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미생물이야기 미생물제제 자체로서의역할 및 이의 대사산물(생리활성제)의 중요성으로 이제는 미생물제제를 투여하는 목적
2013-08-13 11:50:15
이엠생명과학연구원

미생물제제의 가축에 투여는 가축 장내에서 유익한 미생물을 우점케 함으로써 유해한 미생물과의 경쟁적 위치에서 우위를 점하게 할 뿐만 아니라 유익한 미생물이 분비하는 대사산물 자체가 활성제로서의 기능이 중요시되기 때문에 미생물제제 자체로서의역할 및 이의 대사산물(생리활성제)의 중요성으로 이제는 미생물제제를 투여하는 목적이 가축의 생산성의 향상뿐만 아니라 기능성 축산물의 생산까지 고려되는 것으로 발전해 오고 있다. 따라서, 미생물제제 급여로

① 가축 장(腸)내에서 병원성균과 영양소와부착위치를 놓고 벌이는 경쟁성을 높이고,

② 젖산과 같은 유기산을 생산함으로써 생기는 장내 pH의 저하를 유도함으로서 병원성 미생물의 활력을 떨어뜨리고

③ 락토페린 라이소자임 (Lactoferrin), (Lysozyme) 혹은 과산화물과 같은 박테리오신의 배출을통해 기능성을 높일 수 있고

④ 세포에 의한 미생물 대사 활동을 증가시킴으로써 숙주동물의 면역 체계를 촉진시킬 수 있다.

 

1. 사료효율 개선을 통한 가축 생산성 향상
한우와 같은 반추가축은 반추위 내에 다양한 특성을 가지는 많은 미생물이 존재하는데 이는 반추위 내로 들어오는 사료 또는 반추위 환경에 따라 우점화 되는 미생물종의 변하게 된다.

일반적으로 반추가축과 반추위 미생물은 전형적인 공생관계를 이루고있다. 즉, 반추동물은 반추위 미생물이 성장하는데 필요한 영양소(셀룰로스, 헤미셀룰로스, 전분 및 단백질 등)를 제공하고 미생물이 생존할 수 있는 장소(제1위)를 제공하는 대신 미생물로부터는 각종 생산 활동에 필요한 영양소(휘발성지방산, 비타민 B군 및 미생물 체단백질)를 얻고 일부 미생물은 사료중에 함유되어 있는 중독물질을 파괴하여 해독시켜준다. 이와 같이 반추동물은 반추위 미생물이 있기에 생존이 가능한 것이다. 결국 반추가축과 반추위내 미생물과의 관계에 있어서 앞으로의 초점은 반추위내미생물의 활성을 어떻게 하면 극대화할 수 있을까 하는 것이 최대의 관심사항이다. 반추위 미생물의 질소(N) 함량은 8~12%(건물 기준)로 소에게 필요한 단백질의40~90%에 이르나 박테리아 보다 프로토조아의 소화율이 다소 높다. 반추위 미생물의대사산물인 휘발성지방산은 소에게 필요한 에너지의 70~80%를 공급할 뿐만 아니라비타민 K 및 B군을 합성하여 공급한다.
반추가축의 생산성을 향상시키고 사료효율을 개선하기 위하여 사용되는 사료첨가제로는 미생물제제, 항생물질(Antibiotics), 비타민제, 아미노산 공급제, 효소제, 호르몬제 등이 있으나 이 중 장내 미생물의 균형에 도움을 주는 미생물이나 물질로서 생균
제1)를 주로 이용하고 있다. 일반적으로 반추가축에 주로 사용하고 있는 미생물제제는박테리아를 포함하여 진균류인 Aspergillus oryzae와 이스트 배양물인 Saccharoycescerevisiae를 사용하거나 이들을 복합적으로 혼용하여 급여하고 있다(Beharka와
Nagaraja, 1993; Sullivan과 Martin 1999). 이들 미생물은 전분, 단백질, 지방 등을분해하고 섬유소를 분해하여 영양측면에서 큰 도움을 주고 있다. 또한, 이들은 반추위내에서 비타민 B군을 생성시키고 반추위내 미생물 중 섬유소 분해균인 Bacteroid
succinogens나, Cellulomonas fimi 등의 미생물을 우점화하도록 조력까지 해주기 때문에 지금까지 밝혀진 미생물 중에서 매우 유용한 미생물로 꼽힌다. 반추미생물의 주요한 기능은 섬유질과 같은 난분해성 물질을 분해시켜 줌으로서 젖소에 섬유질소화 능
력을 향상시켜 소의 능력을 증진시켜 준다. 모든 연구자가 동일한 결과를 얻은 것은아니지만 착유우 젖소에게 이스트를 급여시 유량, FCM 유량 및 우유성분에 향상을 가져왔고 이스트는 장기내 산소 친화력으로 인해 혐기상태를 유지케 함으로서 혐기미생
물의 활력을 크게 해주는 부가적인 역할까지 하고 있다. 이스트를 급여시 혐기미생물인 Clostridium butyricum의 성장을 도와 클로스트리디움의 주된 기능인 주요 휘발성지방산의 생산을 최대화 시켜주며(Araki 등) 많은 종류의 비타민 B군을 생산하게 한
다. Aspergillus oryzae를 급여시 반추위내 섬유소 분해 미생물의 성장을 우점화시키고 고온기 직장내 온도를 저감시키는 등 여러 가지 작용을 하고 있는 것으로 밝혀지고있다. 특히, Aspergillus oryzae는 amylase, xylanse,proteolytic enzyme등의 효소를 대량 분비함으로 탄수화물, 섬유소, 젖산 아미노산,펩타이드, 휘발성 지방산, 무기염 등의 이용성을 증가시킨다. 이 제 젖소농가가 미생물제제를 선정시 상기와 같은 지식을 통해 미생물제제를 선택시 농장여건에 맞는 사양관리가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

 

2. 장내 유익미생물의 활력을 높혀라
장내 미생물은 가축이 섭취한 사료의 영양분을 이용하여 증식하면서 사료의 소화흡수를 돕고 비타민을 합성하며 장내 병원성 세균의 증식을 억제하고 장관 면역기관을자극하여 면역기관의 발달을 촉진하는 등 가축의 건강유지와 성장에 중요한 역할을 한
다. 그러나 유해균들은 독성물질을 생성하고 영양분을 유해물질이나 불필요한 물질로만들어 소화기관의 형태적 발달과 면역기관 발달에 악영향을 미치고, 섭취한 사료의대사작용 및 영양소 요구량에 영향을 미쳐 성장장애가 되며, 외부침입 미생물에 의해
해로운 영향을 받기 쉽게 되는 등 가축에게 해를 입히고 있다. 정상가축의 장내에는이렇게 서로 상반된 작용을 하는 유익균과 유해균이 공존하면서 세력균형을 이루고 있어 장내질서가 유지되는데 질병감염이나 항균제의 투여, 각종 스트레스 등에 의해 유
익균이 감소하면 유해균이 증가하게 되어 가축은 쇠약해지고 성장이 지연된다. 따라서가축의 건강을 유지하고 생산성을 향상시키기 위해서는 장내 유해균을 최대한 억제하도록 하여야 한다. 장내 미생물의 변화에 영향을 미치는 요인은 무수히 많지만 크게
요약하면 숙주의 생리, 사료, 사료첨가물 및 사육환경 요인 등에 의하여 변하게 된다.따라서, 사료 또는 사육관리 면에서 장내균총의 균형을 정상적으로 유지시켜줌이 가축의 생산성을 높이는데 매우 중요하다. 기온이나 습도의 급격한 저하에 의해서 사료섭
취량은 증가하고 또한 환기, 채광 등의 요인도 사료의 섭취량에 여향을 주기 때문에이들 요인 또한 장내균총의 변동을 가져온다. 예를 들면 가축이 지속적으로 스트레스 일으키는 원인이 된다 따라서 규칙적인 . 급여가 일정한 정상균총을 유지시키고 가축의
발육에 좋은 결과를 가져온다.

 

3. 축산에서 인증되어 미생물제제로 활용되고 있는 미생물
미생물제제로 가장 많이 이용되고 있는 세균은 유산성생균으로 주로 Lactobacillus와 Streptococus이다. Lactobacillus spp중에는 L. acidophillus, L. bulgaricus, L.plantarium, L. casei 그리고 Streptococcus spp 중에는 S. faecium, S.thermophilus, S. diacetilactus가 주요 균종이며 동물산업에서 주로 사용하는 미생물류는 같다. 포자형성 간균인 Bacillus 속 균으로는 B. subtilis, B. cereustoyoi,B. toyoi 등이 있는데 이들은 호기성, 통성혐기성균이고 중온 및 고온성으로 내열성이강하다. 이들은 일반적으로 amylase와 protease를 분비하며 산과 암모니아를 생성하고 일부는 항생물질(subtilin, bacillomycin)을 생산하기도 한다. Bifidus 균은 그람양성간균으로써 소화기관내에 우수 균종으로 존재한다.
Bifidus 균은 amines 생성을 방지하며 소장상부에 정착, 증식하여 설사와 장염이 유발하는 세균의 증식을 억제한다. 포자형성 간균인 Clostridium butyricum은 젤라틴액화력이 있고 전분 및 당을 분해하여 알콜, 아세톤, 유기산을 생성한다. Clostridium
butyricum miyairi도 이용되는데 통과균으로 체내에 오랫동안 잔유하지 않으며 젖산균 증식인자를 보유하고 있어 젖산 생성균을 증식시키나 저급지방산(아세테이트, 낙산등) 등을 생성하므로써 병원성 세균들의 발육을 억제하는 작용을 한다. 곰팡이류는Aspergillus oryzae가 이용되는데 여러 가지 단백질 및 탄수화물 분해효소를 생산하며 다른 미생물제제와 복합제로 사용된다. 효모로서는 유포자 효모인 Saccharomyces와 무포자 효모인 Torulopsis가 이용되고 있는데 특히 S. cerevisiae는 이스트 배양
물로 이용되고 있다. Corticosteroids의 분비가 증가되며 결과적으로 mucin의 분비가 감소된다.mucin은 유산균의 열량 공급원인데 mucin의 분비가 감소되면 이를 이용하는 혐기성균, 특히 유산균의 수가 감소하고 상대적으로 대장균(E. coli) 수가 증가하여 장염을일으키고 설사를 유발하게 된다.




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