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문제 정의
- 본 연구는 국내에서 개발된 토코페롤 합성 TC 유전자가 형질전환 된 GM 벼와 그 모본인 흑남벼 및 일반벼 품종인 일미벼, 동진벼 현미의 일반성분, 무기질 및 아미노산 함량을 분석하여 조성 차이가 있는지를 비교하였다. 모본벼인 흑남벼와 비교하여 GM 벼 현미의 일반성분 조성 중 수분 함량과 조회분 및 단백질이 다소 높았지만 기존에 보고된 일반품종 벼 현미의 성분함량 범위 안에 포함되었다.
- 2004년 국제개발협력기구(OECD)는 신품종 벼의 안전성을 일반 벼와 실질적 동등성 개념에서 비교/평가하기위해 벼 성분에 함유된 주요 영양소와 항 영양소 함량을 확인하고 평가기준으로 제안한 바 있다(OECD, 2004). 본 연구에서는 국내 개발된 토코페롤 증진 형질전환 벼 현미의 주요 영양성분을 분석하고 OECD 표준기술서에 기술된 지침에 따라 형질전환으로 도입된 TC 유전자의 도입효과를 평가하고자 하였다.
제안 방법
- Heugnambyeo)를사용하였다. 또한 비 형질전환 대조 품종으로 일미벼(Oryza sativa subsp. japonica cv. Ilmi)와 동진벼(Oryza sativa subsp. Japonica cv. Dongjin)를 함께 사용하여 품종 간 성분차이를 확인하였다. 시료는 품종 당 5 반복으로 건조 후 냉동보관된 벼를 인습기(Ssangyoung mechanic Industry Co, Korea)로 왕겨를 제거하고 현미를 제조하였다.
- 불용성 식이섬유는 효소분해물을 여과하고 잔사를 세척하고 무게를 확인하여 정량하였다. 수용성 식이섬유는 불용성 식이섬유의 전처리과정에서 얻은 여과액과 세척액을 합쳐 에탄올로 침전시킨 후 여과하여 잔류물을 건조시켜 무게를 확인하여 분석하였다. 총 식이섬유, 불용성 및 수용성 식이섬유 함량은 잔사의 무게 중 단백질 및 회분량을 보정하여 계산하였다.
- 아미노산 함량은 식품공전의 방법에 따라 시료를 일정량 취하여 6 N HCl 용액을 가하고 질소가스를 주입한 후 110℃에서 24 시간 동안 가수분해 시킨 후 로타리 증발기를 이용하여 HCl을 제거하고 증류수로 3 회 세척한 다음 감압 농축하여 증류수로 용해한 후 아미노산 자동 분석기(L-8900A, Hitachi, Japan)를 이용하여 제조사의 사용 설명서에 의하여 분석하였다.
- 쌀 시료를 회분도가니에 적당량 취하여 열판으로 예비회화 시킨 후 600℃ 전기로에서 2 시간 이상 회화시켰다. 이를 방냉하고 염산용액(1 : 1) 10 mL을 가하여 하룻밤 방치 용해시킨 다음 No. 6 여과지를 이용 뜨거운 물로 여과하여 일정량으로 맞춰 Inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-OES; GBC Integra XL, Australia)에 주입하여 분석하였다. ICP-OES 분석에 사용된 구체적 실험 조건 및 파장 값은 Table 1로 나타내었다.
- 수용성 식이섬유는 불용성 식이섬유의 전처리과정에서 얻은 여과액과 세척액을 합쳐 에탄올로 침전시킨 후 여과하여 잔류물을 건조시켜 무게를 확인하여 분석하였다. 총 식이섬유, 불용성 및 수용성 식이섬유 함량은 잔사의 무게 중 단백질 및 회분량을 보정하여 계산하였다.
- 식이섬유 분석은 AOAC (1990) 분석법에 따라 효소중량법으로 현미 시료를 1 g 정도를 준비 한 후 α-amylase, protease, 그리고 amyloglucosidase 효소를 연속으로 30분간 각각 처리하여 전분과 단백질 등을 제거하였다. 총 식이섬유는 효소분해물에 녹아 있는 식이섬유를 에탄올로 처리하여 침전시켜 여과하고 세척한 후 건조하여 무게를 측정하였다. 불용성 식이섬유는 효소분해물을 여과하고 잔사를 세척하고 무게를 확인하여 정량하였다.
대상 데이터
- Dongjin)를 함께 사용하여 품종 간 성분차이를 확인하였다. 시료는 품종 당 5 반복으로 건조 후 냉동보관된 벼를 인습기(Ssangyoung mechanic Industry Co, Korea)로 왕겨를 제거하고 현미를 제조하였다. 현미는 Cyclone mixer mill (HMF-590, Hanil, Korea)로 분쇄하여 분석용 시료로 사용하였다.
- 실험에 사용된 재료는 2013년 수원 GMO 격리포장에서 재배하여 수확한 유전자변형 TC 형질전환 벼와 모품종인 흑남벼(Oryza sativa subsp. japonica cv. Heugnambyeo)를사용하였다. 또한 비 형질전환 대조 품종으로 일미벼(Oryza sativa subsp.
- 시료는 품종 당 5 반복으로 건조 후 냉동보관된 벼를 인습기(Ssangyoung mechanic Industry Co, Korea)로 왕겨를 제거하고 현미를 제조하였다. 현미는 Cyclone mixer mill (HMF-590, Hanil, Korea)로 분쇄하여 분석용 시료로 사용하였다.
데이터처리
- GM 벼와 대조벼의 영양성분 분석값은 Microsoft office excel 2007 프로그램을 이용하여 평균 및 표준편차를 계산하였다. GM 벼의 동등성 비교는 모본 흑남벼와 p<0.
이론/모형
- 시료에 함유된 수분, 조단백질, 조지방 및 조회분의 함유 분석은 식품공전 중 일반성분 분석법에 따라 분석하였다 (KFDA 2011). 수분정량은 상압건조방법으로 105℃에서 건조하여 정량하였고, 조단백질은 세미마이크로 킬달(Semimicro Kjeldahl) 시험법을 적용하여 단백질 자동분석기(Kjeltec 2400 auto analyzer, Foss Tecator, Sweden)로 분석하였다. 조지방은 Soxhlet 추출기(Soxtec System HT 1043 extraction unit, Foss Tecator, Sweden)를 사용하여 diethyl ether로 추출정량하였으며, 조회분은 600℃ 직접회화법으로 측정하였고, 조섬유는 1.
- 시료에 함유된 수분, 조단백질, 조지방 및 조회분의 함유 분석은 식품공전 중 일반성분 분석법에 따라 분석하였다 (KFDA 2011). 수분정량은 상압건조방법으로 105℃에서 건조하여 정량하였고, 조단백질은 세미마이크로 킬달(Semimicro Kjeldahl) 시험법을 적용하여 단백질 자동분석기(Kjeltec 2400 auto analyzer, Foss Tecator, Sweden)로 분석하였다.
- 식이섬유 분석은 AOAC (1990) 분석법에 따라 효소중량법으로 현미 시료를 1 g 정도를 준비 한 후 α-amylase, protease, 그리고 amyloglucosidase 효소를 연속으로 30분간 각각 처리하여 전분과 단백질 등을 제거하였다.
- 수분정량은 상압건조방법으로 105℃에서 건조하여 정량하였고, 조단백질은 세미마이크로 킬달(Semimicro Kjeldahl) 시험법을 적용하여 단백질 자동분석기(Kjeltec 2400 auto analyzer, Foss Tecator, Sweden)로 분석하였다. 조지방은 Soxhlet 추출기(Soxtec System HT 1043 extraction unit, Foss Tecator, Sweden)를 사용하여 diethyl ether로 추출정량하였으며, 조회분은 600℃ 직접회화법으로 측정하였고, 조섬유는 1.25 % H2SO4 및 NaOH 분해법으로 측정하였다.
성능/효과
- GM 벼 현미에서 분석된 칼슘, 인, 칼륨, 나트륨, 철, 마그네슘, 구리, 망간, 아연, 황에 대한 무기질 성분 중 구리(Cu)를 제외한 모든 무기질 함량은 흑남벼 모본과 통계학적으로 유의한 차이는 보이지 않아 무기질 조성이 모본벼와 동등한 것으로 분석되었다. 구리 함량은 GM 벼에서 4.
- GM 벼의 동등성 비교는 모본 흑남벼와 p<0.05 수준에서의 t-test 검정 결과와 비 형질전환 대조품종의 함량 평균 및 OECD의 표준기술서에 제시된 분석 데이터를 비교하여 평균 함량범위에 포함되는 경우에 동등한 것으로 판단하였다.
- GM 벼의 실질적 동등성 평가는 벼 품종간의 환경적 성분함량의 차이를 고려하여 GM 벼 현미의 성분량을 일차적으로 형질전환 모본으로 사용된 흑남벼와 비교하고, 통계적 차이가 나타난 성분들은 국내 일반품종인 동진벼, 일미벼를 이용한 분석값 및 OECD에서 제시한 일반벼 영양성분 데이터에 비교하여 평균 함량범위에 포함되는 경우 생물학적 동등성이 있는 것으로 판단하였다.
- GM 벼 현미와 일반 벼 현미의 무기질 조성에 대한 함량 분석결과는 Table 3에 나타내었다. GM 현미와 일반벼 현미의 무기물 함량 결과 인(P), 칼륨(K) 및 마그네슘(Mg) 함량이 높아 주 무기질 조성성분임이 확인되었다. 또한 나트륨(Na) 성분의 경우 같은 품종에서도 분석된 시료에 따라 높은 편차를 보였지만 OECD 표준기술서에 제시된 함량범위 안에 포함되는 수치였다.
- 89%로 모본인 흑남벼와 통계적 차이는 나타나지 않았다. GM벼의 수분 함량, 조회분, 조단백질 함량은 각각 12.09%, 1.50%, 및 8.38%로 모본인 흑남벼에 비교해 유의성 있는 차이를 보였고 일반 벼 품종인 일미와 동진벼에 비교해서도 비교적 높은 함량을 나타냈다. 그러나 GM 벼에서 분석된 수분, 조회분, 조단백질 함량 평균 모두는 OECD 표준기술서에 제시된 일반 벼의 성분 함량범위 내에 포함되는 수치였다.
- GM 벼 현미에서 분석된 칼슘, 인, 칼륨, 나트륨, 철, 마그네슘, 구리, 망간, 아연, 황에 대한 무기질 성분 중 구리(Cu)를 제외한 모든 무기질 함량은 흑남벼 모본과 통계학적으로 유의한 차이는 보이지 않아 무기질 조성이 모본벼와 동등한 것으로 분석되었다. 구리 함량은 GM 벼에서 4.82 ug/g로 분석되어 모본함량(6.52 ug/g)과 비교하여 통계적인 차이가 발생했지만, OECD 표준기술서에 제시한 벼의 함량범위인 1 ~ 7 ug/g 범위 내에 있고 대조품종인 일미벼 함량과 비교해도 큰 차이가 없어 품종 변이에 의한 차이는 아닌 것으로 판단된다.
- 식이섬유 함량분석 결과에서는 형질전환 GM 벼 현미의 수용성 식이섬유 함량은 모본과 유의성 있는 차이가 없는 반면, 불용성 및 총 식이섬유 함량은 모본에 비해 다소 낮게 분석되었다. 그러나 대조벼인 일미벼, 동진벼 및 OECD 표준기술서에 제시된 식이섬유의 함량보다는 상대적으로 높게 나타났다. 따라서 GM 벼의 불용성 및 총 식이섬유 함량 변화가 형질전환에 의한 생물학적 차이로는 보이지 않는다.
- 1988)와 거의 유사하였다. 동등성 측면에서는 GM 벼와 모본 벼 현미의 17종 아미노산 함량 분석 결과 GM 벼에서 분석된 모든 아미노산의 함량 값이 모본인 흑남벼의 함량과 비교하여 통계적 유의한 차이를 발견할 수 없었으며 OECD에서 제시한 아미노산 함량과도 일치하는 결과로 GM 벼의 아미노산 함량은 모본벼와 동등한 것으로 판단되었다.
- 또한 GM 벼 현미에 포함된 아미노산 함량과 무기질 함량은 전반적으로 모본벼과 유의적 차이가 없었다. 따라서 본 실험에 사용된 GM 벼는 유전자 형질전환에 의한 비의도적 영양성분 변화는 없는 것으로 판단된다.
- 2006). 따라서 분석에 사용된 GM 벼의 일반성분 함량은 국내산 일반 벼의 함량 범위 내에 있으며 모본과의 차이는 재배 환경 및 건조과정 등의 차이로 발생된 것으로 판단된다.
- 모본벼인 흑남벼와 비교하여 GM 벼 현미의 일반성분 조성 중 수분 함량과 조회분 및 단백질이 다소 높았지만 기존에 보고된 일반품종 벼 현미의 성분함량 범위 안에 포함되었다. 또한 GM 벼 현미에 포함된 아미노산 함량과 무기질 함량은 전반적으로 모본벼과 유의적 차이가 없었다. 따라서 본 실험에 사용된 GM 벼는 유전자 형질전환에 의한 비의도적 영양성분 변화는 없는 것으로 판단된다.
- 2013). 본 연구도 GM 벼의 상업화를 위한 안전성평가의 개념에서 GM 벼 현미와 모본 및 대조품종과의 영양성분을 비교한 결과 형질전환과정의 도입유전자 효과로 인한 영양성분 차이는 확인되지 않았다.
- 식이섬유 함량분석 결과에서는 형질전환 GM 벼 현미의 수용성 식이섬유 함량은 모본과 유의성 있는 차이가 없는 반면, 불용성 및 총 식이섬유 함량은 모본에 비해 다소 낮게 분석되었다. 그러나 대조벼인 일미벼, 동진벼 및 OECD 표준기술서에 제시된 식이섬유의 함량보다는 상대적으로 높게 나타났다.
- 아미노산 자동 분석기를 이용하여 GM 벼와 일반 벼 현미에 포함된 17종 아미노산 함량 분석 결과는 Table 4에 나타내었다. 전체적으로 GM 현미와 일반 품종에 함유된 아미노산은 glutamic acid과 aspartic acid와 같은 산성아미노산의 함량이 높았으며 histidine, methionine 및 cystein 함량은 낮아, 국내 품종의 아미노산 함량을 분석한 이전의 보고(Song et al. 1988)와 거의 유사하였다. 동등성 측면에서는 GM 벼와 모본 벼 현미의 17종 아미노산 함량 분석 결과 GM 벼에서 분석된 모든 아미노산의 함량 값이 모본인 흑남벼의 함량과 비교하여 통계적 유의한 차이를 발견할 수 없었으며 OECD에서 제시한 아미노산 함량과도 일치하는 결과로 GM 벼의 아미노산 함량은 모본벼와 동등한 것으로 판단되었다.
- 유전자변형 GM 벼와 비 형질전환 모본 벼인 흑남벼 및 대조벼로 사용된 동진벼, 일미벼의 현미 일반성분 분석 결과는 Table 2에 나타내었다. 형질전환 된 GM 벼 현미의 조지방과 조섬유 함량은 각각 1.95%와 0.89%로 모본인 흑남벼와 통계적 차이는 나타나지 않았다. GM벼의 수분 함량, 조회분, 조단백질 함량은 각각 12.
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