한수지 51(6), 682-687, 2018
682
Copyright © 2018 The Korean Society of Fisheries and Aquatic Science pISSN:0374-8111, eISSN:2287-8815 Korean J Fish Aquat Sci 51(6),682-687,2018
Original Article
서 론
김
(Laver Pyropia sp.)
은우리나라를포함해서전세계적으로 즐겨먹는기호품으로서탄수화물과단백질을각각약40%
와30-40%
정도를함유하고있으며,
이중탄수화물의대부분은다당류에속하는식물성섬유질이어서다이어트식품으로도각 광받고있다
(Jimenez-Escrig and Sanchez-Muniz, 2000).
또한 칼슘,
마그네슘,
요오드,
철분,
아연및망간등과같은무기질도약
10%
함유하고있어국내해조류중에서도가장많이소비되고있다
(KTSPI, 2017).
생산량에있어서도해조류총생 산량약120
만톤중약40
만톤(
약33%)
이김생산량으로,
단일 품종으로는해조류양식산업에서두번째로큰부분을차지하고있다
(FAO, 2016).
이에따라김관련수출금액은2007
년600
억원, 2011
년1600
억원, 2016
년에는3500
억으로매년수 출이증대되어전체식품중3
번째로높은수출액을기록하였 다(KTSPI, 2017).
김양식은크게지주식
,
부유식으로구분되고,
부유식은다시 뜸틀식과 침지식으로구분된다.
전통방식인지주식으로양식 하는경우노출선5
시간지점에서자연노출에의해파래,
규조 류등잡조를탈락시켜최고품질의김을생산하는방법이지만 생산량이많지않다.
부유식의하나인뜸틀식은생산량은많지 만뜸틀을뒤집어서인위적인간출로잡조구제를하게되기때 문에일손이많이든다.
그리고침지식의경우24
시간해수에 담가져있기때문에김생산량은가장많지만파래,
매생이등고염수 처리제에 차아염소산, 염화칼슘 및 인산 첨가가
방사무늬김( Pyropia yezoensis)과 창자파래(Ulva intestinalis)의 사세포율과 엽체 성장에 미치는 영향
권오남·윤영랑 1 ·신일식 2
강릉원주대학교 동해안생명과학연구소, 1호남남서부김활성처리제사업협동조합, 2강릉원주대학교 해양식품공학과
Effects of Hypochlorous Acid, Calcium Chloride and Phosphoric Acid in a Highly Saline Solution on Cell Death Rate and Growth Rate of
Porphyra yezoensis and Ulva intestinalis
O-Nam Kwon, Yeoung-Rang Yun
1
and Il-Shik Shin2
East Coastal Life Science Institute, Gangneung-Wonju National University, Gangneung 25457, Korea
1Honam South-Eastern Laver Complex Solution Business Cooperation, Haenam 59031, Korea
2Department of Marine Food Science and Technology, Gangneung-Wonju National University, Gangneung 25457, Korea
We investigated the effects of a highly saline solution (HS) containing hypochlorous acid, calcium chloride (CaCl 2 ), and phosphoric acid (H 3 PO 4 ) on cell death and growth rate of laver Porphyra yezoensis and green laver Ulva intesti- nalis . Cell death rates of laver treated with HS and HS plus hypochlorous acid (HS + HOCl) in the harvesting stage were less than 0.5%, and there were no significant differences between the HS and HS + HOCl treatments. However, cell death of green laver treated with HS + HOCl in the harvesting stage was greater than 81.2%. These results indi- cate that the addition of HOCl is highly effective to eradicate noxious green laver without causing damage to laver.
The addition of HOCl and H 3 PO 4 to HS did not increase the area or weight of laver blades. A combination treatment of CaCl 2 and HS, however, significantly increased the area and weight of laver lades compared to controls (P<0.05).
Key words: laver, green laver, hypochlorous acid, calcium chloride, phosphoric acid
*Corresponding author: Tel: +82. 33-640-2346 Fax: +82. 33-640-2340 E-mail address: [email protected]
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Received 20 November 2018; Revised 4 December 2018; Accepted 11 December 2018 저자 직위: 권오남(연구교수), 윤영랑(이사장), 신일식(교수)
https://doi.org/10.5657/KFAS.2018.0682
Korean J Fish Aquat Sci 51(6), 682-687, December 2018
차아염소산, 칼슘 및 인산의 첨가가 김의 성장에 미치는 영향
683
의잡조와규조류및뻘꼽의부착이많아서김의품질이저하되 는단점이있다
(Song et al., 1993).
이침지식의단점을보완하 기위해서활성처리제처리로잡조를제거하여김의품질을향 상시키고있다.
이러한김의품질향상을위한활성처리제로서1980
년대부터35%
염산인무기산을주로사용하여왔는데,
무 기산은인체에대한독성과부식성이강하며,
해양에배출되면 어패류가폐사하게되고해양생태계를파괴시키는등좋지않은영향을미친다는연구결과
(MAFF, 1995)
로부터농림수산식품부
(
현해양수산부)
는1998
년부터고시로지정된유기산을주 성분으로하는활성처리제를개발하여무기산의이용을규제하 고있다(MIFAFF, 2008).
하지만유기산을주성분으로하는활 성처리제는무기산에비해사용량이월등히많아서김양식어 업인들에게외면받고있는실정이다.
이에 새로운 김 활성처리제에 대한 수요가 급증하고 있어
2017
년9
월해양수산부에서는소금을주성분으로하는고염수 처리제를고시에적용하여사용하도록권장하고있다.
이고염 수처리제는소금을주성분으로하면서잡조제거율을높이기 위해서차아염소산을첨가하고있으며,
김엽체의성장을촉진하기위해서칼슘과인산을첨가하고있다
(MOF, 2017).
하지만차아염소산
,
칼슘및인산의함유가고염수처리제에서의역 할이확실하게밝혀져있지않으며이에대한연구도거의없는 실정이다.
이에본연구에서는고염수처리제(high salty solu- tion, HS)
에차아염소산(hypochlorous acid, HOCl),
염화칼슘(calcium chloride, CaCl
2)
및인산(phosphoric acid, H
3PO
4)
첨 가가김의사세포율과성장에미치는영향을규명하기위하여 정제염10%,
염산(HCl) 9.0%
를함유한고염수처리제에차아 염소산을첨가,
김과파래엽체의사세포율변화를조사하였으 며,
또한차아염소산,
염화칼슘및인산의첨가가김엽체의성 장에미치는영향을조사하였다.
재료 및 방법
시료
실험에사용된방사무늬김
(Laver Pyropia yezoensis)
과창자 파래(Green laver Ulva intestinalis)
는2016
년12
월에전라남도 해남군황산면한자리소재김양식장의김발에서채취하였다.
유엽기에는김엽체를기준으로1.5 cm
이하의김과파래가부 착되어있는김발을채취하였으며,
김수확기(
성엽기)
에는15
cm
이상의엽체와김발에붙은파래를채취하여해남군옥천공단의대성케미칼공장의연구실로옮겨서실험하였다
. 사세포율 측정
차아염소산첨가에따른김과파래의사세포율은사전실험 에서정해진
10%
의정제염과9.0%
의염산(HCl)
을함유하는 고염수처리제(high salty solution, HS)
와HS
에유효염소농도200 ppm
의강산성차아염소산수(strong acidic hypochlorous
water)
를첨가하여사전실험에서정해진차아염소산의최종농도가
4%
가되도록조절한처리제(HS containing HOCl,
이 하HS+HOCl)
를제조(Table 1)
하여측정하였다.
실험은일정 크기로절단된김과파래엽체3
개이상을10, 20
및40
배희 석된각각의처리제로김양식장에서처리하는방법과동일하 게15
초간처리한후,
즉시멸균해수로세척하였다.
세척한엽 체들은0.1% erythrosine
으로염색하여붉은색으로염색된세 포(
사세포)
를측정하였다.
염색된사세포율의측정은100
혹 은200
배율의광학현미경(Leica CME, Wetzlar, Germany)
으 로엽체별3
장이상의사진을촬영(
스마트폰거치대활용)
하여ImageJ (NIH, Bethesda, USA)
프로그램으로전체면적당사세 포면적을계산하여사세포율을백분율(%)
로나타내었다. 엽체 성장률 측정
차아염소산
,
칼슘,
인산의첨가가김의엽체성장에미치는영 향을조사하기위하여10%
의정제염과9%
의염산을함유하는 대조구(control)
에각각다른농도의차아염소산,
칼슘,
인산을 첨가하여활성처리제를제조하였다(Table 2).
김의엽체성장 측정은김엽체를1 cm×1 cm
크기로절단하고,
절단한엽체를 각각의시료용액에15
초간침지처리한후,
깨끗한해수로세 척하고멸균해수를넣은250 mL
삼각플라스크에넣어형광등 으로명도를2,500 lux
로조정한15℃
의인큐베이터(JeioTech, Seoul, Korea)
에서, 1
일3
회이상교반하면서배양하였다.
배양1
주후,
위의침지처리를다시1
회실시한후같은조건에서1
주일간더배양하였다.
침지처리는실험시작할때와배양1
주 후총2
회실시하였으며,
김엽체꼬임으로측정하기힘들기직 전인배양14
일후에엽체의면적과중량을측정하였다. 통계처리
본연구에서 모든실험은세번반복으로 행하였으며
,
수치 는세실험값의평균값으로나타내었다.
통계프로그램은SPSS version 21 software (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)
에서one- way ANOVA
중Duncan’s multiple range test (10)
를사용하여Table 1. Composition (%) of high salty complex solution used for measurement of death cell ratio of Laver Pyropia yezoen- sis and Green laver Ulva intestinalis blade
Component
Concentration of component (%) High salty solution
(HS) HS containing HOCl (HS+HOCl)
Purified salt 10.0 10.0
HCl 9.0 9.0
HOCl 0.0 4.0
Water1 81.0 81.0
1
Underground water without hypochlorous acid in Okchun
industrial complex in Haenam-Gun, Jeollanam-do Province.
권오남
ㆍ
윤영랑ㆍ
신일식684
(Duncan, 1955) P<0.05
에서유의성을조사하였다.
결과 및 고찰
사세포율
고염수처리제
(HS)
에 차아염소산 첨가에 따른 방사무늬김(Laver Pyropia yezoensis)
과창자파래(Green laver Ulva in- testinalis)
의 사세포율을 유엽기와 성엽기(
수확기)
로 구분하여 조사한결과는
Fig. 2
와 같다. 10
배와40
배로희석한HS
로처리한유엽기김의사세포율은각각32.1%, 3.1%
이었으 며, 10
배와40
배로희석한HS+HOCl
처리구의사세포율은각 각35.2%, 5.0%
로, HS
처리구와유사한경향을나타내었으며 유의적인차이는없었다(P<0.05).
반면김의유엽기에출현한 파래의경우, 10
배와40
배로희석한HS
처리구의사세포율은 각각52.4%, 7.2%
이었으나10
배와40
배로희석한HS+HOCl
처리구의사세포율은각각79%, 11%
로HOCl
을첨가한처리Table 2. Composition (%) of high salty complex solutions used for measurement of growth rate of Laver Pyropia yezoensis leaves in this study
Component
Final concentration of component (%) Control Solution 1 Solution
2 Solution
3 Solution
4 Solution
5 Solution
6 Solution
7 Solution
8 Solution
9 MOF’s Official notification1
Purified salt 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0-13.0
HCl 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 8.5-9.5
HOCl -2 1.0 2.0 4.0 - - - - - - 0.25-4.0
H3PO4 - - - - 1.5 2.7 3.8 - - - 0.1-0.6
CaCl2 - - - - - - - 0.1 0.3 0.5 1.5-4.0
Water3 81.0 80.1 81.0 81.0 80.9 80.7 80.5 79.5 78.3 77.2 68.9-79.7
1
Standards of Ministry of Oceans and Fisheries.
2Not added.
3Underground water without hypochlorous acid in Okchun industrial complex in Haenam-Gun, Jeollanam-do Province.
Fig. 1. Change of Laver Pyropia yezoensis and Green laver Ulva intestinalis cells by treatment with HS+HOCl on early and harvest stage of Laver. HS, High salty solution.
Laver Treated laver by HS+HOCl
Treated green laver by HS+HOCl Green laver
a 0 20 40 60 80 100
0 20 40 60 80 100
c
10
c
10
a 40
ab
40 c
10
d
10
a
40
ab
40 b
20 HS
b
20 HS
b
20 HS +HOCl
c
20 HS +HOCl Control
(a)
a
Control (c)
a
10
d
10
a 40
b
40 a 10
d
10
a 40
d
40 Control
a
20 HS
c
20 HS
a
20 HS +HOCl
d
20 HS +HOCl a
Control (b)
a (d)
Early stage Harvest stage
Death ratio of green laver (%) Death ratio of laver (%)
차아염소산, 칼슘 및 인산의 첨가가 김의 성장에 미치는 영향
685
구의사세포율이유의적으로높게나타났다
(P<0.05).
그리고HS+HOCl
처리구의경우,
김보다파래의사세포율이약2
배높게나타났다
.
성엽기김의경우
HS
처리구와HS+HOCl
처리구모두사세포율이
0.5%
이하로처리구간의유의적인차이는없었다.
그러나김의성엽기에출현한파래의경우
, 10
배와40
배로희 석한HS
처리구의 사세포율은각각80.2%, 37.9%
이었으나HS+HOCl
처리구에서는희석배수와관계없이81.2%
이상의높은사세포율을나타내어
, HOCl
을첨가한처리구의사세포율 이HS
처리구보다유의적으로높게나타났으며(P<0.05),
파래 의구제효과도뛰어난것을알수있었다.
김은우리나라를포함하여극동아시아
(FAO, 2016)
뿐만아니 라뉴질랜드(Liu and Gordon, 1987)
와남아프리카(Griffin et
al., 1999)
에서도양식되고있으며특히국내김은일본과북미를포함하여
2017
년수출량이4
억5000
만달러에달하기도하였다
(KMI, 2017).
이들김의양식은바다양식장에김발을설치하고김발에붙은포자가성장하여김발설치후
1.5-2
개월이면수확할수있을만큼성장한다
.
하지만바다환경은영양 염등의조절이안되기때문에,
이들의성장과저해실험을위해서는조절된환경내에서실험할수밖에없다
.
본연구에서 는고염수처리제에차아염소산의첨가에따른김과김발부착 생물인파래의사세포율변화와고염수처리제에함유되어있 는차아염소산,
칼슘그리고인산이김엽체의성장에미치는 영향에대한조사를하였다.
국내의경우,
김의붉은갯병감염 여부에대한차아염소산과칼슘의영향에대한연구는있지만(Kim, 2013),
파래구제효과또는엽체의성장등에대한연구는없다
. Mckenna and Davies (1988)
는미생물을사멸시킬수 있는차아염소산의최소농도를0.104-0.156 ppm
으로제시하 고있다.
본연구에서는차아염소산을2%
함유한고염수처리제 를사용하였는데, 10
배에서40
배희석하는과정에서차아염소 산의최종농도는0.1-0.4 ppm
으로희석된다.
이경우Mckenna and Davies (1988)
가제시한단세포생물인미생물살균의최 소농도범위에해당하여단세포층엽체(McArthur and Moss, 1977)
인창자파래(Ulva intestinalis)
에대한살균력을예상할 수있는농도가된다.
이결과는Dukan and Touati (1996)
의대 장균(Escherichia coli)
을대상으로했던연구에서도같은결과 가보고되어단세포생물인대장균의사멸과김양식장의해적 생물인파래의사세포율이유사한경향을나타내었다.
창자파Fig. 2. The death cell ratio of Laver Pyropia yezoensis and Green laver Ulva intestinalis by treatment with HS and HS+HOCl at early and harvest stage of laver. Values with different characters are significantly different (P<0.05). (a) early stage of laver; (b) harvest stage of laver; (c) early stage of green laver; (d) harvest stage of green Laver. HS, High salty solution.
Laver Treated laver by HS+HOCl
Treated green laver by HS+HOCl Green laver
a 0 20 40 60 80 100
0 20 40 60 80 100
c
10
c
10
a 40
ab
40 c
10
d
10
a
40
ab
40 b
20 HS
b
20 HS
b
20 HS +HOCl
c
20 HS +HOCl Control
(a)
a
Control (c)
a
10
d
10
a 40
b
40 a 10
d
10
a 40
d
40 Control
a
20 HS
c
20 HS
a
20 HS +HOCl
d
20 HS +HOCl a
Control (b)
a (d)
Early stage Harvest stage
Death ratio of green laver (%) Death ratio of laver (%)
권오남
ㆍ
윤영랑ㆍ
신일식686
래는단세포층엽체인반면
,
방사무늬김은다세포층엽체(Ueki et al., 2008)
로외부환경요인에의한영향을적게받는다.
따라 서고염수처리제에차아염소산을적정농도첨가하였을때김 에서는유엽기와수확기모두에서차아염소산을첨가하지않 은고염수처리제와사세포율에유의적인차이를보이지않았 지만,
파래의경우희석농도에따라정도의차이는있었지만차 아염소산의첨가에따른사세포율이유의적으로높게나타났 다(Fig. 2).
엽체 성장률
소금과무기산만을 함유한고염수처리제
(control)
에 차아염 소산,
칼슘,
인산의첨가가김의엽체성장(
면적증가)
에미치 는영향을조사한결과는Fig. 3
과같다.
배양초기의엽체면적은
100.0±0.00 mm
2이었으며차아염소산과인산의첨가는김엽체의면적증가에유의할만한효과를나타내지않았다
(P>0.05).
특히인산의경우, 2.7%
이상첨가구(solution 5, 6)
에서는대조구보다오히려면적이감소하는경향을나타내었 다.
칼슘첨가군의경우, 0.1%
첨가구(solution 7)
와0.3%
첨가 구(solution 8)
의김엽체면적은각각179.2, 204.7 mm
2으로대 조구(135.0 mm
2)
보다유의적으로높은면적증가(P<0.05)
를 보였으나, 0.5%
첨가구(solution 9)
는대조구보다오히려면적 이감소하였다.
차아염소산
,
칼슘,
인산의첨가가김의엽체성장(
중량증가)
에미치는영향을조사한결과는
Fig. 4
와같다.
대조구의엽체중량은
1.7 mg/blade
이었으며차아염소산(solution 1, 2, 3)
과인산(solution 4, 5, 6)
을 첨가하였을때김엽체의중량은1.4-1.9 mg/blade
로유의할만한증가효과를나타내지않았다(P>0.05).
그러나칼슘첨가군의경우,
세첨가구(solution 7, 8, 9)
의엽체중량이각각2,8, 3.0, 2.1 mg/blade
로세첨가구모두대조구
(1.7 mg)
보다유의적으로중량이증가하였다(P<0.05).
해조류의배양촉진을위해서칼슘
,
인과같은무기질을배 지에 포함하는것은 이미잘알려져있다(Kuffner and Paul, 2001). Iwasaki (1967)
는0.1-5 mg%
의인산과10-100 mg%
칼슘첨가가김의성장을극대화되는것으로보고한바있는데
,
본연구의결과도이와유사한경향을나타내었다.
하지만인산 의경우, 2.7%
이상첨가구(solution 8, 9)
에서오히려성장저해 가확인되었는데,
이는주로식물체배양에는Na
2HPO
4의형태 로인산이제공되지만본연구에서H
3PO
4의형태로제공되었 던것에기인한것으로판단된다.
하지만인(P)
공급원에따른 성장촉진혹은저해와관련된다양한실험들이없기에향후더 많은실험을할필요가있을것으로판단된다.
또한고염수처리제에기능성을부여하기위해차아염소산
(
차 아염소산에의한파래의선택적괴사와병원성세균의살균),
칼 슘과인(
김엽체영양공급)
을추가하였는데이들의과도한첨가 는시험용액에침전이생기는결과를초래하여경우의수를무 한정많게할수가없었다.
이에5
가지원료중2
가지(
정제염,
염 산)
의농도를고정하고, 3
가지factor (
차아염소산,
염화칼슘,
인 산)
의영향을one-way ANOVA test
로측정하였다.
추후인산의 양을줄이고,
칼슘의양을늘려김엽체성장에도움을주는최적 의배합비를찾는연구가필요할것으로사료된다.
영양염의부족과과잉모두김
(Pyropia umbilicalis)
의광합성 과호흡에저해를가져올수있다(Wiencke and Läuchli, 1980).
특히지나친농도의영양염은세포내액포
(vacuoles)
의크기를줄여서성장에저해를주게되어배지를사용하는경우지나 치게과도한영양염공급을지양하도록하고있다
.
또한Tait et al. (1990)
은김(Pyropia umbilicalis)
성장에있어서질소부족 은피해야하며,
최종수확기에있어서탄소원공급을위한유 기완충용액(organic buffer)
의추가가수확량증가에도움이된Fig. 4. The effects of addition of HOCl, CaCl
2and H
3PO
4to HS on increase of Laver Pyropia yezoensis blade weight.
Values with different characters are significantly different (P<0.05). HS, High salty solution.
b b
ab b b
ab ab
c d
a
0 50 100 150 200 250
Initial ControlSol. 1 Sol. 2 Sol. 3 Sol. 4 Sol. 5 Sol. 6 Sol. 7 Sol. 8 Sol. 9 Blade area (mm
2)
Tested solution
ab ab
ab ab ab
ab a
c d
b
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Initial ControlSol. 1 Sol. 2 Sol. 3 Sol. 4 Sol. 5 Sol. 6 Sol. 7 Sol. 8 Sol. 9
Blade weight (mg)
Tested solution
Fig. 3. The effects of addition of HOCl, CaCl
2and H
3PO
4to HS on increase of Laver Pyropia yezoensis blade area. Values with different characters are significantly different (P<0.05).
HS, High salty solution.
b b
ab b b
ab ab
c d
a
0 50 100 150 200 250
Initial ControlSol. 1 Sol. 2 Sol. 3 Sol. 4 Sol. 5 Sol. 6 Sol. 7 Sol. 8 Sol. 9 Blade area (mm
2)
Tested solution
ab ab
ab ab ab
ab a
c d
b
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Initial ControlSol. 1 Sol. 2 Sol. 3 Sol. 4 Sol. 5 Sol. 6 Sol. 7 Sol. 8 Sol. 9
Blade weight (mg)
Tested solution
차아염소산, 칼슘 및 인산의 첨가가 김의 성장에 미치는 영향
687
다고하였다
.
따라서김의성장촉진을위해서고염수처리제뿐 만아니라김발에처리하게되는영양제에대한과학적접근도 필요할것으로사료된다.
하지만국내에서양식되고있는김은 본연구에서사용한방사무늬김뿐만아니라전라남도를중심 으로개량되고있는종과지역별로김의종류와특성이다르기 때문에모든지역과모든김종류에서같은결과를보이는것은 아니기때문에보다다양한연구결과들이추가적으로필요하 다고판단된다.
사 사
이논문은
2017
년도강릉원주대학교전임교원연구년지원에의하여수행되었으며
,
이에감사드립니다.
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