면실은 독특한 형태의 에너지, 섬유질 및 단백질원의 공급원이기 떄문에 소사료에 널리 사용되고 있다. 면실은 LMO로 분류되어 면실을 취급하는 업체에서는 LMO 관리를 위해 인력을 투입해야 하며, 다양한 행정업무를 수행해야 하는 부담이 있고, 환경에 노출 후 발아가 될 수 있어 환경적 문제가 될 수 있다. 면실 사용에 따른 과도한 행정업무와 많은 위험부담이 있기 때문에 사료 제조업체에서는 면실 사용을 꺼려하는 경향이 있다. LMO 면실의 발아능력을 제거하는 것은 효과적으로 조작된 유전자가 환경에 유출되는 것을 막는 방법이 될 수 있고, 사료적 가치가 높은 면실의 이용성을 높이는 방법이다. 본 연구에서는 이러한 환경적 문제들을 해결하고자 발아능 제거를 위한 최적의 조건탐색과 더불어 발아능 제거 후 사료영양적 가치를 평가하고, 향후 발아능이 제거된 면실제품 개발을 위한 기초자료를 제공함을 목표로 하였다.

1. 코팅 및 스팀 처리를 이용한 면실의 발아능 제거 방법 연구

본 연구는 면실의 코팅 및 스팀 처리에 따른 발아율 측정과 발아능 제거를 위한 최적 스팀 처리조건 도출 및 이에 따른 사료영양적 특성 변화를 평가하였다. 면실을 코팅 처리한 후의 발아율은 코팅 전보다 감소하였으나 발아력을 완전히 제거하지는 못했다. 면실에 100℃ 스팀을 0~10분간 1분 간격으로 스팀 처리한 결과 3분 이상부터 발아력이 완전히 제거되었다. 발아력 제거를 위한 가장 짧은 스팀 처리 시간은 3분으로 확인되었다. 3분 동안 스팀 처리한 면실은 산성세제불용성단백질(ADICP)를 16% 정도 증가시켰지만, 일반성분 뿐만 아니라 지방산과 아미노산의 함량의 변화는 거의 없었다. 또한 in situ ruminal DM, EE와 CP degradability에 영향을 미치지 않았다. 면실의 조면(lint) 섬유로 인하여 열전도율이 매우 낮아 다량으로 건열 처리 시 중심부로의 열전달을 방해하여 발아능을 비활성화 하기에 부적절한 반면, 습열처리인 스팀 처리는 효과적으로 열전달을 할 수 있는 대량처리에 유리하다.

2. Cracking 처리를 이용한 면실의 발아능 제거 방법 연구

본 연구는 면실의 발아능 제거를 위한 산업화가 가능한 cracking 방법 개발을 위하여 roller의 종류, 간격, 회전방법(비율 및 속도) 등을 평가하고, 면실 cracking 처리가 영양성분 및 in situ 반추위 발효 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 면실을 roll mill을 이용하여 회전비율 1:2, RPM 150에서 roll 간격은 0, 1, 2, 3mm로 설정하여 cracking을 실시하였다. Cracking 처리한 면실의 발아율은 2mm 이하에서 발아력이 제거되었다. 1mm cracking 처리한 면실은 외형이 삼하게 깨져서 가루날림이 심하여 외형 변형없는 최적 cracking 수준은 2mm로 결정하였다. 다양한 간격으로 cracking 처리한 면실의 영양성분은 처리구간 큰 차이가 없었다. Cracking 처리조건의 설정은 roller 재질은 매끄러운 돌과 홈이 있는 금속 재질, 회전비율은 1:1, 2:1, 3:1 그리고 회전속도는 150rpm, 250rpm, 350rpm에서 비교실험 하였으며, 최적의 처리조건은 매끄러운 돌 재질의 회전비율 2:1, 회전속도 250rpm이었다. 면실을 roll mill을 이용하여 회전비율 1:2, RPM 250에서 롤 간격은 2mm로 설정하여 cracking 한 후 in vitro 및 in situ 분석을 실시하였다. In vitro gas porduction은 cracking 처리한 면실에서 배양 9시간 이후부터 gas 발생량이 14~36% 수준에서 더 많았다. In situ DM과 EE degradation fraction은 cracking 처리한 면실에서 A, B fraction은 증가하였고, CP의 B fraction은 증가하였다. In situ DM의 degradable B fraction의 65% 수준 증가하는 것과 in vitro gas production이 14~36% 증가하는 것은 일맥상통한 것으로 판단된다. 본 연구결과를 기초로 plant scale의 cracking 처리 설비 설계가 필요하며, 이 때 roller의 길이, roller의 지름, 병렬구조 등을 조절하여 대량생산 조건의 설정이 필요하다.

3. 발아능이 제거된 면실 펠렛 제조에 관한 연구

본 연구는 면실의 펠렛 제품을 위하여 최적 펠렛 조건을 도출하였으며, 면실 펠렛의 사료적 가치개선을 위하여 다양한 첨가제를 이용한 펠렛 제품을 개발하였다. 면실은 단독으로 한번 펠렛 처리한 것만으로도 발아력은 제거되었다. 면실의 펠렛 강도 개선을 위하여 미국 면실을 기준으로 수분 8.5% 첨가가 가능하고, 펠렛 반복 횟수는 5회 이상 펠렛 과정을 반복하여 시행하면 펠렛 강도가 95% 이상 증가됨을 확인하였다. 면실에 수분 8.5%와 1.5% Ca(OH)₂ 그리고 1% 당밀을 첨가했을 때 펠렛 강도가 97.1로 가장 높았다. Gin trash를 10~20% 수준에서 면실을 대체하여 첨가하였을 경우 펠렛 강도에는 영향이 없었으나, 면실, gin trash와 Ca(OH)₂ 그리고 당밀을 혼합하여 사용하였을 경우, 펠렛 강도 증가와 함께 원가절감 효과도 있었다. 면실에 Ca(OH)₂ 1% 이상, 당밀 1% 이상 첨가하여 펠렛 제조 시 60일 경과시에도 유리지방산 함량이 증가하지 않았다. 면실의 순도가 높은 면실 펠렛 제조를 위해서는 Ca(OH)₂와 당밀을 조합하여 각 1% 이상 첨가가 적정하며, gin trash를 첨가한 경제적인 면실 펠렛 제조를 위해서는 gin trash를 최대 20% 수준에서 Ca(OH)₂와 당밀 첨가가 펠렛 제조경비 환원 후 원가 절감 가능 수준이었다. 본 연구를 바탕으로 pilot-plant scale에서의 면실 pellet 제조기술 확립이 필요하다. 산업화된 고성능 pellet 제조기와 cooler 등의 설비를 이용한 pellet 제조 실험을 통한 최적 조건 확립이 필요하며, 이 때 lab test에서 가루날림, pellet 강도를 낮추는 효과가 있었던 bentonite와 CaCO₃의 사용도 고려해 볼 만 하다.

본 연구결과를 볼 때 100℃ 스팀 3분 이상, cracking 롤 간격 2mm 그리고 펠렛 1회 이상의 조건에서 100% 발아능 억제를 보여줄 뿐만 아니라, 경제적 측면에서도 열처리의 짧은 시간, cracking의 처리량 증대 조건 그리고 펠렛 제조 경비 감소 등의 이로운 점이 있어 향후 산업화를 위한 방법을 고려할 때 최적의 조건으로 보인다.