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ISSN : 1225-0171(Print)
ISSN : 2287-545X(Online)
Korean Journal of Applied Entomology Vol.63 No.4 pp.373-382
DOI : https://doi.org/10.5656/KSAE.2024.11.0.062

Analysis of Nutritional Components and Harmful Substances of Protaetia brevitarsis Larvae Fed Fermented Oyster Mushroom Cultivation By-Products

Sun Young Kim1*, Min Ji Park, Heui-Sam Lee, Bonwoo Koo
Industrial Insect and Sericulture Division, Department of Agricultural Biology, National Institute of Agricultural Sciences, RDA, Wanju 55365, Korea

These authors contributed equally to this work.


*Corresponding author:carp0120@korea.kr
November 12, 2024 November 19, 2024 November 22, 2024

Abstract


In this study, we evaluated the nutritional value and safety of Protaetia brevitarsis larvae reared on fermented oyster mushroom cultivation by-products (OMCB) by comparing their nutritional components and harmful substances with those of larvae fed fermented oak sawdust (FOS). The crude protein content of the OMCB larvae was 54.0%, which was 1.1 fold higher than that of the FOS larvae (47.2%). Among the essential amino acids, leucine was the most abundant in OMCB (2.8%), with a similar value of 2.7% in FOS. Among the non-essential amino acids, proline content was the highest in OMCB at 7.2%, which was 1.3 fold higher than that in FOS (5.6%). Potassium levels were similar in OMCB (2771.2 mg/100 g) and FOS (2765.0 mg/100 g). Oleic acid was the predominant unsaturated fatty acid, accounting for 58.2% and 59.6% in OMCB and FOS, respectively. Analysis of harmful substances confirmed that the levels of lead, cadmium, and arsenic met the safety standards for edible insects in both OMCB and FOS, whereas foodborne pathogens, such as Escherichia coli and Salmonella, were not detected. These findings indicated that P. brevitarsis larvae reared on fermented OMCB possessed elevated protein levels, unsaturated fatty acids, and a wide array of nutrients and met established safety standards. This demonstrated their potential as a viable edible resource.



발효 느타리버섯재배부산물을 급이한 흰점박이꽃무지 유충의 영양성분 및 유해물질 분석

김선영1*, 박민지, 이희삼, 구본우
국립농업과학원 농업생물부 곤충양잠산업과

초록


발효 느타리버섯재배부산물을 급이한 흰점박이꽃무지 유충의 영양성과 안전성을 검증하고자 참나무 발효톱밥으로 사육한 유충의 영양성분과 유해물질을 비교분석하였다. 조단백질 함량은 발효 느타리버섯재배부산물을 급이한 유충(OMCB)에서 54.0%로 참나무 발효톱밥을 급이한 유충(FOS) 47.2%보다 1.1배 많았다. 필수아미노산 중 류신은 OMCB에서 2.8%로 가장 높았고, FOS에서는 2.7%로 비슷한 수치였다. 비필수아미노산은 OMCB에서 프롤린의 함량이 7.2%로 가장 높았고 FOS (5.6%)보다 1.3배 더 높았다. 무기질 중 칼륨은 OMCB (2771.2 mg/100 g)와 FOS (2765.0 mg/100 g)에서 비슷한 수치였고, 불포화지방산 중 올레산은 OMCB (58.2%)와 FOS (59.6%)에서 가장 높은 함량을 나타냈다. 유해물질 분석 결과, OMCB와 FOS에서 납, 카드뮴, 비소 모두 식용곤충 중금속 기준에 적합하였고, 식중독균에 속하는 대장균과 살모넬라균은 모두 불검출되었다. 위 연구 결과에 따르면, 발효 느타리버섯재배부산물급이 흰점박이꽃무지 유충은 단백질과 불포화지방산뿐만 아니라 다양한 영양성분을 포함하고 있으며, 안전성 또한 검증되었으므로 식용으로 활용하기에 적합할 것으로 판단된다.



    최근 전 세계적으로 식용곤충 산업이 주목받으며 빠르게 성장하고 있다(Aidoo et al., 2023;Naseem et al., 2021;Patel et al., 2019). 곤충은 다양한 지역에서 오랜 기간 전통적인 식재료로 활용되어 왔으며, 특히 고품질 단백질, 비타민, 미네랄 등 풍 부한 영양성분을 보유하고 있어 미래 식량자원으로 주목받고 있다(Kewuyemi et al., 2020;Lange and Nakamura, 2023;Mabelebele et al., 2023;Rumpold and Schlüter, 2013). 이러한 식용곤충의 영양적 가치는 물론 경제적·환경적 이점 또한 인정받고 있다(Vinci et al., 2022). 식용곤충은 사료와 물의 소모량이 적고, 배출되는 온실가스와 환경 오염 물질의 양이 낮아 기존 가축에 비해 환경친화적인 대안으로 평가된다(Aguilar-Toalá et al., 2022). 특히 곤충을 활용한 식량 자원화는 농업 부산물과 식품 가공 잔재 등을 사료로 재활용할 수 있어, 폐기물 감소와 자원 효율성 증대에도 기여할 수 있다(Nikkhah et al., 2021;Varelas and Langton, 2017).

    흰점박이꽃무지(P. brevitarsis)는 전통적으로 간 질환 치료에 사용되어 온 한약재로 오랜 역사를 가지고 있으며, 최근에는 다양한 생리활성 물질을 포함한 기능성 자원으로도 주목받고 있다(Chon et al., 2012;Park and Lee, 2023). 특히, 디에틸니트로사민(Diethylnitrosamine)으로 유도된 간 독성 마우스 모델에서 동결건조 흰점박이꽃무지 유충 분말을 투여하였을 때 간 손상을 감소시키는 효과가 확인되었고, 혈전 용해 및 간 보호 효과 연구 결과에서도 유충의 치료 잠재력이 입증되었다(D’Antonio et al., 2023;Lee et al., 2022;Lee et al., 2014;Lee et al., 2017;Lee and Bae, 2021). 더불어, 고지방 식이에 의해 비만이 유도된 쥐를 대상으로 한 실험에서는 체중 감소와 간 지방 축적 감소 효과가 나타났으며, 비만 관련 유전자 발현을 억제하여 항비만 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌다(Ahn et al., 2019;Zhang et al., 2024). 또한, 흰점박이꽃무지 유래 단백질은 산화적 스트레스로부터 세포를 보호하고, 염증이 유도된 세포에서 산화질 소(NO) 생성을 억제하는 항염 효과도 나타내어 다양한 건강 기능성 소재로 활용 가능성이 제시되고 있다(Lee et al., 2017;Lee et al., 2023;Zhang et al., 2023). 항산화 작용을 통해 방사선으로 인한 조직 손상을 방지하는 효과 또한 입증되었다(Nam et al., 2022). 이러한 기능성은 흰점박이꽃무지가 다양한 산업 분야에서 활용될 가능성을 시사하며, 이에 따라 생산 비용 절감과 사료 효율성을 높일 수 있는 연구가 요구되고 있다.

    현재, 흰점박이꽃무지 유충의 사료는 주로 외부에서 구입한 참나무 톱밥에 의존하고 있어 비용 절감에 한계가 있으며, 대량 생산 과정에서 참나무 자원의 소모를 초래하고 있다. 이로 인해 참나무 톱밥의 공급 부족 문제와 함께 섭취에 부적합한 폐목재 사용에 대한 우려도 제기되고 있다(Kim et al., 2022). 또한, 식용곤충의 영양 성분은 섭취하는 먹이원에 따라 달라질 수 있어 같은 종 내에서도 영양 성분의 변동이 발생할 수 있다(Oliveira et al., 2024). 따라서 재활용 가능한 농업 부산물과 식품 가공 잔재를 먹이원으로 활용하여 곤충의 영양 가치를 높이는 것이 필요하다(Ham et al., 2021) 이러한 접근은 곤충의 영양적 특성을 최적화함과 동시에, 폐기물 감소를 통해 지속 가능한 농업 관행에 기여할 수 있다(Lee et al., 2018;Wei et al., 2020). 이는 지속 가능한 자원 효율성을 중시하는 현시대의 목표와도 부합하며, 곤충을 미래 식량 자원으로 발전시키기 위해 필수적인 먹이원 맞춤의 중요성을 강조한다. 이에 따라, 영양가와 함께 중금속에 대한 안전성도 고려한 새로운 먹이원의 개발이 시급히 요구된다(Song et al., 2017).

    버섯재배부산물은 순환 경제 원칙에 따라 재배 배지, 생물 비료, 효소 생산 등 다양한 분야에서 재활용되고 있으며, 재배 과정 중 영양원의 약 15-25%만 사용되고 나머지 75-85%가 그대로 남아 사료 자원으로 활용하기에 적합한 특성을 지닌다 (Leong et al., 2022;Martín et al., 2023;Zied et al., 2020). 또한, 버섯재배부산물은 일 년 내내 꾸준히 생산되므로 사료원으로 손쉽게 조달할 수 있는 장점이 있다(Łysakowska et al., 2023). 버섯재배부산물은 가금류, 반추동물, 곤충 등의 대체 사료로 활용 가능성이 검증되었으며, 갈색거저리(Tenebrio molitor) 유충을 대상으로 한 연구에서도 높은 영양 가치를 확인한 바 있다 (Baptista et al., 2023;Foluke et al., 2014;Kim et al., 2011;Li et al., 2020). 특히 이전 연구에서는 느타리버섯 수확 후 남은 부산물을 사료로 사용했을 때, 참나무 발효 톱밥을 먹인 유충보다 흰점박이꽃무지 유충의 체중 증가와 상품성이 있는 크기까지 성장하는 기간이 단축되는 긍정적인 결과를 얻은 바 있다(Park et al., 2024). 또한, 1 kg의 유충 건조물을 생산하기 위해 발효 느타리버섯재배부산물은 7000원, 참나무 발효톱밥은 18000원의 사료비가 발생하기 때문에 발효 느타리버섯재배부산물 먹이원 이용 시 약 2.5배의 비용 절감 효과가 있다.

    이에 본 연구에서는 참나무 발효톱밥과 발효 느타리버섯재 배부산물을 흰점박이꽃무지 유충의 먹이원으로 급이하여 유충의 영양성분 차이를 분석하고자 했다. 이를 통해 보다 영양가가 높은 흰점박이꽃무지 유충의 수확이 가능할 것으로 기대되며, 버섯재배부산물 활용이 순환 경제에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 가능성 또한 제시하고자 한다.

    재료 및 방법

    먹이원 준비

    실험에 사용된 참나무 발효톱밥은 전북특별자치도 김제에 위치한 힐링벅스, 발효 느타리버섯재배부산물은 남원의 지리 산굼벵이에서 구입하였다. 발효 느타리버섯재배부산물은 느타리버섯재배부산물에 약 65%의 물을 첨가하여 준비하였으며, 혼합물은 통기성이 있는 천포대에 30-40 리터씩 나누어 밀 폐된 발효실에서 발효시켰다. 발효실의 습도는 약 60%로 유지 하였으며, 발효 기간은 6주간 지속되었다.

    실험곤충 및 전처리

    실험 곤충인 흰점박이꽃무지 유충은 다양한 먹이원을 제공하여 영양성분 및 유해물질을 비교 분석하기 위해 농촌진흥청 국립농업과학원 곤충양잠산업과에서 운영하는 식용곤충 사육실에서 사육되었다. 본 실험에서 각각의 먹이원을 4 kg씩 준비하여 플라스틱 사육상자(길이 54 cm × 폭 40.5 cm × 높이 18.5 cm)에서 200 마리씩 5반복으로 사육하였다. 사육 환경의 온도는 25°C, 상대 습도 50-60%, 톱밥의 수분 함량 50-60%로 유지 하였다. 유충이 수확 체중(개체당 2.5 g)에 도달하면 찹쌀을 2일간 급여한 후, 2일간 절식시켰다. 절식 후 유충을 동결 건조하 여 영양 성분 및 유해물질 함량을 측정했다. 절식시킨 유충은 물에 2-3회 세척하고 물기를 제거한 후 영하 70°C의 초저온 냉동고(NIHON freezer, Tokyo, Japan)에서 24시간 이상 급속냉동하였다. 그런 다음 동결건조기(Ilshinbiobase, Dongducheon, Korea)를 이용하여 약 65±5시간 동안 건조하여 유충의 영양 성분 및 유해 물질 함량을 측정하였다. 건조된 유충은 100 메쉬로 분쇄기(Garyeo Industry, Siheung, Korea)에 분쇄하여 흰점박 이꽃무지 유충의 분말을 제조하였고, 영하 80°C에 보관하며 분석 시료로 사용되었다.

    일반성분 분석

    유충의 일반성분은 식품의약품안전처의 식품공전의 식품성분시험법에 따라 실시하였고, 공정분석화학자협회(Association of Official Analytical Chemists, AOAC) (Baur and Ensminger, 1977)의 기준에 준하여 분석하였다. 수분 함량은 105°C로 설정된 건조 오븐을 사용하여 상압건조법으로 측정하였으며, 조회분 함량은 550°C에서 직접회화법으로 측정하였다. 조단백질의 함량은 micro-Kjeldahl법을 이용하여 분석하였는데, 이 과정에서 시료에 단백질 분해 촉진제와 황산을 첨가하여 단백질을 분해하고, FOSS kjeltec 8400 (Fisher Scientific, Hampton, NH, USA) 자동 단백질 분석기를 사용하여 정량하였다. 조지방 함량은 ether를 추출 용매로 사용한 Soxhlet 추출법으로 분석하였으며, 식이섬유 함량은 효소-중량 분석법으로 측정하였다. 탄수화물 함량은 수분, 조회분, 조단백질 그리고 조지방의 분석된 함량으로부터 계산하였다.

    아미노산 조성 분석

    아미노산 조성 분석은 AOAC 가이드라인에 따른 Ninhydrin 법을 사용하여 수행하였다(Baur and Ensminger, 1977). 가수 분해를 위해 분해병에 각 시료 50 mg을 4 N 염산 40 mL를 넣고 혼합한 다음 질소가스를 주입한 후 110°C에서 24시간 가열하였다. 가수분해 후, 염산은 50°C에서 감압 농축시킨 다음 농축 시료는 0.2 N sodium citrate buffer (pH 2.2) 50 mL을 넣어 희석하여 0.45 μm 여과지(Pall Life Sciences, California, USA)로 여과하였다. 여과한 시료는 아미노산 분석기(L-8900 High-speed Amino Acid analyzer, Hitachi, Tokyo, Japan)를 사용하여 분석 하였다.

    지방산 조성 분석

    포화 및 불포화 지방산 분석은 식품 공전의 지방산 시험법과 Folch et al. (1957)의 추출 방법에 따라 실시하였다. 지질 추출을 위해 각 균질화된 시료 50 g에 chloroform:methanol(2:1) 혼 합액 250 mL를 첨가하여 3,000 rpm으로 homogenizer로 처리 하였다. 추출한 시료는 무수황산나트륨을 사용하여 수분을 제거한 후, 50-55°C에서 농축하였다. 이후 1 mL의 트리코산산을 첨가한 뒤, 추가로 1 mL의 0.5 N 수산화나트륨을 첨가하였다. 혼합액을 100°C에서 20분간 가열한 후, 30분간 냉각하였다. 냉각 후, 2 mL의 삼불화붕소를 첨가하여 다시 20분간 가열하고 30분간 방랭하였다. 마지막으로 1 mL의 헵탄과 8 mL의 염화 나트륨을 첨가하여 상층액을 분리하였다. 시료의 지방산은 gas chromatography (US/HP 6890, Agilent Technologies, Seoul, Korea)를 사용하여 분석하였으며, 실리카 모세관 컬럼(SP-2560, 100 m × 0.25 mm × 0.20 μm)을 사용하였다. 주입 온도는 225°C로 설정하였으며, 각 시료에서 1 μl를 주입하여 지방산을 분석하였다.

    무기질 및 중금속 분석

    무기질 및 중금속 성분 분석은 식품공전 규정에 따라 수행하였다. 흰점박이꽃무지 유충 시료 체내의 미량 원소와 중금속을 분석하기 위해 각 시료 50 mg을 열풍건조한 후 예비회화하였다. 무기질 분석은 시료를 건조, 탄화시키고 450°C에서 550°C 사이의 온도로 완전히 회화하는 방식으로 진행되었다. 이후 염산을 첨가한 후, 용액을 유리 섬유 필터로 여과하였으며, 유도 결합 플라즈마 발광분석기(inductively coupled plasma optical emission spectrometer, ICP-OES, Horiba, Kyoto, Japan)를 사용하여 측정하였다. 중금속 분석을 위해서는 시료를 600°C에 서 2시간 이상 전기로에서 회화하였고, 1:1 염산 용액에 녹여 18시간 방치하였다. 용해된 시료는 Whatman No. 6 여과지 (Whatman International Co., Maidstone, UK)로 여과하였으며, ICP-OES로 중금속 함량을 분석하였다. 각 원소의 특정 파장으로 ICP 분석을 수행하여 납(Pb)은 207 amu, 카드뮴(Cd)은 111 amu, 비소(As)는 75 amu에서 측정하였다(Baur and Ensminger, 1977).

    유해미생물 분석

    열풍건조된 흰점박이꽃무지 유충의 안전성 확인을 위해 위생지표균인 식중독균(Escherichia coli O157:H7, Salmonella spp.)의 존재 여부를 식품공전의 규정에 따라 검사하였다. 대장균 O157:H7 (E. coli O157:H7)의 검사를 위해 25 g의 시료를 취하여 0.1% 멸균 펩톤수(BD, Sparks, MD, USA) 225 mL와 혼합하고, homogenizer (Bag Mixer 400, Interscience, St. Nom, France)를 사용하여 2분간 균질화하였다. 준비된 시험 용액은 1 mL를 9 mL의 멸균 0.1% 펩톤수에 연속적으로 옮겨 각 단계마다 10배씩 희석하였다. E. coli의 정량 분석을 위해 준비된 시험 용액 1 mL를 E. coli/coliform count petrifilms (EC/CC, 3M) 두 장에 접종하고 37°C에서 48시간 동안 배양하였다. 이 후 페트리필름에서 파란색과 주변에 기포가 형성된 집락은 E. coli 양성으로 확인하였다. 살모넬라균(Salmonella spp.) 검출을 위해, 시료 25 g을 펩톤수 225 mL에 혼합하여 35-37°C에서 24시 간 동안 증균 배양하였다. 이후, 배양액 0.1 mL를 Rappaport- Vassiliadis 배지 10 mL에 접종하여 42°C에서 24시간 동안 배양하였다. 배양된 용액은 XLD 한천배지에 접종하였고, 집락의 중심부가 검거나 붉게 변한 경우, 이를 보통한천배지에 재접종 하여 36°C에서 24시간 배양하였다. 그 후, TSI 한천배지(Triple Sugar Iron Agar, Thermo Fisher Scientific, UK)에 접종하여 살모넬라균으로 의심되는 집락을 선정하였으며, 그람 염색법 및 살모넬라균 O/H 혈청 응집 시험법을 통해 최종 확인하였다.

    통계 분석

    유충 일반성분 및 유해물질을 다양한 먹이원에 따라 평가하기 위해 통계 분석은 ‘PASW 18’ 통계소프트웨어 패키지(IBM Inc., 2009)를 이용하여 one-way ANOVA test(일원배치 분산 분석), 사후검정으로 Turkey’s HSD, T-test으로 통계 분석하였다.

    결과 및 고찰

    먹이원 종류에 따른 흰점박이꽃무지 유충의 영양성분 비교분석

    일반성분 비교분석

    느타리버섯재배부산물을 발효시킨 먹이원을 급이한 흰점박이꽃무지 유충(OMCB)과 참나무발효톱밥을 급이하여 사육한 유충(FOS)의 일반성분 분석 결과(Table 1), 조단백질 함량이 가장 많았고(OMCB 54.0±2.0%, FOS 47.2±1.3%), 탄수화물(FOS 26.5 ±1.4%, OMCB 24.9±1.6%), 식이섬유(OMCB 15.2 ±5.1%, FOS 15.0±6.8%), 조지방(FOS 12.0±0.7%, OMCB 9.4± 1.2%), 조회분(FOS 7.2±0.7%, OMCB 6.9±0.2%), 수분(FOS 6.0±0.5%, OMCB 4.8±0.7%) 순이었다. 조단백질 함량은 OMCB에서 54.0%로 FOS (47.2%) 보다 1.1배 많았다. 탄수화물은 FOS (26.5%)에서 OMCB (24.9%)에 비해 1.1배 더 높았고, 식이섬유는 OMCB (15.2%)와 FOS (15.0%)에서 비슷한 수치를 나타냈고, 조지방은 FOS (12.0%)에서 OMCB (9.4%)에 비해 1.3배 더 높았다. 조회분은 FOS (7.2%)와 OMCB (6.9%)로 조단백질을 제외한 모든 일반성분은 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다.

    난류 8.5-14.7%, 육류 16.1-35.1%, 어류 7.1-56.0%, 두류 7.9-26.1%는 단백질이 높은 것으로 알려져 있는 일반식품이다 (Baek et al., 2017). 식용곤충에서는 풀무치의 단백질 함량이 77.3%로 가장 많았고, 다음으로 쌍별귀뚜라미(64.3%), 누에(56.8%), 갈색거저리(50.3%), 장수풍뎅이(39.3%) 순으로 일반 식품과 비교 시 1.4-9.1배 많았다(Chung et al., 2013;Kim et al., 2020). 장수풍뎅이보다 OMCB 단백질(54.0%) 함량은 1.4배 더 높았고, FOS(47.2%)에서는 1.2배 더 높았다. 단백질 함량이 높은 것을 고려했을 때, 발효 느타리버섯재배부산물을 급이 한 흰점박이꽃무지 유충은 동물성 단백질 대체제로 활용될 높은 가능성을 가질 것으로 판단된다.

    아미노산 조성 비교분석

    발효시킨 느타리버섯재배부산물을 급이한 흰점박이꽃무지 유충(OMCB)과 참나무발효톱밥을 급이한 유충(FOS)의 아미노산 함량을 분석하였다(Fig. 1, 2). OMCB와 FOS 구성 아미노산 중 필수아미노산은 각각 16.7% 와 16.0%, 비필수아미노산은 31.1%와 29.9%로 나타났다. 다른 식용곤충인 장수풍뎅이, 갈색거저리와 비교했을 때 OMCB (16.7%), FOS (16.0%)의 필수아미노산은 장수풍뎅이(13.2%)보다 1.2-1.3배 높았고 갈색거저리(17.8%)보다는 1.1배 낮았다. 비필수아미노산은 장수풍 뎅이(21.6%)보다 OMCB (31.1%)와 FOS (29.9%)에서 1.4배 높았고, 갈색거저리(30.0%)와는 비슷하였다.

    필수아미노산 methionine, threonine, tryptophan, valine, isoleucine, leucine, phenylalanine, lysine, histidine 중에서 lysine, phenylalanine, histidine은 OMCB (1.5-2.7%)가 FOS (1.3-2.5%) 보다 1.1-1.2배 더 많았다. 분지사슬 아미노산(Branched Chain Amino Acids, BCAA)이라 불리우는 leucine, valine, isoleucine은 OMCB와 FOS 두 군(1.7-2.8%)에서 비슷한 수치를 나타냈다. 분지사슬 아미노산은 모든 근육 조직의 약 35%를 구성하며 근육의 성장과 회복, 에너지 생성에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Kim et al., 2022). 특히, 혈당 상승 저하에 관여하는 leucine의 경우, 필수아미노산 중 OMCB에서 2.8%, FOS에 서 2.7%로 높은 수치를 나타냈다. Tryptophan은 OMCB에서 0.6%와 FOS에서 0.5%로 필수아미노산 중 가장 낮은 수치를 나타냈다(Fig. 1).

    비필수아미노산인 cysteine, aspartic acid, serine, glutamic acid, glycine, alanine, tyrosine, arginine, proline 9종에서 glutamic acid는 신경전달물질에 속하며 뇌의 정상적인 기능에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Patri, 2019). Glutamic acid는 FOS에서는 6.4%로 가장 많았고 OMCB에서는 6.0%로 FOS에 서 1.1배 더 높았다. Proline은 세포 성장, 산화 스트레스 반응, 산화환원 신호 전달 등에서 핵심적인 작용을 하는 것으로 알려져 있으며(Liu et al., 2017), OMCB에서는 7.2%로 FOS (5.6%) 보다 1.3배 더 많았다(Fig. 2). 다른 식용곤충들처럼 먹이원에 따른 흰점박이꽃무지 유충에서도 아미노산 함량은 높았으며, 특히 분지사슬 아미노산 또한 많았기 때문에 근육의 성장과 회복이 더욱 중요한 노인, 운동선수 등에게 활용될 가능성이 많을 것으로 생각된다(Kim et al., 2022).

    흰점박이꽃무지 유충의 지방산 조성 비교분석

    발효 느타리버섯재배부산물과 참나무발효톱밥을 급이하여 사육한 흰점박이꽃무지 유충(OMCB, FOS)의 지방산을 불포 화지방산과 포화지방산으로 나누어 분석하였다(Fig. 3). 불포화지방산 함량은 OMCB와 FOS에서 각각 77.9±4.1%, 75.0± 5.9%, 포화지방산은 22.1±4.1%, 25.0±5.9%로 불포화지방산은 두 군에서 차이가 거의 없었고 포화지방산 함량은 FOS에서 1.1 배 더 높았다. 포화지방산 중 palmitic acid 함량이 가장 많았으며, FOS (20.9±5.2%)에서 OMCB (18.2±2.9%)에 비해 1.1배 높았다. 불포화지방산 중 oleic acid는 FOS (59.6±1.4%)와 OMCB (58.2±0.6%)에서 비슷한 수치를 나타냈고 두 군에서 가장 높은 함량을 나타냈다. Oleic acid는 뇌졸중 위험을 낮추고 심장병과 동맥경화를 예방하는 것으로 알려져 있다(Bullon et al., 2013;Natali et al., 2007). 두 번째로 palmitoleic acid가 높게 나타냈으며 OMCB (10.8±2.7%)에서 FOS (59.6±1.4%)에 비해 1.2배 높았다. Palmitoleic acid는 조직 간의 대사 반응을 조정하는데 도움이 되는 지질 조절 호르몬 중 하나인 lipokine의 역할을 하며, 염증을 줄이는 효능이 있는 것으로 알려져 있다(Bermúdez et al., 2022). OMCB와 FOS 내 불포화지방산 함량은 77.9%와 75.0%로 장수풍뎅이 보다 1.3배 높았다(Angerer and von Schacky, 2000). 또한 불포화지방산은 주로 식물성 기름과 생선류에 많이 함유하고 있으며, 식품 중 고등어 70.6%, 아보카도 오일 62.5%, 계란 65.5% 등을 함유하고 있다(Indriyani et al., 2016;Koo et al., 2002). Oleic acid와 palmitoleic acid 함량이 높은 점을 고려했을 때, 먹이원에 따른 흰점박이꽃무지 유충은 심혈관질환 및 염증 억제 효능을 가지는 메디컬 푸드로 활용될 가치가 높다고 생각된다.

    흰점박이꽃무지 유충의 무기질 조성 비교분석

    OMCB와 FOS의 다량무기질 함량 비교분석 결과, 칼륨(OMCB 2771.2 mg/100 g, FOS 2765.0 mg/100 g), 인(700.3 mg/100 g, 917.2 mg/100 g), 마그네슘(265.8 mg/100 g, 352.0 mg/100 g), 칼슘(59.6 mg/100 g, 135.6 mg/100 g)(Fig. 4) 순이었 다. 칼륨을 제외한 다량무기질은 FOS에서 OMCB보다 1.3-2.3 배 더 높은 경향성을 나타냈다. OMCB와 FOS에서 칼륨은 가장 높은 함량을 나타냈으며 통계적으로 유의한 수준의 차이는 없었다. 칼륨은 에너지 대사, 뇌기능 활성화 및 나트륨 과다 섭취에 따른 고혈압, 심근경색 등 심혈관 질환의 발생 억제에 도움을 주며(Lemann et al., 1991;Ophir et al., 1983), 적절한 칼륨 섭취는 골다공증과 신장결석 예방에 기여하는 것으로 알려져 있다(Ferraro et al, 2016). OMCB와 FOS에서 2번째로 높은 함량을 나타낸 인은 FOS에서 OMCB에 비해 1.3배 많았으며, 인은 뼈와 치아의 구성 성분으로 신체의 모든 세포에서 에너지 운영에 중요한 역할을 하며, 초등학생의 적절한 인 섭취는 영구 치 우식 예방 효과를 가진다(Choi et al., 2018). 식용곤충 3종(갈색거저리, 흰점박이꽃무지, 장수풍뎅이)에 대한 선행연구에서도 칼륨(865.2-1597.0 mg/100 g)과 인(424.7-593.2 mg/100 g) 함량이 높은 것으로 확인되었다(Kim et al., 2022). OMCB와 FOS의 미량무기질 분석 결과, OMCB(아연 9.4 mg/100 g, 철 11.1 mg/100 g)에서 FOS (8.6 mg/100 g, 5.9 mg/100 g) 보다 1.1-1.9배 더 높았다. 무기질은 소량이 필요하지만 영양소의 흡수, 효소, 호르몬, 비타민의 기능 조절 및 유지에 필수적이다 (Kim et al., 2020). 그러므로 먹이원에 따른 흰점박이꽃무지 유충에서는 다양한 무기질이 분포하고 있어 식품원료로 활용될 가능성이 높다고 판단된다.

    흰점박이꽃무지 유충의 유해물질 및 병원성 미생물 비교분석

    식용곤충 내 중금속 납, 카드뮴, 비소와 식중독균에 속하는 대장균(E. coli)과 살모넬라균(Salmonella spp.)의 유해물질 검사 결과를 Table 2에 나타냈다. 중금속 3종 오염도 조사 결과, 납은 FOS에서 0.03 mg/kg, OMCB에서 0.04 mg/kg, 카드뮴은 FOS와 OMCB에서 모두 0.02 mg/kg, 비소는 FOS에서 0.02 mg/ kg, OMCB에서 0.05 mg/kg로 검출되었다. 식용곤충 중금속은 건물이 기준이며, 납(0.1 mg/kg, 흰점박이꽃무지 및 장수풍뎅이 유충에만 0.3 mg/kg 적용), 카드뮴(0.1 mg/kg), 무기비소(0.1 mg/kg)로 정해져 있다. FOS와 OMCB에서 중금속 오염도는 식용곤충 중금속 관리 기준에 적합한 수준으로 나타났다. Table 2에 나타난 것처럼 식중독균인 대장균과 살모넬라균은 OMCB와 FOS에서 모두 검출되지 않았다.

    위의 결과에 따르면 조단백질 함량은 OMCB에서 FOS보다 1.1배 많았다. 발효느타리버섯재배부산물 급이 흰점박이꽃무지 유충은 단백질 함량(54.0%)이 갈색거저리(50.3%)보다 1.1배, 장수풍뎅이(39.3%)에 비해 1.4배 많았다. 또한 OMCB와 FOS에서 필수아미노산(16.7%와 16.0%), 불포화지방산(77.9%와 75.0%) 등 체내에서 합성되지 않는 다양한 영양소를 함유하고 있으며 중금속, 식중독균 등 유해물질 분석 결과 안전성이 확보되었으므로 식품 원료로 활용될 가치가 높을 것으로 생각된다.

    사사

    본 연구는 농촌진흥청 연구사업(과제번호: PJ01749501)의 지원에 의해 이루어진 것입니다.

    Statements for Authorship Position & Contribution

    • Kim, S.Y.: National Institute of Agricultural Sciences, Researcher; Designed the research and wrote the manuscript.

    • Park, M.J.: National Institute of Agricultural Sciences, Postdoctoral Researcher; Conducted the experiments and wrote the manuscript.

    • Lee, H.-S: National Institute of Agricultural Sciences, Researcher; Edited the manuscript.

    • Koo, B. : National Institute of Agricultural Sciences, Researcher; Analyzed the data.

    All authors read and approved the manuscript.

    Figure

    KJAE-63-4-373_F1.gif

    Essential amino acid contents in P. brevitarsis larvae fed fermented oak sawdust (FOS) and fermented oyster mushroom cultivation by-products (OMCB).

    KJAE-63-4-373_F2.gif

    Non-essential amino acid contents in P. brevitarsis larvae fed fermented oak sawdust (FOS) and fermented oyster mushroom cultivation by-products (OMCB).

    KJAE-63-4-373_F3.gif

    Fatty acid compositions in P. brevitarsis larvae fed fermented oak sawdust (FOS) and fermented oyster mushroom cultivation by-products (OMCB).

    KJAE-63-4-373_F4.gif

    Macro (A) and micro mineral (B) concentrations in P. brevitarsis larvae fed fermented oak sawdust (FOS) and fermented oyster mushroom cultivation by-products (OMCB).

    Table

    General components in P. brevitarsis larvae fed FOS and fermented oyster mushroom cultivation by-products (OMCB)

    †Carbohydrate = 100 − (moisture + crude protein + crude fat + crude ash)
    1) Values are mean ± S.D. (n = 4), t-test, *, p < 0.05
    AbbreviationsFOS, P. brevitarsis larvae fed fermented oak sawdustOMCB, P. brevitarsis larvae fed fermented oyster mushroom cultivation by-products

    Hazardous substances in P. brevitarsis larvae fed fermented oak sawdust (FOS) and fermented oyster mushroom cultivation by-products (OMCB)

    †ND, Not Detected.
    AbbreviationsFOS, P. brevitarsis larvae fed fermented oak sawdustOMCB, P. brevitarsis larvae fed fermented oyster mushroom cultivation by-products

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    Publisher Korean Society of Applied Entomology
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