Bacillus coagulans inoculation generates an alternative microbial succession trajectory associated with nitrogen preservation and aerobic stability in alfalfa silage
본 연구는 알팔파 사일리지에 *Bacillus coagulans*를 접종하는 것이 기존의 *Lactiplantibacillus plantarum* 접종보다 질소 보존을 유의미하게 향상시키고 아세트산 생성 및 영양소 보유의 뚜렷한 기능적 변화를 통해 호기적 안정성을 연장함으로써, 독특하고 단계적인 미생물 천이 궤적을 확립한다는 것을 입증한다.
원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. 이것은 아래 논문에 대한 AI 생성 설명입니다. 저자가 작성하거나 승인한 것이 아닙니다. 기술적 정확성을 위해서는 원본 논문을 참조하세요. 전체 면책 조항 읽기
알팔파의 들판을 상상해 보십시오. 이 푸르른 작물은 높은 단백질 함량 덕분에 낙농가와 축산 농가로부터 귀한 대접을 받는 유용한 사료입니다. 농부들은 겨울 동안 이 가치 있는 사료를 신선하게 유지하기 위해, 알팔파를 잘게 자른 뒤 공기가 통하지 않는 봉투나 타워에 빽빽하게 채워 넣는 '엔실링(ensiling)' 과정을 거칩니다. 밀폐된 환경 속에서 식물 성분은 자연적인 발효 과정을 거치며, 미생물들이 당분을 분해하여 음식을 보존하는 산(acid)을 만들어냅니다. 하지만 알팔파는 보존하기가 까다롭기로 유명합니다. 발효에 필요한 당분은 적은 반면 단백질은 풍부하기 때문에, 산도를 빠르게 낮추는 데 종종 실패하기 때문입니다. 이로 인해 원치 않는 박테리아가 귀중한 단백질을 폐기물로 분해하여 사료의 영양 가치를 떨어뜨리곤 합니다. 게다가 저장용 봉투를 열어 공기가 유입되면, 효모와 곰팡이의 활동으로 인해 사료가 급격히 부패하고 열이 발생할 수 있습니다. 과학자들의 오랜 과제는 이 미생물의 세계를 조절하여 단백질을 온전하게 유지하고, 봉투를 연 후에도 사료가 안정적으로 유지되도록 하는 방법을 찾는 것이었습니다.
중국 간쑤 농업대학교의 연구진은 서로 다른 미생물 조력자, 즉 접종제(inoculants)가 알팔파의 발효 과정을 어떻게 변화시키는지 테스트함으로써 이 수수께로를 풀고자 했습니다. 그들은 일반적인 유산균을 사용하는 표준 처리법과, '바실러스 코아굴란스(Bacillus coagulans)'라고 불리는 다른 종류의 박테리아를 사용하는 새로운 접근법, 그리고 이 둘을 혼합한 방식을 비교했습니다. 연구의 목표는 어떤 방식이 단백질을 가장 잘 보존하고 공기에 노출되었을 때 사료의 부패를 가장 잘 막아내는지 확인하는 것이었습니다. 연구 결과, 두 종류의 박테리아는 미생물 군집이 따라갈 매우 다른 경로를 만들어낸다는 사실이 밝혀졌습니다. 전통적인 유산균은 빠르게 작용하여 사료의 산도를 급격히 낮추고 거의 즉시 환경을 장악합니다. 반면, 바실러스 코아굴란스 처리는 다양한 유형의 박테리아가 차례로 등장하는 더 점진적이고 단계적인 과정을 만들어내며, 그 결과 다른 종류의 보존 산인 아세트산(acetic acid)의 농도를 높였습니다.
결과에 따르면, 빠르게 작용하는 유산균은 초기에 pH를 낮추는 데는 성공했지만, 바실러스 코아굴란스 처리만큼 단백질을 잘 보호하지는 못했습니다. 60일간의 저장 기간 후, 바실러스 코아굴란스로 처리된 사일리지(silage)가 가장 높은 조단백질 함량을 유지했으며 질소 폐기물 수치는 가장 낮았습니다. 더욱 중요한 점은, 연구진이 봉투를 열어 공기에 노출시켜 안정성을 테스트했을 때 그 차이가 더욱 분명해졌다는 것입니다. 아무런 처리를 하지 않은 대조군은 단 40시간 만에 열이 나고 부패하기 시작했습니다. 빠르게 작용하는 유산균을 처리한 사일리지는 약 105시간 동안 버티며 조금 더 오래 지속되었습니다. 그러나 바실러스 코아굴란스를 처리하거나 이를 혼합한 사일리지는 133시간 동안 안정적인 상태를 유지했습니다. 이는 공기 중에서 부패를 일으키는 효모 및 곰팡이와 싸우는 데 더 효과적인 아세트산의 존재가 사료를 신선하게 유지하는 핵심 요인이었음을 시사합니다.
왜 이런 현상이 일어났는지 이해하기 위해, 과학자들은 첨단 유전자 시퀀싱 기술을 사용하여 미생물 군집의 내부를 깊숙이 들여다보았습니다. 그들은 빠르게 작용하는 유산균이 단일 미생물 유형이 지배하는 매우 단순한 군집을 만든다는 것을 발견했습니다. 이는 산을 빠르게 만드는 데는 유리했지만, 공기가 다시 유입되었을 때 시스템을 취약하게 만들었습니다. 반면, 바실러스 코아굴란스 처리는 더 다양하고 변화무쌍한 군집을 지원했습니다. 이러한 다양성 덕분에 사일리지는 산의 균형을 더 잘 유지할 수 있었고, 질소 및 황 대사와 관련된 특정 유전적 기능을 보존할 수 있었습니다. 공기가 유입되었을 때, 바실러스 코아줄란스 사일리지 내의 군집은 구조적 붕괴 없이 국지적으로 적응한 반면, 아무 처리를 하지 않은 사일리지는 미생물 구조의 광범위한 붕괴를 겪었습니다. 이 연구는 고단백 사료를 보존하는 것이 단순히 산도를 최대한 빨리 낮추는 것만이 아니라는 결론을 내립니다. 대신, 성공의 핵심은 미생물 군집을 특정한 변화의 순서로 유도하여, 저장 중에 단백질을 보호하고 마침 $\text{마지막에 사료를 먹을 준비가 되었을 때 공기 노출이라는 충격을 견뎌낼 수 있는 회복력 있는 환경을 구축하는 데 달려 있습니다.
연구 분야의 논문에 파묻히고 계신가요?
연구 키워드에 맞는 최신 논문의 일일 다이제스트를 받아보세요 — 기술 요약 포함, 당신의 언어로.