본 연구에서는 축산물가공품 중 식육원료의 진위여부를 판별하기 위하여 분자생물학적 기법을 이용한 시험법을 개발하였다. 식육원료의 종 판별을 위한 유전자로는 미토콘드리아 DNA에 존재하는 12S 또는 16S 유전자를 대상으로 하였으며, 가공식품에 적용하기 위하여 PCR 산물의 크기는 200bp 내외가 되도록 프라이머(species-specific primer)를 설계하였다. 대상 식품원료로는 축산물 10종을 대상으로 하였으며 프라이머를 사용하여 유전자증폭(PCR) 후 전기영동 하여 예상되는 PCR 산물의 생성유무를 확인하였다. PCR을 실시한 결과 가축인 소고기, 돼지고기, 염소고기, 양고기, 사슴고기, 말고기에 대하여는 각각 131, 138, 168, 144, 191, 142bp에서, 가금류인 닭고기, 오리고기, 칠면조 고기, 타조고기에 대하여는 각각 281, 186, 174, 238bp에서 예상크기의 PCR 산물을 확인하였다. 그리고 프라이머 별로 유사 종에서는 비 특이적 PCR 산물(non-specific PCR product)은 생성되지 않았다. 본 연구에서 개발된 프라이머를 이용한 유전자분석법을 돼지고기 및 닭고기를 함유하는 축산물가공품, 소고기를 함유하는 복합조미식품을 대상으로 시험한 결과 적용 가능함이 확인되어 향후 축산물가공품 중 식육원료의 진위여부 판별에 활용이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 축산물가공품 중 식육원료의 진위여부를 판별하기 위하여 분자생물학적 기법을 이용한 시험법을 개발하였다. 식육원료의 종 판별을 위한 유전자로는 미토콘드리아 DNA에 존재하는 12S 또는 16S 유전자를 대상으로 하였으며, 가공식품에 적용하기 위하여 PCR 산물의 크기는 200bp 내외가 되도록 프라이머(species-specific primer)를 설계하였다. 대상 식품원료로는 축산물 10종을 대상으로 하였으며 프라이머를 사용하여 유전자증폭(PCR) 후 전기영동 하여 예상되는 PCR 산물의 생성유무를 확인하였다. PCR을 실시한 결과 가축인 소고기, 돼지고기, 염소고기, 양고기, 사슴고기, 말고기에 대하여는 각각 131, 138, 168, 144, 191, 142bp에서, 가금류인 닭고기, 오리고기, 칠면조 고기, 타조고기에 대하여는 각각 281, 186, 174, 238bp에서 예상크기의 PCR 산물을 확인하였다. 그리고 프라이머 별로 유사 종에서는 비 특이적 PCR 산물(non-specific PCR product)은 생성되지 않았다. 본 연구에서 개발된 프라이머를 이용한 유전자분석법을 돼지고기 및 닭고기를 함유하는 축산물가공품, 소고기를 함유하는 복합조미식품을 대상으로 시험한 결과 적용 가능함이 확인되어 향후 축산물가공품 중 식육원료의 진위여부 판별에 활용이 가능할 것으로 판단된다.
In this study, a method was developed using molecular biological technique to distinguish an authenticity of meats for processed meat products. The genes for distinction of species about meats targeted at 12S or 16S genes in mitochondrial DNA and the species-specific primers were designed by that PC...
In this study, a method was developed using molecular biological technique to distinguish an authenticity of meats for processed meat products. The genes for distinction of species about meats targeted at 12S or 16S genes in mitochondrial DNA and the species-specific primers were designed by that PCR products' size was around 200bp for applying to processed products. The target materials were 10 species of livestock products and it checked whether expected PCR products were created or not by electrophoresis after PCR using species-specific primers. The results of PCR for beef, pork, goat meat, mutton, venison, and horse meat were 131, 138, 168, 144, 191, and 142 bp each. The expected PCR products were confirmed at 281, 186, 174, and 238 bp for chicken, duck, turkeymeat, and ostrich. Also, non-specific PCR products were not detected in similar species by species-specific primers. The method using primers developed in this study confirm to be applicable for composite seasoning including beefs and processed meat products including pork and chicken. Therefore, this method may apply to distinguish an authenticity of meats for various processed products.
In this study, a method was developed using molecular biological technique to distinguish an authenticity of meats for processed meat products. The genes for distinction of species about meats targeted at 12S or 16S genes in mitochondrial DNA and the species-specific primers were designed by that PCR products' size was around 200bp for applying to processed products. The target materials were 10 species of livestock products and it checked whether expected PCR products were created or not by electrophoresis after PCR using species-specific primers. The results of PCR for beef, pork, goat meat, mutton, venison, and horse meat were 131, 138, 168, 144, 191, and 142 bp each. The expected PCR products were confirmed at 281, 186, 174, and 238 bp for chicken, duck, turkeymeat, and ostrich. Also, non-specific PCR products were not detected in similar species by species-specific primers. The method using primers developed in this study confirm to be applicable for composite seasoning including beefs and processed meat products including pork and chicken. Therefore, this method may apply to distinguish an authenticity of meats for various processed products.
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문제 정의
국내·외 언론보도 등으로부터 가짜식품의 유통사례에 대한 정보를 입수하고 유전자분석법으로 진위판별이 가능한 목록을 작성하였다.
본 연구에서 개발된 돼지고기 및 닭고기 검출용 프라이머를 이용하여 시중에 유통 중인 축산물가공품을 대상으로 적용성을 검토하였다. 대상 식품으로는 돼지고기만을 함유하는 제품 1건과 돼지고기 및 닭고기를 혼합하여 제조된 제품 4건을 대상으로 실시하였다.
본 연구에서는 소고기 등 10종의 식육에 대한 진위판별을 위하여 종 특이 프라이머를 설계하여 식육원료에 대하여 일차적으로 적용하였으며 최종적으로 식육을 원료로 제조된 가공식품에 대하여 적용가능성을 확인하였으며 향후 과학적 식품감시에 활용하고자 하였다.
본 연구에서는 축산물을 이용한 가공식품 중 사용원료를 확인하기 위한 종 특이 프라이머를 개발하였다. 대상 유전자로는 미토콘드리아 유전자 중 12S 또는 16S DNA를 대상으로 하였다.
제안 방법
그리고 유사종에 대한 비특이적 PCR 산물(nonspecific PCR product)의 생성여부를 확인하기 위하여 축산물 총 10종에 대하여 가축(소, 돼지, 양, 염소, 사슴, 말)과 가금류 (닭, 오리, 칠면조, 타조)를 유사종 집단으로 구분하였다. PCR 결과 소, 돼지, 염소, 양, 사슴, 말에 대하여 각각 131, 138, 168, 144, 191, 142 bp의 PCR 산물이 생성되었으며 유사 종에 대하여는 교차반응에 대한 비 특이적 밴드는 나타나지 않았다(Fig.
5 µM이 되게 혼합하였으며 최종 부피는 25 µL로 하였다. 그리고 종별로 PCR 조건은 달리하여 실시하였다.
오리고기, 칠면조고기, 타조고기 검출을 위한 반응조건은 95℃에서 10분 예비가열 후, 95℃ 30초 변성, 63℃ 7초 재결합, 72℃ 30초 중합반응의 과정을 40회 반복하고 마지막에 72℃에서 5분간 처리하였다. 닭고기 검출을 위한 반응조건은 95℃에서 10분 예비가열 후, 95℃ 30초 변성, 62℃ 5초 재결합, 72℃ 30초 중합반응의 과정을 40회 반복하고 마지막에 72℃에서 5분간 처리하였다(Table 3).
즉, 소 등 10종에 대하여 미토콘드리아에 존재하는 12S 부터 16S ribosomal RNA의 염기서열을 대상으로 비교분석하였다. 사슴 및 칠면조는 12S 유전자부위를, 소 등 8종은 16S 유전자 부위를 대상으로 하였으며 가공식품에 적용하기 위하여 가능한 PCR 산물의 크기가 200bp 이내가 되도록 설계하였다(Table 1).
소고기, 돼지고기, 양고기, 염소고기, 사슴고기 및 말고기 검출을 위한 반응조건은 95℃에서 10분 예비가열 후, 95℃ 30초 변성, 59℃ 10초 재결합, 72℃ 40초 중합반응의 과정을 40회 반복하고 마지막에 72℃에서 5분간 처리하였다 (Table 2). 오리고기, 칠면조고기, 타조고기 검출을 위한 반응조건은 95℃에서 10분 예비가열 후, 95℃ 30초 변성, 63℃ 7초 재결합, 72℃ 30초 중합반응의 과정을 40회 반복하고 마지막에 72℃에서 5분간 처리하였다.
소고기, 돼지고기, 양고기, 염소고기, 사슴고기 및 말고기 검출을 위한 반응조건은 95℃에서 10분 예비가열 후, 95℃ 30초 변성, 59℃ 10초 재결합, 72℃ 40초 중합반응의 과정을 40회 반복하고 마지막에 72℃에서 5분간 처리하였다 (Table 2). 오리고기, 칠면조고기, 타조고기 검출을 위한 반응조건은 95℃에서 10분 예비가열 후, 95℃ 30초 변성, 63℃ 7초 재결합, 72℃ 30초 중합반응의 과정을 40회 반복하고 마지막에 72℃에서 5분간 처리하였다. 닭고기 검출을 위한 반응조건은 95℃에서 10분 예비가열 후, 95℃ 30초 변성, 62℃ 5초 재결합, 72℃ 30초 중합반응의 과정을 40회 반복하고 마지막에 72℃에서 5분간 처리하였다(Table 3).
종 특이 프라이머를 설계하기 위하여 미국 생물유전자원은행(www.ncbi.nlm.nih.gov)에 등록되어있는 유전자 염기서열을 이용하였다. 즉, 소 등 10종에 대하여 미토콘드리아에 존재하는 12S 부터 16S ribosomal RNA의 염기서열을 대상으로 비교분석하였다.
일반프라이머를 이용하는 경우에는 대부분 PCR 산물의 크기가 700bp 이상으로 되어 있어 가공식품에 적용하기에는 한계가있다. 즉, 가공식품에는 제조공정 중에 주형유전자가 파괴되어 PCR 산물의 크기를 최소화하여야 되기 때문에 종 특이 프라이머를 이용하는 방법을 개발하였다.
gov)에 등록되어있는 유전자 염기서열을 이용하였다. 즉, 소 등 10종에 대하여 미토콘드리아에 존재하는 12S 부터 16S ribosomal RNA의 염기서열을 대상으로 비교분석하였다. 사슴 및 칠면조는 12S 유전자부위를, 소 등 8종은 16S 유전자 부위를 대상으로 하였으며 가공식품에 적용하기 위하여 가능한 PCR 산물의 크기가 200bp 이내가 되도록 설계하였다(Table 1).
가공식품의 경우 제조공정 중 가열, 압력 등에 의하여 세포에 존재하는 유전자가 손상되어 PCR 방법을 적용하기위하여 PCR 산물의 크기는 가능한 200bp 이내로 프라이머를 설계하였다. 즉, 소, 돼지, 양, 염소, 말, 닭, 오리 및 타조는 16S DNA, 사슴 및 칠면조는 12S DNA 부위를 대상으로 설계하였으며 종별로 PCR 산물의 생성 여부를 확인하였다.
대상 데이터
검체로 사용된 소고기, 돼지고기, 닭고기, 오리고기는 대형마트에서 염소고기, 양고기, 말고기, 칠면조고기, 타조고기는 사육농장에 의뢰하여 가공되지 않은 상태의 축산물 형태로, 사슴은 녹각을 구매하여 사용하였다. 가공식품인 축산물가공품 및 복합조미식품 등은 일반마트에서 구매하였다.
유전자추출을 위한 DNeasy Blood & Tissue kit는 Qiagen (Qiagen GmbH, Hilden, Germany)로부터 구매하였다. 검체로 사용된 소고기, 돼지고기, 닭고기, 오리고기는 대형마트에서 염소고기, 양고기, 말고기, 칠면조고기, 타조고기는 사육농장에 의뢰하여 가공되지 않은 상태의 축산물 형태로, 사슴은 녹각을 구매하여 사용하였다. 가공식품인 축산물가공품 및 복합조미식품 등은 일반마트에서 구매하였다.
본 연구에서 개발된 돼지고기 및 닭고기 검출용 프라이머를 이용하여 시중에 유통 중인 축산물가공품을 대상으로 적용성을 검토하였다. 대상 식품으로는 돼지고기만을 함유하는 제품 1건과 돼지고기 및 닭고기를 혼합하여 제조된 제품 4건을 대상으로 실시하였다. 그 결과 돼지고기만을 함유하는 제품(돼지고기 83%)은 돼지고기 종 특이 프라이머를 사용한 경우에만 PCR 산물이 생성되었으며, 돼지고기 및 닭고기를 혼합한 제품에 대하여는 돼지고기 및 닭고기 특이 프라이머를 이용한 PCR 산물이 모두 검출(돼지 18% 및 닭 44% 함유제품 1건, 돼지 54% 및 닭 27%함유제품 1건, 돼지 45% 및 닭 45% 함유제품 1건, 돼지 72% 및 닭 10% 함유제품 1건)되었다(Fig.
본 연구에서는 축산물을 이용한 가공식품 중 사용원료를 확인하기 위한 종 특이 프라이머를 개발하였다. 대상 유전자로는 미토콘드리아 유전자 중 12S 또는 16S DNA를 대상으로 하였다. 가공식품의 경우 제조공정 중 가열, 압력 등에 의하여 세포에 존재하는 유전자가 손상되어 PCR 방법을 적용하기위하여 PCR 산물의 크기는 가능한 200bp 이내로 프라이머를 설계하였다.
또한 소고기 검출용 프라이머의 경우 시중에 유통 중인 복합조미식품을 대상으로 확인하였다. 그 결과 소고기를 함유하는 제품(소고기 5% 함유제품 1건, 8% 함유제품 1건, 10% 함유제품 1건, 1% 함유제품 1건)에서 모두 소고기 종 특이 프라이머를 사용한 경우 PCR 산물이 생성되 었다(Fig.
유전자증폭(Polymerase Chain Reaction, PCR)을 위한 프라이머 및 Taq DNA polymerase는 바이오니아(Bioneer, 대한민국)에 의뢰하여 합성 또는 구매하였으며, PCR 장비는 GeneAmpTM PCR System 9700 (Applied Biosystems, USA) 을 사용하였다. 유전자추출을 위한 DNeasy Blood & Tissue kit는 Qiagen (Qiagen GmbH, Hilden, Germany)로부터 구매하였다.
축산물 및 축산물가공품은 DNeasy Blood & Tissue kit 를 사용하여 유전자를 추출하였으며 추출방법은 제조사에서 제공하는 방법에 따랐다.
성능/효과
그리고 유사종에 대한 비특이적 PCR 산물(nonspecific PCR product)의 생성여부를 확인하기 위하여 축산물 총 10종에 대하여 가축(소, 돼지, 양, 염소, 사슴, 말)과 가금류 (닭, 오리, 칠면조, 타조)를 유사종 집단으로 구분하였다. PCR 결과 소, 돼지, 염소, 양, 사슴, 말에 대하여 각각 131, 138, 168, 144, 191, 142 bp의 PCR 산물이 생성되었으며 유사 종에 대하여는 교차반응에 대한 비 특이적 밴드는 나타나지 않았다(Fig. 1). 또한, 닭, 오리, 칠면조, 타조에 대하여 각각 281, 186, 174, 238bp의 PCR 산물이 생성되 었으며 유사 종에 대한 비 특이적 밴드는 나타나지 않았다(Fig.
대상 식품으로는 돼지고기만을 함유하는 제품 1건과 돼지고기 및 닭고기를 혼합하여 제조된 제품 4건을 대상으로 실시하였다. 그 결과 돼지고기만을 함유하는 제품(돼지고기 83%)은 돼지고기 종 특이 프라이머를 사용한 경우에만 PCR 산물이 생성되었으며, 돼지고기 및 닭고기를 혼합한 제품에 대하여는 돼지고기 및 닭고기 특이 프라이머를 이용한 PCR 산물이 모두 검출(돼지 18% 및 닭 44% 함유제품 1건, 돼지 54% 및 닭 27%함유제품 1건, 돼지 45% 및 닭 45% 함유제품 1건, 돼지 72% 및 닭 10% 함유제품 1건)되었다(Fig. 3).
또한 소고기 검출용 프라이머의 경우 시중에 유통 중인 복합조미식품을 대상으로 확인하였다. 그 결과 소고기를 함유하는 제품(소고기 5% 함유제품 1건, 8% 함유제품 1건, 10% 함유제품 1건, 1% 함유제품 1건)에서 모두 소고기 종 특이 프라이머를 사용한 경우 PCR 산물이 생성되 었다(Fig. 4). 따라서 본 연구에서 개발한 분석법은 가공식품에 대한 적용성을 최종 확인하였으며 향후 식품원료를 허위로 표시한 가짜식품을 판별하는 경우 유용하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
후속연구
따라서 본 연구에서 개발된 소고기 등 식육 10종에 대한종 특이 프라이머를 이용한 분석법은 축산물가공품 등의 가짜식품을 판별하기 위한 과학적 식품감시에 활용도가 매우 클 것으로 기대된다.
4). 따라서 본 연구에서 개발한 분석법은 가공식품에 대한 적용성을 최종 확인하였으며 향후 식품원료를 허위로 표시한 가짜식품을 판별하는 경우 유용하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
종 판별을 위한 유전자 증폭은 어떻게 구분할 수 있나?
종 판별을 위한 유전자 증폭에는 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 첫째 일반프라이머(universal primer)를 이용하여 증폭 후 염기서열을 결정하고 유전자은행(www.ncbi.nlm. nih.gov/blast.cgi 등)에 등록되어있는 염기서열과 비교하여 종을 판별하는 방법11,12,15,17), 두 번째 종 특이 프라이머 (species specific primer)를 개발하여 유전자 증폭 유무로 종을 판별하는 방법14,16)이 있다. 일반프라이머를 이용하는 경우에는 대부분 PCR 산물의 크기가 700bp 이상으로 되어 있어 가공식품에 적용하기에는 한계가있다.
가짜식품이란?
최근 값싼 식품원료를 사용하거나 표시사항을 허위로 기재하여 소비자를 기만하는 가짜식품의 제조유통으로 인하여 식품에 대한 막연한 불안감이 높아지고 있다. 가짜식품 (EMA, Economically Motivated Adulteration)이란 경제적 이득을 취하기 위하여 제조된 식품을 일반적으로 말한다. 가짜식품은 우리의 건강을 위협할 뿐 아니라 건전한 식품 유통 질서를 어지럽히는 주범으로 우리나라에서도 외국처럼 이들 식품에 대한 관리, 감독을 강화해 나가야 할 시점이다.
축산물 10종을 대상으로 프라이머를 사용하여 유전자증폭(PCR) 후 전기영동 하여 예상되는 PCR 산물의 생성유무를 확인한 결과는?
대상 식품원료로는 축산물 10종을 대상으로 하였으며 프라이머를 사용하여 유전자증폭(PCR) 후 전기영동 하여 예상되는 PCR 산물의 생성유무를 확인하였다. PCR을 실시한 결과 가축인 소고기, 돼지고기, 염소고기, 양고기, 사슴고기, 말고기에 대하여는 각각 131, 138, 168, 144, 191, 142bp에서, 가금류인 닭고기, 오리고기, 칠면조 고기, 타조고기에 대하여는 각각 281, 186, 174, 238bp에서 예상크기의 PCR 산물을 확인하였다. 그리고 프라이머 별로 유사 종에서는 비 특이적 PCR 산물(non-specific PCR product)은 생성되지 않았다. 본 연구에서 개발된 프라이머를 이용한 유전자분석법을 돼지고기 및 닭고기를 함유하는 축산물가공품, 소고기를 함유하는 복합조미식품을 대상으로 시험한 결과 적용 가능함이 확인되어 향후 축산물가공품 중 식육원료의 진위여부 판별에 활용이 가능할 것으로 판단된다.
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