약용식물 추출물이 반추위 발효와 미생물 성장 및 메탄 발생에 미치는 영향 :Effects of Medicinal Herb Extracts on Rumen Fermentation, Microbial Growth and Methane Emission

황희순

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자료유형: 학위논문

저자정보: 황희순 (경상대학교, 경상대학교 대학원)

발행연도: 2014

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2014

약용식물 추출물이 반추위 발효와 미생물 성장 및 메탄 발생에 미치는 영향

황희순 응용생명과학부 2014.01 학위논문

2013

Terpenoid 함유 식물 추출물의 첨가가 반추위 발효와 메탄 발생에 미치는 영향

황희순 , 하동욱 , 이수경 외 3명 한국유기농업학회지 2013.01 학술저널

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실험 2. 약용식물 뿌리 추출물이 반추위 발효와 미생물 생장 및 메탄 발생에 미치는 영향

본 연구는 약용식물 뿌리 추출물을 이용하여 in vitro 반추위 발효성상 및 메탄생성에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 반추위액은 조사료 (timothy)와 농후사료를 60:40의 비율로 급여한 반추위 cannula가 시술된 한우 암소에서 채취하였다. 본 실험에 사용한 식물 추출물은 Asiatic Plantain, Lightyellow Sophora, Blackberry Lily, Japanese Farfugium 그리고 Broadleaf Liriope 이며, 반추위액과 McDougall buffer를 1:2의 비율로 혼합한 배양액을 0.3 g timothy와 식물 추출물 (기질의 5% v/w)이 담긴 50 ㎖ serum bottle에 혐기상태로 15 ㎖를 분주하였다. Serum bottle은 39℃, 120 rpm 으로 3, 6, 9, 12, 24, 48 및 72 시간 동안 배양하였다. 실험 결과 pH 값은 전 배양시간에 걸쳐 대조구와 유의적인 (p<0.05) 차이가 없었다. 건물 소화율은 배양 12, 48시간대에 대조구와 비교시 모든 첨가구에서 유의적 (p<0.05)으로 소화율이 높았다. 그러나 72시간대 배양 모든 처리구에서 대조구와 유의적 (p<0.05) 차이는 없었다. 총 가스 발생량은 대조구와 비교 시 모든 처리구에서 전 배양시간에 걸쳐 유의적 (p<0.05)으로 같거나 높았으며, 이산화탄소 발생량 또한 모든 처리구에서 모든 배양시간에 걸쳐 같거나 높았다 (p<0.05). 메탄 발생량은 배양 24 시간에 모든 처리구에서 메탄의 생성이 유의적 (p<0.05)으로 감소하였다. 미생물 성장량은 첨가구에 따라 각각 다른 양상을 나타냈으나 72시간대는 모든 처리구에서 유의적 (p<0.05)인 차이가 없었다. 암모니아 측정량은 배양 3시간부터 첨가구에서 증가하는 경향을 보였으나 48시간대까지 유의적 (p<0.05)인 차이가 없었다. Acetic acid 및 propionic acid 생성량은 유의적 (p<0.05)인 차이없이 지속적으로 증가 하였다. Real-time PCR 의 결과에서는 모든 첨가구에서 발현량이 낮았다 (p<0.05). 결과적으로 본 실험에 사용한 약용식물 뿌리 추출물 5종 모두 소화율에 영향을 미치지 않으며 메탄저감 효과를 나타내었다. 특히 Japanese Farfugium 추출물은 반추위 발효성상에 악영향을 미치지 않으며 메탄 발생을 저감하는 잠재력이 가장 큰 것으로 생각된다.

Experiment Ⅱ. Effects of Root Extracts of Medicinal Herb on Rumen Fermentation, Microbial Growth and Methane Emission

This study was conducted to investigate effects of root extracts of medicinal herb (REMH) on in vitro rumen fermentation characteristics, microbial growth and methane emission. The ruminal fluid was collected from a cannulated Hanwoo fed a 60:40 concentrate:timothy diet. Five REMHs including Asiatic Plantain (Plantago asiatica), Lightyellow Sophora (Sophora flavescens), Blackberry Lily (Belamcanda chinensis), Japanese Farfugium (Farfugium japonicum), and Broadleaf Liriope (Liriope platyphylla) were used in the experiment II. The 15 ㎖ of mixture contained McDougall’s buffer and rumen fluid in the ratio 2 to 1, was dispensed anaerobically into 50 ㎖ serum bottles. The SEMH were added at the level of 5% against 300 mg of timothy as a substrate (v/w). The serum bottles were incubated at 39℃, 120 rpm for 3, 6, 9, 12, 24, 48 and 72 h with triplicate. The pH value was decreased with the increasing incubation times, and all values were in the normal range for ruminal fermentation. Dry matter digestibility did not differ (p<0.05) between all treatments and control during whole incubation time. However, total gas production after 48 h and 72 h incubation was significantly higher (p<0.05) in REMH treatments than in control. The VFA concentration was increased gradually with the increasing incubation times, whereas concentrations of individual and total VFAs, Acetate:Propionate ratio and NH3-N were not significantly effected by REMH addition. However, Real-time PCR showed that REMH significantly reduced the cellulolytic rumen bacteria including Ruminococcus albus abundance and Ruminococcus flavefaciens abundance, and cilliate associated methanogens. In conclusion, during ruminal fermentation, REMH had no effects on pH, DM digestibility, carbon dioxide emissions, microbial growth whereas REMH decreased methane emissions, Ruminococcus albus abundance and Ruminococcus flavefaciens abundance and cilliate associated methanogens.
It is suggested that REMH could modify individual rumen microbes and inhibit methane emission without adversely affecting ruminal fermentation. In particular, Japanese Farfugium (Farfugium japonicum) may be beneficial for reducing agents of methane emission and for improving animal performance.

#Medicinal Herb #Real-time PCR #Rumen Fermentation #Methane Emission #Microbial Growth #VFA

실험 Ⅰ. 약용식물 줄기 추출물이 반추위 발효와 미생물 성장 및 메탄 발생에 미치는 영향
Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 재료 및 방법 3
1. 공시동물 및 반추위액 3
2. 공시재료 및 in vitro 시험 3
3. 조사 항목 및 조사 방법 6
1) pH 6
2) 건물 소화율 6
3) 총 가스 이산화탄소 및 메탄 발생량 6
4) 미생물 성장량 6
5) 암모니아 생성량 7
6) VFA 조성 7
7) Real-time PCR 7
4. 통계 처리 8
Ⅲ. 결과 및 고찰 7
1. pH 변화 11
2. 건물 소화율 변화 13
3. 총 가스, 이산화탄소 및 메탄 발생량 15
4. 미생물 성장량 변화 19
5. 암모니아 생성량 21
6. VFA 조성 23
7. Real-time PCR 25
Ⅳ. 요 약 27
Ⅴ. 인 용 문 헌 28
실험 Ⅱ. 약용식물 뿌리 추출물이 반추위 발효와 미생물 성장 및 메탄 발생에 미치는 영향
Ⅰ. 서론 33
Ⅱ. 재료 및 방법 35
1. 공시동물 및 반추위액 35
2. 공시재료 및 in vitro 시험 35
3. 조사 항목 및 조사 방법 38
1) pH 38
2) 건물 소화율 38
3) 총 가스 이산화탄소 및 메탄 발생량 38
4) 미생물 성장량 38
5) 암모니아 생성량 39
6) VFA 조성 39
7) Real-time PCR 39
4. 통계 처리 40
Ⅲ. 결과 및 고찰 43
1. pH 변화 43
2. 건물 소화율 변화 45
3. 총 가스, 이산화탄소 및 메탄 발생량 47
4. 미생물 성장량 변화 52
5. 암모니아 생성량 54
6. VFA 조성 56
7. Real-time PCR 58
적 요 67
감사의 글 70

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