수산양식에서 프로바이오틱스 활용: 지속 가능한 미래를 위한 양식 어류

Indrajit Kar and Srinibas Das
2021년 10월 22일
6분 분량

원문 링크 : https://www.theearthandi.org/post/using-probiotics-in-aquaculture-farming-fish-for-a-sustainable-future

매년 세계는 점점 더 많은 생선을 먹습니다. 사실, 유엔 식량 농업 기구에 따르면, 세계 생선 소비는 매년 3% 이상 증가하고 있습니다. 증가하는 수요를 충족하기 위해 세계 양식업 부문도 붐을 일으키고 있습니다. 2020년에 양식업은 세계 생선 생산의 약 46%를 차지했습니다.

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다른 농업 분야와 마찬가지로 양식업은 항생제와 사료 사용에 대한 우려에 직면해 왔습니다. 특히, 집약적 양식업이 해양 생태계와 해산물 소비자에게 해로운지에 대한 의문이 제기되었습니다. 이에 따라 양식업은 프로바이오틱스를 사용하여 관행을 보다 지속 가능한 미래로 이끌고 있습니다.

프로바이오틱스: 건강을 위한 혜택

1905년 불가리아의 의사이자 미생물학자인 Stamen Grigorov는 요거트에서 프로바이오틱스를 발견했습니다. 수십 년 후인 1953년, 독일의 세균학자이자 식품 과학자인 Werner Kollath는 "생명의 건강한 발달에 필수적인" 활성적이고 유익한 미생물을 의미하는 "프로바이오틱스"라는 용어를 도입했습니다. 오늘날 전 세계 소비자들은 프로바이오틱스를 특히 섭취 시 소화계에서 또는 신체에 적용 시 다른 방식으로 건강에 도움이 되는 "살아있는" 미생물로 봅니다.

프로바이오틱스는 양식업을 포함한 광범위한 산업에서도 목적을 찾았습니다. 양식업에서 프로바이오틱스는 주로 미생물 사료 보충제로 사용되어 숙주 물고기의 장내 미생물 균형을 이롭게 하고 다른 이점도 제공합니다.

프로바이오틱스 종류: 박테리아와 비박테리아

수산양식에서는 그람 양성균 (두꺼운 세포벽을 가진 양식업에서는 그람 양성균을 포함한 광범위한 박테리아를 프로바이오틱스로 사용하기 위해 육성합니다.양식업에서는 그람 양성균을 포함한 광범위한 박테리아를 프로바이오틱스로 사용하기 위해 육성합니다.양식업에서는 그람 양성균을 포함한 광범위한 박테리아를 프로바이오틱스로 사용하기 위해 육성합니다.양식업에서는 그람 양성균을 포함한 광범위한 박테리아를 프로바이오틱스로 사용하기 위해 육성합니다.바실러스, 카르노박테리움, 엔테로코쿠스 , 락토바실러스) 과 그람 음성균 ( 비브리오, 슈도모누스) 을 포함하여 광범위한 종류의 세균을 프로바이오틱스로 사용하기 위해 키 웁니다.—두꺼운 세포벽을 가진 세균— ( 바실러스, 카르노박테리움, 엔테로코쿠스 , 락토바실러스) 과 그람 음성 세균 ( 비브리오, 슈도모누스).

박테리오파지 와 같은 비박테리아성 프로바이오틱스박테리오파지 와 같은 비박테리아성 프로바이오틱스박테리오파지 와 같은 비박테리아성 프로바이오틱스박테리오파지 와 같은 비박테리아성 프로바이오틱스와 같은 비박테리아 프로바이오틱스 도 양식업에 사용됩니다. 숙주에 해를 끼치지 않으면 숙주에게 해를 끼치지 않으면 숙주에게 해를 끼치지 않으면 숙주에게 해를 끼치지 않으면 박테리아의 바이러스 기생충은 양식업에도 사용됩니다. 숙주에게 해를 끼치지 않으면 서 항생제의 필요성을 완화 할 수 있습니다.

기타 비박테리아 프로바이오틱스에는 효모 ( Saccharomyces cerevisiae 및 Yarrowialipolytica), 다양한 미세조류 ( Tetraselmissuecica, Isochrysisgalbana 및 Dunaliella salina)가 포함됩니다.진균 ( Debaryomyces) 이 있으며 , 주로 어류 사료의 단백질, 지질 및 영양소를 보충하는 데 사용됩니다.진균 ( Debaryomyces) 은 주로 어류 사료의 단백질, 지질 및 영양소를 보충하는 데 사용됩니다.진균 ( Debaryomyces) 은 주로 어류 사료의 단백질, 지질 및 영양소를 보충하는 데 사용됩니다.및 진균 ( Debaryomyces) 은 주로 어류 사료의 단백질, 지질 및 영양소를 보충하는 데 사용됩니다.

이러한 제품은 모두 수산양식 분야의 보충을 위한 환경 친화적인 선택으로 생산되어 세계 시장에 홍보되었습니다.

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프로바이오틱스 공급원 및 전달 시스템

성장 배지에서 일괄 발효라고 하는 것을 사용하여 산업적 규모로 배양성장 배지에서 일괄 발효라고 하는 것을 사용하여 산업적 규모로 배양성장 배지에서 일괄 발효라고 하는 것을 사용하여 산업적 규모로 배양수산양식을 위한 프로바이오틱스의 주요 공급원은 수생 동물의 위장관(GI)으로, 다양한 종류의 미생물이 자연적으로 살고 식민지화됩니다. 이러한 미생물은 성장 배지에서 일괄 발효라고 하는 것을 사용하여 산업적 규모로 배양 할 수 있습니다 .

최종 제품은 액체, 분말 또는 미세캡슐 형태의 상업적으로 판매되는 프로바이오틱스로, 사료 첨가제로 투여하거나 수생종을 양식하거나 키우는 물에 직접 첨가할 수 있습니다.

프로바이오틱스는 소화 불가능한 유익한 영양 첨가제인 프리바이오틱스와 함께 사용할 수도 있습니다. 프리바이오틱스와 면역 자극제 또는 천연 식물성 제품과 함께 사용할 수도 있습니다 면역 자극제 또는 천연 식물 제품. 프로바이오틱이 강화된 살아있는 양식 사료(아르테미아, 동물성 플랑크톤, 작은 갑각류)도 실행 가능한 옵션으로 간주됩니다.

양식업의 환경적 영향은 간과되어서는 안 됩니다

특히 밀집된 환경에서 수생종의 생산량이 증가하면 효과적으로 관리하지 않으면 상당한 환경적 영향을 미칠 수 있습니다. 과잉 및 먹지 않은 사료는 미생물이 먹지 않은 사료를 분해하여 물에서 산소를 제거하고 그 과정에서 이산화탄소를 방출하기 때문에 주변 수질을 점차 악화시킵니다 . 또한 인산염을 포함한 다른 영양소가 물에 방출되면 해로운 조류 성장이 증가할 수 있습니다.

항생제 과용은 양식업에서 또 다른 증가하는 문제로, 항생제 내성으로 인해 제어하기 점점 더 어려워지는 생존 병원균을 생성합니다. 과학자들은 양식업에 적용된 항생제의 약 80%가 수로 퇴적물을 포함한 환경에서 활성 상태로 남아 있다고 추정했습니다.

상황을 더 나쁘게 만드는 것은 수생 동물의 내장이 물 속 항생제 내성 유전자의 확산 에 기여한다는 것 입니다. 물 속의 수평적 유전자 전이가 용이하기 때문에 항생제 내성 박테리아(인간에게 무해한 박테리아)가 내성 유전자를 인간 병원체로 전이할 수 있습니다.

프로바이오틱스는 여러 면에서 양식업을 정화합니다

질소 오염이 스며든 수로는 조류 성장이 막힐 수 있습니다. 유기 질소는 과도한 어류 사료, 배설물, 죽은 물고기가 양식업에서 나오는 폐기물로 수역에 축적될 때 형성됩니다. 이 유기 질소는 곰팡이나 박테리아에 의해 암모늄과 암모니아로 전환되고, 그 후 아질산염으로 전환되고, 이어서 아질산염에서 질산염으로 전환됩니다. 이러한 질산염은 탈질소화 과정을 통해 프로바이오틱 곰팡이나 박테리아에 의해 질소 가스로 전환되어 질소를 대기로 되돌립니다.

프로바이오틱 바실러스암모니아화, 질산화, 탈질소화를 통해 이 질소 순환에서 특히 종은 양식업에 몇 가지 주요 이점을 제공합니다. 그들은 특히 중요한 역할을 합니다.바실러스 종은 미네랄화와 질산화를 사용하여 물의 pH와 용존 산소 수준을 조절합니다. 이들은 심지어 물고기의 소화 효소를 증가시켜 사료 낭비를 줄여 물고기의 식욕을 개선할 수도 있습니다 .암모니아화, 질산화, 탈질소화를 통한 이 질소 순환에서 양식 폐수에서 다양한 형태의 질소를 제거하는 데 효과적입니다. 또한, 바실러스소화 효소를 증가시켜.종은 미네랄화와 질산화를 사용하여 물의 pH와 용존 산소 수준을 조절합니다. 그들은 심지어 물고기의 소화 효소를 증가시켜 사료 낭비를 줄여 물고기의 식욕을 개선할 수도 있습니다.

프로바이오틱 바실러스도양식장에서 유기물을 양식장에서 유기물을 양식장에서 유기물을 유기물을 효과적으로 이산화탄소로 전환합니다. 이산화탄소는 그 후 β- 및 γ-프로테오박테리아(그람 음성 박테리아의 일종)가 탄소원으로 활용합니다. 다른 박테리아가 유기물을 슬라임이나 박테리아 바이오매스로 전환하는 반면, 프로바이오 틱 바실러스는 양식장에서 유기물을 제거하여 슬러지 축적을 줄입니다.

또한 미생물이 과도한 사료와 생선 폐기물을 분해하고 부영양화를 촉진하는 인산염을 방출함에 따라 프로바이오틱스인 바실러스, 사카로미세스, 니트로소모누스 , 니트로박터가 수역의 인산염 수치를 낮춥니다.

락토바실러스 등의 프로바이오틱스락토바실러스 등의 프로바이오틱스락토바실러스 등의 프로바이오틱스 와 같은 프로바이오틱스는 또한 수생종을 중금속으로부터 효과적으로 보호하는 것으로 나타났습니다.

©Srinibas Das

프로바이오틱스와 물고기 건강에 대한 기여

프로바이오틱스의 건강상 이점은 생선의 내장에서 시작됩니다. 생선의 내장에서는 프로바이오틱스, 상피 세포, 장 면역 체계가 서로 주고받는 현상이 일어납니다.

프로바이오틱스 는 병원균의 먹이 공급원을 놓고 경쟁하고 병원균의 성장을 줄이기 위해 장의 pH를 변화시킴으로써 장의 병원균으로부터 적극적으로 프로바이오틱스 는 병원균의 먹이 공급원을 놓고 경쟁하고 병원균의 성장을 줄이기 위해 장의 pH를 변화시킴으로써 장의 병원균으로부터 적극적으로 프로바이오틱스 는 병원균의 먹이 공급원을 놓고 경쟁하고 병원균의 성장을 줄이기 위해 장의 pH를 변화시킴으로써 장의 병원균으로부터 적극적으로 프로바이오틱스 는 병원균의 먹이 공급원을 놓고 경쟁하고 병원균의 성장을 줄이기 위해 장의 pH를 변화시킴으로써 장의 병원균으로부터 적극적으로 보호합니다 . 게다가 프로바이오틱스는 B 림프구(항체를 생성하는 백혈구의 일종), T 림프구, 암성 종양과 바이러스를 죽이는 자연 살해 세포를 포함하여 물고기의 다양한 면역 세포를 조절하여 물고기의 면역 체계를 강화합니다.

프로바이오틱스는 또한 미생물을 죽이고, 이물질을 먹고, 죽은 세포를 제거하고, 면역 반응을 증진시킬 수 있는 면역 세포인 식세포를 활성화합니다.

호흡 폭발(중요한 면역 반응)은 프로바이오틱스에 의해 증가될 수 있습니다. 프로바이오틱스는 또한 리소좀 효소(프로테아제, 아밀라아제, 리파아제) 수치를 높여서 생선의 혈청과 피부 점막에서 세포가 섭취한 생물 분자 폐기물과 잔해를 제거하고 영양소가 더 쉽게 흡수될 수 있도록 합니다.

프로바이오틱 보충제는 비타민 B12, 비오틴, 지방산과 같은 필수 영양소를 생산하여 물고기의 건강을 증진시키고, 장의 흡수 영역을 채우는 융모 크기를 증가시켜 물고기의 영양소 이용률을 개선할 수도 있습니다. 또한, 프로바이오틱은 성장 관련 유전자와 주요 대사 효소를 상향 조절하여 물고기의 근육 발달과 성장률을 증가시키는 것으로 나타났습니다.

또한, B.circulans 와 같은 프로바이오틱스는 생선의 살코기 품질을 개선하고, 단백질과 유익한 오일 함량을 증가시킵니다.

프로바이오틱스의 이점은 단점보다 훨씬 더 큽니다

모든 보충제와 마찬가지로 프로바이오틱스의 이점은 복용량, 먹이 공급 기간, 보충 방법 및 환경 조건에 따라 달라집니다. 프로바이오틱스를 장기간 또는 과도하게 사용하면 물고기의 면역 억제가 발생하여 질병에 더 취약해질 수 있습니다.

예를 들어, 새우 양식에서 Bacillus subtilis 를 반복적으로 사용하면 박테리아성 백반 증후군(BWSS)이 발생하는 것과 관련이 있습니다. BWSS는 무해한 현상이지만, 새우를 괴롭히는 치명적인 질병인 백반 바이러스 증후군과 구별하기 어렵습니다.

양식업에서 프로바이오틱스 사용에 대한 올바른 지식과 인식을 갖는 것은 프로바이오틱스가 원하는 효과를 내는 데 필수적입니다. 프로바이오틱스 제품의 라벨을 잘못 표시하거나 잘못 읽으면 오용으로 이어질 수 있습니다. 연구를 통한 추가 설명과 생산자, 중개인 및 농부를 위한 더 나은 지침이 필수적입니다. 여기에는 프로바이오틱스 보관에 대한 적절한 지침과 결과 모니터링이 포함됩니다.

장기적으로, 프로바이오틱스 사용을 통해 미생물을 파괴하거나 증진시키려는 경우, 인간, 동물, 식물 생태계의 건강을 고려하면서 전반적인 미생물 항상성을 달성하는 것이 중요합니다.

어류 양식에서의 프로바이오틱스에 대한 미래 예측

프로바이오틱스의 궁극적인 운명은 아직 알려지지 않았으며 더 많은 연구가 필요합니다. 지속적인 연구는 오늘날의 유행하는 양식 생산 시스템, 예를 들어 재순환 양식 시스템 및 바이오플록 시스템에 적합한 미생물 조합을 확립하기 위해 노력하고 있습니다.

물고기가 더 효율적으로 먹이를 먹고 더 크게 자라고 건강을 유지하는 데 도움이 될 수 있는 식물성 재료를 더 높은 수준으로 양식 사료에 포함시키는 특정 프로바이오틱스가 개발 중입니다.

앞으로 연구자들은 특정 작용에 따라 프로바이오틱 균주를 더 잘 분류하여 더 다양한 제품을 사용할 수 있도록 해야 합니다. 최첨단 기술 중 하나는 특정 어류에 사용할 특정 프로바이오틱스 또는 프로바이오틱스 "칵테일"을 개발하는 것입니다.

마지막으로, 어류 장 내 병원균 부착 및 식민화에 대한 실시간 데이터를 확보하고 차세대 시퀀싱을 적용하여 미생물을 식별하는 것은 지속 가능한 식량 생산을 위한 더욱 실행 가능한 양식용 프로바이오틱스를 발견하는 데 도움이 될 것입니다.

*Indrajit Kar, Ph.D., is an assistant professor at West Bengal University of Animal & Fishery Sciences in Kolkata, India. His areas of professional interest include heavy metals in environments, pathology, use of probiotics, and phytomedicinal plants, especially mint.

Srinibas Das is an assistant professor in the Department of Fish Nutrition at West Bengal University of Animal & Fishery Sciences in Kolkata, India. He works mainly in areas related to Animal and Fish Nutrition.