KR101721900B1

KR101721900B1 - 반추동물의 메탄 저감용 조성물 및 이를 포함하는 사료 조성물

Info

Publication number: KR101721900B1
Application number: KR1020140143211A
Authority: KR
Inventors: 최낙진; 조상범; 이아름; 류채화
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2017-03-31
Also published as: KR20160047169A

Abstract

본 발명은 유산균 발효 약용식물의 추출물을 포함함으로써, 메탄의 생성량을 저감시킬 수 있는 반추동물의 메탄 저감용 조성물 및 이를 포함하는 사료 조성물에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 유산균 발효 약용식물의 추출물의 반추위 메탄 저감 효과를 통하여, 반추위 동물의 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 환경적인 측면에서 환경 오염원의 배출을 방지할 수 있다.

Description

반추동물의 메탄 저감용 조성물 및 이를 포함하는 사료 조성물{Composition for reducing methane in ruminants and feed comprising the same}

본 발명은 반추동물의 메탄 저감용 조성물 및 이를 포함하는 사료 조성물에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 유산균 발효 약용식물의 추출물을 포함함으로써, 메탄의 생성량을 저감시킬 수 있는 반추동물의 메탄 저감용 조성물 및 이를 포함하는 사료 조성물에 관한 것이다.

우리나라 축산업에 있어서, 항생제는 가축의 생산성 및 성장 촉진을 위해 사용되어 왔으며, 모넨신과 같은 이오노포(ionophore)계 항생제, 클로로포름 및 할로겐 화합물 등이 대표적인 항생물질로 이용되어 왔다.

그러나, 이와 같은 항생제나 화학 물질의 문제점이 발생하여 사용이 제한적인 실정이다,

한편, 가축의 생산성 향상 및 메탄 저감을 위한 항생제의 남용으로 항생제 내성을 유발하고 있는데 (Canadian Journal of Animal Science, 83:537-637 (2003)), 장기적 대사시험을 통해 모넨신의 메탄 저감 및 생산성 향상 효과가 일관적이지 않아, 실제 사양 환경에서의 적용성에 한계가 있을 것이라는 연구 결과가 보고된 바 있다 (jOURNAL OF aNIMAL sCIENCE, 62:1737-1741 (1986)).

또한, 장생 도라지 추출물을 포함하는 허혈성 뇌혈관 질환의 예방 또는 개선용 조성물 (한국공개특허 제10-2009-0067490호), 뽕잎 추출물을 포함하는 숙취 예방 또는 해소용 조성물 (한국특허등록 제10-1247927호)과 같은 도라지 추출물 또는 뽕잎 추출물을 포함하는 조성물이 개시되어 있으나, 상기 종래기술들은 반추동물의 메탄 저감용 조성물과는 그 용도가 전혀 상이하다.

따라서, 최근 반추 가축의 항생제 및 화학 물질의 대체를 위하여, 보다 안전한 물질인 천연물에서 유래된 식물 추출물에 대한 체계적인 연구가 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유산균 발효 약용식물의 추출물을 포함함으로써, 휘발성 지방산 및 건물 소화율에는 영향을 미치지 않으면서, 메탄의 생성량을 저감시킬 수 있는 반추동물의 메탄 저감용 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 삼채, 뽕잎 및 도라지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 1종의 유산균 발효 추출물을 1종 이상 포함하는 반추동물의 메탄 저감용 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 반추동물의 메탄 저감용 조성물을 포함하는 사료 조성물을 제공한다.

본 발명에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물은 반추위 메탄 저감 효과를 통하여, 반추위 동물의 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 환경적인 측면에서 환경 오염원의 배출을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

상기 삼채((Allium hookeri)는 단맛, 쓴맛, 매운맛, 세 가지 맛이 난다고 해서 붙여진 이름으로서, 미얀마 북부 히말라야 자락 1,400M 이상 고산 지대에서 자생하는 약초이다.

상기 삼채는 국내에 들어온 지 불과 2~3년 밖에 되지 않았지만, 각종 성인병에 효능이 있다고 소문나며, 건강 식품으로 각광받고 있다.

상기 뽕잎은 최근 들어 우리나라를 비롯한 중국, 일본 등에서 성인병 예방 및 치료효과가 밝혀지면서 기능성 식품의 재료로서 각광을 받고 있다.

이러한 뽕나무(Morus alba L.)는 전통적으로 뽕잎뿐만 아니라, 뿌리, 글피, 어린가지, 글피의 액즙, 잎의 흰 액즙 및 열매와 같은 부산물이 사용되고 뽕잎, 상백피, 오디의 생리 활성은 이미 과학적으로 밝혀졌다.

상기 뽕잎에는 25종의 아미노산이 함유되어 있으며, 알라닌, 아스파르트산, 글루타민산의 함량이 많아서, 숙취를 없애주는 것으로 알려져 있다. 또한 세린과 타이로신이 함유되어 있어, 뇌의 혈액 순환과 노인성 치매를 예방해 주며, 녹차와 비교해 볼 때 각종 미네랄 중에서 뽕잎이 칼슘은 6배, 철분은 2배, 칼륨은 1.4배 높은 것으로 알려져 있다.

상기 도라지(Platycodon grandiflorum)는 길경, 도랏, 길경채, 백약,질경, 산도라지라고도 하는데, 한국·일본·중국 등지의 산과 들에 분포되어 있으며, 뿌리는 굵고 줄기는 곧게 자라며, 자르면 흰색 즙액이 나온다.

상기 도라지의 주용 성분은 사포닌이고, 생약의 길경(桔梗)은 뿌리의 껍질을 벗기거나 그대로 말린 것이며, 한방에서는 치열(治熱), 폐열, 편도염, 설사 등에 사용한다.

본 발명에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물에 있어서, 상기 유산균 발효 추출물은 상기 삼채, 뽕잎 및 도라지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 1종을 유산균으로 발효하여 얻은 발효액의 추출물일 수 있다.

본 발명에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스(Lactobacillus) 속, 락토코커스(Lactococcus) 속, 류코노스톡(Leukonostoc) 속, 페디오코커스(Pdiococcus)속 및 비피도박테리아(Bifidobacteria) 속으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

본 발명에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스 커바투스(Lactobacillus curvatus) 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종일 수 있다.

본 발명에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물에 있어서, 상기 추출물은 유기용매 추출물, 열수 추출물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물에 있어서, 상기 추출물은 에탄올 추출물일 수 있다.

본 발명에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물의 상기 삼채의 유산균 발효 추출물에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스 커바투스(Lactobacillus curvatus) 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물의 상기 뽕잎의 유산균 발효 추출물에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스 커바투스(Lactobacillus curvatus)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물의 상기 도라지의 유산균 발효 추출물에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스 커바투스(Lactobacillus curvatus) 및 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물에 있어서, 상기 유산균 발효 추출물은 상기 조성물의 전체 중량 대비, 0.001~100 중량%의 범위 내에서, 필요에 따라 다양하게 포함될 수 있다.

본 발명에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물에 있어서, 상기 반추동물은 소, 양, 염소 및 사슴으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

본 발명의 상기 사료 조성물은 상기 메탄 저감용 조성물 및 기타 공지의 사료 조성물에 첨가되는 성분을 포함할 수 있고, 상기 사료 조성물은 공지의 방법에 의해 제조하는 것으로 족하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 이와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.

<실시예 1>

1. 연구배경

본 연구는 발효 약용식물을 선발하여 반추위내 메탄 저감 효과를 확인하기 위해 수행하였다.

선발된 발효 약용식물 추출물 3종(삼채, 뽕잎, 도라지)을 요인으로 하여 각 요인들의 주효과 및 상호작용을 조사하여 최적의 혼합비율을 도출하기 위해, in vitro 반추위 발효 시험을 이용하여 실험을 수행하였다.

2. 재료 및 방법

1). 발효 조건

Lactobacillus curvatus 및 Lactobacillus plantarum은 MRS 액체배지(Difco, USA)를 이용하여 30℃에서 150 rpm으로 교반하였고, 24 시간 동안 배양하였다.

약용식물은 가정용 분쇄기를 이용하여 분쇄하였으며, 3g을 칭량하여 30 mL의 MRS 액체배지가 들어있는 Erlenmeyer 플라스크에 분주하고 오토클레이브를 이용하여 멸균하였다(121℃, 15 min).

앞서 준비한 균주를 멸균이 완료된 플라스크에 접종 한 후, 30℃에서 48 시간 동안 배양하였다. 배양이 완료된 배양액 중 2 mL을 분주하여 생균수 측정에 이용하고 나머지 배양액은 알루미늄 접시에 덜어낸 후, 24 시간 동안 60℃의 온도로 건조 오븐(drying oven)에서 건조하였다.

건조가 완료된 배양액은 모터를 이용하여 분쇄하고, 1g을 칭량하여99.9 %(w/v) 에탄올이 들어있는 Erlenmeyer 플라스크에 분주하여 20 시간 동안 추출하였다.

추출이 완료된 배양액을 화트만 여과지 No.1으로 여과 한 후, 로터리 이배퍼레이터(N-1110, EYELA, Japan)를 이용하여 2 mL로 농축하여 제조한 약용식물 추출물 3종(삼채, 뽕잎, 도라지)을 -20℃의 저온 냉동고에 보관하였다.

2). 공시축 및 사양관리

전라북도 김제 소재의 전라북도 축산위생연구소 한우 시험장에서 반추위 캐눌라 장착 한우 거세우(체중 400 kg ± 30 kg) 2 두를 공시하였으며, invitro 반추위 발효 시험을 위한 위액을 채취하였다.

공시축은 하루에 2회 오전(08:00)과 오후(17:30)에 볏짚 4kg과 비육전기 배합사료 4kg을 급여하였다. 미네랄 블록 및 물은 자유 섭취하도록 하였다.

3). 시험설계 및 시료준비

혼합물 실험의 기본 실험법인 mixture design을 이용하여 실험을 수행하였다. 발효 약용식물 추출물의 3가지 요인을 상기 mixture design을 적용하여 10가지 실험(run)으로 구성하였다(하기 표 1 참조).

하기 표 1에서 단위는 ㎕이고, Run 7은 삼채 추출물, 뽕잎 추출물 및 도라지 추출물의 비율이 1:1:1이다.

시험의 기질로 사용된 오차드그라스는 2mm 체(sieve)가 장착된 실험실용 그라인더(Cutter mill, ICA MF10.1, Staufen, Germany)를 이용하여 분쇄하였으며, 실험은 24시간 동안 진행되었다.

4). 반추위액 준비

당일 오전 사료 급여 30분 전 반추위에 장착된 캐뉼라를 통해 채취하여, 채취된 위액은 4겹의 cheese cloth로 여과 후 O₂-free CO₂가 충진된 2 L 플라스크(39℃)에 헤드 스페이스(head space)가 없도록 하고, 산소의 침입을 차단하여 혐기 조건을 유지하였다.

실험 배양개시 30분 전 반추위액을 O₂-free CO₂로 버블링하여 pH를 6.5로 보정하고 NaHCO₃ 9.8g, Na₂HPO₄·2H₂O 4.62g, KCl 0.57g, NaCl 0.47g, MgSO₄·7H₂O 0.12g, CaCl₂(CaCl₂·2H₂O) 4(5.3)g/100mL로 구성된 McDougall’s buffer solution (Trolesen 과 Hanel, 1966)과 반추위액을 4:1로 혼합하여 반추위 접종원(rumen inoculum)으로 사용하였다.

또한, 위액의 희석 및 여과 과정 동안 O₂-free CO₂를 분사하여 위액이 산소에 노출되지 않도록 혐기 상태를 유지하였으며, Tilley와 Terry (1963)의 방법에 따라 3 반복하여 실시하였다.

5). 분석항목 및 분석방법

배양시간별 총 가스 생성량은 실험용 유리 주사기를 이용하여 배양병에 있는 총 가스를 측정하였다. 측정이 완료된 가스는 수소 및 메탄 발생량 측정을 위해 고무 마개(rubber stopper)가 장착된 알루미늄 팩에 포집하였다.

발효가 종료된 배양병을 개봉한 후 pH 미터(S20 Seven Easy^™,Mettler-Toledo)를 이용하여 반추위액의 pH를 측정하였다.

반추위액의 암모니아태 질소 함량은 Chaney와 Marbach (1962)의 방법에 따라 진행되었으며, 4,000 rpm으로 15분 동안 원심 분리하여 사료 입자가 제거된 반추위액의 상등액 20㎕에 페놀 컬러 시약(phenol color reagent) 1 mL 및 알칼리-하이드로라이트 시약(alkali-hydrorite reagent) 1mL를 완전히 혼합하여 37℃에서 15분간 반응시킨 후, 스펙트로포토미터(Optizen UV2120, Mecasis, Korea)를 이용하여 광학 밀도(optical density) 630nm에서 측정하였다.

휘발성 지방산은 Erwin 등(1961)의 방법에 따라 실시하였다. 사료입자가 제거된 반추위액의 상등액 1 mL에 메타포스폰산(metaphosphoric acid) 200㎕를 첨가하여 30분 동안 정치시킨 후, 13,000 rpm에서 원심분리 한 다음에, Nukol^™,fused silica capillary column(0.25mm i.d.ⅹ 30m length, SUPELCO, USA)이 장착된 가스 크로마토그래피(HP7890, Agilant, CA. USA)로 분석하였다. 이때, 오븐의 온도는 180℃이고, 인젝터의 온도는 220℃이었으며, 디텍터의 온도는 200℃이었다.

수소 및 메탄발생량은 Carboxen^™, fused silica capillary column(0.53mm i.d.ⅹ 30m length, SUPELCO, USA)가 장착된 가스 크로마토그래피(HP7890, Agilant, CA. USA)로 분석하였다. 이때, 오븐의 온도는 100℃이고, 인렛(inlet)의 온도는 150℃이었으며, 디텍터의 온도는 150℃이었다.

6). 통계분석

본 연구는 SPSS program (Version 18, IBM, NewYork, USA)의 General Linear Model에 따라 처리되었다. 각 시험구간 유의성 검증을 위해 ANOVA (Analysis of variance)를 실시한 후, Duncan's multiple range test를 하였고, 이때 유의 수준은 5% 이었다.

3. 결과

1) 삼채( Allium hookeri )

각기 다른 종균을 이용하여 발효된 삼채의 식물추출물을 이용한 반추위 발효 성상은 하기 표 2와 같다.

반추위 발효 pH는 배양시간 동안 6.59~6.63 범위 내의 비슷한 생성량을 나타내었다. 또한 전체 처리구의 pH가 반추위 발효 적정 범위에 속하는 것으로 보아, 삼채 추출물의 첨가가 반추위 발효에 부(-)의 영향은 없을 것으로 판단된다.

반추위 미생물의 성장에 없어서는 안 될 중요한 요소 중의 하나인 암모니아태 질소 생성량은 유의적으로 에탄올이 첨가된 처리구 및 L. plantarum + 삼채가 발효된 처리구에서 높게 나타났으며, 뒤이어 발효되지 않은 삼채 단독 첨가구와 L. curvatus + 삼채가 발효된 처리구에서 높은 발생량을 보였다(p<0.05).

또한, 마늘 오일(garlic oil) 첨가구와 대조구에서는 가장 낮은 생성량을 나타내었다. 일반적으로, 반추위 내 암모니아태 질소의 적정량은 최소 5~8 mg/100 mL에서 최대 29 mg/100 mL로 알려져 있다(Stiles 등, 1970).

본 연구 결과, 전체 처리구가 반추위 미생물체 단백질 합성에 적합한 생성량을 나타내었으며, 특히 삼채의 균주 발효가 반추위 발효에 긍정적인 영향을 준 것으로 판단된다.

반추위 발효가 적절하게 이루어 진 것으로 판단 할 수 있는 척도로 여겨지는 휘발성 지방산(VFA)에서 총 휘발성 지방산 생성량은 식물 추출물을 첨가한 전체 처리구에서 유의적으로 높게 생성되었다(p<0.05).

반대로, 에탄올을 첨가한 처리구의 총 휘발성 지방산 생성량이 유의적으로 가장 낮게 조사되었다(p<0.05).

아세테이트(acetate)는 삼채 단독 첨가구와 L. plantarum + 삼채발효 처리구에서 유의적으로 높았으며, 대조구와 에탄올 첨가구가 가장 낮게 조사되었다(p<0.05).

프로피오네이트(propionate)는 삼채 추출물이 첨가된 처리구에서 전반적으로 높게 나타났으며, 에탄올 첨가구에서 가장 낮은 생성량을 나타내었다.

아세테이트와 프로피오네이트의 비율인 A/P ratio는 2:1 이상이 적정 비율로서, 반추위 발효가 안정적으로 이루어진 것을 미루어 짐작해 볼 수 있다. 본 실험에서는 전체 처리구의 결과로 보아, 안정적인 반추위 발효가 이루어 진 것으로 판단된다.

반추위 발효 총 가스 생성량은 유의적으로 대조구에서 가장 높게 나타났다(p<0.05). 뒤이어 마늘 오일 첨가구가 높았으며, 전체 식물 추출물 첨가구는 전반적으로 낮은 가스 생성량을 보였다.

특히 L. curvatus + 삼채의 가스발생량이 유의적으로 낮게 조사된 것으로 보아(p<0.05), 균주 발효된 삼채 추출물 첨가가 적정 범위 내에서 반추위 발효가스 생성량을 감소시킨 것으로 예측할 수 있다.

수소 생성량은 통계적 유의성을 나타내지 않았으며(p<0.05), 수치적으로 전체 처리구가 비슷한 경향을 보였다.

메탄 생성량은 유의적으로 에탄올이 급여된 처리구에서 가장 높게 나타났다(p<0.05). Patra 등(2006)에 의하면 에탄올로 추출된 식물 추출물 대비 에탄올만 급여한 대조구에서 높은 메탄 발생량이 나타나는 결과를 보고하였는데, 이는 본 연구 결과와 일치하였다.

식물 추출물이 접종된 처리구 중 균주 처리된 L. curvatus + 삼채 발효 처리구 및 L. plantarum + 삼채 발효 처리구가 무첨가 대조구와 균주 발효되지 않은 삼채 단독 첨가구에 비해 낮은 메탄 생성량을 나타냈다.

또한, 메탄을 저감하는 효과가 보고된 마늘 오일 첨가구와 비교하여도 낮은 생성량을 나타내는 것으로 조사되었다.

본 실험 결과로 보아, 균주 발효되지 않은 삼채 단독 추출물 뿐만 아니라, 균주에 의해 발효된 삼채 추출물이 메탄 저감에 효과적일 수 있다는 것을 확인하였으며, 삼채의 생물학적 활성을 향상 시킨 것이라는 예측을 해 볼수 있다

2). 뽕잎( Morus alba L.)

각기 다른 종균을 이용하여 발효된 뽕잎 추출물을 이용한 반추위 발효 성상은 하기 표 3과 같다.

반추위 발효 pH는 수치적으로 6.60~6.63 사이에서 관측되었으나, 통계적 유의차는 없었다(p>0.05). 그러나 수치적으로 전체 pH가 반추위 발효 적정 범위인 5.80~7.20 범위(Hiltner와 Dehority, 1983) 내에 속하는 것으로 보아, 반추위 발효에 부(-)의 영향은 없을 것으로 판단된다.

암모니아태 질소는 L. curvatus + 뽕잎 발효 처리구 및 L. plantarum + 뽕잎 발효 처리구를 제외한 나머지 처리구는 대조구에 비해 높은 함량을 나타냈다.

특히, 유의적으로 에탄올을 첨가한 처리구에서 높게 나타났다(p<0.05). 식물추출물을 첨가한 처리구에서는 균주 발효되지 않은 뽕잎을 단독으로 첨가한 처리구의 암모니아태 질소 함량이 높게 나타났고, 균주처리된 나머지 추출물에서는 대조구보다 낮은 함량을 보였다.

총 휘발성 지방산은 마늘 오일 첨가구 및 에탄올 첨가구를 제외한 전체 처리구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 생성량을 나타내었다(p<0.05).

전반적으로 식물 추출물 첨가구에서 높은 생성량을 나타냈는데, 이 중 균주 발효된 식물추출물 첨가구가 뽕잎이 단독으로 첨가된 처리구에 비해 높게 조사되었다.

이로 미루어 볼 때, 식물 추출물의 첨가가 총 휘발성 지방산 생성에 긍정적인 작용을 하는 것으로 판단된다.

아세테이트는 식물 추출물 첨가구에서 유의적으로 높은 아세테이트 함량을 나타내었으며(p<0.05), 전반적으로 총 휘발성 지방산 생성량과 유사한 패턴을 보였다.

프로피오네이트는 아세테이트와 마찬가지로 총 휘발성 지방산 생성량과 비슷한 경향을 보였다. A/P ratio는 모든 처리구가 비슷한 비율로 나타났으며, 타 처리구 대비 대조구의 프로피오네이트 비율이 높은 것으로 조사되었다.

반추위 발효 총 가스 생성량은 전체 61~84 mL 범위 내에서 조사되었다. 전반적으로 식물 추출물을 접종한 처리구에서 유의적으로 높은 발효 가스를 생성하였다(p<0.05).

특히, L. curvatus + 뽕잎 발효 처리구가 가장 높게 조사되었다. 이는 반추동물이 섭취하는 사료의 에너지 중 70~80%가 휘발성 지방산으로 전환되며, 6%는 발효열, 나머지는 이산화탄소 및 메탄으로 바뀐다.

즉, 가스 생성량은 휘발성 지방산 생성량과 상관 관계를 가진다. 따라서 본 실험에서 가소화 에너지 함량이 높은 식물 추출물 첨가구가 휘발성 지방산 패턴과 유사하게 높은 발효 가스 생성량을 나타낸 것으로 예측할 수 있다.

수소는 전체 처리구가 수치적으로 0.04 mL로 비슷하게 나타났지만, 통계적 유의차가 없었다(p>0.05).

메탄은 마늘 오일 첨가구와 L. curvatus + 뽕잎 발효 첨가구가 대조구에 비해 유의적으로 낮은 생성량이 조사되었다(p<0.05). 식물 추출물 단독 첨가구는 유의적으로 높은 메탄발 생량을 나타낸 반면(p<0.05), 균주 발효한 처리구가 메탄을 저감하는 것으로 미루어 볼 때 L. curvatus + 뽕잎 발효 처리구가 메탄을 저감하는데 균주가 직접적인 작용을 한 것으로 판단된다.

3). 도라지( Platycodon grandiflorum )

각기 다른 종균을 이용하여 발효된 도라지의 식물 추출물을 이용한 반추위 발효 성상은 하기 표 4와 같다.

반추위 발효 pH는 6.60~6.63 에서 조사되었으며, 전반적으로 비슷한 수치를 나타내었다. 이는 반추위 발효 적정 범위인 5.80~7.20(Hiltner와 Dehority, 1983) 내에 있는 것으로 보아, 적절한 반추위 발효가 이루어 진 것으로 판단된다.

암모니아태 질소는 식물 추출물 첨가구가 대조구에 비해 유의적으로 높게 조사되었다(p<0.05). 특히 L. curvatus + 도라지 발효 처리구에서 높게 나타났으며, 균주 발효되지 않은 도라지 단독 첨가구 또한 비슷한 농도가 나타났다.

일반적으로 반추위 미생물체 단백질 합성을 위한 적정 암모니아태 질소의 수준은 5~8 mg/100 mL로 알려져 있는데(Stiles 등, 1970; Satter와 Slyter, 1974), 본 연구 결과와 비교하여 도라지 추출물 첨가구에서 긍정적인 범위 내의 암모니아태 질소를 생성하는 것으로 판단된다.

총 휘발성 지방산은 전반적으로 비슷한 수치로 조사되었으나, 통계적 유의차는 없었다(p>0.05).

아세테이트는 총 휘발성 지방산과 비슷한 패턴을 보이며, 도라지 첨가구가 수치적으로 높은 경향을 보였으나 통계적 유의차는 없었다(p>0.05). 프로피오네이트도 총 휘발성 지방산 및 아세테이트와 마찬가지로 통계적 유의차는 없었으나(p>0.05), 전반적으로 비슷한 패턴을 보였다. A/P ratio는 대조구를 제외한 나머지 처리구가 높은 프로피오네이트 함량을 보이는 것을 확인 할 수 있었다.

전반적으로 2.83~3.08 사이에서 조사되었으며, 반추위 적정 발효를 평가하는 비율인 2:1 이상으로 나타나, 긍정적인 발효가 된 것으로 예측 할 수 있다.

총 가스 생성량은 마늘 오일 첨가구를 제외한 나머지 처리구는 대조구에 비해 낮은 발효 가스 생성량을 나타내었다. 이 중 도라지 단독 첨가구와 L. curvatus + 도라지 발효 처리구가 유의적으로 낮은 가스 생성량을 나타내었다(p<0.05).

수소는 전체 처리구가 비슷한 생성량을 나타내었으나, 통계적 유의차는 없었다(p<0.05).

메탄 생성량은 대조구에 비해 도라지 첨가구에서 유의적으로 낮게 조사되었다(p<0.05). 균주 발효되지 않은 도라지 단독 첨가구에 비해 균주 발효된 첨가구가 메탄을 저감하는 것으로 조사되었으며, 특히 L. plantarum + 도라지 발효 첨가구가 현저히 낮은 발생량을 보였다.

이를 근거로 발효되지 않은 도라지 추출물을 첨가하였을 때에도 메탄을 저감할 수 있으며, 균주와 함께 발효 되면 더욱 효과적으로 메탄을 저감할 수 있는 것으로 예측할 수 있었다.

이에 따라 도라지 균주 발효를 통해 메탄 저감에 긍정적인 효과를 나타낸 것으로 판단된다.

4). 추출물 혼합 효과 검증

4가지 분석 항목 반응값들에 대한 분산 분석을 실시한 결과를 하기 표 5 및 표 6에 나타내었다.

메탄 생성량에서는 각 요인들의 선형, 곡선 및 상호 관계에서 모두 유의성이 나타났으며, 적합성 결여(Lack-of-fit) 부분에서 유의차가 없는 것으로 조사되었다.

총 가스 생성량은 메탄 생성량 결과와 유사한 결과를 나타내었다. 총 휘발성 지방산 생성량에서는 유의차가 없었으며, 적합성 결여에도 영향을 미치지 않았다.

건물소화율 측정 결과는 전반적으로 유의성이 나타나지 않았으며, 적합성 결여 부분에서 유의성이 나타났다.

상기 결과를 바탕으로 발효 약용식물 추출물이 총 휘발성 지방산 및 건물 소화율에는 영향을 미치지 않으면서 메탄 생성량에는 영향을 미칠 수 있는 결과를 도출하였으며, 메탄 저감에도 긍정적인 효과를 나타낼 수 있을 것이라 판단된다.

(주) Simplex Centroid Design (Mixture design)

Components: 3(삼채, 도라지, 뽕잎)

Design points: 10

Process variables: 0

Design degree: 3

Mixture total: 5.00000

(주) Simplex Centroid Design (Mixture design)

Components: 3(삼채, 도라지, 뽕잎)

Design points: 10

Process variables: 0

Design degree: 3

Mixture total: 5.00000

<실시예 2>

옥수수 59 중량%와 콩 18 중량%, 탄산칼슘 8 중량%, 옥수수 글루텐 6 중량%, 왕겨 4 중량%, 3인산 칼슘 1 중량%, 마늘 건조분말 0.3 중량%, 염화나트륨 0.2 중량%, 탄산수소나트륨 0.1 중량%, 메타오닌 0.1 중량%, 염화콜린 0.1 중량%, 비타민 0.1 중량% 및 미네랄 0.1 중량%를 배합하되, 가장 마지막에 상기 실시예 1에서 제조한 약용식물 추출물 3종(삼채, 뽕잎, 도라지)을 각 1 중량%씩 첨가하여 사료 조성물을 제조하였다.

이상 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러 한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백 하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

본 발명의 반추동물의 메탄 저감용 조성물은 반추위 메탄 저감 효과를 통하여, 반추위 동물의 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 환경적인 측면에서 환경 오염원의 배출을 방지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있기 때문에, 본 발명이 속하는 기술분야에 유용하게 적용될 수 있다.

Claims

삼채, 뽕잎 및 도라지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 1종의 유산균 발효 추출물을 1종 이상 포함하는 반추동물의 메탄 저감용 조성물에 있어서,
상기 삼채의 유산균 발효 추출물은 상기 삼채를 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)으로 발효하여 얻은 발효액의 추출물이고,
상기 뽕잎의 유산균 발효 추출물은 상기 뽕잎을 락토바실러스 커바투스(Lactobacillus curvatus)로 발효하여 얻은 발효액의 추출물이며,
상기 도라지의 유산균 발효 추출물은 상기 도라지를 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)으로 발효하여 얻은 발효액의 추출물인 것을 특징으로 하는 반추동물의 메탄 저감용 조성물.
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제1항에 있어서 , 상기 추출물은 에탄올 추출물인 것을 특징으로 하는 반추동물의 메탄 저감용 조성물.
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제1항에 있어서, 상기 유산균 발효 추출물은 상기 조성물의 전체 중량 대비, 0.001~100 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 반추동물의 메탄 저감용 조성물.
제1항에 있어서, 상기 반추동물은 소, 양, 염소 및 사슴으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 반추동물의 메탄 저감용 조성물.
제1항, 제5항 및 제9항 내지 제10항 중 어느 한 항에 의한 반추동물의 메탄 저감용 조성물을 포함하는 사료 조성물.