농업직 공무원 농촌지도사 방송통신대학교 - 농학과 - 가축영양학 핵심 요약정리 - 14 사료가치평가

■  주요용어

외관소화율
: 섭취된  사료와  분으로  배설된  영양소에  근거하여 측정하는  소화율
일반성분분석법
:사료에  존재하는  수분,  조단백질,  조지방,  조회분,  조섬유  및  가용무질소물의  함량을  분석하는  분석법
반 소에스트법
: 섬유질성  사료를  세포  내용물과  세포막  구성물질로  나누어  분석하는  방법
대사에너지(Metabolizable Energy,  ME)
: 가축이  섭취한  사료의  총  에너지에서  분,  뇨,  가스로 손실된  에너지를  제외한  에너지
정미에너지(Net  Energy, NE)
: 가축이  섭취한  사료의  총  에너지에서  분,  뇨,  가스  및 열량증가로  손실된  에너지를  제외한  에너지
가소화영양소  총량(Total Digestible  Nutrient,  TDN)
: 가축이  섭취한  사료의  총  에너지에서  분,  뇨,  가스  및 열량증가로  손실된  에너지를  제외한  에너지

1. 사료가치평가 방법

사료의 제조 및 평가

원료사료의 성분 분석 → 사료배합비 작성 → 사료배합 → 사양시험 및 평가

물리적 평가방법: 외형, 냄새, 색깔 
화학적 평가방법: 일반성분, 세포벽성분, 미량성분 
생물학적 평가방법
- In vivo
- In vitro
- In situ
- Ex vivo

2. 사료의 분석

1) 일반성분분석법

사료 및 원료사료에 존재하는 수분(Moisture), 조단백질(crude protein), 조지방(EE, Ether Extract, crude fat), 
조섬유(crude fiber), 조회분(crude ash)의 함량을 측정하고, 수분을 제외한 이들의 합인 건물(DM, Dry Matter)
을 100에서 제함으로써 가용무질소물(NFE, Nitrogen Free Extract)의 함량을 구하는 방법 (AOAC 기준에 의거) 

*수분 
- 원리: 건조 전과 건조 후의 질량차이로 측정 
- 방법: 시료의 무게를 측정한 후 건조기에서 일정시간 건조시키고, 데시케이터(Desiccator)에서 방냉시킨 후
무게를 측정하여 증발된 수분의 함량을 구함

 

수분 건조 측정 도구들.

 

*조단백질(crude protein) 
- 원리: 시료에 존재하는 질소의 함량을 구한 후 아미노산 중 질소의 함량 비율을 보정(x 6.25)하여 측정 
- 방법: Kjelhahl(켈달) 장치에서 황산으로 가수분해 시킨 후 질소의 붕산으로 함량을 적정(titration)하거나, 
질소분석기(Nitrogen Analyzer)를 이용하여 분석

 

 

*조회분(crude ash) 
- 원리: 고온에서 타지 않는 무기물의 무게를 측정
- 방법: 무게를 아는 도가니(crucible)에 시료를 넣고 평량한 후 전기로(회화로)에서 태우고 잔량을 평량하여 계산

 

 

*조섬유(crude fiber) 
- 원리 및 방법: 약산과 약알칼리로 끓여서 시료에 존재하는 단백질, 지방, 가용성탄수화물을 제거하여 건조중
량을 측정한 후 회화로에서 태운 후 잔존하는 광물질의 함량을 제함

 

 

*조지방(Ether Extract) 
- 원리: 유기용매로 지방을 추출하기 전과 후의 무게를 비교하여 측정 
- 방법: 평량된 시료를 여과지로 싸서 Soxhlet(속실렛)에 넣은 후 에테르(diethyl ether)로 지방을 추출하여 건
조 중량을 측정 

 

속실렛 측정기

 

2) 세포벽 물질 분석법

- van Soest(반 소에스트)가 개발 
- 섬유질성 탄수화물 성분을 분석
- 사료의 건물을 세포 내용물과 세포벽 구성물질(Cell Wall 
Component)로 분류하여 세포벽 구성물질인 셀룰로오스
(cellulose), 헤미셀룰로오스(hemi-cellulose), 리그닌
(lignin)의 함량을 구하는 분석방법
- 방법: 시료를 중성세제(neutral detergent), 산성세제
(acid detergent), 황산에 용해되는 물질을 제거한 후 회
화로에서 회화시킨 후 광물질의 함량을 제하면서 구함 

NDS(neutral detergent solubles) 
- 중성세제에 시료를 넣고 가열한 경우 용해되는 성분
- 단백질, 전분, 유기산
NDF(neutral detergent fiber) 
- 중성세제에 시료를 넣고 가열한 후 잔존하는 성분
- 헤미셀룰로오스(hemi-cellulose), 셀룰로오스 (cellulose), 리그닌(lignin), 광물질 

ADF(acid detergent fiber) 
- NDF를 산성세제에 넣고 가열한 후 잔존하는 물질
- 셀룰로오스, 리그닌, 광물질
- NDF – ADF = hemi-cellulose
ADL(acid detergent lignin)
- ADF를 황산에 넣고 가열한 후 잔존하는 물질 중 불에 타는 성분
- ADF – ADL = cellulose  

3) 기타 분석 법

1) 열량가 측정

- 원리: 일정 중량이 산화될 경우 물의 온도 증가 측정 
- 방법: 열량계(Bomb Calorimeter)를 이용하여 측정

 

 

2) 아미노산 조성

- 원리: 단백질을 가수분해 한 후 각 각의 아미노산의 함량을 액체크로마토그라피(HPLC, High Performance 
Liquid Chromatography)를 이용하여 측정 

 

 

3)지방산 조성 
- 원리: 지방산을 추출하여 유도체화(derivatization) 시킨 후 기체크로마토그라피(GC, Gas Liquid 
Chromatography)를 이용하여 측정 

 

 

4)광물질
- 원리: 회화된 시료를 염산에 용해시킨 후 원자흡광분석
기(Atomic Absorption Analyzer)를 이용하여 분석

 

 

2. 소화율 평가방법

1) 소화율

정의: 섭취한 영양소 중 소화되어 흡수된 비율

 

 

2) 소화율의 종류

외관소화율(Apparent Digestibility)
- 외관상으로 흡수된 영양소의 비율
진정소화율(True Digestibility)
- 순수한 비소화 영양소에 근거한 소화율
- 대사분질소(Metabolic Fecal Nitrogen)를 제외
- 소화액, 장 상피세포, 박테리아의 함량 제외

3) 소화시험법의 종류

In vivo 시험법: 동물을 직접 사용 
Ex vivo 시험법: 장기를 적출하여 시험
In situ(sacco) 시험법: 시료가 담긴 bag을 투입
In vitro 시험법: 시험관 시험

4) 소화율 측정방법

직접측정방법(전분채취법, total collection method)
- 사료섭취량과 배분량을 측정하여 실시
- 대사틀(metabolic cage)을 이용
- 일반적으로 외관소화율 측정에 이용

 

 

간접측정방법 
- 표시물(marker)을 이용하는 방법

3. 영양소의 평가방법

1) 가소화영양소 총량

Total Digestible Nutrient, TDN
- 사료에 들어있는 가소화 열량가의 총합
- 소화율을 기초로 가소화열량 산출
- TDN =DCP + (DCFat×2.25) + DCF + DNFE 
- 측정이 간단하나 저질 조사료의 사료가치 평가에 문제
- TDN 과 DE는 상호 전환가능(1kg TDN = 4,400kcal)

2) 에너지 평가방법

총 에너지(Gross Energy, GE): 섭취한 사료의 총 에너지
가소화 에너지(Digestible Energy, DE): 섭취한 사료의 총 에너지 - 분으로 손실된 에너지
대사 에너지(Metabolizable Energy, ME): 섭취한 총에너지 - 분, 뇨, 가스로 손실된 에너지
정미 에너지(Net Energy, NE) :대사에너지 - 열손실
- NEm: 정미 유지에너지
- NEp: 정미 생산에너지

 

 

3) 전분가

Starch Value, SV : 
- 체지방 생산능력을 기준으로 만든 에너지 단위
- 독일의 Keller 가 처음 개발
- 사료 100kg 에 상당하는 전분의 kg 수
- 조사료는 농후사료에 비해 전분가가 낮다

4) 단백질 평가방법

*가소화 조단백질(Digestible Crude Protein, DCP):
- 조단백질 중 소화가 가능한 조단백질의 양
- 계산: 조단백질 함량×단백질 소화율
*단백질 당량(Protein Equivalent, PE)
- NPN의 이용가치를 1/2로 인정하는 단백질 평가법
- 계산: 가소화 순단백질+1/2 비단백태 질소 화합물

*생물가(Biological Value, BV) : 
- 소화, 흡수된 분해단백질이 체단백질을 합성하는 비율
- 소화된 질소량과 분 중 내생질소가 체내 질소량, 분 중 *내생질소, 뇨 중 내생질소에 이용된 비율
- 단백질가는 필수 아미노산이 균형을 이룰 때 증가
- 계산: (체내 이용된 질소량 / 흡수된 질소량) X 100

*단백질 분획법(Nitrogen Fraction) 
- 사료단백질이 반추위 및 소장에서 이용되는 양상에 따
라 A, B1, B2, B3 , C로 구분
- A: 반추위에서 미생물합성에 이용되는 비단백태질소화
합물, 아미노산, 펩타이드
- B1
: 반추위에서 빨리 분해되는 순단백질 
- B2
: 반추위에서 천천히 분해되는 순단백질 
- B3
: 반추위에서 분해되지 않고, 소장에서 분해되는 순 단백질로 반추위 통과단백질
- C
: 소화되지 않고 분으로 배설되는 단백질

단백질 분획법(Nitrogen Fraction) 

 

 

단백질 효율(Protein Efficiency Ratio, PER) 
- 단백질에 의한 증체량 
- 계산: 증체량 / 단백질 섭취량 
정미단백질가(Net Protein Value, NPV) 
- 섭취한 단백질이 체내 질소로 이용된 비율
- 사료단백지의 소화율과 체내 흡수이용률이 고려됨
- 계산: (체내 이용 질소량 / 섭취핚 질소량) X 100

단백질과 에너지 비율에 의한 평가방법

영양률(Nutritive Ration, NR) 
- 가소화 조단백질과 무질소 열량소와의 비율
- 계산: (TDN – DCP) / DCP
- 영양률 1-2: 열량에 비해 단백질 높은 사료
- 영양률 4-6: 열량과 단백질이 균형인 사료
- 영양률 10 이상: 단백질이 적고 탄수화물이 많은 사료

 

■  연습문제

1.  섭취한  사료단백질  량은  200g이고  분으로  배설한  단백질은  40g이다.  이  사료단백
질의  소화율은  얼마인가?
①  60%
②  80%
③  50%
④  70%
정답  :  ②
해설  :  사료의  소화율은  섭취한  사료  영양소  량에  대한  가소화  영양소  량의  비율이
다.  문제에서  소화율(%)을  구하려면  가소화  단백질  량을  알아야  되는데  이는 
섭취한  사료단백질량에서  분  단백질  량을  빼면  알  수  있다.  이렇게  얻은  수치

2.  수분  함량이  80%이고  단백질이  2.5%  들어있는  사료용  생감자를  완전히  말렸을 
경우  고형물  기준  단백질  함량은?
①  16.0%
②  12.5%
③  9.5%
④  14.0%
정답  :  ②
해설  :  수분  함량이  80%일  때  단백질이  2.5%인데  만일  수분이  0%인  경우  단백질은 
몇%가  되는지를  계산하는  문제이다.  이  경우에는  수분  함량이  80%이면  고형
물이  20%이니까  2.5%를  20으로  나누면  그  비율을  산출할  수  있다.  12.5%가 
된다.

3.  소화율을  측정하기  위하여  돼지를  대사틀에  넣고  사료의  섭취량과  분의  배설량을 
측정하였다.  이러한  시험법을  무엇이라  하는가?
①  In  vivo
②  In  vitro
③  In  situ
④  Ex  vivo
정답  :  ①
해설  :  동물에게  직접  사료를  급여하여  그  반응을  평가하는  방법을  in  vivo  시험법이
라  한다.

4.  Van  Soest  분석방법에  대한  내용이다.  (가),  (나),  (다)에  들어갈  내용이  바르게  나
열된  것을  고르시오.
(가):  중성세제에  용해되는  성분으로  지방,  당류,  전분,  단백질  등이  포함된다.
(나):  중성세제에  용해되지  않는  성분으로  셀룰로오스,  헤미셀룰로오스,  리그닌  및 
규소  등이  포함된다.
(다):  산성세제에  용해되지  않는  성분으로  셀룰로오스,  리그닌  및  일부의  규소가 
포함된다.
①  ADF,  NDF,  NDS
②  NDF,  NDS,  ADF
③  NDS,  NDF,  ADF
④  ADF,  NDS,  NDF
정답  :  ③
해설  :  NDS  는  중성세제로  끓여서  용해되는  물질,  NDF는  중성세제로  끓여서  용해되
지  않는  물질,  ADF  는  NDF  부분중  산성세제로  용해되지  않는  성분이다.

5.  정미에너지(NE)는  대사에너지(ME)에서  어떤  경로로  소실되는  에너지를  제외한  에
너지인가?
①  열량증가로  소실되는  에너지
②  오줌으로  소실되는  에너지
③  분으로  소실되는  에너지
④  가스로  소실되는  에너지
정답  :  ①
해설  :  정미  에너지는  대사에너지(ME)에서  열량증가로  손실되는  에너지를  제외한  것
이다.  열량증가란  대사나  소화과정에서  손실되는  에너지이다.  소화기  안에서 
미생물에  의해서  생성되는  발효열이나  중간대사과정  중  영양소  산화작용과정
에  생산되는  에너지가  열량증가에  포함된다.

6.  사료에  들어있는  가소화열량가의  총화로  구하는  공식은  다음과  같다.  열량가  =  가
소화  조단백질  +  2.25가소화  조지방  +  가소화  조섬유  +  가소화  가용무질소물.  이
러한  열량가를  무엇이라고  하는가?
①  GE
②  NE
③  TDN
④  SFU
정답  :  ③
해설  :  가소화  영양소  총량이란  사료에  들어있는  가소화열량가의  총화이다.  소화율을 
기초로  가소화열량을  산출하는데.  지방의  열량가는  단수화물과  단백질에  비하
여  2.25배  높으므로,  이를  고려하여  TDN(가소화  영양소  총량)  계산은  위의  공
식을  이용하여  계산한다.

 

■ 핵심 요약 정리 
▪  영양소의  요구량에  근거하여  사료를  배합하기  위해서는  원료의  성분에  대한  정확한  분석이  선행되어야  한다.  성분함량이  완료된  원료사료를  작성된  배합비에  의거하여  혼합한  후  완성된  사료를  동물에게  급여하여  사료의  가치를  평가하는  일련의 과정을  거친다.  원료사료  혹은  배합사료의  사료가치는  물리적,  화학적  및  생물학
적인  방법에  의해서  평가할  수  있다.  물리적인  평가방법은  사료의  외형,  냄새, 색 등과  같은  특징의  변화를  관찰함으로써  평가한다.  화학적인  평가방법은  다양한  종류의  분석기기를  이용하여  수분,  조단백질,  조지방,  조섬유  등과  같은  일반성분의 분석,  식물의  세포벽을  구성하는  셀룰로오스,  헤미셀룰로오스,  리그닌  등의  함량을 
측정하는  세포벽성분의  분석,  비타민,  광물질,  아미노산,  지방산  등의  분석 등이 있다.  생물학적인  평가방법이란  사료를  가축에게  급여할  경우  가축의  반응에  의거하여  사료의  가치를  평가하는  방법을  의미하는  것으로  동물에게  직접  급여하여  그 반응을  평가하는  in  vivo  시험법,  동물의  장관과  유사한  조건을  갖춘  시험관에서 사료의  가치를  평가하는  in  vitro  시험법,  시료를  소화액이  통과할  수  있는  망에 넣은  후  이  망을  가축의  소화관에서  일정시간  소화시킨  후  시료의  소화정도를  측정하는  in  situ  시험법,  장관을  동물의  체외로  적출하여  영양소의  소화  및  흡수 정도를  측정하는  ex  vivo  시험법  등이  있다.
▪  일반성분  분석법이란  배합사료  혹은  원료사료에  존재하는  수분,  조단백질,  조지방, 조섬유,  조회분의  함량을  측정하고,  100에서  이들의  합을  제함으로써  가용무질소물(NFE,  nitrogen  free  extract)의  함량을  구한다.  건조  전과  건조  후  시료의 무게차이를  이용하여  수분의  함량을  구한다.  시료에  존재하는  단백질의  함량을  정확
하게  측정하는  것이  현실적으로  어렵기  때문에  단백질을  구성하는  아미노산에 존재하는  질소의  양을  측정하여  아미노산  1  분자에  존재하는  질소의  중량비율인 6.25를  곱함으로써  대략적인  단백질의  양(조단백질,  crude  protein)을  구한다.  조단백질의  분석을  위해  주로  사용되는  장비는  Kjeldahl  장치이며,  이  장비의  원리는  시료에  진한  황산과  촉매를  넣고  가열하여  단백질을  암모니아의  형태로  가수분해  시킨  후  암모니아를  붕산과  결합시킨  후  붕산의  함량을  적정함으로써  질소의 함량을  구하는  것이다.  이  장비는  정확한  장점이  있으나,  강산과  강염기를  이용하기  때문에  위험성이  존재하고,  시간과  노동이  필요하기  때문에  최근에는  단백질을 직접  연소시킬  때  발생하는  산화질소의  함량을  측정함으로써  단백질의  함량을 분석할  수  있는  질소분석기(Nitrogen  Analyzer)를  이용하기도  한다.  조회분은  시료를  도가니(crucible)에  넣고  550℃에서  태운  후  중량의  차이를  측정함으로써  회분의  무게를  측정한다.  시료를  여과지로  싸서  Soxhlet(속실렛)에  넣은  후  에테르를 
이용하여  지방을  추출하고  남은  건조중량의  차이를  측정함으로써  조지방(ether extract)의  함량을  측정한다.
▪  세포벽물질을  분석하는  기법은  미국의  van  Soest가  개발하여  van  Soest  분석법으로도  불리고  있는데,  시료를  중성세제로  용해하여  헤미셀룰로오스,  셀룰로오스, 리그닌,  광물질(실리카)이  함유된  중성세제  불용성섬유소(Neutral  Detergent Fiber,  NDF)의  함량을  구하고,  NDF를  다시  산성세제로  용해하여  셀룰로오스,  리
그닌,  광물질이  함유된  산성세제  불용성섬유소(Acid  Detergent  Fiber,  ADF)를 구한다.  ADF를  다시  황산으로  처리하여  섬유소를  제거하여  리그닌과  광물질의  함량을  구한  후  회화시켜  광물질의  함량을  구함으로써  리그닌의  함량을  구한다.
▪  소화율이란  섭취된  영양소  중  소화되어  흡수된  영양소의  비율을  의미하며,  외관소화율과  진정소화율로  구분된다.  진정소화율이란  사료  중  소화되지  않은  영양소의 함량에  근거한  것으로  소화액,  장상피세포,  박테리아와  같은  대사분질소를  제외하나,  그  양이  미미하기  때문에  진정소화율과  외관소화율  간에는  큰  차이가  없다. 
소화율을  측정하는  방법에는  동물을  대사틀에  넣고  사료섭취량과  배분량을  측정하여  실시하는  직접측정법,  지시제(marker)를  이용한  간접측정법  등이  있다.
▪  에너지의  종류에는  총에너지(GE),  가소화에너지(DE),  대사에너지(ME),  및  정미에너지(NE)로  구분될  수  있으며,  이들은  체내에서  이용되는  과정에서  손실되는  양을 고려하여  측정된다.  또한  에너지의  평가방법에는  전분가와  가소화영양소  총량(TDN)에  의해  평가하는  방법이 있다.