국내 배합사료 원료곡물은 대부분 수입에 의존하여 국제 곡물가 상승에 따른 사료비 급증으로 농가경영이 갈수록 어 려워지고 있으며, 우리나라 곡물자급자급률은 ‘12년 22.6% 를 기록하여 사상 최저수준으로 떨어졌다. 최근 배합사료 가격상승에 대한 대책으로 농산부산물 활용에 대한 연구가 이뤄지고 있으나 대체 가능성에 대한 연구가 대부분이며 활 용성 또한 미흡한 실정이다.
동계작물인 보리와 밀은 겨울철 유휴지를 활용하여 생산 이 용이하고, 52~72%의 전분을 함유하고 있으며(Chang et al., 2006), 옥수수보다 단백질 및 전분의 소화율이 더 높다 (McAllister et al., 1993). 또한 보리와 옥수수 곡실의 가소 화에너지 함량은 각각 3,097과 3,484 cal/kg이었고, 옥수수 를 80%까지 대체해도 일당증체량의 통계적인 유의성은 없 었다고 보고하였다(Jeng et al., 1987). 보리를 비육말기 돼 지 사료 내 급여 시 등지방두께 감소효과가 있고(Bell & Keith, 1993), 밀은 우리나라에서 사료용으로 매년 250만톤 정도 를 수입을 하고 있는 실정이다. 특히 맥류 곡실을 발효시킨 발효사료는 장 내 락토바실러균의 증가와 유해미생물의 감 소를 확인할 수 있었고(Van winsen et al., 2001), 기호성 향 상 및 면역력 강화에도 효과가 있는 것으로 나타났다(Canibe & Jensen, 2007). 이렇듯 맥류 곡실은 배합사료 원료의 일 부를 대체 할 수 있을 뿐만 아니라 발효를 시킨 발효사료의 조제는 소화율 향상은 물론 건강 기능성까지도 기대할 수 있었다. 곡실발효사료에 대한 연구는 주로 알곡 수확 후 물 을 첨가하여 액상 혹은 고체상의 발효사료를 조제하였는데, 이렇게 조제하면 알곡수확 후 저장을 위한 건조 시 비용이 들 뿐만 아니라 발효에 필요한 수분을 제공하기 위해 물을 첨가해야 하는 번거로움이 있다. 또한 발효사료를 만드는데 이용되는 맥류의 알곡이 국내산이 아닌 수입산으로 조제될 수 있는 우려도 따른다.
따라서 본 연구는 국내산 맥류 곡실을 이용하여 발효사료 를 조제하기 위하여 맥류알곡의 수확시기에 따른 수분함량 을 조사하고, 발효사료 조제를 위한 적정 수확시기 및 수확 시기별 곡실 발효사료의 발효품질을 평가하고자 실시하였다.
재료 및 방법
재배 및 곡실발효사료 조제
본 시험은 2012년 10월부터 2014년 10월까지 2년간 전 북 익산에 소재한 국립식량과학원에서 실시하였다. 파종양 식은 휴폭 150 cm, 파폭 120 cm, 휴장 6 m에 휴립광산파를 하였으며, ha당 파종량은 220 kg이었다. 시비량은 표준시비 량인 ha당 N2 94 kg, P2O5 75 kg, K2O 40 kg를 기준으로 하였는데, 이 중 질소는 기비로 40%, 추비로 60%로 분시하 였으며, 인산과 칼리는 전량 기비로 시용하였다. 출수일은 영양보리 4월 24일, 새쌀보리 4월 22일, 금강밀 4월 25일이 었다. 수확은 영양보리와 새쌀보리는 출수 후 30, 35, 40일, 금강밀은 출수 후 35, 40, 45일로 나뉘어 3차례씩 실시하였 다. 곡실발효사료는 맥종 모두 각 수확시기에 맞춰 20L 플 라스틱 시험용 사일로를 이용하여 조제하였고, 첨가제로 시 판용 ‘청미락토’ 발효제를 제조 시에 정량을 골고루 뿌려주 었으며, 이를 약 90일간 발효시킨 후 분석에 사용하였다. 모 든 작물의 병해충 및 잡초는 기본방제를 기준으로 하였으 며, 기타 재배 및 생육조사 등은 국립식량과학원 표준재배 법(NICS, 2010)과 농업과학기술 연구조사분석기준(RDA, 2012)에 의하여 실시하였다.
사료가치 분석
분석용 시료는 각 품종별로 수확시기 및 발효곡실 개봉당 일 300~500 g의 시료를 취하여 60℃ 순환식 건조기에 72시 간 이상 건조한 후 건물 중량을 칭량하여 건물함량을 산출 한 다음 이를 분쇄기로 분쇄하여 분석에 이용하였다. 시료 의 일반성분 분석은 AOAC (1995)에 준하여 조단백질은 Micro Kjeldahl법, 조섬유는 산·염기분해법, 조지방은 Soxhlet's 추출법, 조회분은 직접회화법으로 측정하였다. 축종별 TDN 함량은 사료공정서(MAFRA, 2011)에 준하여 TDN=DCP+ DNFE+DCF+DEE×2.25로 산출하였다.
곡실발효사료의 pH 및 유기산 분석
pH는 시료 10 g에 3차 증류수 100 ml를 넣고 4℃로 맞춘 shaking incubator에 넣어 24시간 추출시킨 후 상층액을 취 하여 측정하였다. 유기산은 pH에서와 같은 방법으로 상층 부를 취한 후 여과지(Whatman No. 2)로 여과를 거친 후 다 시 0.45 μm syringe 필터로 최종 여과를 거친 후 HPLC를 이용하여 분석하였다. 유기산의 분석조건은 Table 1과 같다.
통계분석
이 실험에서 얻어낸 데이터는 SAS Ver. 9.1 program (2002)을 이용하여 분산분석을 실시하였으며, Duncan's multiple range test에 의하여 5% 유의수준에서 처리구간의 통계적인 차이를 구명하였다.
결과 및 고찰
맥종별 수확시기에 따른 수분함량 변화
맥종별 수확시기에 따른 수분함량의 변화는 Fig. 1과 같 다. 발효에 중요한 요인인 수분함량은 수확시기가 늦어짐에 따라 감소하는 경향을 보였다. 영양보리와 새쌀보리는 출수 후 30일에 수분함량이 각각 53.9%, 51.6%이었으며, 출수 후 35일에는 43.5%, 34.9%, 출수 후 40일에는 32.2%, 22.9%이 었다. 금강밀은 출수 후 35일에 수분함량이 48.8%이었고, 출수 후 40일에는 43.2%, 출수 후 45일에는 37.8%이었다. 영양보리, 새쌀보리는 출수 후 40일, 금강밀은 출수 후 45 일에서 40% 미만의 수분을 나타냈다. Seog et al. (1993)은 겉보리에서 출 수 초기에는 65~70% 정도로 수분함량이 높 았으나 성숙됨에 따라 점차 감소하여 완숙기인 출수 후 43 일에는 20% 정도를 나타내었다고 보고하였고, Ju et al. (2007)도 출수 후 일수에 따른 새쌀보리와 흰찰쌀보리의 수 분함량은 완숙기에 가까워 질수록 감소하는 경향을 보였고, 출수 후 34일에는 약 45%의 수분함량을 나타내었다고 보 고하여 본 연구결과와 비슷한 결과를 보였다.
맥종별 수확시기에 따른 생육특성 및 수량
맥종별 수확시기에 따른 생육특성 및 수량성은 Table 2와 같다. 수장과 일수립수는 영양보리, 새쌀보리, 금강밀 모두 수확시기에 따른 차이는 없었다. 이삭비율과 천립중은 맥종 별 모두 출수 후 일수가 경과됨에 따라 높아지는 경향을 보 였는데, 영양보리와 새쌀보리는 출수 후 30일에 이삭비율과 천립중이 각각 51.4%, 47.3%와 26.3 g, 22.9 g이었고, 출수 후 35일에는 각각 55.0%, 51.4%와 27.2 g, 26.1 g이었으며, 출수 후 40일에는 각각 56.3%, 60.5%와 29.1 g, 27.2 g이었 다. 밀은 출수 후 35일에 이삭비율과 천립중이 34.2%, 29.1 g이었고, 출수 후 40일에는 54.5%, 34.1 g이었으며, 출수 후 45일에는 63.2%, 35.6 g이었다. 알곡수량은 맥종 모두 수확시기가 늦어질수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였 다(p<0.05). 영양보리와 새쌀보리는 출수 후 30일에 각각 320 kg/ha, 333 kg/ha이었고, 출수 후 35일에는 각각 385 kg/ha, 392 kg/ha이었으며, 출수 후 40일에는 각각 435 kg/ha, 467 kg/ha이었다.
Table 2.
Growth characteristics and yield of winter cereal grain at different harvesting time.
| Species | Harvesting time* | Spike length (cm) | No of grain/Spike | Spike wt ratio (%) | Yield (kg/10a) | 1000 grain wt (g) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Barley (Youngyang) | 30 | 5.0 | 61 | 51.4 | 320c | 26.3 |
| 35 | 4.9 | 60 | 55.0 | 55.0 | 27.2 | |
| 40 | 5.2 | 60 | 56.3 | 435a | 29.1 | |
| Mean | 5.0 | 60 | 54.2 | 380 | 27.5 | |
| Barley (Seassal) | 30 | 5.0 | 55 | 47.3 | 333c | 22.9 |
| 35 | 5.2 | 60 | 51.4 | 392b | 26.1 | |
| 40 | 5.1 | 59 | 60.5 | 467a | 27.2 | |
| Mean | 5.1 | 58 | 53.1 | 397 | 25.4 | |
| Wheat (Gumgang) | 35 | 8.7 | 35 | 34.2 | 335c | 29.1 |
| 40 | 8.7 | 37 | 54.5 | 482b | 34.1 | |
| 45 | 8.6 | 35 | 63.2 | 548a | 35.6 | |
| Mean | 8.7 | 36 | 50.6 | 455 | 32.9 |
수확시기에 따른 곡실사료의 발효 전 후 사료가치
맥종별 수확시기에 따른 곡실사료의 발효 전 후 사료가치 는 Table 3과 같다. 조단백질 함량은 영양보리, 새쌀보리, 금강밀이 수확시기별로 11~14% 수준이었고, 조지방함량은 2.0~2.5%, 조섬유함량은 2.2~7.5%, 조회분함량은 2.0~3.0%, 가용무질소물함량은 65~70% 수준을 나타냈다. 수확시기가 늦어질수록 맥종 모두 조단백질 함량은 높아지는 경향을 보 였고, 조섬유함량은 낮아지는 경향을 보였으며, 조지방과 조회분 함량은 비슷하거나 약간 낮아지는 경향을 보였지만 통계적인 유의성은 없었다. Kim et al. (2012)는 청보리 곡 실의 조단백질 함량은 11~13%, 조지방 함량은 1.8~2.2%, 조섬유 함량은 6.2~6.9%, 조회분 함량은 2.3~2.7%라고 보 고하여 본 연구결과와 비슷한 결과를 보였다. Choe & Youn (2005)는 보리의 경우 단백질 함량은 8~10%, 지방함량은 0.9~1.1%, 조섬유 함량은 0.65~0.75%, 당질 함량은 77~79% 이고, 밀의 경우 단백질 함량이 10.3~10.8%, 지방 함량이 0.7~1.3%, 회분 함량이 1.8~2.1%, 조섬유 함량은 2.0~2.3% 로 분석되었다고 보고하여 본 연구결과보다는 다소 낮은 값 을 보였다. Lee et al. (2002)는 밀의 단백질 함량은 품종 및 생육기간 중 환경에 따라 대략 6~20%까지 변이를 보인다 고 보고하여 맥류의 일반성분은 품종 및 재배조건에 따라 영향을 많이 받으며, 본 연구결과에 따르면 품종 모두 출수 후 30~40까지는 유의적인 차이는 나타나지 않는다는 것을 알 수 있다. 축종별 가소화영양소 총량은 겉보리는 출수 후 35일에서 가장 높았고, 쌀보리와 밀은 각각 출수 후 40일, 출수 후 45일에서 높았으나 유의적인 차이는 없었다. 맥종 별로 비교하여 보면 금강밀>새쌀보리>영양보리 순이었고, 축종별로 비교하여 보면 소>돼지>닭 순으로 나타났다. 곡 실사료의 발효 전후의 사료가치를 비교하여 보면, 일반성분 들이 발효를 거친 후 약간 증가되는 경향은 있었지만 유의 적인 차이는 나타나지 않았다. 따라서 맥류의 곡실을 발효 시켜 사용하여도 사료가치 면에서는 문제없는 것으로 판단 된다.
Table 3.
Changes in feeding value of winter cereal grain between before and after ensiling at different harvesting time.
| Species | Harvesting time (Day after heading) | CP* | EE | CF | CA | NFE | TDN | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Chicken | Pigs | Cattle | ||||||||
| Before ensiling | Barley (Youngyang) | 30 | 11.1 | 2.5 | 7.5 | 3.1 | 66.9 | 74.9 | 77.9 | 82.5 |
| 35 | 12.6 | 2.4 | 5.2 | 3.0 | 67.8 | 76.3 | 79.3 | 83.5 | ||
| 40 | 13.3 | 2.5 | 5.8 | 3.0 | 66.4 | 75.9 | 78.8 | 83.1 | ||
| Barley (Seassal) | 30 | 11.9 | 2.0 | 2.4 | 3.3 | 71.4 | 77.8 | 80.7 | 84.6 | |
| 35 | 12.3 | 2.2 | 2.4 | 3.3 | 70.8 | 78.0 | 80.8 | 84.7 | ||
| 40 | 13.4 | 2.2 | 2.3 | 2.6 | 70.4 | 78.1 | 81.0 | 84.8 | ||
| Wheat (Gumgang) | 35 | 12.9 | 2.3 | 3.8 | 2.8 | 69.1 | 80.7 | 88.8 | 87.9 | |
| 40 | 13.3 | 2.0 | 3.4 | 2.5 | 69.8 | 80.9 | 89.2 | 88.1 | ||
| 45 | 13.8 | 2.0 | 2.2 | 2.1 | 71.0 | 82.2 | 90.3 | 89.0 | ||
| After ensiling | Barley (Youngyang) | 30 | 12.9 | 2.6 | 7.6 | 3.1 | 65.0 | 74.8 | 77.8 | 82.2 |
| 35 | 13.2 | 2.4 | 7.0 | 2.8 | 65.6 | 75.3 | 78.3 | 82.6 | ||
| 40 | 13.8 | 2.5 | 5.9 | 2.9 | 66.0 | 76.0 | 78.9 | 83.1 | ||
| Barley (Seassal) | 30 | 12.3 | 2.5 | 3.8 | 2.3 | 70.1 | 78.1 | 80.9 | 85.1 | |
| 35 | 13.7 | 2.4 | 3.5 | 2.4 | 69.0 | 78.0 | 80.8 | 84.8 | ||
| 84.8 | 14.4 | 2.2 | 3.0 | 2.9 | 68.4 | 77.7 | 80.5 | 84.4 | ||
| Wheat (Gumgang) | 35 | 13.4 | 2.4 | 5.7 | 2.7 | 66.8 | 79.5 | 87.9 | 87.3 | |
| 40 | 14.2 | 2.1 | 4.3 | 2.5 | 67.9 | 80.4 | 88.6 | 87.8 | ||
| 45 | 14.3 | 2.2 | 3.2 | 1.9 | 69.3 | 81.7 | 89.9 | 88.8 | ||
수확시기에 따른 발효곡실의 발효품질
수확시기에 따른 발효곡실의 발효품질은 Table 4와 같다. 공시한 맥종 모두 수확시기가 늦어질수록 pH는 높아지고, 젖산함량은 유의적으로 낮아지는 경향을 보였다(p<0.05). 초산함량은 맥종 모두 수확시기에 따른 차이를 나타내지 않 았고, 낙산은 검출되지 않았다. Charmley (2000)는 사일리 지의 발효는 수분, 가용성탄수화물, 박테리아 종류, 밀봉상 태 등 요인과 관련된다고 보고하였고, Heo et al. (2005)은 맥류에서 수잉기부터 황숙기까지 수확시기가 늦어질수록 가용성탄수화물의 함량은 감소한다고 보고하였다. 또한 사 일리지 제조 시 건물함량이 높을수록 사일리지의 pH가 높 아진다고 보고하였는데, 이 연구에서 수확시기가 늦어질수 록 건물함량이 높아지고, 수분과 가용성탄수화물의 함량 낮 아지면서 곡실발효사료 내의 pH가 높아지고 젖산함량이 낮 아지는 결과를 초래한 것으로 생각된다. 보리에서 출수 후 30, 35일에서는 양호한 발효품질을 나타냈지만, 출수 후 40 일에서는 영양보리와 새쌀보리의 발효가 안정적으로 진행 되지 못한 양상을 보였는데, 이는 영양보리의 수분함량이 30%정도, 새쌀보리는 25%미만으로 안정적인 발효가 진행 되기에는 부족한 수분함량인 것으로 생각된다. 금강밀은 출 수 후 35, 40, 45일에 모두 양호한 발효품질을 나타냈다.
Table 4.
Change of pH and organic acid content according to different harvesting time of winter cereal grain silage
| Species | Harvesting time (Day after heading) | Moisture content (%) | pH | Organic aicd (%, DM) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Lactic | Acetic | Butyric | ||||
| Barley (Youngyang) | 30 | 54.9 | 4.0 | 4.46a | 0.33 | - |
| 35 | 45.1 | 4.1 | 2.74b | 0.44 | - | |
| 40 | 30.9 | 4.3 | 1.72c | 0.55 | - | |
| Barley (Seassal) | 30 | 49.3 | 3.9 | 4.11a | 0.44 | - |
| 35 | 35.3 | 4.3 | 2.31b | 0.66 | - | |
| 40 | 23.5 | 4.5 | 1.48c | 0.53 | - | |
| Wheat (Gumgang) | 35 | 48.2 | 3.8 | 5.34a | 0.59 | - |
| 40 | 42.5 | 4.1 | 2.56b | 0.63 | - | |
| 45 | 34.6 | 4.2 | 2.34b | 0.25 | - | |
적 요
이 연구는 맥류 곡실발효사료 조제를 위한 적정 수확시기 및 수확시기별 곡실 발효사료의 발효품질을 평가하기 위하 여 실시하였다. 그 결과, 알곡의 수분함량은 수확시기가 늦 어짐에 따라 감소하는 경향을 보였고, 이삭비율과 천립중은 맥종별 모두 출수 후 일수가 경과됨에 따라 높아지는 경향 을 보였다. 알곡수량은 맥종 모두 수확시기가 늦어질수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다(p<0.05). 조단백질 함 량은 수확시기가 늦어질수록 맥종 모두 높아지는 경향을 보 였고, 조섬유함량은 낮아지는 경향을 보였으며, 조지방과 조회분 함량은 비슷하거나 약간 낮아지는 경향을 보였지만 통계적인 유의성은 없었다. 곡실사료의 발효 전후 사료가치 를 비교하여 보면, 일반성분들이 발효를 거친 후 약간 증가 되는 경향은 있었지만 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 발효품질 면에서는 공시한 맥종 모두 수확시기가 늦어질수 록 pH는 높아지고, 젖산함량은 유의적으로 낮아지는 경향 을 보였다(p<0.05). 초산함량은 맥종 모두 수확시기에 따른 차이를 나타내지 않았고, 낙산은 검출되지 않았다. 따라서 수량과 발효품질을 고려할 때, 맥류 곡실사료 조제를 위해 서는 겉보리과 쌀보리는 출수 후 35일, 밀은 출수 후 40~45 일에 수확하는 것이 적당한 것으로 판단된다.
