[미국] 사료로 활용되는 미세조류 부산물

미세조류는 황무지, 하수, 염류 등의 척박한 환경에서도 번성할 수 있는 환경 적응력이 뛰어난 생명체이다. 또한 고농도의 질소, 인이 존재하거나 빛이 없고 밀도가 높은 환경에서도 생장이 가능하다. 미세조류의 적응력을 활용하는 것은 상대적으로 새로운 연구 영역이다. 많은 공학자들은 미세조류를 바이오연료, 음식 첨가제, 피부 관리 제품을 개발하는데 사용하였다. 축산 과학자들은 지속가능한 고에너지 사료 및 단백질 공급원으로서의 미세조류 활용 가능성에 관심을 두고 있다.

미국 몬타나주립대학교 Megan Van Emon 교수팀과 아이오와주립대학교 Daniel Loy 교수팀은 “Journal of Animal Science”에 게재한 논문을 통해, 종속영양성 미세조류로부터 새로운 미세조류 사료 개발에 관한 연구 결과를 발표하였다.

미세조류를 바이오연료, 화장품, 식용유 등의 제품으로 전환하는 솔라자임(Solazyme)社는, 일반적으로 5~10%의 수준으로 생산되는 종속영양성 미세조류의 오일 생산량을 80%까지 증가시킬 수 있도록 미세조류를 변경하는데 성공하였다. 추출된 오일은 다양한 형태의 생산품으로 목적에 맞게 가공된다. 솔라자임은 오일 추출 후 남은 미세조류 부분에 대한 가치 평가를 실시하였다. 일반적으로는 건조 과정을 거친 뒤 소각을 통해 열에너지 등으로 회수하게 된다.

연구진은 오일 추출 후의 미세조류와 대두껍질 혼합체의 영양 분석을 실시하였으며, 반추 동물에게 매우 훌륭한 사료로 활용될 것으로 여겼다. 이전 연구에서는 단백질 또는 DHA(docosahexaenoic acid) 공급원으로서 순수한 미세조류를 연구하였지만, 현재는 독특한 미세조류 사료 혼합체(algae meal blend, ALG)를 일차적으로 공급하고 있다. 미세조류 함량이 57% 정도인 사료는 옥수수에 비해 지방 함량이 약간 높은 수준이며, 동일한 단백질 함량 대비 DHA는 포함하고 있지 않다.

선행 실험으로, ALG의 건조 기질에 대한 소화력을 볏집과 대두 껍질과 비교 분석하였다. 추가적으로 (1)소가 미세조류 사료를 손쉽게 소비하는지, (2) ALG 및 기타 사료의 건조 기질 소실이 미치는 영향, (3) 송아지의 ALG 섭취 속도 및 성장 수준을 결정하는 실험을 수행하였다.

사육 송아지에 대해 4가지 식이조건 실험을 수행하였다: 옥수수 제어 식이조건, 미세조류 사료 포함 농도별(15, 30, 45%) 식이조건. 초기 2번의 식이 조건 실험에서는 3마리의 반추 유관 송아지, 3번째 실험에서는 48마리의 사육 송아지가 실험에 투입되었다. 미세조류 포함 식이 조건에서는 옥수수 글리텐이 포함되지 않은 물질로 교체 공급되었다. 이를 통해 다음과 같은 정보를 얻을 수 있었다.

- 미세조류의 모든 함량 조건에서, 순조롭게 사료를 섭취함
- 식이조건 내 ALG 함량이 증가할수록 일일평균증체량(average daily gain)도 증가함
- 식이조건 내 ALG 농도가 증가할수록 건조 기질 섭취로 증가함
- ALG 농도가 소의 최종 체중에는 영향을 미치지 않음

연구진은 “이번 기초 데이터 수집을 통해, 미래의 미세조류 사료 개발에 활용할 수 있을 것이다. 현재 해당 제품에 대해서는 FDA 승인 하에서 작업을 수행 중이다. 빠르면 2016년까지 적정 가격 수준에서 시장에 공급될 수 있을 것”이라고 설명하였다. 미세조류 생산을 통한 지속가능성 확보는 상당히 유망한 수준이다. 소 가축 사료 등으로 활용할 수 있다면, 시장에서의 미세조류 사료의 가치뿐 아니라 미세조류 바이오연료 등의 수익성도 크게 향상될 것으로 기대된다.

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 7월 27일]

 

Algae are organisms so environmentally adaptable that they flourish in wastelands, sewage and saline bodies of water. They can grow in high densities, in the dark and in the presence of high concentrations of nitrogen and phosphates.

Harnessing the adaptive power of algae is a relatively new research field. Engineers across the country have developed algal biofuels, food additives and skincare products. Livestock scientists see its potential as a sustainable, high-energy feedstuff as well as a protein supplement.

Amongst those scientists are Dr. Megan Van Emon, Assistant Professor at Montana State University, Dr. Daniel Loy, Professor of Animal Science at Iowa State University and Dr. Stephanie Hansen, Assistant Professor at Iowa State University. Their paper, "Determining the preference, in vitro digestibility, in situ disappearance, and grower period performance of steers fed a novel algae meal derived from heterotrophic microalgae," is featured in June's issue of the Journal of Animal Science.

Solazyme is a company that transforms algae into products like biofuel, cosmetics and cooking oil. They modify heterotrophic algae, which normally produce 5-10% oil, to produce 80% oil. The organisms are grown and processed in controlled media under very specific conditions. The oil is then harvested and incorporated into a variety of tailored products. The organization approached Dr. Stephanie Hansen and her colleagues to assess the value of the remaining algal fraction, the dry cell wall that would otherwise be burned as waste.

"We looked at the nutrient analysis of a blend of deoiled algae and soyhulls," said Hansen. "Everyone thought that this could be a great ruminant feedstuff."

While previous studies have studied pure algae supplements as sources of protein or docosahexaenoic acid (DHA), the current study is the first to feed a unique algae meal blend (ALG). The feedstuff (57% microalgae) has slightly more fat content than corn, the same amount of protein and does not contain DHA.

A preliminary experiment tested the DM digestibility of ALG compared with hay and soyhulls. Three more experiments took place (1) to determine if cattle would readily consume algae meal, (2) to determine the influence of DM disappearance of ALG and other feedstuffs and (3) to determine growth and DMI of ALG-fed grower calves.

Four diets were fed to feedlot steers: a cracked corn control diet, and diets containing 15%, 30% and 45% algae meal (CON, ALG15, ALG30 and ALG45, respectively.) The first two experiments involved three ruminally cannulated steers, and the third experiment involved 48 grower steers. In the grower study algae meal replaced wet corn gluten feed in the diet.

The trials yielded a myriad of new information, notably:

-Cattle readily consumed algae meal at all concentrations without sorting.

-ADG increased as ALG increased in the diet.

-DMI increased linearly as ALG concentrations increased in the diet.

-Finally, midpoint and final BW of steers were not affected by ALG.

Hansen says this initial collection of data translates to a promising future for algae meal.

"We are currently working on FDA approval for the product," Hansen said. "Hopefully by 2016, cattlemen will be able to start incorporating it into rations, especially if they can find it at the right price."

The research team is working together with Solazyme to determine the financial value of algae meal. Hansen expects the high-energy feedstuff to be priced competitively with corn.

While most research initiatives are still in the experimental stages, continued studies on microalgae means commercial production of algal products is in the near future. Hansen and her colleagues recently completed two sheep digestibility projects where algae meal directly replaced soyhulls and corn. Those projects will be presented at the ADSA-ASAS Joint Annual Meeting next month with M.S. candidate Rebecca Stokes as the lead author.

"The sustainability of algae production is pretty promising," Hansen said. "As we move into the next generation of cattle feeding and feedstuffs, it will be interesting to see where present and future versions of algae meal place themselves in the market."

[원문출처: http://www.sciencedaily.com/releases/2015/07/150721162458.htm]