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방사선 조사에 의한 참치 자숙액 에탄올 추출물의
조지방 함량 및 지방산조성 변화 연구
이희섭1, 4∙최종일1∙김현주1∙유천우2∙김주봉2 황영정3∙정영진4∙김진규1∙변명우1∙이주운1,* 1한국원자력연구원 방사선과학연구소 방사선식품생명공학연구실 2동원 F & B, 3전주국제대학교 식품과학부, 4충남대학교 식품영양학과Study on the Change of Total Fat Content and Fatty Acid
Composition of the Ethanol Extract from Cooking Drips
of Thunnus thynnus by Ionizing Irradiation
Hee-Sub Lee1,4, Jong-il Choi1, Hyun-Joo Kim1, Cheon-Woo Yoo2, Ju-Bong Kim2, Young-Jung Hwang3, Young-Jin Chung4, Jin Kyu Kim1,Myung-Woo Byun1and Ju-Woon Lee1,*
1Team for Radiation Food Science and Biotechnology, Advanced Radiation Technology Institute, Korea Atomic Energy Research Institute, Jeongeup 580-185, Korea
2Dongwon Research & Development Center, Seongnam 462-120, Korea 3Division of Food Science, Jinju International University, Jinju 660-579, Korea 4Department of Food and Nutrition, Chungnam National University, Daejeon 305-764, Korea
Abstract -- This study was conducted to examine the effect of a gamma irradiation (GM) and an electron-beam irradiation (EB) on the total fat content and fatty acid composition of ethanol ex-tract from cooking drips of Thunnus thynnus (ECT). The total fat content of samples were deter-mined by fat extraction (Folch method) and fatty acid composition was by gas chromatography mass spectrometry (GC-MS) after fat extraction. The results showed that total fat contents were not changed by GM and EB up to the dose of 50 kGy. The content of unsaturated fatty acids (USFA) such as vaccenic acid and DHA, was decreased by irradiation. But, the content of palmitoleic acid was not changed by GM. In contrast, the content of saturated fatty acids (SFA) such as myristic acid and palmitic acid, was increased by the irradiation. But, the content of stearic acid was decreased with the increase of irradiation dose. Also, it has been shown that the GM had further affected the change of fatty acid content than EB.
Key words : Cooking drips, Thunnus thynnus, Gamma irradiation, Electron beam, Fatty acid composition, Total fat Content
* Corresponding author: Ju-Woon Lee, Tel. +82-63-570-3204, Fax. +82-63-570-3207, E-mail. [email protected]
서
론
근년 우리나라 소비자들은 식품에 대하여 양, 영양 및 맛보다는 건강 기능에 대하여 많은 관심을 가지고 있다 (김 2004). 특히 최근 그 수요가 증가되고 있는 수산 가 공식품들 중에서 참치는 고단백식품으로 영양적으로 우 수할 뿐 아니라 혈중 콜레스테롤 농도를 낮추어 동맥 경화를 예방하며, 항암작용이 있다고 알려져 각광받고 있다 (Carrill 1986; Mehta 1987). 참치의 연간 어획량은 전 세계적으로 400만 톤에 이르며, 통조림의 경우 생산 량은 해마다 기복이 있으나 1982년에는 30만 캔에서 1996년에 약 2억여 캔으로 증가하고 있는 추세이다. 그 러나 통조림 가공과정 시 약 30% 정도의 참치 자숙액과 같은 부산물이 형성되며 통조림의 제조량이 증가함에 따라 참치 자숙액 또한 증가하고 있다 (강 등 2000). 현 재 산업적으로 참치 자숙액은 가열, 농축 시킨 후 주로 동물 사료 및 식품의 원료로 이용되고 있으나 자숙액 고유의 색상이 진하고 가공과정에서의 위생적인 문제로 인한 미생물에 오염될 소지 및 저온에서 겔화하고, 맛이 결여됨으로 인해 효율적으로 이용되지 못하고 있는 실 정이다. 현재까지 참치 자숙액의 이용에 관한 연구로는 참치 자숙액 탈염처리에 의한 천연 조미료 개발에 관한 연구 (김 등 1999), 그리고 참치 자숙액의 효소 처리 및 분무 건조 처리에 의한 분말 엑기스 제조에 관한 연구 등 (안과 김 1996)이 있을 뿐, 재활용 관련 연구는 미비 한 실정이다. 방사선에는 감마선, 전자선, X선, 자외선, α선, 중성자선 등이 있다. 이들 방사선 가운데 식품 및 공중보건산업에 서 가장 많이 사용하는 방사선 기술로는 감마선과 전자 선 조사기술이 있다. 방사선 조사기술은 식품의 저장 중 영양 및 관능적인 품질 저하 없이 병원성, 부패성 미생 물을 없애는 효율적인 방법으로 알려져 있고 (Byun 1994), 잔류독성이 없어 식품 원래의 품질을 유지하며 여러 가지 긍정적인 효과가 보고되어있다 (Thayer 1990). 전자선은 감마선에 비해 투과력이 약하지만 공정제어, 신속∙정확성, 에너지 효율성, 소비자 수용성 등의 측면 에서 장점이 있어 현재 선진국에서 그 활용이 확대되고 있는 추세이다(Johnson and Marcotte 1999; Ko et al. 2005). 최근 감마선 조사에 의해 문어 자숙액의 항산화 및 생 리활성효과가 증진되어 식품 및 공중보건산업에서의 이 용 가능성을 제시한 결과가 보고되었다 (김 등 2007). 그 러나 방사선 조사에 의한 자숙액 내 유용성분에 미치는 영향에 대한 보고는 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수산 가공 폐자원인 참치 자숙 액의 산업적 활용 방안을 연구하기 위해 참치 자숙액을 에탄올로 추출하여 감마선 및 전자선 조사 후 지방산 조성 및 조지방 함량을 비교 분석하였다.재료 및 방법
시료 준비 본 연구에서 사용한 참치 자숙액은 동원 F&B (경기도 성남, 한국)에서 제공받았다. 시료 내의 유용성분을 효율 적으로 추출하기 위해 에탄올을 70%로 제조하여 시료 와 70% 에탄올을 1 : 10 비율로 혼합하여 감마선 및 전자 선 조사를 하였다. 감마선 조사 감마선 조사는 한국원자력연구원 (Jeongeup, Republicof Korea) 내 선원 11.1 PBq 감마선 조사시설 (point source
AECL, IR-79, MDS Nordion International Co. Ltd., Ottawa,
ON, Canada)을 이용하여 실온 (14±1�C)에서 시간당 10
kGy의 선량율로 각각 0, 10, 30 및 50 kGy의 총 흡수선 량을 얻도록 하였다. 흡수선량 확인은 alanine dosimeter
(5 mm, Bruker Instruments, Rheinstetten, Germany)를 사
용하였다. Dosimetry 시스템은 국제원자력기구 (IAEA)의 규격에 준용하여 표준화한 후 사용하였으며, 총 흡수선 량의 오차는 2% 이내였다. 조사된 참치 자숙액은
screw-tube에 밀봉하여 4�C에 보관하여 실험에 사용하였다.
전자선 조사
전자선 조사는 electron-beam accelerator (model ELV-8,
2.5 Mev, EB-Tech)를 이용하여, 가속전류 5 mA, velocity
10 m/min 선량률로 총 흡수선량이 10, 30 및 50 kGy가
되도록 조사하였다. 이 때의 흡수선량은 cellulose
triace-tate (CTA) dosimeter로 확인하였다. 조사된 참치 자숙액
은 4�C에 보관하여 실험에 사용하였다.
조지방 함량
방사선 조사에 의한 참치 자숙액의 지방함량 변화를 측정하기 위해 Folch 추출법을 이용하였다 (Folch et al.
1957). 시료 5 g과 45 ml Folch (chloroform : methanol, 2 : 1) 용액을 250 ml 삼각 플라스크에 넣어 24시간 동안 실온 에서 교반 추출하였다. 추출 용액을 거름종이 (Whatman
No. 4, England)로 여과한 다음 0.88% sodium chloride 용
하였다. 분리된 하층부 용액을 튜브에 넣은 후 질소 농 축을 하여 남은 지방함량을 계산하였다.
지방산 분석
방사선 조사에 의한 참치 자숙액의 지방산 분석은 기 체 크로마토그래프 (Agillent GC 6890, Palo Alto, CA)를 이용하여 분석하였다. 시료 내의 지방을 위와 같은 방법 으로 추출한 다음 BF3-methanol을 이용하여 methylation 시켰다. 지방산 분석을 위한 GC 분석 컬럼으로 HP-5 capillary (60 m×0.25 mm×0.25μm)를 사용하였고, 컬럼 온도는 180�C에서 5분간 유지하고 이어서 220�C까지 분당 2.5�C 승온한 후 25분간 유지하였다. 검출기는 Mass Selective Detector (MSD)를 사용하였고, 주입구의 온도는 210�C로 유지하였다. 운반기체는 헬륨가스 (0.9 ml min-1) 를 사용하였고 시료의 주입량은 1μl였으며 split mode (split ratio==20 : 1)로 분석하였다. 통계 분석 모든 실험은 3회 반복 실시하였으며, 얻어진 결과들은
(SPSS software 1970)에서 프로그램에 의한 ANOVA test
를 이용하여 분산분석을 한 후 Duncan의 다중위검정을 실시하였다.
결과 및 고찰
조지방 함량 방사선 조사된 참치 자숙액의 조지방 함량결과를 Table 1에 제시하였다. 조지방 함량을 측정한 결과 비조 사구의 경우 0.80%로 확인되었고, 감마선 및 전자선 조 사 (10, 30 및 50 kGy) 시 각각 0.78, 0.80 및 0.78%와 0.78, 0.78 및 0.80%의 조지방 함량을 나타내었다. 손 등 (1999)에 따르면 30 kGy까지의 감마선 조사 시 옥수수 의 조지방에는 유의차가 없다고 보고하였으며, 권 등 (1998)도 10 kGy까지 감마선 조사된 건고추의 조지방 함량에 유의적인 변화가 나타나지 않았다고 보고하였다. 또한 우육도 5 kGy까지의 감마선 조사에 의한 조지방 함량변화가 보이지 않았다 (육 등 1999). 이를 볼 때 감 마선 및 전자선의 조사는 참치 자숙액의 조지방 함량에 영향을 주지 않는다고 사료된다. 지방산 분석 감마선 및 전자선 조사된 참치 자숙액의 지방산 분석 결과를 Fig. 1 및 Table 2에 나타내었다. 참치 자숙액의 지방산에는 myristic acid (8.03%), palmitoleic acid (3.00%),palmitic acid (53.29%), vaccenic acid (10.06%), stearic acid
(22.32%) 및 docosahexaenoic acid (DHA) (5.30%)인 것으
로 확인되었다. 이 중 주요 지방산으로는 palmitic acid와
stearic acid로 약 53%와 22%를 차지하였다. 감마선을 10,
30 및 50 kGy로 조사하였을 시 palmitoleic acid는 유의 Table 1. Effect of ionizenic irradiation on the crude fat contents
(%) of the 70% ethanol extract from cooking drips of
Thunnus thynnus
Irradiation dose (kGy) Crude fat content (%)
Gamma-rays Electron-beam 0 0.80 0.80 10 0.78 0.78 30 0.80 0.78 50 0.78 0.80 SEM1) 0.12 0.17
1)Standard errors of the mean (n==3).
Table 2. Effect of ionizenic irradiation on the fatty acid composition (%) of the 70% ethanol extract from cooking drips of Thunnus thynnus
Irradiation dose (kGy)
SEM
0 10 30 50
Myristic acid C14:0 8.03c 8.60b 8.80a 8.81a 0.05
Palmitoleic acid C16:1 3.00 3.24 3.10 3.25 0.02
Palmitic acid C16:0 53.29b 54.28a 54.99a 54.98a 0.07
γ-rays Vaccenic acid C
18:1 10.06a 9.16c 9.59b 9.43b 0.09
Stearic acid C18:0 22.32a 20.51b 19.51c 19.56c 0.09
DHA C22:6 5.30a 4.22b 4.01c 3.98c 0.05
Myristic acid C14:0 8.03b 9.11a 8.94a 8.86a 0.10
Palmitoleic acid C16:1 3.00a 2.92a 2.59b 2.53b 0.02
Electron beam Palmitic acid C16:0 53.29
a 51.23b 53.79a 53.97a 0.05
Vaccenic acid C18:1 10.06a 10.03a 9.24b 9.55b 0.09
Stearic acid C18:0 22.32a 21.72b 20.54c 20.31c 0.09
DHA C22:6 5.30a 5.01a 4.89b 4.78b 0.05
1)Standard errors of the mean (n==3).
5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 Abundance Abundance Abundance Abundance Palmitic acid Stearic acid DHA 0 kGy Gamma ray 10 kGy Gamma ray 30 kGy Gamma ray 50 kGy 40.180 Palmitoleic acid 11.676 18.457 11.673 11.670 11.668 18.449 27.568 26.422 40.162 17.579 18.454 17.585 27.570 40.169 26.427 17.587 27.576 40.175 26.431 17.591 18.462 27.580 26.435 Myristic acid Time� Time� Time� Time� 95000 90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 50000 55000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 95000 90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 95000 90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 95000 90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Vaccenic acid
Fig. 1. GC chromatograms of the 70% ethanol extract from cooking drips of Thunnus thynnus treated by (A) gamma rays and (B) electron beam irradiation.
Fig. 1. Continued 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 Vaccenic acid 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 95000 90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 95000 90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 95000 90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 95000 90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Abundance Abundance Abundance Abundance Palmitic acid Palmitoleic acid Myristic acid 11.676 11.664 11.663 11.660 18.439 17.566 27.556 40.150 26.410 18.443 17.571 27.560 40.154 26.413 18.449 17.575 27.566 26.418 40.155 17.591 Stearic acid 27.580 26.435 DHA 40.180 18.462 Time� Time� Time� Time� 0 kGy E-beam 10 kGy E-beam 30 kGy E-beam 50 kGy (B)
적인 차이를 보이지 않았으나, myristic acid와 palmitic acid는 각각 8.60, 8.80 및 8.81%와 54.28, 54.99 및
54.99%로 지방산 조성이 증가하였다. 하지만 vaccenic
acid, stearic acid 및 DHA의 경우에는 vaccenic acid가 9.16, 9.59 및 9.43%, stearic acid가 20.51, 19.51 및 19.56%, DHA가 4.22, 4.01 및 3.98%로 감소하는 경향을 보였고 전자선 조사의 경우에는 palmitic acid가 51.23, 53.79 및 53.97%로 10 kGy의 선량률을 제외하고는 유의적인 차 이를 보이지 않았고, myristic acid는 9.11, 8.94 및 8.86% 로 비조사구보다 증가하는 경향을 보였다. 하지만 palmi-toleic acid, vaccenic acid, stearic acid 및 DHA는 palmi-toleic acid가 2.92, 2.59 및 2.53%, vaccenic acid가 10.03, 9.24 및 9.55%, stearic acid가 21.72, 20.54 및 20.31%, DHA가 5.01, 4.89 및 4.78%로 감소하는 경향을 보였다 (Table 2). 이러한 결과로부터 불포화지방산 (palmitoleic acid, vaccenic acid, DHA)은 감마선, 전자선 조사에 의하 여 감소하는 경향을 보였다. 하지만, palmitoleic acid의 경우 감마선 조사에 의한 함량 변화는 보이지 않았다. 포화지방산의 경우 긴 사슬을 가지고 있는 stearic acid 의 함량은 감소하고, 비교적 짧은 사슬을 가지고 있는 myristic acid는 증가하는 경향을 보였으나, palmitic acid 의 경우 감마선 조사 처리군의 경우 유의적으로 증가하 였으나 전자선 조사 처리군은 유의적인 차이가 없는 것 으로 나타났다.
감마선 및 전자선을 50 kGy로 조사하였을 때 감마선 조사 처리군에서는 불포화지방산인 palmitoleic acid, vac-cenic acid, DHA 중 palmitoleic acid는 유의차가 없었으 나 vaccenic acid와 DHA는 각각 0.63%와 1.32%가 감소 한 것을 확인하였다. 전자선 조사 처리군의 경우 palmi-toleic acid, vaccenic acid 및 DHA가 각각 0.47, 0.51 및 0.62%가 감소하였다. Monica et al. (2002)의 방사선 조 사로 인한 분쇄 우육의 지방산 조성에 관한 실험에서도 방사선의 선량이 증가할수록 myristic acid의 조성이 증 가하였고, palmitic acid와 stearic acid의 조성 및
vacce-nic acid DHA의 조성이 감소한 것으로 보고하였으며 이
는 본 연구결과와 일치하였다. 지방산에 방사선을 조사 하게 되면 중성지방의 carbonyl 그룹의α 탄소와 β 탄소 의 위치에서 결합이 끊어져 원래의 지방산보다 탄소수 가 1개 적거나, 2개 적으면서 첫 번째 탄소위치에 새로 운 이중결합을 가진 다양한 hydroxycarbon이 생성된다 고 보고하였고 (Nawar 1986), Delincee (1983)에 따르면 방사선 조사에 의해 불포화지방산의 이중결합이 선택적 으로 끊어진다고 보고하였다. 이를 볼 때 참치 자숙액의 불포화 지방산들과 긴 사슬을 가지고 있는 포화지방산 들의 조성이 감소하고 비교적 작은 사슬을 가지고 있는 포화지방산의 조성이 증가하는 이유는 감마선 및 전자 선 조사로 인해 불포화 지방산의 이중결합이 끊어지고, carbonyl 그룹의 α 탄소와 β 탄소의 결합이 끊어짐으로 인한 것이라 사료된다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 감마선 및 전자선을 동일한 선량으로 조사하였을 때 감 마선이 전자선보다 불포화지방산의 이중결합에 더 영향 을 미친다는 것을 알 수 있었고, 추후 이를 규명하기 위 한 지속적인 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.
요
약
수산 가공 폐기물 중 하나인 참치 자숙액을 이용한 천연 기능성 소재 개발을 하기 위한 기초자료를 마련하 기 위해 참치 자숙액 에탄올 추출물에 방사선 조사 (0, 10, 30 및 50 kGy)를 하여 지방 함량 및 지방산 조성을 알아보았다. 방사선 조사한 참치 자숙액의 조지방 함량 을 측정해본 결과 감마선 및 전자선에 의한 조지방 함 량에는 변화가 없었다. 방사선 조사에 의한 참치 자숙액 의 지방산의 경우 감마선에서의 palmitoleic acid를 제외 한 불포화지방산의 조성은 감소하였고, 포화지방산은 증 가를 하거나 유의적인 변화가 없었다 (stearic acid는 감 소). 불포화지방산의 조성이 감소하는 이유는 감마선과 전자선 조사로 인한 이중결합의 끊어짐으로 인한 것이 라 사료되며, stearic acid와 같은 긴 사슬을 가지고 있는 지방산은 방사선에 의한 영향을 받을 부분이 많아 동일 한 선량으로 조사하였을 때 감마선이 전자선보다 긴 사 슬의 지방산과 불포화지방산의 이중결합에 더 영향을 미친다는 것으로 나타나 추후 이를 규명하기 위한 지속 적인 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.사
사
본 연구는 국토해양부 마린바이오21사업의 해양바이 오프로세스연구단 연구비 지원에 의해 수행되었습니다.참 고 문 헌
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Manuscript Received: April 7, 2008 Revision Accepted: May 16, 2008
