Ⅰ. 서 론

우리나라의 겨울철 답리작 조사료는 주로 이탈리안 라이그라스, 청보리, 호밀 등이 주종을 이루고 있다. 특히 호밀은 토양이 척박하고 추운지역에서 생육이 왕성하여 경기도와 강원도에서 주로 재배하고 있는 대표적인 맥류이다. 호밀은 우리나라 전 지역에서 다양한 작부조합에 응용되기 때문에 양축농가와 경종농가에서 많은 관심이 되고 있으며, 특히, 답리작에서는 벼와의 작부체계로, 밭에서는 옥수수와의 작부체계로 가을에 파종하고 이른 봄에 수확하여 조사료용으로 이용되고 있다(Kwon et al., 2008; Lee and Kim, 1997). 또한 일부 유기작물 생산농가에서는 비료원으로 활용되고 있다(Kim et al., 2012; Song et al., 2010; Jeon et al., 2009). 그러나 호밀은 개화기를 지나게 되면 이탈리안 라이그라스나 청보리에 비해 사료가치가 급격히 저하되기때문에 호밀의 이용성을 높이기 위해 많은 연구자들은 호밀을 사일리지, 유기조사료 및 유기축산물과 연계하여 다양한 측면에서 연구를 수행하였다(Oh et al., 2014; Song et al., 2009; Ju et al., 2009; Ju et al., 2008; Yoon et al., 2007; Kim et al., 2000).

일반적으로 사일리지의 품질은 젖산균의 활성 및 분포에 따라 결정되기 때문에 젖산 생성능력이 우수하고 생육이 왕성한 젖산균을 선발하는 것은 매우 중요하다(Hu et al., 2015; Dogi et al., 2015; Wu et al., 2014; Tohno et al., 2012a,b; Sun et al., 2012; Liu et al., 2012; Pang et al., 2011). 또한 사일리지는 보관 및 유통 부주의로 인하여 사일리지 내 곰팡이가 발생하여 사일리지의 품질을 손상시키기 때문에 곰팡이 억제 젖산균에 대한 관심을 갖기 시작했다(Valan Arasu et al., 2014b; Valan Arasu et al., 2013; Sung et al., 2011; Nelson, 1993; Sebunya and Yourtee, 1990; Smith and Lynch, 1973).

유통활성화에 제한이 됨에 따라 경종농가와 양축농가 그리고 TMR 제조업체에서는 저 수분 사일리지에 관심을 갖기 시작했다. 저수분 사일리지는 수분함량이 50% 내외가 되도록 조절하여 제조하는 저장조사료의 일종으로 일반 사일리지(수분함량 60~65%)와는 구별되나 제조과정은 동일하기 때문에 예건을 통한 수분함량을 낮출 수 있는 환경적인 여건이 조성되면 양축농가나 축산농가에서 다양하게 활용될 것으로 생각된다. 그러나 저 수분 사일리지 제조는 예건 등에 따른 환경적 어려움으로 인하여 이제까지 제조 및 이용이 제한되어 일반 사일리지로 이용되어 왔다.

최근 Park et al. (2015)은 이탈리안 라이그라스의 수분함량에 따른 사일리지의 품질 보고에서 저수분 사일리지의 제조 가능성을 제시하였다. 그러나 저 수분 사일리지는 일반 사일리지와 다르기 때문에 저 수분 조건에서의 사일리지 첨가제의 처리효과에 대한 연구는 거의 수행되지 않았다.

따라서 연구에서는 저 수분 호밀 사일리지의 이용성 및 보존성을 증진시키기 위해서 Ilavenil et al. (2016) 및 Vijayakumar et al. (2015)이 각각 분리 동정한 Pediococcus penticeous KCC-23 및 L. plantarum KCC-24를 이용하여 저 수분 호밀 사일리지의 품질 및 미생물상의 변화를 조사하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 포장시험 및 사일리지 제조

Pediococcus penticeous KCC-23 및 L. plantarum KCC-24 젖산균을 이용한 저 수분 호밀 사일리지 제조 시험은 충남 천안 국립축산과학원 사료작물 재배지에서 2014년에 수행 되었으며 공시초종으로 호밀 ‘곡우’를 이용하여 수행하였다. 종자는 파종적기에 파종하고 관행 방법으로 시비 및 재배한 후 출수기(수분함량 79%)에 수확하여 수분함량이 약 40~44% 정도가 되도록 예건하였다. 사일리지 제조는 Choi et al. (2015)의 방법에 의해 젖산균 첨가제를 처리하여 사일리지를 제조하였다. 그리고 이들 분리된 젖산균은 젖산균 전용배지 MRS 배지를 이용하여 대량 배양한 다음 사일리지 제조에 이용하였다(Choi et al., 2015). 그리고 본 연구에서 이용된 Pediococcus penticeous KCC-23 및 L. plantarum KCC-24의 생리․생화학적 특성 및 곰팡이 억제 등 보고되었다(Ilavenil et al., 2016; Vijayakumar et al., 2015).

2. 사료가치 분석

사일리지의 사료가치는 Choi et al. (2015)의 방법에 의해 분석하였다. 즉, Crude protein (CP)은 AOAC법(1990)에 의해 분석하였고, Neutral detergent fiber (NDF) 및 Acid detergent fiber (ADF) 함량은 Goering 및 Van soest법(1970)으로 분석하였다. In vitro 건물소화율은 Tilley 및 Terry법을 Moore (1970)가 수정한 방법을 이용하였으며, 가소화영양소 총량(total digestible nutrients, TDN)은 88.9-(ADF%* 0.79)에 의해서 산출하였다.

3. 사일리지의 pH 및 유기산 함량 조사

사일리지의 pH와 유기산 성분은 Choi et al. (2015)의 방법에 의해 분석하였다. 즉, pH는 pH meter (HI 9024; HANNA Instrument Inc. UK)를 이용하여 측정하였고 젖산은 0.22㎛ 실린지 필터를 사용하여 여과시킨 다음 HPLC (HP1100. Agilent Co. USA)로 분석하였다. 초산과 낙산 분석은 Gas chromatography (GC-450, Varian Co., USA)를 이용하여 분석하였다. 추출액은 분석에 이용할 때까지 －70℃ 에서 냉동보관 하였다.

4. 사일리지 미생물상 조사

미생물 수는 Choi et al. (2015)의 방법에 의해 조사되었다. 즉, 젖산균은 28°C에서 4일 동안 MRS (de Man, Rogosa and Sharpe) 배지에서 배양하였으며, 효모는 3M petrifilm (3M Microbiology Products, St.Paul, USA)에서, 곰팡이는 Potato Dextrose agar (PDA)를 이용하여 28°C에서 4일 동안 배양한 후 계수화 하였다.

5. 통계분석

본 시험에서는 Windows 용 SPSS/PC (Statistical Package for the Science, ver 12.0. USA) 통계프로그램을 이용하여 모든 결과를 분석(One-way ANOVA) 하였으며 최소유의성을 검정은 P-value가 0.05로 평가하였다.

Ⅲ. 결 과

1. 저 수분 호밀 사일리지의 사료가치 변화

저 수분 호밀 사일리지 제조시 사료가치를 조사한 결과는 Table 1과 같다. 저 수분 사일리지의 조단백질, ADF, NDF 및 TDN 함량은 젖산균 KCC-23 및 KCC-24 접종 유무에 관계없이 비슷한 수준을 보였다. 그리고 in vitro 건물 소화율도 비슷한 수준을 보였다.

2. 저 수분 호밀 사일리지의 pH 및 유기산 함량 변화

저 수분 호밀 사일리지의 pH와 유기산 함량은 Table 2에 나타낸 바와 같다. 젖산균 KCC-23 및 KCC-24 접종구는 대조구 보다 pH의 감소가 현저하게 나타났다(p<0.05). 사일리지의 젖산함량은 무접종구에 비해 KCC-23 및 KCC-24 접종구에서 증가되었으며(p<0.05), 또한 초산 및 낙산함량도 전산균 접종구에서 현저하게 감소되었다(p<0.05). 그리고 사일리지 등급은 대조구에서는 양호 등급이 나왔으나 KCC-23 및 KCC-24 접종함으로써 우수 등급으로 증가되었다.

Park et al. (2015)은 이탈리안 라이그라스의 수분함량에 따른 사일리지의 품질 보고에서 수분함량이 감소됨에 따라 pH는 증가되고 젖산 함량이 현저하게 감소되었다고 하였는데, 본 연구의 결과에서는 수분함량 40~44% 내외에서도 KCC-23 및 KCC-23 접종함으로써 사일리지의 pH는 대조구에 비해 현저하게 감소되었고 또한 젖산 함량도 현저하게 증가되는 현상을 보였기 때문에 저 수분 사일리지 제조시 젖산균 첨가는 매우 중요하다고 생각되며 젖산균 첨가에 대한 다양한 연구 접근이 필요할 것으로 보여진다.

3. 저 수분 호밀 사일리지의 미생물상 변화

저 수분 호밀 사일리지 내 미생물상 변화를 조사하였는데 그 결과는 Table 3에서 보는바와 같다. 젖산균 KCC-23 및 KCC-19 접종구에 의해 저 수분 사일리지의 젖산균수는 현저하게 증가하였으나 효모는 현저하게 감소가 나타났다 (p<0.05). 그러나 곰팡이는 103 CFU/g에서 관찰되지 않았다.

Ⅳ. 고 찰

우리나라의 강원도와 경기도는 조사료를 확보하기 위해 추위에 강한 호밀을 재배하여 사일리지로 이용하고 있으며, 많은 연구자들은 고품질 사일리지를 제조하기 위해서 젖산균 접종의 중요성을 보고하였다(Choi et al., 2014a,b; Ilavenil et al., 2014; Valan Arasu et al., 2014a; Choi et al., 2011a,b). Kennedy et al. (1989)은 젖산균 첨가로 섬유소 함량이 영향을 받는다고 하였으나 Dewar et al. (1963)은 젖산균은 섬유소 분해효소를 생성하지 않기 때문에 섬유소 함량에 영향을 주지 않는다고 하였는데 본 연구의 결과에서는 섬유소 함량의 차이는 나타나지 않았다. 이러한 원인은 본 균주는 저 수분 호밀 사일리지 제조시 섬유소 분해능에 대한 활성이 약한 것으로 보이며 이들 균주에 대한 지속적인 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.

많은 연구자들은 사일리지 제조시 젖산균을 첨가함으로써 산도를 낮아진다고 하였으나(Keady and Steen, 1994; Mayne, 1990), 저 수분 조건에서의 젖산균 첨가제의 필요성에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있는 실정이다. 또한 사일리지의 젖산균의 접종은 사일리지의 발효품질 개선, 저장성 향상 및 개봉 후도 호기적 안정성에 영향을 미치기 때문에 반드시 고려해야 한다(Amanullah et al., 2014; Valan Arasu et al., 2014a,b; Kang et al., 1999; Anderson et al., 1989). 최근 Park et al. (2015)은 젖산균 무접종 및 수분함량에 따른 이탈리안 라이그라스 사일리지 제조 연구에서 저 수분 상태(40~30%)의 발효품질은 일반 사일리지 수분함량(60%) 보다 현저히 낮은 것으로 보고하였는데 이는 저 수분 사일리지 제조 시 젖산균을 접종하지 않았기 때문에 사일리지 발효가 활발하게 이루어지지 않는 것으로 생각된다. 본 연구의 결과에서 보는 바와 같이 저 수분 상태에서도 사일리지의 발효 품질이 좋은 것은 젖산균의 접종에 기인된 것으로 생각되며 저 수분 조건에서 젖산균 접종에 대한 다양한 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.

일반 사일리지의 경우 젖산균 첨가에 대한 효과는 확실하게 나타나지만 저 수분 사일리지의 경우 젖산균 첨가효과에 대한 연구가 거의 이루어지지 않았지만 본 연구에 이용된 젖산균 KCC-23 및 KCC-24는 저 수분 상태에서도 양질의 사일리지 품질을 유지하는 것으로 나타났다.

본 연구의 결과에서 보는 바와 같이 저 수분 호밀 사일리지 제조시 KCC-23 및 KCC-24 접종에 의해 젖산함량이 향상되는 경향을 보였으며 pH는 감소되었다. 또한 젖산균수는 증가되었는데 이는 KCC-23 및 KCC-24가 호밀의 영양소원을 이용하여 많은 양의 젖산을 생성하는 것으로 해석된다. 이처럼 젖산균 KCC-23 및 KCC-24은 젖산함량을 증가시키고 젖산균의 증식을 유도하기 때문에 저 수분 및 일반 사일리지 제조를 위한 첨가제로써 이용성이 높을 것으로 생각된다.

Ⅴ. 요 약

본 연구에서는 호밀을 이용하여 사일리지 제조시 P. penticeous KCC-23 및 L. plantarum KCC-24를 접종하여 사일리지의 품질 및 미생물상의 변화를 조사하였다. 젖산균 접종 유무에 관계 없이 호밀 사일리지의 사료가치는 크게 변화되지 않았다. 그리나 유산 함량은 젖산균 접종구가 현저하게 높은 경향을 보였으나 초산과 낙산은 젖산균 접종구가 약간 낮아지는 경향을 보였다. 젖산균 분포는 젖산균 접종구에서 현저하게 높았으며 효모는 현저하게 감소되었다. 그러나 곰팡이는 103 CFU/g에서 관찰되지 않았다. 이상의 결과를 요약해 보면 저 수분 호밀 사일리지 제조시 KCC-23 및 KCC-24 접종에 의해 사일리지의 품질이 향상되었다.