KR100913611B1

KR100913611B1 - 광합성 세균을 이용한 어류용 사료첨가제 및 이를 포함하는사료

Info

Publication number: KR100913611B1
Application number: KR1020070086704A
Authority: KR
Inventors: 차진명; 김국진; 문철현
Original assignee: 비앤이테크(주); 영어조합법인보전수산
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-08-26
Also published as: KR20090021844A

Abstract

본 발명은 광합성 세균을 이용한 어류용 사료 첨가제 및 사료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광합성 세균 중 어류 양식에 가장 적합한 로도슈도모나스 루티라를 이용하여 어류의 성장촉진 및 면역증강의 효과와 동시에 수질개선의 효과를 갖는 사료 첨가제 및 사료에 관한 것이다.

본 발명의 어류용 사료첨가제는 광합성 세균 로도슈도모나스 루티라와 물을 포함한다.

이러한 광합성 세균을 이용한 어류용 사료첨가제 및 사료에 의하면 광합성 세균 중 어류양식에 가장 적합한 광합성 세균인 로도슈도모나스 루티라를 이용하여 어류의 성장촉진시키고 면역력을 증대시켜 어류의 생산성을 극대화할 수 있고 이와 아울러 수질개선에 효과를 갖는다.

광합성세균, 사료, 사료첨가제, 로도슈도모나스 루티라

Description

광합성 세균을 이용한 어류용 사료첨가제 및 이를 포함하는 사료{Additive for fishes feed using photosynthetic bacteria and feed comprising it}

수산양식이란 인간의 생활에 필요한 수산생물 등을 육상의 농업과 마찬가지로 물에서 길러 수확하는 것을 가리키는 말로, 일명 수중농업이라고 불린다.

양식의 기원은 상당히 오래되어 기원전 1800년경 이집트의 왕이 못을 만들어 식용어를 길렀다는 기록이 있다. 우리나라의 양식은 언제부터 시작되었는 지는 확실하지는 않으나 인조 때 태인도 어민이 섶 양식을 했다고 하며, 본격적으로 시작된 것은 구한 말 어업법의 실시와 더불어 적극적인 노력이 시작된 1910년대라고 할 수 있다.

이후 꾸준한 연구개발과 활성화가 이루어져 지금은 현대화된 양식이 전국적으로 행해지고 있다.

우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 있고, 동서 남해안의 수온 및 지형 등 바다특성이 달라 각 해역에 따라 다양한 어종의 양식이 가능하고, 해안선이 갈고 복잡하며 또한, 간지가 넓고 물의 온도가 알맞아 양식업을 하기에 유리하다.

하지만, 현재 국내 양식산업은 급속한 양적 팽창으로 인해 양식장의 무분별한 난립과 포르말린, 과산화수소수와 같은 각종 살균 소독제의 과다한 사용으로 인한 수질오염의 악화에 기인한 환경적인 요인과 새로운 어종의 도입에 따른 병균의 유입 및 출현, 각종 항생제의 남용에 따른 내성균의 출현 등과 같은 생물학적인 요인 등에 의하여 고수온기뿐만 아니라, 연중 돌발적인 폐사가 발생하여 많은 양식장에 심각한 피해를 주고 있다.

어류의 면역성을 증강시키고 성장을 촉진시키는 사료첨가제에 대하여 연구가 행해진 바 있다.

그리고 최근에는 상기의 문제의 해결을 위해 광합성 세균을 이용한 새로운 형태의 양식어 사료 또는 사료 첨가제의 개발에 양식업계의 관심이 집중되고 있다.

광합성 세균은 자연계의 식물 순환회로에서 일군을 이루는 중요한 미생물로서 사람이나 동물의 배설물 같은 오물을 종속영양 세균과 같이 정화하며 유기물이 분해되면서 나오는 유화수소나 질소 화합물 등 작물이나 어류에 해로운 물질들을 자신의 먹이로 섭취 제거하면서 탄산가스와 태양 에너지를 이용하여 광합성을 행하여 증식하며 토양에서는 유산균, 방선균 같은 유익 미생물의 증식을 촉진하고 수중에서는 클로렐라 같은 녹색 미생물의 발생과 증식을 늘리며 자신은 어패류의 먹이 사슬인 동물성 플랑크톤의 먹이로 사용된다.

대한 민국 등록 특허 제 0454228호에는 양식어류용 사료첨가제가 개시되어 있다.

상기 개시된 사료첨가제는 고분자 키토산 또는 그의 염 0.01~3중량%, 광합성세균5~15중량%, 활성탄 10~20중량%, 일라이트 10~20중량 %, 곡류껍질 40~60중량%를 함유하는 데, 상기 개시된 사료첨가제는 그 구성이 복잡하며, 특히 상기 사료첨가제에 함유된 키토산은 항균작용이 있어 미생물의 세포막과 결합하여 미생물의 증식을 억제하여 문제가 된다.

또한, 자연계에는 홍색을 띄는 광합성 세균의 종류는 37여 종이나 되며 그 중에서 작물이나 가축, 그리고 양어에 가장 잘 이용되고 있는 홍색 광합성 세균의 종류만 해도 무려 16종이나 된다. 이러한 홍색 광합성 세균은 균 종에 따라 영양물질, 항균물질 생성능력, 악취제거 능력, 유기물 분해 능력 등 특성이 크게 다르다. 또한 같은 균 종이라 해도 키우는 환경, 배지의 종류에 따라 배양액 중에서 내놓는 영양 물질이 달라진다.

상기 개시된 사료첨가제에 이용되는 광합성 세균은 배지의 종류와 배양환경이 특정되지 않아 어류 양식에 가장 적합한 세균이라 할 수 없을뿐더러 그 효과가 의문시된다.

따라서 본 발명자들은 다년간의 어류양식업의 경험과 기술을 바탕으로 어류의 양식에 생산성을 향상시키고 경쟁력을 제고시키기 위해 어류양식에 가장 적합한 광합성 세균을 이용한 사료첨가제 및 사료를 개발하기에 이르렀다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서 어류양식에 가장 적합한 광합성 세균을 최적의 배지에서 배양하여 광합성 세균의 특성만으로도 어류의 성장촉진 및 면역 증강을 도모하여 증체량 향상과 생산성 증대를 가져올 수 있는 어류용 사료첨가제 및 사료를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 수질정화 능력이 우수한 광합성 세균을 이용하여 효과적으로 수질을 개선함으로써 면역증강효과와 함께 양식의 밀집도를 높여 대량 밀집양식이 가능한 사료 첨가제 및 사료를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광합성 세균을 이용한 어류용 사료첨가제는 광합성 세균 로도슈도모나스 루티라와 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 물에는 광물질이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 물에는 유기 게르마늄을 함유하는 혈분을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광합성 세균을 이용한 어류용 사료는 상기의 사료첨가제 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 사료첨가제에 더하여, 어분, 카제인, 육골분, 새우분말 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 단백질원과, 고구마전분, 감자전분, 밀전분 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 탄수화물원과, 채종유, 대두유, 옥수수유, 명태간유, 오징어간유 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 지질원을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광합성 세균을 이용한 어류용 사료첨가제 및 사료에 의하면 단백질, 아미노산, 비타민 등의 필수 영양원의 함량이 높고 항균능력이 뛰어나 어류양식에 가장 적합한 광합성 세균인 로도슈도모나스 루티라를 이용함으로써 어류의 성장촉진과 면역력 증대를 가져와 양식어류의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 사료첨가제 및 사료는 수질개선 및 항균력이 우수하여 양식 어류의 대규모 밀집 양식을 가능하게 한다.

또한, 광합성 세균 로도슈도모나스 루티라에 광물질과 유기게르마늄을 더 첨가하여 면역력과 내병성을 더욱 증대시켜 양식어류의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 광합성 세균을 이용한 어류용 사료첨가제 및 사료에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 사료첨가제는 광합성 세균 로도슈도모나스 루티라와 물을 포함한다.

본 발명에 이용되는 광합성 세균은 공지의 미생물인 로도슈도모나스속의 루티라(Rodopsudomonas rutila)이다.

본 발명의 사료첨가제 및 사료에 이용되는 광합성 세균인 로도슈도모나스 루티라를 입수하는 과정을 상세히 설명한다.

먼저, 바닷물과 강물이 만나는 지점에서 물(汽水)을 채취하여 이를 최소 액체 배지에 현탁시킨 후 광합성 성장을 할 수 있는 조건, 즉 온도 20 내지 30℃의 빛이 조사되는 무산소 조건에서 1차 배양한다. 이 경우 광합성 세균을 효과적으로 성장시키기 위해 기질과 효모추출물 등의 영양분을 배지에 첨가할 수 있다.

상기 1차 배양액을 도말 평판법이나 주입 평판법을 이용하여 다시 2 내지 3일간 2차 배양하여 형성된 여러 가지의 콜로니 중에서 홍색을 띄는 콜로니(colony)를 분리하여 광합성 세균 로도슈도모나스 루티라를 얻는다.

이 경우 배지에 여러 광합성 세균들이 함께 있는 경우 여러 가지 형태의 콜로니가 형성되는 데, 도 1에 도시된 바와 같이 위상차 현미경을 통해 1㎛ 미만의 막대 형태가 서로 접합하는 셀만을 찾아 여러 광합성 세균 중 로도슈도모나스 루티라의 콜로니를 얻을 수 있다.

로도슈도모나스 루티라는 홍색비유황세균(Purple non-sulfur bacteria) 의 일종으로 Gram음성반응을 나타내며 편모운동을 한다. 모양은 간형으로 많은 클러스터를 형성하고 셀들은 서로 접합하는 성질이 강하다.

상기와 같은 방법으로 로도슈도모나스 루티라의 단일 콜로니(colony)를 분리해냄으로써 로도슈도모나스 루티라를 얻는다.

분리된 로도슈도모나스 루티라를 대량배양하기 위한 최적의 배지의 구성성분은 다음과 같다.

배지 구성은 증류수 1ℓ에 Yeast extract 1.00~2.00g, Ethanol 0.50~1.00㎖, Na₂-succinate 1.00~2.00g, Fe(III) citrate solution (0.5% in H₂O) 1.00~2.00㎖, KH₂PO₄ 0.10~1.00g, MgSO₄ x 7 H₂O 0.10~1.00g, NaCl 0.10~1.00g, NH₄Cl 0.10~1.00g, CaCl₂ x 2 H₂O 0.10~1.00g, Vitamin B12 solution (10 mg in 100 ml H₂O) 0.10~1.00㎖를 첨가하였다. 습윤멸균(121℃, 1.2기압, 15분)을 하여 colony cell을 추출하는데 더욱 쉽게 진행할 수 있다.

배지 원가 절감을 위해서 상기의 배지 조성성분 중 무기영양물질 성분은 미네랄 0.10~1.00g을 첨가해서 대처할 수 있다. 상기 미네랄은 흑운모 등의 광물질을 이용한다.

상기의 배지 0.5 내지 1.5ℓ를 물 17ℓ에 넣은 후 1 내지 3ℓ의 로도슈도모나스 루티라를 접종하여 투명 비닐 팩에 채워 25 내지 30℃혐기성 조건하에서 빛을 조사하여 배양함으로써 본 발명의 실시 예에 따른 사료첨가제가 제조된다.

필요할 경우 4~5차 정도 계대배양을 더 실시하여 고농도의 로도슈도모나스 루티라를 얻을 수 있다.

상기와 같은 조건하에서 배양시 얻어진 로도슈도모나스 루티라의 균체 수는 6 내지 3×10⁹cells/㎖이다.

상기의 방법으로 배양된 로도슈도모나스 루티라는 하기의 표 1에서 알 수 있듯이 클로렐라 등 다른 단백원에 비해 단백질의 함량이 월등히 높다.

[표1]일반성분조성

구분	조단백질(%)	조지방(%)	가용성당류(%)	조섬유(%)	회분(%)
루티라	59.25	7.64	23.24	2.75	4.21
클로렐라	53.76	6.31	19.28	10.33	1.52
쌀	7.48	0.94	90.60	0.35	0.72
콩	38.99	19.33	30.93	5.11	5.68

또한 하기의 표2에서와 같이 양질의 필수 아미노산을 함유하고 있다.

[표2]아미노산 조성

구분	루티라(g/100g건조중)	클로렐라(g/100g건조중)	효모(g/100g건조중)
Histidine	1.38	1.06	0.90
Arginine	3.31	3.24	2.50
Threonine	2.73	2.28	2.65
Proline	2.75	2.12	1.77
Glycine	2.40	2.28	2.18
Alanine	4.68	2.98	2.86
Valine	3.36	3.02	3.20
Methionine	1.42	0.27	0.51
Isoleucine	2.71	2.44	2.63
Leucine	4.63	4.46	3.54
Tyrosine	1.74	0.96	1.30
Tryptophaan	1.12	0.64	0.66

그리고 루티라의 비타민 함량은 하기의 표 3에 나타내었다.

[표3]비타민함량

비타민	로도슈도모나스 루티라(㎍/100g)	효모(㎍/100g)
B₂	3,800	2,900
B₆	3,400	2,400
Folic acids	2,000	1,700
B₁₂	400	1
C	20,000	-
D	10,000 IU	300,000 IU
E	31200	-

또한, 상기의 표 1 내지 표3에 나타낸 것처럼 로도슈도모나스 루티라는 단백질의 함량이 풍부하고 인공사료로만 자란 어류에 부족하기 쉬운 라이신, 히스티딘, 아르기닌 등의 아미노산이 풍부하여 비타민 B군을 포함한 각종 비타민 C,D,E의 양이 풍부하여 어류에 균형있는 영양을 공급한다.

로도슈도모나스 루티라는 상기 외에도 박테리오클로로필, 카로테노이드를 비 롯한 유비퀴논, 메나퀴논 등 생리 활성물질을 풍부히 함유하고 있어 본 발명의 사료첨가제가 첨가된 사료를 먹고 자란 어류는 성장이 빠르고 활력이 우수하며 어류의 색상이 선명하고 각종 세균성, 바이러스 성 질병에 대한 항병성이 뛰어나다.

또한, 로도슈도모나스 루티라의 세포벽과 세포막은 클로렐라 등의 조류와는 달리 대단히 탄력성 있는 부드러운 점액 다당류를 포함한다. 이는 어류가 포식하였을 때 소화흡수율이 높아 치어의 초기 사료로서 높은 가치를 지니고 있음을 보여준다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 사료첨가제는 물 17ℓ에 대하여 배지 1ℓ와, 로도슈도모나스 루티라 2ℓ와, 광물질을 포함한다.

광물질은 망간, 철, 구리, 아연, 칼슘, 요오드, 코발트, 셀레늄 등의 무기 미량원소들로서, 건강한 어류를 키우는 데 있어 필수적인 영양소들이다.

광물질은 미량이지만 골격을 형성하고 체내 삼투압을 조절하며 체액의 산, 염기 균형을 유지시키고 효소계에 활성제로 또는 효소자체의 구성성분으로 관여하는 등 그 역할이 매우 다양하다.

광물질로는 제오라이트(zeolite), 벤토나이트(bentonite), 바이오타이트(biotite), 패그마타이트(pegmatite) 등의 규산염 점토광물분말 또는 맥반석, 흑운모, 장석 등의 장석류에서 선택되는 어느 하나 이상을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

상기 광물질은 선별하여 이물질이 없는 것을 200 내지 250℃에서 고온건조시켜 200 내지 300메시 입도크기로 분쇄하여 사용한다.

광물질은 상기 물 17ℓ에 대하여 5 내지 25g을 첨가하여 혼합한다. 5 g 미만이면 광물질의 첨가 효과가 미미하고 25 g을 초과하면 어류의 육질감이 저하된다.

이외에도 사료첨가제에 사용되는 물을 광물질이 풍부한 지하수를 이용하는 경우 별도의 광물질을 첨가하지 않을 수 있다. 이 경우에 광물질은 물 17ℓ에 25g 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 사료첨가제는 물과, 배지와, 로도슈도모나스 루티라와, 광물질, 유기게르마늄이 혼합된 혈분을 포함한다.

게르마늄은 유기 게르마늄(Ge-132, (GeCH₂CH₂COOH)₂O₃ )과 무기 게르마늄(GeO/GeO₂)으로 구분되는 데, 무기 게르마늄이 체내에 흡수되어 유익한 성분이 되기 위해서 유기화합물과 결합하는 형태인 유기 게르마늄이어야 한다.

어류의 체내에서 독성이 없고 흡수율이 높은 유기게르마늄은 항산화력, 노폐물질의 분해, 면역기능의 향상, 질병예방에 기여할 수 있다. 또한, 세포의 활성화 및 영양소의 결합, 공급촉진 역할을 하며 24~48시간 사이에 체내의 무기물질이나 중금속류의 불순물과 결합하여 소변으로 배출된다.

유기게르마늄을 어류에게 섭취될 수 있는 방법으로 무기게르마늄을 토양에 뿌리거나 엽면시비로 공급하여 재배한 식물을 사료와 함께 급이할 수 있으나 이러한 방법은 일반 토양에서 재배된 식물은 유기 게르마늄의 함량이 극히 미량인 관계로 그 효과를 기대하기 어렵다.

따라서, 본 발명에서의 또 다른 실시 예에 따른 사료첨가제에 함유되는 유기 게르마늄은 게르마늄을 급이한 가축으로부터 만들어지는 혈분을 이용한다.

유기게르마늄이 함유된 혈분을 만들기 위한 방법으로 게르마늄 원석을 분쇄하여 사료와 혼합한다. 게르마늄 원석은 채취장소나 시기에 따라 차이가 있으나, 대략 50여 가지 이상의 구성 성분으로 이루어진다. 주성분은 다른 여타의 광물과 같이 SiO₂ 이고, 기타 Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O 등으로 구성된다.

게르마늄 원석은 분쇄하여 분말 형태로써 가축사료와 교반된다. 혼합비율은 전체 가축사료 100중량부에 대하여 무기 게르마늄이 0.6 내지 0.8중량부, 특히 바람직하게는 0.7중량부 함유되도록 한다. 무기 게르마늄 광석분말과 교반된 가축사료분말은 분말 형태 그대로 가축에게 급여하거나 펠렛 형태로 가공하여 급여할 수 있다. 이와 함께 게르마늄 원석이나 게르마늄 원석이나 원석 분말을 물에 침지시킨 침출수를 게르마늄이 혼합된 사료와 함께 급여할 수 있다.

사료 속에 함유된 무기 게르마늄은 소나 사슴의 체내에서 유기화합물과 결합하여 유기화된다. 유기화된 게르마늄이 함유된 피를 채취하기 위해서는 게르마늄이 혼합된 사료를 최종적으로 급여한 시간으로부터 24시간 이내에 채취하는 것이 바람직하다. 이는 게르마늄은 체내에서 흡수되어 24시간이 지나면 약 90%이상의 게르마늄이 체외로 방출되기 때문이다.

채취한 피는 가열해서 응고시켜 압착기로 수분을 제거한 뒤 건조해서 분말형태의 혈분을 만든다. 물론 이외에도 통상의 혈분 제조방법을 이용하여도 무방하다.

혈분은 물과, 배지와, 로도슈도모나스 루티라와, 광물질을 포함하는 사료첨 가제에 더해진다. 이 경우 사료첨가제 20ℓ에 대하여 50 내지 100g, 바람직하게는 75g을 첨가하여 혼합한다. 혈분은 유기게르마늄 뿐만 아니라 고단백의 단백질원으로 이용되는 효과도 동시에 갖는다.

상기의 방법으로 만들어진 혈분에 함유된 유기게르마늄의 양을 ICP검사법으로 분석하였다. 무기게르마늄 분말을 엽면시비한 채소류에 대해서도 함께 분석하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

[표4]

구분	유기게르마늄함유량(ppm/g)
소	0.085
돼지	0.081
배추	0.021
무	0.023
상추	0.026

상기 표 4의 결과로부터 가축을 이용한 경우가 채소를 이용한 경우보다 유기게르마늄의 함유량이 훨씬 높음을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 사료첨가제는 광합성 세균 자체만을 이용하거나 다른 실시 예로서 이에 광물질과 유기게르마늄의 유효성분을 더해 면역증강 및 어체의 성장에 더욱 효과적이다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 어류용 사료는 상기의 사료첨가제를 포함한다. 바람직하게는 사료 20kg에 대하여 사료첨가제 250㎖를 첨가한다.

그리고 본 발명의 다른 실시예의 사료는 상기의 사료첨가제와 함께 단백질원과 탄수화물원 및 지질원을 포함한다.

단백질원으로는 어분, 카제인, 육골분, 새우분말 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 이용한다. 탄수화물원으로는 고구마전분, 감자전분, 밀 전분 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 이용한다. 지질원으로는 채종유, 대두유, 옥수수유, 명태간유, 오징어간유 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 이용한다.

이외에도 비타민 혼합액이나 점결제, 보충제 등이 더 포함될 수 있다.

그리고 본 발명의 사료첨가제는 통상의 배합사료나 볏짚, 목초, 산야초, 콩깍지 등의 조사료에 첨가하여 사용할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 사료첨가제와 함께 상기 단백질원과 탄수화물원 및 지질원을 포함하는 사료는 필수 영양분은 충분히 함유함과 동시에 사료의 생산단가를 낮출 수 있어 경제적이다.

이하, 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 이는 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리 범위를 하기의 실시 예로 한정하는 것은 아니다.

<실시예1>

물 17ℓ에 로도슈도모나스 루티라를 배양하기 위한 하기의 성분으로 구성된 배지 1ℓ를 혼합하였다.

배지구성은 증류수 1ℓ에 Yeast extract 1.50g, Ethanol 0.75㎖, Na₂-succinate 1.50g, Fe(III) citrate solution (0.5% in H₂O) 1.50㎖, KH₂PO₄ 0.55g, MgSO₄ x 7 H₂O 0.55g, NaCl 0.55g, NH₄Cl 0.55g, CaCl₂ x 2 H₂O 0.55g, Vitamin B12 solution (10 mg in 100 ml H₂O) 0.55㎖를 첨가하였다.

그리고 로도슈도모나스 루티라 2ℓ를 상기 물과 배지 혼합액에 접종하여20ℓ의 투명 배양팩에 채워 25℃의 온도에서 혐기성조건 하에서 빛을 조사하여 20ℓ의 사료첨가제를 제조하였다.

사료첨가제의 로도슈도모나스 루티라 균체수는 5×10⁹cells/㎖였다.

<실시예2>

실시예1과 동일한 방법으로 제조하되, 광물질로서 흑운모 분말15g을 더 혼합하여 사료첨가제를 제조하였다.

<실시예3>

실시 예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 소로부터 채취한 피를 이용한 혈분을 상기 물 17ℓ에 대하여 75g을 더 혼합하였다.

혈분을 얻기 위해 게르마늄분말이 0.7중량부 함유된 사료를 소에게 30일간 지속적으로 급여하였다. 이때 사용된 게르마늄 분말은 원석 1g당 0.5ppm의 무기 게르마늄을 함유한 원석을 이용하였다. 게르마늄이 함유된 사료의 급여량은 사슴을 사육하는 데 있어서 필요한 통상적인 일일 급여량을 날마다 급여하였다. 최종사료를 급여 후 2시간 후에 소의 피를 채취하여 혈분을 만들었다.

1. 제 1실험예: 수질정화능력

본 발명에 이용되는 광합성 세균 로도슈도모나스 루티라의 수질정화능력에 대해 살펴보기 위해 단백질 분해 과정에서 생성되는 악취의 원인물질인 푸트레신(putrescine), 카다베린(cadaverine), 황화수소, 메르캅탄(merkaptan)을 제거실 험을 하였다. 그 결과는 하기 표 6 및 표 7에 나타내었다. 하기 표 5 및 표6의 실험구는 넙치가 양식되는 수조의 물 100㎖를 채취하여 실시예 1의 사료첨가제 0.001㎖를 첨가하였고 대조구는 무첨가하였다.

[표5] 7일 후 푸트레신, 카다베린, 황화수소의 제거

구분	대조구(mg/100㎖)		실험구(mg/100㎖)
구분	암흑	조명	암흑	조명
푸트레신	5.0	5.0	1.8	0.1
카다베린	5.0	5.0	2.1	0.1
황화수소	5.0	5.0	3.8	0.8

[표6]4일 후 메르캅탄의 제거

구분	대조구(ppm)	실험구(ppm)
CH₃SH	1.000	1
CH₃SCH₃	800	0
(CH₃)₂S₂	3.400	3

상기 표 5 및 표 6의 결과로부터 악취의 원인 물질에 대해 광합성 세균 로도슈도모나스 루티라를 투여한 실험군에서 대조군에 비해 현저히 감소됨을 알 수 있었다.

게다가 어두운 환경보다 밝은 환경에서 로도슈도모나스 루티라의 악취물질 제거 능력에 대한 효과가 훨씬 증가되는 것을 확인할 수 있다. 로도슈도모나스 루티라 광합성 세균을 이용한 본 발명의 사료첨가제는 상기의 결과에서처럼 양식환경의 수질 환경 개선에 상당한 효과가 있다.

2. 제 2실험예: 항균능력

본 발명의 사료첨가제에 이용되는 로도슈도모나스 루티라의 항균 활성을 살펴보았다.

항균활성을 측정하기 위한 균주로는 대장균 0-157 및 살모넬라 엔테리티디 스(Salmonella enteritidis)를 사용하였다.

상기의 균주를 식염수에 접종한 후 실험구에서는 실시예 1의 사료첨가제 1%수용액을 각각 가하여 24시간 동안 배양시킨 후 선택배지에 도말하였다. 도말 후 48시간 동안 배양시킨 후에 각 균주의 개체수를 측정하였다. 대조구는 사료첨가제 수용액을 무첨가하였다.

그 결과는 하기의 표 7에 나타내었다.

[표7]

균주	구분	48시간경과후(cells/㎖)	감소율(%)
살모넬라(SE)	대조구	4580±120	-
살모넬라(SE)	실험구	1568±85	65.8
O-157	대조구	4825±100	-
O-157	실험구	1450±73	70

상기 표 7의 결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 사료첨가제 및 사료에 이용되는 로도슈도모나스 루티라는 병원성 세균의 증식을 효과적으로 억제시킴으로서 항균효과가 우수함을 알 수 있다.

3. 제 3실험예: 어류의 성장 및 폐사율 실험

본 발명의 사료첨가제의 효용성을 조사하기 위해 일반 배합사료 20kg에 실시 예 1 내지 실시 예 3의 사료첨가제 250㎖를 첨가한 사료를 30일 동안 투여하여 어체의 성장 및 폐사율 실험을 하였다.

어종은 넙치의 치어들을 체중 8g, 10g, 15g의 세 그룹으로 분류하여, 각각의 그룹마다 실시예 1 과 실시예 2 및 실시예 3의 사료첨가제를 첨가한 사료를 투여한 실험구 1과 실험구 2 및 실험구 3, 본 발명의 사료첨가제를 첨가하지 않은 일반 배합사료를 투여한 대조구로 나누어 실험하였다.

양식어 사육에 있어서 치어의 건강상태와 치어단계에서의 성장조절 및 사료의 급이는 품질이 우수한 양식어를 사육하기 위한 필수 사항이기 때문에 성어단계까지의 성장과 품질에 가장 영향을 미치는 치어단계의 양식 30일 동안의 결과를 하기의 표 9 에 나타내었다.

실험을 위해 수온은 25℃로 유지하였고, 3000마리를 1톤 수조에 각각 입식하여 실험하였다.

[표 8]성장률 및 폐사율

구분		평균어체중(g)	평균어체장(cm)	폐사율(%)
5g 그룹	실험구 1	19.5	13.2	0
	실험구2	19.4	13.2	0
	실험구 3	19.7	13.4	0
	대조구	13.1	9.8	76
10g 그룹	실험구 1	23.8	14.9	0
	실험구 2	23.9	14.8	0
	실험구 3	23.9	14.9	0
	대조구	17.6	12.2	71
15g 그룹	실험구 1	28.5	17.1	0
	실험구 2	28.5	17.3	0
	실험구 3	28.7	17.5	0
	대조구	20.3	13.3	64

상기 표 8에서 보는 바와 같이, 넙치 치어의 평균 어체중과 어체장에 미치는 사료첨가제의 첨가 효과는 실험구 1 내지 3에서 커다란 차이는 보이지 않았으나 실험구 3의 결과가 실험구 1 및 실험구 2보다는 다소 양호하게 나타났다.

그리고 본 발명의 사료첨가제를 첨가하지 않은 대조구와 실험구 1 내지 3을 비교할 경우 그 차이가 현저하게 나타났는 데, 이는 광합성 세균 로도슈도모나스 루티라에 함유된 단백질과 필수 아미노산 등의 영양분이 효과적으로 작용한 결과이다.

그리고 치어상태의 양식단계에서 가장 중요한 관리사항중의 하나인 폐사율을 보면, 광합성 세균 로도슈도모나스 루티라를 함유하는 실험구 1 내지 3에서 모두 폐사율 억제에 효과를 나타냄을 알 수 있다.

4. 제 4실험예: 양식 밀도에 따른 어체중과 폐사율

본 발명의 사료첨가제가 포함된 사료를 이용하여 대량 밀집양식이 가능 여부를 살펴보기 위해 체중 5g의 넙치 치어 1500마리와 6000마리를 1톤 수조에 각각 입식하였고 사료로는 실험예 1에 의한 사료첨가제를 첨가한 사료를 투여한 실험구와 본 발명의 사료첨가제를 첨가하지 않은 사료를 각각 투입한 대조구로 나누어 30일간 성장시켰다.

그 결과는 하기의 표 9에 나타내었다.

[표9]

구분		평균 어체중	평균 어체장	폐사율(%)
1500마리그룹	실험구	20.3	13.9	0
1500마리그룹	대조구	15.9	10.7	71
6000마리그룹	실험구	20.8	13.6	0.5
6000마리그룹	대조구	15.6	9.2	84

상기 표 9의 결과로부터 실험구에서는 대조구에 비해 두 그룹 모두 체중 및 체장에서 높은 성장률을 보였다. 그리고 실험구의 경우 모든 넙치는 밝은 황토색의 체표를 보였으나 대조구의 경우 체표 비늘의 탈락 또는 흑화현상이 나타났고, 이는 1500마리 그룹보다 6000마리 그룹에서 더 심하게 나타났다.

그리고 실험구에서 1500마리 그룹의 경우 마지막 날까지 폐사한 어체는 없었으며, 6000마리 그룹에서는 0.5%정도 였다. 하지만 대조구의 경우 폐사율이 71%와 84%로 실험구에 비해 현저하게 폐사율이 높았고, 특히 밀집양식한 6000마리그룹의 폐사율이 더욱 높았다.

그리고 폐사한 어종에 대해 세균학적 검사를 실시한 결과 대조구의 대부분에서 비브리오균(Vibrio sp.)이 분리되었다. 하지만 실험구의 경우 폐사된 어종에서 비브리오균은 보이지 않았다.

상기 결과로부터 본 발명의 사료첨가제를 혼합한 사료의 경우 일반 사료보다 병원균에 대한 높은 저항성을 가지는 것을 알 수 있으며 성장률에서도 양호하였다. 특히 대량으로 밀집 양식을 하더라도 로도슈도모나스 루티라의 수질정화능력과 항균성이 효과적임을 알 수 있다.

5. 제 5실험예: 넙치의 품질분석

넙치를 대상으로 본 발명의 사료첨가제가 첨가된 사료를 급이하여 양식한 넙치의 일반 성분, 구성아미노산, 지방산, 물성을 측정하여 그 결과를 표 6 내지 표 9에 나타내었다.

실험구는 본 발명의 실시 예 1의 사료첨가제가 첨가된 사료를 급이하였고, 대조구는 일반 사료를 급이하였다. 그 결과는 표 10 내지 표 13에 나타내었다.

[표10]일반 성분의 분석

구분	수분(%/100g)	지방(%/100g)	회분(%/100g)	단백질(%/100g)	탄수화물(%/100g)
실험구	76.168	1.418	0.515	21.900	0

상기 표 10에서 본 발명의 사료첨가제가 첨가된 사료를 급이한 넙치의 성분 중 지방과 회분, 단백질이 양호하게 나타났다.

[표11]구성아미노산

구성아미노산(mg/100g)	대조구	실험구
Asp	2460.360	2660.063
Thr	117.379	20.670
Ser	699.404	778.213
Glu	4350.093	4577.884
Pro	202.783	94.031
Gly	964.931	1003.532
Ala	933.494	932.746
Cys	0.000	0.000
Val	737.174	945.126
Met	594.719	741.427
Lie	912.903	1122.718
Leu	3187.005	3545.129
Tyr	821.969	1056.324
Phe	1008.100	1254.867
His	682.430	820.185
Lys	1885.139	1987.706
Amm	612.567	728.020
Arg	1693.424	2031.468
Total	21863.874	24300.1009

상기의 구성아미노산을 분석하기 위해 시료 0.5 g을 18 ml test tube에 칭량하여 6 N HCl 3 ml를 가한 다음 진공펌프를 이용하여 test tube를 sealing하였다.

sealing한 test tube는 121℃로 setting된 heatting block에 24시간 동안 가수분해시킨다. 가수분해가 끝난 시료는 50℃, 40 psi의 rotary evaporater로 산을 제거한 후 Sodium loading buffer로 10 ml 정용한 다음, 이 중 1 ml를 취하여 membrane filter 0.25 ul로 여과하여 아미노산 분석기로 정량분석하였다.

그 결과는 상기 표 12에 나타내고 있는데, 본 발명의 사료첨가제를 급이한 넙치의 경우 아미노산 조성은 전체적으로 대조구에 비해 높음을 알 수 있다.

이러한 사료첨가제의 급이는 필수아미노산 함량의 증가라는 중요한 의미를 부여한다.

[표12]지방산 조성

Fatty acid (wt%)	실험구	대조구
Butyric Acid Methyl Ester(C4:0)	0	0
Caproic Acid Methyl Ester(C6:0)	0	0
Capric acid (C10:0)	0	0
Undecanoic acid (C11:0)	0	0
Lauric acid (C12:0)	0	0
Tridecanoic acid (C13:0)	0	0
Myristic acid (C14:0))	4.323	5.100
Pentadecanoic acid (C15:0)	0	0
Palmitic acid (C16:0)	27.864	32.448
Heptadecanoic acid (C17:0)	0	0
Stearic acid (C18:0)	7.154	9.040
Arachidic acid (C20:0)	0	0
Heneicosanoic acid (C21:0)	0	0
Behenic acid (C22:0)	0	0
Tricosanoic acid (C23:0)	3.097	1.297
Lignoceric acid (C24:0)	0	0
Myristoleic acid (C14:1)	0	0
cis-10-Pentadecenoic acid (C15:1)	0	0
Palmitoleic acid (C16:1)	4.650	7.229
cis-10-Heptadecenoic acid (C17:1)	0	0
Elaidic acid (C18:1n9t)	0	0
Oleic acid (C18:1n9c)	19.215	18.090
cis-11-Eicosenoic acid (C20:1)	0.353	0.379
Erucic acid (C22:1n9)	0	0
Nervonic acid (C24:1)	0	0
Linolelaidic acid (C18:2n6t)	0	0
Linoleic acid (C18:2n6c)	1.538	1.630
cis-11,14-Eicosadienoic acid (C20:2)	0.296	0.340
cis-13.16-Docosadienoic acid (C22:2)	0	0
r-Linolenic acid (C18:3n6)	0	0
Linolenic acid (C18:3n3)	0	0
cis-8,11,14-Eicosatrienoicacid(C20:3n6)	0	0
cis-11,14-Eicosatienoic acid (C20:3n3)	0	0
Arachidonic acid (C20:4n6)	0	0
EPA(C20:5n3)	6.046	4.759
DHA(C22:6n3)	25.464	19.113

상기의 지방산을 분석하기 위해 시료 5g을 비이커에 채취하여 waring blander로 homogenize 한다. 여기에 10㎖ chloroform과 20㎖ methanol을 가한뒤 약 2분간 다시 homogenize 시키고 10㎖ chloroform 용액을 넣고 약 30초간 분사시켰다. Watman No. 1 여과지를 이용하여 여과하고 여액을 50㎖ 메스실린더로 옮겨담고 약 30분 가량 층이 분리될 때까지 기다린 다음 두층이 분리가 되면 윗층(수층)을 제거하고 아래층에 Na₂CO₄ 시약을 약간 넣어 수분을 완전 제거한 후 Rotary evaporator를 이용하여 시료 중의 chloroform을 완전 제거하여 지방성분만 남으면 5㎖ toluene에 녹인 후 methylation 처리하여 GC로 분석하였다.

상기 표 12의 지방산 분석 결과 실험구에서 대조구에 비해 고도 불포화지방산인 함량이 높은 경향을 나타내고 있다. 이는 본 발명의 사료첨가제가 첨가된 사료를 급이하여 양식된 어류의 고기를 섭취하는 경우 각종 심장 혈관계 질환을 예방하고 혈중 콜레스테롤을 떨어뜨리는 데 효과가 있어 성인병 예방하는 데 도움이 된다.

[표13]물성측정

점도		speed	shear stress	shear rate	temperature	time interval
대조구	실험구	speed	shear stress	shear rate	temperature	time interval
0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	10.00	00:30.2
433400.00	434700.00	5.00	0.00	0.00	10.00	00:30.2
216700.00	217950.00	10.00	0.00	0.00	10.00	00:30.2
144466.67	145300.00	15.00	0.00	0.00	10.00	00:30.2
108350.00	108975.00	20.00	0.00	0.00	10.00	00:30.2
81680.00	87180.00	25.00	0.00	0.00	10.00	00:30.2
72233.33	72650.00	30.00	0.00	0.00	10.00	00:30.2
57757.14	62271.43	35.00	0.00	0.00	10.00	00:30.2
52600.00	54487.50	40.00	0.00	0.00	10.00	00:30.2
48155.56	48433.33	45.00	0.00	0.00	10.00	00:30.2

점도 측정 조건은 다음과 같다.

- 모델: HADA-Ⅲ+ RHEOMETER( Brookfield)

- ADAPTER : Small Sample ADAPTER

- Speed: 0,5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45

- Temperature: 4℃

- Intervel time: 30 sec

- SPINDLE: HA/HB SPINDLE 3

상기 표 13의 결과로부터 본 발명의 사료첨가제가 포함된 사료를 급이한 넙치는 육질이 탄성있고 씹힘성이 좋아 로도슈도모나스 루티라를 이용하여 어류의 양식시 점성이 뛰어나서 육질이 좋은 고품질의 어류를 생산할 수 있음을 알 수 있다.

이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 로도슈도모나스 루티라의 위상차 현미경 사진이다.

Claims

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물 17ℓ에 배지 0.5 내지 1.5ℓ의 비율로 혼합한 혼합액에 기수역에서 채취한 기수로부터 분리한 광합성 세균 로도슈도모나스 루티라를 접종 배양하여 조성되며,

상기 물에는 유기화된 게르마늄을 함유하는 혈분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광합성 세균을 이용한 어류용 사료첨가제.
제 3항의 사료첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 어류용 사료.
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