[논문]두유박 첨가 먹이원 급이에 따른 갈색거저리 유충의 영양성 증진 효과

김소윤; 박민지; 송정훈; 지상민; 장규동; 김선영

doi:10.5352/jls.2024.34.3.191

[국내논문] 두유박 첨가 먹이원 급이에 따른 갈색거저리 유충의 영양성 증진 효과
Improving the Nutritional Value of Tenebrio molitor Larvae by Feeding Them a Soymilk Residue-added Food Source

생명과학회지 = Journal of life science, v.34 no.3, 2024년, pp.191 - 198

김소윤 (농촌진흥청 국립농업과학원 곤충양잠산업과) , 박민지 (농촌진흥청 국립농업과학원 곤충양잠산업과) , 송정훈 (농촌진흥청 국립농업과학원 곤충양잠산업과) , 지상민 (농촌진흥청 국립농업과학원 곤충양잠산업과) , 장규동 (농촌진흥청 국립농업과학원 곤충양잠산업과) , 김선영 (농촌진흥청 국립농업과학원 곤충양잠산업과)

초록
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두유박 첨가 먹이원 급이 유충의 영양학적 우수성과 안전성을 검증하고자 밀기울로 사육한 갈색거저리 유충의 영양성분과 유해물질을 비교분석하였다. 건조중량 기준 조단백질 함량은 10% 두유박 첨가 급이군 (SR)에서 54.0%로 밀기울 급이 대조군(WB) 43.5%보다 1.2배 더 많았다. 식이섬유 또한 SR에서 4.9%로 2.5%보다 1.9배 더 많은 경향을 나타냈다. 불포화지방산 중 리놀레산 함량은 SR (32.9%)에서 WB (29.0%)보다 1.1배 더 많은 것으로 나타났다. 다량무기질 중 가장 많은 함량을 나타낸 칼륨은 WB (1,074.5 mg/100 g)에서 SR (1,014.0 mg/100 g) 보다 1.1배 더 많았다. 미량무기질 중 아연은 SR (14.5 mg/100 g)에서 WB (11.9 mg/100 g)에 비해 1.2배 더 많은 함량을 나타냈다. WB와 SR의 유해물질 분석 결과, 중금속 중 납, 카드뮴, 무기비소는 식용곤충 중금속 기준에 적합하였고, 식중독균인 대장균, 살모넬라균은 모든 군에서 검출되지 않았다. 위의 영양성분 및 유해물질 분석 결과로 볼 때, 10% 두유박 첨가 급이 갈색거저리 유충은 풍부한 영양성분을 가지고 있으며, 안전성 또한 입증되었으므로 식품 및 사료 원료로 이용하기에 좋은 소재로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

To verify the nutritional value and safety of larvae fed with a soymilk residue-added food source, we compared and analyzed the nutritional components of and harmful substances in Tenebrio molitor larvae reared on wheat bran. Crude protein content based on dry weight was 1.2 times higher in the 10% soymilk residue-fed group (SR) (54.0%) than in the wheat bran-fed group (WB) (43.5%). Dietary fiber also tended to be 1.9 times more in the SR (4.9%) than the WB (2.5%). Among unsaturated fatty acids, the linoleic acid content was found to be 1.1-fold higher in the SR (32.9%) than in the WB (29.0%). Potassium, which was the most abundant among the macro minerals, was 1.1-fold more abundant in the WB (1,074.5 mg/100 g) than in the SR (1,014.0 mg/100 g). Among the micro minerals, zinc content was 1.2-fold higher in the SR (14.5 mg/100 g) than in the WB (11.9 mg/100 g). The results of the analysis of hazardous substances in the WB and SR revealed that the amount of heavy metals met the standards for heavy metals in edible insects, and food poisoning-inducing bacteria such as Escherichia coli and Salmonella spp. were not detected in all groups. These results indicate that mealworm larvae fed with 10% soymilk residue have abundant nutrients and are safe for intake. Thus, food sources with added soymilk residue has the potential to be used as feed ingredients.

주제어

표/그림 (4)

표 Table 1. General components of wheat bran- and food source supplemented with 10% soymilk residue-eating T. molitor larvae
그림 Fig. 1. Fatty acid compositions of of wheat bran- and food source supplemented with 10% soymilk residue-eating T. molitor larvae. The values showed as means ± S.D., n=2. One-way ANOVA test, *p<0.05, ***p<0.001
그림 Fig. 2. Mineral contents of wheat bran- and food source supplemented with 10% soymilk residue-eating T. molitor larvae. The values showed as means ± S.D., n=2. One-way ANOVA test, ***p<0.001
표 Table 2. Hazardous substances of wheat bran- and food source supplemented with 10% soymilk residue-eating T. molitor larvae

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 대표적인 식용곤충 종 중의 하나인 갈색거저리(Tenebrio molitor L.) 유충의 사육 시 먹이원으로 투입되는 밀기울에 친환경 소재인 콩류가공부산물로 두유박(두유 제조 시 부산물, Soymilk residue)을 첨가하여 먹이원 급이에 따른 갈색거저리 유충의 영양성을 분석하고자 하였다. 갈색거저리는 딱정벌레목(Coleoptera) 거저리과(Tenebrionidae), 곡물거저리속에 속하는 곤충으로 한국, 중국, 일본 등 전 세계에 분포하고 있으며, 식용 및 사료용 곤충으로 활발하게 이용되고 있는 종이다.
이에 본 연구에서는 갈색거저리의 먹이원으로 두유박을 첨가하여 급이 함으로써 유충의 성장과 사료 전환 효율을 높임으로써 유충의 발육 기간을 단축시키고 생산비의 단가를 줄일 뿐 아니라, 유충의 영양성 증진효과를 확인하고자 하였다. 이를 통해 보다 영양적으로 우수한 식품 및 사료원료로서의 영양적 가치가 높은 양질의 유충 수확 효과가 예상되며, 가격 경쟁력을 갖추는 등 가치를 증진시킬 수 있을 것으로 기대한다.

제안 방법

10% 첨가 두유박과 밀기울로 사육한 갈색거저리 유충(SR, WB)의 지방산을 불포화지방산과 포화지방산으로 나누어 분석하였다(Fig. 1).
또한 분자생물학적 방법으로서 각각의 배지 225 ml에 시료 25 g을 넣고 36°C에서 24시간동안 배양한 배양액 1 ml를 취하여 세척한 후 멸균증류수 200 μl를 섞고 10분간 가열한 후 원심분리 후 상등액 5 μl를 주형 DNA로 사용하였고, PCR 분석은 VT1, VT2 프라이머를 이용하여 수행 후 전기영동으로 UV를 이용하여 균의 검출 여부를 평가하였다.

이론/모형

이 후 염산을 추가하여 유리여과기로 여과한 후 유도 결합 플라즈마 발광분석기(inductively coupled plasma optical emission spectrometer, ICP-OES, Horiba, Kyoto, Japan)를 이용하여 함량을 측정하였다. 몰리브덴(Mo) 및 셀레늄(Se)은 건식분해법에 의하여 시료를 전처리하였으며 염소(Cl) 분석은 식염 1 g을 함유하는 검체를 회화시킨 후 물에 녹여 여과하여 크롬산칼륨시액을 첨가한 후 질산은 용액으로 적정하여 염소의 양을 산출하였다.
무기질 및 중금속 분석은 식품공전 규정에 따라 분석하였다. 아메리카왕거저리 유충시료 체내의 미량 원소 및 중금속 분석을 위해 동결건조된 시료 분말 50 mg을 예비회화 시켰다.
일반성분 분석은 식품의약품안전처의 식품공전의 식품성분시험법에 따라 실시하였고, 공인분석화학자협회 (Association of Official Analytical Chemists, AOAC) [2]의 기준에 따라 조사하였다. 수분 함량은 105℃ 건조기를 사용하여 상압건조법, 조회분 함량은 검체가 백색‒회백색의회분이 얻어질 때까지 550℃ 직접회화법을 이용하여 분석하였다. 조단백질 함량은 질소정량법으로 micro-Kjeldahl법을 이용하여 검체에 단백질 분해촉진제와 황산을 넣어 분해한 다음 FOSS kjeltec 8400 (Fisher Scientific, Hampton, NH, USA) 단백질 자동분석기로 함량을 측정하였다.
식품공전의 규정에 따라 식중독균(Escherichia coli O157: H7, Salmonella spp.) 유무를 검사하였다[17]. 대장균 O157: H7 (E.
대장균으로 간주되는 보라색 집락을 보통한천배지에 접종하여 순수 배양하였다. 이 후 그람염색법과 O/H 혈청형 시험법을 이용하여 대장균 유무를 확인하였다. 또한 분자생물학적 방법으로서 각각의 배지 225 ml에 시료 25 g을 넣고 36°C에서 24시간동안 배양한 배양액 1 ml를 취하여 세척한 후 멸균증류수 200 μl를 섞고 10분간 가열한 후 원심분리 후 상등액 5 μl를 주형 DNA로 사용하였고, PCR 분석은 VT1, VT2 프라이머를 이용하여 수행 후 전기영동으로 UV를 이용하여 균의 검출 여부를 평가하였다.
XLD 한천배지에 접종 후 집락의 중앙 부분이 검거나 붉으면 보통한천배지에 접종하여 36±1℃, 24시간 동안 배양하였다. 이 후, TSI 한천배지(Triple Sugar Iron Agar, Thermo Fisher Scientific, UK)에 접종 후 살모넬라균으로 의심될 경우, 그람염색법과 살모넬라균(Salmonella spp.) O/H 혈청 응집 시험법으로 확인하였다.
일반성분 분석은 식품의약품안전처의 식품공전의 식품성분시험법에 따라 실시하였고, 공인분석화학자협회 (Association of Official Analytical Chemists, AOAC) [2]의 기준에 따라 조사하였다. 수분 함량은 105℃ 건조기를 사용하여 상압건조법, 조회분 함량은 검체가 백색‒회백색의회분이 얻어질 때까지 550℃ 직접회화법을 이용하여 분석하였다.
수분 함량은 105℃ 건조기를 사용하여 상압건조법, 조회분 함량은 검체가 백색‒회백색의회분이 얻어질 때까지 550℃ 직접회화법을 이용하여 분석하였다. 조단백질 함량은 질소정량법으로 micro-Kjeldahl법을 이용하여 검체에 단백질 분해촉진제와 황산을 넣어 분해한 다음 FOSS kjeltec 8400 (Fisher Scientific, Hampton, NH, USA) 단백질 자동분석기로 함량을 측정하였다. 조지방 함량분석은 석유 ether를 추출 용매로 Soxhlet 법을 이용하였고, 수분, 조회분, 조단백질, 조지방의 분석된 함량으로부터 탄수화물 함량을 계산하였다.
조단백질 함량은 질소정량법으로 micro-Kjeldahl법을 이용하여 검체에 단백질 분해촉진제와 황산을 넣어 분해한 다음 FOSS kjeltec 8400 (Fisher Scientific, Hampton, NH, USA) 단백질 자동분석기로 함량을 측정하였다. 조지방 함량분석은 석유 ether를 추출 용매로 Soxhlet 법을 이용하였고, 수분, 조회분, 조단백질, 조지방의 분석된 함량으로부터 탄수화물 함량을 계산하였다.
포화지방산과 불포화지방산은 식품공전의 지방산 시험법 및 Folch 등[11]의 방법에 준하여 실시하였다. 균질화된 시료 50 g과 chloroform:methanol (2:1) 용액 250 ml을 homogenizer 3,000 ppm으로 지질을 추출하였다.

성능/효과

10% 두유박 첨가 급이군(SR)과 밀기울로 사육한 갈색거저리 유충(WB)의 일반성분 분석 결과(Table 1), 건조중량 기준 조단백질 함량이 43.5-54.0%로 가장 많았고, 조지방 27.2-29.3%, 식이섬유 2.5-4.9%, 탄수화물 9.6-19.8%, 조회분 4.1-5.5%, 수분 함량은 3.3-3.7%로 나타났다. 조단백질은 SR에서 51.
10% 두유박 첨가 먹이원과 밀기울로 사육한 갈색거저리 유충(SR, WB)의 다량무기질 함량을 비교분석한 결과, 칼륨(1,014.0 mg/100 g과 1,074.5 mg/100 g), 인(879.2 mg/100 g과 740.7 mg/100 g), 마그네슘(245.7 mg/100 g과 202.3 mg/100 g), 칼슘(43.9 mg/100 g 과 37.9 mg/100 g) 순으로 나타났다(Fig. 2).
10% 두유박 첨가 먹이원과 밀기울로 사육한 갈색거저리 유충(SR, WB)의 불포화지방산은 각각 75.3%와 74.4%로 흰점박이꽃무지(80.0%)에 비해 1.1배 낮게 포함되어 있었고, 장수풍뎅이(59.6%)보다는 1.2-1.3배 높은 수치였다[1, 22]. 또한, 불포화지방산은 주로 식물성지방과 어패류 지방에 많으며, 식품 중 올리브 오일 84.
2배 높았다. 10% 두유박을 첨가 먹이원 급이 갈색거저리 유충은 단백질 함량(54.0%)이 식용곤충인 장수풍뎅이 유충(39.3%) 보다 1.4배 많았다. 또한 SR과 WB에서 불포화지방산(74.
4배 더 높았다. 높은 단백질과 식이섬유 함량을 고려할 때, 10% 두유박 첨가 먹이원 급이 갈색거저리 유충은 식용 혹은 사료용 동물성 단백질 대체제로 활용될 가능성이 있다고 판단된다.
4배 많았다. 또한 SR과 WB에서 불포화지방산(74.4-75.3%) 등 체내에서 합성되지 않는 영양소를 많이 함유하고 있을 뿐만 아니라 중금속, 병원성 미생물 등 유해물질 분석 결과 안전성이 검증되었다.
2배 높았다. 무기질 중 골격과 치아조직 형성, 신경과 근육 기능 유지, 신체 효소 반응에 관여하는 등의 기능을 가지는 인, 마그네슘의 함량이 10% 두유박 첨가 먹이원 급이 유충에서 표준먹이원인 밀기울 급이 유충에서 보다 1.2배 높았다. 10% 두유박 첨가 먹이원 급이 유충은 단백질 함량이 높고 다양한 무기질을 함유하기 때문에 균형잡힌 영양식을 요구하는 노인이나 성장기 어린이 등에게 좋은 식품원료나 사료 첨가제로 활용될 가치가 있다고 생각된다.
01 mg/kg 검출되었다. 식용곤충 중금속 관리 기준은 건물일 경우, 납(0.1 mg/kg, 흰점박이꽃무지 및 장수풍뎅이 유충에 한해서만 0.3 mg/kg), 카드뮴(0.1 mg/kg), 무기비소(0.1 mg/kg)로 정해져 있으며, WB와 SR의 중금속 함량은 현 식용곤충 중금속 관리 기준에 적합한 수준으로 검출되었다. Table 2에 나타난 것처럼 병원성 미생물인 대장균과 살모넬라균은 SR과 WB에서 불검출되었다.
위의 결과에 따르면 조단백질, 식이섬유 함량이 SR에서 WB보다 1.2-1.9배 많았다. 또한, SR에서 WB에 비해 무기질 함량이1.
1). 전체 지방산 함량 중 불포화지방산 함량은 SR과 WB에서 각각 74.4%, 75.3%, 포화지방산은 25.5%, 25.2%로 불포화지방산과 포화지방산 모두 비슷한 함량을 나타냈다. Fig.
)의 유해물질 검사 결과는 Table 2에 제시하였다. 중금속 3종 분석 결과, 납은 WB에서 0.01 mg/kg, SR에서 0.002 mg/kg, WB와 SR 모두 카드뮴 0.05 mg/kg, 무기비소 0.01 mg/kg 검출되었다. 식용곤충 중금속 관리 기준은 건물일 경우, 납(0.

후속연구

2배 높았다. 10% 두유박 첨가 먹이원 급이 유충은 단백질 함량이 높고 다양한 무기질을 함유하기 때문에 균형잡힌 영양식을 요구하는 노인이나 성장기 어린이 등에게 좋은 식품원료나 사료 첨가제로 활용될 가치가 있다고 생각된다.
3%를 함유하고 있다[5, 16, 17, 27]. SR과 WB의 불포화지방산은 주단백질원에 속하는 소고기(안심) 56.5% 보다 1.3배 높았기 때문에 육류 대체식품으로 활용될 가치가 있다. 특히, linoleic acid와 oleic acid 함량이 높은 점을 고려했을 때, 두유박 첨가 먹이원으로 사육한 갈색거저리 유충은 심혈관 질환 및 골다공증 예방 효과를 가지는 식품 및 사료 원료로 이용될 가능성이 매우 높다고 생각된다.
무기질은 세포가 여러 기능을 하는데 필수적인 영양소로 효소의 작용, 체내 전해질 균형 조절, 신경자극 전달 조절, 혈액순환, 근육 수축, 뼈의 형성과 성장 발달 등 다양한 생체 과정에 관여한다[22, 28, 34]. 따라서 두유박 첨가 먹이원으로 사육한 갈색거저리 유충은 무기질을 골고루 함유하고 있기 때문에 식품 원료나 사료 첨가제로 활용하기에 좋은 소재라고 생각된다.
이들 식용곤충은 동일한 곤충 종이라 할지라도, 곤충의 서식지 및 환경조건뿐만 아니라 곤충이 섭취하는 먹이 조건에 따라 영양성분이 달라질 수 있다[24]. 따라서 식품 소재로 재활용이 가능한 농업부산물, 식품가공 부산물 등을 첨가한 먹이원 급이를 통해 곤충의 영양성을 증진시키는 노력이 필요할 것이다.
특히 유충의 성장과 사료전환효율은 고단백 사료에서 더 높은 것으로 밝혀졌다[12, 36]. 따라서, 갈색거저리의 발육 기간을 단축시키고, 사료 가치를 높이기 위해서는 저렴하고 질 좋은 곤충 먹이원 개발이 시급하다.
이에 본 연구에서는 갈색거저리의 먹이원으로 두유박을 첨가하여 급이 함으로써 유충의 성장과 사료 전환 효율을 높임으로써 유충의 발육 기간을 단축시키고 생산비의 단가를 줄일 뿐 아니라, 유충의 영양성 증진효과를 확인하고자 하였다. 이를 통해 보다 영양적으로 우수한 식품 및 사료원료로서의 영양적 가치가 높은 양질의 유충 수확 효과가 예상되며, 가격 경쟁력을 갖추는 등 가치를 증진시킬 수 있을 것으로 기대한다.
3배 높았기 때문에 육류 대체식품으로 활용될 가치가 있다. 특히, linoleic acid와 oleic acid 함량이 높은 점을 고려했을 때, 두유박 첨가 먹이원으로 사육한 갈색거저리 유충은 심혈관 질환 및 골다공증 예방 효과를 가지는 식품 및 사료 원료로 이용될 가능성이 매우 높다고 생각된다.

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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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