천연사료 첨가제로서 계피의 효능과 효과

강력한 항균, 항염증 효과, 항산화효과 발휘하는 다양한 파이토케미컬 포함

계피오일, 소화 능력 향상시키고 장의 온전성에 영향 줘 영양소 흡수 개선

계피, 가금류 회장과 맹장에서 대장균 억제하고 락토바실러스 성장은 촉진

김명진 CTO

(주)에스씨아이

전 세계적으로 육류 제품 수요는 지속적인 증가 추세에 있다. 닭고기는 가장 많이 소비되는 고기로서 2020년 기준 생산량이 약 1억 3천7백만 톤에 달했다.

가금류 산업이 동물성 단백질 소비와 인간의 영양에 크게 기여하고 있는 것이다. 이는 품종 개발 및 사육 기술 발달과 깊은 관계가 있다고 볼 수 있다. 생산성을 높이기 위한 가금 사육 기술 또한 상당한 개선이 이뤄져 온 것이다.

기존에는 항생제(성장촉진제)가 병원성 세균을 억제하고 질병을 치료하기 위한 목적으로 빈번하게 사용되어 왔다. 그러나 항생제의 오남용으로 인해 초래될 수 있는 문제점을 소비자가 점차 인식하면서 가금류 생산에 대한 항생제 사용이 점차 제한되고 있다. 이와 같은 상황들로 인하여 관련 업계 연구자들은 이를 대체하기 위한 대안을 모색하기 시작했다.

다양한 식물유래 사료첨가제가 항생제의 대안으로 등장했으며 실제로 축산산업에서 긍정적 효과를 발휘하고 있다. 천연 식물 추출물 유래의 항산화제는 육류의 품질 유지 및 유통기한 연장에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 뿐만 아니라 식물추출물은 기호성증진, 소화효소 분비 촉진, 항산화효과, 항균효과, 항바이러스효과가 있는 것으로 밝혀졌다.

허브와 향신료에서 얻은 식물유래성분(파이토케미컬) 이 큰 관심을 끌고 있는 이유이다. 식물추출물은 항생제와 달리 무독성에 화학적 잔류물이 없어 축산 산업에 적용하기가 매우 용이한 장점이 있다. 식물은 인류의 중요한 식량자원으로써 오랜 시간 함께 해왔으며 지구상의 약 25~50만여 종이 존재하는 것으로 예측하고 있다.

이들 중 매우 소수만이 식품이나 기능성 물질 원료로 이용된다고 알려져 있다. 식물 추출물은 식물의 잎이나 꽃, 줄기 또는 뿌리에 축적되어 있는 생리활성물질을 의미한다. 이들 물질은 곤충이나 동물 그리고 미생물로부터 자신을 보호하기 위해 합성되는 물질을 포함하며 인류는 이와 같은 물질을 수천년 전부터 사용해 왔다. 식물 추출물의 효능을 이미 알고 이용한 것이다.

계피는 녹나무 속에 속하는 생달나무의 껍질로서 가루상태나 오일로 만들어 향신료나 약재로 사용하고 있다. 계피는 인도네시아, 스리랑카, 중국, 인도, 베트남 등지에서 재배되며 연간 생산량은 약 23만 톤으로 추정된다. 파이토케미컬(식물유래성분)은 건강에 도움을 주는 생리활성을 가지고 있는 식물성 화학물질로서 추출물에서 보통 소량으로 발견된다. 파이토케미컬은 그 구조에 따라 그룹으로 구분될 수 있는데 페놀화합물, 피토스테롤, 피토에트로겐, 사포닌, 테르페노이드, 효소억제제 등이 그 예이다.

이들 파이토케미컬 성분들은 높은 항산화 효과를 가지고 있다. 계피는 다양한 생물학적 화학물질로 구성되어 있다. 계피에는 휘발성오일, 플라보노이드, 커큐미노이드, 쿠마린, 탄닌, 알칼로이드, 잔톤, 테르페노이드, 페놀 및 항산화 물질, 항균물질, 항염증물질과 같은 기타 화합물 등이 포함되어 있는 것으로 알려져 있다.

현대의 진보된 분석 기술은 다양한 식물 추출물로부터 개별 화합물의 특성화, 식별, 정제 및 정량화와 잠재적 생리활성 연구를 가능하게 했다. 계피알데하이드는 계피오일을 구성하는 주요 성분으로 오일의 55~78%를 차지하고 있다.

가금류의 장 내 환경 시스템은 독소 제거 및 병원성 미생물의 침입을 차단하는데 매우 중요하다. 가금류의 위장관은 복잡한 미생물 생태계를 가지고 있으며 그 기능에 따라 구획으로 나눠져 중요한 생리학적 역할을 수행한다. 위장관은 500~1000여 종의 다양한 박테리아와 100조 개의 세포로 구성되어 있다.

가금류의 장 내 환경에는 박테리아, 원생생물, 균류가 다양한 비율로 존재한다. 사료성분은 물론 첨가제, 유전적 특징, 환경스트레스 등을 포함한 다양한 요인들이 장내 미생물 생태계에 영향을 미친다. 장상피는 미생물의 침입을 막기 위해 세포들 사이에 밀접한 결합 구조를 가지고 있으며 세포 신호 전달에 참여한다. 많은 연구에서 점막과 병원성 미생물(또는 독소) 사이의 상호작용이 산화적 스트레스를 유발하고, 이는 세포 간 결합 구조를 파괴하고 장상피를 약화시킨다고 보고했다.

결과적으로 병원성미생물에 감염된 가금류는 소화 및 장내 영양소 흡수가 감소하여 성장이 저해될 것이다. 항산화제를 사용하면 활성산소를 줄이고 건강한 장상피 구조를 유지하는데 도움을 준다. 계피는 강력한 항균 및 항염증 효과, 항산화효과를 발휘하는 다양한 파이토케미컬을 포함하고 있다. 계피는 미국 FDA에서 가금류 사료에 사용이 가능하도록 승인된 원료 중 하나이다.

2000년부터 면역력, 신진대사, 성장능력, 육질을 향상시키기 위해 에센셜오일, 계피알데하이드, 페놀화합물 등을 포함한 화합물이 가금사료에 사용되어왔다. 육계 관련 연구에서 다양한 미생물에 대한 항균 활성과 항산화 활성이 계피 및 계피오일을 포함하는 사료에서 관찰되었다. 특히 계피오일의 주성분인 계피알데하이드는 항산화활성 및 진통 효과가 있는 것으로 알려졌다.

그림 1. 가금류 장 건강에 대한 계피의 효과

영양분 소화에 있어서 계피의 효능

육계 사육 시, 사료 이용률이 높아지면 사료효율은 물론 증체량과 건강을 개선시킬 수 있다. 장내 미생물 환경의 안정화와 소화 효소 분비촉진은 사료 이용률을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 신지대사 및 소화와 관련된 성장저해요소를 처리하는 데에도 주도적 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다.

계피 오일이 소화효소 분비에 미치는 영향은 이미 많은 가금류 연구에서 밝혀졌다. 연구에 따르면 계피오일은 소화효소 분비에 긍정적 영향을 미침으로써 소화 능력을 향상시킬 뿐만 아니라 장의 구조적형태 및 온전성에 긍정적 영향을 줌으로써 영양소 흡수를 개선시킨다고 했다. 육계 사료에 계피오일을 공급하였을 경우 장 융모 높이를 증가시킨 연구 결과가 있다. 융모 높이가 커지면 점막 소화효소 활성이 커지는 것을 의미한다.

또한 계피오일은 수소 공여체로 작용하며 활성산소를 제거하는 능력을 가지고 있다. 활성산소는 장벽 및 융모 손상을 일으킬 수 있기 때문에 항산화 효과는 장 건강 유지에 매우 중요하다. 계피알데하이드는 소화 자극제로 손꼽힌다.

연구에 의하면 계피오일을 급여한 육계 그룹에서 위내 염산 및 펩신 분비가 증가됨 관찰하였고 결과적으로 단백질 소화가 개선됨을 확인했다. 계피알데하이드가 어떻게 가금류의 장내 소화력을 향상시키는지에 대한 정확한 메커니즘은 알려져 있지 않기 때문에 계속적인 연구가 필요하다고 본다.

장내 미생물 환경에 대한 계피의 효과

가금류의 건강과 성장 개선은 식이 전략을 통해 장내 미생물군과 그 기능을 조절함으로써 얻어질 수 있다. 사료에 포함된 계피는 장내 미생물 유지 및 소화 기능 향상에 기여할 수 있다. 계피를 급여한 육계 그룹은 대조군에 비해 병원성 세균을 줄인 반면 유익균의 성장은 촉진하였다는 보고가 있다.

그들은 계피가 가금류의 회장과 맹장에서 Campylobacer와 대장균은 억제한 반면 락토바실러스의 성장은 촉진시킨다는 것을 발견하였다. 계피의 생리활성물질은 Enterococcus faecalis, Vibrio parahaemolyticus, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella spp. Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus epidermis, Staphylococcus aureus and E. coli에 대해 항균활성이 있는 것으로 알려져 있다. 계피알데하이드, 카바크롤, 티몰 등을 포함하고 있는 계피 오일은 항산화효과는 물론 살모넬라와 대장균에 대한 강력한 항균활성을 보인다.

연구에 따르면 계피알데하이드, 카바크롤을 급여한 육계의 장내 유산균수는 대조군보다 높은 반면 곰팡이, 클로스트리디움 퍼프린겐스 및 대장균 수는 감소했다고 보고했다. 계피오일은 다른 에센셜오일보다 대장균 및 살모넬라에 대한 항균효과가 큰 것으로 알려져 있다.

계피가 가지고 있는 가장 풍부한 생리활성물질은 계피알데하이드, 유제놀, 카바크롤, 탄닌, 기타 폴리페놀화합물이며 이들 성분들은 항산화활성, 항균활성, 항염증활성을 가지고 있다. 이와 같은 특징으로 인하여 현재 많은 식물유래 물질들이 가금류의 성장 및 면역개선을 위한 사료 첨가제로 사용되고 있다. 병원성 진균류에 대한 계피오일의 최소저해농도는 125~500ppm인 반면, 병원성 세균에 대한 최소저해농도는 31.25~62.50ppm인 것으로 알려졌다.

계피오일은 특정 조건에서 동물의 스트레스를 줄이고 면역시스템을 자극하여 장 건강 및 성장을 개선하는데 도움이 될 수 있을 것으로 보고되었다. 계피오일은 콕시듐증 예방에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

항생제 사용이 제한된 이후로 성장 능력 및 건강개선을 목적으로 식물유래 추출물의 이용이 점차 증가되고 있다. 식물추출물은 화학적 합성물질 및 항생제 사용 없이 가축의 생산성을 증진시키기 위한 대안으로 충분한 가능성이 있다고 판단한다. 식물추출물이 동물의 소화 증진뿐만 아니라 다양한 생리학적 기능에 긍정적 영향을 주기 때문이다.

식물추출물의 이점은 천연물질이라는 점과 사용 시 부작용이 거의 없고 친환경적이며 저항성 균주 문제가 비교적 덜하다는 장점이 있다. 그러나 그 이용률을 높이기 위해서는 해결해야 할 과제가 아직 많이 존재한다. 우선 효과가 균일하게 나타나지 않는다는 점, 복잡한 성분 구성으로 인하여 제품의 표준화가 어려운 점 그리고 작용 모드가 불확실하다는 점이 앞으로 해결해야 할 과제로 여겨진다.

게다가 같은 식물이라도 재배 환경에 따라 그 성분이 달라지는 것 역시 식물추출물의 사용을 어렵게 하는 이유 중의 하나일 것으로 판단된다. 앞서 언급된 계피의 효과를 보면 축산산업에 적용할 수 있는 잠재적 가치가 충분하다고 본다. 유효성분을 효율적으로 추출하여 효과를 증대시키고 가격 경쟁력을 확보한다면 농장에서의 이용률은 분명 높아질 것으로 판단한다.