[논문]식품 중 동물 털 이물의 판별법 연구

이재황; 박영은; 임병철; 김주신; 최종현; 강태선; 이진하; 권기성

doi:10.13103/jfhs.2017.32.1.57

식품 중 동물 털 이물의 판별법 연구
A Study on the Identification of Animal Hair in Food 원문보기

한국식품위생안전성학회지 = Journal of food hygiene and safety, v.32 no.1, 2017년, pp.57 - 63

이재황 (식품의약품안전처 식품의약품안전평가원 식품위해평가부 신종유해물질팀) , 박영은 (식품의약품안전처 식품의약품안전평가원 식품위해평가부 신종유해물질팀) , 임병철 (식품의약품안전처 식품의약품안전평가원 식품위해평가부 신종유해물질팀) , 김주신 (식품의약품안전처 식품의약품안전평가원 식품위해평가부 신종유해물질팀) , 최종현 (식품의약품안전처 식품의약품안전평가원 식품위해평가부 신종유해물질팀) , 강태선 (식품의약품안전처 식품의약품안전평가원 식품위해평가부 신종유해물질팀) , 이진하 (식품의약품안전처 식품의약품안전평가원 식품위해평가부 신종유해물질팀) , 권기성 (식품의약품안전처 식품의약품안전평가원 식품위해평가부 신종유해물질팀)

초록
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식품 중 이물은 크기, 형태 및 종류가 다양하기 때문에 정확한 동정이나 감별이 어려운 경우가 있다. 이러한 이물의 종류 및 혼입경로를 파악하기 위해서는 형태학적 분석, 화학적 분석, 생물학적 분석 등의 다양한 분석법을 이용할 수 있다. 특히 동물 털(머리카락 포함) 이물은 그 형상이 유사하고 구분이 쉽지 않아 감별에 있어서 어려움이 있어 신속, 정확한 검사를 수행할 수 있는 시험법을 마련해야 할 필요가 있다. 동물 털은 보온, 보호 등 상징적 기능뿐만 아니라 특이적인 모양에 따른 방수, 방열 등 형태학적 구조와 상관적인 역할이 병행된다. 털은 유전적이거나 환경적 변이에 따른 모낭이 다양한 유형의 모발로서 발전시키기도 하고 퇴화시키기도 함으로써 신체 부위에 따라 길이나 굵기를 달리한다. 또한 동물 털의 구조는 중심부에 모수질, 그 외측에 모피질과 모표피 등으로 구성되어 형태학적 특징에 따라 분별되므로 본 연구에서는 식품에 혼입된 이물로 혼입된 사례가 있거나 혼입될 가능성이 있는 동물 털을 형태학적 관찰과 기기분석에 따른 비교를 살펴보고자 하였다. 형태학적 특성을 관찰하기 위해 실체현미경, 광학현미경, 주사현미경 및 SUMP법을 이용하여 측정한 결과, 털의 모표피, 모수질의 형태로 종류를 판별할 수 있었다. 무기성분의 조성을 분석하기 위해 X선 형광분석기로 측정한 결과, 모든 털의 주원소는 황(S)이었다. 유기성분의 구조적 특성을 분석하기 위해 적외선 분광광도계로 측정한 결과, 털은 모두 유사한 스펙트럼 패턴을 나타내었다. 이러한 결과를 볼 때 이물의 동물 털 여부는 X선 형광분석기와 적외선 분광광도계로 확인이 가능하고, 자세한 종류를 판별하기 위해서는 형태학적 분석이 필요한 것을 알 수 있었다. 각 검체들을 시료화 해놓는다면 식품에서 동물 털이 발견되었을 때 신속하게 종의 판별이 가능할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Foreign materials with a variety of types and sizes are found in food; thus, extraordinary efforts and various analytical methods are required to identify the types of foreign materials and to find out accurate causes of how they unintentionally enter food. In this study, human, cow, pig, mouse, duck, goose, dog, and cat were chosen as various types of animal hairs because they can be frequently incorporated into food during its production or consumption step. We morphologically analyzed them using stereoscopic, optical, SUMP method, and scanning electron microscopes, showing differences in each type. In addition, X-ray fluorescence spectrometer (XRF) was used to analysis chemical compositions ($^{11}Na{\sim}^{92}U$, Mass%) of samples. As a result, we observed that mammalian hairs were mainly composed of sulfur. Organic compounds of samples were further analyzed by fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) that can compare spectra of given materials; however, this method did not show significant differences in each sample. In this study, we suggest a rapid method for the identification of the causes and types of foreign materials in food.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

털은 유전적이거나 환경적 변이에 따른 모낭이 다양한 유형의 모발로서 발전시키기도 하고 퇴화시키기도 함으로써 신체 부위에 따라 길이나 굵기를 달리한다. 또한 동물 털의 구조는 중심부에 모수질, 그 외측에 모피질과 모표피 등으로 구성되어 형태학적 특징에 따라 분별되므로 본 연구에서는 식품에 혼입된 이물로 혼입된 사례가 있거나 혼입될 가능성이 있는 동물 털을 형태학적 관찰과 기기분석에 따른 비교를 살펴보고자 하였다.
본 연구에서는 식품에서 이물로 발견된 사례가 있거나 혼입될 가능성이 있는 머리카락을 포함한 동물 털의 형태 학적 특징과 X선 형광분석기, 적외선 분광광도계 등 기기 분석 결과를 이용한 판별법을 마련하고자 하였다.

제안 방법

모표피의 형태는 SUMP(Suzuki Universal Micro Printing)법과 주사전자현미경(SEC, SNE-4500M)을이용하여 관찰하였다. SUMP법을 이용하여 관찰할 때에는 먼저 셀룰로오드 판에 검체를 놓고 SUMP액을 도포하여 표면 무늬를 셀룰로이드 판에 각인시킨 뒤, SUMP액이 휘발되면 검체를 떼어내고 뒷면을 광학현미경으로 관찰하였다. 주사전자현미경으로 표면의 특성을 관찰할 때에는 각각의 재료를 카본테이프로 처리한 시료대 위에 부착하고 이온증착기(SEC, MCM-200 Ion sputter coater)를 사용하여 2분 동안 10 mA의 전류로 16 nm 두께로 금도금(Gold coating)한 후 5~20 kV의 가속전압 조건에서 실시하였다.
개체 간에 따른 동물 털의 무기성분조성과 유기성분의 특성을 평가하기 위하여 X선 형광분석기(Horiba, XGT-7200), 적외선 분광광도계(Thermo, Nicolet iS50)를 사용하여 분석하였으며, 각 분석조건은 Table 1과 같다.
재료의 형상은 실체현미경(Nikon, SMZ-745T)을 이용하여 10~50배로 관찰하였고, 투과상 및 표면 형태는 광학현미경(Olympus, BX-51)을 이용하여 400~1000배의 배율로 관찰하였다. 모표피의 형태는 SUMP(Suzuki Universal Micro Printing)법과 주사전자현미경(SEC, SNE-4500M)을이용하여 관찰하였다.
SUMP법을 이용하여 관찰할 때에는 먼저 셀룰로오드 판에 검체를 놓고 SUMP액을 도포하여 표면 무늬를 셀룰로이드 판에 각인시킨 뒤, SUMP액이 휘발되면 검체를 떼어내고 뒷면을 광학현미경으로 관찰하였다. 주사전자현미경으로 표면의 특성을 관찰할 때에는 각각의 재료를 카본테이프로 처리한 시료대 위에 부착하고 이온증착기(SEC, MCM-200 Ion sputter coater)를 사용하여 2분 동안 10 mA의 전류로 16 nm 두께로 금도금(Gold coating)한 후 5~20 kV의 가속전압 조건에서 실시하였다. 주사전자현미경의 분석조건과 기기조건은 Table 1과 같다.

대상 데이터

머리카락, 식품 원료에서 기인될 수 있는 동물(소, 돼지) 털, 위생동물로부터 유입이 가능한 동물(마우스) 털, 의류로 사용되는 동물(오리, 거위) 털, 애완동물(진돗개, 집고 양이) 털 등 식품 중 이물로 발견된 사례가 있거나 혼입될 가능성이 있는 동물 털 8종류를 재료로 선정하였다.

이론/모형

재료의 형상은 실체현미경(Nikon, SMZ-745T)을 이용하여 10~50배로 관찰하였고, 투과상 및 표면 형태는 광학현미경(Olympus, BX-51)을 이용하여 400~1000배의 배율로 관찰하였다. 모표피의 형태는 SUMP(Suzuki Universal Micro Printing)법과 주사전자현미경(SEC, SNE-4500M)을이용하여 관찰하였다. SUMP법을 이용하여 관찰할 때에는 먼저 셀룰로오드 판에 검체를 놓고 SUMP액을 도포하여 표면 무늬를 셀룰로이드 판에 각인시킨 뒤, SUMP액이 휘발되면 검체를 떼어내고 뒷면을 광학현미경으로 관찰하였다.

성능/효과

SUMP법과 주사전자현미경을 이용하여 모표피를 관찰한 결과(Fig. 5, 6), 머리카락, 소털, 돼지 털은 불규칙적인 물결형의 모표피를 보였고, 돼지 털은 털의 끝 부분이 여러 가닥으로 나누어져있기 때문에 다른 털과 쉽게 구분이 가능하였다(Fig. 7). 마우스 털은 단순 보관형의 모표피가 나타났고, 비늘의 끝 부위가 날카로운 모양을 보였다.
. X선 형광분석기 측정 결과(Fig. 8), 모든 검체에서 황(S)이 주성분으로 검출되었으며 일부 털에는 미량의 칼슘(Ca)이 검출 되었다. 다른 연구에 따르면 황은 모피질에 가장 많이 분포되어 있으며, 칼슘은 모표피에 주로 분포되어 있다고 한다^15,16) .
주로 의류로 사용되는 오리털과 거위 털은 다른 동물 털에는 없는 솜털이 존재함에 따라 다른 동물 털들과 구분 할 수 있었다. 개털과 고양이 털은 사람, 소, 돼지와 마찬가지로 물결형의 모표피가 나타났으며, 종에 따라 규칙적이거나 불규칙한 모표피를 보였다. 이와 같이 SUMP법과 주사전자 현미경을 이용하여 동물 털의 모표피를 관찰 할 수 있었다.
오리털과 거위 털은 연속적인 모수질을 보였는데, 부위에 따라 모수질이 관찰되지 않는 경우도 있었다. 개털과 고양이털은 일반적으로 단순연속형의 모수질을 보였지만, 종과 부위에 따라 단세포 또는 다세포 사다리형의 모수질도 나타났다.
검체의 유기성분을 비파괴적으로 분석할 수 있는 적외선 분광광도계 측정 결과(Fig. 9), 동물 털은 아마이드(Amide) 결합과 시스테인(Cysteine) 결합의 피크를 나타내 었고, 모든 동물 털에서 유사한 스펙트럼이 측정되었다. 동물 털은 케라틴이 주성분인 경단백질로 구성되어 있다고 한다¹⁷⁾.
모수질 관찰을 위해 광학현미경을 이용한 결과(Fig. 4), 머리카락은 불연속적이었고 소털, 개털, 고양이 털 등 동물 털에 비해 얇은 모수질을 보였다.
이와 같이 SUMP법과 주사전자 현미경을 이용하여 동물 털의 모표피를 관찰 할 수 있었다. 본래의 무늬를 확인하기에는 주사전자현미경이 뛰어났으나 SUMP법을 이용해도 간단하게 모표피 무늬의 형태를 확인할 수 있었다.
대부분의 털 모수질은 모근 쪽으로 갈수록 두꺼웠으며, 모발 끝으로 갈수록 모발의 모선이 가늘어졌다. 비늘의 방향은 모근으로부터 일률적인 가로무늬가 나타났으며 비늘 사이의 간격은 모근 쪽으로 갈수록 넓고 모발 끝 쪽으로 갈수록 조밀하게 나타났다. 다른 연구에서도 대부분 포유류의 비늘무늬는 물결형의 모표피가 나타났으며 대부분의 설치류는 보관형의 모표피를 가지고 있다고 한다¹¹⁾ .
무기성분의 조성을 분석하기 위해 X선 형광분석기로 측정한 결과, 모든 털의 주원소는 황(S)이었다. 유기성분의 구조적 특성을 분석하기 위해 적외선 분광광도계로 측정한 결과, 털은 모두 유사한 스펙트럼 패턴을 나타내었다. 이러한 결과를 볼 때 이물의 동물 털 여부는 X선 형광분석 기와 적외선 분광광도계로 확인이 가능하고, 자세한 종류를 판별하기 위해서는 형태학적 분석이 필요한 것을 알 수 있었다.
유기성분의 구조적 특성을 분석하기 위해 적외선 분광광도계로 측정한 결과, 털은 모두 유사한 스펙트럼 패턴을 나타내었다. 이러한 결과를 볼 때 이물의 동물 털 여부는 X선 형광분석 기와 적외선 분광광도계로 확인이 가능하고, 자세한 종류를 판별하기 위해서는 형태학적 분석이 필요한 것을 알 수 있었다. 각 검체들을 시료화 해놓는다면 식품에서 동물 털이 발견되었을 때 신속하게 종의 판별이 가능할 것으로 사료된다.
형태학적 특성을 관찰하기 위해 실체현미경, 광학현미경, 주사현미경 및 SUMP법을 이용하여 측정한 결과, 털의 모표피, 모수질의 형태로 종류를 판별할 수 있었다. 무기성분의 조성을 분석하기 위해 X선 형광분석기로 측정한 결과, 모든 털의 주원소는 황(S)이었다.

후속연구

이러한 결과를 볼 때 이물의 동물 털 여부는 X선 형광분석 기와 적외선 분광광도계로 확인이 가능하고, 자세한 종류를 판별하기 위해서는 형태학적 분석이 필요한 것을 알 수 있었다. 각 검체들을 시료화 해놓는다면 식품에서 동물 털이 발견되었을 때 신속하게 종의 판별이 가능할 것으로 사료된다.
개와 고양이 같은 애완동물의 경우 미용을 목적으로 털을 절단하기도 하고, 돼지나 말과 같은동물의 털은 붓 등의 도구로써 이용되어지기 때문에 모표피의 간격뿐만 아니라 털의 절단면을 분석하여 털이 가위, 칼 등과 같은 도구에 의해 인위적으로 절단된 것인지, 단순히 물리적 충격에 의해 훼손된 것인지 여부 또한 구분이 가능하였다. 이와 같이 동물 털이 갖고 있는 서로 다른 형태학적 특성을 통해 식품에 혼입된 이물의 감별과 혼입 경로를 판별하는데 도움이 될 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	동물 털의 역할은?	특히 동물 털(머리카락 포함) 이물은 그 형상이 유사하고 구분이 쉽지 않아 감별에 있어서 어려움이 있어 신속, 정확한 검사를 수행할 수 있는 시험법을 마련해야 할 필요가 있다. 동물 털은 보온, 보호 등 상징적 기능뿐만 아니라 특이적인 모양에 따른 방수, 방열 등 형태학적 구조와 상관적인 역할이 병행된다. 털은 유전적이거나 환경적 변이에 따른 모낭이 다양한 유형의 모발로서 발전시키기도 하고 퇴화시키기도 함으로써 신체 부위에 따라 길이나 굵기를 달리한다.
	식품 중 이물의 정확한 동정이나 감별이 어려운 이유는?	식품 중 이물은 크기, 형태 및 종류가 다양하기 때문에 정확한 동정이나 감별이 어려운 경우가 있다. 이러한 이물의 종류 및 혼입경로를 파악하기 위해서는 형태학적 분석, 화학적 분석, 생물학적 분석 등의 다양한 분석법을 이용할 수 있다.
	대부분 동물 털의 주 원소는 무엇인가?	형태학적 특성을 관찰하기 위해 실체현미경, 광학현미경, 주사현미경 및 SUMP법을 이용하여 측정한 결과, 털의 모표피, 모수질의 형태로 종류를 판별할 수 있었다. 무기성분의 조성을 분석하기 위해 X선 형광분석기로 측정한 결과, 모든 털의 주원소는 황(S)이었다. 유기성분의 구조적 특성을 분석하기 위해 적외선 분광광도계로 측정한 결과, 털은 모두 유사한 스펙트럼 패턴을 나타내었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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