발효 혼합사료의 저장 중 품질 변화에 대한 고찰

축우 사료는 기능 및 조성에 따라 다양하게 구분되며, 반추동물의 소화 생리와 생산성에 직접적인 영향을 미친다.

조사료(roughage)는 조섬유(crude fiber; CF) 함량이 높은 사료로 건초(hay), 생초(forage) 및 사일리지(silage) 등이 포함되며, 반추위의 정상적인 기능 유지에 필수적이다. 조사료는 저작활동과 타액 분비를 촉진하여 반추위 내 pH를 안정시키고 과산증을 예방하는 역할을 하나, 에너지와 단백질 함량이 상대적으로 낮아 과다 급여 시 생산성이 저하될 수 있다(Van Soest, 1994).

혐기적 조건에서의 사일리지 제조는 수분 함량이 높은 사료작물 및 부산물을 보존하기 위해 전 세계적으로 널리 이용되는 방법이다. 고수분 원료를 사일리지화하면 건조 과정에서 소요되는 에너지와 비용을 절감할 수 있는 장점이 있으나, 최종 품질은 원료의 건물(dry matter; DM) 함량, 수용성 탄수화물(water soluble carbohydrate; WSC) 농도 및 LAB 개체수 등에 의해 결정된다(Pahlow 등, 2003). 특히 수용성 당이 풍부하고 동형발효 LAB이 우점하면 발효 품질이 향상되며, 원료로 이형발효를 적절히 유도하면 사일리지의 호기적 안정성이 증진된다(Bueno 등, 2020).

농후사료(concentrate)는 곡류 및 곡류부산물을 주원료로 하며, 에너지와 조단백질(crude protein; CP) 함량이 높아 축우의 증체 및 유량 증가 등 생산성 향상에 효과적이다. 그러나 농후사료의 과다 급여는 과산증과 같은 대사성 질환을 유발하고, CF 부족에 따른 반추위 기능 저하를 나타낸다(Nagaraja와 Titgemeyer, 2007). 또한 국제 곡물 가격 변동에 따른 경제적 부담이 증가하는 단점이 있다. 이러한 문제 예방을 위해 일반적으로 농후사료는 제한급여하고, 조사료는 자유채식 방식으로 공급하여 반추위 기능 유지와 생산성 간의 균형을 맞춘다(RDA, 2022).

완전혼합사료(TMR)는 조사료, 농후사료, 비타민 및 미네랄 등을 영양학적 요구량에 맞춰 균형 있게 혼합한 사료이다(Schingoethe, 2017). TMR은 반추위 기능의 향상, 영양소 이용 효율 증대, 생산성 향상 등 경제적으로 유리한 장점이 있다(Dey 등, 2025). TMR은 축우의 선택섭식을 방지하여 일정한 영양소 공급을 가능하게 하며, 이는 반추위 pH를 안정화시키고 미생물 활성을 촉진한다. 그 결과 일당증체량이 증가하고, 산유량이 약 3-5% 향상되며, 사료효율도 개선된다(Li 등, 2024). 또한 TMR은 사료 낭비를 최소화하고, 지역에서 이용·가능한 부산물을 활용하여 정밀한 영양 설계가 가능하다(Ferrari 등, 2024). 하지만 전용 혼합 장비와 고도의 관리기술이 요구되며, 혼합 불량 시 성분 분리가 발생하거나 초기 투자 비용이 높다는 단점이 있다(Miller-Cushon과 DeVries, 2009). 최근에는 정밀사양 기술과 결합한 TMF의 발효 품질 연구(Trapanese 등, 2024), IoT 기반 TMF의 발효 이상을 조기에 감지하는 기술(Lovarelli 등, 2020) 등으로 TMR 시스템의 효율성을 더욱 높이기 위한 다양한 기술적 발전이 이루어지고 있다.

TMF는 TMR에 발효 공정을 접목하여 저장 기술을 활용하여 저장 기간을 연장하고, 영양소 소화율 및 호기적 안정성을 향상시키는 방법이다(Kondo 등, 2015). TMF는 혐기적 환경을 조성하여 젖산 발효를 촉진하고, 영양소를 보존하는 동시에 부패 미생물의 생장을 억제한다(Chen 등, 2014). 또한 발효 과정은 CF 및 CP를 분해하여 VFA 생성과 에너지 이용성을 증가시켜 건물섭취량(dry matter intake; DMI) 증가와 성장 향상 및 반추위 발효를 프로피온산 생성 방향으로 유도하여 메탄 발생을 감소시킨다(Cao 등, 2012). TMF는 고수분 부산물의 효율적 활용을 가능하게 하여 노동력 및 운송 효율을 높이는 장점이 있으나, 원료 및 발효 환경 조건에 따라 품질 변동이 발생할 수 있으므로, 적절한 수분 조절과 미생물 제어 등 정밀한 기술적 관리가 요구된다(Wang 등, 2020).

TMR과 TMF는 모두 영양소를 균형 있게 공급하는 혼합사료라는 공통점을 가지지만, 발효 공정의 적용 여부에 따라 저장성, 기호성, 영양소 이용성, 반추위 발효 양상 및 환경 친화성 등에 뚜렷한 차이가 있다. 두 사료의 주요 특성을 Table 1에 비교하였다.

실제 축우 농가 및 TMF 공장에서 제조되는 TMF의 DM 함량은 급여 기준(as fed basis)으로 40-65%를 유지한다. 그러나 동일한 원료 조성을 유지하면서 수분 함량의 변화만을 독립 변인으로 하여 TMF의 품질을 평가한 연구는 여전히 제한적이다. TMF의 수분함량은 물리적 성상, 발효 양상, CP 및 전분 등 주요 영양소 이용성에도 직접적인 영향을 미친다(Bueno 등, 2020).

수분 함량이 높은 TMF는 발효 과정 중 미생물 대사 활동의 촉진으로 WSC의 소비가 증가해 결과적으로 최종 산물의 당 함량은 낮아지는 경향을 보인다(Hao 등, 2015). 또한 곡류 기반 TMF에서 수분 함량의 증가는 전분 소화율을 높이는데, 이는 고수분 환경에서 단백질 분해(proteolysis)가 활발히 진행되어 전분 입자를 둘러싼 단백질 매트릭스가 약화되었기 때문이다(Benton 등, 2005).

TMF의 수분 함량 차이가 CP, WSC, 중성세제불용섬유(neutral detergent fiber; NDF) 함량 및 in vitro DM 소화율에는 영향을 미치지 않으나, 젖산, 초산 및 암모니아태 질소와 같은 발효 대사산물의 농도는 수분 함량에 비례하여 증가한다(Hao 등, 2015).

따라서, TMF의 수분 함량이 증가할수록 발효 대사산물의 축적과 CP 분해가 증가해 DM 손실이 높아진다. 그러나 40-65% DM 함량에서는 수분함량 변화가 사료의 호기적 안정성에 결정적인 저해 요인으로 작용하지 않는 것으로 판단된다.

자당, 포도당 및 과당 등의 WSC은 발효 과정에서 미생물 성장의 기질로 이용되며, 발효가 진행됨에 따라 대사산물이 축적되는 반면 WSC의 함량은 초기 대비 점차 감소한다(Rooke와 Hatfield, 2003). TMF의 WSC 함량은 발효 전 초기 WSC 농도와 발효 기간에 의해 결정되는데 이미 발효가 된 원료를 TMF 제조에 재사용하면 WSC 함량은 낮아지고, 초기 pH가 저하되어 추가적인 탄수화물 소비가 억제된다(Kondo 등, 2015). 이와 같이 사전 발효된 사료원료의 활용은 실제 산업 현장에서는 성공적으로 적용되고 있다.

TMF의 발효 대사산물은 저장 및 급여 과정에서 사료의 저장성 결정에 필수적이며, 축우의 영양소 공급, 사료섭취량 조절 및 반추위 내 대사 경로 변화를 통해 생산성에 영향을 준다(Daniel과 Nussio, 2011). TMF 발효는 주로 LAB에 의해 주도되며, 젖산이 주요 생성물로 나타난다. 이 외에도 발효 환경에 따라 VFA, 알코올, 에스테르, 알데하이드 및 케톤 등 다양한 화합물이 생성된다(Wang과 Nishino, 2013). 이러한 최종 대사산물의 조성은 사료 원료의 종류, DM 함량, 저장 온도 및 첨가제 유무에 따라 달라지며, 최적 조건에서는 높은 수준의 젖산 농도를 유지한다(Chen 등, 2014). 요소, 미네랄, 석회석 및 중탄산나트륨 등과 같은 완충제의 첨가는 사료의 완충능력 향상으로 젖산 생성을 촉진한다(Klosterman 등, 1961). 사료를 통해 섭취된 젖산은 반추위 내 메탄 생성 감소, 프로피온산 비율 증가 및 pH 안정화를 유도하여 축우의 생산성 향상에 영향을 준다(Daniel 등, 2013). 한편, 발효 개선 및 호기적 안정성 확보를 위해 LAB 및 프로피온산 등을 사용하며, 이는 DM 함량이 낮은 조건에서 효과가 높으나, 일반적인 TMF는 별도의 첨가제를 사용하지 않더라도 발효 손실이 적고 우수한 호기적 안정성을 나타내는 특징이 있다(Nishino와 Hattori, 2007). 최근 연구에서는 Lactiplantibacillus plantarum과 Lentilactobacillus buchneri의 혼합 접종이 TMF의 호기적 안정성을 24시간 이상 추가로 연장하는 것으로 보고된 바 있다(Xu 등, 2022).

TMF 발효에 관여하는 주요 미생물들은 전분 분해 효소 활성이 상대적으로 낮아 발효 과정 중 전분 함량의 감소는 나타나지 않으나(Der Bedrosian 등, 2012), 장기 저장 시에는 전분 손실이 나타난다(Miyaji 등, 2016). 그런데도 발효 과정 중 WSC 등 타 영양소의 소모율이 전분 분해율보다 높아 최종 발효 산물의 전분 농도는 초기의 TMF와 유사한 수준을 유지한다.

발효 과정이 전분 자체의 함량 변화보다는 전분 소화율을 향상시키는 것이다(Daniel 등, 2013). 이는 고수분 옥수수 사일리지에서도 유사하게 보고되며(Da Silva 등, 2019), 전분 소화율의 향상은 사료 효율 개선 및 축우의 생산성 증대와 밀접한 관련이 있다(Hibbs와 Conrad, 1976). 특히 프로라민 함량이 높은 곡류 사료에서 두드러지는데 이는 발효 과정 중 미생물 유래 단백질 분해효소 및 유기산의 작용으로 전분 입자를 견고하게 둘러싸고 있는 단백질 구조가 분해됨으로써, 전분에 대한 소화 효소의 접근성 및 이용성이 증가하기 때문이다(Hoffman 등, 2011).

조사료의 세포벽은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 펙틴이 복잡하게 얽힌 구조로 이루어져 있다. TMF 발효 과정에서는 주로 WSC가 미생물의 주요 기질로 이용되지만, 발효 환경에 따라 일부 세포벽 성분 또한 분해되어 에너지원으로 활용될 수 있다(Rooke와 Hatfield, 1998). 이러한 세포벽의 구조적 붕괴 및 분해 현상은 특히 수분 함량이 높은 조건에서 더욱 촉진되는 경향이 있다.

TMF 발효 과정에서 NDF 함량의 감소와 함께 CF 함량이 감소되는 경향이 보고되고 있으며(Weinberg 등, 2011), 특히 저장 기간이 경과할수록 헤미셀룰로오스가 지속적으로 감소하는 특성을 나타낸다. 이는 발효 과정에서 생성된 유기산에 의한 산 가수분해에 주로 기인하는 것이다(Ning 등, 2016). 실제로 TMF 내 NDF는 감소하는 반면, 산성세제불용섬유 함량은 일정하게 유지되는 결과는 세포벽 성분 중 상대적으로 분해가 쉬운 헤미셀룰로오스의 선택적 분해 가능성을 제시하였다(Wang과 Nishino, 2008).

비탄수화물 성분인 리그닌은 세포벽 구조를 견고하게 지지하는 핵심인자로, 일반적으로 혐기적 발효 조건에서 분해되지 않는다. 하지만 Machado (2017)의 연구에 따르면, 특정 발효 조건에서 리그닌 회수율이 감소함과 동시에 항산화 물질의 농도가 증가하는 현상이 나타나, 리그닌 구조의 부분적인 변성이나 분해가 TMF의 기능적 특성 향상에 연관된 것이다.

따라서, TMF 발효 과정에서 가용성 탄수화물은 주요 발효 기질로서 빠르게 이용되는 반면, 전분과 섬유소 성분은 저장 환경 및 원료 특성에 따라 부분적인 구조변화를 거치며, 최종 사료의 소화율 및 영영소 이용성에 영향을 미치는 것으로 판단된다.

TMF의 발효 과정에서 질소 손실이 발생할 수는 있으나, 이는 WSC 소모량에 비해 상대적으로 적어 전체 CP 함량에는 영향을 미치지 않는다(Rooke와 Hatfield, 2003). 하지만, 발효 과정 중 단백질 분해는 광범위하게 진행되며, 특히 순단백질(true protein)이 식물 및 미생물 유래 효소에 의해 비단백질태 질소화합물로 전환되는 과정이 나타난다(McDonald 등, 1991). TMF는 다양한 원료가 혼합된 복합 사료이므로 단백질 분해에 미치는 식물 효소와 미생물의 역할을 명확히 구분하기는 한계가 있으나, 주로 장내세균(Enterobacteriaceae), 클로스트리디아(Clostridia) 및 바실러스(Bacillus) 등이 주요 단백질 분해 미생물로 작용한다(Pahlow 등, 2003).

두과 및 한지형 목초와 같은 고단백 조사료에서의 과도한 단백질 분해는 축우의 질소 이용 효율(nitrogen use efficiency; NUE)을 저하할 수 있으나(Huhtanen 등, 2008), 옥수수 및 기반의 사료에서는 발효 과정 중 단백질 분해 효소가 전분 입자를 둘러싼 소수성 단백질 매트릭스인 프로라민을 분해하여 전분 소화율을 증가시킨다(Hoffman 등, 2011). 이러한 전분 이용성의 증대는 반추위 내 미생물 단백질 합성을 촉진하여 축우의 NUE를 향상한다(Emeterio 등, 2000). 일반적으로 TMR 사양에서는 저장 중에 발생하는 단백질 손실을 보전하기 위해 열처리 대두박 등을 추가하여 대사단백질 요구량을 충족시키지만, TMF 모든 배합 원료가 동시에 발효 과정에 노출되므로 모든 단백질원이 분해 과정을 거친다는 고유한 특성을 갖는다(Bueno 등, 2020).

TMF 발효 과정에서 단백질 분해는 두 단계로 구분된다. 1단계에는 식물 및 미생물 유래 단백질 분해효소에 의한 가수분해가 일어나 펩타이드와 유리 아미노산으로 전환되며(McDonald 등, 1991), 2단계에서는 아미노산의 탈탄산 반응으로 생리활성 아민과 이산화탄소가 생성되거나, 탈아민 반응으로 암모니아와 유기산이 생성된다(Scherer 등, 2015).

단백질 분해는 pH, 수분 함량, 온도 및 저장 기간에 의해 결정된다. TMF의 pH가 4.0 이하로 빠르게 감소하면 단백질 분해는 억제되는 경향을 보이나(Heron 등, 1986), 저장 기간이 길어질수록 분해 현상은 지속해서 진행된다(Hoffman 등, 2011). 한편, TMF는 옥수수 사일이지 및 목초 사일리지에 비해 생리활성 아민의 생성량이 적은데, 이는 건조 곡류나 열처리된 부산물과 같이 단백질 분해에 덜 민감한 원료가 다량 포함되어 있기 때문이다(Nishino 등, 2003a).

따라서, TMF에서의 단백질 분해는 고단백 조사료 단일 발효 시에 비해 상대적으로 완만하게 일어나며, 이는 높은 DM 함량과 원료 특성에 영향을 받는다. 발효 과정에서 반추위 난분해성 단백질은 감소하는 반면, 반추위 분해성 단백질(ruminally degradable protein; RDP)은 증가하여, 전체 사료 배합 비율 조정을 통해 영양학적 균형을 충분히 확보할 수 있는 범위이다(Bueno 등, 2020).

TMF의 주요 지질 공급원은 곡류, 유지종자 및 다양한 농업부산물이다. 조사료에서는 리놀렌산이 주된 지방산이며, 곡류와 유지종자에서는 리놀레산이 풍부하며, 팔미트산, 스테아르산 및 올레산 등도 조사료와 농후사료의 대표적인 지방산 구성 성분을 형성한다(Liu 등, 2019).

혐기적 발효 과정에서는 NADH와 같은 환원형 보조인자가 축적되어, 지방산은 환원적 대사를 통한 에너지 생성에 제한되어(Nelson, 2008), TMF 내 지방산은 미생물의 주요 에너지원으로 거의 활용되지 않으며(Mackie 등, 1991), 결과적으로 TMF의 총 지질 함량은 원료 배합 시점과 유사한 수준을 유지하게 된다. 하지만, 발효 기전 및 효소 활성에 의해 개별 지방산의 구성 비율에는 변화가 나타난다(Liu 등, 2019).

TMF 발효 과정 중에는 비에스트화 지방산인 유리지방산의 비율이 증가하는데(Elgersma 등, 2003), 이러한 지질 분해는 주로 식물 및 미생물 유래 리파아제와 리폭시게나아제에 의해 이루어진다. 리파아제는 트리글리세리드의 에스테르 결합을 가수분해하여 글리세롤과 유리지방산을 생성하며(Gadge 등, 2011), 생성된 유리지방산은 특정 조건에서 리폭시게나아제에 의해 산화될 수 있다. 특히 리폭시게나아제는 리놀레산과 리놀렌산을 산화시켜 과산화물을 형성하고, 이후 알데하이드 및 케톤류로 분해되어 사료의 풍미와 품질에 영향을 미친다(Feussner와 Wasternack, 2002).

리파아제와 리폭시게나아제의 활성은 발효 상태가 불량한 TMF에서 높게 나타나며, 특히 TMF의 pH와 온도에 영향을 받는다. 리파아제는 약 24℃ 및 pH 8.0에서 최대 활성이 나타나고(Gadge 등, 2011), 리폭시게나아제는 pH 6.5-8.0에서 최적의 활성을 나타낸다(Malekian, 2000). 이로 인해 발효 초기 단계에서 pH가 빠르게 낮추면 지방산의 분해 및 산화 반응을 억제할 수 있다.

TMF 저장 온도와 기간 또한 지방산 조성에 영향을 주는 인자로 작용한다. 발효 초기에는 총 지방산 및 올레산, 리놀렌산 등 불포화 지방산의 감소폭이 가장 크게 나타나며, 특히 45℃ 이상의 고온 환경에서는 이러한 감소가 심화된다. 장기 저장 시 저온 조건에서도 미생물 및 효소 활성에 의해 지방산 감소가 나타날 수 있다(Ding 등, 2013).

따라서, 발효 과정이 적절히 관리된 TMF에서는 지방산이 미생물 기질로 거의 이용되지 않아 총 지질 함량의 변화는 없으나, 발효 및 저장 환경에 따라 유리지방산의 증가와 불포화 지방산의 감소 등 개별 지방산 조성의 변화가 나타나며, 이러한 변화는 특히 초기 pH 관리가 미흡하거나 고온 조건에서 더욱 두드러지게 나타난다.

반추동물은 비반추동물에 비해 외부 비타민 공급에 대한 의존도가 상대적으로 낮은 특성을 보이는데, 이는 반추위 미생물에 의해 비타민 B군과 K가 합성되며, 비타민 D는 체표면에서 자외선에 의해, 비타민 C 체내에서 자체적으로 합성되기 때문이다(NRC, 2001). 축우의 사양관리에서는 비타민 A와 E와 같은 지용성 비타민의 외부 공급이 필수적이며, 이들 성분은 주로 푸른색의 조사료에 함유된 카로틴과 토코페롤로 일부 공급된다(Nozière 등, 2006).

TMF 발효 과정은 일반적으로 카로티노이드와 토코롤 함량을 감소시키나, 그 감소폭은 건초 및 예건 조사료에 비해 상대적으로 적다(Carter, 1960). 조사료 내 카로틴과 토코페롤은 수확 후 산화 반응에 매우 취약하며, 특히 자외선 노출, 산소 접촉, 고온 및 리폭시게나아제 활성에 의해 분해가 촉진된다(Cardinault 등, 2004). 토코페롤은 항산화 기전을 통해 다른 영양소의 산화를 억제하는 과정에서 자체적으로 소모 및 분해되는 특징을 갖는다(McDowell, 2000).

TMF의 발효 과정 중 카로티노이드는 pH 3.7-4.2의 낮은 산도 조건에서도 산소에 노출되면 급격히 분해되며, 특히 30-40℃의 온도에서 분해 속도가 빨라진다(Kalac와 Kyzlink, 1979). 반면, 혐기적 상태에서 LAB의 대사가 신속히 진행되어 pH가 저하되면 카로틴 및 토코페롤의 보존율에 긍정적인 영향을 준다(Müller 등, 2007). 실제 TMF 발효 과정에서 카로틴 함량은 리폭시게나아제 활성으로 인해 약 20-25.5% 감소하는 것으로 나타났지만(Nozière 등, 2006), 토코페롤은 약 11.6% 감소하여 카로틴 대비 상대적으로 높은 안정성을 보였다. 이는 토코페롤이 혐기 조건에서 화학적 안정성이 높을 뿐만 아니라 일부 반추위 미생물에 의해 합성되기 때문이다(Liu 등, 2019). 또한 저장 기간이 장기화됨에 따라 토코페롤 함량은 점진적으로 감소하는 경향을 보이나(Jareš, 2018), 30℃의 특정 온도에서는 토코페롤을 합성하는 미생물 활성이 촉진되어 토코페롤 함량이 증가하게 된다(Liu 등, 2016).

미네랄의 경우 양호한 TMF 발효 과정에서는 유기물 감소에 따른 효과로 인해 발효 전 원료 대비 조회분 함량이 상대적으로 증가한다(Meschy 등, 2005). 발효 과정 중 망간 65%, 나트륨 33%, 셀레늄 27%, 아연 13% 및 마그네슘 12% 함량이 증가하였는데, 이는 가용성 영양소 손실에 따른 상대적 농도 상승에 따른 것이며, 칼슘, 인, 칼륨, 염소, 황 및 구리 등의 함량 변화는 거의 없는 것으로 나타났다(Schlegel 등, 2018).

중요한 점은 TMF 발효 과정이 미생물 증식과 산성 환경 조성을 통해 미네랄의 생체이용률이 향상되는 것이다. 발효 과정 중 LAB는 아셀렌산나트륨과 같은 무기태 셀레늄을 유기태 셀레늄으로 전환하여 체내 흡수율을 높이며(Lee 등, 2019), 산성 환경은 철 등의 금속 이온 용해도를 높여 이용성을 증가시킨다(Hansen과 Spears, 2009). 또한, 칼슘, 마그네슘, 아연 및 철 등과 결합하여 미네랄 이용성을 저해하는 피틴산과 옥살산과 같은 항영양 인자들이 발효 과정을 통해 분해된다. 실제로 발효 중 피틴산은 약 32% 감소하며(Humer 등, 2014), 옥살산은 약 59% 감소하는 것으로 보고되어(Giang, 2010), TMF의 발효 과정은 미네랄이 영양학적 가치를 높인다.

따라서 TMF 발효 과정에서 카로틴과 토코페롤의 일부 손실이 발생할 수 있으나, 신속한 혐기 상태 확보를 통해 보존율을 높일 수 있다. 또한 미네랄의 총 함량 변화는 크지 않지만, 미생물 대사 및 항영양 인자의 제거를 통해 생체이용률이 향상된다. TMF 발효 과정 중의 주요한 변화는 Table 2에 요약하여 정리하였다.

미국의 낙농 산업은 1960년대 이후 개체당 산유량 증대, 사육 규모의 대형화, 프리스톨 우사 도입 및 자동화 착유 시스템의 발전과 함께 TMR 사양 방식이 급격히 확산되었으며, 이를 기점으로 TMF에 관한 초기 연구가 시작되었다(Schingoethe, 2017). 초기 연구에 따르면, TMR의 수분 함량이 낮을수록 DMI는 증가하고 유지율 또한 높게 나타났으나, 최종적으로 지방보정유량(fat corrected milk; FCM)에는 차이가 없는 것으로 보고되었다(Owen과 Howard, 1965).

이후 진행된 TMF와 TMR의 비교 연구에서는 TMF 급여 시 총 소화관의 DM 소화율이 향상되고, DMI는 감소하는 경향을 보였으나, 산유량 및 FCM에는 비슷한 수준을 유지하였다. 이는 발효 공정이 사료 효율을 개선하여 결과적으로 TMF의 사료효율을 TMR보다 높였다(Hibbs와 Conrad, 1976). 또한 TMF와 동일한 사료원료를 분리 급여한 결과, 생산성에는 차이가 없었으나, TMF 급여구에서 반추위 내 VFA 농도가 높게 나타나 반추위 내 분해율이 증가를 확인하였다(Pardue 등, 1975).

또한, 고수분 부산물 활용한 TMF 조제 기술에 관한 관심이 증대되었다. TMF와 TMR을 비교 분석한 결과, pH, 암모니아(NH₃) 및 VFA 등 반추위 발효 특성과 생산성은 유사한 경향을 보였으나, TMF 급여 시 우유 내 올레산 비율이 감소하였다. 이는 발효 과정 중 불포화 지방산의 부분적 생물학적 수소첨가가 진행된 결과라고 하였다(Wongnen 등, 2009).

Miyaji와 Nonaka(2018)의 연구에 따르면, TMF 급여는 전분 및 DM 소화율을 향상시켜 DMI, 산유량 및 반추위 VFA 농도를 모두 증가시키는 것으로 나타났다. 다만 반추위 내 NH₃ 농도 및 요 중 질소 배설량이 함께 증가하였는데, 이는 발효 중 진행된 단백질 분해로 인해 RDP 함량이 높아진 것이지만, 최종적으로 유단백 생산량이 증가하여, TMF가 고능력 젖소의 영양학적 관리 전략으로 충분한 활용 가치가 있음을 증명하였다.

TMF는 비육우의 사양관리에도 효과적으로 활용되고 있다. Lactobacillus plantarum을 접종하여 제조한 TMF는 TMR에 비해 가소화 에너지와 가소화 조단백질 함량을 높여 분으로 배설되는 질소 함량을 감소시켰다. 또한 TMF 급여 2-4시간 후 VFA 농도가 더 높게 유지되었으며, 1일 기준 약 10 L의 CH₄ 발생량을 저감시킴과 동시에, DMI, 대사 체중 및 에너지 섭취량의 감소 효과가 확인되었다. 이러한 결과는 발효 과정에서 생성된 젖산이 반추위 내에서 프로피온산으로 전환되면서 전자를 소비하는 반응이 촉진한 결과라고 보고하였다(Cao 등, 2010).

최근에는 TMF 급여에 따른 반추위 마이크로바이옴의 변화도 정밀하게 분석되고 있다. Song 등(2023)은 16S rRNA 시퀀싱을 통해 TMF 급여구에서 섬유소 분해균인 Fibrobacter succinogenes와 프로피온산 생성균인 Selenomonas ruminantium의 상대 풍부도가 증가하고, 메탄생성균(Methanobrevibacter spp.)의 비율이 감소함을 보고하여, TMF의 메탄 저감 효과가 미생물 군집 구조의 변화에 기인함을 분자생물학적으로 확인하였다. 또한 Kong 등(2025)은 메타게놈 및 메타볼로믹 분석을 결합하여 TMF 급여 시 반추위 내 프로피온산 생합성 경로 관련 유전자 발현이 증가함을 보고하였다. Trapanese 등 (2024)은 정밀사양 플랫폼 기반의 TMF 급여가 개체 단위에서 사료효율을 약 6-9% 향상시킨다고 보고하였다. 축우에서의 TMF 급여효과는 Table 3에 정리하였다.

따라서 젖소에 대한 TMF 급여는 DMI의 일부 감소에도 불구하고 소화율 향상 및 반추위 발효 환경개선을 통해 전체적인 사료효율을 높인다. 이는 산유량 유지 및 유성분 개선에 긍정적인 영향을 미쳐 경제성과 생산성을 동시에 확보할 수 있는 사양 기술로 평가된다. 또한, 비육우 사양에도 TMF는 TMR과 유사한 수준의 생산성을 유지하면서 반추위 발효 개선 및 메탄저감 효과를 나타낼 수 있는 사양기술이다. 특히 단백질원의 형태에 따른 생산성 차이는 적으나, 유지종자와 같이 에너지 밀도가 높은 원료의 활용은 비육 성적 향상을 위한 효과적인 전략으로 고려될 수 있다.