마늘분말 첨가 사료가 황복, Takifugu obscurus의 성장 및 사료 이용성에 미치는 영향

I. 서 론

양식산업은 전 세계적으로 동물성 단백질의 중요한 공급원이자 세계 식량 생산부분에 중요한 역할을 담당하고 있다(Adineh et al., 2020). 양식산업의 기본 전략은 비용을 줄이면서 지속 가능한 생산과 수익성을 도모하는 것으로, 이를 위해 양식생물의 성장, 병원성 생물 및 수질 환경 스트레스에 대한 저항성을 높이도록 프로바이틱스(probiotics), 프리바이틱스(prebiotics), 포스트바이오틱스(postbiotics) 및 면역자극제(immunostimulants)를 사용하고 있다(Akhter et al., 2015; Hai, 2015; Zorriehzahra et al., 2016; Banerjee and Ray, 2017; Perez-Sanchez et al., 2018; Soliman et al., 2019; Wang et al., 2019). 더불어 사료내 유용 식물을 첨가하여 양식생물의 성장 강화, 식욕자극, 항균 및 항염 효과 등 양식 효율성 개선을 도모하고 있다(Valenzuela‑Gutierrez et al., 2021).

현재 수산양식에서 항생제, 호르몬 및 기타 여러 화학물질의 사용은 양식 동물의 성장촉진, 질병치료 등 많은 목적으로 이용되지만 이들 물질의 잔류 효과로 인해 사용하는 것을 권장되지 않고 있는 실정이다(Megbowon et al., 2013). 식물은 더 안전하고 저렴한 화학물질의 천연공급원으로 식물 유래 제품은 수산양식에서 항스트레스, 성장촉진, 사료섭취 및 면역 자극과 같은 다양한 역할을 하는 것으로 보고되어 있다(Gatlin et al., 2004; Lee et al., 2014).

마늘(Allium sativum)은 백합과에 속하는 다년생 식물로 수 세기 동안 인간의 건강을 개선하기 위한 기능성 식품으로 사용되었고, 정맥부전, 고혈압, 항균 작용 등에 효능이 있는 식물로 알려져 있다(Gbekley et al., 2018). 또한 수산양식에 있어서도 마늘은 양식생물의 성장개선 및 질병예방 목적으로 분말, 오일, 용매 추출물 등 다양한 형태로 사용되어 오고 있다(Subramanian et al., 2020).

마늘의 성장 측진 효과는 사료 섭취량을 늘리고 소화를 개선하며 영양소의 가용성을 높여 어류 생산성을 향상시키는 효과가 있다고 하였으며(Lee and Gao, 2012; Megbowon et al., 2013; Lee et al., 2014; Leila et al., 2016; Dadgar et al., 2019; Mahmoud et al., 2019; Setijaningsih et al., 2021; Valenzuela‑Gutierrez. et al., 2021; ÖZ and Dikel, 2022), 항산화, 항균, 항바이러스, 항기생충, 항스트레스, 면역자극 방지 및 장내 미생물 조절에도 관여하는 기능을 가지고 있다(Adinech et al., 2020; Valenzuela‑Gutierrez et al., 2021; Muahiddah and Diamahesa, 2023).

복어류는 전 세계적으로 120여 종이 분포하고 있으며 이 중 식용으로 이용하는 산업 종은 황복(Takifugu obscurus), 자주복(T. rubripus), 참복(T. chinensis) 등을 포함하여 10여 종에 불과하나, 복어류는 우리나라뿐만 아니라 중국과 일본 등 동아시아 지역에서 경제적 가치가 높은 수산생물이다(MOF, 2014). 황복(Takifugu obscurus)은 복어목(Tetraodontiformes) 참복과(Tetraodontidae)의 어류로써 복어류 중 최고급 어종에 속한다(Kang et al., 2015). 국내 서식 황복은 산란기인 4~6월에만 강으로 올라와 어획되어 식용으로 이용되며, 현재 경기도 지역 한강, 임진강에서만 어획되고 있다. 2022년 기준 7톤이 어로 어업으로 경기도에서 생산되었고, 양식생산량은 3톤으로 충청남도에서 1톤, 경기도에서 2톤이 생산되었다(KOSIS, 2023).

2022년 기준 황복 양식장은 전국 5개소 내외로 파악되고 있을 정도로 극히 소수가 운영하고 있는데 이러한 이유는 최소 출하 가능 크기(300 g)까지 육성 기간이 2~3년 이상 필요하며, 이에 따른 kg 당 생산원가가 30,000원 이상 소요되고, 판매가격 역시 높게 형성되어 소비 저하로 이어지는 악순환이 반복되기 때문이다. 이를 해결하기 위해서는 무엇보다 황복 육성 기간을 단축할 수 있는 방안이 필요하다. 이에 대한 하나의 해결 방안으로 성장 단계별 황복 전용 사료의 개발을 통한 빠른 성장을 유도하는 것인데, 황복의 경우 100 g 이전까지는 다른 어류에 비해 성장이 늦은 편은 아니지만 이후 성장이 둔화되는 경향을 보인다(NIFS, 2006). 현재까지 국내 황복 배합사료 연구에 관해서는 대다수 치어기를 대상으로 한 결과로 100 g 이후 육성어에 대한 연구는 전무한 실정이다(MOF, 2014; Yoo et al., 2014; You and Bai, 2014a; You and Bai, 2014b; Kang et al., 2015).

본 연구의 목적은 현재 황복 양식 시 양식장에서 주로 사용하는 넙치사료(조단백질 55% 내외, 조지방 5% 내외)와 기존 문헌(NIFS, 2006; MOF, 2014)을 바탕으로 성장 촉진에 효과가 있다고 알려진 마늘 분말을 EP(extrude pellet) 사료내 첨가하여 제작한 후, 황복 육성어에 대한 성장 실험을 통하여 사료 내 마늘분말의 적정 첨가 농도와 성장 경향을 조사하고자 하였다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 실험사료 준비

실험에 사용된 3종류의 사료는 조단백질 함량이 58%, 조지방 함량은 8% 전후가 되도록 하였고, 사료 내 마늘분말을 각 0%(GP0), 1.5%(GP1.5), 2.5%(GP2.5)를 첨가하였다. 또한 본 실험은 황복을 해수 양식시설이 아닌 내수면 순환여과양식 시설에서 염분 순치하여 실험 진행된 관계로 염분 적응력을 높이기 위해 현재 시판되는 상업용 배합사료와 다르게 소금과 미넬랄 함량을 높여 설계되었다(<Table 1>).

<Table 1>.

Composition and proximate analysis of the experimental diet1

실험사료는 ㈜경원사료(충청남도 당진시)에서 직경 2.7 mm 내외 부상 EP (extruded pellet) 사료로 제작하였고, 제작된 실험사료는 시판되는 상업용 배합사료와 같은 20 kg 단위로 포장 후 냉동(-20℃)보관하여 사용되었다.

2. 실험시설 구성

실험시설의 구성은 순환여과시스템을 기반으로 하여 구성되었고, 원형수조(∮5 m) 1개, 섬프수조(∮1 m) 1개, 모래여과기(650 L) 1개, 유동상 여과기(720 L) 1개, 살수식 여과기(800 L) 1개, 자외선 램프(48 w) 5개 및 밴츄리 펌프(1.1 kw) 시스템 1개, 가온수조(1,200) L) 1개의 실험 시설로 이루어졌다. 또한 실험어 수용을 위해 원형수조 내 사각 가두리 수조(L 2.0 × W 0.85 × H 1.0 m) 6개소를 배치하였다([Fig. 1]).

[Fig. 1]

RAS (recirculating aquaculture system) facility configuration and experimental fish tank placement for river puffer (Takifugu obscurus) growth experiments. (A) experimental tank (∮5 m) and peripheral equipment; (a) protein skimmer, (b) venturi system, (c) fish square cage (B) filtration and ultraviolet ray treatment facilities; (d) sprinkling filter, (e) UV control panel (f) fluidity filter (C) sand filter (D) fish square cage layout.

사각 가두리 수조는 윗면을 제외하고 모든 구획은 플라스틱 재질의 망으로 구성되었는데, 바닥에서 0.6 m 높이까지는 20 mm 망목을 사용하였으며, 나머지 0.4 m는 1.5 mm 망목을 사용하여 실험사료가 외부로 유출되지 않게 하였다.

Ⅲ. 연구 결과

본 실험은 순환여과시스템을 이용하여 사료 내 마늘분말 첨가가 황복의 성장에 미치는 영향을 조사한 것으로, 순환여과시스템의 사육수를 안정화 시키기 위한 물만들기 작업을 4주간 수행 후에 황복 실험어를 입식하여 9주간(60일) 성장실험을 진행하였다. 본 실험시설 순환여과시스템 내 수질분석 결과는 [Fig. 2, 3]와 같다.

[Fig. 2]

Change of water quality (dissolved oxygen, pH, water temperature, salinity) with rearing fish tank for 1-14 weeks.

[Fig. 3]

Change of water quality (turbidity, total ammonia, NO2-N and NO3-N) with rearing fish tank for 1-14 weeks.

용존산소(dissolved oxygeon, DO)는 미생물 투입 및 사육 수온 상승과 함께 3주간 지속적 감소 하였으나, 이후 수온이 27~29℃로 유지되었을 때 7.0~7.8 mg/L 범위에서 증감을 반복하였다. pH는 질산화과정이 진행되어 아질산 농도(NO₂-N)가 증가하는 2주부터 감소하기 시작하여 어류 입식과 더불어 사료가 공급되는 5주부터 급격히 하강하였다. pH 6.5 이하로 떨어지는 6주부터는 중탄산나트륨을 투입하여 사육수의 pH가 6.8~7.5 범위로 유지되는 경향을 보였다. 수온은 황복 실험어의 최적 성장을 유도하기 위해 실험어 입식 후 5주부터 27~29℃로 유지되었다.

탁도(turbidity)는 실험기간 동안 사육수 환수량에 따라 수치가 변화하였고, 0.1~0.9 NTU 값을 나타내었다. TAN (total ammonia)는 실험 1주에 최고 3.48 mg/L 값을 보인 후 감소하기 시작하여 14일 경과 시 0.48 mg/L로 하강하였고, 3주부터는 0.02~0.31 mg/L 범위의 값을 보였다. NO2-N 은 TAN 감소와 더불어 상승하여 3주에 가장 높게 유지되었고, 이후 감소하여 실험어 입식 5주부터는 0.1 mg/L 이하로 유지되었다. NO3-N는 실험 2주부터 소량씩 지속적 상승하였으며, 황복 입식 후 사료공급과 1일 환수로 7주부터 실험종료 13주까지 12.2~14.9 mg/L의 값을 나타내었다.

황복 실험사료 공급에 따른 황복 실험어의 성장 결과는 <Table 2>와 같다. 황복 입식 후 9주간(5주~13주) 양성한 결과 실험구별 최종 평균 어체중은 GP1.5 (240.7±0.3 g) 실험구가 유의하게 가장 높은 값을 보였고, GP0 (234.3±1.7 g) 실험구, GP2.5 (229.9±1.6 g) 실험구 순으로 유의한 차이를 나타내었다(P<0.05). 그러나 최종 평균 어체의 전장은 3 실험구(GP0, 23.9±0.1cm; GP1.5, 24.3±0.1 cm; GP2.5, 22.9±0.2 cm) 모두 유의한 차이를 나타내지 못했다(P>0.05).

<Table 2>

Growth performance of river puffer, Takifugu obscurus fed three experimental diets for 9wk1

증체량(weight gain, WG)의 경우 다른 2 실험구에(GP0, 12.9±0.7%; GP2.5, 10.9±0.5% 비해 GP1.5 실험구 (16.4±0.9%)에서 유의하게 높은 값을 보였으며(P<0.05), GP0와 GP2.5 실험구에서는 유의한 차이를 나타내지 못했다(P>0.05). 또한 사료효율(feed efficiency, FE), 단백질 이용효율(protein efficency rato) 및 일간성장율(specific growth rate, SGR)의 성장 요인도 GP1.5 실험구(FE, 33.1±1.6%; PER, 0.57±0.0; SGR, 0.25±0.01 %/day)에서 다른 2 실험구에 비해 유의성 있게 높은 값을 보였고(P<0.05), GP0 실험구와 GP2.5 실험구에서는 유의한 차이가 없었다(P>0.05). 비만도(condition factor, CF) 및 생존율(survival rate, SR)은 3 실험구 모두 유의한 차이를 나타내지 못했다(P>0.05).

황복의 WG 및 SGR에 기반하여 사료 내 최적 마늘분말 첨가 수준을 파악하기 위해 2차 다항식 회귀분석 결과([Fig. 4]) 본 실험에서는 사료내 kg당 1.12%로 첨가하는 것이 200~250g 어체중을 갖는 황복의 최적 성장(WG, 16.8%; SGR, 0.27 %/day)을 유도하는 것으로 나타났다.

[Fig. 4]

The second order polynomial analysis on weight gain (%) and specific growth rate (%/day) of river puffer, Takifugu obscurus to dietary garlic powder levels.

Ⅳ. 결 론

본 실험에 적용된 황복 수질환경([Fig. 2, 3])은 경기도 소재 황복 양식장에서 운영되는 수질 자료를 기초하여 실험 진행되었다. 양식 현장에서 가장 강조하는 부분은 적정 수온과 pH 유지로, 황복의 경우 수온은 28±1℃, pH는 7.0±0.2 범위를 벗어나지 않는 것이 최적의 황복 성장을 유지하는 방법으로 알려져 있다. 더불어 황복 양식장 경영인은 단백질이 높은 사료를 공급하는 것이 사료 비용은 높으나 성장에 유리하여 경영 측면에서 더 유리하다고 한다.

현재 황복의 사료 연구는 치어기를 대상으로 연구가 수행되었으나 100 g 이후 어체중에 대하여는 연구가 전무한 실정이다(Yoo et al., 2014; You and Bai, 2014a; You and Bai, 2014b; Kang et al., 2015). 황복은 100 g이후 낮은 FE(평균 29%) 및 SGR(평균 0.31%/day)을 보여(NIFS, 2006) 이를 해결하기 위해서는 전용 사료 개발은 필요 사항이나 현재 국내 황복 양식장이 극히 소수로 운영되어 전용 사료의 개발 필요에 대한 인식은 낮다고 할 수 있다. 이러한 현실에 대응할 수 있는 하나의 방안으로 사료 내 효율성을 높일 수 있는 적절한 첨가 물질을 사용하는 것이다. 마늘은 어류의 성장촉진, 항균, 항바이러스, 항산화 및 구충효과와 더불어 저렴한 가격으로 사료에 첨가될 수 있고, 양식 수질 환경에도 거의 영향을 주지 않는다는 많은 장점이 있다(Valenzuela‑Gutierrez et al., 2021).

사료 내 마늘을 분말 및 액상 추출물 형태로 첨가한 후 양식 수산생물에 공급하여 성장, 면역반응 및 항산화 능력 등을 개선하는 많은 연구가 수행되어 오고 있다(Lee and Gao, 2012; Megbowon et al., 2013; Lee et al., 2014; Leila et al., 2016; Dadgar et al., 2019; Mahmoud et al., 2019; Adinech et al., 2020; Valenzuela‑Gutierrez et al., 2021; Setijaningsih et al., 2021; ÖZ and Dikel, 2022; Muahiddah and Diamahesa, 2023).

열대성 어종인 나일 틸라피아(Oreochromis niloticus) 양식에서 사료 내 마늘을 첨가하여 공급하였을 경우 WG와 SGR이 크게 향상되었다고 보고되었으며(Soltan and El-Laithy, 2008), Shalaby et al.(2006)은 사료 내 3%의 마늘 분말이 첨가된 사료를 섭취한 나일 틸라피아의 경우 WG, FE, PER 및 SGR의 수치가 개선 되었음을 보고하였다. 또한 사료 내 3%의 마늘 분말을 함유한 사료를 섭취한 나일 틸라피아는 어체 중량 증가가 가장 높았음을 밝혔으며(Metwally, 2009), Abdel-Hakim et al.(2010)은 사료 내 3%의 마늘 분말 첨가는 나일 틸라피아의 WG, FCR (feed conversion rate) 및 CF 향상에 매우 긍정적 효과가 있음을 보고하였고, Setijaningsih et al.(2021)는 나일 틸라피아를 대상으로 마늘 추출액(10%/kg feed weight)을 3% 첨가하여 공급한 결과 미첨가 실험구에 비해 어류의 WG 및 SGR이 높게 나타났음을 보고하였다.

냉수성 어종인 무지개송어(Oncorhynchus mykiss)의 경우 사료 내 1.0% 마늘 분말을 첨가한 사료를 공급하였을 경우 어류의 WG, FE 및 PER의 값이 증가한 것으로 나타났고(Nya and Austin, 2009), 또한 마늘 분말을 알코올로 추출하여 사료 내 혼합하여 공급한 결과 시판되는 상업용 사료(crude protein 44~45%, crude fat 14~14.5%, moisture 10%, crude fiber 2~2.2%; Bezae Company, Iran)에 비해 FE 및 WG가 높게 나타나는 결과를 보였다(Adinech et al., 2020).

온수성 어종인 잉어(Cyprinus carpio)의 경우 사료 내 마늘 분말(GP 0%, 0.5%, 1.0%, 1.5%)을 첨가하여 8개월 성장 실험한 결과 미처리 실험구인 GP0에 비해 첨가된3개 실험구(GP0.5, GP1.0, GP1.5)에서 WG 및 FCR 이 높았으며, 첨가된 3개 실험구간 유의한 차이는 없었으나 GP1.5 실험구에서 가장 높은 값을 나타내었다고 하였다(Chesti and Chauhan, 2018).

Lee et al.(2012)은 마늘 분말을 에탄올로 추출하여 사료에 흡착한 후 sterlet 철갑상어(Acipenser ruthenus)에 공급하여 성장 실험을 진행한 결과, 미첨가된 사료에 비해 높은 WG, FE, SGR 및 PER 값을 보였다. 이러한 이유로 혈액 내 인슐린 호르몬의 증가를 언급하였으며, 어류의 인슐린은 혈중 포도당을 글리코겐으로 합성하여 저장하는 동화작용을 하면서 동시에 지질이나 단백질을 합성하여 각 조직에 저장하는 역할을 수행하고, 더불어 혈중에 있는 에너지원을 사용하여 어류를 성장 시킨다고 하였다(Lee et al., 2012).

그러나 이러한 결과와 달리 Sahu et al.(2007)은 사료 내 마늘 분말 0.5% 및 1% 첨가된 사료를 어류(Labeo rohita)에 공급한 결과 SGR 및 FCR이 미첨가된 사료 실험구와 크게 다르지 않다고 보고하였다. 가축의 경우 몇몇 연구에서는 마늘이 매운 냄새로 인해 사료의 기호성이 낮아질 수 있어 성장개선에 영향을 미치지 않는다고 제안하였다(Freitas et al., 2001; Bampidis et al., 2005).

본 실험에서 나타나는 <Table 2>의 결과는 앞서 언급한 여러 어종에서 보여지는 성장 결과와 같이 200~250 g의 어체중을 갖는 황복의 경우 사료 내 마늘 분말을 1.5% 첨가(GP1.5)한 경우 성장개선에 효과가 있었다. 그러나 사료 내 2.5%의 마늘 분말 첨가(GP2.5)는 미첨가 사료(GP0)와 비교 시 최종 어체중을 제외한 모든 성장 요소에서 유의한 차이를 나타내지 못했는데, 이러한 이유는 GP2.5 실험구의 어류는 사료를 만복 공급 시 사료 섭취량이 적었기 때문이다.

본 실험에 사용된 기초 사료의 구성은 현재 황복 양식장에서 주로 사용하는 넙치 사료의 영양성분에 기반하여 설계된 것이다. 본 실험에서 나타난 200~250 g의 어체중을 갖는 황복의 사료 내 최적 마늘 분말 첨가 농도는 WG와 SGR에 기반으로 한 2차 다항식 회귀 모델 분석([Fig. 4]) 결과 1.12%로 나타났으나, 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

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