농식품 R&D 해외동향 [2016-12 호] 사료첨가제 ( 생균제 ) 관련산업및 R&D 동향 1. 개요 1 2. 국 내외산업동향 2 3. 국 내외 R&D 동향 5 4. 시사점 10 농림수산식품기술기획평가원 전략기획본부기획예산실
사료첨가제 ( 생균제 ) 관련산업및 R&D 동향 1. 개요 우리나라축산업은확대및곡물가격상승등축산경영환경의악화로인하여가격및품질경쟁력확보가절실히요구되고있으며최근발생하고있는구제역및조류독감과같은가축전염병발생도고질적인문제로작용하고있다조사에따르면년이후구제역및발생으로약조원의피해가발생하였으며년월을기준으로구제역은총회는총회발생하였고누적피해액은약조억원및약억원의규모로조사되었다따라서생산단가를낮추는것뿐만아니라소비자가신뢰할수있는축산물을생산하기위한방안이마련되어야할것이다화학적으로합성된항생제는가축의성장촉진이나질병치료를위해사용되어왔으나축산물내잔류문제와내성균출현으로인해항생제사용이국내외적으로전면금지되고있는실정이다축산농가에서도환경의질을개선하고보다안전한사육을위하여항생제를대체할수있는소재를요구하고있으며이에대한대체물질로서효소제유기산제식물추출물등의연구가전세계적으로활발히진행되고있다이중생균제는항생제의대체제로서기능뿐만아니라장내미생물균총개선으로축사환경개선제로서의기능까지포함하고있어이에대한수요가증가하고있다생균제란동물이나사람이적절한양을섭취했을때몸에이로운미생물균체와그들이만든배양물질을의미한다가축용생균제로사용되는미생물에는유산균곰팡이효모박테리오파지등이있고일반적으로는여러미생물을혼합하여가축에게급여하고있다이중에서유산균은막대공모양의박테리아로서당을발효하여유산을생산하며균주에따라항균성의박테리오신을생산할수있고요구르트나김치와같은발효식품에널리분포하며유산균이건강유지와수명연장에깊은관련이있는것으로알려져있다특히유산균은장내에서다양한기작에의하여병원성미생물을억제하고면역력을개선하는것으로알려져있다이에본보고서에서는사료첨가제로서생균제와관련하여국내외산업현황및동향등을분석하고특히항생제의존도가가장높은양돈분야에서의생균제연구동향을분석해보고자한다 1) 가축질병대응기술개발사업, 농림수산식품기술기획평가원 2016.12. - 1 -
2. 국 내외생균제산업동향 가. 국내관련산업동향 국내생균제시장은인체용과가축용으로크게나눌수있다 경우장내유기산의주요구성성분인젖산 가축에게급여할 생성을촉진시키고장관내 를낮춰줌으로서등병원성균의증식을억제하며유기산과 같은항균물질생산하여체내에서항균작용을하는등여러가지복합적인작용에 의해정상균총을유지시키고궁극적으로가축의생산성향상을도모할수있다 생균제의종류로는호모유산균국균등이일반적으로널리알려져있으며 가축용으로사용되는미생물에는표과같은종 이있다 그러나생균제가사용되기위해서는유해균의억제력장정착능력면역활성의 증강등효능성이있어야하며안전성보존성및대장과직장에도달할수있는 능력이구비되어야한다 만족한다는것은매우어려운일이다 일반적으로자연계에있는미생물이위의모든조건을 따라서사용되는생균제의종류에따라 가공방법과저장안선성을높이는방법이강구되어야할것이다 국내농가에서주로사용되는주요균주로는크게 가지를들수있으며 균종마다기능이조금씩다르다첫번째로는젖산균또는 유산균으로불리는데혐기성미생물로서장내정착해젖산을생성하여장관내 를으로낮춰병원균의증식으로막고천연항생물질과비타민아미노산 등을생산하여장내미생물균종을안정시키며 사료효율증대및악취제거등의 효과가있다두번째로메주발효균으로알려진고초균는열에강한 특성이있어위산사료가공에견딜수있으며전분단백질분해효소생산능력이 뛰어나사료이용성을높일수있다셋째는황국균으로 누룩곰팡이같은종류로서청주된장막걸리등의발효에쓰이는균이다각종 효소를분비하여소화이용률을높이고섬유질분해도촉진시켜소화흡수를도우며 탄수화물이용률을높인다마지막으로맥주빵등의발효에이용되는 알콜과같은향미물질을생산해기호성을증진시키고지방합성전구물질인 를생산해장내산소를줄여혐기성박테리아활동을돕는다 효모는 이들생균제들은사료에첨가하는보조사료로서포장지에는주요균주의명칭과 2) 김조은, 항생제대체제로서생균제의특징과돼지에급여효과, 농촌진흥청 2013. - 2 -
생균수최소량을표시하게되어있으며 생균수는최소 이상이되어야 한다 국내생균제시장규모는동물약품으로등록된제품이일부에한하고대부분이 단미사료로등록해판매하고있기때문에정확한통계치가없다과거자료를토대로 정리해보면 년국내생균제시장규모는약조천억정도이고그중에서 유산균음료가 조 천억 의약품이약 억 건강기능식품이 억대를 차지하였으며 년에는국내사료첨가용생균제시장규모가약 억원으로추정 된다 국내사료용생균제업체에는 주씨티씨바이오 주진바이오텍과같은 대규모업체와다수의중소규모업체가있으며이외에도농협과지자체에서 생균제를생산하여농가에보급하고있다 구분 유익균 Lactobacillus 유익균 Bacillus 유익균 Bifidobacterium 유익균기타 유익곰팡이 유익효모 박테리오파지 Bacteriophage [ 표 1] 국내에서시판이가능한미생물 포함되는미생물락토바실러스락티스, 락토바실러스루테리, 락토바실러스불가리쿠스, 락토바실러스브레비스, 락토바실러스살리바리우스, 락토바실러스애시도필러스, 락토바실러스카제이, 락토바실러스커바투스, 락토바실러스크리스파투스, 락토바실러스파라카제, 락토바실러스퍼멘텀, 락토바실러스페롤렌스, 락토바실러스프란타럼, 락토바실러스헬베티쿠스 바실러스렌투스, 바실러스리체니포미스, 바실러스서브틸리스, 바실러스세레우스( 도요이에한함), 바실러스코아글란스, 바실러스클라우지, 바실러스폴리프멘티쿠스, 바실러스푸밀루스 비피도박테리움롱검, 비피도박테리움비피덤, 비피도박테리움서모필럼, 비피도박테리움인판티스 로돕슈도모나스캡슐레이타, 모나스커스퍼퓨리어스, 엔테로코커스락티스, 엔테로코커스써모필러스, 엔테로코커스훼시엄, 클로스트리듐브티리컴, 페디오코커스세레비지아, 페디오코커스애시디락티시, 페디오코커스펜토사세우스 아스퍼질러스나이거, 아스퍼질러스오리제 맥주효모, 양조효모, 잔토필로마이세스덴드로하우스, 제빵효모, 조사건조효모, 토룰라효모, 피키아파리노사, 효모배양물 살모넬라갈리나룸박테리오파지, 살모넬라엔테라이티디스박테리오파지, 살모넬라티피뮤리움박테리오파지, 클로스트리디움퍼프린젠스박테리오파지 나. 해외관련산업동향 세계생균제산업은선진국을중심으로급성장하였으며 년세계생균제 시장규모는약억달러규모로연평균대의시장성장률을보이고있다표 3) 단위는 cfu/g 또는 pfu/g( 박테리오파지 ) 으로표시하고, 유효성분별함량표시방법으로는생균제, 유익곰팡이, 효모제에대하여 ** 10n CFU/kg 으로표기 4) 농림축산식품부보도자료 2010. 06. - 3 -
연도 시장규모 ( 백만달러) 2006 19,556.0 2007 20,243.2 2008 20,960.1 2009 21,708.2 2010 22,484.7 2011 23,269.5 연평균시장성장률 3.5% [ 표 2] 세계생균제시장현황 지역별생균제시장은아프리카유럽및중동지역이억달러로 가장큰비중을차지하고있으며아시아억달러와북미억달러 지역의시장비중이높은것으로나타났다표 [ 표 3] 지역별생균제시장현황(2011 년) ( 단위 : 백만달러, %) 구분시장규모비중 아시아 7,186 30.9 북미및캐리비안 5,516 23.7 라틴아메리카 1,907 8.2 아프리카, 유럽및중동 8,336 35.8 오세아니아 324 1.4 전체합계 23,270 100 유럽의생균제이용은가축영양과학위원회에서제제를 처음검토하였다이후은생균제가사료첨가제로서안전하지않을경우 등록이거절되고있다검토위원해에서는반드시유해하지않아야하며산과 담즙에생존하여대사적으로활동성이있어야하는것을조건으로한다 국가에서는현항생물질과비슷한연구자료를구비하여제출한후 심사를 통과해야유통되고있다유럽은양돈용생균제로개를인증했으며이중 대부분은효모바실러스유산균류를단일로사용하고있고만종의 바실러스를포함하고있다 유럽의많은국가가오래전부터사료첨가용항생제 사용을금지하여고기생산량당항생제사용이한국대비 정도로보고되었으며 나머지유럽국가가전면금지를앞두고있어세계시장에서항생제대체제의 5) 이은영, 축산환경개선제로생산 유통되는생균제의문제점및검증방안, 2008. - 4 -
시장규모는계속확산될것으로전망된다미국의동물용항생제시장의규모는년기준으로미화억달러에달하였으며년에는미화억달러규모의시장으로성장한것으로보고된바있다미국의생균제는이라고하며의승인을받은제품은없다그러나미국의식품업계에서도무항생제제품에대한수요가늘기때문에일본에서제조판매되는제품을수입하여닭과돼지의사육에이용하는실정이다 다. 산업적시사점 국내기능성사료첨가제산업은각회사들이각축하고있는완전경쟁시장으로 생산품이거의전량국내축산업에소요되는전형적인내수시장지향산업의성격을 보이고있다또한해외의엄격한허가절차와달리국내에서는검증기관및방법에 대한시스템이매우미약한것으로보인다반면해외에서생산되고있는생균제는 사료첨가제로서다양한효능을가진제품들이시장에서활발하게유통되고있지만 이들제품에사용된균종및효능에대한객관적인과학적근거가사실상빈약하여 유럽과같이등록기준이엄격한나라에서는인증받지못하는것으로나타났다 앞으로생균제제품에대한기능성과안전성에대한검증규정이전세계적으로 더욱강화될것으로전망되며 이러한상황에서우리나라가경쟁력을가지기 위해서는우리고유의생균제제품을개발하는것뿐만아니라충분한연구의 전폭적인지원을통해세계시장으로진출할수있도록제품의안전성 대한과학적증거를마련해야할것이다 기능성에 3. 국 내외생균제연구개발동향 국내연구동향은연구논문들이다수있기는하지만연구방향이 크게다르지않으므로해외연구동향과같이분석하겠다 급논문들과 해외생균제연구동향을분석하기위해의에등록된학술문헌들의초록들을조사하였다그림생균제연구논문편수는년이후로증가세에있으며주로돼지보다는사람관련연구가훨씬많이이루어지고있다년사이에출판된생균제연구논문은편이며이중에서가돼지와관련된연구이고가 6) A GlobalStrategic Business Report from GlobalIndustry Analysts, Inc:http://www.strategyr.com/MCP-4051.asp - 5 -
사람과관련된연구로조사되었다그림이외에도생균제연구논문중과관련논문편수가지속적으로증가추세에있는것으로조사되었다따라서뇌건강이나암예방및치료분야에서생균제의유익한효과또는역할이점차과학적으로검증되어가고있으며앞으로이러한추세가생균제시장에서중요하게부각될것으로판단된다 [ 그림 1] 생균제연구대상( 분야) 경향분석 돼지연구논문중에서항생제에대한연구는주춤한반면생균제와박테리오파지에 대한연구는증가하고있으며최근들어시퀀싱기술의발달로이나 연구가증가하는것으로분석되었다그림 [ 그림 2] 돼지연구논문에서항생제, 생균제, 박테리오파지, 미생물군집관련성 - 6 -
년부터 년까지 키워드로검색된 편의논문을 대상으로키워드분석을실시한결과 자돈및 이유와관련된논문이각각 편 편 인데반해 성체와관련된논문은겨우편 에 불과한것으로조사되었다 따라서 양돈생균제연구분야는주로이유시기전후의 자돈에대한연구가주로이루어지고있음을알수있었다 또한 병원균에 대한연구논문이 편 항균성관련연구논문이 편 으로 돼지의병원성미생물제어가중요한테마로연구되고있음을알수있었다 검색된 편의돼지생균제연구논문에서언급된주요미생물그룹중 는 편 는 편 는 편 은 는 편 는 편 는 편 는 편 는 편 으로 에대한연구가가장많이다루어지고있었다 이는실제로 축산분야에서 가많이사용되고있으며 와 는적게사용되는 것과비슷한경향이라고볼수있다 중에는 편 이포함되며이들을제외하더라도병원성 에대한연구가돼지연구 분야에서상당히중요하게취급되는것으로판단된다 박테리아의경우종 수준에서 연구가많이진행되고있는미생물을위주로조사 하였다표 에포함된 종에 대하여조사한결과 편의논문중 종의 가조사되었고이중에서도 등의연구가활발히진행되고있는것으로나타났다 Bacterial Species [ 표 4 ] 돼지생균제관련논문 356편에서언급된 Bacteria 종류 논문( 편) 비중 (%) Escherichia coli 74 20.79 Enterococcus faecium 39 10.96 Lactobacillus plantarum 26 7.3 Lactobacillus rhamnosus 21 5.9 Lactobacillus reuteri 20 5.62 Lactobacillus salivarius 19 5.34 Bacillus cereus 14 3.93 Lactobacillus acidophilus 14 3.93 Bacillus subtilis 13 3.65 Lactobacillus casei 13 3.65 Salmonella enterica 13 3.65 Lactobacillus amylovorus 10 2.81-7 -
검색된편의돼지생균제연구논문에서빈도수가높은단어와가축생산성관련단어를모아개의을선택하여키워드존재여부에따라을실시하였으며그결과총개의가관찰되었다그림 [ 그림 3] 돼지생균제연구논문에나타난키워드연관성분석 가장빈도수가높은영역의 에대하여다음같이해석할수있다 양돈 사료첨가제 중생균제 는장관 에서 면역 과병원균감염 과관련된연구에많이 활용되고있다 유산균 중하나인 는인간 을포함한 여러동물에서연구되고 있으며상용제품으로도활용되고있고 주로 분변 에서분리 되며유전자 연구도활발히진행되고있다 사료 에서섭취량 이체중 증가로이어질때이를 성장성적 이좋다고이야기하는데 이런연구는주로 바실러스 연구에서많이이루어지는것으로추정된다 이유자돈 은 다양한분야의연구테마와연결되며 외에도 미생물이이유자돈연구와관련이있는것으로 - 8 -
추정되고있다 장내미생물군집 분석을위해소화장관 에대한연구가최근많이이루어지고있으며 이유자돈에서는 염증 면역물질 설사 관련연구를통해 대장균 과의연관성이평가되고있다 편의돼지생균제연구논문에서 개의 의빈도수를 이용하여 를그려보았다그림 돼지연구에서핵심이되는 단어들을살펴보면 실제양돈농가에서관심을가지는개념들이연결되어있는 것을알수있다 예를들어 양돈농가에서는자돈 에게사료 첨가제 를사용하고있으며그중에서주로 로구성된 생균제 를급여를통해감염 성장관 질병을예방하는사양관리방법을적용하고있다 [ 그림 4] 돼지생균제연구논문에나타난키워드들의 Word Cloud 생균제분야에서도유전체연구가활발히진행되고있다최근에시퀀싱기술이발전함에따라단순히미생물의동정이나특성파악을떠나우수한균과그렇지않은균의유전체적차이점을규명함으로써미생물의유전적특성을파악하는연구가증가하는추세에있다그림년부터년까지연구된생균제연구논문중에서약편에해당되는연구가유전체관련연구였다이와더불어에등록된미생물과의수도점차증가하는추세에있다유전체연구를통해앞으로유용한특성과연관성이있는유전자를확보한다면우수한미생물을신속하게검출할수있을것으로판단된다 - 9 -
[ 그림 5] 생균제연구논문중 Genome 연구경향 다. 기술적시사점 앞서분석된연구동향분석결과 여전히양돈농가에서는자돈관리의 중요성이높은것으로나타났다특히대장균살모넬라바이러스와같은 감염성질병에노출된자돈을얼마나잘관리하느냐에따라양돈농장의 생산성과수익에큰영향을미친다는것을알수있다 이번분석에서주목할 점은과가양돈 분야에서많은관심을받고있다는점이다 이들은사료공정서에도등록되어 있는생균제미생물로서향후이러한종을이용한생균제를양돈분야에서 활용하는연구가앞으로도활발히진행될것으로보인다 4. 향후추진방향 단순히체중을늘려생산성을높이는연구를떠나서이제는동물복지에도관심을가질필요가있다최근장내미생물이에미치는영향을보고하는연구들이점차증가하고있으며특히생균제와의관계를규명하는연구도점점늘어나고있어앞으로는가축의스트레스를저감할수있는생균제개발을통해농가의생산성증진과축산물품질개선이가능할것으로보인다또한발전하고있는유전체분석기술을이용하여제품에사용된의정확한동정분류뿐만아니라임상연구를통한과학적인증거를토대로효능및안전성을확보하여향후강화되고있는세계적규제에대응해야할것이다 - 10 -