Effect of dietary enzyme complex supplementation on growth performance, nutrient digestibility, blood profiles, fecal microflora and volatile fatty acid in weaning pigs

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This experiment was conducted to investigate the effect of dietary enzyme complex on growth performance, nutrient digestibility, blood profiles, fecal microflora and volatile fatty acid in weaning pigs. A total of 168 crossbred ([Yorkshire × Landrace] × Duroc) weaning pigs, averaging 8.51 ± 1.47 kg initial body weight with 27 ± 3 days of age were randomly assigned based on sex and initial body weight according to randomized complete block (RCB) design in 6 replicates with 7 pigs per pen (3 replicates with 4 female, the others with 3 female). Dietary NSP　enzyme complex (Genebiotech Co., Ltd.) which contains peptidase, amylase, cellulase, xylanase and α-galactosidase is added 0, 0.1, 0.2 and 0.3 % in basal diet. This experiment was conducted with corn-soybean meal (SBM) and barley based diet and two phase feeding programs were applied. All experimental diet were formulated to contain equal amounts of nutrient with dietary fiber. For each phase and overall experimental period, body weight (BW; quadratic, P<0.05) and average daily gain (ADG; quadratic, P<0.05) from pigs fed 0.1 to 0.3 % in the diets was greater than that from 0% dietary NSP enzyme complex levels. With increasing dietary NSP enzyme complex level in the diet, apparent total tract digestibility of dry matter (DM), crude protein (CP), ash and crude fat (CF) were did not differ among all treatment (P>0.05), whereas quadratic responses (P<0.05) were detected in nitrogen (N) urine and N digestibility. There were no significant differences in the blood profiles of blood urea nitrogen and total protein level. However, glucose level was increased as dietary NSP enzyme complex increased at 2 week (quadratic, P<0.05). Base on fecal microflora results, the number of fecal pathogenic Escherichia coli (E. coli) did not differ among all treatment, whereas fecal Lactobacillus counts were increased with dietary NSP enzyme complex level increased at 5 week. The inclusion level of dietary NSP enzyme complex in weaning pig’s diet linearly down regulated in total volatile fatty acid, acetate and propionate in feces (linear, P<0.01). Results from this experiment suggested that dietary NSP enzyme complex ranged 0.1 to 0.2 % with dietary fiber ingredient might have beneficial effects on weaning pigs by a increase of growth performance and an increment of fecal Lactobacillus count.

국문 초록 (Abstract)

우리나라 사료시장의 규모는 세계 14위 권, 유럽연합을 1개의 단위로 보면 10위권 안에 위치할 정도로 큰 시장규모를 보인다. 하지만 90% 이상의 원료를 수입에 의존하고 있기 때문에 최근 경제위기, 유가상승 및 그로 인한 바이오연료 (biofuel)의 생산, 그리고 중국의 곡물소비량이 폭발적으로 증가함에 따라 원료사료 가격이 급격히 상승하여 일반 농가의 사료비에 대한 부담감이 점점 가중되고 있는 실정이다. 이러한 원료사료의 가격 상승은 사료 내 소화율을 높여 전체적인 효율을 증가시키기 위한 연구가 활발하게 진행되는 계기가 되었으며, 효소제 (단일 및 복합 효소제)는 여러 연구 중에서 중요한 자리를 차지하고 있다. 축산 시장에 셀 수 없이 많은 효소제 제품이 판매되고 있지만 체계화된 평가 방법이 없어 그 효과를 규명하기에는 많은 어려움이 있다. 본 실험에서는 이러한 배경을 바탕으로 사료 내 소화효소 (peptidase, amylase) 및 NSP 분해 효소 (xylanase, cellulase and α-galactosidase)가 복합된 효소제의 첨가가 이유자돈의 성장성적 및 영양소 소화율에 미치는 영향과 영양소 소화율과 in-vitro 소화율과의 상관관계를 규명하였다.

실험: 사료 내 복합효소제의 첨가가 이유 자돈의 성장성적, 영양소 소화율, 혈액성상, 분변 내 미생물 및 휘발성 지방산에 미치는 영향

평균체중 8.51 ± 1.47 kg인 168두의 이유자돈([Yorkshire × Landrace] × Duroc)을 체중 및 성별을 고려하여 4처리 6반복, 돈방당 7두 (3반복 암컷 4두, 잔여 3반복 암컷 두)의 완전임의배치법으로 총 5주간의 사양실험에 배치하였다. 기간별로 총 2단계의 실험사료에 각각 0, 0.1, 0.2, 0.3 %의 복합 효소제가 옥수수-대두박-보리 위주의 사료 내 첨가되었으며, 각 단계 내에서 모든 처리구의 사료 내 영양소 함량은 모두 동일하도록 하였다. 사양실험 전기간 사료와 물은 자유채식토록 하였다 (ad libitum). 각각의 사양기간 및 전 기간 동안 복합 효소제를 0.1 ~ 0.3 % 첨가한 처리구들이 체중 및 일당증체량이 대조구에 비해 유의적으로 개선되었다 (quadratic, P<0.05). 반면 일당사료섭취량 및 사료효율은 처리구 간 차이가 경향이 관찰되지 않았다. 전분 채취법을 통해 측정된 건물, 조회분, 조지방, 총 인, 칼슘의 영양소 소화율은 모든 처리구에서 차이가 없었다. 그러나 복합 효소제의 첨가는 뇨 내 질소 함량 및 소화율이 개선되는 효과가 관찰되었다 (quadratic, P<0.05). 외관상 소화율 결과와 달리 in-vitro 소화율에서는 복합 효소제 첨가 수준에 따라 소화율이 개선되었으며, 복합 효소제의 첨가가 영양소 소화율을 향상시키는 것으로 나타났다. 복합 효소제의 수준별 첨가는 혈액 내 요소태 질소 및 총 단백질 수준에 영향을 미치지 않았으나, 2주차 혈중 글루코스 농도를 증가시키는 것으로 관찰되었다 (quadratic, P<0.05). 분변 내 미생물 성상에 있어서는 유익 미생물인 Lactobacillus의 농도가 복합 효소제가 첨가된 모든 처리구에서 대조구에 비해 높았다 (2주차; quadratic, P<0.05). 분변 내 휘발성지방산 조성에 있어 복합 효소제의 첨가수준이 증가할수록 총 휘발성지방산 농도, acetate, propionate가 유의적으로 감소하는 것이 발견되었다 (linear, P<0.01). 본 실험에서의 결과를 통해 볼 때, 이유자돈 사료 내 0.2 % 까지의 복합 효소제 사용은 질소 이용율 향상에, 혈액 내 글루코스 증가 및 분변 내 유익 미생물의 우점을 통해 결과적으로 성장 속도 및 식이섬유 첨가에 따른 사료효율의 개선 가능성을 나타내었다.

목차 (Table of Contents)

• Summary i
• Contents iii
• List of Tables v
• List of Figures vii
• List of Abbreviations viii
• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Review of Literature 3
• 1. Global and Korean livestock industry 3
• 2. Enzyme and livestock industry 7
• 2.1. General information of enzyme 7
• 2.2. Classification of Enzyme 8
• 2.3. Need of enzyme in animal nutrition 9
• 3. Non Starch Polysaccharide and NSP enzyme 10
• 3.1. Definition and classification of NSP 10
• 3.2. NSP in feed raw material 13
• 3.3. Anti-nutritive effect of NSP 14
• 3.4. Improving the nutritive value of feedstuffs 19
• 3.5. Mode of action of NSP enzyme 21
• 4. Feed enzyme in swine 22
• 4.1. NSP enzyme 22
• 4.2. Protease and amylase 23
• Ⅲ. Effect of Dietary Enzyme Complex Supplementation on Growth Performance, Nutrient Digestibility, Blood Profiles, Fecal Microflora and Volatile Fatty Acid in Weaning Pigs 26
• Abstract 26
• Introduction 28
• Materials and methods 29
• Results and discussion 33
• Conclusion 39
• Ⅳ. Literature Cited 50
• Ⅴ. Summary in Korean 60
• Ⅵ. Acknowledgement 62