흰다리새우(Litopenaeus vannamei) 사료 내 동애등에와 탈지동애등에의 어분대체효과

Abstract

Insects have received more and more attention for its great potential as protein source for aqua-feeds. Black soldier fly (Hermetia illucens) was known as the candidate insects for commercial use because of their short life cycle and low price. Recently, black soldier fly larvae meal is known to contain high content of protein and anti-microbial peptides, which has positive effects on growth performance and immunity. However, there is limited information on the insect meals for shrimp feeds. Therefore, the present study was conducted to examine the effect of partial replacement of fish meal with black soldier fly (BSF) larvae meal or its defatted (DBSF) meal in diet for Litopenaeus vannamei. A tuna by-product meal as the major protein source in a control (Con) diet was replaced by 25, 50 and 75% BSF (designated as F15B5, F10B10 and F5B15, respectively), or DBSF (F15D5, F10D10 and F5D15, respectively). Quadruplicate groups of shrimp (initial body weight: 0.77±0.00g) were hand-fed one of the diets six times daily for 8 weeks. Shrimp fed BSF or DBSF diets showed significantly higher growth performance, feed utilization, innate immunity and glutathione peroxidase activity than shrimp fed the Con diet. Survival of shrimp was not significantly influenced by the dietary treatments. The results of this study indicate that dietary supplementation of BSF or DBSF could be a good fish meal replacer or functional protein source in the diets and can improve growth and feed efficiency, innate immunity and antioxidant activity of Pacific white shrimp.

어분(fish meal)은 단백질의 함량이 높고(60-70%) 우수한 아미노산 조성, 필수지방산, 비타민과 미네랄등이 풍부하여 양식사료의 주요 단백질원료로 사용되고 있다. 그러나, 최근 기후의 변화, 어족자원의 남획 등으로 인해 어분의 공급이 일정하지 않고, 원료의 가격이 지속적으로 증가하는 추세에 있어 영양적으로 우수하고 가격이 저렴하며, 공급이 안정적인 어분 대체 단백질원의 연구가 필요한 실정이다. 곤충(insect)은 어류에 비해 성장속도가 빠르며 사육비용이 비교적 저렴하기 때문에 단백질원으로써 각광받고 있다. 곤충은 어획에 의존하여 생산하는 어분과 달리 사육이 가능하고, 심각한 환경문제로서 대두되고 있는 음식물찌꺼기와 각 종 부산물(by-product)과 축산 분뇨를 먹이로 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한 곤충은 사료효율이 소, 돼지, 닭 등의 가축에 비해 월등히 높아 비교적 적은 양의 먹이로 사육이 가능하며, 곤충의 배설물은 농업용 비료로 활용할 수 있어 친환경 원료로 평가받고 있다. 곤충박(insect meal)은 단백질, 비타민, 미네랄과 같은 필수 영양소를 풍부하게 함유하고 있으며, 체내 다양한 항균펩타이드(antimicrobial peptides, AMPs)를 함유하고 있어, 새우와 어류의 비특이적 면역력과 질병저항성을 향상시킬 수 있다고 보고되었다. 동애등에(black soldier fly, BSF)는 고밀도로 사육이 가능하며, 대량생산에 적합하기 때문에 산업적인 규모로 생산되고 있다. 동애등에는 먹이가 충분할 경우, 유충이 될 때까지 약 2개월 정도 걸리며, 그렇지 않은 경우에는 약 4개월 정도 소요된다. 동애등에 유충은 높은 단백질(31-59%)과 지질(17-49%)을 함유하고 있으며 아미노산 조성이 대두박에 비해 어분과 유사하다. 탈지동애등에(defatted black soldier fly, DBSF)분 생산 과정에서 부산물인 동애등에유 또한 Linoleic acid (C18:2n6c)와 같은 불포화지방산을 다량 함유하고 있어 사료 내 지질원으로 활용이 가능할 것으로 보고되고 있다. 최근 전세계에서 새우 양식 생산량은 급속한 증가 추세를 보이고 있다. 그 중 흰다리새우(Litopenaeus vannamei)는 염분에 대한 내성이 높고, 양식 사육기간이 짧을 뿐만 아니라, 무병종묘(specific pathogen free, SPF) 생산 기술이 확림됨에 따라 세계 새우양식산업의 주요 대상 종으로 각광받고 있다. 흰다리새우의 전세계 총 생산량은 2010년 264만 8천 톤에서 2018년도에는 496만 6천 톤으로 8년 동안 약 87%의 성장률을 기록하였으며, 국내 흰다리새우 양식 생산량은 2006년 661톤에서 2019년도에는 7,542톤으로, 13년 만에 약 1141%의 성장률을 보이며 중요성이 매우 높다. 본 연구는 어분의 사용을 줄일 수 있는 방안의 하나로, 곤충박 중 가장 많이 사용되고 있는 동애등에를 흰다리새우 사료에 두 가지 형태(whole, defatted)로 첨가하여 사육실험을 실시하였다. 대조사료(Con)는 어분의 함량을 20%로 설정하였고, 참치부산물분(tuna by product meal)을 사용하였다. 실험사료는 대조사료에 어분을 동애등에 유충(BSF)과 탈지동애등에 유충(DBSF) 분말로 각각 25, 50, 75% 대체한 실험구 6종(F15B5, F10B10, F5B15, F15D5, F10D10, F5D15)을 포함하여 총 7종을 사용하였다. 실험사료의 조단백질을 충족하기 위해 대두농축단백, 대두박을 사용하였다. 저어분사료에 대한 기호성을 향상시키기 위해 오징어간분을 첨가하였다. 모든 실험사료에 조지질과 인의 함량을 맞추기 위해 명태간유와 일인산칼슘을 첨가하였다. 새우(초기평균무게: 0.77g)는 총 28개의 215L 수조에 각 20마리씩 4반복으로 배치하였고, 사양실험은 8주간 진행되었다. 실험기간 동안 평균 사육 수온은 30.1±0.31℃, 용존산소량은 6.55±0.99 mg/L, Ph는 7.50±0.22, 염분농도는 29.8±0.13 이었다. 8주 동안의 사육실험 결과, 최종평균무게, 성장률, 일간성장률은 모든 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높았다. 탈지동애등에 실험구(F15D5, F10D10, F5D15)가 동애등에 실험구(F15B5, F10B10, F5B15)와 비교하여 높은 성장을 보였다. 사료계수는 모든 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 낮았다. 단백질이용효율은 모든 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높았다. 생존율은 실험구와 대조구 사이에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 실험새우 hemolymph의 비특이적 면역력은 BSF와 DBSF 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 활성을 보였다. Nito-blue tetrazolium 활성은 F15B5, F5B15, F10D10, F15D15 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높게 나타났다. Phenoloxidas 활성은 F15B5, F5B15, F10D10, F15D15 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높게 나타났다. Lysozyme 활성은 모든 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높게 나타났다. Glutathione peroxidase 활성은 F10B10, F15D15 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높게 나타났다. 전하체의 조단백질은 F10D10 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높았다. 조회분은 F10D10 실험구가 F15B5 실험구에 비해 유의적으로 높았다. 조지질과 수분은 실험구와 대조구사이에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 새우 근육의 구성아미노산과 유리아미노산은 실험구와 대조구간 큰 차이를 보이지 않았다. 실험새우 근육의 지방산 함량 분석 결과, 단일불포화지방산(Monounsaturated fatty acid, MUFA)의 총 함량은 모든 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 값을 보였다. 다가불포화지방산(Polyunsaturated fatty acid, PUFA)의 총 함량은 F10B10, F5B15, F10D10, F5D15 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 값을 보였다. Omega-3 지방산의 총 함량은 F10D10, F5D15 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 값을 보였다. 실험새우 간췌장의 지방산 함량 분석 결과, lauric acid (C12:0)는 모든 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 값을 보였다. 결론적으로, 이번 연구를 통해 흰다리새우 사료에 동애등에로 대체할 경우 부정적인 영향없이 어분함량을 75%까지 줄일 수 있을 것으로 판단되며, 성장, 사료효율, 비특이적 면역력과 항산화 능력이 향상될 것으로 사료된다.