반추위 보호콜린의 첨가를 통한 젖소의 생산성 향상 Ⅰ. 서 론 콜린은 비유 조직의 대사에서 다양한 기능을 갖는 비타민으로 알려져 있다. 콜린의 주요한 기능은 체내의 모든 세포를 구성하는 세포막의 주요한 구성성분인 인지질과 신경전달물질인 아세틸콜린의 구성 성분이며, 체내의 메틸기 대사에서 베테인의 직접적인 전구체로서의 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 사료로 섭취되는 대부분의 콜린의 형태는 레시틴(lecithin: phosphatidylcholine)이며 1% 이하만이 유리된 형태로 존재한다. 비유중인 젖소에 있어서 콜린의 요구량은 아직 정확하게 밝혀져 있지 않으며, 일부 가축에서 수행된 연구에서 필수성분인 것으로 알려져 있지만 반추동물의 경우에 있어서는 급여되는 콜린의 대부분이 반추위 내에서 분해되기 때문에 급여효과 및 급여형태에 대한 명확한 검토가 필요하고, 콜린이 반추위를 통과하여 소장에서 흡수되어 이용될 수 있도록 반추위에서 보호할 수 있는 기술 개발이 필요하다. 반추위 보호콜린의 사료로 급여시 나타나는 비유에 대한 반응은 필수 아미노산인 메티오닌의 급여에서 나타나는 반응과 비슷하며, 콜린의 결핍시 나타나는 대표 증상으로는 가축에 있어서 근육이 약화되고 지방간의 발생이 증가하며 신장에서의 출혈 등으로 나타난다. 최근에 사람에서 콜린의 섭취 효과에 대한 연구결과에 의하면 성장기 아동에 있어서 콜린의 섭취에 의하여 학습에 대한 집중력이 높아지고 기억력을 증진시키며 운동습득 능력이 향상되는 것으로 보고되고 있다. 그리고 산모가 콜린을 섭취할 경우에 태아 및 신생아의 두뇌발달에 기여하고 지능형성에도 관여한다고 보고하고 있다. 일반 성인 여자 : 425 mg/일, 임산부 : 450 mg/일, 수유중인 산모 : 550 mg/일 그 외에 콜린은 뇌조직의 재생을 촉진하고, 신경 전달물질의 손상을 억제하며, 뇌의 노화를 지연시켜 노년기에 퇴행성 기억력 감퇴를 예방하고 지연하는 효과가 있음이 밝혀져 1998년에 미국 미국식품의약국 (FDA)에서 알츠하이머병를 예방 및 치료하는 물질로서 허가되어 시판되고 있다. 반추동물의 생산성을 향상시키고, 기능성 우유의 생산에 의한 우유의 소비촉진을 위하여 반추동물에게 공급할 수 있는 반추위에서 미생물에 의한 분해에 안정한 코팅된 콜린화합물을 개발하게 되었으며, 반추위 보호 콜린을 젖소와 육우의 사양에 이용함으로서 반추동물의 영양소 이용효율을 높여 생산성을 증가시키고, 콜린의 축산물내로의 이행을 증가시켜 콜린이 강화된 기능성 축산물을 생산할 수 있다. Ⅱ. 젖소에서 콜린의 이용 젖소의 4위로 콜린을 주입하는 연구의 결과로 젖소 착유우에 있어서 콜린이 착유우에 필수적인 제한 영양소라는 것이 확인되었으며, 젖소의 영양에서 콜린을 급여하는 초기의 연구는 지방대사에 있어서 콜린의 역할에 대한 연구가 주로 이루어 졌다. 사료로 섭취되는 포스파티딜 콜린 (phosphatidylcholine)은 간에서 초저밀도지단백질 (VLDL : Very Low Density Lipoprotein) 합성과 유리를 위해 사용되어진다. 콜린이 결핍되는 경우에 가축의 간에서 중성지방 함량이 6배나 증가하는 것으로 보고되고 있다. 콜린을 사료로 보충하는 경우에 혈액 내 글루코스, 콜레스테롤, 인슐린과 비에스테르형 지방산 (NEFA : nonesterified fatty acids)의 수준에 영향을 미치며, 콜린의 보충에 의하여 우유 생산성, 우유 성분, 증체율과 도체특성을 개선할 수 있다고 있다고 보고하고 있다. 분만전후의 전환기 젖소에 있어서는 급격하게 신체의 상태가 변화되고 사료가 변경이 되기 때문에 대사적으로 적응하는 것은 중요하다. 그중에서 분만초기 동안에 영양소의 요구량은 급격히 증가하나 충분하게 사료섭취량이 증가되지 않기 때문에 이와 관련하여 에너지 수요의 증가에 따라 체내에 축적되었던 영양소가 이동하게 된다. 특히 체내에 저장되었던 체지방의 이동과 관련이 있으며, 체지방의 이동은 혈액으로 비에스테르형 지방산(NEFA : nonesterified fatty acids)의 유리됨으로서 이루어 진다. 이렇게 유리된 비에스테르형 지방산(NEFA : nonesterified fatty acids)은 체조직에서 에너지원으로 이용되고 우유의 지방을 합성하기 위한 전구체로 이용되어진다. 그러나 간은 비에스테르형 지방산(NEFA : nonesterified fatty acids)을 혈액으로 보내거나 에너지 생산을 위해 이화작용을 함으로서 완전하게 처리할 수 있는 충분한 능력을 갖고 있지 않다. 그러므로 일부분의 지방이 간조직에 축적된다. 이렇게 간조직에 지방이 축적되면 간에서 요소의 생성과 글루코스의 신생능력이 감소되고 이와 더불어 간기능이 저하되게 된다. 특히 콜린의 결핍된 사료를 섭취하였을 경우에 수일 내에 지방간이 발생하였는데, 이러한 것은 간의 지방대사와 분비기 전의 이상에 기인한다. 이러한 경우에 사료에 콜린함량을 증가시켜 급여함으로서 간에서의 지방산의 이동이 증가하게 되고, 지방간의 발생을 낮추는 효과가 있었다고 보고되고 있다. 그리고 분만전후 전환기 동안에 비에스테르형 지방산(NEFA : nonesterified fatty acids)을 잘 관리하는 것은 간을 건강하게 하고, 글루코스를 생성하는 간의 능력을 높여, 생산성과 대사적 장애의 발생을 낮추는데 있어서 중요한 요인으로 작용할 수 있다고 알려져 있다. 그러나 젖소와 같은 반추동물의 사료로 보충되는 염화콜린(choline chloride)은 반추위 내에서 미생물에 의하여 많은 부분이 분해되어 버리는데, 반추위 미생물은 사료 중에 함유된 포스파티딜콜린(phosphatidylcholine)을 콜린(choline)과 포스포디글리세리드(phosphodiglycerides)로 분해하고 유리된 콜린을 중간 대사물질인 트리메틸아민(trimethylamine)을 거쳐 메탄으로 변화시킨다, 또한 콜린은 반추위 내에 있는 프로토조아에 의하여 포스파티딜 콜린(phosphatidylcholine)의 합성에 이용되고, 결국에는 반추동물에서 사료로 급여된 콜린의 대부분이 분해되어 버리고 1% 미만만이 소장에 도달하여 반추동물이 흡수하여 이용된다고 보고되고 있다. 국내에서도 축산연구소에서 젖소와 같은 반추동물에게 이용할 수 없었던 콜린을 효율적으로 이용할 수 있도록 반추위 보호콜린을 개발한 바 있다. 개발된 반추위 보호콜린의 반추위에서의 우회율을 <그림 1>에 나타내었다. 이 개발품의 반추위에서의 우회율은 기존에 외국에서 수입되어 공급되고 있는 반추위 보호콜린이 11~ 35%인데 반하여 75%로 반추위 우회율이 2.1~6.8배가 높은 것으로 나타났다. 여러 연구자들이 반추위 보호콜린을 젖소사료에 첨가하여 사양시험을 수행하였는데 반추위 보호콜린의 급여수준은 6~45g으로 다양하였다 (그림 2). 축산연구소에서 수행하였던 반추위 보호콜린을 이용한 젖소 착유우의 사양시험 결과를 <표 1>과 <그림 3>에 나타내었다. 반추위 보호콜린 (콜린 함량 25%)의 수준을 40g (콜린기준 10g)으로하여 급여하였을 경우에 착유우의 일일 산유량이 급여전에 29.2㎏에서 32.1㎏으로 9.9%가 증가하였다. 이러한 효과는 유지방, 유단백질, 유당 및 총고형분 함량에서도 각각 8%, 11%, 13% 및 10%가 개선되는 효과가 있었다. 그리고 체세포수에 있어서도 반추위 보호콜린의 급여에 의하여 167천개/㎖에서 103천개/㎖로 62%가 감소하여 유질 개선에도 효과를 나타내었다. 우유 중에서의 콜린함량을 조사한 결과는 <그림 4>에 나타내었는데, 반추위 보호콜린의 급여시 콜린 함량이 61㎎/㎖~ 73㎎/㎖로 약 60~87%가 증가되어 콜린이 강화된 우유의 생산이 가능할 것으로 생각된다. 보호콜린의 급여시 분만전후 젖소의 혈액 중에서의 α-토코페롤(α-tocopherol) 함량에 미치는 영향을 시험하여 보고된 결과는 <그림 5>에 나타나 있는데, 혈액 내 α-토코페롤 수준이 반추위 보호콜린 급여시에 상당히 높은 수준으로 증가하는 것을 보여주고 있다. 비타민 E는 면역 기능의 개선에 효과가 있고 세포의 건강과 번식관련 질병의 개선에도 효과가 있는 것으로 알려져 있어 반추위 보호콜린의 급여시 번식성적의 개선에 대한 심층적인 검토도 추후에 이루어져야 할 것으로 생각된다. Ⅲ. 결 론 반추위 보호콜린의 반추동물에 대한 이용효과에 대하여 국·내외에서 연구된 결과에서는 반추위 보호콜린의 급여시 젖소의 영양소 이용효율을 높여 생산성을 높일 수 있다고 보고되고 있다. 국내에서 개발된 반추위 보호콜린을 이용하는 연구에서 개발품의 반추위에서의 우회율이 상당히 높았고, 젖소 착유우에 급여한 결과 산유량이 개선되는 효과가 있었다. 이와 더불어 유지율, 유단백질, 유당 및 총고형분 함량도 증가되었으며 체세포수의 감소에 의한 유질 개선 효과가 있고 우유 중의 콜린 함량도 증가되어 콜린이 강화된 기능성 축산물의 생산이 가능하다고 생각된다. 그리고 축산연구소에서 개발한 반추위 보호기술은 다양한 영양소 및 기능성 물질의 반추위 우회를 위하여 활용이 가능하여 반추위 미생물에 의하여 분해되거나 변형되어 반추동물에 이용할 수 없었던 다양한 물질에 적용함으로서 효과를 한층 높일 수 있을 것으로 생각된다.