착유우의 생산성을 향상시키고 여러 가지 대사장애 및 번식장애의 예방을 NLD한 연구가 수년간동안 활발히 진행되어 왔다. 특히, 반추위내의 발효조건을 변화시킬 수 있는 사료첨가제의 사용효과 및 작용기전에 대한 연구결과가 많았는데 대부분 상황에 따라서 그 효과가 서로 다르고 작용기전에 대한 연구결과가 많았는데 대부분 상황에 따라서 그 효과가 서로 다르고 작용기전 또한 명확하게 정립되지 않는 상태이므로 지금까지 연구된 내용 중에서 실제 착유우사료의 생산에 적용하고 있거나 이용가능성이 높은 비약품성 사료첨가제들의 사용목적을 요약하면 다음과 같다.
<표 21> 착유우 사료의 영양성 첨가제 종류
| 구분 | 종류 |
| 광 물 질 제 | 중조, 벤토나이트, 산화마그네슘, 셀레늄, 전해질, 복합광물질 |
| 비 타 민 제 | 베타카로틴, 비타민 E, 나이아신, 비타민 ADE 제 |
| 보호아미노산제 | 보호메치오닌, 보호라이신 |
| 보호 지방 산제 | 지방산 칼슘염, 기타 제품 |
| 미 생 물 제 | 곰팡이 발효물, 생효모배양물, 생균제 |
착유우 사료에 첨가할 수 있는 첨가제의 종류는 약품성 첨가제와 영양성 첨가제로 대별되는데, 여기에서는 비약품성만을 기술하고자 한다. 주요 사료첨가제의 종류를 열거하면 <표 21>과 같다.
젖소는 정상적으로 충분한 량의 중조(NaCO₃)를 침속으로 분비해 반추위내산도를 적절히 유지시켜 미생물의 조성과사료내 섬유소의 소화이용을 가능하게 하지만 비유초기에 에너지 보충을 위해서 곡류위주의 고 에너지 사료 또는 낮은 섬유질 사료를 급여하게 되면 자체적인 완충능력을 넘어서 반추위내 산생성량이 과잉으로 되고 섬유소 이용 미생물의 활동이 감소되어 초산/프로피온산의 비율이 감소된다. 또한, 유지방이 감소하고 사료섭취량 및 산유량의 감소현상도 초래된다.
<표 22> 사료의 종류 및 비유시기에 따른 완충제 권장수준 (Muller, 1982)
| 항목 | 완충제 | ||
| 중조 | 산화마그네슘 | 중조 + 산화마그네슘 | |
| 사료 | |||
| 농후사료 | 1.0∼1.5 | 0.4∼0.8 | 1.0∼1.5 |
| 완전혼합사료 | 0.6∼0.8 | 0.2∼0.4 | 0.6∼0.8 |
| 비유시기 | |||
| 비유초기 | 0.7∼1.0 | 0.8 | 0.7∼1.0 |
| 비유중기 | 0.6∼0.8 | 0.2∼0.4 | 0.6∼0.8 |
| 비유말기 | - | - | - |
| 일당급여량(g) | 114∼227 | 45∼91 | 136∼227 |
이러한 결과를 예방하기 위하여 완충제를 첨가하면 먼저 반취위내의 PH가 증가하며, 또한 반추위내 액상물질의 통과속도와 삼투압의 증가 및 하부장기내의 PH증가에 의하여 곡류위주의 사료급여시 나타나는 여러 문제점을 완화시킬 수 있다. 대표적인 완충제의 종류는 중소, 산화마그네슘, 석회석 및 벤토나이트 등이 있는데 유지율 향상을 위해서는 중소와 산화마그네슘의 혼합 형태가 가장 효과적이고 석회석은 소장내에서 전분의 소화를 도와주는 역할을 하는 것으로서 입자도를 곱게 할수록 효과가 크다.
완충제는 기호성이 좋지 않으므로 처음에는 낮은 수준으로 첨가하면서 2∼3주간에 걸쳐 사용량을 점차로 증가하는 것이 바람직하며 완충제의 권장수준은 표 22와 같다. 완충제의 첨가량은 제한적이므로 침 분비에 의한 반추위내 중화력에 비하면 보조적 역할로서 반추위내 산도조절을 완전히 해결하는 것은 아니다.
젖소는 분만과 동시에 비유를 위해 칼슘요구량이 갑자기 증가되어 혈중 농도가 크게 떨어지므로 뼈로부터 칼슘의 용출과 소장에서 흡수작용이 왕성해야 하지만 일반적으로 이러한 대사활동이 원할하지 못하여 혈중의 칼슘농도가 정상수준(9∼10mg/100㎖) 이하로 감소하면서 유열 (milk fever)이 발생한다.
유열을 예방하기 위해서 분만 직전 2∼3주의 건유기동안에 칼슘을 1일 50g이하로 급여하면 분만후 부갑상선호르몬과 1,25-dihydroxyvitamin D의 생성을 촉진하여 혈액내 칼슘저하를 방지할 수 있으나 현실적으로 칼슘수준이 이렇게 낮은 사료를 급여하기가 쉽지 않으므로 음이온의 무기물을 사료에 첨가하면 양이온-음이온 균형이 유지되어 부갑상선호르몬의 분비를 통하여 유열 등의 대사성질병을 효과적으로 예방할 수 있는 것이다. 즉, 분만 직전의 젖소 사료에 음이온의 첨가는 유열의 억제효과와 후산정체 및 제4위 전위증을유발시키는 준임상적 혈중 칼슘저하증을 억제하게 되며, 최근의 연구결과에 의하면 다음 비유기동안 산유량이 증가하고 수정율이 향상되며 유방 수종발생이 감소된다고 한다. 일반적으로 음이온의 무기물은 기호성이 좋지 않으므로 완전혼합사료(TMR)형태로 분만전에 급여하는 것이 좋다.
건유기간에 사료내 음이온 수준을 조절하는 방법을 열거하면 다음과 같다.
주로 양이온은 Na +, K+, Ca++, Mg++ 이고, 음이온은 CI-¹, SO₄²- 및 PO₄³- 이며, DCAB은 다음의 공식에 의하여 산출하고, 적정수준은 100~200mEq/kg으로서 반드시 유지해야 한다.
(DCAB = (Na + K) - (CI + S)
<표 23> 알팔파 건초의 DCAB계산 예
| 원소 | 함량(%) | 전환계수 | mEq/Kg |
| Na | 0.10 | 435 | 43.5 |
| K | 2.00 | 256 | 512.0 |
| CI | 0.25 | 282 | 70.5 |
| S | 0.25 | 624 | 156.0 |
※ DCAB = (43.5+512.0)-(70.5+156.0) = 329 mEq/Kg
대표적인 효과로서 유방염 발생의 감소, 체세포수 감소 및 수정율 향상을 들 수 있다. 젖소에게 비타민 A와 베타카로틴을 적절히 투여하면 세균에 대한 저항력을 높여주어 유방염의 예방효과가 나타나지만 반면에 결핍될 경우 유두관과 유두조와 같은 점막 상피세포가 각화되고 유두관 내면의 보호물질인 케라틴 및 면역글로블린의 합성능력이 저하되어 세균이 침입후 증식이 용이해지며 증식된 세균은 유선조로 칩입하여 본격적인 유방염으로 발전될 수 있다.
미국 위싱톤대학교의 실험결과 <표24>에 의하면 분만 30일 전부터 분만 후 8주까지 비타민 A의 수준을 NRC요구량보다 높였을 때 유방염 감염율과 체세포수가 감소하였으며, 비타민 A와 베타카로틴을 함께 급여하였을 때 그 효과가 더욱 뚜렷하였다.
베타카로틴은 젖소의 수정율 향상에 효과가 있는데 특히, 겨울철에 방목을 하지 않을 경우에 첨가효과가 뚜렷하다. 유럽의 연구보고에 의하면 분만 2주 전부터 임신때까지 베타카로틴을 1일 300mg 공급하면 종부횟수가 현저가 현저히 감소한다고 한다.
국내의 현실이 양질의 조사료를 충분히 급여하지 못하고 주로 농후사료와 볏짚에 의한 급여형태로서 사료를 통한 베타카로틴의 공급이 제한되므로 추가 첨가하는 것은 매우 중요한데, 계속 급여하는 것은 경제적인 방법이 아니므로 분만 2주전부터 임신때까지 top dressing을 권장한다. 또한, 혈중에 비타민 A의 농도가 감소하면 베타카로틴이 비타민 A로 전변되므로 사료내 비타민 A의 수준을 충분히 유지하는 것이 바람직하다.
<표 24> 비타민 A와 베타카로틴 첨가효과
| 항목 | 1일 급여량 | 유방염감염율(%) | 체세포수(ml당) | |
| 비타민A(IU) | 베타카로틴(mg) | |||
| 버수준 비타민A | 53000 | - | 58 | 225000 |
| 고수준 비타민A | 173000 | - | 30 | 125400 |
| 저수준 미타민A+베타카로틴 | 53000 | 3000 | 13 | 85000 |
(Chew, 1983)
비타민 E는 셀레늄과 함께 젖소의 유방염 감소와 번식성적 향상에 효과적이다. 아직까지 정확한 작용기전이 밝혀지지 않았으나 free radical에 의해서 유발되는 산화적 세포손상을 방지하는 기전이 가장 유력시되고 있다. 즉 지질의 과산화작용을 억제시켜서 활성산소에 의한 유선조직의 손실을 예방하고, 체액성과 세포성 면역의 강화와 호중구 기능이 증가되어 대식세포의 탐식작용으로 세균 침입을 방지하는 것이다. 이와같이 비타민 E와 같은 항산화제는 면역체계의 중요한 요소로서 외부에서 침입한 감염균에 대항하여 세포를 보호하는 화학반응에 필요하다. BASF의 실험결과에 의하면 분만 전 6주동안 매일 1,000IU의 비타민 E를 급여하여 급여하지 않았을 때와 젖소 체내의 항산화제 상태를 비교하였는데 2주만에 항산화제 농도가 33% 증가하였고, 4주만에는 43% 증가하였으며 6주후에 61% 증가하였다.
연구보고에 의하면 분만 무렵에 유방염의 감염율이 높으며 이때 혈중 비타민 E와 셀레늄 농도가 현저히 낮으므로 55두의 초임우에게 분만 60일전부터 매일 비타민 E 400∼600IU 와 Se 6mg을 급여한 결과 유방염의 발생이 현저히 감소되었는데, 전비유기동안 임상형 유방염이 33% 감소하였고 체세포수 역시 감소하였다.
또한 최근의 연구에 의하면 비타민 E 의 가장 중요한 효과는 젖소의 정상적인 번식의 유지로서 건유기간동안 적당히 공급하면 후산정체의 발생을 크게 줄일 수 있으며 셀레늄과 함께 공급하였을 때 비타민 E의 효과가 더욱 분명하였다.
나이아신은 니코틴아마이드와 니코틴산의 일반명으로서 체내에서 수소이온을 전달하는 기전에 필요한 조효소( NAD, NADP)의 활성부위로 작용한다.
종전에는 반추위에서 미생물에 의하면 필요한 량의 나이아신이 합성되는 것으로 여겨졌으나 근래에 고능력우 및 비유초기의 젖소에게 특히 부족한 것으로 밝혀졌다. 실험결과에 의하면 비유초기 84일 동안 1일 6g씩 나이아신을 급여하였을 때 산차에 관계없이 1일 두당 산유량이 0,7∼0.9kg 증가하였다. 또한 여러 연구자의 실험결과를 요약하면 1일 2∼12g 의 나이아신 첨가를 권장하고 보호지방산과 함께 급여하였을 때 상승효과가 있었다.
나이아신을 첨가하였을 때 산유량을 높이는 작용기전이 분명하지 않지만 지금까지 설명되는 것은 첫째, 제1위내 미생물체 단백질의 합성량을 증가시켜 산유량 및 유단백 함량을 높이고 둘째, 비유초기 고능력우의 경우 에너지 대사에 작용하여 체지방의 과도한 분해를 억제시키고 혈액내 포도당 수준을 높여 케토시스의 예방 및 치료를 통하여 산유량을 증가시키는 것이다.
사료를 통해서 공급된 필수아미노산의 흡수 및 이용은 가축의 생산성 향상에 매우 중요한데, 근래 젖소의 산유능력이 크게 증가하면서 반추위내 분해단백질과 미분해단백질의 개념이 실용화되고 있으며, 아울러 최근에는 낙농사료 설계시 필수아미노산의 첨가가 연구되고 있다.
물론 젖소사료내에 아미노산을 첨가하기 위해서는 아미조산이 반추위내에서는 분해되지 않고 소장에 당도하면서 분해된 후 흡수되도록 특수 가공처리해야 하고, 또한 착유우에게 제한아미노산의 종류와 요구량의 규명 등이 앞으로 계속 연구되어야 한다. 지금까지 개발된 보호아미노산 중에서 대표적인 것은 라이신과 메치오닌에 코팅물질을 처리하여 반추위에서 분해되지 않고 소장에서 지방분해 효소와 담즙의 활성에 의하여 보호물질이 제거되어 아미조산이 흡수되도록 제조한 것이다.
보호아미노산의 첨가효과는 젖소의 비유기에 단백질조직이 분해억제, 고능럭우의 산유량증가, 케토시스 감소 및 번식성적 향상이 보고되고 있다. 한편, 유사 메치오닌인 MHA(Methionine hydroxy anglogue)를 비유초기에 급여시 유지방의 증가를 나타내는데, 기호성이 매우 나쁘므로 서서히 적응시켜야 하며 1일 25g의 급여를 권장하고 있다.
또한, 착유우의 다양한 사양프로그램 조건에서 보호아미노산의 경제성을 고려한 연구가 이루어지고 있으므로 조만간 보호아미노산의 실용화도 가능할 것이다.
유전적 잠재능력이 우수한 고능력우 및 비유초기 젖소의 사료내에 에너지 수준의 증가는 산유성적 및 번식성적 향상을 위하여 매우 중여한데, 이때 농후사료를 과도하게 급여하면 유지방의 감소 및 대사장애가 초래되므로 총 섭취사료내 최소한의 조섬유 수준을 유지하면서 에너지 수준을 증가시킬 수 있는 방법으로서 지방의 첨가가 지난 수년간 연구되었으며 젖소의 대사활동 및 생산능력에 미치는 효과가 인정되었다.
지방첨가 효과에 영향을 주는 요인에 대하여 아직 명확히 규면되지 않았으나 대체로 지방의 첨가수준, 지방의 종류 및 형태 등에 따라서 영양소의 이용성, 우유의생산능력, 사료섭취량 및 우유조성이 크게 변화하는데 비보호지방을 과다첨가하게 되면 반추위 발효에 영향을 미치고 섬유질 소화율을 감소시키며 유지방을 감소시키고 사료섭취량이 감소되기도 한다. 또한, 지방의 포화정도가 매제하므로 바람직하지 못하고 포화정도가 높은 동물성지방과 동식물성 혼합지방이 좋다. 물론 종실형태의 식물성유지는 반추위에서 서서히 분해되므로 전지면실, 전지대두 및 해배라기 종실이 유량 빛 유지방의 증가에 효과적으로 이용된다. 전지면실은 고시풀(gossyool)이 우려되므로 1일 2.5∼3.0kg으로 제한하여 급여하고 전지대두는 로스팅(roasting) 대두나 생대두의 급여효과에 차이가 없다.
최근들어 취급이 용이하고 반추취에서 분해되지 않고 소장에서 소화.흡수된수 있도록 건조처리된 보호지방의 제품들이 사영되고 있는데, 지방산의 칼슘염 형태와 액화 포화지방산을 저온, 고압조건에서 건조시킨 prilled fat alc 융점이 높은 중성지방을 건조시킨 형태를 사용하면 반추위 발효에 나쁜 영향을 나타내지 않으면서 에너지 섭취량을 증가시키는 효과가 있다.
지방첨가가 젖소의 산유량을 향상시키는 주요 요인은 다른 영양소에 비하여 지방의 소화. 흡수과정과 대사과정에서 열량손실이 적어 에너지 이용효율이 높기 때문이므로 고온에 의한 스트레스를 받는 젖소에세 유리하며, 지방을 통한 에너지의 공급 비율이 증가할수록 유생산효율도 행상된다. 산유량증가는 저 능력우에 비하여 고은럭우에서 더욱 뚜렷하며 비유초기에 급여효과가 나타나는데, 분만후 100일이 경과한 1일 유량27.8kg의 젖소에 보호지방을 454~553g/일 급여하였을 때 처가하지 않았을 때와 산유성적의 차이가 없었고,1일 산유량 20~30kg인 경우에도 첨가의 효과가 없었다. 대체로 보호지방의 급여효과는 1일 산유량 35kg 이상의 고능력우와 비유초기에서 확실하다고 볼 수 있다. 또한 비유초기에 케토시스를 일으키기 쉬운 젖소에게 특히 유리한데 이것은 체내지방이 직접 흡수, 이용되어 포도당을 절약하기 때문이다.
지방첨가가 유지방 합성에 미치는 효과는 대단히 복잡하고, 특히 반추위내에서의 소화작용에 영향을 받으므로 지방 첨가수준과 지방산 조성 및 물리적 형태에 따라서 그 효과가 달라진다. 적정수준의 포화지방산의 첨가는 유지방 함량을 증가시키지만, 불포화지방산의 비율이 높거나 많은 양의 지방첨가는 반추위내 섬유소 소화율을 떨어뜨려 유지율을 감소시키는 경향이 있다.
지방을 첩가하면 유단백질 함량이 항상 일정하지 않지만 감소되는 경향인데, 이는 카제인 함량이 낮아지는 것이 가장 큰 이유이다. 유단백질 함량의 감소눈 지방의 종류에 관계없이 같은 경향을 보이며 감소 정도는 약 0.3%까지도 나타나고 사료내 지방함량이 1%증가하면 0.04%의 유단백질 감소가 예상된다고 보고도 있다.
비보호지방을 첨가할 때 주의해야 될 점으로 사용수준을 제한하고, Ca과 Mg을 요구량보다 20-30% 더 증가 시켜야 하며, 보호지방은 기호성이 좋지 않으므로 사료내에 잘 섞이도록하고, 가격이 비싸므로 경제성을 고려하여 우선 기본 사료내 곡류의 사용을 반추기능에 영향을 미치지않을 최대 수준으로 하고, 보호지방으로 보충하는 것이 경제적이다. 또한 지방첨가의 효율을 높이가 위해서 사료내 우회단백질(미분해단백질;bypass protein)의 수준을 증량시키고, 조사료 섭취량을 최대로 하여 반추위내 pH를 적절히 유지시켜 주고 조사료의 입자가 초과 발생된 지방산의 일부를 흡수하여 반추미생물에 미칠 지방산의 독성을 예방해야 한다.
Parker(1974)에 의하여 최초로 정의된 생균제(prdbiotics)란 "장내 미 생불균형에 도움을 주는 미생물이나 물질들을 말하며, 이용되는 유효성분은 생균과 효모라고 하였다. 그후 미국식품의약국(1989)에서는 probiotics 대신에 DFM(direct fed microbials)이라는 용어의 사용을 권장하였는데 이는 세균 곰팡이, 효모를 포함하며 자연발생적인 살아있는 미생물총"으로 개념을 정의하였다.
미생물제 중에서 젖소용으로 사용되고 있는 대표적인 종류는 곰팡이(Aspergillus) 발효 추출물과 생효모(Saccharomyces cerevisiae) 배양물이다.
젖소에 대한 급여결과는 다양한데, 연구보고된 일반적인 효과자 변화를 요약하면 다음과 같다.
미국 AAFCO(1989)에서는 생효모배양물의 정의를 "효모와 그 효모를 배양한 배지를 효모의 발효능력이 보존되는 방법으로 건조한 제품이며, 배지의 성분이 명시되어 있어야한다."고 하였다. 유효성분은 생효모세포, 배지의 성분 및 대사생성물로 구분되는데, 생효모세포는 각종 소화효소를 배지에 분비하여 배지성문을 흡수 가능한 저분자 물질( 단당류, 아미노산, 지방산)로 분해하고 뮬질을 흡수하여 생효모세포가 증식하게 되며 각종 효소, 비타민 아미노산, 미지성장인자, 유기산, 효모향 등의 대사생성물을 분비한다.
젖소사료에 생효모배양물을 첨가하게 되면 사료 섭취량, 산유량 및 유지율이 증가되고 특히 농후사료 급여량이 많을 때 첨가효과가 큰데 그 이유는 lactic hydrogenase가 D-lactic acid를 이용하기 때문이다. 또한, 완충작용을 하여 반추위내 pH의 저하를 방지하고 섬유소 분해 박테리아의 수가 증가되고 요소의 이용율을 증가시켜 단백닐 합성량이 증가되며 초산의 생성 비율을 증가시킨다.