KR101102864B1 - 식용육 내 ｌ―카르니틴 함유정도 측정방법 및 이를 이용한 한우 및 외래 도입우의 판별방법 - Google Patents
식용육 내 ｌ―카르니틴 함유정도 측정방법 및 이를 이용한 한우 및 외래 도입우의 판별방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 식용육 내 L-카르니틴 함유정도 측정방법 및 이를 이용한 한우 및 외래 도입우의 판별방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 본 발명의 식용육 내 L-카르니틴 함유정도 측정방법은 (a) 식용육 시료를 균질화하는 단계, (b) 상기 균질화한 식용육 시료를 원심분리하여 표면부유물을 생성하는 단계 및 (c) 색차계를 이용하여 상기 (b) 단계에서 얻어진 표면부유물의 적색도 a*값을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 시간면, 노동면에서 효율적으로 식용육 시료 내의 L-카르니틴 함유정도를 측정할 수 있고, 이 방법을 이용하여 간편하게 한우 및 외래 도입우를 판별할 수 있게 된다.
L-카르니틴, 적색도, 한우
Description
본 발명은 식용육 내 L-카르니틴 함유정도 측정방법 및 이를 이용한 한우 및 외래 도입우의 판별방법에 관한 것으로, 특히 (a) 식용육 시료를 균질화하는 단계, (b) 상기 균질화한 식용육 시료를 원심분리하여 표면부유물을 생성하는 단계 및 (c) 색차계를 이용하여 상기 (b) 단계에서 얻어진 표면부유물의 적색도 a*값을 측정하는 단계를 포함함으로써, 보다 간편하고 효율적으로 식용육 내 L-카르니틴 함유정도를 측정하고, 이를 이용하여 한우 및 외래 도입우를 판별하는 방법에 관한 것이다.
L-카르니틴(3-히드록시-4-트리메틸암모니오-부티노에이트)는 자연에서 광범위하게 발견되며, 모든 동물들에 존재하는 것으로 여겨진다. L-카르니틴은 지방산의 β-산화에 대해 필수적이다. 먼저, L-카르니틴은 간과 신장에서 합성되고 여타 조직들로 전달된다. L-카르니틴은 활성 지방산(acyl-CoA)을, 대사작용을 하는 미토콘드리아의 매트릭스로 이동시키고, 미토콘드리아 매트릭스 외부에 중간 화합물이 축적되지 않도록 중간 화합물을 미토콘드리아 매트릭스 내부로 이동시켜 에너지 생산의 중요한 역할을 수행한다. 또한, L-카르니틴은 대사과정뿐만 아니라 프로그램 세포사(programmed cell death: 아포토시스(apoptosis) - 세포가 유전자에 의해 제어되어 죽는 방식의 한 형태로 세포의 괴사나 병적인 죽음인 네크로시스와는 구별됨. 아포토시스는 발생 과정에서 몸의 형태 만들기를 담당하고, 성체에서 정상적인 세포를 갱신하거나 이상이 생긴 세포를 제거하는 일을 담당하고 있음)에서 기능을 갖는다는 사실이 최근 연구에 의해 밝혀졌다.
한편, 생체 내 L-카르니틴이 충분하다면 인체의 건강을 유지하는데 이로운 효과가 있지만, L-카르니틴이 부족하다면 지방산 산화 비율이 감소되고, 무엇보다 먼저 심장 및 골격근의 근육 약화를 야기할 수 있다. 따라서, 노년층, 임산부 및 유아에게 L-카르니틴은 필수적이다.
대부분의 L-카르니틴은 골격근 및 심장근과 같이 지방산을 사용하는 조직들에서 발견된다. 정상적인 환경이라면 조직 및 혈장 내에서, 전체 L-카르니틴의 약 80%는 에스테르화 된 형태들로 자유롭게 존재한다. L-카르니틴 함량은 조직 및 종에 따라 폭 넓게 변화하며, 이의 수치는 연령 및 생활방식과 같은 요소들에 의해 영항을 받는다.
L-카르니틴은 음식을 통해 인체 내로 공급될 수 있다. 육류, 가금류, 어류 및 유제품은 L-카르니틴이 가장 풍부한 음식이며, 특히 육류 중 한우 근육조직 내의 L-카르니틴의 함량은 습식 중량으로 3.50~3.78μml/g인 것으로 알려져 있다.
이러한 L-카르니틴은 다양한 방법들에 의해 분석되는데, 최근에는 혈장 및 소변 내 L-카르니틴에 대한 더 많은 분석적 기술들, 예를 들어 기체 크로마토그래피, 고압 액체 크로마토그래피 및 방사선-효소분석 및 질량분석법이 보고되고 있다. 그러나, 이러한 방법들은 높은 임계값 상황 실험에서 많은 시간이 소요되고 노동력이 많이 요구된다는 단점이 있어서, 보다 경제적으로 국내에서 생산되거나 수입되는 식용육의 L-카르니틴 함량을 측정하는 방법이 필요한 실정이다.
또한, 색차계를 이용하여 식용육 표면의 적색도를 측정함으로써 식용육 내 L-카르니틴 함유정도를 분석하는 방법도 보고되고 있으나, 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 식용육 표면의 적색도와 L-카르니틴 함유정도의 상관관계가 매우 낮다(r=0.3586)는 사실을 알 수 있다. 이는 공기와의 접촉으로 인한 식용육 시료 표면의 산화 및 식용육 시료의 구조적 불균일에서 기인한 것으로서, 식용육의 적색도를 일정하게 균일화된 조건에서 측정할 필요성이 대두하게 되었다.
한편, 최근에는 근육 내 L-카르니틴의 함량은 미오글로빈의 함량과 관련이 있다는 사실이 연구에 의해 밝혀졌다. 이는 육색이 L-카르니틴의 함량과 밀접한 관련이 있음을 나타내는 것인데 L-카르니틴과 식용육의 적색도를 나타내는 a*값의 상관관계에 대해서는 아직 보고된 바가 없는 실정이다.
이에 본 발명은 식용육의 적색도를 나타내는 a*값과 L-카르니틴의 함유정도와의 상관관계에 착안하여 기존의 L-카르니틴 분석법이 갖는 상기한 문제점을 해결하고, 각 분석법에서 발생하는 필요 조건을 모두 충족시키기 위해 제안된 것으로, 식용육의 적색도를 보다 일정하게 균일화된 조건에서 측정할 수 있는 방법을 제시하는데 목적이 있는 것으로서, 구체적으로는 (a) 식용육 시료를 균질화하는 단계, (b) 상기 균질화한 식용육 시료를 원심분리하여 표면부유물을 생성하는 단계 및 (c) 색차계를 이용하여 상기 (b) 단계에서 얻어진 표면부유물의 적색도 a*값을 측정하는 단계를 포함함으로써 식용육 내 L-카르니틴 함유정도를 측정하는 방법을 제공하고, 이러한 방법을 이용하여 한우 및 외래 도입우를 판별해 낼 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 식용육 내 L-카르니틴 함유정도 측정방법은 (a) 식용육 시료를 균질화하는 단계, (b) 상기 균질화한 식용육 시료를 원심분리하여 표면부유물을 생성하는 단계 및 (c) 색차계를 이용하여 상기 (b) 단계에서 얻어진 표면부유물의 적색도 a*값을 측정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 식용육 내 L-카르니틴 함유정도 측정방법은 상기 식용육 시료를 균질화하기 이전에 상기 식용육 시료를 -80~-20℃에서 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 저장온도가 -20℃를 초과하는 경우에는 식용육 시료 중의 L-카르니틴의 저장 안정성이 현저히 떨어지고, -80℃ 미만인 경우에는 경제성이 떨어지기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 본 발명은 (a) 식용육 시료를 균질화하는 단계, (b) 상기 균질화한 식용육 시료를 원심분리하여 표면부유물을 생성하는 단계 및 (c) 색차계를 이용하여 상기 (b) 단계에서 얻어진 표면부유물의 적색도 a*값을 측정하는 단계를 포함하여 이루어지는 식용육 내 L-카르니틴 함유정도 측정방법을 이용하여 한우 및 외래 도입우를 판별하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 시간·노동면에서 경제적, 효율적으로 식용육 내 L-카르니틴 함유정도를 측정할 수 있게 되며, 식용육의 저장온도를 -80~-20℃로 함으로써, 육질 내 L-카르니틴의 함유정도의 감소가 최소화되는 효과가 있다.
또한 이 방법을 이용하여 식용육 시료들의 적색도를 각 종류별, 저장조건별로 측정하여 데이터베이스화하여 둔다면, 육질 단면의 색깔을 관찰하는 방법보다 정확하고, 유전자분석법에 의한 판별보다 간편하고 효율적으로 한우 및 외래 도입우를 판별해 낼 수 있다.
본 발명에 따른 식용육 내 L-카르니틴 함유정도의 측정방법과 한우 및 외래도입우의 판별방법의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해서 보다 명확하게 이해될 것이다.
실시예
1
시약
Sigma사(St. Louis MO. USA)의 L-카르니틴, 카르니틴 아세틸트랜스퍼라아제 (CAT, EC2.3.1.7), 아세틸코엔자임 A, 5,5'-디티오비스(2-니트로-벤조산)(DTNB), 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 및 과염소산(PCA)을 시약으로 사용하였다. 기타 모든 사용된 화학품은 이용가능한 가장 순수한 등급이었다.
시료 준비
닭(영계), 돼지(Long white×Duroc×Yorkshire) 및 소(한우, 국내산 홀스테인종 및 오스트리아산 수입소)의 조직들(간, 심장 및 허벅다리 안쪽 부분의 근육)의 동일 부분을 상업적으로 구매하여 각각 준비하였으며, 각각의 조직은 6개의 조각으로 준비하였다. 신선한 조직들을 즉시 질소로 냉동하였고, -70℃로 저장하였다.
L-카르니틴 분석
약간 변형된 시마다(Shimada K, Sakuma Y, Wakamatsu J, Fukushima M, Sekikawa M, Kuchida K, Mikami M. Species and muscle differences in L-carnitine levels in skeletal muscles based on a new simple assay. Meat Science. 68: 357-362(2004))와 시아(Xia LJ, Folkers K. Improved methodology to assay carnitine and levels of free and total carnitine in human plasma. Biochem. Biophys. Res. Commun. 176: 1617-1623(1991))의 방법으로 L-카르니틴을 분석하였다. 냉동된 시료들 5g에 상기 시료의 5배 부피의 0.3M PCA를 섞고 균질기(AM-11, 카이샤, 도쿄, 일본)내에 넣어 저온(약 4~5℃)에서 균질화하였다. 10분 동안 3000g로 원심분리한 후, 상기 시료의 4배 부피의 PCA로 펠렛을 부유시키고, 이후 다시 원심분리하였다. 표면부유물들을 0.2㎛ 유리섬유여지를 통해 거르고, PCA 50ml로 부피를 조절하였다. 10분 동안 8000g을 원심분리한 후, 고인 표면부유물들을 밀리포어 0.45㎛ 필터를 통하여 걸렀다. DTNB, 아세틸 CoA, EDTA 및 트리스-HCl(pH 7.5)를 포함하는 완충액 100㎕가 혼합된 조직 추출물 100㎕를 37℃에서 마이크로플레이트의 각각의 웰 내에 주입하였다. 화합물을 새롭게 제조하고, 그런 다음 이를 썬라이즈 마이크로플레이트 혼합기(테칸, 비엔나, 오스트리아)로 잘 섞어주었다. 37℃에서 10분 동안 배양한 후, 상기 화합물의 무명 흡광도를 마이크로플레이트 판독기로 413nm에서 측정하였다. 효소 반응을 촉진하기 위하여 CAT 50㎕를 추가하였고, 그런 다음 상기 화합물을 10분 동안 37℃에서 배양하였다. 마지막으로, 413nm에서 광학 밀도를 측정하였다. 흡광도 수치의 차이(효소 추가 전 후의)는 L-카르니틴 농도를 계산하기 위하여 사용되었다.
색도 분석
기본적으로 Lee SK, Kim YS, Kim JY, Song YH. Effect of muscle pH and display conditions on surface color in Hanwoo(Korean Native Cattle) beef. Asian-Aust. J.Anim. Sci. 14: 365-371 (2001)에 개시된 방법에 따라 색도 분석을 실시하였다. 공기 중 노출에 따라 색도가 안정될 때까지 포장이 개방된 후 30분 이후 색차계(미놀타 CR-300; 오사카, 일본)을 사용하여 식용육 시료 표면의 육색을 측정하였다. L*, a* 및 b*는 각각 밝기, 적색도 및 황색도를 의미한다. 균질화된 식용육 시료 용액의 색깔값을 측정하기 위하여, 근육 조직 5g을 5배 부피의 증류수로 균질화하였고, 이후 30분 동안 침전시켰다. 균질화된 식용육 시료 용액의 표면부유물의 색깔을 분석하기 위하여 동일한 과정을 행하였고, 파라미터들을 기록하였다.
통계학적 분석
데이터를 윈도우 12.0 버전의 SPSS 프로그램을 이용하여 평가하고, 평균 표준편차(SD: standard deviation)로 나타내었다. (평방)편차의 일방 분석을 이용하여 실험을 수행하였다. 차이는 P-값 < 0.01인 경우 차이가 현저한 것으로 간주하였다.
검정 표준
우선, 상기 서술한 방법에 따라 L-카르니틴 분석에 대한 검정 표준을 얻었다. 검정곡선을 얻기 위하여, 네 개의 상이한 표준 용액으로 각 농도에 대하여 분석을 독립적으로 반복하였다. L-카르니틴 농도들에 따라 413nm에서의 흡광 변화를 작성하였다. 곡선의 방정식은 y=0.0202x + 0.0493이었고, 상관 계수(r)는 0.9969이었으며, 대부분의 표준 분석은 낮은 값의 변동 계수(데이터 도시하지 않음)를 가졌 는데 이는, 마이트로플레이트 효소분석의 정확도가 높고 반복할 수 있을 만한 실험임을 나타낸다.
근육의
색깔와
L-
카르니틴
수치의 상관관계
L*, a*, 및 b*는 이하의 표 1에 나타내었다.
표 1
샘플 시료의 근육 표면과
균질화된
식용육
시료 용액에서의 L*, a*, 및 b* 수치
| 종/ | 근육 표면 색깔 | 균질화된 식용육 시료 용액의 색깔 | ||||
| L* | a* | b* | L* | a* | b* | |
| 닭 | 44.16±1.32a | 9.82±1.28a | 6.43±1.32a | 59.28±0.92a | 1.09±0.17a | 2.23±0.14a |
| 돼지 | 39.18±2.18b | 10.19±0.50ba | 3.65±0.38bd | 52.13±0.07bc | 3.37±0.07b | 2.92±0.06b |
| 수입 호주산 쇠고기 |
37.14±0.45cd | 22.1±0.82c | 9.12±0.41c | 53.34±1.71c | 10.2±0.29c | 7.23±0.09cd |
| 한우 쇠고기 |
24.24±0.55d | 15.22±0.20d | 3.34±0.34d | 45.88±1.84d | 12.94±0.32d | 7.48±0.16d |
# 평균(n=3)±표준 편차
## 각각의 개별적인 색깔 지표에 대한 가축 종 사이의 중요한 차이점들은 상이한 문자들로 나타내었다(p<0.01).
근육의 두 종류의 적색도(a*값)를 측정하였고, 닭, 돼지고기, 한우 쇠고기, 및 수입 호주산 쇠고기의 근육은 무작위하게 샘플로 선택하였다. a*1값과 a*2값은 각각 근육의 표면 및 균질화한 식용육 시료 용액에서 측정된 a*값을 나타낸다. 상 기 표 1은 서로 다른 4종류의 균질화된 식용육 시료 용액에서 측정한 a*값이 두드러지게 상이함(p<0.01)을 보여주며, 반면 닭과 돼지고기의 표면에서 측정한 a*값은 두드러지는 차이를 나타내지 않는다는 것을 보여준다. 이는 균질화된 식용육 시료 용액을 사용하여 평가하는 경우, L-카르니틴 수치와 매우 밀접한 관련이 있는 식용육의 미오글로빈 함량을 더 합리적으로 반영할 수 있다는 것을 나타낸다.
또한, a*값과 L-카르니틴 함량값 사이의 상관관계는 도 1에 도시하였다. L-카르니틴 함량값은 근육 표면의 a*값과 낮은 상관관계(r=0.3586)를 가졌으나, 균질화된 식용육 시료 용액의 a*값은 L-카르니틴 함량과 높은 상관관계(r=0.9533)를 갖는 것으로 밝혀졌다. 이 결과는 식용육 시료가 균질화됨에 따라 용액 내 고루 퍼진 결과 미오글로빈이 분산의 정도가 커졌다는 것에 의한 것으로 설명될 수 있다. 미오글로빈은 육색에 주요하게 기여한다(근육의 전체 색소의 80-90%). 일반적으로, 쇠고기와 양고기에서의 미오글로빈 함량의 수치는 돼지고기, 가금류(새고기) 및 생선류보다 높다. 도 2에 도시한 바와 같이, 균질화된 식용육 시료 용액의 높은 a*값은 식용육 시료 내 더 많은 L-카르니틴이 함유되어 있다는 사실을 나타낸다.
또한 도 3에는, 한국 시장에서 상업적으로 얻을 수 있는 닭, 돼지 및 소의 신선한 간, 심장 및 다리 근육에서의 L-카르니틴 함량을 측정하여 나타내었다. 각각의 시료에서, L-카르니틴 함량의 편차는 근육>심장>간 순이었다. 근육에서 L-카르니틴 함량의 최고치는 한우(3.64±0.14μ㏖/g(습식 중량)), 이어 수입 호주산 쇠고기(2.2±0.13μ㏖/g(습식 중량)), 홀스테인종(1.8±0.14μ㏖/g(습식 중량)), 돼지고기(0.78±0.05μ㏖/g(습식 중량)) 및 닭고기(0.42±0.07μ㏖/g(습식 중량))순 으로 나타났다. 심장에서 L-카르니틴 함량은 각각 닭고기(0.24±0.16μ㏖/g(습식 중량)), 돼지고기(0.43±0.26μ㏖/g(습식 중량)) 및 한우(0.87±0.36μ㏖/g(습식 중량))이었다. 간에서 L-카르니틴 함량은 각각 닭고기(0.23±0.19μ㏖/g(습식 중량)), 돼지고기(0.18±0.21μ㏖/g(습식 중량)) 및 한우(0.2±0.12μ㏖/g(습식 중량))이었다. 돼지의 간은 가장 낮은 L-카르니틴 함량(0.18μ㏖/g(습식 중량))을 나타내었다. 도 3은 가축물의 여타 조직보다 미오글로빈 함량이 높은 근육이 L-카르니틴 함량의 주요 기여자가 될 수 있다는 점을 제시한다.
실시예
2
저장 특성 실험
상기 실시예 1의 시료들을 각각 포장하여 4℃ 및 -20℃에서 저장하였다. 상기 시료들의 L-카르니틴 함량을 4℃에서는 각각 1일, 7일, 14일 및 21일에 측정하고, -20℃에서는 각각 0일, 15일 및 30일에 측정하였다.
저장 시간 동안의 식용육들의 L-카르니틴 안정성의 결과는 도 3 및 도 4에 도시하였다. 전체적으로 냉장 및 냉동 조건에서 저장 기간에 따라 쇠고기들의 L-카르니틴 수치가 감소하였으며, 감소된 수치는 -20℃에서 보다 4℃에서 더 컸다.
4℃에서 저장하는 동안, 닭고기, 돼지고기, 한우, 호주산 쇠고기 및 홀스테인 종의 L-카르니틴 함량은 0일째와 비교하여 각각 42.9%, 37.5%, 35.9%, 18.6% 및 13.3%로 감소하였고, 반면 -20℃에서 30일 후에는 각각 30.4%, 9.7%, 8.5%, 18.2% 및 11.2% 감소하였는데, 이는 L-카르니틴의 저장 안정성은 L-카르니틴의 저장 온도 와 관련있다는 것을 나타낸다.
도 4 및 도 5에 의하면, -20℃ 보다 4℃에서 L-카르니틴 함량이 더 뚜렷하게 감소됨을 알 수 있다. 이러한 결과는 근육의 사후 숙성이 -20℃ 보다 4℃에서 더 빠르다는 것을 나타낸다. 사후 숙성 동안, 근육 단백질들은 사후 저장에서 활성으로 남아있는 Ca2 + 의존 프로테아제와 같은 몇몇 단백질 가수 분해 효소에 의해 품질이 떨어진다. 이러한 근육 섬유의 품질저하는 근육의 액체 유동 및 근육 유연성의 증가를 야기할 수 있다. 그러나, 사후 숙성이 -20℃에서 진행된 경우, 식용육 시료의 자기분해는 더욱 천천히 진행되고, 근육의 액체-함유 용량이 더 긴 시간동안 유지되었다.
결론적으로, L-카르니틴 수치와 균질화된 식용육 시료의 적색도 a*값은 높은 상관관계가 있었다. L-카르니틴 함유정도는 종 및 조직에 따라 상이하나, 한국 시장에서 상업적으로 구입한 수입산 쇠고기를 포함하는 식용육 시료 중에서 한우가 L-카르니틴 함량이 가장 높음을 알 수 있었다. 또한, 식용육 시료의 L-카르니틴 함량은 저장 조건에 따라 가변적이고, 냉장 및 냉동 조건에서 저장 기간에 따라 식용육 시료의 L-카르니틴 수치가 감소되며, 감소 정도는 -20℃(냉동 조건: -10℃ 내지 -30℃) 보다 4℃(냉장 조건)에서 더욱 현저하였으며, L-카르니틴의 저장 안정성은 이의 저장 온도와 관련있는 것으로 나타났다.
도 1은 식용육 시료 표면의 적색도 a*값과 L-카르니틴 함유정도와의 상관관계 및 균질화된 식용육 시료의 적색도 a*값과 L-카르니틴 함유정도의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도 2는 각종 식용육 시료 표면의 적색도 a*값과 균질화된 식용육 시료의 적색도 a*값에 따른 L-카르니틴 함유정도를 도시한 그래프이다.
도 3은 각종 식용육 시료의 각종 기관에 따른 L-카르니틴 함유정도를 도시한 그래프이다.
도 4는 각종 식용육 시료를 4℃에서 저장하는 동안, 시간(일)에 따른 L-카르니틴 함유정도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 각종 식용육 시료를 -20℃에서 저장하는 동안, 시간(일)에 따른 L-카르니틴 함유정도의 변화를 도시한 그래프이다.
Claims (3)
- (a) 식용육 시료를 균질화하는 단계;(b) 상기 균질화한 식용육 시료를 원심분리하여 표면부유물을 생성하는 단계; 및(c) 색차계를 이용하여 상기 (b) 단계에서 얻어진 표면부유물의 적색도 값을 측정하는 단계;를 포함하는 식용육 내 L-카르니틴 함유정도 측정방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 식용육 시료를 균질화하기 이전에 상기 식용육 시료를 -80~-20℃에서 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식용육 내 L-카르니틴 함유정도 측정방법.
- 삭제
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2009
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