Exogenous Enzyme Supplementation for Beef Cattle under Dry-Season Nutritional Strategies: Effects on Growth Performance, Nutrient Utilization and Ruminal Fermentation

세계의 많은 소고기 생산량이 집중된 열대 지역에서, 가축들은 거의 전적으로 풀을 뜯어 먹으며 생활합니다. 일 년 중 대부분의 기간 동안 이 시스템은 잘 작동하지만, 건기가 찾아오면 풍경이 바뀝니다. 푸르고 싱그러운 풀은 높고 질기며 섬유질이 많은 줄기로 변하는데, 이는 소가 분해하기 매우 어렵습니다. 이 성숙한 식물 재료는 영양소를 감싸는 단단한 껍질과 같은 구조적 섬유로 가득 차 있어, 동물들이 성장에 필요한 에너지를 추출하는 것을 어렵게 만듭니다. 이 척박한 시기에도 가축의 건강과 생산성을 유지하기 위해, 농부들은 종종 보충제를 제공합니다. 보충제란 가축에게 주는 추가 식사로, 대개 단백질이나 단백질과 에너지의 혼합물을 포함하고 있으며, 소가 질긴 풀을 잘 소화하고 체중을 유지할 수 있도록 돕습니다. 하지만 적절한 균형을 찾는 것은 까다로운 일이며, 농부들은 항상 이러한 보충제가 더욱 효과적으로 작용할 수 있는 방법을 찾고 있습니다.

관심을 끌고 있는 한 가지 아이디어는 외인성 효소(exogenous enzymes)의 사용입니다. 이것은 사료에 첨가되는 특별한 생물학적 도구로, 질긴 풀의 섬유질을 분해하는 데 도움을 주어 본질적으로 소의 자체 소화 시스템을 돕는 조력자 역할을 합니다. 효소를 추가함으로써 가축이 동일한 양의 풀로부터 더 많은 영양을 얻을 수 있기를 기대하는 것입니다. 하지만 과거의 결과는 엇갈렸습니다. 때로는 효소가 도움이 되기도 했지만, 때로는 아무런 효과가 없는 것처럼 보이기도 했습니다. 이러한 불일치는 과학자들로 하여금 효소가 스스로 작용하는 것인지, 아니면 효과를 발휘하기 위해 특정한 종류의 영양 환경이 필요한 것인지 의문을 갖게 했습니다. 브라질의 한 연구팀은 건기 동안 서로 다른 급여 전략과 결합했을 때 이 효소들이 어떻게 수행되는지를 테스트함으로써 이 수수께끼를 해결하고자 했습니다.

연구진은 열대 기후에 잘 적응한 품종인 어린 넬로레(Nellore) 품종의 소를 대상으로, 흔한 열대 풀인 사라에스(Xaraés)를 먹이며 두 가지 연계된 실험을 진행했습니다. 첫 번째 대규모 실험에서, 연구진은 102마리의 소를 두 가지 주요 급여 방식을 테스트하기 위해 여러 그룹으로 나누었습니다. 한 그룹은 단백질만 포함된 보충제를 받았고, 다른 그룹은 더 강력한 단백질 및 에너지 보충제를 받았습니다. 각 그룹 내에서 동물들은 다시 효소를 받지 않거나, 중간 정도의 양을 받거나, 혹은 높은 양의 효소를 받는 방식으로 더 세분화되었습니다. 목표는 효소가 가축의 성장, 섭취량, 그리고 사료통 주변에서의 행동 방식에 차이를 만드는지 확인하는 것이었습니다.

결과는 효소 자체보다 보충제의 종류가 더 중요하다는 것을 보여주었습니다. 단백질과 에너지 보형 보충제를 받은 소들은 단백질 전용 식단을 받은 소들보다 훨씬 더 잘 성장했으며, 체중이 더 많이 늘었고 전반적인 건강 상태도 더 좋았습니다. 이는 질긴 풀을 먹을 때 단백질과 에너지를 모두 제공하는 것이 매우 중요하다는 점을 확인시켜 주었습니다. 그러나 효소는 모든 이에게 동일하게 작용하는 단순한 '추가물'처럼 작동하지 않았습니다. 대신, 효소의 효과는 전적으로 소가 어떤 보충제를 먹고 있는지에 달려 있었습니다. 효소가 단백질 및 에너지 보충제와 함께 투여되었을 때, 가축은 음식을 더 효율적으로 소화했습니다. 그들은 풀의 질긴 섬유질을 더 잘 분해할 수 있었고, 이는 더 나은 영양 흡수로 이어졌습니다. 흥와롭게도, 가장 좋은 결과는 가장 높은 용량의 효소에서 나온 것이 아니었습니다. 소들은 중간 정도의 효소 혼합물을 섭취했을 때 가장 좋은 성과를 보였는데, 이는 효소가 가장 효과적으로 작동하는 '스위트 스폿(sweet spot)'이 존재함을 시사합니다.

두 번째로 더 상세한 실험에서, 연구진은 소의 위 속에 '루멘 카뉼라(rumen cannulas)'라고 불리는 특수한 개구부를 가진 다섯 마리의 소를 사용하여 소화 과정을 들여다보았습니다. 이를 통해 연구진은 소의 첫 번째 위이자 발효가 일어나는 곳인 루멘 내부에서 정확히 어떤 일이 일어나고 있는지 측정할 수 있었습니다. 연구진은 단백질과 에너지 보충제가 소의 위 속에 사는 미생물들에게 훨씬 더 좋은 환경을 만들어준다는 것을 발견했습니다. 이 미생물들은 풀을 분해하는 역할을 하는데, 미생물들이 더 많은 에너지와 단백질을 활용할 수 있게 되자 소의 성장에 필요한 유익한 화학 물질들을 더 많이 생성해냈습니다. 고품질의 보충제에 효소가 추가되었을 때, 효소는 미생물들이 섬유질을 더욱 잘 분해하도록 도와 더 풍부한 영양 공급을 이끌어냈습니다. 효소는 소들이 음식을 더 많이 먹게 만든 것이 아니라, 이미 먹고 있는 음식으로부터 더 많은 것을 얻어낼 수 있도록 도왔습니다.

연구는 또한 가축의 행동도 관찰했습니다. 단백질과 에너지 보충제를 먹은 동물들은 사료통을 더 자주 방문했고 먹는 데 더 많은 시간을 보냈는데, 이는 높은 성장률과 일치하는 모습이었습니다. 효소의 추가는 그들의 행동을 약간 변화시켰는데, 중간 용량이 가장 효율적인 섭식 패턴을 이끌어냈습니다. 이는 효소가 동물이 식사를 매우 잘 활용하도록 도와서, 동일한 결과를 얻기 위해 굳이 더 많은 시간 동안 풀을 뜯거나 먹을 필요가 없게 만들었음을 시사합니다. 연구진은 또한 동물이 질소를 얼마나 잘 활용하는지 보기 위해 단백질의 핵심 성분인 질소를 측정했습니다. 단백질과 에너지 식단을 먹은 소들은 체내에 훨씬 더 많은 질소를 보유했는데, 이는 근육을 더 효과적으로 형성하고 있음을 의미합니다. 효소는 이 과정을 약간 도왔지만, 이러한 성공의 주요 동력은 보충제 자체의 품질이었습니다.

궁극적으로, 이 연구는 효소를 가축 사료에 추가하는 것이 모든 상황에 적용되는 해결책은 아니라는 점을 밝혀냈습니다. 효소는 식단과 상관없이 작동하는 마법의 탄환이 아닙니다. 대신, 효소는 동물의 영양 환경이 이미 최적화되어 있을 때 가장 잘 작동하는 도구입니다. 연구에 따르면 효소는 단백질과 에너지를 모두 제공하는 보충제와 결합했을 때 가장 효과적이었습니다. 이러한 맥면에서 효소는 가축의 소화 시스템이 더 열심히, 그리고 더 효율적으로 작동하도록 도와, 질기고 마른 시즌의 풀을 사용 가능한 에너지로 바꾸어 놓았습니다. 그러한 강력한 영양적 토대가 없다면 효소의 영향력은 훨씬 작아집니다. 이는 열대 지역의 농부들에게 있어, 효소를 독립적인 해결책이 아닌 완전한 급여 계획의 일부로 간야해야 한다는 것을 의미합니다. 적절한 보충제와 적절한 양의 효소를 결적으로 결합함으로써, 그들은 초원이 메마르고 풀이 질겨지는 시기에도 가축들이 번창할 수 있도록 도울 수 있습니다.