넙치 치어의 성장을 위한 사료 내 적정 eicosapentaenoic acid 와 docosahexaenoic acid 함량

Ⅰ. 서 론

Eicosapentaenoic acid (EPA, 20:5n-3) 및docosahexaenoic acid (DHA, 22:6n-3) 는 20개 이상의 탄소로 구성되어 있으며, 탄소 사이에 cis 이중결합을 갖고 있는 n-3 고도불포화지방산(highly unsaturated fatty acid, HUFA)으로 해산어의 정상적인 성장을 위해 사료에 첨가되어야 하는 필수 영양소이다(NRC 2011).

EPA는 해산어 자어(larva)의 성장 및 친어의 산란력에 중요한 역할을 한다(Watanabe et al., 1989; Fernández-Palacios et al., 1995). DHA는 어류의 신경 조직과 망막에 존재하는 인지질의 구성 성분이며, 어류의 성장에 중요한 역할을 하는 지방산이다(Bell et al., 1995; Koven, 2003; Mourente and Tocher, 2009).

사료 내 이러한 n-3 HUFA의 결핍은 해산어의 성장 및 면역력을 감소시키는 것으로 보고되었다(Kiron et al., 1995; Kim and Lee, 2004; Skalli and Robin, 2004). 그러나 이러한 필수 지방산의 과잉 공급 또한 양식어의 성장과 번식력을 저하시킬 수 있는 것으로 보고되었다(Takeuchi et al., 1990; Furuita et al., 2000). 넙치의 필수 지방산 요구에 관한 기존 연구에서 넙치 자어의 사료 내 n-3 HUFA 요구량은 3.5%로 보고되었으며(Izquierdo et al., 1992), 넙치 치어의 n-3 HUFA 요구량은 0.8-1.1%로 보고되었다(Kim and Lee, 2004; Choi et al., 2014). 그러나 어류의 필수 지방산 요구량은 어체 크기 및 사육환경과 같은 조건의 차이에 따라서 달라질 수 있는 것으로 알려져 있다(Olsson et al., 2003; Sharma et al., 2010). 그래서 본 연구는 사료 내 EPA의 단독 첨가 및 EPA 와 DHA 의 혼합 첨가량이 넙치 치어의 성장 및 사료효율에 미치는 영향을 조사하여, 사료 내 적정 EPA와 DHA 함량을 구명하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 실험 사료

실험 사료의 원료 조성 및 영양 성분 분석 결과는 <Table 1>에 나타내었다. 단백질원으로는 카제인과 어분을 사용하였으며, 사용된 어분은 클로로포름 및 메탄올 혼합액(2:1)으로 지질을 제거하였다. 실험 사료의 지질원으로 사용한 EPA (95%) 및 DHA (89%) 정제품과 코코넛 오일의 지방산 조성을 <Table 2>에 나타내었다. 지질원으로 EPA (95%)와 DHA (89%)의 첨가량을 조절하여 사료 내 EPA 함량이 0%, 0.5%, 0.75%, 1.0%, 1.25%, 1.5% 및 2.0%가 되도록 하였으며, 사료 내 EPA 와 DHA 를 1:1의 비율로 혼합 첨가하여 n-3 HUFA 함량이 1.0%, 1.5% 및 2.0%가 되도록 조절한 총 10종의 실험사료를 설계하였다(<Table 1>).

<Table 1>

Ingredients and proximate composition of the experimental diets

<Table 2>

Fatty acids composition (% of total fatty acids) of dietary lipid sources

탄수화물원으로는 덱스트린과 소맥분을 사용하였다. 모든 실험 사료는 원료를 혼합한 후, 펠렛제조기로 압출 성형하였으며, 냉동(-20℃) 보관하면서 사용하였다.

Ⅲ. 결 과

EPA 및 DHA 함량을 다르게 첨가한 사료로 넙치 치어를 8주간 사육한 결과를 <Table 3>에 나타내었다. 생존율은 모든 실험구에서 91.1-97.8% 이었으며 실험구간에 유의한 차이는 없었다. 증체율, 일간 성장률, 사료효율 및 단백질 효율은 EPA와 DHA를 혼합(1:1)하여 1.5% 첨가한 실험구에서 유의하게 높았다(p<0.05). 사료 내 n-3 HUFA로 EPA만을 첨가한 실험구의 증체율, 일간 성장률, 사료효율 및 단백질효율은 사료 내 EPA 함량이 증가함에 따라서 증가하여 1.25%에서 유의하게 높게 나타났으나(p<0.05), EPA 1.5 및 2.0% 실험구는 EPA 1.25% 실험구에 비하여 유의하게 낮았다(p<0.05).

<Table 3>

Growth performance of juvenile olive flounder fed the experimental diets for 8 weeks1

EPA 및 DHA 혼합 첨가 실험구의 증체율 및 일간 성장율은 EPA_0.75 + DHA_0.75 실험구가 유의하게 높았으며, EPA_1.0 + DHA_1.0 실험구 및 EPA_0.5 + DHA_0.5 실험구 순으로 나타났다(p<0.05). EPA 및 DHA 혼합 첨가 실험구의 사료효율 및 단백질효율은 EPA_0.75 + DHA_0.75 실험구가 유의하게 높았으며(p<0.05), EPA_1.0 + DHA_1.0 실험구와는 유의한 차이가 없었다.

간중량 지수는 모든 실험구에서 0.95-1.39였으며, 실험구간에 유의한 차이가 없었다. 증체율을 기초로 하여 넙치 치어의 최대 성장을 위한 EPA 요구량은 broken line 분석 결과 1.10%로 나타났다 ([Fig. 1]).

[Fig. 1]

Broken line analysis for weight gain (WG, %) base on the different dietary EPA levels.

Ⅳ. 고 찰

8주간 사료 내 EPA 함량을 다르게 공급한 실험어의 증체율을 기초로 한 broken-line model 의 EPA 요구량을 도출한 결과 치어기 넙치 사료 내 적정 EPA 요구량은 1.1%로 나타났다. 이러한 결과로 볼 때, 3.5-11.6g 넙치 치어의 최대 성장을 위한 사료 내 EPA 요구량은 1.1%보다는 크고 1.25%보다는 동일하거나 적을 것으로 추정된다. DHA 첨가수준이 0.75%인 경우는 사료내 적정 EPA 첨가량은 0.75%로 낮아지는 것으로 추정된다. 그러나 n-3 HUFA 함량을 다르게 한 artemia로 자어기 넙치를 사육한 Izquierdo et al.(1992)의 연구에서 넙치 자어 먹이의 n-3 HUFA 요구량은 3.5-4.0%로 보고되었다(Izquierdo et al., 1992). 또한 최초 체중 8.5g 및 9.7g의 넙치 치어를 대상으로 사료 내 n-3 HUFA 요구량을 조사한 기존의 연구(Kim and Lee, 2004; Choi et al., 2014)에서 사료 내 n-3 HUFA 요구량은 0.8-1.0% 및 1.06%로 보고되어 본 연구 결과의 사료 내 n-3 HUFA인 EPA 요구량 1.1%와 다소 차이를 보였다. 이처럼 어류의 사료 내 필수지방산 요구량은 어류의 성장 단계에 따라 달라질 수 있는 것으로 알려져 있다(Sargent et al., 1989). Turbot의 경우 rotifer를 섭취하는 자어기의 n-3 HUFA 요구량은 1.3% 이상이지만(Le Milnaire et al., 1983), 치어기 및 육성어기의 n-3 HUFA 요구량은 각각 0.8% 및 0.6%인 것으로 보고되었다(Gatesoupe et al., 1977; Leger et al., 1979). 이러한 결과들로 볼 때, 어류가 성장함에 따라 사료 내 필수지방산 요구량은 감소할 수 있는 것으로 판단된다.

본 연구에서 사료 내 필수지방산으로 EPA_0.5 + DHA_0.5, EPA_0.75 + DHA_0.75 및 EPA_1.0 + DHA_1.0를 혼합하여 첨가한 실험구는 EPA만을 각각 EPA_1.0, EPA_1.5 및 EPA_2.0 단독 첨가한 실험구에 비하여 유의하게 높은 성장을 보였다. 이러한 결과는 사료 내 n-3 HUFA로 EPA만을 1.2% 첨가한 실험구가 EPA와 DHA를 혼합하여 1.2% 첨가한 실험구에 비하여 넙치 치어의 증체량이 유의하게 낮은 결과를 보인 Kim and Lee (2004)의 연구 결과와 유사하였다. 사료 내 n-3 HUFA 공급원으로 EPA와 DHA를 각각 동일한 함량으로 제조한 사료로 조피볼락 치어를 사육한 Lee et al. (1994)의 연구에서 DHA를 공급한 실험구가 EPA를 공급한 실험구에 비하여 높은 성장과 사료효율을 보였다. 이러한 결과로 볼 때 넙치 및 조피볼락과 같은 해산어 치어 사료 내 필수지방산 공급원으로는 EPA를 단독으로 사용하는 것보다는 DHA를 공급하거나 EPA와 DHA를 혼합하여 사용하는 것이 더 효율적일 것으로 판단된다.

본 연구에서 필수 지방산으로 사료 내 EPA만을 첨가한 실험구의 경우, 사료 내 EPA_1.5 및 EPA_2.0 실험구는 EPA_1.25 첨가구에 비하여 오히려 실험어의 증체율 및 사료효율이 감소하는 결과를 보였으며, EPA와 DHA를 혼합 첨가한 실험구에서도 EPA_1.0 + DHA_1.0실험구는 EPA_0.75 + DHA_0.75 첨가구에 비하여 성장이 감소하는 결과를 보였다. 이와 같이 사료 내 n-3 HUFA 요구량을 초과하였을 경우 실험어의 성장 및 사료효율이 오히려 감소하는 결과를 보였는데, Kim and Lee (2004)의 연구에서도 사료 내 n-3 HUFA를 0.8-2.4% 첨가한 사료로 넙치 치어를 사육한 결과 n-3 HUFA 함량 0.8% 까지는 유의하게 증가하다가 1.6% 이상 첨가하였을 경우 넙치 치어의 성장 및 사료효율이 감소하여 본 연구와 유사한 결과를 보였다. 그러나 Choi et al. (2014)은 사료 내 n-3 HUFA를 1.06-3.88% 첨가한 사료로 넙치 치어를 사육한 결과 증체량 및 사료효율은 모든 실험구에서 유의한 차이를 보이지 않아 본 연구와 차이를 보였다. 또한, 사료의 지질원으로 우지(beef tallow)와 정제 EPA 및 DHA를 사용하여 사료 내 n-HUFA 함량이 0-4.0%인 사료를 사용하여 조피볼락 치어를 사육한 결과, 성장을 위한 사료 내 n-3 HUFA 요구량은 0.9% 이상이었으며, n-3 HUFA 4% 첨가 실험구에서도 우수한 성장 및 사료효율을 보여 필수지방산 과잉 공급에 따른 성장 저하 및 사료효율 감소는 나타나지 않았다(Lee et al., 1993). 그리고 EPA (0.05-4.1%) 및 DHA (0.1-4.1%) 함량을 다르게 첨가한 사료로 돌돔 치어를 사육한 Hong et al. (2017)의 연구에서 사료 내 EPA 및 DHA 요구량은 각각 1.67% 및 1.19%였으며, 4.1% 이상의 EPA와 DHA를 함유한 사료 공급구에서도 성장 및 사료효율 감소는 나타나지 않아 어종에 따른 차이를 보였다. 사료 내 n-3 HUFA 요구량 초과에 따른 이러한 성장 차이는 실험 사료에 사용된 기초사료의 원료 조성비(어분, 탈지어분, 대두유, 코코넛오일 및 ethyl laurate), 수온 등의 사육 환경의 차이에 의한 것으로 판단된다. Lee et al. (1993)의 연구에서 n-3 HUFA가 0.6-1.5%인 사료로 수온 12℃와 20℃에서 조피볼락 치어를 사육한 결과, 수온 12℃에서 실험어의 성장은 사료 내 n-3 HUFA 함량에 따른 차이를 보이지 않았다. 그러나 수온 20℃의 경우 n-3 HUFA 0.9%-1.2% 실험구가 0.6% 실험구에 비하여 높은 성장을 보여, 수온에 따른 사료 내 적정 n-3 HUFA 함량에 차이를 보였으며, 수온 12℃에서 조피볼락 사료 내 적정 n-3 HUFA는 20℃에 비하여 낮게 나타났다.

따라서 수온 21℃에서 성장기 넙치의 사료내 적정 EPA 수준은 사료내 DHA 첨가수준이 없을 때 1.1% 보다는 크고 1.25%보다는 동일하거나 적을 것으로 추정되며, DHA 첨가수준이 0.75%인 경우는 사료내 적정 EPA 첨가량은 0.75%로 낮아 지는 것으로 추정된다.

Acknowledgments

이 논문은 부경대학교 사료영양연구소 및 국립수산과학원 수산시험 연구사업(R2019013)의 지원으로 수행된 연구입니다.

References

• AOAC, (2000), Official methods of analysis, 16th ed., Associaion of Official Analytical chemists, Arlington, Virginia, USA.
• Bell, MV, Batty, RS, Dick, JR, Fretwell, K, Navarro, JC, and Sargent, JR, (1995), Dietary deficiency of docosahexaenoic acid impairs vision at low light intensities in juvenile herring (Clupea harengus L.), Lipids, 30(5), p443-449. [https://doi.org/10.1007/BF02536303]
• Choi, J, Aminikhoei, Z, Kim, KD, and Lee, SM, (2014), Growth and fatty acid composition of juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus Fed Diets Containing Different Levels and Ratios of Eicosapentaenoic Acid and Docosahexaenoic Acid, Fisheries and aquatic sciences, 17(1), p95-103. [https://doi.org/10.5657/FAS.2014.0095]
• Cowey, CB, Pope, JA, Adron, JW, and Blair, A, (1972), Studies on the nutrition of marine flatfish. The protein requirement of plaice (Pleuronectes platessa), The British journal of nutrition, 28(3), p447.
• Furuita, H, Tanaka, H, Yamamoto, T, Shiraishi, M, and Takeuchi, T, (2000), Effects of n−3 HUFA levels in broodstock diet on the reproductive performance and egg and larval quality of the Japanese flounder, Paralichthys olivaceus, Aquaculture, 187(3), p387-398. [https://doi.org/10.1016/S0044-8486(00)00319-7]
• Fernández-Palacios, H, Izquierdo, MS, Robaina, L, Valencia, A, Salhi, M, and Vergara, J, (1995), Effect of n−3 HUFA level in broodstock diets on egg quality of gilthead sea bream (Sparus aurata L.), Aquaculture, 132(3), p325-337. [https://doi.org/10.1016/0044-8486(94)00345-O]
• Gatesoupe, FJ, Leger, C, Boudon, M, Metailler, R, and Luquet, P, (1977), Lipid feeding of turbot (Scophthalmus-maximus L.) 2. influence on growth of supplementation with methyl-esters of linolenic acid and fatty-acids of w9 series, Ann. Hydrobiol, 8, p247-254.
• Hong, JW, Lee, SH, Yun, HH, Moniruzzaman, M, Park, YJ, Shahkar, E, Seong, MJ, and Bai, SC, (2017), The optimum dietary docosahexaenoic acid level based on growth and non‐specific immune responses in juvenile rock bream, Oplegnathus fasciatus, Aquaculture Research, 48(7), p3401-3412. [https://doi.org/10.1111/are.13167]
• Hong, JW, Lee, SH, Moniruzzaman, M, Park, YJ, Won, SH, Jo, HY, Hung, SSO, and Bai, SC, (2017), Dietary eicosapentaenoic acid requirement of juvenile rock bream, Oplegnathus fasciatus, Aquaculture Nutrition. [https://doi.org/10.1111/anu.12530]
• Izquierdo, MS, Arakawa, T, Takeuchi, T, Haroun, R, and Watanabe, T, (1992), Effect of n-3 HUFA levels in Artemia on growth of larval Japanese flounder (Paralichthys olivaceus), Aquaculture, 105(1), p73-82. [https://doi.org/10.1016/0044-8486(92)90163-F]
• Koven, W, (2003), Key factors influencing juvenile quality in mariculture: a review, Israeli Journal of Aquaculture Bamidgh, 55, p283-297, http://hdl.handle.net/10524/19089.
• Kiron, V, Fukuda, H, Takeuchi, T, and Watanabe, T, (1995), Essential fatty acid nutrition and defence mechanisms in rainbow trout Oncorhynchus mykiss, Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology, 111(3), p361-367. [https://doi.org/10.1016/0300-9629(95)00042-6]
• Kim, KD, and Lee, SM, (2004), "Requirement of dietary n-3 highly unsaturated fatty acids for juvenile flounder (Paralichthys olivaceus)", Aquaculture, 229(1-4), p315-323. [https://doi.org/10.1016/S0044-8486(03)00356-9]
• Le, Milinaire C, Gatesoupe, FJ, and Stephan, G, (1983), Approche du besoin quantitatifen acides gras longs polyinsaturés de la série n-3 chez la larve de turbot (Scophthalmus maximus). Comptes rendus des séances de l'Académie des sciences, Série 3, Sciences de la vie, 296(19), p917-920.
• Leger, C, Gatesoupe, FJ, Metailler, R, Luquet, P, and Fremont, L, (1979), Effect of dietary fatty acids differing by chain lengths and ω series on the growth and lipid composition of turbot Scophthalmus maximus L, Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Comparative Biochemistry, 64(4), p345-350. [https://doi.org/10.1016/0305-0491(79)90280-3]
• Lee, SM, Lee, JY, and Hur, SB, (1994), Essentiality of dietary eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid in Korean rockfish, Sebastes schlegeli, Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 27(6), p712-726.
• Lee, SM, Lee, JY, and Kang, YJ, (1993), Effects of dietary n-3 highly unsaturated fatty acids and water temperatures on growth and body composition of the Korean rockfish (Sebastes schlegeli), Bulletin of National Fisheries Research and Development Agency, 48, p108-24.
• Mourente, G, and Tocher, DR, (2009), Tuna nutrition and feeds: current status and future perspectives, Reviews in Fisheries Science, 17(3), p373-390. [https://doi.org/10.1080/10641260902752207]
• Metcalfe, LD, Schmitz, AA, and Pelka, JR, (1966), Rapid preparation of fatty acid esters from lipids for gas chromatographic analysis, Analytical chemistry, 38(3), p514-515. [https://doi.org/10.1021/ac60235a044]
• National Research council, (2011), Nutrient requirements of fish and shrimp, National Academic Press, Washington, DC.
• Skalli, A, and Robin, JH, (2004), Requirement of n-3 long chain polyunsaturated fatty acids for European sea bass (Dicentrarchus labrax) juveniles : growth and fatty acid composition, Aquaculture, 240(1), p399-415. [https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2004.06.036]
• Sargent, JR, Henderson, RJ, Tocher, DR, (1989), The lipids, In: Halver, J. E. (Ed), Fish Nutrition, 2nd ed, Academic Press, London, p153-218.
• Takeuchi, T, Toyota, M, Satoh, S, and Takeshi, Watanabe T, (1990), Requirement of juvenile red seabream Pagrus major for eicosapentaenoic and docosahexaenoic acids, Nippon Suisan Gakkaishi, 56(8), p1263-1269. [https://doi.org/10.2331/suisan.56.1263]
• Takeuchi, T, and Watanabe, T, (1979), Effect of excess amounts of essential fatty acids on growth of rainbow trout, Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries, 45(12), p1517-1519. [https://doi.org/10.2331/suisan.45.1517]
• Watanabe, T, Izquierdo, MS, Takeuchi, T, Satoh, SY, and Kitajima, C, (1989), Comparison between eicosapentaenoic and docosahexaenoic acids in terms of essential fatty acid efficacy in larval red seabream, Bulletin of tha Japanese Society of Scientific Fisheries, 55(9), p1635-1640. [https://doi.org/10.2331/suisan.55.1635]