An Evaluation of Major Nutrients of Four Farmed Freshwater Eel Species (Anguilla japonica, A. rostrata, A. bicolor pacifica and A. marmorata)

국내양식 민물장어 4 종(Anguilla japonica, A. rostrata, A. bicolor pacifica 및 A. marmorata)의 주요 영양성분의 평가

Abstract

The basic and main nutritive ingredients of two temperature (Anguilla japonica and A. rostrata) and two tropical (A. bicolor pacifica and A. marmorata) fresh water eel species that are farmed domestically were evaluated. With exception of A. rostrata, eels cultured at the same farm were used for analysis. The contents of crude protein were in the order A. marmorata (17.7%)>A. rostrata (17.5%)>A. bicolor pacifica (17.4%)>A. japonica (15.8%) and the contents of crude lipids were A. japonica (21.5%)>A. rostrata (15.4%)>A. bicolor pacifica (10.5%)>A. marmorata (8.9%). These values differed significantly even among the three species of eel farmed under identical culture conditions. In comparison, all four species of eel showed similar pattern in overall amino acid composition, although slight differences in the compositions of some amino acids were observed. The fatty acid compositions of muscle tissues were notably different among four species of eel, especially between the tropical and temperature eels. In a taste-test of the meat of the four eel species, which considered taste, flavor and texture, the overall preference was in the order A. japonica, A. marmorata, A. bicolor pacifica and A. rostrata.

서 론

민물장어의 전 세계적인 양식규모는 1950년과 2007년 사이에 거의 20배 증가하였다 (Crook, 2010). 하지만 인공부화를 통한 양식종묘의 양산체계가 확립되지 않은 상태에서 이러한 양식규모의 확대는 자연산 치어의 남획과 함께 극동아시아의 주요 양식어종인 Anguilla japonica의 실장어(glass eels) 채포량의 급격한 감소를 초래하게 되었다(Lee, 2014; Tzeng, 2014). 실장어 채포량의 감소는 실장어 가격, 양식 생산비 및 소비자 가격의 상승으로 이어져 민물장어 양식산업의 수익성이 한계에 이르고 있다. 이에 대한 대안으로 한국, 중국, 일본 및 대만등 아시아 민물장어 양식국가들은 1990년대 후반부터 온대성 장어로 실장어의 가격이 보다 저렴한 유럽산 민물장어인 A. anguilla 실뱀장어 양식이 이루어지기도 하였다(Ringuet et al., 2002). 하지만, 2007년 Conversion on Internatonal Trade in Endnagered Species of Wild Flora and Fauna (CITES) (멸종위기에 처한 야생동식물종의 국제거래에 관한 협약) 보호종에 유럽산 민물장어(A. anguilla)가 포함되었고 북미산 장어(A. rostrata)를 비롯한 민물장어 치어 전체의 CITES 등재 필요성에 대한 국제적 회의도 최근 진행되고 있다. 한편, 민물장어 주 소비국 및 양식국인 한국, 일본, 중국 등은 극동산 민물장어 양식용 치어의 대안으로 또 다른 온대성 장어인 A. rostrata와 열대성 민물장어인 A. bicolor 혹은 A. marmorata 등의 동남아산 민물장어의 현지 양식 혹은 자국 양식 등의 시도를 하게 되었다.

민물장어는 영양가치가 높은 대표적인 담수어종으로 비타민A, E 및 불포화지방산인 DHA, EPA 등을 특히 높게 함유하는 것으로 알려졌으며, 이들 성분은 민물장어 품질 평가의 기준이 되지만, 양식기간, 양식장별 혹은 급이사료의 차이 등에 따른 함량변이가 상당한 것으로 조사된 바 있다(Seo et al., 2013; Cho et al., 2011).

2014년 현재 국내에서 양식이 되고 있는 이종으로는 북미산(A. rostrata), 필리핀산(A. bicolor bicolor or bicolor pacifica 및 A. marmorata) 및 아프리카산(A. mozambica) 등이 있다. 이들 종간의 외형(Daverat et al., 2006; Leander et al., 2012), 산란 및 생태적 분포(Wouthuyzen et al., 2009; Han et al., 2012), 유전적 차이(Gagnaire et al., 2011), 양성온도 및 사료효율(Luo et al., 2013) 등은 보고된 바 있지만, 이들 종의 양식에 따른 주요 영양학적 성분에 대한 보고는 없었다. 본보에서는 현재 국내 양식민물장어로 시장에 공급중인 A. rostrata, A. bicolor pacifica 및 A. marmorata와 A. japonica의 가식부 내 영양성분의 평가 및 소비자 기호도 평가를 통하여 이종 민물장어 양식을 위한 기초자료를 만들고자 하였다.

 

재료 및 방법

공시재료

본 실험에서 사용된 시료로는 주요 민물장어 양식종인 Anguilla japonica (평균 전장 53.4 cm, 평균무게 270 g)와 외국산 이종 민물장어 A. bicolor pacifica (평균전장 46.7 cm, 평균무게 254 g), A. marmorata (평균전장 44.4 cm, 평균무게 191 g) 및 A. rostrata (평균전장 50.1 cm, 평균무게 260 g) 등 총 4 종의 민물장어 성어(3미/kg)를 이용하였다. 분석에 이용된 장어 중 A. rostrata는 전라남도 나주 인근 양만장에서 구입하였으며, A. rostrata를 제외한 3종은 수온이나 먹이 급이량 같은 양성조건에서 차이가 없는 동일 양만장 (충청남도 J수산)에서 양식된 장어를 구입하여 사용하였다. 각 종은 5 마리의 성어를 머리, 뼈 및 내장을 제거한 후 근육부만을 마쇄하여 기본성분 등의 분석시료로 이용하였다. 필요 시 시료의 건조는 동결건조기(Biotron, Hanil Scientific Co., Korea)를 사용하여 동결건조 한 다음 -20℃ 냉동실에 보관하였다.

성분분석

분석은 기본영양성분(수분량, 조단백질, 조지방 및 회분)은 AOAC 방법(1995)에 준하여 분석하였다. 지방 및 수분 함량은 CEM 자동추출장치(Labwave 9000/FAS 9001, CEM Corp., Matthews, NC, USA)를 이용하여 측정하였다. 단백질은 Kjeltec System (Kjeltec Auto 2400/2460, Foss Tecator AB, Höganas, Sweden)을 이용하여 분석하였으며, 회분은 회분분석기(Mas 7000, CEM Corp., Mattews, NC, USA)를 이용하여 측정하였다.

비타민A와 E 분석

건조 마쇄한 장어 육 0.5 g을 95% ethanol (EtOH) 3 mL과 pyrogallol 10%/EtOH 0.5 mL을 섞어 잘 섞는다. 여기에 1 mL 50% KOH 용액을 더하고 95℃ 수조에서 30 분 동안 비누화한 다음 얼음을 이용하여 급속 냉각하였다. 냉각된 시료에 3 mL의 증류수와 석유에테르를 넣고 잘 섞은 다음 석유에테르 층만을 회수하는 과정을 3 회 반복하고 회수된 석유에테르 층은 무수 Na2SO4를 사용하여 수분을 제거한 다음 회전농축기를 사용하여 농축하였다. 농축액은 비타민 A 분석을 위해서는 1 mL isopropyl alcohol에, 비타민 E 분석을 위해서는 1 mL hexane 용액 각각 용해시킨 다음 0.2 μM pore membrane filter를 사용하여 여과한 다음 HPLC 분석에 이용하였다. HPLC 분석 컬럼은 μ-Porasil column (4.6×250 nm, Waters, USA), 이동상으로는 n-hexane:isopropanol (99.92:0.08, v/v, isocratic mode)를 1 mL/min의 flow rate로, 그리고 검출은 UV/VIS 검출기(Model 2489, Waters, USA)를 사용하여 VA는 336 nm, VE는 280 nm의 조건으로 수행하였다.

아미노산 분석

마쇄 건조한 장어 육 100 mg을 채취하여 분해병에 넣은 후 6 N HCl 40 mL를 가하고 110℃에서 24시간 가수분해시킨 후 염산을 증발시킨다. 증발 후 분해병은 증류수로 세척 및 세척액의 증발을 3 회 반복한 다음 증발 농축액에 완충액(pH 2.2) 또는 증류수를 소량씩 첨가하여 0.45 μM syringe filter (Milipore, Billerica, USA)로 여과한 후 HPLC (1200 series, Aglient, USA)를 이용하여 분석하였다. 이동상은 20 g 초산나트륨, 600 μL triethylamine, acetonitrile 60 mL이 포함된 A용액(pH 6.3)과 60 mL acetonitrile을 포함한 증류수인 용액B에 대하여 A 용액:B 용액으로 10분까지 54:46, 유속 1.0 mL:min; 10.5-11 분은 0:100, 유속 1.0 mL/min; 11-14 분은 0:100, 유속 1.0 mL/min; 20.5-21.5 분은 100:0, 유속 1.0 mL/min 으로 구배조건을 설정하였다. 컬럼은 C18 (Waters, 4.6 mm×150 mm, 5 μM)를 사용하였으며, 컬럼온도는 45-50℃로 설정하였다. 검출기는 UV detector (Model 2489, Waters, USA)의 254 nm에서 검출하였다.

지방산 분석

건조 마쇄한 시료를 Folch et al. (1957)의 방법에 따라 지질을 추출하였으며, Morrison and Smith (1964)의 방법에 준하여 메틸화한 후 상층액을 분리하여 −80℃에 보관하였으며, 자동 시료 주입기가 장착된 가스크로마토그래피 (Varian 3400, Varian, USA)를 이용하여 분석하였다. 컬럼은 supercowax 10.30 m×0.53 mm ID, 1.0 μM film thickness, 이동상은 질소가스 (99.99%, research purity)를, 검출기는 flame ionization detector를 각각 사용하였다. 주입구는 210℃, 컬럼온도는 2분에서 165℃, 3분에서 240℃로 하였으며, 검출기 온도는 240℃로 하였다. Injection volume은 1.0 μL로 하였다.

관능검사

본 실험은 A. marmorata, A. bicolor pacifica, A. japonica 그리고 A. rostrata의 시중에서 판매되고 있는 2-3 미/kg 기준의 뱀장어 육을 대상으로 관능검사를 실시하였다. 평가인 20 명은 대부분 뱀장어 연구 전문가(양성, 사료 및 연구 등)가 참여하였으며, 어육의 종류를 파악할 수 없는 blind test로 4가지 종류에 대한 향, 맛, 식감, 종합적인 기호도 등 4 가지에 대해서 1 등(4점), 4 등(1점)의 순으로 상대 평가하였다. 관능평가를 위한 장어는 일반적인 장어요리법인 숯불직화 방법을 사용하였다. 기호도 검사는 20 명을 대상으로 향(flavor), 맛(taste), 조직감(texture) 및 종합적인 기호도(overall acceptibility) 등에 대해서 1점은 가장 나쁘거나 낮음(extremly bad or slight), 4점은 매우 좋거나 강함(extremely good or much)으로 하는 상대적인 순위로 평가하였다.

통계처리

일부 결과는 SPSS program (Cicago, IL, USA)을 사용하여 Turkey’s test로 평균간의 유의성을 95% 수준에서 검정하였다.

 

결과 및 고찰

일반성분

크기와 양식환경이 동일한(A. rostrata 제외) 각 뱀장어 육 내 기본성분(수분함량, 조단백질, 조지방 및 회분)을 평가한 결과는 다음과 같다(Table 1). 수분함량은 열대성 장어종인 A, bicolor (71.1%), A. marmorata (71.8%)가 온대성 장어종인 극동산 뱀장어 A. japonica (61%)와 A. rostrata (61.2%)에 비교하여 높았다. 조단백질 역시 A. marmorata (17.7%)>A. bicolor (17.4%)>A. rostrata (16.3%)>A. japonica (15.8%) 순으로 열대성 장어 두 종이 온대성 장어 두 종에 비교하여 높은 경향을 보였다. A. japonica의 경우 우리나라 자연산 및 양식산의 조단백 함량을 각각 14.3%, 15.4%로 그리고 국내 양식장간 민물장어의 조단백 함량이 16.5-17.7%로 보고된 바 있다(Choi et al., 1986; Seo et al., 2013). 자연산과 양식산과의 조단백 함량의 차이는 물론 양식산이라도 양식환경에 따른 조단백함량에서의 약 7% 정도 함량변화가 있다는 점을 감안하면, 동일한 양식조건 하에서 양식한 A. marmorata와 A. japonica 사이에 최대 약 11%의 조단백 함량에서의 차이는 국내 양식 민물장어 종간 단백함량에서의 유의적 차이가 있는 것으로 확인되었다. 조지방은 A. japonica (21.5%)>A. rostrata (19.2%)>A. bicolor (10.5%)>A. marmorata (8.9%) 순으로 극동산 장어인 A. japonica의 조지방 함량은 A. marmorata의 두 배 이상의 함량을 나타내, 종간 조지방 함량에 큰 차이가 있었다. 특히 열대종인 A. marmorata와 A. bicolor pacifica 종의 조지방 함량이 온대종인 A. japonica와 A. rostrata에 비교하여 더 낮은 것으로 확인되었다. 일반적으로, 어류의 체지방 함량은 종, 먹이, 서식지 온도 및 염도 등이 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다(Lovern JR, 1938). 이 점에서 본 실험에서 분석한 민물장어 종간 조지방 함량에서의 차이는 특히 3종(A. japonica, A. bicolor pacifica 및 A. marmorata)의 동일한 먹이, 사육온도 및 염도 등을 고려할 때 오랜 기간 다른 온도 서식환경에 적응하여 온 각종의 유전적 차이에 기인한 것으로 판단된다. 마지막으로 회분함량은 최저 A. japonica 0.91%에서 최대 A. rostrata 1.1%로 종간의 차이가 크지 않았다.

Table 1.Data are represented as mean values ±SD. Values in each row with different superscripts are significantly different (P<0.05). All tests are performed by three replicates.

아미노산 조성비

양식한 4종 민물장어 육의 15 가지 아미노산 조성을 Table 2에 나타내었다. 동일한 양식장에서 동일한 배합사료를 이용하여 양식한 3 가지 민물장어 A. japonica, A. bicolor pacifica 및 A. marmorata는 물론 타 양식장에서 양식한 A. rostrata의 함량이 높은 순서로 아미노산 5가지[glutamic acid, aspartic acid, lysine, leucine, alanine (glycine, A. japonica와 A. rostrata의 경우)]가 전체 아미노산의 50%, 52%, 52% 및 51%를 각각 차지하였으며, 양식 민물장어 4 종간 구성아미노산의 조성비 차이가 크지 않았다. 이러한 민물장어 육 4 종의 구성아미노산 조성은 넙치 육 구성 아미노산의 조성과도 유사한 경향을 보였으며(Jang et al., 2009), 일반적으로 수산동물의 체단백질 구성아미노산의 조성은 어종에 따란 큰 차이가 없다는 보고와도 일치하였다(Lee et al., 1977). 그렇지만 glutamic acid는 열대성 민물장어 두 종에서 온대성 장어 두 종에 비교하여 유의적으로 높았으며, glycine은 열대산 장어 두종이 온대산 장어 두 종에 비교하여 약간 낮은 함량을 나타내는 등 4 종 민물장어 구성아미노산 조성비의 미세한 차이 역시 확인되었다. 필수아미노산인 lysine, leucine, threonine, valine, isoleucine 및 leucine의 아미노산조성비 역시 장어종간의 미세한 차이도 있었지만 전체적으로 넙치, 도다리의 육 구성 아미노산 조성과 매우 유사하였다(Jang et al., 2009).

Table 2.Values in each row with different superscripts are significantly different (P<0.05). ( ), % to total amino acid content.

한편 어류에서 천연산과 양식산 사이의 아미노산 조성이 거의 차이가 없다는 보고가 있었다(Choi et al., 1985, 1986; Endo et al., 1974). 또한 사료조성 중 지방질 성분이 어류의 내장 및 근육지방질의 조성에 많은 영향을 미친다는 보고(Konosu et al., 1976; Russel et al., 1975)와는 다르게 사료조성의 차이가 양식어류 특히 넙치 내장 및 근육의 아미노산 조성 사이에 뚜렷한 상관관계를 보이지 않는다고 보고되었다(Oh et al., 1988). 이점에 기초하면 본 실험인 동일 양식환경의 3 종 민물장어 육 및 타 양식환경하에서 양식한 A. rostrata 육 구성 아미노산 조성비에서 보여주는 유사성 그리고 아미노산 별 미세한 함량의 차이는 양식환경 혹은 사료조성에서의 차이라기보다는 어류 종의 일반적인 체 단백질 아미노산 구성에서의 유사성 및 종 간 체단백질 내 구성아미노산 조성비의 미세한 유전적 차이에 기인한다고 할 수 있다.

지방산 조성비

japonica와 A. bicolor pacifica 그리고 A. marmorata와 또다른 양식장에서 양식한 A. rostrata 등 동일한 크기의 국내 양식 민물장어 4종의 육 내 지방산 조성비를 평가하였다(Table 3). 포화지방산 [A. japonica (30.92%), A. rostrata (50.25%), A. bicolor pacifica (30.08%), A. marmorata (29.78%)]과 불포화지방산[A. japonica (69.08%), A. rostrata (50.25%), A. bicolor pacifica (69.92%), A. marmorata (70.22%)] 모두 동일 양식장에서 양식한 3종의 포화지방산과 불포화지방산의 비는 거의 유사한 반면 타 양식장에서 양식한 A. rostrata의 경우는 3종과는 큰 차이를 보였다. 민물장어 양식에서 배합사료 내지방성분의 지방산 조성비 중 포화/불포화 비는 양식된 민물장어의 체내 지방산 조성비에 큰 차이를 준다는 사실은 확인되고 있다(데이터 미제시). 한편 동일한 조건에서 양식한 3종간의 불포화지방산 비는 큰 차이를 보이지 않은 반면에 다가 불포화지방산(polyunsaturated fatty acids, PUFA)에서 A. marmorata (19.96%)>A. bicolor pacifica (17.57%)>A. japonica (13.32%) 순의 차이를 나타내었다. 특히, PUFA 중 기능성을 갖는 omega-3 지방산인 docosahexaenoic acid, DHA [A. japonica (6.93%), A. bicolor pacifica (9.66%), A. marmorata (9.14%)]와 eicosapentaenoic acid, EPA [A. japonica (2.0%), A. bicolor pacifica, (3.28%), A. marmorata (2.93%)] 둘 다 A. bicolor pacifica>A. marmorata>A. japonica 순의 지방산 조성의 차이를 나타내었다. A. rostrata는 3 종에 비교하여 단가불포화지방산(monounsaturated fatty acids, MAFA) 41.49, PUFA 8.27를 보였으며, 그 중 EPA와 DHA가 각각 0.09, 0.15의 낮은 조성비를 나타내었다. 이러한 결과로부터 A. japonica의 경우는, 지수식, 순환여과식 양식방법의 차이 및 배합사료 등의 양식환경의 차이를 고려한 각 양만장 별 비교에서, PUFA이 8.8-12%, DHA는 5.55-7.94%, EPA는 1.63-1.93%였다는 보고(Cho et al., 2011)와 유사한 것으로 판단된다. 인도네시아 자연산 A. bicolor의 PUFA는 11.44%, 그 중 DHA 5.16%, EPA 1.15%의 보고(Hangesti Emi Widyasari et al., 2014)에 비교하여 국내 양식어에서 PUFA는 물론 DHA, EPA 모두에서 더 높은 조성비를 나타내었다.

Table 3.Data are represented as mean values ±SD. – represents below the detectable range. Values in each row with different superscripts are significantly different (P<0.05). All tests are performed by three replicates.

비타민 A, E

4가지 양식 민물장어에서 대표적인 영양성분인 지용성 비타민 A, E (VA와 VE)를 평가하였다(Table 4). VA와 VE는 자연산인 극동산 민물장어(A. japonica)에서 약 1,000 μg (3,500 IU)/100 g dry wt, 4-7 mg/100 g dry wt로 각각 알려졌으며, 이들의 함량은 Anguilla 종에 따른 차이를 보이고 개체의 크기에 대체로 비례한다고 알려졌다(Edisbury et al., 1937). 국내에서 양식한 A. japonica의 경우 양식장별, 급이사료 종류별 및 개체별 VA차이가 커 함량은 약 420-1,760 μg /100 g dry wt, VE는 1.0-24.6 mg/100 g dry wt로 보고된 바 있다(Cho et al., 2011). 한편, 본 실험에 사용한 A. japonica의 경우는 VA가 502 μg /100 g dry wt, VE가 3.1 mg/100 g dry wt 였으며, A. bicolor pacifica는 VA가 793.8 μg /100 g dry wt, VE가 6.0 mg/100 g dry wt, A. marmorata 는 VA가 1,381.2 μg /100 g dry wt, VE 1.6 mg/100 g dry wt로 동일 양식환경에서 양식한 3 종간의 VA는 A. marmorata>A. bicolor pacifica>A. japonica 순이었으며, VE는 A. bicolor pacifica>A. japonica>A. marmorata 순이었다. 한편, 타 양식환경에서 양식한 A. rostrata는 VA와 VE 각각 901.1 μg/100 g dry wt, 0.7 mg/100 g dry wt이었다. 이상의 결과로 미루어, VA와 VE 함량은 장어육 내 조지방 함량과 비례하지 않고 각 종간의 지용성 비타민 VA와 VE의 합성능 혹은 육 내저장에서의 유전적 차이가 있을 수 있음을 의미한다.

Table 4.Data are represented as mean values ±SD. Values in each row with different superscripts are significantly different (P<0.05). All tests are performed by three replicates.

관능검사

최근 포획량 감소 및 치어가격 상승에 따른 극동산 장어(A. japonica) 양식의 대안으로 외산 이종 장어가 활발하게 양식되고 있다. 그렇지만, 극동산 장어와 달리 국내에서 양식되고 있는 외산 이종 장어의 맛 등에 대한 체계적인 평가 자료를 갖추지 못하였다. 이점에 본 연구진은 현재 국내에서 양식되고 있는 온대성 장어 두 종 인 A. japonica, 북미산 장어(A. rostrata)와 열대성 장어인 두 가지 민물장어 종(A. marmorata, A. bicolor pacifica)을 같은 방식으로 요리하여 관능검사를 실시해보고자 하였다.

Table 5에서 보는 것처럼, 비린 맛 등을 고려한 향은 A. japonica가 가장 우수하였으며, 그다음은 A. marmorata와 A. bicolor pacifica가 비슷하였으며, A. rostrata 장어가 가장 저조하였다. 맛은 A. japonica, A. marmorta가 다른 두 종류 A. rostrata와 A. bicolor pacifica 에 비교하여 두드러지게 좋은 평가를 얻었다. 씹히는 맛 등 식감에 대한 평가는 A. marmorata가 A. japonica에 비교하여 다소 앞서는 평가를 얻었다. 다른 두 종류는 맛과 마찬가지로 A. marmorata가 A. japonica에 비교하여 훨씬 떨어지는 평가를 얻었다. 마지막으로, 종합적인 기호도에 대한 평가 순위는 A. japonica, A. marmorata가 각각 1, 2 위를 차지하였고, A. rostrata와 A. bicolor pacifica는 앞선 두 종에 비교하여 낮게 평가되었다.

Table 5.Values in each row with different superscripts are significantly different (P<0.05).