1. 농업생산액 중 1위 돼지

 

가족과 외식하러 가거나, 회사에서 회식하게 되면 1순위로 늘 삼겹살을 찾게 된다. 삼겹살과 채소 쌈을 싸서 맛있게 식사하고 나면 후식으로 찌개나 냉면으로 즐거운 식사는 마무리된다. 그래서일까? 돼지 생산액은 쌀을 제치고 농업생산액 중 당당하게 1위를 차지했다.

 

 

돼지 생산액은 2022년에 9조5,128억원을 기록하며 농업생산액 중 미곡(8.9조원)을 제치고 1위를 기록했다. 한육우(6.4조원), 육계(2.9조원), 계란(2.3조원), 우유(2.1조원)가 뒤를 이었고, 오리는 1.4조원으로 8위에 위치하며 축산물은 상위 10위에 6개 품목이 위치했다. 2022년 전체 농업생산액 58조원 중 43%인 25조원을 차지한 축산업. 국민의 먹거리를 책임지는 축산업이, 그리고 한돈산업이 더욱 사랑받으며 성장하는 한 해가 되기를 바란다.

 

2. 본론

 

(1) 사료첨가제 : 화룡점정

사료첨가제는 미량을 사용하여도 특정 영양소를 공급할 수 있고 생산성 개선이나 면역력 강화, 돈육의 기능성 증진 등의 목적으로 사용되는 비영양성 보조 물질을 말한다. 사료첨가제에는 (1)사료 품질의 저하를 방지하기 위해 사용하는 결착제, 유화제, 보존제, (2)효용의 증대를 위해 첨가하는 유기산제, 아미노산제, 비타민제, 효소제, 생균제, 향미제, 비단백태질소화합물, 규산염제, 완충제, 착색제, 식물추출물, 올리고당 등이 있다. 본고에서는 돼지사료에 널리 사용되고 있는 유기산제, 그리고 그 중 벤조익산의 특장점에 대해서 알아보고자 한다.

 

(2) 유기산의 분류

 

(표 1)에 제시된 유기산들은 배합사료에 적절하게 사용되어 배합사료의 품질 및 완성도를 더욱 높이는 데 기여하고 있다. 유기산을 사용하게 되면 사료의 pH 감소에 의한 유해 미생물의 증식 억제, 동물의 위 내 pH 감소를 통한 단백질 소화율 개선, 사료 원료의 완충 능력 개선, 소장에서의 소화효소 분비 촉진, 미네랄 소화 흡수 개선 등의 효과를 얻을 수 있다.

 

유기산은 탄소의 수(short chain, medium chain), TCA 회로 연관, 그 외의 기준으로 분류할 수 있다. pKa는 산이 얼마나 물에 잘 녹아 산을 뱉어내는지를 측정하는 단위로 테이블에 제시된 유기산들의 pKa는 4~5 사이에 있는 것을 알 수 있다. 우리에게 익숙한 pH처럼 pKa도 값이 작을수록 강산이다. 강산인 염산과 황산의 pKa는 -6, -3이며, 물은 14다.

 

(3) 유기산의 효과 : 연구 문헌

1928년 Alexander Fleming이 발견한 페니실린, 1928년 이후로 항생제는 인류와 동물의 삶을 건강하고 윤택하고 풍요롭게 해주었다. 이는 이견이 없는 명백한 사실이며 감사한 사실이다. 하지만 세상사가 그렇듯 적당하고 적절한 것이 늘 좋은 법이다. 어딘가에서 문제를 일으키는 것은 ‘결핍’과 ‘과잉’인데, 너무나도 효과가 좋은 항생제는 과도한 오남용으로 이어졌고 여러 문제를 초래하게 된다. 항생제 내성 세균의 증가, 치료 약제의 효력 감소 등으로 인해 축산업뿐만 아니라 인체에서도 항생제 사용 규제는 강화되고 있다.

 

항생제를 대체하기 위한 물질에 관한 연구가 많이 진행되어 왔는데(Duarte 등, 2020; Xu 등, 2022), 당연히 유기산도 이에 포함된다. Branwart(1981)는 유기산제 사용에 따른 산성화에 의해 대장균, 살모넬라, 곰팡이의 증식이 억제된다고 보고하였으며, 사료 내 유기산 첨가가 이유자돈의 설사를 감소시킨다는 연구 결과는 많이 보고 되었다(Sutton 등, 1991; Kluge 등, 2006; Dia 등, 2014). 위의 pH를 감소시켜서 단백질의 소화율을 높이고 유해균의 증식을 억제하는 작용 기전도 널리 알려져 있다(Roth와 Kirchgessner, 1998).

 

유기산은 항생제 대체물질로써 충분히 적용 가능하다고 생각된다. 더 많은 연구가 이뤄지고 실제 농가에서의 성공 사례도 뒤따라온다면, 유기산제는 사료첨가제의 한 축으로써 완전히 자리 잡을 것으로 생각된다.

 

(4) 유기산의 첨가 효과 : 유해균 증식 억제

 

자돈의 위 소화물을 채취하여 종류별 유기산을 100mM씩 첨가하였다. 이를 통해 유기산이 유해균(대장균)과 유익균(유산균)의 증식에 어떤 영향을 미치는지 분석하였다. 모든 유기산은 대장균류의 증식을 감소시켰으며, 벤조익산이 가장 높은 효과를 보였다. 푸마르산과 벤조익산은 유산균의 증식도 감소시키는 결과를 보였는데, 건강한 동물에서 유익균과 유해균의 미생물 균총은 7:3 비율로 나타난다. 유기산 첨가를 통해, 유해균의 증식이 더 많이 감소하였으므로 체내에서는 유해균을 경쟁적 배제한 뒤 유익균이 우점하는 결과가 나타날 것이다.

 

 

이번에는 자돈의 소장 소화물을 채취하여 종류별 유기산을 100mM씩 첨가하였다. 대장균류 증식은 젖산, 푸마르산, 벤조익산 첨가 시 감소하였으며 벤조익산의 효과가 위 소화물과 마찬가지로 가장 우수했다. 유산균은 프로피온산과 벤조익산 첨가 시 증식이 감소하였으나 다른 유기산과 큰 차이를 보이지 않았다. 적절한 유기산의 첨가는 대장균류의 증식을 억제하여 상대적으로 유익균이 우점할 수 있는 환경을 제공하는 것으로 나타났다.

 

(5) 벤조익산의 효과 : 연구 문헌

유기산의 효과는 위의 연구에서처럼 효과가 확실하게 검증된 것으로 보인다. 유해균의 증식을 억제하는 경쟁적 배제를 통해 유익균이 우점하도록 도와준 여러 유기산 중에서, 본고에서는 벤조익산에 조금 더 집중하여 연구 문헌을 소개하고자 한다.

 

 

자돈의 위 소화물을 채취하여 벤조익산의 첨가 농도를 높여가며 대장균류와 유산균의 증식이 어떻게 변화하는지 분석하였다. 적정한 벤조익산의 첨가 농도는 100~200mM에서 결정하면 될 것으로 보이며, 소화물 내 유해균의 증식을 확실하게 제어할 수 있는 것으로 나타났다.

 

(6) 벤조익산의 효과 : 이유자돈을 더 잘 크게

따끈따끈한 2023년 최신 논문이다. 논문 제목을 보니 저자는 벤조익산이 좋은 것은 알았으니, 이번에는 다른 형태의 벤조익산인 ‘sodium benzoate(벤조익산 나트륨)’을 기존 벤조익산과 비교하였다. 본고에서는 기존 벤조익산의 효과만 표에 제시하였지만, 두 가지 형태의 벤조익산 모두 이유자돈의 성장에 도움을 주는 것으로 나타났다.

 

 

평균 체중이 6.9kg인 432두의 21일령 이유자돈을 공시하여 수준별로 벤조익산을 사료 내 첨가한 뒤 성장 성적을 분석하였다. 벤조익산의 수준별 첨가는 이유자돈의 체중과 사료효율에 선형 증가(linear effect) 효과를 나타내지 않았다. 하지만 급여 24일차 체중은 벤조익산을 첨가한 모든 처리구에서 대조구보다 수치상 높게 나타났으며 이는 41일차 체중에서도 같게 나타났다.

 

사료효율의 경우 7~24일 구간에는 0.35% 첨가 처리구에서, 24~41일 구간에서는 0.25% 첨가 처리구에서 사료효율이 수치상 높게 나타났다. 결과적으로 0.25~0.5%의 사료 내 벤조익산 첨가는 이유자돈의 성장 성적에 긍정적인 효과를 나타낸 것으로 나타났다.

 

(7) 벤조익산의 효과 : 체내 대사

 

벤조익산이 유기산으로써 체내에서 어떻게 작용하는지 확인하기 위해 실험 종료일에 이유자돈을 부검하여 맹장과 뇨의 pH, 위와 공장 말단 소화물 내 벤조익산의 양, 그리고 뇨 내 벤조익산과 히푸르산(hippuric aicd)의 함량을 분석하였다. pH는 맹장보다 뇨에서 대조구보다 낮았으며, 위 소화물 내 벤조익산의 함량은 사료 내 첨가 수준이 높을수록 많았다. 이를 통해 공장 말단까지 벤조익산이 잔류하는 것을 확인할 수 있었다. 뇨 내 산의 경우, 히푸르산의 함량이 대조구보다 높게 나타났는데 이는 간에서 벤조익산이 히푸르산으로 전변되기 때문이다.

 

 

사료를 통해 체내에 흡수된 벤조익산은 간으로 이동해서 glycine과 작용하여 히푸르산으로 전변되는데 이때 glycine-N-acylase가 작용한다. 뇨의 산성화도, 비뇨기관에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 유해균의 성장과 증식을 억제하는 효과가 있어서 벤조익산을 사용해야 하는 든든한 근거가 될 수 있겠다.

 

이 실험에서도 벤조익산의 첨가에 따른 위 소화물과 뇨 pH가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 평균 체중 6.62kg의 이유자돈 32두를 공시하였으며, 이유자돈의 위 소화물 pH는 벤조익산의 수준별 첨가에 따라 유의적인 차이는 나타나지 않았지만 수치상 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 뇨 pH의 경우, 벤조익산을 첨가한 두 처리구에서 대조구보다 낮게 나타났다(P<0.05).

 

(8) 벤조익산의 효과 : 성장 성적과 소화기관(융모, 융와) 발달

저자는 평균 체중 18.75kg인 돼지 20두를 공시하여 실험을 수행하였다. 일반적인 사양 실험보다 동물의 마리수는 적지만, 해부를 통해 소화기관의 발달을 분석함으로써 어떠한 요인으로 인해 벤조익산의 첨가가 성장 성적 개선으로 이어졌는지를 밝히는 실험을 수행했다.

 

 

사료 내 벤조익산 0.5% 첨가는 돼지의 성장 성적에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 급여 14일차 체중은 벤조익산 첨가 처리구에서 대조구보다 6.6% 높게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(P<0.01). 일당증체량과 일당사료섭취량도 벤조익산 첨가 처리구에서 높게 나타났으며(P<0.05), 이는 수치상 FCR 개선으로도 이어졌다. 공장의 융모 길이와 융와 깊이에서 영양소 소화와 흡수에 유리하게 작용하는 결과를 확인했으며, 더 많은 영양소를 효율적으로 흡수함으로써 벤조익산의 사료 내 첨가가 성장 성적 개선으로 이어진 것으로 나타났다.

 

(9) 벤조익산의 효과 : 체내 대사

 

벤조익산이 유기산으로써 체내에서 어떻게 작용하는지 확인하기 위해 실험 종료일에 실험돈을 부검하여 공장 pH, 공장 소화물 내 소화효소의 pH, 공장 점막 내 호르몬 농도와 유전자 발현 정도, 그리고 공장 점막 내 효소의 농도를 분석하였다. 벤조익산의 사료 내 첨가는 소화물의 pH를 낮추고, 3대 영양소의 소화효소(amylase는 탄수화물, trypsin은 단백질, lipase는 지방) 분비를 촉진하고, GLP-2 발현 및 농도 증가, 그리고 산화 스트레스로부터 세포를 보호함으로써 동물이 더욱 건강하게 잘 자라게 도와주는 것을 확인할 수 있었다.

 

(10) 벤조익산의 효과 : 냄새 감소

육성돈 사료 내 벤조익산의 첨가가 냄새 발생 물질에 미치는 영향을 알아보기 위해 소화율 실험을 진행했다. 평균 체중 64kg의 육성돈 24두를 공시하였으며, 대사 실험은 동물이 실험 사료와 실험 환경에 충분히 적응할 수 있도록 충분한 적응기간을 가진 뒤 수행하였다. 실험 전 구간에 걸쳐 벤조익산의 첨가에 따른 암모니아의 발생량이 선형적으로 감소(linear effect, P<0.05) 하는 것을 확인하였으며, 총 암모니아성 질소(TAN)에서도 같은 결과가 나왔다. 슬러리와 뇨의 pH도 선형적으로 감소하여 유기산으로써의 벤조익산 사료 내 첨가 효과를 확인할 수 있었다.

 

 

동물이 잘 자라도록 해주는 벤조익산의 효과뿐만 아니라 농장에서 발생하는 냄새 물질도 줄여준다면 더욱 벤조익산의 활용 가치가 높아질 것으로 생각된다. 앞서 유기산의 사용은 단백질 소화율 개선으로 이어지는 부분을 언급했었는데, 단백질은 질소(N, nitrogen)를 함유하고 있으므로 이것이 암모니아 및 총 암모니아성 질소(TAN)의 발생 감소로 이어진 것으로 생각된다.

 

3. 맺는말

 

배합사료의 품질과 완성도를 높여주는 사료첨가제. 그중에 유기산제를 간략하게 알아보고, 그중에 벤조익산에 대해서는 연구 문헌을 통해 알아보는 시간을 가졌다. 자체 개발한 유기산제를 판매하는 국내 기업도 있고, 우수한 해외 제품을 들여와 판매하고 있는 국내 기업도 있다. 아무쪼록 훌륭한 사료첨가제들이 적재적소에 잘 활용되어, 우리 한돈이 건강하게 잘 크고 냄새는 좀 덜 날 수 있도록 기여를 했으면 하는 바람이다.

 

푸른 용의 해인 갑진년(甲辰年)을 맞이한 지 어느덧 한 달이 지났다. 다른 달보다 빨리 넘어가는 2월의 달력, 그런데 올해는 설날 연휴가 좀 짧아서 그런지 빨간 숫자를 쳐다보면 약간 아쉬운 마음이 남는다. 떡국을 먹어야 한 살을 먹는 법, 올해는 떡국에 돼지고기를 넣어보는 건 어떨지 한다. 2024년의 좋은 날, 슬픈 날, 배고픈 날, 우울한 날, 월급날에 언제나 한돈이 함께 하며, 국민으로부터 더욱 큰 사랑을 받는 값진 갑진년이 되기를 바란다.

 

 

한돈미디어 2024년 2월호 94`102p 【원고는 ☞ hkkang0101@naver.com으로 문의바랍니다.】