효소, 생균제 및 암모니아 처리가 섬유소 박테리아 부착 및 분해 증진에 대한 한우 반추위 In vitro 발효 연구
Enhancement of Bacterial Adhesion and Degradation by Enzyme, Probiotic, and Ammonia Treatment of Rice Straw in vitro Fermentation using Hanwoo Cattle Rumen Fluid
This in vitro study investigated the enhancement of rumen bacterial adhesion on a substrate to increase the digestibility of rice straw in Hanwoo cattle. The rice straw was pretreated with enzymes, probiotics, or ammonia, and the effects on the enhancement of bacterial adhesion and fiber degradation were analyzed using in vitro rumen fermentation. Enzyme treatment included spraying of cellulase and xylanase at 40 and 120 U per g of rice straw, respectively; Saccharomyces cerevisiae culture of 1.0×107 CFU was sprayed as a probiotic treatment per gram of rice straw; ammonia was sprayed at 0.3% per gram of rice straw. Following enzyme treatment, Fibrobacter succinogenes formed a higher adhesion colony than the control group (7.26±0.03 and 8.43±0.20) after 6h and 12h of in vitro culture (p<0.05), respectively. Attachment of Ruminococcus flavefaciens also increased following enzyme treatment (p<0.05) after 6 and 12 h compared to that of the control (5.18±0.06 and 6.60±0.15); and R. albus attachment showed a significant increase compared to that of the control (5.94±0.15) after 6 h of incubation (p<0.05). Probiotic treatment increased attachment of F. succinogenes in comparison with untreated rice straw after 6 h and 12 h of fermentation (p<0.05); R. flavefaciens attachment showed an increase only after 6 h of culture (p<0.05); R. albus was not affected. Attachment of F. succinogenes, R. flavefaciens, and R. albus increased with ammonia treatment after 6 h and 12 h (p<0.05). Dry matter digestibility was higher after the enzyme treatment (3.45±0.21 and 7.04±0.09) than in the control group(1.85±0.08 and 3.94±0.04) after 6 and 12 h of in vitro culture (p<0.05), respectively. It was also higher than that of untreated rice straw after probiotic and ammonia treatments (p<0.05). There was an increase in the enhancement levels of bacterial adhesion depending on the type of fibrolytic bacteria following enzyme, probiotic, and ammonia treatment. These treatments improved digestibility. This enhancement is considered to be greater following enzyme and ammonia treatments than with probiotics.
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본 연구는 한우의 볏짚 이용성을 높이기 위하여 반 추위 섬유소 분해 박테리아의 기질부착 증진을 위한 방법을 탐구하고자 실시하였다. 볏짚 기질은 효소, 생 균제 및 암모니아로 미리 처리하였으며 in vitro 반추 위 발효를 통한 섬유소 박테리아의 기질 부착 증진 및 섬유소 분해 향상에 미치는 영향에 대하여 분석하였 다. 효소는 cellulase와 xylanase를 볏짚 g당 각각 40 및 120U가 되도록 혼합 분무 처리하였고, 생균제는 Saccharomyces cerevisiae 배양물을 볏짚 g당 1.0× 107CFU가 되도록 분무 처리하였으며, 암모니아는 기 질의 0.3 % 수준으로 분무 처리 하였다. 효소를 처리하 였을 때 in vitro 배양 6 및 12시간에 F. succinogenes은 대조구(7.26±0.03 및 8.43±0.20)에 비하여 더 높은 기질부 착 군락을 형성하였고(p<0.05), R. flavefaciens도 대조구 (5.18±0.06 및 6.60±0.15)에 비하여 유의적으로 증가하였 다(p<0.05). 그리고 R. albus도 배양 6시간에 대조구 (5.94±0.15)에 비하여 유의적 증가를 나타내었다(p<0.05). 생균제를 처리하였을 때 F. succinogenes는 배양 6 및 12시간 모두 대조구에 비하여 기질부착 군락이 증가 하였고(p<0.05), R. flavefaciens는 배양 6시간에서 유의 적 증가를 나타내었으나(p<0.05). R. albus는 생균제 처 리에 의한 영향을 받지 않았다. 그리고 암모니아를 처리 하였을 때 F. succinogenes, R. flavefaciens 및 R. albus는 배양 6 및 12시간 모두 암모니아 처리에 의하여 기질 부착 군락이 증가하였다(p<0.05). 반추위 in vitro DM 소화율은 효소를 처리하였을 때 배양 6 및 12시간 모두 대조구(1.85±0.08 및 3.94±0.04)에 비하여 높았으며 (p<0.05), 생균제 및 암모니아 처리에서도 무처리 볏짚 에 비하여 유의적으로 높았다(p<0.05). 따라서 이상의 연구 결과는 처리제 특성 및 섬유소 분해 박테리아 종류 에 따라 섬유소 기질 부착 증진 수준에 차이를 나타내었 지만, 효소, 생균제 및 암모니아 처리가 섬유소 박테리 아의 부착 증진에 좋은 영향을 주었고 소화율 향상에 도 크게 기여한 것으로 사료된다. 또한 이러한 기능은 효소와 암모니아 처리가 생균제 처리에 비하여 더 효 율적인 것으로 사료된다.
목차
ABSTRACT Ⅰ. 서론 Ⅱ. 재료 및 방법 1. 실험 설계 및 발효 기질 처리 2. 기질의 in vitro 반추위 발효 3. 기질 부착 섬유소 분해 박테리아 분석 4. 기질의 건물 소화율 측정 5. 통계처리 Ⅲ. 결과 및 고찰 1. 효소 처리에 의한 기질 부착 및 섬유소 분해 2. 생균제 처리에 의한 기질 부착 및 섬유소 분해 3. 암모니아 처리에 의한 기질 부착 및 섬유소 분해 Ⅳ. 요약 Ⅴ. 참고문헌
강원대학교 동물생명과학연구소(구 강원대학교 동물자원공동연구소) [Institute of Animal Life Science Kangwon National University]
설립연도
1999
분야
농수해양>축산학
소개
1970년 3월에 설립된 본 연구소는 국내외 동물자원에 관한 기초 및 응용연구를 통하여 축산업 발전을 선도하고 산학협동 체제를 강화하여 지역사회 발전에 기여함은 물론 통일에 대비한 북한 동물자원에 관한 연구를 체계적으로 수행하기 위함을 근본 목적으로 하고 있다.
본 연구소는 다변화, 과학화된 동물자원 분야에서 이론과 실제를 결부하는 연구활동 뿐만 아니라 학술 및 산학협동 활동 등을 인정받아 1991년에 교육부로부터 법정 연구소로 지정되었으며 1996년에는 이공계 첨단기자재 지원대상 연구소, 한우특성화대학 연구소로 지정되었고 1999년에는 학술진흥재단 대학 부설 중점연구소로 지정되었다. 이러한 지원과 국내외 동물자원 분야의 과학적 정립 및 연구, 발전이라는 고유한 목적 하에서 현재 국제적으로 축산업분야 중 심각한 문제를 가지고 있는 전염성 질병 및 그 대책 마련 등의 연구를 통해 현장애로 및 문제점을 해결하고, 실용적 축산 분뇨처리 방법 개발 및 새로운 축산물 가공품 개발과 유전공학 기법을 이용한 새로운 동물의 작출, 유전적 능력이 우수한 개체의 생산과 육종, 새로운 사료자원의 개발 등의 분야에서 세계적으로 선도적인 연구를 수행하고 있으며 관련분야에서 인정받는 국제적인 연구소로 발전하기 위해 노력을 기울이고 있다.