소비자들이 돼지고기 품질을 결정하는 데 있어 육색과 외형은 가장 중요하고 다음으로 중요한 요인은 풍미와 맛이다. 과거 비거세 수퇘지의 고기는 불쾌한 냄새와 풍미(웅취)가 있는 것으로 알려져 정상육과는 다르게 판매가 이루어졌다.
소비자들은 외과적 거세의 부작용 등 동물복지(animal welfare)의 중요성에 대하여 인식이 높아지고, 가축을 사육하는 방법에 점점 더 관심이 커지고 있다. 양돈 선진국의 경우 비거세 수퇘지 생산 비율이 높아지고 있어 그 결과 웅취(boar taint)에 대한 중요성이 점점 더 높이지고 있다.
갓 태어난 웅돈의 외과적 거세는 육질 개선과 사양관리의 편의성 때문에 널리 사용된다. 웅돈의 공격적 행동을 막고, 웅취를 방지하기 위해, 보통 생후 첫 주에 외과적 거세가 행해졌다(Lealiifano et al. 2009).
유럽연합 법률에 따르면, 생후 7일령 내에는 외과적 거세를 할 수 있다. 신생자돈은 어리기 때문에 신경의 발달 되지 않았기 때문에 고통을 느끼지 못한다고 생각되었으나, 연구를 통해 반증이 입증되었다(Fitzgerald, 1994). 따라서 외과적 거세는 고통스럽고 스트레스가 많은 과정으로서(Earley & Crowe, 2002) 스트레스 호르몬 증가, 신생자돈의 행동 변화로 나타난다. 외과적 거세 중 소리 지름이 증가하는 것도 통증의 지표 중 하나이다(Taylor et al. 2001).
이러한 이유로 인해 행동의 변화는 몇 시간에서 또는 며칠 동안 지속된다(Hay et al. 2003). 신체적 거세에 대한 반응은 3세에서 17세 사이의 인간과 유사하다. 외과적 거세는 통증 완화 없이 여러 세기 동안 진행됐으며, 최근 몇 년 동안 사회적 분위기가 변하면서 외과적 거세는 동물복지에 중요한 관심사가 되었다.
마취 없이 거세하는 것은 동물의 복지에 어긋나고, 고통과 스트레스를 일으키므로 유럽 및 여러 양돈 선진국에서 이러한 이유로 마취 없는 거세를 금지했다. 또한 외과적 거세는 성장률과 사료이용률 감소, 생산성 감소와 같은 추가적인 단점을 일으킨다. 마취 없이 외과적 거세는 2002년부터 노르웨이, 2009년부터 스위스에서 금지되었다. 영국과 아일랜드는 거세가 금지했고, 다른 유럽 국가에서는 진통제, 또는 마취제를 사용하지 않고 부분적으로 수행되고 있다.
■ 유럽연합의 신생자돈 거세 중단조치를 위한 동향
특히 돼지고기 품질에서 웅취가 없고 근섬유를 얇게 하여 연도가 좋은 돼지고기를 생산하여 소비자가 욕구를 충족시키게 한다(Barton-Gade, 1987). 그러나 자돈단계에서 외과적인 거세는 동물복지 측면을 고려한 사양관리 방법에서 크게 논란이 되고 있다.
외과적인 거세방법은 마취를 하지 않아 통증이 발생하기 때문에 자돈에게 많은 스트레스와 고통을 주기 때문이다(Prunier et al. 2005). 유럽연합에서 2010년에 발표한 협정문에 따르면 동물복지 측면에서 2012년 1월부터 외과적 거세를 수행할 때 마취 또는 진통제를 투여해야 하며, 2018년부터는 단계적으로 외과적 거세를 폐지해야 한다고 규정하고 있다(De Briyne et al. 2016).
유럽연합 등은 돼지고기의 소비 추세가 살코기에 초점을 두고 있으므로 지방의 축적이 적고 살코기의 양이 많으면서 사료효율이 좋은 비거세 수퇘지를 생산하기 위한 연구가 수행되고 있다. Aluwé et al.(2011) 등의 연구에 따르면, 도축체중이 90kg(또는 150일령) 이내에 도축할 때 소비자들이 돼지고기의 이취를 거의 맡지 못한다는 연구 결과를 발표하였다.
1. 비거세 웅돈 생산의 주요 장점과 단점
비거세 웅돈의 주요 장점은 사료효율이 9%까지 향상되고 성장 속도가 14% 높아져 정육량이 20%까지 증가한다고 보고하였다(Babol & Squires 1995 ; Bonneau & Squires, 2004). 사료비는 생산원가에 60∼70%를 차지하기 때문에 생산비 절감이 있어 사료비 절감은 필수적이다(FAO, 2017). 따라서 동물복지 외에도 비거세 웅돈 생산방식은 경제적 관점에서 매우 필요하다.
(표 1) 거세돈과 비거세 수퇘지 사육 시 생산비 비교
또한 사료의 효율적인 활용은 지구의 환경오염에 영향을 감소시킬 수 있다(OECD-FAO, 2016). 비거세 웅돈은 육질 측면에서의 장점은 지방조직이 감소하고 약 5% 불포화지방산이 증가할 뿐만 아니라 근섬유 조직의 증가로 인해 정육량을 증가시킬 수 있다는 것이다(Babol & Squires. 1995).
비거세 웅돈은 테스토스테론 증가로 인해 근육 성장이 증가하며 근육 간 지방 침착을 감소시킨다. 비거세 웅돈의 돼지고기는 단백질 함량이 높으며, 거세 웅돈 대비 영양적인 가치가 보고하였다(Wood et al. 1986).
특히 유럽과 북미에서는 지방보다 근육 비율이 더 높다. 그러나 지방 함량은 풍미 발달과 관련이 있으므로 최소한의 지방 수준이 필요하다(Warris, 2010). Miyahara et al.(2014)는 바람직한 거세돈의 특성으로서 육색이 선홍색이고 수용성이 더 좋다는 것을 보고하였다.
다른 측면에서 보면 지방 함량이 낮으면 고기의 질감은 쫄깃하다. 이는 정육률 개량을 위한 유전적인 선발의 결과이기도 하다. 또한 많은 연구에서 비거세돈과 거세돈의 등지방 두께가 같다면 비거세돈은 C18:2 지방산 때문에 연도가 좋고 보수력도 좋다는 것을 나타내고 있다.
지방의 주요 특징은 지방산의 포화도에 따라 달라지는 산화에 대한 저항성이다(Warris, 2010). 따라서 마지막 비육기간 동안 비거세돈 사료에서 불포화지방산을 제한하는 방법들이 있다. 비거세돈 사육 시 단점은 비육말기에 웅돈간 공격적인 행동과 집단 내 싸움이다(Bonneau & Squires, 2004).
완전한 성성숙에 도달한 후 웅돈은 공격적으로 변하여 종종 부상, 멍, 피부 찰과상이 발생한다. 돈방 내 이동 횟수를 감소시키는 것이 이러한 공격적인 행동으로 야기될 수 있는 문제점을 최소화할 수 있다. 특히 비육말기 또는 도축 전에는 성별 분리사육 하는 것이 바람직하다. 그러나 가장 비거세 웅돈의 가장 큰 단점은 비거세 돼지고기의 열처리 중에 발생하는 웅취이다.
2. 웅취(boar taint)의 주요 요인
웅취의 주요 요인이 되는 호르몬은 안드로스테논, 스카톨 및 인돌 등으로 웅돈의 호르몬이다. 세 호르몬은 지방과 친유성의 특징으로 인해 지방에 쉽게 축적될 수 있으며 돼지고기를 열처리할 때 냄새의 주요 요인이 된다. 웅취는 소비자에게 불쾌감을 주며 고기를 굽거나 요리할 때 불쾌한 냄새와 향이 발생한다.
이 악취는 주로 안드로스테논(5α-androst-16-en-3-one)과 스카톨(3-methylindole)의 함량이 높아서 발생하며, 인돌, 안드로스테논, p-cresol과 같은 다른 화합물도 영향을 미친다.
3. 해외 저웅취 웅돈 개발 및 실용화 사례
(1) 네덜란드 - TOPIGS사
네덜란드는 비거세 수퇘지고기를 프리미엄 친환경 돼지고기의 동물복지 등급 라벨 ‘Beter Leven(Better Life)’을 부착시켜 고가로 판매한다. 네덜란드 TOPIGS사는 저웅취 웅돈을 개발해 종돈 웅돈으로 사용해 비육돈을 생산해서 거세 없이 출하하는 비율을 20%에서 80%로 높였다.
TOPIGS사는 2013년부터 보통 수퇘지보다 웅취를 50% 감소시킨 웅돈 계통인 ‘Nador’를 세계 최초로 출시해서 독일과 네덜란드의 비육돈 생산농장으로 공급을 시작했다. 이 웅돈 라인 개발을 위해서 웅돈 27,000두의 지방 샘플로 관능검사를 통해 냄새 정도에 따라서 스코어를 메기고 각 웅돈의 유전적 특성을 SNP(단일염기변이) 분석으로 냄새가 가장 적은 웅돈을 중심으로 계통을 개발했다.
그러나 도축장에서 비거세 수퇘지의 지방을 채취해 사람의 관능검사로 웅취를 풍기는 지육을 골라내고 있다. 네덜란드는 2015년 1월부터 2019년 9월까지 웅취 나는 수퇘지 지육을 257만 9천두를 검사했다. 평균 지육 무게는 94.8kg이었다. 2015년 초에는 웅취 나는 지육의 비율이 7%까지 상승했으나 2016년부터 3%대를 보이다가 2019년에는 1%까지 낮아져서 저웅취 웅돈 개발이 성공적임을 알려주고 있다.
(2) 미국의 Acceligen Recombinetics사와 네덜란드의 Hendrix Genetics사
미국 미네소타주 소재 바이오텍 기업인 Acceligen Recombinetics사와 네덜란드의 Hendrix Genetics사는 2017년 식량 농업연구 재단의 지원으로 유전자 편집기술을 이용한 거세가 필요 없는 수컷 자돈 생산 연구를 시작했다. 실제 2019년 6월 웅취 유발 유전자가 삭제된 자돈을 생산했다.
KISS₁유전자는 돼지의 뇌하수체에서 사춘기에 기능을 발휘해 웅취 호르몬은 분비하게 하는 역할을 한다. KISS₁유전자의 사람과 동물에서 특정 세포를 성숙시키고 호르몬을 생산하고 모돈의 사용기간에 영향을 주는지에 대해 오랫동안 연구됐다.
본 연구에서는 도축장에서 수거된 모돈의 단일 배아세포에서 유전자 편집을 위한 Cas9 단백질이 삽입되어 CRISPR 유도 RNA를 추적한 후 배아세포의 KISS₁유전자를 삭제했다. 그 배아는 후보 암퇘지에게 삽입되어 2019년 6월에 자돈을 생산했다. 지금부터의 과제는 태어난 수컷 자돈의 체내에서 KISS₁유전자가 제거되었는지? 또한 성숙 체중 도달 시 웅취 요인 호르몬 농도는 어느 수준인지? 등을 추가로 연구되어야 한다. 그러나 무엇보다도 태어난 자돈인 KISS₁유전자 기능이 발현될 수 없으므로 수태 능력이 있는지도 밝혀져야 한다.
(3) 독일 - 수컷 SRY 유전자 녹아웃(편집) 시킨 자돈 생산
독일 Friedrich-Loeffler-Institut(동물건강 연구소)의 Bjorn Petersen 박사는 모든 포유류의 Y(숫컷) 염색체에서 발견되는 유전자인 돼지의 SRY라는 유전자를 편집 삭제했다. 이 연구는 수컷 생쥐와 토끼에서 SRY 유전자를 ‘녹아웃(knock out)’ 하여 수컷의 고환 발달과 암컷 번식기관 발달 억제를 보여준 이전의 연구를 기반으로 한다.
이 포유류는 암컷 표현형을 가지고 있지만, 유전자형은 수컷이다. 돼지에서 고환이 발생하지 않으면 웅취 냄새는 없다. 수정란에서 SRY 유전자가 녹아웃(KO)되어 태어난 돼지는 외음부, 자궁, 난소 및 기타 암컷 생식 부위를 가졌다.
그러나 6개월 후 발정 징후를 확인했지만, 아무것도 보이지 않았다. 다시 9개월의 사후 검사에서 난소에 기능성 난포가 발견되지 않았으며 자궁은 성숙하지 않았다. 이들 돼지의 상업적 적용을 위해 두 가지 가능한 접근법이 있다.
Petersen은 첫 번째는 배아가 아닌 정상적인 성숙 웅돈에서 유전자 편집을 수행하여 유전자가 편집된 정자를 생산하는 것이다. “우리는 CRISPR/Cas 벡터를 정자 생성 프로모터의 제어하에 웅돈의 Y-염색체에 적용 후 생성된 정자가 편집되었는지를 연구하고 있다. 이 정자가 정상적인 암컷을 임신시키는 데 사용될 때 교배된 모돈은 암컷 돼지와 암컷 표현형을 가진 수컷 돼지를 낳게 된다”
(4) 독일 - 웅돈의 Y 염색체 파괴 방식
Bjorn Petersen 박사의 두 번째 방법은 정자의 Y 염색체를 완전히 파괴하는 것이다. 이것은 이미 마우스에서 이루어졌다. 그러나 Y 염색체를 ‘절단’하는 경우 X(암) 염색체를 손상하지 않게 해야 한다. X와 Y 염색체는 많은 유전자를 공유하므로 그대로 유지하려면 X 염색체가 필요하다. CRISPR/Cas 벡터는 정자형성-특이적 프로모터에 의해 비기능적 Y 염색체 정자 및 온전한 X-염색체 정자를 생산하도록 유도한다.
Petersen은 태어나는 자돈이 유전자 편집 영향이 없는 자돈을 선호하는 모든 표현형 및 은유적으로 암컷인 자손, 모든 정상적인 암컷 돼지의 경우와 마찬가지로 어머니로부터의 X 염색체 및 아버지로부터의 X 염색체를 갖는 후손을 선호하므로 후자의 접근법을 선호한다. 모든 정상적인 암컷과 수컷은 웅취가 없게 되는 것이다. 그는 육질과 생식 성능에 차이가 없어야 한다고 덧붙였다.
【원고는 ☞ jhjjh7@snu.ac.kr로 문의바랍니다.】
