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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.53 No.6 pp.87-99
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2019.53.6.87

Development of K-Berkshire Exclusive Feed Additive using Black Raspberry By-Products

Su-Jung Lee1, Sung-Woong Gim1, Hye-Ran Choi1, Dae-keun Shin1, Yi-Hyung Chung2, Han-Su Jang2, Hwa-Chun Park3, Gyoo-Taik Kwon1*
1Berry & Biofood Research Institute, Gochang, 51417, Korea
2Jeonbuk Institute for Food-Bio Industry. Jeonju, 54810, Korea
3Dasan Pig Breeding Co., Namwon, 55716, Korea
Corresponding author: Gyoo-Taik kwon Tel: +82-63-560-5172 Fax: +82-63-563-6680 E-mail address: kgt486@naver.com
September 11, 2019 ; November 27, 2019 ; December 17, 2019

Abstract


Antioxidant and antimicrobial activities of black raspberry raw material and by-products (juice and main anchovy) extracts were investigated. Fiber contents and calories were analyzed with general components for each by-product. Additionally, ellagic acid, aw and pH of by-product extract were measured for standardization of quality. Then, the microbial changes of K-Berkshire were evaluated after 6 weeks of BRJ supply. Compared with black raspberry raw materials, the content of flavonoid and anthocyanin including total polyphenol was high in black raspberry by-products and showed high antimicrobial activity as well as antioxidant activity. Black raspberry juice (BRJ) and alcohol (BRA) by-products were not significantly different from each other in terms of feed ingredient characteristics, and fungal toxins such as aflatoxin and ochratoxin were found to be below the acceptable level. However, in the case of the BRJ, the aw and pH changes were small. Therefore, when the BRJ was added to 0.5% feed and fed to K-Berkshire, the number of harmful bacteria in the small intestine decreased and the number of beneficial bacteria was not affected. Black raspberry juice by-product can be used as an excellent feed additive for the intestinal microbial control while having nutritional value for K-Berkshire.



복분자 부산물을 활용한 흑돈 전용 단미사료 소재화 개발에 관한 연구

이 수정1, 김 성웅1, 최 혜란1, 신 대근1, 정 이형2, 장 한수2, 박 화춘3, 권 규택1*
1(재)베리&바이오식품연구소
2전라북도생물산업진흥원
3(주)다산육종

초록


본 연구는 음료나 술의 원료로 이용한 뒤 버려지는 고창산 복분자 부산물을 활용한 흑돈(K-berkshire) 단미사료화 소재 개발에 관한 연구이다. 복분자 부산물의 사료화를 위해 복분자 원물 및 부산물(즙박 및 주정박)의 추출물을 이용하여 총폴리페놀, 플라보노이드, 안토시아닌의 함량과 더불어 ABTS와 항균 능을 확인하였다. 각 부산물에 대한 일반성분과 함께 섬유질 함량과 칼로리를 분석하였고, 또한 무기질 및 유해독소(mycotoxin)의 함량을 측정하였다. 부산물 추출물 내 아미노산 조성과 더불어 품질 표준화 를 위한 지표물질(ellagic acid), 수분활성도(aW)와 pH를 측정하였으며, 이후, 복분자즙 부산물을 총 6 주간 급이한 K-berkshire의 소장 내 미생물(총균, 대장균군, 대장균, 유산균)의 변화를 조사하였다. 그 결과, 복분자 원물과 비교했을 때 복분자 부산물에서 총폴리페놀을 포함하여 플라보노이드와 안토시아 닌의 함량이 높았으며, 항산화와 더불어 항균성에서도 높은 활성을 나타내었다. 복분자즙과 복분자주 부산물은 사료적 특성에서 큰 차이가 없었으며, 또한 aflatoxin과 ochratoxin 같은 곰팡이 독소는 허용 기준 이하로 확인되었다. 그러나, 복분자즙 부산물의 경우에는 수분활성도(aW)와 pH 변화의 폭이 적었 다. 따라서, 복분자즙 부산물 0.5%를 사료에 첨가하여 K-berkshire에 급이 하였을 때 흑돈 소장 내 유 해균의 수는 감소하였고, 유익균의 수에는 영향을 미치지 않았다. 또한 복분자 부산물은 원물과 비교했 을 때 다량의 항산화 성분을 비롯하여 미네랄과 아미노산을 함유하고 있어 높은 항균활성을 나타내는 것으로 생각되며 이로 인해 K-berkshire에 복분자 부산물을 사료 첨가제로 급이 했을 때 소장 내 유해 세균의 감소를 나타내는 것으로 판단한다. 따라서, 복분자 부산물은 K-berkshire에 영양학적으로도 가 치가 있으면서도 장내 미생물 군 조절에 탁월한 사료 첨가제로의 활용이 가능할 것으로 판단된다.



    서론

    복분자(Black raspberry, Rubus occidentalis)는 우리나라 중부 이남의 산기슭 양지에 자라는 장미과 (Rosaceae)속의 낙엽관목으로 높이가 2~3m 정도이 며, 줄기는 흰 분에 덮여 있고 갈고리 모양의 가시 가 있다. 복분자의 열매는 핵과가 모여 반달모양의 검은 복과를 형성하고 5~6월에 꽃이 피며 7~8월에 열매가 성숙되어 둥글고 붉은색으로 익다가 나중에 는 흑색으로 완숙된다(Bae, 2000) 현재, 복분자는 국내에서 식용 및 약용으로 사용되고 있으며, 특히 식품 원료로써 다양한 연구들이 진행되고 있다(Lee et al., 2000). 고창 복분자의 생산량은 전국 복분 자 생산량의 81.8%(고창, 순창, 정읍 등)를 차지하 며 생과 이외에 대부분 술이나 음료형태로 가공되는 데 이때, 원물대비 30~40%의 부산물이 발생하고 있다. 복분자의 가공부산물은 다양한 생리활성물질 을 함유하고 있어 다양한 연구에 충분히 활용할 수 있음에도 불구하고 폐기됨으로 인하여 자원의 낭비 를 초래하고 있으나 지금까지도 복분자 부산물을 활 용한 연구 결과는 전무한 실정이다.

    지금까지 국내에서 다양한 과일/채소 가공부산물 인 사과, 포도 및 고구마 껍질의 항산화 효과에 대 한 연구(Kim et al., 2014a), 제주 감귤 과피의 항 산화 활성(Hyon et al., 2010a), 포도 부산물의 항 산화 활성(Jo et al., 2010) 등과 같은 다양한 연구 들이 진행되었다. 또한 가공부산물의 기능성 분석에 서 더 나아가 가공부산물을 이용한 사료 개발 관련 연구(Park et al., 2005, Chu et al., 2012)는 해마 다 증가하고 있는 추세이고 이를 이용한 사료화 방 법(Kwak, 1994, Park et al., 2004)들이 제시되고 있다. 음식 폐기물 및 가공 부산물의 사료적 가치는 높은 수분함량(Westendorf, 2000), 영양소 함량의 변이(Chae et al., 2000), 영양적 불균형(Chung, 2001)과 낮은 소화율(Chae et al., 2000)로 가축의 증체율을 저하시키고, 마블링 저하 및 지방 조직을 연하게 한다는 연구 결과가 있으나(So, 1999), 한편 으로는 음식 폐기물 및 가공 부산물을 활용한 돼지 의 사양이 돈육의 품질에 크게 영향을 미치지 않는 다는 연구결과가 보고되기도 하였고(Nam et al., 2000), Kim et al.(2015)은 육성돈 사료내 단백질 원으로써 사과 부산물이 단백질 공급원으로 악영향 을 미치지 않는다고 보고 하여 식품 가공 부산물의 사료적 가치를 확인한 바 있다(Kim et al., 2015).

    한편 사료의 원료를 전적으로 수입에 의존하고 있 는 우리나라에서는 사료비 절감이 경영압박 요인이 되고 있으며, 이 중 축산물 생산비 절감을 위한 대 체사료개발 여부가 향후 우리나라 양돈 산업에서 중 요한 과제로 남아 있다(Kim, 2016). 따라서 남은 음식물과 가공부산물 및 곡류를 활용한 사료 개발연 구가 매우 중요하다고 할 수 있다(Nam et al., 2000). 현재까지 국내에서 가공 부산물을 이용한 사 료 연구가 다양하게 진행되고 있음에도 불구하고 아 직까지 베리류의 가공부산물을 이용한 사료 연구는 진행된 바 없다. 따라서 본 연구는 음료나 술의 원 료로 이용된 뒤 대량으로 폐기되고 있는 고창산 복 분자 부산물(즙박 및 주정박)의 특성 분석을 통해 흑돈의 단미사료화 가능성 및 사양을 통한 장 내 미 생물 조절자로서의 사료 원료적 가치를 확인하고자 하였다.

    재료 및 방법

    1 복분자 부산물 추출물의 제조

    2015년 6월에 수확된 복분자 원물과 복분자 착즙 [(재)베리&바이오식품연구소 제공] 및 주정추출[㈜선 운산복분자주흥진 제공] 부산물을 이용하여 실험에 활용하였다. 원물과 각 부산물 추출물은 중량의 10 배수 water 혹은 50% 에탄올과 함께 100℃ 혹은 80℃에서 가열하며 4시간씩 2회 추출한 후 filter paper (Whatman No. 1)로 여과하였다. 여과된 여 액을 8 brix까지 감압 농축한 다음 동결·건조하여 분말형태로 만들어 사료적 가치 실험에 사용하였다.

    2 Phytochemical 함량과 항산화 및 항균력 측정

    총 폴리페놀 함량 분석은 건강기능식품 공전 방법 (Korea food and drug administration, 2012a)을 이용하였다. 복분자 원물 및 부산물 용매별 추출 물에 증류수, folin-ciocalteau’s phenol regent와 Na2CO3를 첨가한 다음 암소에서 반응시킨 후 760 nm 에서 흡광도를 측정하였다. 이때 tannic acid (Sigma- Aldrich Co., St. Louis, Mo, USA)를 표준물질로 사용하였다.

    총 플라보노이드 함량 또한 건강기능식품공전 방 법(Korea food and drug administration, 2012b) 을 응용하여 측정하였다. 복분자 원물과 부산물의 용매별 추출물 0.5 mL에 에탄올 1.5 mL, 10% 질산 알루미늄 0.1 mL, 1M 초산칼륨 0.1 mL, 증류수 2.8 mL을 순서대로 첨가하고 vortex mixer로 혼합 하여 실온에서 40분간 반응시킨 다음 415 nm에 서 흡광도를 측정하였다. 이때 quercetin (Sigma- Aldrich Co., St. Louis, Mo, USA)을 표준물질로 사용하였다.

    안토시아닌 함량은 Chang et al.(2002)의 방법을 응용하여, 각각의 시료에 0.1% HCl을 함유하는 메 탄올 용액으로 24시간 동안 shaking incubator에서 shaking한 후 528 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 cyanidin을 사용하였다.

    ABTS 라디칼 소거활성은 Arts et al.(2004)의 방 법을 응용하였다. 복분자 원물과 부산물의 용매별 추출물 5 μL에 ABTS 라디칼 용액을 첨가하고 7분 간 반응시킨 후 734 nm의 흡광도를 측정하였고, 대 조구로는 PBS를 사용하였다.

    ABTS radical scavenging activity (%) =(1- Absorbance of sample Absorbance of blank )×100

    시료 20 mg에 멸균된 증류수로 희석된 시료를 항균 활성에 사용하였다. 실험에 공시된 균주는 장 내 미 생물로 알려져 있는 균주인 E. coli, Staphylococcus aureusSalmonella typhimurium를 사용하였다. 또한 유산균에 대한 항균력 확인을 위해서는 GBL16 과 17 (Lactobacillus Plantarum)을 사용하였다. 백 금이를 통해 균주를 취하고 액체 배지(nutrient broth, DIFCO, USA)로 옮긴 다음 배양하였다. 이 후, 고체배지(nutrient agar, DIFCO, USA)에 접종 하고 골고루 퍼지게 한 다음 각각의 추출물을 4분 할 지점 중앙에 위치한 8 mm filter paper disk (Advantec, Toyo Roshi Kaisha, LTD., Japan)에 흡수시키고 36°C에서 24-48 시간 배양하였다. 배양 후 disk 주위의 생육저지환(clear zone) 직경을 측 정함으로써 항균력을 비교하였다.

    3 복분자 부산물의 일반성분과 섬유소 그리고 총 칼로리 분석

    복분자 부산물의 일반성분 중 수분, 조단백질, 조 지방과 조회분은 AOAC (Kenneth, 1990)의 분석방 법에 따라 측정하였다. 조섬유는 복분자 부산물 시 료를 톨비이커에 취하고 5% 황산액과 증류수를 첨 가한 다음 거품방지제와 함게 30분간 끓이고 스텐레 스 망으로 여과하여 잔사를 뜨거운 증류수로 세척하 였다. 이후, 수산화나트륨용액를 첨가한 다음 200 mL 표선까지 증류수로 채웠다. 30분간의 가열과 여 과 및 뜨거운 증류수로의 재 세척 후 다시 에틸알콜 과 에틸에테르로 세척하고 2시간의 예비 건조와 본 건조 이후 600℃에서 2시간 회화하고 무게를 측정 하였다

    가용성 무질소물(Nitrogen-free extract, NFE) 측정을 위해서는 복분자 부산물을 100으로 하고 여 기에 수분, 조단백질, 조지방, 조섬유와 조회분 함 량(%)을 감해서 구하였다.

    중성세제불용성섬유(Neutral detergent fiber, NDF) 는 복분자 부산물 시료에 중성 detergent 용액과 decalin 그리고 sodium sulfite를 첨가하였다. 이 후, 조섬유 정량용 자비기에서 1시간 가열하고 유리 여과기를 사용하여 흡입·여과한 다음 뜨거운 물과 아세톤으로 씻어주고 건조하여 무게를 측정하였다.

    내산성섬유소(Acid detergent fiber, ADF)는 복 분자 부산물 시료에 산성 detergent 용액과 decalin 를 첨가하고 조섬유자비기에서 가열한 다음 유리여 과기로 흡인·여과·세척하였다. 이후, 남은 용액이 무색이 될 때까지 세척하고 건조 후 무게를 측정하 였다.

    안피지에 복분자 부산물 시료를 측정한 다음 calorimeter용 수기에 넣어 연소시켜 총 에너지 값 을 측정하였다.

    4 미네랄과 Aflatoxin 및 Ochratoxin 함량

    Calcium의 측정을 위해 복분자 부산물에 염산용 액을 1:1(mass/vol)로 첨가하고 가온 한 다음 시료 액을 획득하였다. 일정량의 시료를 5% 란타늄용액 그리고 염산용액과 함께 혼합한 다음 422.7 nm의 원자흡광광도계에서 흡광도를 측정하였다. 이때 칼 슘표준용액으로 표준곡선을 작성하였다.

    Phosphate의 측정을 위해 복분자 부산물에 염산 을 1:1(mass/vol)로 첨가하고 가온 한 다음 시료액 을 획득하였다. 시료액 일정량을 5% 란타늄용액과 염산용액으로 혼합한 다음 발색제 2.5 mL를 첨가하 고 증류수로 표선을 맞춘 후 470 nm에서 흡광도를 측정하였다.

    복분자 부산물의 항영양인자(Aflatoxin & Ochratoxin) 는 HPLC를 이용하여 확인하였다. Aflatoxin 표준품으로는 trology analytical laboratory (Washington, MO)를 사용하였다. 복분자 부산물 추 출물을 취하여 멸균시키고 이후 NaCl과 methanol 그리고 chloroform을 넣어 24시간 동안 교반 하 였다. 두 번의 과정을 거쳐 분취한 chloroform층 을 증발·농축·건조시켰다. Aflatoxin의 정량을 위 해 표준품을 농도별로 혼합·제조한 다음 용매를 증 발시켜 건고물화하고 trifuroacetic acid를 가하여 유도체화 하였다. 여기에 HPLC 주입 용매를 가하여 HPLC 분석을 위한 external standard로 사용하였 다. 앞에서 증발 건고 시킨 시료의 잔류물도 동일하 게 유도체화시키고 HPLC에 주입하며 분석하였다. Aflatoxin 분석을 위한 HPLC system은 M510 solvent delivery systerm, Rheodyne injector와 M474 fluorescence detector로 구성하였다. 분석 조 건은 역상의 Nova-pak C18 column (15 cm×3.9 mm I.D)을 실온에서 사용하였으며, fluorescence detector 의 여기파장 365 nm과 속정 파장 418 nm에서 acetonitrile와 H2O (1:3)를 이동상으로 1.0 ml/min 의 유속으로 흘려 aflatoxin을 분리 및 정량 하였다. 시료의 주입량은 20 μL이었다.

    Ochratoxin 표준품으로는 Sigma chemical Co. (St, Louis, MO)를 사용하였다. 복분자 부산 물 추출물에 동량의 추출용매 water-acetonitrile (Duksan Pure Chemeicals Co., Ltd., Korea) [40:60, vol/vol])와 섞어 혼합한 다음 Whatman no.4 filter paper (Whatman International Ltd., Maidstone, England)로 여과하였다. 여과액 5 mL 를 phosphate-buffered saline (PBS; pH7.5)으로 희석하고 희석액을 whatman GF/A glass filter paper (Whatman)를 이용해 다시 여과하였다. 이 후, 여과액을 OchraTest WB column (Vicam Co., Milford, MA)에 1초에 1방울의 속도로 통과시킨 다 음 methanol에 녹여 추출·건조하였다. 건조물을 acetonitrile-water-acetic acid (99:99:2, vol/vol/vol) 를 녹이고 0.2um-pore-size membrane filter에 여과하였다. Ochratoxin의 정량을 위해서는 표준품 을 농도별로 혼합 조제하였다. Ochratoxin의 분석에 는 Polaris C18-A column (250 mm long, 4.6 mm inside diameter, 5 um particle size; Agilent Technologies)를 사용하여 20 μL의 시료를 주입하 였다. 이동상으로는 acetonitrile-water-acetic acid (99:99:2, vol/vol/vol)를 사용하였으며 Ultimate 3000 HPLC systems (Thermo fisher Scientific, Waltham, MA)에 1 mL/min의 유속으로 fluorescence detector를 통하여 ochratoxin A를 검출하였다.

    5 지표물질과 수분활성도 그리고 pH를 통한 저장성 확인

    복분자 부산물 추출물의 유통기한 설정을 위해 6 개월 동안의 지표물질 함량, 수분활성도 그리고 pH 의 변화를 측정하였다. 복분자의 지표물질인 ellagic acid의 함량 변화 측정을 위하여 복분자 부산물 추 출물(water & 50% 에탄올)을 전처리 용매(EtOH: H20:HCl=60:20:20)에 녹인 다음 환류추출장치가 부착된 water bath를 이용하여 90°C에서 1시간동안 가수분해하였다. 이후, 가수분해 용액을 냉각하고 메탄올로 정용 한 다음 0.45 um syringe filter로 여과하며 분석에 사용하였다. Ellagic acid의 HPLC 분석 조건은 Table 1에 나타내었다.

    수분활성도 측정기를 이용하였으며, 측정기 내부 감지 온도를 25℃로 고정한 다음 10분간 측정하였 다. 수분활성도는 상대습도 값이 변동 없는 점을 측 정값으로 하였으며, 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다.

    복분자 부산물 추출물과 증류수(1:9, mass/vol)를 혼합하고 균질 한 다음 3,000 rpm으로 분리한 분리 액을 pH meter로 3회 반복하여 측정하고 평균값을 나타내었다.

    6 K-berkshire 사양을 통한 소장 내 미생물군 확인

    복분자즙 부산물의 pre-biotic 확인실험은 (재)베 리&바이오식품연구소 동물실험윤리위원회 승인을 받아 진행되었다(BBRI-IACU-17007). 실험에 사용 된 동물은 비육돈(finishing pig, 65kg-110kg) 20 두의 K-berkshire를 대상으로 하였으며, 전북 남원 시에 위치한 ㈜다산육종에서 사양실험을 실시하였 다. 복분자 원물 섭취량의 0.5%를 고려하여 단미사 료의 최종 배합비는 복분자즙 부산물 60%, 옥수수 24%, 고결방지제(anticating) 1%, 당밀 6%, 효모 1%, 탄산칼슘 4%, 효소제 4%로 제조한 뒤 K-berkshire (대조군 & 복분자즙 부산물 0.5% 처리군, n=10)에 약 6주에 걸쳐 사양하였다. 실험동물은 사료와 물의 자유급여가 가능하고 온도 조절이 용이한 돈사에서 사육되었으며 시험 개시일과 종료일에 측정된 평균 체중과 일일 증체량은 Table 2에 나타내었다. 이후 K-berkshire를 도축한 뒤 소장을 적출한 다음 십이 지장으로부터 약 30 cm 밑 부분의 소장을 약 20 cm로 잘라 1:25(길이/부피)의 비율로 PBS와 혼합하 였다. 혼합한 소장과 PBS를 약 3분에 걸쳐 거세게 흔든 다음 미생물 분석에 활용하였다. K-berkshire 소장 내 미생물 검사는 총균, 대장균, 대장균군 그 리고 유산균 수를 조사하였다.

    7 통계분석

    본 연구는 각 시험항목별 3회 반복으로 분석하였 으며 통계처리는 SPSS program 23.0 (Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균과 표준오차로 나타내었 다. 각 시료간의 통계적 유의성 검증은 Student’s T-test와 one-way ANOVA로 검증 후 Duncan’s multiple range test를 이용해 사후분석(p<0.05) 을 시행하였다.

    결론 및 고찰

    1 Phytochemical 함량과 항산화 및 항균력 측정

    복분자 원물, 복분자즙 부산물 및 복분자주 부산 물에 대한 총폴리페놀, 플라보노이드와 안토시아닌 함량은 Table 3와 같다. 용매를 달리하며 추출한 복 분자 원물은 50% 에탄올 추출물에서 water 추출물 보다 높은 플라보노이드와 안토시아닌 함량을 나타 낸 반면 복분자즙 부산물은 총폴리페놀과 안토시아 닌에서 water로 추출할 경우 50% 에탄올 추출물보 다 높은 함량을 나타내었다. 복분자주 부산물의 water와 50% 에탄올 추출물에서의 총폴리페놀 차이 는 없었고, 플라보노이드는 water 추출물 보다 50% 에탄올 추출물에서 높은 결과를 나타내었다. 총폴리 페놀의 함량은 복분자즙 부산물에서 가장 높았으며 이는 복분자즙의 경우 주스생산 공정의 특성상 과피 와 씨앗의 파괴로 복분자 과피와 씨앗에 함유되어 있는 다량의 폴리페놀과 플라보노이드들이 추출된 것으로 판단된다(Kwon et al., 2011). 더욱이, 복분 자주 부산물의 경우에는 알콜발효와 더불어 첨가되 는 주정으로 인해 과육 및 과피에 함유된 총폴리페 놀과 플라보노이드 그리고 안토시아닌이 이미 다량 추출되어(Kitchen, 2013) 복분자주 부산물에는 낮은 함량을 나타내는 것으로 판단된다.

    항산화 결과인 ABTS 역시 복분자즙 부산물에서 복 분자 원물이나 복분자주 부산물보다 높았다(Table 3). 일반적으로 페놀화합물은 식물계에 널리 분포하는 수산기 함유 방향성 화합물로 식물의 세포벽 내 다 당류와 리그닌 등에 에스테르 결합으로 중합되어 존 재하며 수산기를 통한 수소 공여와 페놀 고리구조의 공명 안정화에 의해 항산화능을 나타낸다(Kwon et al., 2011). 따라서 앞서 언급한 복분자즙 부산물 내 총폴리페놀과 총플라보노이드 함량에 따른 항산화 결과라 추정할 수 있으며 특히, 페놀성 화합물의 hydroxyl기가 지질 산화 초기 유리기들의 안정화에 기여함으로써 산화 억제작용을 나타낸 것으로 판단 된다(Hyon et al., 2010b).

    복분자 원물과 복분자즙 부산물 그리고 복분자주 부산물의 항균활성은 Table 4와 같다. 병원성 미생 물 3종 중 E. coli는 이유 후 자돈에서 발병하는 대 장균성설사 원인균(Jeffrey et al., 2012)으로 알려 져 있다. 복분자 원물과 복분자즙 부산물 그리고 복 분자주 부산물을 처리한 그룹에서 E. coli에 대한 항균활성을 나타내었고, 특히 복분자 원물의 water 추출물과 복분자즙 50% 에탄올 추출물에서 가장 높 은 항균효과를 나타내었다. S. typhimurium균은 숙 주의 세포 내로 기생하여 약물 치료가 어려워 비육 기에 위장염과 패혈증을 유발(James & John, 1981) 하는 균으로 알려져 있다. 복분자 원물, 복분자즙 및 복분주 부산물의 S. typhimurium균에 대한 항 균활성이 극히 미미 하거나 없었다. S. aureus의 경 우 복분자즙 부산물의 water와 50% 에탄올 추출물, 그리고 복분자주 부산물의 50% 에탄올 추출물을 처 리한 그룹에서 비슷한 항균활성을 나타내었다. 복분 자 원물과 복분자주 부산물 water 추출물 그룹에서 는 미미한 항균효과를 보였다. 이러한 결과는 각 부 산물의 추출용매에 따라 베리에서 추출된 폴리페놀 의 함량(Butkhup & Samappito, 2011) 혹은 주요 성분이 다름에 기인한 것으로 판단된다. 그리고 복 분자 원물과 복분자즙 및 복분자주 부산물 모두는 L. planatrum인 GBL16과 17의 항균활성을 나타내 지 않았다.

    2 복분자 부산물의 일반성분과 섬유소 그리고 총 칼로리 분석

    수분과 조단백질 함량은 복분자즙이 복분자주 부 산물보다 높았으나, 조지방과 조섬유는 복분자주 부산물이 복분자즙 부산물보다 높았다(Table 5). 그 러나 ADF (Acid detergent fiber), NDF (Neutral detergent fiber) 그리고 NFE (nitrogen free extract) 및 총칼로리는 부산물간 차이를 나타내지 않았다. ADF와 NDF는 그 함량이 적정한 것으로 평 가되며 또한 조사료 평가 기준에 따르면 수분 함량 이 높을 경우 곰팡이의 번식 가능성이 높고 특히 상 대습도가 75% 이상이면서 기질 수분함량이 15% 이 상일 경우 곰팡이가 쉽게 번식될 수 있으나 복분자 즙 부산물의 수분은 15% 이하이므로 기질 특성에 따른 곰팡이 번식에는 영향을 미치지 않을 것으로 판단된다.

    3 미네랄과 Aflatoxin 및 Ochratoxin 함량

    돼지의 성장은 사료로부터 공급되는 단백질, 지 방과 탄수화물 등에 의해 영향을 받고 미량의 비타 민과 광물질에 의해서도 또한 영향을 받는다. 특 히, 광물질은 돼지의 신체 구조의 형성과 다양한 생체조절 기능에 관여함으로 칼슘과 인은 골격조직 의 발달과 유지에 중요한 역할을 할 수 있다. 복분 자즙 부산물과 복분자주 부산물 내 칼슘과 인의 수 준은 통계적 차이가 나타나지는 않았으나 곡류와 대두박 위주의 사료 내 적정 칼슘과 인의 수준이라 할 수 있는 1.5~2:1 (Pig raising specification manual. Korea, 2007, Bikker & Blok , 2017)에 근접한 1.4(복분자즙 부산물)와 1.25 (복분자주 부산 물)를 나타내었다(Table 6).

    곰팡이 독소(Mycotoxin)는 사료의 제조, 이동과 저장 등의 과정 중 환경조건에 따라 쉽게 오염되며, 최적의 저장온도와 습도 아래서도 곰팡이에 의한 오염은 지속적으로 문제가 될 수 있다. Aflatoxin 은 일반 곰팡이 중에서도 aspergillus flavus가 생 산하는 독소로 사료에서 쉽게 발견되며, 때로는 aflatoxin과 같은 곰팡이 독소로 인하여 가축성장이 저해되어 경제적 손실이 발생할 수도 있다(Fink- Gremmels, 1999). 곰팡이 독소는 내열성이 강해 동물의 대사과정 중 쉽게 파괴되지 않음으로 세계 각국은 식품과 사료에 대한 허용 기준을 제시하고 있다(Sofia et al., 2011). 우리나라는 단미사료 내 aflatoxin은 50 ppb 이하로 규정하고 있으며 ochratoxin의 경우에는 250 ppb 이하로 규정하고 있다(Hans et al., 2007). 본 실험에 따르면 복분자 부산물 내 곰팡이 독소 함량은 모두 단미사료 기준 치 이내로 존재하여 안전한 것으로 판단되며, aflatoxin의 경우에는 복분자주 부산물보다는 복분 자즙 부산물에서 높았던 반면, ochratoxin은 복분자 주 부산물에서 높게 나타났다.

    4 지표물질과 수분활성도 그리고 pH를 통한 저장성 확인

    복분자즙 부산물과 복분자주 부산물의 사료 소재 화를 위한 저장성 테스트로써 ellagic acid, 수분활 성도 그리고 pH를 확인하였다(Table 7). Ellagic acid 함량은 복분자즙 부산물과 복분자주 부산물에 서 저장기간이 늘어날수록 점점 감소하는 경향을 나 타냈으며 저장기간이 0개월에 비해 6개월에서 복분 자즙 부산물은 약 55%와 복분자주 부산물은 51% 감 소를 나타내었다.

    수분활성도는 저장기간에 따라 복분자즙 부산물 및 복분자주 부산물 모두에서 증가하였다(Table 7). 복분자즙 부산물은 6개월의 저장기간 내 저장 0개월 대비 약 1.9배 증가되었으나, 복분자주 부산물은 경 우 2.2배까지 증가되어 복분자주 부산물에서 조금 더 큰 폭으로 증가함을 확인하였다. 따라서, 고온 다습한 환경과 수분함량에 따라 사료 내 곰팡이의 증식속도가 다름으로 인하여(Antonio et al., 1985) 수분활성도 변화의 폭이 좀 더 적은 복분자즙 부산 물이 사료화에 더 적합한 것으로 판단된다. 그러나 사료 내 유익한 생균제인 Bacillus subtilis를 사용 하여 발효 단미사료를 개발하고자 한다면 여름철 사 료 내에 병원성 세균과 곰팡이의 오염을 억제할 수 있다는 연구결과도 보고된 바 있어(Kim et al., 2014) 수분활성도는 복분자 부산물 단미사료화에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 판단된다.

    pH는 Kang et al.(2015)의 연구와 유사한 0개 월에서 복분자즙 부산물이 복분자주 부산물보다 약간 낮은 3.70를 나타내었으나 저장 6개월에는 복분자즙 부산물과 복분자주 부산물의 pH는 차이 가 없었다.

    5 흑돈 사양을 통한 소장 내 미생물군 확인-총균, 대장균, 대장균군과 유산균

    K-berkshire에 복분자즙 부산물을 0.5% 사료화 하여 급이 한 뒤 총균, 대장균, 대장균군 및 유산균의 수를 측정하였다(Table 8). 총균은 복분자즙 부산물 0.5%를 급이 한 첨가돈이 무첨가돈보다 낮았으며, 대장균과 대장균군의 경우에는 복분자즙 부산물을 급이한 첨가돈에서 검출되지 않았다. 유산균은 복분 자 부산물을 급이 한 첨가돈이 무첨가돈 보다 수치 적으로는 더 높았으나 급이 기간이 6주라는 짧은 기 간으로 인하여 통계적인 차이가 나타나지는 않았다. 비슷한 연구결과로 양파 내 플라보노이드가 마우스 소장 내 유익균을 증가시킴과 동시에 유해균 수를 감소시킬 뿐만 아니라 융모의 길이 증가를 통해 융 모 면적을 증가시켜 궁극적으로는 소화 흡수율을 개 선시킨다고 하였다(Hanczakowska & Swiatkiewicz, 2002; Park et al., 2012). 본 실험에서는 융모 길 이에 따른 소화 흡수율에 대한 연구는 진행되지 않 았으나 흑돈에 복분자즙 부산물의 급이는 복분자 부 산물의 pre-biotic의 역할로 인해 장내 유효한 유산 균 수는 유지시키고 유해한 대장균과 대장균군수를 감소시킴으로써 소장 내 환경을 개선시킨 것으로 판 단된다.

    따라서 본 연구는 복분자즙 부산물은 부산물 내 잔존하는 유용 폴리페놀과 안토시아닌등으로 인하여 항산화와 항균 활성이 가능하며 따라서 복분자즙 부 산물을 단미사료로 전환할 경우 품질적 부분에서도 문제 발생이 없을 뿐만 아니라 K-berkshire에 사료 와 함께 급이 할 경우 유해균의 억제 및 소장내 환 경 개선을 통해 장기적으로는 흑돈 농가의 경제적 이익에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

    감사의 글

    본 연구는 산업통자원부의 경제협력권사업(비즈니 스협력형 R&D/R0005730-1)의 지원을 통해 진행 되었습니다.

    Figures

    Tables

    Condition of HPLC for ellagic acid analysis in black raspberry juice, and black raspberry liquor by-product

    Change of body weight after feeding 0.5% black raspberry juice by product to K-berkshire for 6 weeks

    Total polyphenol, flavonoid and anthocyanin content and antioxidant activity of black raspberry, black raspberry juice, and black raspberry liquor by-product

    Antimicrobial activity of black raspberry and black raspberry juice and black raspberry liquor by-product

    General composition, fiber and total energy of black raspberry juice and black raspberry liquor by-product

    Calcium, phosphorus and mycotoxin content of black raspberry juice and black raspberry liquor by-product

    Ellagic acid content, water activity and pH change of black raspberry juice and black raspberry liquor by-product

    Effect of 0.5% black raspberry juice by product on microbial composition in K-berkshire small intestine

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