In Vivo Digestibility, In Vitro Gas Fermentation and Enteric Methane Values of Sunn Hemp’s  (Crotalaria juncea L.) as Affected by Cutting Stages

양이나 소와 같은 반추동물은 위 속에 살고 있는 미생물 군집에 의존하여 질긴 식물성 물질을 분해하는 독특한 소화 체계를 가지고 있습니다. 이 미생물들은 먹이를 발효시켜 동물에게 에너지를 방출하고 부산물로 가스를 생성합니다. 이 가스 중 하나인 메탄은 기후 변화의 강력한 원인이며, 그 생성은 동물이 먹는 식물의 종류와 밀접하게 연관되어 있습니다. 어린 잎 식물은 일반적으로 미생물이 소화하기 쉬워 메탄을 적게 생성하는 반면, 섬유질이 많은 줄기가 있는 더 오래되고 질긴 식물은 분해하는 데 더 많은 노력이 필요하며, 이는 종종 더 높은 메탄 배출로 이어집니다. 지속 가능한 축산 생산에 대한 전 세계적 수요가 증가함에 따라, 환경적 영향을 최소화하면서도 높은 영양을 제공하는 사료 작물을 찾는 것이 농부와 과학자 모두에게 중요한 목표가 되었습니다.

최근 터키 이즈미르의 지중해성 기후에서 진행된 한 연구에서는, 수니 헴프(Sunn Hemp)라고 알려진 열대 콩과 식물을 통해 이를 수확하기 위한 최적의 시기를 조사했습니다. 이 식물은 빠른 성장 속도와 토양을 풍요롭게 하는 능력으로 잘 알려져 있지만, 그 식량으로서의 가치는 성숙함에 따라 극적으로 변합니다. 과학자들은 이 작물을 재배하고 꽃봉오리가 처음 나타났을 때, 꽃의 절반이 피었을 때, 모든 꽃이 만개했을 때, 그리고 씨앗을 맺기 시작했을 때의 네 가지 뚜렷한 발달 단계에서 수확했습니다. 그 후, 각 네 번의 수확 샘플을 소규모 양 집단에게 먹여 동물이 음식을 얼마나 잘 소화할 수 있는지와 발효 과정에서 가스가 얼마나 발생하는지를 측정했습니다.

결과는 식물이 나이가 들어감에 따라 영양 프로필이 명확하고 유의미하게 변화한다는 것을 보여주었습니다. 가장 이른 수확 시기에 식물은 동물의 성장에 필수적인 영물인 조단백질을 약 16% 함유하여 단백질이 풍질했습니다. 그러나 식물이 씨앗을 맺는 단계로 이동함에 따라 이 단백질 함량은 약 13%로 떨어졌습니다. 동시에 식물은 훨씬 더 질겨졌습니다. 식물의 구조적 골격 역할을 하는 섬유질의 양은 첫 번째 수확의 약 64%에서 마지막 수확의 84% 이상으로 증가했습니다. 이러한 구조적 변화는 양들이 식물을 소화하는 것을 현저히 어렵게 만들었습니다. 동물들은 첫 번째의 어린 수확물로부터 건조 중량의 약 71%를 흡수할 수 있었으나, 이 소화율은 더 오래되고 성숙한 식물의 경우 약 50~55%로 떨어졌습니다. 결과적으로, 동물들이 사료로부터 추출할 수 있는 에너지 또한 급격히 감소하여, 첫 번째 수확의 10.67 메가줄/kg에서 마지막 수확의 7.07 메가줄로 떨어졌습니다.

소화 외에도, 연구는 동물의 위 내부에서 발효 과정 중에 어떤 일이 일어나는지를 살펴보았습니다. 연구진이 실험실에서 반추위 환경을 모사했을 때, 어린 식물은 오래되고 섬유질이 많은 식물에 비해 처음 몇 시간 동안 미생물에 의해 훨씬 더 빠르게 분해된다는 것을 발견했습니다. 더 중요한 것은, 생성되는 가스의 유형이 식물의 연령에 따라 변했다는 점입니다. 오래되고 성숙한 식물의 발효는 메탄 생성을 유발하는 것으로 알려진 아세트산이라는 특정 산의 높은 생성을 초래했습니다. 결과적으로, 계산된 메탄 배출량은 첫 번째 수확의 휘발성 지방산 1몰당 약 10몰에서 네 번째 수확의 거의 14몰로 증가했습니다. 이는 오래된 수니 헴프를 먹이는 것이 동물에게 적은 에너지를 제공할 뿐만 아니라, 온실가스의 더 많은 방출을 초래한다는 것을 나타냅니다.

이 연구는 수니 헴프가 초기 단계에 수확될 때만 우수한 고품질 사료원이 된다고 결론짓습니다. 첫 번째와 두 번째 수확은 단백질과 에너지 수준이 뛰어나면서도 메탄 배출을 낮게 유지하므로 생산적인 축산에 이상적입니다. 반면, 식물이 완전히 성숙하거나 씨앗을 맺을 때까지 기다리는 것은 이를 소화하기 어렵고 환경적으로 더 부담스러운 저품질 사료로 변화시킵니다. 성숙한 식물은 여전히 요구도가 낮은 동물들을 위한 거친 사료 충전재로서 가치가 있지만, 데이터는 동물의 성과를 극대화하고 환경적 영향을 최소화하기 위해 농부들이 이 작물을 초기 영양 성장 단계에서 수확하는 것을 우선시해야 함을 강력하게 시사합니다.