치어기 참다랑어(Thunnus thynnus) 사료 내 주단백질원료로써 효소처리어분의 효과
Abstract
This study was conducted to estimate effects of a dietary enzyme treated fish meal (EFM) as a major protein source on growth, feed utilization and digestive enzyme activities of bluefin tuna Thunnus thynnus. In the first feeding trial (trial 1), total one hundred juvenile Atlantic bluefin tuna (body weight: 0.68g) were randomly stocked into two concrete tanks (69 tones) and fed two experimental diets for 15 days. The two diets were EFM-based diet and frozen sand lance (SL) as a raw fish feed. Weight gain was not significantly different between tuna fed EFM and SL. In the second feeding trial (trial 2), total thirty juvenile bluefin tuna (initial body weight 10.7g) were randomly stocked into the same experimental tanks and fed two diets for 14 days. The diets were EFM based diet and sardine fish meal based diet (FM). Weight gain was higher in fish fed EFM than that of fish fed FM. Feed intake was higher in fish fed FM than that of fish fed EFM. This study indicates that the dietary EFM could be an excellent protein source that can be used for Atlantic bluefin tuna feeds.
Keywords:
Enzyme treated fish meal, Atlantic bluefin tuna, Protein source, FeedsⅠ. 서 론
참다랑어(bluefin tuna)는 대표적인 회유성 어종으로, 우리나라 동해 남해, 일본 전역과 태평양, 대서양 등의 전 세계 해역에 분포한다. 참다랑어는 최대 500kg 전후까지 빠르게 성장 할 뿐만 아니라 맛이 좋아 수요가 높은 고부가가치 어종이다(Collette and Nauen, 1983; Kumai, 1998). 참다랑어는 분포위치와 형태에 따라 대서양 참다랑어, 북태평양참다랑어(Pacific bluefin tuna), 남방참다랑어(Southern bluefin tuna)로 분류된다. 대서양참다랑어의 세계 연간 어획량은 22,117톤으로, 양식생산량인 6,909톤에 비해 높아 어획에 대한 의존다가 높다(FAO, 2019). 대서양참다랑어는 지중해 연안에 위치한 스페인, 크로아티아, 몰타 등에서 생산되며(van Beijnen, 2017), 대부분 어획을 통해 성어와 자치어를 채포하여 양성한다(Benetti et al., 2016). 계속된 남획으로부터 참다랑어의 개체수를 보호하기 위해 international commission for the conservation of Atlantic tunas (ICCAT)에서 연간 대서양참다랑어의 어획량을 규제하고 있으며(FAO, 2011), 한국의 어획할당량은 2018년도 기준 210톤 이다(MOF, 2017).
이러한 이유로 참다랑어 양식에 대한 중요성이 대두되었다. 참다랑어를 가장 많이 소비하는 국가인 일본은 일찍이 북태평양참다랑어의 양식을 연구하기 시작했다. 1970년도에 시작된 연구는 2002년도에 이르러 산란유도와 종묘생산기술을 확보함으로써 참다랑어의 완전양식을 가능하게 하였다(Sawada et al., 2005). 북태평양참다랑어의 경우, 배합사료 내 조단백질과 조지질(Biswas et al., 2009a), 탄수화물(Biswas et al., 2009b), vitamin C 요구량(Biswas et al., 2013)과 사료 내 단백질원에 관한 연구가 일부 진행되었다(Biswas et al., 2011; Ji et al., 2017). 그러나, 대서양참다랑어를 대상으로 진행된 연구는 미흡한 실정이다. 배합사료 연구의 부재로 인해 참다랑어 양식에는 현재까지도 주로 생사료가 사용되고 있다. 친환경적이고 지속 가능한 참다랑어 양식을 위해서는 완전한 배합사료의 개발이 절실하다. 참다랑어용 사료를 개발하는데 있어 지금까지 알려진 문제는 ‘어분의 낮은 이용효율’이다.
어분은 조단백질함량이 60~75%로 높고 필수아미노산과 DHA, EPA를 비롯한 필수지방산이 골고루 함유되어 있으며, 미지성장인자(unknown growth factors)로 인해 대부분의 어류에서 유인성이 뛰어나 어류 사료 내 최고의 단백질원으로 사용된다(Miles and Chapman, 2015). 그러나, 다랑어류는 배합사료에 대한 기호성과 소화율이 타 어종에 비해 낮은 것으로 알려져 있다(Carter et al., 1999). 치어기 참다랑어(평균무게 0.46g)를 대상으로 한 연구에서는 어분을 53% 사용한 배합사료가 생사료보다 유의적으로 낮은 성장률을 보였고, 그 이유를 어분의 가공공정에서 발생하는 고열 고압에 의한 단백질변성 때문인 것으로 보고하였다(Takii et al., 2007a). 따라서 참다랑어 배합사료 연구에서는 어분대체 원료를 찾는 연구가 시도 되었다. Ji et al.(2008)은 치어기 참다랑어를 대상으로 주단백질원이 ‘효소처리어분(enzyme treated fish meal, EFM)’인 실험사료와 생사료의 사육 효능을 비교한 결과, 효소처리어분구의 성장률은 생사료구와 유사하였다고 보고하였다. 효소처리어분은 어류가공 과정에서 발생하는 부산물을 papain, pepsin, trypsin 등의 효소와 반응시켜 제조된다(Je et al., 2009; Hsu, 2010; Ngo et al., 2010). 효소처리어분은 저분자 펩타이드(peptide)의 함량이 높아, 체내 이용률이 높을 뿐만 아니라 다양한 생리활성물질을 함유하고 있다(Neklyudov et al., 2000; Chalamaiah et al., 2012). Ji et al.(2017)은 국내에서 생산된 참다랑어 치어를 이용한 사육실험에서 치어기 참다랑어 사료 내 주단백질원으로써 효소처리어분의 이용가능성을 보고하였다.
따라서 본 연구에서는 치어기 참다랑어 사료 내 효소처리어분의 사육효능을 재검증하고자 두 차례의 사양실험을 실시하였다. 사양실험과 더불어 실험어의 소화효소 활성 분석을 통해 치어기 참다랑어 사료 내 효소처리어분의 이용가능성을 평가하였다.
Ⅱ. 재료 및 방법
가. 실험사료
실험1과 2의 사료조성표는 <Table 1>에 나타내었다. 실험사료는 칠레산효소처리정어리어분(EFM)과 칠레산정어리어분(FM)을 각각 75 %씩 넣어 제조되었고, 생사료와의 사육 효능 비교를 위해 참다랑어 양식에 주로 사용되는 양미리(sand lance: SL)가 대조구로 사용되었다. 지질원으로는 DHA농축유(DHA concentrate oil)와 대구간유(cod liver oil)가 각각 4%씩 첨가되었다.
Dietary formulation and proximate compositions (% in diet) of the experimental diets for juvenile Atlantic bluefin tuna Thunnus thynnus
비타민과 미네랄 혼합물(premix)은 방어 등의 해산어류의 요구량을 토대로 자체 제작하여 사용하였다. 실험사료의 영양소 함량은 참다랑어의 조단백질과 조지질 요구량을 기초로 조성되었다(Biswas et al., 2009a). 모든 사료원은 파쇄기로 분쇄한 후 사료제작에 사용되었다. 실험사료는 펠렛사료 제조기(SP-50, Korea)를 이용하여 총 3가지 크기(1, 1.5, 2mm)의 펠렛으로 성형되었다. 완성된 실험사료는 건조기(24h, 20°C)에서 건조한 후, 사료공급 전까지 냉동고(-20°C)에 보관되었다. 실험사료의 아미노산과 지방산 조성은 <Table 2>와 <Table 3>에 각각 나타내었다. 실험 1에서는 효소처리어분구와 양미리구가, 실험 2에서는 효소처리어분구와 정어리어분구(FM)가 각각 사용되었다.
Essential and non-essential amino acid composition (% in protein) of the experimental diets for Atlantic bluefin tuna Thunnus thynnus (Trial 1 and 2)
Fatty acid composition (% in lipid) of the experimental diets for Atlantic bluefin tuna Thunnus thynnus (Trial 1 and 2)
나. 실험어 및 사육관리
실험1은 제주도 남원읍 소재의 국립수산과학원 제주수산연구소에서 인공부화된 참다랑어 치어(부화 후 47일)를 사용하였고, 사양실험은 연구소 내 참다랑어 치어 전용 사양실험 수조에서 진행되었다. 실험용 참다랑어는 2주 동안 생사료와 배합사료를 교차로 공급하면서 사양실험 환경에 적응 할 수 있도록 순치시킨 후 사용하였다. 참다랑어(초기평균무게: 0.68g)는 예비사육 후, 총 2개의 원형 콘크리트 수조(용량: 69tones, 지름 7m X 높이 1.8m)에 각 50마리씩 배치되었다. 예비사육 수조 내 참다랑어는 뜰채를 이용하여 2~3마리 씩 해수가 들어 있는 운반용기(비닐)에 넣고, 무게를 측정한 후 각각의 수조로 운송되었다. 위의 모든 과정은 스트레스에 의한 실험어의 폐사를 막고자 각 개체별로 3분 이내로 진행되었다. 수조 내 용존산소는 공기발생기(aeration)와 액화산소 주입기를 이용하여 조절되었다. 사양실험 기간 내 평균 사육수온은 27.8°C, 용존산소는 10.4 mg/L로 유지되었다. 실험사료는 1일 7회(06:00, 08:00, 10:00, 12:00, 14:00, 16:00 and 18:00h)에 걸쳐 총 15일간 만복공급 되었다. 수조 바닥의 이물질은 2일 1회 자체 제작한 siphon을 사용하여 제거되었다.
실험2에 사용된 참다랑어(초기평균무게: 10.7g)는 총 2개의 원형 콘크리트 수조에 각 15마리씩 배치되었다. 사양실험 기간 내 평균수온은 25.6°C, 용존산소는 9.72 mg/L로 유지되었다. 그 외 사항은 실험1과 동일하였으며, 사양실험은 총 14일간 진행되었다.
다. 성장률 측정
실험어의 최종무게는 사양실험 종료 후 측정되었고, 측정 17시간 전부터 사료공급을 중단하였다. 무게측정 후 5마리의 실험어를 무작위로 선별하여 얼음물에 마취시킨 후, 소화기관을 적출하였다. 적출된 소화기관은 증류수와 혼합하여 분쇄한 후, 원심분리를 거쳐 소화효소 활성분석에 사용하였다. 기관 적출 후, 남은 어체(carcass)는 일반성분 분석에 사용되었다. 실험어의 성장률과 사료전환효율 관련 항목의 계산식은 다음과 같다. 성장률(WG; weight gain, %) = 100 × (final mean body weight – initial mean body weight) / initial mean body weight; 일간성장률(SGR; specific growth rate, %) = [(loge final body weight – loge initial body weight) / days] × 100; 사료전환효율(FCR; feed conversion ratio) = dry feed fed / wet weight gain; 단백질이용효율(PER; protein efficiency ratio) = wet weight gain / total protein given; 사료섭취량(FI; feed intake, g) = dry feed fed / fish
실험어의 사료섭취량은 급이 된 사료의 총량에서 유실량을 제외한 값을 이용하였다. 사료의 유실량은 물성에 따른 유실을 고려하여, 생사료가 45%, 배합사료가 15%가 되도록 하였다. 각 사료의 유실량은 500ml의 해수가 들어있는 비커에 동일한 양의 실험사료를 넣고, 1분 30초 후에 남아있는 사료를 건조시켜 유실된 양을 계산하였다.
라. 일반성분
사료원, 실험사료, 전어체에 대한 일반성분분석은 AOAC (2000) 방법에 따라 수분은 상압가열건조법(125°C, 3h), 조회분은 직접회화로법(550°C, 6h), 단백질은 자동 조단백분석기 (Kjeltec System 2300, Sweden)로 분석되었으며, 지방은 Folch et al. (1957)의 방법에 따라 Soxhlet 추출장치(Soxhlet Heater System C-SH6, Korea)를 이용하여 분석되었다. 사료원과 실험사료는 3반복으로 분석되었다. 전어체의 경우, 수조 당 5마리의 개체를 개별적으로 분석하여 통계분석에 이용하였다.
마. 간, 위, 장중량 및 비만도
5마리의 참다랑어를 대상으로 간, 위, 장을 각각 분리하여 체질량 대비 무게를 계산하였고, 체중과 전장을 이용해 비만도를 계산하였다. 조사항목의 계산식은 다음과 같다.
간중량지수(HSI; Hepatosomatic indexes) = (liver weight * 100) / fish body weight; 위중량지수(SSI; stomachsomatic indexes) = (stomach weight * 100) / fish body weight; 장중량지수(ISI; intestinesomatic indexes) = (intestine weight * 100) / fish body weight; 비만도(CF; condition factor, %) = (fish body weight / fish body length3)x100.
바. 소화효소 활성
실험어의 소화기관 내 총 5가지의 효소활성(pepsin, trypsin, chymotrypsin, amylase, lipase)이 분석되었다. 적출된 장기는 증류수와 혼합되어 조직균질기(tissue grinder)를 이용해 분쇄되었다. 분쇄된 샘플은 원심분리(4°C, 10,000 G, 15min) 후 상층액이 분석에 사용되었다. 각 시료의 단백질 총량(total protein)은 Bradford(1976)의 방법에 따라 Kit를 이용하여 분석되었다. Pepsin 활성은 Worthington(1991)의 방법에 따라 100ul 샘플에 0.01N HCl와 500ul 반응액(2% haemoglobin, 0.06N HCl)을 넣어 반응(37°C, 10min) 시킨 후, 5% TCA 1ml를 넣어 5분간 반응시켰다. 원심분리(12,000G, 5min)후, UV spectrometer (280 nm)를 이용하여 활성이 측정되었다. Trypsin 활성은 Erlanger et al.(1961)의 방법에 따라 25ul 샘플에 1.25ml BAPNA solution (BAPNA 43.5mg, DMSO 1ml, 0.05M Tris-HCl)을 10분간(37°C) 반응시킨 후, 30% acetic acid 1ml 넣어 UV spectrometer (410nm)를 통해 활성이 측정되었다. Chymotrypsin 활성은 Erlanger et al.(1961)의 방법에 따라 0.59ml 반응액(0.1mM SAPNA, 50mM Tris-HCl, 20mM CaCl2)에 10ul 시료를 넣고 반응(25°C)시킨 후 UV spectrometer (410nm)를 이용하여 활성이 측정되었다. Amylase 활성은 Worthington(1991)의 방법에 따라 0.5ml 샘플에 0.5ml 반응액(1% starch solution, 20mM sodium phosphate, 6.0mM NaCl)을 넣어 3분간 반응시킨 후, 0.5ml dinitrosalicylic acid를 넣고 5분간 반응시켰다. 시료 내 활성은 UV spectrometer (540nm)를 통해 측정되었다. Lipase 활성은(Borlongan, 1990) 1.0ml의 시료에 1.5ml emulsion olive oil와 1.5ml 0.1M tris-HCl buffer를 넣고 반응(6hr, 37°C) 시킨 후, 95% ethyl alcohol을 3ml 첨가하였다. 시료 내 활성은 0.01N NaOH을 이용하여 적정(titration)을 통해 측정되었다.
사. 아미노산 분석
동결 건조된 5마리의 참다랑어 시료는 0.5mm 이하로 분쇄되었고, 6N HCl 15ml를 첨가 하여 건조오븐(110°C)에서 24시간 반응시켰다. 분해된 시료는 항온수조(55°C)를 이용하여 2회 감압농축 시킨 후, 25ml volumetric flask에 정용 되었다. 0.45ul membrane filter로 여과 후, 아미노산 분석기(Sykam amino acid analyzer S433, Germany)를 통해 분석되었다.
아. 지방산 분석
5마리의 참다랑어에서 추출된 지방(25mg)은 0.5N NaOH methanol 1.5ml 첨가와 질소 충진 후, heating block (100°C, 30min)을 이용하여 가열되었다. 지질 추출물은 상온에서 30~40°C로 식힌 후 hexane 1ml을 넣고 질소 충진 후, 30초간 혼합기를 이용하여 혼합되었다. 추출물은 포화생리식염수 첨가 후, hexane 층의 지방산은 피펫으로 분리되었다. 분리된 지방산은 capillary column (112-88A7, 100 m X 0.25 mm, film thickness 0.20 um, Agilent Technologies, USA)이 장착된 gas chromatography (Gas Agilent 6800GC, Agilent, U.S.A.)를 통해 분석되었다. Carrier gas는 수소를 사용하였고, oven의 온도는 140°C에서 240°C까지 4°C/min으로 증가시켰다. Inject의 온도는 240°C, detector의 온도는 240°C로 설정하였다. Standard sample은 PUFA 37 component FAME Mix (Supelco, USA)를 사용하였다.
자. 수질측정
사양실험 기간 동안 수조 내 수온, 용존산소와 수소이온지수(pH)를 1일 2회 측정하였다. 측정은 매 회 실험수조의 동일한 위치에서 진행되었으며, DO와 pH는 YSI 600QS (YSI)를 이용하여 측정되었다. 1차 실험의 평균수온, 용존산소, pH는 각각 27.8°C, 10.4mg/L, 8.23 이였고, 2차 실험은 25.6°C, 9.72mg/L, 8.21이었다.
자. 통계학적 분석
분석결과는 SPSS (Version 12.0) 프로그램을 이용하여 One-way ANOVA로 통계 분석 되었다. 데이터 값의 유의차는 T-Test를 사용하여 평균 간의 유의성(P<0.05)을 비교하였다. 데이터는 평균값±표준편차(mean± standard deviation; SD)로 나타내었다. 백분율 데이터는 arcsine 변형 값으로 계산하여 통계 분석하였다. 일반성분, 장기중량 및 비만도, 소화효소 활성, 아미노산, 지방산 분석은 각 반복구 결과를 이용하여 통계 분석되었다. 실험어의 초기, 최종평균무게는 수조 내 모든 개체의 무게를 개별적으로 측정하여 통계 분석되었다. 일간성장률, 사료전환효율, 단백질이용효율, 사료섭이량, 생존율은 반복구의 부재로 인해 통계 처리되지 않았다.
Ⅲ. 결 과
가. 실험 1 (Trial 1)
15일간 진행된 사양실험의 결과는 <Table 4>에 나타내었다. 최종 평균무게에서는 두 실험구 간에 유의적인 차이가 없었다. 사료계수는 EFM구가 SL구에 비해 낮았다. 단백질이용효율은 EFM구가 SL구 보다 높았다. 사료섭취량은 SL구가 EFM구 보다 높았다. 생존율은 EFM구가 SL구 보다 높았다. 전어체의 조단백질, 조지질, 회분함량은 두 실험구 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다(Table 5). 실험어의 간중량지수는 EFM구가 SL구에 비해 유의적으로 높았다(<Table 6>). 위중량지수, 장중량지수, 비만도는 두 실험구 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. Pepsin과 lipase 활성은 SL구가 EFM구에 비해 유의적으로 높았다(<Table 7>). 전어체 아미노산조성에서는 두 실험구 간에 유의적인 차이가 없었다(<Table 8>). 전어체의 지방산조성에서는 EFM구의 myristic acid (C14:0), oleic acid (C18:1n9), linoleic acid (C18:2n6), EPA (C20:5n3), erucic acid (C22:1n9), DHA (C22:6n3)함량이 SL구와 비교하여 유의적으로 높았고, 반면에palmitic acid (C16:0)와 palmitoleic acid (C16:1)의 함량은 SL구에 비해 유의적으로 낮았다(<Table 8>). Omega-3와 Omega-6 지방산함량은 EFM구가 SL구에 비해 유의적으로 높게 나타났다.
Growth performance and feed utilization of juvenile Atlantic bluefin tuna Thunnus thynnus fed the experimental diets for 15 (Trial 1) and 14 days (Trial 2)
Carcass proximate compositions (% of wet basis)of juvenile Atlantic bluefin tuna Thunnus thynnus fedthe experimental diets for 15 (Trial 1) and 14 days (Trial 2)
Biological assessment of digestive organs of juvenile Atlantic bluefin tuna Thunnus thynnus fed the experimental diets for 15 (Trial 1) and 14 days (Trial 2)
Digestive enzyme activities of juvenile Atlantic bluefin tuna Thunnus thynnus fed the experimental diets for 15 (Trial 1) and 14 days (Trial 2) (U / mg protein)
Essential and non-essential amino acid composition (% in protein) of juvenile Atlantic bluefin tuna Thunnus thynnus fed the experimental diets for 15 (Trial 1) and 14 days (Trial 2)
나. 실험 2 (Trial 2)
14일간 진행된 사양실험의 결과는 <Table 4>에 나타내었다. 성장률에서는 EFM구가 FM구보다 높았다([Fig. 2]). 사료계수는 EFM구가 FM구에 비해 낮았다. 단백질이용효율은 EFM구가 SL구보다 높았다. 생존율은 EFM구가 FM구보다 높았다. 전어체의 조단백질, 조지질, 조회분의 함량은 실험구 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다(<Table 5>). 실험어의 간중량 지수는 FM구가 EFM구에 비해 유의적으로 높았다(<Table 6>). 위중량지수, 장중량지수, 비만도는 두 실험구 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. Pepsin의 활성은 EFM구가 FM구에 비해 유의적으로 높았고, trypsin, chymotrypsin, amylase, lipase 활성은 두 실험구 간에 유의적 차이를 보이지 않았다(<Table 7>). 전어체 아미노산 함량에서는 FM구의 histidine 함량이 EFM구에 비해 유의적으로 높았다(<Table 8>). 전어체의 지방산은 EFM구의 palmitic acid, oleic acid, linoleic acid (C18:2n6) 함량이 FM구에 비해 유의적으로 높았고, decanoci acid (C17:0), earic acid (C18:0), linolenic acid (C18:3n3), erucic acid 함량은 FM구와 비교해 유의적으로 낮았다(<Table 9>).
Fatty acid composition (% in lipid) of juvenile Atlantic bluefin tuna Thunnus thynnus fed the experimental diets for 15 (Trial 1) and 14 days (Trial 2)
전어체 Omega-6 지방산의 총 함량은 EFM구가 FM구에 비해 유의적으로 높았다.
Ⅳ. 고 찰
효소처리어분구의 우수한 성장률은 효소처리어분이 참다랑어 배합사료 내 주 단백질원으로 사용 가능함을 입증한 중요한 결과라 사료된다. Ji et al. (2008)은 치어기 참다랑어를 대상으로 한 연구에서 사료 내 효소처리어분은 생사료와 비교하여 손색 없는 단백질원이라고 보고하였다. 효소처리어분은 저분자 단백질의 함량이 일반어분에 비해 높은 것으로 알려져 있다(Aguila et al., 2007). 본 연구에서의 높은 성장률도 효소처리어분에 존재하는 다량의 저분자 단백질 때문인 것으로 사료된다. 또한 본 실험에서 사용된 효소처리어분(CPSP, France)은 농어(Dicentr archus labrax), 무지개송어(Oncorhynchus mykiss), 대서양연어(Salmo salar) 사료에서도 이용효율이 높은 것으로 보고되었다(Langar, 1992; Gomes et al., 1995; Berge and Storebakken, 1996). 효소처리어분의 종류는 처리공정과 사용되는 어종에 따라 매우 다양하다(Kristinsson and Rasco, 2000). Ji et al. (2008)은 참다랑어 치어를 대상으로 한 연구에서 효소처리 전갱이어분이 효소처리 멸치어분에 비해 전반적으로 이용효율이 높았다고 보고하였다. 단백질의 평균 분자량에서는 효소처리 전갱이어분(100 – 500 Da)이 효소처리 멸치어분(5000Da)에 비해 낮았다. 즉, 원료를 구성하는 단백질의 평균 분자량이 낮을수록 어체 내에서는 쉽게 소화 흡수된다(NRC, 2011). 본 연구에서 사용된 효소처리어분의 평균 분자량은 3000 Da으로 효소처리 되지 않은 일반 어분에 비해 낮다. 따라서 본 연구에서 치어기 참다랑어의 성장에 긍정적인 효과를 보인 것은 효소처리어분이 일반어분에 비해 저분자 펩타이드를 (dipeptides and oligopeptides) 다량 포함하고 있기 때문인 것으로 사료된다. 실험 2에서 나타난 효소처리어분구 대비 일반어분구의 낮은 성장은 어분이 참다랑어 사료의 주 단백질원으로 적합하지 않을 수 있음을 보여주는 결과라 사료된다. 참다랑어는 어분에 대해 매우 낮은 이용효율을 보이는 것으로 알려져 있다(Takii et al., 2007a; 2007b). Carter et al.(1999)은 치어기 참다랑어를 대상으로 in vitro 소화율을 분석한 결과, 참다랑어는 대서양연어보다 어분에 대한 소화율이 낮다고 보고하였다. 회유성 어종인 방어(Seriola quinqueradiata)도 어분에 대한 이용률이 낮은 것으로 보고되었다(Takii et al., 1998). 실험 2에서의 높은 간중량지수는 일반어분에 대한 참다랑어의 소화가 원활하지 않을 수 있음을 보여준다. 참다랑어를 대상으로 일반어분의 이용성을 평가한 선행연구에서도 일반어분구는 생사료 대비 유의적으로 높은 간중량을 나타내었다(Biswas et al., 2009a). 어류는 소화하기 어려운 사료를 장기간 섭취할 경우 어체 내 간중량을 증가시킨다. 간중량이 증가하면 소화기관 내 효소분비량이 늘어나 소화율이 증가한다(Takii et al., 2007b). 실험 2에서 일반어분구는 효소처리어분구 대비 낮은 성장률을 보였기 때문에 치어기 참다랑어 사료 내 다량 사용하기는 어려울 것으로 판단된다.
Kohbara et al.(2006)은 북태평양참다랑어를 대상으로 각 유리아미노산에 미각반응의 전기적감도를 측정한 결과, proline, leucine, methionine, alanine, valine, isoleucine이 다른 아미노산에 비해 높다고 보고하였다. 생사료 내 valine, isoleucine, leucine의 함량은 EFM구 보다 높았다(<Table 2>). 각 사료의 아미노산 조성 또한 실험어의 사료섭취량에 일부 영향을 주었을 것으로 사료된다. 참다랑어는 배합사료에 대한 기호성이 낮아 주로 섭이촉진제(feeding stimulants)가 사료에 첨가된다(Biswas et al., 2007a; 2007b; Ji et al., 2008). 일반적으로 섭이촉진제는 여러 유리아미노산을 혼합하여 제조 된다. 때문에 사료비용을 증가시키는 요인이 된다. 효소처리어분은 어류에 대한 유인효과가 뛰어나 주로 사료 내 섭이촉진제로도 사용된다(Kristinsson and Rasco, 2000; Liaset et al., 2000). 사료 내 효소처리어분의 첨가는 대서양연어의 사료섭취량을 증가시켰다고 보고되었다(Gildberg et al., 1996; Refstie et al., 2004). 본 연구에서는 효소처리어분 고유의 사료유인효과를 고려하여 실험사료에 별도의 섭이촉진제를 첨가하지 않았다. 실험 1에서 EFM구의 사료섭취량은 SL구에 비해 낮았으나 성장률은 유사하였다. 참다랑어 사료 내 효소처리어분을 주 단백질원으로 사용할 경우, 섭이촉진제 첨가의 필요성이 낮을 것으로 생각된다. 실험 1의 사료섭취량은 SL구가 많았으나 사료의 효율적인 측면(사료전환효율, 단백질이용효율)을 고려했을 때는 배합사료인 EFM구가 치어기 참다랑어 사육에 보다 효과적인 것으로 나타났다. 넙치와 참돔을 대상으로 배합사료와 생사료의 사육효능을 비교한 연구에서도 생사료구는 사료섭취량은 높았으나 이용효율은 낮았다(Cho et al., 2005; Lee et al., 2005). 본 실험에 사용된 생사료의 수분함량은 약 78% 로 배합사료(5-8%) 에 비해 월등히 높았다. 연어과 어류에서 생사료는 배합사료에 비해 사료의 유실량이 약 3배 정도 많다고 보고되었다(Hardy et al., 1993). 또한, 생사료의 공급은 원료의 수급 불안정에 따른 가격변동, 냉장보관의 비용 상승, 질병발생 및 환경오염 증가 등의 많은 문제를 야기한다(Kim et al., 2008). 특히, 생사료는 사육수의 용존산소를 배합사료보다 빠르게 감소시킨다고 보고되었으며(Kim et al., 2014), 생사료의 공급은 사육수 내 부유물질, 질소, 인의 함량을 배합사료 보다 2~5배 더 증가시킨다고 보고되었다(Kim at al., 2012). 배합사료의 사용은 유실량과 사료의 효율적인 측면을 고려했을 때 생사료보다 치어기 참다랑어의 사육에 보다 효과적일 것으로 사료된다.
참다랑어는 빛, 진동 등의 외부자극에 매우 약한 어종으로 타 어종에 비해 대체적으로 낮은 생존율을 보인다(Miyashita, 2002). 흥미롭게도 실험1에서의 생존율은 배합사료인 EFM구가 생사료인 SL구 보다 높았다. 참다랑어 치어 사육 시에는 사료가 충분히 공급되지 못하거나, 개체간의 크기 차이로 인해 서로 공격하여 죽이는 공식(cannibalism)현상이 자주 발생한다. Kondo et al. (2016)은 참다랑어를 대상으로 배합사료와 생사료의 체내 소화시간을 연구한 결과, 생사료가 배합 사료보다 빠르게 소화된다고 보고하였다. 방어, 농어, 대구(Gadus morhua), 메기(Clarias gariepinus), 뱀장어(Anguilla anguilla)를 대상으로 한 연구에서도 사료공급 후의 경과 시간이 늘어남에 따라 공격적 행동(chasing behavior)과 공식현상이 증가하였다고 보고되었다(Degani and Levanon., 1983; Katavic et al., 1989; Folkvord., 1991; Hecht and Pienaar, 1993; Sakakura and Tsukamoto., 1998). 생사료는 배합사료보다 빠르게 소화되기 때문에 배합사료를 공급한 참다랑어 치어에 비해 빠른 시간 안에 공복감을 불러일으켜 공식현상의 빈도를 증가시킨 것으로 판단된다. 추후 이와 관련된 보충 연구를 통해 참다랑어 치어의 생존률에 대한 배합사료와 생사료의 차이를 명확히 규명할 필요가 있어 보인다. 농어(Dicentrarchus labrax), 역돔(Oreochromis niloticus), 잉어(Cyprinus carpio)의 소화기관 내 protease활성의 증가는 성장률을 향상시킨다고 보고되었다(Manjappa et al., 2002; Tibaldi et al., 2006; Lin and Lou., 2011). 어류의 가소화율 또한 소화기관 내 효소활성에 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Li et al., 2014). 실험 1에서 EFM구는 소화효소 활성(pepsin, lipase)이 생사료구 보다 낮았으나, 성장결과는 유사하였다. 실험사료에 사용된 효소처리어분은 비교적 낮은 소화효소 활성에서도 충분히 소화된 것으로 판단된다. 실험2에서 amylase를 제외한 EFM구의 소화효소활성은 실험1과 비교하여 모두 증가하였다(<Table 7>). 황다랑어(Thunnus albacares)와 gilthead seabream (Sparus aurata)을 대상으로 한 연구에서도 소화효소활성은 어체중의 증가와 더불어 증가한다고 보고되었다(Moyano et al., 1996; Buentello et al., 2011). 치어기 참다랑어의 효소활성은 비교적 낮기 때문에 소화하기 쉬운 효소처리어분을 다량 사용해야 한다고 판단된다. 그러나, 육성기 혹은 성어기 참다랑어의 소화효소 활성은 치어기 참다랑어에 비해 높다고 예상되어 사료 내 효소처리어분의 함량을 감소시키더라도 큰 문제가 없을 것으로 생각된다. 참다랑어의 소화효소활성을 고려하여, 성장단계에 따른 사료 내 효소처리어분의 적정 함량에 대한 연구가 요구된다.
본 연구에서 사료 내 EPA의 함량은 EFM구(1.07%)와 생사료구(1.11%)가 유사하였고(<Table 1>), 사료섭이량은 생사료구(17.2g)가 배합사료구(8.87g)보다 약 1.93배 높았다. 결과적으로 총 EPA 섭취량은 배합사료구에 비해 생사료구가 높았다. 그러나, 전어체 내 EPA의 함량은 배합사료구가 생사료구 보다 높게 나타났다(<Table 9>). 치어기 북태평양참다랑어를 대상으로 배합사료와 생사료의 사육효능을 비교한 연구에서도 생사료와 배합사료에 대한 EPA 총 섭취량은 유사하였으나, 생사료구에 비해 배합사료구의 전어체 내 EPA의 함량이 높았다(Ji et al., 2008). 이러한 결과는 배합사료 내 EPA가 생사료 내 EPA보다 참다랑어 체내이용효율이 뛰어났기 때문으로 판단된다.
반면, DHA의 경우, 생사료와 배합사료 내 지질원의 이용효율은 유사한 것으로 나타났다. DHA는 해산어의 필수지방산으로 어류의 성장과 생존율에 중요한 요소로 알려져 있다(Watanabe et al., 1989). 참다랑어 사료 내 DHA의 요구량은 명확히 밝혀지지 않았으나, 체내 함량이 다른 어종에 비해 높다(Teshima, 1992; Sawada et al., 1993). 사료 내 특정영양소의 요구량이 밝혀져 있지 않은 경우에는 해당 종의 체내 영양소함량을 기준으로 요구량을 예상한다. 때문에 사료 내에 DHA 함량이 높은 연어난유(salmon egg oil) 등을 지질원으로 사용한다(Ji et al., 2008). 연어난유와 DHA유는 비교적 높은 가격에 거래되기 때문에 사료 내 최소량을 첨가하는 것이 사료의 경제성을 향상시키는데 도움이 될것으로 판단된다. 생사료와 비교하였을 때 배합사료 내 불포화지방산의 함량은 사료조성을 통해 조절될 수 있어, 참다랑어 양식에 보다 효과적으로 사용 가능할 것으로 생각된다. 이에 따라, 참다랑어 사료 내 DHA와 EPA의 적정 요구량에 관한 연구가 요구된다.
Ⅴ. 결 론
본 연구의 결과, 효소처리어분은 치어기 참다랑어 사료의 주단백질원으로 사용 가능할 것으로 사료된다. 향후 사료 내 효소처리어분의 적정 사용량과 종류에 따른 참다랑어 성장효과에 관한 연구가 요구된다.
Acknowledgments
본 연구는 국립수산과학원의 지원(R2019005)에 의해 운영되었습니다.
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