DOI QR코드

DOI QR Code

비이온성 계면활성제 Tween 80의 첨가가 반추위 혼합 미생물에 의한 in vitro 가스발생량, 건물소화율, 효소활력 및 미생물 성장율에 미치는 영향

Effects of Non-ionic Surfactant Tween 80 on the in vitro Gas Production, Dry Matter Digestibility, Enzyme Activity and Microbial Growth Rate by Rumen Mixed Microorganisms

  • 이신자 (경상대학교 응용생명과학부) ;
  • 김완영 (한국농업대학 축산학과) ;
  • 문여황 (진주산업대학교 동물생명과학과) ;
  • 김현섭 (농촌진흥청 축산자원개발부) ;
  • 김경훈 (농촌진흥청 축산자원개발부) ;
  • 하종규 (서울대학교 농생명공학부) ;
  • 이성실 (경상대학교 응용생명과학부)
  • Lee, Shin-Ja (Division of Applied Life Science, Gyeongsang National University) ;
  • Kim, Wan-Young (Department of Animal Science, Korea National Agricultural College) ;
  • Moon, Yea-Hwang (Department of Animal Sci. & Biotech., RAIC, Jinju National University) ;
  • Kim, Hyeon-Shup (National Livestock Research Institute, R.D.A.) ;
  • Kim, Kyoung-Hoon (National Livestock Research Institute, R.D.A.) ;
  • Ha, Jong-Kyu (School of Agricultural Biotechnology, Seoul National University) ;
  • Lee, Sung-Sil (Division of Applied Life Science, Gyeongsang National University)
  • 발행 : 2007.12.30

초록

비이온성 계면활성제(non-ionic surfactant: NIS) Tween 80의 첨가가 gas 발생량, 각종 기질의 건물 소화율, 섬유소 분해효소의 활력, 미생물 성장률 그리고 미생물의 기질 부착성에 미치는 영향을 규명하기 위하여 볏짚, 알팔파 건초, filter paper 그리고 톨페스큐 건초를 공시하여 in vitro시험을 수행하였다. NIS Tween 80을 0.05% (v/v) 수준으로 배지에 첨가하였을 때, in vitro 건물 소화율, cumulative gas 생성량, 미생물 성장량 그리고 섬유소 분해효소의 활력 등 조사항목 모두가 모든 공시된 기질에서 유의적 (P<0.05)으로 증가하였다. 볏짚, 알팔파 건초, filter paper 및 톨페스큐 건초로부터 발생된 in vitro 48시간 배양후의 가스량이 NIS의 첨가로 인하여 무처리구에 비하여 각각 274.8, 235.2, 231.1 및 719.5%가 유의적(P<0.05)으로 증가하였다. Tween 80을 0.05% 수준으로 알팔파 건초 기질에 첨가하여 배양 36시간 후에 섬유소 분해효소의 활력을 측정하였을 때, Avicelase의 경우는 무첨가구와 비교하여 변화가 없었지만 CMCase, xylanase 및 amylase의 활력은 무처리구에 비해 각각 38.1, 121.4 및 38.2%가 증가하였다. 이러한 결과들은 호기성 미생물에서와는 달리 Tween 80을 0.05% 수준으로 배지에 첨가하면 혐기성 미생물의 성장률을 감소시키지 않고 오히려 증가시키며 여러 종류의 섬유소 분해효소의 분비가 촉진될 수 있다는 것을 시사하는 것이다. 전자현미경(SEM) 관찰결과 NIS Tween 80의 첨가가 미생물의 기질 부착성을 증가시키지는 못하였다. 따라서 NIS Tween 80의 첨가로 가스발생량과 in vitro건물 소화율 그리고 섬유소 분해효소의 활력이 증가한 이유는 미생물의 기질 부착성 때문이 아니라는 것을 알 수 있다.. 결론적으로, 불감체중손실과 온열 생리 요인들 간에는 약한 상관이 존재했으나, 피험자들이 온열 쾌적을 유지하는 경우 착용한 의복 종류 및 노출 기온에 상관없이 불감체중손실량은 좁은 범위를 유지했다.것으로 판단된다.$4^{\circ}C$로 저장한 경우 치커리 고유의 초록색과 아삭한 조직감을 유지하고 있어 저온냉수 세척과 tray 포장이 세척 청경채의 선도 유지에 효과가 있는 것으로 나타났다.>$2.0{\sim}1459.4ppm(303.1{\pm}324.2)$으로 나타났다.다. 4. 이상의 결과를 바탕으로 위생교육 매뉴얼을 개발하였다. 위생교육 내용은 4가지 원칙 -개인위생확보, 교차오염방지, 시간온도관리, 냉장관리- 으로 구성하였고, 8영역으로 세분화하였다. 교육 설계방식은 강의식 교육을 위주로 하고, 주제별로, 실연식 교육, 시청각 교육, 토의식 교육을 위한 강의 자료를 마련하였다. 이상의 결과에서 보여 준 레스토랑에서 식중독 예방을 위한 위생관리 활동 내용으로 실천율이 낮은 활동을 규명하고 이 활동에 대한 지속적인 모니터링과 개선활동을 전개한다면 레스토랑의 식중독 예방에 크게 도움일 될 것으로 사료된다. 또한 본 연구에서 개발된 위생교육 자료를 활용한다면, 외식업체의 전반적인 위생수준을 향상시키고 식품의 안전성을 확보하는데 크게 기여할 것으로 기대된다. 최근에 외식업계에서 발생되고 있는 식중독 사고는 이상 기후의 영향이나 시설미비도 그 원인이겠지만, 무엇보다도 중요한 요인은 경영층의 위생에 관한 인식부족, 교육 프로그램의 부재로 사료된다. 그러므로 양적으로 과포화상태에 이르고 있는 외식업계의 질적인 향상을 위해서는 외식업체는 위생교육의 지속적인 실천과 모니터링을 강화하고, 그 결과를 인사고과시스템에 반영하는 통합적인 노력이 요구된다.야 하고, 검사관리를 통해 원재료와 최종제품의 안전성이 확보되어야 한다. 납품업체들의 검사관리 수행도를 높이기 위해서는 검사시설의 구비와 장비의

The non-ionic surfactant (NIS) Tween 80 was evaluated for its ability to influence invitro cumulative gas production, dry matter digestibility, cellulolytic enzyme activities, anaerobic microbial growth rates, and adhesion to substrates by mixed rumen microorganisms on rice straw, alfalfa hay, cellulose filter paper and tall fescue hay. The addition of NIS Tween 80 at a level of 0.05% increased significantly (P<0.05) in vitro DM digestibility, cumulative gas production, microbial growth rate and cellulolytic enzyme activity from all of substrates used in this study. In vitro cumulative gas production from the NIS-treated substrates; rice straw, alfalfa hay, filter paper and tall fescue hay was significantly (P<0.05) improved by 274.8, 235.2, 231.1 and 719.5% compared with the control, when substrates were incubated for 48 hr in vitro. The addition of 0.05% NIS Tween 80 to cultures growing on alfalfa hay resulted in a significant increase in CMCase (38.1%), xylanase (121.4%), Avicelase (not changed) and amylase (38.2%) activities after 36 h incubation. These results indicated that the addition of 0.05% Tween 80 could greatly stimulate the release of some kinds of cellulolytic enzymes without decreasing cell growth rate in contrast to trends reported with aerobic microorganism. Our SEM observation showed that NIS Tween. 80 did not influence the microbial adhesion to substrates used in the study. Present data clearly show that improved gas production, DM digestibility and cellulolytic enzyme activity by Tween 80 is not due to increased bacterial adhesion on the substrates.

키워드

참고문헌

  1. A.O.A.C. 1995. Official methods of analysis 16th edition. Association of official analytical chemists, Washington, D. C
  2. Akin, D. E. 1980. Evaluation by electron microscopy and anaerobic culture of types of rumen bacteria associated with digestion of forage cell walls. Appl. Environ. Microbiol. 39, 242-252
  3. Dehority, B. A. and H. W. Scott. 1967. Extent of cellulose and hemicellulose digestion in various forage by pure cultures of rumen bacteria. J. Dairy Sci. 50, 1136-1141 https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(67)87579-9
  4. Deshpand, M. V., M. C. Srinavasan and S. S. Deshmakh. 1987. Effects of fatty acids on cellulase production by Penicillium funiculosum and its mutants. Biotechnol. Lett. 9, 301-304 https://doi.org/10.1007/BF01025792
  5. Duncan, D. B. 1955. Multiple range and multiple F tests. Biometrics 11, 1-42 https://doi.org/10.2307/3001478
  6. Ferorak, P. M. and Hrwdey. S. E. 1983. A simple apparatus for measuring gas production by methanogenic cultures in serum bottles. Environ. Technol. Lett. 4, 425-432 https://doi.org/10.1080/09593338309384228
  7. Goto, M., H. Bae, S. S. Lee, M. S. Yahaya, S. Karita, K. Wanjae and K. J. Cheng. 2003. Effects of surfactant tween 80 on forage degradability and microbial growth on the in vitro rumen mixed and pure cultures. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 16, 672-676 https://doi.org/10.5713/ajas.2003.672
  8. Goto, M., H. Bae, M. S. Yahaya, S. Karita, W. Kim, J. Baah, K. Sugawara and K. J. Cheng. 2003. Effects of surfactant Tween 80 on enzymatic accessibility and degradation of Orchardgrass (Dactylis glomerata L.) at different growth stage. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 16, 83-87 https://doi.org/10.5713/ajas.2003.83
  9. Ha, J. K., S. S. Lee, Y. S. Moon and C. H. Kim. 2005. Ruminant Nutrition and Physiology. pp. 224-237, Seoul National University Press. Seoul, Korea
  10. Ho, Y. W., N. Abdullah and S. Jalaludin. 1988. Penetrating structures of anaerobic rumen fungi in cattle and swamp buffalo. J. Gen. Micobial. 134, 177-181
  11. Kamande, G. M., J. Baah, J. K. Cheng, T. A. McAllister and J. A. Sheford. 2000. Effects of Tween 60 and Tween 80 on protease activity, thiol group reactivity, protein adsoption, and cellulose degradation by rumen microbial enzymes. J. Dairy Sci. 83, 536-542 https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(00)74913-7
  12. Kim, C. H., J. N. Kim, J. K. Ha, S. G. Yun and S. S. Lee. 2004. Effects of dietary addition of surfactant Tween 80 on ruminal fermentation and nutrient digestibility of Hanwoo steers. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 17, 337-342 https://doi.org/10.5713/ajas.2004.337
  13. Kim, H. S., B. S. Ahn, S. G. Chung, Y. H. Moon, J. K. Ha, I. J. Seo, B. H. Ahn and S. S. Lee. 2006. Effect of yeast culture, fungal fermentation extract and non-ionic surfactant on performance of Holstein cows during transition period. Animal Feed Science Technology 126, 23-29 https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2005.05.023
  14. Lee, S. S. and J. K. Ha. 2003. Influences of surfactants Tween 80 on the gas production, cellulose digestion activities by mixed rumen microorganisms. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 16, 1151-1157 https://doi.org/10.5713/ajas.2003.1151
  15. Lee, S. S., B. H. Ahn, H. S. Kim, C. H. Kim, K. J. Cheng and J. K. Ha. 2003. Effects of non-ionic surfactants on enzyme distributions of rumen contents, anaerobic growth of rumen microbes, rumen fermentation characteristics and performances of lactating cows. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 16, 104-115 https://doi.org/10.5713/ajas.2003.104
  16. Lee, S. S., B. H. Ahn, H. S. Kim, C. H. Kim, K. J. Cheng and J. K. Ha. 2002. Effects of Non-ionic Surfactants on Enzyme Distributions of Rumen Contents, Anaerobic Growth of Rumen Microbes, Rumen Fermentation Characteristics and Performances of Lactating Cows. Asian-Aust. 2002 International Symposium in J. Anim. Sci. 15, 97-108
  17. Lee, S. S., C. H. Kim, J. K. Ha, Y. H. Moon, N. J. Choi and K. J. Cheng. 2002. Distribution and Activities of Hydrolytic Enzymes in the Rumen Compartments of Hereford Bulls fed Alfalfa Based Diet. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 15, 1725-1731 https://doi.org/10.5713/ajas.2002.1725
  18. Lee, S. S., J. K. Ha, K. J. Shin, C. H. Kim, M. Goto and K. J. Cheng. 2000. Influences of surfactants on the enzyme distributions in the rumen compartments and the growth of pure cultures of rumen microbes. 3rd Korean-Japan Joint Symp. on Rumen Metabolism and Physiology. Proceedings of Japanese Society for Rumen Metabolism and Physiology 11, 79-79. (October 1-3, Seagaia, Miyazaki, Japan)
  19. Lee, S. S., K. J. Shin, W. Y. Kim, J. K. Ha and I. K. Han. 1999. The Rumen Ecosystems: As a Fountain Source of Novel Enzymes -Review Article. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 12, 988-1001 https://doi.org/10.5713/ajas.1999.988
  20. McAllister, T. A., K. Stanford, H. D. Bae, R. J. Treacher, A. N. Hristov, J. Baah, J. A. Shelford and K. J. Cheng. 2000. Effect of a surfactant and exogenous enzymes on digestibility of feed and on growth performance and carcass traits of lambs. Can. J. Anim. Sci. 80, 35-43 https://doi.org/10.4141/A99-053
  21. Menke, K. H., L. Raab, A. Salewski, H. Steingass, D. Fritz, W. Schneider. 1979. The estimation of the digestibility and metabolizable energy content of ruminant feedigstuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor in vitro. J. Agric. Sci. Camb. 93, 217-222 https://doi.org/10.1017/S0021859600086305
  22. Menke, K. H. and H. Steingass. 1988. Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen fluid. Ann. Res. Dev. 28, 7-55
  23. Miller, G. L., R. Blum, W. E. Giennon and A. L. Burton. 1960. Measurement of Carboxymethylcellulase activity. Anal. biochem. 1, 127-132 https://doi.org/10.1016/0003-2697(60)90004-X
  24. Moore, J. E. 1970. Procedures for the two-stage in vitro digestion of forages. 3. In L. E. Harris(ed.) Vol. 1. Nutrition research techniques for domestic and wild animals. pp. 5001-5003, Utah State Univ., Logan, UT
  25. National Research Council. 2001. Nutrient Requirements of Dairy Cattle. Natl. Acad. Press, Washington DC
  26. Reese, E. T. and A. Maguire. 1969. Surfactants as stimulants of enzyme production by microorganisms. Applied Microbiol. 17, 242-245
  27. SAS, 1999. SAS/STAT software for PC. Release 8.01. SAS institute Inc., Cary, N.C., U.S.A
  28. Schewale, J. G. and J. C. Sadana. 1978. Cellulase and glucosidase production by basidiomycetes spcies. Can. J. Microbiol. 24, 1204-1216 https://doi.org/10.1139/m78-195
  29. Sung, H. G., Y. Kobayashi, J. Chang, A. Ha, I. H. Hwang and J. K. Ha. 2007. Low Ruminal pH reduced Dietary Fiber Digestion via reduced microbial attachment. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 20, 200-207
  30. Van Soest, P. J. 2006. Rice straw, the role of silica and treatments to improve quality. Anim. Feed Sci. Technol. 130, 137-171 https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2006.01.023
  31. Yazdi, M. T., J. R. Woodward and A. Radford. 1990. The cellulase complex of Neurospora crassa: activity, stability and release. J. Gen. Microbiol. 136, 1313-1319 https://doi.org/10.1099/00221287-136-7-1313
  32. Orskov, E. R. and I. McDonald. 1979. The estimation of protein degradability in the rumen from incubation measurements weighted according to rate of passage. J. Agric. Sci.(Camb). 92, 499-503 https://doi.org/10.1017/S0021859600063048