유즙의 합성과 분비 2010. 2. 17 상지대학교 동물생명자원학부 교수 김 동 균.

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1 유즙의 합성과 분비 상지대학교 동물생명자원학부 교수 김 동 균

2 Contents 낙농의 개념/ 낙농학의 학문영역 동물의 유방, 유즙의 특성, 젖소의 능력 유즙합성의 원리(생태적 이해)
젖소의 유방-생성과 발육, 구조적 특징 유선포(우유 생합성공장) 의 기능 유즙합성과 체내분비 유즙의 방출(유하의 원리) 우유의 수확(착유기의 발전현황)

3 Concept of Dairy Farm Management
Equipment Land Dairy Cattle Housing Feed Capital investment Man Power Service Product Milk Calf Culled Animal Human Welfare Management Final Goal Market

4 Scientific Back Ground of Dairy Cattle Production
Milk Processing Milk Science Microbiology of Milk Milk Plant Engineering Dairy Science Dairy Cattle Production Genetics of Dairy Cattle(+Judging of Cattle) Reproduction of Dairy Cattle(+Physiology of Lactation) Feeding and Management of Dairy Cattle - Nutritional physiology(Ruminant Nutrition) - Feedstuffs : Forage Production / Grain Production Forage Conservation(Hay, Silage…) Feed processing & Utilization Technology - Cattle Management(Handling & Care) - Feeding Technology / Disease Control & Hygine Farm Machinery(+Housing and Facilities) Environmental Management(+Animal Waste Utilization Farm Management(Economy, Marketing…)

5 유즙합성의 원리 생태계 물질구성의 원리 원소⇒ 분자 ⇒ 세포원형질 ⇒ 세포 ⇒ 조직 ⇒ 기관 ⇒ 계 ⇒ 생명체
지구생명체의 근원 : 태양에너지+대기+수분+토양무기물 생태계의 에너지 순환원리 : 에너지생산자와 소비자의 관계 사료영양소의 유형과 특성 : 동,식물 영양소 교환의 동질성 우유의 영양소는 목초, 사료곡물로 부터…. 식물영양소 ☞ 젖소의 대사생리(그림1,2) ☞ 혈액 ☞ 우유

6 그림1. 젖소의 에너지 이용과정

7 그림2. 젖소의 단백질 이용과정

8 젖소의 영양대사 요약 대부분의 탄수화물은 포도당으로 분해된 후 휘발성지방산(VFAs)으로 분해되며, 지방 역시 휘발성지방산까지 분해된다. 농후사료로부터 유래하는 propionic acid는 포도당으로 재합성된 후 체지방 및 유당의 원료로 이용된다. 조사료에서 유래하는 acetic, butyric acid는 혈액의 중성지방과 함께 유지방합성의 원료로 이용된다. 사료단백질과 비단백태질소(NPN)은 제1위에서 암모니아까지 분해된 후 위벽-간-타액-제1위의 경로로 순환 이용되면서 미생물 단백질을 형성하고 위에서 분해되지 않은 단백질과 미생물단백질은 제4위 이하 의 장관에서 아미노산으로 분해되어 흡수된다. 혈중 아미노산은 유단백질의 원료로 이용된다. 우유 1kg을 생산하려면 300~500kg의 혈액이 유방을 통과해야 한다.

9 젖소의 유방 젖소는 인류의 유모이다. 우유는 어린 포유류에게 가장 안전하고 완전한 식품이다.
유즙에는 성장 발육에 필요한 모든 영양분이 균형있게 함유되어 있다(단, 철분의 함량은 결핍되어 있음). 젖소의 유방은 수정후 35일(태아연령)부터 발육한다. 유방의 발육은 출생-성성숙기-임신기를 거쳐 단계적으로 발육하며 유즙분비능력은 첫 임신말기에야 완성된다. 젖소의 유방은 4개의 분방으로 이루어졌고 전,후 유방의 우유생산능력은 40:60이다. 각 분방은 막으로 격리되어 있다(유방염 분방치료 가능). 고능력우의 유방 무게는 최대 120kg(유즙충만시)이다.

10 표1. 동물의 유방 수 동물종 유방수 Cattle 2쌍 Cat 4쌍 Dog 4-6쌍 Goat 1쌍 Guinea pig
Horse Rabbit 3-5쌍 Rat 6쌍 Sheep Swine 4-9쌍

11 표2. 각종 동물의 유즙성분 Cow Goat Human Sheep Mare Pig ass Water Fat Lactose
87.70 86.0 88.2 81.3 89.9 81.9 90.1 Fat 3.61 4.6 3.3 6.9 1.2 6.8 1.3 Lactose 4.65 4.2 5.2 5.5 6.5 Protein 3.29 4.4 1.5 5.6 1.8 5.1 1.6 ash 0.75 0.8 0.2 1.0 0.3 0.7 0.5

12 표3. 젖소 품종별 유즙조성 Breed Fat Protein Lactose Ash Total Solids SNF
(%) Ayrshire 4.1 3.6 4.7 0.7 13.1 8.52 Brown swiss 4.0 5.0 13.3 8.99 Guernsey 3.8 4.9 14.4 9.01 Holstein 3.7 3.1 12.4 8.45 jersey 5.1 3.9 14.6 9.21

13 표4. 초유의 영양성분 영양성분 함량(%) Moisture Total solids Ash Fat Lactose protein
76.1 Total solids 23.9 Ash 1.11 Fat 6.7 Lactose 2.7 protein 14.0

14 그림3. 유방의 단면조직

15 그림4. 유선포(Alveoli)의 구조 - 유선포는 유즙을 합성하는 세포덩어리이며, 공처럼 둥근 형태이다. - 한 덩어리의 크기는 유즙이 충만되어 있을 때 직경이 0.1~0.3mm정도이며 1입방인치 당 약 1백만개의 밀도로 존재한다. - 유선포의 집단을 유선엽이라 하고, 이것은 소엽-대엽으로 이어진다. - 모든 유선포는 유관(milk duct)로 연결되어 유조(cistern)로 이어진다.

16 유즙의 합성과 체내분비 젖소의 영양소 합성능력 유선세포의 구조와 기능
- 젖소는 영양소를 배출하는 가장 탁월한 생물체임 - 평균능력우는 연간 육우 2.5두 분의 영양소를 생산함(그림5) ( 고능력우는 3.5~4두 분에 달하는 우유영양소를 합성함) 유선세포의 구조와 기능 - 유선포를 둘러싼 세포이며 근육막과 모세혈관으로 싸여있음(그림6) - 모세혈관이 전달하는 영양분을 변형시켜 유즙 합성 유지방의 합성과 분비과정 - 세포내에서 합성된 유지방은 유선포강으로 방출됨(그림7) 유즙의 원료와 합성결과물 - 그림8 설명 참조

17 그림5. 보통의 젖소 한마리가 1년중 생산하는 영양소 (고능력우는 육우 3.5두분을 생산)

18 그림6. 유즙분비세포(우유생산공장)의 구조

19 그림7. 유지방의 합성과 방출

20 그림8. 유즙의 원료와 합성된 유즙성분

21 유즙의 방출(milk let-down) 8천년전 이집트 벽화에 송아지를 앞에 매어놓고 착유하는 장면이 있음.
유선포강에 유즙이 충만되면 중력에 의하여 유선포가 꺾임☞ 유즙이 흐르는 것을 차단(그림9) 유즙의 방출원리(유방자극의 전달과정, 그림10) : 맛사지(송아지 혀 등)⇒ 시상하부 ⇒ 뇌수체후엽(oxytocin 분비) ⇒ 혈관계 ⇒ 유방조직 ⇒ 유선상피세포 모세혈관 ⇒ 근육수축(동시다발) ⇒ 유선포의 유즙이 유선관으로 방출 ⇒ 유조(milk cistern) ⇒ 체외 ※ 자극 후 30초~1분 후 근육수축호르몬(oxytocin)이 유선포에 도달함 비유지속성 : 비유절정기 이후 매월 10%감소(그림11)

22 그림9. 유선포와 유선관의 구조

23 그림7. 유선조직과 내분비체계 그림10. 유선조직과 내분비체계

24 그림11. 품종별 비유곡선

25 우유의 수확(Milk harvesting)
우유를 수확하는 작업을 착유(milking)라고 번역하여 사용하고 있음(일본번역) 그림12와 같은 3가지 방식이 있음 기계착유의 원리는 송아지의 포유동작에 근거함(그림13) ☞ 진공을 반복적으로 발생시켜 음압을 생성하여 인출함 최초의 진공착유기는 1865년 Colvin이 고안함 이후 착유기계가 다양하게 발전되어 왔음 bucket milker ⇒ pipeline system ⇒ parlour system(herringbone, tandem, rotary type) ⇒ robot milking system 최근의 착유설비들은 종합경영기능을 구비함

26 그림12. 유즙수확의 세가지 방법

27 그림13. 기계착유의 원리

28 로봇 착유시스템 네델란드에서 최초로 완성형 로봇착유기가 개발된 이래 전 세계에 약 4,000기가 설치되어 있으며, 대당 가격은 3억5천만~5억원 수준임 자동착유는 물론 유질검사, 체중측정, 발정식별, 질병발생여부, 사료섭 취량 점검, 행동관찰 등 다양한 점검기능을 지니고 있으며, 모든 기록이 컴퓨터에 자동 입력되어 분석 평가된 결과를 제시할 수 있고 원격제어 가 가능하도록 설계됨

29 Thank You !