In Situ 방법을 이용한 단백질분해효소 처리 사료단백질의 반추위내 분해 특성에 관한 연구

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In Situ 방법을 이용한 단백질분해효소 처리 사료단백질의 반추위내 분해 특성에 관한 연구

임동현 · 기광석 · 이현준 · 김상범 · 권응기 · 박중국^* 농촌진흥청 국립축산과학원 낙농과

Studies on In Situ Ruminal Degradation Characteristics by Protease Treatment of Protein Feedstuffs

Dong Hyun Lim, Kwang Seok Ki, Hyun June Lee, Sang Bum Kim, Eung Gi Kwon and Joong Kook Park^*

Dairy Science Division, National Institute of Animal Science, R.D.A.

ABSTRACT¹⁾

This study was conducted to investigate the effects on in situ ruminal degradation of feed protein sources (soybean meal, P-SBM; dried distillers grain with solubles, P-DDGS; wheat bran, P-WB) treated with protease as compared with conventional feed protein sources (soybean meal, SBM; dried distillers grain with solubles, DDGS; wheat bran, WB). There was no significant change in the chemical composition and amino acid profiles of enzyme treatment protein sources compared with the non-treated groups (p<0.05). But for treatment groups, the solid content and total amino acids were reduced by increasing the moisture content due to proteolytic conditions. On the entire incubation time in situ ruminal degradation rate of dry matter appeared higher in treatment groups compared to control groups (p<0.05), and that of the treatment groups suspended during 48 hours were in the order of P-SBM (97.70%), P-WB (74.26%) and P-DDGS (72.39%). In particular, DM degradation rate of enzyme treated DDGS significantly increased to 43.62%, 45.99%, 55.97%, 69.87% and 72.39%, respectively, incubated during 3, 6, 12, 24 and 48 hours in rumen (p<0.05). Also protein degradation rate of P-WB and P-SBM significantly decreased compared to their respective non-treated sources; however, by contrast, in DDGS it was increased. For P-SBM, protein degradation rate significantly decreased at 6 and 12 hours, and for P-DDGS it was increased at 3 and 6 hours of suspension times in rumen (p<0.05). In particular, protein degradation rate of enzyme treated group suspended for 48 hours were in the order of P-SBM (91.81%), P-WB (86.36%) and P-DDGS (58.87%). This result suggests that protease treatment of feed protein sources might be utilized to increase the bypass ratio into post-rumen for wheat bran, soybean meal, and to improve the utilization of feed protein.

(Key words: Feed, Protease, Protein source, Ruminal degradation)

Ι .

서론

반추동물은 반추위내 미생물이 서식하여 가축이 섭취한 사료를 발효시키므로 사료영양소의 이용경로가 단위동물과 는 다르다(김 등, 1990). 또한 사료단백질은 우유, 털, 고기

등의 생산물과 관련되어 매우 중요한 영양소이고, 사료단백 질의 가치는 반추위 미생물에 의하여 분해되는 정도에 따라 크게 영향을 받는다(고, 1993). 그리고 사료단백질의 반추위 분해율은 사료의 용해도(Sniffen, 1974), 사료단백질의 구조 (Mahadevan 등, 1980), 반추위내 pH(Clark, 1975), 질소통과

* Corresponding author: Joong Kook Park, Dairy Science Division, National Institute of Animal Science, R.D.A., Cheonan 331-801, Korea. Tel: +82-41-580-3399, E-mail: [email protected]

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율(Tamminga, 1979) 등의 여러 요인에 의해 변이가 크기 때 문에 정확하게 분해율을 측정하기는 상당히 어렵다.

일반적으로 반추가축이 흡수하는 단백질은 반추위내 분 해단백질(rumen degradable protein, RDP)과 미분해단백질 (rumen undegradable protein, UDP)로 구성되고, 분해가 쉽게 되는 비단백태질소화합물과 사료단백질은 반추위내에 서 암모니아로 전환되며, 이 암모니아는 주로 cellulolytic bacteria에 의해 cellular protein을 합성하기 위해 이용된다.

이때 암모니아가 미생물이 필요로 하는 이상으로 과잉 생산 되면 암모니아의 이용은 반추위내 NH3 pool과 밀접하게 작 용하기 때문에 그 이용효율은 감소된다. 따라서 사료단백질 의 분해율을 파악한다는 것은 사료단백질의 효율적인 이용 과 경제적인 측면에서 중요하다(고, 1993). 즉, 사료단백질의 분해도가 높으면 반추위내 미생물의 단백질 합성율은 증가 되지만, 결과적으로 사료단백질의 이용은 저하되고 과잉 생 산된 암모니아가 체외로 손실된다(Stern과 Satter, 1980). 그 러나 분해율이 낮은 단백질 사료는 반추위 미생물단백질 합 성량이 감소되지 않는 한 십이지장으로의 단백질 유출을 증 가시키게 된다(Clark, 1975). 따라서 분해단백질보다는 미분 해단백질 함량이 높은 사료를 급여하면 유생산량이 증가하 게 된다(Forster 등, 1983). 이와 같이 젖소의 생산성을 향상 시키기 위해서는 단백질의 체내흡수율을 높여야 한다. 따라 서 반추위내 미생물 발효로부터 사료 단백질을 보호하기 위 해 열처리(Nowak 등, 2005), formaldehyde 처리(Subuh 등, 1996), tannin처리(Getachew 등, 2008), ethanol 처리(Lynch 등, 1987) 및 lignosulfonate 처리(Neves 등, 2007) 등 여러 가지 물리·화학적 처리 방법이 지속적으로 연구되고 있다.

국내여건상 단백질 사료는 대부분 수입에 의존하고 있고, 지속적으로 상승하는 사료단가에 의해 낙농가의 경제적 부 담이 가중되고 있는 상황이다. 따라서 단백질원의 이용효율 뿐만 아니라 경제성, 안전성, 그리고 산업적 이용성 등에 대 한 관심이 고조되고 있다(Ganesh와 Grieve, 1990).

한편, 단백질의 기능적 특성을 높이고 이용도를 증대시키 는 연구가 여러 각도로 시도되고 있는데, 식품에서는 저농 도로 사용 가능하고 그 자체에 안전성이 부여되어 제거할 필요가 없는 단백질 가수분해효소를 이용한 변형법이 널리 이용되고 있고(Lee와 Choi, 2001; 김 등, 2008), Pyun와 Hwang(1995)은 단백분해효소(Protease)를 처리하여 단백질 의 분자량과 구조를 변화시켜 단백질의 기능적 특성을 향상 시킬 수 있다고 하였다. 또한 사료에서는 대두박의 항영양 인자인 trypsin inhibitor, hemaglutinin, allergen 등을 제거 하고 우수한 아미노산 조성을 가진 단백질 공급원으로 이용

하기 위해 열처리 등의 가공처리 방법에 대하여 연구되었다 (백, 1990). 그리고 다양한 효소처리를 이용한 많은 연구가 발표되었으나, 반추동물에 있어서 사료단백질의 반추위 내 보호를 위한 코팅기법에 대한 연구가 주로 수행되었으며, 사료단백질을 가수분해하여 반추위 내 통과속도를 조절하 여 사료단백질의 이용성을 향상시키기 위한 연구는 전무한 수준이다.

이에 본 실험은 사료단백질의 이용성을 증진시키기 위해 반추동물의 사료 단백질 공급원으로 주로 사용되고 있는 대 두박과, 저가의 단백질 공급원으로서 옥수수주정박과 밀기 울을 채택하여 단백분해효소로 가수분해시킴으로서 사료의 반추위내 건물과 단백질의 분해 특성을 살펴보고자 실시하 였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 시험사료

사료단백질의 효소처리에 의한 in situ 분해율을 살펴보기 위해 사료원료 즉, 밀기울(Wheat bran), 옥수수주정박(dried distillers grains with solubles, DDGS) 및 대두박(Soybean meal)을 시험사료로 사용하였다.

2. 사료단백질의 효소처리

본 실험에 사용된 단백질 분해효소는 상업적으로 널리 사 용되고 있는 Protamex^Ⓡ(activity 1.5 AU/g, Bacillus protease, novozyme NS, Denmark)를 구입하여 사용하였다. 사료단 백질 내 적정 효소 첨가량 및 최적 반응조건은 선행 시험을 통해 결정되었으며, 각 사료 원료의 고형분 대비 2%의 효소 를 첨가한 후 50℃에서 2시간 동안 반응시켰다.

3. 공시축 및 사양관리

반추위 누관이 설치된 평균 체중이 625±20.1 kg인 홀스타 인종 거세 수소 3두를 사용하였다. 시험기간 중 급여사료는 건물 기준 체중의 3%를 일일 2회로 나누어 급여하였으며 건초, 옥수수사일리지 및 착유우전용 농후사료를 혼합하여 제조한 섬유질 배합사료(안성 TMR, Korea)를 기초사료로 제공하였다. 또한 음수와 미네랄 블록은 자유로이 섭취할 수 있도록 하였다. 급여한 사료의 성분은 Table 1과 같다.

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4. Nylon bag 시험

홀스타인 거세우 3두에 총 6개의 원료사료를 각각 3개의 nylon bag에 넣어 반추위에서 배양하였다. Wiley mill을 이 용하여 1 mm로 분쇄한 각각의 원료사료는 5 g 씩 nylon bag(5×10 ㎝; 50 ㎛ pore size)에 담고 입구를 봉한 후 아침 사료 급여 직전에 반추위 내 투입하여 3, 6, 12, 24, 48시간 동안 배양하였다. 배양이 완료된 nylon bag은 반추위 누관으 로부터 꺼내어 얼음물에 10분간 침지시킨 후 흐르는 수돗물 로 30분간 세척한 다음 60℃ drying oven에서 48시간 동안 건조하였다. 모든 시료는 48시간 건조한 후 건물 및 단백질 함량을 측정하였다.

5. 건물과 단백질의 분해율

원료사료 및 효소처리된 사료의 in situ 실험에서 수거된 사료의 건물 분해율 및 단백질 분해율은 배양기간 동안 소 실된 양을 배양 전 시료의 양에 대한 백분율로 계산하였다.

6. 조사항목 및 분석방법

기초사료 및 시험사료의 일반성분은 AOAC법(1995)으로 분석하였고, NDF(Neutral Detergent Fiber)와 ADF(Acid Detergent Fiber)는 Van Soest(1982)의 방법으로 분석하였다.

시험사료단백질의 아미노산 분석을 위해 각 시료 10 g을 냉각 아세톤으로 탈수시킨 후 60℃의 drying oven에서 여 과지에 펴서 건조시키고 마쇄하였다. 경질 시험관(1.6×16 cm)에 마쇄 시료 5 mg을 취해 6 N HCl 5 ㎖를 가하여 탈 기한 후 밀봉하여 110℃에서 24시간 동안 가수분해 시켰다.

가수분해한 시료는 2～3회 소량의 증류수로 씻은 후 evaporator(V805, BŰCHI, Switzerland)로 45℃에서 가능한

짧은 시간에 건조시켜 염산을 제거하고, 시료 희석용 완충 액으로 용해하여 아미노산 분석기(Beckman 6300, GMI, USA)로 분석하였다.

7. 통계분석

본 실험에서 얻어진 연구결과는 SAS package program (2000, release. 8.1 version)의 GLM(General Linear Model)를 이용하여 분산분석을 실시하였으며, Duncan's Multiple range test에 의해 처리 평균간 유의성(p<0.05)을 검증하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

본 연구에 사용된 사료단백질의 단백질분해효소 처리에 따른 화학적 변화를 살펴보기 위한 일반성분 및 아미노산조 성 결과는 Table 2와 Table 3에 나타내었다. 일반성분 중 조 지방 함량은 옥수수주정박(DDGS)에서 가장 높았으며, 밀기 울, 대두박 순으로 조지방 함량이 낮았다. 단백질의 경우 대 두박이 49.08%로 가장 높았으며, DDGS(26.99%), 밀기울 (14.88%) 순으로 낮았다. 전반적으로 일반성분의 경우 대조 구와 비교하여 처리구에서 수분함량이 증가하고 이에 따라 고형분 함량이 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 효소처리 를 위한 배양조건 하에서 추가되는 수분에 따른 영향으로 보이며, 단백질분해효소를 처리함에 의한 사료의 일반성분 에는 변화가 없는 것으로 보인다. 그리고 Van Straalen 등 (1997)에 의해 보고된 바와 같이 NRC(1996)와 비교 시 원료 사료의 조성분 함량에 있어서 차이는 원산지, 성숙도, 품종, 가공 그리고 토양의 비옥도 등에서 비롯되는 원료사료의 성 분 함량, 즉 품질에 차이가 있었기 때문으로 판단된다.

Table 1. Chemical composition of experimental diets

Items Chemical composition¹⁾

Moisture CA EE CP CF ADF NDF

TMR ingredients ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ %‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧

Concentrate²⁾ 13.56 5.01 3.16 18.57 4.07 5.51 33.31

Corn silage 72.19 3.86 2.43 7.52 20.67 24.09 52.31

TMR³⁾ 7.85 4.34 2.42 11.14 16.57 20.62 48.32

1) CA: crude ash, EE: ether extract, CP: crude protein, CF: crude fiber, ADF: acid detergent fiber, NDF: neutral detergent fiber.

2) Contained corn flake 26.2%; DDGS 15.0%; corn gluten feed 15.0%; copra meal 11.5%; wheat bran 8.9%; rapeseed meal 5.0%;

molasses 7%; sugar beet pulp 6.0%; limestone 3%; vitamin mixture 1.4%; mineral 1.0%.

3) Contained wheat bran 21.6%; sugar beet pulp 21.0; cotton seed 12%; alfalfa hay 8.6%; ryegrass straw 8.6%; timothy hay 6.5%;

soybean meal 6.0%; tall fescue 5.4%; molasses 5.0%; oat hay 3.2%; premix mineral and vitamin 2.1%.

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Table 2. Chemical composition of experimental feedstuffs

Items¹⁾ Feedstuffs²⁾

WB P-WB DDGS P-DDGS SBM P-SBM

‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ %‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧

DM 89.44 83.22 90.00 83.57 89.26 82.61

CA 4.60 4.31 5.01 4.51 6.61 6.10

EE 3.11 2.12 7.37 7.07 1.08 0.73

CP 14.88 13.71 26.99 25.01 49.08 45.37

CF 7.24 6.89 6.66 4.88 3.50 3.35

ADF 11.05 10.69 13.88 10.67 5.58 5.57

NDF 43.31 40.78 43.75 38.38 10.25 8.82

1) CA: crude ash, EE: ether extract, CP: crude protein, CF: crude fiber, ADF: acid detergent fiber, NDF: neutral detergent fiber.

2) WB: wheat bran, P-WB: protease-treated wheat bran, DDGS: dried distillers grains with solubles, P-DDGS: protease-treated dried distillers grains with solubles, SBM: soybean meal, P-SBM: protease-treated soybean meal.

Table 3. Amino acid profiles of protease-treated feedstuffs

Items Feedstuffs¹⁾

Amino acids ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ % ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧

Cysteine 0.290 0.257 0.502 0.457 0.693 0.639

Methionine 0.198 0.191 0.457 0.451 0.593 0.568

Aspartic acid 1.005 0.945 1.794 1.593 5.357 4.965

Threonine 0.494 0.457 1.087 0.968 1.926 1.790

Serine 0.640 0.581 1.370 1.237 2.551 2.302

Glutamic acid 2.942 2.585 4.812 4.382 9.214 8.445

Glycine 0.779 0.726 1.054 0.952 1.980 1.837

Alanine 0.708 0.639 1.848 1.675 1.994 1.849

Valine 0.574 0.512 1.106 1.019 1.810 1.734

Isoleucine 0.386 0.352 0.831 0.743 1.780 1.660

Leucine 0.894 0.827 3.075 2.873 3.587 3.340

Tyrosine 0.423 0.377 1.017 0.905 1.568 1.375

Phenylalanine 0.662 0.597 1.168 1.109 2.689 2.042

Lysine 0.759 0.72 0.873 0.766 3.199 2.705

Histidine 0.495 0.397 0.686 0.633 1.416 1.188

Arginine 0.896 0.828 1.481 1.340 3.213 3.058

Proline 0.949 0.853 2.126 1.881 2.425 2.068

Total 12.145 10.991 23.161 21.103 43.57 39.497

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모든 사료는 아미노산 조성에 있어서 무처리구와 비교하 여 효소처리에 의해 뚜렷한 변화가 없었으며, 밀기울의 경 우 글루탐산이 2.942%로 가장 높았으며, DDGS의 경우 글 루탐산, 루이신, 프롤린이 각각 4.812%, 3.075%, 2.126%로 총 25.287% 중 10.013%를 차지하였다. 그리고 대두박의 경 우 글루탐산, 아스파르트산, 루이신, 아르기닌, 라이신이 각 각 9.214%, 5.357%, 3.587%, 3.213%, 3.199%로 총 45.995%

중 24.57%를 차지하였다. 주요 제한아미노산 중 라이신의 경우 그 함량이 3.199%인 대두박과 2.705%인 효소처리대두 박을 제외한 모든 처리구에서 그 비율이 낮았으며, 메치오 닌은 모든 처리구에서 그 함량이 더 낮았다.

시험사료의 반추위내 건물 분해율은 Table 4에 나타내었 다. 효소처리구를 포함한 모든 사료는 배양 3시간까지 건물 분해율이 37.24～48.08%로 나타나 초기 반추위 분해율이 높 은 것으로 조사되었다. 밀기울은 반추위내 3시간 배양 시 건 물 분해율이 46.89%로 높았으며, 24시간에는 71.13%로 48시 간(73.21%)의 분해율과 비교할 때 분해가 거의 완료되었다.

DDGS의 경우 반추위내에서 12시간 발효시까지 49.72%로 건물 분해율이 낮았으며, 이후 48시간까지 70.06%로 증가하 였다. 대두박의 건물 분해율은 12시간까지 반추위내에서 52.40%가 분해되었고 이후 48시간에는 97.31%의 분해율로 대부분이 소실되었다. 또한 효소처리에 의한 건물 분해율에 미치는 영향을 살펴보면 대조구에 비하여 효소처리구에서 높게 나타났고, 반추위내 48시간 발효 시 처리구의 건물 분 해율은 대두박(97.70%), 밀기울(74.26%), DDGS(72.39%)의 순으로 높았다. 특히, DDGS의 경우 효소처리구에서 3, 6, 12, 24, 48시간으로 반추위내 발효시간이 경과함에 따라 건 물 분해율이 43.62%, 45.99%, 55.97%, 69.87% 및 72.39%로

유의적으로 증가하였다.

강 등(1995)에 의하면 반추위내에서 0.1, 3, 8, 15, 24, 48시 간 발효됨에 따라 건물 분해율이 대두박의 경우 34.60%, 46.15%, 64.32%, 89.60%, 94.87%, 98.39%로 증가하였고, 주 정박의 경우 34.75%, 40.54%, 52.28%, 55.16%, 74.19%, 96.44

%로 분해되었다고 하여 본 결과와 차이가 있었다. 이와 같 이 건물 분해율에 있어서 나타나는 차이는 in situ 실험 수 행 시 사료의 입자도, nylon bag의 기공(pore size)차이 (Mertens와 Loften, 1980) 및 세척방법에 따른 물리적 소실 량(Weakley 등, 1983) 등에 의한 것이라고 하였다.

이에 Nocek와 Russell(1988)은 in situ 시험에 의한 측정치 는 실험과정의 차이 때문에 분해율에 대한 절대값보다는 각 사료간의 분해율 서열(ranking) 만을 확인할 수 있는 자료로 서 이용된다고 하였다.

배양시간에 따라 반추위내 사료의 단백질 분해율을 살펴 본 결과 Table 5와 같다. 밀기울과 대두박의 경우 대조구에 비하여 효소처리구에서 단백질 분해율이 다소 낮아지는 경 향을 나타내었는데, 특히 밀기울의 경우 6 및 12시간에서, 대두박의 경우 3 및 6시간에서 단백질 분해율이 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 밀기울의 경우 48시간에서의 분해율이 대조구와 처리구에서 각각 91.18%와 86.36%로 대부분의 사 료 내 단백질이 분해되었다. 그리고 대두박의 경우 24시간 에서의 분해율이 대조구와 처리구에서 각각 54.52%와 48.45%이었으나, 48시간에서는 각각 91.43%와 91.81%로 단 백질 분해율이 급격히 증가하였다. 효소처리 시 반추위내 단백질 분해율이 감소된 밀기울과 대두박과는 달리 DDGS 의 경우 처리구에서 단백질 분해율이 증가하였으며, 특히 3 시간과 6시간 발효 시 유의적으로 증가하였다(p<0.05).

Table 4. Effects of protease-treated feedstuffs on in situ dry matter disappearance rate (%)

Incubation time¹⁾

Feedstuffs²⁾

SEM³⁾

‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ % DM basis ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧

3 46.89âb 48.08â 37.24^c 43.62^b 44.72âb 47.01âb 1.056 6 50.70â 53.28â 39.78^c 45.99^b 44.85^b 44.16^b 1.158

12 63.18â 61.58â 49.72^c 55.97^b 52.40^c 63.12â 1.446

24 71.13â 72.94â 60.34^b 69.87â 69.09â 73.75â 1.236

48 73.21^bc 74.26^b 70.06^c 72.39^bc 97.31^a 97.70^a 3.140

a,b,c

Means in the same row with different superscripts differ significantly (p<0.05).

1) Suspension time in the rumen, hr.

3) SEM, standard error of means.

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Table 5. Effects of protease-treated feedstuffs on in situ crude protein disappearance rate (%)

Incubation time¹⁾

Feedstuffs²⁾

SEM³⁾

‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ % DM basis ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧

3 40.03â 37.73â 16.36^cd 21.03^bc 25.55^b 14.54^d 2.454 6 49.57â 44.53^b 19.19^d 28.59^c 30.94^c 20.45^d 2.788

12 75.03^a 60.84^b 37.63^c 40.68^c 42.38^c 40.85^c 3.588

24 80.46^a 73.62^ab 49.15^b 58.41^b 54.52^b 48.45^b 3.240

48 91.18â 86.36â 54.87^b 58.87^b 91.43â 91.81â 3.993

a,b,c,d

Means in the same row with different superscripts differ significantly (p<0.05).

1) Suspension time in the rumen, hr.

3) SEM, standard error of means.

DDGS는 반추위내 48시간 발효 시 단백질 분해율이 대조구 와 처리구에서 각각 54.87%와 58.87%로 다른 사료와 비교 하여 매우 낮았다. 반추위내 48시간 발효 시 처리구의 단백 질 분해율은 대두박(91.81%), 밀기울(86.36%), DDGS(58.87%) 의 순으로 높았다.

강 등(1995)은 반추위내 발효시간별 단백질 분해상이 대 두박의 경우 반추위 발효 15시간에서 90%이상 분해되었으 며, 주정박은 48시간에서 77.78%로 분해가 거의 종료되었다 고 하였다. 본 결과의 단백질 분해율과 비교하여 분해율에 있어서는 차이가 있었으나 주정박에 비하여 대두박의 분해 율이 높은 것은 유사하였다. 대두박의 반추위내 단백질의 분해특성에 대하여 Erdman과 Vandersall(1983)은 반추위내 에서 빠르게 분해되는 부분(a fraction)과 주어진 시간에 천 천히 분해되는 부분(b fraction)이 각각 17.9%와 82.1%라고 하였으며, Van Straalen과 Tamminga(1990)은 각각 13.4%와 17.6%로 상당한 차이를 나타내고 있다.

반추위내에서 사료단백질은 신속분해 단백질(QDP), 완속 분해 단백질(SDP) 및 미분해 단백질(UDP)로 구분되고 있다 (AFRC, 1993). 이에 강 등(1995)은 대두박과 주정박에 있어 서 QDP는 각각 13.0%와 21.5%이고, SDP는 각각 61.8%와 33.4%이며, UDP는 25.3%와 45.2%라고 하였다.

본 실험 결과로부터 건물 분해율은 대두박, 밀기울, 주정 박 순으로 높았으며, 이들 원료사료를 단백질분해효소로 가 수분해 시 밀기울과 대두박의 경우 건물 분해율이 유사하였 으나, 주정박의 경우 건물분해율의 유의적으로 증가하였다.

그리고 단백질 분해율은 대두박, 밀기울, 주정박 순으로 높 았으며, 이에 효소처리구에서 밀기울과 대두박의 경우 유의

적으로 단백질 분해율이 감소하였으나, 주정박의 경우 단백 질 분해율이 다소 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 건 물 분해율이 높은 경우 단백질 분해율도 높았으며, 효소처 리에 의해 건물 분해율을 높일 경우 단백질 분해율도 증가 하였다. 이에 강 등(1995)은 반추위 및 하부장기 내 건물과 단백질 소실율, 그리고 반추위 내 미분해 건물과 단백질의 하부 장기 내 효용성에 있어서 사료원×반추위내 발효시간 과의 고도의 상관관계(p<0.01)를 가지고 있다고 하였다.

Treimo 등(2008)는 alcalase와 같은 protease를 맥주박에 처리하였을 경우 분자량이 10 kDa 미만인 polypeptide로 분해되었고 대부분의 단백질은 1 kDa 미만의 작은 peptide 와 amino acid의 형태로 분해가 되었다고 보고하였다. 또한 김 등(2011)에 의하면 여러 종류의 protease가 가수분해할 수 있는 특정 peptide 혹은 amino acid가 있고, 이에 분해된 가수분해물의 분자량은 매우 작아 신체에서 생성되는 단백 질 분해효소에 의해 분해되지 않고 쉽게 흡수될 수 있을 것 이라고 하였다.

따라서 본 실험 중 건물 및 단백질의 분해율에 있어서 차 이는 1차적으로 이들 사료단백질의 조성 및 결합구조가 다 르기 때문이라 생각된다. 그리고 사료단백질에 가해진 효소 라는 2차적 요인에 의해 단백질의 분자량이나 구조에 변화 가 발생되어 분해율에 차이가 나타난 것으로 판단된다. 이 와 같이 사료단백질의 물리화학적 특성에 따라 여러 종류의 protease를 적절히 처리한다면 단백질의 분해율이 조정되어 착유우의 사료단백질 이용성이 개선될 수 있을 것으로 판단 된다.

비록 효소처리에 의한 사료단백질의 반추위내 분해 특성

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을 살펴보기 위한 본 시험에서 48시간까지 배양된 모든 처 리구 간에는 유의적인 차이를 나타내지 않았지만, 밀기울과 대두박의 경우 6 및 12시간 단백질분해효소를 처리할 경우 반추위내에서 단백질 분해율을 감소시킴으로써 사료단백질 의 이용성을 개선할 것으로 기대되며, 추후 착유우를 이용 한 급여시험을 통하여 사료이용효율 증진 및 유단백질 증진 효과에 대하여 추가적인 연구가 수행되어야 할 것이다.

Ⅳ. 요약

본 실험은 사료단백질의 이용성을 증진시키기 위해 반추 동물의 사료 단백질로 주로 사용되고 있는 대두박과, 저가 의 단백질 공급원으로서 DDGS와 밀기울을 채택하여 단백 분해효소로 가수분해시킴으로서 반추위내 건물과 단백질의 분해 특성을 예측하고자 반추위에 누관이 장착된 젖소 3두 를 이용하여 mobile nylon bag 기법으로 시험을 수행하였 다. 대두박, DDGS 및 밀기울의 일반성분과 아미노산 조성 에 있어서 대조구와 비교하여 효소 처리구에서 중요한 변화 는 없었으나, 수분함량이 다소 높아짐에 따라 고형분 함량 이 감소하는 경향을 나타내었다. 시험사료의 반추위내 건물 분해율은 대조구에 비하여 효소처리구에서 높게 나타났고, 반추위내 48시간 발효 시 처리구의 건물 분해율은 대두박 (97.70%), 밀기울(74.26%), DDGS(72.39%)의 순으로 높았다.

특히, DDGS의 경우 효소처리구에서 3, 6, 12, 24, 48시간으 로 반추위내 발효시간이 경과함에 따라 건물 분해율이 43.62%, 45.99%, 55.97%, 69.87% 및 72.39%로 유의적으로 상승하였다. 또한 단백질 분해율에 있어서는 밀기울과 대두 박의 경우 대조구에 비하여 처리구에서 유의적으로 감소했 으나, DDGS는 이와는 반대로 증가하였다. 밀기울의 경우 6 시간과 12시간에서, 대두박의 경우 3시간과 6시간에서 단백 질 분해율이 유의적으로 감소하였으며, DDGS의 경우 3시 간과 6시간의 분해율이 증가하였다. 반추위내 48시간 발효 시 처리구의 단백질 분해율은 대두박(91.81%), 밀기울 (86.36%), DDGS(58.87%)의 순으로 높았다. 따라서, 단백질 분해효소를 처리한 사료단백질의 반추위내 분해 특성 시험 에서 밀기울과 대두박의 경우 6 및 12시간에 단백질 분해율 을 감소시키는 결과를 나타내었으며, 추후 착유우를 이용한 급여시험을 통하여 사료이용효율 및 유단백질 증진효과에 대하여 추가적인 연구가 수행되어야 할 것이다.

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(투고일: 2011.10.05. 수정일: 2011.11.23. 판정일: 2011.11.24.)