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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.48 No.5 pp.85-94
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2014.48.5.85

Effects of Chrysanthemum boreale Probiotic on Growth Performance and Meat Quality of Hanwoo Steer

H. J. Lee1, S. L. Cho1, D. H. Kim1, S. M. Amanullah1, Y. H. Joo1, H. S. Yang1, L. H. Choi2, S. S. Moon3, S. C. Kim1*
1Division of Applied Life Science (BK21Plus, Insti. of Agri. & Life Sci.), Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
2Department of Companion Animal & Animal Resources Sciences, Joongbu University, Joongbu 312-702, Korea
3Sunjin Meat Research Center, Sunjin Pork, Seoul 134-882, Korea
Corresponding author: Sam Churl Kim, Tel: +82-55-772-1947, Fax: +82-55-772-1949, E-mail: kimsc@gnu.ac.kr
June 3, 2014 September 30, 2014 October 2, 2014

Abstract

This study was conducted to investigate the effect of Chrysanthemum boreale probiotics (CB) supplementation on growth performance and meat quality of Hanwoo steers. Fifteen (Body weight, 565±17kg) steers were allocated by body weight (BW) and assigned for 150 days to one of three treatments; 0 (Control, CON), 0.2% (Low CB, LCB) or 0.4% (High CB, HCB) of CB (DM basis) were supplemented to concentrate. Concentrate and rice straw with an 8:2 ratio was offered at 2.5% of BW and fed twice daily (08:00 and 17:00). Water and mineral-vitamin block were allowed in ad libitum. All steers were slaughtered at the end of feeding trial to measure carcass characteristics and meat quality. There were no differences in initial BW and final BW among treatments. However, daily gain, feed intake and feed efficiency in LCB and HCB were greater (p<0.05) than those in CON. The fecal emissions of H2S and NH3 gas were not affected by CB supplementation. Meat color in raw meat sensory score was greater (p<0.05) in all CB supplemented treatments than CON, while physicochemical characteristics and other sensory scores of longissimus muscle were not affected. The concentrations of C14:0 and C18:0 were greater in all CB supplemented treatments (p<0.05) than those in CON. Also, C18:2n-6 and polyunsaturated fatty acid concentrations were greatest (p<0.05) in HCB. In conclusion, 0.4% of CB supplementation could improve feed efficiency, meat color and muscle fatty acid quality of Hanwoo steers.


산국 생균제 급여가 거세한우의 성장과 육질에 미치는 영향

이 혁준1, 조 성래1, 김 동현1, 아만 눌라1, 주 영호1, 양 한술1, 최 인학2, 문 성실3, 김 삼철1*
1경상대학교 응용생명과학부(BK21플러스, 농업생명과학연구원),
2중부대학교 애완동물자원학과,
3선진식육연구센터

초록

본 연구는 산국 생균제가 비육후기 거세한우의 성장율과 육질에 미치는 효과를 조사하기 실시하였다. 거세한우 15두(565±17kg)를 시험구별 개시체중이 유사하도록 산국 생균제 무첨가구(CON), 농후사료의 0.2% 첨가구(LCB) 및 0.4% 첨가구(HCB)에 각 5두씩을 배치하고 150일간 사양시험을 실시하였다. 농 후사료와 조사료를 8:2의 비율로 설정하고 생체중의 약 2.5%를 오전(8시)과 오후(5시)로 나누어 급여하 였다. 미네랄 블록과 음수는 자유로이 섭취할 수 있도록 하였다. 사양시험 종료 후에는 모든 공시동물 은 도축하여 도체특성을 조사하고 등심육을 채취하여 육질분석에 이용하였다. 개시체중과 종료체중은 처리구간 차이가 없었으나, 일당증체량, 사료섭취량 및 사료효율은 산국 생균제를 급여한 모든 시험구 에서 대조구에 비해 개선되었다(p<0.05). 분 중 황화수소와 암모니아 가스는 시험구간 차이가 없었다. 신선육 관능평가에서 등심육의 육색은 산국 생균제를 급여한 시험구가 개선되었으나(p<0.05), 등심육의 물리화학적 특성과 기타 신선육 관능평가는 시험구간 차이가 없었다. 등심육의 지방산 조성은 산국 생 균제를 급여한 시험구에서 C14:0과 C18:0 함량이 증가하였으며(p<0.05), HCB 시험구에서 C18:2n-6와 polyunsaturated fatty acid 함량은 HCB 시험구에서 가장 높게 나타났다(p<0.05). 따라서 비육후기 거세한우에 산국 생균제를 0.4% 수준으로 급여하는 것은 사료효율 개선, 육색 및 등심육 지방산 품질 개선에 유리할 것으로 사료된다.


    Ministry for Food, Agriculture, Forestry and Fisheries
    No.312058-03-2-WT012

    I.서론

    최근까지 전 세계적으로 가축의 건강과 생산성 증 대를 위한 목적으로 항생제, 호르몬 등의 다양한 사 료 첨가제들이 널리 사용되어왔다(McGuffey et al., 2001). 하지만 치료와 예방 목적으로 항생제 사용량 이 점차적으로 증가함에 따라 항생제 내성균, 축산 물 안정성, 환경오염, 양축농가의 경제적 손실 등에 대한 문제점들이 야기되었다(Gilchrist et al., 2007). 이로 인해 EU에서는 2006년부터 성장 촉진 용 항생제 사용을 전면 금지하였을 뿐만 아니라 (Falcāo-e-Cunha et al., 2007), 국내에서도 2011 년부터 사료첨가용 항생제 사용을 전면 금지하였다.

    생균제는 천연의 살아있는 유용미생물을 가축에 이용하는 것으로, 가축의 생산성 향상, 건강 증진, 축사 환경개선 등의 목적으로 이용되고 있으며, 대 표적인 미생물로는 Bacillus 계통, Lactobacillus 계 통 및 Streptococcus 계통 등이 사용되고 있다 (Falcāo-e-Cunha et al., 2007). 최근 수행된 다 양한 연구에서 생균제 급여 시 가축의 증체량 향상, 장내 미생물 균총 개선에 따른 병원성 미생물 성장 억제 효과 등이 보고되었으며(Cartman et al., 2008; Seo et al., 2010), 특히 반추동물에게 Bacillus 계통의 미생물을 이용하여 제조한 생균제 급여 시 반추위내 소화율 개선과 가축의 생산성 증 진에 유리한 것으로 보고되었다(Kowalski et al., 2009; Qiao et al., 2009).

    한편, 산국(Chrysanthemum boreale)은 우리나라 전역에서 자생하는 식물로서 위장, 감기, 두통, 현 기증에 대한 약효가 있으며, 혈압강하작용과 각종 바이러스에 대한 억제 효과(Beninger et al., 2004; Manach et al., 2004; Shunying et al., 2005) 등 이 보고되었다. 산국을 이용한 제품으로는 국화차, 국화주, 미용 미누, 식자재 등이 있으며, 대부분 산 국의 꽃을 이용하고 있으며, 잎과 줄기는 대부분 폐 기되고 있다.

    따라서 본 연구에서는 항생제 대체용 사료첨가제 를 개발하기 위해 다양한 생리활성물질이 함유되어 있지만 폐기되고 있는 산국 잎과 줄기를 이용하여 산국 생균제를 제조하고 비육후기 거세한우에 미치 는 영향을 조사하고자 수행하였다.

    II.재료 및 방법

    2.1.공시동물, 사료 및 시험설계

    본 시험은 경남 창원시 진전면 소재 한우농장에 서 비육후기 거세한우 15두(565 ± 17 kg)를 공시 하여 150일간 수행하였다. 산국 생균제 무첨가구 (Control, CON), 산국 생균제를 건물 기준으로 농 후사료의 0.2%(Low Chrysanthemum boreale probiotic, LCB) 및 0.4%(High Chrysanthemum boreale probiotic, HCB)로 첨가한 3 시험구를 설 정하고, 시험구당 공시축의 평균체중이 유사하도록 5두씩을 배치하였다. 공시동물에 급여된 배합사료 는 비육후기용 후레이크 사료로써 농협사료공장에 서 제조된 것을 이용하였고, 볏짚은 한우농가에서 제조한 곤포사일리지를 이용하였다. 농후사료와 볏 짚의 성분 및 영양소 함량은 Table 1과 같다. 산국 생균제 제조를 위해 미강에 산국분말을 5% 첨가하 여 고초균(Bacillus sbutilus 2.5 × 109 이상)을 1% 접종하고 수분함량이 40%가 되도록 가수하여, 39°C 배양기에서 1주일간 발효시켰다. 사료급여량 은 건물기준으로 공시동물 생체중의 약 2.5%를 오 전 (8:00)과 오후 (17:00) 나누어 급여하였으며, 다 음날 오전 사료급여 전 사료잔량을 수거하여 사료 섭취량을 측정하였다. 사양시험 개시 직전과 종료 직후 개체별 체중을 측정하여 일당증체량과 사료효 율을 계산하였다. 물과 미네랄 블록은 자유로이 섭 취할 수 있도록 하였으며, 기타 사양관리는 농장의 관행에 준하였다.

    2.2.시료채취와 화학적 분석

    공시동물에 급여한 사료를 매주 약 1 kg 채취하 여 영양소 함량 분석에 이용하였다. 채취된 시료는 60°C에서 48시간동안 건조한 후 Hammer mill (Willey mill, USA)로 분쇄하여 1mm screen을 통 과한 시료를 건물, 조단백질, 조지방 및 조회분 함 량 분석에 이용하였다(AOAC. 1995). Neutral detergent fiber(NDF)와 acid detergent fiber (ADF) 함량은 Ankom Fiber Analyzer(A220, Ankom Technology, USA)를 이용하여 Van Soest et al. (1991)의 방법에 준하여 분석하였다. 시험 종료 전 각 개체별로 분 100 g을 정량하여 밀폐용 기에 넣고 24시간 실온에서 보관한 후 가스텍(Gas Tech, Japan)을 이용하여 분 중 가스 성상을 분석 하였다.

    시험 종료 직후 모든 공시축은 축산물품질평가원 의 기준에 준하여 도축과 등급 판정을 실시하였다. 등급 판정 후 약 5 kg의 좌반도체 등심육을 채취 하여 육의 이화학적 특성 분석에 이용하였다. 등심 육의 pH를 분석하기 위해 시료 3 g과 증류수 27 ml을 Polytron homogenizer(IKA T25basic, Malaysia)에 넣고 13,500 rpm에서 10초간 균질화 시킨 후 pH meter(Orion 520A, USA)로 측정하였 다. 가열감량(Cooking loss)은 각 시료의 가열 전후 무게를 측정하여 분석하였다(Boles & Swan, 1996). 육즙감량(Drip loss)은 등심육을 플라스틱 상자에 매달아 48시간 동안 4°C에서 저장한 후 육즙의 손 실율을 분석하였다. 보수력(Water holding capacity)은 원심분리법을 이용하여 세절한 시료 10 g을 50 ml polycarbonate tubes에 담근 후 90°C의 항온수조에서 15분간 가열한 다음 냉각하여 3,000 rpm에서 20분간 원심분리(Union 5KR, Hanil, Korea) 한 후 무게를 측정하였다. 전단가(Share force, kg/cm2)는 V-shaped shear blade가 설치된 Instron Universal Testing Machine(Model 4443, Instron, USA)를 이용하여 분석하였다. Meilgaard et al. (1999)의 방법에 준하여 훈련된 관능검사요원 8명을 선발하여 각 시험구별로 9점 척도법으로 신 선육의 관능검사를 실시하였다. 지방산 분석은 Folch et al. (1957)의 방법으로 추출한 지질 80 mg을 screw-capped test tube 에 넣고 질소 충전 하에서 용매를 제거한 후 0.5 N NaOH(in methanol) 1 ml을 넣고 90°C에서 7분 동안 가수 분해 시킨 다음 실온에서 5분 동안 냉각시켰다. 유 리 지방산은 14% boron trifluoride(in methanol) 1 ml를 첨가하여 90°C에서 10분간 methylation 시 킨 후 30분간 실온에서 냉각시켰다. Hexane(2 ml) 과 증류수(2 ml)를 넣고 실온에 보관하여 상 ∙ 하층 분리가 이루어지면 약 1 ml의 상층을 수거하여 Gas chromatography(Agilent Technologies 6890N GC system, USA)를 이용하여 분석하였다.

    2.3.통계처리

    본 시험에서 얻어진 결과는 Statistical Analysis System(version 9.1.2, SAS Institute Inc., 2004) 을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 처 리구간의 유의차 검증은 Tukey test(p<0.05)를 이 용하였다.

    III.결과 및 고찰

    3.1.성장과 도체특성

    산국 생균제 급여가 거세한우의 성장과 도체특성 에 미치는 영향을 조사한 결과는 Table 2와 같다. 평균 개시체중과 종료체중은 각각 565 kg과 670 kg으로 시험구간 차이가 없었다. 하지만 일당증체량 과 사료섭취량은 산국 생균제를 첨가한 LCB(0.73 kg/d, 8.9 kg/d)와 HCB(0.75 kg/d, 9.0 kg/d) 시 험구가 대조구(0.62 kg/d, 8.3 kg/d)에 비해 높게 나타났으며(p<0.05), 이로 인해 사료효율이 개선되 었다(p<0.05). 생균제의 급여효과에 대한 연구는 다 양하게 수행되고 있으며 이용된 미생물의 종류에 따 라 다소 상이한 효과를 보이고 있는 것으로 보고되 고 있으나, 대표적인 효과로는 소화율 개선, 항균물 질 분비, 항질병력 증진, 증체량 개선 등이 보고되 었다(Seo et al., 2010). Qiao et al. (2009)은 본 연구와 유사한 Bacillus 계통의 미생물을 이용하여 제조된 생균제를 젖소에 급여하였을 때 반추위 내 소화율과 휘발성지방산 함량이 증가하였으며, 이로 인해 유량과 유단백질 함량이 증가한다고 보고하였 다. 또한 Kowalski et al. (2009)Bacillus subtilis를 이용하여 제조한 생균제를 젖소에 급여하 였을 때 일당증체량과 생체중량이 증가한다고 보고 하였다. 따라서 본 연구에서 Bacillus를 이용하여 제조된 산국 생균제는 거세한우의 소화율과 반추위 내 발효특성을 개선시켜 증체량과 사료효율을 개선 시킨 것으로 사료된다.

    사양시험 종료 후 공시축을 도축하여 측정한 도체 중량, 등지방두께 및 배최장근 단면적은 평균 397 kg, 10.7 mm 및 82.6 cm2으로 시험구간 차이는 없 었다. 본 연구에서 얻어진 도체중량, 등지방두께 및 배최장근 단면적은 Cho et al. (2013)Kim et al.(2013)이 보고한 거세한우의 도체특성과 유사하였 다. 한편 생균제 급여가 거세한우의 도체특성에 미 치는 영향을 조사한 연구는 매우 제한적이므로 본 연구의 결과를 고찰하기에는 다소 어려움이 있지만, 단위동물인 돼지와 육계에 대한 생균제 급여 효과에 관한 선행 연구에서 육질이 개선된 결과는 매우 적 었다는 것을 고려했을 때, 본 연구에서 Bacillus subtilis를 이용하여 제조한 산국 생균제는 거세한우 의 도체특성 개선에는 영향을 미치지 않았으나, 증 체량과 사료효율 개선을 통한 생산성 향상에는 긍정 적인 효과를 미치는 것으로 사료된다.

    3.2.분 중 가스

    산국 생균제 급여가 거세한우의 분 중 가스 발생 량에 미치는 영향을 조사한 결과는 Table 3과 같다. 황화수소 가스 발생량은 산국 생균제를 급여하지 않 은 대조구(5.4 ppm/ml)에 비해 산국 생균제를 급여 한 LCB(4.7 ppm/ml)와 HCB(3.2 ppm/ml) 시험구 에서 유의적 차이는 없었으나 감소하는 경향을 나타 내었다. 또한 암모니아 가스 발생량은 모든 시험구 에서 0.01 ppm/ml 이하로 매우 낮게 검출되었다.

    분 중 가스 성상은 일반적으로 장내 박테리아의 조성에 따라 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있다 (Murakami et al., 1990; Jin et al., 1996; Seo et al., 2010). Authur et al. (2010)은 본 연구에 서 이용된 미생물과 유사한 Bacillus subtilis를 이 용하여 제조한 생균제를 소에게 급여하였을 때 분 중 미생물은 변화가 없다고 하였다. 또한 Kim & Choi (2013)Bacillus subtilisL. plantarum의 혼합균주를 이용하여 제조한 생균제를 한우암소에 급여하였을 때 분 중 암모니아 가스 농도는 시험구 간 차이가 없다고 보고하였다. 이러한 반추가축에서 의 선행 연구결과들은 본 연구와 유사한 경향을 나 타내었으며, Bacillus subtilis를 이용하여 제조한 산국 생균제는 거세한우의 분 중 가스 성상에는 영 향을 미치지 않는 것으로 사료된다.

    3.3.등심육의 물리화학적 특성과 신선육 관능평가

    산국 생균제 급여가 거세한우 등심육의 물리화학 적 특성과 신선육 관능평가에 미치는 영향을 조사한 결과는 Table 4와 같다. 거세한우 등심육의 시험구 별 평균 pH, 가열감량, 육즙감량, 보수력 및 전단가 는 5.50, 35.0%, 0.98%, 59.9% 및 3.51kg/cm2로 시험구간 차이는 없었으며, 선행 연구들에서 보고된 거세한우 등심육의 물리화학적 특성과 유사한 결과 를 나타내었다(Cho et al., 2008; Lee & Son, 2011). 한편 신선육의 관능평가에서 육색은 산국 생 균제를 급여한 LCB(6.12)와 HCB(6.10) 시험구가 대 조구(5.59)에 비해 높았으나(p<0.05), 근내지방도와 전체적인 기호도는 시험구간 차이가 없었다. 일반적 으로 신선육의 육색은 육류의 영양, 풍미 또는 기능 적 특성을 반영하지는 않지만, 소비자의 기호도를 결정하는 중요한 요인이다(Lee et al., 2001). 따라 서 산국 생균제를 거세한우에 급여할 경우 소비자들 의 선호도 개선에 다소 유리할 것으로 사료된다.

    3.4.등심육의 지방산 조성

    산국 생균제 급여가 거세한우 등심육의 지방산 조 성에 미치는 영향을 조사한 결과는 Table 5과 같다. 거세한우 등심육의 C14:0와 C18:0 농도는 LCB(3.26%, 12.1%)와 HCB(3.97%, 11.6%) 시험구 가 대조구(2.54%, 10.1%)에 비해 높았으며(p<0.05), C18:1n-9 농도와 saturated fatty acid(SFA)/ polyunsaturated fatty acid(PUFA) 비율은 대조구 (51.2%, 16.0)와 LCB(49.0%, 15.8) 시험구가 HCB(45.6%, 13.5) 시험구에 비해 높았다(p<0.05). 산국 생균제를 0.4% 첨가한 HCB(29.1, 2.73 및 3.36%) 시험구에서는 C16:0, C18:2n-6 및 PUFA 함량이 가장 높은(p<0.05) 반면, 대조구(57.1%)에서 는 monounsaturated fatty acid(MUFA) 함량이 가 장 높았다(p<0.05).

    반추동물은 반추위 내 미생물의 Biohydrogenation에 의해 사료 중 불포화지방산이 포화지방산으로 변환된다(McDowell, 2000). 또한 사료에 n-6와 n-3 지방산을 첨가하여 반추동물 에 급여하였을 때 반추위 내로 공급된 지방산의 80~92%가 Bio-hydrogenation에 의해 변환되거 나, 대두유를 첨가한 사료를 반추동물에게 급여 시 반추위 내 수소첨가반응으로 인해 C18:2n-6 함량이 92~95% 감소하는 것으로 알려져 있다 (Doreau & Chilliard, 1997; Lundy et al., 2004). 이로 인해 반추동물은 필수지방산인 C18:2n-6와 C18:3n-3의 by-pass 및 생체 내로 전이되는 비율이 단위동물에 비해 낮다. 이러한 현상은 가축의 생리적 기능을 저하시킬 뿐만 아 니라, 소고기의 지방산 품질을 저하시키는 요인이 된다(Kim et al. , 2007). 한편 산국은 생리활성 물질인 flavonoid, hydroxycinnamoylquinic acid 등이 다량 함유되어 있어서 항산화, 항바이 러스, 항균 등의 효과가 있는 것으로 보고되었다 (Beninger et al. , 2004; Manach et al. , 2004; Shunying et al. , 2005). 한편 본 연구의 선행 연구에서 산국 생균제를 제조하기 위해 산국 분 말을 10% 이상 첨가하였을 때 미생물의 성장이 억제되는 것을 확인하였다(Kim et al. , 2010). 따 라서 본 연구에서 산국 생균제를 첨가한 시험구 의 등심육에서 다가 불포화 지방산 함량이 증가 한 것은 산국의 생리활성 물질에 의해 반추위 내 지방산의 Bio-hydrogenation이 억제되었기 때문 인 것으로 사료된다. 또한 이러한 결과는 산국 생 균제 급여는 거세한우 사양관리 프로그램에서 비 육후기에 농후사료를 다량 급여로 인해 산중독 증, 고창증 등의 대사성 질병 발생 가능성이 높아 진다는 점을 고려하였을 때, 반추위 내 발효조건 개선에 효과가 있을 것으로 사료된다.

    Figure

    Table

    Ingredients and chemical compositions of basal diet (%, DM basis)

    1TCP : Tricalcium phosphate.
    2Vitamin mixture contains following nutrients per kg: Vit. A, 5,000,000 IU, Vit D3 1,000,000 IU, 1,000 mg, Vit B1 150 mg, Vit B12 1,500 mg.
    3Fe 4,000 mg, Zn 1,500 mg, Mn 3,800 mg, Cu 500 mg, Co 100 mg, Mg 200 mg.

    Effects of dietary supplementation of Chrysanthemum boreale probiotic on growth performance and carcass characteristics of Hanwoo steers

    1CON, LCB and HCB represent substitution of 0, 0.2 and 0.4% of concentrate with probiotics, respectively. SEM, Standard error of the mean.
    a,bMeans in the same row with different superscripts differ significantly (p<0.05).

    Effects of dietary supplementation of Chrysanthemum boreale probiotics on fecal gas emissions of Hanwoo steers

    1CON, LCB and HCB represent substitution of 0, 0.2 and 0.4% of concentrate with probiotics, respectively. SEM, Standard error of the mean.

    Effects of dietary supplementation of Chrysanthemum boreale probiotic on physicochemical characteristics of longissimus muscle in Hanwoo steers

    1CON, LCB and HCB represent substitution of 0, 0.2, and 0.4% of concentrate with probiotics, respectively.
    2Sensory scores were assessed on 9-point scale from 1 (extremely bad or slight) to 9 (extremely good or much). SEM, Standard error of the mean.
    a,bbMeans in the same row with different superscripts differ significantly (p<0.05).

    Effects of dietary supplementation of Chrysanthemum boreale probiotic on fatty acid profiles(%, fatty acid basis) of longissimus muscle in Hanwoo steers

    1CON, LCB and HCB represent substitution of 0, 0.2, and 0.4% of concentrate with probiotics, respectively. SFA, saturated fatty acid; MUFA, monounsaturated fatty acid; PUFA, polyunsaturated fatty acid; SEM, Standard error of the mean.
    a,bMeans in the same row with different superscripts differ significantly (p<0.05).

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