1) 정의
프로바이오틱스, 프리바이오틱스, 신비오틱스, 바이오제닉스의 특징과 사람 및 동물에서의 효과에 대하여 여러 연구자료를 참고로 정리하였다.(표3, 표4)
표3. 푸로바이오틱스와 푸리바이오틱스의 특징, 조건, 효과
Simmering과 Blaut(2001)를 개편 인용한 Patterson과 Burkholder(2003)의 표를 光岡知足의 책에서 참고하였다.
표4. 푸로바이오틱스와 푸리바이오틱스의 효과
Stavic과 Kornegay(1995),Jenkis 등(1999),Monsan과 Paul(1995) Piva(1998), Simmering과 Blaut(2001)을 개편인용한 Patterson과 Burkholder(2003)의 표를 光岡知足의 책에서 참고하였다.
항생제 대체물질의 연구는 빠르게 발전하여 고초균(Bacillus subtilis)등 숙주유래가 아닌미생물이 프로바이오틱스로 취급되었으나 말이나 개념의 정의는 앞으로도 변화할 가능성이 있다.
Gibuson과 Fuller에 의하면 프로바이오틱스는 그리스어에서「For life(생명을 위하여)」라고 말하는 의미를 표시하는 것으로 Fuller는 1989년에「살아있는 미생물의 사료첨가물로서 숙주동물의 소화관내 미생물총의 균형을 개선하는 일에 보다 유익한 효과를 주는 것」이라 정의하였다.
그 후 프로바이오틱스에 관한 대다수의 건강증진효과가 보고되었으나(표4) 그 작용기전은「장내 세균총에 개입하다」라는 사실뿐 아니라 면역기능의 증진효과에 관한 것도 밝혀졌다.
Salminen은 1989년에 프로바이오틱스를「생체에 보건효과를 주는 생균제」라고 정의하였으나 현재는「살아있는 미생물로서 적당한량을 급여할 경우 숙주동물에 건강상 유익한 효과를 주는 것(2001년 FAO/WHO)」이라 정의하였다.
프로바이오틱스에 이용되는 미생물로서는 유산산생균(Lactobacillus속, Enterococcus 속, Latococcus속등) 비피더스균(Bifidobacterium속) 아포형성균(Bacillus속, Clostridium속) 효모 등이 있다.
사람에서는 유산균 음료가 생균제품으로 이용되고 있으나 닭의 생산단계에서는 성계의 맹장 내용물을 이용한 CE제품이나 생균제품이 여기에 해당된다.
프로바이오틱스는 위산이나 담즙에 영향을 받지 않고 장에 도달하여(소장이나 대장에 살아서 도달한다) 장관 상피세포(장벽) 및 점막에 단단하게 정착하는 비병원성균으로 닭(숙주) 유래의 장내세균총의 구성균에 한정하지 않고 표3에 표시한 특성, 요건, 효과를 보유한 균이면 그 대상이 된다.
프로바이오틱스의 살모넬라나 캠피로박터등의 유해세균에 대한 작용기전은 영양성분의 경합(쟁탈), 장관상피세포에 부착경합, 산, 페프티드, 단백 등의 생산에 의한 살균작용이 있는 것으로 보고있다.
그리고 Gibson과 Roberfroid에 의하면 프리바이오틱스는「숙주동물의 성장을 선택적으로 촉진하고 장관내의 특정 또는 한정된 미생물을 활성화 하는 등 유익한 효과를 주는 소화성이 아닌 사료성분」이라 정의하였다(표3). 올리고당이나 식물 섬유가 여기에 해당한다.
또한 프로바이오틱스와 프리바이오틱스의 합제는 신비오틱스라 총칭하는 경우도 있다.
이것은 병용하면 단독투여에 비하여 효과의 증강이 기대할 수 있어 Roberfroid는 상승작용(synergism)의 의미를 포함한 신비오틱스라는 개념을 제창하였다.
신비오틱스는 장내에 공생하는 세균 심비오틱스(Symbiotics)를 어원으로 하고 있다.
한편 고우오까는 프로바이오틱스나 프리바이오틱스와 다르게 장내세균을 개입하지 않고 체조절 기능을 보유한 식품을 바이오제닉스라 하는 것을 제창하였다.
바이오제닉스는 파스퇴르 연구소에서 확인된 동물 실험에서 유산균의 균체 성분과 대사산물이 성장촉진효과나 번식률 향상을 보이고 살균산유에 의한 연명효과가 판명되었기에 주목받게 되었다. 고우오까는「바이오제닉스는 장내세균을 개입하지 않고 직접, 면역부활, 콜레스테롤 저하작용, 혈압강하작용, 정장작용, 항함효과, 항혈전, 조혈작용등 생체조절, 생체방어, 질병예방, 회복, 노화조절 등에 관여하는 식품 성분으로 면역강화물질(biological response modifier : BRM)을 함유한 생리활성 페프티드, 식물 플라보노이드, 토코핵산(DHA), 에코사페타인산(EPA), 비타민 A,C,E, 베타카로틴, 카제인 호스포페프티드(CCP) 등의 식품성분이 해당된다」라고 기술하고 있다.
즉 식품에는 영양기능, 풍미, 기호기능, 체조절 기능의 세네가지 기능이 있으나 장내세균을 통하지 않고 생체방어, 질병예방, 회복, 노화조절 등 생체조절(생리활성)에 기여하는 식품성분으로 동물성, 식물성 모두가 바이오제닉스의 대상이 된다.
또한 일본에서「프로바이오틱스나 프리바이오틱스」는 사람에서는 특정보건용식품으로 표시되어 있으나 이들을 가축의 사료에 배합하는 경우에도 유익효과를 표시하는「프로바이오틱스나 프리바이오틱스」라고 표시하는 것은 일본에서는 사료안전법에서 금지하고 있다.
농림수산성이 농업자재 심의회의 심의를 통하여 동물용의약품으로 인정한것만을 효과를 선전하는 등「프로바이오틱스나 프리바이오틱스」라고 표시하도록 허가하고 있다.
또한 본 원고에서는 살모넬라나 캠피로박터의 대책자재를 상기 개념에 따라 분류하였으나 정의부터 작용기전까지 명확하지 않은 것은 기타에 포함하였다.
2) 대책자재의 종류와 그 효과
프로바이오틱스나 프리바이오틱스에 해당하는 제품 대다수가 사료 첨가제로서 유통 판매되고 있다. 동물용 의약품으로만 인가 받은것도 있지만 본 원고에서는 종합하여 소개하였다.
(1) 프로바이오틱스
㉮ CE(경합배제)제품
CE법은 필랜드의 Nurmi와 Rantala 등에 의해 1973년에 보고되었고 그 방법을 따라서 만든제품을 CE제품이라 한다.
성계의 맹장내용 또는 그 혐기성 배양물, 즉맹장내의 세균총을 첫모이전에 병아리에 급여하여 살모넬라등 병원미생물이 병아리 소화장관내에 정착증식 하는것을 억제하는 방법이다.
일반적인 생균제는 소화기내에 일시적으로 머물다 통과(배설) 하는 것과는 달리 CE제는 소화기내에 정착할 수 있는 정착성 복합 생균제라할 수 있다. 개발자의 이름을 따서 누루미법(Nurmi concept)이라고도 한다.
나까무라 등은 CE제품의 한 종류를 이용하여 한천으로 고체화한 것(고형화물)을 경구투여법, 음수첨가, 산무에 의한 투여방법에 따른 살모넬라의 배제효과를 비교하였다.
그 결과 한천형 고형화물의 투여는 다른 방법과 동등하거나 그 이상의 효과를 보였다. 또 부화장내, 수송차량내, 농장내의 3종류의 장소에서 투여하여 모든 장소의 투여에서 동등한 효과가 보였다. 초생추의 유통단계의 어느곳에서 투여하여도 CE제품은 유효한 것이라고 보고하였다.
일본을 포함한 여러국가에서 활용되고 있는 CE제품으로는 인터그린, 아비가드, CE텍트 이외에 브로일락(오리온사, 핀랜드)과 데로찌 29(Milk Speciality Ltd. 미국), 후로라맥스(FM-Bll,SigrahZellet,미국)가 시판되고 있다.
이마이등은 CE제품간에 살모넬라 배제효과에 차이가 보인다고 보고하고 있다.
ㆍ동정이 된 CE생균 : 데로찌 29는 동정이 된 경합배제 세균을 제품으로 한 것이다. 후루다등은 부화 직후의 병아리에 본 제품을 경구 접종하고 살모넬라속균(혈청형 SE, ST, Infantis, Hader, Cerro) 그리고 병원성 대장균(Escherichia coli O2, O78, O157 : H7)을 접종하였을 때 맹장내균수가 뚜렷하게 감소하는 효과가 있다고 보고하였다.
또한 살모넬라보다 대장균에 대한 억제효과가 크다고 기술하였다.
ㆍCE제품과 생균제품 혼합물의 병용효과 : 이마이등은 초생추에 CE제품과 생균제품을 첨가한 육성용 배합사료를 급이하고 SE 증식억제 효과를 조사하였다. CE제품과 생균제품의 첨가구의 SE의 생균수는 대조구에 비교하여 크게 감소하는 것을 확인하였다. 또한 CE제품의 단독 급이보다 CE제품과 생균제품을 병용시 뚜렷하게 SE 생균수가 감소하는 것을 확인하였다.
이로써 감염전과 감염초기에 CE제품과 생균제품의 병용은 살모넬라 증식억제의 상승효과를 보이므로 새로운 응용방법으로의 가능성을 보인다고 하였다.
ㆍCE제품과 유당 : Ziprin등 과 Corrier등은 CE제품과 유당을 병용하면 그 후에 투여한 살모넬라가 억제되는것을 보고하였다.
ㆍCE제품과 당류 : Schoeni와 Wong은 CE배양물, 당류, CE배양물과 당류의 양자를 경구투여하고, Campyloba -ter jejuni의 정착저지 효과를 인정하였다.
䤎CE제품과 유기산 : 썬등은 CE제품과 1% 후마르산, CE제품과 0.5% 효모세포벽, CE제품과 0.07% 카테킨등 CE제품 투여 후에 각종 제품을 복합 투여하고 닭 소화장기내의 SE증식이 억제되는 효과를 보고하였다.
그중에서도 CE제품과 유기산으로 후마르산의 복합시에 닭이 배설한 맹장변중의 SE를 억제하는 방법으로 가장 효과가 높다고 하였다. 또한 썬 등은 CE제품 투여후의 후마르산 첨가량에 대해서도 조사하여 0.5~2%의 후마르산을 첨가하면 소화장관내와 맹장변중의 SE증식이 효과적으로 억제되는 것도 보고하였다.
㉯ 생균제품
사료(생균제품)와 동물용의 약품(생균제품)으로 판매되고 있으며 검증되지 않은 제품을 포함하여 많은 제품이 난립되어 소개되고 있다.
ㆍ유산균 : 모리시타등은 1일령부터 3일령까지 초생추에 Lactobacillus acidophils 와 Enterococcus faecium을 함유한 생균제품(Avian-specific probiotics)을 경구투여하여 40일령까지의 세균배설율과 공장에서의 정착율을 대조군과 비교하였다. 생균제품 투여군은 대조군에 비하여 세균배설율이 70% 감소되고 소화기의 공장내정착도 27% 억제되었다고 보고하고 있다.
ㆍ고초균 : La Ragione과 Wood ward는 SE와 clostridium perfringenes의 감염예방을 위하여 대추에 B.subtilis py79을 투여하고 효과를 조사하였다. 부화 1일째와 20일째의 SPF닭에 B.subtilis를 경구투여하고 그 후 SE(s1400)와 clostridium perfringenes로 공격하였다.
공격 24시간전에 1×109 CFU의 B.subtilis를 1회 투여하였을 때 SE와 C.perfringenes의 정착저지 효과를 인정하고 총 배설강의 SE배균량은 36일간동안 감소하였다고 보고하였다.
ㆍ생균제와 올리고당 : 무까하라등은 올리고당과 생균제품을 사료에 첨가하여 닭에 투여한 다음 캠피로박터균으로 공격(103CFU정도) 하였을 때 사료첨가군은 대조군에 비하여 현저하게 균수가 감소하는 것을 인정하고 캠피로박터오염이 낮은 경우에는 유효하다고 보고하였다.