해조부산물 추출 Fucoidan 및 미역의 첨가가 브로일러 초기의 육성성적 및 생리적 변화에 미치는 영향

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Ⅰ. 서 론

오늘날의 축산업은 빠른 속도로 집약화 및 기업화로 대규 모화되고 있으며, 과거의 생산성 향상 위주의 단순과제에서 환경 친화적인 면까지 고려해야 하는 산업으로 변모하고 있 다. 가축의 유전능력 개량, 시설의 현대화, 질병방역 기술향 상 및 사료 가공기술 향상 등 생산성 향상과 관련한 기술이 어느 정도 성과를 거두면서부터 환경오염 최소화, 가축의 복 지, 축산물의 고품질화 등에 대한 관심이 고조되고 있다. 특 히 환경 친화적인 축산업 육성은 축산업 존폐를 위협할 정도 로 필수적인 해결과제이며 다양화되고 있는 소비자의 욕구 를 만족시키기 위한 품질의 고급화 역시 현대 축산업의 숙제 이다.

이러한 문제를 해결하는데 가장 기본적인 것은 가축의 건 강성 유지이며 그와 더불어 생산자의 욕구를 만족시키기 위 한 증체율, 사료효율을 개선시켜 생산성을 향상시키기 위해 사료 내 성장촉진제 첨가에 의한 효과에 대해 끊임없이 연구 되었고 그 결과 모든 가축에 있어서 성장촉진제는 전 세계적 으로 널리 사용되는 사료 첨가제가 되었다.

성장촉진제란 비영양성 물질이면서 동물의 성장을 촉진하 는 제재로써 항생제, 호르몬제재, 효소제, 설파제, 생균제, 효 모제, UGF 등이 있으며 축종에 따라 14～18%로 사료효율을 개선시킨다고 한다(박, 1993).

그 중에서도 항생제는 그 효과 면에서 가장 빠르고 만족할 만한 효과를 얻을 수 있는데 연변의 방지와 성장촉진에 매우 유익하다(Armstrong, 1984; 1986; Parker와 Amstrong, 1987).

해조부산물 추출 Fucoidan 및 미역의 첨가가 브로일러 초기의 육성성적 및 생리적 변화에 미치는 영향

김창혁

¹⁾

강원대학교 동물자원공동연구소

¹⁾

Effect of Extracted Fucoidan and Brown Seaweed Supplementation on Performance and physiological phenomenon of early Broiler Chicks

*

Chang-Hyeug Kim

¹⁾

Institute of Animal Resources

¹⁾

ABSTRACT

This study was carried out to determine the effect of dietary crude fucoidans extracted from brown algae and brown seaweed powder supplementation on performance and bacterial count on feed additives of early broiler chicks. A total 180 broiler chicks were assigned to 4 treatments. Each treatment had 15 chicks with 3 replications. The supplementation levels of fucoidan and brown seaweed powder in the experimental diets were 0.5% (fucoidan), 3.0% (brown seaweed). The results obtained summarized as follows: The body weight gain and weight of chicks fed fucoidan (0.5%) was heavy compared with control. Feed efficiency of chicks fed fucoidan (0.5%) slightly improved compare with control. But also not significantly different among treatments. Gizzard weight, length of small intestine and weight of small intestine were not significantly different among treatments. The villi height of chicks fed fucoidan (0.5%) was long compared with control.

According to these data, this trial proves the fucoidan could be successfully used as the dietary supplement.

Key words : fucoidans, brown seaweed powder, feed efficiency, villi height

* Corresponding author: Jae In Pak, Tel: 82-33-250-8648, Fax: 82-33-244-2198, E-mail: [email protected]

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그래서 현재도 여러 가지의 항생제가 이용되고 있으며 지속 적으로 개발되어지고 있다. 그렇지만 항생제의 사용은 가축 의 장내에서 항생물질에 대한 저항성이 강한 미생물의 유도 (Linton 등, 1988; Hedges와 Linton, 1988)와 축산물에 대한 잔류가능성과 인간에 있어 병원성미생물의 항생제에 대한 저항성 증진 등에 대한 문제가 야기된다.(Mee, 1984;

Hanson, 1985). 이러한 문제의 해결을 위해 본 실험에서는 육계사료에 해조부산물로부터 추출한 Fucoidan과 미역을 사 료에 첨가․급여하였을 때 육계의 육성성적에 미치는 효과 를 구명하기 위해 실시하였다.

Ⅱ. 실험재료 및 방법

1. 실험기간 및 실험장소

사양실험은 2004년 5월 10일부터 6월 7일까지 4주간 창촌면 광판리 소재의 육계사육장에서 실시하였다.

2. 실험동물

공시동물은 경기도 안산시 소재 부화장에서 공급받은 Broiler 를 4처리, 처리구당 15수씩 3반복 총 180수를 공시하였다.

3. Fucoidan의 추출

건조한 미역의 부산물로부터 Iizima-Mizui 등(1985)과 Koo 등(1995)의 방법에 준하여 실시하여 crude fucoidan을 추출 하였으며, 그 방법은 Fig. 1 과 같다.

4. 실험사료

본 실험에 사용된 기초사료의 조성은 Table 1과 같고 이 사 료를 대조구(-C)로 하였으며, 기초사료에 항생제 처리구(+C), 해조류 부산물에서 추출한 crude fucoidan 0.5%처리구(FU) 및 미역분말 3%처리구(BS)등 총 4처리구로 나누어 전․후기 구분 없이 자유급여 하였다.

Dried brown algae

Refluxed 4 times with 85% (V/V) methanol for 2hrs.

Residue Filtrate

Extracted 3 times with d-HCl (pH 2.0) at 65℃ for 1 hr Filtrated through gauze and filter paper

Filtrate

Neutralized with NaOH soln.

Concentrated to 1L Precipitated with CaCl

Centrifuged at 3,000×g, 10 min.

Precipitate Supernatant

Dialyzed against water

Precipitated with ethanol (3 vol.) Centrifuged at 10,000×g, 10 min.

Precipitate Supernatant

Lyophilized Crude fucoidan

Fig. 1. Extraction procedure of crude fucoidans from dried brown seaweed.

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Table 1. Formula and chemical composition of basal diet

Ingredients 1～4 wks

Chemical composition …%…

Corn 55.21

SBM (CP 45%) 26.23

Whrat bran 10.00

Animal fat 2.66

Corn gluten meal 2.00

Tricalciumphosphate 1.69

Fish meal 1.0

DL-methionine 0.37

Salt 0.2

Limestone 0.19

Lysin-Hcl 0.18

Vitamin premix 0.15

Mineral premix 0.12

Total 100.0

Calculated Nutrient composition

ME (㎉/㎏) 3,100

Crude protein (%) 20.00

Crude fat (%) 5.58

Crude ash (%) 4.78

Ca (%) 0.80

P (%) 0.65

Ⅲ. 조사항목 및 방법

1. 체중 및 증체량

체중은 실험개시시와 4주령까지 매주 일정시간에 총 5회 측정하였다.

2. 사료섭취량과 사료요구율

사료섭취량은 체중측정과 같이 측정하였으며, 총급여량에 서 잔량을 공제하여 구하였다.

사료요구율은 사료섭취량을 증체량으로 나누어 계산하였다.

3. 근위, 맹장, 소장 무게 및 소장 길이

사양실험 3주령에 각 처리당 3수씩 해부하여 근위, 맹장, 소장을 적출하고 무게와 길이를 측정하였다.

4. 소장 villi 길이

사양실험 3주령에 소장을 적출하여 0.2M PBS(Phosohate Buffer Solution, pH 7.4)로 희석한 10% formalin으로 고정하 고 Microtome(Clinicut 60 Cryostat, Bright Co. Ld., England)으로 8㎛ 두께로 -40℃에서 절편하였다. 절편은 HE 염색(Hematoxylin Eosin stain)후 Micrometer를 장착한 광 학현미경으로 관찰하여 소장 villi의 길이를 측정하였다.

5. 소장 villi 형태

사양실험 3주령에 소장을 적출하여 10% formalin으로 고 정하고 3×3×3㎜으로 절단한 다음 Alkali Cell Maceration Method에 의해 0.1M PBS로 4℃에서 2시간 전고정한 후, 증 류수로 세척하였다. 10% NaOH로 3일간 소화시키고 1%

Osmium으로 3시간 후고정한 다음 증류수로 세척하였다.

Ethyl alcohol계로 탈수하고 tert-Buthyl alcohol로 치환한 다 음 동결건조 하였다. 이후 Ion suputer(Hitachi E-1010, Japan)로 Au-Pd를 코팅하여 Scanning Eletron Microscope (SEM, Hitachi S-3500N, Japan)로 20kV에서 소장 villi의 형 태를 관찰하였다.

6. 통계분석

처리구간 평균성적에 대한 유의차는 SAS(Statistical Analysis System, 1995)의 GLM(General Linear Model)방법 을 통해 이루어졌으며, Duncan's new multiple range test를 이용하여 유의성 분석을 실시하였다.

Ⅳ. 결과 및 고찰

1. 체중 및 증체량

육계의 사료 내에 Fucoidan을 0.5% 첨가한 처리구와 미역 분말을 3.0% 첨가 하였을 때 육계의 체중, 증체량, 사료섭취 량 및 사료요구율을 조사한 결과는 Table 3에 나타난 바와 같다.

실험개시 시 각 처리구별 체중은 거의 비슷한 수준에서 시 작하였으며 실험개시 후 1주령의 체중은 각 처리구별 유의적 인 차이가 없었으나 2주령부터 3주령까지는 대조구와 Fucoidan 0.5% 및 미역분말 3.0% 첨가구가 항생제 처리구보

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Table 3. Effects of dietary supplements of fucoidans and seaweed on body weight, weight gain, feed intake and feed/gain in broilers

Items Treatment

­ C +C FU BS

body weight (g)

Initial 39.82

39.63

38.98

39.02

1wks 128.79

131.78

130.75

131.33

2wks 346.44

325.56

348.67

347.78

3wks 700.00

620.89

715.11

682.89

4wks 921.15

974.05

1050.71

955.95

Weight Gain (g) 881.32

934.42

1011.74

916.93

Feed intake (g) 2061.31

1936.40

2060.13

2157.29

Feed/gain 2.34±0.44

2.07±0.15

2.04±0.09

2.35±0.31

abc

Values with different superscript of the same colume are significantly different (p<0.05) -C : negative control +C : positive control (antibiotics) FU : fucoidan 0.5%

BS : brown seaweed powder 3.0%

다 체중이 무겁게 나타났다. 4주령에서는 대조구보다 다른 처리구의 체중이 무겁게 나타났으며, fucoidan 0.5% 첨가구 가 체중이 무겁게 나타났다.

증체량은 실험개시 시부터 4주령까지의 총 증체량으로써 항생제 처리구와 fucoidan 0.5% 및 미역분말 3.0% 첨가구가 대조구보다 무겁게 나타났으며, fucoidan 0.5% 첨가구가 다 른 처리구보다 증체효과가 월등했다.

사료섭취량은 항생제 처리구보다 다른 처리구들이 많았으 며 대조구와 fucoidan 0.5% 첨가구는 거의 같은 섭취량이 나 타났고, 미역분말 3.0% 첨가구는 가장 많은 섭취량을 보였다.

사료요구율은 증체량과 사료섭취량의 관계로 대조구와 미 역분말 3.0% 첨가구간에는 유의적 차이가 나타나지 않았지 만, 대조구에 비해 항생제 처리구와 fucoidan 0.5% 첨가구가 낮게 나타났으며, fucoidan 0.5% 첨가구가 가장 낮은 사료요 구율을 나타냈다.

미역분말 3.0% 첨가구의 경우 대조구와 거의 비슷한 사료 요구율이 나타난 것은 본 실험에서 이용한 가금류의 경우에 는 단위동물에 속하기 때문에 소화생리상 섬유소를 분해할 수 있는 효소를 갖고 있지 못하기 때문에 해조류가 소장 내 에서 소화되지 못하여서 사양성적이 좋지 않은 것으로 사료 된다. 그러나 미역부산물에서 추출한 fucoidan 0.5% 첨가구 는 대조구나 항생제 처리구에 비해 체중, 증체율, 사료효율이 개선되었다.

Hay(1979)는 4주령의 닭에 있어서 항생제가 증체에 미치 는 효과가 평균 6.7%의 증체율 개선 효과와 4.4%의 사료효율 개선 효과가 있다고 했으며 본 실험에서 대조구와 항생제 처

리 구간에 이에 상응하는 결과가 나왔다. 따라서 육계 사양 시 fucoidan을 사료에 첨가할 경우 증체율 및 사료효율 개선 효과가 있는 것으로 사료된다.

2. 근위의 무게

육계의 사료내 Fucoidan 0.5% 첨가와 미역분말 3.0% 첨가 가 육계의 근위 무게에 미치는 영향은 Fig. 2와 같다.

Fig. 2. Effects of dietary supplements of fucoidans and seaweed on gizzard weight in 3 weeks broilers

abc

Values with different superscript of the same colume are significantly different (p<0.05)

-C : negative control, +C : positive control (antibiotics), FU : fucoidan 0.5%, BS : brown seaweed powder 3.0%

3주령의 근위 무게는 대조구에 비해 fucoidan 0.5% 첨가구 에서 가장 무겁게 나타났으며, 항생제 처리구와 미역분말 3.0% 첨가구가 대조구에 비해 무겁게 나타났으나 유의차는 보이지 않았다.

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근위는 둥글고 근조직이 매우 발달되어 있으며 수축과 이 완을 하는 단단한 근육을 가지며 사료는 연마물질과 함께 곱 게 될 때까지 마쇄되는 과정을 거친다. 3주령된 육계에서 fucoidan 및 미역분말 첨가가 근위에 미치는 영향은 부화 후 2주간 병아리의 선위-근위조직과 소장길이의 증가는 병아리 의 생체중과 아주 밀접한 연관이 있다는 김 등(1999)의 보고 와 유사한 경향을 보였다.

3. 맹장의 무게

육계 사료에 Fucoidan 0.5%와 미역분말 3.0% 첨가가 육계 의 맹장 무게에 미치는 영향은 Fig. 3과 같다.

Fig. 3. Effects of dietary supplements of fucoidans and seaweed on cecal weight in 3 weeks broilers

abc

Values with different superscript of the same colume are significantly different (p<0.05)

-C : negative control, +C : positive control (antibiotics), FU : fucoidan 0.5%, BS : brown seaweed powder 3.0%

3주령된 육계의 맹장무게는 대조구가 가장 무겁게 나타났 으며, 미역분말 0.5% 첨가구가 fucoidan 0.5% 첨가구와 항생 제 처리구보다 무겁게 나타났다. 항생제 처리구 와 fucoidan 0.5% 첨가구와는 유의차가 없었다. 대조구의 경우 개체간의 차이로 인한 Data 값의 신뢰성이 떨어지는 것으로 사료된다.

손(2002)은 닭의 맹장의 길이와 증체량 간에 상관관계가 인정되어서 맹장의 길이가 길수록 증체량이 높게 나타났으 며, 맹장의 길이와 맹장 내 혐기성 미생물의 성장에도 상관 관계가 인정되어 맹장의 길이가 길수록 혐기성 미생물의 수 가 증가하였다고 보고하였다.

사료내 항생제 첨가에 의한 성장 촉진 기작은 아직도 자세 하게 밝혀지지 않았으나, 그 중 몇 가지로 여러 가지 질병을 유발하는 미생물의 작용을 억제하고 또한 미생물이 생성하 는 독소의 생성을 억제하며, 장내 미생물을 감소시켜 불필요 한 영양소의 소비를 줄여준다고 한다(한 등, 1983). 그리고 일 부 연구자들에 의하면 대부분의 박테리아의 결착 기관의 분

자구조가 탄수화물을 함유하고 있기 때문에 이들 탄수화물 은 세균이 장 상피세포에 결착하는 것을 억제할 수 있다고 하였다(De Loach 등,1989 ; Oyofo 등,1989). Fucoidan 0.5%

첨가구에서 항생제 처리구 와 유의적 차이가 없는 것은 수용 성 다당류인 fucoidan이 맹장 내 세균을 흡착하여 배출시키 는 작용을 하여 맹장 내 혐기성 미생물 수를 감소시킴으로써 항생제와 같은 역할을 한다고 사료된다.

Fig. 4. Effects of dietary supplements of fucoidans and seaweed on length of small intestine in 3 weeks broilers.

abc

Values with different superscript of the same colume are significantly different (p<0.05)

-C : negative control, +C : positive control (antibiotics), FU : fucoidan 0.5%, BS : brown seaweed powder 3.0%

4. 소장의 길이 및 무게

육계의 사료내 Fucoidan 0.5% 첨가와 미역분말 3.0% 첨가 가 육계의 소장의 길이 및 무게에 미치는 영향은 Fig. 4 및 Fig. 5와 같다.

3주령된 육계의 소장길이는 항생제 처리구가 대조구보다 짧게 나타났으며, fucoidan 0.5% 및 미역분말 3.0% 첨가구가 대조구보다 길게 나타났다. 그 중 fucoidan 0.5% 첨가구가 타 처리구보다 가장 길게 나타났다.

소장무게 역시 소장길이와 마찬가지로 fucoidan 0.5% 및 미 역분말 3.0% 첨가구가 대조구보다 무겁게 나타났으며, fucoidan 0.5% 첨가구가 타 처리구보다 가장 무겁게 나타났 다. 항생제 처리구는 대조구보다 가볍게 나타났다.

소장은 축종에 관계없이 단백질, 지방, 탄수화물 등의 소화 가 일어나며 소화된 모든 영양소가 흡수되는 주된 부위이다. 소장은 십이지장(duodenum), 공장(jejunum), 그리고 회장 (ileum)으로 나누어지는데, 가금의 소장부위는 다른 동물과 구별된다. 가금의 십이지장은 근위에서 시작되어 하나의

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Fig. 5. Effects of dietary supplements of fucoidans and seaweed on weight of small intestine in 3weeks broilers.

abc

Values with different superscript of the same colume are significantly different (p<0.05)

-C : negative control, +C : positive control (antibiotics), FU : fucoidan 0.5%, BS : brown seaweed powder 3.0%

커다란 loop를 이루고 있으며, 췌장(pancreas)가 이 loop사 이에 연결되어 있다. 공장은 회장상부(upper ileum)이라고 불리기도 하며 난황주머니(yolk sac)가 연결되어 있는 Meckel's diverticulum까지를 칭하며, 회장은 맹장 분리부 직전까지를 칭한다.

소장길이는 어리고 자라는 동물에 있어서 성장을 측정하 는 척도가 된다. 김 등 (1999)은 부화 후 2주간 병아리의 선위 -근위조직과 소장길이의 증가는 병아리의 생체중과 아주 밀 접한 연관이 있다고 보고하였다. 또한 Stutz 등(1983)은 사료 내에 항생제인 bacitracin을 각각 11, 55 ppm 첨가하였을 때 소장길이와 소장무게가 줄어들었다고 보고하였다.

따라서 3주령의 육계에 있어서 fucoidan과 미역분말의 첨 가구에서 대조구보다 소장의 길이가 길고, 무게가 무겁게 나 타난 것은 부화 후 2주간 병아리의 선위-근위조직과 소장길 이의 증가는 병아리의 생체중과 아주 밀접한 연관이 있다는 김 등 (1999)의 연구와 같은 경향을 보였다.

5. 소장 villi길이 및 형태

육계의 사료내 fucoidan 0.5% 첨가와 미역분말 3.0% 첨가 가 육계의 소장 내 villi height에 미치는 영향은 Fig. 6과 같 다.

3주령된 육계의 villi height를 관찰한 결과 미역분말 3.0%

첨가구, 항생제 처리구, 대조구, fucoidan 0.5% 첨가구 순으 로 길게 나타났으며, 미역분말 3.0% 첨가구 와 항생제 처리 구간에 유의적 차이는 없었다. Fucoidan 0.5% 첨가구는 대조

Fig. 6. Effects of dietary supplements of fucoidans and seaweed on Villi height in 3weeks broilers.

abc

Values with different superscript of the same colume are significantly different (p<0.05)

-C : negative control, +C : positive control (antibiotics), FU : fucoidan 0.5%, BS : brown seaweed powder 3.0%

구 및 타 처리구보다 월등하게 길게 나타났다. Fig. 7과 8은 3주간 사료를 섭취한 육계 소장의 회장부분의 villi에 대한 전자현미경적 관찰(Fig. 7) 과 H․E염색법에 의한 광학현미 경적 관찰(Fig. 8) 결과이다.

Spring 등 (1996)에 의하면 육계 사료에 mannanoligosac- charide를 첨가했을 때, villi의 길이가 증가한다고 하였으며, Fujisawa 등(1990)에 의하면 bifidus균을 농축, 정제하여 쥐 에게 공급한 결과 villi 상피세포의 크기가 증대되었다고 보 고하였다. Villi의 길이증가는 영양소의 표면 흡수 능력의 증 가(Spring, 1997)를 의미하고, villi 길이의 증가로 소화 효소 의 활력과 영양소 흡수가 개선된다고 한다(Keelman 등, 1985).

Fig. 7과 Fig. 8에서 알 수 있듯이 fucoidan을 첨가한 사료 를 육계에 급여함으로서 장내 villi가 발달되었고, 이는 결과 적으로 영양소의 이용율을 높여주는 효과가 있었다고 사료 된다.

Ⅳ. 요 약

본 실험은 해조부산물로부터 추출한 crude fucoidan및 미 역을 broiler 사료에 첨가․급여하여 성장능력, 장기에 대한 영향, 장내 villi의 형태를 검토하여 사료첨가제로써의 그 효 능을 입증하고자 실시하였다.

Broiler를 4처리, 처리구당 15수씩 3반복 총 180수를 임의 배치하여 3주간 공시하였고 실험사료는 기초사료에 fucoidan 0.5%, 미역분말 3.0%를 첨가하여 제조하였으며 조

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-C +C

FU BS

Fig 7. Scanning electron microgrophs of intestinal villi of 3 weeks broiler chicks with various feed additive treatment.

C : negative control, +C : positive control (antibiotics), FU : fucoidan 0.5%, S : brown seaweed powder 3.0%

-C +C

FU BS

Fig. 8. Microscopes of intestinal villi of 3 weeks broiler chicks with various feed additive treatment.

-C : negative control, +C : positive control (antibiotics), FU : fucoidan 0.5%, BS : brown seaweed powder 3.0%

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사항목 및 방법으로는 체중, 증체량, 사료섭취량, 사료요구율 은 개시 후 각 주령에 측정하였고 근위, 맹장의 무게, 소장의 무게 및 길이는 3주령의 육계를 해부하여 소장을 적출한 다 음 측정하였다.

실험의 결과는 다음과 같다.

체중, 증체량은 fucoidan 0.5% 첨가구가 대조구보다 크게 나타났다. 사료효율은 fucoidan 0.5% 첨가구가 대조구보다 좋게 나타났다. 근위, 소장의 무게 및 길이는 처리구들 간에 별다른 차이가 없었다. Villi의 길이 및 형태는 fucoidan 0.5%

첨가구가 대조구보다 크고 길게 나타났다. 따라서 이상의 결 과를 종합하여 보면 육계 사료 내 fucoidan의 첨가․급여로 인하여 3주령 육계에 있어서 성장의 척도가 되는 소화장기의 발달로 영양소의 흡수, 이용효율을 증대시켜 육계의 육성성 적을 높인다는 것이 입증되었다.

Ⅵ. 참고문헌

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