유자 첨가 사료보충제 식이 갈색거저리의 품질 특성

본 실험에 사용한 유자 첨가 사료 보충제 식이 갈색거저리(Tenebrio molitor L.)는 전라남도 고흥군농업기술센터의 곤충 사육실에서 사육되었다. 사육 형태는 배추(대한민국)와 유자 과피(대한민국)의 혼합 비율에 따른 각각의 시료별 3개의 사육 상자(개당 상자 크기 : 615×380×90 mm)씩 구성해서 사육 하였고, 사육이 완료된 갈색거저리는 2일간 절식 후 사육 상자별로 마이크로웨이브건조기(WJ-MW100, Hwajin Co., Gwangju, Korea)로 건조온도 75-80℃에서 7-8분 건조하였으며, 균질하게 분쇄 하여 -20℃에서 냉동 보관하면서 시료로 사용하였다. 본 실험에서 사용된 분석 및 chromatography 사용 용매인 acetonitrile(HPLC용)은 J.TBaker사(Phillipsburg, NJ, USA)에서 구매하였고, Folin- denis reagent, tannin acid, quercetin과 naringin, hesperidin 표준품은 Sigma Aldrich Chemical Co.(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다. 기타 사용된 시약은 특급 및 High performance liquid chromatography 등급을 사용하였다.

갈색거저리 사육을 위한 배추와 유자 과피의 혼합 비율에 따른 사료 보충제 시료구의 조성은 Table 1과 같다. 식이 방법은 밀기울(대한민국)을 주 사료로 공급하고 수분과 그 외 영양성분 공급을 위해 배추와 유자 과피의 혼합비율에 따른 각각의 사료 보충제 120 g을 2-3일 간격으로 총 90일간 공급하였고(평균 공급량, 주령에 따라 차이가 있음), 25℃ 항온항습시설(상대습도 60-70%, 광조건 14 L : 10 D)에서 90일간 사육하였으며, 이후 28-35 mm의 유충을 2일간 절식 후 마이크로웨이브건조기(WJ-MW100, Hwajin Co., Gwangju, Korea)로 건조한 갈색거저리를 분말화 하였다.

일반성분은 AOAC 방법(18)에 따라 분석하였다. 즉, 수분은 시료 3 g을 각각 칭량병에 담고 105℃ dry oven에서 항량이 될 때까지 건조시켜 무게를 측정하여 구하였고, 조단백질의 함량은 Kjeldahl법으로 측정된 질소량에 질소계수 6.25를 곱하여 산출하였으며, 조지방의 함량은 soxhlet 추출법으로 정량하였다. 조회분은 시료 1 g을 250℃에서 예비 회화한 후 600℃에서 회화하는 직접 회화법으로 하였다.

색도 측정은 시료 일정량을 취해 색도계(super color sp-80, Tokyo, Denshoku, JAPAN)를 이용해 X=80.84, Y=82.22, Z=92.98인 표준 백색판(standard white plate)으로 보정하여 사용하였다. 측정값은 명도를 나타내는 L 값(lightness), 적색을 나타내는 a 값(redness) 및 황색을 나타내는 b 값(yellowness)으로 나타내었다.

무기성분 및 중금속 분석은 식품공전(19)의 건식분해법에 의하여 전처리하여 분석하였다. 즉, 시료 2 g를 칭량하여 550-600℃로 회화 시킨 후 증류수 1 mL와 질산 0.5 mL를 가하여 heating plate에서 백연현상이 일어날 때 까지 가열 시킨 다음 질산 0.5 mL를 가한 후 증류수로 100 mL로 정용하여 검액으로 하였다. 각 무기성분의 정량은 원자흡광비색계(Perkin Elmer Analyst 300, Perkin Elmer Co, Norwalk, CT, USA)로 각 원소의 표준용액 농도를 1, 3 및 5 ppm으로 조제하여 표준검량 곡선을 작성하여 분석하였다.

유리 아미노산 분석은 Ohara와 Ariyosh의 방법(20)으로 분석하였다. 즉, 시료 1 g에 증류수를 혼합하여 100 mL로 정용한 다음 원심분리하여 상징액 10 mL를 취해 sulfosalicylic acid 25 mg을 가하여 4℃에서 4시간 동안 방치시킨 후 원심분리 하여 단백질 등을 제거하였다. 그 상징액을 0.45 μm membrane filter(Millipore Co., Billerica, MA, USA)로 여과하여 얻은 여액을 일정량 취한 다음 아미노산자동분석기(Biochrom 30+ Amino Acid Analyser, Cambridge, USA)를 이용하여 다음과 같은 조건으로 분석하였다. Buffer solution은 sodium citrate buffer(pH 2.80, 3.00, 3.15, 3.50, 3.55)을 사용하였고, buffer flow rate는 0.42 mL/min, ninhydrin flow는 0.33 mL/min, injection volume은 20 μL, column온도는 37℃, 반응온도는 135℃로 분석하였다.

나린진, 히스피리딘 분석은 분쇄된 시료 10 g에 증류수를 가하여 100 mL로 정용한 다음 80℃ 항온수조에서 30분간 가온 추출하고 원심분리(3000 rpm, 30min)시켜 상등액을 취하여 0.45 μm membrane filter로 여과한 여액을 HPLC(1260 Series, Agilent CO., Darmstadt, Germany)를 이용하여 분석하였다. Column은 Sunfire C₁₈(4.6×250 mm, 5μM, Waters co, MA, USA)을 사용하였고, mobile phase는 20% acetonitrile, flow rate 1.0 mL/min, injection volume 30 μL 사용하였다. 표준물질(naringin, hesperidin)을 시료와 동일한 조건에서 분석하여 머무름 시간을 비교해 확인하였으며, 검량곡선으로부터 그 함량을 산출하였다

총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis법(21)에 준하여 측정하였다. 증류수로 희석한 시료추출물 2 mL에 Folin-Denis regent 2 mL를 혼합한 뒤 3분 방치 후 5% NaCO₃5 mL를 혼합하고 1시간 방치 한 다음 660 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 tannic acid를 사용하였다. 총 플라보노이드 함량은 Davis 변법(22)에 따라 측정하였다. 시료추출물 1 mL 에 diethylene glycol 10 mL와 1 N NaOH 1 mL를 혼합한 뒤 30℃에서 60분간 유지 시킨 다음 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. Quercetin의 검량선을 이용하여 플라보노이드 함량을 계산하였다.

모든 실험 결과는 3회 이상 반복하여 평균±표준편차로 나타내었으며, SPSS 프로그램(25, IBM Corp Armonk, NY, USA)을 사용하여 분산 분석을 수행하였다. 각 시료의 분석 결과에 대한 유의성 검정은 분산 분석을 한 후 p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test를 실시하였다.

유자 첨가 비율에 따른 사료 보충제 식이 갈색거저리 건조 분말의 일반성분 분석 결과는 Table 2와 같다. 수분 함량은 C80+Y40 시료구가 0.50%로 가장 높은 수분함량을 보였고, C120, C40+Y80, Y120 순으로 나타나 시료간의 유의적인 차이는 보이지 않았다. 조단백질 함량은 52.58-53.90% 범위였고, 조지방 함량은 30.76-32.34%, 조회분 함량은 3.32-3.45% 수준으로 Lee 등(23)의 일반 사료 조성(유자가 첨가되지 않은 사료 조성)으로 사육한 갈색거저리 건조 분말의 일반성분 분석 결과와 유사한 결과를 나타내어 유자가 첨가된 사료 식이가 갈색거저리의 일반 성분 조성에 크게 영향을 미치지 않은 것을 확인 하였고, 시료구별 유의적 차이 또한 보이지 않았다.

유자 첨가 비율에 따른 사료 보충제 식이 갈색거저리 건조 분말의 색도 측정 결과는 Table 3과 같다. 명도를 나타 내는 L값(lightness)은 C80+Y40 시료구와 C40+Y80 시료구가 각각 36.28, 35.22로 높게 나타나 배추만 섭취한 C120 시료구와 유자만 섭취한 Y120 시료구 보다 유의적으로 높은 값을 보였다. 적색도를 나타내는 a값(redness)은 C120 시료구가 10.89로 가장 높게 나타났으며, C80+Y40, C40+Y80, Y120 시료구순으로 유의적 차이(p<0.05)를 보였다. Kim 등(24)은 유자 과피를 첨가하여 제조한 진양주의 색도를 측정 결과 유자 과피 첨가량이 증가할수록 적색도가 감소한다고 보고하였으며, 이는 본 실험의 결과와 유사한 경향을 나타냈다. 황색도를 나타내는 b값(yellowness)은 C120 시료구가 19.20으로 가장 높게 나타났으나, C40+Y80 시료구가 15.65로 가장 낮게 나타나 유자 섭취량에 따른 유의적 차이는 보이지 않았다. 본 연구 결과 유자 섭취량에 따라 적색도가 감소하는 경향을 보였으며 이는 유자 섭취가 갈색거저리의 적색도에 영향을 미치는 것으로 사료된다.

유자 첨가 사료 보충제 식이 갈색거저리의 무기성분 분석 결과는 Table 4와 같다. 갈색거저리의 무기성분 구성 원소는 칼륨의 함량이 1,603.47-1,710.17 mg%로 다른 무기성분에 비해 높게 나타났다. 구성 원소별 함량을 보면 칼슘은 C120 시료구가 77.63 mg%로 유자를 섭취한 시료구의 61.48-66.25 mg%에 비해 유의적으로 높게 나타나 유자 첨가량이 증가할수록 낮은 함량을 보였다. 칼륨의 함량은 유자의 섭취량이 가장 많은 Y120 시료구가 1,710.17 mg%로 가장 높게 나타났으며 C40+Y80, C80+Y40, C120 시료구순으로 유자 첨가량이 증가할수록 칼륨의 함량이 유의적으로 증가하였다. Song 등(25)은 유자 과피의 무기성분을 분석한 결과 칼륨이 가장 높게 정량되었다고 하였는데 실험결과 유자 첨가량에 따라 칼륨 함량이 증가해 갈색거저리의 유자 식이에 의해 칼륨 성분이 전이된 것으로 생각된다. 마그네슘 함량 또한 Y120 시료구가 569.10 mg%로 가장 높게 나타났으며 C40+Y80, C80+Y40, C120 시료구순으로 유자 첨가량이 증가할수록 마그네슘의 함량이 유의적으로 증가하였다. 아연의 함량은 유자를 섭취한 C80+Y40, C40+Y80, Y120 3개의 시료구가 유자를 섭취 하지 않은 C120 시료구에 비해 약간 높은 함량을 보였으나 유의적 차이는 보이지 않았다. 칼륨은 체내에서 삼투압과 수분평형 유지에 관여하며 에너지 대사 및 뇌에 산소를 보내 뇌의 기능에 도움을 준다. 또한 몸속의 노폐물 처리와 혈압을 낮추는 효과로 인해 고혈압의 예방 및 치료에 도움을 주는 것으로 알려져 있는 성분으로(26) 갈색거저리에 다량 함유되어 있는 것으로 확인되었다. 갈색거저리의 중금속에 대한 안전성 확인하기 위해 유자 사료 식이 조건에 따른 갈색거저리의 납과 비소에 대한 분석을 실시하였다. 분석 결과 모든 시료구에서 검출되지 않아 식약처 고시(27)의 기준에 적합한 것으로 확인 되었다.

유리아미노산은 식품의 맛에 직접적으로 연관되어있다. 아미노산의 종류에 따라 다른 맛을 가지고 있으며 serine 및 alanine 등이 단맛에 histidine, arginine 등이 쓴맛에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(28). 따라서 유리아미노산 함량 분석 또한 중요한 실험 요소로써 갈색거저리의 사료 식이 조건에 따른 아미노산 함량을 분석 하였다(Table 5). 일반적으로 갈색거저리의 유리 아미노산 조성 분석 결과(8)를 보면 총 19종의 유리아미노산이 검출되었다고 보고 하고 있으나 본 연구에서는 tryptophan을 제외한 18종의 유리아미노산이 검출되었다. 이는 갈색거저리의 식이 조건과 건조 조건에 의한 아미노산 조성이 달라졌다고 판단된다. 아미노산 성분별 분석 결과를 보면 proline과 arginine이 각각 470.08-515.95 mg%, 335.15-380.41 mg%로 가장 높게 나타나 갈색거저리의 주요 유리아미노산으로 확인되었으며, 시료구별 총 유리아미노산 함량은 2,664.8-2,867.48 mg%의 함량을 보였으나 시료구별 유의적인 차이는 보이지 않았다. 필수 아미노산 함량은 888.78-1,078.30 mg% 범위로 총 유리아미노산 함량의 33-37%를 차지하였으나 시료구별 유의적인 차이는 없었다. 필수아미노산 중에서 valine, lysine, histidine이 각각 207.67-245.83 mg%, 156.70-197.87 mg%, 171.66-233.27 mg%로 다른 필수 아미노산 함량에 비해 높은 함량을 보였다. 전남농업기술원 곤충잠업연구소에서 보고한 열풍 건조 갈색거저리 유리아미노산 조성을 보면(5) proline과 arginine이 주요아미노산으로 확인되었다고 하였으며, 필수아미노산 함량이 0.9%라고 보고하여 본 실험과 유사한 경향을 나타냈다. 필수아미노산 중에서는 proline, alanine, tyrosine, arginine이 각각 470.08-515.95 mg%, 292.59-350.22 mg%, 182.72-246.42 mg%, 335.15- 380.41 mg%로 다른 비필수 아미노산 함량에 비해 높은 함량을 보였다. Yoo 등(7)의 연구에 따르면 동결 건조한 갈색거저리의 비필수아미노산 중 glutamic acid가 가장 많았다고 보고하였으나 전남 농업기술원 곤충잠업연구소에서 보고한(5) 열풍 건조한 갈색거저리에서는 낮은 함량을 보여 개체나 건조 조건에 따라 다소 차이가 있는 것으로 생각된다. 단맛에 영향을 미치는 serine과 alanine은 유자를 섭취한 C80+Y40, C40+Y80, Y120 3개의 시료구가 C120 시료구에 비해 약간 높은 함량을 보였고, 쓴맛에 영향을 미치는 histidine과 arginine은 C80+Y40, C40+Y80, Y120 3개의 시료구가 C120 시료구에 비해 감소하는 경향을 보였지만 serine, alanine, arginine은 유의적인 차이는 보이지 않았다. 연구 결과 갈색거저리는 아미노산을 풍부하게 함유하고 있어 좋은 단백질 공급원임을 확인할 수 있었다.

나린진 성분은 감귤류의 외피나 내피에 함유된 정유나 배당체의 일종인 과실의 쓴맛성분으로 항산화계 효소들의 활성방지와 항균작용이 있다고 보고되어 있고(29), 히스피리딘 성분 또한 유자의 지표 성분으로 보고되고 있으며 연한 노란색의 결정 또는 결정성 가루로 혈중 콜레스테롤 농도 상승억제작용, 항산화작용, 지방간 억제작용이 있다고 보고되어 있다(30). 따라서 유자 첨가 사료 보충제 식이 갈색거저리의 나린진과 히스피리딘 포함 여부를 확인하기 위해 함량 분석을 실시하였다. 갈색거저리의 유자 사료 식이 조건에 따른 나린진, 히스피리딘 함량 분석 결과는 Table 6과 같다. 나린진 성분을 분석한 결과 유자를 섭취하지 않은 C120 시료구에서는 검출되지 않았으며, C80+Y40, C40+Y80, Y120 3개의 시료구는 각각 0.20 mg%, 0.79 mg%, 1.77 mg% 순으로 유자 섭취량에 따라 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05). 히스피리딘 성분을 분석한 결과 또한 유자를 섭취하지 않은 C120 시료구와 C80+Y40 시료구에서는 검출되지 않았지만 C40+Y80, Y120 시료구에서는 각각 0.67 mg%, 1.63 mg% 순으로 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05). 앞서 언급했듯이 나린진과 히스피리딘 성분은 다양한 기능성을 갖는 물질로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서 실시한 유자를 섭취한 갈색거저리에서 나린진과 히스피리딘 성분이 검출된 결과는 품질 개선 효과에 도움을 줄 수 있는 요인으로 판단된다.

폴리페놀 화합물(플라보노이드 화합물 포함)은 식물계에 널리 분포되어 있는 2차대사 산물의 하나로 ROS에 의한 세포 수준이나 DNA 등의 손상을 억제하기 위한 방어 메커니즘을 제공한다고 알려져 있다(31). 유자 첨가 사료 보충제 식이 갈색거저리의 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량 분석 결과는 Table 7과 같다. 총 폴리페놀 함량은 유자를 섭취하지 않은 C120 시료구가 90.26 mg%로 낮은 함량을 보였고 유자를 가장 많이 섭취한 Y120 시료구가 123.11 mg%로 가장 높은 함량을 보였지만 C80+Y40 시료구의 경우는 C120 시료구의 함량 보다 낮게 나타났다(p<0.05). 총 플라보노이드 함량은 유자를 섭취하지 않은 C120 시료구가 2.29 mg%였고, C80+Y40, C40+Y80, Y120 3개의 시료구는 각각 2.82 mg%, 3.89 mg%, 그리고 5.69 mg%로 유자 섭취량에 따라 총 플라보노이드 함량이 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05). 유자는 플라보노이드 성분이다량으로 함유되어 있는 원료로 알려져 있으며(32), 앞서 언급 했듯이 플라보노이드 성분은 다양한 기능성이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서의 유자 섭취량에 따른 갈색거저리의 총 플라보노이드 함량이 유의적으로 증가한 결과는 갈색거저리의 품질 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.