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문제 정의
- 곰치와 풍덕구이의 영양성분 중, 조회분을 구성하는 무기질이 그 조성 및 함량에 있어 계절적 변이를 갖는지를 평가하고자, 본실험에서는 1년에 걸쳐 수집된 시료로부터, 5종의 다량 무기질(Ca, Mg, P, Na, K)과 3종의 미량 무기질(Fe, Zn, Cu)을 분석하였다. 또한, 두 어종의 안전성 확보를 위해, 자체 독성이 강하고, 노출 시 체내 축적성이 높은 4종의 중금속인 납(Pb), 수은(Hg), 카드뮴(Cd), 주석(Sn)을 분석하였다.
- 곰치와 풍덕구이의 일반 성분에 대한 정보가 식품성분표에 제시되어 있으나(10), 어류에 있어서는, 수분, 지질, 단백질, 탄수화물 등의 일반성분들이 계절 및 지역에 의해 변동될 가능성이 있으므로, 궁극적으로 그 어종을 어획한 계절 및 지역에 따라 섭취하게 될 영양성분이 일정하지 않을 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 동해안 지역에서 수집한 이 두 어종의 화학적 조성을 일반 성분, 무기질 조성, 아미노산 조성, 지방산 조성을 중심으로 연중 모니터링 함으로써, 계절적 인자에 의한 이들 성분의 변화를 탐색하고, 이를 근거로 하여 동해안의 대표적 저서어인 곰치와 풍덕구이의 식품영양적 가치를 평가하고자 하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 동해안에 서식하는 대표적 저서어(demesal fish)인 곰치(Liparis tessellatus)와 풍덕구이(Hemitripterus villosus)(Fig. 1)를 지역을 대표하는 식품 소재로 활용하기에 앞서, 두어종의 화학적 조성을 일반성분과 무기질 및 중금속을 중심으로 하여 평가하고자 하였다. 특히, 곰치와 풍덕구이는 동해안 지역에서 주로 서식하는 저서어로 전국 어디서나 쉽게 섭취할 수 있는 식품 소재가 아닌 이유로, 이들 어류에 대한 식품영양적 가치를 평가한 연구는, Jeong 등(9)과 Surh 등(2)이 각각 통영산 곰치와 삼척산 곰치에서 일반성분을 분석한 연구 이외에는 거의 전무한 실정이다.
- 본 연구에서는, 동해안에 서식하는 대표적 저서어인 곰치와 풍덕구이의 영양성분 및 중금속 함량의 계절적 변동을 관찰하였다. 이 두 어종의 지방 함량은 0.
가설 설정
- 1)The sum of moisture, crude protein, crude fat, and ash amounted to be over 100, and thus the carbohydrate content was below zero.
- 2)Carnosine as a structural amino acid was not quantified due to its breakdown during acid-hydrolysis of sample.
제안 방법
- 따라서, 이 결과는 두 저서어의 무기질 함량이 통계적 유의성에 관계없이 수집 시기에 따라 뚜렷한 차이를 나타내지 않을 것을 시사하였다. 그러나, (i) 식품의 영양적 가치 평가에 있어서는 무기질의 총량뿐 아니라 무기질의 조성(compositions) 및 개별 무기질의 함량이 중요하고(18), (ii) 어류의 무기질 조성은 종(species) 뿐만 아니라 동종 안에서도 수집된 지역의 지리적 조건(geographical location)에 의해 영향을 받을 수 있으므로(14,19,20), 본 실험에서는 5종의 다량무기질(quantity elements), 칼슘(Ca), 인(P), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼륨(K)과 3종의 미량무기질(minor elements), 철(Fe), 아연(Zn), 구리(Cu)를 분석하여 비교하였다(Table 3). 이중 P과 Na을 제외한 6종의 무기질은 영양학적 중요성에 비해 식생활로부터 공급이 높지 않아, 식이를 통해 충분히 섭취될 것이 권장되고 있는 대표적 영양소이다(18).
- 이 결과는, 풍덕구이에서 관찰된 조단백질 함량의 변화는 아민(amine), 저분자 펩타이드(low molecular weight peptides), 핵산(nucleic acids) 등을 포함한 비단백 질소 화합물로부터 기인되었을 가능성을 시사하고 있다(26). 한편, 일부 특정 아미노산은 (i) 섭취 후, 체내에서 생체 활성 물질의 구성성분으로 작용할 수 있고(27), (ii) 어류의 풍미 특히 단맛과 감칠맛을 부여할 수 있으므로(28), 수집 시기에 따라 관련 아미노산의 변화를 살펴보았다(Table 5). 곰치와 풍덕구이에서 가장 많은 비율을 차지한 아미노산은 산성 아미노산인 glutamic acid와 aspartic acid로, 수집 시기와 관계없이 총 아미노산 함량의 25-28%를 차지해 일정한 수준을 유지하였다.
- 998 nm)이었다. 각 원소의 농도는, 표준물질의 농도 범위를 8종 무기질과 Pb, Cd, Sn은 0-10 ppm으로, Hg는 0-0.1 ppm으로 하여, 각 원소 별 standard 3점을 이용하여 표준곡선을 작성한 후 회귀직선 방정식을 이용하여 계산하였다.
- 검출된 모든 지방산들의 peak 면적을 합하여 100으로 하고, 각 지방산의 함량은 해당 peak의 상대적면적비로 정량한 기존의 방법을 적용하지 않고, 본 실험에서는 33개의 개별지방산 각각에 대해, “농도 vs. peak 면적”의 표준정량곡선들을 작성하여 정량하였다.
- 그 후, 원심분리기(5810R, eppendorf, Hamburg, Germany)를 사용하여 10℃, 1,811×g에서 10 min 동안 원심분리한 후 상층액을 취해 GC-FID(Gas Chromatograph-Flame Ionization Detector)에 주입하였다.
- 농축플라스크에 모은 추출액을 진공농축한 후증류수를 첨가하여 150 mL로 정용하고 0.45 μm syringe filter로 여과한 후 아미노산 분석기에 주입하였다.
- 곰치와 풍덕구이의 영양성분 중, 조회분을 구성하는 무기질이 그 조성 및 함량에 있어 계절적 변이를 갖는지를 평가하고자, 본실험에서는 1년에 걸쳐 수집된 시료로부터, 5종의 다량 무기질(Ca, Mg, P, Na, K)과 3종의 미량 무기질(Fe, Zn, Cu)을 분석하였다. 또한, 두 어종의 안전성 확보를 위해, 자체 독성이 강하고, 노출 시 체내 축적성이 높은 4종의 중금속인 납(Pb), 수은(Hg), 카드뮴(Cd), 주석(Sn)을 분석하였다. 먼저, 시료의 가식부를 균질하게 혼합한 후, 일정량(0.
- 전처리는 Hitachi사에서 공급한 메뉴얼에 수록된 방법을 일부 변형하여 수행하였다(Instruction manual, Hitachi, 2001, Tokyo, Japan). 먼저, 구성아미노산 분석을 위한 전처리는, 시료 약 400-500 mg에 6 N HCl를 약 10 mL 첨가한 후 110℃에서 22시간 동안 가수분해 하였다. 이후 진공 농축과 건조과정을 통해 HCl을 제거하였고 증류수를 첨가하여 100 mL로 정용한 후 0.
- 또한, 두 어종의 안전성 확보를 위해, 자체 독성이 강하고, 노출 시 체내 축적성이 높은 4종의 중금속인 납(Pb), 수은(Hg), 카드뮴(Cd), 주석(Sn)을 분석하였다. 먼저, 시료의 가식부를 균질하게 혼합한 후, 일정량(0.2 g)을 취하여 H2O2 7 mL, HNO3 2 mL를 가한 후 마이크로파 시료용해장치(Microwave Digestion System, Ethos Touch Control, Milestone Inc., Sorisole, Italy)를 사용하여 시료를 다음의 온도 조건으로 분해 추출하였다. 먼저 시료의 온도를 5 min 동안 200℃까지 상승 시킨 후, 그 온도에서 5 min 동안 유지시키고, 이후 다시 5 min 동안 220℃까지 올려 그 온도에서 10 min 동안 유지시켰다.
- 1년에 걸쳐 수집된 곰치와 풍덕구이의 영양성분이 계절에 따라 유의적 차이를 나타내는지를 확인하고자, 수분, 조지방, 조단 백질, 탄수화물, 그리고 무기질의 총량을 대표하는 조회분의 함량을 AOAC 방법에 준하여 분석하였다(11). 수분은 105℃ 건조기(OF-12, Jeio Tech, Gimpo, Korea)를 이용한 상압가열건조법으로, 조회분은 백색에서 회백색의 회분이 얻어질 때까지 600℃ 회화로(MF31G, Jeio Tech)에서 시료를 총 22시간 동안 완전 회화시킨 직접회화법으로 분석하였다. 조단백질은 킬달분해 장치(Digestion unit K-424, Buchi, Flawil, Switzerland), 증류 장치(Kjelflex K- 360, Buchi), 적정 장치(702 SM Titrino Metrohm, Buchi)를 연속적으로 사용하여 micro-Kjeldahl법으로 분석한 후, 질소계수 6.
- 5 μmol/ mL이었다. 시료 속 아미노산의 함량은 표준용액 1점을 주입하여 얻어진 크로마토그램을 이용하여 농도와 면적의 비례식을 이용 하여 계산되었다.
- 어류의 단백질를 구성하는 아미노산의 조성 및 함량은 그 식품의 영양적 관능적 특성에 영향을 주므로, 곰치와 풍덕구이의 아미노산 조성이 계절적 변이를 갖는지를 확인하고자, 균질화된 시료로부터 구성아미노산과 유리아미노산을 분석하였다. 전처리는 Hitachi사에서 공급한 메뉴얼에 수록된 방법을 일부 변형하여 수행하였다(Instruction manual, Hitachi, 2001, Tokyo, Japan).
- 먼저 시료의 온도를 5 min 동안 200℃까지 상승 시킨 후, 그 온도에서 5 min 동안 유지시키고, 이후 다시 5 min 동안 220℃까지 올려 그 온도에서 10 min 동안 유지시켰다. 이렇게 분해된 시료를 증류수로 20배 희석한 후 ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer, Vista-Pro, Varian, Palo Alto, CA, USA) 에 주입하여 refected power는 1.2 kW, flow gas는 argon, plasma flow는 15 L/min, auxiliary gas flow rate은 1.5 L/min, nebulizer gas flow rate은 0.7 L/min의 조건으로, multi-channel detector(Simultaneous polychromators, Echelle polychromator)를 거쳐 8종의 무기질과 4종의 중금속을 분석하였다. 각 원소 별 측정 파장은, Ca(396.
- 컬럼 온도는 90℃에서 5 min 동안 유지하고 180℃까지 10 ℃/min의 속도로 상승시켜 3분간 유지하고, 180℃에서 195℃까지는 3℃/min, 195℃에서 199℃까지는 1℃/min, 199℃에서 202℃까지는 4℃/min으로 상승시킨 뒤 5분간 유지하였다. 이후 212℃ 에서 240℃까지 1℃/min으로 상승시킨 후, 최종온도 240℃에서 20 min 동안 유지하는 temperature-programming 분석조건으로 설정하여, 총 33개의 지방산에 대해 분석하였다. 포화지방산과 불포화지방산을 동일한 양으로 GC-FID에 주입하여 peak 면적을 비교 확인하여 각 지방산의 FID response를 평가한 결과, 포화지방산의 FID response가 동일한 양의 불포화지방산의 response보다 높았다고 보고되었다(12).
- 이후 진공 농축과 건조과정을 통해 HCl을 제거하였고 증류수를 첨가하여 100 mL로 정용한 후 0.45 μm syringe filter 로 여과시켜 아미노산 분석기에 주입하였다.
- 어류의 단백질를 구성하는 아미노산의 조성 및 함량은 그 식품의 영양적 관능적 특성에 영향을 주므로, 곰치와 풍덕구이의 아미노산 조성이 계절적 변이를 갖는지를 확인하고자, 균질화된 시료로부터 구성아미노산과 유리아미노산을 분석하였다. 전처리는 Hitachi사에서 공급한 메뉴얼에 수록된 방법을 일부 변형하여 수행하였다(Instruction manual, Hitachi, 2001, Tokyo, Japan). 먼저, 구성아미노산 분석을 위한 전처리는, 시료 약 400-500 mg에 6 N HCl를 약 10 mL 첨가한 후 110℃에서 22시간 동안 가수분해 하였다.
- 수분은 105℃ 건조기(OF-12, Jeio Tech, Gimpo, Korea)를 이용한 상압가열건조법으로, 조회분은 백색에서 회백색의 회분이 얻어질 때까지 600℃ 회화로(MF31G, Jeio Tech)에서 시료를 총 22시간 동안 완전 회화시킨 직접회화법으로 분석하였다. 조단백질은 킬달분해 장치(Digestion unit K-424, Buchi, Flawil, Switzerland), 증류 장치(Kjelflex K- 360, Buchi), 적정 장치(702 SM Titrino Metrohm, Buchi)를 연속적으로 사용하여 micro-Kjeldahl법으로 분석한 후, 질소계수 6.25를 곱하여 시료의 조단백질 함량을 산출하였다. 조지방 함량은 diethyl ether를 용매로 하여 Soxhlet 장치(E-816, Buchi)를 사용하여 추출하였다.
- 25를 곱하여 시료의 조단백질 함량을 산출하였다. 조지방 함량은 diethyl ether를 용매로 하여 Soxhlet 장치(E-816, Buchi)를 사용하여 추출하였다. 탄수화물은 100-(수분+조회분+조단백질+조지방)의 식으로 계산하여 그 값을 표시하였고, 에너지는 탄수화물(g)×4 kcal+지방(g)×9 kcal+단백질(g)×4 kcal의 식으로 산출하였다.
- 즉 각 시료를 이온교환수지 컬럼(Ion exchange column, lithium form, 4.6 mm×60 mm)에 통과시킨 후, 다양한 pH와 이온강도를 가진 buffer를 칼럼에 흘려 아미노산들이 분리하고, 이들 아미노산을 고온의 reaction coil에서 ninhydrin과 반응시켜 발색 화합물을 형성시켰다.
- 6 mm×60 mm)에 통과시킨 후, 다양한 pH와 이온강도를 가진 buffer를 칼럼에 흘려 아미노산들이 분리하고, 이들 아미노산을 고온의 reaction coil에서 ninhydrin과 반응시켜 발색 화합물을 형성시켰다. 형성된 화합물들을 570와 440 nm의 파장에서 흡광도를 측정함으로써 각각의 아미노산들을 정량하였다. 실험에 사용된 아미노산 분석기는 Hitach L-8800 Amino acid(Hitachi), 컬럼 오븐 온도는 30-70℃, 반응코일 온도는 135℃, 유속은 0.
대상 데이터
- Louis, MO, USA)로부터 구입하였다. 8종 무기질과 4종 중금속 정량을 위한 표준시약은 AccuStandard(New Haven, CT, USA)로부터 구입하여 사용하였으며, 지방산 분석을 위한 fatty acid methyl ester 표준물질은 Supelco(Bellefonte, PA, USA)로부터 구입하였다. 아미노산 분석을 위한 표준물질인 amino acid mixture standard solutions(유리아미노산: Type AN-2 & Type B, 구성아미노산: Type H)은 Wako Pure Chemical Industries(Osaka, Japan)로 부터 구입하여 사용하였다.
- 강원도 동해안 지역의 특산물인 곰치(Liparis tessellatus)와 풍덕구이(Hemitripterus villosus)는 2009년 10월부터 2010년 8월까지 1년에 걸쳐 4계절이 모두 포함될 수 있도록 강원도 삼척 수산시장에서 구입되었다. 분석에 사용된 곰치는 2009년 10, 11, 12월, 2010년 1, 5, 6, 8월 산으로 총 7회 수집되었으며, 풍덕구이는 2009년 10, 11, 12월, 2010년 1, 4, 5, 6, 8월 산으로 총 8회 수집되었다.
- 강원도 동해안 지역의 특산물인 곰치(Liparis tessellatus)와 풍덕구이(Hemitripterus villosus)는 2009년 10월부터 2010년 8월까지 1년에 걸쳐 4계절이 모두 포함될 수 있도록 강원도 삼척 수산시장에서 구입되었다. 분석에 사용된 곰치는 2009년 10, 11, 12월, 2010년 1, 5, 6, 8월 산으로 총 7회 수집되었으며, 풍덕구이는 2009년 10, 11, 12월, 2010년 1, 4, 5, 6, 8월 산으로 총 8회 수집되었다. 수집한 달을 제외한 나머지 달에는 곰치와 풍덕구이가 어획되지 않아 구입할 수 없었다.
- 균질화된 시료는 당일에 수분, 조지방, 조단백, 조회분이 분석되었고, 일부는 아미노산 및 지방산 조성, 무기질과 중금속 정량을 위하여 분석 전까지 –80℃의 냉동고(Froma –86℃ ULT freezer, Thermo Electron Corporation, Waltham, MA, USA)에 보관되었다. 실험에 사용된 diethyl ether, sulfuric acid, potassium sulfate, copper(II) sulfate pentahydrate, sodium hydroxide, boric acid, nitric acid, potassium carbonate은 Showa Chemical Industry Co(Tokyo, Japan)에서 특급시약으로 구입하였으며, tridecanoic acid, acetyl chloride는 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA)로부터 구입하였다. 8종 무기질과 4종 중금속 정량을 위한 표준시약은 AccuStandard(New Haven, CT, USA)로부터 구입하여 사용하였으며, 지방산 분석을 위한 fatty acid methyl ester 표준물질은 Supelco(Bellefonte, PA, USA)로부터 구입하였다.
- 실험에 사용된 아미노산 분석기는 Hitach L-8800 Amino acid(Hitachi), 컬럼 오븐 온도는 30-70℃, 반응코일 온도는 135℃, 유속은 0.35 mL/ min, 시료 주입액은 20 μL이었다.
- 아미노산 분석을 위한 표준물질인 amino acid mixture standard solutions(유리아미노산: Type AN-2 & Type B, 구성아미노산: Type H)은 Wako Pure Chemical Industries(Osaka, Japan)로 부터 구입하여 사용하였다.
- 지방산 분석을 위한 GC는 YL 6100GC(Young lin, Anyang, Korea), 컬럼은 J&W DB-17(30.0 m length×320 μm I.D.×0.25 μm film thickness) (J&W Scientific, Folsom, CA, USA)를 사용하였다.
데이터처리
- 탄수화물은 100-(수분+조회분+조단백질+조지방)의 식으로 계산하여 그 값을 표시하였고, 에너지는 탄수화물(g)×4 kcal+지방(g)×9 kcal+단백질(g)×4 kcal의 식으로 산출하였다. 모든 일반성분의 분석은 3회 반복 실시하여 평균값을 취하였다.
- 실험 결과들은 통계처리 프로그램 SAS(version 9.1 for windows, Cary, NC, USA)를 이용하여 평균값과 표준편차로 나타내었으며, ANOVA, Duncan’s multiple range test로 유의적인 차이가 있는지를 검증하였다.
이론/모형
- 1년에 걸쳐 수집된 곰치와 풍덕구이의 영양성분이 계절에 따라 유의적 차이를 나타내는지를 확인하고자, 수분, 조지방, 조단 백질, 탄수화물, 그리고 무기질의 총량을 대표하는 조회분의 함량을 AOAC 방법에 준하여 분석하였다(11). 수분은 105℃ 건조기(OF-12, Jeio Tech, Gimpo, Korea)를 이용한 상압가열건조법으로, 조회분은 백색에서 회백색의 회분이 얻어질 때까지 600℃ 회화로(MF31G, Jeio Tech)에서 시료를 총 22시간 동안 완전 회화시킨 직접회화법으로 분석하였다.
- 구성아미노산 분석을 위한 산 가수분해시료와 유리아미노산 분석을 위한 에탄올 추출시료를 유리아미노산법으로 분석하였다. 즉 각 시료를 이온교환수지 컬럼(Ion exchange column, lithium form, 4.
- 시료의 지방산은 Lepage G 와 Roy CC(1986)방법에 따라 분석하였다(12). 균질화된 시료 0.
성능/효과
- 어류에 특이적으로 존재하는 이 DHA와 EPA등의 n-3 PUFA는, (i) n-6 PUFA에서 기인하는 eicosanoids의 합성을 억제하거나 (ii) n-3 PUFA로 부터 항응고 작용이 있는 prostacyclins의 생성을 증가시킴으로써 심혈관계 질환에 대한 보호 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다(3,4,34). 그러나, 곰치와 풍덕구이는, (i) 존재하는 PUFA의 대부분이 n-3 PUFA라는 사실과, (ii) 그 PUFA의 함량이 수집 시기에 따라 유의적 차이를 나타내었다는 사실에도 불구하고, 두 어종 모두 지방 함량 자체가 극히 낮으므로(Table 2), 영양적 측면에서는 이들 두어종을 통한 n-3 PUFA의 섭취량이 해당 어종의 수집 시기에 의해 거의 영향을 받지 않을 것으로 사료되었다.
- 즉, 어류는 산란이 시작되는 시점부터 모든 조직에서 단백질과 지방 등 유기물이 현저하게 감소하기 시작하여 산란이 끝나는 시점에는 이들 함량이 최소에 이르러, 산란기를 전후하여 각 영양 성분의 함량이 현저하게 변하는 현상을 나타내기 때문이다(15,16). 곰치의 경우 (i) 고형분 중 무기물에 해당하는 회분의 함량이 연중 내내 약 1% 정도를 유지한 점과, (ii) 지방의 함량이 연중 매우 낮은 점을 고려하면, 산란기를 전후하여 곰치에서 관찰된 고형분 감소는 유기물 중 단백질 함량의 변화로 일부 해석할 수 있을 것으로 보인다. 실제로, 연중 모니터링 된 곰치의 수분함량과 단백질 함량 사이에 뚜렷한 음의 상관관계가 관찰됨에 따라 (r = -0.
- 풍덕구이는 단백질 및 총 아미노산의 함량은 곰치보다 높았으나, 어류의 풍미를 부여하는 유리아미노산의 함량은 곰치보다 현저히 낮은 특성을 나타내었다. 곰치와 풍덕구이 두 어종 모두 10-1월 사이에, PUFA는 급격히 증가하고, SFA는 감소하여, 다른 시기에 비해 상대적으로 높은 P/S를 나타냄에 따라, 지방과 달리 지방산 조성에 있어서는 계절적 특성이 관찰되었다. 이러한 결과들은, 종, 계절, 수집 지역의 지리적 조건에 의해 그 화학적 조성이 영향을 받게 되는 어류를 식품 소재화할 경우, 특정 지역에서 수집된 어류의 식품영양적 가치 평가는 개별 어류에 대해 연중 모니터링이 되어야 정확한 정보가 제공될 수 있음을 시사하였다.
- 곰치와 풍덕구이로부터 질소를 정량하여 산출된 조단백질 분석 결과에 의하면, 두 어종 모두에서 산란기를 전후하여 단백질 함량의 유의적 변화가 관찰되었다(Table 2). Table 2에 제시된 조단백질 함량에는 단백질뿐 아니라 비단백 질소 화합물(non-protein nitrogen compounds)도 함께 포함되어 있으므로, 단백질 분해산물인 아미노산의 조성을 추가적으로 분석하여 Fig.
- 이 결과는, Jeong 등(31)이 도다리, 붕장어, 넙취, 말쥐취 등 4종의 저서어에서 주요 지방산을 PUFA로 보고한 결과와는 대조적으로, 서식 환경이 비슷한 저서어라 하더라도 어류의 종에 따라 지방산 조성은 다를 수 있음을 시사하고 있다. 곰치와 풍덕구이에 존재하는 개별지방산의 분포를 살펴보면, SFA에 속하는 palmitic acid(C16:0)와 stearic acid(C18:0) 가 연중 내내 가장 많은 비율을 차지함으로써 이들 어류의 주요 지방산으로 확인되었다(Table 6). 특히 palmitic acid는 어류의 주요 대사체(key metabolite)로 de novo 합성 과정을 통해 생성되므로, 어류가 섭취하는 먹이에 의해 영향을 받지 않는 것으로 알려져 있다(31,33).
- 특히 palmitic acid는 어류의 주요 대사체(key metabolite)로 de novo 합성 과정을 통해 생성되므로, 어류가 섭취하는 먹이에 의해 영향을 받지 않는 것으로 알려져 있다(31,33). 곰치와 풍덕구이의 palmitic acid 함량은 각각 52.4-58.4%와 42.1-49.0%로 분포하였으며, SFA와 동일한 패턴으로 수집 시기에 따른 유의적 차이가 관찰되었다. 곰치와 풍덕구이에서 관찰된 PUFA는 대부분이 n-3 PUFA로 확인 되었으며(Table 6), 이는 Jeong 등(31)이 4종의 저서어에서 주요한 PUFA를 DHA(docosahexaenoic acid)와 EPA(eicosapentaenoic acid)로 보고한 결과와 일치하였다.
- 곰치의 수분 함량을 살펴보면, 10월부터 1월까지 수집된 곰치는 다른 달에 수집된 곰치에 비해 수분 함량이 상대적으로 약간 높아, 이 시기에 수집된 곰치의 고형분(solid content) 함량이 상대적으로 낮음을 알 수 있었다(Table 2).
- 2). 곰치의 아미노산 함량은, 수분 함량이 적고 유기물인 단백질 함량이 상대적으로 높았던 여름철에 유의적으로 가장 높게 나타났다. 반면, 풍덕구이는 산란기를 전후하여 단백질 함량이 유의적으로 변한 것과는 달리, 수집 시기에 따라 총 아미노산 함량은 유의적인 차이를 나타내지 않았다(Table 2, Fig.
- 균질화된 시료는 당일에 수분, 조지방, 조단백, 조회분이 분석되었고, 일부는 아미노산 및 지방산 조성, 무기질과 중금속 정량을 위하여 분석 전까지 –80℃의 냉동고(Froma –86℃ ULT freezer, Thermo Electron Corporation, Waltham, MA, USA)에 보관되었다.
- 곰치와 풍덕구이는 지방 함량이 매우 낮은 저서어로, 수집 시기에 따른 지방 함량의 현저한 변화가 거의 관찰되지 않았다(Table 2). 그러나, 지방산 조성에 있어서는, 곰치는 포화지방산(saturated fatty acids, SFA) 70.4-81.4%, 단일불포화지방산(monounsaturated fatty acids, MUFA) 6.8-11.6%, 다가불포화지방산(polyunsaturated fatty acids, PUFA) 7.2-20.8% 였으며, 풍덕구이는 SFA 59.3-74.1%, MUFA 10.7-22.0%, PUFA 9.6-25.0%로, 두 종 모두 비교적 넓은 범위로 분포하였으며, 수집 시기에 따른 유의적 차이가 관찰되었다(Table 6). 총 지방의 함량과 달리, 지방산 조성에서 관찰된 이러한 차이는, 곰치와 풍덕구이가 저서어라는 사실과 관련 되어 있을 것으로 보인다.
- 다른 시기에 비해 여름철에 아미노산의 총량 및 단맛과 감칠맛을 부여하는 유리아미노산의 함량이 높았던 곰치와는 대조적으로, 풍덕구이는 단백질 및 아미노산의 총량은 곰치에 비해 높았으나, 유리아미노산 함량은 상대적으로 낮았으며, 수집 시기에 따른 아미노산 총량의 유의적 차이도 관찰되지 않아, 두 저서어 사이에 차이를 나타내었다.
- 두 어종의 수분, 단백질, 지방, 회분은 모두 유의적 수준으로 계절적 차이를 나타내었으며, 지방의 경우는 그 함량이 연중 내내 매우 낮은(<0.5%) 특성을 나타내었다.
- 반면, 해수어는 바다의 온도가 낮아지는 경우, 자신의 세포막에 존재하는 지방산의 불포화도를 증가시킴으로써, 세포막 유동성을 증가시켜 극심한 환경에 대한 적응성을 높이는 것으로 알려져 있다(5,32). 따라서, 저서어의 일종인 곰치와 풍덕구이에서 관찰된 지방산의 유의적 변화는 중성지방보다는 세포막 구성 성분인 인지질에서 기인했을 것으로 예상되었다. 실제로, 곰치와 풍덕구이 모두 10-1월 사이에 PUFA 함량이 급격하게 증가되는 현상이 관찰되었다.
- 수집 시기에 관계없이, 곰치와 풍덕구이 두 어종 모두에서 전체 무기질 중 K, Na, P가 가장 높은 비율을 구성함으로써, 어류에서 관찰되는 전형적인 무기질 패턴을 두 저서어에서도 관찰할 수 있었다(14,20). 또한, 6월을 제외한 시료에서, 개별무기질의 절대량은 수집 시기에 따라 다소 차이를 보이고 있으나, 양적 측면에서 8종의 무기질은 동일한 순서로 검출되었다. 해수, 먹이, 침강물 등에 존재하는 무기질이 어류의 정상적인 대사 과정에 의해 어체 내로 유입되어 어류의 무기질 조성에 영향을 주게 되고(20), 따라서, 어류가 수집되는 지역의 환경적 요인(먹이 접근성, 오염 여부)이 어류 무기질 결정에 중요한 인자라는 점을 고려한다면, 이 결과는, 수집 지역의 환경적 요인이 이 시기에 큰 변동 없이 비교적 안정된 상태를 유지하였음을 시사하고 있다.
- 아미노산 분석 결과, 1년에 걸쳐 수집된 곰치와 풍덕구이 두 어종 모두에서 가장 많은 양으로 존재하는 아미노산은 glutamic acid, aspartic acid, glycine 으로 확인되었다. 또한, 곰치의 경우에는, 수분의 함량이 적고 단백질의 함량이 높았던 여름철에 총 아미노산과 단맛 및 감칠맛을 부여하는 유리아미노산의 함량이 높게 나타나는 계절적 특성을 나타내었다. 풍덕구이는 단백질 및 총 아미노산의 함량은 곰치보다 높았으나, 어류의 풍미를 부여하는 유리아미노산의 함량은 곰치보다 현저히 낮은 특성을 나타내었다.
- 3% 이하로 연중 내내 매우 낮은 특성을 나타내어 계절적 변동을 관찰하기 어려웠으나, 산란기를 전후하여 수분이 증가되고 단백질이 유의적으로 감소되는 현상이 관찰되었다. 수집 시기에 관계없이 1% 가량의 비교적 일정한 회분 함량을 나타내었던 두 어종은, 무기질 조성에 있어서는 연중 내내 칼륨(K), 나트륨(Na), 인(P)의 분포량이 가장 높게 나타남으로써, 어류의 전형적인 무기질 패턴을 나타내었다. 한편, 두 어종은 중금속 함량에 있어, 수은(Hg), 카드뮴(Cd), 주석(Sn)은 식품공전이 정한 규격을 충족시켰으나, 일부 시료에서 납(Pb)이 규격치 이상 검출됨에 따라, 두 어종에서 Pb 성분에 대한 지속적인 모니터링이 필요함을 시사하였다.
- 한편, 두 어종은 중금속 함량에 있어, 수은(Hg), 카드뮴(Cd), 주석(Sn)은 식품공전이 정한 규격을 충족시켰으나, 일부 시료에서 납(Pb)이 규격치 이상 검출됨에 따라, 두 어종에서 Pb 성분에 대한 지속적인 모니터링이 필요함을 시사하였다. 아미노산 분석 결과, 1년에 걸쳐 수집된 곰치와 풍덕구이 두 어종 모두에서 가장 많은 양으로 존재하는 아미노산은 glutamic acid, aspartic acid, glycine 으로 확인되었다. 또한, 곰치의 경우에는, 수분의 함량이 적고 단백질의 함량이 높았던 여름철에 총 아미노산과 단맛 및 감칠맛을 부여하는 유리아미노산의 함량이 높게 나타나는 계절적 특성을 나타내었다.
- 1년에 걸쳐 수집된 곰치(Liparis tessellatus)와 풍덕구이(Hemitripterus villosus)의 일반성분을 분석한 연중 모니터링 결과는 Table 2와 같다. 연중 두 어종의 주요 일반성분의 함량은, 곰치의 경우는, 수분 88.2-92.5%, 단백질 7.0-9.9%, 지방 0-0.1%, 회분 0.9-1.1%, 탄수화물 0-1.2%의 분포를 보였으며, 풍덕구이는, 수분 79.9-84.0%, 단백질 14.7-21.6%, 지방 0-0.3%, 회분 1.0-1.7%, 탄수화물 0-2.1%의 분포를 보였다. 두 어종의 수분, 단백질, 지방, 회분은 모두 유의적 수준으로 계절적 차이를 나타내었으며, 지방의 경우는 그 함량이 연중 내내 매우 낮은(<0.
- 본 연구에서는, 동해안에 서식하는 대표적 저서어인 곰치와 풍덕구이의 영양성분 및 중금속 함량의 계절적 변동을 관찰하였다. 이 두 어종의 지방 함량은 0.3% 이하로 연중 내내 매우 낮은 특성을 나타내어 계절적 변동을 관찰하기 어려웠으나, 산란기를 전후하여 수분이 증가되고 단백질이 유의적으로 감소되는 현상이 관찰되었다. 수집 시기에 관계없이 1% 가량의 비교적 일정한 회분 함량을 나타내었던 두 어종은, 무기질 조성에 있어서는 연중 내내 칼륨(K), 나트륨(Na), 인(P)의 분포량이 가장 높게 나타남으로써, 어류의 전형적인 무기질 패턴을 나타내었다.
- 일반성분 분석 결과에 의하면(Table 2), 곰치와 풍덕구이에 함유된 조회분(crude ash) 함량은 각각 0.9-1.1%와 1.0-1.7%로 비교적 좁은 범위로 분포하였다. 조회분은 회화 이후 남겨진 무기물들의 총량으로 일반적으로 총 무기질 함량을 대표할 수 있다.
- 반면, 6월에 수집된 곰치와 풍덕구이는 다른 시기에 수집된 시료와 상이한 패턴을 보였다(Table 3). 즉, 전반적으로 K에비해 Na 함량이 높았던 곰치는, 6월에 K 함량이 Na보다 6배나 높게 관찰되었으며, Na에 비해 K 함량이 높았던 풍덕구이는 이시기에 Na함량이 K보다 더 높은 수치를 나타내었다. 이 결과는, 6월에 관찰된 Na와K의 분포 변화가 곰치와 풍덕구이에서 고유하게 나타나는 생리적 현상인지, 혹은 수집 지역에서 발생한 환경적 변화인지를 확인하기 위한 추가 연구가 필요함을 시사하였다.
- 또한, 곰치의 경우에는, 수분의 함량이 적고 단백질의 함량이 높았던 여름철에 총 아미노산과 단맛 및 감칠맛을 부여하는 유리아미노산의 함량이 높게 나타나는 계절적 특성을 나타내었다. 풍덕구이는 단백질 및 총 아미노산의 함량은 곰치보다 높았으나, 어류의 풍미를 부여하는 유리아미노산의 함량은 곰치보다 현저히 낮은 특성을 나타내었다. 곰치와 풍덕구이 두 어종 모두 10-1월 사이에, PUFA는 급격히 증가하고, SFA는 감소하여, 다른 시기에 비해 상대적으로 높은 P/S를 나타냄에 따라, 지방과 달리 지방산 조성에 있어서는 계절적 특성이 관찰되었다.
- 특히, 이 아미노산들이 어류에 존재하는 주요 아미노산으로 확인되면서, 특정 어종이 나타내고 있는 생리활성을 이들 아미노산에 근거하여 탐색한 연구도 있다(29). 한편, 곰치의 경우, 6월에서 8월로 넘어가면서 특유의 풍미와 감칠맛을 부여하는 것으로 알려져 있는 glycine과 alanine이, 구성아미노산 으로 존재하는 양은 차이가 없었으나, 유리아미노산 형태는 유의적으로 증가하는 현상이 관찰되었다(Table 5). 일반적으로 유리아 미노산의 함량이 증가되는 시기가 어류의 풍미가 가장 좋은 시기임을 고려할 때(30), 이러한 변화는 주목할만하다.
- 선행연구에 따르면, 표중층 회유어, 담수어, 연안 암초어 등을 포함한 대부분의 어류에서는 수집 시기에 따른 수분 함량의 변화가 지방 함량과 뚜렷한 역의 상관관계를 보였으나, 저서어의 경우는 이들 어종과 달리 단백질 함량이 수분 함량과 역의 상관관계를 나타내었다고 보고되었다(9). 한편, 본 실험에서 분석된 동해산 곰치의 연중 일반 성분의 분포량은, 식품성분표에 제공된 수치(수분 81.6%, 조단백질 16.4%, 조지방 0.9%, 회분 1.0%) 및 통영연안 해역에서 어획된 곰치의 일반 성분 함량(수분 85.6%, 조단 백질 11.5%, 조지방 0.5%, 회분 1.8%)과 비교하면, 수분 함량은 높았고, 단백질과 지방의 함량은 상대적으로 낮은 특성을 보였다(9,10). 이러한 결과는, 어류의 일반성분은 종(species), 산란, 회유 활동성 및 계절에 의해 영향을 받을 뿐 아니라, 동종 안에서도 수온, 먹이의 접근성(food availability) 등 수집된 지역의 지리적 위치 및 조건에 의해서도 영향을 받을 수 있음을 시사하고 있다(5-8).
- 이에 따라, P/S(PUFA/SFA)의 급격한 변화가 이 시기에 동일하게 관찰되었다(Table 6). 한편, 수집 시기에 관계없이 곰치와 풍덕구이는 SFA가 전체 지방산 중 가장 많은 비율을 차지하였다. 이 결과는, Jeong 등(31)이 도다리, 붕장어, 넙취, 말쥐취 등 4종의 저서어에서 주요 지방산을 PUFA로 보고한 결과와는 대조적으로, 서식 환경이 비슷한 저서어라 하더라도 어류의 종에 따라 지방산 조성은 다를 수 있음을 시사하고 있다.
후속연구
- 즉, 전반적으로 K에비해 Na 함량이 높았던 곰치는, 6월에 K 함량이 Na보다 6배나 높게 관찰되었으며, Na에 비해 K 함량이 높았던 풍덕구이는 이시기에 Na함량이 K보다 더 높은 수치를 나타내었다. 이 결과는, 6월에 관찰된 Na와K의 분포 변화가 곰치와 풍덕구이에서 고유하게 나타나는 생리적 현상인지, 혹은 수집 지역에서 발생한 환경적 변화인지를 확인하기 위한 추가 연구가 필요함을 시사하였다. 해수 환경이 광범위하게 수은에 의해 오염된 사례가 보도된 이후, 해수로부터 공급되는 식품인 어류의 중금속 오염 정도에 대한 연구는 많은 관심을 받고 있다(19).
- 이러한 결과들은, 어류의 일반성분은 수집 시기 및 수집 지역의 지리적 조건에 의해 달라질 수 있음을 보여주었으며, 이로써 지역 특산물인 어류를 식품소재화 할 경우에는, 해당 지역에서 직접 수집된 어류를 연중 모니터링 한 정보를 근거로 하여 그 영양적 가치 평가가 이루어져야 함을 시사하였다.
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