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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서 우리나라 벌꿀 농가와 시중에 유통 중인 아카시아, 잡화, 밤 그리고 사양꿀을 대상으로, 이들 밀원별 벌꿀이 구성하고 있는 당류들의 함량 분포와 구성 특성을 조사함으로써 한국산 벌꿀의 밀원별 당 구성 특성에 대한 기초자료로 활용하고, 이를 토대로 우리나라 벌꿀에 대한 품질특성 분석과 품질 관리를 위한 지표로 활용하고자 한다.
- Kim 등(16)은 이전 보고에서 벌꿀에 존재하는 이·삼당류의 정성 및 정량을 위해 13개 이당류와 7개 삼당류 표준품을 이용하여 각각 TMSO과 TMSMe 유도체화 당류를 만들고, GC/MS 상에서 분리되는 단일 피크에 의한 정성 및 정량 분석법을 보고한 바 있다. 본 연구에서는 이당류인 laminaribiose 표준 물질을 추가로 확보하여 동일 분석조건에서 분리도를 조사하였다. 그 결과, Fig.
제안 방법
- 또한, Fig. 3의 tR 37.064분대의 피크는 대부분의 벌꿀과 잡화꿀 시료에서 inulobiose 보다 다소 작은 함량을 가지고 mass spectra도 유사하여, 해당 피크를 inulobiose (E)로 추정하고, tR 37.305분대의 피크는 inulobiose (Z)로 판단하였으나, 밤꿀에서 tR 37.064분대의 피크가 tR 37.305분대의 피크에 비해 함량이 매우 작거나, 검출되지 않는 수준으로 (E)/(Z) ratio가 일정하지 않아, 미확인 당으로 추정하였으며, mass spectra의 특성으로 보아 2개의 fructose 로 구성된 당으로 판단된다.
- 본 연구의 시료에서 분리된 대표적인 삼당류는 Table 4, 5, 6에서 보듯이 raffinose, 1-kestose, erlose, melezitose, maltotriose, panose와 isomaltotriose였다. 분리된 삼당류 외에 삼당류로 추정되는 피크들이 수개 분리되었지만, 함량이 상대적으로 미미하여 전체 삼당류의 합에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 판단되어 본 연구에서는 분리된 7개의 삼당류 피크를 정량하여 삼당류의 총량으로 하였다. Ruiz-Matute 등(10)은 크로마토그램 상에서 분리된 tR과 spectra를 근거로 하여 25개의 삼당류를 분리하였는데, 주요 삼당류는 erlose와 panose였으며, 그 함량은 각각 100 g당 30-1,214 mg과 17-863 mg으로 보고하였다.
- 한국에서 생산 및 유통되고 있는 서로 다른 밀원의 45개 벌꿀(아카시아꿀 15, 잡화꿀 15, 밤꿀 10, 사양꿀 5)을 대상으로, 단당류, 이당류 그리고 삼당류를 TMSO 및 TMSMe 유도체화를 만들어 GC/MS를 이용하여 분석하였다. 아카시아꿀, 잡화꿀, 밤꿀과 사양꿀에서 전화당의 총 함량은 각각 69.
대상 데이터
- 당류 표준품으로는 α-D-Glc-(1,2)-β-D-Fru (sucrose), α-D-Glc- (1,1)-α-D-Glc (α,α-trehalose), α-D-Glc-(1,1)-β-D-Glc (α,β-trehalose), β-D-Glc-(1,4)-D-Glc (cellobinose), α-D-Glc-(1,4)-D-Fru (maltulose), α-D-Glc-(1,3)-D-Glc (nigerose), α-D-Glc-(1,3)-D-Fru (turanose), αD-Glc-(1,4)-D-Glc (maltose), α-D-Glc-(1,2)-D-Glc (kojibiose), α-DGlc-(1,6)-D-Fru (palatinose), β-D-Glc-(1,6)-β-D-Glc (gentiobiose), α-D-gal-(1,6)-D-Glc (melibiose), α-D-Glc-(1,6)-D-Glc (isomaltose) 등 이당류 13 종 및 α-Gαl-(1,6)-α-Glc-(1,2)-b-Fru (raffinose), βFru-(2,1)-β-Fru-(2,1)-α-Glc (kestose), Glc-(1,4)-α-Glc-(1,2)-β-Fru (erlose), α-Glc-(1,3)-β-Fru-(2,1)-α-Glc (melezitose), α-Glc-(1,4)-αGlc-(1,4)-Glc (maltotriose), α-Glc-(1,6)-α-Glc-(1,4)-Glc (panose), α-Glc-(1,6)-α-Glc-(1,6)-Glc (isomaltotriose) 삼당류 7종은 SigmaAldrich 제품을, β-D-Glucopyranosyl-(1,3)-D-glucose (laminaribiose) 는 Carbosynth (Compton, Berkshire, UK) 제품을 사용하였다.
- 벌꿀시료는 강원도 양양의 한 벌꿀농가 (Seorakhoney, Yangyang, Korea)에서 구입한 아카시아꿀 5종, 잡화꿀 5종, 밤꿀 5종과 시중에 판매되고 있는 아카시아꿀 10종, 잡화꿀 10종, 밤꿀 5종, 사양꿀 5종 등 총 45종을 구입하여 실험에 사용하였다.
- 실험용 시약으로 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane (HMDS) (Tokyo Chemical Industry Co., Tokyo, Japan), trifluoro acetic acid (TFA) (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA), pyridine, hydroxylamine hydrochloride (Junsei Chemical Co., Tokyo, Japan), methoxyamine hydrochloride (Sigma-Aldrich)는 시약특급을, ethanol, water (Fisher Scientific Inc., Pittsburgh, PA, USA) 등은 HPLC급을 사용하였다.
이론/모형
- 벌꿀에 함유된 이·삼당류의 정성 및 정량은 Kim 등(16)이 사용한 방법으로 분석하였다.
- 식품공전(1)에서 정하고 있는 HPLC 방법을 이용하여 과당과 포도당의 함량을 정량하였다. 즉, 벌꿀시료 1g을 정밀히 달아 100 mL의 메스플라스크에 물 25 mL로 녹여 옮기고, 아세토니트릴로표선까지 채워 여과한 후 시험용액으로 하였으며, 표준 용액은 과당과 포도당의 표준품을 물에 일정 농도로 제조하여 실험에 사용하였으며 분석 조건은 Table 1과 같다.
성능/효과
- 3과 4는 시료로 사용한 벌꿀 중에서 아카시아꿀, 잡화꿀, 밤꿀과 사양꿀의 각각 시료 1번의 TMSO 및 TMSMe 유도체 당류들의 TIC를 overlap한 것을 보여 준다. 3개의 밀원 유래 벌꿀과 1개의 사양꿀 시료에서 이당류와 삼당류의 분포는 TMSO 당류와 TMSMe 당류에서 정성적으로 유사하고, 정량적 분포도 유사하거나 다양하게 나타남을 볼 수 있었다. 이는 분리된 당류들의 단일 피크 중 이당류인 sucrose와 삼당류인 erlose와 melezitose의 피크 분리 양상을 보면 보다 명확하게 알 수 있었다.
- 본 연구에서는 이당류인 laminaribiose 표준 물질을 추가로 확보하여 동일 분석조건에서 분리도를 조사하였다. 그 결과, Fig. 1의 TMSO 유도체화 조건에서 laminaribiose (E)는 maltulose (Z) 바로 뒤에 분리도 (R) 1.5 이상의 피크로 분리되었고, laminaribiose (Z), tR 41.870는 kojibiose (E), tR 41.992의 피크와 중복되어 나타났다. 또한, Fig.
- 삼당류 중 raffinose와 isomaltotriose는 검출되지 않거나 제일 낮은 함량으로 분포하였는데, 아카시아꿀에서는 검출되지 않았고 다른 밀원의 벌꿀에서도 매우 낮은 함량 분포를 보여 Ruiz-Matute등(10)의 보고와 유사하였다. 그리고 1-kestose, maltotriose와 panose는 모든 벌꿀에 미량으로 고르게 분포하였으며, 그 중 panose 의 평균함량은 밀원별 벌꿀시료에서 0.06-0.10% 범위를 보여주었다.
- 09%로 가장 높은 함량 분포를 나타내 었는데, 이는 2% 이상의 평균함량을 나타낸 turanose, trehalulose, isomaltose와 함께 밤꿀에서 이당류의 함량을 증가시키는 주요 이당류의 하나로 조사되었다. 또한, 밤꿀에서 높은 maltulose의 함량과 상대적으로 낮은 0.01%의 sucrose 평균함량은 밤꿀의 특징을 나타내는 주요 지표성분이 될 수 있을 것으로 판단된다.
- 미량 이당류 중 비환원 이당류인 trehalose는 이성질체 중에서α,β-trehalose의 함량이 가장 높은 것으로 알려져 있는데, 본 연구에서도 각각의 벌꿀에서의 평균함량은 0.29-0.53%로 0.02-0.07%를 보인 α,α-trehalose 보다 상대적으로 높았다.
- 밀원별 벌꿀에서 7종류의 삼당류를 정량분석하였으며, 그 중 erlose는 사양꿀에서 4.59±1.28%로 가장 높았으며, 꽃꿀에서는 0.79-1.75%의 함량분포를 나타내었다.
- 밀원별로 이당류와 삼당류의 총 함량은 maltulose와 trehalulose 등 이당류의 함량이 상대적으로 높은 밤꿀에서 16.0±2.03%로 가장 높았으며, 2.86%의 sucrose와 4.15%의 높은 erlose 함량을 보인 사양꿀에서는 15.1±3.19%, 잡화꿀과 아카시아꿀에서는 각각 11.5±3.07%와 9.70±1.75%의 함량을 보였다.
- 밀원유래 벌꿀에서 주요한 이당류인 turanose 평균함량은 2.30-2.72%의 범위를 보였는데, 아카시아꿀과 잡화꿀에서 다소 높았으며 사양꿀에서는 1.25%로 상대적으로 낮았다.
- 밤꿀에서 maltulose는 3.09%로 가장 높은 함량 분포를 나타내 었는데, 이는 2% 이상의 평균함량을 나타낸 turanose, trehalulose, isomaltose와 함께 밤꿀에서 이당류의 함량을 증가시키는 주요 이당류의 하나로 조사되었다. 또한, 밤꿀에서 높은 maltulose의 함량과 상대적으로 낮은 0.
- 13이었다. 벌꿀시료에서 이당류는 약14종을 분리하였으며, 이전의 연구에서 보고된 cellobisoe와 melebiose는 모든 벌꿀시료에서 검출되지 않았다. 주요 이당류로는 turanose, maltulose, maltose, trehalulose, kojibiose, isomaltose, nigerose였으며, 꽃꿀에서 미량으로 존재하는 이당류로는 sucrose, α-trehalose, α,β-trehalose, laminaribiose, palatinose, gentibiose 등으로 나타났다.
- 삼당류에서 가장 높은 함량을 보인 erlose는 자당에서 떨어져 나온 포도당이 다른 자당의 glucose-4-position으로 전이되어 생성되는 물질로, invertase에 의해 자당이 전화되는 과정에서 생성되거나 진드기와 같은 곤충류에 의해 생성되어 식물에 묻어 있다가 벌에 의해 수집되어 저장되는 당으로 알려져 있다(22). 본 연구에서 erlose는 아카시아, 잡화, 그리고 밤꿀에서 각각 0.06-2.43, 0.02-0.56, 0-1.15%의 함량 분포를 나타냈지만, 사양꿀에서는 3.10-6.2%로 상대적으로 확연하게 높은 함량 분포를 보였다. 이와 같이 erlose의 높은 함량은 사양꿀의 특성을 나타내는 지표 성분으로 사용 될 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구에서 또 하나의 특징적인 결과는 밤꿀에서 1.15%의 높은 평균함량을 보인 melezitose인데, 이는 밤꿀 시료 10개 중 1개 시료에서 8.92%의 함량을 나타내었기 때문으로, 이 같은 결과는 아카시아꿀의 평균함량보다 약 440배 높은 농도이다. 하지만, 이 시료를 제외한 9개 밤꿀의 평균함량은 0.
- 사양꿀에서 나타난 이당류들의 특징은 밀원 유래 벌꿀과 비교 하여, 상대적으로 높은 maltose와 sucrose, 상대적으로 낮은 maltulose, turanose, isomaltose 분포를 보였으며, 평균함량은 각각 3.52, 2.58%와 0.58, 1.25, 0.2%였다. 이당류의 함량에서 특징적인 사항은 위에서도 언급한 바와 같이, 다른 밀원의 벌꿀에 비해 밤꿀은 상대적으로 높은 maltulose, turanose, trehalulose, isomaltose의 함량과 상대적으로 낮은 maltose와 sucrose 함량을 보였다.
- 이당류의 함량에서 특징적인 사항은 위에서도 언급한 바와 같이, 다른 밀원의 벌꿀에 비해 밤꿀은 상대적으로 높은 maltulose, turanose, trehalulose, isomaltose의 함량과 상대적으로 낮은 maltose와 sucrose 함량을 보였다. 사양꿀은 상대적으로 높은 maltose와 sucrose함량을 보였으며, 상대적으로 낮은 isomaltose의 함량을 보였다. 아울러, 밀원별 이당류의 평균함량은 밤꿀에서 14.
- 85%로 가장 낮았다. 시료간의 편차는 잡화꿀에서 다소 높은 경향을 보였으나 식품공전상 벌꿀의 규격 기준인 60% 이상에는 모두 적합하였다. F/G 비는 밀원별에 따라 다소 다른 값을 보였는데, 밤꿀에서 1.
- 사양꿀은 상대적으로 높은 maltose와 sucrose함량을 보였으며, 상대적으로 낮은 isomaltose의 함량을 보였다. 아울러, 밀원별 이당류의 평균함량은 밤꿀에서 14.2%로 가장 높았고, 아카시아꿀에서 8.46%로 상대적으로 낮은 분포를 보였다.
- 이당류 중 우리나라 식품공전에서 규격을 정하고 있는 sucrose는 아카시아꿀, 잡화꿀, 밤꿀에서 평균함량이 각각 0.2, 0.1, 0.01%로 상당히 낮은 분포를 보인 반면에, 사양꿀에서는 평균함량이 2.58±2.24%로 상대적으로 높게 나타났으며, 1개 시료에서는 상대적으로 높은 6.31%의 함량을 보였으나 유통벌꿀의 기준규격 7%이하에는 모두 적합하였다.
- 이당류와 삼당류의 총 함량은 maltulose와 turanose, trehalulose, isomaltose 등의 함량이 높게 나타난 밤꿀에서 16.0±2.03%로 가장 높았으며, 아카시아, 잡화꿀과 사양꿀에서는 각각 9.70±1.75%, 11.5±3.07%와 15.1±3.19%의 평균함량 분포를 보였다.
- 이당류의 총 함량은maltulose, turanose, trehalulose의 함량이 높은 밤꿀에서 14.2±2.43%로 가장 높았으며, 아카시아 꿀에서 상대적으로 낮은 8.79±1.76%였다.
- 2%였다. 이당류의 함량에서 특징적인 사항은 위에서도 언급한 바와 같이, 다른 밀원의 벌꿀에 비해 밤꿀은 상대적으로 높은 maltulose, turanose, trehalulose, isomaltose의 함량과 상대적으로 낮은 maltose와 sucrose 함량을 보였다. 사양꿀은 상대적으로 높은 maltose와 sucrose함량을 보였으며, 상대적으로 낮은 isomaltose의 함량을 보였다.
- 주요 이당류로는 turanose, maltulose, maltose, trehalulose, kojibiose, isomaltose, nigerose였으며, 꽃꿀에서 미량으로 존재하는 이당류로는 sucrose, α-trehalose, α,β-trehalose, laminaribiose, palatinose, gentibiose 등으로 나타났다.
- 표에서 보듯이 과당과 포도당을 포함하는 전화당의 평균함량은 아카시아꿀에서 가장 높은 71.2±1.05%였으며, 밤꿀에서는 63.2±1.85%로 가장 낮았다.
- 표에서 보듯이 분리된 이당류들은 sucrose, α,α-trehalose, inulobiose, α,βtrehalose, maltulose, laminaribiose, nigerose, turanose, maltose, trehalulose, kojibiose, palatinose, gentibiose, isomaltose 등 14종이었으며, cellobiose와 melebiose는 어떤 시료에서도 검출되지 않았다.
- 5 이상의 피크로 분리되었고, laminaribiose (Z)는 nigerose (Z) 피크 뒤에 피크의 겹침이 없이 분리되었다. 하지만, 본 연구에서 시료로 사용한 일부 벌꿀에서 laminaribiose (Z)와 동일한 tR에서 동시 용출되는 피크의 존재 가능성이 있는 것으로 나타나, laminaribiose 는 TMSO-laminaribiose (E)로 정량하는 것이 좀 더 바람직한 것으로 판단되었다.
- 한편, 최근 벌꿀시료에서 분리된 이당류인 inulobiose는 본 연구의 모든 벌꿀에서도 함유되어 있었으며, 평균함량은 0.18-0.32%의 분포를 보였다. Ruiz-Matute 등(19)의 연구에서도 inulobiose는 모든 조사 시료에서 0.
후속연구
- 46의 평균함량분포를 보였는데, 이 값들은 우리나라 유통 벌꿀의 특성을 연구한 Kim 등(13)과 밀원별 방사선동위원소 비를 보고한 Cho 등 (17)의 연구와 유사한 결과를 나타내었다. 따라서, F/G 비는 밀원유래 벌꿀의 특성을 판단할 수 있는 좋은 지표로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 2%로 상대적으로 확연하게 높은 함량 분포를 보였다. 이와 같이 erlose의 높은 함량은 사양꿀의 특성을 나타내는 지표 성분으로 사용 될 수 있을 것으로 판단된다. 한편, Swallow와 Low(23)는 미국산 벌꿀의 erlose 함량을 0.
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