양식장 부산물 유래 발효어분 및 키토산 코팅 습사료가 양식 해산어 사육에 미치는 영향

Abstract

2006년 해양수산부 통계에 따르면 국내 양식 비율은 전남이 43.3%, 경남 31.85%, 충남 10.9% 그리고 제주 7.1% 비율로 양식이 행해지고 있으며, 양식어의 판매익은 제주에서 생산한 것이 25.5%를 차지하고 있다. 제주 지역의 어종별 양식현황을 살펴보면 넙치가 94%이상을 차지하고 있다. 2005년 제주 양식 어류의 폐사율은 20~30% 정도였고, 금년 (2006년)에는 34%로 나타났다. 지구 온난화 등에 의한 수환경의 잦은 변화로 양식어의 폐사량은 매해 증가 하고 있으며, 앞으로 더욱 가속화 될 전망이다. 이렇게 발생한 양식장 부산물인 폐사어는 양식 어민 농가에 경제적인 손해를 안겨 줄 뿐만 아니라 그 양도 많아 처리난도 하나의 큰 사회 문제로 대두 되고 있다. 일부 양식장에서는 수지 타산의 문제 때문에 불법적으로 매립을 하기도 하여 양식장 부산물 처리문제를 더욱 대두시키고 있다. 따라서 본 연구를 통하여 다량으로 발생하고 있는 양식장 부산물을 효율적으로 이용하고자 무균 발효 어분을 제조하였다. 본 어분을 생사료에 함유시켜 해산 어류를 양식 하였을 때, 생사료만을 식이 했을 때보다 성장률 및 면역 활성이 증가 한 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 본 연구 결과의 생산물인 발효 어분에 수분 조정제로서 감귤박을 첨가함으로서 기능성에 대한 변화를 살펴 본 결과 화학약품 (H₂O₂)에 대하여 human cell 및 어류의 lymphocyte에서 우수한 보호 효과를 확인 할 수 있었다. 또한, 어류 양식 비용에 있어 어분이 차지하는 비율이 어종에 따라 다르긴 하나 30~60%인 점을 감안할 때, 양식장 부산물 유래 발효 어분 생산에 대한 긍정적인 관점을 더해 주고 있다. 따라서 양식장 부산물 유래 발효 어분을 사용하게 되면 건강한 어류를 생산 할 수 있을 뿐 아니라, 어분 수입량을 절감 할 수 있어 외화 낭비를 줄일 수 있을 것이다. 우리나라에서는 해산어 양식에 사용되고 있는 배합사료와 생사료의 사용량이 2004년 기준 총 47만톤으로 증가되고 있으나, 아직까지 양어 사료가들의 배합사료에 대한 불신으로 인해 양식현장에서는 넙치의 육성용 먹이로 메가리와 전갱이 같은 생사료를 주로 사용하는 실정이며, 그 사용량이 전체 사용량의 약 80%에 이르고 있다. 생사료는 성장도에 비하여 가공, 유통 및 보관 등에 많은 문제점들이 잠재되어 있을 뿐만 아니라 사료 유실로 발생하는 수질 오염은 심각한 환경적 문제를 유발 할 수 있으므로 지속적으로 공급할 경우, 많은 불이익을 초래 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 생사료의 유실을 감소시키기 위해 기능성 생리 활성을 지니는 biopolymer인 키토산을 이용하여 코팅제를 제조하였다. 코팅제의 주 원료로 사용된 키토산은 이미 다양한 생리 활성 기능이 밝혀져 본 연구에서도 양식 어류의 성장과 더불어 병원균에 대한 저항성을 알아보기 위하여 산화적 스트레스에 대한 적응과 면역 반응에 대해서도 연구를 수행 하였다. 연구 결과 키토산으로 코팅한 MP 사료를 급이한 수조의 수환경이 대조구에 비하여 생물화학적 산소요구량 (COD)과 부유물질 (SS)량이 현저히 감소한 것을 확인 할 수 있었다. 넙치 성장률에 있어서도 키토산을 코팅한 사료를 식이한 실험구의 어류의 성장이 대조구보다 약간 높게 나타났으나 유의적으로 성장을 증가시키지는 않았다. 하지만 lymphocyte의 화학약품에 대한 감수성을 comet assay를 통하여 살펴본 결과, 키토산을 코팅한 사료를 섭취한 넙치의 lymphocyte가 대조구보다 H₂O₂에 대한 감수성이 낮게 나타났으며, NBT reduction 및 체표 점액 라이소자임 활성 등의 면역학적인 반응도 키토산 코팅한 사료를 섭취한 실험구에서 더 높게 나타나 면역 활성이 증가한 것을 확인 할 수 있었다. 돌돔의 성장실험에서는 키토산 코팅 처리한 EP 사료를 처리한 것이 그렇지 않은 실험구에 비하여 성장률에서는 유의적인 차이가 없었으나 면역증강효과에서는 유의적인 차이를 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 제조한 양식장 부산물 유래 발효 어분 전적으로 수입에 의존하고 있는 어분 단백질원에 대한 해결 방안을 모색할 수 있어 경제적 손실도 줄일 수 있을 것으로 예상되며, 아울러 대량 폐사로 인한 어류 사체 처치 곤란 난을 해결 해 주는 등의 수산 농가에 많이 이점을 안겨 줄 것으로 사료된다. 또한 생사료 코팅제인 키토산 코팅 용액의 사용은 사료의 부유력 및 결착력을 증가시켜 양식어의 사료 손실량을 줄임과 동시에 양식수조 환경 오염도 감소 시켜 앞으로 급속한 양식업의 팽창과 더불어 고밀도 사육으로 인한 많은 어병 발생요인들에 대한 저항성을 향상 시킬 수 있을 것이다.

In every year, about 15% of culturing fish has been killed in commercial-scale aquaculture farms. The dead fish ratio ranged from 20 to 30% in 2005 year, especially in this year (2006) dead fish ratio was around 34% in Jeju. This results in a big economical loss and induce a considerable damage to the environment because farmers burry the dead fish under ground near their farm illegally. We can regard the dead fish as a by-product, when we use the dead fish to prepare fish meal. In this study, we tried to find out optimal condition to produce fish meals from the dead fish in a fermenter in which by-products such as fish or vegetables are dried with a high speed and cultured parrot fish and Olive flounder fish with a mixture pellet and moist pellet (MP) including the fermented fish meal (FFM). Four experimental diets were formulated to provide 50% protein and 11% dietary lipid (dry matter basis) with the FFM protein source replacing fish meal at 0, 10, 20 and 30% FFM (named 0FFM, 10FFM, 20FFM and 30FFM, respectively) for parrot fish dietary protein, and two experimental diets for Olive flounder, one a raw fish MP diet and another a mixture MP diet containing 7% FFM in commercial-scale aquaculture. The fish feeds including FFM enhanced the growth rate of both Olive flounder and parrot fish. In the growth experiment of parrot fish, the highest weight gaining (WG), specific growth rate (SGR) and feed intake (FI) were observed in the fish group fed with 10FFM, however, the more increased FFM contents rather led to decreasing in those growth factors. In the growth of Olive flounder, dietary supplementation of FFM and non-supplemented control diets showed almost same growth tendency. Analyses regarding physiological activities and immune responses were conducted in parrot fish and Oliver flounder fed with FFM. Fish fed with FFM had higher lysozyme activity and NBT reduction. And, the resultant of this study, FFM showed remarkable protecting effects against H₂O₂-mediated DNA damage. Most aquacultural farms have been using moist pellet (MP) feeds for growing cultured fish. However, the weak bind capacity and rapid collapse of formation in salt water of MP feed aggravate feed loss and thereby reduce water quality which lead pathogenic invasion. In order to avoid those problems, therefore, in the previous our study we have developed chitosan-based biopolymer coating material for environmental-friendly improvement of fish MP feeds in aquacultural farms. Growing fish fed with the chitosan-coated MP feeds improved water quality in aquacultural farm tanks. In the growth experiment of Oliver flounder fish, the chitosan-coated MP diet was observed no significant differences in final body weight and total mortality ratio. However, there was clear trend that the immune response of fish fed with chitosan-coated MP feeds positively increased. Citosan-coated MP diet significantly stimulated the myeloperoxidae (MPO) and skin mucus lysozyme activity (p<0.05), comparing to non-coated MP diets. On the other hand, there was no significant of NBT reduction (p>0.05). In addition, a strong protective effect of chitosan-coated MP diets was shown against H₂O₂-induced DNA damage in lymphocyte from fish. A similar trend was observed in the growth experiment of parrot fish. These results indicated that the chitosan-coated MP diets induced enhance of immune response and antioxidative ability as well as improvement of water quality in tanks of aquaculture farms.