KR101641755B1 - Microorganism for ruminal methane mitigation and ruminal enhancing feed efficiency of ruminant - Google Patents

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Abstract

본 발명은 효모 및 환원적 초산 생성균을 포함하는 반추동물의 반추위 내 메탄 생성 억제 및 발효 개선용 미생물 제제, 상기 미생물 제제를 포함하는 축산용 사료, 및 상기 미생물 제제 또는 사료를 반추 동물에게 급여하여 반추위 내 메탄 생성을 억제하고 발효를 개선하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하여 반추 동물의 반추위 내 메탄 생성균에 의한 메탄 생성이 억제되고, 환원적 초산 생성균에 의한 휘발성 지방산 등의 생산량이 증가되어 반추 동물의 사료 효율이 증가되는 효과가 있다.The present invention relates to a microbial agent for inhibiting methane production and improving fermentation of a ruminant comprising a yeast and a reductive acetic acid-producing bacterium, a feed for livestock containing the microbial agent, and a method for feeding the microorganism preparation or feed to a ruminant, To inhibit methane production and to improve fermentation. According to the present invention, the methane production by the methane-producing bacteria in the rumen rumen is inhibited and the production of the volatile fatty acids and the like by the reducing acetic acid-producing bacteria is increased and the feed efficiency of the ruminant is increased.

Description

반추위 내 메탄 저감 및 발효 개선을 위한 미생물 및 이의 이용{Microorganism for ruminal methane mitigation and ruminal enhancing feed efficiency of ruminant}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microorganism for ruminal methane reduction and fermentation,

본 발명은 반추위 내 메탄 발생을 저감시키면서 반추 동물의 반추위 내 발효 개선을 위한 미생물 및 이의 이용에 관한 것으로, 구체적으로는 반추위 내의 발효를 개선시켜 소화효율을 증가시키고 메탄 생성을 억제하는 미생물 제제, 상기 미생물 제제를 포함하는 축산용 사료, 및 상기 미생물 제제 및/또는 축산용 사료를 이용하여 메탄을 감소시키면서 반추위 내 발효를 개선하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a microorganism for improving fermentation in a rumen of a ruminant while reducing the occurrence of methane in rumen, and more particularly to a microorganism preparation for improving digestion efficiency and improving methane production by improving fermentation in rumen, And a method for improving fermentation in rumen while reducing methane by using the microorganism preparation and / or an animal husbandry feed.

지구온난화를 일으키는 주요 온실가스는 국제연합 기후변화협약(UNFCC)에서 지정한 6대 온실 가스인 이산화탄소(CO2), 메탄가스(NH4), 아산화질소(N2O), 과불화탄소(PFCS), 수소불화탄소(HFCS), 불화유황(SF6)이다. 이 중 메탄가스는 이산화탄소 다음으로 지구온난화에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로서, 전세계적으로 연간 5억톤 이상이 대기로 방출되고 있으며 전체 지구온난화에 15~17% 정도 기여하고 있다. 또한 메탄가스는 이산화탄소보다 적외선을 흡수하는 능력이 21배 높기 때문에 지구온난화에 미치는 영향이 매우 크다고 보고되고 있으며, 반추 동물의 장내 발효에 의한 소화과정에서 발생하는 메탄 생성이 전 세계 메탄 배출량 중 15%를 차지하는 것으로 알려져 있다(Crutzen, 1995). 또한 국내의 경우 동물이 생산하는 총 메탄 배출량 중 반추 동물인 소가 차지하는 비율은 약 75%에 육박하고 있으며, 육류소비 증가 식습관에 따라 가축사육두수 또한 매년 증가하고 있는 추세로 그에 따른 축산분야의 온실가스 발생량의 증가도 불가피할 전망이다(에너지경제연구원, 2007). The major greenhouse gases that cause global warming are the six greenhouse gases designated by the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), carbon dioxide (CO 2 ), methane gas (NH 4 ), nitrous oxide (N 2 O), perfluorocarbon (PFCS) Hydrogen fluoride carbon (HFCS), and sulfur fluoride (SF 6 ). Of these, methane gas is the biggest contributor to global warming after carbon dioxide, with more than 500 million tons annually emitted to the atmosphere worldwide, contributing 15 to 17% to global warming. In addition, methane gas has 21 times higher ability to absorb infrared rays than carbon dioxide, so it has been reported that the effect on methane production of digestion by intestinal fermentation of ruminant is 15% (Crutzen, 1995). In the case of domestic animals, the ratio of the total methane emissions produced by animals is close to 75% of ruminant animals, and the number of livestock breeding is increasing every year according to the increase of meat consumption, The increase in the amount of gas generation is also inevitable (Korea Energy Economics Institute, 2007).

한편, 반추동물이 섭취한 사료는 반추위에서 미생물에 의해 분해되어 최종 분해산물로써 이산화탄소, 암모니아, 수소, 휘발성 지방산 등이 생산된다. 이와 같은 발효산물들 중 휘발성 지방산이나 암모니아 등은 반추가축이나 반추위 내 미생물에 의해 이용되어 결국 가축의 생산성에 중요하게 작용하지만, 이산화탄소와 수소는 발효의 가장 마지막 단계에서 메탄 생성균에 의해 메탄으로 생성되거나 경쟁적으로 환원적 초산 생성균에 의해 초산을 생성하게 되며, 특히 메탄이 생성되는 경우에는 반추동물의 체내에서 흡수되지 못하고 1시간에 15 내지 20회 정도로 대기로 방출되기 때문에 문제가 되고 있다.On the other hand, feeds consumed by ruminants are decomposed by microorganisms in the rumen, resulting in the production of carbon dioxide, ammonia, hydrogen, and volatile fatty acids as final degradation products. Among these fermentation products, volatile fatty acids and ammonia are used by ruminant livestock or ruminal microorganisms, which ultimately play an important role in the productivity of livestock. However, carbon dioxide and hydrogen are produced from methane by the methanogenic bacteria at the last stage of fermentation Acetic acid is produced competitively by reductive acetic acid-producing bacteria. In particular, when methane is produced, it is not absorbed in the body of ruminants and is released into the atmosphere in 15 to 20 times per hour.

이와 같이, 반추 동물의 반추위 내에서 메탄이 생성되는 경우 지구 온난화로 인한 환경 문제가 발생하고 사료 이용 효율이 감소되기 때문에 이의 생성을 억제하기 위한 여러 가지 방안이 연구되고 있다(Ha et al., 2009; Kin et al., 2011; Itabashi et al., 1994; Whitelaw, 1984; Oh et al. 1998; Kongmun et al., 2011).In this way, when methane is produced in rumen rumen, various problems are being researched to suppress the production of methane due to environmental problems caused by global warming and decrease of feed efficiency (Ha et al., 2009 (Kim et al., 2011), and the results of this study are summarized as follows.

반추 동물의 반추위 내 메탄 생성을 억제하기 위한 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째 방법은 메탄 생성의 전구물질인 수소의 발생량을 제어하기 위하여 수소를 이용할 수 있는 질산염이나 아질산염과 같은 화합물을 사용하는 것인데, 이 경우 세포에 필요한 산소의 공급이 부족하게 될 염려가 있다. 두 번째 방법은 메탄 생성균에 독성을 주는 화합물인 항생 물질 등을 사용하는 것인데, 장기간 투여하는 경우 메탄 생성균이 적응을 하여 메탄 생성 억제 효과가 감소한다는 문제점이 있다. 또한, 상기의 방법들은 화합물을 이용하는 것이므로 이러한 물질이 축산물에 잔류하는 경우 안전성에 문제가 될 수 있으며 반추위 내의 유용한 미생물의 성장을 함께 저하시키므로 사료 이용 효율이 저하되고 생산성이 약화되는 문제점이 있어 천연물질에서의 첨가제 및 사료개발 연구가 이루어지고 있다.Methods for inhibiting methane production in rumen rumen can be roughly divided into two categories. The first method is to use a compound such as nitrate or nitrite, which can use hydrogen to control the amount of hydrogen that is a precursor of methane generation. In this case, there is a possibility that the supply of oxygen necessary for the cell may become insufficient. The second method uses antibiotics, which are compounds that give toxicity to methanogens. When administered over a long period of time, methane-producing bacteria are adapted and the methane production inhibiting effect is reduced. In addition, since the above methods use a compound, if such a substance is left in the livestock product, the safety may be a problem, and since the growth of useful microorganisms in the rumen is also lowered, the feed utilization efficiency is lowered and the productivity is lowered. Have been studied for the development of additives and feeds.

반추 동물의 반추위 내 메탄 생성을 억제하기 위한 방법과 관련하여, 대한민국 공개특허 제2006-0019062호는 생강, 부추 추출물 및 복합리놀레산 중 어느 하나 이상을 포함하는 반추 동물의 반추위 내의 프로토조아를 선택적으로 감소시키는 사료 조성물에 대하여 개시하고 있고, 대한민국 공개특허 제2011-0119370호는 농후사료 35 내지 45중량%, 티모시 35 내지 45중량% 및 볏짚 10 내지 30중량%를 포함하는 반추 동물의 온실가스 발생량을 억제시키기 위한 사료 조성물 및 반추 동물의 사육 방법에 대하여 개시하고 있다. 그리고, 대한민국 공개특허 제2011-0036470호는 마늘을 포함하는 반추 동물의 메탄가스 생성 저감용 사료에 대하여 개시하고 있으며, 대한민국 공개특허 제2011-0039540호는 동물 기원의 모든 지방을 배제하고 포화 지방산을 함유하는 식물성 오일의 외인성 섭취를 제한하는 방법 등을 이용하여 착유용 반추 동물에 의하여 생성되는 메탄의 양을 감소시키고 조절하기 위한 방법에 대하여 개시하고 있다. 또한, 일본 등록특허 제5192108호는 유산균, 효모 및 올리고당으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 반추동물용 메탄 생성 억제용 조성물에 대하여 개시하고 있으며, 중국 공개특허 제102106462호에는 감초, 자밀 또는 자밀을 분비하는 설탕으로 이루어진 반추동물용 메탄 생성 억제용 조성물에 대하여 개시하고 있다.With regard to the method for inhibiting ruminal methane production in ruminants, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-0019062 selectively reduces the protozoa in rumen rumen, including one or more of ginger, leek extract and complex linoleic acid Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0119370 suppresses the production of greenhouse gases in ruminants, which includes 35 to 45% by weight of concentrated feed, 35 to 45% by weight of timothy and 10 to 30% by weight of rice straw. And a method of raising a ruminant. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0036470 discloses a feed for reducing methane gas production of a ruminant including garlic, and Korean Patent Publication No. 2011-0039540 discloses a method for eliminating all the fat originating from animal origin, A method for limiting the amount of methane produced by a useful ruminant using a method of limiting the extrinsic intake of the vegetable oil contained therein, and the like. Japanese Patent No. 5192108 discloses a composition for inhibiting methane production for a ruminant, which comprises at least one member selected from the group consisting of lactic acid bacteria, yeast and oligosaccharides. In Chinese Patent Publication No. 102106462, And a saccharide that secretes germs, and a composition for inhibiting methane production for a ruminant.

이에 본 발명자들은 온실가스의 한 종류인 메탄이 반추 동물의 반추위 내에서 생성되는 것을 억제시켜 지구 온난화를 막고, 반추 동물의 사료 이용 효율을 증대시키고자 다양한 노력을 하였으며, 그 결과 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have made various efforts to prevent global warming by inhibiting the generation of methane, a kind of greenhouse gas, in rumen of ruminants, and to increase the efficiency of feed use of ruminants, and as a result, the present invention has been completed .

본 발명의 하나의 목적은 효모균 및 환원적 초산 생성균을 포함하는 반추위 내 메탄 생성 억제 및 발효 개선용 미생물 제제를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a microbial agent for inhibiting methane production and improving fermentation in rumen comprising yeast bacteria and reductive acetic acid-producing bacteria.

본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 미생물 또는 미생물 제제를 포함하는 축산용 사료를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an animal feed comprising the microorganism or microbial agent.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 효모균 및 환원적 초산 생성균을 동물에게 급여하여 반추 동물의 반추위 내 메탄 생성 억제 및 발효를 개선하는 방법을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a method for improving rumen inhibition of methane production and fermentation of a ruminant by feeding yeast and reductive acetic acid-producing bacteria to an animal.

하나의 양태로서, 본 발명은 효모 및 환원적 초산 생성균을 포함하는 반추동물의 반추위 내 메탄 생성 억제 및 발효 개선용 미생물 제제에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a microbial agent for inhibiting methane production and improving fermentation of rumen in a rumen containing yeast and a reductive acetic acid-producing bacterium.

본 발명에 있어서, 상기 반추 동물(ruminant animals)은 포유류 소목에 속하는 동물로 소화 형태상 한번 삼킨 먹이를 다시 게워 내워 씹는 특성을 가진 동물로서 되새김 동물이라고도 불리운다. 상기 반추 동물은 낙타과, 애기사슴과, 사슴과, 기린과, 소과에 속하는 소, 염소, 황소, 물소, 들소, 사슴, 낙타, 양 등의 반추위가 있는 동물이라면 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 소이다.In the present invention, the ruminant animals belong to the mammalian vine, and they are also called as a rearing animal as an animal having a chewing characteristic by rewinding the food once swallowed by the digestive form. The ruminant is not limited to an animal having a rumen such as a camel, a deer, a deer, a giraffe, a cow, a goat, a bull, a buffalo, a buffalo, a deer, a camel, a sheep, .

본 발명에 있어서, 상기 반추위는 반추 동물의 첫번째 위(胃)이다. 그 반추위에는 다양한 미생물이 존재하고 있는데, 이들 반추위 내 미생물은 비반추 동물에게는 적합하지 않은 섬유질이 많은 물질이 소화되도록 섬유 소화 활동을 하며, 이산화탄소, 암모니아, 수소, 휘발성 지방산 등을 생산한다. 이중 휘발성 지방산은 반추 동물의 장내에 흡수되어 에너지원으로서 이용된다. 그러나, 메타노브레비박터 스미티(Metanobrevibacter smithii)와 같은 메탄 생성균 등은 반추위 내 발효 활동의 결과로서 온실가스의 주요 원인 중 하나인 메탄을 발생시킨다. 따라서, 반추위 내 미생물에 의한 발효 생성물인 메탄의 발생을 감소시키면서도 반추위 내 미생물에 의한 발효 효율을 증가시켜 반추 동물의 에너지 흡수를 증가시키는 것이 중요하다.In the present invention, the rumen is the first stomach of the ruminant. There are various microorganisms in the rumen. These microorganisms in the rumen produce carbon dioxide, ammonia, hydrogen, volatile fatty acids, and so on, which cause fiber digestion to digest many fibrous materials that are not suitable for non-ruminants. Double volatile fatty acids are absorbed in the intestines of ruminants and used as energy sources. However, methanogens such as Metanobrevibacter smithii produce methane, which is one of the major causes of greenhouse gases as a result of fermentation activity in rumen. Therefore, it is important to increase the energy absorption of ruminants by increasing the fermentation efficiency by the microorganisms in the rumen while reducing the generation of methane, a fermentation product by microorganisms in the rumen.

본 발명에 있어서, 상기 효모는 사카로마이세스 속에 속하는 효모로서, 이의 예로는 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae), 사카로마이세스칼스베르젠시스(Saccaromyces carlsbergensis), 사카로마이세스 프라길리스(Saccharomyces cerevisiae) 등이 있다. 상기 효모는 혐기성 상태인 반추위 내에서 생장은 없으나 대사활성 상태로 존재한다. 이에 따라 상기 효모에 의하여 생산된 산물은 메탄 생성균과 기질 경쟁을 하는 환원적 초산 생성균의 수소원으로서 활발히 이용되어 반추위 내 메탄 생성균에 의한 메탄 생성을 억제하는 결과를 초래한다(실시예 2-4 등 참조).In the present invention, the yeast is a yeast belonging to the genus Saccharomyces such as Saccharomyces cerevisiae , Saccaromyces carlsbergensis , Saccharomyces cerevisiae , And Saccharomyces cerevisiae . The yeast does not grow in the anaerobic rumen but is present in a metabolic active state. As a result, the product produced by the yeast is actively used as a source of reducing acetic acid-producing bacteria that compete with the methane-producing bacteria for the substrate, resulting in suppression of methane production by the methane-producing bacteria in the rumen (Examples 2-4 Reference).

본 발명에 있어서, 상기 환원적 초산 생성균은 탄수화물이 포함된 사료를 반추 동물이 섭취하는 경우 반추위 내의 미생물에 의해 발효되고 분해된 후의 최종 분해 산물 중 수소 또는 이산화탄소를 이용하여 초산을 생성하는 균을 말한다. 상기 환원적 초산 생성균은 메탄 생성균과 효과적으로 기질 경쟁을 하여 초산을 생성하는데, 생장 속도가 메탄 생성균에 비하여 빠르기 때문에 상기 효모에 의하여 제공된 수소를 생장 초기부터 이용함으로써 메탄 생성균과의 기질 경쟁에서 우위를 가지게 된다. 그 결과 메탄 생성균에 의한 반추 동물의 반추위 내 메탄 생성을 억제하는 결과를 초래한다. 또한, 상기 환원적 초산 생성균에 의하여 생산된 초산을 포함한 휘발성 지방산은 반추 동물의 에너지원으로서 이용되기 때문에 반추 동물의 반추위 내 발효 효율 및 반추 동물의 사료 이용 효율이 증가되는 결과를 나타낸다. 본 발명에 따른 환원적 초산 생성균의 예로는 프로테이니필리엄 아세타티게네스(Proteiniphilium acetatigenes) 등이 있으며, 바람직하게는 본 발명자에 의하여 발견된 프로테이니필리엄 아세타티게네스(Proteiniphilium acetatigenes) SROD1 (기탁번호 KCCM11219P)을 사용할 수 있다.In the present invention, the reductive acetic acid-producing bacterium is a bacterium that produces acetic acid using hydrogen or carbon dioxide among final decomposition products after fermentation and decomposition by microorganisms in rumen when ruminant feeds a feed containing carbohydrate . The reducing acetic acid-producing bacteria effectively compete with the methane-producing bacteria to produce acetic acid. Since the growth rate is faster than that of methane-producing bacteria, the hydrogen provided by the yeast is used from the early stage of growth, do. As a result, it results in suppression of methane production in rumen rumen by methanogens. In addition, since the volatile fatty acid including acetic acid produced by the reducing acetic acid-producing bacteria is used as an energy source of ruminants, fermentation efficiency of rumen and efficiency of ruminant feed utilization are increased. Examples of the reductive acid producing bacteria according to the present invention, Proteinase am peel William acetoxy Tatiana to Ness (Proteiniphilium acetatigenes) etc., and preferably a proteinase am peel William acetoxy Tatiana to Ness (Proteiniphilium acetatigenes) found by the present inventors SROD1 (Accession No. KCCM11219P) can be used.

하나의 구체적 실시에서, 본 발명에 따른 효모와 환원적 초산 생성균을 메탄 생성균과 각각 또는 공동 배양하는 경우 공동 배양 시 메탄 발생량이 가장 적게 관찰되었으며, 초산을 포함한 휘발성 지방산의 생산량도 상대적으로 우수하게 관찰되었다(실시예 2 참조). 또한, 메탄 생성 유전자의 발현 확인한 결과 공동 배양하는 경우에 메탄 생성 유전자의 발현량이 상대적으로 낮게 나타났다(실시예 2 참조). In one specific embodiment, when the yeast according to the present invention and the reducing acetic acid-producing bacteria were co-cultured with methanogenic bacteria, respectively, the amount of methane produced was lowest and the production of volatile fatty acids including acetic acid was relatively excellent (See Example 2). In addition, when the expression of the methanogenic gene was confirmed, the expression amount of the methanogenic gene was relatively low when co-cultured (see Example 2).

이러한 결과로부터 효모와 환원적 초산 생성균이 본 발명에 따라 함께 반추 동물에게 제공되는 경우 반추 동물에 의한 메탄 발생량을 감소하고 반추위 내 발효 효율을 개선할 수 있다.From these results, it is possible to reduce the amount of methane produced by ruminants and improve the fermentation efficiency in rumen when yeast and reducing acetic acid-producing bacteria are provided to ruminants together according to the present invention.

여기서, 반추 동물에 의한 메탄 발생량의 감소는 본 발명에 따른 메탄 발생량이 그렇지 않은 경우에 비하여 1% 이상, 바람직하게는 3% 이상, 보다 바람직하게는 5% 이상, 보다 더 바람직하게는 10% 이상 감소하는 것을 말한다.Herein, the amount of methane generated by the ruminant is reduced by at least 1%, preferably at least 3%, more preferably at least 5%, even more preferably at least 10% .

또한, 반추위 내 발효 효율 개선은 반추 동물의 사료 이용 효율 개선과 동일한 의미를 가지는 것으로, 본 발명에 따른 반추위 내 미생물에 의한 발효 효율이 그렇지 않은 경우에 비하여 1% 이상, 바람직하게는 3% 이상, 보다 바람직하게는 5% 이상, 보다 더 바람직하게는 10% 이상 증가하는 것을 말한다.In addition, the improvement in the fermentation efficiency in the rumen has the same meaning as the improvement in the feed efficiency of the ruminant. The efficiency of fermentation by the microorganism in the rumen according to the present invention is 1% or more, preferably 3% More preferably 5% or more, and even more preferably 10% or more.

본 발명에 있어서, 상기 미생물 제제는 효모와 환원적 초산 생성균으로 이루어진 제제를 말한다. 이러한 미생물 제제는 상기 효모와 환원적 초산 생성균을 혼합하여 배양하거나 각각 배양한 상태의 액상형태, 또는 동결건조, 열풍건조, 감압건조 등의 방법을 이용하여 건조된 건조분말형태의 제형으로 제조될 수 있다.In the present invention, the microorganism preparation refers to a preparation comprising yeast and a reducing acetic acid-producing bacterium. Such a microorganism preparation may be prepared as a dry powder form by mixing the yeast with a reducing acetic acid-producing bacterium, culturing it or cultivating it in a liquid form, or lyophilizing, hot air drying or vacuum drying. have.

상기 미생물 제제의 제형이 액상형태인 경우 상기 효모와 환원적 초산 생성균의 배양액을 혼합하거나 희석하고 안정화시키기 위해 포도당이나 글리세린을 혼합한 후 효모와 환원적 초산 생성균의 최종 농도가 각각 5 내지 20중량%, 바람직하게는 10 내지 15중량%가 되도록 제조한다. 상기 효모 및 환원적 초산 생성균의 농도가 5중량% 미만인 경우에는 미생물 제제의 메탄 생성 억제 효과 및 반추위 내 발효 효율이 미미할 수 있으며, 효모 및 환원적 초산 생성균의 함량이 20중량%를 초과하는 경우에는 그 이하의 함량을 포함하는 미생물 제제에 비하여 메탄 생성 억제 효과 및 반추위 내 발효 효율의 증가가 미미하여 비경제적인 문제가 있다. 액상형태로 미생물 제제를 사용하는 경우 건조분말형태 제형에 비하여 활성이 빠르고 취급이 간편한 장점이 있다.When the formulation of the microorganism preparation is in the form of a liquid, the final concentration of the yeast and the reducing acetic acid-producing bacteria is 5 to 20% by weight after mixing glucose or glycerin to stabilize the mixture or dilute and stabilize the culture of the yeast and the reducing acetic acid- By weight, preferably 10 to 15% by weight. When the concentration of the yeast and the reducing acetic acid-producing bacteria is less than 5% by weight, the methanogenesis-inhibiting effect and the fermentation efficiency in the rumen may be insignificant. When the content of yeast and reducing acetic acid-producing bacteria exceeds 20% The inhibitory effect on the methanogenesis and the increase in the fermentation efficiency in the rumen are insignificant compared with the microbial agents containing the lower contents. When a microbial agent is used in the form of a liquid, it is more active and easier to handle than a dry powder form.

상기 미생물의 제형이 건조분말형태인 경우 상기 효모와 환원적 초산 생성균을 담체에 부착시킨 후 수분 함량이 0.1 내지 10중량%가 되도록 건조시키고 분쇄하여 제품화한다. 수분함량이 10중량%를 초과하는 경우에는 효모와 환원적 초산 생성균의 재활성화 효율이 떨어지거나 그 이하의 수분 함량을 가진 미생물 제제에 비하여 메탄 생성 억제 효과의 증가가 미미하여 비경제적인 문제가 있다. 건조분말형태로 미생물 제제를 사용하는 경우 제조공정이 단순하고 제품 생산비가 낮으며, 보존성이 좋다는 장점이 있다.When the microorganism is in the form of a dry powder, the yeast and a reducing acetic acid-producing bacterium are adhered to a carrier and dried and pulverized to a moisture content of 0.1 to 10% by weight. When the moisture content is more than 10% by weight, the reactivation efficiency of the yeast and the reducing acetic acid-producing microorganism is lowered or the efficiency of inhibiting methanogenesis is lower than that of the microbial agent having a water content of less than that. The use of a microbial formulation in the form of a dry powder is advantageous in that the manufacturing process is simple, the production cost is low, and the preservability is good.

상기 담체는 점토류, 활성탄, 코크스, 화산재 및 연소재 등이 사용될 수 있으며, 상기 점토류는 제올라이트, 질석, 규조토, 고령토, 옹기토, 장석, 차지토 및 활석 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이로 제한되는 것은 아니다.The carrier may be a clay, an activated carbon, a coke, a volcanic ash and a soft material. The clay may be zeolite, vermiculite, diatomaceous earth, kaolin, onionite, feldspar, It is not.

또한, 건조분말형태의 미생물 제제는 부형제가 추가 포함될 수 있다. 상기 부형제는 아미노산, 비타민 C, 비타민 E, 키토산 및 포도당 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이로 제한되는 것은 아니다.
In addition, microbial preparations in the form of a dry powder may further contain excipients. The excipient may be an amino acid, vitamin C, vitamin E, chitosan, glucose, and the like, but is not limited thereto.

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 효모 및 환원적 초산 생성균을 포함하는 반추동물의 반추위 내 메탄 생성 억제 및 발효 개선용 미생물 제제를 포함하는 축산용 사료에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a feed for animal husbandry comprising a microbial agent for inhibiting methane production and improving fermentation of rumen in rumen comprising yeast and a reductive acetic acid-producing bacterium.

본 발명에 있어서, 상기 사료는 반드시 이로 제한되는 것은 아니나 옥수수, 소맥, 밀, 대두밀, 대두박, 연맥, 콩, 쌀 등의 어느 하나 또는 이들로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상의 혼합물을 분쇄하여 얻어지는 분쇄물과 이들을 가공하는 과정에서 얻어지는 쌀겨, 밀겨, 보릿겨와 같은 가공 부산물이 사용될 수 있다.In the present invention, the feed is not necessarily limited to any one, but may be any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of corn, wheat, wheat, soybean meal, soybean meal, oats, Processed by-products such as rice bran, wheat bran, and rice bran obtained in the process of processing water and these can be used.

본 발명의 상기 축산용 사료는 미생물 제제가 사료의 총 중량에 대하여 0.1 내지 0.5중량%, 바람직하게는 0.3중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 미생물 제제가 0.1중량% 미만인 경우에는 축산용 사료의 메탄 생성 억제 효능이 미미할 수 있으며, 미생물 제제가 0.5중량%를 초과하는 경우에는 그 이하의 함량을 가지는 미생물 제제와 비교하여 메탄 생성 억제 효과 및 반추위 내 발효 효율의 증가가 미미하여 비경제적인 문제가 있다.The livestock feed according to the present invention is characterized in that the microbial preparation contains 0.1 to 0.5% by weight, preferably 0.3% by weight based on the total weight of the feed. When the amount of the microorganism preparation is less than 0.1% by weight, the effect of inhibiting methane production of the animal feed may be insufficient. When the amount of the microorganism preparation is more than 0.5% by weight, There is an uneconomical problem because the increase in fermentation efficiency in the rumen is insignificant.

본 발명에 있어서, 상기 축산용 사료는 반드시 이로 제한되는 것은 아니나 낙타과, 애기사슴과, 사슴과, 기린과, 소과에 속하는 소, 염소, 황소, 물소, 들소, 사슴, 낙타, 양 등의 반추위가 있는 동물에 제공하기 위한 것이며, 바람직하게는 소에 제공하기 위한 것이다.In the present invention, the animal feed includes, but is not limited to, ruminants such as camels, deer, deer, giraffe, and cattle belonging to cattle, goats, ox, buffalo, bison, deer, To an animal, preferably to a cow.

본 발명에 따른 축산용 사료 내의 미생물은 무독성이며, 열, 담즙, 위액, 항생물질에 대한 강한 내성을 가지고 있어 장으로 가는 동안 살아남는 특성을 가진다. 또한, 혐기성 환경에서도 생리활성물질을 생산하며, 장내 상피세포나 점막에 흡착하여 생활할 수 있다.The microorganisms in animal feed according to the present invention are non-toxic and have a strong tolerance to heat, bile, gastric juice, and antibiotics, and thus survive the intestines. In addition, it can produce physiologically active substances even in an anaerobic environment, and can be adsorbed on intestinal epithelial cells or mucous membranes.

본 발명에 있어서, 상기 축산용 사료를 섭취하는 경우 반추 동물의 반추위 내 메탄 생성을 억제시켜 지구 온난화 효과를 방지할 수 있으며, 반추위 내 환원적 초산 생성균의 발효 효율이 증가하여 반추 동물의 사료 이용 효율을 증대시킬 수 있다.
In the present invention, when the animal feed is consumed, the effect of global warming can be prevented by suppressing methane production in the rumen of the ruminant, and the fermentation efficiency of the reduced acetic acid-producing bacteria in the rumen is increased, Can be increased.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 효모 및 환원적 초산 생성균을 반추 동물에게 급여하여 반추 동물의 반추위 내 메탄 생성을 억제하고 발효를 개선하는 방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a method for inhibiting methane production in rumen and improving fermentation by feeding yeast and reductive acetic acid-producing bacteria to a ruminant.

본 발명에 있어서, 상기 급여는 효모 및 환원적 초산 생성균을 포함하는 반추동물의 반추위 내 메탄 생성 억제 및 발효 개선용 미생물 제제 또는 상기 미생물 제제를 포함하는 축산용 사료를 반추 동물에게 제공하는 것을 말하나, 반추 동물에게 효모 및 환원적 초산 생성균을 제공하는 방법이라면 이로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 효모 및 환원적 초산 생성균이 포함된 미생물 제제를 물 등으로 액체화하여 액체화된 미생물 제제를 주사기 등을 이용하여 반추위 내로 투여하거나 미생물제제를 포함하는 사료를 제공할 수도 있다.In the present invention, the feeding refers to providing a ruminant animal feed containing a microorganism preparation for inhibiting methane production and fermentation of rumen in a ruminant containing yeast and reductive acetic acid-producing bacteria or the microorganism preparation, But are not limited to, methods for providing yeast and reducing acetic acid-producing bacteria to ruminants. For example, a microorganism preparation containing yeast and reductive acetic acid-producing bacteria may be liquidified with water or the like, and the liquid microorganism preparation may be administered into a rumen using a syringe or the like or a feed containing a microorganism preparation may be provided.

본 발명에 따른 축산용 사료를 반추 동물에게 급여하여 반추 동물이 이를 섭취하는 경우 반추 동물의 반추위 내 메탄 생성을 억제하여 지구 온난화를 방지할 수 있으며, 반추위 내 환원적 초산 생성균의 발효 효율이 증가하여 반추 동물의 사료 이용 효율을 증대시킬 수 있다.
When the ruminant feed according to the present invention is fed to a ruminant animal, the ruminant can inhibit the formation of methane in the rumen of the ruminant animal, thereby preventing global warming and increasing the fermentation efficiency of the reductive acetic acid-producing bacteria in the rumen It is possible to increase the feed efficiency of ruminants.

본 발명의 효모 및 환원적 초산 생성균은 반추 동물의 반추위 내에서 메탄 생성균과 경쟁하여 메탄 생성을 억제시키면서 휘발성 지방산의 생산량을 증대시키므로 반추 동물로부터 배출되는 메탄의 양을 감소시키고 사료 이용 효율을 증가시키는 효과를 나타낸다.
The yeast and reductive acetic acid-producing bacteria of the present invention compete with methanogens in the rumen rumen to inhibit methane production and increase the production of volatile fatty acids, thereby reducing the amount of methane released from the ruminant animal and increasing the feed efficiency Effect.

도 1은 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae; SC), 프로테이니필리움 아세타티게네스(Proteiniphilum acetatigenes; G3), 및 메타노브레비박터 스미티(Metanobrevibacter smithii; MS)를 단독 또는 공동으로 배양한 경우의 메탄 생성량을 비교 관찰한 그림이다.
도 2는 카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae; SC), 프로테이니필리움 아세타티게네스(Proteiniphilum acetatigenes; G3), 및 메타노브레비박터 스미티(Metanobrevibacter smithii; MS)를 단독 또는 공동으로 배양한 경우의 메탄 생성 유전자의 발현량을 비교 관찰한 그림이다.
Figure 1 is a graphical representation of the expression levels of Saccharomyces cerevisiae (SC), Proteiniphilum acetatigenes (G3), and Metanobrevibacter smithii (MS) And the amount of methane produced in the case of cultivation was compared and observed.
Fig. 2 is a graph showing the results of the measurement of the activity of Saccharomyces cerevisiae (SC), Proteiniphilum acetatigenes (G3), and Metanobrevibacter smithii (MS) And the amount of methanogenic gene expressed when cultured.

본 발명은 이하 실시예를 통하여 좀 더 구체적으로 설명될 것이다. 이러한 실시예는 단지 본 발명이 좀 더 이해될 수 있도록 예시적으로 제시되는 것이므로, 이들 실시예로서 본 발명의 범위를 한정해서는 안 될 것이다.
The present invention will be explained in more detail through the following examples. It is to be understood that these embodiments are provided by way of illustration only, and are not intended to limit the scope of the invention.

실시예 1: 미생물 배양Example 1: Microbial culture

환원적 초산 생성균인 프로테이니필리움 아세타티게네스(Proteiniphilum acetatigenes)과 메탄 생성균인 메타노브레비박터 스미티(Metanobrevibacter smithii)는 한국생물자원센터로부터 분양받은 것을 사용하였다. 효모군인 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)는 MY 배지(malt-yeast extract agar medium)로부터 분리한 것을 사용하였다. Proteiniphilum acetatigenes , a reductive acetic acid-producing strain , and Metanobrevibacter smithii , a methanogenic strain , were purchased from the Korean Resource Center for Biological Resources. Yeast strain Saccharomyces cerevisiae was isolated from malt-yeast extract agar medium.

구체적으로, 상기 프로테이니필룸 아세타티제네스(Proteiniphilum acetatigenes, G3)는 80% H2/20% CO2 가스(1기압), 121℃의 온도에서 15분 동안 멸균된 AC-B1 배지(LeVen et al., 1998)에 접종하여 39℃의 온도가 유지되는 배양기에서 100rpm으로 24시간 동안 호기 배양한 것을 사용하였다. More specifically, the Proteinase am pilrum acetoxy Tatiana jeneseu (Proteiniphilum acetatigenes, G3) is 80% H 2/20% CO 2 gas (1 atm), with a temperature of 121 ℃ sterilized for 15 min AC-B1 media (LeVen et al., 1998) and incubated at 100 rpm for 24 hours in an incubator maintained at a temperature of 39 ° C.

상기 메타노브레비박터 스미티(Metanobrevibacter smithii, MS)는 80% H2/20% CO2 가스, 200kPa에서 혼합된 Balch's methanogen 배지(1g/L yeast extract and 2g/L trypcase)에 접종하여 39℃의 온도가 유지되는 배양기에서 100rpm으로 24시간 동안 호기 배양한 것을 사용하였다. The Metanobrevibacter smithii MS was inoculated into Balch's methanogen medium (1 g / L yeast extract and 2 g / L trypcase) mixed with 80% H 2 /20% CO 2 gas at 200 kPa, And incubated for 24 hours at 100 rpm in an incubator maintained at a temperature.

상기 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae, SC)는 효모균으로부터 분리한 후 30℃의 온도에서 배양한 후 생균수가 1×108 cfu/ml이 되도록 배양한 것을 사용하였다.
Saccharomyces cerevisiae (SC) was isolated from yeast, cultured at a temperature of 30 ° C, and then cultured to a concentration of 1 × 10 8 cfu / ml.

실시예 2 : Example 2: in vitroin vitro 발효 시스템에서 실험 수행 Perform experiments on fermentation systems

2-1. 균주 준비2-1. Strain preparation

상기 실시예 1에서 배양한 초산생성균(G3), 메탄생성균(MS) 및 효모균(SC)을 단독으로 또는 상기 균들 중 서로 상이한 2종의 균을 혼합한 균(G3+SC, G3+MS, MS+SC) 또는 상기 3종의 균을 모두 혼합한 균(G3+MS+SC)의 5%를 Balch's methanogen 배지(1g/L yeast extract and 2g/L trypcase) 10ml에 접종한 후 0.1% 글루코오스를 접종하여 밀봉하였다. 그 다음 기체 진공펌프 및 혐기 가스 시스템(anaerbic gassing system)을 이용하여 배지 내 기체를 수소/이산화탄소(80%/20%, vol/vol)로 교환하였다. 그 다음 100rpm의 속도로 39℃의 온도에서 0, 24 및 48시간 동안 교반배양하였다. 대조군으로 초산생성균(G3), 메탄생성균(MS) 또는 효모균(SC)을 접종하지 않은 Balch's methanogen 배지를 사용하였다.
(G3 + SC, G3 + MS, MS) mixed with two different bacteria among the above-mentioned fungi (G3 + SC, G3 + MS, 5% of G3 + MS + SC mixed with all three strains were inoculated into 10 ml of Balch's methanogen medium (1 g / L yeast extract and 2 g / L trypcase) and then inoculated with 0.1% glucose Lt; / RTI > The gas in the medium was then exchanged with hydrogen / carbon dioxide (80% / 20%, vol / vol) using a gas vacuum pump and an anaerobic gassing system. Followed by agitation at 0, 24 and 48 hours at a temperature of 39 DEG C at a rate of 100 rpm. As a control, Balch's methanogen medium not inoculated with acetic acid-producing bacteria (G3), methanogenic bacteria (MS) or yeast (SC) was used.

2-2. 미생물 흡광도(O.D. 값) 측정2-2. Measurement of microbial absorbance (OD value)

상기 실시예 2-1에서 배양된 초산생성균(G3), 메탄생성균(MS), 효모균(SC), 초산생성균+효모균(G3+SC, G3SC), 초산생상균+메탄생성균(G3+MS, G3MS), 메탄생성균+효모균(MS+SC, MSSC) 및 초산생상균+메탄생성균+효모균(G3+SC+MS, G3SCMS)을 자외선 분광기(Biochrom Libra S22, Biochrom Ltd, Cambrodege CB4 0FJ England)를 사용하여 배양시간에 따른 OD값을 측정하였다. 측정한 결과를 이용하여 유의수준(p value)을 나타냈으며, 사후검정으로 던컨의 다중검정(Duncan's Multiple Range Test, DMRT)을 실시하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
(G3 + MS, G3MS), methanogens (MS), yeast (SC), acetic acid-producing bacteria + yeast bacteria (G3 + SC, G3SC) (Biochrom Libra S22, Biochrom Ltd, Cambrodege CB4 0FJ England) was used as the culture medium for the production of methanogens and yeasts (MS + SC, MSSC) and acetic acid bacteria / methanogenic bacteria + yeast bacteria (G3 + SC + MS, G3SCMS) The OD value was measured according to the incubation time. The Duncan 's multiple range test (DMRT) was used for the post - test. The results are shown in Table 1.

균주Strain 배양시간(hr)Culture time (hr) 00 2424 48시간48 hours 대조군Control group 0.013d 0.013 d 0.017e 0.017 e 0.018g 0.018 g G3G3 0.032cd 0.032 cd 0.495d 0.495 d 0.278e 0.278 e SCSC 0.668a 0.668 a 0.563c 0.563 c 0.546c 0.546 c MSMS 0.027cd 0.027 cd 0.039a 0.039 a 0.067f 0.067 f G3SCG3SC 0.669a 0.669 a 0.914a 0.914 a 0.728a 0.728 a MSG3MSG3 0.047c 0.047 c 0.551c 0.551 c 0.399d 0.399 d MSSCMSSC 0.645b 0.645 b 0.586c 0.586 c 0.598b 0.598 b G3SCMSG3SCMS 0.666ab 0.666 ab 0.843b 0.843 b 0.748a 0.748 a SEMSEM 0.0050.005 0.0110.011 0.0110.011 SEM=표준편차, a,b,c,d,e,f,g 처리구간 서로 다른 상첨자를 갖는 값은 던컨의 다중검정을 이용하여 p<0.05 수준에서 상호 유의차가 있음을 의미함.SEM = standard deviation, a, b, c, d, e, f, g The values with different superscripts indicate that there is a significant difference at p <0.05 level using Duncan's multiple test.

실험결과, MS와 MSSC는 배양시간이 증가할수록 생균수가 증가하는 경향을 보이며, G3 또는 G3가 혼합된 균은 배양 24시간까지는 생균수가 증가하였으나 48시간에는 감소하는 것으로 확인되었다.
As a result, the viable cell counts of MS and MSSC increased with increasing incubation time. In case of G3 or G3 mixed culture, the number of viable cells increased up to 24 hours but decreased at 48 hours.

2-3. pH의 측정2-3. Measurement of pH

상기 실시예 2-1에서 배양된 초산생성균(G3), 메탄생성균(MS), 효모균(SC), 초산생성균+효모균(G3+SC, G3SC), 초산생상균+메탄생성균(G3+MS, G3MS), 메탄생성균+효모균(MS+SC, MSSC) 및 초산생상균+메탄생성균+효모균(G3+SC+MS, G3SCMS)을 4℃의 온도를 유지하는 얼음 위에 두어 발효를 멈추게 한 후 pH를 측정하였다. 측정한 결과를 이용하여 유의수준(p value)을 나타냈으며, 사후검정으로 던컨의 다중검정(Duncan's Multiple Range Test, DMRT)을 실시하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었다.
(G3 + MS, G3MS), methanogens (MS), yeast (SC), acetic acid-producing bacteria + yeast bacteria (G3 + SC, G3SC) ), Methane-producing bacteria (MS + SC, MSSC) and acetic acid bacteria + methanogenic bacteria + yeast bacteria (G3 + SC + MS, G3SCMS) were placed on ice kept at a temperature of 4 ° C to stop the fermentation, Respectively. The Duncan 's multiple range test (DMRT) was used for the post - test. The results are shown in Table 2.

균주Strain 배양시간(hr)Culture time (hr) 00 2424 4848 대조군Control group 6.80ab 6.80 ab 6.66a 6.66 a 6.59c 6.59 c G3G3 6.76bc 6.76 bc 6.38c 6.38 c 6.38d 6.38 d SCSC 6.68c 6.68 c 6.50b 6.50 b 6.49cd 6.49 cd MSMS 6.81ab 6.81 ab 6.71a 6.71 a 6.76b 6.76 b G3SCG3SC 6.71c 6.71 c 6.50b 6.50 b 6.45d 6.45 d MSG3MSG3 6.87a 6.87 a 6.52b 6.52 b 6.86ab 6.86 ab MSSCMSSC 6.83ab 6.83 ab 6.72a 6.72 a 6.89a 6.89 a G3SCMSG3SCMS 6.75bc 6.75 bc 6.63a6.63a 6.90a 6.90 a SEMSEM 0.0200.020 0.0240.024 0.0280.028 SEM=표준편차, a,b,c,d 처리구간 서로 다른 상첨자를 갖는 값은 던컨의 다중검정을 이용하여 p<0.05 수준에서 상호 유의차가 있음을 의미함.SEM = standard deviation, a, b, c, and d. Values with different superscripts indicate a significant difference at p <0.05 using Duncan's multiple test.

실험결과, G3, SC 및 G3SC의 pH 값은 배양시간이 증가할수록 현저히 감소하였고, MS 또는 MS가 혼합된 균은 다른 미생물에 비하여 높은 pH 값을 나타내었다.
As a result, pH value of G3, SC and G3SC decreased significantly with increasing incubation time, and MS or MS - mixed bacteria showed higher pH value than other microorganisms.

2-4. 메탄, 수소 및 이산화탄소 발생량 측정2-4. Measurement of methane, hydrogen and carbon dioxide emissions

상기 실시예 2-1에서 배양된 초산생성균(G3), 메탄생성균(MS), 효모균(SC), 초산생성균+효모균(G3+SC, G3SC), 초산생상균+메탄생성균(G3+MS, G3MS), 메탄생성균+효모균(MS+SC, MSSC) 및 초산생상균+메탄생성균+효모균(G3+SC+MS, G3SCMS)의 메탄, 수소 및 이산화탄소 발생량을 가스 크로마토그래피(Agilent technolgies HP 5890)를 이용하여 분석하였다. 검출은 TCD, 컬럼 Carboxen 1006PLOT capillary column 30m×0.53mm(Supelco)를 이용하였으며, 분석조건은 oven 온도 35℃, injection 부분은 온도 200℃, 사출구의 부분 detector 온도 200℃로 이동상 가스 N2를 3ml/min 흘러주어 배양시간 24시간 후의 발생량을 분석하였다. 총 가스 발생량 속 메탄, 수소 및 이산화탄소 발생량을 기초로 하여 Qrskov와 McDonald(1979)의 공식에 의해 메탄, 수소 및 이산화탄소 발생량 생성량을 추정하였다. 측정한 결과를 이용하여 유의수준(p value)을 나타냈으며, 사후검정으로 던컨의 다중검정(Duncan's Multiple Range Test, DMRT)을 실시하였다. 그 결과를 도 1 및 표 3에 나타내었다.
(G3 + MS, G3MS), methanogens (MS), yeast (SC), acetic acid-producing bacteria + yeast bacteria (G3 + SC, G3SC) ), Methane, hydrogen and carbon dioxide emissions of methanogens + yeast (MS + SC, MSSC) and acetic acid bacteria + methanogen + yeast (G3 + SC + MS, G3SCMS) were measured by gas chromatography (Agilent Technologies HP 5890) Respectively. The detection conditions were oven temperature 35 ° C, injection temperature 200 ° C, partial detector temperature 200 ° C at the outlet, and 3 ml of mobile phase gas N 2 (TCD, column Carboxen 1006PLOT capillary column 30m x 0.53mm / min, and the amount of the cells was determined after 24 hours of incubation. Based on the amount of methane, hydrogen and carbon dioxide generated in total gas production, the amount of methane, hydrogen and carbon dioxide production was estimated by the formula of Qrskov and McDonald (1979). The Duncan 's multiple range test (DMRT) was used for the post - test. The results are shown in FIG. 1 and Table 3.

균주Strain 배양시간(hr)Culture time (hr) 00 2424 4848 수소(mM/ml)Hydrogen (mM / ml) 대조군Control group 661.03661.03 511.43d 511.43 d 595.40ab 595.40 ab G3G3 642.05642.05 519.16dc 519.16 dc 379.83bcd 379.83 bcd SCSC 741.37741.37 617.61bcd 617.61 bcd 655.25a 655.25 a MSMS 744.39744.39 624.18abc 624.18 abc 335.38cd 335.38 cd G3SCG3SC 635.68635.68 582.17bcd 582.17 bcd 574.44ab 574.44 ab MSG3MSG3 790.50790.50 689.76ab 689.76 ab 262.18d 262.18 d MSSCMSSC 640.99640.99 670.58abc 670.58 abc 491.54ab 491.54 ab G3SCMSG3SCMS 872.27a872.27a 769.68a 769.68 a 205.63d 205.63 d SEMSEM 97.1897.18 34.4634.46 59.6459.64 이산화탄소(mM/ml)Carbon dioxide (mM / ml) 대조군Control group 5.095.09 3.55c 3.55 c 4.68ab 4.68 ab G3G3 5.245.24 4.49abc 4.49 abc 3.76ab 3.76 ab SCSC 5.885.88 4.91bc 4.91 bc 5.80a 5.80 a MSMS 5.515.51 4.09bc 4.09 bc 3.58ab 3.58 ab G3SCG3SC 4.584.58 5.28abc 5.28 abc 6.19a 6.19 a MSG3MSG3 6.256.25 6.41a 6.41 a 2.71b 2.71 b MSSCMSSC 6.276.27 5.10abc 5.10 abc 5.47ab 5.47 ab G3SCMSG3SCMS 6.80a6.80a 6.01ab 6.01 ab 4.44ab 4.44 ab SEMSEM 0.730.73 0.460.46 0.780.78 SEM=표준편차, a,b,c,d 처리구간 서로 다른 상첨자를 갖는 값은 던컨의 다중검정을 이용하여 p<0.05 수준에서 상호 유의차가 있음을 의미함.SEM = standard deviation, a, b, c, and d. Values with different superscripts indicate a significant difference at p <0.05 using Duncan's multiple test.

실험결과, 수소 발생량은 배양시간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 특히 배양 48시간 후에 G3SCMS의 수소발생량은 205.63mM/ml로 가장 많이 감소하였으며, 그 다음으로 MSG3, MS, G3의 순으로 각각 262.18mM/ml, 335.38mM/ml, 379.83mM/ml의 수소의 발생량이 감소한 것으로 확인되었다. 한편, MS의 수소 소비량은 SC에 비하여 높은 것으로 확인되었으나 유의적인 차이는 없었다(표 3 참조).As a result, the amount of hydrogen production tended to decrease with increasing incubation time. In particular, hydrogen production of G3SCMS decreased to 205.63mM / ml after 48 hours of culture, followed by MSG3, MS and G3 It was confirmed that the amount of hydrogen produced was 262.18 mM / ml, 335.38 mM / ml and 379.83 mM / ml, respectively. On the other hand, the hydrogen consumption of MS was higher than that of SC, but there was no significant difference (see Table 3).

이산화탄소 발생량을 측정한 결과, 배양 48시간 후 MSG3의 이산화탄소 발생량은 2.71mM/ml로 가장 많이 감소한 것으로 확인되었다(표 3 참조).As a result of measuring the amount of carbon dioxide generated, it was confirmed that the amount of carbon dioxide generated in MSG3 after 48 hours of culture was 2.71mM / ml, which is the greatest decrease (see Table 3).

MS, MSG3, MSSC 및 G3SCMS의 메탄 발생량을 측정한 결과, MS, MSSC 및 G3SCMS의 메탄 발생량은 유의적인 차이가 없었으나, MSG3는 배양 24시간 및 48시간 후 메탄 발생량이 가장 높게 측정되었다. 특히, 배양 48시간 후 G3SCMS의 메탄 발생량은 3.06mM/ml로 가장 적은량의 메탄을 발생하는 것을 확인하였다(도 1 참조).
MS, MSG3, MSSC and G3SCMS showed no significant difference in the methane production of MS, MSSC and G3SCMS, but MSG3 was the highest methane production after 24 hours and 48 hours of culture. In particular, it was confirmed that the amount of methane generated by G3SCMS after 48 hours of culture was 3.06mM / ml, generating the smallest amount of methane (see FIG. 1).

2-5. 메탄 생성 유전자 발현 확인을 위한 실시간 정량적 PCR(qRT-PCR)2-5. Real-time quantitative PCR (qRT-PCR) for methanogenic gene expression confirmation

상기 실시예 2-1에서 배양된 메탄생성균(MS), 초산생상균+메탄생성균(G3+MS, G3MS), 메탄생성균+효모균(MS+SC, MSSC) 및 초산생상균+메탄생성균+효모균(G3+SC+MS, G3SCMS)로부터 총 RNA를 추출하였다. 그 다음 상기 추출한 RNA를 주형으로 역전사 반응(reverse transcription reaction)을 실시하여 cDNA를 합성하였다. 그 후 상기 cDNA를 주형으로 Met630F(5'-GGA TTA GAT ACC CSG GTA GT-3') 프라이머와 Met803R(5'-GTT GAR TCC AAT TAA ACC GCA-3')프라이머, 2x 형광물질(Sensimix plus SYBR & Fluorescein, Quantance), PCR 프리믹스를 사용하여 94℃의 온도에서 15분 동안 변성시킨 후, 94℃의 온도에서 30초, 60℃의 온도에서 30초 및 72℃의 온도에서 1분 동안 증폭시켜 실시간 정량적 PCR를 실시하였다. 메탄 생성 mRNA 발현 분석은 상기 합성된 PCR 샘플을 60℃ 내지 95℃ 사이의 0.5℃ 상승할 때마다 형광의 세기를 측정하여 분석하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다. (MS), methionine-producing bacteria (G3 + MS, G3MS), methanogens + yeast (MS + SC, MSSC) and acetic acid bacteria + methanogenic bacteria + yeast bacteria G3 + SC + MS, G3SCMS). Then, the extracted RNA was subjected to a reverse transcription reaction with a template to synthesize cDNA. Then, the above cDNA was used as a template, Met630F (5'-GGA TTA GAT ACC CSG GTA GT-3 ') primer and Met803R (5'-GTT GAR TCC AAT TAA ACC GCA-3') primer, 2x fluorescent material Sensimix plus SYBR & Fluorescein, Quantance), denatured at 94 ° C for 15 minutes using a PCR premix, amplified for 30 seconds at a temperature of 94 ° C, for 30 seconds at a temperature of 60 ° C and for 1 minute at a temperature of 72 ° C, Quantitative PCR was performed. Methane-producing mRNA expression analysis was performed by measuring the intensity of fluorescence every time the PCR sample was raised by 0.5 ° C between 60 ° C and 95 ° C. The results are shown in Fig.

실험결과, MS, MSSC 및 G3SCMS의 메탄 생성 유전자 수는 유의적인 차이가 없었으나, MSG3는 배양 24시간 및 48시간 후 메탄 생성 유전자 수가 가장 높게 측정되었다.
The number of methanogenic genes in MS, MSSC, and G3SCMS was not significantly different, but MSG3 showed the highest number of methanogenic genes at 24 hours and 48 hours after culture.

2-6. 휘발성 지방산(Volatile fatty acid, VFA) 함량 측정2-6. Measurement of volatile fatty acid (VFA) content

상기 실시예 2-1에서 배양된 초산생성균(G3), 메탄생성균(MS), 효모균(SC), 초산생성균+효모균(G3+SC, G3SC), 초산생상균+메탄생성균(G3+MS, G3MS), 메탄생성균+효모균(MS+SC, MSSC) 및 초산생상균+메탄생성균+효모균(G3+SC+MS, G3SCMS)에 의한 젖산(lactate), 포름산(formate) 및 아세트산(acetate)과 같은 휘발성 지방산 생산량을 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC, Agilent technolgies 1200 series)를 사용하여 측정하였다. 용매로는 0.0085 노르말의 황산을 0.6㎕/min의 속도로 흘려주었으며, 컬럼(METACARB87H, Varian, Germany)의 온도는 35℃의 온도로 유지하였다. 시료는 사용전 13,000rpm의 속도로 4℃의 온도에서 10분 동안 원심분리 후 상층액을 취해 0.2㎛의 필터(Milipore)로 필터한 후 20㎕씩 주입하였다. 측정한 결과를 이용하여 유의수준(p value)을 나타냈으며, 사후검정으로 던컨의 다중검정(Duncan's Multiple Range Test, DMRT)을 실시하였다. 그 결과는 표 4에 나타내었다.
(G3 + MS, G3MS), methanogens (MS), yeast (SC), acetic acid-producing bacteria + yeast bacteria (G3 + SC, G3SC) , Lactate, formate and acetate by methanogens + yeast (MS + SC, MSSC) and peroxidic acid + methanogen + yeast (G3 + SC + MS, G3SCMS) Fatty acid yields were determined using high performance liquid chromatography (HPLC, Agilent Technologies 1200 series). As the solvent, 0.0085 normal sulfuric acid was flowed at a rate of 0.6 l / min, and the temperature of the column (METACARB87H, Varian, Germany) was maintained at 35 ° C. The samples were centrifuged for 10 minutes at a temperature of 4 ° C at a rate of 13,000 rpm before use. The supernatant was filtered with a 0.2 μm filter (Milipore), and then 20 μl each was injected. The Duncan 's multiple range test (DMRT) was used for the post - test. The results are shown in Table 4.

균주Strain 배양시간(hr)Culture time (hr) 00 2424 4848 젖산(lactate)Lactate 대조군Control group NDND NDND NDND G3G3 NDND 10.61b 10.61 b 10.09a 10.09 a SCSC NDND NDND NDND MSMS NDND NDND 2.65c 2.65 c G3SCG3SC NDND 3.39c 3.39 c 3.36bc 3.36 bc MSG3MSG3 NDND 37.70a 37.70 a 11.06a 11.06 a MSSCMSSC NDND NDND 3.03bc 3.03 bc G3SCMSG3SCMS NDND 3.94c 3.94 c 4.02b 4.02 b SEMSEM -- 1.231.23 0.300.30 포름산염(formate)Formate 대조군Control group 35.57a 35.57 a 35.79a 35.79 a 37.43a 37.43 a G3G3 35.28a 35.28 a 34.61a 34.61 a 34.41ab 34.41 ab SCSC 33.26b 33.26 b 35.34a 35.34 a 34.23ab 34.23 ab MSMS 31.26c 31.26 c 29.30c 29.30 c 28.25c 28.25 c G3SCG3SC 33.15b 33.15 b 32.50b 32.50 b 31.14bc 31.14 bc MSG3MSG3 31.45c 31.45 c 30.41c 30.41 c NDND MSSCMSSC 29.37d 29.37 d 27.30d 27.30 d 21.81d 21.81 d G3SCMSG3SCMS 29.33d 29.33 d 25.43e 25.43 e NDND SEMSEM 0.100.10 0.40.0.40. 0.940.94 아세트산염(acetate)Acetate (acetate) 대조군Control group 23.55ab 23.55 ab 22.95d 22.95 d 24.03b 24.03 b G3G3 23.78a 23.78 a 32.69b 32.69 b 35.65a 35.65 a SCSC 21.99d 21.99 d 22.90d 22.90 d 22.22bc 22.22 bc MSMS 23.02bc 23.02 bc 22.66d 22.66 d 22.36bc 22.36 bc G3SCG3SC 22.51dc 22.51 dc 31.53e 31.53 e 34.80a 34.80 a MSG3MSG3 23.42ab 23.42 ab 33.96a 33.96 a 35.41a 35.41 a MSSCMSSC 22.04d 22.04 d 21.41e 21.41 e 20.82c 20.82 c G3SCMSG3SCMS 22.38dc 22.38 dc 31.15c 31.15 c 34.16a 34.16 a SEMSEM 0.140.14 0.320.32 0.510.51 SEM=표준편차, a,b,c,d,e 처리구간 서로 다른 상첨자를 갖는 값은 던컨의 다중검정을 이용하여 p<0.05 수준에서 상호 유의차가 있음을 의미함.SEM = standard deviation, a, b, c, d, and e The values with different superscripts indicate that there is a significant difference at p <0.05 using Duncan's multiple test.

아세트산 발생량을 측정한 결과, G3는 아세트산을 생성하는 균으로, G3단독 또는 G3을 혼합하여 배양한 균의 아세트산의 발생량은 배양시간이 증가할수록 증가되었다. MS 및 SC는 아세트산을 생성하지 않거나 감소하였다. 그러나, G3SCMS는 배양시간이 증가할수록 많은양의 아세트산을 생성하는 것으로 확인되었다.The amount of acetic acid produced was found to be acetic acid - producing G3, and the amount of acetic acid produced by mixing G3 alone or G3 was increased with increasing incubation time. MS and SC did not or did not produce acetic acid. However, G3SCMS was found to produce a large amount of acetic acid with increasing incubation time.

젖산은 G3 및 MS 단독 또는 이들 균을 혼합하여 배양한 균에서만 생성하는 것으로 확인되었다. It was confirmed that lactic acid was produced only by G3 and MS alone or by culturing them with a mixture of these microorganisms.

포름산은 MS 단독 또는 MS를 혼합하여 배양한 균에서 포름산염 발생량이 감소하는 것으로 확인되었다. Formic acid was found to decrease formate formation in microorganisms cultured by MS alone or MS.

Claims (7)

사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) 및 프로테이니필리엄 아세타티게네스(Proteiniphilium acetatigenes)를 포함하는 미생물 제제로서, 반추동물의 반추위 내 메탄 생성균에 의한 메탄 생성을 억제하고, 발효를 개선하기 위한 미생물 제제.
A microorganism preparation comprising Saccharomyces cerevisiae and Proteiniphilium acetatigenes , which inhibits methane production by methane-producing bacteria in the rumen rumen and improves fermentation A microbial agent.
삭제delete 삭제delete 제1항의 미생물 제제를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산용 사료.
A feed for animal husbandry comprising the microbial agent of claim 1.
제 4 항의 축산용 사료를 반추 동물에게 급여하여 반추위 내 메탄 생성균에 의한 메탄 생성을 억제하고 발효를 개선하는 방법.
The method of claim 4, wherein the animal feed is fed to a ruminant to inhibit methane production by the methane-producing bacteria in the rumen and improve the fermentation.
삭제delete 삭제delete
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