γ-Aminobutyric Acid 및 생균제 급여가 여름철 산란 종계의 생산성, 계란 품질 및 혈액 성상에 미치는 영향

공시동물로는 24주령 산란종계 암탉(Hy-Line parent stock) 105수를 선발하여 24주령부터 31주령까지 총 6주간 실험을 진행하였다. 실험 설계로는 첨가제를 첨가하지 않은 control구, 산란종계 사료 내 γ-aminobutyric acid(Agrokorea Co., Ltd., Korea)의 최종 농도가 50 ppm이 되도록 혼합한 GABA구, 그리고 생균제(1 × 10⁸/g B. licheniformis, 1 × 10⁷/g L. plantarum, 1 × 10⁷/g C. butyricum, MPL, Korea)를 0.1%가 되도록 첨가(probiotics)한 probiotics구를 두어 실시하였다. 반복수는 7반복으로 반복당 5수(1수/cage)로 하여 진행하였다. 물과 사료는 모두 자유롭게 섭취하게 하였으며, 사육 기간 동안의 온도와 습도는 Fig. 1과 같았다. 점등은 전 실험기간동안 16시간 점등, 8시간 소등하는 것으로 고정하였다.

Fig. 1. Temperature and humidity in the period of experiment.

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계란 품질 특성은 실험 마지막주에 각 처리당 10개씩 분석을 진행하였으며, 분석 항목은 난중, 난백고 높이, Haugh unit, 난황색, 난각 두께, 난각 강도의 품질 검사를 실시하였다. 난중, 난백고 높이, Haugh unit, 난황색은 계란 품질 분석기(EMT-5200, Toahoku, Rhythm Co., Ltd, Japan)를 이용하여 측정하였으며, Haugh unit는 난중(W)과 농후 난백고(H)를 측정하여 [100 log(H–(1.7 × W^0.37)+7.57)] 공식에 의하여 계산하여 나타내었다. 난각 두께는 전자 미세두께 측정기(Series 547-360, Mitutoyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. 난각강도측정기(Egg shell force gauge model II, Robotmation Co., Ltd, Japan)를 이용하여 난각 강도를 측정하였다.

산란 종계의 생화학 조성을 분석하기 위하여 실험 마지막 주령의 산란 종계를 처리구 당 10수씩 랜덤 선발하여 익하 정맥에서 혈액을 serum separate tube에 채취하였다. 채취한 혈액은 3,000 rpm, 4°C에서 20분간 원심분리 후 상층액(혈청)을 분리하여 혈청 내 생화학 조성을 혈액분석기(AU480 Chemistry Analyzer, Beckman Coulter Inc., CA, USA)를 이용하여 분석하였다.

혈청 내 스트레스 호르몬 인 corticosterone을 분석하기 위하여 분리한 혈청을 이용하여 실험을 진행하였다. corticosterone 분석은 시판된 Chicken Corticosterone ELISA Kit(Wuhan Fine Biotech Co. Ltd., Wuhan, China)을 사용하여 공급된 설명서에 따라 측정하였다.

산란 종계의 생산성, 계란 품질, 혈액 성상 분석결과들은SAS(2019) 프로그램의 generation Liner Model(GLM) procedure을 이용하였으며, Duncan의 다중 검정을 이용하여 각 처리구 간의 평균값을 95% 신뢰수준에서 유의성을 검정하였다.

산란종계 사료 내 GABA 및 생균제 급여에 따른 생산성 결과는 Table 1에 나타내었다.

산란율은 5와 6주, 전 기간 평균에서 probiotics구가 대조구보다 유의적으로 높은 산란율을 나타내었다(P<0.05). 난중에서는 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 전기간 평균에서 산란량은 probiotics구가 대조구보다 유의적으로 높았다(P<0.05). FCR은 probiotics구가 대조구보다 유의적으로 낮았다(P<0.05). 전체 실험 기간동안 산란율, 산란량 및 FCR은 대조구에 비하여 GABA 및 생균제 급여에서 개선 경향은 보였으나 유의적 차이는 생균제 급여에만 나타났다. 본 연구 결과 생균제 급여의 효과는 단기간 섭취시보다 5주 이상 급여시 나타내는 것으로 사료된다. 단기간 및 장기간 고온 다습한 날씨는 계란 생산과 사료 섭취량에 부정적인 영향을 미친다(Mashaly et al., 2004). 동물의 중추 신경계의 주요 신경전달물질인 GABA는 신경 내분비계에 영향을 주어 영양대사에 영향을 주는 것으로 보고되고 있다(Mashaly et al., 2004). 또한 Zhang et al.(2012a)의 연구에 따르면 계란 생산성과 난중은 25-75 mg/kg 이상의 GABA를 첨가하였을 때 증가하였으며, FCR은 50-75 mg/kg에서 유의적으로 낮은 값을 나타낸 것으로 보고하였으나, 본 연구에서 사료 kg당 50 mg 수준의 GABA를 급여하였을 경우 대조구에 비하여 개선 경향을 보였으나 처리구간 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 산란량도 GABA 급여구와 대조구사이에 유의적인 차이가 없는 본 연구와 유사한 결과를 보였다(Zhang et al., 2012a). Deng et al.(2012) 연구에서는 생균제(B. licheniformis)의 농도 의존적으로 산란량과 사료 섭취량이 유의적으로 개선되었다. Xu et al.(2006)의 연구에서는 일반 온도 조건에서 산란계에서 사육 시 생균제(B. subtilis)를 섭취 시켰을 때 계산 생산량과, 사료 소비량, FCR에서 유의적으로 개선되었다고 보고하였다. Xu et al.(2006)의 연구 결과 환경 스트레스에 심각하게 노출된 가금류에서 생균제 효과가 현저히 나타난다는 사실을 보고하였다. 연구 결과를 살펴보면 스트레스에 따른 융모의 손상으로 소장내 영양소 흡수의 저하되며 생균제의 급여로 장내의 환경이 개선됨으로 생산성이 향상되었다고 보고하였다. Kalavathy et al.(2005)은 20주령 산란계에게 12종 Lactobacillus 혼합 균주를 급여하였을 때 사료효율과 계란 생산량에서 유의적으로 개선되었다고 보고하였다.

GABA 및 생균제 급여에 따른 산란 종계의 계란 품질 결과는 Table 2에 나타내었다. 본 연구에서 난황색, 난각 두께 및 강도가 무처리에 비하여 GABA 및 생균제 급여구가 수치상 다소 증가하는 경향을 보였으나 유의적 차이는 없었다. 일반적으로 난각 두께와 강도는 계란의 저장과 수송을 위해서 중요한 지표이며, 난각의 두께와 강도가 낮으면 계란의 품질과 저장기간이 짧아진다(Puthpongsiriporn et al., 2001). 그리고 난각이 얇은 경우 두꺼운 종란에 비하여 수분 손실이 더 높아 부화율을 저하시키는 주원이 되며, 육용종계를 공시한 연구에서 난각이 얇은 종란에 비하여 두꺼운 종란에서 부화율이 유의적으로 높았다(Roque and Soares, 1994). 또한 난백고 높이는 신선도에 영향을 미치며 저장 기간에도 큰 영향을 미치는 지표이다(Williams et al., 1992). 하지만, 본 연구에서는 난중(54.71∼58.42 g), 난백고 높이(7.44∼7.51 mm), Haugh units(87.00∼87.60), 난황색(6.90∼7.52), 난각 두께(4.05∼4.72 μm), 계란 강도(404.00∼419.00 g/cm²)는 GABA와 생균제 급여로 인한 유의적인 차이를 나타내지 않았다. Zhang et al.(2012a)는 GABA를 25∼100 mg/kg을 산란계에 급여하여 실험을 진행하였으며, 연구 결과 GABA 급여에 따른 난백고 높이, Haugh units, 난황색, 난각 두께의 차이를 나타내지 않았다. 하지만, 계란 강도에서는 50 mg/kg GABA를 급여하였을 때 대조구보다 유의적으로 높은 값을 나타내었다(Zhang et al., 2012a). Haddadin et al.(1996)은 산란계에 Lactobacillus acidophilus 균주를 급여하여 계란 품질을 측정하였으며, 그 결과 난황색, 난각 두께 모두 대조구와 유의적인 차이를 보이지 않았다.

GABA 및 생균제 급여에 따른 산란종계 혈청 내 생화학 조성 결과는 Table 3에 나타내었다. 일반적으로 고온 스트레스 등의 스트레스로 인하여 글루코스, 총 단백질, 알부민, 콜레스테롤 등 혈액 생화학 조성의 변화가 대사 작용을 변화로 인하여 나타나는 것으로 보고되고 있다(Ibrahim et al., 2018). 본 연구 결과 총 콜레스테롤 함량은 88.85∼171.85 mg/dL, 중성지질은 806.66∼1,089.66 mg/dL, 글루코스는 121.16∼243.80 mg/dL, 총 단백질은 4.77∼5.32 mg/dL, AST는 210.74∼242.58 U/L, ALT는 1.08∼1.74 U/L, 칼슘은 22.46∼20.09 mg/dL, 알부민은 1.75∼1.89 g/dL 무기성 인은 4.11∼4.89 mg/dL 범위를 나타내었다. 모든 생화학 분석 항목에서 처리구간의 유의적인 차이를 나타내지 않았다.

Zhang et al.(2012a)의 연구에서 산란계에게 GABA 25, 75, 100 mg/kg을 급여하였을 때 혈청 내 글루코스, 총 단백질, 알부민, 중성지질에서 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 50 mg/kg의 농도에서는 글루코스, 총 단백질에서 대조구보다 유의적으로 높은 값을 나타내었다. Jeong et al.(2020)은 100 mg/kg GABA를 육계에게 급여하였을 때 혈청 내 글루코스, 중성지질, 총 단백질, 칼슘, 인은 대조구와 유의적인 차이를 나타내지 않아, 본 연구와 유사한 결과를 나타내었다. 본 연구에서 혈중 칼슘과 인의 함량은 처리간 차이를 보이지 않았으나 혈중 칼슘과 인의 비율은 4.11∼5.46:1 수준으로 나타났다. 이는 산란계에서는 칼슘의 필요량이 많아서 칼슘과 인의 비율이 6∼7:1 정도가 필요한데 이는 칼슘이 난각 형성에 많이 이용되기 때문으로 사료된다. Zhang et al.(2012b)는 산란계에 Lactobacillus와 Bacillus subtilis을 각각 단일종 또는 두종을 혼합라여 급여하였을 때 총 콜레스테롤 함량은 처리구별 유의적인 차이를 보이지 않았다. Şahan et al.(2021)는 생균제(Enterococcus faecium)를 급여하였을 때 혈청 내 글루코스, 중성지방, 콜레스테롤, 칼슘의 유의적 차이를 보이지 않았다고 보고하였다. 따라서 GABA 및 생균제 급여로 혈청 내 생화학 조성이 변하지 않는 것으로 사료된다.

GABA 및 생균제 급여에 따른 산란종계 혈청 내 corticosterone 함량 결과는 Table 4에 나타내었다. 고온 및 고밀도 사육 등과 같은 스트레스 요인에 노출된 닭에서 스트레스 평가 지표로서 대표적인 것으로 corticosterone 수준을 측정한다 (Mcfarlane and Curtis, 1989). 실험 결과 GABA와 생균제 급여로 인하여 혈청 내 corticosterone 함량이 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 생균제는 혈액 내 corticosterone 방출 호르몬, 부신피질 자극호르몬, corticosterone 수준을 감소시켜 시상하부-뇌하수체-부신을 따라 스트레스 반응을 완화한다(Ait-Belgnaoui et al., 2014). Xu et al.(2006)의 연구에서는 34°C의 고온 스트레스를 받은 산란계 혈청 내 corticosterone이 증가하였으며, 생균제(B. licheniformis)를 급여한 처리구에서 유의적으로 감소하였다고 보고하였다. Jeong et al.(2020)는 육계에게 GABA를 첨가하였을 때 혈청 내 corticosterone 함량에 감소하였다고 보고하여, 본 연구 결과와 유사하였다. Zhang et al.(2012a)는 GABA는 스트레스 반응을 완화하고 면역반응을 증가시킨다고 보고하였다. 따라서 여름철 고온기 산란 종계에 GABA와 생균제를 급여할 경우 corticosterone 수준을 감소시켜 닭의 스트레스를 완화하는 작용을 할 수 있는 것으로 생각한다.