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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.51 No.6 pp.127-135
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2017.51.6.127

Effects of TDN:CP Ratio on Nutrient Intake, Body Weight Gain, Blood Characteristics in Holstein Heifers(15~18 Months of Age)

Gyeom-Heon Kim 1, Hyun-Jin Kim2, Won-Uk Hwang1, Soo-Ki Kim 1*
1Department of Animal Science and Technology, Konkuk University, Seoul, 05029, Korea
2Research Institute for Agriculture and Life Sciences, Seoul National University, Seoul, 08826, Korea
Corresponding author : Soo-Ki Kim +82-2-450-3728+82-2-450-3728sookikim@konkuk.ac.kr
20170508 20170908 20171113

Abstract

Proper energy and protein supply in Holstein heifers prior to pregnancy and after the latter half of the growing period has an influence on the growth of the individuals and milk yield after parturition. In this study, to determine the optimal TDN:CP ratio at the latter half of the growing period, 5.0:1(T1), 4.5:1(T2) and 4.0:1(T3) were fed to 15 months old growing heifer, then the body weight, feed intake and blood parameters were investigated. The dry matter intake was 8.07 kg/day at an average which was similar among treatments regardless of the TDN:CP ratio. Protein intake decreased from 1.45 to 1.29 and 1.17 kg/day, but did not show any significant difference. Body weight gain increased significantly at ratio of 4.0:1 with the highest average daily gain 0.74 kg/day(p<0.05). After 60 days, the daily weight gain of all treatments met the recommended level, but the 4.0:1(1.28 kg/day) ratio could cause the excessive body fat accumulation which in turn should to be considered relating breeding and pregnancy. Different TDN:CP ratios mentioned above(4.0:1, 4.5:1 and 5.0:1) did not affect blood composition according to protein content in feed given to growing heifers at 15~18 months old. In consideration of pregnancy, body weight, and the lactation, the ratio of 4.5:1 to 5.0:1 is appropriate, and is thought to be reasonable to increase the energy to protein ratio up to 5.0:1 in case of approaching parturition.


홀스타인 육성우(15~18개월령)에 있어서 TDN:CP 비율이 영양소 섭취량, 증체 및 혈액대사에 미치는 영향

김 겸헌
1, 김 현진2, 황 원욱1, 김 수기
1*
1건국대학교 동물자원과학과
2서울대학교 농업생명과학연구원

초록

임신 전 젖소의 육성기 후반에 있어서 적정한 에너지와 단백질 급여 관리는 개체의 성장과 분만 후 유생산에 영향을 미친다. 본 연구는 육성기 후반의 적정 TDN:CP 비율을 결정하기 위하여 생후 15개월 령에 5.0:1(T1), 4.5:1(T2) 및 4.0:1(T3)의 비율로 급여하여 체중, 사료섭취량 및 혈액조성에 대하여 조 사하였다. 건물섭취량은 평균 8.07kg/day로 TDN: CP 비율에 관계없이 유사하였다. 단백질 섭취량은 TDN:CP 비율이 낮아짐에 따라 각각 1.45, 1.29 및 1.17kg/day로 감소하였으나 유의적 차이를 보이지 않았다. 증체량은 4.0:1 비율구가 유의적으로 가장 많이 증가하였으며, 평균 일당증체량도 0.74kg/day 로 가장 높게 나타났다(p<0.05). 60일 이후 모든 처리구의 일당증체량이 권장 수준을 충족하였으나, 4.0:1 비율구(1.28kg/day)에서 과잉 체지방 축적이 될 수 있는 수준이기 때문에 임신 및 번식과 관련하 여 주의해야 한다. 육성우 15~18개월령에서 상기의 모든 TDN:CP 비율은 혈액 조성에 큰 영향을 미치 지 않았다. 체중과 출산 및 비유 등을 고려했을 경우 4.5:1에서 5.0:1의 비율이 적합하고, 출산 시기가 가까울수록 에너지 단백질 비율을 5.0:1까지 높여주는 것이 바람직할 것으로 판단되었다.


    서론

    젖소 송아지 단계에서 급여되는 사료의 영양소 수 준은 체성숙의 발육속도와 육성기 이후의 비유량, 번식성 및 경제수명 등에 영향을 미친다(Seirsen & Purup, 1997; Ettema & Santos, 2004; Meyer et al., 2004; Jeong, 2013; Ministry of Agriculture, food and Rural Affairs, 2014). 특히 젖소 육성우 의 최적 성장에는 사료 내 에너지와 단백질의 비율이 매우 중요하다고 강조하였다(NRC, 2001; Kim et al., 2016). 그러나 국내 젖소 육성우는 경제성이 없 는 사육단계로 인식되어 육성기의 적정 에너지 및 단 백질 급여 수준에 대한 연구가 거의 없는 실정이다.

    육성기에 영양소가 과잉 공급되게 되면 번식능력 이 저하되는 문제가 있다. 에너지 대사의 불균형으 로 케토시스 대사성 질병을 일으키게 되며 비유 초 기에 많이 발병된다(Kim, 2014). 적절한 CP(Crude Protein) 공급은 생산성의 증가로 이어질 수 있으나 과잉 공급은 비용 증가와 우유나 오줌으로 배설되는 요소태 질소 증가를 초래할 수 있다(RDA, 2007).

    Kamiya et al.(2006)은 TDN(Total Digestible Nutrients)과 CP 비율이 5.1:1에서 5.2:1로 높아지 면 유량이 30.7kg/day에서 33.6kg/day로 증가하였 다고 하였다. Gabler & Heinrichs(2003)는 TDN:CP 비율이 5.7:1에서 4.1:1로 낮아질수록 일당증체량과 체고가 증가하였다고 하였다. 독일, 일본 및 미국 등에서는 단백질과 MUN(Milk Urea Nitrogen) 수 준을 측정하여 젖소에게 급여되고 있는 사료 내 에 너지와 단백질 수준을 고려하여 올바른 사료 급여 방법을 제시하고 있다(Moon et al., 2002). 젖소의 사육단계별로 적절한 에너지와 단백질 비율은 생산 성 향상에 중요하며, 특히 체중 개선이나 유량 개선 을 위해 TDN:CP 비율에 대한 외국 연구가 보고되 었다(Lammers & Heinrichs, 2000; Kamiya et al., 2006; Hill et al., 2013).

    생후 12~14개월령의 젖소 육성우에 대해 TDN:CP 비율에 따른 영양소 이용성, 증체 및 혈액에 대해 평가한 결과, 섭취량과 증체율은 4.0:1이 효과적이 었으며, 체지방 축적이나 혈액대사를 고려할 경우 4.5:1이 적합하다고 보고하였다(Kim et al., 2016). 그러나 이 후 단계에 대한 연구는 거의 없는 실정이 다. 따라서 15개월부터 출산시기가 가까운 육성기 후기에 있어서 적정 TDN:CP 비율을 알아보고자, 본 연구에서는 생후 15~18개월령의 육성우에 있어 서 TDN:CP 비율에 따른 영양소 섭취량, 증체 및 혈액대사에 미치는 영향을 조사하였다.

    재료 및 방법

    1.공시동물 및 시험설계

    공시동물은 15개월령(평균 체중 381.59±37.34kg) 의 Holstein 육성우 18두를 공시하였으며, 사료의 TDN:CP 비율을 각각 5.0:1, 4.5:1 및 4.0:1의 비율 에 따라 조정한 처리구(T1, T2 및 T3)를 각 6두씩 3개의 우방(pen size, 4m×8m)에 배치하였다. 적응 기간 15일과 실험기간 90일을 포함한 총 105일간 충남 당진시 소재 목장에서 시험을 실시하였다.

    2.시험사료 및 사양관리

    시험사료는 Table 1과 같이 옥수수, 라이그라스 위주로 배합된 TMR(Total Mixed Ration)로서 처리 구(5:1, 4.5:1, 4:1)에 대하여 TDN:CP 비율은 대두 박과 옥수수를 조정하여 맞추었다. 급여 시간 및 횟 수는 1일 2회, 매일 08:00시 및 16:00시에 급여하 였다. NRC(2001)를 기준으로 한 분만 시 목표 월령 을 24개월령에, 분만 후 체중을 580kg에 도달하기 위하여 육성기 평균 일당증체량을 0.83 kg에 설정 한 후 영양소 공급량을 계산 요구량이 충족되도록 배합하였다. 증체에 필요한 단백질량은 요구량보다 높게 설계하여 TDN:CP 비율을 맞추었다.

    3.조사항목 및 분석 방법

    3.1.체중 및 사료섭취량

    체중은 실험 개시 후 60일째와 90일째 각 개체별로 이동식 저울(PF-T002, AND, Gimpo, Korea)을 이용 하여 측정하였다. 스탄치온의 사이 간격을 두어 사료 를 급여하였고 사료섭취량은 각각의 급여량에서 잔량 을 제하는 것으로 계산하였으며, 잔량조사는 매일 급 여 전에 측정하였다. 사료 및 건조 분의 화학분석은 AOAC(2005) 방법에 따라 시료의 DM(Dry matter), CP(Crude protein), EE(Ether extract), NDF(Neutral detergent fiber) 및 ADF(Acid detergent fiber)를 분석하였다.

    3.2.혈액 분석

    혈액 성상의 변화를 관찰하기 위하여 혈액 채취는 실험 종료 시, 마지막 사료급여 후 4시간째에 경정 맥으로부터 항응고 시약(EDTA)이 처리된 혈액 튜브 에 채취하였다. 채취한 혈액은 현장에서 바로 원심 분리기(Hanil science industrial, HA-12, Incheon, Korea)를 이용하여 2,500rpm으로 20분간 분리하여 혈장(plasma)를 얻어 분석에 이용하였다. 혈장 내 glucose, cholesterol, calcium, phosphate, BUN (Blood Urea Nitrogen), albumin, total protein, AST(Aspartate Aminotransferase), GGT(Gammaglutamyl Transferase), magnesium 및 free cholesterol 의 농도는 혈액분석기(Gastat-600 series Blood Gas Analyzer, Techno Medica Co. Ltd., Yokohama, Japan)로 분석하였다.

    3.3.통계분석

    통계분석은 SAS(Statistical Analysis System, Version 9.1, USA, 2003) program package를 이 용하였다. 각 처리구간의 평균값에 대하여 Duncan’s multiple range test를 이용하여 비교 검정하였다 (Steel & Torrie, 1980).

    결과 및 고찰

    1.섭취량 및 영양소 소화율

    Table 2와 같이 건물 섭취량은 평균 8.07kg/day 로 TDN:CP 비율에 관계없이 유사한 건물 섭취량 결과를 나타내었다. 단백질을 제외한 지방, 섬유소, NDF 및 ADF는 처리구간의 섭취량에 유의한 차이를 나타내지 않았다. 단백질 섭취량은 TDN:CP 비율이 높아짐에 따라 각각 1.45, 1.29 및 1.17kg/day의 섭취량 차이가 나타났으나 유의적 차이는 보이지 않았다.

    Kim et al.(2016)은 15개월 미만 젖소 육성우에 게 TDN:CP 비율별 급여 결과, TDN이 낮아질수록 단백질 섭취량은 증가하였으며, CP 함량이 14% 미 만일 경우 섭취량에 영향을 주지 않았다고 보고하였 다. Chanjula et al.(2004)은 비유우의 전분 급여 실험에서 TDN 비율이 낮음(4.7:1 및 4.4:1)에 따라 단백질 섭취량도 낮아지는 경향(1.4 vs 1.3kg/day) 을 보였다. Broderick(2003)은 비유우에서 단백질과 에너지 수준별 급여 실험에서 단백질 비율이 높아짐 (15.1, 16.7 및 18.4%)에 따라 단백질 섭취량과 건 물섭취량도 증가한다고 보고하였고, Hristov et al. (2004)도 단백질 비율의 증가(15.8, 18.3%)로 건물 섭취율(23.5, 23.8kg/day)이 높아졌다고 하였다. 또 한 Blome et al.(2003)도 유우의 단백질의 수준별 급여 실험에서 단백질 함량이 14%에서 26%까지 높 아짐에 따라 건물섭취량도 직선적으로 증가하였다고 하였다. Brown et al.(2005)은 육성우의 에너지와 단백질 급여 실험에서 사료 내 단백질을 낮춘 처리 구(21% CP, 4.7kcal ME/g DM)보다 높은 처리구 (30% CP, 4.4kcal/g DM)에서 일당 건물 섭취량이 증가(0.847 vs 1.213kg/day)하였다고 보고하였다. 또한 Vandehaar et al.(1999)도 사료 내 단백질 함 량이 12.2~16.2%로 높아짐에 따라 건물 섭취량도 11.0kg/day에서 12.5kg/day로 증가하였다고 보고하 였다. 15개월령 미만의 육성우 뿐만 아니라 15~18개 월령의 육성기에서도 TDN 비율이 낮을수록 단백질 섭취량과 건물섭취량이 증가되는 것으로 판단된다. 한편 사료 내 단백질 함량이 높은 사료를 젖소에게 급여하면 요소태질소 함량이 증가되어 배아에 치명적 인 작용을 하여 수태율을 감소하게 된다(Kim et al., 1998).

    분만을 위한 적정 체적을 만들기 위해서는 단백질 과 건물 섭취량이 증가하여야 하는데, 특히 임신 전 후 지방을 축적하기 위하여는 섭취량이 증가하게 된 다. 이 시기의 에너지 단백질 공급 수준은 임신 및 수정율에 영향을 미치며, 단백질 비율에 따라서 유 선 세포의 발달과 관련하여 비유기의 우유 생산에 영향을 미칠 것으로 사료된다. 본 실험의 TDN:CP 비율은 전체적인 섭취량에 영향을 미치지 않아 모든 비율이 적합하다고 판단되나 조단백질의 섭취량은 단백질 비율이 높아짐에 따라 증가하는 수치를 보여 수정율을 고려할 경우 4.5:1 및 5:1 수준이 적합하 다고 사료된다. 이 시기에 사료 내 TDN:CP 비율을 결정할 때는 증체 및 유선발달, 번식효율에 대하여 종합적인 고려가 필요하며 에너지보다는 적정한 단 백질 비율을 고려해야 한다고 사료된다.

    2.증체량 및 증체율

    Table 3은 15개월령 육성우의 TDN:CP 비율에 따 른 증체량 및 증체율 결과이다. 실험 개시 초의 체중 차이와 관계없이 TDN:CP 비율이 4.0:1 처리구에서 전체 기간에서는 66.42kg으로 유의적으로 가장 많은 체중이 증가하였다. 이 비율에서 일당평균증체량이 0.74kg/day로 가장 높게 나타났으나(p<0.05), 체지 방 축적이 과잉으로 이루어 질 수 있는 수준이 아니 었다. 4.5:1과 5.0:1은 각각 0.64, 0.65kg/day로 권 장 수준의 증체율(0.83kg/day, NRC)에 미치지 못하 였다. 그러나 60일 이후에는 모든 처리구의 일당증체 율이 권장 수준을 충족하였으나, T3(1.28kg/day)에 서 과잉 체지방 축적에 대해 고려해야 할 수준을 보 였다.

    Kim et al.(2016)은 15개월 미만 젖소 육성우에 게 TDN:CP 비율별 급여 결과, TDN 비율이 감소 하거나 단백질 비율이 높아질수록 증체량은 유의 적으로 증가된다 보고하였다. Brown et al.(2005) 은 육성기 송아지의 에너지와 단백질 급여 실험에 서 고단백질 처리구(CP, 30%)의 평균 일당증체량 이 대조구보다 2배 이상 증가하였다. Beck et al. (2006)은 암수 육성우의 톨페스큐 급여 실험에서 TDN:CP 비율이 각각 11:1, 3.7:1과 1.9:1로 조정 한 사료를 급여한 결과 평균일당증체량이 각 0.63, 0.62 및 0.66kg/day으로 TDN 비율이 3.7:1 이상 높을 때에는 증체량에 큰 영향을 미치지 않았으나, TDN 비율이 낮을 시에는 일당증체량이 증가하였다 고 하였다. Blome et al.(2003)은 유우 송아지의 단 백질 급여 실험에서 단백질 함량 비율이 증가함에 따라 직선적 증가량을 보였다고 하였다. 그러나 단 백질 비율이 너무 높아지면 오히려 첫 발정과 배란 시기가 늦춰질 수 있다고 하였다(Butler, 1998).

    15개월령의 TDN:CP 구간에서 사료 내 단백질 비 율에 따라 체중과 밀접한 관계가 있다고 판단되었 다. TDN:CP 비율이 4.0:1 이하로 내려갈 경우 체 지방의 축적이 과잉으로 나타날 수 있어 임신하는데 어려움으로 작용할 수도 있으며, 첫 발정과 배란 시 기에도 영향을 줄 수 있다고 사료된다. 따라서 임신 전후 기간의 TDN:CP 비율은 4.5:1 또는 5.0:1의 구 간에서 결정하는 것이 바람직하며 특히 4.5:1 구간 이 증체에 효율적인 것으로 판단되었다. 12~14개월 령과 15~18개월령 육성우에게 4.5:1 정도의 적정한 TDN:CP를 급여하면 체중 및 증체에 도움이 된다고 사료된다. 또한 성성숙 이후 분만 전후의 영양소 공 급 수준 결정은 과잉의 체 지방 축적을 피하면서 임 신우 성장과 유선세포 증식을 위한 영양소 공급에 대해 고려해야 할 것이다.

    3.혈액 특성

    Table 4는 육성우 사료의 TDN:CP 비율에 따른 혈액 내 대사물질의 농도를 보여주고 있다. 15개월 령에서 18개월령의 혈중 Glucose, Cholesterol, total protein, ALT 및 AST 등 모든 측정 항목의 농도는 처리구간 차이를 나타나지 않았으며, 혈중 BUN 농 도도 4.0:1, 4.5:1 및 5.0:1 각각 10.2, 10.6 및 10.7mg/dl로 차이가 나타나지 않았다. 다만 혈중 Calcium 농도의 경우에는 TDN:CP 비율이 낮아짐 에 따라 증가하는 경향을 보였지만 유의적 차이를 보이지 않았다.

    BUN이나 MUN의 모니터링은 소에서 단백질과 에너 지 측정을 위해 사용할 수 있는 기술이다(Hammond, 1997). BUN은 반추위의 단백질 대사와 생식 효능의 유용한 지표로 사용되었다(Butler, 1998). BUN 농 도는 아미노산섭취량과는 상관관계가 없지만 일일 체중당 3g 이상의 아미노산을 섭취하면 BUN 농도 는 증가한다고 보고하였다(Erick et al., 2005). 사 료 내 단백질 비율과 혈중 BUN과는 정(+)의 상관관 계에 있는 것으로 판단되나, 본 연구 결과에서 육성 우 생후 15~18개월령의 TDN:CP 비율 구간에서는 사료 내 단백질 함량에 따른 혈액 조성에 큰 영향을 미치지 않아 이 시기에 모두 적합한 것으로 사료되 며, 체중을 고려했을 경우 4.5:1과 5.0:1의 비율이 적합한 것으로 판단되었다.

    감사의 글

    본 연구는 농림수산식품기술기획평가원(과제번호 311051-2) 지원으로 수행되었다. 또한 이 논문은 2015학년도 건국대학교의 연구년교원 지원에 의하 여 연구되었습니다.

    Figure

    Table

    Formula and chemical composition of TMR for 15∼18 months old dairy heifers

    Effects of TDN:CP ratio on nutrients intake of TMR for dairy heifers

    1)DM; Dry matter, CP; Crude protein, ADF; Acid detergent fiber, NDF; Neutral detergent fiber, NSC; Nonstructural carbohydrate, TDN; Total digestible nutrients.
    2)SEM; Standard error of the mean.

    Effects of TDN:CP ratio of TMR on body weight, weight gain and daily gain for 15~18 months old dairy heifers

    1)Adaptation period(during 15 days before beginning experiment); 1st period, 0~30 days; 2nd period, 30~60 days; 3rd period, 60~90 days.
    2)SEM, Standard error of the mean.
    a,bMean in the same row with different superscript differ significantly. (p<0.05)

    Effects of TDN:CP ratio of TMR on blood parameter for 15~18 months old dairy heifers

    Data are mean±standard deviation.
    1)ALT-GPT, Alanine aminotransferase; AST-GOT, Aspartate aminotransferase; GGT, Gamma-glutamyl transferase; BUN, Blood urea nitrogen.
    2)SEM, Standard error of the mean.

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