1. 사료에 침투한 미세플라스틱, 이대로 괜찮을까
2. 소똥으로 포장지 만드는 방법
3. 사료 섭취 조절에 대한 새로운 이론

미세플라스틱이 축산 분야에서도 중대한 영향을 미치는 오염 물질로 떠오르고 있어요. 5mm 이하의 작은 플라스틱 조각인 미세플라스틱은 가정이나 산업에서 사용한 플라스틱 제품이 마모되거나 장기간 자연에 방치・분해되어 발생해요. 발생한 미세플라스틱은 하수, 담수, 토양 등으로 배출되어 바다로 유입되는데요. 그러면 미세플라스틱은 플라스틱 첨가 물질 등을 함유한 채로 식물, 물고기 등 생물의 체내로 이동하게 돼요.

특히 식물은 오염된 토양에서 미세플라스틱을 흡수해 체내에 축적할 수 있어 축산 분야에서는 사료 오염도 점점 심화되고 있어요. 반추동물 사료에서 미세플라스틱이 검출되는 경우도 종종 찾아볼 수 있고요. 그렇다면 미세플라스틱은 반추동물 소화와 관련해 어떤 영향을 미칠까요? 이탈리아의 한 연구팀이 미세플라스틱의 종류에 따라 반추위 발효와 농후사료 소화율에 미치는 영향을 조사해봤다고 해요.

연구팀은 농후사료에 각각 다른 농도의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리아마이드(PA) 미세플라스틱을 첨가해 어린 양의 반추위액에 in vitro로 일정 시간 배양해봤어요. 그 결과, 미세플라스틱으로 오염된 사료는 반추위 발효를 유의하게 방해했으며, 사료 분해율은 감소시키고 가스 생성량을 증가시켰다고 해요. 그 예로 발효 속도도 증가를 들 수 있는데요. 반추위 내 미생물이 사료를 너무 빠르게 분해하면 pH가 하락하면서 과산증 등의 소화장애가 나타날 수 있거든요.

미세플라스틱은 또한 미생물 활동도 방해해 반추위에서의 미생물단백질 합성(질소대사)을 방해하고, 반추위 내 원생동물 수를 감소시키고, 결국 농후사료 분해성까지 저하시켰어요. 이는 특히 LDPE 미세플라스틱에서 가장 심각했고요.

가축이 오염된 사료를 섭취하면 가축의 건강을 해치기도 하고, 나아가 우유, 고기 등의 축산물에도 미세플라스틱이 잔류할 수 있어 오염을 최대한 방지하는 것이 좋겠어요.

식물 세포벽의 구성성분인 셀룰로오스는 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 소재 중 하나인데요.  합성 소재를 만들 때 주로 사용되어 19세기 중반에는 사진 필름을 만드는 데 사용되었고, 지금은 플라스틱 랩, 수술용 마스크, 종이, 섬유, 식품, 의약품 등 아주 다양한 분야에서 셀룰로오스를 사용하고 있어요. 셀룰로오스는 유기적으로 추출될 수도 있지만 일반적으로 독성이 있는 화학물질을 이용해 합성하여 생산해요.

셀룰로오스 중에서도 식물에서 추출되는 나노셀룰로오스는 좀 특별해요. 무게가 철의 5분의 1밖에 나가지 않지만 강도는 5배나 높고, 생분해도 가능하고, 생체적 안정성이나 성형이 쉬워서 철과 플라스틱의 대체제로 각광받고 있거든요. 하지만 식물에 비해 동물성 폐기물에서 나노셀룰로오스를 추출하기는 쉽지 않았는데요.

최근 영국에서 소 분뇨에 있는 나노셀룰로오스를 추출하는 데 성공했다고 해요. 이 사례가 더욱 특별한 것은 바로 에너지를 적게 사용한다는 것인데요. 기존 추출 방법(전기방사 방식)은 설비 비용도 비싼데다가 전기를 많이 사용해 액체를 날렸어야 했고, 유독성 용매를 사용해 에너지가 많이 들었었거든요.

하지만 새로운 방식(수평 노즐 가압회전 방식)은 셀룰로오스 용액을 수평으로 눕힌 원통에 넣고, 압력을 가하면서 노즐로 물속에 뿜어내는 방식이라 에너지도 적게 들고, 기존 장비를 이 방식에 맞춰 개조하는 것도 비교적 쉽다고 해요. 셀룰로오스 용액을 물속에 짜내면 섬유처럼 굳어지는데, 점성을 조절하면 그물망, 필름 등 다양한 형태로 제조할 수 있다고.

셀룰로오스가 식물에서 소를 거쳐 똥에서 다양한 물건으로 재활용되는 게 참 신기하죠? 소똥이 재활용도 되고 농가 수익으로도 이어지면 참 좋겠어요. 💩

반추동물의 사료섭취량 조절은 어떻게 이뤄지느냐는 질문은 옛날부터 학자들의 가장 큰 궁금증이었어요. 그동안의 주류 의견은 '반추위가 가득 차면 물리적으로 먹지 못한다'는 것이 지배적이었지만, 최근 한 연구팀이 전혀 다른 주장을 펼쳤어요. 바로 사료 섭취 조절의 비밀이 '간'이라는 것이에요.

이 주장을 알아보기 전에 먼저 1999년으로 돌아가 볼게요. Pittoroff와 Kothmann은 <제5차 초식동물 영양 심포지엄>에서 비슷한 아이디어를 제시했어요. 바로 간에서의 ATP 생성이 사료섭취량  조절에 핵심적인 역할을 한다는 건데요. 하지만 당시에는 이 주장이 큰 지지를 얻지 못했어요. 그리고 25년 후, 이 연구팀은 과거의 주장을 뒷받침할 수 있는 증거들을 찾아서 새로이 논문을 냈어요.

연구팀은 이 이론을 RED 모델(Realized Energy Demand model)이라고 명명했는데요. RED 모델은 동물의 실제 에너지 요구량을 의미해요. 유전적으로 정해진 양이 아닌 동물의 생리적, 환경 상태(임신, 수유, 더위, 스트레스, 질병, 사료 성분 등)를 반영해 계산된 에너지 요구량인 것이죠. 그리고 이 요구량의 만족 여부에 따라 섭취량이 조절되는데요. 연구팀은 이 요구량의 만족 여부가 간의 에너지 대사에 달려있다고 간주해요. 쉽게 말해 간에서의 에너지(ATP) 생산이 부족하면 먹고, 충분하면 안 먹는다는 거예요.

그 근거는 첫 번째로 소가 사료 섭취를 시작하고 끝내는 것이 간에서의 탄수화물/지방 산화와 관련이 있다는 거예요. 소는 간에서 탄수화물과 지방을 산화해 에너지를 만들거든요. 공복인 상황에서 소는 탄수화물이 부족하면 지방을 태워 에너지를 만들었고, 사료 섭취 시작 직전 지방 산화가 최대치에 이르렀다고 해요.

두 번째로는 젖소에게 지방을 정맥주사 했을 때 1) 사료 섭취량이 감소하고, 2) 지방 산화가 증가하고, 3) 탄수화물 산화가 감소했다는 것이에요. 이때 총 에너지 소비량은 그대로였다고 해요. 그 말은 소가 탄수화물 대신 정맥으로 들어온 지방을 연료로 에너지를 만들었고, 이 지방대사가 사료섭취에 영향을 미쳤다는 거예요. 또한 연구팀은 탄수화물 산화와 혈당 사이에 연관성이 있다는 것도 발견했어요.

쪼니가 궁금해서 조금 더 알아봤어요. RED 모델도 결국 단위동물처럼 에너지가 부족하면 먹는다는 거 아닌가? 하는 생각이 들더라고요. 단위동물은 혈당이 떨어지면 배고픔을 느끼고, 먹고, 소장에서 영양소를 흡수하고, 뇌에서 호르몬(렙틴, 인슐린 등)으로 섭취를 조절하잖아요. 하지만 반추동물은 사료를 반추위에서 미생물이 먼저 소화하고, 에너지원이 포도당이 아닌 휘발성 지방산(VFA)이기 때문에 단위동물과는 다르게 생각해야 해요.

그래서 연구팀도 반추동물의 섭취 조절이 간의 대사(ATP 생성량)를 중심으로 조절된다는 주장을 한 것이고요. 에너지 대사를 기반으로 섭취가 조절되는 건 비슷하지만, 에너지를 만드는 연료나 피드백 방식이 다르다고 볼 수 있을 것 같아요.

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