유기황의 수준별 급여가 산란계의 생산성, 계란품질 및 세포성 면역능에 미치는 영향

31주령 갈색 산란계 로만브라운 기초사료에 분말 형태의 유기황을 0%, 0.1%, 0.2% 및 0.4% 수준으로 첨가하였으며, 4개 처리구 5반복으로 반복당 18수씩(2수 수용 케이지 9개) 전체 360수를 수용하여 24주간 사양실험을 실시하였다. 기초사료는 옥수수와 대두박 위주의 가루형태로서 31∼40주령에는 대사에너지 2,800 kcal/kg, 조단백질 17% 수준, 41∼54주령에는 대사에너지 2,750 kcal/kg, 조단백질 16% 수준으로 급여하였다(Table 1). 산란계는 니플이 설치된 3단 케이지(가로 × 세로 × 높이 /수: 70 cm × 40 cm × 50 cm /6수)에서 사육하였고, 사료와 물은 자유 섭취하도록 하였으며, 계사 내부 온도는 18∼26℃를 유지한 상태에서 점등은 16시간으로 고정하였다.

데이터는 SAS(Statistical Analysis System, 9.2 Version, Cary, NC, 2002)의 GLM(general linear model) procedure을 이용하였고, 처리구간 값을 Duncan(1955)의 다중검정방법을 통하여 0.05 수준으로 통계적 차이를 구명하였다.

유기황의 급여가 산란계의 산란율, 사료섭취량, 난중, 1일 산란량 및 사료요구율에 미치는 영향은 Table 3에 나타내었다. 산란율은 31∼38주령에 유기황의 수준별 급여에 따른 차이가 없었지만, 39주령 이후 유기황의 첨가수준에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 47∼54주령의 0.4% 급여구에서 산란율은 88.85%로서 대조구의 85.72%에 비해 현저하게 높게 나타났다(P<0.05). 사료섭취량과 난중은 사양실험 전 기간 동안 처리구 간 통계적 차이가 없었으며, 1일 산란량과 사료요구율도 유의성은 없었다. 육계에서 유기황 0.2% 급여시 증체량과 도체율이 증가되었다고 하였지만(Shin et al., 2013; Jiao et al., 2017), 35∼40주령의 산란계에 유기황을 0.1% 급여시 산란율, 난중 및 사료요구율에 미치는 영향은 없었다(Park et al., 2010). 또한 29∼40주령에도 유기황 0.15% 급여로 산란율이 개선하는 경향을 보였지만 처리구 간에 유의성은 없다고 하였다(Kim et al., 2013). 이러한 보고는 본 연구의 31∼38주령 산란계에서 확인된 결과와 일치하였지만, 산란율이 점차적으로 감소되는 시기에 속하는 39∼54주령에서는 다르게 유기황의 급여수준에 따라 비례적으로 산란율이 향상되었다. 이러한 원인은 동물의 나이가 증가함에 따라 유기황의 생산과 대사작용이 저하하므로 체내 유기황을 유지하는 것이 중요하다는 보고(Jacob, 1983)에서, 산란계의 주령이 높아짐에 따라 유기황을 급여한 처리구에서 산란율이 개선한 것으로 사료된다. 본 연구결과, 산란계에 유기황의 첨가급여는 산란피크인 38주령까지 생산성에 미치는 영향은 없었고, 39주령부터 54주령까지 유기황의 급여수준에 따라 선형적으로 생산성이 증가하였으므로, 산란계에 유기황의 급여는 39주령 이후 0.4% 가 적정수준으로 구명되었지만 추후 이보다 높은 수준의 유기황을 급여하는 연구가 필요하다.

산란계 사료에 유기황의 수준별 급여가 계란의 난백높이, 호우유닛, 난각강도 및 두께에 미치는 영향은 Table 4에 나타내었다. 전체 사양실험 기간에 난백높이는 유기황 급여구에서 유의하게 증가하였으며(P<0.05), 이에 따라 계란 신선도의 지표인 호우유닛도 유기황 급여구에서 96.93∼97.23로 대조구에 비해 약 3.49 개선되었다(P<0.05). 38주령에 난각강도는 유기황 급여구에서 4.37∼4.81 kg/cm²로서 대조구의 4.12 kg/cm²에 비하여 개선되는 경향을 보였지만 일관성은 없었고, 46과 54주령에서도 처리구 간에 통계적 차이는 없었다. 또한 난각두께도 유기황 첨가 수준에 따른 차이는 확인되지 않았다. Park et al.(2010)은 산란계 사료 내 식이유황의 0.1% 급여가 난황과 난백의 점성을 향상시키므로 계란의 신선도와 저장기간을 개선한다고 하였고, Ryu(2006)도 산란계에 유기황 급여시 호우유닛과 난황막강도의 증가를 확인하여 본 연구결과와 일치하였다. 유황은 체내 콜라겐이나 당단백과 같은 점성다당류의 주요 구성성분으로, 난황과 난백 내 유연한 연결과 탄성을 유지시킨다고 보고되었고(Karen, 2017), 산란계에 유기황의 급여는 계란 내 점성다당류의 증가를 통한 조직력 향상에 영향을 미친 것으로 보인다. 또한 유기황 급여를 통한 조직력 향상은 지방산패를 억제하며 계란 내 미생물 침입을 낮추는 상관관계를 보였으므로(Lee et al., 2009), 산란계에 유기황의 첨가급여는 계란의 신선도와 내부품질에 긍정적 영향을 미친 것으로 사료되었다.

유기황의 급여가 계란의 난황지방산 조성에 미치는 영향은 Table 5에 나타내었다. 계란의 난황지방산은 oleic acid (C18:1 n-9), palmitic acid(C16:0), linoleic acid(C18:2 n-6) 및 stearic acid(C18:0) 순으로 함량이 감소하는 경향이었다. 42주령 산란계의 계란에서 linoleic acid(C18:2 n-6)는 0.4% 급여구(15.04%)에서 대조구(10.92%)와 비교하여 현저하게 증가하였고(P<0.05), 이에 따라 다중불포화지방산(PUFA) 함량도 0.4% 급여구에서 17.84%로 대조구인 13.91%보다 유의적으로 증대되었다(P<0.05). 54주령 산란계 계란에서 대조구에 비하여 palmitic acid는 유기황 0.4% 급여구에서 유의하게 감소한 반면, linoleic acid는 유기황 0.2 이상 급여구에서 유의하게 증가하였다(P<0.05). 단일불포화지방산(MUFA)은 45.16∼46.18%로 처리구 간 차이는 없었지만, 다중불포화지방산(PUFA)은 0.4% 급여구(17.67%)에서 대조구(14.95%)에 비하여 현저하게 증대되었다(P<0.05). 이에 따라 불포화지방산(UFA)은 유기황의 급여수준에 비례하여 증가하였고(P<0.05), 포화지방산(SFA)은 감소되었다(P<0.05). 불포화지방산은 심혈관 질환을 예방하며, 뇌와 신경 세포 생존에 중요한 지방산으로(Li et al., 2015), Hwang et al.(2017)은 유기황의 급여가 오리 가슴육의 단일과 다중 불포화지방산을 현저히 증가시켜 육질의 기능성을 개선하였다고 하였고, Shin et al.(2013)의 연구에서도 육계에 독성을 완화한 식이유황의 0.2% 급여시 계육 내 포화지방산이 약 0.6% 감소한다고 보고하였다. 본 연구에서도 유기황 급여에 따라 난황 내 불포화지방산의 증가와 포화지방산의 감소가 확인되어 이러한 선행연구 결과와 일치하였으므로, 산란계에서 유기황의 급여는 계란 내 불포화지방산 함량을 증대할 것으로 사료된다.

유기황의 급여가 계란 내 황 함량에 미치는 영향은 Fig. 1에 나타내었다. 본 연구 결과, 계란의 황 함량은 유기황 급여구에서 대조구에 비하여 현저하게 증가하였고(P<0.05), 0.4% 급여구에서 0.2975%로 제일 높게 나타났다. 이전 연구에서 화산이나 석유 포함되어 있는 무기황의 급여는 독성이 있고 흡수율이 낮으므로 섭취시 대부분이 배설된다고 하였지만(Hwang et al., 2010), 육용 오리에서 유기황의 급여시 가슴육에서 황 함량이 증가되었다(Hwang et al., 2017). 또한 Utterback et al.(2005)은 산란계에 광물질의 급여는 계란으로 이행이 용이하며, 이는 계란의 품질과 부가가치를 높인다고 보고하였다. 이와 유사하게 산란계에 유기황의 첨가급여도 계란 내 이행을 통해 황 성분이 대조구보다 높게 나타났으므로, 황이 강화된 기능성 계란생산이 가능할 것으로 보인다.

Fig. 1. Effect of dietary organic sulfur on sulfur concentration in egg. ^a,b Value with the different letters in the row are significantly different at 5% level. X-axis: organic sulfur addition level in basal diet (0, 0.1, 0.2 and 0.4%); Y-axis: sulfur concentration (%) in egg.

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유기황의 급여가 산란계 혈청 알부민, AST, 글루코오스, 단백질, 중성지방, 콜레스테롤 및 HDL콜레스테롤에 미치는 영향은 Table 6에 나타내었다. 42주령 산란계의 알부민은 유기황 급여구에서 1.84∼1.93 g/dL로 대조구인 1.64 g/dL와 비교하여 유의적으로 증가하였고(P<0.05), 54주령에서도 유기황 급여구에서 증가하는 경향이 확인되었다. AST는 유기황 급여구에서 매우 감소하였으며 특히, 0.2% 이상 급여구에서 대조구에 비하여 유의하게 감소하였다(P<0.05). 글루코오스는 유기황의 첨가수준에 따른 통계적 차이는 없었지만 42주령에 측정한 단백질은 유기황 급여구에서 5.53∼5.64 g/dL로 대조구의 4.71 g/dL에 비하여 통계적으로 차이를 보였으며(P<0.05), 54주령에 조사한 결과에서는 처리구 간 차이는 없었다. 중성지방과 콜레스테롤은 처리구 간 차이가 없었지만, HDL콜레스테롤은 0.4% 급여구에서 대조구에 비하여 4.7 mg/dL 높게 나타났으며, 처리구 간에 통계적 차이를 보였다(P<0.05). AST는 간의 손상을 반영하는 지표로서, 산란계의 움직임을 제한하는 케이지 사육은 지방간 유발과 비정상적인 AST 상승을 초래할 수 있다(So et al., 2009). 본 연구결과, 혈청 AST수치는 155.44∼182.15 IU/L로서 정상범위에 속하지만 유기황의 첨가수준에 따라 현저하게 감소되었다(P<0.05). 이러한 결과는 육계에 유기황 0.2% 급여시 혈청 AST를 개선하였다는 보고(Jiao et al., 2017)와 유사한 경향으로, 유기황의 첨가급여는 케이지에서 사육하는 산란계의 간 대사작용에 유익한 영향을 미칠 것으로 사료되었다. HDL 콜레스테롤은 가축의 강건성 증진시키는 콜레스테롤로서, 육계에서 유황의 급여로 전체 콜레스테롤은 차이가 없었지만, HDL 콜레스테롤은 31.28% 증가하였다는 보고(Shin et al., 2013)는 본 연구결과와 일치하므로, 유기황의 급여는 산란계의 간 손상의 위험을 줄이고, 혈관 건강에 다소의 도움이 될 것으로 판단된다.

산란계에 유기황 급여에 따른 비장 IL-2 mRNA와 혈액 내 IL-2 단백질을 분석한 결과는 각각 Fig. 2와 Fig. 3에 나타내었다. 비장 내 IL-2 mRNA와 혈액 IL-2 단백질 수준은 유기황 0.4% 급여구에서 대조구에 비해 각 2.5와 1.5배의 유의적 상승이 확인되었다(P<0.05). 또한 Table 7과 Fig. 4에서 혈액 내 CD3+CD4+는 유기황 0.4% 급여구에서 64.34%로 대조구에 비해 약 17% 상승하였고(P<0.05), CD3+CD8+은 처리구 간 차이가 없었으므로 CD4+/CD8+ 비율은 유기황 첨가수준에 따라 1.58∼2.70의 유의적 증가를 확인하였다(P<0.05). 가금의 세포성 면역에 관여하는 T-lymphocyte 중 CD4+은 항염증성 인자의 활성시에 증가되고, CD8+은 염증유발 인자의 활성화로 증가되므로, CD4+/CD8+ 비율은 세포성 면역능의 지표로 활용되고 있고(Shedlock and Shen, 2003), 이와 관련하여 IL-2는 CD4+의 증식과 생산에 관여하는 면역 사이토카인으로 보고되었다(Janeway et al., 1999). 이에 따라 유기황의 급여는 산t란계에서 세포독성 세포보다는 T-help 세포와 이것의 활성을 돕는 IL-2의 증가에 효과가 있음을 확인하였다. 유기황의 급여가 산란계의 세포성 면역에 미치는 영향에 관한 연구는 미비하여 직접적인 비교분석은 어려우나, 혈액 내 알부민과 단백질 증가는 세포성 면역에 관여하는 CD4+/CD8+ 비율증가와 면역작용을 개선한다고 하였고(Nishimura et al., 2014), 본 연구에서도 유기황의 급여시 혈액 내 알부민과 단백질 수치가 증가되어 세포성 면역과 관련된 IL-2, CD4+ 및 CD4+/CD8+ 비율이 향상된 것으로 사료되었다. 또한 육계에 유기황의 급여로 백혈구와 림프구 수치가 증가한다고 하였고(Jiao et al., 2017), 쥐에게 5주간 유기황 100 mL를 공급한 결과, 글루타치온 수치가 약 78% 증가되며(DiSilvestro et al., 2008), 이러한 글루타치온의 증가는 림프세포와의 균형과 관련되어 세포성 면역을 증가시킨다고 하였다(Droge and Breitkreutz, 2000). 이러한 선행 연구와 유사하게, 본 연구에서도 산란계에 유기황의 급여는 0.4% 첨가수준에서 IL- 2분비와 CD4+와 CD4+/CD8+ 비율이 증가되어 산란계의 세포성 면역능 개선에 효과가 있음이 확인되었다.

Fig. 2. Effect of dietary organic sulfur on IL-2 mRNA in spleen of laying hens. ^a∼c Value with the different letters in the row are significantly different at 5% level. X-axis: organic sulfur addition level in basal diet (0, 0.1, 0.2 and 0.4%); Y-axis: IL-2 mRNA level in spleen.

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Fig. 3. Effect of dietary organic sulfur on IL-2 in blood of laying hens. ^a,b Value with the different letters in the row are significantly different at 5% level. X-axis: organic sulfur addition level in basal diet (0, 0.1, 0.2 and 0.4%); Y-axis: IL-2 level in blood.

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Fig. 4. Representative photograph of dietary organic sulfur (0, 0.1, 0.2 and 0.4%) effects on percentage of T-lymphocyte CD3+, CD4+ and CD8+ using Flow cytometry. Distribution of CD3+ in the blood (CD3+: M2 level of A, C, E, G). Distribution to percentage of CD4+ and CD8+ of CD3+ in the control group (CD4+: Q2-LR level of B, D, F, H; CD8+: Q2-UL level of B, D, F, H). CD4+ fluorescently stained the FITC. CD8+ and CD3+ stained in the Cy5 and PE respectively. FITC: fluorescein isothiocyanate, PE: phycoerythrin, Cy5: cyanine5.

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