양식 규모 확대와 양식 밀도 증가로 인해 일본삼(Apostichopus japonicus) 질병이 점점 심각해져 양식 산업에 막대한 손실을 초래하고 있습니다. 일본삼 질병은 주로 세균, 바이러스, 섬모충류에 의해 발생하며, 그중 비브리오 브릴리언트(Vibrio brilliant)에 의한 피부 괴사증이 가장 심각합니다. 질병이 악화되면 일본삼의 체벽에 궤양이 생기고 청백색 반점이 나타나며, 결국 스스로 사멸하여 콜로이드처럼 비강 점액으로 녹아 없어집니다. 전통적인 질병 예방 및 치료에는 항생제가 널리 사용되지만, 항생제의 장기 사용은 세균 내성 및 약물 잔류물 발생 위험뿐 아니라 식품 안전과 환경 오염 문제도 야기합니다. 따라서 오염과 잔류물이 남지 않고 안전한 해삼 질병 예방 및 치료제 개발은 현재 연구의 중요한 과제입니다.

포름산칼륨은 흰색 결정성 분말로 건조하고 무미입니다. 유럽 연합에서 항생제를 대체할 수 있도록 승인된 최초의 비항생제 사료 첨가제입니다. 양식 동물의 성장을 촉진하고 유해 세균의 증식을 억제하며 장내 환경을 개선하는 효과가 있으며, 수산 생물의 성장과 생산량을 크게 향상시킬 수 있습니다.

1. 테스트 결과

1.1 해삼(Apostichopus japonicus)의 성장 및 생존에 대한 식이성 포름산칼륨의 영향

Apostichopus japonicus의 특정 성장률은 사료 내 포름산칼륨 함량이 증가함에 따라 유의하게 증가했습니다. 사료 내 포름산칼륨 함량이 0.8%에 도달했을 때, 즉 1.0%와 1.2%일 때 Apostichopus japonicus의 특정 성장률은 다른 처리군보다 유의하게 높았지만, 통계적으로 유의한 차이는 없었습니다(P > 0.05) (표 2-2). 모든 그룹에서 해삼의 생존율은 100%였습니다.

1.2 해삼(Apostichopus japonicus)의 면역 지표에 대한 식이성 포름산칼륨의 영향

대조군과 비교했을 때, 다양한 농도의 디카르복실산칼륨은 체강세포의 식세포 작용과 O2– 생성량을 다양한 정도로 향상시켰다(표 2-3). 디포르메이트칼륨을 1.0%와 1.2% 첨가했을 때, 해삼의 체강세포 식세포 작용과 활성산소종 O2– 생성량은 대조군보다 유의하게 높았지만, 1%와 1.2% 디포르메이트칼륨 첨가군 사이, 또는 다른 농도의 디포르메이트칼륨 첨가군과 대조군 사이에는 유의한 차이가 없었다. 사료 내 디카르복실산칼륨 함량이 증가함에 따라 해삼의 SOD와 NOS 활성도 증가했다.

1.3 식이성 포름산칼륨이 해삼의 비브리오 브릴리언트 감염 저항성에 미치는 영향

1.4일 후, 대조군의 해삼 누적 폐사율은 46.67%로, 0.4%, 0.6%, 0.8%, 1.0%, 1.2% 포름산칼륨 처리군(26.67%, 26.67%, 30%, 30%, 23.33%)보다 유의하게 높았지만, 0.2% 처리군(38.33%)과는 유의한 차이가 없었다. 0.4%, 0.6%, 0.8%, 1.0%, 1.2% 포름산칼륨 처리군 간의 해삼 폐사율에는 유의한 차이가 없었다.

2. 토론

2.1 칼륨 디카르복실산염이 해삼(Apostichopus japonicus)의 성장에 미치는 영향

동물에서 이카르복실산칼륨의 작용 기전은 주로 위장관으로 들어가 위장 환경을 개선하고 pH를 조절하며 유해 세균을 사멸시키는 것이다(Ramli and Sunanto, 2005). 또한, 이포르말린칼륨은 사료의 영양소 흡수를 촉진하고 양식 동물의 소화율과 이용률을 향상시킬 수 있다. 수산 동물에 적용한 실험에서는 이포르말린칼륨이 새우의 성장률과 생존율을 유의하게 향상시키는 것으로 나타났다(He Suxu, Zhou Zhigang 등, 2006). 본 연구에서는 사료에 이카르복실산칼륨을 첨가하여 해삼(Apostichopus japonicus)의 성장을 촉진했는데, 이는 Verland. M(2000)이 보고한 자돈 및 비육돈에 대한 이카르복실산칼륨 적용 결과와 일치한다.

2.2 칼륨 디카르복실레이트가 해삼(Apostichopus japonicus)의 면역에 미치는 영향

아포스티코푸스 자포니쿠스는 다른 극피동물과 마찬가지로 세포성 및 비세포성(체액성) 면역 반응으로 구성된 방어 기제를 가지고 있습니다. 이는 주로 동물의 몸에 침입한 이물질을 식별하고 제거하거나, 이물질을 무해한 물질로 변환시키거나, 상처를 치유하는 데 사용됩니다. 극피동물의 세포성 면역 반응은 다양한 체강세포에 의해 완성되며, 이 세포들이 극피동물의 방어 시스템을 구성합니다. 이 세포들의 주요 기능에는 식균 작용, 세포독소 반응, 그리고 응고 수준에서 항균 물질 생성 등이 있습니다(쿠드리아브체프, 2000). 식균 작용 과정에서 체강세포는 세균이나 세균 세포벽 성분에 의해 반응성 산소종(ROS)을 생성할 수 있는데, 여기에는 NO, H2O2, OH-, O2- 등이 포함됩니다. 본 실험에서, 사료에 1.0%와 1.2%의 카르복실산칼륨을 첨가했을 때 체강세포의 식세포 활성과 활성산소종 생성이 유의하게 증가하였다. 그러나 카르복실산칼륨이 식세포 활성과 O2– 생성을 증가시키는 기전에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.

2.3 칼륨 디카르복실산염이 해삼(Apostichopus japonicus) 장내 미생물총에 미치는 영향

이카르복실산칼륨은 약알칼리성 환경에서 포름산과 포름산염으로 분해되어 세포막을 통해 미생물 세포 내로 들어갈 수 있습니다. 세포 내 pH를 변화시켜 대장균이나 살모넬라균과 같은 유해 미생물의 서식 환경을 개선하고 증식을 억제함으로써 장내 미생물 생태계 균형을 조절할 수 있습니다(Eidelsburger, 1998). 이카르복실산칼륨이 장내 미생물에 미치는 영향은 거시적으로는 이카르복실산칼륨의 분해로 생성된 H+ 이온이 장내 pH를 낮추고 장내 미생물의 성장을 억제하는 것이고, 미시적으로는 H+ 이온이 세포막을 통해 세균 세포 내로 들어가 세포 내 효소의 활성을 직접적으로 저해하고 미생물 단백질 및 핵산의 대사에 영향을 미쳐 살균 작용을 한다는 것입니다(Roth, 1998). 본 연구 결과, 이카르복실산칼륨은 해삼의 장내 총 세균 수에는 큰 영향을 미치지 않았지만, 비브리오균의 수는 유의미하게 억제하는 것으로 나타났습니다.

2.4 해삼(Apostichopus japonicus)의 질병 저항성에 대한 디카르복실산칼륨의 효과

비브리오 스플렌덴스는 해삼의 피부 부패병을 일으키는 병원성 세균으로, 해삼의 생산 및 양식에 해로운 영향을 미칩니다. 본 실험에서는 사료에 포름산칼륨을 첨가하면 비브리오 스플렌덴스에 감염된 해삼의 폐사율이 감소하는 것을 확인했습니다. 이는 포름산칼륨이 비브리오균의 성장을 억제하는 효과와 관련이 있을 수 있습니다.

3. 결론

연구 결과, 사료에 포름산칼륨을 첨가하면 일본삼의 성장에 유의미한 영향을 미치고, 비특이적 면역에 긍정적인 영향을 주며, 체액성 및 세포성 면역을 강화하는 것으로 나타났습니다. 또한, 사료에 포름산칼륨을 첨가하면 해삼 장내 유해균 수가 현저히 감소하고, 비브리오 브릴리언트균에 감염된 해삼의 질병 저항성이 향상되었습니다. 결론적으로, 포름산칼륨은 해삼 사료의 면역 증강제로 사용될 수 있으며, 적정 첨가량은 1.0%입니다.