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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 갈색거저리의 식품화 연구의 일환으로 국산 및 중국산 갈색거저리의 주요 영양성분 및 유해물질을 비교 분석하여 그 차이점을 확인하였고, 본 연구결과는 식약청에 갈색거저리의 새로운 식품원료로 한시적 인정 요청 시 필수자료로 활용하고자 한다.
제안 방법
- XLD 한천배지에 접종 후 집락의 중앙 부분이 검거나 붉으면 보통한천배지에 접종하여 36±1℃, 24시간 동안 배양하고 TSI 한천배지(Triple Sugar Iron Agar, Thermo Fisher Scientific)에 접종 후 살모넬라로 의심되는 성상 여부를 관찰하였다.
- 대장균 O157:H7(E. coli O157:H7)의 검사를 위해서 시료 25 g을 mEC 배지(EC broth, Novobiocin Supplement, Thermo Fisher Scientific, Cambridge, UK) 225 mL에 넣어 36±1℃, 24시간 동안 증균 배양 후, 배양액을 cefixime과 potassium tellurite를 첨가한 MacConkey sorbitol 한천배지(Sorbitol MacConkey Agar, Thermo Fisher Scientific)에 접종하였다.
- 아미노산 분석을 위하여 갈색거저리 유충 분말 5 g과 6 N HCl 40 mL를 둥근 플라스크에 넣고 혼합한 다음 110℃에서 24시간 동안 질소가스를 주입하여 가수분해하였다. 염산을 50℃에서 감압 농축시킨 다음 농축시료는 0.
- 지방산 조성은 gas chromatography(US/HP 6890, Aglient Technolgies, Santa Clara, CA, USA)를 사용하여 분석하였으며, gas chromatography(GC) 조건은 silica capillary column(Omegawax 205, 0.25 μm film thickness, Sigma-Aldrich Co., Bellefonte, PA, USA)을 이용하였고 injection port 온도는 250℃이었으며 검출기 온도는 260℃로 유지하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 곤충은 중국에서 수입한 건조 갈색거저리 유충과 국내산 갈색거저리 유충을 에스웜(Sworm, Gyeonggi, Korea)으로부터 구입하여 사용하였다. 국내산 갈색거저리 유충은 동결건조 하였고 건조 국산 및 중국산 갈색거저리 유충을 가정용 분쇄기로 분쇄한 후 -70℃ 초저온냉동고에 보관하며 분석 시료로 사용하였다.
- 국산과 중국산 갈색거저리의 중금속 검사를 위해 동결건조 유충의 분말 5 g을 도가니에 취하고 600℃의 전기 회화로에서 2시간 이상 회화시킨 뒤 방냉시키고 염산용액(HCl : H2O=1:1) 10 mL를 가하여 하룻밤 방치하여 용해시킨 다음 Whatman NO. 6 filter paper(Whatman International Co., Maidstone, England)를 이용해 여과하여 분석시료를 준비하였다. 분석시료는 Inductively Coupled Plasma Optica Emission Spectrometer(ICP-OES, Horiba, Kyoto, Japan)를 이용하여 측정하였고, 원소별 측정 파장은 납(Pb) 220.
- 본 실험에 사용된 곤충은 중국에서 수입한 건조 갈색거저리 유충과 국내산 갈색거저리 유충을 에스웜(Sworm, Gyeonggi, Korea)으로부터 구입하여 사용하였다. 국내산 갈색거저리 유충은 동결건조 하였고 건조 국산 및 중국산 갈색거저리 유충을 가정용 분쇄기로 분쇄한 후 -70℃ 초저온냉동고에 보관하며 분석 시료로 사용하였다.
- , Maidstone, England)를 이용해 여과하여 분석시료를 준비하였다. 분석시료는 Inductively Coupled Plasma Optica Emission Spectrometer(ICP-OES, Horiba, Kyoto, Japan)를 이용하여 측정하였고, 원소별 측정 파장은 납(Pb) 220.353 nm, 수은(Hg) 194.227 nm, 비소(As) 193.696 nm, 카드뮴(Cd) 228.802 nm로 측정하였다.
데이터처리
- 여과한 시료(30 μL)는 아미노산 분석기(Model L-8900, Hitachi, Naka, Japan)를 이용하여 분석하였다.
- 일반성분 분석과 아미노산 및 지방산 분석결과는 2회 반복 실험을 진행한 후 Microsoft Office Excel 2007 program(Microsoft, Seattle, WA, USA)을 사용하여 평균과 표준편차(standard deviation, SD)를 구하였고, 각 그룹간의 유의성을 검증하기 위하여 Student’s t-test(p<0.05)을 이용하여 분석하였다.
이론/모형
- 갈색거저리의 일반성분(수분, 조단백질, 조지방, 조섬유, 조회분) 분석은 공인분석화학자협회(Association of Official Analytical Chemists, AOAC)의 공정분석방법(13)에 준하여 분석하였다. 수분함량은 105℃ 상압가열건조법, 조단백질 함량은 Kjedahl 질소정량법, 조지방 함량은 ether 추출법, 조회분 함량은 직접회화법에 따라 각각의 성분을 측정하였다.
- 국산 및 중국산 갈색거저리의 안전성 확인을 위하여 식품공전의 규정에 따라 식중독균(Escherichia coli O157:H7, Salmonella spp.)의 존재 유무와 중금속 검사를 실시하였다. 대장균 O157:H7(E.
- 무색 집락으로 확인된 집락을 EMB 한천배지에 접종 후 36±1℃, 24시간 동안 배양하였다. 대장균으로 추정되는 보라색 집락을 보통한천배지에 접종하여 순수 배양하여 그람 염색법과 O/H 혈청형 시험법을 이용하여 분석하였다. 살모넬라균(Salmonella spp.
- 동결건조된 갈색거저리 유충 분말의 지방산 분석을 위해 Folch 등(14)의 방법으로 chloroform : methanol=2:1(v/v)로 지방을 추출하였으며, 가수분해는 Morrison과 Smith(15)의 방법으로 분석하였다. 지방산 조성은 gas chromatography(US/HP 6890, Aglient Technolgies, Santa Clara, CA, USA)를 사용하여 분석하였으며, gas chromatography(GC) 조건은 silica capillary column(Omegawax 205, 0.
- XLD 한천배지에 접종 후 집락의 중앙 부분이 검거나 붉으면 보통한천배지에 접종하여 36±1℃, 24시간 동안 배양하고 TSI 한천배지(Triple Sugar Iron Agar, Thermo Fisher Scientific)에 접종 후 살모넬라로 의심되는 성상 여부를 관찰하였다. 살모넬라로 의심될 경우 그람염색법과 Salmonella O/H 혈청 응집 시험법을 이용하여 분석하였다.
- 갈색거저리의 일반성분(수분, 조단백질, 조지방, 조섬유, 조회분) 분석은 공인분석화학자협회(Association of Official Analytical Chemists, AOAC)의 공정분석방법(13)에 준하여 분석하였다. 수분함량은 105℃ 상압가열건조법, 조단백질 함량은 Kjedahl 질소정량법, 조지방 함량은 ether 추출법, 조회분 함량은 직접회화법에 따라 각각의 성분을 측정하였다.
성능/효과
- 갈색거저리의 조지방 함량은 국산 및 중국산 각각 33.70±0.13%와 27.25±0.15%, 조회분 함량은 각각 3.73±0.03%와 4.28±0.17%, 탄수화물 함량은 각각 9.32±0.14%와 11.77±0.34% 정도였다(Table 1).
- 갈색거저리의 포화지방산을 구성하는 myristic acid(C14:0), palmitic acid(C16:0), stearic acid(C18:0)을 분석한 결과, palmitic acid(C16:0), mystric acid(C14:0), stearic acid(C18:0)의 순서로 함유되어 있었고, 총지방산 중에서 가장 높은 palmitic acid는 국산과 중국산이 각각 16.00±0.1%와 14.05±0.1%로 국산이 1.5% 높았다(Fig. 2B).
- 67% 정도 국산에 비해 높은 단백질을 함유하고 있었다. 갈색거저리의 필수 및 비필수아미노산을 포함하고 있었고, 분석된 아미노산의 함량은 국산과 중국산이 비슷한 수준을 나타내었으며, 비필수아미노산 중 glutamic acid의 함량이 다른 아미노산에 비해 가장 높게 존재하였다. 지방산의 분석 결과, 갈색 거저리 분말은 총 지방산 중 76.
- 국산 및 중국산 갈색거저리 유충의 일반성분의 함량 분석 결과, 갈색거저리의 동결건조 분말은 고함량의 단백질(50.32∼52.99%)을 포함하고 있었고, 중국산 분말이 약 2.67% 정도 국산에 비해 높은 단백질을 함유하고 있었다.
- 국산과 중국산 갈색거저리의 총지방산을 분석한 결과, 국산 갈색거저리의 포화지방산(saturated fatty acids) 함량은 23.2±0.28%, 중국산은 19.46±0.35%로 국산이 3.74% 높았고, 불포화지방산(unsaturated fatty acids) 함량은 총지방산 중 각각 77%, 80.79%로 중국산이 3.75% 높은 유의적인 차이를 나타내었다(p<0.05)(Fig. 2A).
- 그 밖의 histidine, isoleucine, methionine, phenylalanine, tryptophan 및 valine은 약 0.57∼2.06%로 다소 낮게 함유되어 있음을 확인하였으며 국산과 중국산 갈색거저리의 필수아미노산의 함량은 서로 비슷한 수준으로 확인되었다.
- 동결 건조 국산과 중국산 갈색거저리를 대상으로 구성아미노산의 함량을 분석한 결과, 필수아미노산 methionine, threonine, valine, isoleucine, leucine, phenylalanine, histidine 및 lysine 중에서 threonine, valine, leucine 및 lysine이 2.14∼3.70%로 약간 높게 함유되어 있었지만 유의적인 차이는 없는 것으로 확인되었다.
- 동결건조 갈색거저리 분말의 일반성분 분석 결과, 국산과 중국산의 수분 함량은 각각 2.90±0.04%와 3.72±0.04%로 중국산이 국산보다 유의적(p<0.05)으로 높았고, 조단백질 함량은 각각 50.32±0.21%와 52.99±0.36%로 중국산 갈색거저리의 조단백질 함량이 국산에 비해 유의적(p<0.05)으로 높았다.
- 더욱이 식품을 통한 필요 이상의 지방과 포화지방산의 섭취는 동맥 경화, 심근경색, 뇌혈전, 암발생의 위험요인이 될 수 있으므로 단일식품의 포화지방산, 단가불포화지방산 및 다가불포화지방산(polyunsaturated fatty acids/monounsaturated fatty acids/saturated fatty acid, P/M/S)의 비율을 약 1/1/1로 권장하고 있다(20,21). 본 연구에서 확보한 국산과 중국산 갈색거저리 지방산의 균형을 확인하기 위해 지방산의 P/M/S 비율을 확인한 결과, 국산 0.92/2.39/1, 중국산 1.85/2.29/1로 확인되었으며, 국산이 중국산보다 안정적인 비율을 유지하는 것으로 판단되었다. 특히 다가불포화지방산은 혈중 저밀도지질단백질(low density lipoprotein, LDL)을 감소시킬 뿐만 아니라 저밀도지질단백질의 산화를 억제하는 효과가 있으므로 심혈관계 질환을 예방하는 효과가 고된 바 있다(22).
- 비필수아미노산인 cystein, glycine, alanine, tyrosine, arginine, aspartic acid, serine, glutamic acid 및 proline 중에서는 glutamic acid가 국산 및 중국산이 각각 6.59±0.1%와 6.61%로 함유되어 비필수아미노산 중 가장 많았고, aspartic acid는 각각 4.15±0.1%와 4.31%, proline은 각각 3.15±0.4%와 3.66±0.7%, tyrosine은 각각 4.08%와 3.73%, alanine은 각각 3.67%와 3.61%, arginine은 각각 2.69%와 2.74%로 함유되어 있었다.
- 05)이 인정되었다. 유해물질인 식중독균(E. coli O157:H7, Salmonella spp.)은 국산과 중국산 분말 모두에서 검출되지 않았으며, 중금속 검사 결과에서 수은(Hg)이 국산과 중국산에서 각각 0.03 mg/kg, 0.08 mg/kg으로 검출되었으나 일반식품의 기준치 이하로 확인되었고 그밖의 중금속은 존재하지 않았다.
- 주요 식품의 단백질 함량은 난류 8.5∼14.4%, 육류 15.2∼34.7%, 어류 10.4∼47.7%(16)이며 이와 같은 식품과 비교하였을 때 갈색거저리의 단백질 함량은 매우 높았고, 기존의 식용곤충인 누에와 메뚜기의 경우에도 단백질 함량은 각각 55∼76%와 68∼78%로 단백질 함량이 높으므로(6-11), 본 연구에서 분석한 갈색거저리를 포함한 식용곤충은 앞선 보고(1)에서처럼 고단백질 식품소재로 이용 가능할 것으로 판단되었다.
- 중금속(납, 수은, 비소, 카드뮴) 함량 분석 결과, 국산 및 중국산 갈색거저리에서 납(Pb), 비소(As) 및 카드뮴(Cd)은 검출되지 않았고, 수은(Hg)의 경우 국산 0.03 mg/kg, 중국산 0.08 mg/kg의 미량의 수은이 검출되었으며 중국산이 국산에 비해 유의적(p<0.05)으로 높게 함유되어 있었다.
- 지방산의 분석 결과, 갈색 거저리 분말은 총 지방산 중 76.80∼80.55%의 많은 불포화지방산을 함유하고 있었다.
- 특히 불포화지방산을 구성하는 단가불포화지방산(monounsaturated fatty acids)의 함량은 국산 55.51±0.90%, 중국산 44.50±1.64%로 국산이 11.01% 차이로 높았으며, 다가불포화지방산(polyunsaturated fatty acids)의 함량은 국산 21.29±1.19%, 중국산 36.05±1.98%로 중국산이 14.76% 더 높았다(그림 생략).
- 74%로 함유되어 있었다. 필수 및 비필수아미노산을 포함하는 총 17종의 구성아미노산 함량은 원산지에 따른 영향을 받지 않고 국산과 중국산이 유의적인 차이 없이 비슷한 수준이었으며, 공통적으로 glutamic acid의 함량이 가장 높았다(Fig. 1). 누에의 경우, 구성아미노산 중에서 glycine이 4.
후속연구
- 85%로 가장 높았고, 누에의 glycine, alanine, arginine, serine, aspartic acid는 알코올성 간 독성 관련 연구에서 간 질환을 개선하는 효과가 있으며(17,18), 특히 arginine은 어린이들의 성장호르몬의 합성과 성인 체내에서 혈액순환 개선에도 관여하는 것으로 보고된 바 있다(19). 따라서 풍부한 아미노산이 함유된 갈색거저리도 누에와 같이 식품소재뿐만 아니라 건강기능식품 소재로서의 활용가치도 높을 것으로 사료된다.
- 그리고 최근 linoleic acid와 linolenic acid의 혼합액이 종양세포 증식을 억제시킴으로써 항암 기능을 수행하고 혈중 콜레스테롤 감소 및 체지방 감소 효과와 항산화 효과 등의 여러 생리활성 작용을 나타낸다고 보고된 바 있다(27-29). 본 연구 결과를 토대로 갈색거저리의 대표 지방산인 oleic acid와 linoleic acid의 함량을 비교 분석할 경우 명확하게 국산과 중국산 갈색거저리를 구분할 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구 결과를 통해 갈색거저리는 다양한 영양성분이 함유되어 있고, 특히 고단백 및 다량의 불포화지방산을 함유하는 것을 특징으로 하는 영양적 가치가 높으므로 식용으로의 개발이 가능할 것으로 판단되며, 또한 식중독균 및 각종 중금속이 거의 존재하지 않는 안전한 식품소재가 될 것으로 기대된다.
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