뱀장어(Anguilla Japonica) 사료 내 탈지 동애등에 분말의 급이 효과

I. 서 론

뱀장어는 국내에서 상업적으로 가장 많이 생산되는 담수 어종으로 2021년 15,700톤이 생산되었다(Ministry of oceans and fisheries 2022). 뱀장어는 다른 어종에 비해서 단백질, 지방, 무기질, 비타민 등이 풍부하게 함유되어 있는 건강 기호 식품으로 뱀장어 소비가 꾸준히 증가하고 있다.

이에 따라 뱀장어의 생산량 증대를 위해 고밀도 순환 여과식 양식법에 의해 대량으로 양식되고 있다. 또한 국내의 뱀장어 사료는 분말반죽사료가 양식현장에서 전적으로 사용되는 실정이며 뱀장어 사료의 단백질원은 어분에 전적으로 의존하고 있다. 따라서 어분을 대체하는 단백질원의 개발은 뱀장어 양식의 경제성과 효율을 개선하는 방법으로 주목되고 있다.

양식사료 내 어분을 대체하는 목적으로 최근곤충박(insect meal)을 이용하는 연구가 수행되고 있다. 곤충박은 단백질, 비타민, 미네랄 같은 필수 영양소를 풍부하게 함유하고 있어(Motte et al., 2019) 어분을 대체할 수 있는 우수한 단백질원으로 보고되고 있다.

동애등에(Hermetia illucens)의 유충은 타 곤충류에 비교하여 상업적으로 대량생산에 유리한 조건을 가지고 있다. 성충 한마리가 약 1000개의 알을 낳으며 유충 기간은 15～20일 정도로 유충은 성장 기간이 짧다. 또한 사료를 확보하기에 용의하여 유기성 폐기물의 처리에도 활용성이 높아(Makker et al., 2014: Van Huis and Oonincx, 2017) 산업적으로 경제적인 어분 대체 원료로 보고(kim et al., 2019)되고 있다.

탈지 동애등에는 풍부한 단백질(3-59%)과 지질(17-49%)을 함유하고 있으며 아미노산 조성은 어분과 유사하다(Barroso et al., 2013; Shin et al., 2020). 따라서 동애등에는 양식 사료 내 사료원료로서의 영양적 가치를 규명하기 위한 주요한 소재로 연구되어 왔다 잉어(Cyprinus carpio) (Li et al., 2016), 무지개송어(Oncorhynchus mykiss) (Renna et al., 2017: Dumas et al., 2018), 대서양연어(Salmo salar) (Belghit et al., 2018), 방어(Seriola quinqueradiata) (Ido et al., 2021). 흰다리새우(Litoenaeus vannamei) (Shin et al., 2021).

동애등에의 영양성분 중 주요한 지방산 중 하나인 라우릭산(Lauric acid)은 항균활성 물질로 전환되어 면역기능에 도움을 주는 것으로 보고되어(Schlievert et al., 1992: Dayrit 2015) 다양한 작용을 통해 직 간접적으로 어류의 성장, 면역증진에 도움을 주는 것으로 알려져 있다.

그러나 탈지 동애등에의 외골격에 존재하는 키틴(chitin)은 어류의 성장 및 단백질 이용 효율을 저해시키는 것으로 보고되고 있다(Ng et al., 2001). 동애등에 유충의 껍질에 존재하는 키틴은 소화가 되지 않고 단백질과 결합하여 소화율을 낮추는 역할을 한다(Longvah et al., 2011: Kim 2022: Kim et al., 2019). 이러한 키틴의 작용은 육계에서도 급여 시 단백질의 소화율을 감소시켜 성장률을 저하시킨다(Bovera et al., 2018: Dabbou et al., 2018).

본 연구에서는 일반적으로 어분대체 소재로 연구되고 있는 탈지 동애등에를 이용하여 그 영양적 효과와 키틴(chitin)에 의한 영향을 규명하고자 한다. 국내에서 가장 많이 생산되는 담수어인 뱀장어는 곤충 소재를 활용한 어분대체 연구가 매우 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구에서는 뱀장어를 대상으로 탈지 동애등에 분말을 이용한 사육 실험을 진행하여 그 효과를 검토하고 어분대체의 가능성을 검증하고자 한다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 실험 사료

실험사료의 원료 조성과 일반성분 분석 결과를 <Table 1>에 나타내었다. 실험에 사용한 동애등에 유충은 다음산업에서 자체 생산한 개체를 가공하여 사용하였다. 동애등에의 가공은 ㈜엔토모사의 곤충착유기(M-202)에 건조된 유충을 투입하여 오일과 탈지박을 분리하었다. 분리된 탈지박을 햄머밀로 분쇄하여 탈지 동에등에 분말(DBSF)을 제조 하였다. 뱀장어의 사육실험에는 생산된 DBSF를 상업용 반죽 뱀장어 사료에 첨가하여 사용하였다.

<Table 1>

Formulation and proximate composition of the defatted black soldier fly powder and experimental diets(%)

실험구의 설정은 대조구(상업사료), 상업사료에 DBSF5% 및 10%를 대체하는 3개 시험구를 설정하였다. 실험 사료의 조단백질 함량은 대조구가 49.7% DBSF5% 및 10% 대체구에서 각각 49.6 및 50.3%를 나타내어 각 시험 구간별 차이는 나타나지 않았다. 조지질 함량은 대조구, DBSF5% 및 10% 대체구에서 각각 7.2, 7.4 및 7.2%를 나타내어 각 시험 구간별 차이는 없었다. 모든 실험사료는 뱀장어에 급이하기 직전 실험 사료 및 반죽용 혼합수 1 : 1.2의 비율로 혼합 반죽하여 공급했다.

III. 연구 결과

8주간의 사육시험 종료 후 시험어의 성장 및 사료효율을 <Table 2>에 나타내었다. 사육시험 결과 대조구의 증체율은 138.2%를 나타내어 DBSF5%, DBSF10%의 101.4 및 101.3%에 대비하여 유의적으로 높은 결과를 나타내었다(P<0.05). 또한 사료효율에 있어서도 대조구는 1.41을 나타내어 DBSF5%, DBSF10%의 1.62 및 1.64에 대비하여 유의적으로 좋은 결과를 나타내었다(P<0.05). 이 결과에 따라 사료 내 DBSF 첨가가 뱀장어의 성장에 있어서는 효과를 나타내지 않는 것으로 추측되었다. 또한 모든 시험구에서 사육시험 기간 중에 폐사 개체는 나타나지 않았다.

<Table 2>

Growth performance and feed utilization efficiency of eel fed the test diets after 8 weeks

실험사료 및 사육실험 종료 후 전어체 내 지방산 중의 라우릭산(Lauriac acid) 함량을 <Table 3>에 나타내었다. 라우릭산은 동애등에의 지질 중 높은 비율(20-50%)을 차지하는 중쇄지방산 중 하나로 대부분 에너지 대사과정에 바로 이용되어 체내에 축적되는 정도가 비교적 낮은 것으로 알려져 있다(Garlid et al., 1996). 그러나 중쇄지방산은 체내에 빠르게 흡수되어 이용된다(stubbs and Harbron, 1996).

<Table 3>

Lauric acid content in fatty acid(%) in test diets and whole body of eel after 8 weeks

본 연구에 사용된 실험사료의 지방산 중의 라우릭산 함량은 상업사료 DBSF5% 및 DBSF10% 첨가구에서 각각 0, 3.9 및 6.0%가 검출되었으며 상업사료에서는 검출되지 않았다. 또한 사육실험 종료 후 전어체 내 라우릭산 함량은 상업사료 DBSF5% 및 DBSF10% 첨가구에서 각각 0.1, 0.5 및 1.2%의 지방산 중 함량을 나타내었다. 이 결과로부터 뱀장어 사료의 지방산 중 라우릭산 함량의 증가에 따라 뱀장어 체내에 라우릭산이 축적되는 것이 확인되었다. 실험사료 및 사육실험 종료 후 전어체 내 지방산 함량을 <Table 4>에 나타내었다. 사료 내 지방산의 구성은 어류의 성장과 발달에 직 간접적으로 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Miles and chapman, 2006). 시험사료의 DBSF 함량의 증가에 따라 동애등에의 지방산에서 유래하는 라우릭산(Lauric acid)은 대조구, DBSF5% 및 DBSF10%구에서 각각 0, 3.9 및 6.0%를 나타내었다. 또한 리놀레익산(Linoleic acid)은 대조구, DBSF5% 및 DBSF10%구에서 각각 2.4, 3.2 및 3.5%를 나타내어 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 고도 불포화 지방산인 EPA 및 DHA는 근소하게 감소하는 경향을 나타내었다. 8주간의 사육시험 종료 후 전어체의 지방산 조성에 있어서는 라우릭산은 대조구, DBSF5% 및 DBSF10%구에서 각각 0.1, 0.5 및 1.2%를 나타내어 증가하였으며 리놀레익산은 DBSF5% 및 DBSF10%구에서 각각 1.1, 1.6 및 1.8%를 나타내어 체내에 축적되는 경향을 나타내었다. 그러나 EPA 및 DHA는 각 시험구간별 차이가 나타나지 않았다. 이 결과에 따라서 뱀장어에 있어서는 동애등에의 지방산 구성이 뱀장어의 지방산 요구에 따른 필요량을 충족시키는 역할을 한다고 추측되었다.

<Table 4>

Proximate fatty acid composition of the test diets and whole body of eel after 8weeks(% of lipid)

실험사료 및 사육실험 종료 후 전어체 내 지방산 중의 아미노산(amino acid)함량을 <Table 5>에 나타내었다. 곤충박은 어분에 비해 메티오닌(Met), 라이신(Lys)과 같은 일부 필수아미노산의 함량이 낮다고 알려져 있다(Ghosh et al., 2017; Nogales-Merida et al., 2019). 본 연구에 사용된 실험사료의 Met 및 Lys 함량은 DBSF 첨가량의 증가에 따라 0.01∼0.2% 전후로 근소하게 감소하는 경향을 나타내었으나 Met 및 Lys을 추가적으로 보충할 필요성은 없다고 판단되었다. 그러나 DBSF를 10%이상 사용한다면 Lys 함량의 부족분을 보충할 필요가 있다고 추측되었다. 8주간의 사육시험 종료 후 전어체의 아미노산 조성은 각 시험구간에서 큰 차이는 없었으며 Met 및 Lys 함량에 있어서도 대동소이한 분석 결과를 나타내었다.

<Table 5>

Proximate amino acid cm\omposion test diets and whole body of eel after 8weeks(% of protein)

8주간의 사육시험 종료 후 산소공급이 없는 스트레스 환경 하에서 뱀장어의 생존율을 [Fig. 1]에 나타내었다. 체내에 흡수된 라우릭산은 에너지원의 역할과 함께 세균과 바이러스에 대한 항균, 항생력(Kwon et al., 2016)을 가지고 있어 체내 면역력을 증강(Tassanakajon et al., 2013)시키는 역할을 한다고 보고되어 있다.

[Fig. 1]

Survival curves of young eel under anaerobic in a stress test after the 4 weeks feeding trial (means of triplicate) (Different letters within the same elapsed time indicated the significant differences among the experimental diets at the significance level of p<0.05).

또한 용존산소(DO)는 어류의 생존과 성장에 필수적인 요인으로 작용하고 있다(Dalla Via et al., 1998). (Wedemeter 1976)은 연어과 어류 등 활동성이 높은 어류는 용존산소 5mg/L 이하에서는 심각한 스트레스를 받으며(Seong and Kim 2007) 따라서 연어의 치어는 야간보다 용존산소가 급격히 하강하는 오전 및 주간에 폐사율이 5배 이상 높았다고 보고하고 있다.

용존산소가 제한된 극한적인 스트레스 환경에서 각 실험구의 뱀장어 시험어들에서 유의적인 폐사율의 차이가 나타났다(P<0.05). 대조구에서는 실험 시작 후 3일(86시간)부터 폐사가 발생하여 5일(120시간) 경과 후 실험 뱀장어의 모든 개체가 폐사했다. 그러나 DBSF5%구에서는 90시간 경과 후 폐사가 발생하기 시작하여 7일(168시간) 후 모든 개체가 폐사했다. DBSF10%구는 136시간 경과 후 폐사가 발생하기 시작하여 186시간 경과 후 실험어의 모든 개체가 폐사하였다.

결과적으로 뱀장어의 체내에 축적된 라우릭산에 따라 극한적 스트레스 조건하에서 모든 개체가 폐사되기까지의 기간이 대조구에 대비하여 DBSF5%구에서 48시간 DBSF10%구에서 66시간 개선되는 결과를 나타내었다. 이 결과는 스트레스 환경 하에서 뱀장어는 체내에 축적된 라우릭산의 함량에 따라 스트레스 내성이 강화되는 특성을 가지는 것으로 확인되었다.

Ⅳ. 결 론

본 연구결과를 종합하면, 탈지 동애등에분말(DBSF)은 뱀장어의 증체율 및 사료효율 개선에는 부정적인 결과를 나타내었다. 그러나 DBSF에 함유된 라우릭산은 스트레스 환경 하에서 생존기간을 개선하는 효과를 나타내며 사료 내 지방산 중 라우릭산의 적정 함량은 6% 전후가 적절할 것으로 판단되었다.

탈지 동에등에 분말은 어분과 그 영양 성분이 유사하여(Barroso et al., 2013; Shin et al., 2020) 어분을 대체하는 단백질원으로 양어사료에 적용되어 연구되어 왔다. 그러나 본 실험 결과에 따르면 뱀장어에 있어서는 동애등에의 단순한 탈지 작업만으로 어분을 대체하기에는 부족한 결과를 나타내었다.

탈지 동애등에 분말에 포함된 키틴(chitin)은 어류의 사료섭취 및 이용성을 감소시켜 성장을 저해시킨다는 보고(Kim 2022: Kim et al., 2019)되고 있으며 본 연구결과와 유사한 결과를 나타내었다.

뱀장어에 대한 탈지 동애등에 분말의 항 영양 요소로 동애등에의 외골격에 포함된 키틴(chitin)에 의한 소화장애 요인(Longvah et al., 2011)이 관여되었을 가능성이 제기된다. 따라서 향 후 동애등에를 소재로 하는 어분대체 실험에서는 키틴의 항 영양요소에 대한 충분한 고려가 필요하다고 판단된다.

Acknowledgments

이 논문은 23년도 국립농업과학원 과제번호 RS-2021-RD009946 동애등에의 동물사료 최적화 접목기술 개발 과제의 연구비에 의해 지원되었음

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