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ISSN : 1225-4517(Print)
ISSN : 2287-3503(Online)
Journal of Environmental Science International Vol.23 No.1 pp.47-52
DOI : https://doi.org/10.5322/JESI.2014.23.1.47

Fatty Acid Compositions, Mineral and Vitamin Contents of the Antarctic Krill (Euphausia superba)

Han-Soo Kim, Min-A Kim, Yishan Duan, Seong-Ho Jang1)*, Dong-Soo Kang2), Won-Ki Lee3), Chun-Sik Lee4), Jae-Young Ryu5)
Department of Food Science & Technology, Pusan National University, Miryang 627-706, Korea
1)Department of Bioenviromental Energy, Pusan National University, Miryang 627-706, Korea
2)Division of Food Technology & Nutrition, Chonnam National University, Yeosu 550-749, Korea
3)Department of Polymer Engineering, Pukyung National University, Busan 608-739, Korea
4)Department of Env. Eng. Gyeongnam National University of science and Technology ,Gyeongnam 660-758, Korea
5)Division for Industrial & Environmental Research, Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), Jeollabuk-do 580-185, Korea
Corresponding author : Seong-Ho Jang, Department of Bioenviromental Energy, Pusan National University, Miryang 627-706, Korea Phone: +82-55-350-5435 E-mail: jangsh@pusan.ac.kr
April 19, 2013 May 28, 2013 June 19, 2013

Abstract

Antarctic krill (Euphausia superba) is typical of a enormous biomass of marine zooplankton that could provide good nutrition in human body. This study was conducted to identify the nutrition of krill, a live in Antarctic Ocean. The analysis result of fatty acids of krill meal was as follow. The compositions of fatty acid were saturated fatty (SFA) acid 41.41%, monounsaturated fatty acid (MUFA) 21.69%, polyunsaturated fatty acid (PUFA) 36.89%, and p/s ratio was 0.89. The major fatty acids in all parts were eicosapentaenoic acid (EPA, 21.54%), palmitic acid (27.51%), oleic acid (13.35%) and docosahexaenoic acid (DHA, 12.42%). Especially, EPA and DHA were occupied 33.96% of polyunsaturated fatty acid. The mineral contents of krill meal were calcium 24477.21 mg kg-1, sodium 14728.69 mg kg-1, magnesium 6973.49 mg kg-1, potassium 3981.67 mg kg-1, iron 395.33 mg kg-1 and manganese 5.74 mg kg-1. The contents of major vitamin were retinol 86717.37 μg RE, β-carotene 44.87 μg RE, tocopherol 2.60 mg, pantothenic acid 1.61 mg, indicating that krill meal contains large amount of retinol and β-carotene.


남극해 크릴 새우의 지방산조성과 무기질 및 비타민함량

김 한수, 김 민아, Duan Yishan, 장 성호1)*, 강 동수2), 이 원기3), 이 춘식4), 류 재용5)
부산대학교 식품공학과
1)부산대학교 바이오환경에너지학과
2)전남대학교 식품공학․영양학부
3)부경대학교 고분자공학과
4)경남과학기술대학교 환경공학과
5)한국원자력연구원 공업환경연구부

    1.서 론1

    크릴새우(Antarctic krill; Euphausia superba Dana) 는 남극해 일대에서 식물성 플랑크톤을 주 먹이로 하 는 동물성 플랑크톤으로 난바다곤쟁이과에 속하며 미 래 식량자원으로 사용할 수 있는 가능성이 높아 그 가 치가 매우 큰 해양 바이오매스 중 하나이다(Kim과 Kim, 1995). 또한 양질의 단백질원으로 영양학적으로 도 가치가 매우 높고 매년 어획할 수 있는 양 또한 방 대하여 식품으로의 활용 방안에 대해 관심이 높아지 고 있으나 체내에 축적되어 있는 불소 성분과 어획 후 단시간내에 냉동 및 가공 처리 하지 않으면 쉽게 변하 게 되는 이유 등으로 식품으로 이용되고 있지 않은 실 정이다(Chen과 Jaczynski, 2007, Kim 등, 2004). 한편, krill의 운송 비용 및 수송 단가 절감을 통해 식품 산업 에 이용되기 위한 기술 개발로 고액분리기만 사용하 였을 때보다 날분쇄기와 같이 사용 하였을 때 크릴의 고액분리효율이 14.2% 증가 하여 날분쇄 후 고액 분 리 하는 것이 크릴의 생산에 효율적이라고 보고 되어 있으며(Oh 등, 2011), 급성기 반응 중인 육계 병아리 에 있어서 크릴 밀 사료의 급여가 사료 효율 및 체중 증가량은 감소시켰으며 병아리의 생산성, 간장과 비 장의 중량 및 Mn-SOD와 Cu/Zn-SOD의 활성은 증가 시켰다고 보고된 바 있다(Koh 등, 2004). 또한, 크릴 에서 키틴과 키토산을 추출한 후 특성을 분석한 결과, 크릴의 키토산은 표준품보다 탈아세틸화도 및 점도가 낮게 나타났고 알칼리 용액의 농도 및 반응 온도가 일 정한 조건일 때 반응시간과 탈아세틸화도는 음의 상 관 관계를 보였다고 보고된 바 있으며(Kim 등, 2000), 크릴을 원료로 하여 페이스트 가공 조건 등을 검토한 후 만들어진 크릴 페이스트의 특성을 분석한 결과 유 해중금속 함량은 안전한 수준이었고 taurine과 EPA (eicosapentaenoic acid) 등의 함량은 높았다는 보고 도 있다(Lee 등, 1985). 따라서 본 연구는 크릴의 바 이오헬스 기능성 식품으로의 활용 가능성을 검토하 기 위하여 지방산 조성, 무기질 및 비타민 함량을 분 석하였다.

    2.재료 및 방법

    2.1.실험재료

    동결건조시킨 후 처리한 krill meal을 국립수산과학 원으로부터 제공받아 본 실험의 재료로 사용하였다.

    2.2.분석시약

    실험에 사용된 시약은 Merk사(Germany), Junsei 화학(Japan)의 일급 이상의 시약을 사용하였고 지방 산 조성 분석의 표준지방산 methyl ester mixture는 Sigma사(U.S.A) 제품 등을 사용하였다.

    2.3지방산 조성 분석

    Krill meal의 지방산 조성 분석은 Bligh과 Dyer (1959)의 방법에 의해 측정하였다. 즉, 시료의 지질성 분을 CHCl3-MeOH로 추출하고 추출된 지방은 AOAC 방법에 의해 methyl ester화 하였다. 지방산 시 료는 omegawax capillary column (30 m × 0.32 mm, 0.25 μm, Max Usable Temp. 280°C)을 장착한 gas chromatography (Simadzu GC-17A, Japan)로 분석하 였다. carrier gas는 He을 사용하였으며 injector와 dectector (FID) 온도는 250°C로 설정하였고, oven 온 도는 180°C에서 230°C까지 3°C/min 증가시켰다. 각 지방산은 동일 조건에서 표준지방산 methyl ester mixture와 retention time을 비교하여 동정하였으며 조성은 각 peak의 면적을 상대적인 백분율로 나타내 었고 분석 조건은 Table 1과 같다.

    2.4무기질 분석

    Krill meal의 칼슘(Ca), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 나 트륨(Na), 철(Fe), 망간(Mn)은 Yon 등(2003)의 방법 을 약간 수정하여 ICP (Perkin-Elmer, model 4300 DV, USA)로 분석하였다. 즉, 시료를 회분 도가니에 넣어 예비 회화를 시킨 후 회화로에서 550°C로 5시간 동안 가열한 후 냉각하였다. 회분은 낮은 온도의 hot plate에서 6 mol HCl 2 mL로 천천히 용해시킨 후 증 발시켰고 다시 같은 조건으로 재용해 시킨 후 1 mol HCl 50 mL로 정용하였다. 시료는 0.45 μm filter membrane로 여과한 후 분석하였으며 무기질 농도는 mg kg-1 sample로 표현하였다.

    2.5비타민 분석

    Krill meal의 β-carotene, retinol, thiamin (vitamin B1), riboflavin (B2), pantothenic acid (B5), pyridoxine (B6), calciferol (vitamin D), tocopherol (vitamin E) 은 식품공전법의 시험방법(Korea Food and Drug Association, 2005)을 기준으로 하여 분석하였다.

    2.6통계처리

    모든 분석은 3회 반복 실시하였으며 측정한 분석치 를 평균값과 표준편차로 계산하여 나타내었다.

    3결과 및 고찰

    3.1지질 구성 지방산 조성

    Kill meal의 지질 구성 총 지방산의 조성은 Table 2 와 Fig. 1에 나타내었다. 포화지방산은 총 지방산 중 41.41%의 비율로 가장 높게 나타났으며 단불포화지 방산은 21.69%로 가장 낮은 함유 비율을 보였고 다불 포화지방산은 총 지방산 중에서 36.89%로 두 번째로 높은 함유 비율을 보였다. 지방산의 p/s비는 0.89로 나 타났다. 포화지방산 중에서는 palmitic acid가 27.51% 로 가장 높은 함량을 나타내었고 단불포화지방산 중 에서는 oleic acid가 13.35%로 가장 높게 나타났다. 또 한, 다불포화지방산 중에서는 EPA (eicosapentaenoic acid)가 21.54%, DHA (docosahexaenoic acid)가 12.42%로 가장 높게 나타났다. 특히, ω-3계인 EPA와 DHA는 지질 구성 총 지방산 중 33.96%의 높은 함량 을 보여 krill meal의 지질 구성 총 지방산 대부분을 차 지하는 것으로 나타났다. Kang 등(2003)은 지방산의 p/s비 보다 n-3계 지방산, 특히 EPA 및 DHA의 특성 에 따라 흰쥐의 혈청지질농도, 효소활성 등이 영향을 받으므로 식품을 섭취할 때 각 지방산의 특성을 고려 해야 한다고 권고하였다. 한편, Pierce 등(1969)에 의 하면 krill의 지방산 중 포화지방산 중에서 palmitic acid가 24.4%로, 단불포화지방산 중에서는 oleic acid 가 15.2%로 가장 높게 나타났으며 다불포화지방산 중 에서는 EPA가 25.3%, DHA가 14.6%로 가장 높게 나 타나 본 실험결과와 유사한 경향을 보였으나 palmitic acid가 EPA보다 낮은 함량을 보여 다소 차이를 보였 다. 이는 실험 방법, 시료의 차이 등에서 기인한 것으 로 사료된다. 한편, 높은 함량의 EPA와 DHA의 급여 는 흰쥐의 골밀도를 증가시켜 골격 형성에 도움이 되 며(Yoon, 2012), EPA, DHA의 섭취는 고콜레스테롤 혈증 개선에 효과가 있을 것이라고 보고된 바 있다 (Jones 등 2007). 또한, ω-3계 지방산은 항염증 효과, 고지혈증, 제2형 당뇨 등의 개선에 중요한 인자라고 알려져 있으며(Micallef과 Garga, 2009), 동맥경화 질 환에 예방 효과가 있을 것이라고 보고되어져 있다(Jun 등, 2011). 따라서, 본 실험 결과 krill meal의 지질 구 성 총 지방산 조성은 ω-3계의 EPA와 DHA의 함유 비 율이 높은 것으로 나타났다.

    3.2무기질 함량

    ICP로 분석한 krill meal의 무기질 함량의 결과는 Table 3과 같다. 칼슘이 24477.21 mg kg-1로 가장 많 은 함량을 나타냈으며 나트륨 14728.69 mg kg-1, 마그 네슘 6973.49 mg kg-1, 칼륨 3981.67 mg kg-1, 철 395.33 mg kg-1 순으로 높게 나타났으며 망간이 5.74 mg kg-1으로 가장 적은 함량을 나타냈다. 한편, Kim 등(2004)은 krill meal의 무기질 중 나트륨이 2.85%로 가장 높게 나타났으며 다음으로 칼륨, 칼슘, 인, 마그 네슘 순으로 높게 나타났으며, Chen 등(2009)에 의하 면 krill의 무기질 함량은 인이 100 g당 1415.17 mg으 로 가장 높게 나타났고 칼슘이 1334.70 mg로 두 번째 로 많은 함량을 나타내었으며 그 다음으로 마그네슘, 철 순으로 높게 나타나 본 실험 결과와 다소 차이가 있 는 것으로 나타났으나 이는 실험 방법에 따른 시료의 처리 및 차이에 의한 것으로 사료된다.

    3.3비타민 함량

    Krill meal의 비타민 함량은 Table 4와 같다. Retinol 이 86717.37 μg RE로 가장 높은 함량을 나타내었으며 β-carotene이 44.87 μg RE로 두 번째로 많은 함량을 보였고 다음으로 tocopherol이 2.60 mg, pantothenic acid가 1.61 mg으로 나타났다. 그 외 riboflavin, thiamin, pyridoxine, calciferol도 미량 검출되었다. β -carotene은 vitamin A의 전구체로 프로비타민A 라고 도 불리며 항산화, 망막기능 유지, 암 및 심혈관계 질 환의 위험 감소 등의 다양한 기능을 가지고 있어 화장 품, 식품, 의약품 등에 사용되는 생리활성물질 중의 하 나이다(Go 등, 1999; Jo 등, 2009; Liebler과 McClure, 1996; Terao, 1989). 또한, 대장균으로부터 추출한 β -carotene이 주름 개선 효과가 있으며(Jo 등, 2008), 카 드뮴으로 산화스트레스를 일으킨 쥐에 β-carotene의 급여가 뇌와 고환에 유의적으로 산화스트레스를 감소 시켜 항산화 효과가 있을 것이라고 보고되어져 있다 (El-Missiry과 Shalaby, 2000). 따라서 krill meal의 비 타민 함량은 Retinol과 β-carotene의 함유 비율이 높 은 것으로 나타났다.

    4.결 론

    남극해 일대에 대량으로 분포하는 krill의 미래 식 량 자원 및 대체자원으로의 이용 가능성을 검토하기 위해 krill meal의 지질 구성 지방산 조성, 무기질 함량 및 비타민 함량을 분석한 결과는 다음과 같다. Kill meal의 지질 구성 총 지방산의 조성은 포화지방산이 41.41%, 단불포화지방산이 21.69%, 다불포화지방산 은 36.89%의 비율을 보였으며 p/s ratio는 0.89로 나타 났다. 포화지방산 중에서는 palmitic acid가 27.51%, 단불포화지방산 중에서는 oleic acid가 13.35%, 다불 포화지방산 중에서는 EPA 및 DHA가 각각 21.54%, 12.42% 비율로 높은 함량을 보여 지방산 조성의 대부 분을 차지하였다. 무기질 함량은 칼슘이 24477.21 mg kg-1로 가장 높은 함량을 나타냈으며 다음으로 나트륨, 마그네슘, 칼륨, 철 순으로 조성되어 있었으며 망간은 5.74 mg kg-1으로 적은 함량을 나타냈다. Krill meal의 비타민 함량은 retinol이 86717.37 μg RE로 가장 높은 함유 비율을 보였다. 또한 β-carotene도 44.87 μg RE 의 함유 비율을 보여 두 번째로 많은 함량을 보였고 tocopherol, pantothenic acid, riboflavin, thiamin, pyridoxine, calciferol 순으로 함유되어 있었으며 이중 retinol과 β-carotene이 krill meal의 비타민 성분 중 대 부분을 차지하는 것으로 본 실험 결과 나타났다.

    Figure

    JESI-23-47_F1.gif

    Fatty acid contents of antarctic krill.

    *Mean±SD (n=3).

    Table

    Gas chromatography operating conditions for fatty acid analysis

    Fatty acid compositions of antarctic krill

    *Mean±SD (n=3).

    Mineral contents of antarctic krill

    *Mean±SD (n=3).

    Vitamin contents of antarctic krill

    *µg RE means micrograms of retinol equivalents.**Mean±SD (n=3).

    Reference

    1. Bligh E. G , Dyer W. J (1959) A rapid method of total lipid extraction and purification , Can. J. Biochem. Physiol, Vol.37; pp.911-917
    2. Chen Y. C , Jaczynski J (2007) Gelation of protein recovered from whole antarctic krill (Euphausia superba) by isoelectric solubilization/precipitation as affected by functional additives , J. Agric. Food Chem, Vol.55; pp.1814-1822
    3. Chen Y.C , Tou J.C , Jaczynski J (2009) Amino acid and mineral composition of protein and other components and their recovery yields from whole antarctic krill (Euphausia superba) using isoelectric solubilization/precipitation , J. Food Science, Vol.74 (2) ; pp.31-39
    4. El-Missiry M. A , Shalaby F (2000) Role of β-carotene in ameliorating the cadmium-induced oxidative stress in rat brain and testis , J. Biochem. Molecular Toxicology5, Vol.14; pp.238-243
    5. Go K. M , Koo J. S , Kim Y. I , Yang J. H (1999) Preparation and stablility of sodium alginate beads containing β-carotene , J. Kor. Pharm. Sci4, Vol.29; pp.323-327
    6. Jo J. S , Ku B. M , Kang S. S , Lee J. S , Kim Y. G , Lee H , Kim S. B , Kim S. W , Kim C. J , Chung I. Y (2008) Anti-wrinkle activity of β-carotene extracted & purified from recombinant Escherichia coli , Kor. J. Biotechnol. Bioeng6, Vol.23; pp.513-518
    7. Jo J. S , Nguyen D. Q. A , Yoon J. K , Kim Y. N , Kim Y. G , Kim S. B , Seo Y. G , Lee B. H , Kang M. K , Kim C. J (2009) Extraction & Purification of β-carotene from recombinant Escherichia coli , Kor. J. Microbiol. Biotechnol3, Vol.37; pp.231-237
    8. Jones P. JH , Demonty I , Chan Y. M , Herzog Y , Pelled D (2007) Fish-oil esters of plant sterols differ from vegetable-oil sterol esters in triglycerides lowering, carotenoid bioavailability and impact on plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) concentrations in hypercholesterolemic subjects , Lipids in Health and Disease28, Vol.6; pp.1-9
    9. Jun H. J , Ko J. H , Jung H. S , Yoon C. S , Kim T. K , Kwon M. J , Lee S. H , Suk J. H , Kim M. K , Kim D. K , Park J. H (2011) Effect of omega-3 fatty acids on low density lipoprotein subfraction, adiponectin and apolipoprotein B in type 2 diabetic patients , Endocrinol Metab3, Vol.26; pp.218-224
    10. Kang M. J , Lee E. K , Lee S. S (2003) Effects of p/s ratio of fatty acids and antioxidants supplement on serum lipids levels and hepatic antioxidant enzyme activities in rats , Kor. J. Nutr3, Vol.36; pp.245-254
    11. Kim D.S , Do J.R , Park I.S , Rhee S.K (2000) Study on the manufacturing of chitosan using krill (Euphausia superba Dana) and quality characteristics , J. Kor. Soc. Agric. Chem. Biotechnol, Vol.43 (4) ; pp.309-313
    12. Kim J. D , Chang J. I , Yoo M. I , Chung H. W , Kwon C. H , Oh D. S , Kim C. H (2004) Effect of krill meal as a feed additive in laying hen diets , Kor. J. Intl. Agri1, Vol.16; pp.110-116
    13. Kim S. A , Kim D. Y (1995) Status and prospect of antarctic krill fisheries , Ocean Policy Research2, Vol.10; pp.419-444
    14. Koh T. S , Im J. T , Park I K , Kim J. H (2004) Effect of dietary krill meal on the performance of broiler chicks during the acute phase response , J. Anim. Sci. & Technol2, Vol.46; pp.173-182
    15. Korea Food and Drug Association (2005) Food standards codex, Korean Foods Industry Assocoation, Seoul, Korea, pp.367-385
    16. Lee E. H , Cha Y. J , Oh K. S , Koo J. K (1985) Processing of intermediate product (krill paste) derived from krill , J. Kor. fisheries society3, Vol.18; pp.195-205
    17. Liebler D. C , McClure T. D (1996) Antioxidant reactions of β-carotene: identification of carotenoid-radical adducts , Chem. Res. Toxicol, Vol.9; pp.8-11
    18. Micallef M. A , Garg M. L (2009) Beyond blood lipids: phytosterols, statins and omega-3 polyunsaturated fatty acid therapy for hyperlipidemia , J. Nutr. Biochem, Vol.20; pp.927-939
    19. Oh I. H , Jang C. H , Kim W. G , Yang S. Y (2011) Development of solid/liquid separation technique for krill (Eupausia superba) , J. Lives. Hous. & Env1, Vol.17; pp.33-38
    20. Pierce R. W , Van der Veen J , Olcott H. S (1969) Proximate and lipid analyses of krill (Euphausia species) and red crab (Pleuroncodes planipes) , J. Agr. Food Chem2, Vol.17; pp.367-369
    21. Terao J (1989) Antioxidant activity of β-Carotene- Related carotenoids in solution , Lipids7, Vol.24; pp.659-661
    22. Yon S. I , Choi W. J , Choi Y. D , Lee S. H , Yoo S. H , Lee E. H , Ro H. M (2003) Distribution of heavy metals in soils of Shihwa tidal freshwater marshes , Kor. J. Ecol, Vol.26; pp.65-70
    23. Yoon G. A (2012) Beneficial effect of fish oil on bone mineral density and biomarkers of bone metabolism in rats , Kor. J. Nutr2, Vol.45; pp.121-126