복합 아미노산과 콜린의 급여가 한우육의 항산화효소 활성 및 산화안정성에 미치는 영향

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복합 아미노산과 콜린의 급여가 한우육의 항산화효소 활성 및 산화안정성에 미치는 영향

강선문¹․ 무흘리신²․ 박연수³․ 이성기^2*

농촌진흥청 국립축산과학원¹, 강원대학교 동물식품응용과학과², 강원도 축산기술연구센터³

Effect of Amino Acids Complex and Choline Supplementation on the Antioxidant Enzyme Activities and Oxidative Stability of Hanwoo (Korean Cattle) Beef

Sun Moon Kang¹, Muhlisin², Yeon Soo Park³ and Sung Ki Lee^2*

1National Institute of Animal Science, Rural Development Administration,

2Department of Animal Products and Food Science, Kangwon National University,

3Gangwon Provincial Livestock Research Center

ABSTRACT¹⁾

This study was carried out to investigate the effect of amino acids complex and choline supplementation on the antioxidant enzyme activities and oxidative stability of Hanwoo (Korean cattle) beef. Fifteen months-old-Hanwoo steers were assigned into two groups and fed on a basal diets with or without amino acids complex (≥25% L-lysine monohydrochloride+≥8% DL-methionine)+choline (≥25% choline chloride) for 12 months. After slaughter, the M. longissimus from carcasses were stored at 4℃ for 7 days. Catalase, glutathione peroxidase and total superoxide dismutase activities were found to be unaffected by supplementation of amino acids+choline. After 2 days of storage, significant decline (p<0.05) in lipid oxidation (2-thiobarbituric acid reactive substances, TBARS) was observed when supplemented with amino acids+choline.

However, supplementation of amino acids+choline maintained meat color as indicated by higher CIE L^* (Lightness), a^* (Redness), b^* (Yellowness) and C^* (Chroma) values during storage. It was therefore concluded that supplemental amino acids+choline could stabilize the lipid oxidation stability and meat color in Hanwoo beef.

(Key words: Amino acids, Choline, Antioxidant enzymes, TBARS, Color, Hanwoo beef)

Ι

.

서론

일반적으로 고기의 품질은 색깔 및 근내지방도를 포함한 외관, 소비자에 의한 기호도, 안전성, 기능성 및 영양성 등에 의해 좌우된다. 또한 이 항목들은 식육 가축의 품종 및 유전 체, 근육을 구성하고 있는 근섬유의 조성, 사육환경 및 조건, 도축전 동물의 취급방법, 도축방법, 도축후 도체의 처리 및 냉각방법, 냉각 및 식육의 저장 및 포장방법 등에 의해 큰 영향을 받는다(Lindahl 등, 2006; Luño 등, 2000;

Rosenvold 등, 2003). 하지만 가장 효과적으로 근육의 조성을 변화시킴으로서 고급육을 생산할 수 있는 방법은 특수사료의 급여이다. 고품질의 식육을 위한 사료 자원으로서 다양한 종류의 성분들이 이용되었으며, 그 중 대표적으로 풀(Pugliese 등, 2004), 지방산(Scollan 등, 2006), 아미노산(Carr 등, 2009), 미네랄(Matthews 등, 2005; Van de Ligt 등, 2002), vitamin(Oka 등, 1998; Yang 등, 2002)의 급여가 식육의 품질에 미치는 영향에 대해 연구되어 왔다.

아미노산은 동물의 생명 유지에 필요한 필수적인 영양소로

* Corresponding author: Sung Ki Lee, Dept. of Animal Products and Food Science, Kangwon National University, Chuncheon 200-701, Korea. Tel: +82-33-250-8646, E-mail: [email protected]

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서 이의 급여는 동물 근육의 조성에 큰 영향을 미친다.

단위동물에서는 lysine 및 leucine 등의 급여 수준을 조절함으로서 근내지방도를 변화시킬 수 있다고 보고되고 있다(Hyun 등, 2003; Park 등, 2006). 특히 lysine은 간과 신장에서 carnitine으로 합성되고 근육에 축적되어(Mayes, 1996) 지방산 분해를 촉진시키기 때문에 저수준의 lysine을 급여함으로서 가축의 근내지방도를 증가시킬 수 있다(Heo 등, 2000). 그러므로 근내지방도를 육질의 지표로서 중요시 하는 국내에서는 아미노산의 급여 조절을 통해 고품질육을 생산 할 수 있다. 콜린(choline) 역시 필수 영양소로서 동물 체내에서 세포막 인지질과 vitamin B complex의 구성 성분으로 이용되며, 신경전달물질인 acetylcholine 및 methionine의 합성에 관여하는 betaine의 전구체로도 이용된다(Zeisel 등, 1991; Zeizel과 Blusztajin, 1994). 또한 콜린의 급여는 기니아피그 및 쥐 등의 실험동물의 체내 대사 생리 물질을 변화시킨다고 보고 되었으며(Daily 등, 1998; Rein 등, 1997), 이를 미루어 보아 가축에게 급여시 체내 생리 대사에 영향을 미침으로서 근육의 조성에도 영향을 미칠 것으로 사료된다.

하지만 현재까지 한우를 비롯한 소에서는 아미노산 및 콜린의 급여가 쇠고기의 품질에 미치는 영향에 관한 연구는 아직까지 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 복합 아미노산과 콜린의 급여가 한우육의 품질 항목 중 항산화 효소 활성 및 산화안정성에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 시험동물 및 설계

시험동물은 강원도 횡성 소재 축산기술연구센터에서 15개월령(평균체중: 513.0±54.3 kg)의 거세 한우 13두를 총 12개월간 두 처리구로 나누어 27개월령(평균체중: 755.9±

61.3 kg)까지 공시하였다. 실험설계는 복합 아미노산+

콜린의 급여 유무에 따라 각각 무급여구(대조구, 7두)와 급여구(6두)로 나누어 3×6 ㎡의 단방우사에서 개별적으로 사육하였다.

사료의 급여방법은 급여구의 경우 최초부터 6개월간 (21개월령까지) 복합 아미노산(Myungpoom Ami, Korea Patent 10-0864112, ≥25% L-lysine monohydrochlorine+

≥8% DL-methionine, Nuvo Bio & Technologies, Korea)을

하루에 두당 100 g씩 급여한 다음 이후부터 6개월간 (27개월령까지) 콜린(Woochol, Korea Patent 10-0698452,

≥25% choline chloride, Nuvo Bio & Technologies, Korea) 을 하루에 두당 100 g씩 급여하였다. 농후사료는 모든 시험동물에게 최초부터 9개월간(24개월령까지) 농협 비육 후기 사료를 자유 급여한 다음 이후부터 3개월간 (27개월 령까지) 농협 마블링 사료를 자유 급여하였다. 조사료 (볏짚)는 최초부터 4개월간(19개월령까지) 하루에 두당 2 kg씩 제한 급여한 다음 이후부터 8개월간 (27개월령까지) 하루에 두당 0.6～1 kg씩 제한 급여하였다.

2. 공시재료의 처리

비육 완료된 시험동물들을 모두 도축하고, -1℃에서 72시간 동안 예냉한 후 발골하여 등심(M. longissimus) 부위를 채취하였다. 채취한 시료는 4～10℃ 저온실에서 등지방, 혈액 및 결체조직을 위생적으로 제거한 다음 항산화효소 활성, 지방산화(TBARS) 및 표면육색 분석에 이용하였다. 그중 지방산화 및 표면육색 분석을 위한 시료들은 1 cm 두께로 절단한 후 각각 선상 폴리에틸렌 랩(O2 transmission rate: 35,273 cc/m²․24 hr․atm; 0.01 mm thickness; 3M, Korea) 및 저밀도 폴리에틸렌 지퍼백 (Clean zipper bag, Cleanwrap Co., Ltd., Korea)에 포장하여 4±0.2℃에서 7일 동안 저장하였다.

3. 실험방법

(1) 항산화 효소 활성

시료의 catalase, glutathione peroxidase(GSH-Px) 및 total superoxide dismutase(SOD) 활성을 분석하기 위해 육균질물을 제조(Renerre et al., 1996)하였다. 시료 5 g과 50 mM phosphate buffer(pH 7.0) 25 mL를 균질기(Ultra -Turrax T25 basic, Ika Werke GmbH & Co., Germany)를 이용하여 13,500 rpm에서 10초 동안 균질한 후 2℃/1,000 g에서 15분 동안 원심분리(J2-21 Centrifuge, Beckman, USA)하였다. 이후 지방과 결체조직을 제거하기 위해 상등액을 glass wool로 여과한 다음 항산화 효소들의 활성 분석에 이용하였다.

Catalase 활성은 Aebi(1983)의 방법에 의해 실시하였다.

240 nm에서 H2O2의 감소를 1분 동안 측정하였으며, catalase 활성 1 unit은 1분 동안 1 μmol H2O2를 소거하는데 필요한 시료량(g)으로 나타내었다. GSH-Px 활성은 Flohé와 Günzler(1984)의 방법에 의해 실시하였다. 340 nm에서

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Items Treatments

Control Amino acids+choline

Catalase

(Units/g meat) 295.60±30.42 278.62±38.63

Glutathione peroxidase

(Units/g meat) 0.81±0.51 0.86±0.45

Total superoxide dismutase²⁾

(Units/g meat) 148.80±22.75 160.40±19.89

1) These values are means±S.D.

2) Cu/Zn SOD+Mn SOD.

GSH reductase에 의한 NADPH의 산화와 GSH의 환원을 2분 동안 측정하였으며, GSH-Px 활성 1 unit은 1분 동안 1 μmol NADPH를 산화시키는데 필요한 시료량(g)으로 나타내었다. Total SOD(Cu/Zn SOD+Mn SOD) 활성은 Del Maestro와 McDonald(1986)의 방법에 의해 실시하였다. 420 nm에서 pyrogallol의 autooxidation을 2분 동안 측정 하였으며, SOD 활성 1 unit은 pyrogallol의 autooxi -dation을 50% 억제시키는데 필요한 시료량(g)으로 나타 내었다.

(2) 지방산화

지방산화는 Sinnhuber와 Yu(1977)의 TBARS(2-thiobarbituric acid reactive substances) 방법에 의해 실시하였다. 시료 0.5 g과 항산화제 3방울, 1%(w/v) TBA-0.3%(w/v) NaOH 용액 3 mL, 0.25%(w/v) TCA-3.6 mM HCl 용액 17 mL를 혼합하고, 98℃ water bath에서 30분 동안 가열한 후 얼음물에 담가 15분 동안 냉각하였다. 반응액 5 mL를 glass test tube에 옮기고, chloroform 3 mL를 넣은 다음 3,500 rpm에서 30분 동안 원심분리(GS-6R Centrifuge, Beckman Instruments, Inc., USA)하였으며, 상등액의 흡광도를 UV-vis spectrophotometer(UV-mini-1240, Shimadzu Corp., Japan)로 532 nm에서 측정하였다. 최종수치는 시료 1 kg당 mg malonaldehyde(MA)로 산출하였으며, blank는 증류수 0.5 mL를 이용하였다.

(3) 표면육색

시료의 표면육색은 chroma meter(CR-400, Konica Minolta Sensing, Inc., Japan)를 이용하여 CIE L^*(Lightness), a^*(Redness), b^*(Yellowness), C^*(Chroma=[a^*2+b^*2]^1/2) 및 H^o(Hue-angle=tan^-1[b^*/a^*])을 측정하였다. 이때 표준 백색판

(2° observer; Illuminant C)의 색도는 L^*=97.46, a^*=0.08 및 b^*=1.81이었다.

4. 통계분석

본 실험을 통해 얻은 모든 자료는 SAS(1999) program에 의해 분석하였으며, 유의성 차이는 Student t-test에 의해 5% 수준에서 검증하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 항산화효소 활성

복합 아미노산과 콜린의 급여가 한우육의 항산화효소 활성에 미치는 영향은 Table 1과 같다. Catalase 활성은 급여구가 278.62 units/g meat로 대조구의 295.60과 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 또한 glutathione peroxidase(GSH-Px) 및 total superoxide dismutase(SOD) 역시 급여구가 각각 0.86 및 160.40 units/g meat로 대조구의 0.81 및 148.80과 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 가축 근육내 항산화효소의 활성은 급여 사료의 종류에 따라 달라진다고 보고되고 있다(Descalzo 등, 2000;

Mercier 등, 2004; Skřivanová 등, 2007). 즉, 사료내 지방산 조성, vitamin E 함량, 미네랄 조성 등에 의해 영향을 받는다는 것이다. 하지만 이 성분들과는 다르게 본 실험에서는 아미노산과 콜린의 급여가 한우육 내 항산화효소의 활성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으므로 이들의 급여 효과에 대해 명확히 구명하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다.

Table 1. Effect of amino acids complex and choline supplementation on the antioxidant enzyme activities of Hanwoo (Korean cattle) beef¹⁾

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2. 저장 중 지방산화의 변화

복합 아미노산과 콜린의 급여가 한우육의 4℃ 저장 중 지방산화(TBARS)에 미치는 영향은 Fig. 1과 같다. 저장 2일째부터 급여구의 TBARS가 각각 0.34, 0.38 및 0.49 mg MA/kg meat로 대조구의 0.37, 0.45 및 0.61보다 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05). 따라서 복합 아미노산과 콜린을 급여시 한우육의 저장 중 지방산화가 억제되었다. 하지만 고기내 항산화시스템인 항산화효소의 활성에서 차이가 없었음에도 불구하고, 급여구에서 높은 지방산화 안정성을 보인 이유는 본 연구에서는 분석되지 않았으나 포화지방산 함량이 높았기 때문인 것으로 사료된다. 즉, 고기내 포화도가 높을수록 지방산화가 지연되며(Igene 등, 1980), 또한 lysine이 지방대사와 관련 있는 carnitine의 합성에 관여한다는 Mayes(1996)의 보고로 미루어 보아 아미노산의 급여가 근육내 포화도를 높여 지방산화를 억제시켰을 것으로 사료된다. 하지만 콜린의 경우 지방산화를 촉진 시키는 불포화지방산(Phosphatidylcholine)의 합성에 이용 되기 때문에(Zeisel 등, 1991; Zeizel과 Blusztajin, 1994), 콜린의 급여 효과는 없는 것으로 사료된다.

3. 저장 중 표면육색의 변화

복합 아미노산과 콜린의 급여가 한우육의 4℃ 저장 중 표면육색에 미치는 영향은 Table 2와 같다. 표면육색 중 명도(L^*)는 저장 0일, 5일 및 7일째에 급여구가 42.34, 40.90

및 41.34로 대조구의 40.35, 40.15 및 40.04보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 적색도(a^*)와 chroma(C^*)는 저장기간 동안 급여구가 대조구에 비해 유의적으로 높게 나타났다 (p<0.05). 또한 황색도(b^*)는 저장 5일째까지만 유의적인 차이를 보였으나(p<0.05), 급여구가 전반적으로 대조구보다 높게 나타났다. 하지만 hue-angle(H^o)은 저장 0일째에만 급여구가 27.09로 대조구의 26.18보다 유의적으로 높게 나타났으며(p<0.05), 이후부터는 급여구가 대조구에 비해 낮은 경향을 보였다. 따라서 아미노산과 콜린을 급여시 한우육의 저장 중 육색이 밝고 붉게 유지되었다. 이러한 이유는 고기의 육색 안정성은 지방산화 안정성과 관련 있기 때문이다(Yin 등, 1993). 즉, 고기의 변색은 주로 지방산화에 의해 생성된 free radical이 oxymyoglobin을 metmyoglobin 으로 산화시킴으로써 발생되므로(Faustman 등, 1990) 이에 따라 지방산화 안정성이 높은 고기는 높은 육색 안정성을 가지게 된다.

Ⅳ. 요약

본 연구는 복합 아미노산과 콜린의 급여가 한우육의 항산 화효소 활성 및 산화안정성에 미치는 영향을 구명하고자 실 시하였다. 15개월령(평균체중: 513.0±54.3 kg)의 거세 한우들 을 복합 아미노산(≥25% L-lysine monohydrochloride+≥

8% DL-methionine)+콜린(≥25% choline chloride)의 급여 유무에 따라 두 처리구로 나누어 12개월 동안 사육하였으

a

a b

b b

0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8

0 2 5 7

St or age t i me ( day)

TBARS(mg MA/kgmeat)

Cont r ol

Ami no aci ds + chol i ne

Fig. 1. Effect of amino acids complex and choline supplementation on the TBARS level of Hanwoo (Korean cattle) beef during storage at 4℃. These values are means±S.D. ^a,bDifferent letters between treatments indicate significant difference (p<0.05).

-- •

-

_-•- -

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Items Storage time (day) Treatments

Control Amino acids+choline

L^* (Lightness)

0 40.35±2.20^b 42.34±3.44^a

2 41.39±2.87 41.91±2.40

5 40.15±3.27^b 40.90±2.53^a

7 40.04±3.32^b 41.34±3.34^a

a^* (Redness)

0 19.53±1.74^b 20.15±2.33^a

2 18.55±1.79^b 20.42±1.96^a

5 17.08±2.76^b 17.90±2.11^a

7 10.02±1.59^b 10.37±2.19^a

b^* (Yellowness)

0 9.61±1.06^b 10.31±1.38^a

2 9.80±1.27^b 10.41±1.21^a

5 9.38±1.19^b 9.66±1.01^a

7 6.57±1.18 6.61±1.14

C^* (Chroma)

0 21.77±1.96^b 22.65±2.59^a

2 21.00±1.94^b 22.93±2.19^a

5 19.53±2.73^b 20.36±2.14^a

7 12.05±1.51^b 12.41±1.84^a

H^o (Hue-angle)

0 26.18±1.46^b 27.09±2.05^a

2 27.84±2.82 27.00±1.75

5 29.15±4.28 28.46±2.74

7 33.39±6.07 33.11±7.59

a,b Means±S.D. in the same row with different superscripts differ significantly (p<0.05).

Table 2. Effect of amino acids complex and choline supplementation on the meat color of Hanwoo (Korean cattle) beef during storage at 4℃

며, 도체들의 등심(M. longissimus) 부위를 4℃에서 7일 동안 저장하였다. Catalase, glutathione peroxidase 및 total superoxide dismutase 활성은 복합 아미노산과 콜린의 급여에 따른 유의적인 차이가 없었다. 저장 중 지방 산화(TBARS)는 복합 아미노산과 콜린 급여구가 저장 3일째부터 대조구보다 유의적으로 낮았다(p<0.05). 표면 육색은 급여구가 저장기간 동안 대조구보다 높은 명도(L^*), 적색도(a^*), 황색도(b^*) 및 chroma(C^*)를 유지하였 다. 따라서 복합 아미노산과 콜린을 급여시 한우육의 지방산화 안정성과 육색 안정성이 증가되었다.

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(투고일: 2011.05.06. 수정일: 2011.06.16. 판정일: 2011.06.17.)