초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
1. 수산물 시료 은행 구축
원산지 허위 표기 사례를 막기 위한 정책적 시급성이 필요한 수산물, 섭취량, 수입량, 어획량, 그리고 양식 생산량 등을 고려하여 수산물 원산지 통합형 판별기법을 개발하기 위한 대상수산물 12 종, 넙치, 고등어, 명태, 조기, 갈치, 새우, 도다리, 조피볼락, 전복, 오징어, 바지락,굴을 대상 수산물로 선정하였다. 대상 수산물은 국내 자연산, 양식산, 수입산으로 구분하여 각각 5종류씩 확보하였으며, 같은 자연/양식산 혹은 같은 수입산 어류를 5 개체씩 확보하였다. 수입 수산물

Ⅳ. 연구개발결과
1. 수산물 시료 은행 구축
원산지 허위 표기 사례를 막기 위한 정책적 시급성이 필요한 수산물, 섭취량, 수입량, 어획량, 그리고 양식 생산량 등을 고려하여 수산물 원산지 통합형 판별기법을 개발하기 위한 대상수산물 12 종, 넙치, 고등어, 명태, 조기, 갈치, 새우, 도다리, 조피볼락, 전복, 오징어, 바지락,굴을 대상 수산물로 선정하였다. 대상 수산물은 국내 자연산, 양식산, 수입산으로 구분하여 각각 5종류씩 확보하였으며, 같은 자연/양식산 혹은 같은 수입산 어류를 5 개체씩 확보하였다. 수입 수산물 종별 시료 확보를 위해 정확한 원산지 정보가 표기되어 있는 서울, 인천의 어시장에서 수입 수산물을 채취하였으며, 몇 종에 대해 국립수산물품질관리원으로부터 협조를 받아서 채취하였다. 국내 자연산 수산물에 대해서는 정확한 원산지 정보가 표기되어 있는 전국의 주요공동어시장과 수협을 활용하였으며, 위판 된 수산물이 경매사를 통해 소매로 팔려나갈 때 수산물을 채취하였다. 국내 양식 수산물은 정확한 원산지 정보가 표기되어 있는 주요 어시장의 국내 양식산 어종을 확보하였다. 확보된 대상 수산물 시료를 대상으로 전장, 체장, 무게 등의 시료 정보를 조사한 뒤, 머리, 꼬리, 내장을 제거하고 껍질을 제거하여 대상 수산물의 근육부만채취하였다. 각 대상 수산물 마다 동위원소 분석과 DNA 분석을 위해서 약 10g 씩 분배하였으며, 남은 수산물 시료의 근육부는 생물시료 은행 구축을 위해 균질화 하였다. 지역 (국가) 별,해구별로 채취된 국내 자연산, 양식산, 수입산 수산물에 대한 대상 시료들을 냉동고에 보관 하였으며, 채취된 수산물의 자료 D/B 및 분석시료 제공을 위한 시료 은행 구축을 하기 위해 각대상 시료마다 고유 샘플 코드를 부여하였다. 부여된 코드에 따라 시료들은 국내 자연산, 국내양식산, 수입산으로 구분하여, 대상 수산물 시료 은행을 구축하였다.
2. 화학지표를 활용한 수산물 원산지 판별
모든 시료는 분석 전까지 냉동상태로 보관되었으며, 동결건조기를 이용하여 동결건조 후 시료는 막자사발과 분쇄기를 이용하여 분쇄하였고, 분쇄된 시료는 각 화학지표 분석용 시료로 구분하였다. 안정동위원소 분석 결과, 고등어는 국가별 원산지의 특성이 반영 되는 결과를 나타냈으며, 국내산의 경우 지역은 중첩될 가능성이 높은 것으로 사료된다. 넙치는 양식산과 자연산 결과가 혼재되어 나타나며, 조기는 원산지별 구분이 쉽게 확인 되지 않았으나 중국산 부세는 명확히 구분할 수 있는 것으로 나타났다. 갈치는 국내산과 중국산, 태국산은 유사하게 나타났고, 캐나나산과 세네갈산이 하나의 그룹으로 형성되어 아시아산과는 구별이 되었으며, 일본산은 확실히 원산지를 구분할 수 있었다. 명태는 일본산과 러시아산이 뚜렷하게 구분되는 것으로 나타났고, 굴은 양식산과 자연산이 혼재되는 것으로 나타났다. 전복은 양식산과 자연산을 구분할 수 있으며, 지역별로는 구분하기 어려울 것으로 보인다. 수입 일본산은 국내산과 구분되어 원산지를 판별할 수 있었다. 도다리는 양식산은 동위원소비가 가벼운 경향을 보이고, 자연산은 무거운 경향을 보이지만, 전체적으로는 혼재되는 양상이었으며, 수입 중국산은 국내 양식산과 중첩되었다. 새우 역시 국내 양식산은 가벼운 안정동위원소비를 나타냈고 국내 자연산은 무겁게 나타나 양식산과 자연산은 구별이 가능할 것으로 판단된다. 수입산은 국가별로 모두각각의 특정 안정동위원소비를 나타내 수입산끼리 국가 구분은 모두 가능할 것으로 보여지나 한국산과는 일부 중첩되었다. 조피볼락은 국내 양식산과 자연산이 중첩되어 나타나 구분은 쉽지 않을 것으로 판단되며, 수입 중국산도 중첩되는 것으로 나타났다. 그러나 원양 북태평양산 원산지는 판별해 낼 수 있을 것으로 보인다. 오징어는 국내 산지별 결과가 중첩되는 것으로 나타나 구분이 어려울 것으로 여겨지며, 바지락은 동해, 서해, 남해산 원산지를 판별할 수 있는 것으로 나타났으나, 부안산과 수입 중국산은 중첩되는 것으로 나타났다. 수산물의 지방산 화합물 조성으로 원산지를 판별하는 것은 일부 종에 어느 정도 가능성이 보여 지긴 했으나, 전체적으로 보았을 때 원산지 판별 방법 방법에 보편적으로 적용하기에는 쉽지 않을 것으로 여겨진다. 지방족 탄화수소, 유기염소계농약류, 폴리염화비페닐류 분석 결과, 수산물 시료는 같은 원산지끼리 그룹이 이루어지지 않아 원산지를 판별하기에는 어려울 것으로 사료된다.
3. 유전자정보를 활용한 수산물 원산지 판별
세계적으로 유전자를 이용한 종 판별연구 (생물다양성) 가 많이 진행되고 있다. 대부분의 생물들은 미토콘드리아를 가지고 있으며, 미토콘드리아 DNA (mtDNA) 는 높은 염기서열 다양성이 나타난다. CO1과 Mitochondrial 16S rRNA gene, CYTB gene 은 유전자를 이용한 종 판별연구에서 가장 많이 쓰이고 있는 유전자이다. Real Time PCR 법은 기존의 방법 (일반 PCR 법, 염기서열 분석법) 들 보다 신속, 정확하게 결과를 도출할 수 있고, 판독이 용이하다. 또한 Probe 방식의 RT-PCR 법을 이용하면, 종간의 1~2bp 의 sequence 차이까지도 구분할 수 있다. 총 12종 (1차년도 5종: 고등어, 갈치, 조기, 명태, 넙치, 2차년도 7종: 전복, 굴, 조피볼락,도다리, 새우, 바지락, 오징어) 의 원산지판별을 위해 표적유전자 후보군을 선정한 후, 염기서열 분석을 진행하였다. 염기서열분석 결과 1, 2차년도, 총 12종의 수산생물 중 7종 (고등어, 갈치, 조기, 조피볼락, 도다리, 새우, 바지락)은 유전자지표로 원산지를 판별할 수 있었으나, 5종(명태, 넙치, 전복, 굴, 오징어)은 모든 시료들이 동일한 염기서열을 가지고 있기 때문에, 모두 같은 종으로 판단되었고, 유전자지표로 원산지 판별이 불가능하였다. 염기서열 분석결과를 바탕으로 7개의 원산지 판별용 RT-PCR kit를 개발하였다. RT-PCR Kit는 Probe방식의 RT-PCR 방법을 이용하였으며, 각 종의 원산지를 판별할 수 있는 specific probe는 각각 다른 형광물질을 부착하여 한번의 반응으로 판별할 수 있도록 제작하였다. 이 연구에서 개발된 7개의 RT-PCR kit는 각 종의 원산지를 간단하게 판별할 수 있으며, 동위원소분석법과 병행하면 보다 정확한 원산지판별을 할 수 있다.
4. 통계 및 판별 분석기법을 이용한 통합적 원산지 판별
안정동위원소의 프로파일을 이용하여 수집된 대표 수산물들의 원산지를 판별할 수 있는 모델을 만들어 판별 가능성을 보고자 하였다. 데이터의 기초통계량 조사 및 통계, 판별 분석을 위해 통계 패키지 프로그래밍 언어인 R 을 이용하였으며, pastecs, MASS, ggplot2, reshape2 와 같은 라이브러리를 이용하였다. 이를 이용하여 각 어종의 안정동위원소 프로파일 데이터를 국가별로 분류한 후 그룹간의 변이는 최대이면서 그룹 내 변이는 최소가 되게 변수를 선형조합한 후, 가장 가까운 그룹에 각 샘플을 할당하는 LDA (Linear Discriminant Analysis) 법으로 모델을 만들었다. 그리고 한 샘플의 데이터를 제외하고 나머지로부터 판별식을 구한 후 제외했던 샘플의 원래 그룹으로 판별이 되는지 모든 샘플에 대해 테스트를 하는 LOOCV (Leave-one-out cross-validation) 법으로 모델의 정확도를 측정하였다. 어종별 판별 모델의 평균 정확도는 65.53 % 로 (42.67% ~ 100%), 수집된 어종의 원산지 수, 원산지 사이의 거리등에 따라 각 모델의 정확도가 차이를 보였으며, 대부분의 어종이 일부 원산지는 정확히 판별이 가능하지만 2~3 개의 원산지는 같은 원산지로 판별되었다. 이와 같은 한계를 극복하기 위해 원산지 판별 Real time PCR 키트를 이용한 판별법을 안정동위원소를 이용한 판별법과 함께 이용한 통합 판별 기준 시나리오를 정립하였다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results
A. Construction of seafood sample bank
We selected 12 kinds of seafood samples as follows; squid, mackerel, alaska pollack, corvina, hairtail, shrimp, finespotted flounder, rockfish, abalone, flatfish, manila clam, and oyster by the political urgency, consumption, imports, catches,

Ⅳ. Results
A. Construction of seafood sample bank
We selected 12 kinds of seafood samples as follows; squid, mackerel, alaska pollack, corvina, hairtail, shrimp, finespotted flounder, rockfish, abalone, flatfish, manila clam, and oyster by the political urgency, consumption, imports, catches, and aquaculture production in order to prevent false representation of origin. Seafood samples was collected each five kinds separated by domestic wild, domestic farmed, and imported, and there were five same origin seafood samples.In the case of imported seafoods, we collected samples in Seoul Garak seafood market and Incheon seafood market that origin of seafoods were almost ascertained, and a few species were coordinated with National Fishery Products Quality Management Service. In the case of domestic wild seafood samples, we collected samples in National Federation of Fisheries Cooperatives, and some samples were purchased from the auctioneer. In the case of domestic farmed samples, and imported samples, we collected samples in major seafood markets. We calculated total length, body length, and weight about collected seafood samples, and then only part of the muscle was pre-treated in samples. In order to analyze DNA, aliphatic hydrocarbons, OCPs and stable isotope, each 10 g of muscle part were distributed. The rest of samples were stored for seafood sample bank construction, and they were classified as domestic wild, domestic farmed, and imported. Constructing a database, the unique code was made, and the above mentioned sample informations (total length, body length, weight, origin of seafood samples, and place and date of purchase) were filled out.
B. Seafood origin identification using chemical index
All samples were stored in frozen state and after freeze drying using lypophilizer, pulverized using mortar and grinder, and then divided for each chemical index analysis. As a result of stable isotopes, mackerel was reflected the characteristics of each country. In the case of domestic, we considered likely to overlap produced area. Flatfish was appeared overlap results farmed and wild together, corvina was not easy identification, but chinese croceine croaker can be clearly distinguished. Domestic, china and thailand hairtail were shown similar results, but canada and senegal were discriminated asian group and japan was cleary identification. Alaska pollack was distinguished between japan and russia and oyster was overlap farmed and wild. Abalone can be discriminated farmed and wild, though difficult sorted the produced area and japan was differentiated from domestic. Farmed finespotted flounder was lighter trend of isotope ratio but wild was heavier than farmed respectively. Also, shrimp was similar appeared result and all imported things can be distinguished each countries with particular carbon and nitrogen stable isotope signatures. Rockfish and squid were difficult to identify origin or produced area. Domestic manila clam can be distinguished from east, west and south coastal ocean. As a results of fatty acids, hydrocarbon, OCPs and PCBs, they were not easy to discriminate from each countries origin or produced area.
C. Seafood origin identification using genetic information
Many studies have been performed to distinguish species (biological diversity) using genetic information worldwide. Most organisms contain mitochondria, and mitochondrial DNA (mtDNA) has a relatively high mutation rate. Cytochrome coxidase I, mitochondrial 16S rRNA, and cytochrome b genes in mtDNA are themost commonly genes used for studies on distinguish species. The real-time PCRmethod is a rapid and accurate methods to obtain the desired results, because the differences of 1–2 bp in the sequence can be identified using real-time PCR. Total of 12 species, (1st year 5 species: Mackerel, Hairtail, Croaker, Pollack, and Flatfish, 2nd year 7 species: Abalone, Oyster, Rockfish, Flounder, Shrimp, Manila Clam,and Squid), in order to determine the place of origin of these species, find the candidates for the target genes, than conduct the base sequence analysis. Resulting from the sequence analysis of 1st and 2nd years, out of the 12 species of the marine animals, 7 of them (Mackerel, Hairtail, Croaker, Rockfish, F lounder, Shrimp, Manila Clam) was successful in determining the place of origin, however the rest of the species (Pollack, Flatfish, Abalone, Oyster, and Squid) resulted in having the same base sequence, making the 5 species the same kind, as a result,the identification of the place of origin became impossible to find out. By using the results of the base sequence analysis as a base, seven RT-PCR kit, which is used to identify the place of origin has been developed. The RT-PCR Kit uses the Probe system’s RT-PCR method, a specific probe that is used to identify the place of origin of each species, each of these probes has a fluorescent material attached making it easy to differentiate each other. The seven RT-PCR kit which was developed in this research is able to differentiate the place of origin, of each species, and when we combine it with the isotope analysis, the place of origin can be determined more accurately.
D. Integrated origin identification using statistics and discriminative analysis This part aims to establish statistical protocol for prediction origins of seafood using chemical index. To calculate a foundation stat and perform discrimination analysis, statistical programing language R was implemented with several packages, such as pastecs, MASS, ggplot2 and reshape2. Whole isotope profile data from each seafoods are separated by origin, and discriminant model was builded by LDA (Linear Discriminant Analysis) which is a method used in pattern recognition to find a linear combination of features which characterizes origins. Each model's accuracy of seafoods were calculated by rotation estimation method, called LOOCV (Leave-one-out cross-validation). The average accuracy of discriminant models is 65.53%. Each discriminant model's accuracy was various dependents on number of origin site or geographical distance. Most of discriminant model were possible to discriminate origins, but sometimes it could decided wrong origin. So, Real time PCR kit for origin discriminant was integrated with this discriminant model using isotope.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 13
• 목차 ... 14
• 그림목차 ... 15
• 표목차 ... 19
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 23
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 24
• 제2절 연구개발의 목표 및 내용 ... 27
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 29
• 제1절 안정동위원소 분야 ... 30
• 제2절 유전정보 분야 ... 33
• 제3절 오염물질 분야 ... 35
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 38
• 제1절 수산물 시료은행 구축 ... 39
• 제2절 화학지표를 활용한 수산물 원산지 판별 ... 99
• 제3절 유전자정보를 활용한 수산물 원산지 판별 ... 204
• 제4절 통계 및 판별 분석기법을 활용한 통합적 원산지 판별 ... 236
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 283
• 제1절 목표달성도 ... 284
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 286
• 제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 288
• 제1절 연구개발 성과 ... 289
• 제2절 성과활용 계획 ... 291
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 294
• 제1절 해외석학 초청 세미나 ... 295
• 제7장 참고문헌 ... 297
• 끝페이지 ... 302