건물 소화율이 증가된 사일리지 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 사일리지{Method for preparing silage with increased dry matter digestibility and silage produced thereby}

본 발명은 건물 소화율이 증가된 사일리지 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 사일리지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (a) 귀리, 청보리, 트리티케일 및 호밀로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 맥류를 함수율이 50%(w/w) 내지 90%(w/w)인 건초로 만드는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 건초를 곤포하고 비닐로 4겹 또는 6겹 감아 밴딩(banding) 및 밀봉하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 밀봉된 건초를 50 내지 70일간 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건물 소화율이 증가된 사일리지(silage) 제조방법, 상기 방법으로 제조된 사일리지 및 상기 사일리지의 이용 방법에 관한 것이다.

사료는 주성분에 따라 여러 가지로 분류할 수 있다. 조섬유(粗纖維)의 함량이 높고 가소화 영양소(可消化 營養素)가 적게 들어 있는 사료를 조사료(粗飼料)라고 하는데, 조사료는 거칠고 부피가 크지만 값이 싼 편이다. 볏짚, 목초의 생·건초, 산야초의 생·건초, 콩깍지 등의 거친 먹이가 이에 속한다. 조섬유의 함량이 낮은 반면 단백질과 가용 무질소물(可溶無窒素物)이 많이 들어있는 사료를 농후사료라고 하는데, 농후사료는 조사료와는 반대로 부피가 작다. 옥수수·수수·밀·보리 등의 곡식류, 식물성 기름을 짜고 남은 깻묵류나 쌀겨·보릿겨·밀기울 등과 같은 강피류(糠皮類), 어분(魚粉) 등이 이에 속한다. 조사료나 농후사료와는 달리 소량의 배합으로 필수영양소를 공급하는 사료를 특수사료 또는 사료첨가제라고 하는데, 소금·골분(骨粉)·비타민제·아미노산제·항생물질·호르몬제·효모 등의 특수목적을 위한 사료들이 이에 속한다. 가축이 필요로 하는 에너지·단백질·비타민 등의 영양소뿐만 아니라 성장촉진제와 질병예방제 등을 혼합하여 만든 사료를 배합사료라고 하는데, 배합사료는 주로 대규모 시설을 갖춘 사료공장에서 생산하며 양계용·양돈용·낙농용·비육우용 등이 있고 가축의 성장단계별 배합사료도 생산·판매되고 있다.

조사료는 초식가축에게 영양 생리학적으로 반드시 공급되어야하며, 조사료의 일반적 기능은 다음과 같다. 조사료는 초식가축의 주 영양소 공급원으로서 섭취량을 최대로 늘려야하나, 섬유질이 많은 사료는 에너지가 부족하여 고기나 우유생산을 제한하는 경향이 있으므로 생산량에 맞게 급여량을 조절하고 양질조사료 위주 사양이 중요하다. 농후사료를 과다하게 공급하면 소화 및 대사장애 등 각종 질병을 유발하기 쉬우므로, 반추위의 기능과 건강을 유지하기 위해서는 반드시 일정량 이상의 조사료를 급여하여야 대사장애를 막고 번식효율을 개선할 수 있다. 급여하는 사료 중에 조사료의 함량이 너무 적을 경우에는 제1위의 pH가 낮아지고 동시에 초산의 생성비율이 감소되며, 상대적으로 프로피온산의 생성비율이 증가되는데 이와 같은 경우 산유량의 감소, 유지율의 감소등을 초래하고 심할 경우는 산 중독을 거쳐 가축이 죽는 경우도 있다(농림수산식품부, 2011년 조사료 생산이용 기술 교본, 2011, pp3~7.)

대부분의 가축사료를 수입 사료에 의존하고 있는 우리나라는 국제 곡물가의 폭등 등 불안정한 국제 수입환경과 안정적 확보를 위해 국내 자급사료의 개발과 이용효율의 증진에 대한 연구가 필요한 실정이다. 국내 축산업에 있어 조사료 생산기반의 취약성은 큰 문제점으로 인식되고 있다. 대부분의 조사료원을 수입에 의존하고 있는 실정이며 이에 따라 축산물 생산에 있어 사료비 부담비율이 매우 높으며 그 가격 또한 불안정한 상태이다. 또한, 주요 조사료 원으로 이용되어온 볏짚은 영양소 함량이나 이용효율 및 기호성 등이 낮아 섬유질 사료로서의 기능을 충분히 발휘하지 못했다. 이런 상황에서 조사료까지 대량 수입됨에 따라 축우의 생산비를 가중시키고 있는 실정이다. 이에 경제적이고 영양학적 가치가 우수한 조사료원의 개발이 절실하다.

한편, 사일리지는 수분 함량이 많은 목초류 ·야초류 ·풋베기작물 ·근채류 등을 사일로(silo)에 저장하여 젖산발효[乳酸醱酵]를 시켜 부패균이나 분해균 등의 번식을 억제함으로써 생초의 양분의 손실을 막고 보존성을 높이려는 목적의 사료이다. 엔실리지(ensilage) ·매초(埋草) ·담근먹이라고도 하며 저장방법에 따라 직접 사일리지(Direct cut silage), 곤포 사일리지(Bale silage, Balage)로 구분한다.

사료 내 영양성분은 반추위내 미생물에 의해 분해되어 최종 분해산물로서 휘발성 지방산 수소 이산화탄소 암모니아 등이 생산된다. 이와 같은 발효산물들은 반추가축이나 반추미생물에 의해 이용되어 결국 가축의 생산성에 중요하게 작용한다. 즉, 사료는 소화 흡수되어서 비로소 가축의 영양원이 되므로 사료의 소화율은 사료의 가치를 결정하는 중요한 인자이다.

사료 소화율이란 가축이 섭취한 사료의 영양소 중에서 소화되어 체내로 흡수된 영양소량이 얼마인가를 비율(%)로 나타낸 것이다. 사료 중에 있는 영양소가 가축에게 모두 소화흡수되어 이용되는 것이 아니고 일정 부분만이 이용되므로 사료 중 각 영양소의 소화율을 알아보는 것은 매우 중요하며, 특히 양축가 입자에서 어떤 특정 원료사료(농산부산물 등)를 기존의 급여사료에 첨가할 경우 건물 소화율및 영양소 소화율을 염두에 두어야 한다. 특히 건물소화율은 조사료의 품질(또는 조사료의 가치)을 판단하는 중요 인자이다.

이에 본 발명자들은 사료 가치가 높은 조사료의 생산 방법에 대해 연구하던 중, 호밀, 트리티케일, 귀리, 청보리 등의 사료 맥종을 주원료로 하여 4 내지 7겹의 곤포로 밴딩(banding)하고 60일 이상 발효시켜 제조한 사일리지가, 우수한 건물 소화율을 비롯하여 사료적 가치가 높은 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 (a) 귀리, 청보리, 트리티케일 및 호밀로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 맥류를 함수율이 50%(w/w) 내지 90%(w/w)인 건초로 만드는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 건초를 곤포하고 비닐로 4겹 또는 6겹 감아 밴딩(banding) 및 밀봉하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 밀봉된 건초를 50 내지 70일간 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건물 소화율이 증가된 사일리지(silage) 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 건물 소화율이 증가된 사일리지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 또 다른 목적은 상기 사일리지를 포함하는 사료용 조성물을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 귀리, 청보리, 트리티케일 및 호밀로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 맥류를 함수율이 50%(w/w) 내지 90%(w/w)인 건초로 만드는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 건초를 곤포하고 비닐로 4겹 또는 6겹 감아 밴딩(banding) 및 밀봉하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 밀봉된 건초를 50 내지 70일간 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건물 소화율이 증가된 사일리지(silage) 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 건물 소화율이 증가된 사일리지를 제공한다.

본 발명의 다른 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 사일리지를 포함하는 사료용 조성물을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은

(a) 귀리, 청보리, 트리티케일 및 호밀로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 맥류를 함수율이 50%(w/w) 내지 90%(w/w)인 건초로 만드는 단계;

(b) 상기 (a) 단계에서 제조된 건초를 곤포하고 비닐로 4겹 또는 6겹 감아 밴딩(banding) 및 밀봉하는 단계; 및

(c) 상기 (b) 단계에서 제조된 밀봉된 건초를 50 내지 70일간 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건물 소화율이 증가된 사일리지(silage) 제조방법을 제공한다 .

(a) 단계에서는 귀리, 청보리, 트리티케일 및 호밀로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 맥류를 함수율이 50%(w/w) 내지 90%(w/w)인 건초 상태로 만든다.

상기 귀리(Oat, Avena sativa )는 포아풀과에 속하는 일년생 또는 이년생의 식물로 높이 90㎝가량이고 잎은 가늘고 길며 칼집 형상의 엽병(葉柄)이 있고 가지가 사방으로 갈라진다. 열매는 오트밀(oatmeal)로 하여 식용하고 알콜, 과자의 원료 및 가축의 사료로 사용한다. 연맥(燕麥) 또는 작맥(雀麥)이라고도 한다.

상기 청보리 (Green barley, Hordeum vulgare var . hexastichon (L.) Asch )는 보리가 수정을 끝내고 열매가 맺히기 전, 보리 낱알이 노랗게 영글기 시작하기 전까지의 초록색을 유지하고 있는 상태의 보리를 말한다.

상기 트리티케일(Triticale, Triticosecale wittmack ) 은 밀·호밀 속간교배로 생긴 식물로서 라이밀(wheat rye)이라고도 한다. 전체적인 초장은 호밀과 밀의 중간이며, 꽃은 5월에 개화하고 원줄기 끝에 두상화서로 피며 소수당 영화수는 3~5개, 한 꽃에는 3개의 수술과 1개의 암술이 있다. 잎귀는 무딘 갈고리형으로 털이 있으며 잎혀는 중간 정도의 크기로, 어린 잎은 시계방향으로 꼬여 있다. 줄기는 총생하며 포기를 이루고 곧게 서며 표면이 밋밋하다. 또한 마디가 길고 높이가 1~1.5m 가량 된다.

상기 호밀(Rye, Secale cereale L. )은 포아풀과에 속하는 일년 또는 이년초로 밀의 한종류이다. 밀과 비슷하나 줄기 높이 1.5∼2m에 달하고 5-6마디가 있으며 잎은 밀보다 작고 짙은 녹색이다. 열매를 라이(rye)라 하여 빵, 국수등의 원료로 식용한다. 호맥(胡麥) 또는 흑맥(黑麥)이라고도 한다.

상기 (a) 단계에서는 상기 귀리, 청보리, 트리티케일 및 호밀로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 맥류 식물을 수확 후 건조한다. 상기 맥류 식물의 수확을 마치면, 영양소 손실을 최소화하기 위해서 수확 후 30 분 내지 24시간 이내에 건조하여 건초로 만드는 것이 바람직하다.

본 발명에서 용어'건초(乾草)'란 생초(生草)를 베어서 건조시킨 것을 의미한다. 본 발명에서 상기 건초의 제조는 당업계에 알려진 통상의 식물 건조(또는 탈수) 방법에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어 자연광에 의한 건조, 인공열에 의한 건조(예를 들어 열풍건조), 저온 또는 동결 건조 방법 등이 포함되며, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게 본 발명의 건초 제조방법은 열풍 건조 방법일 수 있다.

상기 열풍건조시의 온도는 45도씨 내지 65도씨 일 수 있다.

상기'함수율'이란 수분이 포함되어있는 비율을 의미하는 것으로, 본 발명의 상기 건초의 함수율은 전체 건초 중량 대비 50%(w/w) 내지 90%(w/w)일 수 있으며, 바람직하게 전체 건초 중량 대비 60%(w/w) 내지 80%(w/w) 일 수 있다. 상기 건초의 함수율은 이를 이용해 제조되는 사일리지의 품질에 중요한 영향을 주는 인자이다. 상기 범위보다 수분함량이 적으면 고온발효로 인해 사일리지의 품질이 떨어질 수 있다.

상기 (a) 단계는 추가적으로 세절단계를 포함할 수 있다. 상기 세절은 통상의 목초 세절방법에 의해 수행될 수 있고,

세절된 건초의 길이는 당업자가 작업의 효율성 및 편리를 위해 선택할 수 있으며, 이에 제한되지 않으나 예를 들어 5cm 내지 10cm 로 세절할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 바람직하게 세절된 건초의 길이는 1 내지 5cm 의 범위로 세절될 수 있다.

(b) 단계에서는 상기 (a) 단계에서 제조된 건초를 곤포하고 비닐로 4겹 또는 6겹 감아 밴딩(banding) 및 밀봉한다.

본 발명에서 용어 '곤포(bale)'란 건초와 짚 등을 운반과 저장을 편리하게 하기 위하여 둥글게 또는 사각으로 압축, 결속하는 것 및 이에 따른 건초의 압축결속물을 의미한다. 본 발명에서 상기 곤포는 사각 또는 원형으로 할 수 있으며, 바람직하게 원형으로 할 수 있다.

상기 건초의 압축결손물(즉, 곤포)의 크기는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 원형곤포의 경우 길이 120 내지 150cm, 지름 120cm으로 제조될 수 있다.

상기'비닐(vinyl)'은 사일리지 포장재의 한 종류로서, 구체적으로는 비닐수지 소재의 사일리지 랩 필름(silage wrap film)을 의미한다. 상기'비닐'은 당업계에 알려진 사일리지 제조용 비닐을 상업적으로 구입하여 사용할 수 있다. 통상적으로 원형곤포 사일리지 조제에 쓰이는 비닐은 폭이 50cm 또는 75cm, 두께는 25㎛로 길이는 보통 1,500~1,800m이다. 본 발명에서 상기 비닐의 색깔은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 투명, 반투명, 불투명, 흑색, 백색 또는 연녹색 등의 다양한 종류가 사용될 수 있다.

본 발명에서 용어'밴딩(banding)'은 래핑(wrapping)과 동일한 의미로 사용되는 것으로, 상기 (a) 단계에서 제작한 일정 부피의 건초(또는 곤포)를 비닐로 감아서 포장하는 것을 의미한다.

상기 (b) 단계에서 비닐 포장의 겹수는 4겹 또는 6겹인 것이 특징으로서, 비닐 포장의 겹수를 4겹으로 하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 상기 (b) 단계에서의 비닐 포장 겹수에 따라, 제조된 사일리지의 건물소화율이 특이적으로 좋아진다. 기존에 볏집을 재료로하여 곤포하고 2겹의 비닐로 래핑(wrrapping) 및 발효하여 제조한 통상의 볏집 사일리지에 비하여, 본원 발명에서 4겹 또는 6겹의 비닐로 래핑하여 제조한 맥류 사일리지는 건물 소화율이 특이적으로 높아지는 것이 특징이며, 특히 4겹의 비닐로 래핑하여 제조한 맥류사일리지가 사료소화 및 경제적 유용성 면에서 효과가 현저하다.

본 발명에서 용어'밀봉(sealing)'은 포장재의 개구부를 봉하여 실질적으로 외부 공기 유입을 차단시키는 것을 의미한다. 본 발명에서 상기 (b) 단계의 밀봉은 바람직하게 진공 밀봉 일 수 있다. 사일리지 제조시 재료(건초) 중에 포함되는 공기에 의해, 사일리지 발효시 온도가 올라가서 사일리지가 썩을 수 있고(부패) 양분의 손실이 있을 수 있다.

(c) 상기 (b) 단계에서 제조된 밀봉된 건초를 50 내지 70일간 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건물 소화율이 증가된 사일리지(silage) 제조방법을 제공한다 .

상기 (c) 단계의 발효 온도는 10℃ 내지 35℃ 일 수 있고, 바람직하게 20 내지 30℃ 일 수 있다. 본 발명에서 상기 (c) 단계의 발효는 바람직하게 상기 온도 범위 내에서 항온상태로 진행되는 것일 수 있다.

본 발명의 상기 (c) 단계의 발효 기간은 50 내지 70일간 이루어지는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 55 내지 65일간 수행되는 것이 바람직하다.

상기 (a) 내지 (c) 단계를 포함하는 방법으로 제작된 본 발명의 사일리지는, 발효 시의 온도보다 낮은 온도에서 보관(또는 저장)될 수 있으며, 15℃ 이하의 서늘한 곳에 보관하는 것이 바람직하다. 발효가 끝난 후에도 계속 높은 온도에 보관할 경우는 미생물들이 계속 왕성한 활동을 하여 빠르게 쇠퇴기에 들어가서 유통기간을 단축시키는 결과를 초래하게 된다.

본 발명은 상기 (a) 내지 (c) 단계를 포함하는 방법으로 제조된, 건물 소화율이 증가된 사일리지를 제공한다.

본 발명의 상기 (a) 내지 (c) 단계를 포함하는 방법으로 제조된 사일리지는, 기존에 조사료로서 통상적으로 사용되는 2겹의 비닐로 포장되어 제조된 볏집 사일리지보다 반추위 발효능이 개선되고 기호성(건물 섭취율) 및 건물소화율이 증가된 것이 특징이다.

이는 본 발명의 실시예에 잘 나타나있다.

본 발명의 일 실시예에서는 4종의 맥류(청보리, 호밀, 귀리, 트리티케일) 각각을 수확 및 곤포하고, 4겹 또는 6겹의 비닐을 사용하여 래핑(wrapping, 포장) 한 후 60일간 발효하여 4종의 맥류 사일리지를 제조하였고(처리군) 이들의 사료가치를 평가하였다. 이때 대조군으로는 기존에 통상적으로 사용되는 볏집 사일리지(2겹 래핑, 60일 발효)를 이용하였다.

상기 실시예에서 제조한 4종의 맥류 사일리지의 사료가치를 평가하기 위하여, 착유우(젖소)의 반추위로 부터 수득한 위액으로부터 반추위 미생물을 수득하여 상기 4종의 맥류 사일리지에 접종한 후, 시간 대 별 pH 값, 가스 생산, 건물소화율, 중성세제불용성 섬유소 소화율(NDF소화율), 암모니아태 질소 농도, 미생물 단백질 합성 정도를 측정하였다. 상기 pH측정을 통해 혐기상태에서 미생물의 발효 양상을 알 수 있으며, 발효가 빨리 일어나면 pH가 감소한다. 상기 NH3-N의 측정을 통해 반추위내 미생물의 성장을 알 수 있는데, 이는 혐기미생물의 성장에 NH3-N이 필수적으로 필요하기 때문이다. 그리고 미생물단백질 합성량의 측정을 통해 발효가 진행 될수록 미생물 숫자가 증가하는 양상을 알 수 있고, 반추위 내 미생물 숫자가 증가하여 발효가 증가하게 되면 CO ₂ 와 CH ₄ 발생량이 증가하게 되므로 Gas 생성량이 증가되는 결과를 가져온다. 건물소화율 및 NDF소화율에 있어서, 미생물 발효가 증가함에 따라 기질의 건물 및 NDF함량이 감소하게 되는데, 따라서 감소된 함량을 소화율로 계산하여 사용하는 것이다.

그 결과 본 발명의 상기 4종의 맥류 사일리지가 대조군에 비하여 높은 건물 소화율을 나타내었고, 암모니아태 질소함량이 증가되어 소화율이 향상된 것을 확인하였다. 그리고 시간이 지남에 따라 처리구의 pH 값이 낮아지고, 높은 Gas 생산량을 보였으며, 미생물 단백질 합성량이 높아졌는데 이는 본 발명의 상기 4종의 맥류 사일리지가 반추위 내에서 발효(또는 소화)가 잘되는 것을 의미하는 것으로 대조군에 비하여 반추위 발효능이 개선된 것을 의미한다. 또한 NDF 소화율이 증가되었는데, 이처럼 NDF(중성세제불용섬유소, Non detergent fiber) 수치가 높은 건초(또는 조사료)는 기호성이 좋아 체중대비 건물 섭취율이 높다.

따라서 본 발명은 상기 사일리지를 포함하는 사료용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 사료용 조성물은 발효사료, 배합사료, 펠렛형태 등의 형태로 제조될 수 있다. 상기 발효사료는 본 발명의 사일리지 단독으로 이루어지는 것, 또는 다른 배양기질을 추가로 포함하고 여러가지 미생물 균 또는 효소들을 첨가하여 유기물을 발효시켜 제조할 수 있다. 상기 배합사료는 여러 종류의 일반사료(예를 들어 농후사료)와 본 발명의 사일리지를 혼합하여 제조될 수 있다. 펠렛 형태의 사료는 상기 발효사료 또는 배합사료를 펠렛기로 제형화하여 제조될 수 있다.

본 발명의 상기 사료용 조성물은 공지의 낙농, 가금 또는 축산 동물에 대한 급여를 목적으로 사용할 수 있으며, 예를 들어 소(젖소, 육우 포함), 말, 돼지, 산양, 면양, 토끼, (사향)노루, 닭, 사슴, 오리, 칠면조 등 일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 바람직하게 본 발명의 사료용 조성물은 반추위를 가지는 동물에 급여될 수 있으며, 예를 들어 소(젖소, 육우), 양, 사슴, 노루 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

본 발명에서 용어'급여(feeding)'란 동물에게 사료(또는 먹이)를 주는 것을 의미한다.

본 발명에서 상기 사일리지의 급여량은 당업자가 의도하는 동물 성장속도 또는 축산물(예를 들어 고기, 우유 등) 생산 효율에 따라 선택적으로 설정할 수 있으며, 이에 제한되지 않으나 예를 들어 1회 급여 시 가축무게 500kg당 1 내지 15kg/day 급여할 수 있고, 바람직하게 1회 급여 시 가축무게 500kg당 5 내지 9kg/day 급여할 수 있다.

본 발명은 귀리, 청보리, 트리티케일 및 호밀로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 맥류를 이용한 건물 소화율이 증가된 사일리지 제조방법에 관한 것으로, 상기 방법으로 제조된 사일리지는 조사료로서의 사료 가치가 매우 증진되는 것이 그 특징이다. 즉, 기존에 통상적으로 사용되는 2겹의 비닐로 포장되어 제조된 볏집 사일리지보다 반추위 발효능이 개선되고 기호성(건물 섭취율) 및 건물소화율이 증가되어 사료의 효율 증가 및 축산품의 생산 효율 증가에 기여하는 효과가 매우 크다.

도 1은 본 발명의 제조방법으로 제조된 8종의 사일리지 샘플들에 대한 in vitro 반추위 발효 실험시, 시간 당 pH 변화를 나타낸다(Rice straw: 대조군).
도 2는 본 발명의 제조방법으로 제조된 8종의 사일리지 샘플들에 대한 in vitro 반추위 발효 실험시, 시간 당 가스 생산 변화를 나타낸다(Rice straw: 대조군).
도 3은 본 발명의 제조방법으로 제조된 8종의 사일리지 샘플들에 대한 in vitro 반추위 발효 실험시, 시간 당 건물소화율의 변화를 나타낸다(Rice straw: 대조군).
도 4는 본 발명의 제조방법으로 제조된 8종의 사일리지 샘플들에 대한 in vitro 반추위 발효 실험시, 시간 당 NDF 소화율의 변화를 나타낸다(Rice straw: 대조군).
도 5는 본 발명의 제조방법으로 제조된 8종의 사일리지 샘플들에 대한 in vitro 반추위 발효 실험시, 시간 당 NH ₃ -N 함량의 변화를 나타낸다(Rice straw: 대조군).
도 6은 본 발명의 제조방법으로 제조된 8종의 사일리지 샘플들에 대한 in vitro 반추위 발효 실험시, 시간 당 미생물단백질 합성량의 변화를 나타낸다(Rice straw: 대조군).

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1>

포장 비닐 겹수에 따른 맥류 종별 사일리지 제조

각 4종의 맥류(청보리, 호밀, 귀리, 트리티케일)를 사용하여 저장기간이 60일이고 곤포사일리지의 포장비닐이 각각 4겹과 6겹인 사일리지 샘플 총8종을 확보하였다. 각 샘플은 동결건조를 실시하여 -70℃ 냉동고에 보관하였다. 구체적으로 상기 샘플들은 다음과 같은 과정을 통해 제조되었다.

2013년 9월에 수확된 각 4종의 맥류(청보리, 호밀, 귀리, 트리티케일)는 대형 원형곤포기를 이용하여 가로 120cm, 세로 150cm (원통형)으로 곤포하고, 각각 4겹과 6겹의 비닐(구입처: 농협중앙회)로 래핑하였다. 래핑 후, 지붕만 설치되어 있는 창고에서 상온에 60일 동안 저장(발효)하였다.

< 비교예 1>

일반 볏집을 재료로하여 비닐의 겹수가 2개이고 상기 <실시예1>과 유사한 과정으로 제작된, 통상적으로 유통되는 볏집 사일리지를 대조군으로서 사용하였다.

<실험예 1>

In vitro 반추위 내 미생물 발효 특성 검정

<실험 준비>

1. 반추위액 준비 및 접종

In vitro 시험을 위한 반추위 내 미생물 접종액 준비는, cannula가 장착된 착유우(젖소)의 반추위 내에서 채취한 내용물을 8겹의 cheesecloth를 이용하여 위액과 고형물을 분리하였다. 분리된 위액만을 보온병을 이용하여 39℃로 유지하여 실험실로 즉시 운반 후 rubber stopper가 장착되어 있는 5L bioreactor를 이용하여 CO ₂ gas를 지속적으로 주입시켜 혐기상태를 유지한 39℃ artificial saliva (McDougall, 1948)와 반추위액 각 1:1로 혼합하였다. 여기에 1 mm screen이 장착된 분쇄기 (Cyclotech tm 1093, FOSS, DK-3400 Hilleod, Denmark)를 이용하여 분쇄된 시험 TMR사료(40 g/L, 계대배양을 위한 기질로 건초(호밀, 20g/L)와 농후사료 (20g/L) 사용)를 혼합하여 rubber stopper를 장착 후 shaking water bath (100 rpm)를 이용하여 39℃에서 24시간 동안 계대배양을 실시하였다. 24시간 동안 39℃ incubator에서 배양이 끝난 후 반추위 미생물 혼합액은 원심분리 (2500rpm, 15min) 후 상층액을 취하여, 반추위 내 미생물 접종을 위한 접종액으로 사용하였다.

2. In vitro 반추위 발효 시험 준비 & 수행

In vitro 시험의 배양을 위해, 상기 <실시예 1>에서 제조된 각 맥류 사일리지는 동결건조 후 1mm-screen을 설치한 hammer mill을 이용하여 분쇄 후 각 시험에 기질로 사용되어졌다(처리구). 배양은 200ml serum bottle에 각 처리구의 시험사료를 1.7g씩(건물) 넣고, artificial saliva(McDougall, 1948) 100ml, 미생물접종 5ml(5%, v/v)씩 주입 후 CO ₂ gas 분주(혐기적 방법-Miller and Wolin, 1974)와 함께 rubber stopper와 알루미늄 뚜껑을 고정장치를 이용하여 밀봉하였다. 접종 후 39℃ incubator에서 배양을 실시하였으며, 시료의 채취는 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12 그리고 24시간대 별로 채취하였으며 모든 실험은 혐기상태를 유지하며 실시하였다. 대조구를 볏짚으로 하였고(비교예 1) 9처리 3반복 시험을 실시하였다.

<실험 결과>

1. pH value

채취된 시간대별 샘플들을 2,500rpm에서 15분간 원심분리 후, 상층액을 이용하여 pH를 측정하였다.

[도 1]에서 보는 바와 같이, 호밀 사일리지(4겹과 6겹)의 pH변화는 모든 처리구에서 배양 8시간대까지 지속적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 호밀사일리지 6겹 비닐처리구의 10시간대에 6.98로 가장 낮은 pH수준을 나타내었다.

청보리 사일리지(4겹과 6겹)그리고 귀리 사일리지(4겹과 6겹)의 pH변화는 모든 처리구에서 배양 12시간대까지 지속적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 청보리와 귀리사일리지 모두 6겹 비닐처리구의 12시간대에서 각 6.88과 6.95로 가장 낮은 pH수준을 나타내었다.

트리티케일 사일리지(4겹과 6겹)의 pH변화는 모든 처리구에서 배양 10시간대까지 감소하는 경향을 나타내었다. 트리티케일사일리지 4겹 비닐처리구의 10시간대에서 6.94로 가장 낮은 pH수준을 나타내었다.

각 사일리지의 pH를 볼 때 청보리 사일리지 6겹 비닐처리구 12시간대에서 6.88로 가장 낮은 pH수준을 나타내었다.

2. Gas 생산( Gas production )

채취된 시간대별 샘플들의 gas 생성량은 gas 측정장치 (model PSGH-28PCCA, DECO Co., Seoul, Korea)와 digital 압력 측정기 (DPT-03, Daeil Information Co., Seoul, Korea)를 이용하여 측정하였다.

[도 2]에서 보는 바와 같이, 호밀 사일리지(4겹과 6겹)의 gas 생성량은 모든 처리구에서 배양 시작 이후 gas 생성량이 증가하는 경향을 나타내었다. 호밀 사일리지 6겹 비닐처리구는 대조구에 비해 배양 8시간대 까지 높은 경향을 나타내었다. 반면, 호밀 사일리지 4겹 비닐처리구는 대조구에 비해 배양 8시간대 이후 낮은 gas 생성량을 나타내었다.

청보리 사일리지(4겹과 6겹)의 gas 생성량은 배양 2시간대 이후부터 대조구에 비해 높은 gas생성량을 나타내었다. 각 청보리 사일리지 4겹과 6겹은 배양 24시간대까지 비슷한 수준의 gas생성량을 보여주었다.

귀리 사일리지(4겹과 6겹)의 gas 생성량은 모든 처리구에서 배양 시작 이후 gas 생성량이 증가하는 경향을 나타내었다. 각 귀리사일리지 4겹과 6겹은 배양 4~8시간에 대조구 보다 높은 gas 생성량을 나타내었다. 이후 배양 10시간부터 귀리 사일리지 4겹은 대조구에 비해 낮은 gas생성량을 나타내었다. 또한 귀리 사일리지 6겹 비닐 처리구가 모든 배양 시간동안 4겹의 비닐처리구보다 높은 gas 생성량을 나타내었다.

트리티케일 6겹 비닐처리구의 gas 생성량 변화는 배양 6시간대 이후 10시간대 까지 대조구에 비해 높은 gas 생성량을 나타내었다. 그리고 트리티케일 4겹 비닐처리구가 6겹 비닐처리구에 비해 높은 gas생성량을 나타내었다.

3. 건물 소화율 ( Dry matter digestibility )

채취된 시간대별 샘플들을 2,500rpm에서 15분간 원심분리 후, 상층액은 제거하고 남은 건물만을 증류수로 필터링하여 60도씨 건조 후 무게를 측정하고, 통상적인 방법으로 건물 소화율을 산출하였다.

[도 3]에서 보는 바와 같이, 호밀 사일리지(4겹과 6겹)의 건물소화율은 전체배양 기간 동안 대조구에 비해 각 4겹과 6겹의 호밀 사일리지에서 높은 건물소화율을 나타내었다. 또한 6겹 호밀사일리지가 4겹에 비해서 건물소화율이 높게 나타났다.

청보리 사일리지(4겹과 6겹)의 건물소화율은 배양 4시간대 이후부터 청보리 4겹과 6겹 비닐처리구가 대조구에 비해 높은 건물소화율을 나타내었다. 그리고 4겹의 청보리 사일리지가 6겹에 비해서 건물소화율이 높게 나타났다.

6겹 귀리 사일리지에서 대조구와 4겹 귀리사일리지에 비해서 모든 배양 시간에 걸쳐 높은 건물소화율을 나타내었다.

각 4겹과 6겹 트리티케일 사일리지는 모든 배양 시간에 걸쳐 대조구에 비해서 높은 건물소화율을 나타내었다. 그리고 각 4겹과 6겹 트리티케일 사일리지의 건물소화율은 비슷한 수준을 나타내었다.

4. 중성세제불용성 섬유소 소화율( NDF digestibility )

채취된 시간대별 샘플시료에 대한 NDF digestibility 측정 방법은 구체적으로 다음과 같다. 샘플시료 0.2500~0.3000g을 test tube에 넣고, 실온 정도로 식힌 NDF용액 30㎖와 decalin 0.5㎖, 그리고 sodium sulfate 약 0.5g (tea spoon의 1/3 정도)를 순서대로 넣는다. 유리구슬로 tube의 입구를 막은 후, 끓고 있는 water bath에서 1시간 동안 끓인다. 105℃ dry oven에서 over night (8hr)시켜 30분간 방냉 시킨 후, 칭량 glass crucible을 filtering apparatus에 놓고 여기에 끓인 시료를 채운다. 그 후 vacuum pump를 가동하여 여과한다. tube를 뜨거운 증류수로 씻어 crucible에 전부 옮긴다. 뜨거운 증류수를 crucible에 채워 2~3번 여과한다. acetone으로 동일 방법으로 여과하고(생략해도 무방), drying oven에서 하룻밤 동안 건조 후, desiccator에서 30분간 방냉 후 무게를 잰다. 그 후 통상적인 방법으로 NDF 소화율을 산출하였다.

[도 4]에서 보는 바와 같이, 호밀 사일리지(4겹과 6겹)의 NDF소화율은 모든 처리구가 전체배양 기간 동안 지속적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 배양 10시간 이후 대조구가 처리구에 비해 다소 낮은 NDF 소화율을 나타내었다.

청보리 사일리지(4겹과 6겹)의 NDF소화율은 처리구가 배양 6시간대 이후 대조구에 비해 높은 경향을 나타내었다. 전체 배양시간에 걸쳐 6겹 청보리 사일리지가 4겹 청보리 사일리지에 비해 상대적으로 높은 수준의 NDF소화율을 나타내었다.

귀리 사일리지(4겹과 6겹)의 NDF소화율은 모든 처리구에서 배양 4시간대 까지 급격히 증가하였으나 이후 서서히 증가하는 경향을 나타내었다. 그리고 대조구는 귀리 사일리지(4겹과 6겹)에 비해 다소 높은 NDF소화율을 나타내었다.

트리티케일 사일리지(4겹과 6겹)의 NDF소화율은 모든 처리구가 전체배양 기간 동안 지속적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 그리고 각 4겹과 6겹의 트리티케일 사일리지는 대조구에 비해 전체 배양 기간 동안 높은 NDF소화율을 나타내었고, 6겹 트리티케일 사일리지가 4겹 트리티케일 사일리지보다 높은 NDF소화율을 나타내었다.

5. 암모니아태 질소 함량 ( NH ₃ -N concentration )

채취된 시간대별 샘플시료에 대한 NH ₃ -N 함량 측정 방법은 구체적으로 다음과 같다. 샘플의 상층액을 12㎖을 15㎖ centrifuge tube에 넣고 2,500rpm에서 20분간 원심분리 후 상층액을 취한다. 샘플의 양을 0.02㎖로 하고, standard NH3-N solution(5mg, 10mg, 20mg, 30mg, 40mg NH3-N/100㎖) 및 증류수(blank test)를 각각 3개의 20㎖ test tube에 넣는다. 1㎖ phenol color reagent를 각각의 test tube에 첨가하고, 1㎖ alkali-hypochlorite reagent을 첨가하여 vortex로 잘 섞는다. 그 후 water bath에서 배양시켜 발색 시킨다(25℃/30분, 37℃/15분, 50℃/7분). 증류수 8㎖를 각각의 test tube에 첨가하고 (파란색이 진할 경우 증류수 16㎖ 첨가) vortex를 이용하여 잘 섞는다. spectrophotometer의 파장을 630nm로 한 후, blank를 이용하여 눈금을 0으로 맞춘 후 표준(standard)용액과 시료의 OD를 측정한다.

[도 5]에서 보는 바와 같이, 호밀 사일리지(4겹과 6겹)의 NH ₃ -N함량 변화는 모든 처리구에서 전체배양 기간에 걸쳐 대조구에 비해 높은 결과를 나타내었다. 6겹 호밀 사일리지가 4겹 호밀사일리지에 비해 배양 2시간대 이후 낮은 NH ₃ -N함량을 나타내었다.

청보리 사일리지(4겹과 6겹)의 NH ₃ -N함량 변화는 청보리 사일리지(4겹과 6겹)에서 배양 8시간대 이후 대조구에 비해 ?아지는 경향을 나타내었다.

귀리 사일리지(4겹과 6겹)의 NH ₃ -N함량 변화는 대조구와 처리구에서 배양 2시간대 낮아지는 경향을 나타내었으며, 4겹 귀리 사일리지가 6겹 귀리 사일리지에 비해 높은 NH ₃ -N함량을 나타내었다.

트리티케일 사일리지(4겹과 6겹)의 NH ₃ -N함량 변화는 대조구에 비해 배양 2시간대 이후 모든 시간대에서 높은 결과를 나타내었다. 또한 배양 2시간대 이후부터 6겹 트리티케일 사일리지가 4겹 트리티케일 사일리지보다 높은 NH ₃ -N의 함량을 나타내었다.

6. 미생물 단백질 합성 ( Microbial protein synthesis )

채취된 시간대별 샘플시료에 대한 단백질 측정 방법은 구체적으로 다음과 같다. 사용된 시약; ① bovine serum albumin standard, 200㎍/㎖

② Na ₂ CO ₃ 를 0.1 M NaOH 용액에 2%가 되도록 용해시킨다.

③ 1% CuSO ₄

④ 2% sodium tartrate

⑤ -1. 알칼리성 동용액은 시약 ②-50㎖에 시약 ③-0.5㎖와 ④-0.5㎖을 혼합

⑤ -2. 동탄산 용액 (불용성 단백질 측정용)을 NaCO ₃ 50㎖에 시약 ③-1㎖을 혼합한다.

⑥ Folin-Ciocalteau phenol 시약 2N을 증류수로 희석하여 1 N 용액으로 조제

가용성 단백질의 경우, test tube에 25∼500㎍의 단백질을 함유하는 용액 (즉, 본 발명의 사일리지 샘플) 1.0㎖을 넣고 시약 ⑤-1을 5㎖ 가하여 잘 섞어서 10분 이상 실온에 방치한다. 시약 ⑥를 0.5㎖ 빨리 가하여 섞은 후 30분에서 2시간 방치한 후 spectro-photometer 660nm에 고정하여 Optical Density (OD)를 읽는다. 불용성 단백질의 경우 침전된 단백질 (25∼500㎍)에 1N NaOH용액 1.0㎖을 가하고 방치시킨 후 시약 ⑤-2를 가하고, 여기에 시약 ⑥를 0.5㎖ 빨리 가하여 섞은 후 30분에서 2시간 방치한 후 spectro-photometer 660nm에 고정하여 Optical Density (OD)를 읽는다. 이때 Calibration curve는, 상기와 똑같은 방법으로 0. 24, 80, 120 및 200㎍의 시약 ①를 시료와 똑같이 처리하여 calibration curve를 만든다.

[도 6]에서 보는 바와 같이, 호밀 사일리지(4겹과 6겹)의 미생물단백질 합성량은 처리구가 대조구에 비해서 높은 결과를 나타내었다.

청보리 사일리지(4겹과 6겹)의 미생물단백질 합성량은 처리구가 대조구에 비해 높은 결과를 나타내었다. 그리고 4겹 청보리 사일리지가 6겹 청보리 사일리지보다 높은 수준의 미생물단백질 합성량을 나타내었다.

귀리 사일리지(4겹과 6겹)의 미생물단백질 합성량은 처리구가 대조구에 비해 높은 결과를 나타내었다. 그리고 6겹 귀리 사일리지가 전체 배양기간 동안 4겹 귀리 사일리지보다 높은 미생물단백질 합성량을 나타내었다.

트리티케일 사일리지(4겹과 6겹)의 미생물단백질 합성량은 처리구가 대조구에 비해 높은 결과를 나타내었다. 그리고 6겹 트리티케일 사일리지가 전체 배양기간 동안 4겹 트리티케일 사일리지보다 높은 미생물단백질 합성량을 나타내었다.

본 발명은 건물 소화율이 증가된 사일리지 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 사일리지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (a) 귀리, 청보리, 트리티케일 및 호밀로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 맥류를 함수율이 50%(w/w) 내지 90%(w/w)인 건초로 만드는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 건초를 곤포하고 비닐로 4겹 또는 6겹 감아 밴딩(banding) 및 밀봉하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 밀봉된 건초를 50 내지 70일간 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건물 소화율이 증가된 사일리지(silage) 제조방법, 상기 방법으로 제조된 사일리지 및 상기 사일리지의 이용 방법에 관한 것이다.

본 발명의 상기 방법으로 제조된 사일리지는 조사료로서의 사료 가치가 매우 증진되는 것이 그 특징이다. 즉, 기존에 통상적으로 사용되는 2겹의 비닐로 포장되어 제조된 볏집 사일리지보다 반추위 발효능이 개선되고 기호성(건물 섭취율) 및 건물소화율이 증가되어 사료의 효율 증가 및 축산품의 생산 효율 증가에 기여하는 효과가 매우 크므로 산업상 이용가능성이 크다.