Nutritional studies on taurine essentiality and requirement in parrot fish (Oplegnathus fasciatus) diet for fish meal replacement

Abstract

양어사료에서 주 단백질원으로 사용되는 어분의 대체는 양식산업의 비약적 발전과 어획량 감소로 인해 양식산업에서 중요한 사안으로 부각되고 있다. 식물성 단백질원들은 높은 단백질 함량과 비교적 우수한 아미노산조성으로 어분을 대체할 수 있는 단백질 사료원으로서 양어사료에 이용되고 있다. 양어사료 내 식물성 단백질원의 이용성을 높이기 위한 대부분의 연구는 식물성 단백질원에 함유된 항영양물질을 줄이는데 초점을 두어 수행되고 있으나 일반적으로 육식성 해산어류 사료에 있어 매우 제한적으로 이용된다.

타우린은 육식성 어류가 자연에서 섭취하는 먹이에 다량 함유된 아미노산으로서 양어사료에 있어 비필수아미노산으로 여겨져 왔다. 타우린은 어류의 조직 내 고농도로 존재하며 양어사료에서 타우린의 주요한 공급원은 어분이다. 따라서 식물성 단백질원을 이용한 어분대체는 양어사료 내 타우린의 결핍을 야기 시킬 수 있으며 반대로 식물성 단백질원이 다량 함유된 양어사료 내 타우린의 보충은 식물성 단백질원의 이용을 증대 시킬 수 있을 것이다. 이러한 가설에 착안하여 본 연구는 육식성 해산양식 어류인 돌돔을 대상으로 사료 내 타우린의 첨가가 식물성 단백원의 이용성을 증가 시킬 수 있는지를 타진하고, 더 나아가 돌돔 사료 내 타우린의 적정 요구량 및 필수성을 입증하기 위해 수행됐다.

위에서 언급한 가설을 입증하기 위해 4번의 사양실험을 수행하였으며, 사양실험1은 (Chapter two) 치어기 및 성장기 돌돔 배합사료 내 식물성 단백질원의 이용성을 연구하였으며, 사양실험2와 3은 (Chapter three and four) 식물성 단백질원이 다량 함유된 돌돔 사료 내 타우린의 이용성 및 적정 첨가 함량을 규명하였으며, 사양실험4는 (Chapter five) 돌돔 배합사료 내 타우린의 요구량 및 필수성을 규명하였다.

사양실험1의 결과, 치어기 돌돔 배합사료 내 식물성 단백질원인 면실박과 대두박으로 어분 단백질을 20%까지 대체할 수 있었으나, 30% 이상의 어분대체 실험구에서는 유의적으로 낮은 성장률과 사료효율이 관찰되었다. 이를 바탕으로 사양실험2에서는 대두박을 이용하여 30% 어분단백질을 대체하여 단계적으로 높은 함량의 타우린(0.05%, 1.0%, 2.0%)을 보충하여 실험디자인을 하였다. 그 결과, 치어기 돌돔에 있어서 사료 내 1% 이상의 타우린 첨가 시 어분단백질을 30%까지 대체할 수 있었으며, 타우린 첨가그룹은 무첨가 그룹에 비해 유의적으로 높은 성장률과 사료효율을 나타내었다. 따라서 사양실험3은 더 높은 함량의 식물성 단백질원의 첨가에 따른 타우린의 이용성을 확인하기 위해 대두박을 이용하여 20%, 30%, 40%의 어분단백질을 대체하여 1% 타우린의 각각 보충하였다. 그 결과, 어분대체 비율이 증가 할수록 어류의 성장률과 사료효율은 떨어졌으나, 같은 함량의 어분대체그룹에 있어서 타우린 첨가 그룹들은 모두 유의적으로 높은 성장률과 사료효율을 나타내었다. 대두박 단백질을 이용하여 어분단백질을 40% 대체한 실험구는 유의적으로 가장 낮은 성장률과 사료효율을 나타내었으나, 40% 대체실험구에 타우린을 첨가한 실험구는 대조구와 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 이러한 결과들을 바탕으로 하여 사양실험4는 타우린의 요구량 및 필수성을 규명하기 위해 어분이 50% 함유된 돌돔 배합사료 내 단계적으로 높은 함량 (0%, 0.2%, 0.4%, 0.8%, 1.2%, 1.6%)의 타우린을 첨가하였다. 그 결과, 0.8% 이상 타우린이 첨가된 그룹들에서 유의적으로 높은 성장률과 사료효율이 나타났으며, Broken-line regression 분석방법을 이용하여 분석한 결과 성장기 돌돔 배합사료 내 최적의 타우린 요구량은 0.91%로 나타났다.

위 결과들을 종합해 볼 때, 치어기 및 성장기 돌돔 배합사료 내 타우린의 첨가는 식물성 단백질원의 이용성을 증가 시킬 수 있을 것으로 여겨지며, 어분을 기초로 한 사료에 있어서도 타우린의 첨가는 돌돔의 성장 및 사료효율을 증가 시킬 수 있을 것으로 여겨진다. 치어기 및 성장기 돌돔 배합사료 내 타우린의 적정 요구량은 1% 내외로 판단되며, 이러한 결과들을 바탕으로 하였을 때 타우린은 돌돔 배합사료 내 최적의 성장을 위한 필수아미노산으로 여겨진다.

Dietary replacement of fish meal has 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. However, FM cannot be totally replaced by plant protein sources without significant reduction in fish performance or feed utilization for most species investigated. Even when experimental diets meet the known requirements of fish, they still generally perform poorer growth performances and feed utilization than high fish meal diets partly. The reduced growth performance by fish fed plant protein sources is partially explained by the presence of anti-nutritional factors. However other differences between protein sources of plant and marine origin could also be of importance. For instance, taurine has been shown to improve growth in several carnivorous fish species. Recent studies have demonstrated that several fish species require dietary taurine as an essential nutrient. This phenomenon could be explained by their feeds in nature that contain high level of taurine. In wild environment, therefore, the fish species can be satisfied with required taurine for growth or normal physiological functions by their feeds, thus may be less able to synthesize taurine while herbivorous fish may be more capable of taurine biosynthesis because of lack of taurine in their feeds. The current study was undertaken to confirm necessity of taurine supplementation for maximum growth of juvenile parrot fish fed a fish meal or plant based diets and to determine whether the taurine supplementation to plant protein based diet would improve growth performance of juvenile parrot fish.

The results indicated that plant protein sources, such as cottonseed and soybean meal with iron and phytase supplements could replace dietary FM protein up to 20 ~30% without negative effects on growth performances, feed utilizations and survival of juvenile or growing parrot fish (Chapter two). The dietary supplementation of taurine to a soybean meal based diet promotes the feed intake and growth performance and 30% fish meal were able to be replaced by soybean meal with supplementation of 1% taurine in the presence of lysine, methionine and phosphorus for juvenile parrot fish (Chapter three). The dietary taurine supplementation does have a significant impact on growth and feed efficiency of growing parrot fish when they are fed diets containing high levels of plant protein sources as replacements for fish meal. Soybean meal with taurine supplementation could replace dietary FM protein up to 40% in growing parrot fish (Chapter four). Taurine is an essential amino acid for juvenile parrot fish and the optimal dietary taurine requirement for the fish on fish meal based diet (50% white fish meal) was estimated to be 0.9% (Chapter five).