옥수수의 steam flake 처리가 in situ 건물소화율 및 저장기간별 aflatoxin과 ochratoxin 함량에 미치는 영향

이신자(Shin Ja Lee),이지훈(Ji Hun Lee),신년학(Nyeon Hak Shin),현종환(Jong Hwan Hyun),문여황(Yea Hwang Moon),이상석(Sang Suk Lee),이성실(Sung Sill Lee) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.11

본 연구는 옥수수 수입원과 steam flake 처리에 따른 in situ 건물 분해율 및 보관기간별 mycotoxins 함량을 조사하기 위하여 수행되었다. 미국과 인도산 옥수수(yellow dent corn)를 공시재료로 하여, steam flake 처리 효과에 대해 조사하였다. 시험구는 총 4개의 처리구(USCW, 미국산 무처리 옥수수; USCF, 미국산 steam flaking 옥수수; IDCW, 인도산 무처리 옥수수; IDCF, 인도산 steam flaking 옥수수)를 두고, 각 처리구당 보관기간(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8주)별 4반복으로 수행되었다. In situ 시험을 위해서 반추위 누관이 장착된 Holstein 수소 2두가 이용되었고, 공장환경분야 표준상태(STP, standard temperature and pressure, 25℃ 1 atm.)에서 보관기간 동안 매주, 곰팡이 독소인 aflatoxin과 ochratoxin의 농도를 측정하였다. 옥수수의 반추위 내 발효시간별 in situ 건물 소실율은 무처리구에서는 미국산이 인도산보다 약 3.0~44.1% 높았으나, steam flaking 처리를 함으로써 건물소실율의 차이가 없어졌다. 미국산 옥수수는 무처리 알곡의 건물 분해율이 높은 편이었으나, flake처리에 의한 영향이 적은 반면, 인도산 옥수수는 무처리 알곡의 건물 분해율은 낮은 편이지만 flake 처리를 하였을 때, 분해율이 크게 증가되었다. 미국산 옥수수와 flake 처리 옥수수의 aflatoxin 함량은 보관기간 동안 매우 낮은 수준이었으나, 인도산 옥수수 알곡을 6주 이상 보관할 경우, 허용기준치를 초과하였다. 따라서 인도산 옥수수 알곡을 장기보관 해야 할 경우, steam flake 처리를 하는 것이 aflatoxin 오염방지를 위해서 필수적이며, 알곡으로 보관할 경우는 6주 이상을 넘기지 않는 것이 중요할 것으로 사료된다. This study was conducted to investigate the effects of steam flaking of corn grains on in situ dry matter degradability in the rumen and contents of mycotoxins (aflatoxin, ochratoxin) during storage. Yellow dent corns imported from USA and India were flaked, and stored for 8 weeks under the standard temperature and pressure (STP; 25℃/ 1 atm.). Experimental treatments were composed of four corn grains (untreated-USA corn, USCW; steam flaked-USA corn, USCF; untreated-India corn, IDCW; steam flaked-India corn, IDCF) with 4 replications according to 9 storage periods (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 week). Two ruminally cannulated Holstein bulls were used for in situ trial. Pathogen contamination trial was performed by comparing the mycotoxin contents in corns during storage periods. Dry matter disappearance rate in the rumen was about 3.0 to 44.1% higher (P<0.05) for USCW than IDCW, but was not difference between USCF and IDCF. With steam flaking of corn, dry matter degradability in the rumen was significantly (P<0.05) increased in corn from India, but was not affected in corn from USA. Aflatoxin content was very low level in corns from USA and steam flaked corns, but was higher than the tolerance limit of domestic aflatoxin content regulation when IDCW was stored over 6 week under STP. Ochratoxin content was low level in all treatments. From above results, it is reasonable that the corn imported from India might be flaked for enhance the ruminal DM degradability and safe from aflatoxin pathogen.

혐기성 박테리아, 효모 및 곰팡이로 제조된 synbiotics 첨가 축우용 완전혼합사료의 성분 변화 및 발효 특성에 미치는 영향

이신자(Shin Ja Lee),신년학(Nyeon Hak Shin),정호식(Ho Sik Jung),문여황(Yea Hwang Moon),이상석(Sang Suk Lee),이성실(Sung Sill Lee) 한국생명과학회 2009 생명과학회지 Vol.19 No.2

본 시험은 혐기성 박테리아, 효모 및 곰팡이로 제조한 synbiotics를 TMR에 첨가하여 7일 동안 발효시킨 후, 성분함량의 변화 및 개봉하여 공기에 노출시킨 기간에 따른 발효특성의 변화를 알아보기 위하여 수행되었다. 처리구는 무처리구인 US구, 혐기성 박테리아와 prebiotics로 구성된 BS구, 혐기성 효모와 prebiotics로 구성된 YS, 혐기성 곰팡이와 prebiotics로 구성된 MS구, 혐기성 박테리아와 혐기성 곰팡이 및 prebiotics를 조합한 BMS구, 혐기성 효모와 혐기성 곰팡이 그리고 prebiotics를 조합한 YMS구, 혐기성 박테리아와 혐기성 효모 그리고 prebiotics를 조합한 BYS구, 혐기성 박테리아, 효모 및 곰팡이 복합물과 prebiotics를 조합한 BMYS구로서 총 8 처리구로 나누었다. 개봉 후 노출기간(1, 3, 5, 7, 14, 및 21일)별 3반복으로 총 144개의 bag을 공시사료로 제조하였다. 혐기 발효 TMR의 개봉 후 성분함량과 공기노출에 따른 발효특성에 대한 결과를 요약하면 다음과 같다. 혐기 발효시킨 TMR의 수분함량은 약 41~45% 범위로서 원 사료와 비슷한 수준이었다. 조단백질 함량은 기초 사료에 비해 무처리 대조구에서는 11.7~14.8% 줄어들었으나, BMYS 처리구에서는 약 11%가 증가되었다. BMYS 처리구에서는 조섬유 함량이 기초사료에 비해 약 32% 감소되었고, NDF 및 ADF도 각각 15.5% 및 26.1%가 감소되었다. 공시사료의 내부온도는 개봉 7일째에 전 처리구에서 높게 나타났다. 발효 TMR의 pH는 개봉 5일까지는 처리 간에 차이가 없었으나, 개봉 7일 이후부터는 높아졌고, BMS구에서 개봉 14일째에 가장 높았다(P<0.05). 산에 대한 완충능력은 개봉 후, 시간이 경과함에 따라 산의 첨가량이 많아져 완충능력이 높아지는 경향으로서 대체로 개봉 7일 이후부터 시작하여 14일째에 peak를 이루었다. 발효 TMR 즙액의 NH3-N 농도는 개봉 후 5일째에 peak를 이루었으며, 휘발성지방산 함량은 매우 낮은 수준이었다. 이상의 결과로 볼 때, BMYS 처리구에서 단백질 함량은 높아지고, 섬유소함량은 낮아졌지만, 공기 중 노출기간별 발효 특성에서는 혐기성 synbiotics의 첨가에 따른 영향은 없는 것으로 나타났다. In order to investigate the effects of synbiotics on change of chemical composition and fermentation characteristics of total mixed ration (TMR), eight TMRs fermented by synbiotics composing the anaerobic microbes (bacteria, yeast, mold) were alloted to the experimental treatments. Treatments were composed of untreated synbiotics(US), bacterial synbiotics (BS), yeast synbiotics (YS), mold synbiotics (MS), bacterial and mold synbiotics (BMS), yeast and mold synbiotics (YMS), bacterial and yeast synbiotics (BYS), and bacterial, yeast and mold synbiotics (BYMS). After 7 days of anaerobic fermentation, fermented-TMRs were exposed to air during 1, 3, 5, 7, 14 and 21 days. One hundred forty four (8 treatments × 6 exposing days × 3 replications) fermented-TMRs were manufactured by vinyl bag sized of 43 cm by 58 cm. The results obtained were as follows. Moisture contents of the fermented TMRs anaerobically ranged from 41% to 45%, and was similar to those of basal TMRs. As results of anaerobic fermentation, the concentration of crude protein was decreased by 11.7% to 14.8% in the untreated sample, while was rather increased by 11% when the TMR was fermented with BMYS. And also BMYS treatment showed decreases by 32% for crude fiber, 15.5% for NDF and 26.1% for ADF. Internal temperature of fermented-TMRs was highest at 7 day of exposing in the air. The pH of fermented-TMR juice was significant difference between treatments after 7 day of exposing in air, and that of BMS was highest at 14 day after exposing in air (P<0.05). Acid buffering capacity was increased in proportion to the exposing day of TMR, and peaked at 7 or 14 days after exposing. Ammonia concentration of fermented-TMRs was highest at 5 day after exposing in the air. Individual volatile fatty acid of fermented-TMR juice was very low level in all treatments. Although BMYS treatment to TMR inclined to increase in crude protein and decrease in fibers, but there were no positive effects on the fermentation characteristics after exposing in the air by supplementation of anaerobic synbiotics to TMR.

미국산과 인도산 옥수수의 steam flaking 처리가 공정라인별 mycotoxin 함량의 변화와 in vitro 발효 특성에 미치는 영향

이신자(Shin Ja Lee),이지훈(Ji Hun Lee),신년학(Nyeon Hak Shin),한정훈(Jung Hun Han),현종환(Jong Hwan Hyun),문여황(Yea Hwang Moon),이성실(Sung Sill Lee) 한국생명과학회 2009 생명과학회지 Vol.19 No.1

본 연구는 미국산 옥수수와 인도산 옥수수의 steam flaking처리가 in vtro 가스발생량과 미생물 성장량 그리고 곰팡이 독소 aflatoxin B1과 ochratoxin A의 농도에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행되었다. 실험 설계는 4개의 처리구, ① USCW (미국산 무처리 옥수수), ② USCF (미국산 steam flaking 옥수수), ③ IDCW (인도산 무처리 옥수수) 그리고 ④ IDCF (인도산 steam flaking 옥수수), 처리구당 4반복으로 6개의 발효시간대(3, 6, 9, 12, 18 및 24)를 두고 in vitro 실험을 수행하였다. 공시한 옥수수중 aflatoxin B₁이나 ochratoxin A와 같은 곰팡이 독소의 함량은 항구, hopper, 사일로 그리고 가공 전까지 보관기간이 길어짐에 따라 증가하는 경향을 보였다. 공정라인별로 곰팡이 독소를 측정한 결과 입고 시 인도산 옥수수(IDCW)와 미국산 옥수수(USCW)의 aflatoxin B₁ 수치는 각각 11.71 ppb와 1.78 ppb으로 나타났지만 steam flaking 후의 aflatoxin B1 함량은 USCW구와 IDCW구에서 전혀 검출되지 않아(0.00 ppb) steam flaking 처리가 곰팡이Aspergillus flavus를 감소시킬 수 있는 것으로 조사되었다. 그러나 이러한 경향은 ochratoxin A 함량에서 관찰되지 않았다. In vitro 실험에서 gas 발생량은 원산지별로는 미국산 옥수수(USCW & USCF)가 인도산 옥수수(IDCW & IDCF) 보다 유의적으로 높았으며 가공 처리별로는 steam flaking 처리한 옥수수가 알곡 옥수수보다 발효 3시간대를 기준으로 1.5~2% 정도 높았다. 배양액 중의 pH는 6.05~6.54의 범위로서 미생물이 성장하기에 적정한 pH를 유지하였으며 처리구간에 유의적인 차이는 찾아 볼 수 없었으나 USCF구의 pH가 다른구에 비해 다소 낮았다. pH는 배양 12시간까지 감소하였으며 이 시간 중에 가스 발생량은 급격히 증가하였다. In vitro 미생물 성장량도 발효 18시간까지 증가하다가 그 이후 시간대에서는 성장량이 증체를 보이거나 오히려 감소하는 경향이었다. 결론적으로 원산지별로는 in vitro 실험결과와 곰팡이 독소 함량을 기준으로, 미국산 옥수수가 인도산 옥수수보다는 품질이 훨씬 높았으며, 수입산 옥수수의 steam flaking 처리는 in vitro 가스발생량 및 미생물 성장량을 개선시킬 뿐만 아니라, aflatoxin B₁이나 ochratoxin A와 같은 곰팡이 독소를 감소시키는 역할을 하였다. The objective of this study was to examine the effects of steam flaking treatment of corn grains imported from USA and India on in vitro gas production, microbial growth and contents of aflatoxin B₁ and ochratoxin A. Each treatment was composed of total 4 treatments including ① USCW (US corn-whole type), ② USCF (US corn-flaked type), ③ IDCW (India corn-whole type) and ④ IDCF (India orn-flaked type) with 4 replications × 6 incubation times (3, 6, 9, 12, 18 and 24 hr). Mycotoxin (aflatoxin B1 & ochratoxin A) contents in test corns tended to increase gradually with increasing logistics periods from the harbor, hopper, silo to processing line. The contents of aflatoxin B₁ in India corn (IDCW) and US corn (USCW) were 11.71 and 1.78 ppb, respectively when measured at the hopper. After steam flaking, both contents of aflatoxin B₁ in USCW and IDCW were 0.00 ppb. It means that Aspergillus flavus could be decreased by steam flaking. However, this trend was not observed in ochratoxin content. The gas production rate of USA corns (USCW & USCF) was significantly (P<0.05) higher than India corns (IDCW & IDCF), and that of steam flaked corns (USCF & IDCF) was higher 1.5~2% than whole corns (USCW & IDCW) after 3 hr incubation in in vitro experiment. pH value was optimally maintained for microbial growth during whole incubation times with the value of 6.05 to 6.54, and was not significantly different between treatments, but USCF was somewhat lower than other treatments. pH value decreased following 12 hr of incubation but gas production increased rapidly during the same period. In addition, in vitro microbial growth rates also increased with up to 18 hr of incubation period, thereafter experienced a decrease with extended incubation time. In conclusion, US corn was superior to India corn by origin based on the results of in vitro and mycotoxin contents. And steam flaking process of imported corns tended to decrease mycotoxin contents such as aflatoxin B₁ and ochratoxin A as well as improve in vitro gas production and microbial growth rates.

혐기성 박테리아, 효모 및 곰팡이로 제조된 synbiotics의 첨가가 축우용 완전혼합사료의 호기적 안전성에 미치는 영향

이신자(Shin Ja Lee),신년학(Nyeon Hak Shin),정호식(Ho Sik Jung),현종환(Jong Hwan Hyun),문여황(Yea Hwang Moon),이상석(Sang Suk Lee),이성실(Sung Sill Lee) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.10

본 시험은 혐기성 박테리아, 효모 및 곰팡이로 제조한 Synbiotics를 TMR에 첨가하여 발효시킨 후, 개봉하여 공기에 노출시킨 기간에 따른 보존성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행되었다. 처리구는 무처리 대조구인 US구, 혐기성 박테리아와 prebiotic으로 만든 BS구, 혐기성 효모와 prebiotic로 구성된 YS구, 혐기성 곰팡이와 prebiotic으로 구성된 MS구, 혐기성 박테리아와 혐기성 곰팡이 그리고 prebiotic로 만든 BMS구, 혐기성 효모와 혐기성 곰팡이 그리고 prebiotics 로 만든 YMS구, 혐기성 박테리아와 혐기성 효모 그리고 prebiotics로 만든 BYS구, 마지막으로 혐기성 박테리아, 효모 그리고 곰팡이 복합물과 prebiotics로 구성된 BMYS구로서 총 8처리구로 나누었다. 개봉 후 노출 기간(1, 3, 5, 7, 14 및 21일)별 3반복으로 총 144개의 bag을 공시사료로 제조하였다. CMCase, xylanase 및 amylase의 평균 활성은 통계적 유의차는 없었으나 효모가 첨가된 BYS구 및 YMS구에서 좋은 편이었고, 총 세균수에서도 효모가 첨가된 구(YMS, BYS)에서, 곰팡이 수에서도 효모 첨가구(YMS, BMYS, BYS)에서 낮은 경향이었다. 병원성 균인 E. coli는 BYS구와 BMYS구, Salmonella균은 BMYS구와 YS구, 그리고 Shigella 균은 BMS와 BMYS구에서 대체로 낮았으나, MS구에서는 대조구보다도 모든 병원균에 더 많이 오염된 것으로 나타났다. 이상의 결과들을 살펴볼때, 혐기성 효모 첨가구(BYS, YMS, BMYS)가 저장성에서 효과가 있는 것으로 나타났으며, 특히 모든 미생물을 혼합한 BMYS구에서 영양소 함량과 건물 감량 및 병원성균 수 등에서 좋은 결과를 나타내어 혐기발효 TMR의 보존에 유리할 것으로 판단된다. This study was conducted to investigate the effects of supplementation of synbiotics manufactured with anaerobic bacteria, yeast and mold on preservation of total mixed ration (TMR) by exposing days. Eight treatments were composed of untreated synbiotics (US), bacterial synbiotics (BS), yeasty synbiotics (YS), moldy synbiotics (MS), bacterial and mouldy synbiotics (BMS), yeasty and moldy synbiotics (YMS), bacterial and yeasty synbiotics (BYS), and bacterial, yeasty and moldy synbiotics (BYMS). After 7 days of anaerobic fermentation, fermented-TMRs were exposed to the air during 1, 3, 5, 7, 14 and 21 days. One hundred forty four (8 treatments×6 days×3 replications) fermented-TMRs were manufactured by vinyl bag (43 ㎝×58 ㎝). Although no significant differences in the activities of carboxymethylcellulase, xylanase and amylase were observed among treatments, theirs acivities were seemed to increase by treatment of BYS or YMS containing yeast. Total bacterial and mold counts also decreased in the treatments containing yeast. Potential pathogenic bacteria were less detected in BYS and BMYS for E. coli, BMYS and YS for Salmonella, and BMS and BMYS for Shigella than those of the other treatments, MS was, however, contaminated easier than US by pathogenic bacteria. From above results, synbiotics containing facultative anaerobic yeast have effects for preservation of TMR fermented anaerobically. Particularly, BMYS treatment having good results in nutrient contents, dry matter loss and pathogenic bacteria amounts was a resonable synbiotics for preservation of the fermented-TMR.