 때문이라고 생각된다. 따라서 생균제는 짧은 기간동안만 특히 자돈기에만 공급하여서는 성장 증진의 효과를 보기 힘들다고 생각되며, 계속적인 사료의 첨가를 통해 돼지에게 있어서 성장의 전 기간 동안 끊임없이 일어나는 병원성 환경과의 싸움에서 저항성을 유지하게 할 수 있을 것이며, 그 결과 육성?비육기에서 돼지의 성장 및 건강이 계속 증진 될 수 있을 것이라 사료된다. 또한 자돈기나 육성기에서 성장의 증체를 보이는 돼지의 경우도 꾸준한 생균제의 섭취를 통해 건강하게 성장 할 수 있을 것으로 사료된다.
 
Table 4. Effect of level of probiotics on nutrient digestibility in pig
Criteria
Control
Level of probiotics
SEM*
0.1
0.2
DM (%)
Protein (%)
Fat (%)
Ash (%)
Ca (%)
P (%)
84.49a
82.44a
65.20a
55.12a
67.72a
77.52
88.33b
86.96b
77.64b
60.46ab
70.96a
81.83
90.00b
89.35b
81.78b
66.77b
78.12b
82.39
0.912
1.147
2.845
1.749
1.484
1.068
* Standard error mean.
a,b,c Means with different superscripts significantly differ (p<0.05).

Table 5. Effect of probiotics on nitrogen retention in growing pig
Criteria
Control
Level of probiotics
SEM*
0.1
0.2
Weaning pig
N intake (g/d)
Fecal N excretion (g/d)
Urinary N exretion (g/d)
Nitrogen retention (g/d)
Nitrogen retention rate (%)**
19.98
3.51a
5.13
11.34
56.78
19.72
2.57b
5.36
11.78
59.76
20.07
2.14b
6.51
11.42
56.91
0.088
0.230
0.475
0.372
1.897
Growing pig
N intake (g/d)
Fecal N excretion (g/d)
Urinary N exretion (g/d)
Nitrogen retention (g/d)
Nitrogen retention rate (%)**
36.94
3.04
10.17
23.73
64.23
36.94
3.25
10.32
23.37
63.26
36.94
3.54
9.89
23.51
63.66
0.178
0.584
0.496
1.342
* Standard error mean.
** Nitrogen retention rate =〔(N intake - Fecal N - Urinary N)/N intake〕 × 100.
a,b Means with different superscripts significantly differ (p<0.05).

생균제 첨가에 의해 장내 미생물 균총의 변화를 조사하기 위해 육성돈의 소화실험 후 도살하여 미생물 수를 조사하였으며 그 결과는 표 6에 제시하였다.
생균제는 장내 pH 저하 및 항생물질 생성을 통하여 대장균과 같은 유해한 미생물의 생육을 억제하며 이로운 미생물의 정착을 돕는 것으로 알려져 있다. 많은 실험에서 생균제의 첨가에 의해 장내 미생물 균총이 변하였다는 보고가 있었다

혈중 요소태 질소 (Blood urea nitrogen, BUN)는 생균제의 급여에 의해 영향이 없었는데 (Figure 1), Scheuermann (1993)은 장관내에서 생균제는 암모니아의 고정을 증가시키고 아미노산의 이용성 저하를 완화하여 혈액내 암모니아와 요소의 농도가 감소한다고 하였다.

Table 6. Effect of probiotics on intestinal microbial populations* in growing pig**
Bacterial Species
Control
Level of probiotics
0.1
0.2
Ileum
Bacillus sp.
Enterococcus faecalis
Saccharomyces sp.
Lactobacillus sp.
9.3 × 107
2.7 × 107
1.5 × 108
9.0 × 108
1.7 × 109
1.3 × 107
1.1 × 109
1.7 × 109
4.7 × 105
5.5 × 108
3.5 × 106
5.6 × 109
Cecum
Bacillus sp.
Enterococcus faecalis
Saccharomyces sp.
Lactobacillus sp.
4.5 × 106
2.3 × 105
5.2 × 109
1.1 × 108
4.5 × 106
7.8 × 107
1.7 × 106
1.4 × 106
4.5 × 106
8.5 × 109
8.5 × 107
2.5 × 106
Large Intestine
Bacillus sp.
Enterococcus faecalis
Saccharomyces sp.
Lactobacillus sp.
4.5 × 106
2.5 × 108
2.1 × 107
1.3 × 106
4.6 × 107
3.4 × 106
4.6 × 107
7.3 × 105
2.1 × 107
1.5 × 108
1.3 × 106
1.5 × 106
* Colony Forming Unit (CFU)/g
** One pig per treatment was slaughter at the end of metabolic trial II.

그 동안 생균제는 장내 미생물 균총의 변화 유도 뿐만 아니라 그것을 통해서 면역 증진효과가 있었다는 많은 연구가 있었다. Perdigon 등 (1986, 1991)은 쥐에게 Streptococcus thermophillus와 Lactobacillus acidophillus를 급여한 결과 대식세포 및 임파구의 활성이 증가하였다고 보고하였고 IgA의 장관내 분비를 증가시켜 장관의 감염을 방지하는 기능을 한다고 하였다. Bloksma 등(1981)은 쥐에게 Lactobacillus를 투여한 결과 비특정 면역 반응이 증가하였다고 하였다. Lessard와 Brisson(1987)은 이유자돈에게 Lactobacillus 발효산물을 급여한 결과 혈액내 IgG가 증가하였다고 하였다. 비록 생후 4주와 23주에서 혈청내 IgG 농도가 P-0.2 처리구에서 유의적인 증가를 보였다 (P<0.05)

Table 7. Effect of level of probiotics on immune response in pig*
Criteria
Control
Level of probiotics
PSE**
0.1
0.2
4 week
WBC (k/㎕)
IgG ***
IgA ***
17.80
7.20a
5.47
15.76
7.17a
5.59
15.55
6.89b
5.30
0.995
0.053
0.063
6 week
WBC
IgG
IgA
17.04
7.04
5.41
18.82
7.06
5.68
18.75
6.98
5.62
1.242
0.029
0.072
8 week
WBC
IgG
IgA
18.27
7.06
5.54
17.60
7.04
5.43
16.91
6.97
5.56
1.273
0.030
0.035
14 week
WBC
IgG
IgA
14.94
7.51
6.35
15.33
7.23
6.03
16.71
7.17
5.69
0.659
0.057
0.100
23 week
WBC
IgG
IgA
23.54
7.65a
6.44
22.53
7.45ab
6.12
25.63
7.32b
5.93
1.038
0.049
0.115

* Same pig from each treatment was chosen and blood-sampled at 4, 6, 8, 14, 23 week after birth
** Pooled standard error.
*** Unit is log10ng/㎖
a,b Means with different superscripts significantly differ (p<0.05).

6. 결 론
일당증체량 및 사료효율은 생균제의 첨가에 따라 각각 4.7%, 3.6 % 향상되었으며, 첨가수준이 증가할수록 그 효과는 뚜렷하였다. 생균제가 양돈사료에 첨가되어 급여될 경우 생균제가 체내에서 적응, 증식할 수 있는 기간이 필요하므로 짧은 기간동안 사료에 첨가하는 것보다 장기간 급여하여야 하는 것이 본 실험의 사양실험을 통하여 입증되었다.
본 실험에서는 자돈기부터 비육후기까지 사료에 항생제가 전혀 첨가되지 않았는데, 항생제대신 첨가된 생균제만으로도 돼지의 성장능력에는 큰 차이가 없었으므로 항생제 대체물질로서 본 실험에서 사용된 생균제의 가능성이 입증되었다.

7. 요 약

- 본 실험은 복합 생균제의 첨가가 돼지의 성장, 영양소 이용율, 장내 미생물, 혈중 요소태 질소 및 면역 능력에 미치는
- 영향을 조사하였다.
- 총 60두의 이유자돈 (21 일령 이유)을 이용하여 사양실험이 실시되었으며, 처리구는 1) 대조구 (기초사료), 2) P-0.1
- (기초사료 + 0.1% 생균제), 3) P-0.2 (기초사료 + 0.2% 생균제)로 구성되었다. 모든 돼지는 처리당 5반복을 두었으며
- 돈방당 4마리의 돼지를 성별과 개시체중을 기준으로 난괴법에 의해 배치하였다.
- 실험은 생후 3주령 (이유)부터 23주령 (출하)까지 실시되었다. 항생제는 모든 처리구에서 실험 종료까지 전혀 사용
- 하지 않았다.
- 사양 실험 결과, 3주에서 23주 (출하)동안에는 생균제 첨가구의 일당증체량이 대조구에 비해서 유의하게 증가하였다
- (P<0.05). 특히, P-0.2 처리구의 일당증체량이 P-0.1 처리구보다 높은 경향을 보였다. 일당사료섭취량 및 사료효율
- 에서는 생균제 첨가구가 증가하는 경향을 보였다. 전 기간 동안 걸쳐서 일당증체량 및 사료섭취량은 P-0.1 처리구에
- 서 가장 높았으며 사료효율은 P-0.2 처리구에서 가장 높은 경향을 나타냈다.
- 소화율 실험에서 자돈 (평균체중 17.93 kg)의 경우 건물, 조단백질, 조지방, 조회분 및 칼슘의 소화율이 생균제 첨가
- 구에서 유의적으로 증가하였다 (P<0.05). 그러나 인의 소화율에는 유의한 차이가 없었다. 질소의 생체이용율은 생균
- 제의 첨가에 따라 분내 질소의 배설양은 감소하였다 (P<0.05).
- 본 실험을 통하여 장기간에 걸친 생균제의 첨가는 돼지에게 있어서 일당 증체량을 증가시키고 사료효율을 증진 시킬
- 수 있었고, 자돈에서 영양소 소화율을 향상 시킬 수 있을 뿐만 아니라 양돈사료에서 항생제를 대체할 수 있는 가능성
- 을 보여주었다.

 
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