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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.49 No.1 pp.137-146
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2015.49.1.137

Effect of Dietary Garlic-husk Probiotics on Laying Hens Performance and Egg Quality

Se-Min Chun1, Sam-Churl Kim1,2, Seon-Tea Joo1,2, Han-Sul Yang1,2*
1Div. of Applied Life Science Graduate School(BK 21 Plus), Gyeongsang National University, Jinju, 660-701, Republic of Korea
2Inst. of Agriculture and Life Science, Gyeongsang National University, Jinju, 660-701, Republic of Korea
Corresponding author : Han-Sul Yang, Tel: +82-55-772-1948, Fax: +82-55-772-1949, hsyang@gnu.ac.kr
July 11, 2014 October 29, 2014 January 19, 2015

Abstract

This study was conducted to investigate the effects of dietary garlic-husk (GH) probiotics on the increasing of performance in lay hens and quality properties of egg. A total of 144, 60 week old Hy-line Brown lay hens were assigned to one of the following four dietary treatment; control (basal diet), T1 (basal diet with 0.5% GH probiotics), T2 (basal diet with 1.0% GH probiotics), and T3 (basal diet with 1.5% GH probiotics) for 4 weeks. Egg weight (g) was not significantly different among treatment (P>0.05). However, feed intake (g/day) was significantly higher in the 0.5% and 2% GH probiotics than the control (P<0.05). Dietary supplementation with GH probiotics led to increased egg production (%) in laying hens (P>0.05). Increasing the level of GH probiotics supplementation resulted in higher egg production values. Egg quality such as eggshell strength, eggshell thickness, albumin height and haugh unit values tended to be improved as in increase of GH supplementation as dietary supplementation with GH probiotics, but was not significantly different (P<0.05). Dietary supplementation with T2 resulted in significantly higher sulfur-containing amino acid value in egg yolk compared with other treatment samples but was not significantly different between the control (P>0.05). There was a linear increase in unsaturated fatty acid values with increasing levels of dietary GH probiotics, which was significantly higher in the T3 treatment sample (P<0.05).


마늘껍질 생균제 급여가 산란계의 생산성 및 계란 품질에 미치는 영향

천 세민1, 김 삼철1,2, 주 선태1,2, 양 한술1,2*
1경상대학교 응용생명과학부
2경상대학교 농업생명과학연구원

초록

본 연구는 마늘껍질 생균제 급여가 산란계의 생산성 및 계란 품질에 미치는 영향을 구명하고자 실시 하였다. 60주령의 산란계(Hy-line Brown)를 4개 처리구(control, T1, T2 및 T3)로서 처리당 6반복, 반복 당 6수씩 총 144수를 공시하였다. 시험구인 T1, T2 및 T3는 마늘껍질 생균제를 각각 0.5%, 1.0%, 2%를 첨가하여 4주간 급여하였으며, 산란계의 생산성 및 계란 품질을 분석하였다. 난중은 처리 구들간 유의차가 없었으나, 사료섭취량은 대조구에 비해 마늘껍질 생균제 0.5%와 2% 급여구인 T1 및 T3에서 높게 나타났다(P<0.05). 계란생산량은 모든 마늘껍질 생균제 급여구에서 대조구에 비해 높게 나타났으며, 마늘껍질 생균제 급여량이 증가할수록 계란 생산량 또한 증가하였다(P<0.05). 계란품질을 평가하는 난각강도, 난각두께, 난황높이 및 haugh unit 값에선 유의차가 없었으나(P<0.05), 마늘껍질 생균제 급여시 증가됨을 확인하였다. 난황 내 아미노산 조성 결과, T2에서 높은 황함유아미노산 값을 나타내었으며, T3에서 가장 높은 불포화지방산 함량을 나타내었다. 또한 마늘껍질 생균제 급여량이 증 가할수록 불포화지방산 함량이 높게 나타났다(P<0.05). 따라서 마늘껍질 생균제 급여는 산란계의 사료 섭취량 및 계란생산성 증가뿐만 아니라 계란 품질을 개선시키는 것으로 사료된다.


    Ministry of Education

    I.서론

    2013년 말 현재 양계산업 중 산란계 사육두수 는 약 62백만 수로 규모화 되었다(Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, 2014). 그 러나 우리나라 양계산업은 대부분 폐쇄된 공간에 서 기계식 밀집 사육되고 있어 질병관리가 어렵고 단시일 내에 많은 가축에게 전염되는 등 경제적 및 산업적 손실이 심각하다. 특히 스트레스는 생식 기능, 면역기능, 지각 능력 및 대사 작용 등 신체 적 기능에 부정적 영향을 미치며, 스트레스에 따른 면역기능 저하로 인해 질병발생률이 증가된다 (Elenkov & Shrousos, 1999; Koo et al., 2007). 이러한 이유로 사료첨가제로서 항생제의 급여효과 가 널리 인식되어 어린 가축의 성장촉진 및 사료효 율 향상을 위하여 항생제의 이용이 보편화되었다.

    그러나 가축의 항생제 사용은 항생물질에 대한 저 항성 증가 및 잔류와 내성 등의 제반 문제를 야기한 다. 그러므로 2012년까지 국내에서 항생제의 사료 혼합이 전면 금지되었으며, 기존 항생제를 대체할 수 있으면서 인체에 무해하고 가축의 질병 예방과 생산성에 효과적인 첨가제 개발에 많은 관심이 집중 되고 있다(Lee et al., 2011). 이러한 기존 항생제를 대체 할 수 있는 물질로서 제일 먼저 생균제를 들 수 있는데, 생균제를 가축에 급여시 가축의 장내 미 생물 균형을 개선시켜 대사상 질병을 예방하고 (Hinton et al., 1991), 가축의 성장 촉진과 유익균 의 수를 증가시켜(Fuller, 1989) 면역력 증대 및 생 산성 증대에 효과적이다(Yu et al., 2004).

    마늘(Alliium sativum L.)은 동서양에서 선호되 는 양념으로 식용뿐만 아니라 민간 치료제로서 오 래 전부터 사용되어 왔다. 마늘은 탄수화물과 단백 질이 풍부하고 각종 비타민류를 함유하고 있으며, cysteine, lysine등의 필수 아미노산과 linoleic acid, arachidonic acid등의 지방산을 함유하고 있 다(Hwang et al. , 2004). 마늘의 유효 성분으로 알려진 allin은 allinase라는 효소의 작용으로 allicin으로 전환되며, allicin을 비롯한 여러 황화 합물들은 항균, 항산화 등 생리활성을 지니고 있다 (Corzo-Martnez et al ., 2007). 또한 최근 높은 사망률을 보이는 고혈압, 동맥경화, 심장질화 등의 예방이나 치료에 효능이 구명되었다(Amagase et al., 2001; Cambell et al ., 2001).

    마늘을 가축에 이용한 연구로는 Qureshi et al. (1983)은 마늘 분말을 육계에 급여하면 혈중 LDLcholesterol 함량을 감소시키며, 육계사료에 마늘을 급여하면 콜레스테롤 및 복강지방 함량이 감소됨을 보고하였다(Youn et al., 1996). 또한 마늘은 산란 계와 달걀노른자 내 콜레스테롤 함량을 줄이는데 효 과적이며(Chowdhury et al., 2002), 마늘과 마늘 추출물은 다양한 육의 형태별로 항산화 효능을 가진 다(Sallam et al., 2004; Tang & Cronin, 2007). 그러나 마늘 알맹이와 달리 마늘부산물(껍질, 뿌리, 줄기 등)은 가공 후 그대로 폐기되는데 버려지는 마 늘부산물을 동물의 사료로 이용한다면 국내 부존자 원을 개발하여 생산비 절감이라는 경제적 이익을 가 져올 것으로 판단된다. Kim et al.(2009)은 마늘 알 맹이에 비해 껍질에서 계육의 품질향상에 도움을 주 며, 이는 마늘부산물에 polyphenols, flavonoid 및 (as-fed basis) 비타민 등 항산화 성분이 다량 함유되어 있기 때문 이다(Nuria et al., 1999).

    따라서 본 연구는 마늘부산물로 버려지는 껍질을 가축에 활용하기 위하여 마늘껍질 생균제 급여가 산 란계의 생산성 및 계란 품질에 미치는 영향을 구명 하고자 실시하였다.

    II.재료 및 방법

    2.1.공시재료

    본 시험에 사용된 공시재료는 60주령의 산란계를 민희농장(경상남도소재)에서 4개 처리구[(대조구, 처 리구1(T1), 처리구2(T2) 및 처리구3(T3)]로서 처리당 6반복, 반복 당 6수씩 총 144수를 완전임의 배치하 였다. 시험구인 T1, T2 및 T3에 대하여 마늘껍질부 산물 생균제를 각각 0.5%, 1.0%, 2%를 첨가하여 4 주간 급여하였으며, 대조구는 마늘껍질 생균제를 급 여하지 않았다. 급여한 사료의 Formula와 영양분석 표는 다음 Table 1과 같다.

    2.2.시험사료 및 사양관리

    시험사료는 옥수수와 대두박을 기초로 하여 대사 에너지 2,800 kcal/kg과 17%의 조단백질 그리고 기 타 영양소의 수준은 NCR요구량(1994)에 맞추거나 상회하도록 배합하여 사용하였다(Table 1). 시험 기 간 동안 물은 무제한 급여하였으며, 점등은 자연일 조 8시간, 조명 16시간으로 일정하게 유지하였다.

    2.3.생균제 제조

    본 실험에 사용된 생균제는 고초균(Bacillus subtils) 과 미강을 기질로 하여 48시간 동안 발효, 건조한 후 분말과정을 통하여 생산하였다. 생균제는 32.33% 의 수분함량을 가졌다.

    2.4.조사항목 및 방법

    2.4.1.사료섭취량, 계란 생산성 및 난중분석

    사료섭취량은 급여량과 잔량을 1주 간격으로 조사 하여 각 처리구내 반복별로 주당 섭취량을 산출한 다. 또한 실험기간 동안 계란은 매일 15시에 채란하 여 난중 및 산란수를 조사하였고, 산란수를 사육수 수로 나누어 산란율을 구하였으며, 수집된 계란 전 부의 무게를 측정하여 각각의 계란 개수로 나누어 평균 난중을 산출하였다.

    2.4.2.계란 품질분석

    시험 개시 후 1주 간격으로 처리구 당 25개씩 계 란을 수집하여 난각 및 난각질을 조사하였다. 난각 의 두께는 micro meter(model S-6428, BC Ames Inc., Melrose, UK)를 이용하여 측정하였으며, 난 각강도계(Fujihara Industry Co., Ltd., Japan)를 이용하여 난각 강도를 측정하였다. 또한 난중, 농 후난백높이 및 Haugh unit {HU=100log[H- (1.701×W0.37)+7.57], W: 계란의 무게(g), H: 농후 난백의 높이(mm)}는 Egg Multi Tester EMT- 5200(Robotmation Co., Ltd., Japan)을 이용하여 측정하였다.

    2.4.3.아미노산 조성

    난황 0.1 g에 6N-HCl 10 mL을 첨가하여 24시간 동안 110±1℃에서 incubation시킨 후 여과하였다. 여과가 끝난 샘플은 chloride gas를 제거 후 sodium citrate buffer (pH 2.2) 25 mL를 첨가하 였다. Membrane filter(0.2 ㎛)로 필터 후 아미노 산 분석기(Biochrom 30, Biochem, UK)를 이용하 여 분석하였다.

    2.4.4.지방산조성

    난황에서 순수 분리된 lipid를 test tube에 넣은 후 4% BF3용액 1 mL을 추가하여 뚜껑을 닫고 90℃ 에서 10분간 가열한 후 실온에서 냉각하였다. 냉각 후 증류수 2 mL을 넣어 흔들고 Hexane 3 mL을 다시 넣어 흔든 후 하층을 제거하고 다시 증류수 8 mL을 넣어 흔들어 주었으며, 하층을 제거한 후 Na2SO4를 넣어 수분을 제거하였다. 상층액 2.5-3 ㎕을 취하여 가스크로마토그라피(6890N, Agilent Technologies, USA)에 주입하여 지방산을 분리 정 량하였다.

    2.5.통계분석

    본 실험에서 얻어진 자료의 통계처리는 SAS (statistical analysis system, USA, 2000)를 이용 하여 분산분석을 실시하였고, 처리 평균간의 유의성 검정(P<0.05)은 Duncan의 다중검정법으로 처리구간 에 유의적인 차이를 비교하였다.

    III.결과 및 고찰

    3.1.사료섭취량, 계란 생산성 및 난중 분석

    마늘껍질 생균제 급여가 산란계의 사료섭취량, 계란 생산성 및 난중에 미치는 영향은 Table 2와 같다. 사료섭취량 분석 결과, 마늘껍질 생균제를 0.5%와 2% 급여한 T1 및 T3구에서 103.87 g/day 과 102.34 g/day로 유의적으로 높은 사료섭취량을 나타내었다(P<0.05). Nahashon et al.(1993)은 산 란계 사료내 Lactobacillus spp.의 생균제 급여가 산란계의 사료섭취량에 효과적이며, Bacillus subtilis의 생균제 급여는 사료 섭취량을 증가시킨 다(Mahdavi et al., 2005). 또한 Kim et al.(2001) 은 전기 21~40주령보다는 산란 중기인 41~65주령 산란계에 생균제 0.2% 급여시 사료섭취량이 증가되 는 것을 확인하였다.

    계란 생산성 결과, 모든 생균제 급여구에서 대조 구에 비해 높은 계란 생산성을 나타내었으며, 생균 제 급여량이 증가수록 계란 생산성 또한 증가하였다 (P<0.05). 본 연구 결과는 산란계의 사료 내 생균제 의 첨가는 산란율의 증가를 가져온다는 Ryu et al. (1999)의 보고와 일치하였다. 또한 사료에 첨가되는 생균제 균수가 중요한데 4×106 cfu/g 수준으로 급 여하면 산란율 및 사료효율이 개선됨을 보고하였다. (Haddadin et al., 1996). 따라서 본 연구에 사용된 마늘껍질 생균제의 고초균 균수 또한 3.0×107 cfu/g 수준으로 Haddadin et al.(1996)의 보고한 균수보다 높게 나타났다.

    난중분석 결과, 모든 처리구에서 유의적인 차이가 나타나지 않았다(P>0.05). Hong et al.(2002)Lactobacillus acidophillus를 함유한 단일 생균제 급여는 난중에 영향하진 못하였다. 또한 7.5×108 cfu/g 이상의 생균제 첨가만이 난중에 영향을 미칠 수 있다(Kim et al., 2011). 따라서 본 연구 결과, 낮은 생균제 균수로 인한 난중의 변화가 없는 것으 로 판단된다.

    3.2.계란 품질 특성

    마늘껍질 생균제의 급여가 계란의 품질 특성에 미치는 영향을 Table 3에서 나타내었다. 계란 품질 은 난각강도, 난각무게, 난각두께, 난황의 높이, 난 황색 및 Haugh unit값을 분석하였다. 난각강도의 경우 4.30~5.56% 범위를 보였으며, 난각두께는 36.4~ 37.9 mm 범위를 나타내었다. 또한 난황의 높이는 5.52~5.78, 난황색은 10~11 사이로 나타났 다(P>0.05). 난백의 품질기준이 되는 Haugh unit 에서도 70~71로 대조구의 69에 비해 높은 수치를 나타내었다. 그러나 모든 계란 품질 항목에서 처리 구들간 유의적인 차이가 없었다(P>0.05). 이러한 결과는 복합생균제 급여가 산란계의 난중 변화에 크게 영향하지 못한다는 Na et al.(2003)의 보고와 일치하였다.

    3.3.난황 내 아미노산 분석

    마늘껍질 생균제의 급여가 난황 내 아미노산 조성 변화에 미치는 영향을 Table 4에서 나타내었다. 난 황 내 아미노산 조성은 glutamic acid(10.74~ 11.73%), aspartic acid(9.00~9.37%), leucine(8.53 ~9.00%), serine(8.05~8.08%) 순으로 높은 수치를 나타내었다. 특히 마늘껍질 생균제를 0.5% 급여한 T1 처리구에서 높은 threonine, glycine, alanine 및 valine 함량을 나타내었다. 1% 급여한 T2 처리 구에서는 methionine 함량이 높게 나타났다. 또한 2% 생균제 급여구인 T3에서는 isoleucine 및 lysine 함량이 높게 나타났다. 이러한 연구결과의 차이는 첨가되는 생균제 균주의 부정확한 배양뿐만 아니라 첨가방법 및 첨가량에 따라 차이가 날 수 있 다(Gilliland, 1987).

    Flavorous amino acid(FAA), sweet taste amino acids(STAA), aromatic amino acid(AAA), bitter amino acid(BAA) 및 essential amino acid(EAA)의 함량은 모든 처리구에서 차이가 없었 다(P>0.05). 그러나 대조구와 비교하여 유의차는 없 으나, T2 처리구에서 높은 sulfur-containing amino acids(SAA) 함량을 나타내었으며(P<0.05), 이는 높은 함량의 cystine과 methionine에서 기인 한 것으로 판단된다. 황함유아미노산은 체내에서 호 로몬 대사에 관여하여 독성성분이나 활성산소를 제 거 등의 효과가 있다. 마늘 내 다량의 유기황화합물 (organo-sulphur compounds)들은 항동맥경화 등 여러 가지 약리작용에 관여한다(Sharma & Sharma, 1979; Campbell et al., 2001). 특히 마늘알맹이에 비해 껍질에 약 7배가 많은 polyphenol 및 flavonoid 성분을 가지고 있으며, 마늘껍질의 전자공여능이 알 맹이보다 높다고 보고하였다(Nuria et al., 1999). 또한 생균제 급여량 설정에 관한 연구로 Kim et al. (2011)은 사료내 복합 생균제 0.1 또는 0.2%첨가시 산란계의 폐사율을 감소시켰으며, 생균제 0.6% 급 여시 계란품질 및 배설물내 유해가스 발생량을 감소 시키는 등 최적의 생균제 급여량을 설정하였다 (Hong et al., 2002). 따라서 난황 내 황함유아미노 산은 마늘껍질을 원료로 한 생균제에서 기인한 것으 로 판단되며, 마늘껍질 생균제의 경우 1% 급여시 가 장 높은 난황 내 황함유아미노산 함량을 보였다.

    3.4.난황 내 지방산 분석

    마늘껍질 생균제의 급여가 난황 내 지방산 조성 변화에 미치는 영향을 Table 5에서 나타내었다. 난 황 내 주요 지방산 조성은 palmitic acid(C16:0; 23.40~24.90%), oleic acid(C18:1; 53.79~55.98%) 및 linoleic acid(C18:2; 12.56~13.42%) 순으로 나 타났다. Palmitic acid는 마늘껍질 생균제를 2% 급 여구인 T3 처리구에서 가장 낮은 값을 나타내었다 (P<0.05). 이러한 결과는 마늘껍질 생균제 급여하지 않은 대조구에서 높은 포화지방산(saturated fatty acid) 함량을 나타낸 반면, 2% 마늘껍질 생균제 급 여구인 T3에서 낮은 포화지방산(saturated fatty acid) 함량 및 높은 불포화지방산(unsaturated fatty acid) 함량을 나타내었다(P<0.05). 또한 마늘 껍질 생균제 급여수준이 증가할수록 불포화지방산 함량이 증가하였다.

    일반적으로 불포화지방산은 건강에 이익을 주는 지방산들로 알려져 있다(Belury, 2002). 마늘을 닭 에 이용한 연구로는 마늘 분말을 육계에 급여시 혈 중 LDL-cholesterol 함량을 낮추며(Qureshi et al., 1983), 복강지방 함량이 감소된다(Youn et al., 1996). 또한 마늘은 산란계와 달걀노른자 내 콜레스 테롤 함량을 줄인다(Chowdhury et al., 2002). 또 한 Kim et al.(2009)은 마늘 급여는 닭고기의 불포 화지방산 함량을 증가시키며, 알맹이에 비해 껍질이 더 높은 불포화지방산 함량을 나타내었다. 따라서 마늘껍질 생균제 급여는 난황 내 불포화지방산 함량 을 증가시킴을 확인하였다.

    Figure

    Table

    Diet composition (as-fed basis)

    1)Calculated values.

    Effect of supplementation of garlic husk probiotics on feed intake, egg production and egg weight in laying hens

    Data are means ± standard deviation.
    1)C: basal diet, T1: basal diet with 0.5% garlic-husk probiotics, T2: basal diet with 1.0% garlic-husk probiotics, T3: basal diet with 2% garlic-husk probiotics.
    A-DMeans±SD in the same row with different superscripts differ significantly (P<0.05).

    Effect of supplementation of garlic husk probiotics on egg quality in laying hens

    Data are means ± standard deviation.
    1)C: basal diet, T1: basal diet with 0.5% garlic husk probiotics, T2: basal diet with 1.0% garlic husk probiotics, T3: basal diet with 2% garlic husk probiotics.

    Effect of supplementation of garlic-husk probiotics on free amino acid composition in egg yolk

    Data are means ± standard deviation.
    a)FAA, flavorous amino acids;
    b)STAA, sweet taste amino acids;
    c)SAA, sulfur-containing amino acids;
    d)AAA, aromatic amino acids;
    e)BAA, bitter amino acid;
    f)EAA, essential amino acids.
    1)C: basal diet, T1: basal diet with 0.5% garlic-husk probiotics, T2: basal diet with 1.0% garlic-husk probiotics, T3: basal diet with 2% garlic-husk probiotics.
    A-CMeans±SD in the same row with different superscripts differ significantly (P<0.05).

    Effect of supplementation of garlic-husk probiotics on fatty acid composition in egg yolk

    Data are means ± standard deviation.
    a)SFA, saturated fatty acid;
    b)UFA, unsaturated fatty acid;
    c)MUFA, monounsaturated fatty acid;
    d)PUFA, polyunsaturated fatty acid.
    1)C: basal diet, T1: basal diet with 0.5% garlic-husk probiotics, T2: basal diet with 1.0% garlic-husk probiotics, T3: basal diet with 2% garlic-husk probiotics.
    A-CMeans±SD in the same row with different superscripts differ significantly (P<0.05).

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