Evaluation of the dietary functional feed additives to develop the low fishmeal diet in olive flounder, Paralichthys olivaceus

Abstract

본 연구는 치어기 넙치 저어분 사료개발을 위해 다양한 기능성 사료첨가제의 평가, 선정 및 경제적 최적 첨가량을 제안하기 위해 수행되었다. 실험 1은 치어기 넙치 저어분 사료 내 7가지 사료첨가제의 기능성 평가를 위해 수행되었다. 실험사료는 대조구(CON)에 각각 encapsulated sodium butyrate (ESB), gamma-amino butyric acid (GABA), selenium yeast (SeY), yeast extract nucleotide (YEN), yucca meal (YUM), song-gang bio stone (SGS) 및 protease (PRT)로 총 8가지가 제작되었다. 사육실험에 사용된 치어기 넙치는 평균 5.26±0.17 g으로 총 24수조에 3반복 무작위 배치하였다. 총 8주간의 사육실험 종료 후 증체율, 일간성장률에서 GABA, YEN, YUM 및 SGS 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. 사료효율과 단백질전환효율의 경우 ESB, GABA, YEN 및 SGS실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. 비특이적 면역반응의 Superoxide dismutase (SOD) 활성 분석 결과 YEN 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었으며, Nitroblue tetrazolium (NBT) 분석 결과 ESB, GABA, YEN, YUM, SGS 및 PRT 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. Myeloperoxidese 분석 결과 ESB, GABA, SeY, YEN, YUM 및 SGS 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. Flounder growth hormone 유전자 발현의 경우 GABA, SeY, YEN, YUM 및 SGS 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었으며, YEN 실험구가 다른 모든 실험구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. Heat shock protein 70의 경우 SeY 및 YEN 실험구가 대조구, SGS 및 PRT실험구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었으며, YEN 실험구가 다른 모든 실험구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. 장 조직 내 미세융털 길이에 있어서는 ESB, GABA, YEN 및 SGS 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. 장내 trypsin 활성의 경우 ESB, GABA, YEN, SGS 및 PRT실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. E. tarda 균에 의한 공격실험의 경우 주사 후 7일째 누적생존율에서 GABA, YEN, YUM, SGS 및 RPT 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. 하지만, Lysozyme 활성, 전어체분석 및 혈액학적 분석에서는 전 실험구간 유의적인 차이를 보이지 않았다. 위 실험 결과를 토대로 보았을 때 YEN, GABA 및 SGS 첨가제가 선택되었으며, 실험 2는 위 첨가제들의 적정량 또는 최소첨가량을 규명하기 위하여 수행되었다. 실험 2는 동일한 저어분 사료를 이용하여 대조구, YEN 2.5 g (YEN2.5), YEN 3.5 g (YEN3.5), SGS 2.5 g (SGS2.5), SGS 3.5 g (SGS3.5), GABA 200 mg (GABA200), GABA 250 mg (GABA250) 및 OTC 4 g (OTC)의 총 8개의 실험구를 제작하여 실험을 수행하였다. 사육실험에 사용된 치어기 넙치는 평균 2.1±0.07 g으로 총 24수조에 3반복 무작위 배치하였다. 총 8주간의 사육실험 종료 후 증체율, 일간성장률, 사료효율 및 단백질전환효율에서 YEN3.5, SGS2.5, SGS3.5 및 OTC 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. 비특이적 면역반응 중 SOD, NBT 활성에 있어서 YEN2.5, YEN3.5, SGS2.5, SGS3.5 및 OTC 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. MPO 활성의 경우 YEN3.5, SGS2.5, SGS3.5 및 OTC 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. Flounder growth hormone 유전자 발현의 경우 YEN3.5 및 SGS3.5실험구가 대조구, YEN2.5, SGS2.5, GABA200 및 GABA250 실험구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. Heat shock protein 70의 경우 YEN2.5, YEN3.5, SGS3.5, GABA200 및 OTC실험구가 대조구 및 GABA250실험구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. 장 조직 내 미세융털 길이에 있어서는 YEN2.5, YEN3.5, SGS2.5, SGS3.5 및 OTC 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. 장내 trypsin 활성의 경우 YEN2.5, YEN3.5 및 SGS3.5 실험구가 대조구, SGS2.5, GABA200 및 OTC실험구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. E. tarda 균에 의한 공격실험의 경우 주사 후 8일째 누적생존율에서 YEN3.5, SGS3.5 및 OTC 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. 하지만, Lysozyme 활성, 전어체분석 및 혈액학적 분석에서는 전 실험구간 유의적인 차이를 보이지 않았다. 위 결과를 토대로 보았을 때, 넙치 저어분 사료 내 YEN은 3.5 g, SGS는 2.5 g/사료 kg으로 나타났으며 사료 kg당 기여가격은 각각 15.7원, 3.5원으로 나타났다. 실험3은 위 사료 첨가제 중 사료 kg당 기여가격이 낮은 SGS의 적정 사료 첨가량을 재확인 하기 위해 수행되었다. 실험사료는 대조구 및 SGS 1.5 g (SGS1.5), SGS 2.5 g (SGS2.5), SGS 3.5 g (SGS3.5)로 총 4개가 제작되었다. 사육실험에 사용된 치어기 넙치는 평균 2.1 ± 0.07 g으로 총 15수조에 3반복 무작위 배치하였다. 총 8주간의 사육실험 종료 후 증체율, 일간성장률, 사료효율 및 단백질전환효율에서 SGS2.5 및 SGS3.5 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. E. tarda 균에 의한 공격실험의 경우 주사 후 8일째 누적생존율에서 SGS3.5 실험구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 결과를 나타내었다. 위 결과를 토대로 보았을 때, 치어기 넙치 저어분 사료 내 적정 SGS 첨가량은 2.5 g/kg이다. 위 3가지 실험결과를 종합적으로 보았을 때, 치어기 넙치 저어분 사료 내 yeast extract nucleotide, song-gang stone 및 gamma-amino butyric acid의 적정 첨가량과 사료 kg당 기여가격은 각각 3.5 g (15.7원)/kg, 2.5 g (3.5원)/kg, 158 ppm (5.59원)/kg으로 나타났다.

Three experiments were conducted to evaluate, select and propose the optimum level for the different dietary functional feed additives in olive flounder, Paralichthys olivaceus fed with the low fishmeal diet. First experiment was conducted to evaluate 7 different functional feed additives in olive flounder fed with the low fishmeal diet. Low fish meal diet was formulated according to the other previous experiment. Including a control group, 8 groups of fish with three replicates were randomly distributed in 24 rectangular 35 L volumes tanks (15 fish/tank). Fish averaging 5.26 ± 0.17 g (mean ± SD) were fed 8 experimental diets; a basal diet without feed additive was used as a control (CON), CON + encapsulated sodium butyrate (ESB), CON + 158mg of gamma-aminobutyric acid (GABA), CON + selenium yeast (SeY), CON + yeast extract nucleotide (YEN), CON + yucca meal (YUM), Song-gang bio stone (SGS) and protease (PRT). After 8 weeks feeding trial, weight gain (WG) and specific growth rate (SGR) of fish fed GABA, YEN, YUM and SGS diet were significantly higher than those of fish fed CON diet. Feed efficiency (FE) and protein efficiency ratio (PER) of fish fed ESB, GABA, YEN and SGS were significantly higher than those of fish fed CON diet. Nitroblue tetrazolium (NBT) of fish fed ESB, GABA, YEN, YUM, SGS and PRT diets were significantly higher than those of fish fed CON diet. Myeloperoxidase activity (MPO) of fish fed ESB, GABA, SeY, YEN, YUM ans SGS diets were significantly higher than those of fish fed CON diet. Flounder growth hormone (FGH) gene expression of fish fed GABA, SeY, YEN, YUM and SGS diets were significantly higher than those of fish fed CON diet. Micro villi length of fish fed ESB, GABA, YEN and SGS diets were significantly higher than those of fish fed CON diet. Trypsin enzyme activity of fish fed ESB, GABA, YEN, SGS and PRT diets were significantly higher than those of fish fed CON diet. Cumulative survival rates of 7 days bacterial challenge test of fish fed GABA, YEN, YUM, SGS and PRT diets was significantly higher than those of fish fed CON diet. These results may strongly suggested that YEN, SGS and GABA were selected for the Second experiment for propose the dietary optimum levels and to minimize the contribution price per kg diet. In the second experiment, fish averaging 2.1 ± 0.07 g (mean ± SD, n=3) were randomly assigned into 8 groups and fed eight experimental diets; CON diet, and seven other diets supplementing YEN at 2.5 g (YEN2.5) and 3.5 g (YEN3.5), SGS at 2.5 g (SGS2.5) and 3.5 g (SGS3.5), GABA at 200 mg (GABA200) and 250 mg (GABA250), and oxytetracycline at 4 g (OTC) per kg diet. WG, SGR, FE and PER of fish fed YEN3.5, SGS2.5, SGS3.5 and OTC diets were significantly higher than those of fish fed CON diet (P˂0.05). SOD, NBT and MPO of fish fed YEN3.5, SGS2.5, SGS3.5 and OTC diets were significantly higher than those of fish fed CON diet. Digestive tract trypsin activity of fish fed YEN2.5, YEN3.5 and SGS3.5 diets were significantly higher than those of fish fed CON diet (P<0.05). Heat shock protein 70 (HSP70) and FGH gene expression of fish fed YEN3.5 and SGS3.5 diets were significantly higher than those of fish fed CON diet. Intestinal villi length of fish fed YEN2.5, YEN3.5, SGS2.5, SGS3.5 and OTC diets were significantly higher than those of fish fed CON diet (P˂0.05). Cumulative survival rates of 8 days bacterial challenge test of fish fed YEN3.5, SGS3.5 and OTC diets were significantly higher than those of fish fed CON diet. These results indicated that dietary 3.5 g yeast extract nucleotides (YEN3.5) and 2.5 (SGS2.5) or 3.5 (SGS3.5) g Song-gang stone per kg diet could replace antibiotics, and have beneficial effects on growth, immune responses, histology, disease resistance and gene expression in the low fishmeal diet of olive flounder. Therefore, contribution price of YEN (0.4% = 17.9 won/kg diet) and SGS (0.4% = 5.6 won/kg diet) could be reduced to 15.7 (YEN, 0.35%), 3.5 (SGS 0.25%) won/kg diet respectively. Third experiment was conducted to reconfirm the dietary optimum level of Song-gang stone in juvenile olive flounder fed with the low fishmeal diet. Fish averaging 2.1±0.07 g (mean ± SD, n=3) were randomly assigned into 4 groups and fed the four experimental diets; CON diet, and CON with supplementation of three different levels of song-gang stone 1.5 (SGS1.5), 2.5 (SGS2.5), 3.5 (SGS3.5) g/kg diet. After the 8 weeks of feeding trial, WG, SGR, FE, PER of fish fed SGS2.5 and SGS3.5 were significantly higher than those of fish fed CON diets. Cumulative survival rates of 8 days bacterial challenge test of fish fed SGS2.5 and SGS3.5 diets were significantly higher than those of fish fed CON diet. These results re-confirmed the second experiment that 0.25% of SGS could be the dietary optimum level and minimized the contribution price per kg feed. These experiments indicated that the optimum dietary levels and contribution price (won/kg diet) of yeast extract nucleotide, song-gang stone and GABA were 0.35% (15.7 won), 0.25% (3.5 won), 158 mg (5.59 won) respectively in olive flounder, fed with the low fishmeal diet.