표제지

제출문

CONTENTS

목차

제1세부과제 : 사료 첨가용 항생제 대체제 소재 발굴 및 효과 검정(닭)을 위한 연구 / 백인기 6

요약문 8

SUMMARY 12

CONTENT 16

목차 20

제1장 서론 24

제1절 연구개발의 목적과 범위 24

1. 연구 개발의 필요성 24

2. 항생제의 등장 25

3. 항생제의 사용 25

제2절 연구개발의 목표 및 내용 25

1. 제1차 년도 (2005) 25

2. 제2차 년도 (2006) 26

3. 제3차 년도 (2007) 27

제2장 국내외 기술개발 현황 28

제1절 가축 사료 항생제 사용의 현황과 문제점 28

1. 가축 사료 항생제의 사용 28

가. 성장 촉진 및 사료 효율 개선 효과 28

나. 항생제 사용 기준에 대한 인식 부재 28

다. 우리나라 동물 항생제 사용 실태 28

라. 관련규제 30

마. 동물 항생제 남용의 문제점 31

제2절 외국의 사례를 통해 본 우리나라 동물 항생제의 규제방안 33

1. 외국의 항생제 규제사례 33

가. 항생제 남용에 대한 규제의 필요성과 WTO의 제안 33

나. 덴마크 연구결과에서 본 항생제 남용 규제의 필요성 34

2. 우리나라에서 마련해야 할 규제방안 35

가. 수의사법 개정을 통한 규제방안 36

나. 배합사료에의 항생제 첨가 금지 규제방안 36

제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 37

제1절 면역 증강제 37

1. 면역 조절제 37

2. β-glucan 37

3. Lectin 37

4. 면역증강제와 관련한 시험 38

가. Beta-glucan과 MOS의 복합제(SafmannanR)와 복합생균제(World-LabsR)가 육계의 생산성과 영양소 이용율, 소장내 미생물 균총 및 면역체계에 미치는 영향(이미지참조) 38

제2절 Acidfier (산제) 46

1. 무기태 산 46

2. Organic acid 46

가. 유기산의 종류와 작용기작 46

나. 위내 pH 저하 48

다. 에너지원과 대사 과정의 중간 물질 48

라. 소화관 통과 속도 49

마. 영양소 이용율 49

바. 유기산제의 급여 효과 49

3. Medium Chain Fatty Acid 49

가. MCFA(중쇄지방산)의 특징 49

나. MCFA(중쇄지방산)의 효과 50

4. 유기산제와 면역 증강제의 실험 결과 50

가. 면역기능 조절제 MOS, Lectin과 유기산제 Organic acid F, Organic acid G의 첨가가 산란계의 생산성과 혈액성상에 미치는 영향. 50

나/가. 면역기능 조절제 MOS, Cysteamine과 유기산제 Organic acid F, MCFA의 첨가가 산란계의 생산성과 혈액성상에 미치는 영향 59

제3절 Essential oil & herbs 65

1. Essential oil의 정의와 특징 65

2. Essential oil의 효과 65

3. Herbs & 생약제제의 정의와 특징 65

4. Herbs와 생약제제의 첨가효과 66

5. Herbs & Essential oil에 관한 시험 66

가. Herbs와 Plant Extracts가 육계의 생산성과 혈액 성분에 미치는 영향 66

나. 허브와 생약제제의 급여가 산란계의 생산성에 미치는 영향 76

제4절 Probiotics (생균제) 86

1. 생균제의 작용기작 87

2. 생균제로서 사용되는 미생물 87

3. 생균제와 항생제의 상호 작용 87

4. 생균제의 급여 효과 89

5. 생균제 관련 시험 89

가. 혼합 생균제가 산란계의 생산성, 소장내 미생물 균총 및 면역체계에 미치는 영향 89

나/가. 혼합 생균제가 육계의 생산성, 소장내 미생물 균총 및 면역체계에 미치는 영향 97

6. 고찰 104

제5절 Prebiotics 105

1. Prebiotics의 정의 105

2. Mannan-oligosaccharide의 정의와 작용기전 106

3. Fructo-oligosaccharide의 정의와 작용 기전 106

4. Mannan oligosaccharide의 효과 107

5. Fructo oligosaccharide의 효과 107

6. Prebiotics에 관한 시험 108

가. MOS, FOS가 산란계의 생산성, 소장내 미생물 균총 및 면역체계에 미치는 영향 108

나. MOS, FOS가 육계의 생산성에 미치는 영향 114

제6/5절 Mineral chelates 121

1. Chelation의 기본 원리 121

2. Cu chelate 123

3. Zn chelate 124

4. Chelate 관련 시험 127

가. 사료내 Cu-methionine chelates와 Cu-soy proteinate가 산란계의 생산성, 소장 내 미생물 균총 및 면역체계에 미치는 영향 127

나. 사료내 Cu-methionine chelates와 Cu-soy proteinate가 육계의 생산성, 소장내 미생물 균총 및 면역체계에 미치는 영향 136

제7절 종합 고찰 143

제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 152

제1절 연구개발 목표와 내용 및 평가의 착안점 152

1. 연구개발 목표 152

2. 연차별 연구개발 목표와 내용 범위 153

3. 연구 평가의 착안점 154

제5장 연구개발 결과의 활용계획 155

제1절 연구개발과제의 연구 성과 155

1. 학술지 논문 게제 실적. 155

2. 학술대회 발표 실적 155

제1협동과제 : 사료 첨가용 항생제 대체제 소재 발굴 및 효과 검정(돼지)과 내성균 분포, 내성 유전자 전이 양상 연구 / 김유용 156

요약문 158

SUMMARY 168

CONTENTS 178

목차 182

제1장 연구개발과제의 개요 186

제1절 연구 개발의 목적 및 필요성 186

1. 연구개발의 목적 186

2. 연구개발의 필요성 188

제2장 국내외 기술개발 현황 190

제1절 국내연구 현황 191

제2절 국외연구 현황 192

제3장 연구개발수행 내용 및 결과 195

제1절 항생제 단일제재 및 복합제재가 돼지의 성장·소화율·면역반응·소장의 형태 및 항생제 내성에 미치는 영향 195

1. 서론 195

2. 실험 방법 및 재료 196

3. 연구 결과 및 고찰 201

제2절 유럽 연합에서 인증된 사료 첨가제가 항생제 대체제로서 이유 자돈의 성장·설사빈도·소화율 및 면역반응에 미치는 영향 213

1. 서론 213

2. 실험 방법 및 재료 215

3. 연구 결과 및 고찰 221

제3절 항생제 대체재로서 면역 증강물질 및 산제가 이유 자돈의 성장능력에 미치는 영향 234

1. 서론 234

2. 실험 방법 및 재료 234

3. 연구 결과 및 고찰 241

제4절 항생제 대체제로서 생리활성물질 및 광물질이 이유자돈의 성장·영양소 소화율·면역 반응에 미치는 영항 253

1. 서론 253

2. 실험 방법 및 재료 254

3. 연구 결과 및 고찰 259

제5절 항생제 대체제로서 생균제 및 프리바이오틱스가 이유자돈의 성장능력에 미치는 영향 270

1. 서론 270

2. 실험 방법 및 재료 273

3. 연구 결과 및 고찰 279

제6절 이유자돈의 성장능력과 면역반응, 소장의 형태, 영양소 소화율 등에 있어 항생제 대체재간 능력 비교 실험 292

1. 서론 292

2. 실험 방법 및 재료 293

3. 연구 결과 및 고찰 301

제7절 동물용(축산 및 수산용) 항생제 조사 및 평가 327

1. 실험 방법 및 재료 327

2. 연구 결과 및 고찰 327

제8절 항생제 내성 지표세균인 Enterococcus spp. 중 축산물에서 분리된 vancomycin-resistant euterococci의 분석 336

1. 실험 방법 및 재료 336

2. 연구 결과 및 고찰 336

제9절 축산물과 사람에서 분리된 vanA vancomycin-resistant enterococci의 분석 345

1. 실험 방법 및 재료 345

2. 연구 결과 및 고찰 345

제10절 병원성 세균인 Listeria spp.의 축산물 분리 현황 및 내성 분석 353

1. 실험 방법 및 재료 353

2. 연구 결과 및 고찰 353

제11절 한국 소 원유에서 분리된 methicillin 내성 Staphylococcus aureus의 SCCmec 특성 분석 356

1. 실험 방법 및 결과 356

제12절 항균 효과를 가지는 키토산 올리고당의 제조와 소 유방염 원인균 Staphylococcus aureus에 대한 항균, 숙주 면역 항진 효과 및 유방염 방어 및 치료 효과 분석 363

1. 서론 363

2. 실험 방법 및 결과 363

제13절 면역증강제(B-complex)에 의한 말 면역세포에의 분포율 변화 연구 및 말의 상부호흡기감염병의 주요 원인균에 대한 면역증진 효과 분석 373

1. 서론 373

2. 실험 방법 및 재료 375

가. 공시동물 375

나. 급여방법 375

다. 말초혈액으로부터 백혈구 분리 375

라. 말의 백혈구 표현 항원에 특이한 단크론 항체 376

마. 형광 세포 유출 장치 분석 376

3. 연구 결과 및 고찰 377

제14절 항생제 대체제로서 항균 및 항곰팡이 효과를 가지는 은이온수의 적용 및 항균 기전 연구 386

1. 서론 386

2. 실험 방법 및 재료 386

가. 삼성 은나노 세탁기의 항진균 효과 평가 386

나. 은이온수의 항균 효과 및 작용 기전 연구 387

3. 연구 결과 및 고찰 389

가. 은이온수의 항진균 효과 389

나. 은이온수의 항균 효과 및 작용 기전 연구 389

제4장 연구개발수행 내용 및 결과 397

제5장 연구개발결과의 활용계획 411

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 413

제1절 유·무기산제의 첨가가 자돈의 성장능력, 질소축적률, 미생물 균총에 미치는 영향 413

제2절 생균제와 프리바이오틱스가 자돈의 성장에 미치는 영향 416

제3절 EFSA(European Food Safety Authority) 417

제7장 이유자돈에서의 Control 대비 성장률 종합 419

제2협동과제 : 사료첨가용 항생제 대체 미생물 소재 개발에 관한 연구 / 박용하 422

요약문 424

SUMMARY 426

CONTENTS 428

목차 429

제1장 연구개발과제의 개요 432

제1절 연구개발의 필요성 432

1. 기술적 측면 432

2. 경제·산업적 측면 432

3. 사회·문화적 측면 433

4. 연구개발의 목적 433

제2장 국내외 기술개발 현황 434

제3장 연구개발수행 내용 및 결과 435

제1절 건강한 가축의 장관 내 상재하는 장내세균 flora의 분석 435

1. 시료 준비 435

2. 장내세균 flora 분석 435

가. Denaturing Gradient Gel Electrophoresis(DGGE) 435

나. 선택적 분리 배양법을 이용한 분석 436

제2절 병원균 억제 길항미생물 분리 439

1. 길항균주 screening 439

2. 길항균주의 항균스펙트럼 440

3. 길항미생물 동정 443

제3절 개발소재의 Probiotic 특성 연구 444

1. 개발 균주 상피세포 점착력 조사 및 정착능력 증가 연구 444

2. 내산성, 내담즙산 조사 445

가. 인공위액에 대한 내성 445

나. 인공담즙에 대한 내성 446

3. 항균효능물질의 분리정제 447

가. 항균력 물질 정제를 위한 chromatography 447

나. Cation 교환 chromatography 후의 단백질 profile 449

제4절 항생제 대체 소제투여 후 장내세균의 변화 분석 450

1. 육계와 산란계에 항생제 대체 소제투여 후의 세균의 변화 분석 450

2. 자돈에 항생제 대체 소제투여 후의 세균의 변화 분석 454

3. 항생제 대체 소제투여 후 산란계의 사양 변화 분석 456

가. 육계에 항생제 대체 소제투여 후의 사양 변화 456

나. 산란계에 항생제 대체 소제투여 후의 사양 변화 457

제5절 항생제 대체 소재의 산업화 연구 459

1. 액상 발효조를 이용한 대량 생산 공정 확립 459

2. 유산균 균체 안정성 개선 연구 462

3. 대량배양 위한 고체 배양 연구 462

4. 유기물 분해능이 우수한 미생물의 분리 462

5. 대두박 배지에서 항생제 대체 미생물의 생육 463

6. 분리한 유기물 분해능 우수 균주의 대두박 고체 발효 463

7. 결과 463

가. 액상 발효조를 이용한 대량 생산 공정 확립 463

나. 유용미생물 균체 안정성 개선 연구 465

다. 유기물 분해능이 우수한 미생물의 분리 466

라. 대두박 배지에서 항생제 대체 미생물의 생육 466

마. 항생제 대체능 균주의 대량배양 467

제6절 항생제 대체 소재의 자돈투여 후 효과 468

1. 시험동물 및 시험 설계 468

2. 시험사료 및 사양관리 469

가. 시험사료 469

나. 사양관리 469

3. 동물실험결과 469

제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 473

제5장 연구개발결과의 활용계획 474

제1절 기대효과 474

1. 기술적 측면 474

2. 경제·산업적 측면 474

제2절 활용방안 475

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 476

참고문헌 477

I. 제목

사료 첨가용 항생제 대체제 소재 발굴 및 효과 검정 - 닭

II. 연구개발의 목적 및 필요성

축산식품안전에 대한 소비자 관심증대로 가축사료에 항생물질을 사용하는 것에 대한 정당성이 광범위하게 도전 받고 있으며, 배합사료 제조시 혼합 가능한 동물용의약품이 감축 농림부 고시(2004)에 의거 53종에서 25종으로 축소 한 바 있으며 2007년 12월 부터는 다시 18종으로 축소되었다. 동물자체 내성 및 인체사용 항생제와 교차내성에 따라 지속적인 감축이 요구되고 있어 2012년부터는 항콕시듐제를 제외한 성장촉진용 항생제(GPA)의 사용이 전면 금지될 예정이다. 한편 항생제 사용금지에 따라 자돈의 폐사율이 증가되고, 무항생제 사료 급여시 돼지 출하일령 증가, 치료용 항생제 사용량이 증가되는 등의 부작용이 나타나고 있는 실정이다. 이러한 항생제의 사료내 첨가가 많은 문제점을 지니고 있으며, 규제받고 있는 시점에서, 항생제와는 달리 내성이나 잔류문제가 없으며, 가축의 능력을 뒤떨어지지 않게 발현해 줄 수 있는 항생제 대체물질에 대한 광범위한 연구가 이루어 지고 있는 실정이다. 하지만, 수많은 항생제 대체재의 효과와 항생제 대체재로서의 가능성은 아직 정확한 작용기전이 밝혀지지 않았고, 아울러 여러 제품을 동시에 이용하여 비교한 실험은 국내뿐만 아니라 거의 세계적으로도 전무한 실정 이다. 현재 사용되고 있는 항생제 내성의 형태, 항생제 잔류 등 전이율에 대한 연구를 하고, 항생제를 사용하지 않아도 되거나 사용량을 줄일 수 있는 사양체계를 개발함으로써 문제 해결을 위한 다각도의 접근을 시도 하고자 한다.

III. 연구개발 내용 및 범위

1차년도 (2005)에는 육계와 산란계를 이용하여 면역증강제와 Acidfier의 항생제 대체제의 대체 시험을 실시 하였고, 2차년도(2006)에는 육계와 산란계를 이용하여 생균제와 생약제제의 항생제 대체제 시험을 실시 하였다. 마지막 3차년도(2007)는 육계와 산란계를 이용하여 Prebiotics와 약리적 사용 수준의 광물질의 항생제 대체 시험을 실시 하였고, 종합적인 실험 결과를 바탕으로 항생제 대체제로서의 종합 비교 평가와 항생제 대체 기능성이 부각된 소재를 발굴하여 향후 활용방안을 제시 하였다.

IV. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의

1. 연구 개발 결과

1) 1차년도

산란계에 유기산을 급이한 1차 실험에서는 산란율이 MOS구와 Organic acid F구가 산란율이 다른 처리구에 비해 유의적으로 높았으며, 사료 요구율 역시 모든 처리구에서 대조구나, 항생제구에 비해 유의적으로 개선되는 효과가 있었다. 2차 실험 역시 MOS와 Organic acid F구가 유의적인 차이는 없었지만, 가장 높은 산란율을 보여주었다. 사료요구율 역시 유의적으로 개선되었다. 스트레스 지수는 1차실험에서는 MOS와 Organic acif F구가 유의적으로 증가하였지만, 2차실험에서는 Organic acid F구가 감소하는 경향을 보여 일정한 경향이 없었다.

육계에서는 1차 실험에서는 사료 요구율은 대조구에 비하여 개선되었지만 증체율에 있어서는 별 영향을 미치지 못하였다. 생산지수는 모든 처리구가 증가되는 경향을 보였다.. 2차 실험에서는 처리구가 대조구와 항생제구에 비하여 유의적으로 감소되는 경향을 보였고, 사료 섭취량 역시 유의적으로 감소하였으며, 사료 요구율 역시 전 처리구에서 대조구에 비하여 유의적으로 개선되는 경향을 보였다. 생산지수에서는 유기산제제인 lactacid를 제외한 처리구에서 유의적으로 높았다.

2) 2차년도

허브와 식물추출물을 산란계에 급이한 실험에서는 산란율은 처리구간에 유의적차이는 나지 않았지만 첨가구들이 대조구보다 높았다. 사료 섭취량은 전처리구에서 유의적으로 높았다. 사료요구율은 사료섭취량이 유의적으로 높아진 관계로 개선되지 않는 경향을 보였다. WBC는 전처리구 에서 유의적으로 높았으며, Stress index 역시 유의적으로 높은 결과를 보여주었다. 식물추출물을 육계에 급이시 1차 2차 실험 모두 증체율에서는 유의적인 차이는 나타나지 않았지만 모두 증가하는 경향을 보였다. IgG 농도 역시 모든 처리구에서 대조구보다 높은 증가율을 보였다. 스트레스 지수는 1차실험(농장)에서는 모든 처리구에서 증가하였으나, 2차실험(cage)에서는 전처리구에서 감소하는 경향을 보였다. Probiotics의 산란계 실험에서는 PB-L을 제외한 나머지 처리구에서는 유의적인 차이는 없었지만 증가하는 경향을 보였다. 또한 난각강도에 있어서 유의적으로 대조구보다 높은 결과를 보여주었고, 스트레스 지수 또한 유의적으로 높은 결과를 보여주었다. 육계에 있어서는 증체율에 있어서는 생균제 처리구에서는 감소하는 경향을 보여주었고, 사료 섭취량과 사료 요구율은 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. 생산지수 또한 대조구에 비해 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 스트레스 지수는 전반적으로 유의적으로 감소하는 경향을 보였다.

3) 3차년도

MOS, FOS를 산란계에 급이시 산란율에서는 FOS 0.25%를 제외한 나머지 처리구에서는 유의적으로 증가하였으며, 사료 요구율 역시 전처리구에서 유의적인 차이는 나시 않았지만 개선되는 경향을 보였다. Haugh unit은 전처리구에서 개선되는 경향을 보였다. IgA 농도는 유의적으로 증가하는 경향을 보였으며, IgG 농도 역시 증가하는 경향을 보였다. MOS 와 FOS를 육계에 급이시에는 증체율에서는 FOS 0.25%를 제외한 전 처리구에서 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 사료 요구율 역시 개선되는 경향을 보였으며, WBC는 전처리구 에서 감소하는 경향을 보였으며, 스트레스 지수 역시 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. Met-Cu와 SP-Cu를 산란계에 급이시 전처리구에서 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 보여주었고, 사료 요구량 역시 대조구에 비해 개선되는 경향을 보였다. 난각강도 역시 대조구에 개선되는 경향을 보였다. 육계에서는 fructo-oligosaccharides 0.25%, Cu-soy proteinate 100ppm 구가 가장 뛰어난 증체율과 사료 요구율, 면역증강을 보여주었다. Cu-methionine chelate와 Cu-soy proteinate를 육계에 급이시 Met-Cu 50을 제외한 나머지 처리구에서 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 사료 섭취량 역시 Met-Cu 50을 제외한 처리구에서 유의적으로 증가하였고, 생산지수는 전 처리구에서 유의적으로 높았다. IgG 농도는 Met-Cu 50을 제외한 나머지 처리구에 유의적으로 증가하는 경향을 보였다.

2. 연구개발 결과 활용에 대한 건의

본 연구 결과 항생제 대체제로서 알려진 여러 소재별(항목별) 대체제를 항생제와 직접 비교를 통해 일괄적인 항생제 대체 효과 입증과 더불어 항생제 절감 방안을 구축하고, 능력 비교 실험을 통해 우수 항생제 대체제의 사료 공정 개발과 항생제 대체제를 이용한 항생제 무첨가 브랜드육, 고급육 개발을 통해 농가 수익이 증대되며, 축산물의 안정성 확보에 기여할 것으로 사료된다.