사료내 블루베리 주스부산물 첨가가 조피볼락 치어의 성장, 사료이용성, 항산화효소 활성 및 Streptococcus iniae에 대한 질병저항성에 미치는 영향

Ⅰ. 서 론

조피볼락(Sebastes schlegelii)은 넙치(Paralichthys olivaceus)와 더불어 국내 주요 양식 대상종으로 2021년 조피볼락의 양식 생산량은 17,473톤을 보였으며, 넙치(41,971톤) 다음으로 높은 생산량을 보였다(KOSIS, 2022). 이와 같이 조피볼락의 양식산업에서의 중요성 때문에 배합사료내 주요 영양소 요구량(Kim et al., 2001; Cho et al., 2015), 다양한 단백질원에 대한 소화율(Lee, 2002), 적정 사료공급 횟수 및 공급률(Lee et al., 2000; Mizanur et al., 2004), 어분 대체 단백질원 개발(Takakuwa et al., 2021; Yang et al., 2022), 기능성 사료첨가제 개발(Mohammadiazarm et al., 2020; Lee et al., 2020) 등 다양한 영양학적 연구가 이루어진 바 있다.

국내에서 조피볼락 양식은 연중 고밀도 사육으로 생산이 이루어지고 있으며, 고밀도 사육으로 인한 면역력 감소, 스트레스 등으로 인하여 질병이 발생하여 대량 폐사가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 따라 양어 현장에서는 질병으로 인한 폐사를 저감하기 위하여 합성항생제를 사료내 첨가하여 공급하고 있으나(Pan et al., 2019; Huo et al., 2022), 합성항생제의 과도한 사용은 항생제 내성 증가, 어체내 항생제 잔류, 환경오염 등의 문제를 야기할 수 있다(Ring et al., 2010; Mousavi et al., 2016). 특히 2006년 1월 유럽연합에서는 전 세계적으로 양식산업의 발전을 위한 항생제의 사용을 규제(European Parliament and Council Regulation (EC) No 1831/2003) 하였으며(Ng and Koh, 2016), 국내 또한 2011년부터 사료내 합성항생제의 사용을 금지하고 있으나 치료 및 예방의 목적으로 항생제의 사용은 줄어들지 않고 있는 실정이다(Lee et al., 2021). 이에 따라 항생제를 대체할 수 있는 식물기원의 사료첨가제에 관한 연구가 다수 이루진 바 있다(Cho and Lee, 2012; Yun et al., 2016; Kim et al., 2017; Oh et al., 2022).

블루베리는 항산화물질로 알려진 flavonids, phenolics, anthocyanin 등이 풍부한 것으로 알려져 있으며(Seeram, 2008; Lee et al., 2015; Michalska and Lysiak, 2015), 육상동물에 경구 투여시 항산화, 항염증, 항바이러스 효과가 보고된 바 있다(Dunlap et al., 2006; Molan et al., 2008; Selim et al., 2020). 특히 수산동물인 조피볼락과 넙치 치어 사료내 블루베리 분말 첨가시 성장뿐만 아니라 질병저항성 향상에도 효과적인 것으로 보고된 바 있다(Lee et al., 2016; Kim et al., 2019; Lee et al., 2020). 그러나 블루베리 분말은 국내에서 kg당 10만원 이상의 고가로 양어 배합사료용 사료첨가제로 이용하기에는 비용적인 측면에서 매우 제한적인 것으로 생각된다.

그러나 건강 음료로 이용되고 남은 블루베리 주스부산물(blueberry pomace, BP)에는 기능성 물질로 알려진 anthocyanins, phenolics, flavonoids 등이 상당량 함유되어 있어 사료 원료로서의 이용 가능성이 보고된 바 있다(Bener et al., 2013; Zielinska and Michalska, 2018). 따라서 본 연구에서는 배합사료내 BP의 첨가 함량에 따른 조피볼락 치어의 성장, 사료이용성, 체조성, 혈액성상, 라이소자임 활성, 항산화효소 활성 및 Streptococcus iniae에 대한 질병저항성에 미치는 영향을 평가하였다.

Ⅱ. 연구내용 및 방법

2. 실험사료의 준비

블루베리 주스부산물(BP)은 개인 건강주스업체로부터 공급받았으며, 이후 BP는 건조기를 사용하여 20℃에서 72시간동안 건조 후 분쇄 후 사료 제조시까지 -20℃ 냉동고에 보관하였다. 실험에 이용된 실험사료 조성표는 (<Table 1>)과 같다.

<Table 1>

Feed formulation of the experimental diets containing different concentration of blueberry pomace (BP)(DM basis, %)

주요 단백질원으로는 정어리분과 발효대두박을 사용하였으며, 소맥분 및 어유와 대두유를 각각 탄수화물원 및 지질원으로 사용하였다. 대조구(BP0) 사료에는 BP를 첨가하지 않았으며, 나머지 실험사료에는 BP0 사료에 첨가된 소맥분 대신 BP를 각각 0.25% (BP0.25), 0.5% (BP0.5) 및 1% (BP1)씩 첨가하여 실험사료를 준비하였다. 이후 건조기에 20℃에서 48시간 동안 건조한 후 공급전까지 -20℃ 냉동고에 보관하였다. 사육기간은 총 8주였으며 매일 1일 2회(9:00, 17:00) 실험사료를 만복으로 공급하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

BP의 첨가 함량을 달리한 실험사료를 8주간 공급받은 조피볼락의 생존율(%), 어체중증가(g/fish), 일일성장율(%/day)은 (<Table 2>)에 나타내었다. 조피볼락의 생존율은 99.4-100%로 BP 첨가함량에 따른 실험구간 유의한 차이는 나타나지 않았다(P>0.05). 어체중증가 및 일일성장률은 BP1 공급구가 BP0, BP0.25 및 BP0.5 사료공급구에 비해 유의하게 높게 나타났다(P<0.05). 본 연구결과와 유사하게 블루베리 분말 1%를 조피볼락 치어 사료내 첨가시 성장 향상에 효과적인 것으로 나타났다 (Kim et al., 2018). 블루베리와 같이 생리활성물질이 풍부한 berry류를 사료첨가제로 이용한 선행연구와 비교하면 나일틸라피아(Oreochromis niloticus) 사료내 black mulberry syrup 2%와 blackberry syrup 15% 첨가는 성장 향상에 효과적인 것으로 나타났으며(Yilmaz, 2019a; Yilmaz et al., 2020), barberry 추출물을 시베리아 철갑상어(Acipenser baerii) 사료내 첨가는 무첨가에 비해 성장 향상에 효과적인 것으로 나타났다(Ramezani et al., 2021). 특히 black mulberry에 함유된 benzoic acid, flovonoids 및 anthocyanins은 어류의 소화효소 활성 증가 및 영양소 흡수 촉진을 통하여 성장 향상에 긍정적 영향을 미치는 것으로 보고된 바 있다(Sánchez-Salcedo et al., 2015; Yilmaz, 2020; Shekarabi et al., 2020).

<Table 2>

Survival, weight gain and specific growth rate of juvenile rockfish fed the experimental diets containing different concentration of blueberry pomace (BP) for 8 weeks

8주간의 사육실험 종료시 조피볼락의 사료섭취량(g/fish), 사료효율과 단백질전환효율은 (<Table 3>)에 나타내었다. 사료섭취량은 BP 첨가함량에 따른 실험구간 유의한 차이가 나타나지 않았다(P>0.05). 그러나 사료효율과 단백질전환효율은 BP1 공급구가 BP0, BP0.25 및 BP0.5 실험구에 비하여 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). 본 연구와 유사하게 나일틸라피아 사료내 blackberry syrup 15% 첨가는 사료전환효율 향상을 보였으며(Yilmaz, 2019b), 잉어(Cyprinus carpio) 사료내 juniper berry oil 0.5%와 1% 첨가는 사료전환효율 향상에 효과적인 것으로 나타났다(Kesbic, 2018). 또한 Acipenser baerii 사료내 barberry 추출물 첨가는 무첨가에 비해 높은 사료전환효율을 보이는 것으로 나타났으나, 단백질전환효율에는 유의한 영향을 보이지 않았다(Ramaezani et el., 2021). Chakraborty et al. (2014)는 식물기원의 사료첨가제내 다양한 생리활성 물질(phenolics, flavonoids, saponin 등)은 어류의 장내 소화를 촉진하고 단백질 동화 증대시키는 것으로 보고한 바 있다.

<Table 3>

Feed consumption, feed efficiency (FE) and PER (protein efficiency ratio) of rockfish fed the experimental diets containing different concentration of blueberry pomace (BP) for 8 weeks

8주간의 사육실험 종료시 비만도(condition factor, CF), 간중량지수(hepatosomatic index, HSI) 및 내장중량지수(visceralsomatic index, VSI)는 (<Table 4>)에 나타내었다. CF, HSI 및 VSI는 BP 첨가 함량에 따라 실험구간의 유의한 차이가 나타나지 않았다(P>0.05). 본 연구결과와 유사하게 Kim et al. (2019)의 연구에서도 넙치 치어 사료내 1% 블루베리 분말 첨가는 CF에 유의한 영향을 보이지 않았다. 그러나 본 연구와는 달리 시베리아 철갑상어 사료내 barberry 추출물 첨가 함량이 증가할수록 HSI와 VSI는 감소하는 경향이 나타났다(Ramezani et al., 2021).

<Table 4>

Condition factor (CF), hepatosomatic index (HSI) and visceralsomatic index (VSI) of juvenile rockfish fed the experimental diets containing different concentration of blueberry pomace (BP) for 8 weeks

또한 무지개송어 사료내 barberry 뿌리 추출물 0.05% 첨가는 다른 공급구에 비하여 HSI 및 VSI가 유의하게 낮게 나타났으며, 이는 간과 내장내 지방 생체 축적을 감소시키는 사료첨가제의 기능에 의한 것으로 보고하였다(Ramezanzadeh et al., 2020).

BP가 함유된 실험사료를 8주간 공급받은 조피볼락 전어체의 일반성분 분석 결과는 (<Table 5>)에 나타내었다. 전어체의 수분, 조단백질, 조지질 및 회분 함량은 모든 실험사료 공급구간에 유의한 차이가 없었다(P>0.05). 본 연구결과와 유사하게 조피볼락 및 넙치 치어 사료내 블루베리 분말 첨가는 전어체의 일반성분조성에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다(Lee et al., 2016; Kim et al., 2018; Kim et al., 2019).

<Table 5>

Chemical composition (%, wet weight basis) of whole-body of rockfish fed the experimental diets with different concentration of blueberry pomace (BP) for 8 weeks

조피볼락 혈장내 AST, ALT, T-CHO, TP 및 GLU 함량은 (<Table 6>)에 나타내었다. 측정된 모든 항목은 BP 함량에 따른 유의한 영향을 받지 않았다(P>0.05). 일반적으로 어류의 혈액성상은 질병, 환경조건, 영양상태, 스트레스 등에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Grant, 2015). 본 연구결과와 유사하게 사료내 블루베리 분말 1% 첨가는 조피볼락과 넙치의 혈액성상에 유의한 영향을 미치지 않았으며(Kim et al., 2019; Lee et al., 2020), 나일틸라피아 또한 사료내 black mulberry syrup 첨가는 혈액성상에 유의한 영향을 보이지 않았다(Yilmaz et al., 2020).

<Table 6>

Plasma chemistry of rockfish fed the experimental diets containing different concentration of blueberry pomace (BP) for 8 weeks

8주간의 사육실험 종료에 따른 조피볼락 혈장내 lysozyme, SOD와 CAT 활성 및 GSH 함량은 (<Table 7>)에 나타내었다. Lysozyme 활성은 BP1 사료를 공급한 공급구가 BP0, BP0.25와 BP0.5공급구보다 유의하게 높았으나(P<0.05), SOD와 CAT 활성은 BP 첨가 함량에 따른 유의한 차이를 보이지 않았다(P>0.05). 그러나 GSH 함량은 BP1 사료를 공급한 실험구가 다른 모든 실험사료를 공급한 공급구에 비해 유의하게 높았다(P<0.05). 본 연구 결과와 유사하게 나일틸라피아 사료내 blackberry syrup 1.5% 첨가는 혈청내 lysozyme을 포함한 비특이적면역능 향상에 효과를 보였을 뿐만 아니라 조직내 항산화(glutathione peroxidase) 및 면역(interleukin 1 beta 및 tumor necrosis factor) 관련 유전자의 발현 향상에도 효과적인 것으로 나타났다(Yilmaz, 2019b). 특히, 사료내 0.002% anthocyanin 첨가는 나일틸라피아의 항산화, 비특이적면역 및 면역관련 유전자의 발현 향상에 효과적인 것으로 나타났다(Yilmaz, 2019a).

<Table 7>

Lysozyme and antioxidant enzymes activities of rockfish fed the experimental diets with different concentration of blueberry pomace (BP) for 8 weeks

8주간의 조피볼락 사육실험 종료시 S. iniae로 인위 감염에 따른 누적 생존율 변화는 [Fig. 1]에 나타내었다. 인위 감염 후 7일째, 생존율은 BP1 공급구가 BP0, BP0.25 및 BP0.5 공급구에 비하여 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). 본 연구결과와 유사하게 조피볼락 치어 사료내 블루베리 분말 1% 첨가는 무첨가에 비하여 S. parauberis 감염시 생존율 저감에 효과를 보였으며(Kim et al., 2016), 나일틸라피아 사료내 blackberry syrup 15% 첨가는 Plesiomonas shigelloides에 대한 높은 질병저항성이 관찰되었다(Yilmaz, 2019b). 또한 Yilmaz et al. (2020)에 따르면 black mulberry syrup을 나일틸라피아 사료내 1.5%, 2% 및 3% 첨가는 Aeromonas veronii의 인위감염에 대한 질병저항성 개선에 효과적인 결과를 보였으며, 이는 비특이적면역능(lysozyme과 myeloperoxidase 활성) 및 면역관련 유전자의 발현 향상에 의한 것으로 보고하였다.

[Fig. 1]

Survival of juvenile rockfish fed the experimental diets inculding blueberry pomace (BP) for 8 weeks, then artificially infected by Streptococcus iniae (means of triplicate±SE) (P<0.001 for Log Rank and Wilcoxon tests)

이상의 연구 결과를 고려할 때, 사료내 1% BP 첨가는 조피볼락 치어의 성장, 사료이용성, lysozyme 활성 및 GSH 함량에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다. 그러나 추후 BP의 양어사료 산업으로의 적용을 위해서는 양식 현장 규모에서의 검증 연구가 반드시 수행되어야 할 것으로 판단된다.

Acknowledgments

This work was supported by development fund foundation, Gyeongsang National University, 2019

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