동물영양학

탄수화물은 동물의 주요 에너지원으로, 탄소, 수소, 산소로 구성된 유기 화합물이다. 이는 식물이 광합성을 통해 합성하며, 동물은 주로 사료를 통해 섭취한다. 탄수화물은 단당류, 이당류, 다당류 등으로 분류되며, 그 구조와 크기에 따라 소화 및 이용 효율이 달라진다. 포도당은 가장 기본적인 단당류로, 혈액을 통해 전신 세포로 운반되어 즉각적인 에너지원으로 사용된다.

탄수화물의 주요 기능은 에너지 공급이다. 특히 단위동물의 경우, 소화 과정에서 분해된 포도당이 세포 호흡을 통해 ATP를 생성하는 데 핵심적인 역할을 한다. 또한, 글리코겐 형태로 간과 근육에 저장되어 필요 시 에너지로 전환된다. 반추동물에서는 섬유소와 같은 조섬유가 반추위 내 미생물에 의해 발효되어 지방산을 생성하며, 이는 반추동물에게 중요한 에너지 공급 경로가 된다.

동물의 종류와 소화 기관에 따라 탄수화물의 이용 방식은 크게 다르다. 가축 중 반추동물은 셀룰로오스와 같은 복잡한 다당류를 위내 공생 미생물의 도움으로 효율적으로 분해하여 이용할 수 있다. 반면, 개나 고양이와 같은 단위동물은 주로 전분과 같은 소화 가능한 탄수화물을 췌장 아밀라아제 등 효소로 분해하여 흡수한다. 따라서 사료 배합 시 이러한 소화 생리적 차이를 반영하는 것이 중요하다.

탄수화물의 급여는 균형 잡힌 동물영양학의 핵심이다. 과도한 급여는 비만이나 대사 장애를 유발할 수 있으며, 반면 부족한 경우 에너지 결핍으로 생산성 저하를 초래한다. 특히 현대 사료학에서는 에너지원으로서의 역할뿐만 아니라, 장 건강 유지와 같은 기능성 측면에서도 적절한 탄수화물 공급의 중요성이 강조되고 있다.

단백질은 동물의 생명 유지와 성장에 필수적인 영양소이다. 단백질은 아미노산으로 구성된 고분자 화합물로, 신체 조직의 구성 성분이자 다양한 생리적 기능을 수행한다. 근육, 피부, 털, 혈액 단백질, 효소, 호르몬, 항체 등 신체의 구조와 기능을 이루는 주요 물질이 단백질이다.

단백질의 영양적 가치는 구성하는 아미노산의 종류와 비율에 따라 결정된다. 필수 아미노산은 동물 체내에서 합성되지 않아 반드시 사료를 통해 공급해야 하는 아미노산이다. 단백질원이 가진 필수 아미노산의 조성이 동물의 요구량과 얼마나 일치하는지가 단백질의 질을 평가하는 핵심 기준이 된다. 일반적으로 동물성 사료에 포함된 단백질은 대부분의 필수 아미노산을 골고루 갖춘 완전 단백질인 경우가 많다.

단백질의 소화는 위와 소장에서 일어난다. 위에서 분비되는 펩신과 소장에서 분비되는 트립신, 키모트립신 등의 효소에 의해 단백질은 펩타이드로, 최종적으로는 아미노산으로 분해된다. 분해된 아미노산은 소장 벽을 통해 흡수되어 혈액을 통해 간과 신체 각 조직으로 운반된다. 흡수된 아미노산은 신체 단백질의 합성에 재사용되거나, 필요에 따라 에너지원으로 분해될 수 있다.

동물의 단백질 요구량은 종, 연령, 생리 상태, 생산 목적에 따라 크게 달라진다. 예를 들어, 성장기 동물, 임신 및 수유 중인 동물, 고생산성 가축은 조직 합성과 젖 생산을 위해 상대적으로 높은 수준의 단백질을 필요로 한다. 반면 단백질의 과잉 급여는 신장에 부담을 주거나, 이용되지 않은 질소가 환경으로 배출되어 오염을 유발할 수 있다. 따라서 동물영양학에서는 각 동물의 정확한 요구량을 규명하고, 사료 내 단백질의 양과 질을 적절히 관리하는 것이 중요하다.

지방은 동물의 생명 유지와 성장, 생산에 필수적인 고에너지 영양소이다. 지방은 탄수화물이나 단백질에 비해 약 2.25배 높은 에너지를 제공하며, 동물의 에너지 요구를 충족시키는 주요 공급원으로 작용한다. 또한 지방은 세포막의 주요 구성 성분이며, 지용성 비타민(A, D, E, K)의 흡수를 돕고, 체온을 유지하며, 내부 장기를 보호하는 역할을 한다.

지방은 화학적 구조에 따라 포화 지방산과 불포화 지방산으로 구분된다. 포화 지방산은 주로 동물성 지방에 풍부하며, 불포화 지방산은 식물성 기름이나 어류에 많이 함유되어 있다. 특히 오메가-3 지방산과 오메가-6 지방산과 같은 필수 지방산은 동물 체내에서 합성되지 않아 사료를 통해 반드시 공급해야 하며, 피부 건강, 생식 기능, 면역 체계 조절에 중요한 역할을 한다.

동물 사료에서 지방의 급여는 에너지 밀도를 높여 사료 섭취량을 줄이고, 사료 효율을 개선하는 데 기여한다. 또한 지방은 사료 입자의 먼지를 감소시키고, 펠릿의 품질을 향상시키는 효과가 있다. 그러나 과도한 지방 급여는 비만, 지방간, 소화 장애 등을 유발할 수 있으므로, 동물의 종류, 생리적 상태, 생산 목적에 맞는 적정 수준의 공급이 필요하다.

동물영양학에서 지방의 품질 평가는 산가, 과산화물가 등의 지표를 통해 산패 정도를 확인하는 것이 중요하다. 산패된 지방은 영양가를 저하시킬 뿐만 아니라, 동물의 건강에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 따라서 사료 제조 및 저장 과정에서 지방의 품질 관리와 적절한 항산화제의 사용이 필수적이다.

비타민은 동물의 정상적인 생리 기능을 유지하고 성장, 번식, 건강에 필수적인 유기 화합물이다. 에너지를 공급하지는 않지만, 대사 과정에서 조효소나 호르몬의 전구체로 작용하여 신체의 다양한 생화학적 반응을 조절한다. 동물은 대부분의 비타민을 체내에서 합성하지 못하거나 충분히 합성하지 못하기 때문에 사료를 통해 꾸준히 공급받아야 한다.

비타민은 일반적으로 지용성 비타민과 수용성 비타민으로 분류된다. 지용성 비타민에는 비타민 A, 비타민 D, 비타민 E, 비타민 K가 포함되며, 지방과 함께 흡수되어 간과 지방 조직에 저장된다. 수용성 비타민에는 비타민 B군과 비타민 C가 있으며, 물에 녹아 체내 저장이 제한적이므로 과잉분은 쉽게 배설된다.

각 비타민은 고유한 기능을 가진다. 예를 들어, 비타민 A는 시각, 상피 조직 건강, 면역에 관여하고, 비타민 D는 칼슘과 인의 대사 및 골격 형성을 조절한다. 비타민 E는 강력한 항산화제 역할을 하며, 비타민 K는 혈액 응고에 필요하다. 비타민 B군은 에너지 대사에 필수적인 조효소의 구성 성분으로 작용한다.

비타민의 결핍은 다양한 결핍증을 유발하여 동물의 생산성과 건강을 심각하게 저해할 수 있다. 반면, 지용성 비타민의 경우 과잉 섭취는 체내에 축적되어 중독 증상을 일으킬 위험이 있다. 따라서 동물영양학에서는 각 동물 종류, 생리 상태(성장, 번식, 젖생산 등), 사육 환경에 맞는 적정 비타민 요구량을 규명하고, 이를 바탕으로 균형 잡힌 사료를 설계하는 것이 중요하다.

무기질은 동물의 신체 구성 성분이자 생리 기능 조절에 필수적인 무기 영양소이다. 탄소, 수소, 산소, 질소를 제외한 원소를 포함하며, 신체 내에서 합성되지 않아 반드시 사료를 통해 공급되어야 한다. 체내 존재량에 따라 다량 무기질과 미량 무기질로 구분된다.

다량 무기질은 체내에서 상대적으로 많은 양이 필요하며, 칼슘, 인, 마그네슘, 칼륨, 나트륨, 염소, 황 등이 이에 속한다. 칼슘과 인은 뼈와 이의 주요 구성 성분이며, 근육 수축과 신경 자극 전달에도 관여한다. 나트륨, 칼륨, 염소는 체액의 삼투압 조절과 산-염기 평형 유지에 핵심적인 역할을 한다.

미량 무기질은 필요량은 적지만 효소나 호르몬의 구성 성분으로서 중요한 기능을 한다. 대표적인 미량 무기질로는 철, 아연, 구리, 망간, 셀레늄, 요오드, 코발트, 몰리브덴 등이 있다. 철은 헤모글로빈의 구성 성분으로 산소 운반에 관여하며, 셀레늄은 항산화 효소의 구성 성분으로 세포를 보호한다. 요오드는 갑상선 호르몬의 주요 성분이다.

각 무기질은 적정 수준으로 공급될 때 정상적인 생리 기능을 유지시킨다. 그러나 결핍 시에는 성장 장애, 빈혈, 골격 이상, 생식 기능 저하 등의 결핍증이 나타날 수 있다. 반대로 필요량을 크게 초과하여 과잉 공급될 경우에는 중독 증상이 발생하거나 다른 무기질의 흡수를 방해하는 길항 작용이 일어날 수 있어 주의가 필요하다. 따라서 동물영양학에서는 각 동물의 종류, 생리 상태, 생산 단계에 맞는 적정 무기질 요구량을 규명하고 균형 잡힌 공급 방안을 연구한다.

물은 동물의 생명 유지에 필수적인 영양소이다. 모든 생명 활동은 세포 내에서 물을 매개로 한 화학 반응에 기초하며, 체내에서 가장 많은 양을 차지하는 구성 성분이다. 물은 영양소의 용매 역할을 하여 소화, 흡수, 운반을 가능하게 하고, 노폐물의 배설을 돕는다. 또한 체온 조절에 핵심적인 역할을 하며, 관절의 윤활 작용과 조직의 형태 유지에도 기여한다.

동물은 물을 음료수 형태로 직접 섭취하거나, 사료에 함유된 수분을 통해, 또는 대사 과정에서 생성되는 물을 통해 공급받는다. 물의 필요량은 동물의 종류, 연령, 생리적 상태, 환경 온도, 사료의 종류와 양 등에 따라 크게 달라진다. 예를 들어 젖을 생산하는 젖소나 고온 환경의 가금류는 상대적으로 많은 물을 필요로 한다. 물 공급이 부족하면 탈수 증상이 나타나고, 소화 효율과 생산성이 급격히 저하되며, 심각한 경우 사망에 이를 수 있다.

따라서 동물영양학에서 물은 다른 주요 영양소들과 마찬가지로 중요한 관리 대상이다. 특히 가축 사양 현장에서는 깨끗하고 충분한 물의 지속적 공급이 필수적이며, 물의 품질 관리도 동물 건강과 직결되는 중요한 요소이다. 물의 섭취량은 다른 영양소의 섭취량과 대사 상태를 간접적으로 평가하는 지표로도 활용될 수 있다.

가축은 생산 목적과 소화 생리적 특성에 따라 반추동물과 단위동물로 크게 구분되며, 각각의 영양 요구량과 사료 급여 전략이 현저히 다르다.

반추동물인 소와 양, 염소 등은 위가 네 개의 방으로 나뉜 반위를 가지고 있으며, 제1위에 서식하는 미생물 군집에 의해 사료 내 섬유소를 발효시켜 단쇄지방산을 생성한다. 이 단쇄지방산이 반추동물에 있어 주요 에너지원이 된다. 따라서 반추동물의 사료는 충분한 조섬유를 제공하는 조사료와 에너지 및 단백질을 보충하는 정사료의 균형 있는 배합이 필수적이다. 반위 내 미생물의 활성을 유지하는 것이 영양소 이용 효율과 동물 건강의 핵심이다.

단위동물인 돼지와 가금류는 위가 한 개인 단위를 가지며, 주로 사료 내 전분과 당류, 지방, 단백질을 소화 효소로 분해하여 흡수한다. 이들은 반추동물에 비해 고에너지, 고단백 사료에 대한 요구도가 높으며, 특히 성장기에는 아미노산 요구량이 매우 정밀하게 관리되어야 한다. 단위동물의 사료는 일반적으로 옥수수, 대두박 등 곡물과 단백질 원료를 기반으로 하며, 소화율이 높은 정사료가 주를 이룬다.

두 동물 군 모두 생산성(유량, 증체량, 산란율 등)과 건강 상태를 최적화하기 위해 에너지, 단백질, 비타민, 무기질의 요구량이 생리적 단계(성장, 비유, 번식)에 따라 세밀하게 규정되어 있다. 사료학과 축산학의 발전은 이러한 요구량을 정확히 충족시키는 배합사료의 개발과 함께, 사료 가공 기술을 통해 영양소 이용률을 높이고 사료 원가를 절감하는 데 기여하고 있다.

반려동물인 개와 고양이는 단위동물에 속하며, 이들의 영양 요구량은 생애 단계, 활동량, 건강 상태에 따라 크게 달라진다. 개와 고양이는 모두 육식동물의 특성을 지니지만, 고양이는 개에 비해 더 엄격한 육식동물로 분류되어 특정 영양소에 대한 의존도가 높다. 예를 들어, 고양이는 타우린과 아라키돈산을 체내에서 충분히 합성하지 못하므로 사료를 통해 반드시 공급받아야 한다. 반면 개는 이러한 아미노산과 지방산을 일정량 스스로 만들 수 있다.

개와 고양이의 주요 에너지원은 단백질과 지방이다. 특히 고품질 단백질은 근육 유지, 피부와 털 건강, 면역체계 강화에 필수적이다. 지방은 에너지를 공급할 뿐만 아니라 지용성 비타민의 흡수를 돕고 세포막의 구성 성분이 된다. 탄수화물은 필수 영양소는 아니지만, 일부 에너지원과 식이섬유 공급원으로 사료에 포함된다. 개는 고양이보다 전분을 소화하는 능력이 더 발달되어 있다.

급여 관리 측면에서 개는 일반적으로 하루 1-2회 급여가 일반적이지만, 고양이는 소량을 여러 번 나누어 먹는 습성이 있어 자유 급여 방식이 종종 사용된다. 비만은 두 동물 모두에서 주요한 영양 문제이며, 적절한 칼로리 섭취와 규칙적인 운동으로 관리해야 한다. 또한 요로계 건강을 위해, 특히 고양이에게는 적절한 수분 섭취를 유도하는 것이 중요하다. 이를 위해 습식 사료 급여나 음수분쇄기 사용이 도움이 될 수 있다.

생애 주기에 따른 영양 관리도 필수적이다. 성장기 자견과 자묘는 높은 에너지와 단백질 요구량을 가진 반면, 노령기가 되면 기초 대사량이 감소하고 관절 건강, 인지 기능 지원을 위한 특수 영양소가 필요해진다. 임신 및 수유 중인 모견과 모묘 역시 영양 요구량이急剧히 증가하므로, 이에 맞춘 사료로 급여를 전환해야 한다.

특수동물은 애완조류, 파충류, 소형 포유류, 양서류, 관상어 등을 포괄하는 개념으로, 그 영양 요구는 매우 다양하고 종 특이적이다. 이들의 사육 환경은 자연 서식지와 차이가 크기 때문에, 영양학적 요구를 정확히 이해하고 맞춤형 급여 관리가 이루어져야 건강과 복지를 유지할 수 있다.

애완조류의 경우, 종에 따라 주식이 현저히 다르다. 앵무새나 카나리아 등의 소형 조류는 주로 곡물과 씨앗을 먹지만, 씨앗만으로는 칼슘과 비타민 A 등이 부족할 수 있어 펠렛 사료나 신선한 채소, 과일을 보충해야 한다. 대형 앵무새는 지방 함량이 높은 견과류를 선호하지만, 과도한 섭취는 비만과 지방간을 유치할 수 있다.

파충류의 영양은 식성에 따라 육식성, 초식성, 잡식성으로 구분된다. 육식성 이구아나는 곤충이나 소형 동물을, 초식성 이구아나는 잎채소와 야채를 주식으로 한다. 특히 파충류는 체내에서 비타민 D3를 합성하기 위해 자외선 B(UVB) 조사가 필수적이며, 칼슘 대사에 관여하는 비타민 D3와 칼슘의 균형 잡힌 공급이 골격 이상을 예방하는 핵심이다. 양서류인 개구리나 도롱뇽은 대부분 곤충이나 작은 무척추동물을 먹는 육식성이며, 영양소 균형을 위해 칼슘 가루 등을 뿌려 급여하는 것이 일반적이다.

소형 포유류인 햄스터, 기니피그, 토끼도 각기 다른 요구량을 가진다. 기니피그는 체내에서 비타민 C를 합성하지 못하므로 사료나 물을 통해 꾸준히 공급해야 한다. 토끼는 섬유소 소화를 위해 높은 수준의 식이섬유(예: 건초)가 필요하며, 저섬유 고탄수화물 식이는 소화기 문제를 일으킬 수 있다. 이러한 특수동물의 올바른 영양 공급은 동물병원에서의 정기 검진과 함께, 각 종의 자연적인 식이 습성을 고려한 사료 선택과 급여 관리에 달려 있다.