KR20150094885A

KR20150094885A - 반추동물의 생산성을 증진시키기 위한 미생물 및 이의 이용

Info

Publication number: KR20150094885A
Application number: KR1020140015702A
Authority: KR
Inventors: 이상석; 김승훈; 이호경; 윤승원; 김방글; 차부영
Original assignee: 순천대학교 산학협력단
Priority date: 2014-02-11
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2015-08-20

Abstract

본 발명은 환원적 초산 생성균을 포함하는 반추동물의 생산성 증진용 미생물 제제, 상기 미생물 제제를 포함하는 축산용 사료, 및 상기 미생물 제제 또는 사료를 반추동물에게 급여하여 반추동물의 생산성을 증진시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하여 반추동물의 유량 및 원유 중 지방 함량을 증가시키고, 원유 중 체세포 수를 감소시킴으로, 반추동물로부터 품질과 위생이 향상된 원유를 생산할 수 있다. 아울러, 환원적 초산 생성균은 반추동물에 투여 시 부작용으로 혈액 대사물질의 변화가 일어나지 않으므로 사료에 안전하게 첨가될 수 있다.

Description

반추동물의 생산성을 증진시키기 위한 미생물 및 이의 이용{Microorganism for enhancing producitivity of ruminant and its uses}

본 발명은 반추동물의 생산성을 증진시키기 위한 미생물 및 이의 이용에 관한 것으로, 구체적으로는 반추동물의 유량 및 원유 중의 유성분을 증가시키고, 원유의 품질과 위생을 예측할 수 있는 체세포 수를 감소시키는 미생물제제, 상기 미생물 제제를 포함하는 축산용 사료, 및 상기 미생물 제제 및/또는 축산용 사료를 반추동물에게 급여하여 반추동물의 생산성을 증진시키는 방법에 관한 것이다.

현대인들의 질병예방 및 건강인자에 관한 관심도가 높아짐에 따라, 식물성 및 동물성 식품에서 건강 기능성 제품의 생산 및 소비가 매년 현저하게 증가하고 있다.

그 한 예로, 우리나라 우유 및 유제품 소비량은 2009년 3,036,455 kg, 2011년 3,517,909 kg, 2013년 소비량은 3,358,850 kg으로 증가하고 있으나 유제품 유통 가격은 시판우유(200ml) 기준 2009년 594원, 2011년 650원 2013년 672원으로 매년 증가하고 있는 추세이다(낙농진흥회 통계자료, 2013; 농림수산식품부, 2013). 이에, 적은 비용으로 보다 많은 우유를 생산하기 위해 농후사료 또는 배합사료를 과다 급여하거나 다음 산차의 분만간격을 단축시키기 위한 임신하는 데 따른 과도한 생리작용, 또는 분만 직후부터 다량의 비유를 개시하는 등의 사육이 이루어지고 있다.

그러나, 조사료를 섭취해야 정상적인 기능을 유지하는 반추위에 많은 양의 배합사료를 지속적으로 급여하게 되면 반추위에서는 비정상적인 발효가 일어나 산증(또는 과산증), 유열(milk fever), 산욕마비(parturient paresis), 케토시스(ketosis, 저혈당증), 유방염, 제4위 전위 또는 아세톤 혈증(acetonemia) 등과 같은 대사성 질병을 유발시킨다. 또한, 반추위에서 생성되는 휘발성 지방산 성분 중 아세트산 함량이 감소하고, 젖산과 프로피온산의 생성량이 증가하게 되어 반추위의 산도(pH)를 저하시켜 반추위에 존재하는 섬유소 분해 미생물 및 젖산 이용 미생물의 증식에 부적합한 환경이 조성되어 반추위 산도 변화는 더욱 빨라지게 되고 유지방의 전구물질인 아세트산 생성량도 감소하게 되어 결론적으로 우유 중 유지방의 함량도 더욱 낮아지게 되어 우유의 질이 떨어지는 문제점이 있다.

이에 상기 문제를 해결하기 위하여 조사료가 17% 이상 포함된 사료를 사용하거나 이오노포어(ionophores) 계열 항생제가 사용되고 있는데, 국내의 경우 조사료가 부족하여 수입에 의존하고 있어 비용이 매우 많이 들며, 항생제의 경우 장기 투여하는 경우 축산물 내의 잔류에 대한 안전성에 문제가 되고 있다. 따라서 반취위내 발효를 안정화시켜 생산성을 증가시키거나 산증, 유열, 산욕마비, 케토시스 또는 유방염 등의 대사성 질환의 예방을 위한 첨가제의 개발이 필요하다.

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 반추동물이나 반추위 내 미생물에 의해 이용되어 반추동물의 결국 생산성에 중요하게 작용한다.

반추동물의 생산성을 증진시키기 위한 방법과 관련하여, 대한민국 등록특허 제0317947호는 관행 배합사료에 대두피, 중탄산나트륨 및 아세트산 칼슘을 첨가한 유지방 함량이 높은 우유 생산을 위한 젖산용 조성물에 대하여 개시하고 있고, 대한민국 등록특허 제0552577호는 옥수수분말, 당밀, 나이아신, 콜린, 보호메치오닌, 바이오틴, 크롬피콜레이트 및 비타민 E를 포함하는 대사성 질병을 저감하는 젖소용 사료 첨가제에 대하여 개시하고 있으며, 대한민국 등록특허 제1051395호는 내산성, 내담즙성 및 항생제 내성이 우수하고, 가축의 성장에 우수한 효과를 나타내는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) TJ 12 균주를 포함하는 가축용 사료첨가제에 대하여 개시하고 있다. 그러나, 아직까지 본 발명에서와 같이 환원적 초산 생성균을 이용하여 반추동물의 생산성을 증진시키는 사료 첨가물에 대해서는 개시되어 있지 않다.

이에 본 발명자들은 반추동물의 생산성을 증진시키는 과정에서 인체나 동물에 해를 주지 않는 미생물제제를 개발하고자 노력하였으며, 그 결과 반추동물의 반추위 내에서 분리한 환원적 초산 생성균을 첨가한 사료를 급여한 반추동물은 환원적 초산 생성성균을 첨가하지 않은 사료를 급여한 반추동물에 비하여 유량 및 착유한 원유 중의 지방 함량을 향상시키면서 원유 중의 체세포수를 감소시키는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 하나의 목적은 환원적 초산 생성균을 포함하는 반추동물의 생산성 증진용 미생물 제제를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 미생물 또는 미생물 제제를 포함하는 축산용 사료를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 환원적 초산 생성균을 반추동물에게 급여하여 반추동물의 생산성을 증진하는 방법을 제공하는 것이다.

하나의 양태로서, 본 발명은 환원적 초산 생성균을 포함하는 반추동물의 생산성 증진용 미생물 제제에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 반추동물(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, 젖소, 사슴, 낙타, 양 등의 반추위가 있는 동물이라면 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 염소, 젓소, 양이며, 보다 바람직하게는 젖소이다.

상기 반추위는 반추동물의 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, 통상적으로 반추동물에 급여되는 농후사료 또는 배합사료는 반추위에서 생성되는 휘발성 성분 중 아세트산 함량 및 산도(pH)를 감소시켜 유지방의 함량을 감소시키거나 반추위 내의 비정상적인 발효가 일어나 유량 및 유성분의 함량을 감소시키거나 산증, 유방암 등과 같은 대사성 질병을 발생시킨다. 따라서, 반추위 내 미생물들에 의한 발효 효율을 증가시켜 반추동물의 에너지 흡수를 증가시키는 것이 중요하다.

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 초산(acetic acid)을 생성하는 균을 말한다. 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 효율을 증가시켜 반추동물의 생산량이 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.

하나의 구체적 실시에서, 본 발명에 따른 환원적 초산 생성균을 첨가한 사료를 젖소에 급여한 결과, 환원적 초산 생성균을 첨가하지 않은 복합사료만 급여한 젖소에 비하여 유량 및 젖소로부터 착유한 원유 중 지방 함량이 향상되었으며, 원유의 품질과 위생을 예측할 수 있는 지표인 원유 중의 체세포 수를 측정한 결과 환원적 초산 생성균을 포함하는 사료를 섭취한 경우 원유 중의 체세포 수가 감소되는 것으로 나타났다(실시예 2 참조).

이러한 결과로부터 환원적 초산 생성균이 본 발명에 따라 함께 반추동물에게 제공되는 경우 반추위 내 발효 효율을 개선하여 반추동물의 유량 및 원유 중 지방 함량을 향상시키고 원유 중 체세포 수를 감소시킴으로써 품질 및 위생이 향상된 원유를 생산할 수 있다.

여기서, 반추동물의 생산성 증진은 본 발명의 환원적 초산 생성균을 첨가하지 않은 사료를 급여한 반추동물의 생산성에 비하여 0.05% 이상, 바람직하게는 1% 이상, 보다 바람직하게는 3% 이상, 보다 바람직하게는 10% 이상, 보다 더 바람직하게는 20% 이상, 보다 더 바람직하게는 30% 이상, 보다 더 바람직하게는 50% 이상 증진하는 것을 말한다.

본 발명에 있어서, 상기 미생물 제제는 환원적 초산 생성균으로 이루어진 제제를 말한다. 이러한 미생물 제제는 상기 환원적 초산 생성균을 혼합하여 배양하거나 각각 배양한 상태의 액상형태, 또는 동결건조, 열풍건조, 감압 건조 등의 방법을 이용하여 건조된 건조분말형태의 제형으로 제조될 수 있다.

상기 미생물 제제의 제형이 액상형태인 경우 상기 효모와 환원적 초산 생성균의 배양액을 혼합하거나 희석하고 안정화시키기 위해 포도당이나 글리세린을 혼합한 후 환원적 초산 생성균의 최종 농도가 5 내지 20중량%, 바람직하게는 10 내지 15중량%가 되도록 제조한다. 상기 환원적 초산 생성균의 농도가 5중량% 미만인 경우에는 미생물 제제의 반추동물의 생산성 증가가 미미할 수 있으며, 환원적 초산 생성균의 함량이 20중량%를 초과하는 경우에는 그 이하의 함량을 포함하는 미생물 제제에 비하여 반추동물의 생산성 증가가 미미하여 비경제적인 문제가 있다. 액상형태로 미생물 제제를 사용하는 경우 건조분말형태 제형에 비하여 활성이 빠르고 취급이 간편한 장점이 있다.

상기 미생물의 제형이 건조분말형태인 경우 상기 미생물을 담체에 부착시킨 후 수분 함량이 0.1 내지 10중량%가 되도록 건조시키고 분쇄하여 제품화한다. 수분함량이 10중량%를 초과하는 경우에는 미생물의 재활성화 효율이 떨어지거나 그 이하의 수분 함량을 가진 미생물 제제에 비하여 반추동물의 생산성 증가가 미미하여 비경제적인 문제가 있다. 건조분말형태로 미생물 제제를 사용하는 경우 제조공정이 단순하고 제품 생산비가 낮으며, 보존성이 좋다는 장점이 있다.

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.

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.

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 환원적 초산 생성균을 포함하는 환원적 초산 생성균을 포함하는 반추동물의 생산성 증진용 미생물 제제를 포함하는 축산용 사료에 관한 것이다.

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.

본 발명의 상기 축산용 사료는 반추동물의 생산성 증진용 미생물 제제 및 사료의 중량비가 1 : 1 내지 5가 되도록 한다. 상기와 같은 미생물제제와 사료의 비율을 달리하는 경우 축산용 사료의 반추동물 생산성 증진 효과가 감소할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 축산용 사료는 반드시 이로 제한되는 것은 아니나 낙타과, 애기사슴과, 사슴과, 기린과, 소과에 속하는 소, 염소, 황소, 물소, 들소, 젖소, 사슴, 낙타, 양 등의 반추위가 있는 동물에 제공하기 위한 것이며, 바람직하게는 염소, 젖소, 양이며, 보다 바람직하게는 젖소에 제공하기 위한 것이다.

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.

본 발명에 있어서, 상기 축산용 사료를 섭취하는 경우 반추동물의 유량 및 원유 중 지방함량을 증가시키고, 원유 중 체세포 수를 감소시킴으로 품질과 위생이 향상된 원유를 생산할 수 있다.

또 다른 하나의 양태로서, 본 발명은 환원적 초산 생성균을 반추동물에게 급여하여 반추동물의 생산성을 증진하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 급여는 환원적 초산 생성균을 포함하는 반추동물의 생산성 증진용 미생물 제제 또는 상기 미생물 제제를 포함하는 축산용 사료를 반추 동물에게 제공하는 것을 말하나, 반추 동물에게 환원적 초산 생성균을 제공하는 방법이라면 이로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 환원적 초산 생성균이 포함된 미생물 제제를 물 등으로 액체화하여 액체화된 미생물 제제를 주사기 등을 이용하여 반추위 내로 투여하거나 미생물제제를 포함하는 사료를 제공할 수도 있다.

본 발명에 따른 축산용 사료를 반추동물에게 급여하여 반추동물이 이를 섭취하는 경우 반추동물의 유량 및 원유 중의 지방 함량을 증가시키고, 원유 중의 체세포 수를 감소시킴으로써 품질과 위생이 향상된 원유를 생산할 수 있다.

한편, 본 발명의 구체적 실시예에서 본 발명에 따른 환원적 초산 생성균의 반추동물 내 안전성을 확인하기 위해 혈액대사물질의 수치변화를 측정한 결과, 환원적 초산 생성균의 투여 전/후의 혈액대사물질 변화가 관찰되지 않았다(실시예 3 참조).

따라서, 본 발명의 환원적 초산 생성균은 부작용이 거의 없으므로 장기간 사용 시에도 안심하고 사용할 수 있으며, 특히 상기한 바와 같이 반추동물의 사료에 안전하게 첨가할 수 있다.

본 발명의 환원적 초산 생성균을 반추동물에게 급여하는 경우 반추동물의 유량 및 원유 중 지방 함량을 증가시키고, 원유 중 체세포 수를 감소시키는 효과를 나타내므로, 반추동물로부터 품질과 위생이 향상된 원유를 생산할 수 있다. 아울러, 환원적 초산 생성균은 반추동물에 투여 시 부작용으로 혈액 대사물질의 변화가 일어나지 않으므로 사료에 안전하게 첨가될 수 있다.

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.

실시예 1 : 미생물 배양

환원적 초산 생성균은 대한민국 등록특허 제10-1336980호에서 분리 및 기탁한 프로테이니필리움 아세타티게네스(Proteiniphilum acetatigenes) SROD1 (KCCM 11219P)를 사용하였다.

구체적으로, 상기 프로테이니필리움 아세타티게네스(Proteiniphilum acetatigenes) SROD1은 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.

실시예 2 : 환원적 초산 생성균을 포함한 사료 제조

상기 실시예 1에서 배양한 프로테이니필리움 아세타티게네스(Proteiniphilum acetatigenes) SROD1을 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 배양하였다. 그 다음 밀기울과 옥수수글루텐피드를 6 : 4의 비율로 혼합한 후 상기 배양한 프로테이니필리움 아세타티게네스(Proteiniphilum acetatigenes) SROD1을 상기 혼합한 사료와 1 : 1의 비율로 혼합하여 사료를 제조하였다.

실시예 3 : 본 발명의 사료 조성물 급여에 따른 젖소의 산유량, 우유 중의 지방, 단백질 및 체세포 수 함량 변화 측정

450±50kg의 홀스타인 유우(Holstein) 40 마리를 20마리씩 2군으로 나누어 대조군에는 밀기울과 옥수수글루텐피드를 6 : 4 비율로 혼합한 사료를 60일 동안 1일 2회씩 급여하였고, 시험군에는 상기 실시예 3에서 제조한 사료를 60일 동안 1일 2회씩 급여하였다. 실험은 3회의 시험을 진행하였으며, 하루 2회(아침, 저녁) 착유하여 산유량을 측정하고, 시험기간 동안 채취한 우유의 성분 분석은 Milkoscan 4,000 series(FOSS electric Co.)를 이용하여 유지방, 유단백질 및 체세포 수 함량을 조사하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

		0일	60일
산유량(kg/일)	대조군	30.90±0.986	5.83±1.233
산유량(kg/일)	시험군	26.37±1.577	23.97±1.435
지방(%)	대조군	3.93±0.158	3.79±0.214
지방(%)	시험군	3.58±0.249	3.48±0.214
단백질(%)	대조군	3.41±0.080	3.32±0.153
단백질(%)	시험군	3.28±0.096	3.14±0.120
체세포 수(만/ml)	대조군	138.14±45.637	395.71±185.656
체세포 수(만/ml)	시험군	128.43±48.528	107.00±32.542

실험결과, 시험기간 동안 대조군과 시험군의 산유량은 시험군(2.4kg)에 비하여 대조군(5.07kg)의 감소량이 더 많았으며, 우유 중의 지방 함량 역시 시험군(0.09%)에 비하여 대조군(0.14%)의 감소량이 더 많은 경향을 나타냈다. 반면, 우유 중의 단백질 함량은 대조군(0.09%)에 비하여 시험군(0.14%)의 감소량이 더 많은 경향을 나타냈다.

한편, 시험기간 동안 시험군의 체세포 수는 약 128만에서 107만으로 현저하게 감소하는 경향을 보였으나, 대조군의 체세포 수는 약 138만에서 395만으로 증가하는 경향을 보였다.

실시예 3 : 본 발명의 사료 조성물 급여에 따른 젖소의 혈중대사물질 농도 측정

450±50kg의 홀스타인 유우(Holstein) 40 마리를 20마리씩 2군으로 나누어 대조군에는 밀기울과 옥수수글루텐피드를 6 : 4 비율로 혼합한 사료를 60일 동안 1일 2회씩 급여한 다음, 100일 후 미근부에서 혈액을 채혈하여 ALB, BUN, CHO, CLU, NEFA 및 TP를 분석하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

	ALB-L(g/dl)	BUN-L(mg/dl)	CHO-L(mg/dl)	GLU-L(mg/dl)	NEFA-L(uEq/L)	TP-L(mg/dl)
대조군	2.72	18.09	265.80	67.47	151.43	6.59
시험군	2.73	16.37	296.48	70.11	240.52	7.15

실험결과, 시험군과 대조군 간의 혈중 대사물질의 변화는 크게 이루어지지 않았다.

Claims

환원적 초산 생성균을 포함하는 반추동물의 생산성 증진용 미생물 제제.
제1항에 있어서, 상기 환원적 초산 생성균은 프로테이니필리엄 아세타티게네스(Proteiniphilium acetatigenes)인 것을 특징으로 하는 미생물 제제.
제1항의 미생물제제를 포함하는 것을 특징으로 하는 축산용 사료.
환원적 초산 생성균을 반추동물에 급여하여 반추위 내 발효를 개선하여 반추동물의 생산성을 증진시키는 방법.
제4항에 있어서, 상기 환원적 초산 생성균은 프로테이니필리엄 아세타티게네스(Proteiniphilium acetatigenes)인 것을 특징으로 하는 방법.