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문제 정의
- 본 연구에서는 이매패류의 지질조성은 외부에서 섭취하는 먹이로부터 얻어지는 지질성분에 기인 (Zhukova, 1986; Zhukova and Svetashev, 1986) 하는 점을 이용하여 해만가리비의 먹이생물인 phytoplankton과 해만가리비 패주 속의 지방산 분석을 통하여 상호관계를 설명할 수 있는 추척자로 활용하고자 (Volkman and Johns, 1997; Sarqent et al., 1997; Veron et al., 1996; Leveille et al., 1997) 먹이생물인 phytoplankton과 해역별로 채취된 해만가리비 패주의 지방산을 분석하고 그 결과를 보고한다.
제안 방법
- 방냉 후 약 25배 양의 온수 및 Hexane을 가하여 분액여두에 옮겨서 상층의 불검화물을 제거하고, 이 조작을 3회 반복하였다. 그리고 하층의 검화물에 5배 양의 6 N HCl을 가하여 지방산을 만든 다음, 약 25배의 diethylether를 3회 반복 첨가 하여 지방산을 분리하고 Na2SO4로서 탈수한 다음 지방산 시료를 조제하였다. 일정량의 지방산을 취해 약 10배 양의 BF3-methanol 혼액 및 5% HCL-ethanol 혼액을 가하여 95℃에서 10분간 가열하여 지방산 methyl ester 유도체를 조제하였다.
- 즉, 시료의 육질을 일정량 비이커에 취하여 15,000 rpm에서 5분간 homogenizer (Nihonseiki Kaisha LTD, Japan) 로 잘게 부순 다음, chloroform과 methanol을 용적비 2:1로 혼합한 용액을 시료의 2배가량 넣어 조직속의 지질이 충분히 용출될 수 있도록 하룻밤 동안 방치하였다. 다음날 chloroform층만을 분리하여 Na2SO4로 수분을 제거하고 증류수로 수회 세척한 다음 회전진공증발기 (Yamato RE47, Japan) 를 사용하여 용매를 완전히 증발시킨 후 추출된 총 지질의 무게를 측정하였다.
- 분획 과정은 먼저 Rod S-Ⅲ (0.9 × 150 mm, 석영봉 규산 코팅) 를 5분간 수세한 후, 다시 증류수 10 ml로 헹군 다음 수분을 증발시키기 위하여 아세톤 10 ml로 씻고 50℃로 조정한 Rod-Dryer (TK-5 Iatron Lab. Inc.) 에서 5분간 건조시킨 후 Iatroscan내에서 수소염이온화 불꽃상에서 3회 이상 반복하여 유기물을 완전히 제거시켰다.
- 그리고 하층의 검화물에 5배 양의 6 N HCl을 가하여 지방산을 만든 다음, 약 25배의 diethylether를 3회 반복 첨가 하여 지방산을 분리하고 Na2SO4로서 탈수한 다음 지방산 시료를 조제하였다. 일정량의 지방산을 취해 약 10배 양의 BF3-methanol 혼액 및 5% HCL-ethanol 혼액을 가하여 95℃에서 10분간 가열하여 지방산 methyl ester 유도체를 조제하였다.
- , Bromall, PA, USA) 로서 점적하여 전개조 (NaCl로 포화시킴) 에서 10분간 포화시켰다. 전개용매는 n-hexane : diethyl ether : acetic acid = 97 : 3 : 1 v/v를 이용하여 약 10 cm까지 전개시킨 후, Rod를 전개조에서 꺼내고 Rod-Dryer에서 5분간 건조시켜서 Iatroscan으로 분석하여 지질 획분의 조성비를 구하고 그 함량을 산출하였다. 동정은 표품인 cholesterol ester, free fatty acid, triglyceride, cholesterol 및 phospholipid에 의하여 동정하였다.
- 지방산의 분석은 동일조건에서 분석한 표준품의 ECL과 비교하여 동정하고, 지방산 표준품은 14:0, 16:0, 18:1, 18:2, 18:3, 20:0, 22:1, 24:0 (D-104 Doosan Serdary Research Lab., Kyungki-do, Korea) 과 GC-MS로 동정된 menhaeden oil을 사용하였다.
대상 데이터
- 지방산 분석에 사용하는 GLC는 Omegawax-320 (bonded polyglycol phase) Open-tubulan column (30 m × 0.32 mm, i.d., SUPELCO, Supelco Park, PA, USA) 를 붙인 Shimadzu GC 14A를 이용하였으며 분석조건은 Column온도 180℃-220℃ (1℃/min) Injector온도 250℃, detector 온도 250℃ 그리고 carrier gas는 He (1.0 kg/cm2) 을 사용하였다.
- 지질분석용 재료는 해만가리비 사육시험을 실시한 전라남도 여수시 남면 해역과 경상남도 통영해역 및 남해군 설산면 축제식 새우양식장 (Fig. 1) 에서 패류 양성용 채롱(43.5 (L) × 43.5 (B) × 8.5 (H) cm, 망목 9 mm 및 20.5 mm) 에 평균 각고 16.59-17.38 mm의 치패를 각각 50마리씩 수용하여 상기 3개 장소에서 8월부터 11월까지 사육한 후 종료 시에 무작위로 선택한 해만가리비 (평균 각고 38.8 mm) 의 껍질을 제거하고, 패주 (근육) 만을 취하여 해만가리비 육질의 지방산 측정용으로 사용하였고, 해역별 먹이생물은 Kitahara type net (mesh size 20 μm) 를 이용하여 phytoplankton을 채집한 후 농축하여 지방산 실험에 사용하였다.
이론/모형
- 지질의 class는 TLC/FID와 Iatrocorder TC-21 intergrator가 장착된 Iatroscan New MK-5 (Iatron Laboratory Inc., Japan) 에서 지질조성을 구하고, 공기의 유속은 2 l/min이며 detector 수소량은 160 ml/min으로, scanning speed는 0.42 cm/sec로 기본적으로 Parrish and Ackman (1983) 의 방법에 따랐다. 분획 과정은 먼저 Rod S-Ⅲ (0.
- 총지질 추출은 Bligh and Dyer (1959) 방법을 따랐다. 즉, 시료의 육질을 일정량 비이커에 취하여 15,000 rpm에서 5분간 homogenizer (Nihonseiki Kaisha LTD, Japan) 로 잘게 부순 다음, chloroform과 methanol을 용적비 2:1로 혼합한 용액을 시료의 2배가량 넣어 조직속의 지질이 충분히 용출될 수 있도록 하룻밤 동안 방치하였다.
성능/효과
- 이러한 점들은 남해 해역이 집중강우로 인한 육수의 유입의 영향으로 먹이생물의 지질영양학적인 측면에서 다른 점을 나타내고 있다. 3개의 해역별 모두 해만가리비의 육질에서는 모두 검출되었으나 식물플랑크톤에서는 TMTD (trimethyltridecanoic acid) 가 검출되지 않았다.
- 해만가리비의 성장기인 8월에서 11월의 해역별 phytoplankton의 지방산 조성은 Table 4와 같다. 가장 큰 특징으로서는 여름철인 8월 해역별 phytoplankton의 오메가-3 고도불포화지방산 (n-3HUFA, highly unsaturated fatty acid) 은 성장이 가장 좋았던 남해해역이 47.11%인 것에 비하여 통영해역 34.26%, 가막만의 남면해역은 14.061%로서 아주 현저하게 낮았다. 특히, DHA의 함량도 비슷한 결과를 보였다.
- 먹이생물에서 해역별 및 월별 총지질의 변동 경향은 해만가리비의 육지질의 변동 경향과 매우 잘 일치하고 있다. 또한 해만가리비의 성장 조사결과에서도 통영해역에서의 해만가리비의 성장이 가장 양호하다는 결과와 잘 일치하여, 먹이생물 중의 총지질 함량과 해만가리비의 성장 사이에 주요한 상관관계가 있다는 것을 시사하고 있다. 패류에 있어서 총지질의 중요성에 관한 연구로서는 Lannan (1980) 의 연구에 의하면 패류의 난은 대단히 주요한 역할을 할 뿐만 아니라 유생의 발생에도 주요한 영향을 미치므로 총지질의 함량을 난지질의 함량분포에 따른 건강도 판정 기술을 제시하고 있다.
- 성장기 해역별 해만가리비의 총지질 함량은 전체적으로 보아 통영해역이 가장 높았으며, 월별로는 전체적으로 8월이 다른 월에 비하여 높았다. 이는 통영해역 해만가리비의 성장이 다른 해역에 비하여 좋았던 것과, 8월 해만가리비 성장이 가장 좋았던 것 (오 등, 2000) 과 잘 일치하고 있다.
- 오메가-3고도불포화 지방산 중에서 가장 많은 부분을 차지하는 DHA (decoxahexaenoic acid; 22:6n-3) 함량에서는 통영해역은 8월에 14.44%로 가장 높았고, 9월에는 5.06%로 낮아져 10월에는 7.25%, 11월에는 6.04%로 계속해서 낮은 값을 유지하였다. 남면해역에서는 8월에 18.
- 패류의 필수지방산으로 알려져 있는 탄소수 20 이상인 오메가-3 고도불포화 지방산은 대부분의 해역에서 8월이 감소한 것으로 보아 8월이 해만가리비의 주 성장에 가장 적합한 온도와 기후 조건을 갖춘 것으로 보인다. 오메가-3고도불포화 지방산의 많은 부분을 차지하는 EPA (eicosapentaenoic acid;20:5n-3) 함량은 통영해역에서는 8월에 8.08%로 낮은 값을 나타냈으나, 이후 꾸준히 증가를 보이지만, 남면에서는 8월에는 5.11%, 9월에는 4.42%, 10월에는 5.65%로 큰 차이가 없었고, 그 다음달부터 증가하였다. 11월 달이 EPA 함량이 가장 많았으며, 이러한 추세로 보아 그 후에는 계속적으로 증가를 할 것으로 보인다.
- 8월에는 낮았고 11월에는 통영과 남면해역에서는 월등히 높은 편이었다. 이러한 자료를 보면, 오메가-6계열과 오메가-3계열의 지방산은 서로 반대되는 작용을 하고 있다는 것을 알 수 있고, 또한 생체대사 경로 및 기능이 서로 다르고 상호 전환이 불가능하며, 또한 서로 경쟁적 제어작용을 갖는 효소체계와 연관되어 있음을 알 수 있다.
- 해역별 먹이생물인 phytoplankton의 총지질 함량은 Table 2와 같다. 전반적으로 통영해역은 계절에 관계없이 phytoplankton 중의 총지질의 함량이 다른 해역에 비하여 가장 높게 나타나 8월 중에는 5.02%, 9월에는 3.29%, 10월과 11월에는 2.48%와 1.66%로 나타났으며 8월에 가장 높게 나타난 이후 계속 감소하는 경향을 보였는데, 이런 경향을 해만가리비의 총지질 함량의 월변화와 같은 경향을 보였다. 남면 해역에서는 8월중 1.
- 오메가-3고도불포화 지방산의 많은 부분을 차지하는 EPA (eicosapentaenoic acid; 20:5n-3) 함량은 Table 3과 같다. 통영해역에서는 8월에 8.08%로 낮은 값을 보인 후 11월까지 9.59-18.91%로 꾸준히 증가를 보이지만, 남면해역에서는 8월에 5.11%, 9월에는 4.42%, 10월에는 5.65%로 다른 해역에 비하여 낮은 값을 보이다가 11월에 9.58%로 다소 증가하였으나 통역해역에 비하여는 낮은 값을 보였다. 수온이 하강하면서 성장이 지체되는 11월에 EPA 함량이 가장 많았다.
- 중요 지방산에서 포화지방산으로서는 16:0, 18:0가 주성분을 이루었고, 불포화지방산인 monoenoic acid 로는 16:1n-7, 18:1n-7, 20:1n-9, ARA (20:4n-6), EPA (20:5n-3), DHA (22:6n-3) 가 주성분이었다. 특수한 지방산으로서는 TMTD (4, 8, 12-trimethyltridecanoic acid) 가 상당량 검출되었다. 고도불포화지방산의 변동을 살펴보면, 성장이 가장 양호한 통영만의 경우에 오메가-9계열의 합계인 ∑ n-9에서 보면, 8월과 11월에 걸쳐 3.
- 성장기 해역별 해만가리비의 총지질 함량은 8월 통영해역에서 가장 높았으나, 9월과 10월에는 감소하였고 11월에는 가장 낮은 수치로 현저히 감소하였다. 해역별 phytoplankton의 총 지질함량은 통영해역에서 가장 높은 것으로 나타나 통영해역에서의 가장 성장이 좋은 결과와 잘 일치하여 먹이생물인 phytoplankton의 총지질 함량이 해만가리비의 성장에 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. 통영해역은 8월에 최고를, 11월에는 감소하는 경향을 나타냈다.
- 해역별 phytoplankton의 총지질 함량의 차이는 전체적으로 보아 계절에 관계없이 통영해역에서 8월중 5.02%로 다른 해역에 비하여 가장 높은 것으로 나타났다. 먹이생물에서 해역별 및 월별 총지질의 변동 경향은 해만가리비의 육지질의 변동 경향과 매우 잘 일치하고 있다.
후속연구
- 일반적으로 굴과 해만가리비 등 패류에서 함유하고 있는 지방산은 장쇄체인의 탄화수소에 규칙적인 이중결합을 가지고 있기 때문에 이들 지방산을 methylene-interrupted unsaturated 지방산이라고 부르는 반면에, NMID 지방산은 이중결합의 위치가 불규칙적이기 때문에 nonmethylene-interrupted diunsaturated (NMID) 지방이라 부른다. 이들 지방산이 높은 비율로 존재하기 위해서는 이 지방산 구조의 특성상 특별한 대사 경로가 필요하며, 높은 함유량은 이들이 특별한 목적을 수행하기 위한 생리상의 요구를 반영할 수 있기 때문에 굴과 해만가리비의 생리적 차이점의 가능성에 관해서 앞으로 많은 연구가 기대된다.
- 패류에 있어서 총지질의 중요성에 관한 연구로서는 Lannan (1980) 의 연구에 의하면 패류의 난은 대단히 주요한 역할을 할 뿐만 아니라 유생의 발생에도 주요한 영향을 미치므로 총지질의 함량을 난지질의 함량분포에 따른 건강도 판정 기술을 제시하고 있다. 해만가리비에서도 이들의 생리적 지표물질 사용가능성에 대해서 앞으로 연구할 필요가 있다고 사료된다.
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