귀뚜라미 키토산의 항균 특성 및 식품 적용효과

Abstract

키토산은 생체 적합성, 항염, 항암의 효과가 있는것으로 많은 연구가 진행되어 왔다. 급격한 환경오염과 더불어 해양오염이 대두되면서 갑각류로 추출되어왔던 키토산의 잠재적 위험성이 대두되고 있다. 이를 대체하기 위해 곤충이나 곰팡이의 외벽에서 키토산 추출이 진행되어 왔고, 이를 바탕으로 많은 연구가 진행되고 있다. 최근 산업과 과학의 발전으로 많은 분야의 포장 스마트화가 이루어 지며 더 안전하고 간편하게 사용될 수 있는 천연물질의 응용이 활발히 이루어 지고 있다. 특히 2016년 한국에서 식용곤충으로 쌍벌귀뚜라미가 승인 되면서 이를 이용한 개발 및 연구가 진행되고 있고 있으나, 귀뚜라미 키토산을 이용하여 항균 및 활성에 관한 연구가 미비하여 본 연구에서는 쌍벌귀뚜라미에서 키토산을 추출하고, 이를 응용하여 식품의 항균활성에 적용하는 연구를 진행하였다 귀뚜라미의 키틴질로부터 키토산을 추출한 결과, 귀뚜라미 분쇄물에서 55.00 % 수율의 키토산을 추출하였으며, 디아세틸화 정도는 75.60%로, 이전 실험에서의 키토산 수율 41.75 %, 디아세틸화 정도 75.18% 수율에서 확연한 차이가 나타났다.. 키토산의 성분을 분석한 FT-IR스펙트럼 결과에서는 아마이드 Ⅰ, Ⅱ에서 키토산 기능기를 확인하였고, 파장과 흡수에서 상업용 키토산과 비슷한 결과로 나옴으로써, 곤충유래 키토산 성분이 일반적인 상업용 키토산과 성분이 유사하다고 판단되었다. 이를 바탕으로 식품에서의 항균활성을 적용하기 위한 항균성 실험에서는 식품에서 발생될 수 있는 Listeria Monocytogenes, Bacillus cereus, Escherichia Coli를 균주로 배양하여 실험하였다. 그 결과 상업용 키토산의 농도가 1~0.6%에서 inhibition zone의 크기가 명확하였으나 키토산에서는 1~0.4%에서 항균활성이 나타나는것으로 보아 상업용보다는 항균활성이 강하다는 것을 나타내었다. 신선식품과 조리식품으로 분류하여 식품에 키토산을 첨가 후, 일정기간 저장한 결과, 신선식품에서는 상업용 키토산보다 귀뚜라미 추출 키토산을 첨가한 식품에서 항균활성에 따른 향, 색, 경도의 관능평가가 높은 결과로 나옴으로써, 실질적으로 식품에 적용하였을 때, 상업용 키토산보다 귀뚜라미 추출 키토산의 항균활성이 높다는 것을 확인 할 수 있었다. 이를 바탕으로 표면 균수를 측정하기 위해ATP를 사용하여 측정하였고, 결과를 통해 상업용 키토산에서 1일차 측정은 14,553 ± 1745.80c RLU/cm2; 5 일차 510,356 ± 80307.61a RLU/cm2 이고, 귀뚜라미 키토산은1일차 16,097 ± 1080.99b RLU/cm2; 5일차 236,837 ± 10031.77a RLU/cm2. 로 2배 가까이 높다는 것을 확인 할 수 있었다. 조리식품의 항균활성 측정을 위해 조리방식은 sous-vide조리법을 이용하였는데, 조리 후 40일 저장기간 후 균수를 체크한 결과 밥에서는 컨트롤의 일반세균6.42 ± 0.1 a log CFU/mL, 황색포도상구균은3.60 ± 0.35c log CFU/mL였으며 상업용 키토산 첨가일반세균은2.07 ± 0.64 d log CFU/mL대장균군 3.08±0.76 e log CFU/mL. 귀뚜라미 키토산 일반세균은 1.69 ± 0.21 b log CFU/mL이 확인되었고, 대장균과 황색포도상구균은 검출되지 않았다 돼지찜에서는 컨트롤의 일반세균6.62 ± 0.3a log CFU/mL, 황색포도상구균은2.14 ± 0.99b log CFU/mL였으며 상업용 키토산 첨가일반세균은2.41 ± 1.42c log CFU/m, 귀뚜라미 키토산에서는 검출되지 않았다. 이 연구 결과로 귀뚜라미 추출 키토산은 상업용 키토산과 성분이 비슷하지만 신선제품과 조리식품에서의 항균활성은 귀뚜라미 키토산이 더 뛰어나다는 결과를 나타났다. 이를 바탕으로 곤충유래 키토산은 추출방법을 다양이 하여 수율을 높이고, 항균활성에 대한 데이터로 사용이 가능하며 이를 응용하여 안전한 식품 패키징 산업, 화장품, 의약 패키징 제품으로도 활용가능을 높였다.