사료 내 조단백질 및 Phytase 첨가 수준이 7-21일령 육계의 생산성, 소화율 및 질소와 인 배설량에 미치는 영향

서 론

최근 환경오염 및 동물복지에 대한 대중의 관심이 집중되고 있다. 세계야생생물기금(World Wildlife Fund, 2016)은 2016년 지구생명보고서(Living Planet Report, 2016)에서 질소와 인을 지구의 환경을 위협하는 요소라고 지적하였다. 분변 내 질소는 집약적 축산에서 높은 암모니아 배출, 부영양화 및 토양 산성화를 일으키며(Belloir et al., 2017), 인은 지표수 등에 유입되어 조류 및 수생식물을 성장시킴으로써 용존 산소를 감소시킨다(Sharpley and Smith, 1994; Nahm, 2007). 가금 산업에서는 사료 내 질소와 인의 수준이 높고 이용 효율이 낮기 때문에 분변으로 배설되는 질소와 인의 함량 또한 높아진다. 특히, 사료 내 인은 Phytate와 결합되어 있어 이용 효율이 20—27% 정도로 낮기 때문에(Ferket et al., 2002) 인 요구량을 충족시키기 위해 무기 인을 과도하게 첨가함에 따라 분변 내 인의 함량도 증가한다(EC, 2010; Santonja et al., 2017).

육계 사료 내 CP 수준을 낮추는 것은 질소 배설을 줄이는 데 효과적인 방법이 될 수 있으나(Bregendahl et al., 2002; Angel et al., 2006; Hernández et al., 2012; Lemme et al., 2019), 생산성을 감소시킬 수 있다(Hofmann et al., 2019; Hilliar et al., 2020; Hofmann et al., 2020). 그러나, 다양한 연구에서 단백질 감소 수준, 영양소 수준의 변화, 비필수 아미노산 요구량 및 산-염기 균형의 차이와 같은 많은 요인으로 인하여 저단백질 사료를 급여한 육계의 생산성에 대해서는 다양한 결과를 보이고 있다(Bregendahl et al., 2002; Ospina-Rojas et al., 2014; Vieira et al., 2016). 따라서, Santonja et al.(2017)은 소화 가능한 아미노산을 기반으로 한 질소 균형 사료, 성장단계별 사료 공급, 필수 아미노산 첨가 및 기타 적합한 사료 첨가제를 사용하여 사료 내 조단백질을 줄이는 것을 제안하였다.

아미노산 소화율을 높이는 것은 저단백질 급여 시에 감소된 육계의 성장 능력을 유지시키는 방법 중 하나이며, Phytase 사용 시 육계의 아미노산 소화율을 1—6% 증가시킬 수 있다(Sommerfeld et al., 2018; Siegert et al., 2019; Krieg et al., 2020). Phytase는 육계 분변 내 인을 줄이는 방법으로 가장 널리 알려져 있지만(Lenis and Jongbloed, 1999; Bedford, 2000; Selle and Ravindran, 2007; Kumar et al., 2015), 이와 함께 lysine이 감소된 사료에 Phytase를 첨가하면 육계 체중, 도체중 및 가슴육 무게를 증가시킨다는 연구결과가 보고되었다(Selle et al., 2007; Walk and Rao, 2019). 또한, Wang et al.(2021)은 1일령 육계 초생추 사료 내 CP 수준을 1.5% 낮추었을 때 감소된 FCR은 1,500 FTU/kg Phytase 공급으로 보완될 수 있다고 하였다. 그러나, 육계에서 CP 수준 감소로 인한 성장 제한 효과가 사육단계별로 Phytase 급여에 의해 보상될 수 있는지는 알려져 있지 않다.

육계의 생산성 유지와 질소, 인 배설량을 저감시키기 위한 CP 수준 및 Phytase 첨가 수준은 사료 생산비용에도 영향을 미친다. 사료에서 높은 비율로 함유된 원료사료는 외국에서 비싼 가격으로 수입되고 있는 옥수수(에너지원)와 대두박(단백질원)이며, 인의 수준을 맞추기 위해 사료에 첨가되는 무기 인산염은 옥수수와 대두박에 이어 세 번째로 비싼 성분이다(Boling et al., 2000). 따라서, 질소 배출량을 저감시키기 위해 단백질 원료 성분을 줄이고, Phytase 첨가로 체내 인의 활성을 높여 무기 인산염의 공급을 줄이게 된다면 생산비용도 절감될 수 있다.

본 연구는 육계 전기의 생산성을 유지하고 질소, 인 배설량을 저감시키기위한 사료 내 CP 및 Phytase의 적정 수준을 구명하기 위해 수행되었다.

재료 및 방법

본 시험은 농촌진흥청 국립축산과학원의 동물실험 계획서에 의거한 동물보호법 및 국립축산과학원 동물실험윤리위원회에서 승인된 동물실험방법(승인번호: 2022-548)에 따라 수행되었다.

결 과

고 찰

많은 연구들이 육계 분내 질소 함량을 저감시키기 위해 사료 내 CP 수준을 낮추는 방법을 제시하고 있다(Bregendahl et al., 2002; Angel et al., 2006; Hernández et al., 2012; Lemme et al., 2019). 또한 다양한 연구들이 육계 분변 내 인 함량을 저감시키는 방법으로 Phytase 첨가를 제시하고 있다(Lenis and Jongbloed, 1999; Bedford, 2000; Selle and Ravindran, 2007). 그러나, Hofmann et al.(2019), Hilliar et al.(2020) 및 Hofmann et al.(2020)은 육계 사료 내 CP 수준을 낮추었을 때 생산성이 저감된다고 하였으며, Babatunde et al.(2020)와 Attia et al.(2021)은 육계의 저단백질 사료 내 Phytase 첨가가 생산성 향상에 효과적이라고 하였다. 본 연구에서도 육계 전기 사료 내 CP 수준을 낮추었을 때, 체중과 증체량은 감소하고 사료섭취량은 증가하는 경향을 보였으나 처리구 사이에서 유의적인 차이는 보이지 않았다.

본 연구에서는 육계 분뇨 내 질소 함량은 사료 내 CP 수준을 낮추면서 감소되는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었다. 또한, 육계 분뇨 내 인 함량은 Phytase 1,000 FTU/kg 처리구에서 1.17%로 가장 높았으나 유의적인 차이를 보이지 않았으며, CP 18% 처리구에서 가장 높았다. Phytase 첨가에 대한 이전 연구에서는 500 FTU/kg 이하로 공급되는 Phytase는 인을 비롯한 기타 영양소의 소화율을 향상시킨다고 하였으며(Ravindran et al., 1999; Selle et al., 2000; Ravindran et al., 2008; Powell et al., 2011), 더 낮은 첨가 수준으로 육계 생산성을 향상시키고, 인의 배설량을 줄일 수 있다고 하였다(Lenis and Jongbloed, 1999; Bedford, 2000; Selle and Ravindran, 2007). 본 연구에서도 Phytase 첨가 수준이 가장 낮을 때(<500 ppm) 질소와 인의 배설량이 감소하였으며, CP와 인의 소화율은 Phytase 500 FTU/kg 처리구에서 가장 높았다. 그러나, Phytase 수준에 따른 생산성 개선 및 환경부하물질 저감 효과로 인하여 현재의 사료 회사에서는 더 많은 Phytase를 첨가하고 있다(Walters et al., 2019). 또한 필수 아미노산 중 methionine과 valine, 비필수 아미노산 중 aspartic acid와 glutamic acid의 소화율이 높아졌다.

가금류는 내인성 Phytase 활성이 부족하여 피틴태인(phytate-P)의 분해 및 인의 소화율이 낮기 때문에, 인 요구량을 충족시키기 위해서는 무기 인산염 보충이 필요하다(Wendt and Rodehutscord, 2004; Cowieson et al., 2006). 이전 연구에서는 사료 내 Phytase 첨가 시 무기 인산염 첨가량을 줄이는 것으로 나타나고 있다(Walters et al., 2019). 이는 Phytase 첨가가 phytate와 결합된 인을 분리시킴으로써 이용 가능한 인의 함량을 증가시킬 수 있기 때문으로 사료된다. 따라서, 높은 수준의 Phytase 첨가는 더 많은 피틴태인(Phytate-P)을 분해시키기 때문에 인의 이용률이 높아진다. 그러나, 사료 내 조단백질 수준을 저감시키기 위해서 대두박 배합 비율을 낮추는 경우(Chrystal et al., 2020), Phytase 첨가로 분해되는 피틴태인의 함량도 감소하게 되므로, 내인성 Phytase 활성으로도 어느 정도 분해가 가능하며, 필요한 Phytase 첨가 수준도 낮아진다(Fan et al., 2005). 이런 이유로 사료 내 Phytase를 최소 500 FTU/kg 정도만 첨가하여도 육계의 생산성 향상 및 질소, 인 배설량 저감에 효과를 볼 수 있으며, 결과적으로 저단백질 사료 급여 시에는 Phytase 첨가 수준에 따른 효과를 볼 수 없을 것으로 사료된다.

한편, 사료 내 CP 수준이 가장 낮을 때(18%), CP와 질소의 소화율이 높았으나, CP 19% 처리구 사이에서 유의적인 차이는 없었다. 반면, 인의 소화율은 CP 19% 처리구에서 높았다. 사료 내 CP 수준을 낮춘다는 의미는 대두박을 포함한 단백질 원료의 함유량을 감소시킨다는 것이다(Chrystal et al., 2020). 사료 내 대두박 함유량을 낮추는 경우, CP 소화를 억제하는 Phytate(식물성 사료에 포함) 수준이 낮아지면서 첨가된 Phytase 활성으로 조단백질, 질소 혹은 인의 소화율이 높아지는 것이라 사료된다. 이와 관련하여, Haetinger and Adeola(2024)은 단백질 공급원(대두박 등)이 인 소화율에 영향을 미칠 수 있다고 보고하였다.

본 연구에서 육계 전기 사료 내 CP와 Phytase 첨가 수준을 변화시켰을 때, CP 수준과 Phytase 첨가 수준 사이에서는 상호작용이 있는 것으로 나타났다. 또한, 생산성은 처리구 사이에서 차이를 보이지 않았으나, 분변 내 질소와 인의 함유량과 일반성분 및 몇몇 아미노산 소화율에는 유의적인 차이가 나타났다. 특히, 사료 내 CP 수준이 18% 및 19%일 때 분변 내 질소 함량이 감소하고, 질소와 아미노산 소화율이 개선되었다. 또한, Phytase 수준을 500 FTU/kg으로 낮추어 사용하였을 때, 질소와 인 배설량이 감소하고 질소 및 아미노산 소화율이 향상되었다. 따라서, 육계 전기 사료 내 CP 수준은 18%까지 낮추는 것이 가능하며, Phytase 첨가 수준은 500 FTU/kg이 적정 수준이라고 사료된다.