뱀장어(Anguilla Japonica) 사료 내 껍질을 제거한 동애등에 분말의 급이 효과

Ⅰ. 서 론

최근 곤충박(insect meal)은 양식사료 내 어분을 대체하는 목적으로 연구가 수행되고 있으며 단백질, 비타민, 미네랄 같은 필수 영양소를 풍부하게 함유하고 있어(Motte et al., 2019) 어분을 대체하는 단백질원으로 연구되고 있다.

동애등에(Hermetia illucens)는 성충 한마리가 약 1000개의 알을 낳고, 유충 기간은 15∼20일 정도로 유충을 상업적으로 활용하기 용이하고 유기성 폐기물의 처리에도 매우 유용한 특성을 가지고 있어(Makker et al., 2014: Van Huis and Oonincx, 2017) 산업적으로 경제적인 어분 대체 원료로 보고되고 있다.

또한 탈지 동애등에는 단백질(3-59%)과 지질(17-49%)을 함유하고 있으며 아미노산 조성은 어분과 유사하다(Barroso et al., 2013; Shin et al., 2020). 따라서 동애등에의 양식 사료 내 사료원료로서의 영양적 가치를 규명하기 위한 연구는 착유한 동애등에 소재 연구에 집중되어왔다. 대서양연어(Salmo salar) (Belghit et al., 2018), 무지개송어(Oncorhynchus mykiss) (Renna et al., 2017: Dumas et al., 2018), 잉어(Cyprinus carpio) (Li et al., 2016), 방어(Seriola quinqueradiata) (Ido et al., 2021).

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). 이러한 키틴의 작용은 육계에게 급여 시 단백질의 소화율을 감소시켜 성장률을 저하시킨다(Bovera et al., 2018: Dabbou et al., 2018). 따라서 동애등에의 외골격에 포함되는 키틴을 제거 한다면 사료원료로서 동애등에의 영양적인 결함이 개선되어 긍정적으로 활용성이 확장될 것으로 사료된다.

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

국내에서 뱀장어는 2021년 15,700톤이 생산되어(Ministry of oceans and fisheries 2022) 국내에서 가장 많이 생산되는 담수 어종이지만 사료 내 곤충 소재를 활용한 연구결과는 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구에서는 뱀장어를 대상으로 껍질을 제거한 동애등에 분말을 사용하여 뱀장어에 대한 사육실험을 통해 그 효과를 검증하고자 한다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 실험 사료

실험사료의 원료 조성과 영양성분 분석 결과를 <Table 1>에 나타내었다. 실험에 사용한 동애등에 유충은 다음산업에서 자체 생산한 개체를 가공하여 사용하였다. 동애등에의 사육에 사용한 동애등에용 사료에는 음식물부산물 90%와 괭생이모자반(Sargassum horneri) 사일리지 10%를 혼합하여 사용하였다. 탈각 동애등에의 가공은 자체 제작한 스크류 압착기(TK-500)를 사용하여 고압으로 압착하여 껍질을 분리한 동애등에 추출물을 부형제와 1:1비율로 혼합 건조하여 껍질제거 동애등에분말(PSBF)을 제조 후 상업용 반죽 뱀장어 사료에 첨가하여 사용하였다.

<Table 1>

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

실험구의 설정은 대조구(상업사료), 상업사료에 PSBF2% 및4% 첨가구의 3개 시험구를 설정하였다. 실험 사료의 조단백질 함량은 대조구가 48.1% PSBF2% 및 4% 첨가구에서 각각 47.9 및 47.7%를 나타내어 각 시험 구간별 유사한 결과를 나타내었다. 조지질 함량은 PSBF의 높은 지질 함량의 영향을 받아 대조구, PSBF2% 및 4% 첨가구에서 각각 7.2, 8.2 및 8.8%를 나타내었다. 모든 실험사료는 뱀장어에 급이 하기 직전 실험 사료 및 반죽용 혼합수 1 : 1.2의 비율로 혼합 반죽하여 공급했다.

Ⅲ. 연구 결과

4주간의 사육시험 종료 후 시험어의 성장 및 사료효율을 <Table 2>에 나타내었다. 사육시험 결과 PBSF2% 첨가구의 증체율이 대조구와 PBSF4% 첨가구 보다 유의적으로 높은 결과를 보였다(P<0.05).

<Table 2>

Growth performance and feed utilization efficiency of eel fed the test diets after 4 weeks

그러나 사료효율은 대조구와 유의적인 차이가 없었으며 PBSF4% 첨가구에서는 낮은 사료효율이 나타났다. 사료 내 PBSF 함량이 높게 첨가되었을 때, 사료 내에 필요 이상으로 공급된 지질은 뱀장어의 성장에 부정적인 영향으로 나타난 것으로 사료된다.

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 체내에 빠르게 흡수된다(stubbs and Harbron, 1996). 중쇄지방산은 대부분 에너지 대사과정에 바로 이용되어 체내에 축적되는 정도가 비교적 낮은 것으로 알려져 있다(Garlid et al., 1996).

<Table 3>

Lauric acid content in fatty acid(%) in test diets and whole body of eel after 4 weeks

본 연구에 사용된 실험사료에서는 상업사료 PBSF2% 및 PBSF4% 첨가구에서 각각 0, 6.0 및 13.7%였고 상업사료에서는 검출되지 않았다. 또한 사육실험 종료 후 전어체 내 라우릭산 함량은 상업사료 PBSF2% 및 PBSF4% 첨가구에서 각각 0.1, 1.3 및 1.4%의 지방산 중 함량을 나타내었다. 이 결과로부터 뱀장어 사료의 지방산 중 라우릭산 함량이 6%이상 공급되어도 벰장어 체내에 더 이상 축적되지 않는 것으로 확인되었다.

사육시험 종료 후 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 한다.

[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). (Wedemeyer 1976)은 연어과 어류 등 활동성이 높은 어류는 용존산소 5mg/L 이하에서 심각한 스트레스를 받으며(Seong and Kim 2007) 연어치어는 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(90시간)부터 폐사가 발생하여 5일(120시간) 경과 후 실험 뱀장어의 모든 개체가 폐사했다. 그러나 PBSF2%구에서는 5일(132시간) 경과 후 폐사가 발생하기 시작하여 7일(180시간) 후 모든 개체가 폐사했다. PBSF4%구는 5일(126시간) 경과 후 폐사가 발생하기 시작하여 7일(180시간) 경과 후 실험어의 모든 개체가 폐사하였다.

결과적으로 뱀장어의 체내에 축적된 라우릭산은 극한적 스트레스 조건하에서 대조구에 대비하여 전량 폐사 시간을 2.5일(60시간) 개선하는 결과를 나타내었다

Ⅳ. 결 론

본 연구결과를 종합하면, 껍질을 제거한 동애등에분말(PBSF)을 뱀장어 사료에 첨가하여 뱀장어의 증체율을 개선시킬 수 있으나 과다하게 공급된 라우릭산은 성장 개선에 부정적인 요소가 될 수 있으며 사료 내 PBSF의 적정 함량은 2% 이내 첨가가 적절할 것으로 사료되었다.

또한, PBSF의 지방산 중 라우릭산이 스트레스 환경하의 뱀장어의 생존기간을 개선하는데 긍정적인 요인으로 작용하지만 이 또한 사료 내의 지방산 중 라우릭산 함량 6% 이상은 스트레스 환경하의 폐사량 개선에 유의적인 의미가 없다고 사료되었다.

추후에는 사료용 대체 단백질 원료로 일반적으로 연구되고 있는 착유 후 껍질을 포함하는 동애등에박의 이용성에 대한 평가를 통해 뱀장어에 대한 동애등에의 이용성을 개선시켜 나가야 할 것이다.

Acknowledgments

이 논문은 22년도 중소기업벤처기업부 과제번호 S3222584 해양폐식물(괭생이모자반)을 이용한 곤충의 양어용 고기능성 사료화 기술 개발 연구비에 의해 지원되었음

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