NASEM 2021 젖소 에너지 지침
Michael VandeHaar, 미시간 주립대학교
NASEM 2021 에너지 시스템 개요
NASEM 2021은 젖소 에너지 평가의 정확성을 높여 정밀 영양 관리를 위한 혁신적인 프레임워크를 제공한다.
정밀 사료 에너지 계산
사료의 화학적 성분(분획)별 소화율 모델을 적용
소화 에너지(DE)를 대사 에너지(ME)로 전환하는 과정 개선
보다 정확한 에너지 공급량을 산출
개체별 동적 요구량 설정
젖소의 유지, 성장, 임신, 그리고 유생산에 필요한 에너지 요구량을 세분화
체중과 활동 수준을 반영하여 개체별로 변화하는 요구량을 정밀하게 산정
실시간 에너지 균형 분석
공급된 에너지와 요구량의 차이를 분석하여 에너지 균형 상태를 실시간으로 파악
사료 배합의 효과를 즉시 평가하고 영양 전략을 최적화
사료 효율 및 지속 가능성 평가
새로운 모델을 통해 사료 효율(Feed Efficiency) 및 영양소 분할(Nutrient Partitioning)에 대한 이해를 높임
생산성 향상과 환경적 지속 가능성을 고려한 사양 관리에 중요
에너지를 위한 사료 배합의 균형
옥수수 가루
~1.98 Mcal NEL/kg
알팔파 건초
~1.43 Mcal NEL/kg
콩 껍질
~1.65 Mcal NEL/kg
사료 배합의 첫 단계는 우유 생산과 유지를 위한 소의 에너지 요구량을 충족시키기 위해 사료를 혼합
단일 사료에 대해 NEL(젖소용 순에너지, Net Energy for Lactation) 값을 고정적으로 할당하는 것은 불가능
사료와 영양소는 서로 상호 작용하여 소화, 섭취 및 영양소 분배에 영향을 미침
사료 에너지 가치를 결정하는 요인
우유 생산 또는 성장에 사용 가능한 에너지는 여러 요인에 따라 달라진다:
유기물 분획
- 지질
- 단백질
- 탄수화물: NDF, 전분, 당, 수용성 섬유
- 기타 유기물(OM): 유기산, 왁스
에너지 손실
- 분변 손실(Fecal loss): 소화되지 않은 유기물(OM), 내인성 물질
- 가스 손실(Gas loss): 메탄(Mthane)
- 요 손실(Urinary loss): 요소(Urea)
- 열 손실(Heat loss): 대사과정에서 발생하는 불가피한 에너지 손실
전통적인 에너지 체계
영양소 분류별 에너지 흐름
소화율은 사료 간 변동의 주된 이유다.
NRC 2001 에너지 체계
에너지 공급의 주요 변경 사항
사료 구성 요소
전분과 잔류 유기물 (ROM)이 비섬유성 탄수화물을 대체
기본 소화율
유지 수준 대신 체중(BW)의 3.5%로 26% 전분 식단을 섭취하는 소 기준
소화율 조정
섭취량/체중(BW) 및 전분 함량을 기반으로 하며, NDF와 전분에만 적용
ME/DE 계산
DE 농도 대신 예측된 요 에너지 및 메탄에 따라 달라짐
NE/ME 비율
0.61-0.63에서 0.66으로 증가
에너지 요구량의 주요 변화
유지 에너지 증가
유지 NE가 대사 체중(metabolic BW) 단위당 0.10으로 25% 증가
체중 증가 분할
골격 성장(frame growth)과 신체 상태 변화(body condition change)로 분리되어 구체적으로 수정됨
위 내용물 충만
골격 성장의 18%를 차지하지만 신체 상태 변화에 따라 변하지 않음
잔류 유기물(ROM) 이해
NFC 대 ROM
NFC (Nonfiber carbohydrate, 비섬유성 탄수화물) = NDF, 단백질 또는 지질이 아닌 OM (유기물)
ROM (Residual OM, 잔류 유기물) = NDF, 전분, 단백질 또는 지질이 아닌 OM (유기물)
본질적으로 비전분 비섬유성 탄수화물이며, 여기에는 당류, 글리세롤, TG의 글리세롤, 가용성 섬유소, 유기산, 왁스 및 측정 오차가 포함된다.
전분 + ROM의 장점
- 전분은 오늘날 대부분의 사료 실험실에서 일상적으로 측정된다.
- 전분 소화율에 대한 대규모 데이터베이스를 사용할 수 있다.
- 전분은 보통 NFC의 절반 이상을 차지하여 정확도를 향상시킨다.
- ROM은 더 작아서(NFC 35-45% 대비 8-24%), 불확실성을 줄여준다.
NDF 소화율 추정: 두 가지 사용자 옵션
옵션 1: 리그닌 기반
NRC 2001과 동일한 접근 방식이며, 리그닌 함량을 사용하여 소화율을 예측한다.
옵션 2: IVNDFD
실제 값 대신 방정식을 사용한다. 48시간 값이 사용됩니다 (30시간 값보다 적합도가 높음). 사료 라이브러리에는 대부분의 사료에 대한 값이 있지만, 실제 분석을 강력히 권장한다. 사용자는 조사료에 대해서만 IVNDFD를 선택하거나 모든 사료에 대해 선택할 수 있다.
소화율 할인: NRC 2001 대 NASEM 2021
NRC 2001
- 기준: 유지 상태의 소
- TDN1X 및 섭취량을 기반으로 할인 적용
- DE1X에 적용됨
NASEM 2021
- 기준: 체중의 3.5% DMI/BW로 26% 전분 사료를 섭취하는 소
- 전분 및 섭취량을 기반으로 할인 적용
- NDF 및 전분에만 적용됨
NDF 소화율
3.5% DMI/BW로부터 단위 편차당 1.1%, 26% 전분으로부터 단위 편차당 0.59%씩 변동
전분 소화율
3.5% DMI/BW로부터 단위 편차당 1%씩 변동
섭취량 및 전분 변화에 따른 NDF 소화율
핵심 공식: NDFD = 기준값 - 0.59 x Starch%DM
다양한 DMI 및 사료 전분 수준에서의 NDF 소화
기본 조건에서 NDF 소화율이 48%인 사료의 예시:
소화율 시스템 비교
NRC 2001 접근법
소화율 감소(Discount)는 유지 섭취량부터 사료의 가소화 에너지(DE)에 적용된다. DEp = DE1X x discount 이며, 여기서 Discount = 1 – intake x (0.18 - 10.3/TDN1X) 이다. TDN1X가 64%인 경우, discount = 1 – 0.02 x intake 입니다. TDN1X가 74%인 경우, discount = 1 – 0.04 x intake 이다.
시사점: 전분, 고소화성 섬유소 및 단백질은 섭취량이 높을수록 소화율을 저하시킨다.
NASEM 2021 접근법
소화율 감소(Discount)는 체중(BW)의 3.5%에 해당하는 건물섭취량(DMI)부터 섬유소와 전분에만 적용된다. NDFD = 기본 NDFD - 0.59 x 전분%DM - 1.1 x DMI%BW. StarchD = 기본 StarchD – 1.0 x DMI%BW.
시사점: 오직 전분만이 섭취량이 높을수록 소화율을 저하시키며, 이는 NDF 소화에만 영향을 미친다.
전분(Starch)을 섬유질(Fiber)로 대체했을 때 사료 DE에 미치는 영향
분석 결과, 전분을 조사료 NDF와 비조사료 NDF로 대체할 때 NDFD 및 DMI 수준에 따라 다른 효과가 나타난다.
사료 ME 값 추정
NRC 2001
ME/DEp = 1.01DEp – 0.45 + 0.0046(EE-3)
결과: 0.85 ~ 0.88
NASEM 2021
ME = DE 빼기 메탄 빼기 소변 에너지
메탄: CH4 = 1.23 x DMI - 0.145 x FA + 0.171 x dNDF (MJ/d)
소변 에너지: 추정된 소변 N x 14.3 kcal/g N
유지 요구량 업데이트
Flatt et al., 1965
유지용 NE = 0.073 x MBW
NRC 2001
유지용 NEL = 0.08 x MBW (0.073에 활동량 10% 허용치 추가)
NASEM 2021
유지용 NEL = 0.10 x MBW
유지용 NE는 BW0.75 (대사체중; MBW)에 비례한다. Moraes et al., 2015는 Beltsville에서 측정된 겉보기 유지 요구량이 측정 연대에 따라 증가했음을 발견했다.
체중 변화: 골격 대 비축분
골격 증가
진정한 구조적 성장으로, 동물이 성숙함에 따라 체조직 및 위 내용물의 정상적인 증가를 포함하며, 체 상태 지수(BCS)가 약 3이고 임신하지 않은 상태를 가정한다. 소의 위 내용물 채움은 18%이다.
비축분
대부분 지방 조직이며, 영양 부족 또는 과잉 시기에 손실되거나 얻어진다. 체 상태 지수(BCS)의 변화로 관찰된다. 비축분은 모든 신체 조직을 의미한다.
chapter 2