클로렐라 첨가가 총체보리-크림슨 클로버 사일리지의 품질에 미치는 영향

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클로렐라 첨가가 총체보리 -크림슨 클로버 사일리지의 품질에 미치는 영향

최기춘․Mariadhas Valan Arasu․박형수․김원호․Soundarrajan Ilavenil^* 국립축산과학원

Effect of Addition of Chlorella on the Quality of Whole Crop Barley-Crimson Clover Silage

Ki-Choon Choi, Mariadhas Valan Arasu, Hyung-Su Park, Won-Ho Kim and Soundarrajan Ilavenil^* National Institute of Animal Science, R.D.A., Korea

ABSTRACT¹⁾

The objective of the study was to investigate the effect of addition of chlorella (CA) on the change of nutritive values, organic acids and microbes on mixture of whole crop barley and crimson clover (WCB-CC) silage. This study was conducted at the experimental field of National Institute of Animal Science, Cheonan, Korea and consisted of three groups, such as control without CA, with 0.25% CA and with 0.5% CA. The contents of crude protein, total digestible nutrient, andin vitro dry matter digestibility of WCB-CC silage were increased by CA treatment (p<0.05). However, acid detergent fiber and neutral detergent fiber of WCB-CC silage were low compared to control (p<0.05). The pH of WCB-CC silage in CA treatment showed no significant difference, but the content of lactic acid and the number of lactic acid bacteria in CA treatment significantly increased as compared to control (p<0.05). These results suggest that the addition of CA could improve the quality of WCB-CC silage.

(Key words: Whole crop barley, Crimson clover, Silage, Chlorella, Lactic acid bacteria)

Ⅰ. 서론

최근 수입 사료가격 상승으로 인하여 우리 축우농가가 많은 어려움을 겪고 있다. 그러나 축우농가는 곡류사료의 의존도를 낮추어 축산경영의 안정화를 위해 저장조사료를 제조하여 확보하고자 하는 노력하고 하고 있는데(Seo 등, 2010; Lee 등, 2009), 이들 방법 중의 하나가 겨울철 답리작 사료작물을 재배하는 것으로 인식하고 조사료 품질 향상 기술에 다양한 시도를 하고 있다(Choi 등, 2012; Ha 등, 2012; Ji 등 2011; Kim 등, 2007; Kim 등, 2011). 현재 총체

보리는 전국적으로 약 36,000ha 정도 재배되고 있는 양질 의 동계 사료작물로서 활발하게 이용되고 있으며 유통 조 사료원으로 많은 관심의 대상이 되고 있다(Yu와 Park, 2012).

최근 조사료내 주요 성분이 가축의 생체조절 및 질병예방 등에 일부 관련이 있는 것으로 보고(Choi 등, 2013a;

Hwang 등, 2013; Valan Arasu 등, 2014c) 되고 있기 때문 에 조사료의 효율적인 활용을 위해서도 조사료의 영양강화 및 품질향상 기술 개발은 매우 중요하다. 그러므로 조사료 의 영양 강화를 위한 사일리지의 품질 향상 등의 측면에서

* Corresponding author: Soundarrajan Ilavenil, National Institute of Animal Science, R.D.A., Cheonan 331-808, Korea. Tel:

+82-41-580-6756, E-mail: [email protected]

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다양한 접근방법을 모색해야 한다. 최근 많은 분야에서 다 양하게 이용되고 있는 녹조류인 클로렐라는 단백질 함량 이 약 60% 정도이고 다양한 기능성(Bae 등, 2013; Ramos 등, 2010; Kang 등, 2004)을 가지고 때문에 클로렐라의 이 용은 조사료의 영양을 강화할 수 있는 방법 또한 양질의 조사료 이용성을 증진시키는데 중요한 방법이 될 수 있을 것으로 생각된다.

일반적으로 단백질함량을 높이기 위한 방법으로써 두과목 초의 활용은 양질의 조사료 확보차원에서 매우 중요하지 만(Kim 등, 2005; Kim 등, 2007) 최근에는 단백질 함량이 높은 재료를 활용하여 조사료의 품질을 향상시키는 연구 가 이루어졌다(Valan Arasu 등 2014a). Valan Arasu 등 (2014a)은 클로렐라와 젖산균을 접종하여 조사료의 품질 및 안정화기술에 관한 연구를 보고하였으며 또한 많은 연 구자들도 클로렐라의 기능성을 다양한 측면에서 연구하였 다(Bae 등, 2013; Kang 등, 2004; Ramos 등, 2010).

따라서 본 연구에서는 이러한 클로렐라와 같은 고단백질 원료를 이용하여 조사료의 영양을 강화할 수 있는 방법 또 한 양질의 조사료 이용성을 증진시키는데 중요한 방법이 될 수 있기 때문에 총체보리-크림슨 클로버 사일리지 제조 시 클로렐라를 처리하여 사일리지의 사료가치, 품질 및 미 생물상의 변화를 조사하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 포장시험 및 사일리지 제조

본 연구는 충남 천안 국립축산과학원 사료작물 재배지 에서 2012년부터 2013년까지 수행되었다. 공시초종으로 총 체보리와 크림슨 클로버를 이용하여 수행하였다. 모든 초 종은 파종적기에 파종하여 관행 시비한 다음 재배하였다. 수확은 수확적기(총체보리; 유숙후기, 크림슨클로버; 개화 전기)에 수확하여 총체보리 80%와 크림슨클로버 20% 비 율로 사일리지를 제조하였으며 이때 젖산균 첨가제 (Chungmi Bio, Korea)를 처리하여 각 처리당 3반복으로 하였다. 젖산균의 첨가제의 양은 첨가제 제조회사에서 제 시한 권장량, 즉 젖산균(1.5x10¹⁰CFU/g)을 증류수(0.01g/

10ml)에 녹여 5kg의 사일리지 제조에 이용하였다. 그리고 클로렐라(Daesang, Korea;Chlorella vulgaris) 첨가는 0.25%

및 0.5%로 첨가하여 젖산균접종과 함께 사용하였다. 그리 고 총체보리와 크림슨클로버의 비율을 8:2 수준으로 사일

리지를 조제하여 사일리지의 특성을 조사하였다(Choi 등, 2014a).

2. 사료가치 분석

사일리지의 사료가치를 조사하기 위하여 각 시험구에서 저장 45일 후 사일리지 각 처리구당 약 500g을 취하여 일 부는 65℃ 순환식 송풍건조기에서 3일 이상 건조 후 분쇄 하여 시료의 crude protein(CP)은 AOAC법(1990)에 의해 분석하였고, neutral detergent fiber(NDF) 및 acid detergent fiber(ADF) 함량은 Goering과 Van Soest(1970) 법으로 분석하였다. 그리고 in vitro 건물소화율(IVDMD, in vitro dry matter digestibility)은 Tilley와 Terry법을 Moore (1970)가 수정한 방법을 이용하였으며, 가소화영양소총량 (total digestible nutrients, TDN)은 88.9-(ADF%×0.79)에 의해서 산출하였다. 그리고 나머지 일부는 －20℃ 냉동고 에 보관하였다가 사일리지 특성조사에 사용하였다. 3. 사일리지의 pH 및 유기산 함량 조사

사일리지의 pH와 유기산 성분은 개봉한 사일리지 10g 을 증류수 100ml에 넣고 냉장고에서 주기적으로 흔들어 주면서 24시간 보관 후 4중 거즈로 1차 거른 뒤 여과지 (Whatman No. 6)를 통과한 추출액을 조제하여 pH는 pH meter(HI 9024, Hanna, Korea)로, 그리고 젖산은 0.22㎛ 실 린지 필터를 사용하여 여과시킨 다음 HPLC(HP1100, Agilent, USA)로 분석하였다. 초산과 낙산 분석은 Gas chromatography(GC-450, Varian, USA)를 이용하여 분석 하였다. 추출액은 분석에 이용할 때까지 －70℃에서 냉동 보관 하였다.

4. 사일리지 미생물상 조사

미생물상 조사를 위해서 사일리지 시료 10g을 멸균된 250mL의 플라스크에 넣고 멸균수 90mL를 넣고 1시간동안 shaker(150rpm)에서 흔든 후 미생물 희석법에 의해 희석하 여 젖산균은 28°C에서 4일 동안 MRS(de Man, Rogosa and Sharpe) 배지에서 배양하였으며, 효모는 3M petrifilm(3M Microbiology Products, St. Paul, USA)에서, 곰팡이는 Potato Dextrose agar(PDA)를 이용하여 28°C에 서 4일 동안 배양한 후 계수화 하였다(Valan Arasu 등, 2014a).

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Table 1. Changes of nutritive value and in vitrodry matter digestibility on mixture silage of whole crop barley-crimson clover according to inoculation of lactic acid bacteria and chlorella

Treatment CP¹⁾ (%) ADF²⁾ (%) NDF³⁾ (%) TDN⁴⁾ (%) IVDMD⁵⁾ (%)

Control 8.83^b 32.42^a 49.38^a 63.29^b 65.61^b

CA⁶⁾ 0.25% 9.49bâb 27.88âb 44.71âb 66.87âb 68.09âb

CA 0.50% 10.27â 21.58^b 39.15^b 71.85â 71.35â

1) CP: Crude protein,²⁾ ADF: Acid detergent fiber, ³⁾ NDF: Neutral detergent fiber, ⁴⁾TDN: Total digestible nutrient, ⁵⁾ IVDMD: in vitrodry matter digestibility,⁶⁾ CA: Cholrella additive.

a,b Means with different letters within a column are significantly different at the 5% level.

Table 2. Changes of pH and organic acids on mixture silage of whole crop barley-crimson clover according to inoculation of lactic acid bacteria and chlorella

Treatment pH Lactate

(%/DM¹⁾)

Acetate (%/DM)

Butyrate

(%/DM) Flieg′s

score

Control 4.45 1.75^b 0.80 0.02 82

CA²⁾ 0.25% 4.40 2.38^b 1.14 0.01 92

CA 0.50% 4.30 3.43^a 0.72 0.01 88

1) DM: Dry matter, ²⁾ CA: Cholrella additive.

5. 통계분석

본 시험에서는 Windows 용 SPSS/PC(Statistical Package for the Science, ver 12.0) 통계프로그램을 이용하여 모든 결과를 분석(One-way ANOVA)하였으며 최소유의성을 검 정은 p-value가 0.05로 평가하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 사료가치 변화

총체보리-크림슨 클로버 사일리지 제조시 단백질의 함량 을 증가시키기 위해 클로렐라를 첨가한 후 총체보리-크림 슨 클로버 사일리지의 사료가치를 조사한 결과는 Table 1 과 같다. 총체보리-크림슨 클로버 사일리지 제조시 대조구 와 클로렐라 0.25% 단독처리구의 조단백질 함량은 비슷한 수준을 보였으나, 클로렐라 0.5% 단독처리구는 증가하였다 (p<0.05). ADF와 NDF 함량에서는 대조구에 비해 클로렐 라 첨가구에서 감소되었으나(p<0.05), TDN과 IVDMD에서 는 증가하였다(p<0.05). 이상의 결과에서 보는 바와 같이 클로렐라 첨가에 의해 사일리지의 사료가치에서 변화가 관찰되었는데 이는 클로렐라첨가에 의한 영향으로 보여진 다. 따라서 조사료에 영양을 강화시키기 위한 클로렐라 이 용을 위해서는 다양한 연구접근이 이루어져야 할 것으로

보여진다.

2. pH 및 유기산 함량 변화

총체보리-크림슨 클로버 사일리지의 pH와 유기산 함량 은 Table 2에 나타낸 바와 같다. 총체보리와 크림슨 클로버 혼합사일리지에서 모든 처리구의 pH는 비슷하였으나 클로 렐라 첨가에 의해 경미한 감소가 나타났다. 젖산함량은 대 조구에 비해 클로렐라 첨가구에서 증가되었으며(p<0.05), 총체보리-크림슨 클로버 사일리지내 초산 및 낙산 함량은 처리구간에 차이는 나타나지 않았으며 사일리지 등급은 모든 처리구에서 비슷한(우수) 등급으로 나타났다. 이상의 연구결과에서 보는 바와 같이 클로렐라를 첨가함으로써 pH와 젖산균 함량이 현저하게 차이를 보이기 때문에 사일 리지 제조시 클로렐라의 활용에 대한 다양한 접근이 필요 할 것으로 보여진다.

3. 미생물상 변화

총체보리-크림슨 클로버 사일리내 미생물상 변화를 조사 하였는데 그 결과는 Table 3에서 보는 바와 같다. 총체보리 -크림슨 클로버 사일리지 대조구에서는 젖산균이 약 1.1x10⁷CFU/g의 정도를 보였으나 클로렐라 첨가구에서는 2.5~2.8×10⁷CFU/g의 증가되었다. 그리고 효모의 경우 모 든 처리구에서 비슷한 수준을 보였으며 곰팡이는 나타나 지 않았다.

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Table 3. Changes of microbes on mixture silage of whole crop barley-crimson clover according to inoculation of lactic acid bacteria and chlorella

Treatment LAB¹⁾

(×10⁷CFU²⁾/g)

Yeast (×10⁴CFU/g)

Fungi (×10⁴CFU/g)

Control 1.05^a 0 0

CA³⁾ 0.25% 1.22^a 0 0

CA 0.50% 2.52^b 0.47 0

1) LAB: Lactic acid bacteria,²⁾ CFU: Colony forming unit,³⁾ CA: Cholrella additive.

이상의 결과에서 제시한 바와 같이 총체보리-크림슨 클 로버 사일리지 제조시 클로렐라 첨가에 의해 단백질 함량 및 젖산함량이 향상되는 경향을 보였으며 또한 클로렐라 를 첨가함으로써 pH가 감소되었다. 사일리지는 미생물에 의해 정상적인 발효가 일어나면 다량의 젖산(lactic acid)이 생성되어 일부 세균, 곰팡이, 효모 등의 성장을 억제함으로 써 장기간 저장할 수 있는 조사료 저장 방법이다. 특히 대 부분의 두과 사료작물은 미생물이 영양원으로 이용할 수 있는 수용성 탄수화물의 함량이 낮아 화본과 사료작물에 비해 사일리지 제조가 어렵기 때문에 두과 사료작물을 이 용하여 사일리지를 제조 할 때는 반드시 미생물의 영양원 인 탄수화물과 사일리지 품질 유지 측면에서 젖산균 접종 은 반드시 이루어져져야 한다(Amanullah 등, 2014;

Vijayakumar 등, 2014; Valan Arasu 등, 2014a; Choi 등, 2014a, 2014b; Ilavenil 등, 2014; Choi 등, 2011a, 2011b).

최근 화본과 목초와 두과목초 혼합 사일리지 제조시에 젖 산균을 접종함으로써 사일리지내 젖산균 수가 증가하고 젖산함량이 증가한다고 연구자들은 보고하였는데(Choi 등 (2014a, 2014b; Ilavenil 등, 2014; Valan Arasu 등, 2014a) 본 연구의 결과와 비슷한 결과를 나타냈다. 또한 Choi 등 (2014a, 2014b)과 Valan Arasu 등 (2014a)도 녹조류를 활용 하여 조사료의 품질 향상 및 안정화 기술을 개발하여 보고 하였다. Choi 등(2014a, 2014b)은 이탈리안라이그라스와 알 팔파 그리고 이탈리안라이그라스와 헤어리베치 사일리지 제조시 클로렐라를 첨가함으로써 사일리지내 유기산 함량 및 젖산균 수가 증가하였다고 하였는데 본 연구의 결과와 유사한 경향을 보였다. 또한 Valan Arasu 등(2014a)도 총 체보리-완두 사일리지에서 클로렐라를 첨가함으로 유기산 함량이 증가되고 젖산균 수가 증가되었다고 보고하였는데 본 연구의 결과와 비슷한 결과를 나타냈다. 따라서 클로렐 라는 단백질이 약 60%정도 되는 고단백질 원료로써 이용 되고 있을 뿐 만 아니라 다양한 기능성이 보고(Bae 등, 2013; Ramos 등, 2010; Kang 등, 2004)되고 있기 때문에 클

로렐라의 이용은 조사료 내 부족한 단백질을 강화할 수 있 는 중요한 방법이 될 수 있을 것으로 생각된다.

이상의 결과에서 제시한 바와 같이 클로렐라를 첨가함 으로써 pH 저하 및 유산균수의 증가가 관찰되었는데 이는 클로렐라의 단백질원을 이용하여 젖산균이 증식하여 많은 양의 젖산을 생성하는 것으로 해석되는데, 혐기상태에서의 젖산균 증식에 클로렐라 영양분의 활용여부와 관한 연구 도 수행되어져야 할 것으로 보여 진다. 또한 클로렐라는 사료가치가 낮고 질이 좋은 않은 조사료에 단백질 원료로 써 첨가될 수 있음에도 불구하고 클로렐라를 이용한 조사 료 이용 측면에서의 연구는 이루어지지 않았다.

본 연구에서 제시한 바와 같이 클로렐라는 조사료의 영 양 강화를 유도할 수 있을 뿐 아니라 사일리지내 젖산함량 을 증가시키고 젖산균의 증식을 유도할 수 있는 장점이 있 기 때문에 경제성을 근거로 한 타당성 검토를 실시하여 클 로렐라의 이용성에 관한 새로운 연구의 접근이 이루어져 야 할 것으로 생각된다.

Ⅳ. 요약

본 연구에서는 총체보리와 크림슨 클로버를 이용하여 사일리지 제조시 클로렐라를 처리하여 사일리지의 사료가 치, 품질 및 미생물상의 변화를 조사하였다. 사일리지 제조 를 위해 사료작물은 국립축산과학원 축산자원개발부 초지 사료작물 포장에서 재배되었으며, 시험구 처리는 클로렐라 무처리구, 클로렐라 0.25% 처리구 그리고 클로렐라 0.5%

처리구로 하여 수행하였다. 총체보리-크림슨 클로버 사일 리지 제조시 조단백질, TDN 및 IVDMD는 클로렐라 처리 구에서 유의적으로 증가하였으나(p<0.05), ADF와 NDF 함 량에서는 대조구에 비해 클로렐라 첨가구에서 감소하였다 (p<0.05). 총체보리와 크림슨 클로버 사일리지에서 모든 처 리구의 pH는 비슷하였으나, 젖산 함량은 클로렐라 첨가구

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에서 유의적으로 증가되었다(p<0.05). 총체보리와 크림슨 클로버 사일리지 처리구의 젖산균 수는 대조구에 비해 증 가하였다(p<0.05). 총체보리와 크림슨 클로버 사일리지 젖 산균 단독 처리구의 젖산균 수는 대조구에 비해 현저하게 증가하였다(p<0.05). 이상의 결과를 요약해 보면 총체보리 와 크림슨 클로버 사일리지 제조시 클로렐라 처리에 의해 사일리지의 품질이 향상되었다.

사사

본 논문은 농촌진흥청 공동연구사업(과제번호 PJ00844501) 의 지원에 의해 이루어진 것임.

Ⅴ. REFERENCES

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(Received 27 April 2015, Revised 18 June 2015, Accepted 19 June 2015)