말분변 미생물을 이용한 주스박 사료의 발효 특성

황원욱,김겸헌,우개민,임정호,우제훈,채현석,박남건,김수기,Hwang, Won-Uk,Kim, Gyeom-Heon,Niu, Kai-Min,Lim, Joung-Ho,Woo, Jae-Hoon,Chae, Hyun-Seok,Park, Nam-Geon,Kim, Soo-Ki 한국초지조사료학회 2017 한국초지조사료학회지 Vol.37 No.4

본 연구에서는 주스박에 토착하고 있는 미생물을 분리하고 이를 발효에 이용하여 사료적 가치를 평가하고자 하였다. 주스박과 대두박을 원료로 하여 바실러스, 효모 그리고 유산균을 혼합 접종하여 수분 60%에서 고체발효 후의 pH변화, 총 균수의 변화와 같은 발효특성과 원료의 시간대별 일반성분의 변화를 확인하고자 하였다. 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박에서 발효에 이용하기 위한 토착균주들을 분리, 동정하였으며 분리균 중 Lactobacillus plantarum, Weissella cibaria 및 Bacillus subtilis를 선택하여 농산부산물 고체발효에 이용하였다. 발효 주스박의 원료로는 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박과 각 박을 동일비율로 혼합한 혼합박을 이용하여 5개의 시험구를 구성하였다. 위의 박들을 대두박과 2:3의 비율로 혼합하였으며 수분은 60%로 하여 발효 출발점에 바실러스, 12시간대에 효모 그리고 24시간에 유산균을 단계적으로 접종하여 $35^{\circ}C$에서 총 48시간 동안 발효하였다. 발효에 의한 pH변화는 발효 전후에서 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박 그리고 혼합박에서 각각 $6.25{\rightarrow}4.47$, $6.23{\rightarrow}4.41$, $6.12{\rightarrow}4.66$, $5.49{\rightarrow}4.56$ 그리고 $5.45{\rightarrow}4.40$로 낮아지는 변화를 보였다. 발효 시간에 따른 생균수를 조사한 결과 발효 최초 접종시 초기 균수인 $10^7$에 비해 12, 24 그리고 48시간 발효 후에 모든 처리구에서 $10^8{\sim}10^9$로 증식되면서 발효가 지속적으로 진행되어 선별한 균주와 단계별 균주의 접종조건이 주스박을 발효함에 있어 적합한 것으로 판단되었다. 발효 초기인 12시간까지 젖산의 생성이 급격히 진행되었으며 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박 그리고 혼합박에서 각각 632.40, 726.74, 674.29, 647.39 그리고 748.77 mMol/g으로 생성되었다. 발효 시간에 따른 건물함량은 초기 건물함량인 60%에서 12, 24시간 발효 후 당근박의 건물함량이 각각 54.84%, 56.66%로 다른 처리구들보다 유의적으로 높은 값을 보였으며(p<0.05), 포도박은 45.3%, 44.15%로 낮은 건물량을 보였다(p<0.05). 전반적으로 건물함량은 원물의 20%정도가 감소되었으며, 발효 시간에 따라서는 크게 변하지 않았다. 발효 시간대별 NDF는 발효 12시간째 모든 주스박에서 많은 감소를 보였으며 24시간부터 서서히 감소 또는 유지를 하였으며, 24시간대에는 포도박과 사과박이 가장 높은 경향을 보였다(p<0.10). ADF는 전반적으로 발효 시간에 따라 큰 변화를 보이지 않았으나, 사과박은 발효초기에 비해 12시간 때부터 급격히 감소하는 경향을 보였다 (p<0.10). 발효 시간에 따른 조회분은 쥬스박 별로 차이를 보이지 않았으나 (p<0.05), 전체적으로 감소되는 경향을 보였다. 주스박을 이용한 말용 사료를 개발하기 위해 사과박, 당근박, 포도박 그리고 말분변을 접종하였을 때 이들을 이용하는 우점 균주를 분리할 수 있었다. 이들 균주 중에서 발효에 유용하게 사용할 수 있는 바실러스와 유산균을 선별하였다. 바실러스, 효모 그리고 유산균을 3단계로 12시간 간격으로 각각 순서에 따라 접종하였다. 각 균주의 접종이후 12시간부터는 총 균수가 각각 $10^8$ 이상으로 유지하였다. 48시간 배양 후는 바실러스, 효모 그리고 유산균이 거의 균등하게 성장하였으며 이러한 주스박 발효물을 이용하여 말 사료로 이용하면 식품부산물을 사료자원으로 이용할 수 있을 뿐만 아니라 말을 위한 생균제의 급여로 In vitro fermentation was conducted to figure out alternative fiber sources for horse feed. For the development of value-added products as a horse feed resource, the pomaces from apple, carrot, grape, and citrus were fermented under solid-state conditions in the presence of 60% soybean meal with 40% of each fruit pomace at 60% of moisture content. Lactobacillus plantarum SK3873, Lactobacillus plantarum SK3893, Weissella cibaria SK3880, and Bacillus subtilis SK3889 were isolated from the fermented fruit pomace by inoculation of horse feces. For the growth of Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae, and Lactobacillus plantarum, they were inoculated in 3-step order at 0, 12, and 24 h, respectively. The fruit pomace was fermented for 48 h at $35^{\circ}C$. The pH of the apple, carrot, grape, citrus and all mixed pomaces decreased from 5.45~6.25 to 4.40~4.77. Microbial growth was maintained at $10^8{\sim}10^9cfu/g$. After 12 and 24 h incubation, dry matter of carrot pomace were highest at 54.84 and 56.66%, respectively (P<0.05) and that of grape pomace was lower than others during fermentation (P<0.05). Dry matter was generally reduced by about 20%. NDF decreased gradually or maintained after 24 h, indicating the fiber degradation. Ash content tended to decrease during fermentation. After 48 hours fermentation, Bacillus, yeast and Lactobacillus showed an excellent growth by using juice by-products. These results suggest that fermented juice pomace has a potential as horse feedstuff with probiotics to maintain beneficial microflora in horse gut.

49. 말용 사료를 위한 주스박의 발효와 이화학적 특성

황원욱,이우도,임정민,우개민,황영아,권소희,박다혜,우제훈,박남건,김수기 한국초지조사료학회 2018 한국초지조사료학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.09

Characteristics of Eggshell Powder as Carriers of Probiotics

Woo-Do Lee(이우도),Kai-Min Niu(우개민),Jeong-Min Lim(임정민),Kwon-Jung Yi(이권정),Bong-Joo Lee(이봉주),Kang-Woong Kim(김강웅),Kyoung-Duck Kim(김경덕),Sang-Woo Hur(허상우),Hyon-Sob Han(한현섭),Soo-Ki Kim(김수기) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.1

계란 가공 부산물인 난각(ES: Eggshell)은 탄산칼슘 함량이 높아 사료에 첨가하여 칼슘원으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 ES를 생균제의 부형제인 운반체로서 활용 가능성을 처음으로 시도하였다. L. plantarum을 대두박(SBM: Soybean meal), 난각조각(ESL: Eggshell powder with large particles), 난각미세분말(ESF: Eggshell powder with fine particles), 그리고 이들의 복합운반체인 SBM+ESL과 SBM+ESF에 생균제를 흡착시켜 그 부착상태를 주사전자현미경으로 확인하였다. 이 중 복합운반체인 SBM+ESF는 상온에서 4주 동안 pH 7~8을 유지하면서 L. plantarum의 가장 높은 생존율을 보였다. 본 연구에 사용한 모든 생균제들은 보존기간 동안 4℃에서는 높은 생존율을 보였다. 30℃에서는 유산균수는 크게 감소하였으나, B. licheniformis는 높은 생존율을 유지하였고 B. subtilis, B. amyloliquefaciens와 S. cerevisiae는 2 log10 (CFU/g)정도 감소하였다. 상기 연구결과는 사료의 칼슘원으로 이용되는 난각미세분말(ESF)을 대두박과 혼합하여 사용하면 B. licheniformis를 비롯한 일부 생균제의 생존성을 향상시켜 부형제(운반체)로도 사용할 수 있음을 밝혔다. Eggshell (ES) is a by-product of table eggs with high content of calcium carbonate which can be used as a calcium source in feed. In this study, we have first illuminated the potential application of ES as a novel carrier for probiotics. The carriers used in the study include a SBM (Soybean meal), ESL (Eggshell powder with large particles), ESF (Eggshell powder with fine particles), and the complex carriers (SBM+ESL, SBM+ESF). The structure of carriers absorbed by L. plantarum was confirmed by SEM image. Among these carriers, the complex carrier SBM+ESF showed the highest viability of L. plantarum with pH 7~8 during four weeks storage at room temperature. The SBM+ESF was further tested as a carrier for various probiotic strains at 4℃ or 30℃. All the probiotic strains showed high viability at 4℃ storage. However, a significant reduction of Lactobacillus cells was observed at 30℃ storage. B. lichenifomis maintained high viability whereas B. subtilis, B. amyloliquefaciens, and S. cerevisiae showed the reduction of 2 log10 (CFU/g). These results suggest that if the ESF as a calcium source in feed was mixed with SBM, it can be used as an effective complex carrier for improving the viability of some probiotics including B. licheniformis.

Antioxidant and Antibacterial Activities of Lactobacillus-fermented Artemisia annua L. as a Potential Fish Feed Additive

Ah-Ran Lee(이아란),Kai-Min Niu(우개민),Su-Kyung Kang(강수경),Sung-Gu Han(한성구),Bong-Joo Lee(이봉주),Soo-Ki Kim(김수기) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.6

최근 양어에서는 전염병, 환경오염, 어분 가격 상승 등으로 어려움을 가지고 있다. 본 연구는 쑥에서 분리한 L. plantarum SK3494를 이용하여 전통 약초인 개똥쑥을 발효시켜 in vitro 생리활성을 측정하고 어류용 사료첨가제로서의 가능성을 연구하였다. 개똥쑥의 발효시 유산균수는 9.38 log10 CFU/ml이며, pH는 4.1로 나타났다. 발효개똥쑥의 항산화활성은 DPPH 측정과 MAC-T 세포 내 과산화물 감소 실험에서 뛰어난 효과를 보였다. 발효개똥쑥은 어류 병원균인Photobacterium damselae subsp. damselae와 Vibrio ichthyoenteri에 대하여 강한 항균활성을 나타내었다. 따라서 유산균을 이용한 개똥쑥 발효물은 양식용 사료첨가제로써 가능성을 가지고 있는 것으로 판단되었다. Fermented medical herbs using Lactobacilli have attracted significant attention due to their enhanced biological activities. A traditional medicinal plant, Artemisia annua L., was fermented using a probiotic strain, L. plantarum SK3494. The strain was isolated from Artemisia princeps var. orientalis and molecularly identified through sequence similarities and phylogenetic tree analysis. The antioxidant activity of L. plantarum-fermented A. annua L. (LFA) was determined using the DPPH free radical scavenging assay. Cellular antioxidant activity of LFA was examined using the superoxide radical reduction assay in MAT-C cells. Total polyphenol contents (TPC) and flavonoid contents (TFC) of LFA were determined. The antibacterial activity of LFA against fish pathogens was also determined in this study. The viable cell number (9.38 log10 CFU/ml) and pH (4.1) results showed good adaptive ability of the selected strain during fermentation. LFA was found to have enhanced antioxidant activity compared to non-fermented A. annua L. (NFA) based on the DPPH assay. Cellular antioxidant activity was present in both LFA and NFA. After 24 hr and 48 hr of fermentation, the LFA also showed antibacterial activities against fish pathogens Photobacterium damselae subsp. damselae and Vibrio ichthyoenteri. These results suggest that L. plantarum-fermented A. annua L. may have potential as a feed additive in aquaculture.