• Journal of Animal Science and Technology
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• 제65권1호
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• pp.132-148
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• 2023

Ruminants are the main contributors to methane (CH₄), a greenhouse gas emitted by livestock, which leads to global warming. In addition, animals experience heat stress (HS) when exposed to high ambient temperatures. Organic trace minerals are commonly used to prevent the adverse effects of HS in ruminants; however, little is known about the role of these minerals in reducing enteric methane emissions. Hence, this study aimed to investigate the influence of dietary organic trace minerals on rumen fermentation characteristics, enteric methane emissions, and the composition of rumen bacteria and methanogens in heat-stressed dairy steers. Holstein (n=3) and Jersey (n=3) steers were kept separately within a 3×3 Latin square design, and the animals were exposed to HS conditions (Temperature-Humidity Index [THI], 82.79 ± 1.10). For each experiment, the treatments included a Control (Con) consisting of only basal total mixed rations (TMR), National Research Council (NRC) recommended mineral supplementation group (NM; TMR + [Se 0.1 ppm + Zn 30 ppm + Cu 10 ppm]/kg dry matter), and higher concentration of mineral supplementation group (HM; basal TMR + [Se 3.5 ppm + Zn 350 ppm + Cu 28 ppm]/kg dry matter). Higher concentrations of trace mineral supplementation had no influence on methane emissions and rumen bacterial and methanogen communities regardless of breed (p > 0.05). Holstein steers had higher ruminal pH and lower total volatile fatty acid (VFA) concentrations than Jersey steers (p < 0.05). Methane production (g/d) and yield (g/kg dry matter intake) were higher in Jersey steers than in Holstein steers (p < 0.05). The relative abundances of Methanosarcina and Methanobrevibacter olleyae were significantly higher in Holstein steers than in Jersey steers (p < 0.05). Overall, dietary organic trace minerals have no influence on enteric methane emissions in heat-stressed dairy steers; however, breed can influence it through selective alteration of the rumen methanogen community.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제55권1호
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• pp.25-32
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• 2013

본 연구는 allyl isothiocyanate를 함유한 겨자종자와 겨자분을 이용하여 반추위 발효성상과 메탄 배출에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였다. 완충용액과 혼합한 반추위액 30 ml에 겨자종자와 겨자분을 첨가하여 $39^{\circ}C$에서 6, 12, 그리고 24시간 동안 배양하였다. 겨자종자와 겨자분은 각각 0, 3.33, 5.00, 6.67 및 8.34 g/L 첨가하였다. 총 가스 생성량은 모든 처리구에서 유의적으로 증가하였다(P<0.01). 메탄 배출량은 겨자종자를 6.67 g/L 및 8.34 g/L 첨가하였을 때 각각 4.77% 및 11.54% 감소하였다(P<0.05). 겨자분에서는 배양 6시간에 8.34 g/L를 첨가하였을 때를 제외하고 효과가 나타나지 않았다. 반추위 발효성상에 있어, pH는 대조구와 비교하여 모든 처리구에서 낮게 나타났다(P<0.01). 암모니아의 농도는 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다(P<0.01). 총 휘발성 지방산 농도는 모든 처리구가 대조구보다 높았다(P<0.05). 대조구와 비교하여 acetate의 농도는 감소하였고, propionate의 농도는 증가하였다(P<0.05). Acetate와 propionate 변화로 인해 A:P ratio 역시 감소하였다(P<0.05). 본 시험 결과로 보아, allyl isothiocyanate를 함유한 겨자종자를 첨가하였을 때 반추위 발효성상에 영향을 미치지 않고 메탄 생성량을 감소시킬 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제41권2호
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• pp.102-109
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• 2021

본 연구는 TMR에 사용된 조사료원의 종류가 염소 반추위 발효 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 시험에 사용된 조사료원은 볏짚(RS), 이탈리안 라이그라스(IRG), 티모시(TIM) 및 알팔파(ALF)을 이용하여 시험용 TMR을 제조하였다. In vitro 반추위 발효 실험은 24, 48 및 72시간 동안 진행하였고, 각 시간별 발효성상(발효가스, 휘발성지방산, 암모니아태 질소)을 조사하였다. 시험사료의 조단백질 및 비섬유성 탄수화물 함량은 RS, IRG, TIM 그리고 ALF 순으로 높았다. 발효 24시간에서는 valerate와 암모니아태 질소에서 유의적인 차이가 관찰되었고, ALF 시험구가 가장 높았고, RS가 가장 낮았다. 발효 48시간에서는 총 가스 발생량에서 유의적 차이가 관찰되었고(p<0.05), RS 시험구에서 가장 높은 가스발생량이 관찰되었다. 그러나 발효 72시간대에서는 RS 시험구에서 유의적으로 가장 낮은 가스발생량이 관찰되었다. 휘발성 지방산의 유의적인 차이는 발효 72시간에 관찰되었다. ALF 시험구에서 유의적으로 높은 총 휘발성지방산, butyrate 및 valerate 생성량이 관찰되었다(p<0.05). 메탄가스 발생량은 모든 발효시간동안 처리구간 유의적 차이가 관찰되지 않았다(p>0.05). 본 연구결과 염소에서 사료 내 조사료의 종류가 발효성상 변화에 영향을 줄 수 있는 것으로 나타났으며, 이는 염소에서 양질조사료의 활용성을 향상시키기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 그러나 실제 가축에서의 생산성 변화 등의 효과를 확인하기 위하여 in vivo 상에서 추가적인 연구가 필요하다고 생각된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제45권1호
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• pp.131-142
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• 2003

본 연구는 유우의 생산성 향상을 위하여 유우 사료에 fibrolytic enzyme을 첨가하여 반추위내 발효 성상과 비유중인 젖소의 생산성에 미치는 영향을 평가하였다. 본 실험의 결과를 요약하면 다음과 같다. In vitro 실험을 통하여 NDF 함량 수준이 다른 TMR 사료에 fibrolytic enzyme을 3가지 수준(0, 0.05, 0.1%)으로 달리하여 첨가하였을 때 나타난 NDF 소화율은 효소 첨가시 다소 증가하는 경향을 보였으며 NDF 수준별로는 NDF 38 및 43% 수준보다 NDF 34% 수준에서 NDF 소화율이 낮은 경향을 나타내었는데 이는 본 시험 사료의 조성 성분으로 보아 NDF 성분 구성상 hemicellulose 함량이 높아 이 점이 반추위내 NDF 소화율에 영향을 주었다고 사료된다. 반추위액의 pH는 fibrolytic enzyme의 첨가 수준에 의한 영향보다는 NDF 수준에 의해 영향을 더 받은 것으로 나타났으며(P<0.001) NH3-N 생성도 전체적으로 fibrolytic enzyme 첨가에 따른 효과가 나타나지 않았다. Acetic acid의 생성량은 NDF 수준에 의해 유의한 영향을 받았으나 (P<0.05) propionic acid의 생성량은 처리구간에 큰 차이를 나타내지 않았다. Acetic acid와 propionic acid 생성량 모두 효소 첨가에 의한 영향은 유의하게 나타나지 않았고 A/P ratio는 NDF 34% 수준의 fibrolytic enzyme 첨가구에서 무첨가구에 비해 다소 높은 경향을 나타내었다. CMCase의 효소 활성은 NDF 34 및 43% 수준에서 fibrolytic enzyme 첨가구(0.05, 0.1%)가 무첨가구에 비해 높은 효소 활성을 보였다. Xylanase의 효소 활성은 배양 개시 후 0시간대부터 12시간대까지는 효소 활성이 완만히 감소하였고 24시간 이후부터는 급격히 감소하였다. In vivo 실험을 이용하여 fibrolytic enzyme 첨가에 따른 착유우의 생산성 변화 결과는 다음과 같다. Fibrolytic enzyme 첨가에 의한 산유량은 enzyme 첨가구와 무첨가구에서 각각 25.80 및 23.90kg/d로서 enzyme 첨가구에서 약 8% (1.90kg/d) 증가하는 결과를 나타내었다. 유지방 및 유단백 함량의 경우는 fibrolytic enzyme 첨가구와 무첨가구간 차이가 없었으나 일일 생산량으로 환산하여 평가하면 enzyme 첨가시 유성분 생산량이 유의하게 증가하는 결과를 보였다 (P<0.01). 이상의 결과들로 볼 때, in vitro 실험의 경우 fibrolytic enzyme 첨가시 반추위내 발효성상에 명확한 변화를 보여주지 못했지만 enzyme 첨가에 따라 전반적으로 NDF 소화율이 다소나마 증가하는 경향을 보였다. In vivo 실험 결과를 종합하면 착유우 사료에 fibrolytic enzyme을 첨가시 유성분의 변화보다 유량의 증가 효과가 나타났으며 이는, 사료섭취량을 제한한 본 실험의 특성상, 사료섭취량 증진 효과가 아니라 체내 영양소 이용성 증진에 따르는 효과라고 판단되었다. 반추동물의 생산성 향상을 위한 방안으로서 fibrolytic enzyme 이용 효과는 연구자에 따라 다양한 결과를 나타내므로 효소의 적용 방법에 대한 연구가 더 필요하다고 사료된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제44권5호
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• pp.549-560
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• 2002

본 시험은 패스틴$^{(R)}$ 을 첨가하였을 때, in vitro 상에서 단백질 fraction과 분해율에 미치는 영향과, in vivo 상에서 반추위 성상, 미생물 군집, 암모니아태 질소 농도 및 영양소 소화율에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. In vitro 실험에서는 1mm로 분쇄된 대두박을 기질로 하여 패스틴$^{(R)}$ ((주)은진인터내셔날)을 첨가하여 borate-phosphate buffer와 중성세제에서의 조단백질 분해율을 측정하였으며, exogenous enzyme (Streptomyces griseus 유래 protease)를 이용하여 39$^{\circ}C$에서 0, 2, 4, 8, 12, 48 시간동안 배양 후 조단백질 분해율을 측정하였다. 반추위 발효성상과 영양소 소화율은 반추위 fistula가 부착된 평균체중 300kg의 홀스타인 수소 4두를 이용하여 무첨가구, 패스틴$^{(R)}$ 첨가구의 두개 처리구에 2마리씩 4마리를 배치하여 측정하였다. Buffer Soluble Protein fraction은 패스틴$^{(R)}$ 첨가 수준별로 차이가 없었으나, 무첨가구에 비해 패스틴$^{(R)}$ 첨가구에서 감소하는 경향을 보였다. 단백질 분해율은 배양 0 시간대에서 4시간대까지는 처리구간 유의성이 없었지만, 12 h과 48 h에서는 패스틴$^{(R)}$ 첨가로 시험구에서 감소되었다. 용해 단백질 분해율 ‘a’는 패스틴$^{(R)}$ 시험구에서 경미하게 높은 수치를 나타내었지만, 소화 가능한 단백질 분해율 ‘a+b’는 패스틴$^{(R)}$ 시험구에서 낮은 경향을 보였다. 패스틴$^{(R)}$ 첨가로 pH와 $NH_3$- N 농도는 증가하는 경향이었으며 휘발성지방산, 미생물 수 및 enzyme activity는 감소하였고 영양소 소화율은 높았으나 유의적인 차이는 없었다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권6호
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• pp.279-290
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• 2016

중화하지 않은 주정폐수를 처리할 때 상향류식 혐기성반응조에 전극을 배치한 생물전기화학반응조의 성능을 UASB 공정과 비교하였다. UASB 공정은 유기물부하율 4.0 g COD/L.d 이하에서 pH, VFA 및 알카리도 등에 있어서 안정한 상태를 유지하였지만, 4.0 g COD/L.d 이상의 유기물부하율에서는 불안정하였다. 그러나, 생물전기화학 반응조는 UASB 반응조에 비하여 유기물부하율 배가시 상태변수들의 변동폭이 작았으며, 빠르게 정상상태로 회복하였다. 생물전기화학 반응조는 4.0-8.0g COD/L.d의 높은 유기물부하율에서 상태변수들이 UASB 반응조에 비하여 안정하였으며, 유기물부하율 8.0 g COD/L.d에서 비메탄발생율(2,076mL $CH_4/L.d$), 바이오가스의 메탄함량(66.8%) 그리고 COD 제거율(82.3%) 등의 측면에서 UASB 반응조보다 우수하였다. 생물전기화학 반응조의 메탄수율은 유기물부하율 4.0 g COD/L.d에서 약 407mL/g $COD_r$로 최대값을 보였으며, 이 값은 UASB의 282mL/g $COD_r$보다 크게 높았다. 중화하지 않은 산성 주정폐수를 처리하는 생물전기화학 반응조의 전극반응에서 율속단계는 산화전극반응이었으며, 전극반응은 높은 유기물부하율에서 pH에 의해서 크게 영향을 받았다. 생물전기화학 반응조는 유기물부하율 4.0 g COD/L.d에서 99.5%의 최대에너지효율을 보였다. 중화하지 않은 산성 주정폐수를 처리하는 생물전기화학 반응조는 UASB 공정보다 진보된 고율 혐기성 기술이 될 수 있다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제34권2호
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• pp.129-140
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• 2014

본 연구는 농 식품부산물 중 비지박, 사자발약쑥 그리고 커피박의 유효미생물 (L. acidophilus ATCC 496, L. fermentum ATCC 1493, L. plantarum KCTC 1048, L. casei IFO 3533) 발효 사료원이 젖소 급여용 TMR (대조구) 중 대두박을 주로 대체한 각 비지박 (SC), 발효 비지박 (FSC), 발효 비지박+발효 사자발약쑥 부산물 (1:1, DM basis, FSCS) 3, 5, 10% 그리고 발효 비지박 + 발효 커피박 (1:1, DM basis, FSCC) 3, 5, 10%의 반추위 내 미생물 발효특성을 알아보기 위해 9처리구를 이용하여 3반복으로 in vitro 시험이 실시되었다. 배양 6~8시간대에 FSCS와 FSCC 처리구는 SC와 FSC 처리구에 비해 높은 pH 수준을 유지하였고, 대조구에 비해 낮은 pH 수준을 유지하였다 (p<0.05). 또한 배양 24시간대 FSC와 FSCC 3% 처리구는 가장 높은 pH를 유지하였다 (p<0.05). Gas 생성량은 배양 4~10시간대까지 FSCS와 FSCC 처리구가 대조구 보다 유의적으로 높았으나 SC와 FSC 처리구 보다 낮은 결과를 나타내었다 (p<0.05). 건물소화율은 배양 12시간대까지 FSC 처리구에서 유의적으로 높았고 (p<0.05), 24시간대에는 FSCS 10% 처리구가 가장 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). $NH_3-N$ 함량은 배양 4시간대까지 대조구에서 가장 낮았고 (p<0.05), 24시간에서는 FSC 처리구가 가장 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). 미생물단백질 합성량은 배양 시작 시 FSC, FSCS 그리고 FSCC 처리구가 4종의 Lactobacillus spp.에 의한 발효 때문에 대조구와 SC 처리구에 비해 높았으며 (p<0.05), 배양 10시간대 FSC 처리구 보다 SC, FSCS 그리고 FSCC 처리구에서 유의하게 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). Total VFA 농도는 배양 6~12 시간대에는 FSC 처리구에 유의하게 높았고(p<0.05), 배양 24시간대에는 FSCS 처리구에서 가장 높았다 (p<0.05). Acetate 농도는 배양 0~12 시간대에 FSC 처리구에서 가장 높았으며 (p<0.05), 24시간대에는 FSCS 5, 10% 처리구에서 가장 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). Propionate 농도는 FSC 처리구가 배양 0~10시간대까지 가장 높았으며 (p<0.05), 전체 배양기간 동안 FSCS 5, 10% 처리구와 FSCC 처리구에 비해 높은 경향을 나타내었다. Acetate/Propionate 비율은 배양 12시간대에 SC 처리구에서 가장 높았으며, 배양 24시간대에는 FSCS 3% 처리구가 가장 낮은 결과를 나타내었다 (p<0.05). $CH_4$ 가스 생성량은 FSC 처리구에서 배양 0~10시간대까지 가장 높았으며 (p<0.05), 24시간대에는 가장 낮은 결과를 나타내었다 (p<0.05). 배양 4~10시간대까지 FSCS와 FSCC 처리구는 SC와 FSC 처리구에 비해 유의하게 낮은 $CH_4$ 가스 생성량을 나타내었고 (p<0.05), 사자발약쑥과 커피박 함량이 증가할수록 $CH_4$ 가스 생성량은 배양 종료 시까지 낮은 경향을 나타내었다. 따라서, 본 in vitro 시험에서 젖소 급여용 TMR에 SC, FSC, FSCS 그리고 FSCC의 대체효과는 FSC 처리구에서 배양 초기부터 12시간대까지 반추위 내 미생물 발효 특성이 가장 높았다. FSCS와 FSCC 처리구는 배양 6~8시간대 부터 반추위 내 미생물 작용이 높아지는 특징을 나타내었으나, 배양 시작 후 6~8시간대까지 gas 생성량 및 $CH_4$ 가스 발생량은 낮아지는 특징을 나타내었다. 이와 같은 결론은 FSC는 젖소용 TMR 사료원 대체 효과가 높으며, TMR 사료원 중 FSCS와 FSCC 대체효과는 배양 초기 다소 낮은 반추위 내 미생물 발효 특성을 나타내었으나 $CH_4$ 저감효과를 나타내었다. 또한 배양 후기에는 SC와 FSC의 반추위 내 미생물 발효 특성과 비슷한 경향을 나타내어 TMR 사료원으로써 이용 가치가 높을 것으로 사료된다.

• 농업과학연구
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• 제9권1호
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• pp.284-302
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• 1982

식량(食糧)으로서 단백질자원(蛋白質資源)의 개발문제(開發問題)는 동남(東南)아시아에 있어서 특(特)히 중요(重要)하며 한국(韓國)에 있어서도 섭취량(攝取量)이 부족(不足)한 현상(現狀)이다. 이 문제(問題)를 개선(改善)하는 방법으로 특(特)히 영양가(營養價)가 높은 동물성(動物性) 단백질(蛋白質)의 증산(增産)을 목적(目的)으로 한국재래산양(韓國在來山羊)의 사육(飼育)에 관(關)해서 연구(硏究)를 행하였다. 이 실험(實驗)은 우선 한국고유(韓國固有)의 재래산양(在來山羊)을 육자원(肉資源)으로 개발(開發)할 가치(價値)가 있는가를 확인(確認)하기 위해서 소형(小型) 제(第)1위법(胃法)으로 탄수화물(炭水化物)과 휘발성지방산(揮發性脂肪酸)의 흡수(吸收)를 실험(實驗)하였고 한편 in vivo법(法)에 의해서 제(第)1위(胃)의 아미노산 흡수(吸收)에 관해서 실험(實驗)을 했다. 이와 같은 실험(實驗) 결과(結果)에서 한국재래산양(韓國在來山羊)의 사육(飼育) 개선(改善)에 관해서 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 소형(小型) 제(第)1위법(胃法)에 의해서 재래산양(在來山羊)의 영양흡수(營養吸收)에 관하여 실험(實驗)한 결과(結果)는 영양소(營養素)를 주입(注入) 한 후 0.5, 1, 2시간(時間)의 간격(間隔)으로 측정(測定)한 V F A의 흡수율(吸收率)이 푸로피온산 70~86%, 초산 74~87%, 낙산 76~89%였다. 유기물(有機物)의 흡수율(吸收率)은 0.5%의 에칠 알콜이 29~89%였으며, 0.1M의 젖산이 12~27% 흡수(吸收)되었다. 2. 제(第)1위내(胃內)에 유리(遊離) L형(型) 아미노산을 투여(投與)하고 그 흡수(吸收)를 측정(測定)한 결과(結果)는 제(第)1위(胃) 정맥(靜脈)의 아미노산 함량(含量)에 있어서 전요(全要)아미노산구(區)에 비하여 메치오닌 결핍구(缺乏區)의 흡수율(吸收率)이 적었고 메치오닌 3배구(倍區)와 요소첨가구(尿素添加區)의 아미노산 흡수율(吸收率)이 높고 특(特)히 메치오닌을 결핍(缺乏)시켜도 점막층(粘膜層)의 함량(含量)에는 변화(變化)가 없었다. 3. 제(第)1위내(胃內)에 근육층(筋肉層)의 아미노산 흡수(吸收)도 점막(粘膜)과 같은 경향(傾向)을 보였으며 메치오닌 결핍(缺乏)에 의한 영향은 없고, 메치오닌을 3배(倍)로 첨가(添加)하면 전요(全要)아미노산구(區)에 비(比)하여 메치오닌과 글루타민의 함량이 147.44배(倍) 이상으로 증가(增加)되며 또 요소첨가구(尿素添加區)는 글루타민, 프롤린, 발린의 흡수율(吸收率)이 증가(增加)되었다. 4. 제(第)1위(胃) 정맥혈장(靜脈血漿) 중의 아미노산 농도(濃度)는 제(第)1위(胃) 점막(粘膜) 중이나 근육(筋肉) 중에서 보다 일반적(一般的)으로 낮으며 메치오닌의 결핍(缺乏)에 의해서 아미노산의 흡수율(吸收率)이 저하(低下)되고 메치오닌 3배구(倍區)나 요소첨가구(尿素添加區)는 아미노산 흡수(吸收)를 증가(增加)시키는 등 아미노산 조성분(組成分)에 따라서 그 흡수상태(吸收狀態)에 변화가 생긴다. 5. 요소첨가구(尿素添加區)는 제(第)1위(胃) 근육층(筋肉層)의 암모니아태질소(態窒素)와 아미노태질소(態窒素) 및 요소(尿素)의 함량(含量)을 증가(增加)시켰다. 재래산양(在來山羊) 제(第)1위(胃)안을 완전(完全)하게 깨끗이 할 수 없으므로 남아있는 세균(細菌)을 조사(調査)하였으며 암모니아태질소(態窒素)의 변화(變化)는 이러한 조건(條件)의 영향을 받았다. 6. 아미노산의 흡수차(吸收差)에 의한 제(第)1위(胃) 조직(組織)의 변화(變化)를 일반(一般) 현미경(顯微鏡)과 형광(螢光) 현미경(顯微鏡)으로 관찰(觀察)한 결과(結果)는 메치오닌 3배구(倍區)에 있어서 점막(粘膜)의 단층엔주상피(單層円柱上皮)와 고유층(固有層)이 약간 엷어졌으며 요소첨가구(尿素添加區)는 두껍게 변화(變化)하였는데 점막하조직(粘膜下組織)이나 근층(筋層)에 있어서는 각(各) 구간(區間)에 큰 차이(差異)가 인정(認定)되지 않았다.