산란계와 과산계의 난생산성, 계란품질, 혈액 특성 및 산란 전 행동 특성의 비교

서 론

계란은 전 세계적으로 인간에게 제공되는 가장 큰 동물성 단백질 공급원 중 하나이며, 매년 계란 소비량은 증가하고 있다(Zaheer, 2015; Kuang et al., 2018; Nkukwana, 2018). 산란계는 품종에 따라 산란 시작 시기가 다르지만, 일반적으로 20-22주령에 산란이 시작된다(Hanafy and Elnesr, 2021). 하지만 일부 산란계는 사양관리, 사료 문제, 병원체 감염 및 내분비 이상 등 다양한 원인으로 인해 산란율이 감소하게 된다(Mckay, 2009; Du et al., 2020; Nii, 2022). 또한, 산란계는 산란율에 따라 산란계(Good layers; >80% of egg production), 과산계(Poor layers; <50% of egg production) 또는 비산란계(non-layers; 0% of egg production)로 구분하고 있다(Harrison et al., 1974; Manwar et al., 2006). Cole and Hutt(1953)는 산란계 농가를 대상으로 조사한 결과, 계군 내 1∼6% 비율로 비산란계가 존재하는 것으로 나타났으며, Fitsum and Aliy(2014)는 지역에 따라 비산란계가 최대 8.6%까지 차지하는 것을 보고하였다. 이러한 비산란계는 정상적으로 사료를 섭취함에도 불구하고 산란하지 않아 가금 산업에 경제적 피해를 야기한다(Hanafy and Elnesr, 2021).

따라서 많은 연구자들은 산란계와 과산계 및 비산란계의 차이와 구분할 수 있는 다양한 특성들에 대해서 조사하였다. Clevenger and Hall(1935)는 산란계의 머리 크기와 난생산성의 연관성을 조사하였고, Ani and Nnamani(2011)는 벼슬의 상태에 따라 산란율과 연관이 있음을 보고하였다. 또한 깃털 상태도 산란계와 과산계에서 차이를 보였으며(Hagger et al., 1989; Glatz, 2001), 체중에 따라서도 서로 다른 산란율을 나타내었다(Bish et al., 1985; Pérez-Bonilla et al., 2012). Brady et al.(2021)은 산란계의 경우 과산계에 비해 프로게스테론과 에스트로겐 분비 관련 유전자 발현이 증가한 것으로 조사되었다. 하지만 아직까지 산란계와 과산계 및 비산란계의 사료섭취량 차이를 비롯한 난생산성과 계란품질을 조사한 연구사례는 드물며 산란율에 따른 생화학 성분 차이를 보고한 연구는 없었다.

산란계와 비산란계는 행동에서도 차이가 있는 것으로 알려졌다. 조사된 행동으로는 안절부절 못함(Pacing behavior), 섭식(Feeding behavior) 및 깃털 다듬기 행동(Preening behavior) 등이 있으며, 특히 산란계에서 나타나는 앉기 행동(Sitting or Crouching)은 비산란계와 달리 나타나는 산란 전 행동으로 산란 장소를 선택 후 관찰되는 행동이다(Wood Gush et al., 1969; Ramos and Craig, 1988; Hunniford and Widowski, 2016). 앉기 행동은 사육환경에 따라 다양하지만 평균적으로 20분 이상 유지하는 것으로 조사되었다(Sherwin and Nicol, 1993; Wall et al., 2004; Cronin et al., 2005; Hunniford and Widowski, 2016).

따라서, 본 연구에서는 선례 연구를 바탕으로 산란계와 과산계에서의 난생산성, 난각품질, 혈액생화학 및 산란전 행동특성 차이를 조사하기 위해 수행되었다.

재료 및 방법

결 과

3. 혈액 특성

시간대별 HEP와 PEP의 혈액 일반성분 분석 결과는 Table 3 및 Fig. 1과 같다. 오전 9시에 채취한 혈액에서는 PEP에서 유의적으로 높은 ALT 수준을 보였고, TG는 HEP에서 높게 관측되었다(P<0.05). 오후 9시에 채취한 혈액에서는 HEP에서 높은 LDH 수치를 나타내었다(P<0.05). Ca, P의 비율을 볼 때, 시간대별 두 처리구가 유의적인 차이를 보이지 않았다.

Fig. 1. Changes in serum calcium to phosphorus ratio during the egg laying cycle in 49-wk-old Hy-Line Brown laying hens. HEP=layers with a laying rate of over 80%; PEP= layers with a laying rate of below 50%. Data are means of 6 observations±standard error of the mean.

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Table 3. Blood characteristics of high- and low-productivity hens over time

	Item	HEP	PEP	SEM1	P-values
AM 9
	AST (U/L)	178.70	210.92	13.04	0.212
	ALT (U/L)	4.01b	36.92a	7.36	0.018
	Ca (mg/dL)	28.85	30.60	0.84	0.298
	P (mg/dL)	7.11	9.29	0.72	0.118
	Ca/P	4.10	3.55	0.82	0.264
	TCHO (mg/dL)	166.50	381.10	66.23	0.092
	TG (mg/dL)	1,658.23a	1,292.68b	65.48	<0.001
	LDH (mg/dL)	1,965.08	1,692.28	233.85	0.568
	CRE (mg/dL)	0.35	0.33	0.007	0.334
PM 9
	AST (U/L)	177.77	210.20	10.94	0.127
	ALT (U/L)	4.62	11.05	3.60	0.377
	Ca (mg/dL)	30.11	29.38	0.61	0.558
	P (mg/dL)	7.64	7.59	0.59	0.973
	Ca/P	4.00	4.16	0.80	0.743
	TCHO (mg/dL)	188.95	366.80	67.08	0.178
	TG (mg/dL)	1,431.63	1,409.60	56.90	0.851
	LDH (mg/dL)	893.28a	599.66b	75.43	0.035
	CRE (mg/dL)	0.33	0.34	0.005	0.141

¹ SEM, standard error of the mean.

^a,b Means in same rows with different superscripts are significantly different (P<0.05).

^a,b HEP, layers with a laying rate of over 80%; PEP, layers with a laying rate of below 50%.

^a,b AST, aspartate aminotransferase; ALT, alanine aminotransferase; Ca, calcium; P, phosphorus; TCHO, total cholesterol; TG, triglycerides; LDH, lactate dehydrogenase; CRE, creatinine.

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4. 산란계의 산란 전 행동 특성

HEP의 산란 전 1시간 동안 앉기 행동의 관찰된 빈도수와 유지시간을 Fig. 2에 나타내었다. 4주간의 시험기간동안 HEP는 앉기 행동 빈도수와 누적 유지시간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 산란 전 1시간 동안 앉기 행동의 평균 빈도수는 약 4회로 관측되었으며, 행동의 누적 유지 시간은 약 25분으로 나타났다.

Fig. 2. Frequency and cumulative duration of sitting behavior before laying egg of high egg performance layers. The number of sitting behaviors and cumulative duration were recorded for 1 h before laying egg of HEP. Data are means of 6 observations±standard error of the mean.

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고 찰

본 연구에서 HEP는 PEP에 비해 높은 산란율과 산란량 그리고 낮은 FCR을 보였으나, PEP에서 높은 난중이 관찰되었다. 여러 연구에서도 산란율에 따른 산란계의 생산성에 대해 조사하였으며, 그 중 평균 산란율을 갖는 산란계에서의 낮은 FCR과 낮은 산란율을 갖는 산란계에서의 높은 난중은 본 연구 결과와 동일하였다. Choi et al.(2004)의 연구에서는 산란계가 산란에 따라 비산란계보다 약 10g의 사료를 더 섭취하였으며, Morris and Taylor(1967)는 계란의 난각을 형성 중에 사료 섭취량이 증가한다고 보고하였다. 또한 한 연구에서는 산란계의 평균 사료섭취량이 110.3 g인 반면 비산란계는 90.0 g으로, 우리의 연구와 비슷한 사료섭취량을 보였다(Okazaki et al., 1993). Rhee(1986)는 산란계와 비산란계의 대사 에너지 요구량을 비교한 결과, 산란계는 149 Kcal/kg, 비산란계 135 Kcal/kg로 조사되었다. 이는 산란계가 산란을 하기 위해서 유지를 위한 에너지보다 많은 에너지가 요구되는 것을 보여준다. 그러나 산란계 및 비산란계의 사료 섭취 및 이용에 대한 구체적인 메커니즘은 아직 명확하지 않다(Wang et al., 2021).

계란의 형성은 배란부터 산란까지 1일 이상이 걸리는 과정으로 계란 품질은 유전, 사료 및 음수품질, 연령, 산란 시간 등 여러 요인에 영향을 받는다(Ahmadi and Rahimi, 2011; Kryeziu et al., 2011; Son et al., 2022). 그 중 산란 시간은 난각 특성을 결정하는 중요한 생리적 역할을 하는데 그 이유는 자궁부에서 머무는 시간이 난각의 축적량과 난각 두께에 영향을 주기 때문이다(Tůmová et al., 2008). 난각색은 소비자의 선택에 영향을 주는 계란 품질 중 하나로, 자궁부에서 분비되는 난각 색소의 침착에 의해 달라진다(Sparks, 2011; Ren et al., 2022). 이 중 영향을 크게 주는 주요 색소들은 적갈색을 나타내는 프로토포르피린(Protoporphyrin)과 청록색을 담당하는 빌리베르딘(Biliverdin)으로, 이들이 난각에 침착되는 수준에 따라 난각색이 다양해지는 것으로 보고되었다(Sparks, 2011; Wang et al., 2017). 본 연구에서는 Haugh units과 난백고에는 유의적인 차이를 보이지 않았으나, PEP가 생산한 계란에서 짙은 난황과 높은 난각 무게가 관찰되었으며 난각 두께와 강도 또한 높았다. 이러한 결과는 이전에 보고된 연구 사례와 같이 산란 간격이 긴 PEP의 계란 형성 시 작용하는 여러 요인에 의한 것으로 판단되나(Chen et al., 2021), 정확한 원인 규명에 있어서 추가 연구가 필요하다.

혈액 생화학적 분석은 가축의 건강을 객관적으로 평가하고 체내 질병 등 이상증상을 정확하게 진단하는데 있어 중요하다(Lee et al., 2022). 여러 지표 중 AST, ALT 및 LDH는 체내 간 손상(Hepatocellular degeneration) 또는 스트레스에 의해 수치가 증가하는 지표이며, CRE는 신장 기능 장애의 지표이다(Yalçın et al., 2012; Ma et al., 2018; Son et al., 2022). 또한 TCHO와 TG는 체내 지질대사 상태를 나타내는 지표물질로 지질 합성, 가수분해 및 에너지원으로 활용되며 부족 시 성장, 번식, 난각품질, 계란 크기 및 계란 생산에 영향을 주는 것으로 보고되었다(Abd-Razig et al., 2010; Deng et al., 2012). 본 연구에서는 PEP에서 높은 ALT 수치와 HEP의 높은 TG 및 LDH 수치를 보였다. 하지만, 비슷한 주령의 Hy-Line Brown을 공시한 이전 연구들을 보았을 때(Bovera et al., 2018; Lim et al., 2020; Kothari et al., 2021), 관찰된 수치는 정상 범위 내에 속한 것으로 보여 건강 및 대사 상태에 이상 없는 것으로 판단된다.

혈액 내 Ca와 P는 뼈 형성시 사용되며, 특히 산란계의 경우 난각 형성에 필수적인 미네랄 영양소이다(Neijat et al., 2011). 이들은 각각의 식이 수준과 장, 신장 및 골격 상승 작용을 통해 조절되는데 P가 과도하게 많으면 Ca와 결합하여 불용성 인산염을 형성하고 체내에서 Ca 흡수를 방해해 난각질을 저하시킨다(Lee et al., 2021). 반대로 P의 결핍은 Ca의 배설을 유도해 다리 이상(Cartilage or Cage scattering fatigue)을 유발할 수 있어 적절한 Ca와 P의 비율을 유지하는 것이 중요하다. 한편, 산란계와 비산란계의 혈액 내 미네랄 함량 차이와 시간에 따른 변화에 대한 연구결과가 보고되었다. Taylor and Kirkley(1967)은 산란일과 비산란일에 체내 미네랄 함량을 조사한 결과, 칼슘을 비롯한 미네랄 함량이 산란일에 더 많은 것을 확인하였다. Miller et al.(1978)은 산란계가 산란함에 따라 혈청 내 인의 변화는 컸으나, 칼슘은 산란과 상관없이 비슷하였음을 보고하였다. 본 연구에서는 혈액 채취 시간과 상관없이 비슷한 Ca와 P의 비율을 보였으며, 산란 여부에 따른 혈액 내 미네랄 함량의 변화 및 차이를 밝히기 위하여 더 세밀한 분석이 필요할 것으로 판단된다.

산란계는 산란하기 전 섭식행동, 음수행동, 서 있기, 걷기, 다듬기, 눕기, 잠자기 등 다양한 행동이 관찰되지만, 그 중 앉기 행동이 급격하게 증가하는 것으로 보고되었다(Sherwin and Nicol, 1993). Sherwin and Nicol(1993)의 연구에 따르면, 평상시에는 다양한 행동들이 비슷한 분포를 보였으나 산란 1시간 전부터 섭식, 음수, 및 서 있는 행동의 빈도수가 감소하고 앉기 행동의 횟수가 증가하는 것으로 나타났다. 산란 후에는 앉기 행동 빈도가 감소하였으며 섭식 행동을 포함한 다른 행동들의 빈도가 다시 증가하였다. 이러한 앉기 행동은 사육시설 및 사육환경에 따라서도 달라지는데, Cronin et al.(2005)은 둥지가 있는 케이지의 산란계가 산란 전 약 25분의 앉기 행동이 관찰되었으나, 평사 사육시설의 산란계는 유지시간이 약 10분 관찰되었다. 또한 복지 사육시설인 aviary 시스템에서는 23분의 앉기 행동이 관찰되었으나 cage 시스템에서는 17분의 앉기 행동이 관찰되었다. 산란 전 1시간 동안 앉기 행동을 관찰한 본 연구에서는 약 4회의 앉기 행동과 25분의 유지 시간을 보이며 이전 연구결과와 유사한 것으로 나타났다. 본 실험의 결과로 보았을 때, 산란 전 앉기 행동 관찰은 산란계와 비산란계를 구분할 수 있는 방법으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 행동관찰을 통해 산란계와 비산란계를 판별하는 것은 추가적인 화학분석이나 장시간 관찰이 필요하지 않아 계군관리에 편리성을 제공할 수 있을 것으로 사료된다. 때문에, 높은 판별력을 가진 행동패턴 데이터의 원격 시스템 적용은 보다 효율적으로 계군을 관리하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 하지만, 비산란계 판별 정확도를 높이기 위해서는 다양한 접근을 통한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.