서 론
통발 어구의 어획효율은 통발의 구조나 어장학적 요 소 및 사용하는 미끼에 따라 크게 좌우되는데, 그 중에 서도 미끼의 요인은 통발 어업의 성립과 밀접한 관련을 갖고 있다. 특히, 꽃게 통발어업에서 사용되는 미끼는 주로 냉동 고등어를 해동시켜 3–6토막으로 절단하여 사용하고 있는데, 조업 중 미끼를 손질하는 데 노동력이 필요하여 조업효율이 떨어지고, 특히 기온이 상승하는 하계에는 냉동 고등어가 변질되기 쉽고 보관 및 취급상 문제가 있으므로 가격이 저렴하고, 취급이 간편하며, 변 질의 우려가 적고, 유인효과가 우수한 인공미끼의 개발 이 절실히 요구되고 있다. 꽃게 통발용 인공 미끼 개발 을 위해서는 미끼의 유인물질에 관한 특성을 파악하여 인공 미끼의 개발을 위한 유인효과의 지표를 정하는 것 이 중요하므로 (Chang et al., 2007), 천연 미끼에 대한 유 인물질의 이화학적 성분을 분석할 필요가 있다.
유인물질에 관한 연구로서는 Hara (1982), Takeda et al. (1984), Harada (1986), Johnstone et al. (1990), Takaoka et al. (1990) 등이 어류나 수 동물에 대한 유인물질로서 수 용 성 저 분 자 물 질 인 아 미 노 산 , 이 노 신 , inosine monophosphate (IMP), adenosine diphosphate (ADP), dimethyl propiothetin (DMPT), 글리신, 베타인 등의 역할을 규명한 바 있으며, 갑각류에 대한 유인물질에 대하여서 는 Carr and Thompson (1983), Carr and Derby (1986), Zimmer- Faust (1989) 등의 연구가 있었으며, 인공 미끼의 개 발 에 관 한 연 구 로 는 Miyazaki et al. (1967), Beukemaj (1970), Kobayashi (1975), Yamaguchi et al. (1983), Lϕkkeborg (1991), Kawamura et al. (1995), Youm (1998), Fuwa et al. (2000), Januma (2001), Januma et al. (2003), Watanabe and Honda (2005), An and Arimoto (2007), Archdale et al. (2008), Chang et al. (2008) 등의 연구가 계속되고 있다. 통발용 미 끼의 유인물질에 대한 이화학적 특성에 관해서는 붕장 어 통발용 미끼에 대한 Youm (1990a; 1990b)의 연구가 있 으나, 꽃게 통발용 미끼에 대한 유인물질의 이화학적 특 성에 관해 분석한 연구는 거의 이루어지지 않았다.
따라서, 이 연구에서는 꽃게 통발용 인공 미끼 개발에 있어서 미끼의 유인효과에 영향을 미치는 성분의 분석 을 위하여 천연미끼로 사용되고 있는 소재 중 가장 보편 적이고 효과적인 고등어와 꽃게 통발용 미끼의 대체 소 재로써의 이용 가능성이 높은 것으로 조사된 다랑어 부 산물인 다랑어 내장을 대상으로 각각 유인활성물질을 분획하여 그 성분의 이화학적 특성을 조사하였다.
재료 및 방법
유인활성물질의 분획
고등어 육과 다랑어 내장에 함유된 꽃게의 유인활성 물질을 조사하기 위해 시료인 고등어 60g과와 다랑어 내장 60g을 각각 용매의 극성에 따라 분획하였다. 즉, 고 등어 육과 다랑어 내장에 80% 메탄올을 각각 10배 (W/V) 첨가하여 균질기로 균질한 후 80°C에서 3시간 추 출하여 원심분리 (5,000g×20분)하였다. 상층액을 감압 농축하여 메탄올을 제거한 후 순차적으로 극성도에 따 라 n-hexane, chloroform, ethyl acetate, n-butanol 및 water 층으로 분획한 후 농축·건조하여 수율을 측정하였다. 유인효과 실험을 위해서는 고등어 중간 토막의 내부 육 부위를 제거한 후 용매 분획물 혼합 마쇄육 (고등어 마 쇄육:글루텐:용매 극성 분획물=400:10:1을 food mixer 로 혼합한 육)을 고등어 내부에 다시 채워 넣어 꽃게 어 획 효과를 비교·분석하였다.
성분의 특성 조사
일반 성분
일반 성분은 AOAC법 (AOAC, 1990)에 준하여 수분은 105°C 상압건조법, 조회분은 550°C 건식회화법, 조단백 질은 Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet법으로 정량하였으며, 탄수화물은 {100–(수분+회분+조단백질+조지방)} (%)으로 계산하였다 (KFDA, 2008).
아미노산성 질소 (NH2-N)
Formol 적정법 (KFDA, 2008)에 따라 시료 용액 20ml 에 증류수 80ml을 가한 다음 0.1N NaOH를 가하여 pH를 8.4로 조정한 후 중성 포르말린 용액 20ml을 가하고 다 시 0.1N NaOH 용액으로 pH 8.4가 될 때 까지 적정하여 소비된 0.1N NaOHml수로 아미노산성 질소 함량을 계 산하였다.
과산화물가 (POV)
시료 1.0g을 정확히 200ml 공정 플라스크에 평취한 다 음 chloroform 10ml를 가하여 녹인다. 여기에 빙초산 15ml를 가하여 혼합하고, 다시 KI 포화용액 1ml를 가한 다음 마개를 하고, 1분간 진탕한 다음 5분간 암실 (暗室) 에서 방치한다. 여기에 물 75ml를 가하고 마개를 한 다 음 진 탕 하 여 전 분 용 액 을 지 시 약 으 로 하 여 0.01N Na2S2O3 용액으로 적정하여 POV 값을 구하였다.
산가 (acid value)
시료 2–3g을 정확히 100ml 삼각 플라스크에 취한 다 음, ether-ethanol 혼합 용액 20–40ml를 가하여 녹인다. 여기에 1% phenolphthalein 용액 2–3방울을 가하고, 0.1N KOH ethanol 용액으로 미홍색 상태로 30초간 계속 될 때까지 적정하여 산가를 구하였다.
휘발성 염기질소 (VBN)
Conway unit를 이용한 micro diffusion method로 측정하 였다. 즉, 시료 5g을 정평하여 4% trichroloacetic acid 20ml 와 혼합하여 30분간 방치한 다음 단백질을 침전시키고, 여과하여 1ml를 Conway unit 외실에 첨가하고 내실에 N/150-HCl 1ml와 포화 K2CO3 1ml를 첨가한 후 37°C에 서 90분간 방치한 다음 N/70 Ba (OH)2로 적정하여 VBN 양을 계산하였다.
유리 아미노산
유리 아미노산은 시료 20ml를 95% 에탄올 80ml와 혼 합하여 균질화한 다음 다시 25%의 TCA 용액을 가하여 단백질을 침전시킨 후 3,000g에서 20분간 원심분리하여 얻은 상층액을 일정량을 취하여 각각 AccQ-Tag 유도체 를 만든 후 Table 1과 같은 조건으로 분석하였다.
핵산 관련물질
분석용 시료의 조제는 5g을 0.6N HClO4 용액 50ml와 혼합하여 균질화한 다음 여과하여 시험관에 여과액 5ml 와 인산완충용액 (pH 7.6) 5ml를 혼합하고, 상징액을 취 하여 membrane filtration (0.2µm)한 후 HPLC를 이용하여 분석하였다. HPLC의 분석 조건은 Table 2와 같다.
비휘발성 지방산
Bligh & Dyer법에 따라 추출한 지질 일정량 (0.2– 0.3g)을 환저 플라스크에 정확히 취하여 벤젠 3ml과 0.5N NaOH/MeOH 혼합 용매 7.5ml을 가하여 환류 냉각 기를 연결하고, 120°C에서 30분간 비누화시킨 후 14% 의 BF3-Methanol 7.5ml를 가하고, 다시 120°C에서 30분 간 가열하여 지방산 methylester를 조제하였다. 지방산 의 분석 조건은 Table 3과 같다.
유인활성 분획물의 유인효과 조사
유인활성 분획물의 유인효과 조사는 2010년 6월 7일 부터 11일까지 전북 부안군 소재 서해수산연구소 부안 시험포의 대형 콘크리트 원형수조 (ϕ64,000× H10,600 mm)에서 Chang et al. (2008)의 대체 미끼의 선호도 수조 실험과 같은 방법으로 고등어와 다랑어 내장 시료 각각 60g에서 추출한 핵산, 클로로포름, 부탄올 및 물 분획물 을 글루텐으로 반죽한 4종류의 미끼를 사용하여 각각의 분획물에 대하여 각각 10회씩 반복하여 침지 6시간 동 안의 평균 누적 입롱미수를 조사하였다. 조사 결과는 분 산분석 (ANOVA)을 실시하여 검증하였다.
수조실험에 사용된 꽃게는 무게 155–268g, 갑장 67– 85mm, 갑폭 145–176mm였으며, 수온은 22–24°C였다. 매 실험 시 사용한 꽃게는 10마리씩 투입하였다.
결과 및 고찰
시료의 이화학적 조성
고등어
꽃게 통발용 천연미끼 중 가장 유인효과가 가장 좋은 고등어 (Chang et al., 2007)의 일반 성분은 Table 4에 나 타낸 바와 같다.
고등어의 일반 성분은 단백질, 지방, 회분, 탄수화물 의 순으로 함량이 높았으며, 특히 지방의 함량이 31.6% 로 비교적 높았다. 지방의 산패 정도를 나타내는 산가와 과산화물가의 값은 각각 13.9와 344.5 meq/kg으로 산패 가 상당히 진행되었으나 휘발성 염기질소 (VBN) 값은 47.5 mg/100g으로 미끼용 시료로는 신선도가 비교적 우 수함을 알 수 있다.
핵산 관련물질은 Table. 5에 나타낸 바와 같이 ATP, ADP, AMP는 모두 분해되어 검출되지 않았으나 IMP는 115.1 mg%, 이노신 (HxR)은 67.7 mg%, 하이포크산틴 (Hx)은 53.3 mg%이 검출되었다. IMP가 검출되고 있는 점으로 미루어 볼 때, 실험에 사용한 고등어의 신선도가 미끼의 유인효과 조사에 관한 실험에 적합한 것으로 판 단되었다.
고등어 시료의 지방산 조성은 Table 6와 같다. 포화 지 방산이 23.2%, 1가 불포화 지방산이 36.3%, 다가 불포화 지방산이 34.2%로써 불포화 지방산이 전체 지방산의 2/3 이상을 차지하였고 특히 C 20:5 (EPA)와 C 22:6 (DHA)의 함량이 각각 11.4%, 14.1%로 높음을 알 수 있 다. 일반적으로 다가 불포화 지방산은 공기 중에 노출되 면 포화지방산에 비해 산패가 빨리 진행되는 점을 고려 할 때, 실험에 사용한 냉동 고등어 시료의 산가와 과산 화물가가 높은 것은 냉동 보관 중에도 적절히 포장되지 않아 냉동 보관 중 건조에 의한 산패가 발생한 것으로 판단된다.
고등어의 유리 아미노산 조성은 Table 7에 나타낸 바 와 같이 히스티딘 (His)이 587.3 mg%, 타우린 (Tau)이 216.1 mg/100g로 높았다. 그 외 페닐알라닌 (Phe), 시스 틴 (Csy), 라이신 (Lys), 알르기닌 (Arg), 알라닌 (Ala)의 순으로 많이 함유되어 있었다. 특히, 히스티딘은 고등어 속 (屬) 어류인 고등어, 다랑어 등에 많이 분포되어 있는 아미노산으로써, 히스티딘은 미생물의 효소의 작용에 의해 히스타민으로 변화되어 고등어류에 의한 알레르 기 원인 물질이되나, 어류의 먹이 섭취 자극물질로도 보 고되고 있다 (Kim et al., 2011).
다랑어 내장
천연 미끼의 대체 소재로써 이용 가능성이 높은 다랑 어 내장 (Chang et al., 2008)의 일반 성분 및 미량 성분은 Table 8에 나타낸 바와 같다.
다랑어 내장의 일반 성분은 건물 기준으로 단백질 73.1%, 지방 20.2%, 회분 6.7%로써 고등어에 비해 단백 질의 함량이 높고, 지방의 함량은 낮으며, 회분의 함량 은 약간 높았다.
핵산 관련물질은 Table 9에 나타낸 바와 같이 ATP, ADP, AMP는 소실되어 검출이 되지 않았고, IMP 73.2 mg/100g, 이노신 (HxR) 28.1 mg/100g, 하이포크산틴 (Hx) 168.7 mg/100g이 검출되었다. 즉, 다랑어는 냉동 상태로 보관되어 통조림 공장에 반입이 되는데, 통조림 제조 중 부산물로 얻어 지는 다랑어 내장은 통조림 제조 공정 중 해동 과정에서 대부분의 ATP, ADP, AMP가 분해된 것 으로 판단된다. 그러나, IMP의 함량이 73.2 mg/100g 정 도 함유되어 있는 것으로 미루어 볼 때, 선도는 비교적 양호한 것으로 판단된다.
다랑어 내장의 지방산의 함량은 Table 10에 나타낸 바 와 같이 포화 지방산인 16:0과 고도불포화 지방산인 22:6 2종의 지방산이 50%를 넘게 차지하였다. 즉, 포화 지방 산이 48.4%, 1가 지방산이 24.0%, 다가 지방산이 27.6% 로써 고등어에 비해 포화 지방산 함량이 높고, 지질 함량 도 낮아 고등어 비해서는 산패 발생 가능성이 낮은 것으 로 나타났다. 따라서, 통조림 제조용 냉동 다랑어 중 부 산물로 얻어지는 다랑어 내장을 수거하여 보관 및 이송 할 때, 변질을 최소화할 수 있는 방법을 강구하면 좋은 선도 (鮮度)의 인공 미끼용 재료를 확보할 수 있을 것으 로 생각된다. 또한, 경제성 있는 꽃게 통발용 인공 미끼 의 개발을 위해서는 유인효과의 지속성을 강화할 수 있 는 방법에 관한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
다랑어 내장의 유리 아미노산 조성은 Table 11에 나타 낸 바와 같이 글루타민산 (Gru), 루이신 (Leu), 아스파틱 산 (Asp), 알라닌 (Ala), 아르기닌 (Arg) 등이 많이 함유되 어 있었다. 즉, 고등어와 달리 히스티딘 (His)의 함량은 매우 낮았는데, 다랑어는 고등어와 유사한 종이지만 다 랑어 내장의 유리 아미노산 조성은 매우 차이가 났다.
유인활성물질의 분획 및 분석
고등어
고등어 중간 토막의 내부 육 부위를 제거한 후 용매 분 획물 혼합 마쇄육을 고등어 내부에 다시 채워 넣어 꽃게 어획 효과를 비교한 결과는 Fig. 1과 같다.
각 용매의 수율은 물>핵산>부탄올>클로로포름> 순으로 높았고, 꽃게의 유인효과는 물>부탄올>클로 로포름>핵산의 순으로 높았다 (P<0.05). 즉, 극성도가 높을수록 유인효과가 높은 것으로 나타났는데, 핵산과 클로로포름 분획물에 비해 물 분획물이 월등히 높았다. 이는 대부분의 어류의 경우와 동일하게 꽃게의 경우에 도 아미노산 등의 극성 물질이 지질 등의 비극성 물질에 비해 꽃게의 유인효과가 높음을 알 수 있다. 따라서, 유 인효과와 수율을 함께 고려할 때, 꽃게의 유인효과는 물 분획물이 가장 효과적인 것을 알 수 있다.
한편, 일반적인 생선 비린내가 어획에 미치는 영향을 조사하기 위하여 고등어 시료에 묽은 알칼리 용액을 가 하여 염기성 아민 성분의 휘발성을 증가시켰으나, 유인 효과의 차이는 없는 것으로 나타났다. 이것은 꽃게가 사 람과는 다른 인식 기작 (mechanism)을 갖고 있기 때문으 로 생각된다.
유인효과가 우수한 고등어 물 분획물의 화학적 성분 에 대하여 조사한 결과는 Table 12와 같다. 고등어 물 분 획물의 화학적 조성은 원 시료인 고등어에 비해 아미노 산성 질소는 5.5배, 휘발성 염기 질소는 3.8배 증가하였 고, 핵산 관련물질은 IMP는 26.2배, 이노신 (HxR)은 30.2 배, 하이포크산틴 (Hx)은 7.2배 증가하였다. 즉, 물 분획 물은 극성도가 높아 아미노산, 휘발성 염기, 핵산 관련 물질이 다량 함유되어 있으므로, 이들이 꽃게의 중요한 유인물질로 추정된다.
한편, 고등어 물 분획물의 유리 아미노산 조성은 Table 13에 나타낸 바와 같다. 고등어 물 분획물의 유리 아미노산 조성은 고등어 원 시료의 유리 아미노산 조성 과 유사한 경향을 나타내었다. 즉, 히스티딘 (His), 타우 린 (Tau), 시스틴 (Cys), 글루타민산 (Glu), 아르기닌 (Arg), 알라닌 (Ala) 등이 많이 함유되어 있 다. 그러나, 유리 아미노산의 함량은 고등어에 비해 거의 10배 정도 농축되어 있는 것으로 나타났다.
다랑어 내장
대체 미끼의 소재로서 이용 가능성이 높은 다랑어 내 장에서 추출한 유인활성물질의 각 분획물을 글루텐 반 죽시 일정 농도 첨가하여 유인효과를 비교·분석한 결 과는 Fig. 2와 같다.
다랑어 내장의 유인활성물질의 각 분획물에 대한 평균 입롱미수는 물>부탄올>클로로포름>핵산의 순으로 많았다 (P<0.05). 즉, 극성도가 높을수록 유인효과가 높 았는데, 이는 대부분의 어류의 유인효과와 동일하게 아 미노산, 핵산 관련물질 등의 극성 물질이 중성 지질의 비 극성 물질에 비하여 유인효과가 큰 것으로 판단되었다.
활성이 우수한 다랑어 내장 물 분획물의 화학적 조성 을 분석한 결과는 Table 14와 같다.
다랑어 내장 물 분획물의 화학적 조성은 아미노산성 질소는 5.04%, 휘발성 염기질소는 630.47 mg/100g로써 고등어 물 분획물에 비해 각각 3.1배, 3.5배 정도 함량이 높아 수용성 물질의 함량이 높음을 알 수 있었다. 핵산 관 련 물 질 은 IMP는 338.3 mg/100g, 이 노 신 은 180.0 mg/100g, 하이포크산틴은 306.9 mg/100g로써 원 시료인 다랑어 내장에 비하여 증가되었음을 알 수 있다. 즉, 물 분획물은 극성도가 높은 분획물인 아미노산, 휘발성 염 기질소, 핵산 관련물질이 다량 함유되어 있으므로, 이들 이 중요한 꽃게의 유인물질 성분일 것으로 추정된다.
다랑어 내장 물 분획물의 유리 아미노산의 함량은 조 사한 결과는 Table 15에 나타낸 바와 같다.
다랑어 내장 물 분획물의 아미노산 조성은 아르기닌 (Arg), 글루타민산 (Glu), 아스파틱산 (Asp), 알라닌 (Ala), 발린 (Val)의 함량이 높았으며, 다랑어에 비해 전체 유리 아미노산은 3.5배 정도 농축되어 있는 것으로 나타났다.
결 론
꽃게 통발용 인공 미끼의 개발에 있어서 미끼의 유인 효과에 영향을 미치는 성분을 분석을 위하여 천연 미끼 로 사용되고 있는 소재 중 가장 보편적이고 효과적인 고 등어와 꽃게 통발용 미끼의 대체 소재로서의 이용 가능 성이 높은 것으로 조사된 다랑어 부산물을 대상으로 각 각 유인활성물질을 분획하여 그 성분의 이화학적 특성 을 조사하였다.
꽃게 통발용 천연 미끼로 사용되고 있는 고등어의 일 반 성분은 단백질, 지방, 회분, 탄수화물의 순으로 함량 이 높았으며, 특히 지방의 함량이 비교적 높았다. 다랑 어 내장의 일반 성분은 고등어에 비해 단백질의 함량이 높고, 지방의 함량은 낮으며, 회분의 함량은 약간 높았 다. 다랑어는 냉동 상태로 보관되어 통조림 공장에 반입 이 되는데, 통조림 제조 중 부산물로 얻어지는 다랑어 내장은 고등어와 달리 히스티딘의 함량은 낮았는데, 다 랑어는 고등어와 유사한 종이지만 내장의 유리 아미노 산의 조성은 매우 차이가 났다. 다랑어 내장의 지방산의 함량은 고등어에 비해 포화 지방산이 낮고, 지방 함량도 낮아 고등어에 비해 산패 발생 가능성이 낮은 것으로 나 타났다.
고등어 분쇄 시료에 각 용매 분획물을 첨가한 후, 각 각 꽃게의 유인효과를 비교한 결과에 의하면 물>부탄 올>클로로포름>핵산의 순으로 유인효과가 높았다. 즉, 물 분획물 에는 유리 아미노산, 휘발성 염기질소, 핵 산 관련물질이 다량 함유되어 있으므로, 이들이 꽃게의 중요한 유인물질 성분일 것으로 추정되었다. 다랑어 내 장의 유인활성물질의 용매 분획물에 대한 평균 입롱미 수도 고등어와 같이 물>부탄올>클로로포름>핵산의 순으로 많았다. 즉, 극성도가 높을수록 유인효과가 높았 는데, 이는 대부분의 어류의 유인효과와 동일하게 아미 노산, 핵산 관련물질 등의 극성 물질이 중성 지질의 비 극성 물질에 비하여 유인효과가 큰 것으로 나타났다.
