Introduction
가축 생산 과정에서 배출되는 가축분뇨는 환경오염 및 온실가스 배출의 주요 원인 중 하나로 지적되고 있으며, 특히 사료 내 과잉 단백질 섭취로 인한 잉여 질소의 분뇨 배출은 환경적 부담을 가중시키고 있다. 이에 따라 국내외적으로 배합사료 내 조단백질(crude protein, CP) 수준을 적정 수준으로 조절하여 질소 배출량을 저감하려는 노력이 지속되고 있다. 이러한 배경에서 돼지의 성장 단계별 적정 단백질 수준을 규명하기 위한 다양한 사양시험이 수행되어 왔으며(McAuley et al., 2022; Han et al., 2023; Cho and Kong, 2025), 국내외적으로는 성장 단계 전반에 걸쳐 사료 내 조단백질 수준을 점진적으로 낮추는 추세이다. 국내의 경우 비육돈 사료의 조단백질 수준을 기존 16%에서 14% 이하로 조정한 바 있다(MAFRA, 2022). 이전 연구들 간 차이는 있었지만, 조단백질 수준이 13%인 경우에도 사양성적에 부정적인 효과를 확인하지 못한 연구 결과도 제시된 바 있다(Kerr et al., 1995; Ball et al., 2013; Rocha et al., 2022; Duarte et al., 2024; Li et al., 2025). 반면에 비육돈 사료 내 조단백질 수준을 13% 이하로 저감할 시 사양성적에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 보고가 있었다(Tous et al., 2014; Soto et al., 2017). 일부 실험에서는 사료 내 아미노산 조성이 요구량을 충족할 경우, 조단백질 수준 감소에 따른 사양성적에 부정적인 영향을 상쇄시킬 수 있다고 보고하였다(Kerr et al., 2003; Yi et al., 2010; Zhao et al., 2019). 또한, 비육기는 다른 성장단계와는 다르게 생체중이 안정화되기 시작하고, 골격근 성장이 감소하면서 지방 조직의 축적이 증가하는 단계이며 자발적 사료섭취량이 증가하는 경향이 있다. 이런 이유로 비육기에는 영양소 요구 수준이 상대적으로 덜 민감하기 때문에 사료 내 조단백질 수준을 낮추었을 때 보다 질소 배출 감소, 사료 단가 절감, 및 환경오염 완화에 효과적일 수 있다.
합성 아미노산은 식물성 또는 동물성 원료 기반 사료와는 달리, 80% 이상의 높은 순도를 가지므로, 소량 첨가만으로도 동물의 요구량을 충족시킬 수 있다는 장점이 있다. 그 중 라이신(lysine)은 필수 아미노산으로, 옥수수-대두박 위주의 돼지 사료에서 제1제한 아미노산으로 작용한다. 이에 따라 단백질 저감 사료로 인한 부정적인 영향을 최소화하거나 보상 성장을 유도하기 위해, 합성 아미노산 제제의 적정 첨가 수준을 확인하고자 하는 선행 연구들이 수행되어 왔다(Minussi et al., 2023; De Almeida et al., 2024). 그러나 이러한 효과는 실험 조건에 따라 일관되지 않았다. 특히 국내 비육돈 사양 기준에서 2022년 새롭게 고시된 적정 단백질 수준을 반영한 배합사료에서, 라이신 추가 공급이 생산성, 혈액 성상, 및 육질 등에 미치는 영향에 대한 정보는 아직 충분하지 않다. 따라서 본 실험에서는 국내 기준에 부합하는 적정 단백질 수준에서 라이신을 추가 공급할 경우, 일반적인 사양성적뿐만 아니라 질소 배출 저감 효과까지 기대할 수 있는지 평가하고자 하였다.
Materials and Methods
본 연구에서는 사양성적과 도체성적평가를 위한 사양실험과 질소배출량 및 혈액성상 비교를 위한 대사실험을 진행하였다. 본 연구의 모든 동물실험은 농촌진흥청 국립축산과학원 동물윤리위원회(IACUC)의 승인(승인번호: NIAS2004-0004)에 따라 수행하였다.
시험사료
시험에 사용된 사료는 총 4종으로 구성하였다. 대조구(CON)는 조단백질 함량을 14%로 하고, 라이신은 한국가축사양표준(NIAS, 2022)에서 제시한 비육돈에서의 요구량을 충족(0.91%)하도록 설정하였다. 나머지 3종의 처리구는 대조구 대비 조단백질 함량을 1%-unit 낮춘 13%로 조정하였으며, 라이신 첨가 수준을 각각 요구량의 100%, 108%, 및 116%에 해당하도록 0.91% (T1), 0.98% (T2), 및 1.06% (T3)로 설정하였다. 모든 사료에는 라이신 이외에 메티오닌과 트레오닌을 추가하였으며, 대조구(CON)에는 각각 0.05%와 0.10%를, T1, T2, 및 T3 처리구에는 각각 0.07%와 0.15%를 동일하게 첨가하였다. 그 외의 에너지 및 아미노산 수준은 한국가축사양표준(NIAS, 2022)에서 제시한 체중 85 - 120 kg 돼지의 요구량을 초과하는 수준으로 제공하였다. 시험사료 배합비는 Table 1에 제시하였으며, 모든 사료는 비육돈(85 - 120 kg대)의 적정 대사에너지 수준인 3,300 kcal·kg-1 (NIAS, 2022)를 따랐다.
Table 1.
Ingredient composition of the experimental diets (%) for finishing pigs, on an as-fed basis.
| Feed ingredients | Dietary treatmentsy | |||
| CON | T1 | T2 | T3 | |
| Corn | 54.07 | 57.85 | 58.03 | 58.09 |
| Soybean meal (44%) | 13.76 | 10.68 | 10.45 | 10.17 |
| Wheat | 19.79 | 18.10 | 18.04 | 18.08 |
| Soybean oil | 2.06 | 2.17 | 2.14 | 2.12 |
| Wheat bran | 7.67 | 8.34 | 8.37 | 8.46 |
| L-threonine | 0.10 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
| L-lysine | 0.37 | 0.46 | 0.56 | 0.67 |
| DL-methionine | 0.05 | 0.07 | 0.07 | 0.07 |
| Dicalcium phosphate | 0.52 | 0.57 | 0.58 | 0.58 |
| Limestone (CaCO3) | 0.81 | 0.81 | 0.81 | 0.81 |
| Vitamin-mineral premixz | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
| NaCl | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 |
| Total | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
| Metabolizable energy (kcal·kg-1) | 3,300 | 3,300 | 3,300 | 3,300 |
| Calculated value (%) | ||||
| Crude protein | 14.00 | 13.00 | 13.00 | 13.00 |
| Lysine | 0.91 | 0.91 | 0.98 | 1.06 |
| Methionine | 0.27 | 0.27 | 0.27 | 0.27 |
| Threonine | 0.59 | 0.59 | 0.59 | 0.59 |
| Calcium | 0.49 | 0.49 | 0.49 | 0.49 |
| Phosphorus | 0.43 | 0.43 | 0.43 | 0.43 |
y CON, 14% CP and 0.91% Lys; T1, 13% CP and 0.91% Lys; T2, 13% CP and 0.98% Lys; T3, 13% CP and 1.06% Lys.
z The following quantities per kilogram of complete diet were provided: 88 mg of vitamin A (as retinol acetate); 880 µg of vitamin D3 (as cholecalciferol); 1 mg of vitamin K3 (as menadione); 7 mg of vitamin B2 (as riboflavin); 20 mg of pantothenic acid (as calcium pantothenate); 300 mg of niacin (as nicotinic acid); and 0.1 mg of biotin; 60 mg of Mn, 75 mg of Zn, 20 mg of Fe, 1.25 mg of I, 0.5 mg of Co, 10 mg of Mg.
사양실험
공시동물 및 시험설계
공시 동물은 평균 체중 85 ± 5 kg의 3원 교잡종(Landrace × Yorkshire × Duroc) 비육돈 48두를 사용하였다. 본 시험은 총 4처리(CON, T1, T2, 및 T3)로 구성되었으며, 처리당 4반복, 반복당 3두가 배치되도록 평균 개시 체중을 기준으로 난괴법(randomized complete block design, RCBD)을 적용하여 배치하였다. 실험 기간 동안 일일 사료 공급량은 한국가축사양표준(NIAS, 2022)에 준하는 체중대별 권장 섭취량(45 - 65 kg: 1.9 kg·d-1; 65 - 85 kg: 2.3 kg·d-1; 85 - 120 kg: 2.7 kg·d-1)의 1.5배를 제공하였으며, 물은 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다.
사양성적 측정
실험기간동안 주마다 돈방 당 사료잔량을 측정하였으며, 실험 개시일과 종료일에 개별체중을 측정하였다. 이를 이용해 일일사료섭취량(average daily feed intake, ADFI), 일당증체량(average daily gain, ADG), 및 사료효율(gain to feed ratio, G : F)을 계산하였다.
도체특성 평가
실험 종료 후 각 처리구에서 임의로 3두를 선별하여 출하하였다. 출하 직후, 개체별 체중은 돈형기(WA-400, Meier-Brakenberg, Germany)를 이용하여 측정하였으며, 이후 2시간 동안 계류한 뒤 도축을 실시하였다. 도축 후 0℃에서 18시간 냉각을 진행한 후, 좌측 도체에서 등심 시료를 채취하였다. 채취된 등심 시료는 당일에 등지방 및 근간지방 두께를 측정하였으며, 이를 통해 도체율을 계산하였다.
가열감량(cooking loss, %)은 시료를 3 cm 두께로 절단한 후, 80℃ 항온수조(WSB-45, DAIHAN Scientific Co., Korea)에서 심부온도가 70℃에 도달할 때까지 가열하고, 이후 흐르는 물에서 30분간 방냉시킨 후 가열 전후 중량 차이를 백분율로 계산하였다. 일반성분(조수분, 조지방, 및 조단백질)은 근적외선 분광기(near infrared spectroscopy; FoodScan™, Foss, Denmark)를 이용하여 분석하고, AOAC International (2016) 기준에 따라 결과를 보정하였다. 시료는 약 200 g을 분쇄한 후 원형 페트리디시에 고르게 담아 표면을 평탄하게 정리한 뒤, 시료당 2회 반복하여 측정하였다. 육색은 색차계(Chromameter CR-300, Minolta, Japan)를 사용하여 CIE의 L* (명도), a* (적색도), b* (황색도) 값을 3회 반복 측정하였으며, 이들의 평균값을 분석에 활용하였다.
대사실험
공시동물 및 시험설계
공시 동물은 평균 체중 90 ± 3.8 kg의 3원 교잡종(Landrace × Yorkshire × Duroc) 비육돈 12두를 사용하였다. 시험구는 평균 체중을 기준으로 처리당 3반복, 반복당 1두씩 배치하였으며, 모든 개체는 개별대사틀에 임의배치하였다. 시험 기간은 7일간으로, 매일 10:00시에 대사체중의 2.5%에 해당하는 사료(약 2.5 kg)를 공급하였고, 물은 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다.
사양성적 측정
시험개시 및 종료일마다 개별 체중을 측정하였고, 사료섭취량과 증체량을 통해 사료효율을 계산하였다. 일당증체량은 사료 급이기간인 7일을 나누어 계산하였고, 개별섭취량을 계산하였다.
영양소 소화율 및 분뇨 내 질소배출량 계산
분 시료는 실험사료 급이 기간 중 총 7일 중 3일간, 전분 채취법(total collection method)을 활용하여 수집하였다. 뇨는 각 개체의 대사틀 하부에 뇨 수집판을 설치하여 24시간 간격으로 배출량을 측정하였으며, 해당 기간 동안 매일 무게를 기록하였다. 채취된 뇨는 암모니아의 휘발을 방지하기 위해 1 L당 10 mL의 6 N 염산(HCl)을 즉시 첨가하였다.
수집된 분과 뇨 시료는 분석 전까지 -20℃에서 보관되었으며, 분 시료는 열풍건조기(65℃, 96시간)를 사용하여 건조하였다. 건조가 완료된 분 시료는 분쇄기(Thomas model 4 Willey® Mill, Thomas Scientific, USA)를 이용해 분쇄하였고, 1 mm 체를 통과한 시료만을 분석에 활용하였다. 분쇄된 분 시료는 AOAC International (2016) 기준에 따라 건물(method 930.15)과 질소(method 990.03) 함량을 분석하였다.
질소의 외관상 전장소화율(apparent total tract digestibility, ATTD)은 식(1)과 같이 계산되었다.
혈액생화학적 특성
실험 종료일에 각 처리구에서 임의로 1두를 선정하여, 진공채혈관(BD Vacutainer® SST blood collection tube)을 이용해 10 mL의 혈액을 채취하였다. 채취된 혈액은 3,000 rpm에서 15분간 원심분리기(HA-12, HANIL SCIENCE Co., Ltd., Korea)를 사용하여 혈청을 분리하였으며, 이후 분석 전까지 -80℃에서 보관하였다. 분리된 혈청은 혈액생화학 분석장비(Catalyst Dx, IDEXX Laboratories, Inc., USA)를 이용해 분석되었으며, 분석 항목에는 포도당, 크레아티닌, 혈중 요소질소, 인, 총 단백질, 알부민, 글로불린, 알라닌 아미노전이효소, 알칼리성 인산분해효소, 감마-글루타밀 전이효소. 총 빌리루빈, 아밀라제, 및 리파아제가 포함되었다.
또한, 혈액학적 지표 분석을 위해 혈구분석기(Clinical Analyzer 7020, Mindray Medical International Co., Ltd., China)를 사용하였으며, 측정 항목은 적혈구 수, 헤마토크리트, 헤모글로빈 농도, 평균 적혈구 용적, 평균 적혈구 혈색소량, 평균 적혈구 혈색소 농도, 망상적혈구, 백혈구 수, 호중구, 림프구, 단핵구, 호산구, 및 호염기구를 포함하였다.
통계분석
사료 내 조단백질과 라이신 첨가수준에 따른 영향을 비교하기 위한 데이터는 SAS version 9.4 (SAS, 2014)의 일반화 선형 모형(generalized linear model, GLM)을 이용해 분산분석(ANOVA)을 실시하였고, 실험구별 차이 비교는 Tukey’s test를 적용하였다. 또한, 사료 내 라이신 첨가수준에 따른 효과를 비교하기 위해 직선적 또는 곡선적 효과를 확인하였다. 통계모델의 실험단위는 사양실험의 경우 돈방 단위였으며 대사실험에서는 개체 단위였다. 통계적 유의 수준은 P값이 0.05 이하일 때 유의한 것으로, 0.05 이상 0.10 미만일 때 경향이 있는 것으로 판단하였다.
Results
사양실험
본 실험에서는 사료 내 단백질 저감 및 라이신 첨가 수준에 따른 영향을 평가하기 위해, 35일간 실험 사료를 급여한 비육돈의 사양성적 및 도체 특성을 분석하였으며, 결과는 Table 2에 제시하였다. 사양성적 평가 결과, 사료 내 대조구 대비 조단백질을 1%p 낮춘 처리구를 급여받은 비육돈에서 일당증체량이 증가하는 경향을 보였으며(p > 0.05), 특히 조단백질 수준이 감소함에 따라 사료효율이 유의하게 증가하였다(p < 0.05). 반면, 일당사료섭취량은 조단백질 및 라이신 첨가 수준에 따른 유의한 차이를 보이지 않았다. 도체 특성의 경우, 육질과 육량 지표를 평가하였으며, 염도(saltness)는 처리구 간 서로 다른 값을 보이는 경향을 나타냈다(p > 0.05). 도체율(dressing rate)은 처리구 간 유의한 차이를 보였으며(p < 0.05), 조단백질 수준이 1%-unit 감소한 조건에서 라이신 첨가 수준이 증가함에 따라 가열감량 및 도체율이 감소하는 경향을 나타냈다(p > 0.05).
Table 2.
Growth performance and carcass characteristics of finishing pigs fed diets with two different dietary crude protein (CP) concentrations and lysine (Lys) for 35 days in the feeding trial.
| Item | Dietary treatmentsz | SEM | p-values | |||||
| CON | T1 | T2 | T3 | Treatments | Lys levels | |||
| Linear | Quadratic | |||||||
| Initial BW (kg) | 85.7 | 81.8 | 82.5 | 82.0 | 1.35 | 0.166 | 0.928 | 0.736 |
| Final BW (kg) | 109.3 | 108.7 | 110.0 | 109.2 | 1.80 | 0.967 | 0.858 | 0.647 |
| ADG (g) | 676.2 | 767.9 | 785.7 | 776.2 | 31.77 | 0.068 | 0.869 | 0.754 |
| ADFI (g) | 3,797 | 3,786 | 3,764 | 3,777 | 111.3 | 0.997 | 0.963 | 0.910 |
| G : F (g : g) | 0.18b | 0.20a | 0.21a | 0.21a | 0.004 | < 0.01 | 0.557 | 0.349 |
| Carcass yield | ||||||||
| Carcass weight (kg) | 87.9 | 84.6 | 84.1 | 84.0 | 1.6 | 0.274 | 0.490 | 0.851 |
| Live BW (kg) | 112.8 | 111.3 | 111.4 | 113.3 | 1.4 | 0.681 | 0.648 | 0.808 |
| Intermuscular fat thickness (mm) | 11.6 | 11.3 | 12.3 | 12.9 | 0.8 | 0.536 | 0.169 | 0.975 |
| Dressing rate (%) | 77.9a | 76.0ab | 75.5ab | 74.1b | 0.7 | 0.011 | 0.092 | 0.540 |
| Meat quality (%) | ||||||||
| Cooking loss | 23.2 | 23.4 | 23.0 | 20.4 | 1.72 | 0.518 | 0.086 | 0.471 |
| Moisture | 74.4 | 72.4 | 75.5 | 73.7 | 1.20 | 0.368 | 0.588 | 0.277 |
| Fat | 2.5 | 2.3 | 2.3 | 3.0 | 0.48 | 0.689 | 0.441 | 0.593 |
| Protein | 21.5 | 22.0 | 19.2 | 20.8 | 1.18 | 0.421 | 0.573 | 0.251 |
| Saltness | 2.6 | 1.9 | 3.7 | 2.9 | 0.42 | 0.076 | 0.255 | 0.107 |
| Collagen | 0.3 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | 0.04 | 0.597 | 0.571 | 0.315 |
| Meat colors | ||||||||
| L* | 47.4 | 50.2 | 48.0 | 48.4 | 1.05 | 0.417 | 0.413 | 0.454 |
| a* | 7.9 | 7.5 | 8.0 | 7.7 | 0.49 | 0.774 | 0.846 | 0.488 |
| b* | 2.2 | 1.9 | 2.6 | 2.0 | 0.35 | 0.487 | 0.895 | 0.202 |
Each least squares mean represents 12 observations for growth performance, eight observations for carcass yield, and three observations for meat quality.
SEM, standard error of the mean; BW, body weight; ADG, average daily gain; ADFI, average daily feed intake; G : F, gain to feed ratio.
대사실험
본 실험에서는 대사실험 기간 동안 적절한 사양이 이루어졌는지를 확인하기 위해 사양성적을 평가하였으며, 그 결과는 Table 3에 제시하였다. 일당증체량은 사료 내 조단백질 수준 감소 및 라이신 첨가 수준 증가에 따라 직선적으로 증가하였지만(p < 0.05) 사료효율은 처리구 간 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다.
Table 3.
Growth performance of finishing pigs fed diets with varying levels of crude protein (CP) and lysine (Lys) for 7 days in the metabolic trial.
| Item | Dietary treatmentsz | SEM | p-values | ||||||
| CON | T1 | T2 | T3 | Treatments | Lys levels | ||||
| Linear | quadratic | ||||||||
| Initial BW (kg) | 89.5 | 91.5 | 90.3 | 91.2 | 3.84 | 0.982 | 0.914 | 0.711 | |
| Final BW (kg) | 96.3 | 97.3 | 97.7 | 99.0 | 4.32 | 0.977 | 0.632 | 0.866 | |
| ADG (g) | 683.3 | 583.3 | 733.3 | 783.3 | 65.09 | 0.240 | 0.044 | 0.448 | |
| G : F (g : g) | 0.27 | 0.23 | 0.29 | 0.31 | 0.026 | 0.240 | 0.639 | 0.217 | |
질소 배출량 및 이용성 평가는 Fig. 1에 제시하였다. 대사 실험에서는 개체별 공급받은 사료는 모든 개체가 전량 섭취하였다. 이를 기반으로 산출된 처리구별 총 질소 섭취량은 대조구(CON) 및 처리구(T1, T2, 및 T3)에 따라 각각 971, 954, 958, 및 961 g이었다. 분과 뇨를 통한 질소 배출량은 처리구 간 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러나 체내에 축적되거나(p < 0.05) 흡수된 질소의 양은(p < 0.05) 사료 내 조단백질 수준 감소와 라이신 첨가 수준 증가에 따라 유의한 차이를 보였다.
Fig. 1.
Nitrogen excretion and utilization in finishing pigs fed diets with varying crude protein concentrations (metabolic trial). CON, 14% crude protein (CP) and 0.91% lysine (Lys); T1, 13% CP and 0.91% Lys; T2, 13% CP and 0.98% Lys; T3, 13% CP and 1.06% Lys. ATTD, apparent total tract digestibility. Retained N = nitrogen consumed − nitrogen in feces − nitrogen in urine. Absorbed N = nitrogen consumed − nitrogen in feces. Significant differences among treatments were confirmed by Tukey’s test (p < 0.05). Each least square mean ± standard error represents three observations.
혈청 및 혈구 분석 지표의 결과는 Fig. 2에 제시하였다. 혈청 분석 지표 중 총단백질(total protein)은 사료 내 조단백질 수준 감소 및 라이신 첨가 수준 변화에 따라 처리구 간 차이를 보이는 경향이 있었으며(p > 0.05), 혈당(glucose)의 경우, 라이신 첨가 수준이 증가함에 따라 직선적으로 증가하는 유의한 경향을 보였다(p < 0.05). 한편, 혈구 분석 지표 중 호중구 비율(%)은 라이신 첨가 수준 증가에 따라 곡선적 변화 경향이 나타났고(p > 0.05), 호중구 수는 통계적으로 유의한 곡선적 변화를 보였다(p < 0.05).
Fig. 2.
Blood biochemical and hematological parameters in finishing pigs (metabolic trial). CON, 14% crude protein (CP) and 0.91% lysine (Lys); T1, 13% CP and 0.91% Lys; T2, 13% CP and 0.98% Lys; T3, 13% CP and 1.06% Lys. Linear and quadratic effects among treatments containing graded levels of Lys (T1 to T3) were considered statistically significant at p < 0.05. Each least square mean ± standard error represents three observations.
Discussion
이전 연구들에서는 저단백질 사료 급여가 돼지의 사양성적, 도체 특성 및 육질에 미치는 영향을 평가하였으며, 특히 필수 아미노산의 적절한 보충이 이러한 부정적인 영향을 완화하는 데 중요하다는 점이 강조되어 왔다(Ball et al., 2013; Wang et al., 2018; Soto et al., 2019; Li et al., 2025). 또한, 저단백질 사료의 적용은 질소 배출 저감과 같은 환경적 이점(Wang et al., 2018)뿐만 아니라 사료 비용 절감(Van Milgen and Dourmad, 2015) 측면에서도 긍정적인 효과가 보고된 바 있다. 하지만 연구마다 다양한 요인으로 인해 적정 단백질 수준에 차이를 보였고, 동일한 실험 내에서도 사료 내 에너지 수준(Kerr et al., 2003), 환경 온도(Wang et al., 2019), 유전적 차이(Souza et al., 2023)과 같은 조건에 따라 사료 내 조단백질 수준에 따른 반응에 차이를 보였다.
특히, 본 실험에서 사용된 단백질 수준은 NRC (2012)에서 제시한 원료사료별 표준회장 가소화율을 기반으로 산출한 가소화 단백질(digestible protein, DP) 기준으로, 대조구(CON)는 11.7% (CP: 14%), 처리구(T1 - T3)는 10.9% (CP: 13%) 수준이었다. 해당 조단백질 및 가소화 단백질 수준은 Rostagno 등(2017)에서 제시한 12.73% (DP: 11.31%)보다는 낮았으나, Li 등(2025)이 제시한 11.6% (DP: 9.55%)보다는 높은 수준이었다. NRC (2012)에 따르면, 비육돈의 총 라이신 요구량은 일당 단백질 축적량(protein deposition, PD)에 따라 달라지며, 단백질 축적량이 115, 135, 155 g·d-1일 때 각각 0.78, 0.84, 0.90%의 총 라이신 수준이 필요하다고 제시하고 있다. 또한, 이전 연구들에서는 체중 80 kg 이상의 비육돈에서 일당 증체당 단백질 축적량(PD / DG [daily gain])이 14% (Li et al., 2025)에서 16% (De Lange et al., 2003) 수준의 고정된 범위를 나타내는 것으로 보고되었다. 이를 바탕으로 본 실험에서 가정한 일당 증체당 단백질 축적량 비율이 15 - 20%일 경우, 일당 단백질 축적량은 대조구(CON)에서 101 - 135 g·d-1, T1에서 115 - 154 g·d-1, T2에서 118 - 157 g·d-1, T3에서 116 - 150 g·d-1로 추정된다. 따라서 본 실험에서 배합된 0.91%의 총 라이신 수준은 비육돈의 라이신 요구량을 충분히 충족했을 것으로 판단된다.
본 실험에서는 대부분의 선행 연구에서는 사료 내 조단백질 수준 감소에 따른 합성 아미노산 보충 시 사양성적에 부정적인 영향을 미치지 않는다고 보고된 바 있다(Prandini et al., 2013; Wang et al., 2019; Niyonsaba et al., 2023; Cho and Kong, 2025). Ball 등(2013)은 13.6% 수준의 조단백질이 사양성적을 유지하는 데 적절하다고 보고하였으며, Duarte 등(2024)은 13.9%와 11.4% 조단백질 수준을 비교한 결과, 낮은 수준에서도 유의한 성적 저하가 없음을 확인하였다. 또한, Rocha 등(2022)은 메타분석을 통해 비육돈의 사양성적을 저해하지 않는 최소 조단백질 수준으로 일당증체량 기준 11.6%, 사료효율 기준 11.4%를 제시하였다. 게다가, Li 등(2025)은 사양성적에 영향을 미치지 않는 적정 가소화 단백질 수준으로 9.55%를 보고하였으며, 이를 총 조단백질로 환산할 경우 약 11.6%에 해당한다. 이러한 선행연구들을 종합하면, 조단백질 수준이 13% 이하인 경우에도 비육돈의 사양성적에 부정적인 영향이 없음을 확인할 수 있다. 그러나 일부 연구에서 저단백질 사료 급여에 따른 사양성적의 차이는 사양 시기에 따라서 상이한 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났으며(Wang et al., 2019; Duarte et al., 2024), 특히 본 실험과 비슷한 성장단계인 비육 전기(75 - 100 kg)에서 조단백질 수준을 2%-unit 저감시켰을 때(13.9% → 11.4%) 일당증체량이 감소하는 결과가 보고되었다(Duarte et al., 2024).
또한, 본 실험에서 라이신 첨가수준에 따른 사양성적 변화는 나타나지 않았고, 이 결과는 비슷한 성장단계에서 진행된 이전연구들의 결과와 동일했다(Kerr et al., 2003; Prandini et al., 2013; Zhu et al., 2022; Deng et al., 2025). 하지만 일부 연구에서는 라이신 첨가수준 증가에 따라 사양성적이 향상되는 결과가 보고되었다(Ball et al., 2013; Soto et al., 2019; Le Dinh et al., 2022). Wang 등(2019)은 실험사료 내 대두박의 비율(Exp. 1: 2.30% vs. 0%, Exp. 2: 18.2% vs. 9.2%)과 사양환경(Exp. 1: 25 - 30℃, Exp. 2: 30 - 35℃)에 따라 사양성적에서 차이를 보고했다. 그 결과 대두박을 포함하지 않은 저단백질 사료를 급이받은 돼지에서는 성장 저하가 있었지만, 고온 환경에서 대두박을 포함한 경우에는 단백질 수준에 따른 차이가 없었으며, 알지닌 생합성 경로(urea cycle과 ornithine cycle)를 활성화시키는 기능성 조절 인자인 N-carbamylglutamate 보충 또한 사양성적 개선에 효과를 보이지 않았다. 이는 저단백질 사료 내 알지닌 수준이 이미 충분했기 때문으로 해석할 수 있다고 보고하였다. 하지만 이와는 반대로 대두박을 사용하지 않은 저단백질 사료에서도 대조구와 사양성적 간 유의한 차이가 나타나지 않았다는 결과가 보고된 바 있다(Deng et al., 2025).
사양성적의 변화 외에도, 저단백질 사료 급여 시 체지방이 증가할 수 있다는 연구 결과가 보고된 바 있다(Tuitoek et al., 1997). 이는 질소 배출에 소요되는 에너지가 감소함에 따라 단백질 합성이 저하되고, 그로 인해 남은 에너지가 지방 축적으로 전환되었기 때문으로 해석된다(Hamill et al., 2013). 또한, 저단백질 사료는 대조구(CON) 사료에 비해 옥수수의 비중이 높아지는 경향이 있어, 사료 내 전분 함량 및 이용률이 증가하여(Mun et al., 2024) 비육기 동안 보상성장을 유도할 수 있다. 또한, Van Milgen 등(2001)은 전분은 단백질보다 지방 합성에 더 효율적으로 활용될 수 있다고 보고한 바 있다. 이는 지방 축적이 단백질 합성에 비해 상대적으로 적은 에너지로 이루어질 수 있기 때문이며, 결과적으로 저단백질 사료를 섭취한 개체에서는 단백질보다 지방 조직의 축적이 더 두드러질 수 있다.
이러한 이유로 사료 내 균형 맞춘 아미노산 공급을 위해 표준회장가소화 기준 이상단백질을 기준으로 배합사료를 개발하려고 노력하고 있다. 하지만 본 실험에서는 사료 내 아미노산 수준을 총 아미노산을 기준으로 설정하였고, 이상단백질을 고려하지 않았음에도 불구하고 도체중과 사료 내 조단백질과 라이신 추가공급에 따른 등심지방 및 등심 내 근간지방에는 영향을 주지 않았다. 이 결과는 이전 연구결과들과 일치한다(Kerr et al., 2003; Souza et al., 2023; De Almeida et al., 2024) 조단백질 수준을 저감하고 라이신을 추가로 보충한 경우, 생체중에는 큰 변화가 없었으나 도체중은 대조구에 비해 감소하였다. 이는 라이신을 포함한 일부 필수아미노산의 보충만으로는 도체율을 유지하기에 충분하지 않았음을 보여주었고, 본 실험의 조건하에서는 사료 내 조단백질을 1% 낮추는 것이 근육 내 단백질 및 지방 조성에는 뚜렷한 영향을 미치지 않았다.
사료 내 단백질 또는 라이신 첨가수준에 따라 성장 또는 도체평가에서 상반된 결과를 보이는 이유는 아마도 단백질 축적률과 영양소 이용성의 차이 때문일 수 있다. 따라서 사료 내 적정 단백질 수준 또는 기존 단백질 수준 대비 절감된 비율의 효과를 비교하기 위해서는 동물의 단백질 축적률이 함께 고려될 필요가 있다(Rostagno et al., 2017). 또한, 본 실험에서는 분과 뇨를 통해 배출된 질소량에서 처리 간 통계적으로 유의한 차이가 확인되지 않았다. 그러나 체내 축적되거나 흡수된 질소량은 조단백질 수준이 감소에 따라 감소를 보였다. 이는 일반적으로 저단백질 사용에 따른 질소 배출량 감소와 축적량이 동시에 감소된 이전 연구들(Ball et al., 2013; Wu et al., 2018; Souza et al., 2023) 과는 차이가 있었다. 또한 대부분의 연구에서 사료 내 조단백질 수준 저감 시 질소 배출량이 감소하면서 질소 이용성이 향상되었고(De Almeida et al., 2024), Kerr 등(2003)에 따르면 사료 내 조단백질 1%-unit 감소는 질소배출량을 약 8% 감소시킨다고 보고한 바 있다. 한편, 일부 연구에서는 사료 내 조단백질을 약 2%p 수준으로 감소시켰음에도 불구하고 분뇨 내 질소 배출량에는 유의한 차이가 나타나지 않았다. Han 등(2023)은 육성·비육돈에서 NRC (1998) 대비 1.0 - 1.5%p 수준으로 조단백질을 단계적으로 낮춘 사료를 급여했을 때, 분 질소 배출량 간 유의한 차이를 확인하지 못하였으며, Cappelaere 등(2024) 역시 비육돈에서 조단백질을 최대 2.4%p 감소시킨 처리 간 분 내 질소 수준은 통계적으로 유사한 수준을 유지하는 것으로 보고하였다. 본 실험의 결과는 절대적인 질소 배출량은 유사했지만, 라이신 수준을 증가시켜도 질소의 외관상 전장소화율과 이용률에서 선형적 또는 곡선적 반응이 나타나지 않았다. 이러한 이유는 아마도 사료 내 조단백질 수준을 낮추기 위해 사용된 원료사료의 비율 변화 때문일 수 있다. 조단백질 1%-unit 감소를 위해 비교적 단백질 이용성이 낮고 섬유소 함량이 높은 원료인 밀기울(wheat bran)을 증가시키면서 아미노산의 조성이 좋고 소화율이 높은 대두박이 감소되었고, 이는 이용가능한 단백질의 감소로 이어져 라이신 이외의 다른 필수 아미노산인 트레오닌과 메티오닌 수준을 높여주었음에도 불구하고 비필수아미노산 등의 부족으로 인해 이용성이 제한되었을 가능성을 보여준다(Gloaguen et al., 2014; Wu, 2014; Wang et al., 2019). 따라서, 저단백 사료를 설계할 때는 필수아미노산 외에도 비필수아미노산과 아미노산 간 균형도 함께 고려해야 체내 질소 이용률을 유지하고 환경으로의 질소 배출을 최소화할 수 있을 것이다(Kerr et al., 2003; Van Milgen and Dourmad, 2015).
Rostagno 등(2017)의 자료에 따르면 성장 단계뿐만 아니라 돼지의 기대 성장률과 성별에 따라 적정 단백질 수준을 구분하여 제시하고 있으며, 최근에는 총 단백질 수준뿐만 아니라 가소화 단백질 수준(Li et al., 2025)까지 함께 제시하는 경우도 증가하고 있다. 이러한 점을 고려할 때, 일률적인 총 단백질 수준 설정은 특정 군집에서는 단백질의 부족 또는 과잉 공급을 초래할 수 있는 우려가 있다고 사료된다.
본 실험에서는 사료 내 단백질 수준과 라이신 보충이 혈액 성상에 미치는 영향을 함께 평가하였다. 일반적으로 혈중요소질소는 단백질 이용률의 간접 지표로 활용되며, 여러 실험에서 조단백질 수준을 낮추거나 저단백 사료에 아미노산을 보충한 경우 단백질 이용 효율 증가에 따라 질소 배출이 감소하여 혈중요소질소 농도가 유의하게 감소하는 경향을 보였지만(Wang et al., 2019; Niyonsaba et al., 2023; Li et al., 2025), 이와는 다르게 본 실험에서는 차이를 보이지 않았다. 이는 단백질 공급 수준이 생리적 요구량을 초과하지 않았음을 시사한다 또한, 본 연구에서는 라이신 보충에 따라 혈당이 높아졌는데, Regmi 등(2017)의 연구에서는 사료 내 라이신 수준 변화가 혈당에 유의한 영향을 미치지 않았다고 보고한 바 있다. 한편, Liao 등(2015)은 라이신이 단백질 합성을 촉진하는 동시에 에너지 요구량을 증가시킬 수 있어, 이에 따른 체내 포도당 동원 증가 가능성을 제시하고 있다. 그러나 본 연구에서는 이러한 혈당 증가의 정확한 원인에 대해 명확히 설명하기는 어렵다.
Conclusion
사료 내 조단백질 수준을 1%p (14% → 13%) 저감하더라도 비육돈의 사양성적, 도체특성, 질소 이용성 및 혈액 생화학지표에서 유의한 부정적 영향을 나타내지 않았다. 비록 조단백질 수준을 낮추고 라이신, 메티오닌, 트레오닌을 보충한 처리구에서 질소 배출 감소 효과는 명확히 확인되지 않았으나, 저단백질 사료에 라이신을 추가로 보충한 경우 일부 육질 지표(예: 가열감량)에서 개선 효과가 관찰되었다. 이는 적절한 아미노산 보충을 통해 저단백질 사료의 한계를 일정 부분 보완할 수 있음을 시사한다. 따라서 본 연구는 비육돈에서 사료 내 단백질 수준을 낮추면서도 사양성적과 도체 품질을 유지할 수 있는 효율적인 급여 전략의 가능성을 제시한다.
