사료내 개똥쑥(Artemisia annua L.) 첨가가 조피볼락(Sebastes schlegelii) 치어의 성장, 사료이용성, 체조성, 혈액성상 및 lysozyme 활성에 미치는 영향

I. 서 론

1970년대부터 우리나라 해산어류 양식은 다양한 어종에 대한 양식기술이 개발되어 이후 양식 생산량의 급격한 증가를 보였으며(Jhon et al., 2009), 2023년 국내 해산어류 양식 총생산량은 79,662 M/T (생산금액: 1조 1,194억), 그 중 조피볼락(Sebastes schlegelii) 양식생산량은 14,429 M/T (생산금액: 1,463억)으로 전체 양식 생산량의 약 18%를 차지하며, 넙치(Paralichthys olivaceus, 생산량: 39,931톤, 생산금액: 6,464억) 다음으로 많이 양식되는 육식성 해산어종이다(KOSIS, 2023). 일찍부터 종자생산 기술이 확립된 조피볼락은 쏨뱅이목(Scorpaeniformes), 양볼락과(Scorpaenidae)에 속하는 광온 및 광염성 어종으로, 질병에 대한 높은 내성과 용이한 사육관리 등으로 인해 국내에서는 1980년대 말부터 양식이 시작되었으며(Lim et al., 2009), 이외에도 일본, 중국을 포함한 동아시아에서 많이 양식되는 어종 중 하나이다(Oh et al., 2008; Kai and Soes, 2009; Hwang et al., 2014).

전세계적으로 최근 수산물에 대한 높은 수요로 인하여 대다수의 양식장에서는 생산성을 높이기 위해 집약적 고밀도 양식이 주를 이루고 있으나, 이는 양식생물의 스트레스와 성장, 생리, 면역 등에 부정적인 영향을 미쳐 대량 폐사가 빈번하게 발생하고 있는 실정이다(Di Marco et al., 2008; Biswas et al., 2013). 이에 따라 폐사를 최소화하기 위해 합성 항산화제, 항생제 등을 사용하고 있지만(Jhon et al., 2009), 합성 화학약품의 빈번한 사용은 장내 유익세균의 불안정화, 내성균의 출현, 체내 항생제 축적 등 여러 부작용을 초래할 수 있다(Alderman and Hastings 1998; Teuber 2001; Jhon et al., 2009; Romero et al., 2012). 이에 따라 양식어류의 건강도 및 생산성 향상을 위한 해결책으로는 사육밀도, 사료공급량, 수질 관리 등의 사육관리 개선, 기능성 사료첨가제의 공급 등이 있으며, 특히, 친환경적이고 지속 이용 가능한 천연 소재의 건강 기능성 사료첨가제 개발에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

최근 수산동물용 사료첨가제로서 약용 식물의 사용은 비용적 측면과 지속 이용 가능성 등의 여러 장점을 가지고 있을 뿐만 아니라(Pu et al., 2017; Abarike et al., 2018), alkaloids, flavonoids, phenolics, terpenoids, steroids 등과 같은 활성 성분 함유로 성장과 면역 촉진, 식욕 자극, 항스트레스, 항균, 질병저항성 향상 등과 같은 생산성에 효과를 보여 천연 항산화제 및 면역 촉진제로서 평가된 바 있다(Yilmaz et al., 2013; Hassan et al., 2018). 또한, 사료내 약용 식물 추출물의 첨가는 수생동물의 성장 증진과 면역능 향상을 통해 병원체 감염에 대한 질병 저항성을 향상시킬 수 있는 천연 기능성 사료첨가제로서 평가된 바 있다(Citarasu, 2010; Soltani et al., 2019). 특히, 조피볼락 사료내 약용 식물인 구기자의 첨가는 성장과 비특이적 면역능 향상에 효과적이었으며(Lim et al., 2009), 이 밖에도 함초, 부추 및 민들레(Yun et al., 2016), 손바닥선인장(Kim et al., 2019) 등과 같은 약용 식물의 사료첨가제로서의 이용 가능성에 대한 연구도 보고된 바 있다.

개똥쑥(sweet wormwood, Artemisia annua L.)은 쑥 속에 속하는 식물로 국내에서는 길, 들판, 강가 등에 자생하고 있으며, 국내를 포함한 아시아, 유럽 등지에 널리 분포되어 있다(Ryu et al., 2011). 개똥쑥에는 artemisinin류의 화합물(dihydroartemisinin, artesunate, deoxyartemisinin, artemether)뿐만 아니라 aliphatics, flavonoids, phenolics, lipids, coumarins, sterols, triterpenoids, purines 등을 포함한 총 600여종의 화합물을 함유하고 있어(Brown, 2010), 항균(Kim and Yun, 2016), 항산화(Cai et al., 2004), 항암(Efferth, 2017), 항박테리아(Donato et al., 2015) 등 다양한 활성을 보이는 것으로 나타났다. 특히, 국내 주요 양식대상 품종인 넙치 사료내 개똥쑥 추출물 첨가는 성장과 비특이적 면역능 향상에 효과적인 것으로 보고되었다(Hwang et al., 2015). 그러나, 조피볼락 치어 사료내 개똥쑥 첨가(분말, 농축액)에 따른 사육 효능을 평가한 연구는 미비한 실정이다.

따라서 본 연구에서는 천연 사료첨가제로서 개똥쑥의 이용 가능성을 평가하기 위해 조피볼락 치어 사료내 개똥쑥 분말(sweet wormwood powder, SWP)과 농축액(sweet wormwood extract, SWE)을 첨가하여 성장, 사료이용성, 체조성, 혈액성상 및 lysozyme 활성에 미치는 영향을 평가하였다.

II. 연구 방법

3. 실험사료

실험사료 조성과 일반성분은 <Table 1>과 같다. 실험사료의 주요 단백질원으로는 전갱이분과 탈피대두박을 사용하였고 지질원으로는 어유와 대두유를, 탄수화물원으로는 소맥분을 사용하였다. 대조구(Con)사료는 개똥쑥 분말(SWP)과 농축액(SWE)을 첨가하지 않았고, 나머지 실험사료는 대조구 사료에 첨가한 소맥분과 증류수를 대신하여 각각 SWP 1% (SWP1)와 SWE 0.1% (SWE0.1)를 첨가하여 총 3종류의 실험사료를 제조하였다. 실험사료 제조를 위해 실험원료는 잘 혼합한 후 실험실용 펠렛 제조기를 이용하여 직경 3 mm 크기로 압출 성형하였고, 건조기를 이용하여 48시간 동안 24℃에서 건조 후 사료공급 전까지 –35℃에서 보관하였다. 각 실험사료 공급은 60일간 1일 2회 (09:00, 17:00), 만복 공급하였다.

<Table 1>

Formulation and proximate composition of the experimental diets(DM basis, %)

III. 연구 결과

1. 성장 및 사료이용성

개똥쑥 첨가 실험사료를 60일간 공급시 조피볼락 치어의 성장 및 사료이용성 결과는 <Table 2>에 나타내었다. 성장(최종 무게, 어체중증가, 일일성장률), 사료이용성(사료공급량, 사료효율), 생체지수(비만도, 내장중량지수, 간중량지수), 생존율은 실험구간의 유의적인 차이가 나타나지 않았다(P>0.05).

<Table 2>

Growth performance and feed utilization of Korean rockfish (Sebastes schlegelii) fed experimental diets for 60 days

2. 체조성

사육실험 종료시 실험사료 공급에 따른 조피볼락 치어 전어체의 일반성분분석 결과는 <Table 3>에 나타내었다. 어체의 수분, 조단백질, 조지질 및 회분함량은 실험구간의 유의적인 차이가 나타나지 않았다(P>0.05).

<Table 3>

Whole-body composition of Korean rockfish (Sebastes schlegelii) fed experimental diets for 60 days

3. 혈액성상

사육실험 종료시 개똥쑥의 첨가 형태와 함량에 따른 조피볼락 치어의 건강상태를 확인하기 위한 혈액성상 분석 결과는 <Table 4>에 나타내었다. 혈장내 AST, ALT, T-CHO, GLU 및 TP 함량은 실험구간의 유의적인 차이가 나타나지 않았다(P>0.05).

<Table 4>

Hematological parameters of Korean rockfish (Sebastes schlegelii) fed experimental diets for 60 days

4. Lysozyme 활성

60일간의 사육실험 종료에 따른 조피볼락 치어 혈청내 lysozyme 활성은 [Fig. 1]에 나타내었다. 혈청 lysozyme 활성은 Con 사료를 공급한 실험구에 비해 SWP1 사료를 공급한 실험구에서 유의적으로 높게 나타났으나(P<0.05), SWE0.1 사료를 공급한 실험구와는 유의적인 차이가 나타나지 않았다(P>0.05).

[Fig. 1]

Lysozyme activity (U/mL) of Korean rockfish (Sebastes schlegelii) fed experimental diets for 60 days. All data are shown as mean ± SE of three replicates. The bars assigned with different letters denote that differences are statistically significant (P<0.05). The test diets were prepared to contain 1% sweet wormwood powder (SWP1), and 0.1% sweet wormwood extract (SWE0.1) in the control (Con) diet.

Ⅳ. 결 론

양식업에서 항생제와 같은 합성 화학물질의 사용은 여러 부정적인 영향으로 인해 수산동물용 사료내 사용이 제한적인 실정임에 따라, 이를 대체할 친환경적이고 안전한 약용 식물의 사용은 건강능 향상 관점에서 최근 많은 관심을 받고 있다(Awad and Awaad, 2017). 또한, 약용 식물은 다양한 영양소와 생활성화합물(steroids, phenolics, saponins, flavonoids, terpenoids 등)을 함유하고 있어 사료첨가제로 사용되고 있으며(Chang, 2000), 성장, 사료섭취 촉진 및 면역 자극 등 여러 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다(Gatlin et al., 2007; Awad and Awaad, 2017). 본 연구에서 성장(최종 무게, 어체중증가, 일일성장률), 생체지수(비만도, 내장중량지수, 간중량지수), 생존율은 실험구간의 유의적인 차이가 나타나지 않았다(P>0.05). 이는 사료첨가제로서 개똥쑥은 조피볼락 치어의 성장 개선에 효과를 보이지 않았으며, 본 연구와 유사하게 Kim et al. (2019)의 연구에서도 조피볼락 치어의 성장은 사료내 0.1, 0.5 및 1.0% 손바닥선인장 줄기 분말과 1.0% 열매액 첨가에 따른 영향을 받지 않는 것으로 나타났으며, 잉어(Cyprinus carpio) 사료내 0.1% Aloe vera 추출물의 첨가는 성장에 영향을 미치지 않았다(Mahdavi et al., 2013). 그러나 조피볼락 치어 사료내 구기자 분말의 첨가는 어체중증가와 일일성장률에 유의한 영향을 미쳤으며(Lim et al., 2009), 나일 틸라피아(Oreochromis niloticus) 사료내 로즈마리 잎 분말 10 g/kg 첨가는 성장에 효과적인 것으로 나타났다(Naiel et al., 2020). 그러나 Rolin et al. (2015)의 연구에 의하면 메기(Pangasianodon hypophthalmus) 사료내 시나몬 잎 추출물 첨가 함량이 증가함에 따라 성장 감소를 보였다. 이와 같이 이전 연구와 본 연구에서 각 약용 식물의 사료첨가제로서 이용성 차이는 어류의 소화 및 흡수를 돕는 생리활성 물질의 종류, 함량 등에 의한 것(An et al., 2012)으로 판단된다.

본 연구에서 사료이용성(사료공급량, 사료효율)은 실험구간의 유의적인 차이가 나타나지 않았다(P>0.05). 이와 유사하게 나일 틸라피아 사료내 루핀, 망고, Urtica dioica를 각각 0, 1 및 2% 첨가시 사료전환효율과 사료섭취량은 실험사료에 따른 영향을 받지 않는 것으로 나타났으며(Awad et al., 2012), 잉어 사료내 Epilobium hirsutum 추출물의 첨가는 사료전환효율에 영향을 미치지 않았다(Pakravan et al., 2012). 그러나 본 연구 결과와 대조적으로 grouper (Epinephelus coioids) 사료내 katuk 잎 추출물 첨가는 사료섭취량과 사료전환효율은 실험구간의 유의한 차이를 보였으며(Santoso et al., 2013), Setiawati et al. (2016)에 따르면 Asian catfish 사료내 Cinnaamomum burmannii 잎 분말 1%와 추출물 0.1% 첨가는 무첨가구에 비해 사료효율 향상에 효과적인 것으로 나타났다. 본 연구에서는 사료내 1% SWP와 0.1% SWE 첨가에 따른 성장과 사료이용성의 개선이 나타나지 않았는데, 이는 약용 식물인 개똥쑥의 생리활성과 효능(항균, 항산화, 항암 등)은 잘 알려져 있지만 어종, 원료 공급원 및 부위, 가공방법(Kim et al., 2019), 사육 환경(Song et al., 2002), 추출 방법(첨가제 형태), 첨가제의 농도 등에 따라 미치는 영향이 다를 것으로 판단된다.

본 연구에서 전어체의 수분, 조단백질, 조지질 및 회분함량은 실험구간의 유의적인 차이는 나타나지 않았으며(P>0.05), 이는 사료내 개똥쑥의 첨가가 조피볼락 체조성에 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다. 조피볼락 치어(Artemisia asiatica와 Epimedium koreanum 혼합물, Seo et al., 2009), Caspian white fish (Rutilus frisii kutum) (페퍼민트 추출물, Adel et al., 2015), African catfish (Clarias gariepinus) (로즈마리 추출물, Turan and Yiğitarslan, 2016), largemouth bass (Micropterus salmoids) (Foeniculum vulgare와 Artemisia annua 혼합물, He et al., 2022)에서도 본 연구와 유사한 결과가 보고된 바 있다. 그러나 hybrid grouper (Epinephelus lanceolatus ♂ × Epinephelus fuscoguttatus ♀) 사료내 Panax notoginseng 추출물의 첨가는 전어체의 수분 함량에 영향을 미치지 않았지만, 조단백질, 조지질 및 회분 함량은 영향을 받은 것으로 나타났다(Sun et al., 2018).

혈액학적 매개변수는 어류의 건강 상태, 체내에서 발생하는 생리학적 및 병리학적 변화를 나타내는 지표로 작용한다(Ahmed et al., 2020). 어류는 연령, 영양 상태, 건강 상태, 종의 차이 등의 내재적 요인과 온도, 스트레스, 수질, 밀도 등의 외적 요인에 의해 혈액학적 매개변수의 변화가 나타난다(Ahmed et al., 2020). 본 연구에서 조피볼락 치어 혈장내 AST, ALT, T-CHO, GLU 및 TP 함량은 실험구간의 유의적인 차이가 나타나지 않았으며(P>0.05), 이는 사료내 개똥쑥의 첨가가 조피볼락 치어의 영양대사, 건강 상태 등에 부정적인 영향을 미치지 않는 것으로 보인다. 이와 유사하게 사료내 송이 첨가는 돌돔(Oplegnathus fasciatus)의 혈액성상에 유의한 영향을 미치지 않았고(Ko et al., 2008), 조피볼락 사료내 생강 첨가에 따른 혈액성상도 유의한 차이를 보이지 않았다(Oh et al., 2022). 또한, 사료내 black mulberry 첨가가 나일 틸라피아의 혈액성상에 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다(Yilmaz et al., 2020). 이와 대조적으로 사료내 민들레 추출물 첨가 함량에 따라 hybrid grouper의 cholesterol, ALT 및 ALP 활성은 영향을 받았으며(Sun et al., 2019), 잉어 사료내 올리브 잎 추출물 첨가는 GLU 및 TP 함량이 유의한 영향을 받은 것으로 나타났다(Zemheri-navruz et al., 2019). 또한, Sun et al. (2021)에 따르면, 사료내 Bupleurum edulis, 민들레 및 은행나무 혼합 추출물의 첨가 함량이 증가함에 따라 hybrid grouper의 ALT와 AST 함량이 감소하는 경향을 보였다. 더욱이 Citarasu (2010)는 사료내 약용 식물의 첨가가 수산동물의 건강도 향상을 위한 방법 중 하나인 것으로 보고하였으나, 본 연구에서 사료첨가제로서 개똥쑥의 사용은 조피볼락 치어의 혈액 건강 개선에는 효과를 보이지 않았다.

Lysozyme은 다양한 미생물, 동물, 식물에서 발견되는 일종의 선천면역인자로 항균 활성을 갖는 효소이고(Wu et al., 2019; Song et al., 2021), 수생 동물에서 병원성 미생물 감염에 대항하는 중요한 역할을 하여(Hikima et al., 2003; Simser et al., 2004) 면역 상태를 측정하는 지표로 사용된다(Zheng et al., 2006; Saurabh and Sahoo, 2008). 본 연구에서 조피볼락 치어 혈청 lysozyme 활성은 Con 사료를 공급한 실험구에 비해 SWP1 사료를 공급한 실험구에서 유의적으로 높게 나타났으나(P<0.05), SWE0.1 사료를 공급한 실험구와는 유의적인 차이가 나타나지 않았다(P>0.05). 이는 조피볼락 치어의 비특이적 면역능 향상에 있어 1% SWP가 효과적인 것으로 보이고, 이와 유사하게 사료내 gotu kola 분말의 첨가는 나일 틸라피아의 lysozyme 활성 향상에 효과적으로 나타났으며(Srichaiyo et al., 2020), 이 밖에도 다양한 약용 식물[Toona sinensis (Wu et al., 2010), Azadirachta indica (neem) 잎(Talpur and Ikhwanuddin, 2013), Sophora flavescens (Wu et al., 2013), 페퍼민트(Talpur, 2014)] 분말 또는 추출물 첨가는 식세포, 보체, 호흡 폭발 및 lysozyme 활성 등 면역학적 매개변수를 향상시키는 것으로 보고된 바 있다. 이러한 면역능 향상은 사료첨가제로서 이용된 약용식물 내 phyto-chemical (alkaloids, phenolic compounds, steroids)의 존재에 의한 것으로 판단된다(Reverter et al., 2014). 본 연구에서도 SWP1 실험구의 lysozyme 활성 향상은 1% SWP내 phyto-chemical의 존재 때문인 것으로 생각되며, Kim et al. (2019)에 따르면, 조피볼락 사료내 손바닥선인장 줄기 분말 0.1% 첨가구에 비해 열매액 1% 첨가구에서 lysozyme 활성 감소가 나타났다. 또한, 진피추출물은 어류의 선천성 면역에 영향을 미치지 않았으나, 오히려 높은 농도에서는 세포 독성을 유발시킬 수 있는 것으로 보고되었다(Bang et al., 2019). 따라서 본 연구에서도 SWP에 비해 SWE내 함유된 생활성물질의 함량이 높아 독성으로 작용하여 조피볼락 비특이적 면역에 긍정적인 영향을 미치지 못한 것으로 판단되며, phyto-chemicals의 종류와 함량이 어류의 비특이적 면역능에 미치는 메커니즘 규명에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

이상의 결과로부터 사료내 개똥쑥의 첨가는 조피볼락 치어의 성장, 사료이용성, 체조성 및 혈액성상에 개선 효과를 보이지 않았으나, 1% SWP의 첨가는 lysozyme 활성 향상에 효과적인 것으로 판단된다. 그러나 본 연구는 실험 디자인에 있어 첨가 함량의 범위가 제한적임을 고려할 때 사료내 개똥쑥의 첨가 함량별 사육을 통한 추가적인 영양학적, 생리학적, 질병저항능 분석 등을 평가하여 개똥쑥의 효능을 재평가할 필요성은 있는 것으로 사료된다.

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