2008 June _ food journal
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키토산
탁월한 효능 제대로 활용돼야
키토산
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키토산
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키토산
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키토산
탁월한 효능 제대로 활용돼야
키토산은 홍게 새우 등 갑각류의 껍질에 함유되어 있는 키 틴을 사용에 적합하도록 처리한 천연고분자 물질이다. 아래 그림의 키토산과 셀롤로스의 분자구조식을 보면 키토산은 식물속에 있는 섬유 Cellulose(셀롤로스)와 흡사하며, 키토 산은 음(-)전하를 띠는 기존 대부분의 식이섬유 (식물성섬 유)와 달리 용해 상태에서 양(+)전하를 띠는 지구상 유일의 천연 동물성 식이섬유라는 특이한 구조를 갖는 강력한 식이 섬유이다.
특히 키토산 섬유질은 당내간 수소결합이 강하여 Helix구 조로써 노폐물 배설역할이 강화되며 축적된 유해물질(중금 속, 방사성물질, 농약등)의 주류를 이루고 있는 음이온을 흡 착 배출하는 특징이 있다.
따라서 키토산 급여의 동식물은 신선한 친환경 웰빙 먹을 거리의 재료로 추천 받는다. 키토산의 특이한 구조와 천연 성분이라는 장점 때문에 생체에 건강식품, 친환경 축산, 친 환경농업, 의약분야 등에 이용가치가 큰 다기능 물질로 평 가된다.
식품에 활용되는 키토산의 특성과 용도
1) 항균성: 부패균, 식중독균에 대한 항균력은 식품의 보존 성, 안전성에 기여한다.
2) 생리활성: 면역성개선, 항산화, 항돌연변이, 항암 활성도 의 식품 첨가는 식품의 기능성을 개선할 수 있다.
3) 보습성: 식품의 신선도유지에 도움을 준다. 육류에 코팅해 구이 조리시 육즙 손실을 줄여 조직감과 맛을 좋게 한다.
4) 양(+)이온성 식이섬유: 식물성 식이섬유가 음(-)이온인데 반해 음(-)이온성 유독성 불순물을 흡착해 배설 기능을 보 완하고, 식품에 오염된 독성을 완화시킬 수 있다.
5) 응집력: 육가공 및 두부공장 등 식품산업 단백질·지방질 폐수 응집제로 활용이 가능하다. 수처리시 발생되는 폐기 고형물의 사료·비료분야에의 재활용으로 부가가치를 창 출할 수 있다. 단백질·지방질의 응집력으로 고단백·고 지방 식품과 동시 섭취는 그중 일부를 흡착·응집 배설하 여 다이어트기능을 일부 보완한다.
키토산의 다양한 규격
1) 키토산의 탈아세틸화도 : 키토산은 NAG(N-Acetyl- Glucosamine, 키틴의 단체)와 Glucosamine(키토산의 단체)의 Co-polymer 형태이며 규격표시 항목인 탈아세 틸화도(DAC)가 몇% 인가는 Glucosamine이 몇%가 함유 된 POLYMER인가를 나타낸다. 식약청의 식품첨가물공 전에는 키토산은 70%이상, 건강기능식품공전은 80%이상 을 규정하고 있다. 따라서 키토산은 키틴·키토산이라고
그림 1. 키틴과 키토산의 분자 구조식
소재탐구
소재탐구 키토산
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2008. 6.식품저널부르고, 탈아세틸하도로 규격을 정하는 것이 바람직하다.
2) 분자량: 일정분자량(20,000) 이하는 수용성으로 GPC로 측정이 가능하지만, 그이상의 고분자는 산성용액에 용해 하므로 직접 분자량 측정에 많은 문제점이 있어 대표적으 로 고유점도 측정결과와 Mark-Houwink식을 연관시켜 서 분자량을 측정하고 있다. 그러나 지금까지 많은 연구에 의해 논란이 되고 있다.
Mark-Houwink식은‘[η]=K Mva’이며 이식에서 K,a 값 이 키토산의 탈아세틸화도에 따라 달라질 수도 있으며, 실 제 GPC의 결과와도 차이가 날 경우도 많으므로 키토산의 품질규격을 결정하는 데는 분자량을 정확히 수치화 하는 것은 문제가 있고 제조현장의 품질관리 규격으로 사용하 기에는 더욱 어려운 것이 키토산 제조업계의 현실이다. 설 령 분자량을 표시하더라도 수십만에서 수백만까지 나타날 수 있는 분자량을 확인할 현장적용 방법도 없다.
3) 키토산의 규격 표시: 이상과 같이 키토산은 키틴·키토산 의 함유비(탈아세틸화도, %), 분자량으로 화학적 물질규격 은 정해질 수 있으나, 그 통용 규격 표시로는 탈아세틸화 와 점도로 표시하는 것이 추천된다. 그 외 불순물 규격 표 시는 식약청의 건강기능식품 공전에 의한다.
용도에 맞는 키토산 선정
1)식품저장성 개선용은 항균력과 보습성의활용인데 높은 탈 아세틸화도(90%이상)에 적당한 고분자 키토산(400kda∼
800kda)인 NS-8 이 추천된다.
2)생리활성용의 기능성 보완은 항산화기능의 경우 저분자수 용성 키토산(키토산 올리고당 류, 그림 2 참조), 항돌연변 이 항암활성도는 적당한 고분자 키토산이 추천된다(그림 3
참조).(키토산 규격표시 수용성키토산 S-1~12, 불용성키 토산 NS-1~11 은 탈아세틸화도, 점도(분자량)의 식별이 가능한 규격구분으로 (주)금호화성의 제품명)
3)보습성, 식이섬유 및 응집력의 활용도 용도에 따라 적절한 고분자 키토산이 추천된다. 다만 고분자키토산의 효능의 기준으로만 사용함은 대상식품의 종류에 따라 제한 받는 조건들이 있을 수 있으며, 이들의 효과적 관리를 위해 제조 사와 직접 사용방법을 논의하는 것이 권장된다.(적절한 용 매, 사용량, 사용 방법, 관능(맛) 영향 등)
저장성 연장과 생리활성 기능성 향상 김치 제조의 예(부산 대 김치연구소와 금호화성 연구)
1) 저장성 연장: 키토산 NS-8 (금호화성 상품명)을 사용했다.
절임소금액, 행굼수, 김치속에 첨가 등의 각각의 공정을 농 도별로 시험을 수행했다. 절임소금액에 0.3∼0.5% 키토산 을 투입한 결과 절임과정이 특별히 우수한 저장기간 연장 효과가 확인됐다.(그림 4 참조)
2) 생리활성 기능향상; 키토산 S-10, NS-8 을 각각 배추재 료 무게의 1% 를사용해 결장암,위 암세포에 대한 성장억제 효과를 평가한 결과 Fig.5 와 Fig 6에서 보는바와 같이 김
그림 3. Inhibitory effect of various kinds of insoluble chitosan, on the greath of HT-29 human colon adenocarcinoma cell in
MTT assay.(다른규격의 키토산이 결장암 세포에서의 효과)
그림 2. Antioxidative effects of various kinds of soluble chitosan block on the DPPH free radical.
(다른규격의 키토산의 항산화 효과)
그림 4. 저장기간별 pH 변화 추이 저장기간별 산도변화 추이
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치고유의 효과보다 상승하는 것으로 나타났다.
키토산 사용시 고려해야 될 제한사항들을 유사한 사용사례 를 통해 체계적 조사가 필요하다. 용해성 및 다양한 용매, 용 해도, 점도, 용매에 따른 효과, 사용 방법 등이 그것이다.
키토산이 좋은 소재로서 기능이 발휘되기 위해서는 키토 산 제조 공급자의 키토산 규격의 확립 및 제품규격의 변별 력 있는 품질인자 선정, 규격의 제조 재현성 확립을 위한 경제적 제조방법의 체계 확립과 꾸준한 연구가 필요하다.
키토산 이용 기술개발자 혹은 사용자는 키토산의 제조사 전 문가와 키토산 규격에 대한 자료설명 및 그 확실한 이해를 바탕으로 키토산을 사용해야 목적에 맞는 성과를 얻을 수 있다.
키토산의 효과에 대한 막연한 믿음으로, 적절한 규격선정 및 사용방법의 사전 검토없는 사용은 비용과 시간의 낭비는
물론 키토산 기능의 저평가를 가져올 수 있다.
또한 건강기능식품으로서의 기능 인정에 관해서도 언급이 필요하다. 현재 식약청에서 키토산에 대한 건강기능식품의 효능 표시기준에 대해 평가 작업을 완료하고, 종래의 콜레스 테롤개선, 면역력개선, 항균성의 3가지 기능의 표시기준을 인체임상자료가 불명확하다는 이유로 면역력, 항균성에 대한 삭제를 결정하고 그 시행을 고시했다.
키토산은 제조업체 및 관련학회의 많은 invitro, invivo 과 정들에서 기능성이 확인됐음에도 불구하고 정확한 인체임상 결과 없이, 그리고 키토산자체의 규격에 따른 정확한 연구과 정들 즉, 체계적 상품기술 개발과정을 거치지 않고 시장주도 형 성장기가 먼저 지나가 버린 대표적 소재이다.
자원의 양도 많고 활용가치가 많은 천연소재인 키토산이 규격별 사용방법별 활용에 대한 적절한 연구 없이 그 탁월한 효능이 아직도 적절히 활용되고 있지 않은 점에 대해 다같이 관심을 가져야한다고 생각한다.
그림 5. Inhibitory effect of methanol extracts on the growth of HT-29 human colon
carcinoma cells
그림 6. Inhibitory effect of methanol extracts on the growth of AGS human gastric
adenocarcinoma cells
주: a-c Means with the different letters are significantly different(p<0.05) by Duncan's multiple range test.
* Values are mean S.D.
CK: Control kimchi
SK1: Soluble chitosan(1% S-10) added kimchi NK1: Non-soluble chitosan(1% NS-8) added kimchi
