1. Introduction
2. Materials and Methods
2.1. 공시재료
2.2. 위생지표세균 및 병원성 미생물 검사
2.3. 이화학적 특성 분석
2.4. 통계 분석
3. Results and Discussion
3.1. 위생지표세균 분석
3.2. 병원성 미생물 분석
3.3. 산가 및 과산화물가 분석
4. Conclusions
1. Introduction
전 세계적으로 인구가 증가하고 식생활 수준이 향상됨에 따라 육류 소비량도 크게 증가하고 있다[1]. 이로 인해 축산물 생산을 위한 가축 개체 수가 증가하며, 이는 상당량의 물 소비, 삼림 벌채 등 환경오염 문제와 식량난을 야기시킨다[2]. 국제연합식량농업기구(food and agriculture organization of the united nations, FAO)는 식량난에 대한 대안 중 하나로 곤충이 인류의 새로운 단백질 공급원이 될 것이라고 제안하였다[3]. 미국과 유럽의 곤충산업 시장은 2025년까지 약 33억 달러에 도달할 것으로 예상되며, 전 세계적으로 곤충산업은 꾸준한 성장이 예상되고 있다[4].
일부 곤충의 영양학적 가치는 쇠고기와 유사한 수준이며, 곤충의 사육 과정은 가축 사육 과정과 비교해 온실가스 등의 가스 방출이 적어 환경 오염의 우려가 없는 친환경적인 식품으로 보고되고 있다[5, 6]. 곤충에 대한 관심이 증가함에 따라 국내에서는 2014년 이전 벼메뚜기, 누에번데기, 백강잠과 같은 3종의 곤충이 식품 원료로 등록되었으며, 2014년 이후 갈색거저리 유충, 흰점박이꽃무지 유충 등 4종의 곤충이 추가로 등록되었으며, 2020년 수벌 번데기가 새로운 식품 원료로 인정되었다[7].
꿀벌은 전 세계적으로 분포하는 곤충으로, 꿀, 프로폴리스, 로열젤리 등의 양봉산물을 생산하는 유용 곤충으로 알려져 있지만, 수벌의 경우, 여왕벌과의 교미를 위해서만 존재하며 양봉산물을 생산하지 않은 채 꿀을 소비하기에 양봉농가에서는 수벌 번데기를 폐기하고 있다[8, 9, 10]. 그러나 수벌 번데기는 양봉농가에서 쉽게 생산 가능하며 생산방법이 확립되어 있어 경제성이 높다. 또한, 식품원료로서 높은 이용 가치를 가지며, 기능성 식품으로의 개발 가능성이 높다[11]. 수벌 번데기는 예로부터 고대 중국의 전통 치료법 등 아시아 국가 내 전통 약재로 사용되었다는 증거가 있으며[12], 최근 수벌 번데기를 이용한 연구가 다양하게 진행되고 있다. Kim et al. [13]은 수벌 번데기의 유해 미생물과 곰팡이독소에 대한 안전성 시험을 수행하였으며, Kim et al. [14]은 식품원료로 인정된 수벌 번데기의 생산시기에 따른 생산성과 영양성분 및 위해 인자의 안전성 여부를 분석하였다. 또한, 항산화, 혈당 강화, 탈모 개선 등 수벌 번데기 추출물을 활용한 연구가 진행되었다[15, 16]. 하지만, 높은 이용 가치에도 불구하고, 곤충에 대한 소비자의 인식은 극복해야 할 과제로 남아있으며, 높은 불포화 지방산 함량으로 인한 지질 산패, 병원성 미생물의 매개체 등의 문제가 발생한다[17, 18]. 이러한 문제를 해결하기 위해 원물 형태가 아닌 분말 형태로 이용되거나, 세척, 데치기 등의 전처리방법이 사용된다[17, 19]. 수벌 번데기의 위생 안전성에 대한 연구는 이미 진행된 바가 있지만[13, 20], 전처리과정 이후의 변화에 대해서는 진행된 바가 없다.
따라서 본 연구는 식품 전처리과정으로 사용하는 세척 및 데치기 방법이 수벌 번데기의 미생물학적 변화에 미치는 영향과 보관 과정 중의 변화에 미치는 영향을 조사하여 수벌 번데기의 생산 과정에서 세척 및 데치기 공정의 추가 가능성을 평가하였다.
2. Materials and Methods
2.1. 공시재료
본 연구에서 사용된 서양종 꿀벌(Apis mellirera L.)의 수벌 번데기는 2022년 국내 양봉농장에서 수거하여 사용하였다. 수벌 번데기는 물:번데기의 비율이 100:1(v:w)인 60°C 물에 3분간 데쳤으며, 차가운 물에 식혔다. 이후 건조를 위해 물기를 제거한 후 70°C 건조기에서 최대 5시간까지 수분을 완전히 제거하였다.
2.2. 위생지표세균 및 병원성 미생물 검사
일반세균수
일반세균수는 식품의약품안전처 고시 식품공전 미생물시험법[21]에 따라 분석하였다. 일반세균수 측정은 수벌 번데기 25 g을 멸균 필터백에 취한 후 멸균생리식염수 225 mL를 가하여 1분간 균질화하였다. 균질화된 시험용액 1 mL를 10배 단계 희석하여 일반세균 건조필름배지(PetrifilmTM 3M, St.Paul, MN, USA)에 접종하여 30°C에서 48시간 배양하였다. 이 때 생성된 붉은색 집락을 계수하고 15–300개의 집락을 생성한 평판을 택하여 세균수 기재보고 방법에 따라 계산하였다.
대장균군
대장균군은 일반세균수와 동일한 방법으로 시험용액을 제조한 후 희석단계별로 대장균군 건조필름배지(PetrifilmTM 3M, St.Paul, MN, USA) 에 접종하여 37°C에서 24시간 배양하였다. 대장균군은 푸른색 집락 및 붉은색 집락 주위에 기포를 형성하고 있는 집락수를 계수하고 그 평균 집락수에 희석배수를 곱하여 산출하였다. 최종균수 산출은 세균수의 기재보고 방법에 따라 계산하였다.
진균수
진균수는 일반세균수와 동일한 방법으로 시험용액을 제조한 후 희석단계별로 1 mL을 petri dish에 분주 후 Potato dextrose agar (PDA, MB cell, Korea)를 약 20 mL씩 부어 고르게 혼합하였다. 이후 25°C에서 5–7일 배양하였다. 배양 후 형성된 집락은 미생물 단위인 colony forming unit (CFU/mL)로 표시하였다.
바실루스 세레우스
바실루스 세레우스의 정성실험은 수벌 번데기 25 g과 멸균생리식염수 225 mL를 혼합하여 시험용액을 제조하여 사용하였다. 시험용액을 Mannitol egg yolk polymyxin agar (MYP, MB cell, Korea)에 도말하여 30°C에서 24시간 배양하였다. 배양 후 혼탁한 환을 갖는 분홍색 집락 형성 여부를 확인하였다.
클로스트리디움 퍼프린젠스
클로스트리디움 퍼프린젠스의 정성실험은 바실루스 세레우스와 동일한 방법으로 시험용액을 제조한 후 시험용액 1 mL을 Cooked meat broth (MB cell, Korea)의 아랫부분에 접종하여 36°C에서 24시간 혐기배양하였다. 배양액을 난황 첨가 Tryptose-sulfite-cycloserine agar (TSC, MB cell, Korea)에 접종하여 36°C에서 24시간 혐기배양하였다. 배양 후 불투명한 환을 가지는 황회색 집락 형성 여부를 확인하였다.
장출혈성 대장균
장출혈성 대장균 정성실험은 수벌 번데기 25 g과 Modified tryptone soy broth (mTSB, MB cell, Korea)를 혼합하여 36°C에서 24시간 증균배양 하였다. 배양액을 Tellurite cefixime-sorbitol MacConkey agar (TC-SMAC, MB cell, Korea) 및 5-bromo-4-chloro-3 indolyl-β D-glucuronide agar (BCIG, MB cell, Korea)에 접종하여 36°C에서 24시간 배양하였다. 배양 후 TC-SMAC에서 sorbitol을 분해하지 않은 무색 집락, BCIG에서 청록색 집락 형성 여부를 확인하였다.
리스테리아 모노사이토제네스
리스테리아 모노사이토제네스 정성실험은 수벌 번데기 25 g과 Listeria enrichment broth (LEB, Difco, Korea)를 혼합하여 30°C에서 24시간 증균배양 하였다. 배양액을 Fraser broth (MB cell, Korea)에 접종하여 36°C에서 24–48시간 2차 증균배양 하였다. 증균배양액을 Oxford agar (MB cell, Korea)에 접종하여 36°C에서 24–48시간 배양 후 검은색 집락 형성 여부를 확인하였다.
살모넬라
살모넬라 정성분석은 수벌 번데기 25 g과 Buffered peptone water (BPW, MB cell, Korea)를 혼합하여 36°C에서 24시간 증균배양 하였다. 배양액을 Tetrathionate broth (TT, MB cell, Korea) 및 Rappaport-vassiliadis broth (RV, MB cell, Korea)에 접종하여 각각 36°C 및 41.5°C에서 24시간 2차 증균배양 하였다. 증균배양액을 Xylose lysine desoxycholate agar (XLD, MB cell, Korea) 및 Brilliant green sulfa agar (BG, MB cell, Korea)에 접종하여 36°C에서 24시간 배양하였다. 배양 후 XLD에서 중앙 부분이 검은 색인 무색 집락, BG에서 분홍색 집락 형성 여부를 확인하였다.
황색포도상구균
황색포도상구균 정성실험은 수벌 번데기 25 g과 10% NaCl이 첨가된 Tryptic soy broth (TSB, MB cell, Korea)를 혼합하여 36°C에서 24시간 증균배양 하였다. 배양액을 Baird-parker agar (BPA, MB cell, Korea)에 접종하여 36°C에서 24–48시간 배양하였다. 배양 후 투명한 띠로 둘러싸인 광택의 검정색 집락 형성 여부를 확인하였다.
2.3. 이화학적 특성 분석
산가
산가(Acid value, AV)는 Kim et al. [17]의 방법을 수정하여 측정하였다. 5 g의 수벌 번데기를 에틸에테르와 에탄올을 2:1(v:v)로 혼합한 혼합액 100 mL에 넣어 섞은 후, 1% 페놀프탈레인을 지시약으로써 100 µL 첨가하였다. 0.1 N 에탄올성수산화칼륨 용액을 첨가하여 혼합액의 색이 연한 분홍색으로 변하기까지의 필요한 양을 측정하였으며, 산가의 계산식은 다음과 같다.
1) S: Sample titration (mL)
2) B: Blank titration
3) N: Normality of KOH-ethanol solution
과산화물가
과산화물가(peroxide value, PV)는 Kim et al. [17]의 방법을 수정하여 측정하였다. 초산과 클로로포름을 3:2 (v:v)로 혼합한 혼합액 20 mL을 사용하여 1 g의 시료와 혼합한 후, 포화요오드화칼륨용액 1 mL을 첨가해 암소에서 10분간 반응시켰다. 그 후 증류수 50 mL을 첨가한 후 전분 용액 1 mL을 지시약으로 하여 0.01 N 티오황산나트륨 용액으로 적정하여 과산화물가를 측정하였으며, 과산화물가의 계산식은 다음과 같다.
1) S1: Sample titration (µL)
2) B: Blank titration
3) N1: Normality of Na2S2O3
2.4. 통계 분석
모든 실험 결과는 SPSS 통계 소프트웨어(IBM SPSS Statistics 21.0, Armonk, NY, USA)를 이용하여 분석하였다. 데이터 분석은 ANOVA를 통해 유의성 검증을 분석하였으며, Duncan multiple range test를 통해 사후검증을 실시하였다. 통계적 유의성은 p < 0.05 수준에서 검정하였다.
3. Results and Discussion
3.1. 위생지표세균 분석
수벌 번데기의 세척 및 데치기 과정에 따른 위생지표세균의 변화를 분석한 결과는 Table 1과 같다. 수벌 번데기의 일반세균수는 2.88 ± 1.28 log CFU/g, 진균수는 2.35 ± 0.59 log CFU/g로 검출되었으며, 대장균군은 검출되지 않았다. Lee and Yoon [22]은 식용 곤충의 일반세균수는 105–106 CFU/g 수준으로 높은 오염도를 보인다고 보고하였다. 흰점박이꽃무지 유충의 경우, 일반세균수는 3.95×105 CFU/g, 진균수는 1.6×105 CFU/g으로 보고되었으며, 갈색거저리 유충의 일반세균수는 6.7 ± 0.1 log CFU/g으로 보고되었다[23, 24]. 또한 냉동 누에, 대나무 에벌레, 들판 귀뚜라미의 일반세균수는 7.9–8.3 log CFU/g, 진균수는 5.5–6.2 log CFU/g으로 보고되었다[14, 25]. 이와 비교해 수벌 번데기는 102–103 CFU/g 수준으로 다른 식용 곤충과 비교해 낮은 오염도가 나타났다. 세척 및 데치기를 실시한 후 수벌 번데기의 일반세균수는 세척 후 1.99 ± 0.28 log CFU/g, 데치기 후 1.76 ± 0.08 log CFU/g으로 감소하였으며, 진균은 검출되지 않았다. 전처리공정 전후로 일반세균수 및 진균수의 유의적인 감소가 나타났으며(p < 0.05), 이와 같은 결과는 세척 및 데치기의 전처리과정이 수벌 번데기의 위생지표세균 감소에 중요한 영향을 미친다는 것을 보여준다.
Table 1.
Effect of blanching and washing processes on the reduction of hygiene indicator bacteria in drone pupae
| Bacteria | Raw material | After Washing | After Blanching |
| Aerobic bacteria | 2.88 ± 1.28 a | 1.99 ± 0.28 b | 1.76 ± 0.08 b |
| Coliforms | ND | ND | ND |
| Fungus | 2.35 ± 0.59 | ND | ND |
Table 2.
Effect of blanching and washing processes on the reduction of pathogenic bacteria in drone pupae
3.2. 병원성 미생물 분석
수벌 번데기의 세척 및 데치기 과정에 따른 병원성 미생물의 변화를 분석한 결과는 Table 2와 같다. 수벌 번데기에서 조사된 모든 병원성 미생물은 검출되지 않았으며, 세척 및 데치기 과정 후에도 검출되지 않았다. 이와 같은 결과는 Choi et al. [26] 및 Kim et al. [20]의 연구와 일치한다. Grabowski et al. [27]은 메뚜기, 거저리 등 9종의 건조 곤충과 4종의 곤충 분말에서 바실루스 세레우스, 리스테리아 모노사이토제네스가 검출되었다고 보고하였으며, Vandeweyer et al. [28]은 귀뚜라미와 거저리 유충에서 리스테리아 모노사이토제네스와 살모넬라가 검출되었다고 보고하였다. 수벌 번데기의 낮은 병원성 미생물 오염 수준은 프로폴리스를 이용해 벌통을 무균 상태로 유지하여 유해 미생물의 침입을 방지한다고 보고되었다[13]. 또한, 톱밥이나 토양과 접촉하여 성장한 곤충의 경우, 다양한 미생물에 오염될 가능성이 높지만, 수벌 번데기의 경우, 벌집 안에 서식하여 꿀과 로열젤리를 섭취하여 성장하기 때문에 병원성 미생물 오염 수준이 낮게 나타난다[11]. 따라서, 수벌 번데기의 생산 단계에서 병원성 미생물의 감염은 안전하다는 것을 보여주며, 안전한 식품 원료로서 활용할 수 있음을 보여준다. 또한, 원물에서의 병원성 미생물 오염이 없어 가공과정 및 보관 환경에서의 교차 오염에 주의가 필요할 것을 보여준다.
3.3. 산가 및 과산화물가 분석
불포화지방산 함량이 높은 수벌 번데기는 보관 방법에 따라 지질 산화의 문제를 받을 수 있다. 따라서, 세척 및 데치기 과정이 지질 산화에 미치는 영향을 확인하기 위해 보관 온도 및 보관 기간에 따른 수벌 번데기의 산가 및 과산화물가를 분석하였으며, 결과는 Table 3과 같다. 수벌 번데기의 평균 산가는 2.92 ± 0.28 mg/g로 보고되었으며[17], 세척 및 데치기 과정 후 수벌 번데기의 산가는 3.44 ± 0.07 mg/g으로 나타났다. 10°C에서 보관된 수벌 번데기의 산가는 보관 3일차 4.53 ± 0.68 mg/g, 보관 5일차 2.17 ± 0.11 mg/g, 보관 7일차 3.32 ± 0.03 mg/g으로 나타났으며, 보관 3일차까지 산가는 초기 산가 값과 비교해 유의적으로 증가하였지만(p < 0.05), 다시 감소하여 초기 산가 값을 유지하는 것으로 나타났다. 20°C에서 보관된 수벌 번데기의 산가는 보관 3일차 3.90 ± 0.07 mg/g, 보관 5일차 2.40 ± 0.25 mg/g, 보관 7일차 3.52 ± 0.69 mg/g으로 나타났으며, 보관 5일차에 산가는 유의적으로 감소하였지만, 보관 7일차에 다시 초기 산가 값을 유지하는 것으로 나타났다. 30°C에서 보관된 수벌 번데기의 산가는 보관 3일차 3.87 ± 0.15 mg/g, 보관 5일차 3.43 ± 0.20 mg/g, 보관 7일차 4.13 ± 0.70 mg/g으로 나타났으며, 보관 시간에 따라 산가 값의 유의적인 변화는 나타나지 않았다. 보관 온도에 따른 산가의 변화는 보관 5일차만이 유의적인 차이가 관찰되었으며, 10°C와 20°C와 비교해 30°C에 보관된 수벌 번데기의 산가 값이 유의적으로 높은 것으로 나타났다(p < 0.05). Son and Hwang [29]은 저장 온도가 높을수록 지질의 산화가 촉진되어 산가 수치가 증가한다고 보고하였지만, 세척 및 데치기 과정 후 수벌 번데기의 경우, 보관 7일차까지 산가 값의 유의적인 차이가 관찰되지 않았다.
Table 3.
Effect of storage period and temperature after blanching on the acid value and peroxide value of drone pupae
세척 및 데치기 과정 후 수벌 번데기의 과산화물가는 5.28 ± 2.49 meq/kg으로 나타났다. 10°C에서 보관된 수벌 번데기의 과산화물가는 보관 3일차 10.36 ± 1.02 meq/kg, 보관 5일차 16.85 ± 4.21 meq/kg, 보관 7일차 21.43 ± 2.24 meq/kg으로 나타났으며, 보관 3일차까지 과산화물가는 초기 값과 비교해 유의적인 증가가 나타나지 않았지만, 보관 5일차부터 유의적인 증가가 나타났다(p < 0.05). 20°C에서 보관된 수벌 번데기의 과산화물가는 보관 3일차 12.31 ± 4.42 meq/kg, 보관 5일차 29.82 ± 7.05 meq/kg, 보관 7일차 34.63 ± 3.40 meq/kg으로 나타났으며, 보관 3일차까지 과산화물가는 초기 값과 비교해 유의적인 증가가 나타나지 않았지만, 보관 5일차부터 유의적인 증가가 나타났다(p < 0.05). 30°C에서 보관된 수벌 번데기의 과산화물가는 보관 3일차 17.11 ± 7.05 meq/kg, 보관 5일차 25.64 ± 5.71 meq/kg, 보관 7일차 37.63 ± 4.42 meq/kg으로 나타났으며, 보관 3일차부터 유의적인 증가가 나타났다(p < 0.05). 보관 온도에 따른 과산화물가의 변화는 보관 5일차와 7일차에서 유의적인 차이가 관찰되었으며, 10°C와 비교해 20°C와 30°C에 보관된 수벌 번데기의 과산화물가 값이 유의적으로 높은 것으로 나타났다(p < 0.05). 이와 같은 결과는 10°C 이하에서 수벌 번데기를 보관하는 것이 초기 산패를 방지할 수 있음을 보여준다. 산가와 마찬가지로 저장 온도가 높을수록 과산화물가의 값은 증가하며[29], 세척 및 데치기 과정 후 수벌 번데기의 경우, 보관 온도 및 보관 시간에 따라 과산화물가가 증가하였다. 하지만 식품공전의 곤충가공식품 규격[21]의 산가 5.0 mg/g 이하 및 과산화물가 60 meq/kg 이하에 해당하여 세척 및 데치기 과정 후 수벌 번데기의 산화안정성은 적합한 수준으로 나타났다. Kwon et al. [30]은 낮은 온도와 적절한 포장 방법에 따라 산패를 방지할 수 있다고 보고하였으며, 안전한 수벌 번데기 생산을 위해 수벌 번데기의 포장 방법에 따른 변화를 비교 관찰할 필요가 있다.
4. Conclusions
본 연구에서는 식품 전처리과정인 세척과 데치기가 수벌 번데기의 미생물학적 변화와 산가 및 과산화물가에 미치는 영향을 평가하기 위해 위생지표세균의 정량평가과 병원성 미생물 정성평가를 하였으며, 보관 온도 및 보관 시간에 따른 산가 및 과산화물가의 변화를 분석하였다. 연구 결과, 세척과 데치기 과정을 거친 수벌 번데기는 미생물 오염이 감소하고, 보관 중 산가 및 과산화물가의 증가 속도가 지연됨을 확인하였다. 특히 저온 보관과 병행할 경우, 지질 산패를 효과적으로 지연시켜 저장 안정성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 수벌 번데기의 산업적 활용 및 식품으로써 안전성 확보를 위해 적절한 전처리과정과 보관 조건의 설정이 중요하며, 향후 식품 가공업체나 양봉 농가에 실질적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 산가 및 과산화물가 분석의 경우, 비교군이 포함되지 않아 특정 요인의 효과를 평가하는 데에 어려움이 있을 수 있다. 향후 연구에서는 비교군을 포함하여 연구의 신뢰성을 높임과 동시에 다양한 가공 방법 및 저장 조건에 따른 품질 변화에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.
