Nutritional study on cottonseed and soybean meal in diets for marine fish

Abstract

양어사료에서 주 단백질원으로 사용되는 어분의 대체는 양식산업의 비약적 발전과 어획량 감소로 인해 양식산업에서 중요한 사안으로 부각되고 있다. 면실박과 대두박은 높은 단백질 함량과 비교적 우수한 아미노산조성으로 양어사료에서 어분을 대체할 수 있는 식물성 단백질원으로서 많은 연구가 수행되어졌다. 그러나 이러한 식물성 단백질원들은 어분과 비교하여 제한 아미노산인 lysine과 methionine이 부족할 뿐만 아니라 phytic acid 및 gossypol과 같은 항영양인자들을 포함하고 있어 양어사료에서의 이용이 매우 제한적이다. 이 연구는 우리나라 주요 양식 어종인 넙치와 최근 새로운 양식 어종으로 각광 받는 돌돔을 대상으로 사료 내 면실박과 대두박의 어분대체 가능성 및 그 이용성을 알아보고자 수행되었다. 성장기 넙치를 대상으로 한 장기간의 사료공급 사육실험결과(Part I), 사료에 철과 인이 보충되었을 때 면실박-대두박 혼합물은 어분단백질을 40%까지 대체할 수 있었다. 돌돔을 대상으로 한 사료공급 사육실험(Part II)에서는 사료에 철과 phytase가 보충된다면 면실박-대두박 혼합물로 사료 내 어분단백질을 30%까지 대체할 수 있었다. 치어기와 성장기 돌돔 사료에 면실박-대두박 혼합물이 첨가된다면 어류의 혈장 중성지방 및 콜레스테롤 함량을 낮출 수 있을 것으로 나타났다. 사육 실험 후, 넙치 간에서의 gossypol 축적 농도는 사료 내 면실박-대두박 혼합물 첨가농도와 비례하였다. 돌돔 간에서의 gossypol 축적 농도는 넙치에 비해 유의적으로 낮은 값을 나타내었다. 철을 보충한 면실박-대두박 혼합물 사료를 섭취한 어류의 gossypol 축적농도는 철을 보충하지 않은 사료를 섭취한 어류에 비해 유의적으로 낮은 값을 보임으로써 사료 내 철 첨가는 gossypol 독성을 줄일 수 있을 것으로 판단되었다. 번식조직학 분석실험에서는(Part III) 사료 내 면실박-대두박 혼합물 첨가가 넙치 생식능력에 아무런 영향을 미치지 않는 것으로 조사되었으며, 간 조직에도 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 위 결과들을 종합해 볼 때, 해산 어류 배합사료에 철과 인 및 phytase를 첨가 보충한다면 넙치에서는 면실박-대두박 혼합물로 사료 내 어분단백질을 40%까지, 돌돔에서는 30%까지 대체할 수 있으며, 사료의 gossypol 독성을 줄일 수 있을 것으로 판단되어진다. 또한, 사료 내 gossypol (3400ppm 이하)은 치어 및 성장기 해산 어류의 생식능력에 영향을 미치지 않을 것으로 보여진다. 식물성 단백질원인 면실박-대두박 혼합물의 사료 내 첨가는 어류에서 중성지방과 콜레스테롤 축적을 낮춤으로써 이 연구의 결과는 향후 기능성 어류 생산을 위한 기초자료로도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Dietary replacement of fish meal (FM) have been an important issue in aquaculture industry due to a limited supply of FM and its dramatic price increase in recent years. Feed costs account for over 50% of total production costs in most marine fish species, because of the use of the expensive FM with a large dietary proportion. Plant origin byproducts have been promising candidates for the FM replacement and successfully used in many fish species. Cottonseed and soybean meal (CS) have received considerable attention in the replacement of FM in fish feeds because of its balanced amino acid profile, consistent composition, worldwide availability and lower price. However, when compared to FM, they are characterized by a lower composition of essential amino acids, mainly methionine and lysine, and contain some antinutritional factors such as phytic acid and gossypol. The gossypol existed in cottonseed meal is a well known antispermatogenic agent which can impair reproductive performances of male fish as well as mammals. Therefore, the purposes of this study is to evaluate CS as a fish meal replacer with/without iron, phosphorus and phytase supplements and to get the information on the beneficial effects of FM replacement by CS in diet for olive flounder (Paralichthys olivaceus) and parrot fish (Oplegnsthus fasciatus). The results indicated that CS with iron and phosphorus supplementations could replace dietary FM protein up to 40% without negative effects on growth performances of growing olive flounder (Part I). In parrot fish experiments, 30% FM protein could be replaced by CS protein with iron and phytase supplementations in diets for growing parrot fish (Part II). Total gossypol concentration in liver were increased as the CM inclusion increased in diet. The total gossypol concentration in liver of parrot fish were lower than the result of olive flounder. Significantly lower gossypol enantiomer concentration either (+)- or (-)-gossypol was found in liver of fish fed diets supplemented with iron than that of fish fed diets without iron supplementation. The results indicated that the addition of iron in diets could prevent the absorption of free gossypol and its toxicity. Levels of plasma triglycerides and total cholesterol were lower in parrot fish fed CS containing diet than those in fish fed FM based control diet. The results indicated that, for reproductive histology of olive flounder, dietary supplementation of CS up to 40% FM replacement might not deteriorate the gametogenesis of juvenile and growing olive flounder (Part III). Therefore, this study concluded that dietary supplementations of iron, phosphorus and phytase could increase the inclusion of CS for FM replacement and might reduce levels of plasma triglycerides and total cholesterol and affect lipid metabolism in marine fish species.