사일리지
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1. 개요
사일리지는 가축의 사료로 사용하기 위해 작물을 저장하고 발효시키는 방법이다. 19세기 초 독일에서 시작되어 미국과 영국으로 전파되었으며, 초기에는 땅에 구덩이를 파거나 지상에 구조물을 짓는 방식으로 저장했다. 현대에는 콘크리트, 강철 사일로를 사용하며, 자동화 시스템을 갖춘 곳도 있다. 사일리지는 풀, 옥수수, 곡물 등 다양한 작물을 사용하며, 수확 시기와 수분 함량이 중요하다. 혐기성 발효 과정을 통해 만들어지며, 발효 과정에서 휘발성 지방산이 생성되어 사료의 보존성을 높인다. 사일리지는 안전 관리가 중요하며, 사일로 가스, 곰팡이, 유출수 등에 주의해야 한다. 또한 혐기성 소화 및 어류 사일리지로도 활용된다.
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- 혐기소화 - 발효
발효는 미생물이 유기물을 분해하여 에너지를 얻는 과정으로, 다양한 유기물을 이용하여 에탄올, 젖산 등 다양한 대사산물을 생성하며, 식품 보존, 발효식품 제조, 바이오에탄올 생산 등 산업 전반에 활용되는 산소의 유무와 관계없는 이화 작용이다. - 혐기소화 - 분해
분해는 유기물이 자가 융해, 부패 등을 거쳐 작고 단순한 요소로 나뉘는 자연적 과정으로, 동물은 박테리아, 곰팡이 등에 의해 다섯 단계를 거쳐 분해되고, 식물은 용출, 파편화, 화학적 변화를 거치며, 식품은 미생물 오염과 부패로 분해되는데, 법의학적 활용 외에 사회적으로 타락의 은유로도 쓰인다. - 먹이 - 구유
구유는 예수 탄생 이야기에서 마리아와 요셉이 아기 예수를 뉘었던 곳으로, 겸손과 신성한 탄생을 상징하며, 성탄절에 교회나 가정에 장식되기도 한다. - 먹이 - 콩
콩은 동북아시아가 원산지인 콩과의 한해살이 식물로, 고대 동아시아에서 중요한 식량 작물이었으며 다양한 가공식품의 원료로 사용되었고, 현재는 전 세계적으로 재배되며 식품, 사료, 공업 원료 등으로 널리 활용되지만 유전자변형, 환경 문제, 알레르기 유발 가능성 등에 대한 우려도 있다.
| 사일리지 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 종류 | 저장 사료 |
| 정의 | 젖산 발효를 이용하여 수분 함량이 높은 풀사료를 혐기 상태로 저장한 것 |
| 주요 목적 | 가축 사료의 장기 보존 |
| 상세 정보 | |
| 제조 원리 | 풀사료 내 당분을 젖산균이 젖산으로 발효시켜 pH를 낮춤으로써 부패균의 활동을 억제 |
| 풀사료 종류 | 옥수수 보리 호밀 수수 알팔파 클로버 목초 |
| 제조 과정 | 풀사료 수확 및 잘게 자르기 사일로에 채우고 다져서 공기 제거 혐기 상태 유지 |
| 사일로 종류 | 탑 사일로 벙커 사일로 백 사일로 랩 사일리지 |
| 품질 결정 요인 | 풀사료의 종류와 성숙도 젖산 발효의 정도 혐기 상태 유지 여부 |
| 장점 | 영양가 손실 최소화 장기 보관 가능 가축의 기호성 향상 |
| 단점 | 제조 과정의 어려움 저장 시설 필요 부패 가능성 존재 |
| 기타 정보 | |
| 관련 용어 | 건초, 총체 보리, 담근먹이 |
2. 역사
19세기 초 독일 일부 지역에서는 사우어크라우트 제조 과정과 동일한 기술을 사용하여 가축을 위한 녹색 사료를 보존했다. 프랑스 농학자 오귀스트 고파르는 1877년 사일로에서 녹색 작물을 보존한 경험을 설명하는 책을 출판하여 주목을 받았다.[3][8] 미국의 낙농 환경은 녹색 옥수수 사료의 사일로 보존에 적합했고, 뉴잉글랜드 농부들이 이를 채택했다. 1876년 미국 최초로 사일리지를 생산한 사람은 프랜시스 모리스였다.[4] 영국에는 토마스 커비가 이 기술을 도입했다.[5] 초창기 사일로는 돌이나 콘크리트로 만들었지만, 압축된 더미에서도 공기를 차단할 수 있다는 것이 알려졌다. 미국에서는 나무 원통형 사일로가 사용되었다.[8] 기계화된 농업 초기에는 줄기를 수동으로 자르고 "사일로 필러"라는 기계를 통해 타워 사일로 상단으로 보냈다.[7]
2. 1. 초기 사일리지
19세기 초 독일 일부 지역에서는 사우어크라우트 제조 과정과 동일한 기술을 사용하여 가축을 위한 녹색 사료를 보존했다. 이는 오를레앙 인근 솔로뉴 출신의 프랑스 농학자 오귀스트 고파르의 주목을 받았다. 그는 1877년에 사일로에서 녹색 작물을 보존한 경험을 설명하는 책을 출판했다.[3] 고파르의 경험은 상당한 주목을 받았다.[8] 미국의 낙농 환경은 녹색 옥수수 사료의 사일로 보존에 적합했고, 곧 뉴잉글랜드 농부들이 이를 채택했다. 메릴랜드 출신의 프랜시스 모리스는 1876년 미국에서 최초로 생산된 사일리지를 준비했다.[4] 미국에서 얻은 긍정적인 결과는 영국에 이 시스템을 도입하는 계기가 되었고, 토마스 커비가 영국 낙농 가축에게 이 과정을 처음으로 소개했다.[5]산성으로 보존하고 공기와의 접촉을 막는 현대식 사일리지는 핀란드 학자이자 화학 교수인 아르투리 일마리 비르타넨에 의해 발명되었다. 비르타넨은 "농업 및 영양 화학 연구, 특히 사료 보존 방법에 대한 연구와 발명"으로 1945년 노벨 화학상을 수상했으며, 현대식 사일리지를 사실상 발명했다.[6]
초창기 사일로는 돌이나 콘크리트로 지상 또는 지하에 만들어졌지만, 단단하게 압축된 더미에서도 공기를 충분히 차단할 수 있다는 것이 알려졌으며, 이 경우 측면의 몇 인치는 일반적으로 곰팡이로 인해 쓸모없게 된다. 미국에서는 구조물이 일반적으로 깊이 약 10.67m~약 12.19m의 나무 원통으로 건설되었다.[8]
기계화된 농업 초기(1800년대 후반)에는 칼과 말이 끄는 마차를 사용하여 줄기를 수동으로 자르고 수집하여 "사일로 필러"라는 고정된 기계에 넣었다. 이 기계는 줄기를 잘게 썰어 좁은 튜브를 통해 타워 사일로 상단으로 불어 넣었다.[7]
2. 2. 현대 사일리지
현대식 사일리지는 산성으로 보존하고 공기와의 접촉을 막는 방식이며, 핀란드 학자이자 화학 교수인 아르투리 일마리 비르타넨이 발명했다. 비르타넨은 "농업 및 영양 화학 연구, 특히 사료 보존 방법에 대한 연구와 발명"으로 1945년 노벨 화학상을 수상했다.[6]2. 3. 사일로의 진화
19세기 초 독일 일부 지역에서는 사우어크라우트 제조 과정과 동일한 기술을 사용하여 가축을 위한 녹색 사료를 보존했다. 오를레앙 인근 솔로뉴 출신의 프랑스 농학자 오귀스트 고파르는 1877년에 사일로에서 녹색 작물을 보존한 경험을 설명하는 책을 출판하여 상당한 주목을 받았다.[3][8] 미국의 낙농 환경은 녹색 옥수수 사료의 사일로 보존에 적합했고, 곧 뉴잉글랜드 농부들이 이를 채택했다. 1876년 미국에서 최초로 생산된 사일리지는 메릴랜드 출신의 프랜시스 모리스가 준비했다.[4] 미국에서 얻은 긍정적인 결과는 영국에 이 시스템을 도입하는 계기가 되었고, 토마스 커비가 영국 낙농 가축에게 이 과정을 처음으로 소개했다.[5]산성으로 보존하고 공기와의 접촉을 막는 현대식 사일리지는 핀란드 학자이자 화학 교수인 아르투리 일마리 비르타넨에 의해 발명되었다. 비르타넨은 "농업 및 영양 화학 연구, 특히 사료 보존 방법에 대한 연구와 발명"으로 1945년 노벨 화학상을 수상했으며, 현대식 사일리지를 사실상 발명했다.[6]
초창기 사일로는 돌이나 콘크리트로 지상 또는 지하에 만들어졌지만, 단단하게 압축된 더미에서도 공기를 충분히 차단할 수 있다는 것이 알려졌으며, 이 경우 측면의 몇 인치는 일반적으로 곰팡이로 인해 쓸모없게 된다. 미국에서는 구조물이 일반적으로 깊이 약 10.67m~약 12.19m의 나무 원통으로 건설되었다.[8]
기계화된 농업 초기(1800년대 후반)에는 칼과 말이 끄는 마차를 사용하여 줄기를 수동으로 자르고 수집하여 "사일로 필러"라는 고정된 기계에 넣었다. 이 기계는 줄기를 잘게 썰어 좁은 튜브를 통해 타워 사일로 상단으로 불어 넣었다.[7]
3. 생산
사일리지는 저장 방식, 압축 정도 및 저장 중 손실될 물의 양에 따라 50%에서 60% 사이(최대 75%를 넘지 않음)의 적절한 수분 함량을 가진 식물 재료로 만든다. 수확 시 날씨는 건초를 만들 때만큼 맑고 건조할 필요는 없다.
수확한 작물은 약 약 1.27cm 길이로 잘게 썬다. 잘게 썬 재료는 사일로 바닥에 균일하게 펴서 촘촘하게 포장한다. 사일로가 채워지거나 더미가 만들어지면 짚 또는 다른 건조한 다공성 물질을 표면에 덮는다. 사일로에서는 잘게 썬 재료의 압력으로 최상층을 제외한 모든 곳에서 공기가 차단된다. 더미의 경우에는 과도한 가열을 방지하기 위해 무게를 가해 추가 압력을 가한다.[8]
사일로에 채우거나, 베일러라는 농업 기계를 사용하여 롤 베일 랩 사일로를 만들기도 한다.
3. 1. 작물 선택
사일리지에 가장 자주 사용되는 작물은 일반적인 풀, 클로버, 알팔파, 자운영, 귀리, 호밀 및 옥수수이다.[8] 감자 및 다양한 잡초, 특히 ''Spergula arvensis''와 같은 사초를 포함하여 많은 작물이 사일리지화 잠재력을 가지고 있다.목초지형 작물의 경우 풀을 깎아 수분 함량이 적절한 수준으로 떨어질 때까지 하루 정도 시들게 한다. 이상적으로는 작물을 꽃이 만개했을 때 깎아 베어 사일로에 잘라낸 날에 넣는다.[8]
옥수수는 목초 중에서 영양가가 높고 수확량이 많다.[36] 옥수수는 수확기를 이용해 열매와 줄기, 잎을 모두 잘게 썰면서 수확하고 벙커 사일로로 운반한다. 이후 프론트 로더로 다져 공기를 빼고 비닐로 밀봉하여 약 1개월 동안 젖산 발효시킨 것을 소에게 먹인다.
3. 2. 수확 및 준비
사일리지는 풀, 클로버, 알팔파, 자운영, 귀리, 호밀, 옥수수 등의 작물을 주로 사용하며, 감자나 일부 잡초도 사용 가능하다.[8] 사일리지 제조에는 50~60% (최대 75% 이하)의 적절한 수분 함량을 가진 식물 재료가 필요하다. 옥수수는 전체 식물 수분이 적절한 수준일 때, 이상적으로는 익기 며칠 전에 수확한다. 목초는 풀을 깎아 하루 정도 시들게 하여 수분 함량을 조절한다. 작물은 꽃이 만개했을 때 깎아 베어 사일로에 넣는 것이 이상적이다.[8]수확 후 작물은 약 약 2.54cm 길이로 잘게 썬다. 잘게 썬 재료는 사일로 바닥에 균일하게 펴서 촘촘하게 포장한다. 사일로가 채워지면 짚 등으로 표면을 덮고, 더미 형태일 경우 압력을 가해 과도한 가열을 방지한다.[8]
베일러라는 농업 기계를 사용해 롤 베일 랩 사일로를 만들기도 한다.
사일리지 발효 및 이용 과정은 5단계로 나뉜다.[31]
| 단계 | 기간 | 주요 변화 |
|---|---|---|
| 제1기 | 채운 후 2~3일 | 온도 상승, 당분 소모 (남은 산소 이용) |
| 제2기 | 채운 후 4~10일 | 산소 소비, 혐기 상태, 젖산 생성 증가, pH 감소, 온도 하강 |
| 제3기 | 채운 후 15~20일 | pH 4.2 이하로 감소, 불량균 증식 억제, 안정화 |
| 제4기 | 채운 후 30~40일 | 양호한 조건에서 안정 상태 유지 |
| 제5기 (이용기) | 개봉 후 | 2차 발효에 의한 변패 가능성 존재 |
조정 조건이 나쁘면 낙산균 등에 의해 젖산이 아세트산이나 낙산으로 변하고, 단백질 분해로 암모니아가 증가하여 영양분 손실이 발생한다.[31]
일반적으로 수분 함량은 75% 전후로 조정하지만, 40% 정도로 조정한 것은 헤이리지(haylage, 저수분 사일리지)라고 부른다. 헤이리지는 기밀성이 좋지 않으면 품질 저하를 초래할 수 있다.
사료용 벼는 호숙기~황숙기에 수확하는 것이 기본이지만, 소의 종류에 따라 수확 시기를 조절한다.[32] 전용 수확기를 사용하기도 한다.[32]
볏짚은 벼농사 폐기물로 취급되지만, 베일러를 이용한 롤 베일 랩 사일로 활용을 농림수산성이 지원하고 있다.[37][38] 볏짚은 사일리지 제조 시 젖산 발효 촉진 첨가물로도 사용된다.[32]
3. 3. 사일리지 제조 장비
사일리지를 제조하는 데 사용되는 주요 장비는 다음과 같다.| 장비명 | 설명 | 작동 방식 |
|---|---|---|
| 사료 수확기 | 식물을 수집하고 잘게 써는 장비 | 트랙터로 끌거나 자가 추진 방식. 슈트를 통해 짚을 왜건으로 불어 넣거나 비닐 봉투에 넣는 백거에 비움. |
| 베일러 | 잘린 식물을 베일로 만드는 장비 | 풀이나 사료를 부분적으로 건조시킨 후, 공기를 차단하기 위해 비닐로 단단히 감싼 큰 베일을 만듦. |
| 베일 래퍼 | 베일을 비닐로 포장하는 기계 | 베일 랩 비닐(검정, 흰색, 녹색 등, 25마이크로미터 스트레치 필름) 사용. |
| 프론트 로더 | 베일 처리, 벙커 사일로 재료 다짐 등에 사용 |
옥수수 사일리지를 만들 때는 옥수수 열매, 줄기, 잎을 모두 잘게 썰어 수확한 후 벙커 사일로로 운반하여 프론트 로더로 다져 공기를 빼고 비닐로 밀봉한다.[36]
벼 사일리지 제조에는 전용 수확기를 이용하기도 하며, 볏짚은 젖산 발효 촉진을 위한 첨가물로도 사용된다.[32] 볏짚은 베일러를 이용하여 롤 베일 랩 사일로로 만들기도 한다.[37][38]
4. 사일리지 종류
사일리지는 원료, 사용하는 식물의 부위, 수분 함량 등에 따라 다양하게 분류할 수 있다.
사일리지는 저장 방식, 압축 정도, 저장 중 손실될 물의 양에 따라 50%에서 60% 사이(최대 75%를 넘지 않음)의 적절한 수분 함량을 가진 식물 재료로 만들어야 한다.[8] 옥수수의 경우 전체 식물 수분이 적절한 수준, 이상적으로는 익기 며칠 전에 수확을 시작한다. 목초지형 작물의 경우 풀을 깎아 수분 함량이 적절한 수준으로 떨어질 때까지 하루 정도 시들게 한다. 이상적으로는 작물을 꽃이 만개했을 때 깎아 베어 사일로에 잘라낸 날에 넣는다.[8]
수확 후 작물은 약 약 2.54cm 길이로 잘게 썬다. 재료는 사일로 바닥에 균일한 층으로 펴서 촘촘하게 포장한다. 사일로가 채워지거나 더미가 만들어지면 짚 또는 다른 건조한 다공성 물질의 층을 표면에 펴 바를 수 있다. 사일로에서 잘게 썬 재료의 압력은 최상층을 제외한 모든 곳에서 공기를 차단한다. 더미의 경우 과도한 가열을 방지하기 위해 무게를 가해 추가 압력을 가한다.[8]
사일로에 채워진 사일리지의 발효부터 이용까지의 과정은 5가지로 나눌 수 있다[31]。
| 단계 | 기간 | 설명 |
|---|---|---|
| 제1기 | 채운 후 2~3일 | 사일리지 재료는 사일로 내에 남은 산소를 이용하여 호흡, 온도가 일시적으로 상승하고 당분을 소모한다. |
| 제2기 | 채운 후 4~10일 | 산소가 소비되어 혐기 상태, 유산균 증식에 의한 젖산 생성, pH 저하 및 온도 하강. |
| 제3기 | 채운 후 15~20일 | pH 4.2 이하로 저하, 불량균 증식 억제 및 안정. |
| 제4기 | 채운 후 30~40일 | 조정 조건 양호 시 안정 상태 유지. 조건 불량 시 낙산균 등에 의해 젖산이 아세트산이나 낙산으로 이행되거나, 단백질 분해에 의한 암모니아 증가로 영양분 손실 발생. |
| 제5기 | 개봉 후 | 사일리지 이용. 개봉 후 2차 발효에 의한 변패 가능성 존재. |
일반적으로 수분 함량은 75% 전후로 조정되지만, 40% 정도로 조정한 것을 특히 헤이리지(haylage, 저수분 사일리지)라고 부른다. 헤이리지는 기밀성이 좋지 않으면 호기성 발효가 일어나 품질 저하를 초래할 수 있다.
4. 1. 원료에 따른 분류
사일리지는 주로 풀, 클로버, 알팔파, 자운영, 귀리, 호밀, 옥수수와 같은 작물로 만든다.[8] 감자나 ''Spergula arvensis'' 같은 사초를 포함한 다양한 잡초도 사일리지로 만들 수 있다.- 벼과 목초: 고수분 사일리지와 예건 사일리지가 있다.[31]
- 맥류: 보리, 맥주보리, 호밀 등을 사용한다.[31] 일반적인 벼과 목초와 달리 출수기뿐만 아니라 유숙기의 것도 사용한다.[31]
- 옥수수: 당 함량이 높아 사일리지 원료로 적합하며, 옥수수 사일리지(콘 사일리지)라고 부른다.[31]
- 이어콘 사일리지는 암이삭의 일부 또는 전체를 수확하여 만든다. 수입 곡물을 주원료로 한 배합 사료나 압편 옥수수를 대체할 수 있는 새로운 국산 농후 사료로 기대된다.[33][34] 암이삭은 씨알(grain)이 약 80%이고, 나머지 20%는 섬유 함량이 높은 심(cob)과 껍질(husk)로 구성되어 있다.[35]
- 수수: 일반적인 벼과 목초와 달리 개화기부터 유숙기의 것을 사용한다.[31]
4. 2. 부위에 따른 분류
- 줄기와 잎을 이용: 주로 목초에서 사용하는 방법이다.[32]
- 곡실과 줄기 잎을 이용(홀 크롭 사일리지): 옥수수, 수수, 사료용 벼를 이용하는 사일리지에서 일반적인 방법이다.[32]
- 곡실만 이용(소프트 그레인 사일리지): 옥수수, 수수, 보리를 이용하는 일부 사일리지이다.[32]
4. 3. 수분 함량에 따른 분류
헤이리지(Haylage)는 수분 함량을 40~60% 정도로 낮춘 사일리지로, 주로 건초를 이용하여 만든다. 말용 헤이리지는 보통 60~70%의 건조물 함량을 가지며, 작은 곤포나 큰 곤포 형태로 제조된다.[9] 일반적인 사일리지는 수분 함량이 75% 전후로 조정되지만, 헤이리지는 40% 정도로 수분 함량을 낮춘다. 그러나 헤이리지는 밀봉 상태가 좋지 않으면 호기성 발효가 일어나 품질이 저하될 수 있으므로 주의해야 한다.5. 사일리지 조제 방법
사일리지는 주로 풀, 클로버, 알팔파, 자운영, 귀리, 호밀, 옥수수 등의 작물을 이용하여 만든다.[8] 감자나 일부 잡초도 사일리지로 만들 수 있다. 사일리지를 만들 때는 식물 재료의 수분 함량을 50~60% (최대 75% 이하)로 맞추는 것이 중요하다. 옥수수는 전체 식물 수분이 적절한 수준일 때, 이상적으로는 익기 며칠 전에 수확한다. 목초는 풀을 깎아 하루 정도 시들게 하여 수분 함량을 조절한다. 이상적으로는 꽃이 만개했을 때 깎아 베어 사일로에 넣는다.[8]
수확한 작물은 약 약 1.27cm 길이로 잘게 썬다. 이것을 사일로 바닥에 균일하게 펴서 촘촘하게 다진다. 사일로가 가득 차면 짚 등으로 표면을 덮는다. 사일로 속 재료의 압력으로 공기가 차단되며, 더미 형태일 경우 추가적인 압력을 가해 과도한 가열을 막는다.[8]
볏짚은 사일리지 조제 시 젖산 발효를 촉진하기 위한 첨가물(수분 조정재 등)로도 사용된다.[32]
5. 1. 목초 사일리지
수확한 목초를 벙커 사일로 등으로 옮기거나, 롤 베일 랩 사일로를 만들 수 있다.[36] 롤 베일 랩 사일리지를 만드는 과정은 다음과 같다.[36]- 롤 베일러로 밭의 목초를 수집하여 원통형으로 굳힌다.
- 랩핑 머신을 사용하여 목초의 주변을 랩핑하여 롤 베일을 만든다.
- 약 1개월간 유산 발효시킨 것을 소에게 먹인다.
사일로에 채워진 사일리지의 발효부터 이용까지의 과정은 5가지로 나눌 수 있다.[31]
| 단계 | 기간 | 특징 |
|---|---|---|
| 제1기 | 채워넣은 후 2~3일 | 사일리지 재료가 산소를 이용하여 호흡, 온도 상승, 당분 소모[31] |
| 제2기 | 채워넣은 후 4~10일 | 산소 소비, 혐기 상태, 유산균 증식, 젖산 생성, pH 저하, 온도 하강[31] |
| 제3기 | 채워넣은 후 15~20일 | pH 4.2 이하로 저하, 불량균 증식 억제, 안정[31] |
| 제4기 | 채워넣은 후 30~40일 | 안정된 상태 유지 (조정 조건 양호 시)[31] |
| 제5기 | 개봉 후 | 사일리지 이용, 2차 발효에 의한 변패 주의[31] |
조정 조건이 나쁘면 낙산균 등에 의해 젖산이 아세트산이나 낙산으로 이행되거나, 단백질 분해에 의한 암모니아의 증가가 일어나 영양분의 손실이 발생한다.[31]
일반적으로 수분 함량은 75% 전후로 조정되지만, 40% 정도로 조정한 것을 특히 헤이리지(haylage, 저수분 사일리지)라고 부른다. 헤이리지는 기밀성이 좋지 않으면 호기적 발효가 일어나 품질 저하를 초래할 수 있다.
5. 2. 옥수수 사일리지
옥수수는 목초 중에서 영양가가 높고 수확량이 많다.[36] 옥수수 사일리지는 옥수수 열매, 줄기, 잎을 모두 사용한다. 옥수수 사일리지 제조 과정은 다음과 같다.- 수확기로 옥수수 열매와 줄기, 잎을 모두 잘게 썰면서 수확한다.
- 벙커 사일로로 운반한다.
- 프론트 로더로 다져 공기를 빼고 비닐로 밀봉한다.
- 약 1개월 동안 젖산 발효시킨 것을 소에게 먹인다.
5. 3. 사료용 벼 사일리지
사료용 벼를 사일리지로 활용할 때, 소의 종류 등에 따라 수확 시기를 조절한다. 보통 벼 이삭이 노랗게 익어가는 황숙기에 수확하지만, 소의 종류에 따라 더 일찍 수확하거나 늦게 수확하기도 한다.[32] 사료용 벼 수확에는 전용 수확기를 이용하기도 한다.[32]베일러라는 농업 기계를 사용하여 롤 베일 랩 사일로를 만든다. 볏짚은 벼농사 과정에서 폐기물로 취급되는 경우가 많아, 농림수산성에서 볏짚의 효과적인 활용을 지원하고 있다.[37][38]
6. 발효 과정
사일리지는 발효 과정에 따라 5단계로 나눌 수 있다.[31] 각 단계별 특징은 아래 표와 같다.
| 단계 | 기간 | 설명 |
|---|---|---|
| 제1기 (호기성 단계) | 채워넣은 후 2~3일 | 사일리지 재료가 남은 산소를 이용하여 호흡하므로 온도가 일시적으로 상승하고 당분을 소모한다. |
| 제2기 (젖산 생성 단계) | 채워넣은 후 4~10일 | 산소가 소비되어 혐기 상태가 되고, 젖산균 증식으로 젖산이 생성되어 pH가 낮아지고 온도도 하강한다. |
| 제3기 (안정화 단계) | 채워넣은 후 15~20일 | pH가 4.2 이하로 낮아져 불량균 증식이 억제되고 안정화된다. |
| 제4기 (저장 단계) | 채워넣은 후 30~40일 (조정 조건 양호 시) | 안정된 상태가 유지된다. |
| 제5기 (이용 단계) | 개봉 후 | 사일리지를 이용하는 단계로, 2차 발효에 의한 변패에 주의해야 한다. |
조정 조건이 좋으면 제4기(저장 단계)에서 30~40일간 안정된 상태가 유지된다. 그러나 조건이 나쁘면 낙산균 등에 의해 젖산이 아세트산이나 낙산으로 변환되거나, 단백질 분해로 암모니아가 증가하여 영양분이 손실될 수 있다.[31] 사일리지 개봉 후에는 2차 발효로 변질될 수 있으므로 주의해야 한다.[31]
한편, 수분 함량을 75% 전후로 조절하는 것이 일반적이지만, 40% 정도로 낮춘 것은 헤이리지(haylage, 저수분 사일리지)라고 부른다. 헤이리지는 기밀성이 좋지 않으면 호기성 발효가 일어나 품질이 저하될 수 있다.
6. 1. 혐기성 발효
사일리지는 혐기성 발효를 거치는데, 이는 사일로가 채워진 후 약 48시간 후에 시작되어 당을 산으로 변환한다. 발효는 약 2주 후에 본질적으로 완료된다.
혐기성 발효가 시작되기 전에, 갇힌 산소가 소모되는 호기성 단계가 있다. 사료가 얼마나 촘촘하게 포장되었는지가 더미에서 발생하는 화학 반응을 조절하여 결과적인 사일리지의 특성을 결정한다. 촘촘하게 포장되면 산소 공급이 제한되고, 이에 따른 산 발효는 존재하는 탄수화물을 아세트산, 부티르산 및 젖산으로 분해시킨다. 이 생성물을 신 사일리지라고 한다.[10] 사료가 썰리지 않고 느슨하게 포장되거나 사일로가 점차적으로 건설되면 산화가 더 빠르게 진행되고 온도가 상승한다. 온도가 약 60.0°C에서 약 71.1°C 사이일 때 덩어리가 압축되면 작용이 중단되고 단맛이 나는 사일리지가 생성된다. 사료의 질소 성분도 변화한다. 신 사일리지를 만들 때 알부민의 1/3이나 아미노 및 암모늄 화합물로 전환될 수 있다. 단맛이 나는 사일리지를 만들 때는 더 적은 비율이 변하지만 소화성이 떨어진다.[8] 발효 과정이 제대로 관리되지 않으면 신 사일리지는 암모니아 또는 부티르산(후자는 썩은 버터 냄새의 원인)의 과도한 생성으로 인해 불쾌한 냄새를 풍긴다.
과거에는 발효가 고유 미생물에 의해 수행되었지만, 오늘날 일부 대량 사일리지는 발효 속도를 높이거나 결과적인 사일리지를 개선하기 위해 특정 미생물로 접종된다. 사일리지 접종제는 하나 이상의 젖산균 균주를 포함하며, 가장 흔한 것은 ''락토바실러스 플란타룸''이다. 사용되는 다른 박테리아에는 ''락토바실러스 부크네리'', ''엔테로코커스 페시움'' 및 ''페디오코커스'' 종이 있다.
사일로에 채워진 사일리지의 발효부터 이용까지의 과정은 5가지로 나눌 수 있다.[31]
| 단계 | 기간 | 설명 |
|---|---|---|
| 제1기 | 채워넣은 후 2~3일 | 사일리지 재료는 사일로 내에 남은 산소를 이용하여 호흡하기 때문에 온도가 일시적으로 상승하고 당분을 소모한다. |
| 제2기 | 채워넣은 후 4~10일 | 산소가 소비되어 혐기 상태가 되고, 유산균의 증식에 의한 젖산의 생성이 높아져 pH가 저하되고 온도도 하강한다. |
| 제3기 | 채워넣은 후 15~20일 | pH는 4.2 이하로 저하되어 불량균의 증식이 억제되어 안정된다. |
| 제4기 | 채워넣은 후 30~40일 (조정 조건 양호 시) | 안정된 상태가 유지된다. |
| 제5기 | 개봉 후 | 사일리지 이용 단계. 2차 발효에 의한 변패에 주의해야 한다. |
조정 조건이 나쁘면 낙산균 등에 의해 젖산이 아세트산이나 낙산으로 이행되거나, 단백질 분해에 의한 암모니아의 증가가 일어나 영양분의 손실이 발생한다.[31]
6. 2. 발효 단계
사일리지는 혐기성 발효를 거치는데, 이는 사일로가 채워진 후 약 48시간 후에 시작되어 당을 산으로 변환한다. 발효는 약 2주 후에 완료된다.[10] 혐기성 발효가 시작되기 전에는 갇힌 산소가 소모되는 호기성 단계가 있다.[10]사일로에 채워진 사일리지의 발효부터 이용까지의 과정은 5가지로 나눌 수 있다.[31]
| 단계 | 기간 | 특징 |
|---|---|---|
| 제1기 (호기성 단계) | 채워넣은 후 2~3일 | 사일리지 재료가 남은 산소를 이용하여 호흡, 온도 상승, 당분 소모[31] |
| 제2기 (젖산 생성 단계) | 채워넣은 후 4~10일 | 산소 소비, 혐기 상태, 젖산균 증식, 젖산 생성, pH 저하, 온도 하강[31] |
| 제3기 (안정화 단계) | 채워넣은 후 15~20일 | pH 4.2 이하, 불량균 증식 억제, 안정화[31] |
| 제4기 (저장 단계) | 채워넣은 후 30~40일 | 조정 조건 양호 시 안정 상태 유지[31], 불량 시 낙산균 등에 의해 젖산이 아세트산이나 낙산으로 변환되거나 단백질 분해로 암모니아 증가, 영양분 손실 발생[31] |
| 제5기 (이용 단계) | 개봉 후 | 2차 발효에 의한 변패 가능성 주의[31] |
6. 3. 발효 미생물
사일리지의 혐기성 발효는 사일로가 채워진 후 약 48시간 후에 시작되어 당을 산으로 변환하며, 약 2주 후에 완료된다.[10] 혐기성 발효가 시작되기 전에는 갇힌 산소가 소모되는 호기성 단계가 있다. 사료가 촘촘하게 포장될수록 산소 공급이 제한되어 산 발효가 일어나고, 탄수화물이 아세트산, 부티르산, 젖산으로 분해된다.[10]과거에는 발효가 고유 미생물에 의해 수행되었지만, 오늘날에는 발효 속도를 높이거나 사일리지 품질을 개선하기 위해 특정 미생물로 접종하기도 한다. 사일리지 접종제는 하나 이상의 젖산균 균주를 포함하며, 가장 흔한 것은 ''락토바실러스 플란타룸''이다. 그 외에도 ''락토바실러스 부크네리'', ''엔테로코커스 페시움'', ''페디오코커스'' 종 등이 사용된다.[11]
사일로에 채워진 후 15~20일이 지나면 pH는 4.2 이하로 낮아져 불량균의 증식이 억제되어 안정된다.[31] 그러나 조정 조건이 나쁘면 낙산균 등에 의해 젖산이 아세트산이나 낙산으로 이행되거나, 단백질 분해에 의한 암모니아 증가로 영양분 손실이 발생한다.[31]
7. 사일리지 품질 관리
사일리지 품질은 여러 요인에 의해 영향을 받는다. 수확 시 작물의 수분 함량이 중요한데, 너무 높으면 부패하기 쉽고, 너무 낮으면 발효가 잘 안 된다. 작물을 적절한 크기로 잘게 써는 것도 중요한데, 이는 공기를 잘 차단하여 혐기성 발효를 돕기 때문이다.
사일리지를 만들 때 젖산균을 첨가하여 발효를 촉진하고 품질을 향상시킬 수 있다. 젖산균은 젖산을 생성하여 pH를 낮추고 유해균의 번식을 억제한다. 포장 시 공기를 최대한 제거하고 밀봉하여 혐기성 상태를 유지하는 것이 중요하다. 공기가 들어가면 곰팡이가 생기고 부패할 수 있다.
사일리지 발효 과정에서 생성되는 침출수는 수질 오염을 일으킬 수 있어 관리가 필요하다.
7. 1. 오염 및 폐기물
사일로 또는 구덩이 사일리지 발효 과정에서 액체가 배출된다. 사일로 배출수는 부식성이 있어 수집 및 처리하지 않으면 수질 오염을 일으킬 수 있다. 높은 영양 성분은 박테리아 또는 조류 번식을 유발하여 부영양화(과영양화)를 일으킬 수 있다.[12]구덩이나 곤포 사일리지를 밀봉하는 데 사용되는 비닐 시트는 적절하게 폐기해야 하며, 일부 지역에서는 재활용 계획을 운영하고 있다. 전통적으로 농가에서는 사일리지 비닐을 태웠지만, 냄새와 연기에 대한 우려로 인해 특정 지역 사회에서는 이러한 관행을 제한하고 있다.[13]
8. 저장 방법
사일리지는 부패를 방지하기 위해 산소 함량을 최소화하도록 단단하게 압축해야 한다. 수확한 목초나 사료 작물은 사일로에 채우거나, 베일러라는 농업 기계를 사용하여 롤 베일 랩 사일로를 만든다.
8. 1. 저장 단계
사일리지는 사일로에서 다음의 4가지 주요 단계를 거친다.[14]- 밀봉 전 단계는 사일로를 채운 후 며칠 동안 호흡과 약간의 건물(DM) 손실이 발생하지만 멈춘다.
- 발효 단계는 몇 주에 걸쳐 일어난다. pH가 감소하고 더 많은 DM 손실이 발생하지만, 반섬유소가 분해된다. 호기성 호흡은 멈춘다.
- 침투 단계에서는 약간의 산소 침투가 가능하여 제한적인 미생물 호흡이 가능하다. 이용 가능한 탄수화물(CHOs)은 열과 가스로 손실된다.
- 비우기 단계는 표면을 노출시켜 추가적인 손실을 유발하며, 손실률이 증가한다.
사일로에 채워진 사일리지의 발효부터 이용까지의 과정은 5가지로 나눌 수 있다.[31]
| 단계 | 기간 | pH 변화 | 온도 변화 | 주요 변화 | 비고 |
|---|---|---|---|---|---|
| 제1기 | 채운 후 2~3일 | 변화 없음 | 일시적 상승 | 사일로 내 잔존 산소 이용, 당분 소모[31] | |
| 제2기 | 채운 후 4~10일 | 저하 | 하강 | 젖산 생성, 유산균 증식[31] | 혐기 상태 |
| 제3기 | 채운 후 15~20일 | 4.2 이하로 저하 | 안정 | 불량균 증식 억제[31] | |
| 제4기 | 채운 후 30~40일 | 안정 | 안정 | 안정 상태 유지[31] | 조정 조건 양호 시 |
| 제5기 | 개봉 후 | - | - | 2차 발효에 의한 변패 가능성[31] | 이용기 |
조정 조건이 나쁘면 낙산균 등에 의해 젖산이 아세트산이나 낙산으로 이행되거나, 단백질 분해에 의한 암모니아의 증가가 일어나 영양분의 손실이 발생한다.[31]
일반적으로 수분 함량은 75% 전후로 조정되지만, 40% 정도로 조정한 것을 특히 헤이리지(haylage, 저수분 사일리지)라고 부른다. 헤이리지는 기밀성이 좋지 않으면 호기적 발효가 일어나 품질 저하를 초래할 수 있다.
9. 안전 관리
사일로 작업은 기계에 의한 부상이나 추락, 미세 먼지 입자 폭발, 발효 과정에서 발생하는 유독 가스 흡입, 산소 부족으로 인한 질식, 곰팡이로 인한 유기 먼지 독성 증후군, 사일리지 붕괴 등 다양한 위험이 따르므로 안전 예방 조치가 필요하다.[15][16][17]
사일리지 자체는 특별한 위험을 초래하지 않지만, 클로스트리디움, 리스테리아, 마이코톡신, 대장균과 같은 인수 공통 병원체에 대한 위생 관리가 필요하다.[18][19][20]
9. 1. 안전사고 예방
사일로는 잠재적으로 위험하며, 채우고 유지하는 과정에서 사망 사고가 발생할 수 있으므로 여러 안전 예방 조치가 필요하다.[15] 기계에 의한 부상이나 추락의 위험이 있다. 사일로가 채워지면 공기 중의 미세 먼지 입자가 넓은 표면적으로 인해 폭발할 수 있다. 또한, 발효는 호흡기 위험을 초래한다. 사일리지 제조 과정은 발효 초기에 "사일로 가스"를 생성하는데, 이 가스에는 일산화 질소(NO)가 포함되어 있다. 일산화 질소는 공기 중의 산소(O2)와 반응하여 독성인 이산화 질소(NO2)를 형성한다.[16] 사일로 내부의 산소 부족은 질식을 유발할 수 있다. 경화된 사일리지에 공기가 닿으면 생기는 곰팡이는 유기 먼지 독성 증후군을 유발할 수 있으며, 대형 벙커 사일로에서 사일리지가 무너져 사망 사고가 발생하기도 한다.[17]9. 2. 위생 관리
사일리지 자체는 특별한 위험을 초래하지 않지만, 동물 사료 산업을 규제하는 법규 개선으로 사일리지의 위생 품질이 향상되어 식품 관련 인간 질병 문제를 줄였다.[18] 클로스트리디움 포자를 함유한 사일리지를 먹인 소의 우유는 경성 치즈 생산에 위험을 초래할 수 있다.[19] 리스테리아, 마이코톡신, 클로스트리디움, 대장균과 같은 인수 공통 병원체에 특별한 주의를 기울여야 한다. 이는 사일리지 생산 시 위생 불량으로 인해 발생하며 유제품에서 발견될 수 있다.[20]10. 영양학적 가치
사일리지는 근채류를 대체할 수 있으며, 젖소, 육우, 양, 말 등 다양한 가축에게 급여할 수 있다. 사일리지는 발효 과정을 통해 영양학적 가치가 높아진다. 주요 장점은 다음과 같다.
- 보존성 향상: 발효 과정에서 생성되는 휘발성 지방산(VFA)은 천연 방부제 역할을 하여 사료의 부패를 막는다. 특히 녹색 사료를 구하기 어려운 겨울철에 유용하다.
- 기호성 개선: 적절한 산도는 사료의 맛을 좋게 하여 동물의 섭취를 돕는다.
- 비타민 생성: 발효 미생물은 엽산과 비타민 B12와 같은 비타민을 생성한다.[23]
- 에너지 손실 상쇄: 발효 과정에서 일부 에너지 손실이 발생하지만, 사일리지의 보존 특성과 소화율 개선으로 상쇄된다.
10. 1. 영양 성분
사일리지 발효 과정에서 박테리아는 사료의 섬유소와 탄수화물에 작용하여 휘발성 지방산(VFA), 즉 아세트산, 프로피온산, 젖산, 뷰티르산과 같은 산을 생성한다. 이러한 산은 pH를 낮춰 부패를 일으킬 수 있는 경쟁 박테리아에게 적대적인 환경을 조성한다. 따라서 VFA는 요구르트와 치즈의 젖산이 우유의 보존성을 높이거나 식초(묽은 아세트산)가 절인 채소를 보존하는 것과 마찬가지로 천연 방부제 역할을 한다. 이러한 방부 작용은 녹색 사료를 구할 수 없는 온대 지역의 겨울철에 특히 중요하다.[21][22]최적의 조건에서 사일리지를 준비하면 적절한 산도가 기호성을 개선하고 동물에게 식이적인 대비를 제공하는 효과도 있다. (하지만 아세트산과 부티르산이 과도하게 생성되면 기호성이 떨어질 수 있다. 이상적으로는 젖산 생성을 최대화하도록 박테리아 혼합물을 선택한다.)
발효 미생물 중 일부는 비타민을 생성하는데, 예를 들어 락토바실러스 종은 엽산과 비타민 B12를 생성한다.[23]
VFA 생성 발효 과정은 박테리아가 사용하는 에너지를 생성하며, 이 중 일부는 열로 방출된다. 따라서 사일리지는 원래 사료보다 칼로리 함량이 약간 낮다. 이는 요구르트가 우유보다 칼로리가 약간 낮은 것과 같다. 그러나 이러한 에너지 손실은 사일리지의 보존 특성과 소화율 개선으로 상쇄된다.
10. 2. 사료로서의 장점
사일리지는 근채류를 대체할 수 있다. 덩어리 사일리지는 일반적으로 젖소에게 먹이며, 곤포 사일리지는 육우, 양, 말에게 사용되는 경향이 있다. 사일리지를 동물 사료로 사용하는 것에는 여러 가지 장점이 있다.- 발효 과정에서 사일리지 박테리아는 사료의 섬유소와 탄수화물에 작용하여 휘발성 지방산(VFA), 즉 아세트산, 프로피온산, 젖산, 뷰티르산과 같은 산을 생성한다. 이러한 산은 pH를 낮춰 부패를 일으킬 수 있는 경쟁 박테리아에게 적대적인 환경을 조성한다. 따라서 VFA는 요구르트와 치즈의 젖산이 우유의 보존성을 높이거나 식초(묽은 아세트산)가 절인 채소를 보존하는 것과 마찬가지로 천연 방부제 역할을 한다. 이러한 방부 작용은 온대 지역의 겨울철, 즉 녹색 사료를 구할 수 없을 때 특히 중요하다.[21][22]
- 사일리지를 최적의 조건에서 준비하면 적절한 산도가 기호성을 개선하고 동물에게 식이적인 대비를 제공하는 효과도 있다. (하지만 아세트산과 부티르산이 과도하게 생성되면 기호성이 떨어질 수 있다. 이상적으로는 젖산 생성을 최대화하도록 박테리아 혼합물을 선택한다.)
- 발효 미생물 중 일부는 비타민을 생성한다. 예를 들어, 락토바실러스 종은 엽산과 비타민 B12를 생성한다.[23]
- VFA를 생성하는 발효 과정은 박테리아가 사용하는 에너지를 생성하기도 하며, 이 중 일부 에너지는 열로 방출된다. 따라서 사일리지는 원래 사료보다 칼로리 함량이 약간 낮으며, 이는 요구르트가 우유보다 칼로리가 약간 낮은 것과 같다. 그러나 이러한 에너지 손실은 사일리지의 보존 특성과 소화율 개선으로 상쇄된다.
11. 혐기성 소화
사일리지(사료)는 혐기성 소화에 사용될 수 있다.[24]
12. 어류 사일리지
생선 사일리지[25][26]는 어업에서 발생하는 부산물을 보존하여 양어용 사료로 활용하는 방법이다. 이 방법으로, 생선 내장, 생선 머리, 뼈 등 사람이 먹는 생선 부위를 제외하고 남는 부분을 사료 펠릿의 재료로 활용한다.[27][28] 사일리지는 먼저 남은 생선 부위를 분쇄하여 개미산과 혼합한 후 탱크에 보관하여 만든다. 산은 보존을 돕고 잔여물을 더 용해시키는 역할을 한다. 생선 사일리지용 공정 탱크는 선박이나 육상에 설치할 수 있다.[29]
13. 갤러리
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