저단백 양돈사료설계 참고사항

1. 저단백 양돈사료의 효과

- 원재료비 감소
- 질소 배출 저감
- Gut Health 증진

 

2. 저단백 양돈사료 설계시 고려사항

- NE & SIDAA 평가 시스템을 기반으로 설계
- CP Ratio(dLys/NE) & Ideal Protein 평가 조정
- 적정 CP 설계수준의 설정
- 아미노산 종류과 균형 설계 : BCCA, Arg 등

 

ISSUE.  양돈사료 잉여 질소 감축을 위한 사료공정수 수정(안)

현 행			변 경(안)			수 정(안)
명 칭	사용범위 및 용도	등록성분	명 칭	사용범위 및 용도	등록성분 (최소량)	명 칭	사용범위 및 용도	등록성분
포유자돈	이유 이전	조단백질 23%이하	포유자돈	이유 이전	조단백질 (최대 20%)	포유자돈	∼이유 초기	조단백질 20%이하
이유돈전기	7~11kg	21%이하	이유돈	7~25㎏	조단백질 (최대 18%)
이유돈후기	11~25kg	20%이하				이유돈	이유초기 ~25㎏	17%이하
육성돈전기	25~45kg	19%이하	육성돈	25~65㎏	조단백질 (최대 16%)	육성돈	25~65㎏	16%이하
육성돈후기	45~65kg	18%이하
비육돈전기	65~85kg	17%이하	비육돈	65㎏~출하	조단백질 (최대 14%)	비육돈	65㎏~출하, 번식용웅돈 번식용모돈	14%이하
비육돈후기	85kg~출하	16%이하
번식용웅돈	25㎏이상	14%이하	삭제
번식용모돈	25㎏이상	16%이하	삭제
임신모돈	임신중	16%이하	임신돈	임신중	조단백질 (최대 13%)	임신돈	임신중	13%이하
포유모돈	포유중	20%이하	포유돈	포유중	조단백질 (최대 17%)	포유돈	포유중	18%이하

 

NRC와 사료공정서(안)의 CP 비교

 

- NRC 1998

Body Weight (kg)	5~10	10~20	20~50	50~80	80~120
ME content of diet (kcal/kg)b	3,265	3,265	3,265	3,265	3,265
Estimated ME intake (kcal/day)	1,620	3,265	6,050	8,410	10,030
Estimated feed intake (g/day)	500	1,000	1,855	2,575	3,075
Crude protein (%)	23.70	20.90	18.00	15.50	13.20

 

- NRC 2021

	5~7	7~11	11~25	25~50	50~75	75~100	100~135
Effective ME content of diet (kcal/kg)	3,400	3,400	3,350	3,300	3,300	3,300	3,300
Estimated effective ME intake (kcal/day)	904	1,592	3,033	4,959	6,989	8,265	9,196
Estimated feed intake + wastage (g/day)	280	493	953	1,582	2,229	2,636	2,933
Total nitrogen (%)1	3.1	2.8	2.56	2.11	1.84	1.61	1.37
Crude protein (%)2	19.38	17.50	16.00	13.19	11.50	10.06	8.56

1 Based on SIDAA, 2 Calculated by total nitrogen X 6.25

 

- 사료공정서 2021(안)

	포유자돈 (~ 이유초기)	이유돈 (이유초기 ~ 25 kg)	육성돈 (25 ~ 65 kg)	비육돈 (65 kg ~ 출하)
Crude protein (%)1	20.00	17.00	16.00	14.00

 

 

3. 단백질설계에 따른 양돈사료 원재료비 변화

- Shadow price of CP % in pig diets : 5~8￦/kg
- CP% 설계에 따른 배합비 변화 ; 육성돈

 

Raw Cost : \/kg	420.08	404.36	358.62
Raw Material	CP19%	CP17%	CP free
Corn	23.25	29.86	91.45
Wheat(EC)	30.00	30.00	0.00
SBM(CP<44%)	20.44	14.14	0.00
Palm Kernel Cake	5.00	5.00	0.00
Corn DDGS	10.00	10.00	0.00
Animal Fat	5.24	4.40	0.09
Molasses(SU<47.5%)	2.00	2.00	2.00
NaCl	0.30	0.30	0.30
Lime stone	1.35	1.40	1.33
DCP	0.00	0.00	0.39
Lysine	0.60	0.82	1.43
Methionine	0.37	0.50	0.96
Threonine	0.25	0.39	0.84
Choline	0.20	0.20	0.20
Vitamin Mix_S	0.50	0.50	0.50
Mineral Mix_S	0.50	0.50	0.50

 

	Nutrients	CP19%	CP17%	CP free
Mo	(%)	11.97	12.19	14.29
CP	(%)	19.00	17.00	9.21
Cfat	(%)	8.13	7.42	3.48
Cfib	(%)	3.86	3.71	2.19
Cash	(%)	4.54	4.29	3.28
Ca	(%)	0.60	0.60	0.60
P	(%)	0.36	0.34	0.30
dPs	(%)	0.14	0.13	0.11
Lys	(%)	1.26	1.26	1.26
MC	(%)	0.76	0.76	0.76
Thr	(%)	0.82	0.82	0.82
NEs	(Mcal/kg)	2.55	2.55	2.55
MEs	(Mcal/kg)	3.41	3.38	3.26

기준 : 옥수수 294원/kg, 수입대두박 552원/kg, 우지 850원/kg

4. 단백질 수준에 따른 질소 배출 변화

 

Efficiency of N Utilization in Growing Pigs

(Esteves et al., 2021)

 

N Utilization by CP levels in Growing Pigs (BW 30~50 kg)

(Esteves et al., 2021)

 

Effect of CP on slurry characteristics and ammonia volatilisation in fattening pigs

(Portejoie et al., 2004)

 

5. Gut health 개선

 

- 단백질 분해 박테리아에 의한 단백질 발효는 BCFA, NH3, 휘발성 페놀, 인돌 및 아민을 포함한 독성 대사 부산물을 생성할 수 있습니다.
- 이로 인하여 PWD의 병인과 관련이 있습니다(Bolduan et al., 1988; Aumaitre et al., 1995; Pluske et al., 2002, Heo et al., 2013).

 

(photos courtesy of Dennis Kunkel Microscopy, Inc.)

 

Protein Intake on PWD

6. 저단백 양돈사료의 성장평가 조사

 

- NRC(1998)의 3% 이내에서 식이 CP 감소와 FCAA(Four Crystalline Amino Acids)를 보충하면 비육돈 돼지에서 대조군 식이와 유사한 성장 성능이 나타날 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다(Prandini et al., 2013).
- 그러나 식이 CP 수준의 추가 감소가 성장 성능에 3% 이상 미치는 영향에 대해 상충되는 결과가 보고됩니다.

 

- 감소된 성능은 발린과 이소류신 보충으로 완화된 반면 BCAA는 LP 식이에서 다음으로 제한적인 AA가 될 수 있음을 암시합니다(Powell et al., 2011).
- Free AA의 더 빠른 흡수 속도는 AA의 과도한 산화를 유도하여 체내 단백질 침착 감소 및 성장 성능 저하에 기여할 수 있습니다(Yen et al., 2004).

 

6-1 저단백 양돈사료의 영양소 소화율

 

- Ileal digested P 은 성장하는 돼지의 HP 식이와 비교하여 LP 식이에서 감소했는데, 이는 ileal P digestion에 대한 식이 CP 수준의 제한 효과를 나타냅니다. 가능한 이유는 제한된 단백질 섭취가 P의 활성 수송 시스템을 손상시켰기 때문일 수 있습니다(Xue et al., 2017).
- 이전 연구에서는 식이 CP가 증가함에 따라 지방 및 포화 지방산 14:0 및 18:0의 회장 소화율이 더 높다고 보고했습니다(Jørgensen et al., 1992). 그러나 다른 연구에서는 free fatty acids가 소화되지 않은 단백질과 결합하여 흡수에 사용할 수 없는 미셀을 형성할 수 있다는 결론을 내리는 식이 CP 증가와 함께 조지방의 소화율이 낮아졌다고 보고했습니다(Adams et al., 1985).
- 섬유소 소화율에 대한 LP 식단의 효과를 구체적으로 평가한 연구는 없습니다. 많은 연구에서 섬유질과 LP 식단이 장 건강에 시너지 효과가 있음이 입증되었습니다(Rist et al., 2013).

 

6-2 저단백 양돈사료의 도체특성

 

- 도체 중량 대 도축 전 생체중의 비율은 식이 CP 수준 감소의 영향을 받지 않습니다(Suárez-Belloch et al., 2016; Zhou et al., 2015).
- 도축 시 증가된 등지방 두께와 감소된 허리 근육 면적은 비육 돼지와 성장 중인 돼지에 대한 LP 식이 연구(Morazán et al., 2015; Ruusunen et al., 2007) 에서 일관되게 보고되었습니다(Hinson et al., 2009; Kerr et al., 1995).
- 질소에 대한 에너지의 불균형은 LP 사료를 급여한 돼지의 도체가 두꺼워지는 주요 원인일 수 있습니다. NE 시스템(DE 또는 ME 시스템과 비교하여)은 도체 비만 조절에 우수한 것으로 확인되었습니다(Wang et al., 2018).

 

6-3 저단백 양돈사료의 육질특성

 

- 대부분의 연구에서는 다양한 CP를 급여한 돼지에서 pH24h와 WHC에 유의한 차이가 없다고 보고했습니다(Alonso et al., 2010; Goerl et al., 1995).
- 식이 CP가 제한되었을 때 고기 색의 일부 변수가 증가했습니다(Goerl et al., 1995; Suárez-Belloch et al., 2016). 그럼에도 불구하고 다른 연구에서는 치료 간에 차이가 관찰되지 않았다고 보고했습니다(Alonso et al., 2010; Bidner et al., 2004).
- 최근 연구에 따르면 40~115kg BW의 LP 식이를 급여한 돼지에서 지방 축적이 증가하는 경향이 있으며 동시에 돼지고기가 더 부드럽고 육즙이 많다고 보고되었습니다(Wood et al., 2013).
- 장지근과 반막양근 모두에서 더 높은 비율의 올레산과 더 낮은 비율의 리놀레산은 개선된 식사 품질을 시사하는 LP 식단에서 결정되었습니다(Wood et al., 2013).

 

7. 육성비육단계에서 저단백 양돈사료의 설계

 

7-1 정밀영양소 평가 : NE system & SIAA system

 

- NE 시스템으로 식단의 CP 수준을 낮출 수 있습니다.
- NE 시스템은 LP 다이어트에 더 적합할 수 있으며 과도한 도체 지방 축적을 억제하는 데 도움이 됩니다.

* as % of the energy value of a compound feed (wheat: 67%, soybean meal: 16%,  fat: 2.5%, wheat bran: 5%, peas: 5%, …)  (Noblet et al., 2008)  

 

- 돼지에게 LP 식이를 급여할 때 적절한 SIDAA 요구량을 정확하게 측정하면 LP 식이의 이점을 극대화하는 동시에 보충 CAA(Crystalline amino acid) 비용을 최적화할 수 있습니다.

 

7-2 에너지와 아미노산의 균형(CP Ratio)

 

- Lys:DE Ratio on Performance of G-F Pigs

(Szabo et. al., 2001)

 

- Lys:DE Ratio on Carcass of Pigs

(Szabo et. al., 2001)

- Lys:DE Ratio on Body Composition

(Szabo et. al., 2001)

 

- 육성비육단계에서 성장단계별 권장 CP Ratio

Seve et al.(1994)

 

7-3 Ideal Proteins for Pigs (INRA data)

AA's	G-F	Gestation	Lactation
Lysine	100	100	100
Methionine	30	28	30
Cystine	n.a.	n.a.	n.a.
Methionine + cystine	60	65	60
Threonine	65	72	66
Tryptophan	18	20	19
Isoleucine	60	65	60
Leucine	100	100	115
Valine	70	75	85
Phenylalanine	50	60	60
Tyrosine	n.a.	n.a.	n.a.
Phenylalanine + tyrosine	95	100	115
Histidine	32	30	42
Arginine	42	n.a.	67

 

7-4 양돈 사료의 설계

 

8. 저단백 사료에 CTCZYME 활용 효과

 

- β-mannanase(CTCZYME) on AA digestibility

(Upadhaya et al., 2016)

 

- 배합비 설계에 따른 추가적 원가 및 비용 절감 효과

	CP	19%		17%
	Enzyme	-	+	-	+
Raw Cost(\/kg)		413.85	407.94	396.56	390.65
Differences(\/kg)		0	-5.91	-17.29	-23.2

9. 마치며 : 저단백 양돈사료 전환시 CP 권장사항

- CP<-3% : 처음 4개의 제한 AA를 보완해야 합니다.
- CP<-6% : BCAA를 추가로 보충하면 유사한 성장 성능을 유지할 수 있음
- CP>-6% : 식이성 질소 또는 충분한 NEAA 포함 필요