Fermentation Characteristics of Juice Pomace Feed by Horse Feces Microbes

말분변 미생물을 이용한 주스박 사료의 발효 특성

In vitro fermentation was conducted to figure out alternative fiber sources for horse feed. For the development of value-added products as a horse feed resource, the pomaces from apple, carrot, grape, and citrus were fermented under solid-state conditions in the presence of 60% soybean meal with 40% of each fruit pomace at 60% of moisture content. Lactobacillus plantarum SK3873, Lactobacillus plantarum SK3893, Weissella cibaria SK3880, and Bacillus subtilis SK3889 were isolated from the fermented fruit pomace by inoculation of horse feces. For the growth of Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiae, and Lactobacillus plantarum, they were inoculated in 3-step order at 0, 12, and 24 h, respectively. The fruit pomace was fermented for 48 h at $35^{\circ}C$. The pH of the apple, carrot, grape, citrus and all mixed pomaces decreased from 5.45~6.25 to 4.40~4.77. Microbial growth was maintained at $10^8{\sim}10^9cfu/g$. After 12 and 24 h incubation, dry matter of carrot pomace were highest at 54.84 and 56.66%, respectively (P<0.05) and that of grape pomace was lower than others during fermentation (P<0.05). Dry matter was generally reduced by about 20%. NDF decreased gradually or maintained after 24 h, indicating the fiber degradation. Ash content tended to decrease during fermentation. After 48 hours fermentation, Bacillus, yeast and Lactobacillus showed an excellent growth by using juice by-products. These results suggest that fermented juice pomace has a potential as horse feedstuff with probiotics to maintain beneficial microflora in horse gut.

본 연구에서는 주스박에 토착하고 있는 미생물을 분리하고 이를 발효에 이용하여 사료적 가치를 평가하고자 하였다. 주스박과 대두박을 원료로 하여 바실러스, 효모 그리고 유산균을 혼합 접종하여 수분 60%에서 고체발효 후의 pH변화, 총 균수의 변화와 같은 발효특성과 원료의 시간대별 일반성분의 변화를 확인하고자 하였다. 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박에서 발효에 이용하기 위한 토착균주들을 분리, 동정하였으며 분리균 중 Lactobacillus plantarum, Weissella cibaria 및 Bacillus subtilis를 선택하여 농산부산물 고체발효에 이용하였다. 발효 주스박의 원료로는 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박과 각 박을 동일비율로 혼합한 혼합박을 이용하여 5개의 시험구를 구성하였다. 위의 박들을 대두박과 2:3의 비율로 혼합하였으며 수분은 60%로 하여 발효 출발점에 바실러스, 12시간대에 효모 그리고 24시간에 유산균을 단계적으로 접종하여 $35^{\circ}C$에서 총 48시간 동안 발효하였다. 발효에 의한 pH변화는 발효 전후에서 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박 그리고 혼합박에서 각각 $6.25{\rightarrow}4.47$, $6.23{\rightarrow}4.41$, $6.12{\rightarrow}4.66$, $5.49{\rightarrow}4.56$ 그리고 $5.45{\rightarrow}4.40$로 낮아지는 변화를 보였다. 발효 시간에 따른 생균수를 조사한 결과 발효 최초 접종시 초기 균수인 $10^7$에 비해 12, 24 그리고 48시간 발효 후에 모든 처리구에서 $10^8{\sim}10^9$로 증식되면서 발효가 지속적으로 진행되어 선별한 균주와 단계별 균주의 접종조건이 주스박을 발효함에 있어 적합한 것으로 판단되었다. 발효 초기인 12시간까지 젖산의 생성이 급격히 진행되었으며 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박 그리고 혼합박에서 각각 632.40, 726.74, 674.29, 647.39 그리고 748.77 mMol/g으로 생성되었다. 발효 시간에 따른 건물함량은 초기 건물함량인 60%에서 12, 24시간 발효 후 당근박의 건물함량이 각각 54.84%, 56.66%로 다른 처리구들보다 유의적으로 높은 값을 보였으며(p<0.05), 포도박은 45.3%, 44.15%로 낮은 건물량을 보였다(p<0.05). 전반적으로 건물함량은 원물의 20%정도가 감소되었으며, 발효 시간에 따라서는 크게 변하지 않았다. 발효 시간대별 NDF는 발효 12시간째 모든 주스박에서 많은 감소를 보였으며 24시간부터 서서히 감소 또는 유지를 하였으며, 24시간대에는 포도박과 사과박이 가장 높은 경향을 보였다(p<0.10). ADF는 전반적으로 발효 시간에 따라 큰 변화를 보이지 않았으나, 사과박은 발효초기에 비해 12시간 때부터 급격히 감소하는 경향을 보였다 (p<0.10). 발효 시간에 따른 조회분은 쥬스박 별로 차이를 보이지 않았으나 (p<0.05), 전체적으로 감소되는 경향을 보였다. 주스박을 이용한 말용 사료를 개발하기 위해 사과박, 당근박, 포도박 그리고 말분변을 접종하였을 때 이들을 이용하는 우점 균주를 분리할 수 있었다. 이들 균주 중에서 발효에 유용하게 사용할 수 있는 바실러스와 유산균을 선별하였다. 바실러스, 효모 그리고 유산균을 3단계로 12시간 간격으로 각각 순서에 따라 접종하였다. 각 균주의 접종이후 12시간부터는 총 균수가 각각 $10^8$ 이상으로 유지하였다. 48시간 배양 후는 바실러스, 효모 그리고 유산균이 거의 균등하게 성장하였으며 이러한 주스박 발효물을 이용하여 말 사료로 이용하면 식품부산물을 사료자원으로 이용할 수 있을 뿐만 아니라 말을 위한 생균제의 급여로 말의 장내에서 유익한 균총의 유지에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.