분만 전?후 암소와 송아지 사료에 대한 영양 강화 및 유전 능력의 차이가 거세한우의 성장 및 도체 특성에 미치는 영향 = Effect of Nutritional Enhancement for Peripartum Cow and Calf Feeds and Genetic Potential Differences on Growth Performance and Carcass Traits in Hanwoo Steers

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 분만 전‧후 한우 암소 및 송아지에 대한 영양대사각인과 유전 능력이 거세한우의 성장, 혈장 대사물질 및 도체 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행되었다. 시험구 배치는 각각 관행 영양 수준의 배합사료(조단백질 13.5% 및 TDN 70.5%)와 영양강화 배합사료(조단백질 18% 및 TDN 72.5%)를 급여하는 한우 암소로부터 태어난 한우 송아지 85두를 관행 영양 수준의 송아지용 배합사료(조단백질 17% 및 TDN 69.5%)를 급여하는 대조구(45두)와 영양강화 송아지용 배합사료(조단백질 21.5% 및 TDN 72.5%)를 급여하는 처리구(40두)의 2처리로 하였다. 송아지는 생후 6개월령에 유전 능력 분석을 통해 육질형 그룹(44두)과 육량형 그룹(41두)으로 구분하였으며, 생후 7개월령부터 30개월령(출하)까지는 동일한 영양 수준의 배합사료와 조사료를 급여하였다.
배합사료의 영양강화를 통한 대사각인은 송아지 생시 및 생후 6개월령 체중을 증가시키는 효과를 보였지만(p < 0.01), 전 기간(생시–생후 30개월령) 일당증체량에서는 영양 수준 그룹 간 통계적으로 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 전 기간 건물 섭취량은 관행 영양 그룹에 비해 영양 강화 그룹에서 낮았으며(p < 0.05), 이에 따라 사료요구율은 관행 영양 그룹에 비해 영양 강화 그룹에서 개선되는 경향을 보였으나 통계적으로 유의미한 차이는 인정되지 않았다.
모든 생후 월령에서 에너지 혹은 지질 대사 관련 혈장 대사물질(glucose, NEFA, cholesterol 및 triglyceride) 농도는 영양 수준 그룹 간 통계적으로 유의미한 차이는 없었으며, 분만 전․후 영양 강화에 따른 영향은 전반적으로 제한적인 양상을 보였다. 대부분의 생후 월령에서 단백질 대사 관련 혈장 대사물질 농도는 영양 수준 그룹 간 유의미한 차이는 없었지만, 생후 30개월령의 혈장 total protein, 18 및 30개월령의 albumin, 24 및 30개월령의 BUN, 30개월령의 creatinine 농도는 관행 영양 그룹에 비해 영양 강화 그룹에서 높았다(p < 0.05). 미네랄 혹은 간 기능 대사 관련 혈장 대사물질 농도는 전반적으로 생리적 범위 내에서 안정적으로 유지되었으며, 혈장 calcium 및 phosphorus 농도의 영양 수준 그룹 간 차이는 없었고, 혈장 magnesium 농도는 생후 24 및 30개월령에서만 관행 영양 그룹에 비해 영양 강화 그룹에서 높았다(p < 0.05). 생후 6개월령의 혈장 AST 농도와 생후 24개월령의 혈장 GGT 농도는 관행 영양 그룹에 비해 영양 강화 그룹에서 낮았지만(p < 0.05), 이후 생후 월령에서 ALT 및 GGT를 포함한 간 기능 관련 혈장 대사물질 농도는 영양 수준 그룹 간 통계적으로 유의미한 차이는 관찰되지 않았다.
배합사료의 영양 수준이 도체중, 등심단면적, 등지방두께 및 육량지수와 같은 육량 형질과 근내지방도, 육색, 지방색, 조직감 및 성숙도와 같은 육질 형질에 유의미한 영향을 미치지 않았지만, 육질 1++ 등급 출현율은 관행 영양 그룹에 비해 영양 강화 그룹에서 높은 경향을 보였다. 채끝의 수분, 조단백, 조지방, 조회분, pH, 보수력 및 표면 육색의 영양 수준 그룹 간 차이 없었지만, 가열감량은 관행 영양 그룹에 비해 영양 강화 그룹에서 낮았고(p < 0.05), myoglobin 함량은 영양 강화 그룹에서 높았다(p < 0.05).
유전 능력 측면에서, 생시, 생후 6 및 12개월령 체중은 육질형 그룹에 비해 육량형 그룹에서 높았고(p < 0.05), 전 기간(생시–생후 30개월령) 일당증체량도 육질형 그룹에 비해 육량형 그룹에서 높은 경향을 보였으나 통계적으로 유의미한 수준에는 이르지 않았다. 생후 13–30개월령의 건물 섭취량은 육질형 그룹에 비해 육량형 그룹에서 높았으며(p < 0.01), 생후 7–12개월령의 사료요구율은 육질형 그룹에 비해 육량형 그룹에서 낮았다(p < 0.05).
대부분의 생후 월령에서 에너지 혹은 지질 대사 관련 혈장 대사물질 농도의 유전 능력 그룹 간 차이는 없었지만, 생후 12개월령의 혈장 NEFA 농도는 육량형 그룹에 비해 육질형 그룹에서 낮게 나타났고(p < 0.05), 일부 생후 월령에서 혈장 NEFA 및 triglyceride 농도의 유전 능력 그룹 간 경향적인 차이가 관찰되었다. 모든 생후 월령에서 단백질 대사와 관련된 혈장 total protein, albumin, BUN 및 creatinine 농도는 유전 능력 그룹 간 유사한 수준을 보였으며, 미네랄 혹은 간 기능 대사 관련 혈장 calcium, phosphorus 및 AST 농도 역시 유전 능력의 영향은 크지 않았지만, 생후 24개월령의 혈장 magnesium 농도는 육량형 그룹에 비해 육질형 그룹에서 낮았으며(p < 0.05), 생후 12개월령의 혈장 ALT 농도는 육량형 그룹에 비해 육질형 그룹에서 높았고(p < 0.05), 혈장 GGT 농도는 육량형 그룹에 비해 육질형 그룹에서 낮았다(p < 0.05).
유전 능력이 도체중, 등심단면적, 등지방두께 및 육량지수와 같은 육량 형질에 미치는 영향은 전반적으로 제한적이었지만, 육량형 그룹에 비해 육질형 그룹에서 근내지방도와 육질 1++등급 출현율은 높은 경향을 보였다. 반면 지방색과 조직감은 육질형 그룹에 비해 육량형 그룹에서 높은 경향을 보였고, 성숙도는 육량형 그룹에 비해 육질형 그룹에서 낮게 나타났다(p < 0.05). 채끝의 일반 성분, pH, 보수력 및 표면 육색의 유전 능력 그룹 간 차이는 적었지만, CIE a* 값은 육질형 그룹에 비해 육량형 그룹에서 높았고(p < 0.05), myristic acid 및 stearic acid를 포함한 일부 지방산 조성의 유전 능력 그룹 간 차이가 관찰되었다.
따라서, 본 연구의 결과에서 분만 전‧후 영양 강화를 통한 영양대사각인이 송아지의 성장과 일부 도체성적 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 한편, 송아지의 유전 능력에 따른 성장 및 도체 성적의 차이가 부분적으로 관찰되었으나 보다 명확한 효과를 규명하기 위해서는 유전 능력별로 사료의 영양 수준과 급여 전략을 차별화한 후속 연구가 요구된다. 향후에는 거세한우의 사육 목표(성장 및 사료 효율 우선 혹은 근내지방도 우선)에 따라 영양 수준과 유전 능력을 독립적이면서도 정밀하게 조정하는 체계적인 사양관리 전략이 필요할 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigated the effects of prenatal and postnatal nutritional metabolic imprinting and genetic potential in Hanwoo cows and their calves on the growth performance, plasma metabolites, and carcass traits of Hanwoo steers. Eighty-five Hanwoo calves-born from cows fed either a conventional concentrate (crude protein [CP] 13.5% and total digestible nutrients [TDN] 70.5%) or a nutrient-enriched concentrate (CP 18% and TDN 72.5%) were assigned to two treatments. The control group (n = 45) received a calf starter concentrate with a conventional nutritional level (CP 17% and TDN 69.5%) and the treatment group (n = 40) received a nutrient-enriched calf starter concentrate (CP 21.5% and TDN 72.5%). At 6 months of age, the calves were classified into quality-type (n = 44) and a yield-type (n = 41) groups based on their genetic potential. From 7 months of age until slaughter at 30 months, all steers were maintained on an identical dietary regimen of concentrate and roughage.
Nutritional metabolic imprinting, achieved through nutrient-enriched concentrate feeding significantly increased body weight (BW) at birth and at 6 months of age (p < 0.01). However, the average daily gain (ADG) across the entire period (birth to 30 months) did not differ significantly between nutritional level groups. Dry matter intake (DMI) was lower in the nutrient-enriched group compared to the conventional nutrition group (p < 0.05). Consequently, the feed conversion ratio (FCR) showed a positive tendency toward improvement in the nutrient-enriched group, although this difference was not statistically significant.
Across all ages, the concentrations of plasma metabolites related to energy or lipid metabolism (glucose, non-esterified fatty acids [NEFA], cholesterol, and triglycerides) showed no significant differences between nutritional groups, indicating that the overall impact of prenatal and postnatal nutrient enrichment was limited. While protein metabolism markers did not differ significantly between nutritional level groups for most of the study, age-specific elevations were observed at the end of the trial (p < 0.05). Specifically, they included plasma total protein (at 30 months), plasma albumin (at 18 and 30 months), plasma blood urea nitrogen (BUN) (at 24 and 30 months), and plasma creatinine (at 30 months). Regarding mineral status and liver function, metabolites generally remained within physiological reference ranges. Plasma calcium and phosphorus concentrations showed no differences between nutritional level groups, whereas plasma magnesium concentration was higher in the nutrient-enriched group at 24 and 30 months (p < 0.05). Similarly, while plasma aspartate aminotransferase (AST) at 6 months and plasma γ-glutamyl transferase (GGT) at 24 months were lower in the nutrient-enriched group (p < 0.05), no significant differences in liver function markers including ALT and GGT were detected at subsequent time points.
Dietary nutritional levels did not have significant effects on carcass yield traits including carcass weight, rib eye area, backfat thickness, and yield index, nor carcass quality traits including marbling score, meat color, fat color, texture, and maturity. However, the proportion of 1++ meat quality grade was higher in the nutrient-enriched group than in the conventional group. The nutritional level of the concentrate did not affect the moisture, crude protein, ether extract, crude ash, pH, water-holding capacity, or surface meat color of the strip loin. Nevertheless, nutrient-enriched group exhibited significantly lower cooking loss (p < 0.05) and higher myoglobin content (p < 0.05).
Regarding genetic potential, BWs at birth and at 6 and 12 months of age were higher in the yield-type group compared to the quality-type group (p < 0.05). Furthermore, ADG across the entire period (birth to 30 months) tended to be higher in the yield-type group than in the quality-type group, though this did not reach statistical significance. DMI from 13 to 30 months was higher in the yield-type group (p < 0.01), and FCR from 7 to 12 months was lower (better) indicating in the yield-type group compared to the quality-type group (p < 0.05).
At most ages, no clear differences were observed between genetic potential groups regarding plasma metabolites associated with energy or lipid metabolism. However, plasma NEFA concentrations at 12 months of age were lower in the quality-type group compared to the yield-type group (p < 0.05); furthermore, non-significant trends in plasma NEFA and triglyceride concentrations were noted at other ages. Markers of protein metabolism specifically plasma total protein, albumin, BUN, and creatinine remained consistent throughout the study. Similarly, indicators of mineral status and liver function, such as plasma calcium, phosphorus, and AST were not markedly affected by genetic potential. However, plasma magnesium concentration at 24 months was lower in the quality-type group compared to the yield-type group (p < 0.05). Furthermore, at 12 months of age, plasma ALT concentration was higher in the quality-type group (p < 0.05), whereas plasma GGT concentration was lower in the quality-type group (p < 0.05).
The influence of genetic potential on carcass yield traits, such as carcass weight, rib eye area, backfat thickness, and yield index was generally limited. However, the marbling score and proportion of 1++ meat quality grade tended to be higher in the quality-type group. In contrast, fat color and texture scores tended to be higher in the yield-type group, while the maturity score was lower in the quality-type group than in the yield-type group (p < 0.05). Although differences between genetic potential groups in the proximate composition, pH, water-holding capacity, and surface meat color of the strip loin were not negligible, CIE a* values were significantly higher in the yield-type group (p < 0.05). Additionally, differences in fatty acids composition, including myristic acid and stearic acid, were observed between the genetic potential groups.
Therefore, these results indicate that nutritional metabolic imprinting, achieved through prenatal and postnatal nutrient enrichment, exerts positive effects on calf growth and enhances specific carcass traits in Hanwoo steers. In contrast, differences in growth performance and carcass traits attributed to genetic potential were only partially observed. Consequently, further research is required utilizing dietary nutritional levels and feeding strategies specifically tailored to genetic potential to elucidate these effects. Future efforts should focus on establishing systematic feeding management strategies in which the nutritional level and genetic potential are independently and precisely adjusted according to production objectives, such as prioritizing growth and feed efficiency vs prioritizing marbling.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 연구사 3
• 1. 한우 산업의 과제와 사육기간 단축의 필요성 3
• 2. 영양대사각인(Nutritional metabolic imprinting)의 개념과 효과 6
• 1) 영양대사각인의 개념과 생리적 배경 6
• 2) 영양대사각인의 적용 효과와 축산 현장에서의 시사점 8
• 3) 영양대사각인과 성장률 및 도체 특성의 연관성 9
• 3. 유전 능력(Genetic Potential)과 성장 및 도체 특성의 연관성 11
• 1) 유전 능력과 사양성적 및 대사 반응과 연관성 11
• 2) 유전 능력과 도체 특성의 구조적 연관성 12
• 3) 유전 능력과 환경 상호작용의 분자적 증거 12
• 4. 영양대사각인과 유전 능력의 상호작용에 대한 연구 동향  13
• 1) 영양대사각인과 유전 능력의 통합적 접근의 중요성 13
• 2) 초기 영양자극과 유전 능력 간의 생리적·형질적 상호작용 14
• 3) 태아기 및 모체 영양에 의한 유전 표현형 조절 메커니즘 15
• 4) 한우 관련 연구 현황과 향후 과제 15
• Ⅲ. 재료 및 방법 17
• 1. 공시동물 17
• 2. 시험설계, 시험사료 및 사양관리 17
• 3. 조사항목 19
• 1) 사양성적 19
• 2) 혈액성상 19
• 3) 도체 특성 19
• 4) 채끝의 물리․화학적 특성 20
• 4. 통계분석 22
• Ⅳ. 결과 및 고찰 23
• 1. 사양성적 23
• 2. 혈중 대사물질 30
• 3. 도체 특성 51
• 4. 채끝의 물리․화학적 특성 56
• Ⅴ. 요약 61
• Ⅵ. 결론 63
• Ⅶ. 참고문헌 64
• Abstract 73