우모분해균으로 발효 처리한 우모분의 아미노산 이용성 및 사료적 가치에 관한 연구

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동물자원연구 10 : 34-45

^‘

1999

Annals of Animal Resources Science 10 34-45. 1999

우모분해균으로 발효 처리한 우모분의 아미노산 이용성 및 사료적 가치에 관한 연구※

김창혁 · 고석현* . 안 철* 이남형** . 박재인

강원대학교 동물자원과학대학

Studies on the amino acid bioavailability and feed nutritive value of fermented feather meal in broiler

c. H. Kim . S. H. Go* . C. Ahn* . N. H. Lee** and J. 1. Pak

College of Animal Resources Sciences , Kangwon National University

ABSTRACT

This study was conducted to investigate a useful way to enhance the nutritional value of f

-e

ather meal. The commercial feather meal was treated biologically (keratinase fermentation) and physically (extrusion)

,

and the nutritional values and amino acid bioavailability were compared to commercial feather meal. To know the substitution effect of the treated feather meal for fish meal. feeding trials were done with Arbor acer broiler chicks. Total 120 chicks were randomly assigned. to 4 treatments , fish mea

I(

Contr

^’0

1), commercial feather meal (CFM)

,

keratinase-fermented feather meal (FFM) and extruded feather meal (EFM). Each treatment had 10 chicks with three replications.

The results obtained are summarized as follows:

1. Concentration or level of crude protein , lipid and gross energy increased significantly by the keratinase-fermentation (p<0.05)

,

but not by the extrusion.

2. Amino acid content also was significantly higher in the FFM than in the CFM

,

showing 74.82 and 69.74%

,

respectively(p<0.05).

3. Bioavailability of amino acid was significantly enhanced with the fermentation

,

not with the extrusion (p<0.05L This result was attributable to the improvement of essential amino acid bioavailability rather than nonessential amino acid.

4. In feeding trials with starter broiler chicks , which conducted to estimate the substitution

※ 본 연구는 학술진흥재단 지원으로 수행된 과제임

* 강원대학교 농엽생명과학대학

** 한극식품개발연구원

” 와

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우모분해균으로 발효 처리한 우모분의 아미노산 이용성 빛 사료적 가치에 관한 연구

effect for fish mea ^l, any significant difference was not found in body weight gain among treatments( p<0.05). However. the feed conversion ratio was significantly higher in CFM and EFM than in control group. but that of FFM was similar to controH p<0.05L

1 . 서 론

경제성장에 따른 든주민소득의 증가는 축산 식품의 증가를 유도하였으며 그 수요를 충당 하기 위하여 닭의 사육두수가 1975년에는

29.9 백만 수였던 것이 1994년에는 80.6 백만 수로 약 2.5배로 증가하였다. 따라서 파생되 는 우모의 생산량도 현저하게 늘어났으나 사 료자원으로 이용되는 량은 극히 일부로 나머 지는 폐기 처분되고 있는 실정에 있기 때문 에 이를 이용하여 효율이 높은 사료자원으로 개발한다면 그에 따른 산업 - 경제적 측면에 서 고부가가치의 산업으로 발전할 수 있을 것이다.

가금사료에서 도계장의 폐기 우모가 사료 로 활용되기 시작한 것은 그리 오래되지 않 았으며 우모분을 사료화 하고자 최근까지 도 많은 연구가 이루어져 왔다 (Harms와 Goff.

1957: Sullivan과 Stephenson. 1957: 이

^,

1970: 이 등. 1999. 최 등. 1999). 우모는 매 우 중요한 동물사료의 원료로서 미극에서는

연간 백만 톤 이상 생산되고 있으며 생산 방 법으로는 고온고압 처리 방법을 이용하여 건 조 분쇄함으로서 소화 이용율이 높은 우모분 생산에 초점을 맞추고 있다. 우리나라의 경 우에 있어서도 우모분의 생산량은 1970년대 3.000톤이었던 것이 1990년대 15.000톤 정도 로 사용량이 증가됨에 따라 우모분을 사료화 하고자 하는 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 특히 우모분은 단백질 함량이 약 80~

84% 에 달하고 탄넌， 글루코시레이트， 렉턴 벚 항 트렵신 인자와 같은 항영양인자를 함

유하지 않기 때문에 우모분을 사료화하는 데 있어서 더 많은 관심을 갖게 되었다.

그러나 생우모분은 케라틴 함량이 높고 강 한 disulfide bond에 의 하여 결 합되 어 있 기 때문에 물리·화학적으로 소화효소에 대한 강한 내성을 갖고 있을 뿐만 아니라 소화율 이 매우 낮다는 문제점을 안고 있다. 또한 가축사료에서 주로 결핍되기 쉬운 methionine.

lysine 등 필수아미노산 함량이 매우 낮다는

점도 우모분의 사료적 가치를 떨어뜨리는 요 인이 된다.

우모를 가공하여 사료화하는 방법으로는 고온고압에 의 한 가수분해 . sodium sulfate나 thioglycolate등을 이 용한 화학적 처 리 빛

trypsin. pepsin 및 papain등을 이 용한 효소처 리 방법 등이 이용되고 있으며 이에 대하여 Latshow(990) 는 우모분의 영양적 가치의 차이는 공정 방법의 차이에 따라 달라진다고 하였다. 그러나 최곤에는 미생물로부터 우모 의 keratin을 분해 할 수 있 는 keratinase 효소 를 분리하여 우모의 영양소 이용성을 향상시 키고자 하고 있다 (Shin. 1993: Woodgate와

Vreeburg. 1996: 이 등. 1999: 최 등. 1999).

Woodgate와 Vreeburg( 1996) 는 효소처 리 한 우모분의 영양소 이용율을 평가한 결과，

pepsin 소화율은 물리 · 화학적 처 리 한 우모 분에 비하여 떨어지지만 아미노산 소화율에 있어서는 우수하다고 한 반면， 최 등 (999) 은 증기압 처리 우모분에 비하여 Bacillus속 균주로 처리한 우모분이 pepsin 소화율이 우 수하였다고 하였으며， 이 등 (1999) 은 발효처 리한 우모분의 생체내 아미노산 이용성이 개 션되었다고 하였다.

x ι

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동물자원연구(1999)

최근 extrusion 처리를 통하여 각종 가축부

산물을 이용하여 영양성있고 위생적인 고품 질 사료원료로 가공 처리하는 연구가 활발히 진행되고 었다. 즉 이들 처리의 원료로는 폐 사한 닭 (Blake 등. 1990: Haque 등. 199 1).

닭내장 및 깃럴 (Blake 등. 1990: Haque 등，

1991. Tadtiyant 등. 1993). 부화부산물( Miller

등. 1984). 폐계 (Haque 등. 199 1). 그리고 불 가식 계 란 (Fronning과 Berquist. 1990) 등 가 금과 관련된 부산물이 이용되고 있다. Extrusion

이 부산물 가공에 이용되고 있는 점은 강한 열처리 효과를 통하여 셰균 원충류， 곰팡이 아포 벚 바이러스성 미생물을 사멸 (Reynold.

1990) 시킬 뿐만 아니라， 탈수， 절단， 혼합， 압 착가열， 전분호화， 단백질 변성， 원료의 결착 빛 성형， 촉감의 변화등을 통하여 소화율과 기호성 이 개선된다는 점 이다.

한편 가금에 대 한 우모분의 사료적 가치를 평가한 예가 많이 보고되고 있다. 예를 들면 우모분을 브로일러 사료에 사용함에 있어서

lysine 빛 methionine 이 부족하지만 5%수준 에서 대두박이나 어분과 대치하였을 때 성장 능력에 전혀 영향이 없었다는 보고 (Gerry와

Smith. 1954) 도 있으나， 지와 김 (97 1)은 성 장률과 사료효율을 종합적 으로 보았을 경 우 임자박은 4%. 대두박은 2% 정도의 대치효 과가 있었다고 하였다. 그러나 이 등 (972) 은 브로일러 사료중 우모분의 대량배합 가능 성을 검토한 결과 8% 를 옥수수와 어분을 대 치하였을 경우에는 대조구와 차이가 없었으 나 16% 대치시에는 성장률이 떨어지며 lysine과 methionine을 보충 급여 하였 을 경 우 에는 단백질 소화율이 향상되고 성장률도 대 조구에 떨어지지 않았다고 하였다. 단 저단 백질 사료에 우모분을 사용하면 어분이나 대 두박에 비하여 사용효과가 떨어지나 고단백 질 사료에 이용하였을 경우에는 성장률에 전

혀 영향이 없으며 이는 고단백질 사료 이용 시 필수아미노산을 다량 함유하고 있기 때문 이다 (Sibbald 등. 1962). 그러나 이들 연구의 대부분이 건조 우모분과 고압처리한 우모분 에 대한 연구결과이기 때문에 효소처리에 의 한 우모분의 생물학적 사료가치에 접목시키 기에는 부족한 점이 많다.

따라서 본 연구에서는 기존에 연구되어 오 던 우모에 여러 가지 처리를하는 대신에 시 판 우모분의 이용성을 제고하기 위한 방안으 로 시 판우모분에 고온고압 압출가공처 리 한 우모분 및 케라턴을 선택적으로 분해하는 효 소를 추출하여 처리한 우모분을 제조하여 기 존의 시판 우모분과 비교하기 위하여 일반 조성분 함량과 아미노산 함량 빛 아미노산 소화율을 비교 분석하였고 또한 제조한 시료 의 생물학적 사료가치를 판단하기 위하여 브 로얼러 전기사료에 이용되는 어분과 동일한 수준으로 대치하였을 때 사양성적에 미치는 영 향을 조사하고자 하였다.

ll. 재료 및 방법

1. 시료의 제조 및 처리방법

1) 시료준비

본 시험에 사용된 우모분은 극내에서 유통 되고 있는 것을 이용하였고 처리별 화학적 성분 및 생물학적 평가를 위하여 extrusion

처리 및 시판 우모분에 효소처리 한 우모분 을 각각 5kg씩 제조하여 사양시험에 이용하 였다.

2) 발효우모분의 샘산

본 시험에 사용된 우모 분해균주는 이 등

- 36 -

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(999) 이 보고한 것과 동일한 균주를 사용하 였으며 처리조건， 균주의 접종량 벚 배양액 도 동일한 수준으로 사용하였으나 본 시험에 서는 우모 대신에 시판 우모분을 대상으로 하여 발효 처리하였다.

3) Extrusion 처 리 조건

본 시 험 에 사용된 extruder는 single screw

extruder로 원료의 수분 함량을 25% 로 맞추 어 온도 130

⁰

C. D ie 3.9mm. screw 속도

250rpm. feeder speed 140rpm으로 하여 가공 하였다.

2. 시험동물 및 시험사료

본 시험에서는 가금사료의 동물성 단백질 원으로 이용되고 있는 어분을 우모분으로 대 체하여 우모분의 생물학적 이용성을 평가하

고자 Table 4와 같이 배합하여 시험사료로

이용하였다. 시험에 사용된 실험동물은 0~3

주령의 Arbor Acer 계 브로일러를 이용하였으

며 시험구는 4처리 3반복 반복당 10수로 총 120수를 시험에 이용하였으며 사료와 음수는 자유급여하였다. 시험기간 중 사료섭취량과 증 체량은 시험개시시와 종료시에 측정하였다.

3 아미노산 이용율 측정

아미노산 이용율을 측정하기 위하여 사양 시험에 이용했던 실험동물을 시판용 배합사 료를 이용하여 6주까지 사유하여 시험에 이 용하였다. 대사시험을 위하여 측정 전 충분 한 예비사양 기간을 두었으며 소화관의 내용 물을 제거하기 위하여 측정 전 24시간 동안 절식시킨 후 Sibbald(976) 의 방법에 의하여

강제급여 하였다. 강제급여는 1수 30g씩

mash 상태의 공시시료를 급여하였으며 채분

시간은 48시간으로 하였다. 분판의 우모와 비듬은 완전 제거하였으며 분은 5% HCl을 처리하여 dry oven에서 60

⁰

C 로 48시간 건조 하여 칭량하여 건물 배셜량을 구하였고 풍건 상태로 환원시켜 아미노산 함량을 구하여 이 용율을 측정하였다. 물은 전 시험기간동안 자유섭취 시켰다. 각 시료당 3반복， 반복당 1

수씩 총 9수를 공시하였으며 강제급여는 철 재 funnel을 이용하였다.

4. 화학분석

시료의 일반조성분 분석은 A.O.A.C (1990)

에 준하여 수행하였고， 아미노산 분석은 시 료 O.4g을 6N HCl로 산 가수분해 한 다음

PITC (Phenylisothiocyanate) 유도체 시 약으 로 반응시켜 희석한 후 HPLC(Waters P/N

07370) 에 주입하여 정량하였다.

5. 통계처리

본시험에서 얻어진 결과의 유의성 검정은

SAS( 1988) 에 의하여 분산분석을 실시하였으

며 처리평균간의 유의성 검정은 Duncan의 다중검정법을 이용하여 실시하였다.

III. 결과 및 고찰

본 시험은 기존의 처리 방법과는 다르게 이미 생산되어 시판되어 오는 우모분의 이용 성을 향상시킬 수 있는 방안에 대하여 검토 하고자 실시하였다. 시험에 사용된 시료 및

꺼 /

끼 J

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동물자원 연구 (999)

처리 후의 일반성분 빛 광물질 함량은 Table 1 에 제시한 바와 같다. 건물 함량에 있어서 는 우모분을 고온고압 압출 가공처리 (EFM) 한 시료가 가장 높게 나타났으며 에너지 함 량에 있어서는 우모분해균으로 발효 처리 (FFM) 한 시험구가 유의적( p(O.05) 으로 높게 측정되었다. 또한 단백질 함량에 있어서는 시판우모분 (CFM) 과 비교하여 CFM 을 고온 고압 압출가공 하였을 경우에는 변화가 없었 으나 발효 처리한 FFM 에 있어서는 유의적 ( p(O.05) 으로 향상되었다. 뿐만아니라 조지방 빛 조회분 함량에 있어서도 CFM 에 비하여 발효 처리하였을 때 유의적 (p(O.05) 으로 높 아지는 결과를 얻었다. 그러나 Ca과 P의 함 량에는 각 시험구간에 유의적인( p(O.05) 차 이가 나타나지 않아 본 시험에서 사용된 가 공처리가 광물질 함량에는 어떠한 영향도 미 치지 않는 것으로 나타났다. 그러나 우모분 해균으로 처리하였을 경우에는 광물질을 제 외한 일반 영양성분이 현저하게 증가되었고 특히 총에너지와 조단백질 함량이 증가한 점 으로 미루어 야러한 영양소의 증가원인으로 는 우모분해균의 균체단백질에서 유래되었을 가능성 이 매우 높다고 사료된다. 이 에 관하여

최 등 (999) 이 우모분해균으로 처리하였을 경우에 향상되는 영양소 함량의 증가는 BacJ11us속 균주가 지 넌 영 양소 함량에 기 인 하였다고 추정한 것과 경향을 같야한다고 볼 수 있다.

Table 2에는 서로 다른 처리를 한 후의 우

모분 시료에 대한 아미노산 함량을 분석한 결과를 제시하였다. 각 아미노산별 함량에 있어서는 CFM 에 비하여 EFM의 경우에는 extrusion 가공 처 리 시 alanine과 phenylalanine 함량만 유의적 (p(O.05) 으로 변하였고 다른 아미노산의 함량은 약간의 차이는 있었으나 콘 변화를 보이지 않았다. 그러나 우모분해 균에 의한 발효처리한 FFM 의 아미노산 함 량에 있어서는 CFM 에 비하여 비교적 향상 되는 결과를 보였다. 필수아미노산 중 agrinine과 lysine 함량이 유의 적 (p(O.05) 으로 높아졌으나 leucine 함량이 유의적 (p(O.05) 으 로 감소하였으며 이는 동물사료에 제 1 제한 아미노산이 되기 쉬운 lysine 함량이 증가되 었다는 점이 매우 주목할 부분이며， 반면에

leucine 함량의 감소는 가축사료에 가장 많이

이용되는 옥수수에 과영으로 존재하기 때문 에 전혀 문제가 되지 않기 때문에 FFM 의

Table 1. Chemical composition of experimental diets (DM base)

Control CFM

^lJ

EFM FFM

ME (kcallkg) 3104

:t1.

64 3122

:t 1.

32 3097

:t

0.98 3136

:t 1.

28 Crude protein ( % ) 20.98

:t

0.79 2

1.

26

:t

0.64 2

1.

21

:t

0.38 2

1.

32

:t

0 .4 9 Ether extract( %) 3 .4 6

:t

0.21 3 .l 5

:t

0.08 2.87

:t

0.21 3 .4 9

:t

O .l 2 Crude ash ( %) 7.94

:t

O .l 2 8 .4 4

:t

0.20 8.94

:t

0.31 8.22

:t

O .l 8 Calcium( %)

1.

12

:t

0.04

1.

09

:t

0.02

1.

11

:t

0.01

1.

12

:t

0.03 Phosphorous( %) 0 .4 6

:t

0.01 0 .4 1

:t

0.02 0 .4 2

:t

0.02 0 .4 5

:t

0.02

1)

CFM Commercial feather mea l. EFM Extrudated feather mea l. FFM Formented feather meal The values are means

:t

standard errors for 3 samples.

Means with the same letters in the row are not significan t1

y

different at 5% leve l.

m

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Table 2. Amino acid content of feather meal by different treatment (%)

CFM!J EFM FFM

Asp 5 .4 2 :t 0.20

^b

5.23 :t 0.29

^b

6.58 :t 0.64

⁸

Glu 12.65 :t 0.51

^b

12.51 :t 0.52

^b

13 .3 3 :t 0.59

⁸

Ser 3.71 :t O .l 5

^b

3.66 :t 0 .1 4

^b

4.07 :t 0.25

⁸

Gly 3.35 :t 0 .1 3

⁸

3.37 :t O.1 t 3. 62 :t 0.20

⁸

His 2.11 :t 0.08

⁸

2.08 :t 0.08

⁸

2 .4 1 :t 0 .1 6

⁸

Arg 4.67 :t O .l 7

^b

4.62 :t 0.24

^b

5.25 :t 0.21

⁸

Thr 2.82 :t 0.10

⁸

2.85 :t 0 .1 1

⁸

3.07 .t 0.10

⁸

Ala 5.23 :t 0.6r 4.26 :t O .l 7

^b

4 .4 7 :t 0 .1 4

^b

Pro 4.69 :t O .l r 4.65 :t 0.20

⁸

5.62 :t 0 .4 9

⁸

Tyr 2.22 :t 0 .1 3

⁸

2.22 :t 0 .1 8

⁸

2.81 :t 0 .1 4

⁸

Val 3 .7 4 :t 0 .1 4

^a

3.85 :t 0 .1 3

⁸

3.63 :t 0 .1 4

⁸

Met 0.67 :t 0.06

^b

0.77 :t 0.08

^b

1. 27 :t 0.09

⁸

Cys 0.28 :t 0.01

^b

0.28 :t 0.01

^b

0 .3 8 :t 0.05

Il e 3 .3 7 :t O .1 t 3 .4 1 :t 0 .1 6

⁸

3.35 :t 0 .1 4

⁸

Leu 6.66 :t 0.25

⁸

6 .7 0 :t 0.21

⁸

6.26 :t 0 .5 5

⁸

Phe 4.37 :t 0.23

⁸

4.77 :t O .l 9

⁸

4 .4 8 :t O .l 6

⁸

Lys 3.78 :t 0 .1 5

^b

3 .7 6 :t 0.07

^b

4.22 :t 0.29

⁸

TEAAμ 35 .5 4 :t 1. 38

^a

36 .1 8 :t 1. 01

⁸

37.56 :t 0.34

a

TNEAA ‘”

TAA 4J

34 .19:t1. 51

^b

69 .7 4 :t 2.86

^b

32.81 :t 1. 33

^b

68.99 :t 2 .3 3

^b

37.27 :t 2.26

⁸

74.82 :t 2 .4 4

⁸

IJ

CFM Commercial feather mea l. EFM Extrudated feather mea l. FFM Formented feather meal

2)

TEAA Total Essential Amino Acid

3)

TNEAA Total Nonessential Amino Acid

4)

T AA Total Amino Acid

The values are means :t standard errors for 3 samples.

Means with the same letters in the row are not significantly different at 5% leve l.

가축사료로서의 이용 가능성이 매우 높은 것 으로 판단된다. 이러한 결과는 최 등 (999)

이 우모분해 균으로 처 리 한 우모분은 lysine과

methionine 함량이 증가하였다고 보고한 것

과 비슷한 결과를 나타냈다. 반면 비필수 아

미 노산 중 aspartic acid

,

glutamic acid

,

serine

,

cysteine 함량이 증가한 반면 alanine 함량이 감소하였는례 이들 비필수아미노산의 변화는 총 아미노산의 함량을 증가시켜주는 주요한 요인으로 작용하였다. 총 아미노산

m j

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동물자원연구(1999)

함량에 있어서 시판 우모분에 비하여

extrusion 가공 처리하였을 경우에는 아미노

산 함량이 변화하지 않았으나 우모분해균으 로 발효 처리하였을 경우에는 유의적으로 증 가하였다 (p(O.05L 이와 같이 우모분해균으로 발효처리로 인한 아미노산의 함량 증가는 균 주 자체가 미생물이기 때문에 균주가 함유한 아미노산 함량에 기인되었을 가능성을 추측 할 수 있으며 또 다른 하나는 미분해성

peptide를 균주가 선택적으로 분해함으로서 총 아미노산 함량이 증가했을 가능성을 고려 할 수 있을 것이다.

각 시료에 대한 아미노산 소화율을 측정한

결과는 Table 3과 같다. 총 아미노산 소화율

에 있어서 CFM은 74.66% 이었으나 EFM의 경우 75.57% 로 약간 높아지는 경향을 보였으 나 우모분해균을 처리한 FFM 의 경우에 있

어서는 82.43% 로 유의적 (p(O.05) 으로 향상된 Table 3. Amino acid digestibility of feather meal by different treatment( DM base)

Asp Glu Ser Gl

y

His Arg Thr Ala Pro Tyr Val Met Cys Il e

CFM

^l)

72.96::!:: 2.87

^b

77.25::!::3.21

^b

90.69::!:: 0.38

^a

63.26

::1::

5.51

b

47 .1 7::!::7.26

^a

89 .1 3::!:: 3.31

a

77.98

::1::

0 .4 7

^b

75.94

::1::

0.63

^b

74 .4 5

::I::1.

18

^b

76 .1 2

^::1::

5 .4 1

^b

80.89

::1::

4.98

^a

7

1.

94::!:: 2 .1 0

^b

54.37

::I::

O.64

^a

8

1.

67

::1::

2.63

^b

Leu 87 .4 2

::1:: 1.

29

^b

Phe 83.00

::l::

2.94

^b

EFM FFM

73.81 ::!::3 .1 2

^b

8

1.

41

::I::

2.64

^a

75 .7 6::!:: 4.07

^b

86 .1 9::!:: 2.89

^a

9

1.

19::!::0 .4 2

^a

95.38::!:: 2 .4 8

^a

62.74::!:: 5.22

^b

7

1.

08::!::8.71

^a

5

1.

78::!::4.60

^a

52.28

::1::

7.06

^a

89.91

::I::

3.76

^a

93.57

::1:: 1.

14

^a

79.75::!::0.64

^b

87 .1 8

::1::

3.39

^a

75.02::!::

1.

12

^b

84.89::!:: 3.16

^a

76 .4 8::!:: 0 .3 1

b

83 .1 8::!:: 2 .7 5

^a

74 .1 4::!:: 6.55

^b

84.77::!:: 4.58

^a

82 .5 4::!:: 5.93

^a

86.89::!:: 5.05

^a

74.02::!:: 0.93

^b

80 .3 2

::1::

2 .4 4

^a

55.61::!:: 0.25

^a

60 .7 6

::1::

2 .1 3

^a

83.24::!::

1.

73

^b

9

1.

16

::1::

2.79

^a

88.17

::1::

0.88

^b

95 .1 3::!::

1.

95

^a

84 .3 0::!:: 2 .1 9

^b

92.62

::1::

2.89

^a

Lys 65.03

::1::

3.63

^b

66 .4 0::!:: 2.84

^b

74 .4 4::!:: 3 .1 4

^a

TEAA

²⁾

74.75::!::0.70

^b

76.27 ::!::0 .4 0

^b

82 .4 7

::I::

2 .1 6

^a

TNEAA

3)

74 .5 4::!:: 2.00

^b

74.57::!:: 2.09

^b

82 .3 7::!:: 2.21

a

TAA

⁴⁾

74.66

::1::1.

22

^b

75.57::!::0.77

^b

82 .4 3

::1::

2.0r

lJ

CFM Commercial feather meal. EFM Extrudated feather meal. FFM Formented feather meal

2)

TEAA Total Essential Amino Acid

3)

TNEAA Total N onessential Amino Acid

4)

T AA Total Amino Acid

The values are means::!:: standard errors for 3 samples.

Means with the same letters in the row are not significantly different at 5% level.

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우모분해균으로 발효 처리한 우모분의 아미노산 이용성 및 사료적 가치에 관한 연구

Table 4. Formular of experimental diets

Ingredient Corn. Yellow SBM(44%) Wheat bran Fish meal CFM EFM KFM Tapioca Canola meal Soy oil TCP Limestone Methionine Additive

Total

Control

56.2 2 ^3. 5

5.0 5.0

3.0 3.0 2.0 1. 3 0 .5 0 .4 0 .1 100

CFM

^l)

5%

56.2 23 .5 5.0

5.0 3.0 3.0 2.0 1. 3 0.5 0 .4 0 .1 100

EFM 5%

56.2 23.5 5.0

5.0 3.0 3. 0 2.0 1. 3 0 .5 0 .4 0 .1 100

FFM 5%

56.2 23.5 5.0

5.0 3.0 3.0 2.0 1. 3 0.5 0 .4 0 .1 100

11

CFM Commercial feather mea l. EFM Extrudated feather mea l. FFM Formented feather meal

것으로 나타났다. EFM 의 아미노산 소화율 향상에 영향을 준 인자는 비필수아미노산이 아닌 펼수아미노산의 소화율 향상에 기인되 었다는 점이 특이할 만 하다. 한편 FFM 에 있어서 총 아미노산의 소화율의 향상은 필수 아미 노산과 비 필수아미 노산 모두에 근거 하였 으며， 특히 각 아미노산별 소화율을 살펴보 면 펼수아미 노산 중 histidine , threonine , isoleucine

,

leucine

,

phenylalanine 빛 lysine의 소화율이 유의적으로 향상된 점이 주목할 만 하며 비필수아미노산에 있어서도 glutamic

acid의 소화율이 높아진 점은 아미노산 유래 에너지 이용성에도 효과적으로 작용할 것으

로 기대할 수 있다. 실제 Tanake 등 (1991) 은 비필수아미노산 중에서 glutamic acid와

aspartic acid의 체 내 이 용의 대 부분 이 에 너 지원으로 이용되었음을 지적한 바 있다. 우 모분해균에 의한 이용성 향상에 관한 연구는 많이 보고되고 있다. 예를 들면 Bacillus속 균주 처리는 우모분의 소화 이용성을 증진 시켜주었고 (Shih ， 1993; 이 등， 1999: 최 등，

1999) , 본 시험에서는 검토되지는 않았으나

pepsin 소화율에 있 어 서 도 증기 가압처 리 우 모분에 비 하여 Bacillus속 균주의 처 리 가 고 도의 유의성( p<O.O l)을 갖고 높게 이용되었 다는 보고로 보아도 균주에 의한 발효처리가

- 41 -

(9)

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동물자원연구 (999)

우모의 이용성을 향상시키는 주 요인임을 입 증할 수 있다.

우모 단백질은 대부분이 난소화성 단백질 인 케라턴으로 구성되어 있을 뿐만 아니라

methionine. lysine. histidine 등 이 부족한 아 미노산 불균형을 이루고 있으며 소화율이 매 우 낮다는 점에서 사료 가치가 떨어진다고 지적되고 있다(한 등. 1989: 검 등. 1972: 이 등. 1970 ), 이러한 아미노산 불균형은 체내

이용성도 떨어뜨린다. 김 등 (998) 에 의하면 단백질내 아미노산이 결핍되거나 요구량을 충족시키지 못하면 제 1 제한 아미노산의 영 향으로 다른 여타의 아미노산도 체단백질을 합성하는데 제한 요인으로 작용한다고 지적 한 바 있다. 따라서 본 시험에서 이용된 우 모분도 methionine과 lysine 등 제 한 아미 노 산이 체내 이용성에 부의 영향을 중으로해서 동물이 성장하는데 제한적 요인으로 작용할 것으로 사료된다.

Table 4에 제시한 시험사료를 이용하여 실

제 브로일러의 생물학적 이용성을 관찰하고 자 대조구의 어분을 대신하여 우모분을 대치 하였을 때 그 사료적 가치를 검토하고자 하

였다. 본 시험에 이용된 사료의 화학적 조성

은 Table 5와 같다. 시험 사료의 영양소 조

성에 있어서 대사에너지가， 단백절， 지방， 회 분， 칼숨 벚 인의 함량은 각 처리구간 유의 적인 차이가 없이( p)0.05) 각 영양소 함량이 일정한 수준을 유지하였다. 이러한 시험사료 를 이용하여 브로일러 전기 (0~3 주)에 사양 시험을 수행한 결과는 Table 6과 같다. 증체 량에 있어서는 모든 처리구에서 유의적인 차 이는 나타나지 않았으나 대조구와 우모분해 균으로 처리한 FFM 급여구가 시판우모분이

나 extrusion 가공한 EFM의 성적에 비하여

높은 경향을 보였지만 사료섭취량에 있어서 는 EFM 급여구가 대조구 벚 기타 처리구에 비하여 유의적으로 높게 나타났다 (p(0.05) .

결과적으로 사료요구율은 FFM 이 1. 63. 대조 구가 1. 66으로 유의 적 으로 높게 나타났으며

CFM 빛 EFM 급여 구는 1.71 과 1.73으로 유 의적으로 높은 요구율을 보였다 (p(O.05L 이 상의 결과에서 우모분해균주로 분해한 우모 분을 대조구의 어분과 같은 수준으로 대치하 여도 증체량과 사료효율이 비교적 높게 나타 났는데 이는 대조구 사료에 비하여 단백질

Table 5. The chemical composition of feather meal by different treatment(DM base)

CFM

^j⁾

EFM FFM

Dry matter(%) 88.51 :t 0.34

⁰

94.51 :t 0.56 a 87.88 :t 0 .1 8

⁰

Gross energy (kca

l/

g) 5440 :t 32.08。 5519 :t 10 .4 5

⁰

6067 :t 27 .3 r

Crude protein ( % ) 82.65 :t 0.77

⁰

84.52 :t 0 .3 0

⁰

87 ^.7 9 :t 0.31 a Ether extract( %) 6.63 :t 0.34 ao 4 .4 5 :t 0 .1 2

⁰

8.96 :t 0 .1 0 a Crude ash( %) 2.54 :t 0 .1 9

⁰

3 .4 0 :t 0.25 a 3.68 :t 0 .1 r

Calcium( %) 0 .3 6 :t 0.03a 0 .3 7 :t O.ot 0 .3 7 :t 0.03a Phosphorous( %) 0.67 :t 0.03a 0.70 :t 0.Ot 0.69 :t 0.03 a

11

CFM Commercial feather mea l. EFM Extrudated feather mea l. FFM Formented feather meal The values are means :t standard errors for 3 samples.

Means with the same letters in the row are not significantly different at 5% leve l.

끼

#

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우모분해균으로 발효 처리한 우모분의 아미노산 이용성 벚 사료적 가치에 관한 연구

Table 6. Growth response of broiler chicks feeding processing feather meal

Control CFM!J EFM FFM

Initial body weight(g) 56.0::!: 1. 55 57.0::!: 1. 71 56.2::!: 1. 80 56.8::!: 1. 42 Final body weigh

t{

g) 756.2::!: 1. 30

^a

739.1 ::!: 2.90

^b

753 .1::!: 1. 71

a

767.0::!: 2.93

^a

Body weight gain(g) 700.2::!: 2 .1 3

^a

682 .1 ::!: 2.31

^b

666.9::!: 1. 68

^b

710.2::!:2.05

^a

Feed intake(g) 1163::!:26.8

^b

1171 ::!:57.9

^b

1206::!:46.t 1158::!:39.7

^b

Feed conversion ratio 1. 66::!: 0.05

^b

1. 71::!: 0.06

^a

1.73::!:0.4t 1. 63::!: 0 .4 4

^b

1)

CFM Commercial feather meal

2)

EFM Extrudated feather meal

3)

FFM Formented feather meal

The values are means::!: standard errors for 3 samples.

Means with the same letters in the row are not significantly different at 5% leve l.

빛 에너지 함량이 약간 높은 것에 기인될 뿐 만 아니라 우모분해균에 의하여 우모 kera tin 이 선택적으로 분해되었던가 (shin， 1993) 아 니면 우모분해균주내 펼수아미노산이 상당량 포함되어 있기 때문에 아미노산 요구량을 충 족(최 등， 1999) 시켜 주었기 때문이라고 볼 수 있다. 또 다른 하나의 원 인으로는 Table 5에서 확인된 바와 같이 아미노산 소화율이 우모분해균의 처리로 인하여 높게 나타났기 때문에 체내에서 이용율이 높아짐으로서 체 단백질을 합성하는데 높은 효율로 이용되었 기 때문이라고 생각된다. 이러한 결과는 김 등 (972) 이 알칼리처리 우모분을 대두박이나 어분에 4% 대치하여도 역효과가 나타나지 않았다는 보고와 일치하는 결과이나 최대의 효과를 얻기 위하여는 최소한 시판우모분을 대두박이나 어분에 대치하고자 할 때에는 methionine 및 lysine 등 사료내 제 한되 기 쉬 운 아미노산을 보충 첨가해 주어야 될 것으 로 사료된다. 이에 대하여 Moran 등 (966) 은 우모분을 양계사료의 경우 대두박 대신에 우 모분을 5% 정도 사용해도 좋으나 methionine

,

lysine 빛 tryptophan 이 제한아미노산이 된다

고 한 보고로 미루어 보아도 설명될 수 있 다. 즉 우모분해균주로 처리함으로서 단백질 빛 아미노산을 절감할 수 있다고 생각되는데 이는 사료내 아미노산을 보충 급여함으로서 사료내 단백질을 절약할 수 있다는 보고와도 일치한다(한 등， 1978b: 강 등， 1983: 김과 이， 1997

),

따라서 본시험의 결과로 미루어 우모분해 균주로 처리한 우모분은 아미노산의 파괴를 억제시킬 뿐만 아니라 필수아미노산의 함량 을 증가시키며 소화율도 개선시킴으로서 사 료의 영양소 이용성을 증가시켜 주기 때문에 앞으로 사료 단백질 자원으로 이용성 이 극대 화 될 것으로 사료된다.

N. 요 약

본 시험은 우모분의 이용성을 증진시킬 수 있는 방안으로 우모분해균을 이용하여 시판 우모분을 발효 처 리 또는 extrusion 가공하여 사료 가치를 비교하고자 수행하였다. 또한

원

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동물자원연구(1 999)

본 시험에서 제조된 각 우모분을 브로일러 전기사료에 대한 어분에 대신하여 대치효과 를 시험하기 위하여 4처리 3반복 반복당 10

수씩 완전임의 배치하여 사양시험을 수행하 였다.

본 시혐의 결과를 요약하면 다음과 같다.

1. 시판 우모분에 우모분해균주를 처리함 으로서 단백질， 지방 및 에너지 함량 등 일반 조성분 함량이 유의적 (p(0.05) 으로 향상되었으나 extrusion 처리에 의한 변 화는 나타나지 않았다.

2. 아미노산 함량에 있어서도 시판우모분 의 69.74% 보다 우모분해균주를 처리함 으로서 FFM외 아미 노산 조성 이 74.

82% 로 유의적으로 높게 나타났으나

(p(0.05) , extrusion ^{처리시에는 변화하}

지 않았다.

3. 아미 노산 소화율은 extrusion 가공시 보 다 우모분해균주로 처리하였을 경우 높 게 나타났으며 비필수 아미노산 보다도 필수아미노산의 소화율이 증가되었다.

4. 어분에 대치효과를 검토하기 위한 육계 전기 사양시험에 있어서 증체량에 있어 서는 각 처리간 유의적인 (p(0.05) 차이 가 없었으나 사료 요구율에 있어서는 대조구와 FFM 처리구는 비슷한 성적을 보였으나， CFM과 EFM은 대조구 성적 에 비하여 유의적 (p(0.05) 으로 높게 나 타났다.

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동물자원연구 10 : 34-45

1999

Annals of Animal Resources Science 10 34-45. 1999

우모분해균으로 발효 처리한 우모분의 아미노산 이용성 및 사료적 가치에 관한 연구※

김창혁 · 고석현* . 안 철* 이남형** . 박재인

강원대학교 동물자원과학대학

Studies on the amino acid bioavailability and feed nutritive value of fermented feather meal in broiler

c. H. Kim . S. H. Go* . C. Ahn* . N. H. Lee** and J. 1. Pak

College of Animal Resources Sciences , Kangwon National University

ABSTRACT

This study was conducted to investigate a useful way to enhance the nutritional value of f

ather meal. The commercial feather meal was treated biologically (keratinase fermentation) and physically (extrusion)

and the nutritional values and amino acid bioavailability were compared to commercial feather meal. To know the substitution effect of the treated feather meal for fish meal. feeding trials were done with Arbor acer broiler chicks. Total 120 chicks were randomly assigned. to 4 treatments , fish mea

Contr

1), commercial feather meal (CFM)

keratinase-fermented feather meal (FFM) and extruded feather meal (EFM). Each treatment had 10 chicks with three replications.

The results obtained are summarized as follows:

1. Concentration or level of crude protein , lipid and gross energy increased significantly by the keratinase-fermentation (p<0.05)

but not by the extrusion.

2. Amino acid content also was significantly higher in the FFM than in the CFM

showing 74.82 and 69.74%

respectively(p<0.05).

3. Bioavailability of amino acid was significantly enhanced with the fermentation

not with the extrusion (p<0.05L This result was attributable to the improvement of essential amino acid bioavailability rather than nonessential amino acid.

4. In feeding trials with starter broiler chicks , which conducted to estimate the substitution

※ 본 연구는 학술진흥재단 지원으로 수행된 과제임

* 강원대학교 농엽생명과학대학

** 한극식품개발연구원

” 와

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우모분해균으로 발효 처리한 우모분의 아미노산 이용성 빛 사료적 가치에 관한 연구

effect for fish mea l, any significant difference was not found in body weight gain among treatments( p<0.05). However. the feed conversion ratio was significantly higher in CFM and EFM than in control group. but that of FFM was similar to controH p<0.05L

1 . 서 론

경제성장에 따른 든주민소득의 증가는 축산 식품의 증가를 유도하였으며 그 수요를 충당 하기 위하여 닭의 사육두수가 1975년에는

가금사료에서 도계장의 폐기 우모가 사료 로 활용되기 시작한 것은 그리 오래되지 않 았으며 우모분을 사료화 하고자 최근까지 도 많은 연구가 이루어져 왔다 (Harms와 Goff.

1957: Sullivan과 Stephenson. 1957: 이

1970: 이 등. 1999. 최 등. 1999). 우모는 매 우 중요한 동물사료의 원료로서 미극에서는

84% 에 달하고 탄넌， 글루코시레이트， 렉턴 벚 항 트렵신 인자와 같은 항영양인자를 함

유하지 않기 때문에 우모분을 사료화하는 데 있어서 더 많은 관심을 갖게 되었다.

lysine 등 필수아미노산 함량이 매우 낮다는

점도 우모분의 사료적 가치를 떨어뜨리는 요 인이 된다.

우모를 가공하여 사료화하는 방법으로는 고온고압에 의 한 가수분해 . sodium sulfate나 thioglycolate등을 이 용한 화학적 처 리 빛

Vreeburg. 1996: 이 등. 1999: 최 등. 1999).

Woodgate와 Vreeburg( 1996) 는 효소처 리 한 우모분의 영양소 이용율을 평가한 결과，

x ι

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동물자원연구(1999)

최근 extrusion 처리를 통하여 각종 가축부

산물을 이용하여 영양성있고 위생적인 고품 질 사료원료로 가공 처리하는 연구가 활발히 진행되고 었다. 즉 이들 처리의 원료로는 폐 사한 닭 (Blake 등. 1990: Haque 등. 199 1).

닭내장 및 깃럴 (Blake 등. 1990: Haque 등，

1991. Tadtiyant 등. 1993). 부화부산물( Miller

등. 1984). 폐계 (Haque 등. 199 1). 그리고 불 가식 계 란 (Fronning과 Berquist. 1990) 등 가 금과 관련된 부산물이 이용되고 있다. Extrusion

이 부산물 가공에 이용되고 있는 점은 강한 열처리 효과를 통하여 셰균 원충류， 곰팡이 아포 벚 바이러스성 미생물을 사멸 (Reynold.

1990) 시킬 뿐만 아니라， 탈수， 절단， 혼합， 압 착가열， 전분호화， 단백질 변성， 원료의 결착 빛 성형， 촉감의 변화등을 통하여 소화율과 기호성 이 개선된다는 점 이다.

한편 가금에 대 한 우모분의 사료적 가치를 평가한 예가 많이 보고되고 있다. 예를 들면 우모분을 브로일러 사료에 사용함에 있어서

lysine 빛 methionine 이 부족하지만 5%수준 에서 대두박이나 어분과 대치하였을 때 성장 능력에 전혀 영향이 없었다는 보고 (Gerry와

ll. 재료 및 방법

1. 시료의 제조 및 처리방법

1) 시료준비

본 시험에 사용된 우모분은 극내에서 유통 되고 있는 것을 이용하였고 처리별 화학적 성분 및 생물학적 평가를 위하여 extrusion

처리 및 시판 우모분에 효소처리 한 우모분 을 각각 5kg씩 제조하여 사양시험에 이용하 였다.

2) 발효우모분의 샘산

본 시험에 사용된 우모 분해균주는 이 등

- 36 -

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우모분해균으로 발효 처리한 우모분의 아미노산 이용성 벚 사료적 가치에 관한 연구

(999) 이 보고한 것과 동일한 균주를 사용하 였으며 처리조건， 균주의 접종량 벚 배양액 도 동일한 수준으로 사용하였으나 본 시험에 서는 우모 대신에 시판 우모분을 대상으로 하여 발효 처리하였다.

3) Extrusion 처 리 조건

본 시 험 에 사용된 extruder는 single screw

extruder로 원료의 수분 함량을 25% 로 맞추 어 온도 130

C. D ie 3.9mm. screw 속도

250rpm. feeder speed 140rpm으로 하여 가공 하였다.

2. 시험동물 및 시험사료

본 시험에서는 가금사료의 동물성 단백질 원으로 이용되고 있는 어분을 우모분으로 대 체하여 우모분의 생물학적 이용성을 평가하

고자 Table 4와 같이 배합하여 시험사료로

이용하였다. 시험에 사용된 실험동물은 0~3

주령의 Arbor Acer 계 브로일러를 이용하였으

며 시험구는 4처리 3반복 반복당 10수로 총 120수를 시험에 이용하였으며 사료와 음수는 자유급여하였다. 시험기간 중 사료섭취량과 증 체량은 시험개시시와 종료시에 측정하였다.

effect for fish mea ^l, any significant difference was not found in body weight gain among treatments( p<0.05). However. the feed conversion ratio was significantly higher in CFM and EFM than in control group. but that of FFM was similar to controH p<0.05L