[논문]다기능 해양소재로서 홍해삼의 효능과 지역별 성분 비교를 통한 활용 가능성 연구 고찰

허수진; 김은아; 강도형

doi:10.15433/ksmb.2020.12.1.011

다기능 해양소재로서 홍해삼의 효능과 지역별 성분 비교를 통한 활용 가능성 연구 고찰
Review on the Feasibility of Using Red Sea Cucumber (Stichopus japonicus) as a Multi-functional Marine Biomaterial and Comparing the Biochemical Components Collected from Different Regions in Korea 원문보기

한국해양바이오학회지 = Journal of marine bioscience and biotechnology, v.12 no.1, 2020년, pp.11 - 19

허수진 (한국해양과학기술원 제주특성연구센터) , 김은아 (한국해양과학기술원 제주특성연구센터) , 강도형 (한국해양과학기술원 제주특성연구센터)

Abstract ▼ AI-Helper

This study aims to review the progress of biotechnological applications of sea cucumber and presents fundamental validation data on a range of methods and applications to determine the most promising fields for future exploitation and application. Sea cucumbers from different regions, subjected to numerous industrially applicable drying methods, were evaluated for their biochemical composition. The study highlights the nutritional excellence of Jeju red sea cucumber, particularly the high amino acid and fatty acid composition of its intestinal organs and the possibility of the industrial utilization of these organs. In addition, an efficient extraction method to extract collagen and chondroitin sulfate from red sea cucumber was established. The extracted collagen and chondroitin sulfate can be used as commercially valid biomaterials. Accordingly, the red sea cucumber was confirmed as a valuable source of raw food material of varied functionality and bioactivity. Upon conducting an analysis of patents thus far relating to the sea cucumber, it was found that the associated technology was limited to some parts of primary and secondary industries. Therefore, there is a clear need for the strategic development of technologies to produce specialized functional products from sea cucumber's raw materials, with a view to promote other related industries.

주제어

표/그림 (5)

그림 Figure 1. Annual trend on patent enrollment for sea cucumber commercialization in each country.
표 Table 1. Comparison of drying methods on proximate compositions of sea cucumber (SC) collected from different locations in Korea.(%)
표 Table 2. Amino acid contents of sea cucumber (SC) collected from different locations in Korea.
표 Table 3. Fatty acid compositions of sea cucumber (SC) collected from different locations in Korea.
표 Table 4. Collagen and condroitin sulfate contents of Jeju red sea cucumber under different drying methods.(%)

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구의 목적은 홍해삼 뿐만 아니라 식용 해삼류의 해양생명공학적 활용 기술에 대한 국내외 흐름을 조망하고 향 후 어떤 분야에 적용가능한지 판단 하는 타당성 기초자료를 제시하고자 한다. 또한 다양한 적용방법을 재검토하여 기능성식품으로 진입 가능한 적용 분야도 제시하고자 한다.

제안 방법

이 연구에서는 해삼을 활용한 해양바이오산업 적용을 위해 필수적이라고 판단되는 기술의 국내외 현황에 관해 요약 논의하고자 한다. 이를 위해 다양한 관점에서의 논의가 필요할 것이지만, 이 연구에서는 해삼 활용의 수요처 및 국가별 동향에 관한 특허분석을 수행하고 이를 기초로 하여 논의하였다. 해삼을 활용한 기술개발에 관한 특허동향을 기초로 앞으 로의 기술개발에 대한 함의를 도출하고자 하였다.
본 연구는 지역별 해삼의 일반성분, 아미노산 및 지방산 조성을 확인하였으며, 활용가치가 높은 건조 방법 등을 확인하였다. 홍해삼은 단백질 함량이 높고, 식품의 향과 맛을 부여한다고 알려진 아미노산 (glycine, aspartic acid, alanine)이 풍부하여 다양한 풍미를 가지는 고단백질의 해양원료 소재임을 확인하였다.

대상 데이터

해삼을 활용한 기술개발에 관한 특허동향을 기초로 앞으 로의 기술개발에 대한 함의를 도출하고자 하였다. 이를 위해서 1987년부터 2015년까지 공개된 우리나라, 미국, 중국, 일본, 유럽 특허청의 공개특허공보및 PCT (WIPO) 공개정보를 대상으로 분석하였다.
제주산 홍해삼은 제주특별자치도에 위치한 만재 영어조합 법인을 통해 확보하였고, 지역별 비교를 위한 흑해삼(군산, 울릉도, 통영)과 홍해삼(울릉도) 은 각 지역 현지 어촌계를 통해 확보하였다. 확보된 해삼류들은 육질부와 내장을 분리한 후, 분석을 위한 시료로 -20℃ 냉동실에 보관하였다.

이론/모형

지역별 해삼의 일반성분(조단백질, 조지방, 회분, 수분, 탄수화물)은 Association of Official Analytical Chemists (AOAC) 방법에 준수하여 측정하였다. 조단백질은 Kjeldhal법, 조지방은 Soxhlet법, 회분은 550℃ 회화법, 수분은 105ºC 상압건조법으로 측정하 였고 탄수화물은 100-(조단백질+조지방+회분+수분)으로 나타내었다.
지방산은 Garces & Mancha의 방법에 따라 밀킹 전후 동결 건조된 동량 시료에 methylation mixture (methanol:Bensen:2,2-dimethoxypropane:Con. H₂SO₄=39:20:5:2, v/v/v/v)를 340 µL, heptane 200 µL를 넣어 혼합 후 80ºC에서 두 시간 반응시켰으며 상온 냉각 후 fatty acid methyl esters (FAMEs)가 함유된 상등액을 취해 gas chromatography-flame ionization detector (GC-FID)를 이용하여 분석하였다. 지방산 함량은 내부표준물질을 기준으로 peak의 면적으로 지방산 함량을 측정하였다 [9].

성능/효과

중국이 가장 많은 825건을 출원한 것으로 나타났으며, 128건의 특허를 출원한 한국이 그 뒤를 이은 것으로 보아, 중국과 한국에서 해당 기술에 대한 연구 개발이 집중되고 있는 것으로 파악된다. 해삼 제품화 관련 기술의 IPC를 살펴본 결과, 대부분 식품 또는 식료품과 관련한 특허로 연체동물 및 해산물로 만든 식품 등의 특징이 있는 기술에 집중되어 있음을 확인하였다. 따라서 현재까지 기술개발은 해삼의 특허분석 결과에서 보듯이 1차 산업 및 2차 산업 일부에 국한되기 때문에 2차 활용 기능성제품의 개발을 통해 국내 및 해외 시장을 공략하기 위한 특화된 전략상품 개발 및 관련 산업 육성을 위한 기술개발이 필요한 것으로 분석된다.
또한 홍해삼 유래 collagen과 chondroitin sulfate 추출을 통해 활용가치가 높은 추출방법을 확립 하였다. 결론적으로 홍해삼 원물은 다양한 기능성을 함유한 기능성식품 소재로 진입이 가능하며, 홍해삼 유래 taurine, collagen과 chondroitin sulfate는 상용되는 가축원료의 대체원료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 특허분석 결과에서 확인했듯이 현재까지는 1, 2차 산업 일부에 기술들이 국한되기 때문에 2차 활용 기능성제품의 기술개발 및 특화 전략상품 개발과 관련 산업 육성을 위한 연구개발 노력이 필요할 것으로 분석됐다.
불포화지방산은 심장병, 당뇨, 암, 염증, 인지능 개선 등의 기능성이 보고된 바 있다 [21]. 제주 홍해삼 육질부와 내장에는 높은 arachidonic acid가 함유되어 있어 이를 함유한 기능성 소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

후속연구

결론적으로 홍해삼 원물은 다양한 기능성을 함유한 기능성식품 소재로 진입이 가능하며, 홍해삼 유래 taurine, collagen과 chondroitin sulfate는 상용되는 가축원료의 대체원료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 특허분석 결과에서 확인했듯이 현재까지는 1, 2차 산업 일부에 기술들이 국한되기 때문에 2차 활용 기능성제품의 기술개발 및 특화 전략상품 개발과 관련 산업 육성을 위한 연구개발 노력이 필요할 것으로 분석됐다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	생해삼의 체벽은 요리 후 어떻게 변하는가?	그 중 제주 도의 특산자원으로 자리 잡은 홍해삼(Stichopus japonicus)은 2006년부터 본격적으로 방류사업이 진행되어 현재는 연간 약 80톤을 생산하고 있다. 일반적인 요리에 사용되는 생해삼의 체벽은 딱딱한 식감이나 요리 후에는 젤리처럼 매우 부드러워진다. 이러한 해삼의 체벽은 독특한 탄력성과 기호성으로 인해 전채 요리와 메인 요리 등으로 폭넓게 사용되고 있다.
	극피동물 콜라겐의 특성은?	이렇게 생산효율성이 높고 소비성이 강한 해삼의 식용 부위의 주요성분은 콜라겐 섬유지만 시공간적 콜라겐 분자 특성과 지표물질 등에 대한 정보는 거의 알려져 있지 않다 [1-3]. 극피동물 콜라겐의 특성은 불가사리의 체벽, 성게의 정소 및 해삼 체벽 단백 질의 70% 이상이 불용성 콜라겐이라고 최근에 보고된 바 있으나, 최근까지도 식용 해삼에서의 다기능성 해양소재로 활용하기 위한 연구는 미비한 실정이며, 국내에서조차 영양성분 및 특정성분의 분자특성 등을 명확히 연구된 바 없다 [4-6]. 우리나라 전역에 분포하는 청해삼과 달리 홍해삼은 제주 연안 수심 20 m 내외에만 서식하며 자양강장 효과, 항암 효과, 비만 예방, 고혈압 예방, 피부면역 강화, 미백효과 등을 나타내는 유용물질을 함유하고 있다고 알려져 있지만 이를 증명할 과학적인 기초자료는 부족하다.
	국내산 해삼을 고부가가치화 시켜야하는 이유는?	이러한 시장을 공략하기 위해 생산되는 국내산 해삼 생산량은 12만 톤을 생산하는 중국에 비해 가격 경쟁력이 낮을 뿐만 아니라 소비시장 공략을 위한 물량에 한계가 있다. 따라서 원물형태로만 판매되는 홍해삼을 고부가가치화 시켜 세계시장에서 경쟁력을 높여야 할 필요성도 제기되고 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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