KR101144473B1 - 버섯부산물(폐배지)을 주원료로 이용한 가축용 발효조사료 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버섯부산물(폐배지)을 주원료로 이용한 가축용 발효조사료 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 a) 버섯폐배지를 수거하고 이물질을 제거하는 단계; b) 엔테로박터 루드위기 KU201-3(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 및 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)를 배양배지에 배양하는 단계; c) 상기 a) 단계에서 이물질이 제거된 버섯폐배지에 상기 b)단계에서 배양된 배양물을 전체 중량 대비 0.25% 내지 1%로 혼합하는 단계; d) 상기 혼합물에 도정부산물, 산업부산물, 점토광물질, 과일부산물 및 짚류를 첨가하는 단계; e) 유산균(Lactobacillus plantarum) 및 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 배양배지에 배양하여 상기 d)단계를 거친 혼합물에 전체 중량 대비 0.25% 내지 1%로 혼합하는 단계; 및 f) 상기 e) 단계를 거친 혼합물을 밀봉처리하여 5일 이상 혐기발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 가축용 발효조사료 제조방법을 제공한다.

버섯부산물, 버섯폐배지, 발효조사료, 엔테로박터 루드위기 KU201-3

Description

버섯부산물(폐배지)을 주원료로 이용한 가축용 발효조사료 제조방법{A manufacturing method of fermented roughage for ruminants using spent mushroom substrates}

본 발명은 버섯폐배지와 농산업부산물에 복합미생물을 첨가하여 혐기발효를 시킴으로써 가축용 발효조사료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

버섯은 수분, 탄수화물, 조단백, 조지방, 조섬유, 회분으로 구성되면서 단백질과 필수아미노산 조성이 좋을 뿐만이 아니라 미량원소도 풍부하여 단백질 공급원으로 중요한 역할을 하고 있으며, 성인병 및 항암효과가 입증되어 식품적 가치가 높은 것이다. 버섯은 맛과 향이 좋고 각종 영양성분이 많이 함유되어 있음은 물론, 다당류들은 항암 및 면역조절 작용을 하는 것으로 알려져 있어서 건강식품으로 사용되고 있는 것인데, 이러한 버섯을 재배하고 난 배지에는 가축에게 유익한 많은 양의 영양원을 포함하고 있다. 특히 버섯과 버섯배지에 포함되어 있는 베타 글루칸(β-Glucan)과 같은 다당류는 세포조직의 면역기능을 활성화시켜서 암세포의 증식과 전이를 방지하는 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 버섯 재배에 사용되는 배지는 많은 영양소가 들어 있지만 다량의 섬유질을 포함하고 있어서 가축이 소화하 기 어려운 점이 있으나, 버섯이 재배되는 과정에서 버섯이 섬유질을 흡수하여 분해시킴으로서 소화가 용이하게 되어 버섯 부산물에는 소화 양분이 높아져서 비타민 미네랄 등의 영양원을 효과적으로 이용할 수 있다.

김 등(2007)은 2004년 국내 버섯폐배지 발생을 167만 M/T으로 보고 하였으며, 이 중 약 58%인 97만 M/T이 사료로 이용 가능하다고 하였다(김 등, 2007, 한국동물자원과학회지 49 (1):79-88). 버섯폐배지는 재배방식 및 배지 원료의 배합비율에 따라서 배출시의 물리화학적 성상이 다양한 편이다. 사료로 이용 가능한 폐배지 중에서 병재배 방식에 의해서 약 68%가 발생되어 가장 많은 비율을 차지하며, 또한 병재배 방식은 자동화가 가장 잘 되는 방식이므로 버섯폐배지가 대량으로 발생된다. 또한 김 등(2007)의 연구에서 병재배 버섯폐배지는 톱밥주원료이며, 화학성분에 있어 특성상 섬유소 함량이 높고, 단백질 함량이 낮으며, 비소화성 단백질이 높아 영양적 개선이 필요한 것으로 판단된다고 보고하였다(김 등, 2007, 한국동물자원과학회지 49 (1):79-88).

고섬유성 버섯폐배지의 미생물 처리를 통한 사료영양적 가치 개선 연구와 관련하여, 정 등과 양 등은 바실러스 속(bacillus spp.) 중 자일라나아제(xylanase)와 카르복시메틸 셀룰라아제(carboxymethyl cellulase; CMCase)의 활력이 높은 균주를 선발하여 가축사료 첨가용 생균제로 이용하였을 때 효과가 있었다고 하였다(정 등. 2003. 한국미생물생명공학회지 31(4):383-388, 양 등. 2001. 한국미생물생명공학회지 29(2):110-114). 자일란(xylan)은 헤미셀룰로오스(hemicellulose)의 주요 구성성분이며, 리그닌 복합체(lignin complex)에서 자일란(xylan) 골격을 형성 함으로 자일라나아제(xylanase)의 활력이 높은 균을 섬유소 함량이 높은 버섯폐배지에 적용시 소화율 향상에 효과가 있을 것으로 가정하였다. 셀룰라아제(Cellulase) 중 카르복시메틸 셀룰라아제(carboxymethyl cellulase; CMCase, Endo-β-1,4-glucanase)를 자일라나아제(xylanase)와 동시에 폐배지에 적용하면 식물세포벽 주요 구성성분인 셀룰로오스(cellulose)와 자일란(xylan)을 동시에 분해할 수 있어서 그 효율이 증대될 것으로 기대된다.

한국특허출원번호 10-2006-0039739호(출원일 2006.05.03)는 비이온성 계면활성제(tween80), 에틸알콜, 부형제(밀기울, 옥수수속대, 전분, 실리카) 및 미생물제(AO:Aspergillus oryzae)들을 혼합하면서 반추위내에 있는 미생물의 영양소 이용성을 개선할 수 있는 물질을 개발하여 사료에 첨가하도록 함으로써 반추동물의 영양소 이용효율을 높여 환경오염물질의 배출을 저감하고 생산성을 증가시킬 수 있도록 한 반추동물용 사료 첨가제 및 그의 제조방법을 개시하고 있다.

한국특허출원번호 10-2006-0017563호(출원일 2006.02.23)는 버섯배지를 이용한 가축용 발효미생물사료와 발효미생물사료로 사용되는 사료첨가제의 제조 방법에 관한 것으로, 병버섯이나 봉지버섯을 수확 후 탈병된 위생적인 버섯배지를 수거하여 분리 선별 및 파쇄한 다음 효모, 유산균, 바실러스균, 광합성균, 방선균과 같은 미생물 제제를 배양하여 일반사료와 혼합하여서 되는 발효사료를 제조함에 있어서, 발효미생물의 손실이 없이 최적화된 가축용 발효미생물사료 및 사료첨가제를 개시 하고 있다.

한국특허출원번호 10-1999-0041024호(출원일 1999.09.22)는 신규한 가축사료 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 효모, 유산균, 바실러스, 누룩곰팡이 등의 미생물 복합균을 배양하여 다양한 농가 부산물 원료가 배합된 혼합물에 투입 발효시킨 후 배출시켜 야적하고 후발효시킨 후발효산물에 단미원료로 보강함을 특징으로 하는 가축용 발효사료 및 그 제조 방법을 개시하고 있다.

상기와 같이 여러 가지 가축용 미생물사료 및 사료첨가제에 관하여 개시되었지만, 버섯폐배지에 본 발명자들이 분리한 엔테로박터 루드위기 KU201-3(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P) 등의 미생물을 혼합하여 가축용 발효조사료를 제조하였다는 언급은 어디에도 없다.

따라서 본 발명은 톱밥주원료의 병재배 버섯폐배지의 혐기발효 시 섬유소분해성 생균제로 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus) 및 엔테로박터 루드위기(Enterobacter ludwigii) 첨가가 발효물의 발효 성상, 균수 및 효소 활력에 미치는 영향을 측정하고, 생균제 처리한 버섯폐배지 사료 급여시 면양 체내에서의 영양소 이용성에 미치는 효과를 구명하고자 하였다.

본 발명은 버섯폐배지에 엔테로박터 루드위기 KU201-3(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus), 유산균(Lactobacillus plantarum) 및 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 접종하고 여러 부산물들을 첨가하여 혐기발효시킨 가축용 발효조사료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 a) 버섯폐배지를 수거하고 이물질을 제거하는 단계; b) 미생물 배양액을 상기 이물질이 제거된 폐배지에 접종하는 단계; 및 c) 상기 미생물이 접종된 폐배지를 밀봉처리하여 5일 이상 혐기발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 가축사료 원료 제조방법을 제공한다. 또한 본 발명은 a) 버섯폐배지를 수거하고 이물질을 제거하는 단계; b) 엔테로박터 루드위기 KU201-3(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 및 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)를 배양배지에 배양하는 단계; c) 상기 a) 단계에서 이물질이 제거된 버섯폐배지에 상기 b)단계에서 배양된 배양물을 전체 중량 대비 0.25% 내지 1%로 접종하는 단계; d) 유산균(Lactobacillus plantarum) 및 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 배양배지에 배양하여 상기 c)단계를 거친 혼합물에 전체 중량 대비 0.25% 내지 1%로 혼합하는 단계; 및 e) 상기 d) 단계를 거친 혼합물을 밀봉처리하여 5일 이상 혐기발효시 키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 가축용 발효조사료 제조방법을 제공한다. 또한 본 발명은 상기 c) 단계를 거친 혼합물에 미강, 맥강 및 밀기울로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나의 도정부산물을 전체 사료 중량 대비 10% 내지 40%로 첨가하고, 맥주박, 주정박, 비지 및 육계분으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나의 산업부산물을 전체 사료 중량 대비 10% 내지 45%로 첨가하고, 점토광물질을 전체 사료 중량 대비 1% 내지 5%로 첨가하고, 과일부산물 또는 당밀 중 어느 하나를 전체 사료 중량 대비 1% 내지 10%로 첨가하고, 짚류 또는 건초를 전체 사료 중량 대비 5% 내지30%로 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1의 양태는 a) 버섯폐배지를 수거하고 이물질을 제거하는 단계; b) 미생물 배양액을 상기 이물질이 제거된 폐배지에 접종하는 단계; 및 c) 상기 미생물이 접종된 폐배지를 밀봉처리하여 5일 이상 혐기발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 가축용 발효조사료 제조방법을 제공한다.

본 발명의 제2의 양태는 a) 버섯폐배지를 수거하고 이물질을 제거하는 단계; b) 엔테로박터 루드위기 KU201-3(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 및 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)를 배양배지에 배양하는 단계; c) 상기 a) 단계에서 이물질이 제거된 버섯폐배지에 상기 b) 단계에서 배양된 배양물을 전체 중량 대비 0.25% 내지 1%로 접종하는 단계; d) 유산균(Lactobacillus plantarum) 및 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 배양배지에 배양하여 상기 c)단계를 거친 혼합물에 전체 중량 대비 0.25% 내지 1%로 혼합하는 단계; 및 e) 상기 d) 단계를 거친 혼합물을 밀봉처리하여 5일 이상 혐기발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 가축용 발효조사료 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 c) 단계를 거친 혼합물에 수분조절제이자 에너지원인 도정부산물(미강, 맥강 또는 밀기울 등), 질소원인 산업부산물(맥주박, 주정박, 비지 또는 축산부산물), 광물질원인 점토광물질 및 기호성 증진제로서 과일부산물 또는 당밀을 첨가할 수 있다. 보다 바람직하게는 미강, 맥강 및 밀기울로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나의 도정부산물을 전체 사료 중량 대비 10% 내지 40%로 첨가하고, 맥주박, 주정박, 비지 및 육계분으로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나의 산업부산물을 전체 사료 중량 대비 10% 내지 45%로 첨가하고, 점토광물질을 전체 사료 중량 대비 1% 내지 5%로 첨가하고, 과일부산물 또는 당밀 중 어느 하나를 전체 사료 중량 대비 1% 내지 10%로 첨가하고, 짚류 또는 건초를 전체 사료 중량 대비 5% 내지30%로 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 버섯폐배지는 톱밥주원료인 병재배버섯 폐배지, 폐면주원료인 균상재배버섯 폐배지, 옥공이주원료인 폐배지 또는 볏집주원료인 폐배지이다. 보다 바람직하게는 상기 버섯폐배지는 톱밥주원료인 병재배버섯 폐배지이다.

본 발명에 사용된 엔테로박터 루드위기 KU201-3(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P) 균주는 본 발명자들이 버섯폐배지에서 분리한 균주로서, 최적 성장을 위한 질소원으로는 대두박 1%와 탄소원으로는 sucrose 2% 이었다. 균 성장시 포자는 형성되지 않으며, 콜로니 형성 시 쌀과 같이 명도가 어두운 흰색을 띈다. 중온(36℃)에서 성장이 왕성하며, pH는 6~7 범위가 최적이다. 또한 본 발명에 따른 엔테로박터 루드위기(Enterobater ludwigii) KU201-3 균주는 2007년 12월 5일 농업생명공학연구원에 기탁번호 KACC91341P로 균주기탁되었다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1 > 버섯폐배지 종류별 성분 분석

1. 폐배지의 시료 채취 및 분석

전국적으로 발생되는 버섯 재배 부산물의 발생 현황, 화학적 특성 및 사료적 가치를 평가하기 위해 버섯 종류별과 재배 방식별로 충북 충주시, 청원군, 음성군, 괴산군, 진천군, 경북 문경시, 상주시 및 충남 부여시 일대에서 버섯농장 67곳을 현장 방문하여 새송이버섯 폐배지 40점, 팽이버섯 폐배지 6점, 느타리버섯 폐배지 65점 및 양송이버섯 폐배지 2점을 채취하였으며, 총 111점의 폐배지를 채취하였다.

모든 시료는 채취 전에 외관적 모습, 냄새, 배지의 주원료 및 물리적 특성에 관하여 관찰 기록하였으며, 대표적 시료를 확보하기 위하여 채취 시에는 균상 재배의 경우 여러 위치에서 조금씩 무작위 채취를 하여 1㎏을 채취하였으며, 병 재배 및 봉지 재배의 경우 각각의 봉지 또는 병을 2-3개씩 철저히 혼합하여 1kg정도를 채취하여 밀봉이 가능한 비닐봉지에 담아 얼음이 담겨있는 아이스박스에 보관하였으며, 신속히 실험실로 운반하여 향후 화학적 성분을 분석하기 위하여 -20℃ 냉동실에서 저장, 보관하였다. 공정분석화학자협회(Association of Official Analytical Chemists; AOAC) 및 반 소이스트(Van Soest) 법에 따라 일반조성분 및 중성세제 불용성 섬유(Neutral detergent fiber; NDF), 산성세제 불용성 섬유(Acid detergent fiber; ADF), 리그닌(lignin)을 분석하였다.

2. 폐배지의 물리적 특성

본 발명에서 사료로서의 이용성이 높은 느타리버섯, 새송이버섯, 팽이버섯폐배지는 재배 방식에 따라 병 재배, 균상 재배, 봉지 재배로 구분할 수 있었다. 병 재배는 주원료로 톱밥을 70-80% 사용하였고, 20-30%는 미강과 밀기울, 콘코브 등을 이용하였다. 균상 재배는 주원료로 폐면을 사용하였으며, 봉지 재배의 경우는 주로 톱밥 40±10%에서 비트펄프, 면실박 또는 면실피를 부원료로 사용하였다. 배합비율에 따라서 배출되는 폐배지의 성상은 다양하였다. 느타리버섯은 주로 균상 재배, 봉지 재배이며, 새송이버섯과 팽이버섯은 병 재배를 하는 등 폐배지는 재배 방식에 따라 다양한 형태로 배출되고 있었다.

폐배지는 배출시 주원료의 입자를 유지하고 있었으며, 원료에 비해 폐배지는 갈색을 띠며 균사의 성장에 따른 흰색 균사체를 관찰할 수 있었으며, 봉지 재배와 병 재배의 경우는 균사체가 폐배지에 골고루 퍼져 있으며, 균상 재배의 경우는 폐배지의 상층부에서 집중적으로 균사체가 관찰되었다. 배출 직후에 폐배지의 표면에서 곰팡이는 관찰되지 않았다. 폐배지 입자의 굳기는 원료에 비해 약했으며, 버섯 고유의 향이 폐배지에 배어 있었다.

재배방식에 따른 버섯폐배지의 밀도(wet density)는 표 1에 나타냈다. 재배방식에 따라 균상 재배 0.38, 병 재배 037, 봉지 재배가 0.42g/㎖ 수준이며, 유의적 차이는 없었다(P>0.05).

< 표 1 > 버섯 배양형태에 따른 버섯폐배지의 밀도

항목	배양 형태(cultivation type)
	병 재배형태1		봉지 재배형태2		균상 재배형태3
	n=18	SD	n=12	SD	n=13	SD
밀도	0.37	0.07	0.42	0.05	0.38	0.12

¹배양 성분 조성은 70~80% 톱밥, 10~20% 미강(rice bran) 및 10~20% 옥공이(corn cob).

²배양 성분 조성은 40~50% 톱밥, 20~30% 비트 펄프(beet pulp), 10~15% 면실박(cottonseed meal) 및 10~15% 면실피(cottonseed hulls).

³배양 성분 조성은 100% 폐면.

3. 폐배지의 화학적 특성

(1) 버섯 종류에 따른 폐배지의 특성

버섯폐배지의 화학적 성상은 버섯 종류에 따른 분류(표 2)와 재배방식에 따른 분류(표 3)로 나누어 비교 평가하였다. 버섯종류에 따른 분류에서 버섯폐배지의 건물함량은 느타리버섯 균상 재배의 경우 14-70%까지 다양하게 배출되었으며 이는 배출되는 시기와 재배 방식에 따라 변이도가 높았다. 중성세제 불용성 섬유(Neutral detergent fiber; NDF), 산성세제 불용성 섬유(Acid detergent fiber; ADF), 비섬유성 탄수화물(non-fibrous carbohydrate; NFC) 성분에 있어서 유의적 차이는 없었으며(P>0.05), 느타리버섯 폐배지는 NDF의 대부분이 ADF로 구성되는 특징이 있었다. 단백질 함량에 있어서는 느타리버섯 폐배지가 새송이버섯 폐배지, 팽이버섯 폐배지 보다 유의적으로 높았다(P<0.05). 전반적으로 버섯 종류에 따른 폐배지의 화학적 성분상의 차이는 크지 않았다.

< 표 2 > 버섯 종류에 따른 버섯폐배지의 화학적 조성¹

항목	새송이버섯 (Pleurotus eryngii)		느타리버섯 (Pleurotus osteratus)		팽이버섯 (Flammulina velutupes)
	n=15	SD	n=32	SD	n=4	SD
	%
중성세제 불용성 섬유 (Neutral detergent fiber)	75.4	4.5	69.8	9.6	77.2	5.4
산성세제 불용성 섬유 (Acid detergent fiber)	55.1	9.0	63.9	6.4	61.9	10.0
헤미셀룰로오스 (Hemicellulose)	20.3a	7.2	5.9b	5.1	15.4a	4.8
셀룰루오스 (Cellulose)	37.7	7.9	44.2	8.5	38.5	6.4
리그닌(Lignin)	17.5	6.2	19.7	6.0	23.4	4.3
비섬유성 탄수화물 (Nonfibrous carbohydrate)	9.4	3.0	9.9	6.0	5.9	3.4
조단백질 (Crude protein; CP)	7.6b	1.7	10.4a	2.2	7.6b	0.5
순단백질 (True protein)	65.1	7.3	68.9	10.5	62.8	5.3
비단백질 N (Non-protein N)	34.9	7.3	31.1	10.5	37.2	5.3
ADF-CP	32.8b	6.0	48.0a	11.8	31.3b	7.6
조지방 (Ether extract)	2.1a	0.9	0.9b	0.6	2.8a	1.7
조회분(Crude ash)	5.5	1.7	9.1	3.9	6.5	0.9
건물(Dry matter)	40.2b	5.8	32.9b	8.5	49.5a	4.7

¹ 건물 중량 기준.

^a,b 같은 줄내에 어깨문자가 서로 다른 평균들은 유의성(P<0.05) 있게 통계적으로 차이가 있음.

(2) 재배 방식에 따른 폐배지의 특성

재배방식에 따른 분류(표 3)에서 균상재배폐배지는 섬유소와 리그닌(lignin) 함량이 가장 낮으며(P<0.05), 비섬유성 탄수화물(non-fibrous carbohydrate; NFC) 함량이 가장 높은(P<0.05) 바람직한 특성을 보였으며, 중성세제 불용성 섬유(Neutral detergent fiber; NDF) 성분 중 헤미셀룰로오스(hemicellulose)가 가장 낮은(P<0.05) 수치를 보였으며, 중성세제 불용성 섬유(Neutral detergent fiber; NDF)의 대부분이 산성세제 불용성 섬유(Acid detergent fiber; ADF)였고, 회분(ash) 함량이 가장 높은(P<0.05) 특징이 있었다. 병재배 방식에 의해 배출된 폐배지는 NDF와 헤미셀룰로오스, 리그닌, 비단백질성 질소, 조지방과 건물 함량이 유의적으로 높았으며(P<0.05), 봉지재배폐배지는 단백질 함량이 유의적으로 높은(P<0.05) 특징이 있었다. 전반적으로 재배방식 중에서 균상재배 폐배지가 가장 바람직한 화학적 특성을 보였다.

< 표 3 > 버섯 재배 방식에 따른 버섯폐배지의 화학적 조성¹

항목	병재배 방식2		봉지재배 방식3		균상재배 방식4
	n=21	SD	n=13	SD	n=17	SD
	%
중성세제 불용성 섬유 (Neutral detergent fiber)	76.2a	4.6	75.2a	7.5	64.3b	8.1
산성세제 불용성 섬유 (Acid detergent fiber)	57.7b	9.6	65.0a	5.5	62.5ab	7.1
헤미셀룰로오스 (Hemicellulose)	18.6a	6.9	10.2b	2.7	1.9c	2.9
셀룰루오스 (Cellulose)	38.2b	7.2	41.2ab	4.89	46.7a	10.3
리그닌(Lignin)	19.5ab	6.4	23.8a	3.2	15.8b	5.2
비섬유성 탄수화물 (Nonfibrous carbohydrate)	8.2b	3.5	6.0b	5.2	13.6b	4.2
조단백질 (Crude protein; CP)	7.9b	1.7	11.6a	1.6	9.5b	2.3
순단백질 (True protein)	64.8b	7.3	74.6a	11.8	64.7b	7.1
비단백질 N (Non-protein N)	35.2a	7.3	25.4b	11.8	35.3b	7.1
ADF-CP	34.3b	8.4	51.9a	12.8	44.7a	10.8
조지방 (Ether extract)	2.1a	1.2	0.5c	0.2	1.2b	0.5
조회분(Crude ash)	5.6b	1.5	6.7b	2.4	11.4a	3.5
건물(Dry matter)	41.8a	6.8	36.9a	4.7	29.2b	9.2

¹ 건물 중량 기준.

²배양 성분 조성은 70~80% 톱밥, 10~20% 미강(rice bran) 및 10~20% 옥공이(corn cob).

³배양 성분 조성은 40~50% 톱밥, 20~30% 비트 펄프(beet pulp), 10~15% 면실박(cottonseed meal) 및 10~15% 면실피(cottonseed hulls).

⁴배양 성분 조성은 100% 폐면.

^a,b 같은 줄내에 어깨문자가 서로 다른 평균들은 유의성(P<0.05) 있게 통계적으로 차이가 있음.

< 실시예 2 > 버섯폐배지 및 혼합미생물을 이용하여 제조된 시험사료

1. 시험 사료 제조

혐기발효 버섯폐배지사료 제조를 위하여 충북 충주시 노은면 소재의 새송이 버섯 농장에서 오전에 배출된 신선한 톱밥 주원료 폐배지 2톤 분량을 실습농장으로 운반하여 시험에 사용하였다. 사용된 폐배지는 톱밥 49%, 미강 32%, 옥공이 19%로 조성된 버섯배지로서 운송 다음날 가로 20mm×세로 20mm 체경의 체로 선별하여 통과된 가루부분을 시험에 사용하였다. 버섯폐배지에서 분리된 카르복시메틸 셀룰라아제(carboxymethyl cellulase; CMCase)와 자일라나아제(xylanase)의 활력이 높은 균주인 엔테로박터 루드위기 KU201-3(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)를 본 발명에서의 생균제로 활용하였다. 대조구는 버섯폐배지에 균주를 접종하지 않은 상태이고, 처리구는 80ℓ들이 혼합기(Akita, Italy)를 이용하여 사전배양(PCB배지, 36℃, 12시간)된 엔테로박터 루드위기 KU201-3(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)를 버섯폐배지에 각각 0.25%(중량 기준)씩 총 1%를 철저히 혼합하였다. 대조구와 처리 구 모두 나무로 제작된 발효조(가로 1m, 세로 1m, 높이 1.2m)에 넣어 퇴적발효를 2006년 12월에 7일간 진행하였다. 시료 채취에 따르는 성분 변이를 최소화하기 위해서 나일론백(가로 28cm×세로 33cm, 1mm² 다공도)에 철저히 혼합된 시료를 넣어 발효조의 중간 높이에 삽입하였다. 퇴적발효 종료 후 폐배지의 외관적 성상으로서 곰팡이 발생 정도, 색, 냄새 등을 관찰하였다.

이렇게 퇴적발효된 혼합물을 혐기발효용 용기에 밀봉하여 실온에서 5일 이상 혐기발효를 진행하였다. 경우에 따라서는 당밀을 전체 중량 대비 1-5% 첨가할 수도 있다.

2. 제조된 시험사료의 외관적 성상

퇴적발효 2일부터 대조구와 처리구 모두 발효물의 상층 표면에 푸른 곰팡이가 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 곰팡이 생성은 표면 공기와의 접촉과 높은 함수율(64%) 때문인 것으로 사료되었다. 발효 7일째에 발효물의 개봉 시 내부 단면은 두 처리구 모두 가장자리로 흰곰팡이가 환을 형성하며 분포해 있었다. 대조구 발효조의 중앙부위에는 곰팡이 발생이 없었으며, 색깔은 갈색을 띠었고 양호한 산취를 확인할 수 있었다. 균처리구의 중앙부 발효물도 색깔은 대조구와 비슷한 갈색을 띠었고, 대조구보다 약간 낮은 산취를 띠었다. 실제 현장에서의 이용 시에는 발효기간이 단축되기 때문에 곰팡이 문제는 쉽게 해결될 것으로 보인다.

대조구의 내부온도는 발효 개시온도 18℃에서 1일째에 47℃까지 급격히 온도 가 올라 2일째에 50℃ 이상을 유지하였고, 7일째까지 최고 54.7℃까지 도달하였다. 균처리구는 발효 개시온도 18℃에서 2일째 38.9℃, 7일째 최고온도 48.4℃까지 대조구에 비해 다소 원만한 온도 상승을 보여주었다. 이는 전체 발효물의 1%(중량 기준)의 균주용액의 접종으로 인한 수분 함량의 증가 또는 발효조 위치에 따른 바람의 영향 때문인 것으로 판단되었다.

3. 제조된 시험 사료의 총 균수 및 효소 활력 측정

발효 전, 후의 총 균수 측정은 시료 25g(중량 기준)과 멸균수 50ml을 균질하여 연속적인 희석(serial dilution) 방법으로 희석한 후 희석액 0.1ml을 평판 계수 아가(plate count agar; PCA, 카제인 펩톤 5g, 효모 추출물 2.5g, 덱스트로즈 1.0g, 아가 15g)배지에 접종하여 도말하는 평판도말법으로 분석하였다.

각 처리구별 발효 전, 후의 효소활력을 분석하기 위해서 CMCase, 자일라나아제(xylanase) 활력은 디니트로살릭산법(dinitrosalicylic acid assay; DNS assay)(Miller, G. L. 1959. Anal. Chem. 31:426-428)으로 환원당을 측정하여 유닛(unit)으로 환산하였고, 락카아제(laccase) 활력은 모로호시(Morohoshi) 등의 방법으로, MnP 활력은 하(Ha)의 방법으로 측정하였다(Morohoshi, N. et al. 1985. Tokyo Univ. of Agri. and Tech. 21:101-105, Ha, H. C. 2001. Proc. Asian Mycol. Symp. 209-214). 발효 전후의 pH는 pH 미터(HI9321, Hanna Instrument, Portugal)를 이용하여 측정하였다.

대조구와 처리구의 발효 전과 후의 총 균수와 pH는 표 4에 제시하였다. 발효 전과 비교해서 발효 후에는 대조구와 균처리구 모두 총 균수는 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 이는 발효과정에서 발생된 고온의 발효열 때문인 것으로 사료되었다. 발효 후 총 균수는 처리구가 대조구에 비해 수치는 높았으나 유의적 차이는 없었다(P>0.05). 양 처리구 공히 발효 후의 pH 감소 현상은 저장기간 동안 미생물에 의한 발효 작용에 의해 산(acid)이 생성된 때문인 것으로 사료 되었다. 결과적으로 실험에 이용된 균주는 낮은 산도(3.9~4.0)의 환경에서도 잘 견디는 것으로 판단되었다.

< 표 4 > 대조구와 처리구의 발효 전후의 pH, 총 균수 및 효소 활성¹⁾

항목	대조구			처리구
	발효전	발효후	표준편차	발효전	발효후	표준편차
pH	4.4	3.9	0.1a	4.5	4.0	0.1b
총균수2)	8.1	5.3	0.3a	8.0	5.6	0.2b
셀룰로오스 분해효소
CMCase (unit/ml)	1,271.1	409.0	29.7a	1,182.8	1,045.5	60.6bc
자일라나아제 (unit/ml)	2,014.4	523.6	68.8a	1,722.7	2,011.5	87.2bc
리그닌 분해효소
락카아제 (unit/min)	5.6	0.4	0.2a	5.2	0.5	0.2b
MnP (10－4unit/sec)	2,299.0	5.9	131.0a	2,336.0	0.1	159.0b

¹⁾ 6 반복의 평균.

²⁾ log₁₀ cfu/g : 콜로니 형성 단위/1g 샘플중량.

^a) 대조구 대비 발효 전후의 차이(P<0.05).

^b)처리구 대비 발효 전후의 차이(P<0.05).

^c) 발효대조구와 발효처리구의 차이(P<0.05).

발효 전과 후의 섬유소 분해효소의 활력에 있어서(표 4), 셀룰로오스(cellulose) 분해효소인 CMCase의 활력은 대조구와 처리구 모두 발효가 진행됨에 따라 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 대조구의 경우 발효 후의 CMCase 활력은 발효 전의 32% 수준까지 감소한 반면, 발효 후 균처리구는 발효 전 활력의 88% 수준까지만 감소하여 결과적으로 균처리를 함에 따라 CMCase의 활력이 대조구보다 2.5배 정도 높게 유지되었다. 이는 총 균수가 처리구와 대조구 모두 발효 후에 유의적으로 감소하여 비슷한 수치를 나타내었으나, 처리구에서는 온도가 50℃ 이상에서도 성장이 가능한 호열성(thermophilic) 균주가 발효진행에 따라 상대적으로 우점하여 높은 CMCase의 활력을 유지한 것으로 판단되었다. 자일라나아제(Xylanase)는 발효가 진행됨에 따라 대조구에서는 유의적으로 감소하여(P<0.05) 발효 전의 약 26% 수준으로 감소한 반면, 처리구에서는 발효 전보다 약 17% 정도 증가하였다(P<0.05). 발효 후 자일라나아제(xylanase) 활력은 처리구가 대조구보다 4배 가량 더 높게 유지되었다(P<0.05).

CMCase는 엑소-β-1,4-글루카나아제(exo-β-1,4-glucanase), β-글루코시다아제(β-glucosidase)와 함께 셀룰라아제(cellulase)계 구성 효소이며, 자일라나아제(xylanase)는 헤미셀룰로오스(hemicellulose)의 구성성분인 자일란(xylan)과 리 그닌(lignin) 골격인 자일란(xylan)을 분해한다(Campbell, G. L. 및 Bedford, M. R. 1992. A review. Can. J. Anim. Sci. 72:449). CMCase와 자일라나아제(xylanase)를 동시에 사용시 식물세포벽 구성물질을 효과적으로 분해할 수 있으며(정 등. 2003. 한국미생물생명공학회지 31(4):383-388), 본 발명의 처리구에서 CMCase의 활력이 대조구보다 훨씬 높은 수치를 유지한 점과 자일라나아제(xylanase)의 활력이 처리구에서는 대조구와는 반대로 발효 후에서 증가한 점을 고려한다면 새송이버섯 폐배지를 발효시 섬유소 분해성 균처리는 세포벽 구성물질의 분해에 유의적 효과가 있는 것으로 사료되었다. 본 발명에서 리그닌 분해효소인 락카아제(laccase)와 MnP의 활력은 대조구와 처리구 모두 뚜렷이 감소하여(P<0.05) 균주의 첨가가 리그닌(lignin) 분해에는 긍정적 영향을 주지 않는 것으로 판단되었다.

< 실시예 3 > 버섯폐배지 및 혼합미생물을 이용하여 제조된 시험사료의 면양대사시험

1. 공시동물 및 처리구

본 실험에서는 소의 모델 동물로서 면양을 이용하였다. 면양대사시험은 평균 체중 54.8kg의 숫 면양 6두를 대조구와 처리구별 체중이 비슷하도록 각각 3두씩 특수제작된 대사틀에 넣고 스위치-백(switch- back) 방식으로 동일 면양이 특정 처리구에 반복 이용되지 않도록 하여 2회 시행하였다. 배합사료(농협중송아지사료), 볏 짚 그리고 버섯폐배지가 각각 70:15:15(건물기준)의 비율로 총 850g(건물기준)을 면양에게 급여하였으며, 대조구에게는 균을 첨가하지 않고 발효한 버섯폐배지를, 처리구에게는 균을 첨가하여 발효한 버섯폐배지를 각각 동일량 급여하였다. 전체 사료의 급여량은 모든 면양이 남기지 않는 수준으로 동일하게 제한하였으며, 미국 국가과학위원회(National Research Council; NRC)의 면양 영양소 요구량에 준하여 급여하였다(National Research Council. 1985. 6th rev. ed., National Academy Press, Washington, D. C., USA). 시험에 사용된 각 사료(배합사료, 볏짚, 버섯폐배지)의 화학적 성분은 표 5에, 각 시험사료의 배합비와 화학적 성분은 표 6에 각각 제시하였다.

< 표 5 > 면양에 급여한 사료의 화학적 조성¹⁾

항목	배합사료	볏짚	발효된 버섯폐배지2)
			대조구	처리구
	%
건조물	87.0	85.9	36.8	35.8
유기물	93.1	89.0	93.8	94.5
에테르 추출물	3.3	0.8	1.6	1.4
조단백질 (crude protein)	14.2	7.4	8.8	8.7
순단백질/조단백질	84.4	86.3	66.0	69.6
비단백질N/조단백질	15.6	13.7	34.0	30.4
ADF-CP/CP	15.6	54.2	45.6	46.6
중성세제 불용성 섬유 (Neutral detergent fiber)	28.0	79.7	80.7	81.9
산성세제 불용성 섬유 (Acid detergent fiber)	13.0	51.2	66.2	67.8
헤미셀룰로오스	15.0	28.4	14.4	14.1
조 섬유	15.8	41.5	56.7	55.9
가용 무질소 화합물	59.9	39.3	26.6	28.5
조 회분	6.9	11.0	6.2	5.5

¹⁾건물기준.

²⁾발효된 대조구 또는 처리구.

< 표 6 > 면양에 급여한 시험사료의 구성성분 및 화학적 조성¹⁾

항목	대조구	처리구
구성성분(%)
배합사료	70.0	70.0
볏짚	15.0	15.0
버섯폐배지 대조구2)	15.0	-
버섯폐배지 처리구3)	-	15.0
화학적 조성 (%)
건조물	72.1	71.5
유기물	92.6	92.7
조 단백질	12.4	12.3
에테르 추출물	2.7	2.6
중성세제 불용성 섬유	43.6	43.8
산성세제 불용성 섬유	26.7	27.0
헤미셀룰로오스	16.9	16.8
조 섬유	25.8	25.7
무 질소 추출물	51.8	52.1
조 회분	7.4	7.3

¹⁾건물기준.

²⁾혼합미생물을 처리하지 않은 발효된 버섯폐배지 대조구.

³⁾혼합미생물을 처리한 발효된 버섯폐배지 대조구.

2. 대사시험 및 시료 채취

대사시험은 2회에 걸쳐 대사틀 적응기간 7.5일, 사료 전환기 2.5일, 사료적응기 14일, 시료 채취기간 5일 동안 각각 수행되었으며, 시료 채취기간 동안에는 급여 사료의 잔량, 분과 뇨를 각각 채취하였다. 24시간 간격으로 5일 동안 전량 채 취한 분은 60℃ 건조 오븐(drying oven)에서 48시간 동안 건조한 후 면양별로 지정한 용기에 모아졌으며, 채취기간 종료 시에 철저히 혼합한 후 무게를 측정하고, 일정량을 채취하여 1mm 크기 이하로 분쇄하여 분석에 사용하였다. 뇨는 24시간 간격으로 50% H₂SO₄ 용액 15 ml이 첨가된 플라스틱 용기 내에 수집하여, 가장 많은 뇨의 량을 측정한 후 그것을 기준으로 모든 면양의 뇨의 량을 동일하게 증류수로 첨가하여 매일 2%씩을 5일 동안 별도의 플라스틱 용기에 채취하여 향후 분석을 위해 냉장 보관하였다.

각 시행의 채취기간 종료 후 다음날 위액을 채취하였다. 위액은 사료 급여 2시간 경과 시에 구강을 통해서 위관(stomach tube)을 삽입하여 약 200ml을 채취하여 4겹의 거즈로 여과한 다음 pH를 측정하였다. 면양의 행동 양상을 측정하기 위해서 각 시행마다 시료채취기간 중 하루를 택하여 캠코더(camcorder; GR-DVP3KR, JVC, Japan)를 이용하여 24시간 동안 촬영하였다. 이를 근거로 면양의 일일 섭취시간, 음수시간, 반추시간, 총 저작시간, 수면시간, 휴식시간 등을 각 면양별로 측정하였다.

3. 화학적 분석

시료는 분석을 위하여 냉장고에서 녹인 다음, 건조물은 60℃ 건조 오븐에서 48시간 건조한 후 측정하였고, 조단백질, 조지방, 회분 및 산성세제 불용성 섬유는 공정분석화학자협회(Association of Official Analytical Chemists; AOAC) 방법에 따라, 중성세제 불용성 섬유는 반 소이스트(Van Soest) 방법에 따라 분석하였다. 순단백질은 5% 트리클로로아세틱산(trichloroacetic acid) 용액에서 침전되는 양으로, 비 단백질 질소(Non Protein Nitrogen; NPN)는 조단백질에서 순단백질을 뺀 양으로 구하였다. 산성세제 불용성 섬유-조단백질(ADF-CP)은 시료의 산성세제 불용성 섬유(ADF)를 합쳐서 조단백질(CP) 성분을 분석하여 구하였다. 비 섬유성 탄수화물(Non-fibrous carbohydrate; NFC)는 [유기물-(조단백질+조지방+중성세제 불용성 섬유)] 공식으로 구하였다. 반추위 pH는 pH 미터(HI 9321, Hanna Instrument, Portugal) 상에서 측정하였다.

4. 통계적 분석

통계분석을 위하여 일반선형모델(General Linear Model)을 이용하였다. 발효성상은 일원배치분산분석(one-way ANOVA)를, 면양대사시험은 이원배치분산분석(two-way ANOVA)을 이용하여, 두 개 평균간 비교는 스튜던타이즈드-t-시험(studentized-t test)을 이용하여 분석하였다(Statistix7. 2000. User??s Manual. Analytical Software, Tallagassee, FL, USA).

5. 결과

(1) 면양의 저작활동 및 반추위 pH

면양의 일일 행동 양상을 분석한 결과(데이터 미제시), 반추시간은 대조구가 일일 376.7분, 처리구가 366.7분으로 처리구간 차이가 없었다(P>0.05). 섭취시간을 포함하는 총 저작시간 또한 처리구별 차이가 없었다(P>005). 저작 및 반추시간은 사료의 입자도에 영향을 받고, 전체 사료의 10% 수준에서 입자도가 큰 볏짚을 급여시 반추시간은 정상에 가까운 것으로 보고한 바 있다(Edrman, R. A. 1988. a review. J. Dairy Sci.71:3246-3266, Mertens, D. R. 1997. J. Dairy Sci. 80:1463-1481, 곽완섭 등. 2003. 한국동물자원과학회지 45(4): 607-616). 따라서 본 발명에서 사용한 대조구와 처리구 모두 볏짚의 급여량이 전체 사료의 15% 수준이었으며, 유효섬유소(effective fiber) 함량에 있어서도 처리구별 차이가 없었고, 사료급여 2시간 후 반추위 pH는 대조구 6.82, 처리구 6.81로 양호한 수치를 보였으며, 처리구간 차이가 없었다(P>0.05). 이러한 결과들을 근거로 하여 판단 컨데 본 발명에서의 폐배지 급여수준에서는 면양의 행동 양상과 반추활동은 정상적인 것으로 판단되었다.

(2) 영양소 소화율

처리에 따른 영양소 소화율은 표 7에 제시하였다. 발효 시 섬유소분해성 균주를 첨가하여 처리함에 따라 폐배지를 함유하는 전체 사료의 회분(P=0.051), 무 질소 추출물(P=0.071), 헤미셀룰로오스(P=0.087), 중성세제 불용성 섬유(P=0.096)의 전장 소화율은 증가하는 경향이었다. 본 발명에서 전체 사료에 대한 버섯폐배지의 비율은 건물 15% 수준이었으며, 이 비율이 증가할수록 생균제의 첨가 효과에 따른 소화율 개선효과는 뚜렷하게 증가할 것이다. 특히 회분 소화율의 유의적 증가 현상은 폐배지의 무기성 광물질이 첨가한 발효 미생물에 의해 미생물내의 유기성 광물질로 전환되어 결과적으로 체내 이용성이 증가한 때문인 것을 예측되었다.

< 표 7 > 면양 급여 사료에 대한 영양소 소화율과 영양소의 섭취량 ^{1, 2)}

항목	대조구	처리구	표준편차	P 수치3)
영양소 소화율	%
회분	19.19	22.02	1.20	0.051
무 질소 추출물	76.10	77.44	0.65	0.071
헤미셀룰로오스	63.90	66.86	1.54	0.087
중성세제 불용성 섬유	48.10	50.55	1.31	0.096
유기물	67.60	68.86	0.85	0.175
건조물	63.92	65.27	0.98	0.204
산성세제 불용성 섬유	38.15	40.28	1.61	0.221
에테르 추출물	88.43	89.42	0.83	0.268
조 섬유	49.31	50.89	1.39	0.284
조 단백질	65.45	65.80	1.14	0.764
영양소 섭취량	g/5일
무 질소 추출물	1,679.5	1,708.9	13.3	0.054
회분	60.1	69.0	4.0	0.061
중성세제 불용성 섬유	893.8	939.4	23.9	0.089
헤미셀룰로오스	459.0	480.1	11.4	0.096
유기물	2,661.4	2,710.9	33.4	0.172
산성세제 불용성 섬유	434.9	459.2	18.1	0.211
건조물	2,716.5	2,773.7	41.9	0.205
조 섬유	539.3	556.4	15.6	0.301
에테르 추출물	99.6	100.6	1.0	0.313
조 단백질	343.1	345.0	6.0	0.768

¹⁾건물기준.

²⁾ 6번의 평균.

³⁾ 스튜던타이즈드-t-시험(studentized-t test)의 P 수치(P-value).

(3) 체내 질소 균형

대조구와 처리구의 체내 질소 균형은 표 8에 제시하였다. 처리구는 대조구에 비하여 일일 단백질(질소) 섭취량, 배설량, 흡수량 및 축척율에 있어서 차이가 없 었다(P>0.05). 본 발명에서는 처리구별 같은 수준의 질소를 섭취한 결과, 체내 질소 균형에 있어서도 별다른 차이가 없었다.

< 표 8 > 대조구 및 처리구의 면양 급여에 따른 질소 균형

항목	대조구	처리구	표준편차
섭취량 (g/일)	16.78	16.78	0.01
배설량 (g/일)
분(Fecal)	5.80	5.74	0.19
뇨(Urinary)	8.97	9.17	0.59
총	14.77	14.90	0.56
흡수량 (g/일)	10.98	11.04	0.19
축적율
g/d	2.01	1.87	0.56
% 섭취량	11.97	11.17	3.32
% 흡수량	18.46	16.88	5.18

< 실시예 4 > 버섯폐배지 및 혼합미생물을 이용하여 제조된 혼합발효조사료

1. 시험 사료 제조

혐기발효 버섯폐배지사료 제조를 위하여 충북 충주시 노은면 소재의 새송이 버섯 농장에서 오전에 배출된 신선한 톱밥 주원료 폐배지 2톤 분량을 실습농장으로 운반하여 시험에 사용하였다. 사용된 폐배지는 톱밥 49%, 미강 32%, 옥공이 19%로 조성된 버섯배지로서 운송 다음날 가로 20mm×세로 20mm 체경의 체로 선별하여 통과된 가루부분을 시험에 사용하였다. 버섯폐배지에서 분리된 카르복시메틸 셀룰라아제(carboxymethyl cellulase; CMCase)와 자일라나아제(xylanase)의 활력이 높은 균주인 엔테로박터 루드위기 KU201-3(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)를 본 발 명에서의 생균제로 활용하였다. 80ℓ들이 혼합기(Akita, Italy)를 이용하여 사전배양(PCB배지, 36℃, 12시간)된 엔테로박터 루드위기 KU201-3(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)를 버섯폐배지에 각각 0.25%(중량 기준)씩 총 1%를 철저히 혼합하였다. 수분조절제이자 에너지원인 도정부산물(미강, 맥강 또는 밀기울 등)을 전체 중량 대비 10~40%, 질소원인 산업부산물(맥주박, 주정박, 비지 또는 축산부산물)을 전체 중량 대비 10~45%, 광물질원인 점토광물질을 전체 중량 대비 1~5% 및 기호성 증진제로서 과일부산물 또는 당밀을 전체 중량 대비 1~10% 첨가하고, 짚류 또는 건초를 전체 중량 대비 5~30% 첨가 하였다. 그 후, 유산균(Lactobacillus plantarum) 및 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 배양배지에 배양하여 혼합물에 전체 중량 대비 0.25% 내지 1%로 혼합하였다.

나무로 제작된 발효조(가로 1m, 세로 1m, 높이 1.2m)에 넣어 퇴적발효를 7일간 진행하였다. 시료 채취에 따르는 성분 변이를 최소화하기 위해서 나일론백(가로 28cm×세로 33cm, 1mm² 다공도)에 철저히 혼합된 시료를 넣어 발효조의 중간 높이에 삽입하였다. 이렇게 퇴적발효된 혼합물을 혐기발효용 용기에 밀봉하여 실온에서 최장 60일 동안 혐기발효를 진행하였다.

2. 혼합발효조사료의 화학적 성분

사료영양적 또는 화학적 성분은 표 9에 제시되어져 있다. 사료영양적 가치에 있어서 적정 수준의 단백질(10~15%)과 광물질을 함유하면서, 에너지가를 증강시킨 고섬유성 반추가축용 발효조사료로서의 특징을 가진다.

< 표 9 > 혼합발효조사료의 화학적 성분

항목	범위(%)
건물	30~50
중성세제불용성섬유소	61.5~67.9
산세제불용성섬유소	42.8~48.8
비섬유성탄수화물	5.5~10.8
조단백질	10~15
미분해단백질/조단백질	22~28
조지방	1.2~4.4
조회분	12.5~13.9
칼슘	0.66~1.20
인	0.74~1.00
유효섬유소(eNDF)	62.1~64.6
총가소화영양소(TDN)	49~55

< 실시예 5 > 버섯폐배지 및 혼합미생물을 이용하여 제조된 혼합발효조사료의 적용

1. 면양 대사 실험을 통한 에너지가 측정

1) 실험 방법

완전혼합발효조사료의 가소화영양소총량(Total Digestible Nutrients; TDN)(에너지가) 측정을 위한 실험설계에 있어서 평균 체중 55±2kg의 수 면양 6두를 대조구와 시험사료별로 각 3두씩 완전 임의로 할당하여 6개의 대사틀에 넣고 대조구로서 기초 사료(호밀짚(rye straw) 40% + 농후사료 60%)를, 시험구는 전체급여량의 70%를 기초사료(호밀짚(rye straw) 40% + 농후사료 60%)로, 그리고 혼합발효 조사료는 30% 급여하여 영양소 소화율을 측정하였고, 차이 비교 방식(difference method)으로 TDN(총가소화영양소, %)을 구하였다.

2) 실험 결과

완전혼합발효조사료의 영양소 소화율과 에너지가(TDN)는 표 10에 제시하였다. 반추동물에 의한 에너지가(TDN; %)는 약 49~53%로서 볏짚 또는 라이짚의 39~47% 보다 더 높은 수준을 보였다. 이는 반추동물의 조사료원으로서 기존의 볏짚이나 수입건초(특히 라이짚, 톨페스큐 건초)보다 에너지가가 높고, 사료영양적 가치가 뛰어남을 증명해 주고 있다.

< 표 10 > 혼합발효조사료의 영양소 소화율과 에너지가(TDN)

항목	혼합발효조사료	볏짚	라이짚
영양소 소화율 (%)
건물	44.3
조단백질	42.9
조지방	91.6
조섬유소	43.8
가용무질소화합물	56.7
TDN(총가소화영양소, %)	48.8~531)	39-452)	472)

¹⁾ 상기한 영양소 소화율로 계산된 수치임.

²⁾ 인용문헌 : 한국표준사료성분표. 2007. 농촌진흥청, 축산과학원

2. 번식 한우 사양 실험

(1) 혼합발효조사료 공급시 호밀짚 대비 섭취량 비교

1) 실험 방법

본 실험은 충북 충주시 소재 한우농장에서 평균체중 390kg의 한우 암소 7두를 공시하여 2007년 8월 14일 ~ 8월 21일까지 7일간의 실험준비기간 동안 번식우 입식, 구충 및 제각을 실시하였다. 예비실험기간은 2007년 8월 22일 ~ 9월 11일까지 21일간 진행하였으며, 이 기간 동안 실험축이 축사환경과 사료에 적응하게 하였다. 본 실험은 2007년 9월 12일 ~ 10월 11일까지 1개월간 진행하였다. 대조구에는 배합사료와 호밀짚(rye straw)을 급여하였으며, 처리구에는 조사료원으로 혼합발효조사료를 급여하였다.

최초 사료 급여 기준은 대조구는 체중 대비 배합사료를 0.68%, 건초(rye straw)를 0.87%, 총 1.55%(체중 대비)를, 혼합발효조사료 시험구 1은 배합사료를 0.68%, 혼합발효조사료를 1.30%, 총 1.98%(체중 대비)를, 혼합발효조사료 시험구 2는 배합사료를 0.42%, 혼합발효조사료를 1.02%, 총 1.44%(체중 대비)를 급여하였다.

2) 실험 결과

표 11 에 제시된 바와 같이, 시험기간 동안 공급된 혼합발효조사료의 잔량은 없었고, 대조구는 두당 일일 3kg을 급여하였을 때 두당 평균 0.5kg의 잔량이 있었다. 건물섭취량으로 비교하여도 조사료 섭취는 혼합발효조사료가 호밀짚(rye straw) 보다 더 많았고, 이는 더 양호한 기호성을 증명해주고 있다.

< 표 11 > 처리별 사료 섭취량(두당 일일 Kg)

처리	배합사료	호밀짚	혼합발효조사료
습물기준
대조구	2.4	2.5
시험구 1	2.4		6.5~7.0
시험구 2	2.4		8.5~9.0
건물기준
대조구	2.1	2.2
시험구 1	2.1		3.6~3.9
시험구 2	2.1		4.7~5.0

(2) 혼합발효조사료 공급시 볏짚 대비 섭취량 비교

1) 실험 방법

상기 (1)에서와 동일한 방법으로 실험을 수행하였다. 단, 대조구로는 배합사료와 볏짚을 혼합하여 급여하였고, 시험구 1은 배합사료와 볏짚에 혼합발효조사료를 추가하여 급여하였으며, 시험구 2는 배합사료와 혼합발효조사료를 혼합하여 급여하였다.

2) 실험 결과

대조구와 시험구 공히 배합사료를 일일 두당 2.4kg(건물 2.11kg 급여, 체중 대비 0.59% 수준) 급여하고, 혼합발효조사료를 단독 조사료로 급여하였을 때 일일 두당 13kg(습물 기준, 7.2kg 체중의 2.1% 수준)까지 섭취하였다. 이때 대조구는 건초(rye straw)을 일일 두당 3kg를 먹지 못하였다. 결과적으로 기존의 조사료원 즉 볏짚이나 수입건초(rye straw)의 기호성이 낮아 부족한 영양소를 고에너지 고단백질 배합사료로 더 많이 보충하여야 한다는 점을 확인할 수 있었다(도 1).

또한 분만시 이상적 신체충실지수(body condition score, BCS)란 젖소의 살붙음 정도를 수치화한 것으로 1에서 9까지의 점수를 사용한다. 1점은 피골이 상접한 아주 마른 상태이며 숫자가 증가할수록 소는 점점 살이 붙는 것으로 이해한다. 최고수치인 9점은 소가 비육 돼지처럼 과비가 되어 있는 것을 의미한다.분만시 이상적 신체충실지수(body condition score, BCS)에 있어서는 최초 BCS 4.5에서 5.5의 분포에 있던 대체우들은 혼합발효조사료 급여 시 목표 BCS인 6에 무난히 도달하였고, 한두만 체질상 5.5의 BCS를 보였다. 결과적으로 혼합발효조사료의 대량 급여와 약간의 배합사료 보충만으로도 대체우들은 증체량이 증가하였고 분만 전 이상적인 BCS 수치에 성공적으로 도달하였다. 분만은 실험구 4두 모두 순산이었고, 송아지 체중은 수송아지 28~28.5kg, 암송아지 24.5Kg으로서 평균 이상의 생시 체중을 보여주었고, 포유 상태도 양호하고, 분만 후 BCS도 균형잡힌 혼합발효조사료 영양수준으로 양호한 상태를 보여주었다.

(3) 혼합발효조사료 섭취 시의 한우 행동(반추) 패턴 평가

상기 (1)에서와 동일한 방법으로 실험을 수행하였다. 단, 대조구로는 배합사료와 라이짚을 혼합하여 급여하였고, 시험구 1은 배합사료와 라이짚에 혼합발효조사료를 추가하여 급여하였으며, 시험구 2는 배합사료와 혼합발효조사료를 혼합하여 급여하였다. 섭취량은 상기 (2)에서와 동일한 조건으로 하였다. 그 실험결과는 표 12에 나타냈다.

< 표 12 > 섭취 사료 종류에 따른 일일 암소 행동 패턴

	대조구(%)	시험구 1(%)	시험구 2(%)	SE	P-value
식이(Eating)	10.8	18.8	18.1	1.7a	0.0006
수분섭취(Drinking)	0.78	1.30	1.65	0.35a	0.04
반추(Ruminating)	30.6	32.6	36.6	2.7	(a=0.11) (b=0.16)
휴식(Resting)	47.0	39.8	36.9	4.2a	0.04
수면(Sleeping)	10.9	7.6	6.7	2.2	(a=0.07)

^a) 대조구는 시험구 1 및 시험구 2와 유의적 차이가 있었다(P<0.05).

^b) 시험구 1은 시험구 2와 유의적 차이가 있었다(P<0.05).

그 결과, 표 12에 제시된 바와 같이 혼합발효조사료는 많이 먹은 만큼 물도 많이 마신다. 많이 먹은 만큼 반추시간도 길어지고, 반추시간은 휴식과 자는 시간과 반비례한다. 혼합발효조사료 급여구의 반추시간은 오히려 건초 급여 시보다 더 길었다. 따라서 혼합발효조사료는 라이짚과 비교해서 일일 섭취시간이 증가하고, 반추시간 또한 증가하였다.

따라서 본 발명에 따른 혼합발효조사료는 값비싼 볏짚 및 수입조사료를 100% 대체 가능하고, 사료영약적 가치를 향상시키며 동물기호성을 개선할 수 있었다. 또한 발효 생균제 공급을 통한 생체 이용성 향상으로 동물 건강도 증진시킬 수 있었다. 본 발명의 혼합발효조사료를 급여하였을 경우, 번식우의 번식률을 향상시켰으며 육성비육우의 증체율과 사료효율을 향상시켰다. 이러한 결과들을 토대로 본 발명에 따른 혼합발효조사료가 가축 사료로서 우수하다는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 버섯폐배지에 엔테로박터 루드위기 KU201-3(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)를 혼합하고, 수분조절제이자 에너지원인 도정부산물(미강, 맥강 또는 밀기울 등), 질소원인 산업부산물(맥주박, 주정박, 비지 또는 축산부산물), 광물질원인 점토광물질, 기호성 증진제로서 과일부산물 또는 당밀, 짚류 또는 건초를 첨가 하고 유산균(Lactobacillus plantarum) 및 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 배양배지에 배양하여 혐기발효시킨 가축용 발효조사료를 제공하는 것이다. 톱밥주원료의 버섯폐배지의 혐기발효시 섬유소 분해성 미생물처리는(1%, 중량 기준) 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 분해효소의 활력을 2~4배 정도 증가시켜 주었고, 미생물 처리한 버섯폐배지를 건물 15% 수준에서 볏짚의 50%를 대체하여 면양에게 급여하였을 때 광물질, 가용무질소화합물 및 섬유소의 전장 소화율을 증가시키는 경향이 있었으며, 각종 영양소 소화율은 처리구에서 일률적으로 더 높은 수치를 보였다. 미생물 처리한 폐배지의 급여수준이 증가하면 할수록 전체 사료의 영양소소화율 증가 효과는 배가될 것으로 예상된다. 따라서 이를 이용하여 향후 반추동물에 의한 버섯폐배지 영양소의 체내 이용성이 향상된 가축용 발효조사료를 제조할 수 있다.

도 1는 건초와 혼합사료조사료를 혼합하여 섭취시켰을 때와 혼합사료조사료 단독으로 섭취시켰을 경우 섭취량을 비교한 것이다.

Claims (3)

1. a) 버섯폐배지를 수거하고 이물질을 제거하는 단계;

   b) 엔테로박터 루드위기 KU201(Enterobacter ludwigii)(KACC91341P), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 및 바실러스 세레우스(Bacillus cereus)를 배양배지에 배양하는 단계;

   c) 상기 a) 단계에서 이물질이 제거된 버섯폐배지에 상기 b)단계에서 배양된 배양물을 접종하는 단계;

   d) 유산균(Lactobacillus plantarum) 및 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 배양배지에 배양하여 상기 c)단계를 거친 혼합물에 혼합하는 단계; 및

   e) 상기 d) 단계를 거친 혼합물을 밀봉처리하여 혐기발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 가축용 발효조사료 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 c) 단계의 배양물은 전체 중량 대비 0.25% 내지 1%로 접종하고 상기 d) 단계의 유산균 및 효모 배양물은 전체 중량 대비 0.25% 내지 1%로 혼합하는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 가축용 발효조사료 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 c) 단계를 거친 혼합물에 미강, 맥강 및 밀기울로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나의 도정부산물을 전체 사료 중량 대비 10% 내지 40%로 첨가하고, 맥주박, 주정박 및 비지로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나의 산업부산물을 전체 사료 중량 대비 10% 내지 45%로 첨가하고, 점토광물질을 전체 사료 중량 대비 1% 내지 5%로 첨가하고, 과일부산물 또는 당밀 중 어느 하나를 전체 사료 중량 대비 1% 내지 10%로 첨가하고, 짚류 또는 건초를 전체 사료 중량 대비 5% 내지 30%로 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 버섯폐배지를 이용한 가축용 발효조사료 제조방법.

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