사료내 김(Porphyra)과 다시마(Laminaria japonica) 첨가가 조피볼락(Sebastes schlegeli) 치어의 성장, 사료 이용성, 체조성 및 혈액 성상에 미치는 영향

Effects of the Dietary Inclusion of Porphyra and Sea Tangle Laminaria japonica on the Growth, Feed Utilization, Body Composition, and Plasma Chemistry of Juvenile Korean Rockfish Sebastes schlegeli

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  • ABSTRACT

    This study examined the effects of the dietary inclusion of Porphyra and sea tangle Laminaria japonica on the growth, feed utilization, body composition, and plasma chemistry of juvenile Korean rockfish Sebastes schlegeli. Eight hundred and forty juvenile fish averaging 5.0 g were allocated 40 fish per tank to 21 180-L flow-through tanks. Seven experimental diets were prepared: control (Con) without additive, 0.5 and 1% Porphyra extract (PE), 3% Porphyra powder (PP), 0.5 and 1% sea tangle extract (STE) and 3% sea tangle powder (STP), referred to as PE-0.5, PE-1, PP-3, STE-0.5, STE-1, and STP-3, respectively. Each additive was included in the experimental diet at the expense of the same amount of wheat flour. Each experimental diet was fed to triplicate groups of fish. The experimental diets had no effect on the survival, weight gain or specific growth rate of the fish, feed consumption, feed efficiency ratio, protein efficiency ratio, protein retention, hepatosomatic index, condition factor, moisture or crude protein content of the entire body excluding the liver or moisture, crude protein or crude lipid content of the liver. None of the plasma parameters were affected by the experimental diets. Based on these results, the dietary inclusion of Porphyra and sea tangle did not affect the growth, feed utilization, body composition or plasma chemistry of juvenile Korean rockfish.

  • KEYWORD

    Korean rockfish (Sebastes schlegeli) , Porphyra extract (PE) and powder (PP) , Sea tangle (Laminaria japonica) extract (STE) and powder (STP) , Additive

  • 서 론

    양식어류의 생산성 향상과 어체의 품질 또는 면역성 향상을 위한 다양한 사료첨가제가 개발되고 있으나 이들 사료첨가제의 효과는 어종, 사료 조성, 첨가제 형태(추출 방법), 첨가제 농도 또는 사육실험 조건 등에 따라서 다르게 나타난다(Lindsay et al. 1984; Shiau and Yu 1999; Park et al. 2003; An et al. 2012). 최근 해산 어류용 사료첨가제로서 한약제(Kim et al. 1998, 2000), Chlorella (Bai et al. 2001; Kim et al. 2002), 양파(Cho et al. 2011), glucan (Kim et al. 2006) 또는 목초액(Lee et al. 2008) 등의 효과에 관한 다양한 연구가 수행된 바 있다.

    조피볼락은 넙치와 더불어 국내 어류양식을 대표하는 중요한 양식대상어종으로서 2012년 조피볼락 양식생산양은 222,351톤에 이르지만(KOSIS 2013) 연중 양식에서 빈번하게 발생하는 질병의 발생이나 사육환경의 급변화에 따른 양식어류들의 대량폐사가 지속적으로 발생하고 있기 때문에 이러한 대량폐사를 줄이기 위한 다양한 사료첨가제의 개발은 지속적으로 필요하다.

    해조류, 특히 김(Porphyra) polysaccharides의 항산화 효과 (Zhang et al. 2003, 2004), cholesterol 혈증 감소(Hong et al. 1998; Jung et al. 2001)와 항발암 효과(Shin and Bae 2005) 등 이 알려져 있으며, 다시마(Laminaria japonica) fucoidans의 항산화 효과(Xue et al. 2001; Wang et al. 2008), 항종양 효과 (Ozawa et al. 2006) 및 항혈전 효과(Xie et al. 2011) 등이 알려져 있으며 이들 해조류도 사료첨가제로서 개발 가능성이 높다. 사료 첨가제로서 김은 감성돔(Acanthopagrus schlegeli)에서 사료 이용성 향상(Khan et al. 2008)과 참돔(Pagrus major)에서 성장과 사료이용성 향상(Kalla et al. 2008) 및 대서양 대구(Gadus morhua)에서 어분대체원으로서의 이용 가능성(Walker et al. 2009)에 대한 연구가 보고된 바 있다. 그러나 넙치 사료내 김 분말 첨가는 서로 상이한 연구 결과(Seo et al. 2009a, 2009b)를 나타낸 바 있다. 기타 해조류로는 미역의 조피볼락 (Yi and Chang 1994)과 넙치(Park et al. 2003)에서의 이용성, 톳과 감태의 넙치(Kim et al. 2009)에서의 이용성 및 미역의 감성돔(Nakagawa et al. 1987)에서의 이용 가능성에 대한 연구가 수행된 바 있다.

    본 연구에서는 김과 다시마 추출물과 분말 첨가가 조피볼락치어의 성장, 사료이용성, 체조성 및 혈액성상학적 변화에 미치는 영향을 조사 하였다.

    재료 및 방법

      >  실험어 준비 및 사육 방법

    실험어는 일정한 크기의 조피볼락 치어를 경남 남해에 위치한 개인양어장에서 구입하여 운반하였으며, 사육실험을 시작하기 전에 1주간 사육환경에 적응시킨 후 실험어로 이용하였다. 적응기간 동안에는 상업용 부상사료(수협사료: 조단백질 함량 52%, 조지질 함량 7%)를 1일 2회 공급해 주었다. 실험에는 총 840마리를 이용하였으며, 40마리의 치어(시작시 평균 무게±SD: 5.0± 0.01 g)를 21개의 180 L 원형 유수식 FRP수조(수량: 150 L)에 무작위로 각각 분산 수용하였으며, 이때 수조당 환수량은 5.8 L/min이었다. 실험기간 동안 사육수온은 16.4-23.4℃ 범위(평균수온±SD: 21.1±1.96℃)이었다.

      >  김 및 다시마 추출물 준비

    김 추출물은 건조 김 분말 40 kg을 대용량 추출용기에 넣고 증류수 1톤에 침지한 후 실온에서 3시간 동안 교반하면서 추출한 다음, 여과하여 상층액을 취해 3배 부피의 에탄올을 첨가하고 침전된 물질을 여과기로 제거한 뒤 여액을 취해 감압 농축하였다. 완전히 농축하여 에탄올과 수분을 제저한 시료에 다시 증류수를 첨가하여 용해시킨 다음 이를 김 추출물로 사용하였다.

    다시마 추출물은 건조 다시마 분말 600 g을 대용량 추출용기에 넣고 증류수 15 L에 침지하였다. 실온에서 6시간 동안 교반하면서 추출한 다음, 5,000 rpm 4℃에서 20분간 원심분리하여 상층액을 취해 3배 부피의 에탄올을 첨가하고 침전된 물질을 뷰흐너 깔대기로 제저한 뒤 여액을 취해 감압 농축하였다. 완전히 농축하여 에탄올과 수분을 제저한 시료에 다시 증류수를 첨가하여 용해시킨 다음 이를 다시마 추출물로 사용하였다.

      >  실험사료 준비

    실험에 이용된 실험사료는 총 7종류의 실험사료[대조구(Con)-무첨가구, 김 추출물 0.5% 첨가 사료(PE-0.5), 김 추출물 1% 첨가 사료(PE-1), 김 분말 3% 첨가 사료(PP-3), 다시마 추출물 0.5% 첨가 사료(STE-0.5), 다시마 추출물 1% 첨가 사료(STE-1), 다시마 분말 3% 첨가 사료(STP-3)]를 준비하였으며(Table 1), 각 실험구는 3 반복구를 두었다. 김과 다시마의 추출물과 분말은 동일한 양의 소맥분 대신에 첨가해 주었다. 실험사료는 어 분과 대두박을 주요 단백질원으로 이용하였으며, 소맥분을 탄수화물 및 오징어간유와 대두유를 지질원으로 각각 이용하였다. 실험사료 원료는 3:1의 비율로 물과 섞어 펠렛제조기를 이용하여 실험사료를 제조하였다. 제조한 실험사료는 실온에서 건조시킨 후 -20℃ 냉동고에 보관하면서 필요시 마다 소량씩 사용하였다. 모든 실험어는 1주일에 7일간 1일 2회(07:00, 17:00)씩 매일 손으로 만복시까지 사료를 공급하여 주었으며, 사육실험 기간은 총 8주간이었다.

      >  일반성분 분석

    일반성분 분석을 위하여 8주간의 사육실험 종료 후 생존한 조피볼락을 각 실험구에서 5마리씩 무작위로 샘플하여 전장과 무게를 측정하여 비만도(Condition factor, CF)를 계산하였으며, 간을 분리한 후 무게를 측정하여 간체장지수(Hepatosomatic index, HSI)를 계산하였다. 또한 각 실험구에서 3 마리를 무작위로 샘플하여 전어체의 일반성분분석을 AOAC 표준방법(1990)에 따라 분석하였다. 조단백질은 Kjeldahl method으로 조지방은 ether-extraction method으로 분석하였으며, 조회분은 550℃의 회화로에서 4시간 동안 태운 후 정량하였고, 수분은 105℃에서 24시간 동안 건조시킨 후 측정하였다.

      >  혈액성상학적 분석

    8주간의 사육실험 종료 후 각 실험구에서 생존한 조피볼락을 무작위로 5마리씩 추출하여 미부정맥에서 채혈하여 3000 rpm에서 10분간 원심분리하여 혈장을 분리하였다. 실험어는 채혈 전 24시간 동안 절식시켰다. 분리된 혈청은 -70℃의 냉동고에 보관하여 분석에 사용하였으며, total protein, glucose, glutamate oxaloacetate transminase (GOT), glutamate pyruvate transminase (GPT), cholesterol, triglyceride는 자동혈액 분석기(Vitros DT60 II, Vitros DTE II, DTSC II Chemistry System, Johnson and Johnson Clinical Diagnostics Inc., New York, USA)로 분석하였다. 또한 혈액중의 IGF (Insulin-like growth factor)-1 activity의 측정하기 위해 Human IGF-1 EIA kit (Komabiotech, Korea)를 사용하여 분광광도계(Ultraspec 2001 pro. Amersham Phamacia Biotech, England)로 450 nm 에서 흡광도를 측정하였다.

      >  통계 분석

    One-way ANOVA와 Duncan's multiple range test (Duncan 1955)로서 SAS version 9.2 program (SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 각 실험구간의 유의성을 검정하였다.

    결과 및 논의

    8주간의 사육실험 결과 조피볼락 유어의 생존율, 어체중 증가 (Weight gain) 및 일일성장율(Specific growth rate, SGR)은 모든 실험구간에 유의적인 차이가 나타나지 않았으며, 본 실험에 사용된 해조류의 형태(분말 또는 추출물) 및 첨가량에 따른 차이를 보이지 않았다(P>0.05) (Table 2). 본 실험 결과와 유사하게 사료내 1%의 김 분말 첨가는 넙치 치어의 성장에 영향을 미치지 않았으며(Seo et al. 2009a, 2009b), Park et al. (2003)의 연구에서도 사료내 미역 분말 5%와 10% 첨가는 넙치의 성장이나 사료 이용성 개선효과를 보이지 않았다. 그러나 An et al. (2012)은 사료내 미역 대신에 미역 추출물인 당단백질 0.5%나 1% 첨가시 넙치의 성장, 사료 이용성 및 면역성 향상을 증가시켜 미역과 같은 해조류 분말을 직접 사료원으로 공급하는 것 보다는 미역의 당단백질을 추출하여 사료에 첨가함으로서 어류가 섭취할때 소화 및 흡수를 돕는 다양한 생리활성 물질이 어류의 성장과 사료효율을 개선시킬 수 있을 것으로 생각된다고 보고하였다.

    조피볼락 유어의 사료섭취량(g/fish), 사료전환효율(Feed efficiency ratio, FER), 단백질전환효율(Protein efficiency ratio, PER), 단백질축적율(Protein retention, PR), 간체장지수(Hepatosomatic index, HSI)와 비만도(Condition factor, CF)는 8주간의 사육실험 종료시 실험사료에 따른 유의적인 차이는 나타나지 않았다(P>0.05) (Table 3). 본 연구와 유사하게 사료내 김 분말 1% 첨가시 넙치 치어의 사료 이용성에 따른 차이는 없는 것으로 나타났다(Seo et al. 2009a). 그러나 감성돔의 경우 사료내 3%까지의 김 분말 첨가시 성장 개선효과는 없었지만 사료 전환효율과 단백질전환효율의 개선 효과가 관찰되었다(Khan et al. 2008). 그리고 사료내 김 5% 첨가시 참돔의 성장 개선 효과뿐만 아니라 사료 이용성도 유의적으로 개선시켰다(Kalla et al. 2008). 또한 미역 대신에 미역 추출물인 당단백질을 사료첨가제로 공급시 넙치의 성장과 사료이용성이 유의적으로 향상되었다(An et al. 2012). 이상의 결과를 고려할 때 사료내 해조류 첨가시 어류의 성장이나 사료 이용성 등에 미치는 영향은 어종이나 첨가제 형태(추출 방법), 첨가제 농도, 사료 조성 또는 사육 실험 조건 등에 따라서 크게 다르게 나타나는 것으로 판단된다.

    조피볼락의 간을 제외한 전어체와 간의 일반성분분석 결과 전어체의 수분과 조단백질 함량 및 간의 수분, 조단백질 및 조지질 함량은 실험사료에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다(P>0.05). 그러나 전어체의 조지질 함량은 김 분말 3% 첨가(PP-3)와 다시마분말 3% 첨가(STP-3)한 사료를 공급한 실험구에서 대조구(Con), 다시마 추출물 0.5% (STE-0.5)와 1% (STE-1) 첨가한 사료를 공급한 실험구보다 유의적으로 높게 나타났으나(P<0.05), 김 추출물 0.5% (PE-0.5)와 1% (PE-1) 첨가한 사료를 공급한 실험구와는 유의적인 차를 보이지 않았다. 그리고 전어체 회분 함량은 김 분말 3% 첨가(PP-3)한 사료를 공급한 실험구에서 김 추출물 0.5% (PE-0.5)와 1% (PE-1) 및 다시마 추출물 0.5% (STE-0.5)와 1% (STE-1) 첨가한 사료를 공급한 실험구보다 유의적으로 낮게 나타났으나(P<0.05), Con와 STP-3 사료를 공급한 실험구와 유의적인 차이는 없었다. 본 실험의 결과와 유사하게 사료내 김 5% 첨가시 참돔 근육의 일반성분 변화에는 영향을 미치지 않았다(Kalla et al. 2008). 그러나 감성돔에서 사료내 김 3% 첨가시 근육에서 체지방이 감소하는 것으로 보고된 바 있다(Khan et al. 2008). Fukada et al. (2009)는 방어(Seriola quinqueradiata)에게 사료내 김 첨가시 성장이나 사료 이용성에는 영향을 미치지 않았지만 간의 gluconeogenic enzyme activity가 유의적으로 증가하였고 지방산 산화와 관련된 효소 활성이 간과 근육에서 증가하였다고 보고한 바 있다.

    8주간 사육실험 종료시 생존한 조피볼락의 혈액성상학적 분석 결과 총단백질(total protein), glucose, GOT, GPT, cholesterol, triglyceride와 IGF는 사료내 김과 다시마의 첨가에 따른 유의적인 차이가 나타나지 않았으며(P>0.05) (Table 5), 이러한 결과는 동일한 사료를 공급한 실험구내 측정값들의 큰 변이 차이에 따른 것으로 판단된다. 본 결과와 유사하게 사료내 김 첨가시 참돔의 혈액성상학적 변화에 영향을 미치지 않았다(Kalla et al. 2008). 그러나 상업성 규모의 양식장에서 넙치용 배합사료에 다시마를 흡착시켜 공급시 어체중 변화에 미치는 영향은 거의 없었으나 GOT와 GPT가 조금 낮아진다고 보고된 바 있으며(NFRDI 2008), 이에 대한 보다 체계적인 연구가 필요한 것으로 사료된다.

    이상의 결과를 고려할 때 본 실험의 조건하에서 조피볼락 치어를 이용하여 사료내 김과 다시마의 추출물 또는 이들의 분말 공급시 조피볼락의 성장, 사료 이용성, 체조성 및 혈액성상학적 변화에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 사료된다.

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  • [Table 1.] Ingredient and chemical composition (%, DM basis) of the experimental diets
    Ingredient and chemical composition (%, DM basis) of the experimental diets
  • [Table 2.] Survival (%), weight gain (g/fish) and specific growth rate (SGR) of Korean rockfish Sebastes schlegeli fed the experimental diets containing Porphyra extract (PE) and powder (PP), and sea tangle Laminaria japonica extract (STE) and powder (STP) for 8 weeks
    Survival (%), weight gain (g/fish) and specific growth rate (SGR) of Korean rockfish Sebastes schlegeli fed the experimental diets containing Porphyra extract (PE) and powder (PP), and sea tangle Laminaria japonica extract (STE) and powder (STP) for 8 weeks
  • [Table 3.] Feed consumption (g/fish), feed efficiency ratio (FER), protein efficiency ratio (PER), protein retention (PR), hepatosomatic index (HSI) and condition factor (CF) of Korean rockfish Sebastes schlegeli fed the experimental diets containing Porphyra extract (PE) and powder (PP), and sea tangle Laminaria japonica extract (STE) and powder (STP) for 8 weeks
    Feed consumption (g/fish), feed efficiency ratio (FER), protein efficiency ratio (PER), protein retention (PR), hepatosomatic index (HSI) and condition factor (CF) of Korean rockfish Sebastes schlegeli fed the experimental diets containing Porphyra extract (PE) and powder (PP), and sea tangle Laminaria japonica extract (STE) and powder (STP) for 8 weeks
  • [Table 4.] Chemical composition (%, wet weight basis) of the whole body excluding liver and liver of Korean rockfish Sebastes schlegeli at the end of the 8-week feeding trial
    Chemical composition (%, wet weight basis) of the whole body excluding liver and liver of Korean rockfish Sebastes schlegeli at the end of the 8-week feeding trial
  • [Table 5.] Plasma chemical composition of Korean rockfish Sebastes schlegeli at the end of the 8-week feeding trial
    Plasma chemical composition of Korean rockfish Sebastes schlegeli at the end of the 8-week feeding trial