국립농업과학원은 2015년도에 이전에는 섭취가 불가능했 던 익은 누에(숙잠; 熟蠶)를 인간이 섭취할 수 있게 가공하는 새 로운 기술을 발명하여 논문으로 발표하고 특허로 등록 하였다 (Ji et al., 2015). 숙잠은 실크단백질을 대량으로 함유하고 있는 비대해진 견사 샘을 가지고 있어서, 가공 중 죽게 되면 견사 샘 이 바로 경화되어 인간이 섭취할 수 없게 된다. 그런데, 살아 있 는 숙잠을 100°C 수증기로 2시간 동안 찌면, 견사 샘 안의 실크 단백질들에 1차 변성이 일어나, 경화가 일어나지 않는다. 이 방 법으로 제조된 익힌숙잠은 바로 섭취가 가능하지만, 유통과 보 관의 편의를 위하여 급속 냉동한 후, 동결건조하여 수분 함량을 5% 미만으로 만든 후, 원물 형태 또는 분말로 제조하여 냉동 또 는 냉장 보관하는 것이 표준 제조 공정이다(Ji et al., 2019;Kim and Koh, 2022;Kim et al., 2019a;Park et al., 2022).

익힌숙잠의 건강 증진 효과를 알아내기 위하여 다양한 동물 질환 모델을 이용한 연구가 진행되었다(Ji et al., 2019;Kim and Koh, 2022;Kim et al., 2019a;Park et al., 2022). 익힌숙잠의 건 강 증진 효과는 제조에 사용된 누에 품종에 따라서 최적의 적응 증이 다름이 밝혀졌다. 예를 들면, 백옥잠을 포함한 하얀색 고 치를 만드는 품종으로 만든 익힌숙잠은 간과 위장관 기능 개선 효과가 다른 품종의 누에에 비하여 뛰어 났다(Cho et al., 2016;Lee et al., 2017). 골든실크 품종을 포함한 노란색 고치를 만드 는 품종으로 제조된 익힌숙잠은 파킨슨병 발병 예방 효과와 기 억력 개선 효과와 치매 예방 효과가 뛰어남이 밝혀졌다(Mai et al., 2022;Nguyen et al., 2020;Nguyen et al., 2021). 그리고 연 녹색 고치를 만든 연녹잠으로 제조된 익힌숙잠은 피부 미백 효 과와 발모 촉진 효과가 뛰어났다(Ji et al., 2019;Kim et al., 2017). 이와 같이 익힌숙잠은 다양한 건강기능성을 가지고 있 어서 2017년에 대국민 공모를 통하여 ‘익힌숙잠의 다양하고 우수한 기능성을 기반으로 우리나라의 양잠 산업이 크게 부흥 한다’는 의미를 가지는 “홍잠(弘蠶)”으로 명명되었다(Kim, 2017).

현재 홍잠의 제조공정은 수증기로 쪄서 섭취가 가능하게 한 후, 동결 건조를 진행하여 장기간 보관이 가능하게 한 후, 분말 을 만드는 공정을 포함하고 있다(Ji et al., 2019;Ji et al., 2015;Ji et al., 2017). 수분의 함량을 5% 이내로 만들기 위해서는 최 소 -50°C 이하에서 48시간 이상 동결 건조를 진행해야 하므로, 생산과정에서 대량의 전기에너지가 소비된다(Ji et al., 2015). 또한 대용량의 동결건조기는 고가의 장비로써, 운용과 유지에 적지 않은 비용이 필요한 단점을 가지고 있었다. 이에, 홍잠의 표준 제조 공정 중 수증기로 찐 후의 동결 건조하고 분말화 하 는 제조 공정에 대하여 시간과 비용이 적게 들어가는 대신 동일 한 효과를 보이는 홍잠의 제조법을 연구하였다.

재료 및 방법

골든실크 품종 누에 사육

본 연구에 사용된 누에는 골든실크 품종으로 원종 잠123과 원종 잠124의 교배에서 태어난 F1이다(Kang et al., 2007). 골 든실크 품종의 누에를 국립농업과학원 잠실에서 뽕나무 잎을 이용하여 사육하였다. 5령7일에서 8일까지 숙잠으로 성장한 누에를 선별하였다(Ji et al., 2015).

홍잠 생산 방법

선별된 숙잠은 표준 홍잠 제조 공정에 따라서 수돗물을 이용 하여 세척한 후, 압력이 걸리지 않는 스팀 찜기(금성, 부천, 대 한민국)로 120분 동안 증자를 진행하였다(Ji et al., 2015). 제조 된 홍잠은 장기간 보관을 위하여 급속 동결하여 -20°C 이하에 보관하거나, 바로 일정량의 식수를 첨가한 후 균질화했다. 골든 실크 홍잠 분말은 동결 건조된 홍잠을 천연 암석 롤러 밀로 제 조했다(Ji et al., 2015;Kang et al., 2007). 동결건조 전의 홍잠 의 수분 함량을 측정하기 위하여 홍잠을 100°C에 완전 건조 후, 수분함량을 측정한 결과 79.2 ± 1.34% 였다. 이 수분 함량의 비 율을 바탕으로 홍잠 분말과 홍잠 균질 액의 동등성 실험을 수행 하였다.

홍잠 균질 액 제조 방법

홍잠은 표피 조직이 연하여 일정량의 식수를 첨가한 후, 가 정용 고속 진공 주서 믹서기(모델명: HR3752, 35,000 rpm, 1400 W, 필립스코리아, 서울, 대한민국)나 실험실용 블렌더(모 델명: LB10S, Waring, Stamford, CT, USA)로 9분간 갈아서 1 차 균질화했다. 첨가된 식수의 양은 홍잠 100 g당 200 ml, 300 ml, 또는 400 ml의 비율이다. 1차 균질 액은 디지털 균질기(모 델명: HG-15D, 대한과학, 서울, 대한민국)를 이용하여 15,000 rpm에서 10분간 2차 균질화 했다. 홍잠 균질 액(Homogenized Golden-Silk HongJam solution: HGS)은 바로 냉장보관을 하 거나 장기간 보관을 위해서는 -20°C에 동결 보관하였다. 본 연 구의 실험은 3반복 실험을 진행을 하였다.

홍잠 균질 액의 분무 건조 방법

홍잠 균질 액은 분무 건조기(MH-60, 미현엔지니어링, 안양, 대한민국)를 이용하여 분무 건조를 진행하였다. 분무 건조 조 건은 입구 온도 170°C, 배출구 온도 85°C, 공기압은 50 mm of H₂O였고, 건조속도는 500 ml/h 였다.

홍잠 균질 액의 기억력 개선효과 연구

홍잠의 다양한 건장 증진 효과 중의 기억력 개선에 대한 효 과를 동물 실험으로 확인 하였다. 동결건조 과정 대신에 고속 진공 주서 믹서기(모델명: HR3752)와 디지털 균질기(모델명: HG-15D)를 이용하여 제조된 홍잠 균질 액의 기억력 개선 효과 를 확인하는 연구를 한림대학교 동물 윤리 위원회의 허가를 받 아 진행하였다(HMC2020-0-1202-52). 이전에 발표된 방법에 따라서 연구를 진행했다(Nguyen et al., 2020;Nguyen et al., 2021). 생 후 4주된 수컷 C57BL/6J 마우스(Mus musculus)에 대조군(Control, Con, 16마리)과 Donepezil(Dp)군(1.0 mg/Kg 체중, 16마리)과 골든실크 홍잠 분말 [Golden silk HongJam powder; GS)군(0.5 g/Kg 체중, 16 마리)와 골든실크 홍잠 균질 액(HGS)군(7.5 ml/Kg 체중, 16마리)을 23일간 경구 투여한 후, 각각의 실험 군을 8마리씩 나누어서 식염수(Saline; Sal) 또는 Scopolamine (0.75 mg/Kg 체중)을 복강에 주사하는 군으로 나 누었다. 첫째 날은 실험 시작 30분 전에 실험실로 마우스를 옮 긴 후에 수동회피실험 기구(JD-SI-02, 정도비앤피, 서울, 대한 민국)의 밝은 방에서 2분 동안 자유롭게 움직일 수 있도록 하였 다. 둘째 날에는 식염수나 Scopolamine을 마우스의 복강에 주 사한 후, 훈련 기간을 시작하였다. 즉, 밝은 방에 마우스를 넣은 후에 어두운 방으로 들어가는 통로의 문을 열어준 후, 마우스의 꼬리까지 완전히 어두운 방으로 들어가는 시간을 측정하였다. 마우스가 들어가면 통로를 닫은 후에 0.4 mA의 전기 충격을 3 초간 주었다. 셋째 날에는 전기충격을 받은 마우스를 밝은 방에 넣고, 어두운 방으로 갈 수 있는 연결 통로를 열어 준 후, 밝은 방에 남아 있는 시간을 측정하였다. 실험 동물의 이동 여부를 최대 300초까지 지켜본 후 실험을 종료하였다. 통계 분석은 Excel 프로그램을 이용하여 One-way analysis of variance (ANOVA)를 실시한 후, Tukey honestly significant difference analysis로 P < 0.05 유의수준에서 검증하였다.

식품용 유화제의 첨가에 따른 홍잠 균질 액의 건조 수율 변화 연구

홍잠 균질 액에 두 종류의 유화제를 첨가한 후, 분무 건조를 진행하였다. 사용된 유화제는 대두에서 추출한 Lecithin(이든 타운에프앤비, 인천, 대한민국)과 Glycerin esters of fatty acids (GEFA; 남영상사, 군포, 대한민국)를 전체 중량의 0.3%의 비 율로 첨가한 후, 분무 건조를 했다. 분무 건조 조건은 시료 입구 온도 170°C, 배출구 온도 85°C, 공기압은 50 mm of H₂O였고, 건조속도는 500 ml/hr였다.

식품용 부형제의 첨가에 따른 홍잠 균질 액의 건조 수율 변화 연구

홍잠 균질 액에 부형제인 dextrin(퓨어덱스 DE 10 ~ 12, 대상 주식회사, 서울, 대한민국) 또는 cyclodextrin(싸이덱스-S, 대상 주식회사)을 홍잠 무게의 10% 또는 20% 첨가한 후 분무 건조를 했다. 분무 건조 조건은 시료 입구 온도 170°C, 배출구 온도 85°C, 공기압은 50 mm of H₂O였고, 건조속도는 500 ml/hr였다.

식용 단백질 분해 효소로 분해된 홍잠 균질 액의 건조 수율 변화 연구

100 g의 홍잠에 식수 200 ml을 첨가하여 진공 주서 믹서기 (모델명: HR3752, 35,000 rpm, 1400 W, 필립스코리아) 또는 실험실용 블렌더(모델명: LB10S, Waring)와 디지털 균질 기 (모델명: HG-15D)를 이용하여 위에 언급된 방법으로 균질화 용액을 제조한다. 홍잠 균질 액 300 ml에 30 ml의 FoodPro® Akaline protease(FPAP, Dupont)(Mai et al., 2022)를 첨가한 후, 55°C에 24 h 동안 100 rpm으로 교반하면서 효소 분해를 진 행하였다. 시료 안의 효소 활성을 없애기 위하여 90°C 의 물에 10분간 방치한 후, 분무건조기로 건조했다. 분무 건조 조건은 입구 온도 170°C, 배출구 온도 85°C, 공기압은 50 mm of H₂O 였고, 건조속도는 500 ml/hr였다.

홍잠 균질 액 이용 특수의료용도 식품 개발 연구

우리는 이전의 연구에서 식용 단백질 분해 효소로 분해한 홍 잠은 홍잠 분말보다 더 뛰어난 기능성이 있음을 보고하였다 (Mai et al., 2022). 본 연구에서 언급된 방법으로 제조된 홍잠 균질 액 또는 식용 단백질 분해 효소로 분해된 홍잠 균질 액을 동결 건조 과정 없이 바로 이용하여 다양한 종류의 특수 의료 용도 식품의 제조에 사용할 수 있는 영양 조성에 대한 연구를 진행하였다. 일반 환자 용 균형 영양 제조 식품과 질환 별 영양 제조 식품으로써 홍잠 균질 액 또는 식용 단백질 분해 효소 분 해 홍잠 균질 액을 첨가하여 액상 형태 또는 젤라틴을 전체 무 게의 1:25의 비율로 추가하여 젤리 형태로 제조하는 특수 의료 용도 식품의 영양 성분 조성 연구를 실시하였다.

연구결과

고속 진공 주서 믹서기 또는 실험실 블랜더로 균질화 후, 디지털 균질기로 추가 균질화한 홍잠 균질 액 제조 방법

수증기로 찐 홍잠을 고속 진공 주서 믹서기 또는 실험실 블 랜더와 디지털 균질기로 균질화하는 제조 공정 또는 1 ~ 3개월 동안 -20°C에서 냉동 보관 후 균질화하는 제조 공정에서 홍잠 의 균질화 과정에서의 차이점이 발견되지 않았다. 분무 건조기 에 시료가 공급되기 위해서는 시료 공급관을 통과해야 하는데, 홍잠 균질 액은 지방성분을 다량 포함하고 있어서, 상온보다는 40 ~ 60°C 내외에서 유동성이 더 좋았다. 그러므로, 모든 실험 은 40 ~ 60°C에서 진행하였다. 디지털 균질기로 추가 균질화한 이유는 고속 진공 주서 믹서기 또는 실험실 블랜더로만 균질화 된 홍잠 용액은 분무 건조기에 공급될 때 시료 공급 관이 자주 막혔기 때문이다.

균질 액을 만들기 위한 최적의 홍잠과 식수의 비율을 알아내기 위하여 홍잠과 식수의 비율을 변경하면서 균질화 후 분무 건조를 진행했다. 그 결과를 보면 100 g의 홍잠에 식수 200 ml 또는 300 ml을 추가하여 제조한 홍잠 균질 액은 분무 건조 효율이 400 ml 을 추가한 시료에 비하여 통계적으로 유의하게 높았다(P < 0.05, Table1). 손실을 보정한 후 분무 건조 비율도 200 ml 또는 300 ml 의 식수를 추가한 후 제조된 홍잠 균질 액이 400 ml 추가한 후 제 조한 홍잠 균질 액보다 더 높았다. 하지만, 200 ml 또는 300 ml의 식수를 추가한 경우에는 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 이 결 과는 200 ml의 식수를 추가하는 경우가 홍잠 균질 액 제조에 최적 의 조건임을 보여주었다. 이에 따라 본 연구는 200 ml의 식수를 추가하여 제조한 홍잠 균질 액으로 실험을 진행 하였다.

홍잠 균질 액은 홍잠 분말보다 뛰어난 기억력 개선 효과가 있음

홍잠은 다양한 건강 증진 효과가 알려져 있다(Kim et al., 2019a;Park et al., 2022). 그 중에 본 연구에서 사용된 골든실크 품종으로 제조된 홍잠은 다른 품종에 비하여 기억력 개선 효과 가 뛰어남을 보고한 바 있다 (Nguyen et al., 2020;Nguyen et al., 2021).. 그러므로, 우리는 홍잠 균질 액이 기존의 동결건조 과정 을 거쳐 제조한 홍잠 분말에 비하여 기억력 개선 효과에 차이가 있는지를 확인하는 연구를 단기 기억력을 확인하는 수동회피실 험으로 진행하였다(Fig. 1). 식염수 복강 주사군(Saline-intraperitoneal injection group: Saline-IP)의 경우는 전기 충격을 주 기 전인 연습기간에서는 밝은 방에 머무는 시간이 대조군과 다 양한 물질 투여 실험군 간에 유의한 차이가 없었다(Fig. 1A, F_{(3, 31)} = 0.66, P > 0.5). 하지만, 전기충격을 준 후에는 대조군과 비 교하여 골든실크 홍잠 균질 액(HGS; 7.5 ml/Kg 체중) 투여군은 통계적으로 유의하게 밝은 방에 머무는 시간이 증가하였다 (Fig. 1A, F(3, 31) = 3.323603, P < 0.05). 대조군과 비교하여 밝 은 방에 머무는 시간이 양성 대조 약제로 사용된 치매 치료제인 Dp의 투여군은 22.7%, 골든실크 홍잠 분말(GS) 0.5g/Kg 체중 투여군은 17.7%, 그리고 골든실크 홍잠 균질 액 7.5 ml/Kg 체 중 투여군은 31.0% 증가하였다.

단기 기억력 증진 효과는 Scopolamine으로 단기기억 상실 이 유도된 실험군(Scopolamine-IP)에서 더 유의한 차이가 나타 났다. 전기충격을 받기 전인 연습기간에서는 대조군과 실험군 간의 밝은 방에 머무는 시간에서 차이가 나타나지 않았지만 (Fig. 1B, F(3, 31) = 2.121948, P > 0.1), 전기충격을 받은 후에 는 밝은 방에 머무는 시간이 실험군들이 대조군과 비교하여 증 가함을 확인하였다(Fig. 1B, F(3, 31) = 10.10614, P < 0.001). 대조군에 비교하여 밝은 방에 머무는 시간이 Dp군은 75.6%, 골든실크 홍잠 분말(GS) 0.5 g/Kg 체중 투여군은 116.0%, 그리 고 골든실크 홍잠 균질 액(HGS) 7.5 ml/Kg 체중 투여군은 156.5% 증가하였다. 이 결과는 골든실크 홍잠 균질 액 7.5 ml/Kg 체중 투여군의 단기 기억력 증진 효과가 동결 건조를 하였을 경우의 동일한 양의 골든실크 분말 0.5 g/Kg 체중 투여군에 비하여 뛰 어남을 보여주고 있다. 이 결과는 숙잠을 수증기로 찐 후, 동결 건조를 진행하지 않고 바로 균질 액을 만들면, 동결건조 비용의 절약 효과와 더불어 기억력 개선 효과가 더 뛰어난 제품을 만들 수 있음을 보여준다.

식품용 유화제의 첨가에 따른 분무 건조 수율 증진 효과 연구

식품용 유화제는 식품 시료 안에 있는 지용성 성분들이 수용 성 매질과 분리되지 않고 안정적으로 혼합되어 존재할 수 있도 록 도와주는 식품 첨가물로써, 다양한 종류의 식품 제조에 사용 되고 있다(Choi et al., 2018). 최근에 발표된 홍잠의 성분 분석 연구 결과를 보면, 홍잠은 단백질이 주성분으로 70% 내외를 차 지하고, 그 다음으로 많은 영양분이 지방성분으로 건조 중량의 14 ~ 15% 내외를 차지하고 있다(Choi et al., 2017a;Choi et al., 2017b;Ji et al., 2016a;Ji et al., 2016b). 본 연구에서 진행한 분 무 건조 시에 홍잠 균질 액의 온도를 40 ~ 60°C 내외에서 유지 해주었을 경우 상온에서 진행한 경우보다 유동성이 더 좋았다. 이는 홍잠 균질 액 내에 존재하는 지방 성분이 상온에서는 점도 가 높아져서 물과 잘 섞이지 않아 유동성이 나빠졌을 가능성이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 우리는 홍잠 균질 액 내 의 지용성 성분을 안정화 시켜서 분무 건조 수율에 영향을 미치 는 지에 대한 연구를 진행하였다.

본 연구에서는 대두에서 추출된 Lecithin과 Glycerin esters of fatty acids(GEFA) 일정량을 홍잠 균질 액에 첨가한 후, 분무 건조하였을 경우의 건조 수율 변화를 연구하였다(Table 2). 연 구 결과를 보면 대조군의 경우 건조 수율은 21.1 ± 0.45% 였고, 재료 준비 중 손실을 감안한 건조 수율은 22.4 ± 0.51% 였다. 이 에 반하여 Lecithin을 첨가한 시료의 경우는 건조 수율은 22.1 ± 0.64%이고 손실 감안 건조 수율은 23.8 ± 0.72%, 유화제를 제 외한 건조 수율은 23.0 ± 0.72%였다. GEFA를 첨가한 시료의 경우는 건조 수율은 24.0 ± 0.75%, 손실 감안 건조 수율은 25.8 ± 0.81%, 그리고 유화제 제외 건조 수율은 24.9 ± 0.81%로 가 장 높았다. Lecithin과 GEFA를 동시에 첨가한 경우에는 건조 수율이 24.1 ± 0.86%, 손실 감안 건조 수율은 26.2 ± 0.83%로 가장 높았고, 유화제 제외 건조 수율은 24.6 ± 0.83% 였다. 이 결과는 GEFA 0.3%를 첨가하였을 경우에 가장 높은 홍잠 생산 수율을 기대할 수 있음을 보여주었다.

식품용 부형제의 첨가에 따른 홍잠 균질 액의 분무 건조 수율 증대 효과

식품용 부형제는 과즙 또는 액상의 원재료를 건조하여 만드는 제품의 제조를 원활하게 하고 수율을 높여서 생산성과 저장성을 높이는 목적으로 사용되는 식품 첨가물이다(KFDA, 2020). 본 연구에서는 식품용 부형제인 dextrin과 cyclodextrin을 홍잠 균 질 액에 첨가한 후, 분무 건조하였을 경우 건조 수율이 높아지 는 지를 확인하는 연구를 진행했다(Table 3). 대조군의 건조 수 율은 18.4 ± 1.05%였고, 시료 준비 중 손실 보정 건조 수율은 19.7 ± 1.16%였다. 이에 비하여 Dextrin 10 g을 첨가한 경우 건 조 수율은 25.0 ± 0.53%였고, 시료 준비 중 손실 보정 건조 수율 은 29.8 ± 0.64%이며, 부형제 제외 손실 보정 건조 수율은 21.9 ± 0.64% 였다. Dextrin 20 g을 첨가한 경우는 건조 수율은 32.2 ± 0.88% 였고, 시료 준비 중 손실 보정 건조 수율은 34.1 ± 0.69% 이며, 부형제 제외 손실 보정 건조 수율은 20.8 ± 0.69% 였다. 그리고 Cyclodextrin 10 g을 첨가한 경우는 건조 수율은 26.1 ± 0.76% 였고, 시료 준비 중 손실 보정 건조 수율은 27.4 ± 0.58% 이며 부형제 제외 손실 보정 건조 수율은 20.2 ± 0.58% 였다. Cyclodextrin 20 g을 첨가한 경우는 건조 수율이 33.9 ± 1.34% 이고, 시료 준비 중 손실 보정 건조 수율은 36.6 ± 0.99% 이며, 부형제 제외 손실 보정 건조 수율은 23.9 ± 0.99% 였다. 이 결과에 따르면, 가장 효율적인 부형제의 양은 dextrin의 경우 사용된 홍잠 양의 10%, Cyclodextrin은 20%였다.

식용 단백질 분해 효소로 분해된 홍잠 균질 액의 건조 수율은 홍잠 균질 액과 차이가 없었음

식용 단백질 분해 효소를 이용하여 홍잠 분말을 분해하면 홍잠 의 기능성이 증대됨을 최근에 보고하였다(Mai et al., 2022). 식용 단백질 분해 효소로 분해된 홍잠 산물에 대한 fast protein liquid chromatography를 이용한 size exclusion chromatography 결과 를 보면, 홍잠의 주성분인 단백질들이 저 분자량의 펩타이드들 로 분해가 이루어짐을 명확히 알 수 있다(Mai et al., 2022). 분 자량이 큰 단백질들이 분해되면 단백질들과 강하게 결합되어 있던 다양한 기능성을 가지는 식물 유래 화합물들이 분리되어 더 빠르게 인체 내로 흡수됨으로써 기능성이 증대될 수 있다 (Mai et al., 2022;Park et al., 2022). 그런데, 이미 동결 건조하 여 분쇄한 홍잠 분말에 다시 식수나 완충 액 등을 첨가하여 현 탁액으로 만든 후, 식용 단백질 분해 효소로 홍잠 분말 현탁액 을 분해하고, 또 다시 동결 건조하는 것은(Mai et al., 2022) 1차 동결 건조 과정에 투입된 에너지가 낭비되는 것이다. 그 대신 홍잠 균질 액을 식용 단백질 분해효소인 FPAP로 분해 하고 바 로 분무 건조를 진행하면 식용 단백질 효소 분해 홍잠 건조 분 말의 제조에 들어가는 에너지의 양을 획기적으로 줄일 수 있음 을 증명하기 위한 연구를 진행하였다.

FPAP로 홍잠 균질 액을 분해하면, 홍잠 균질 액의 색깔이 점 진적으로 노란색에서 초록색으로 변화했다(data not shown). 이 현상은 동결 건조 홍잠 분말에 식수를 추가한 후, FPAP로 분 해하는 과정에서 일어나는 현상과 동일 했다(Mai et al., 2022). 그리고, 효소 분해 후 홍잠 균질 액에서는 고소한 냄새가 강하 게 났다. FPAP로 분해된 홍잠 균질 액을 분무 건조기로 건조하 면 손실 보정 건조 수율은 20.3%로 대조군인 홍잠 균질 액 분무 건조와 차이가 없었다(Table 4).

홍잠 균질 액이나 FPAP분해 홍잠 균질 액을 이용한 일반 환자용 특수 의료 용도 식품 제조방법 개발 연구

일반 환자용 균형 영양 제조 식품과 질환별 영양 제조 식품 은 식품의약품 안전처 고시 제2020-114호(KFDA, 2020)의 기 준 및 규격에 따라서 제조되어야 한다. 환자의 체력 저하 방지 목적과 질병과 수술 등의 사유로 저하된 체력 회복을 위한 균형 있는 영양 공급을 목적으로 하는 액상형 또는 젤리형 일반 환자 용 균형 영양 조제 식품의 영양성분 조성 및 비타민/무기물 조 성과 제조 원료는 각각 Table 5와 Table 6과 같다.

홍잠 균질 액이나 FPAP분해 홍잠 균질 액을 이용한 당뇨 환자용 특수 의료 용도 식품 제조방법 개발 연구

당뇨 환자용 영양조제식품의 조건은 1. 총 열량 대비 포화지 방 유래 열량이 10% 미만, 2. 단당류 및 이당류 유래 열량은 10% 미만, 3. 콜레스테롤은 1 mg/10 kcal 미만 등이다(KFDA, 2020). 이러한 기준에 맞춘 홍잠 균질 액 또는 FPAP분해 홍잠 균질 액을 포함한 당뇨 환자용 영양조제식품 영양성분 조성 및 비타민/무기물 조성과 제조 원료는 Table 7과 같다.

홍잠 균질 액이나 FPAP분해 홍잠 균질 액을 이용한 신장 질환용 특수 의료 용도 식품 제조방법 개발 연구

단백질과 전해질의 섭취를 조절해야하는 신장 질환용 영양 조제식품의 조건은 1. 비타민 A, D는 제품 1,000 kcal당 영양성 분 기준치의 20% 이상, 2. 칼륨과 인은 제한되어야하는 영양 성 분이며, 3. 비투석환자용 제품은 단백질 유래 열량이 총 열량의 10% 미만(Table 8), 4. 투석환자용은 단백질 유래 용량이 총 열 량의 12% 이상 (Table 9), 5. 제품 1 ml(g) 당 1.5 kcal 이상의 열 량이어야 하고, 6. 나트륨은 1,000 kcal당 800 mg 이하여야 한 다(KFDA, 2020) 등이다.

홍잠 균질 액이나 FPAP분해 홍잠 균질 액을 이용한 장 질환용 특수 의료 용도 식품 제조방법 개발 연구

장 질환용 단백가수분해 영양조제식품의 조건은 단백질이 1,000 kcal당 영양성분 기준치의 30% 이상이 되도록 해야하고, 단백질은 단백질 가수 분해물 또는 유리 아미노산 형태로 공급해 야 한다(KFDA, 2020). 그러므로, FPAP 분해 홍잠 균질 액을 이 용하여 장 질환용 단백가수분해 영양제조식을 만든다(Table 10).

고 찰

현재 인류는 산업활동을 하면서 무분별하게 배출한 온실가 스에 의한 전 지구적인 기후 변화라는 중대한 위기에 직면하고 있다(EPA, 2021). 2022년 여름에 유럽과 중국은 500년 이래 최 악의 가뭄으로 고통을 받고 있고, 아프리카와 미국에서는 2000 년 이후의 가뭄으로 인간이 활용할 수 있는 강물과 지하수가 지 속적으로 감소되고 있다(Ahmedzade et al., 2022). 또 다른 위 협은 생명과학과 의료 기술의 발달에 의한 인간의 기대수명 증 가로(Kontis et al., 2017), 노인 인구는 급속하게 증가하는 것이 다. 하지만, 질병없이 생존하는 건강수명은 기대수명 만큼 증가 되지 않아서, 질병으로 고통을 받는 생존 기간이 더 늘어나고 있다. 특히, 노인 인구의 증가는 현재까지 치료방법이 개발되지 않은 치매나 파킨슨병을 포함한 퇴행성 신경계 질환으로 고통 받는 환자의 수를 급격히 증가시키고 있다(Koh, 2020;Kumar and Peterson, 2019). 이러한 노인인구의 증가와 퇴행성 신경계 질환자의 증가는 개인과 사회와 국가가 지불해야 할 의료 비용 의 급격한 증가를 가져온다. 그러므로, 향후 인류가 지구 상에 서 생존하기 위해서는 위의 두가지 문제를 최대한 빠르게 해결 해야 한다(Kim and Koh, 2022;Park et al., 2022). 우선 기후변 화를 해결하기 위해서는 모든 산업 활동을 저 탄소 활동으로 전 환해야 한다. 전세계 온실 가스 배출의 여러 요인 중 축산업은 전 세계 온실가스 배출량의 14.5%에 달하는 온실가스를 배출 하고 있다(Gerber et al., 2013). 그러므로, 축산업에서 배출되는 온실가스를 줄이기 위해서는 육류에 대한 인간의 의존도를 줄 여야만 한다. 인간은 소와 돼지와 닭 등의 가축들로부터 단백질 과 지방 등의 영양분을 섭취하는데, 1 Kg의 육류를 생산하는데 많은 양의 사료와 물이 사용되어 대량의 탄소 발생을 유도한다 (Park et al., 2022;van Huis et al., 2013;van Huis and Oonincx, 2017). 이에 비하여 식용 곤충은 적은 양의 사료로 사육이 가능 해서 높은 사료전환율을 가지고 있고, 적은 공간에서 단 기간 내에 적은 양의 물을 이용하여 생산이 가능하므로, 소와 돼지와 닭 등을 대체할 수 있는 단백질과 지방의 공급원이 될 수 있다 (Park et al., 2022;van Huis et al., 2013;van Huis and Oonincx, 2017). 현재도, 한국, 중국, 일본, 태국, 베트남 등을 포함한 아시 아 국가와 브라질과 멕시코를 포함한 중남아메리카 대륙의 국 가와 아프리카의 많은 나라에서 다양한 곤충을 식용하고 있다. 하지만, 유럽이나 북미 지역 등에서는 곤충의 식용에 대한 거부 감이 크기 때문에 식용 곤충에 대한 인식 변화가 우선 되야 한다 (van Huis et al., 2013). 현재 대량으로 사육되고 있는 식용 곤충 은 갈색거저리와 흰점박이꽃무지 등이다(Kim et al., 2019b).

누에도 곤충에 속하지만, 현재 광범위하게 사육되는 식용 곤 충들과는 매우 다른 명확한 장단점을 가지고 있다. 우선 누에는 단식성(單食性) 곤충으로 뽕나무의 잎으로 만 사육이 가능하고, 환경 오염에 매우 민감하여 적의 양의 작물보호제 또는 공장이 나 차량에서 나오는 환경 오염 물질에 오염된 뽕잎을 섭취하게 되면 발육이 중단되고 죽게 된다(Kim and Koh, 2022). 그리고 악취와 진동에도 민감하여 대부분의 잠실은 대로 변이 아니라 차량의 통행이 적은 지역에 위치한다. 그러므로, 숙잠으로 발육 된 누에는 환경 오염으로부터 안전한 천연 건강 식품으로 간주 할 수 있다(Kim et al., 2019a;Park et al., 2022). 하지만, 잡식성 인 다른 식용 곤충과 비교하면 뽕나무를 키울 수 있는 밭이 있어 야만 누에의 사육이 가능하고, 아직까지 누에 사육 자동화가 되 지않아서 단 기간에 대량의 노동력 투입이 필요하여, 그 결과 생 산 비용이 매우 높다는 단점이 있다. 그럼에도 불구하고, 누에는 발육 단계별로 다양한 건강 증진 효과를 가지고 있기에 이에 대 한 활용이 필요하다(Park et al., 2022). 특히 골든실크 홍잠의 경 우는 파킨슨병과 치매와 같이 현재 표준 치료제나 치료방법이 없는 신경계 질환에 대한 예방 효과가 동물 실험으로 증명되었 다(Nguyen et al., 2020;Nguyen et al., 2021;Nguyen et al., 2016). 또한, 골든실크 홍잠 분말을 효소 분해한 경우 파킨슨병 의 발병 예방 효과가 더 높아진다는 결과는 시사하는 바가 크다 (Mai et al., 2022). 그러므로, 본 연구가 가장 크게 기여한 바는 생산된 홍잠을 가공하는데 들어가는 에너지를 감소시켜서 생산 비를 낮추어 홍잠 제품의 대중화에 도움을 줄 수 있다는 것이다 (Tables 1 ~ 4). 동결 건조 비용과 분무 건조 비용을 비교한 연구 에 따르면, 분무 건조의 동결 건조 대비 고정 비용은 12%이고 제 조 비용은 20%이다(Santivarangkna et al., 2007). 그러므로, 현 재 활용되는 동결 건조 후 분말화 과정 대신에, 홍잠 균질 액으로 제조 후 분무 건조를 하면, 홍잠 분말 제조에 들어가는 에너지를 획기적으로 줄일 수 있다. 홍잠 균질 액을 이용한 비용 절감 효과 는 식용 단백질 효소 분해 홍잠 분말의 제조 시 더 확실하다. 현 재의 방법으로 효소 분해 홍잠을 생산하기 위해서는 2회 동결 건조 과정을 거쳐야 하는데, 본 연구에서 제안한 바와 같이 홍잠 균질 액을 활용하면, 분무 건조 과정 1회 만을 거치면 되므로, 건 조에 필요한 제조 비용을 10% 이하로 줄일 수 있을 것 이다.

홍잠을 동결 건조하지 않고, 바로 균질화 과정을 거쳐서 균질 액으로 제조하는 방법의 또 다른 장점은 홍잠 분말 보다 기억력 개선 효과가 뛰어난 균질 액을 이용하여 다양한 종류의 특수 의 료 용도 식품을 제조할 수 있다는 것이다(Fig. 1, Tables 5 ~ 10). 특수 의료 용도 식품은 일반 환자용과 질환별 환자용으로 나뉘는 데 다양한 기능성을 가지는 홍잠을 추가하면, 환자들의 건강을 빠르고 편리하게 회복시켜 줄 것으로 사료된다(Tables 5 ~ 10). 그리고, 본 연구에서 제안한 방법 이외에도 홍잠을 활용한 다양 한 제품이 개발되면, 양잠 농가와 연관 산업도 발전하게 될 것으 로 예측된다. 현재 누에 중에서 동결건조 5령 3일 누에 분말은 혈 당강하 효과를 인정 받아서 건강기능식품으로 판매되고 있고 누 에 고치의 실크 피브로인 단백질의 가수분해물은 기억력 개선효 과가 인정되어서 건강기능식품으로 판매되고 있다(KFDA, 2016). 그리고, 백강균에 감염된 누에인 백강잠은 한약재로 등록 이 되어 있어서, 다양한 한약 처방에 활용되고 있다. 최근 연구에 서 백강잠 열수 추출물이 파킨슨병 발병 억제 효과가 있음이 보 고되었지만(Lim et al., 2019), 백강잠은 국내 생산이 거의 없고 대부분 중국에서 수입된 제품으로 안전성과 품질에 대한 신뢰가 매우 낮다(Korean Sericulture Society, 2020). 이와 같이 홍잠 이 외의 다른 누에 제품들에 대한 가공 방법을 개발하고 기능성을 밝 혀낸다면, 세계 양잠 산업을 선도하는 국가가 될 수 있을 것이다.