KR100894901B1 - 반추동물 사료용 첨가제, 이를 함유하는 반추동물 사료 및이의 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반추동물 사료용 첨가제, 이를 함유하는 반추동물 사료 및 이의 용도에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 말산, 푸말산 및 아스파라트산으로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택된 반추동물사료용 첨가제, 이를 함유하는 반추동물 사료 및 이의 용도에 관한 것이다.

본 발명에 따른 첨가제를 반추동물 사료에 첨가하여 급여함으로써 반추동물의 발효 이상에 따른 산증과 같은 대사성 질병을 감소시키고 기존 대사성 질병을 억제하기 위한 항생물질을 대체할 수 있으며, 가축의 비유, 비육 및 번식 등의 생산성을 향상시킬 수가 있다.

반추동물, 산증, 말산, 푸말산, 아스파르트산

Description

반추동물 사료용 첨가제, 이를 함유하는 반추동물 사료 및 이의 용도{Additives for ruminant feeds, feeds containing the same and use thereof}

도 1은 본 발명의 실시 예 1에 따라 말산, 푸말산 및 아스파르트산의 셀레노모나스 루미난티움(Selenomonas ruminantium)의 젖산 이용성을 나타낸 그래프이다.

도 2는 본 발명의 실시 예 2에 따라 말산을 함유하는 농후사료를 소에게 급여한 후 반추위내 pH를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 반추동물 사료용 첨가제, 이를 함유하는 반추동물 사료 및 이의 용도에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 착유우 및 비육우 등과 같은 반추동물에 농후사료 또는 배합사료의 과다 급여에 의해 나타나는 산증과 같은 대사성 질병을 감소시켜 상기 반추동물의 건강을 유지시키고 가축 생산성을 향상시킬 수 있는 반추동물 사료용 첨가제, 이를 함유하는 반추동물 사료 및 이의 용도에 관한 것이다.

소 등 반추동물은 볏짚 등의 조사료를 섭취하여야 정상적인 반추위 기능을 유지하고, 정상적인 반추위 기능을 통해 에너지 생산, 섬유질의 소화, 비타민의 생산 및 미생물 단백질을 생산하여 소가 필요로 하는 영양소를 공급한다.

사료는 무수한 미생물에 의해 발효되어 그 일부가 휘발성 지방산(VFA)인 아세트산(acetic acid), 프로피온산(propionic acid), 부티르산(butyric acid) 및 기타 유기산과 탄소공급원 물질을 생산하며 이들 중 양적으로 위 세 가지 물질이 중요하다. 각 휘발성 지방산은 전분 분해 미생물 및 섬유소 미생물 등의 작용을 거쳐 다른 물질로 전환되고 이를 반추가축이 흡수하여 에너지원으로 이용하게 된다. 그 최후 생성물질인 아세트산, 프로피온산 및 부티르산의 비율은 섭취한 사료의 종류에 따라 다르지만, 일반적으로 아세트산이 65%, 프로피온산이 18%, 부티르산이 12% 정도이며, 마초(forage) 등과 같은 조사료 비율이 높으면 아세트산 생성비율이 높아지고 농후사료를 많이 섭취한 경우에는 프로피온산의 생성비율이 점차 높아진다 (가축영양학; 윤희섭 등, 1990, pp95∼96).

이중 아세트산은 조직으로 운반되어 약 50%가 산화되어 에너지를 공급하게 되고, 부티르산은 약 70%, 프로피온산은 약 25%가 산화되어 에너지를 공급하게 된다. 아세트산의 60%는 근육과 지방조직에서 20%정도 간에서 대사과정을 거친다.

착유우의 경우 아세트산은 유방에서 유지방의 합성에 이용되고, 프로피온산과 부티르산의 대사는 주로 간에서 이루어진다. 한편, 프로피온산은 포도당(glucose)을 합성할 수 있어 가축이 에너지로 사용할 수 있으나, 아세트산과 부티르산은 포도당을 합성할 수 없다 (가축영양학; 윤희섭 등, 1990, pp98∼100).

산업화에 따른 생산성 향상은 축산업에서도 요구하게 되어 적은 비용으로 많 은 생산을 할 수 있도록 사양관리 기술, 사료 제조기술 등이 발달하였다. 그 결과 착유우 사료에서는 보다 많은 우유 생산량을 위해, 그리고 비육우 사료에서는 보다 많은 고기 생산을 위해 농후사료 또는 배합사료를 급여함으로써 효과적으로 가축의 에너지원인 포도당 생성을 도모하였다. 그러나 조사료를 섭취해야 정상적인 기능을 유지하는 반추위에 많은 양의 배합사료를 지속적으로 급여하게 되면 반추위에서는 비정상적인 발효가 일어나 산증(또는 과산증)같은 대사성 질병이 발생하게 된다.

산증은 반추위에서 스트렙토코커스 보비스(Streptococcus bovis)와 같은 전분 분해 미생물이 농후사료 내 전분을 분해하여 젖산(lactic acid)을 생산함으로써 비롯된다. 농후사료를 과도하게 급여하면 스트렙토코커스 보비스(S. bovis)가 증식을 하게 되고 반추위에 젖산이 높은 농도로 생산된다. 반추위내 미생물총이 그람음성균 우세로부터 젖산을 생산하는 스트렙토코커스 보비스(S. bovis)와 같은 그람양성균 우세로 변하게 되고 반추위내 pH가 6 또는 그 이상에서 5 또는 그 이하로 떨어지게 된다(Dukes' physiology of domestic animals 10th, Melvin J 등, 1984, Cornell univ.). 반추위의 산도 pH가 5 이하로 떨어지면 반추위내 원충, 섬유소 분해 세균, 젖산 이용 세균의 증식이 억제되고 반추위 움직임이 영향을 받는다. 과도한 젖산은 반추위액 내 삼투압을 높여 체액이 반추위내로 유출하여 탈수를 일으키기도 한다. 또한 젖산은 반추위염의 원인이 된다. 반추위염과 젖산의 흡수로 산증으로 이어지는 것이다(http://www.merkvetmanual/.com; Grain overload).

반추위의 pH가 5.6 이하이면 파라케라토시스(parakeratosis), 식욕부진, 발 굽질병, 생산성 저하 등의 경제적 손실을 일으키고, pH가 5.2 이하로 떨어지면 고창증, 반추위 궤양, 간농양, 전위증 등을 유발하는 등 각종 대사성 질병이 발생하게 된다.

한편, 아이노포(ionophores) 계열 항생제는 특정 반추위내 미생물의 성장을 억제하여 산증(acidosis), 고창증(bloat)의 발생을 억제한다. 이러한 아이노포 계열 항생제중 모넨신(Monensin), 라살로시드(Lasalocid)가 소에 적용할 수 있는 것들이다(Nebguid, http://ianrpubs.unl.edu/beef/g761.htm#iono; Nebraska univ.). 이러한 항생제(Elanco, Rumensin^TM)는 그람양성균을 억제하는데 이로써 전분을 분해하여 젖산을 생산하는 스트렙토코커스 보비스와 같은 세균의 증식이 억제되어 젖산 생산과 과도한 젖산으로부터 비롯되는 각종 대사성 질병을 막고 반추동물의 생산성 향상을 도모한다. 그러나 최근 축산물 내 항생물질 잔류에 대한 사회적 우려가 높아지고 있고 안전한 축산물 생산에 대한 요구가 많아져 위와 같은 기능을 하는 아이노포 항생물질을 대체할 수 있는 첨가제 개발이 필요하게 되었다. 특히 모넨신의 경우 유럽연합(EU)에서는 2006년도부터 사용금지 조치를 취할 예정이었다(참여연대; 항생제 오남용 실태 보고서, 2005). 따라서 반추위 발효를 안정화시키고 산증과 같은 대사성 질병 예방을 위해 사용하는 항생제를 대체할 방안이 필요한 실정인 것이다.

반추위내 산도(pH)가 산성화되는 것을 막는 또 다른 방법은 완충제를 사용하는 것이다. 완충제는 반추위내에 과잉으로 생산된 산을 중화시켜서 반추위액의 pH 를 조절하고 미생물 조성을 정상으로 한다. 이 목적을 위해 사용되는 대표적인 것으로 중조(NaHCO₃), 산화마그네슘(MgO), 석회석(Limestone), 벤토나이트(Bentonite) 등을 들 수 있으나, 이외 여러 물질이 사용되어 왔다.

한국 공개특허 제1998-016004호에서 석탄재를 이용한 완충제를 제시하기도 하였다. 하지만 이들 중 엄밀한 의미에서 보면 중조만이 완충제의 역할을 할 수 있다. 그 외의 물질들은 용해성이 낮아 반추위내의 산도에 별 영향을 주지 못한다. 결국 모든 완충제가 다 반추위내의 pH를 조절하는 것은 아니다. 중조도 전체 사료의 1중량% 이상이면 사료 섭취량을 줄이는 경우도 있으므로 사용 수준에 유의하여야 한다(하종규, 한인규; 버퍼제의 작용기작).

또한, 한국 공개특허 제2001-0107661호에서도 산증에 대한 대책으로 산증을 치료하기 위한 조성물 제조로서 박테리아의 α-아밀라아제 및/또는 α-글루코시다아제 저해제를 투여하는 방법과 그 저해제를 제조하는 방법을 제시하였다. 여기에 사용되는 물질은 아카보스(acarbose)로서 사람의 당뇨병에 적용하는 약이다. 이 약은 장 융모에서 α-글루코시다아제를 억제하여 고혈당을 조절하는 약물로 알려져 있다. 하지만 이 약이 스트렙토코커스 보비스와 같은 전분 분해 미생물에 선택적으로 작용을 하는지가 미지수이고, 이 약을 소에게 적용하였을 경우 소의 혈당에 미치는 영향에 대한 정확한 평가가 미지수인 실정이다.

이에 본 발명에서는 말산, 푸말산 및 아스파라트산으로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택된 성분이 상술한 문제점을 해결할 수 있음을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 반추동물 사료에 첨가 급여함으로써 반추동물의 발효 이상에 따른 대사성 질병을 감소시키고 기존 대사성 질병을 억제하기 위한 항생물질을 대체할 수 있으며, 가축의 비유, 비육 및 번식 등의 생산성을 향상시킬 수는 반추동물사료용 첨가제를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 반추동물사료용 첨가제를 함유하는 반추동물사료를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 반추동물사료를 사용하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반추동물사료용 첨가제는 말산, 푸말산 및 아스파라트산으로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택된다. 또한, 상기 첨가제는 고상 또는 액상일 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 상기 반추동물사료는 상기 첨가제 0.01∼1중량%를 함유한다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 상기 반추동물사료의 사용방법은 상기 반추동물사료를 반추동물의 산증 예방 및 치료를 위해 급여하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 소와 같은 반추동물에서 생산성 증대를 목적으로 사용하는 농후사료 또는 배합사료를 생리적 요구 수준 이상으로 사용하였을 때 비롯되는 산증과 과관련이 있다.

본 발명은 젖산을 이용하여 프로피온산 등 정상적인 휘발성 지방산(VFA)의 생산량을 증가시키는 미생물인 셀레노모나스 루미난티움(Selenomonas ruminantium) 등의 젖산 이용성을 증가시켜 반추위내 젖산 양을 줄이는 대신 이 미생물의 젖산 이용 산물인 프로피온산 증가를 도모한다. 상기 프로피온산은 흡수되어 간에서 포도당 생성에 이용되는바, 프로피온산 증가는 포도당 증가로 이어져 소의 생산성 향상에 기여한다.

한편, 셀레노모나스 루미난티움(S. ruminantium)은 본 발명에 의해 젖산 이용성이 향상되어, 반추위내 pH가 낮아져 산성화되는 것을 방지하고 결과적으로 산증 및 이에 따른 각종 대사성 질병을 방지함으로써 농후사료 또는 배합사료에 의한 생산성 도모와 이에 따른 산증 방지를 동시에 추구할 수 있다.

본 발명에 따른 반추동물 사료용 첨가제는 말산, 푸말산 및 아스파라트산으로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택된다. 또한, 상기 첨가제는 고상 또는 액상일 수 있다. 이와 같이, 상기 첨가제는 모넨신과 같은 아이노포 계열 항생제도 아니고 기타 다른 항생물질도 아니므로 축산물 잔류의 위험성도 없어, 식품 안전에 대한 사회적 요구가 높아지는 시기에 생산성 향상도 함께 요구해야 하는 축산업에 안전하게 적용할 수 있는 물질이다.

한편, 셀레노모나스 루미난티움은 정상적인 반추위에서 총 세균수 중 약 51%까지 차지하는 그람음성(Gram negative)균이다(Caldwell 등, 1966). 상기 세균은 탄소 및 에너지 공급을 위하여 포도당을 이용하다가 포도당이 고갈되면 젖산(lactate)을 이용하게 된다(Scheifinger 등, 1975). 즉, 스트렙토코커스 보비스가 전분을 분해하여 젖산을 만들게 되면 이 젖산을 이용하는 것이다. 그런데, 여기에 아스파르트산, 푸말산, 및/또는 말산을 공급하면, 셀레노모나스 루미난티움의 젖산 이용률이 상승하는 것이다.

따라서, 상기 첨가제를 함유하는 농후사료 또는 배합사료를 과도하게 섭취한 소의 반추위에서 스트렙토코커스 보비스가 전분을 이용하여 생성하는 젖산을 셀레노모나스 루미난티움이 더 효율적으로 이용하게 됨에 따라 반추위내 젖산 농도가 상승하는 것을 막게 된다.

상기 첨가제는 농후사료 또는 배합사료에 대하여 0.01∼1중량%로 첨가시키는 것이 바람직하다. 상기 첨가제의 사용량이 0.01중량% 미만이면 첨가 효과가 거의 없으며, 1중량%를 첨가하면 첨가비용이 과다하여 비용 대비 효과에 의미가 없거나 산미제 특유의 신맛으로 인해 사료 섭취량이 감소되는 단점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 반추동물사료는 반추동물의 산증 예방 및 치료를 위해 사용될 수 있으며, 반추동물에 1∼120g/일/마리(반추동물 한 마리당 하루 급여하는 양)로 급여할 수 있다. 예를 들어, 소의 체중에 따른 급여량을 하기 표 1에 기재하였다. 하기 표 1은 가장 생산성이 높은 500∼600㎏ 정도의 소를 기준으로 사료 섭취량에 따른 첨가량을 계산한 것이다. 물론 소의 체중, 사료 조건 등 다양한 변수에 의해 첨가량은 달라질 수 있다.

	사료섭취량(㎏/일/마리)	본 발명 첨가량(g/일/마리)	중량%
착유소	12	1.2∼120g	0.01∼1.0%
비육소	10	1.0∼100g	0.01∼1.0%

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 첨가제를 반추동물에 급여하면서 반추위내 산도가 급격하게 산성화되는 것을 방지하여 산증을 예방 및 치료할 뿐만 아니라 젖산 이용 세균의 활성 증가에 의해 프로피온산 생성량 증가 및 이에 따른 포도당 생성량 증가로 반추동물의 각종 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하 실시 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시 예 1

젖산염 배지(Lactate-salt medium)에 셀레노모나스 루미난티움(Selenomonas ruminantium)을 접종하고 아스파르트산, 푸말산 및 말산을 각각 10mM(각각 0.133중량%, 0.116중량%, 0.134 중량%; mM은 분자량을 의미하는 것으로 상기 세 가지 물질의 10mM은 각각 하기 표 2와 같다)을 첨가했을 때 그 배지에서 셀레노모나스 루미난티움이 젖산을 이용하는 정도에 관한 데이터이다. 이 실험은 위의 각 물질 10mM에 대한 젖산 이용성에 대한 것이며 이 수준의 농도에 국한하는 것은 아니다. 실험은 셀레노모나스 루미난티움을 접종한 기본배지(pH 6.7)에 동위원소 처리 젖산을 0.2% 첨가한 후 아스파르트산, 푸말산 및 말산을 각각 10mM이 되게 첨가하고 39℃에서 24시간 배양하였다. 배양 후 원심분리를 통하여 순수 균체만 수거하여 균체 내 축적된 동위원소처리 젖산함량을 측정함으로써 분당 균체단백질 mg 당 젖산 섭취량으로 젖산 이용률을 표시하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.

mM=1/1000 mole	분자량(g/mole)	10mM의 질량(g)	사료kg중 첨가량(%)
아스파르트산	133.10	1.33	0.133
푸말산	116.07	1.16	0.116
말산	134.09	1.34	0.134

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 셀레노모나스 루미난티움의 젖산 이용성이 말산, 푸말산 및 아스파르트산의 순서로 아무것도 첨가하지 배지(대조구)에 비해 월등히 높은 수준으로 나타났으며 이것은 이들 물질이 셀레노모나스 루미난티움이 젖산 이용 효율을 높이는 데 크게 기여한다는 것을 의미하는 것이다.

실시 예 2

전술한 바와 같이, 반추위내 젖산 농도가 증가하면 반추위내 pH가 산성화되어 각종 문제를 일으킨다. 0mM, 4mM, 8mM 및 12mM의 말산을 함유하는 농후사료를 1일 10∼11㎏을 소에게 급여한 후 반추위내 pH를 발효시간별로 반추위액을 채취한 후 pH meter(TOA HM 7B)를 이용하여 측정하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 급여 후 반추위내 pH가 산성화되는 것을 방지하였으며, 이는 첨가량 기준으로 12mM의 말산인 경우에는 pH가 6 이하로 떨어지지 않아 완충제 효과도 함께 볼 수 있었다.

이와 같이, 본 발명에 따른 첨가제를 반추동물에 급여하면서 반추위내 산도가 급격하게 산성화되는 것을 방지함에 따라 얻어지는 효과는 산증의 방지뿐만 아니라 젖산 이용 세균의 활성 증가에 의해 프로피온산 생성량 증가 및 이에 따른 포도당 생성량 증가로 반추동물의 각종 생산성 향상을 기할 수 있다. 모넨신은 첨가효과가 본 발명과 유사하지만 그 작용 기전은 다르다. 모넨신은 스트렙토코커스 보비스를 억제함으로써 젖산 생성량을 줄이고 이를 통해 프로피온산 생성 미생물 활력을 향상시켜 프로피온산 생성량 향상을 도모한다. 하지만 말산, 푸말산 또는 아스파르트산은 스트렙토코커스 보비스가 생성한 젖산 이용율을 향상시킴으로써 젖산 농도 상승에 의한 부작용을 방지하고 젖산 이용 미생물의 활력을 향상시켜 프로피온산 생성량 향상을 도모한다. 따라서 본 발명은 모넨신 효과를 대체할 수 있으며, 이 효과는 모넨신에만 국한한 것이 아니라, 반추동물에서 비슷한 효과를 보이는 다른 아이노포 계열 항생제(예컨대, 라살로시이드)를 대체할 수 있는 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 첨가제를 소 등의 반추동물에 사용하면 곡물 과다 급여에 따른 산증 및 산증에 의해 비롯되는 각종 대사성 질병을 예방할 수 있고, 현재 같은 효과를 위해 사용하는 모넨신, 라실로시이드 같은 항생제를 대체할 수 있다. 산증을 방지하는 작용 기전을 통해 젖산의 과잉 생산을 방지하고 에너지원으로 사용할 수 있는 프로피온산이 증가하면서 산증에서 비롯되는 대사성 질병을 방지하하는 동시에 반추동물의 생산성을 향상시킬 수 있다. 즉, 착유우에서는 유량 증가를 비육우에서는 육량 및 육질 향상을 기대할 수 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 말산으로 구성된 반추동물 사료용 첨가제를 포함한 반추동물사료를 반추동물의 산증 예방 및 치료를 위해 1∼120g/일/마리로 급여하는 것을 특징으로 하는 방법.

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