Administration of feed ingredient to improve attractiveness, growth and disease resistance of juvenile rockfish Sebastes schlegeli Hilgendorf 1880

Abstract

조피볼락은 빠른 성장과 질병에 대한 강한 저항성을 가지고 있어 지난 30년간 한국, 중국과 일본 등의 동아시아에서 상업적으로 중요한 해산 양식 대상 어종이다. 국내 조피볼락의 연중 양식으로 인하여 빈번하게 발생하는 질병 저감을 위하여 주로 합성항생제(항산화제)를 사료내 혼합하여 사용하고 있는 실정이다. 그러나 합성항생제의 사용은 환경오염뿐만 아니라 양식어류를 섭취하는 인간에게까지 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로 한국, 유럽 등 많은 나라에서 사용을 금지하고 실정이다. 또한 국내 조피볼락 양식 산업 현장에서는 배합사료보다 생사료 공급을 더 선호하고 있으며, 이는 배합사료보다 생사료에 대한 조피볼락의 선호도가 더 높아서 결국 사료섭취량이 높아지는 결과를 야기한 것으로 나타난다. 생사료의 사료섭취량이 높은 것은 생사료내 함유되어 있는 먹이유인물질이나 먹이섭취촉진물질이 배합사료에 비하여 생사료에 다량 함유되어 있는 원인에 기인한 것으로 사료된다. 과거 어종별에 따른 사료섭취량 향상을 위한 먹이유인물질 또는 먹이섭취촉진물질 규명에 대한 연구가 수행된 바 있으나, 이들의 연구는 주로 먹이 추출물에 함유된 특정 합성유인물질에 대한 실험대상 어종의 생리영양학적 반응이나 전기신경생리학적 반응을 모니터링 한 결과로서 양식 산업이나 양어용 배합사료 제조시 아주 제한적으로 사용되고 있으며, 양어용 배합사료 제조시 바로 적용시킬 수 있는 먹이유인물질 또는 먹이섭취촉진물질을 다량으로 함유한 사료원료를 개발하여 적용시킬 수 있는 실용적인 기술 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 조피볼락의 먹이유인도, 성장 및 질병 방어능을 향상시키기 위하여 배합사료내 합성항생제(항산화제)를 대체할 수 있는 천연소재의 사료첨가제 사용에 따른 조피볼락의 성장, 체조성과 그람 양·음성 세균의 인위 감염에 미치는 효과 및 조피볼락에 의한 다양한 단백질원의 먹이유인도를 평가하고, 이들 중 우수한 먹이유인도를 보인 단백질원의 배합사료내 첨가에 따른 조피볼락의 성장, 사료 이용성 및 체조성에 미치는 효과를 평가하였다.

1. 배합사료내 다양한 천연소재 사료첨가제가 조피볼락의 성장, 체조성 및 인위 감염에 미치는 효과

본 연구는 조피볼락용 배합사료내 천연소재 사료첨가제인 생강[ginger (GG), Zingiber officinale Roscoe), 청국장(CJ), 블루베리[blueberry (BB), Vaccinium ashei Reade], 감[persimmon (PM), Diospyros kaki L.], 토마토[tomato (TT), Solanum lycopersicum L.], 브로콜리[broccoli (BC), Brassica oleracea L.] 및 야콘[yacon (YC), Polymnia sonchifolia Poeppig and Endlicher]의 첨가가 조피볼락 치어의 성장, 체조성 및 인위 감염에 미치는 영향을 평가하였다. 총 1,680마리의 조피볼락 치어를 무작위로 선별하여 24개의 200 L 유수식 수조에 수용하였다. 총 8종류의 실험사료를 준비하였으며, 천연소재의 사료첨가제를 첨가하지 않은 대조구(Con) 사료와 GG, CJ, BB, PM, TT, BC 및 YC를 각각 1%씩 첨가한 실험사료를 제조하였다. 실험사료는 1일 2회 만복시까지 공급하였으며, 총 사육기간은 7주이었다. 사육실험 종료시 생존한 조피볼락 20마리를 각 수조에서 무작위로 추출하여 Streptococcus parauberis (KCTC11980BP)로 인위적인 감염 후 10일간의 누적폐사율을 관찰하였다. YC 사료를 공급한 어류의 성장[어체중 증가(weight gain)와 일일성장률(specific growth rate, SGR)]이 다른 모든 실험사료를 공급한 어류보다 우수하게 나타났다. 사료효율(feed efficiency, FE)과 단백질전환효율(protein efficiency ratio, PER)은 TT와 YC 사료 공급구가 나머지 다른 사료 공급구보다 높게 나타났다. S. parauberis 감염 후 5일째에는 GG, BB와 YC 사료를 공급한 어류의 누적폐사율이 다른 실험사료를 공급한 어류보다 낮게 나타났다. 이상의 결과를 고려할 때 조피볼락용 배합사료내 YC의 첨가는 조피볼락의 증체량을 향상시키며, GG, BB와 YC의 첨가는 S. parauberis의 질병 발생시 조피볼락의 폐사율 저감에 효과적인 것으로 판단된다.

2. 배합사료내 야콘, 생강과 블루베리 첨가에 따른 조피볼락 치어의 성장, 체조성 및 Edwardsiella tarda 인위 감염에 미치는 영향

본 연구는 배합사료내 야콘(YC), 생강(GG)과 블루베리(BB)의 첨가에 따른 조피볼락의 성장, 체조성 및 Edwardsiella tarda (ET-1)의 인위 감염에 미치는 영향을 상업용 항산화제인 ethoxiquin (EQ) 첨가 사료와 비교하였다. 마리당 평균 4.3 g의 조피볼락 치어를 12개의 유수식 수조에 각각 40마리씩 수용하였다. 총 4종류의 실험사료를 준비하였으며, 0.01% 소맥분 대신에 상업적으로 시판중인 0.01% EQ를 첨가한 사료를 대조구(Con)로 이용하였다. 또한 1% 소맥분 대신에 상업적으로 이용 가능한 천연소재의 사료첨가제 YC, GG와 BB를 첨가한 실험사료를 준비하였으며, 실험구는 3반복구를 두었다. 모든 실험어는 8주간 매일 1일 2회 손으로 만복시까지 사료를 공급하여 주었다. 사육실험 4주와 8주째 각각의 사육수조에서 생존한 조피볼락을 무작위로 각각 10마리와 15마리씩 추출하여 E. tarda로 인위적으로 감염시켰다. 8주간의 사육실험 종료시 YC 사료를 공급한 어류의 어체중 증가와 일일성장률은 다른 모든 실험사료 공급구보다 우수하게 나타났다. 사료효율, 단백질전환효율과 단백질축적율은 YC 사료 공급구가 나머지 다른 실험사료 공급구보다 높게 나타났다. 4주째와 8주째 인위적인 세균 감염 실험 결과, Con 사료 공급구의 누적폐사율이 다른 실험사료보다 높게 나타났다. 이상의 결과를 고려할 때, 조피볼락 치어용 배합사료내 YC, GG와 BB의 첨가는 조피볼락의 어체중 증가와 일일성장률 향상에 효과적이었다. 또한 YC, GG와 BB를 사료내 첨가하여 4주와 8주간 공급시 모두 E. tarda 질병 발생에 따른 조피볼락의 폐사율을 감소시키는데 효과적이었다. 특히 YC, GG와 BB를 첨가한 사료를 4주 동안만 공급하여도 E. tarda 질병 발생시 조피볼락의 폐사율을 감소시키는데 효과적이었다.

3. 조피볼락에 있어서 다양한 단백질원의 먹이유인도 평가 및 이들의 배합사료내 첨가에 따른 사료섭취량, 성장, 사료이용성 및 체조성 향상에 미치는 먹이유인물질로서의 기능 평가

본 연구는 다양한 단백질원에 대한 조피볼락 치어의 먹이유인도를 평가하며, 우수한 먹이유인도를 보인 단백질원의 배합사료내 첨가에 따른 조피볼락의 성장, 사료이용성 및 체조성에 미치는 효과를 평가하였다. 예비실험에서는 반복구 없이 총 16종류[6종 어분(멸치분, 청어분, 전갱이분, 가수분해어분, 명태어분, 정어리분), 4종 갑각류분(게분, 크릴분, 새우머리분, 새우분), 4종 연체동물분(홍합분, 굴분, 오징어간분, 오징어분)과 2종 식물성단백질분(콘글루텐분, 탈지대두박분)]의 단백질원료를 이용하여 특수 제조된 먹이유인도 평가 실험 장치에 동일한 크기의 치어 30마리씩을 수용하여 토너먼트 방식으로 유인도를 평가하였다. 그리고 이들 중에서 높은 먹이유인도를 보인 5종의 사료 원료를 선정하여, 특수 제조된 먹이유인도 평가 실험 장치에서 동일한 크기의 치어 30마리씩을 수용하였다. 먹이유인도는 토너먼트 방식으로 3반복구를 두어서 평가하였다. 최종적으로 높은 먹이유인도를 보인 5종의 사료 원료와 양호한 먹이유인도를 보인 멸치 분을 대조구로 이용한 사료를 준비한 총 6종류의 실험사료를 준비하여 3반복구를 두어서 8주간의 사육실험을 실시하였다. 8주간의 사육실험에는 360마리의 조피볼락 치어를 18개의 유수식 수조에 분산 수용하였다. 대조구(Con) 사료에는 55%의 멸치분을 함유하였으며, Con 사료에 첨가한 멸치분의 5% 대신에 우수한 유인도를 보인 5종류의 단백질원을 각각 5%씩 첨가한 사료를 준비하였다. 모든 실험어는 1일 2회 만복시까지 손으로 공급하였다. 예비실험 결과, 조피볼락의 먹이유인도는 전갱이분(jack mackerel meal, JM), 새우분(shrimp meal, SHM), 오징어분(squid meal, SQM), 정어리분(sardine meal, SM), 명태분(pollack meal, PM)에서 높게 나타나는 경향을 보였다. 3반복구를 두어서 먹이유인도를 평가한 결과, 조피볼락의 먹이유인도는 JM, SM, SQM, PM과 SHM의 순서로 높게 나타났다. 8주간의 사육실험에 있어서는 체중증가와 일일성장률은 JM 사료 공급구가 다른 모든 실험사료 공급구보다 높게 나타났으며, 다음으로 SM, PM, SQM, SHM과 Con 사료 공급구 순으로 높게 나타났다. 사료섭취량은 JM 사료 공급구가 다른 모든 실험사료 공급구보다 높게 나타났으며, 다음으로 SM, PM, SQM, SHM과 Con 사료 공급구 순으로 나타났다. 비만도(condition factor, CF)는 JM 사료를 공급한 실험어가 가장 높게 나타났으며, 다음으로 SM, PM, SQM, SHM과 Con 사료 공급구 순으로 나타났다. 이상의 결과 조피볼락용 배합사료내 5%의 JM 첨가는 사료섭취량, 어체중 증가, 일일성장률 및 비만도를 가장 효율적으로 향상시켰으며, 그 다음으로 SM, PM, SQM, SHM과 Con사료의 순이었다. 이러한 결과를 고려할 때 먹이유인도를 고려한 사료원료의 선택과 배합사료내 첨가로 조피볼락의 사료섭취량 향상, 어체증 중가, 일일성장률 향상 및 비만도를 효율적으로 증가시킬 수 있을 것으로 판단된다.

Rockfish (Sebastes schlegeli, Hilgendorf 1880) has been one of the most commercially important marine aquaculture fish species in Korea, Japan and China since over two decades ago due to its fast growth and high resistance against disease. Application of antibiotics has been widespread to reduce mortality during year-round fish culture. As oral administration of synthetic antibiotic in aquafeed, however, is prohibited in some countries due to high possibility of contamination of environment and culturing fish used for human consumption. Most rockfish aquaculture production in Korea has occurred by feeding moist pellet (MP). Formulated feed (FF) is still difficult rockfish farmers to adopt due to their biased perception of the superior production and feed consumption of fish fed MP over FF. A lower feed consumption of fish fed on FF compared to MP could result from a deficiency or lower amount of feeding attractants and/or stimulants in the former. Determining the attractability of aquatic animals based on either omission tests or monitoring the physiological and electro(neuro)physiological responses of the components in the synthetic extracts of prey is a very complicate process. No study has examined whether the addition of a selected feed ingredient affects fish performance based on its attractability. This application is simple, highly desirable and recommendable in formulating practical diets to improve the production of fish. In this study, therefore, we investigated the effect of dietary inclusion of natural sources of feed additives on growth, body composition and challenge test of juvenile rockfish against gram-positive and -negative pathogenic. Also, the attractability of the selected feed ingredient among the various aquatic animal- and terrestrial plant-originating sources was evaluated in juvenile rockfish, and their dietary supplementation effects on the growth performance, feed utilization and body composition of fish were determined and compared.

1. Effect of various sources of dietary additive on growth, body composition and challenge test of juvenile rockfish Sebastes schlegeli

We investigated whether the inclusion of the various sources of commercially available dietary additives [ginger (GG), cheonggukjang (CJ), blueberry (BB), persimmon (PM), tomato (TT), broccoli (BC) and yacon (YC)] has an effect on growth, body composition, and challenge test survival of juvenile rockfish Sebastes schlegeli. Twenty-four groups of 70 fish (1,680 in total) were each fed one of eight experimental diets: a control diet (Con) without additives, and diets containing GG, CJ, BB, PM, TT, BC or YC. Fish were hand-fed to satiation twice daily for 7 weeks. At the end of this period, 20 fish from each tank were infected with Streptococcus parauberis and monitored for 10 days. Fish fed the YC diet had greater weight gain compared with fish fed the other diets. Feed efficiency and protein efficiency ratio of fish fed the TT and YC diets were higher than of fish fed other diets. Cumulative mortality of fish fed the GG, BB, and YC diets was lower than of fish fed the other diets on day 5 post infection. We conclude that yacon was the best dietary additive for improving rock fish weight gain, while ginger, blueberry, and yacon effectively lowered mortality of rockfish infected with S. parauberis.

2. Effects of dietary inclusion of yacon, ginger and blueberry on growth, body composition and challenge test of juvenile rockfish Sebastes schlegeli against Edwardsiella tarda

Effects of dietary inclusion of yacon (YC), ginger (GG) and blueberry (BB) on growth, body composition and challenge test of rockfish against Edwardsiella tarda compared to ethoxyquin were investigated. Three hundred sixty fish were randomly distributed into 12 flow-through tanks. Four experimental diets were prepared; the control diet (Con) with 0.01% ethoxyquin, and YC, GG and BB diets. Each diet was assigned to triplicate tanks of fish and hand-fed for 8 weeks. Externally normal fish after 4th and 8th week feeding trial were infected with Edwardsiella tarda for challenge test. Weight gain and specific growth rate (SGR) of fish fed the YC diet was greater than those of fish fed all other diets. Feed efficiency, protein efficiency ratio and protein retention of fish fed the YC diet was higher than those of fish fed all other diets. In the both 4th and 8th week infection trial, mortality of fish fed the Con diet was higher than that of fish fed all other diets. In conclusion, dietary inclusion of YC, GG and BB increased weight gain and SGR of fish. YC, GG and BB for 4 and 8 weeks lowered mortality of fish at occurrence of E.tarda.

3. Attractiveness/palatability of various protein sources and their function as feeding attractant to promote feed consumption, growth performance, feed utilization and body composition in juvenile rockfish Sebastes schlegeli through dietary supplementation

The attractability of various sources of feed ingredients was evaluated in juvenile rockfish, and their dietary supplementation effects on the growth, feed utilization and body composition of the fish were compared. The attractability of the top 5 selected feed ingredients showing high feeding attractant ability in fish was determined from among the 16 feed ingredients examined in the preliminary test. Three hundred sixty juvenile fish were distributed in 18 flow-through tanks for the feeding trial. Six experimental diets were prepared: the control (Con) diet, and 5% jack mackerel meal (JM), sardine meal (SM), pollack meal (PM), squid meal (SQM) and shrimp meal (SHM) diets. Each diet was assigned in triplicate and hand-fed to satiation. The strongest feeding attractability of rockfish was obtained in JM, followed by SM, SQM, PM and SHM. The weight gain and specific growth rate (SGR) of fish fed the JM diet were greater than those of fish fed all other diets, followed by the SM, PM, SQM, SHM and Con diets. The feed consumption of fish fed the JM diet was higher than that of fish fed all other diets, followed by the SM, PM, SQM, SHM and Con diets. The condition factor (CF) of fish fed the JM diet was higher than that of fish fed all other diets, followed by the SM, PM, SQM, SHM and Con diet. In conclusion, the greatest feed consumption, weight gain, SGR and CF of fish were obtained in the JM diet, followed by the SM, PM, SQM, SHM and Con diets, in order.