일부 해조류의 일반성분 및 무기질 함량의 영양평가

서 론

세계인구는 지속해서 증가하여 2022년 80억 명에서 2050년에는 약 100억 인구에 도달할 것으로 전망되고 있다(Korean Statistical Information Service 2022). 인구 증가는 식량부족을 초래하고 그에 따른 식량을 생산할 수 있는 토지의 감소 뿐만 아니라 환경오염과 지구온난화로 인한 기후변화와 같은 환경문제를 유발하고 있다(You GY 등 2020). 인구 증가에 따른 지구환경의 변화로 식품안전 및 식량안보 문제가 전 세계적으로 관심을 받으며 국가정책으로 대두되고 있다(Hwang YJ 등 2021). 해양자원은 고갈되는 육상자원의 대체재로써 미래식량자원으로 개발 가치가 있으며, 해양생물의 재생산력은 육상생물의 5∼7배로 매우 높고 해양환경 특성에서 진화하여 육지생물과는 다른 대사산물 및 생리활성물질 등을 포함하는 특징이 있다(Jung AH 등 2021). 그러나 지금까지 이용되고 있는 해양생물자원은 전체의 10%에 불과하여 해양생물자원의 개발에 대한 필요성이 높은 실정이다(Ryu BM & Jeon YJ 2018).

다양한 해양생물 중 해조류는 해양에서 서식하는 거대 조류로 재생가능한 해양자원 중 하나이다. 해조류는 동아시아 국가에서 오랜 기간 지속해서 식탁을 구성하고 있는 식재료이며, 그 시장은 전 세계적으로 47억 달러 규모이고 연평균 성장률 6.3%로 2026년까지 64억 달러 규모로 성장할 것으로 예상된다(El-Beltagi HS 등 2022). 건제품, 염장품 및 조미품 등으로 직접 이용하거나 다른 식품의 부재료로 첨가되어 이용되고 있는 해조류는 각종 아미노산과 지방산, 식이섬유, 폴리페놀 등 다양한 생리활성물질을 함유하고 있으며 지방 함량이 낮고 무기질과 비타민이 풍부한 저열량 식품으로 보고되고 있다(Choi YJ 등 2020; Lee CH 등 2020; Mohammed HO 등 2021). 특히 해조류는 다른 무기질 급원식품들과 비교할 때 비슷하거나 높은 수준의 무기질을 함유하고 있어 무기질의 급원이 될 수 있다는 보고도 있다(Lozano Muñoz I & Díaz NF 2020).

현대사회는 에너지 과잉섭취에 따른 미량영양소의 결핍이 우려되고 있으며, 칼슘, 인, 마그네슘의 섭취와 심혈관계 질환, 비만, 당뇨병 등과 같은 만성질환과의 관련성이 보고되면서 특히 무기질의 기능성이 강조되고 있다(Adebamowo SN 등 2015, Ministry of Health and Welfare & The Korean Nutrition Society 2020). 최근 면역기능에 관여하는 무기질 역할에 근거하여 COVID-19 팬데믹 이후 면역기능 조절과 호흡기 감염 예방을 위해 무기질 함량이 높은 식품의 섭취가 강조되고 있다(Lee M 2021). 그러나 우리나라 국민건강통계에 의하면 19세 이상 성인의 영양소 섭취기준 대비 칼슘 섭취량은 65.3%, 칼륨은 79.1% 수준이었으며, 영양소 섭취기준 미만 섭취자 분율은 칼슘 69.7%, 철 39.0%로 무기질의 섭취가 낮고 다양한 무기질에 대한 섭취 평가도 이루어지지 못하고 있다(Ministry of Health and Welfare & Korea Centers for Disease Control and Prevention 2022). 이와 같은 상황에서 무기질을 공급하고 식사의 영양밀도를 높일 수 있는 식품군으로써 해조류의 가능성을 평가하는 연구가 요구된다.

국내 약 500여 종 이상으로 알려진 해조류는 다른 식품군에 비해 연구가 매우 부족한 실정이다(Ministry of Oceans and Fisheries 2021). 우리나라 식품성분표에 수록된 해조류는 19종류이며, 무기질의 함량이 모두 제시되고 있는 해조류는 이보다 더욱 낮다(Rural Development Administration, National Institute of Agricultural Sciences 2020). 식품성분표에 수록된 12개 무기질 중 칼슘과 인을 제외한 다량무기질의 함량 제시율은 50% 이하이며, 철을 제외한 미량무기질은 10% 이하를 나타내어 해조류에 대한 무기질 함량을 분석하고 평가하는 연구의 필요성이 높다.

본 연구의 목적은 무기질 영양 면에서 해조류의 미래식량 자원으로 가치 및 가능성을 평가하는 것이다. 이에 국내에서 수급되면서 생산량 추이가 높은 11가지 해조류를 대상으로 일반성분과 무기질 함량을 분석하고 평가하였다.

재료 및 방법

1. 분석재료 및 기간

분석대상 해조류는 해양수산부 2020년 수산물 생산 및 유통산업 실태조사(Ministry of Oceans and Fisheries 2021)를 참고하여 국내 생산량 추이가 높은 종류로 선정하였다. 선정된 해조류는 Fig. 1과 같이 다시마(Brown kelp), 청각(Sea staghorn), 꼬시래기(Sea string), 톳(Seaweed fusiforme), 가시파래(Ecklonia cava), 미역(Sea mustard), 매생이(Seaweed fulvescens), 한천(Ceylon moss jelly), 파래(Sea lettuce), 김(Laver), 곰피(Seaweed)의 11가지였다. 해조류는 일반 또는 대형 상점에서 구매한 후 분석에 사용하였으며, 본 연구는 2022년 2월부터 7월까지 실시되었다.

Fig. 1.

Eleven seaweeds used in this study.Plate diameter is 12.5 cm.

결 과

1. 해조류의 일반성분

해조류 11종류에 대한 일반성분 분석 결과는 Table 1과 같다. 건조 100 g당 지방 함량은 곰피(1.49 g), 톳(0.76 g), 매생이(0.74 g) 순으로 높았으며, 미역이 0.04 g으로 가장 낮았다. 단백질은 김(45.60 g), 파래(40.27 g), 매생이(36.35 g) 순으로 높았으며, 한천이 0.04 g으로 가장 낮았다. 탄수화물은 톳(80.80 g), 꼬시래기(76.24 g), 다시마(66.46 g) 순으로 높았으며, 청각이 33.50 g으로 가장 낮았다. 건조 100 g당 에너지량은 톳(192.37 kcal), 꼬시래기(188.55 kcal), 파래(183.20 kcal) 순으로 높았으며, 청각이 90.78 kcal로 가장 낮았다.

Table 1.

General composition of 11 seaweeds

2. 해조류의 무기질 함량

해조류 11종류 건조 100 g당 12종류 무기질의 함량은 Table 2와 같다. 무기질 함량이 가장 높은 해조류와 가장 낮은 해조류는 칼슘의 경우 미역(968.70 mg)과 꼬시래기(96.80 mg)였으며, 인의 경우 김(485.25 mg)과 청각(92.88 mg), 마그네슘의 경우 가시파래(747.29 mg)와 한천(30.47 mg), 나트륨의 경우 청각(12,801.80 mg)과 한천(275.25 mg), 칼륨의 경우 톳(15,702.20 mg)과 한천(12.46 mg), 철의 경우 가시파래(142.91 mg)와 다시마(2.20 mg), 규소의 경우 매생이(56.21 mg)와 다시마(3.03 mg)였다. 또한 아연의 경우에는 김(2,402.02 μg)과 톳(233.40 μg), 구리의 경우 청각(11,412.39 μg)과 한천(88.39 μg), 망간의 경우 가시파래(4,707.71 μg)와 다시마(202.65 μg), 셀레늄의 경우 청각(949.63 μg)과 한천(49.79 μg), 몰리브덴의 경우 파래(155.37 μg)와 꼬시래기(10.93 μg)였다.

Table 2.

Mineral contents of 11 seaweeds

3. 영양섭취기준 대비 해조류의 무기질 기여율

해조류 1인 1회분량(15 kcal)에 함유된 무기질 함량이 19∼29세 성인 남성의 영양섭취기준에 기여하는 비율을 분석한 결과는 Table 3과 같다. 무기질 기여율이 가장 높은 해조류와 가장 낮은 해조류는 칼슘의 경우 청각(16.52%)과 꼬시래기(0.96%)였으며, 인의 경우 김(5.74%)과 톳(1.15%), 마그네슘의 경우 청각(32.13%)과 한천(1.02%), 나트륨의 경우 청각(141.04%)과 한천(2.21%), 칼륨의 경우 톳(34.98%)과 한천(0.04%), 철의 경우 가시파래(141.09%)와 다시마(2.11%), 아연의 경우 한천(2.39%)과 톳(0.18%), 구리의 경우 청각(221.88%)과 한천(1.25%), 망간의 경우 가시파래(11.62%)와 다시마(0.49%), 셀레늄의 경우 청각(261.56%)과 김(6.92%), 몰리브덴의 경우 파래(42.42%)와 꼬시래기(2.90%)였다.

Table 3.

Contribution of one serving (15 kcal) seaweeds to mineral reference intakes for adult men aged 19-29 years

고 찰

본 연구는 11가지 해조류의 일반성분과 무기질 함량을 분석하여 미래식량자원으로써 해조류의 영양적 가치를 평가하였다. 주요 결과로 해조류 건조 100 g당 일반조성은 탄수화물(58%), 단백질(22%), 회분(20%), 지방(1% 이내) 순이었으며, 에너지는 청각 90.78 kcal에서 톳 192.37 kcal 범위였다. 무기질 함량은 12가지를 종합적으로 평가했을 때 미역, 청각, 가시파래, 톳, 파래에 높았으며, 특히 해조류 1회분량인 15 kcal를 섭취할 때 청각은 구리와 셀레늄, 가시파래는 철 함량이 그 기준치를 상회하는 것으로 나타났다.

우리나라 식품성분표에 영양 성분이 제시되고 있는 해조류는 19종의 53개 제품이다(Rural Development Administration, National Institute of Agricultural Sciences 2020). 이 중 본 연구에서 분석한 11종류에 대한 건조 100 g당 일반성분 함량은 탄수화물 47.2%, 단백질 20.2%, 회분 27%, 지방 4.9%로 본 연구결과보다 탄수화물 함량이 낮고, 회분과 지방 함량이 높았다. 이러한 차이는 실제 분석한 해조류의 제품이 다르고 건조 중량으로 같게 계산하여 비교했음에도 불구하고 실제 생것과 말린 것의 성분 함량 차이를 보이기 때문으로 해석할 수 있을 것이다. 해조류는 식이섬유 함량이 다른 식품군보다 높아 열량밀도가 낮고 다양한 건강 효과가 있는 식품이다(Huang W 등 2022). 식품성분표에 식이섬유 함량이 제시된 8개 제품에 있어 탄수화물 중 식이섬유 함량 비율은 평균 84.3% 수준이다(Rural Development Administration, National Institute of Agricultural Sciences 2020). Atwater 에너지 환산계수를 이용하여 산출하고 있는 식품의 에너지 값은 해조류의 경우 그 변동이 크기 때문에 단백질, 지질, 탄수화물의 성분별 이용률 및 식품의 전체적인 에너지 이용률을 고려하여 Atwater 계수에 0.5를 곱해 산출하고 있다(Rural Development Administration, National Institute of Agricultural Sciences 2020). 본 연구에서도 이를 기준으로 산출한 해조류 건조 100 g의 에너지 값은 청각 90.78 kcal에서 톳 192.37 kcal 범위였으며 평균 160.5 kcal였다. 이와 같은 결과는 식품성분표의 본 연구대상 해조류의 161.1 kcal와 유사한 수준이다. 해조류는 일상적으로 섭취하는 쌀밥의 건조 100 g의 420 kcal나 배추김치의 340 kcal와 비교할 때 열량밀도가 낮은 식품임을 알 수 있다. 식사구성안에서 1인 1회분량의 에너지 값은 해조류를 포함한 채소류가 15 kcal로 6개 식품군 중 가장 낮아 에너지 함량이 낮은 식품으로 해조류의 선택과 활용이 바람직할 것이다(Ministry of Health and Welfare & The Korean Nutrition Society 2022).

해조류는 열량밀도가 낮은 식품이면서 무기질과 비타민, 아미노산과 지방산, 식이섬유, 폴리페놀 등 다양한 생리활성 물질을 함유하고 있어 영양밀도는 높은 식품으로 평가되고 있다(Choi YJ 등 2020; Lee CH 등 2020; Mohammed HO 등 2021). 이에 본 연구에서 해조류 종류별 다양한 무기질 함량을 분석하여 평가하였다. 다량무기질에서 건조 100 g당 함량이 가장 높은 해조류는 칼슘의 경우 미역(968.70 mg), 인의 경우 김(485.25 mg), 마그네슘의 경우 가시파래(747.29 mg), 나트륨의 경우 청각(12,801.80 mg), 칼륨의 경우 톳(15,702.20 mg)이었다. 해조류 1인 1회분량(15 kcal)의 무기질 함량을 성인 남성(19∼29세)의 섭취기준치와 비교한 무기질 기여율이 가장 높은 것은 칼슘의 경우 청각(16.52%), 인의 경우 김(5.74%), 마그네슘의 경우 청각(32.13%), 나트륨의 경우 청각(141.04%), 칼륨의 경우 톳(34.98%) 이었다. 우리나라 국민의 칼슘 섭취량은 매우 낮고 골감소증 유병률이 높은 상황에서 충분한 칼슘 섭취의 필요성이 높다(Ministry of Health and Welfare & Korea Centers for Disease Control and Prevention 2022). 칼슘의 급원식품 100 g 중 칼슘 함량이 높은 식품으로는 자건 멸치(2,486 mg), 미꾸라지(1,200 mg), 건미역(1,109 mg), 치즈(626 mg) 순으로 보고되었다(Ministry of Health and Welfare & The Korean Nutrition Society 2020). 본 연구에서도 해조류 중 미역의 칼슘 함량이 가장 높았으며, 1인 1회분량(15 kcal)의 기여율은 청각이 가장 높아 미역과 청각은 칼슘 급원식품으로 활용될 수 있을 것이다.

마그네슘은 엽록소의 구성성분으로 녹색채소와 해조류에 많이 함유되어 있다(Bae YJ 등 2010). 우리나라 사람들의 1인 1회분량의 마그네슘 함량이 높은 식품은 들깻잎, 건미역, 현미 순이었으며, 이러한 식품을 통해 기준치의 25%∼38%를 충족시키는 것으로 보고되었다(Ministry of Health and Welfare & The Korean Nutrition Society 2020). 마그네슘 함량이 높은 곡류는 도정 과정에서 마그네슘의 80∼90%가 손실되기 때문에 정제된 식품이나 가공식품보다는 청각, 가시파래, 미역과 같이 엽록소가 풍부한 해조류가 더 좋은 급원식품이 될 수 있다. 우리나라는 국, 찌개류의 섭취가 높은데, 이는 나트륨 섭취를 높이는 요인 중의 하나로 보고되고 있다(Choi MK 등 2019). 본 연구에서 1인 1회분량의 나트륨 함량이 높은 해조류는 청각이 충분섭취량의 141.0%로 가장 높았다. 본 연구에서는 분석 전 세정 과정을 거치지 않았기 때문에 나트륨의 실제 섭취와는 차이가 있을 것으로 보인다. 그러나 해조류를 통한 나트륨의 섭취를 줄이기 위해서는 물에 헹구거나 담가서 나트륨 함량을 줄이는 것이 바람직할 것이다. 칼륨은 나트륨 배설을 촉진하여 충분한 칼륨 섭취는 혈압을 낮추는 것으로 보고되고 있다(Russo P 등 2005; Gumz ML 등 2015). 본 연구에서 톳은 1인 1회분량당 칼륨 함량이 충분섭취량의 약 35%로 가장 높아 혈압 관리에 유용한 식품으로 권장될 수 있을 것이다.

미량무기질에서 건조 100 g당 함량과 1인 1회분량(15 kcal)당 섭취기준치에 대한 기여율이 모두 높은 해조류는 철의 경우 가시파래(142.91 mg, 141.09%), 구리(11,412.39 μg, 221.88%)와 셀레늄(949.63 μg, 261.56%)의 경우 청각, 망간의 경우 가시파래(4,707.71 μg, 11.62%), 몰리브덴의 경우 파래(155.37 μg, 42.42%)였다. 가시파래의 철 함량은 철의 급원식품 중 하나인 돼지 간(80.5 mg/100 g dry weight)보다 약 1.8배가 높아 가시파래가 우수한 철의 공급원임을 시사한다. 그러나 가시파래의 철은 식물성 식품의 비헴철이므로 흡수율이 낮은 것을 고려하여 동물성 식품과 함께 섭취한다면 보다 우수한 철 공급식품이 될 수 있을 것이다. 본 연구에서 해조류의 아연 함량은 섭취기준치에 대한 기여율 면에서 낮았던 반면, 구리의 경우에는 청각이 221.9%로 높았다. 구리는 철의 흡수를 도와 빈혈을 예방하는데, 청각의 철 함량이 매생이와 유사하게 가시파래 다음으로 높은 결과를 고려할 때 청각은 구리와 철의 영양 면에서 바람직한 식품으로 평가된다. 또한 망간, 셀레늄, 몰리브덴의 섭취기준치에 대한 기여율은 각각 가시파래(11.6%), 청각(261.6%), 파래(42.42%)가 가장 높았다. 특히 항산화 작용과 암 발생 예방에 관여하는 셀레늄은 청각의 기여율이 크게 높아 청각이 셀레늄의 좋은 급원식품일 가능성을 제시하였다.

해조류는 채취 시기와 지역에 따라 식품 성분의 차이를 보일 수 있다. 선행연구(Jung KJ 등 2005)에서 매생이, 가시파래, 청각의 채취 시기에 따라 식품 성분 함량을 평가했을 때 채취 시기에 따라 차이를 보였다고 한다. 또한 해조류의 채취 지역에 따라 미량금속 함량을 분석한 선행연구(Kim JH 등 2005)에서 채취 지역에 따라 함량 차이를 보고하였다. 본 연구에서 분석에 사용된 시료는 같은 시기에 온라인을 통해 구매하였지만 정확한 채취 시기를 파악하기 어렵고 채취 장소의 경우 남해, 고성, 완도, 진도, 강진, 서천 등 전국 각지에서 채취가 이루어져 연구 결과를 일반화하는 데 제한점이 있다. 그럼에도 불구하고 본 연구에서는 생산량이 높은 해조류에 대해 다양한 무기질의 함량을 분석하고 영양적으로 평가함으로써 해조류가 다양한 무기질의 급원식품이 될 수 있다는 결과를 도출하였다. 해조류는 감칠맛, 까다롭지 않은 생육조건과 같은 장점이 존재하므로 지속적인 해조류의 영양적 가치를 평가하는 연구가 이루어져 미래식량자원으로 해조류의 활용도를 높여야 할 것이다.

요약 및 결론

본 연구에서는 무기질 영양 면에서 해조류의 미래식량자원으로의 가치 및 가능성을 평가하고자 국내에서 수급되면서 생산량 추이가 높은 11가지 해조류를 대상으로 일반성분과 12가지 무기질의 함량을 분석 및 평가하였다. 해조류 건조 100 g당 일반조성은 탄수화물(58%), 단백질(22%), 회분(20%), 지방(1% 이내) 순이었으며, 에너지는 청각 90.78 kcal에서 톳 192.37 kcal 범위였다. 건조 100 g당 함량과 1인 1회 분량(15 kcal)당 섭취기준치에 대한 기여율이 모두 높은 해조류는 칼슘의 경우 미역(968.70 mg, 12.54%)과 청각(799.75 mg, 16.52%)이었으며, 마그네슘의 경우 가시파래(747.29 mg, 20.49%)와 청각(699.92 mg, 32.13%), 나트륨의 경우 청각(12,801.80 mg, 141.04%), 칼륨의 경우 톳(15,702.20 mg, 34.98%)이었다. 미량무기질에서 철(142.91 mg, 141.09%)과 망간(4,707.71 μg, 11.62%)의 경우 가시파래, 구리(11,412.39 μg, 221.88%)와 셀레늄(949.63 μg, 261.56%)의 경우 청각, 몰리브덴의 경우 파래(155.37 μg, 42.42%)였다. 이와 같은 결과를 종합할 때 미역, 청각, 가시파래, 톳, 파래와 같은 다양한 해조류에 특정 무기질 함량이 높았으며, 특히 해조류 1인 1회분량인 15 kcal를 섭취할 때 청각은 구리와 셀레늄, 가시파래는 철 함량이 그 기준치를 상회하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 해조류가 다양한 무기질의 급원식품이 될 수 있다는 점을 시사하며, 해조류에 대한 무기질의 영양적 가치와 미래식량자원 가능성을 평가할 수 있는 과학적인 근거자료로 활용될 수 있을 것이다. 앞으로 더욱 다양한 해조류의 채취 시기와 지역 등 특성에 따른 무기질의 영양적 가치를 평가하는 연구가 이루어져야 할 것이다.

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