KR101920385B1 - 동위원소비를 이용한 일반 쌀과 친환경 쌀 판결 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동위원소비를 이용한 일반 쌀과 친환경 쌀 판결 방법에 관한 것으로, 구체적으로 친환경 쌀 인증 방법으로 알려진 다중 잔류 농약 분석으로 일반 쌀, 유기 쌀 및 무농약 쌀의 판별이 어려운 반면, 일반 쌀, 유기 쌀 및 무농약 쌀에 포함된 탄소 및 질소 동위원소비를 측정하여 각각의 동위원소지수를 계산하고, 상기 동위원소지수의 조합을 이용하여 일반 쌀과 유기 쌀 및 무농약 쌀을 포함하는 친환경 쌀을 판별할 수 있음을 확인하였으므로, 본 발명의 친환경 쌀 판별 방법을 잘못된 표기를 막기 위한 친환경 쌀 진위 여부를 판단하는데 유용하게 이용할 수 있다.
Description
본 발명은 동위원소비를 이용한 일반 쌀과 친환경 쌀 판별 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 쌀에 함유된 탄소 및 질소 동위원소 함량으로부터 계산된 동위원소비를 이용하여 친환경 쌀을 판별하는 방법에 관한 것이다.
종래 통합적 농법(integrated farming)에 비해 유기 농법(organic farming)을 통해 보다 건강하고 안전하며 친환경적인(eco-friendly) 농산물을 생산할 수 있다는 신뢰가 높아지면서, 유기 농산물에 대한 관심이 계속 증가하는 추세이다. 유기(organic) 농산물과 일반(conventional) 농산물의 주요 차이점은 살충제와 합성 비료의 사용에 있다. 유기 농법의 경우, 해충 및 병원균은 대개 생물학적 기반의 방제 수단을 사용하여 제거된다. 반면, 일반 농법의 경우, 해충 및 병원균을 제거하기 위해 전형적으로 화학 비료의 사용에 의존한다. 따라서 유기 농법 및 일반 농법에 적용되는 농업 체계와 영양원 간의 실질적인 차이는 결국 농산물의 화학적 및 동위 원소 특성에 반영된다.
현재 유기 농산물에 대한 인증은 살충제 잔류량에 대한 무작위 스크리닝에 근거하여 검사 기관이 발급한 인증 문서에 주로 의존하고 있다. 그러나, 상기 분석법은 농업 시스템에서 사용되는 다른 살충제의 범위를 완전히 커버하지는 못한다. 또한, 분석 검출 한계와 살충제의 생물학적 및 환경적 반감기의 결과로, 무작위 스크리닝 방법을 통해 종종 유기 농산물을 기존 농산물과 구별하지 못하는 문제가 발생한다. 그러므로 유기 농산물의 인증을 위한 신뢰할 수 있는 도구의 개발은 식품 안전과 일반 농산물을 유기 농산물로 잘못 표시하는 것을 방지하기 위해 필요하다.
한국에서는 친환경 농산물을 유기 농산물과 무농약 농산물로 분류한다. 유기 농산물은 유기 합성 살충제 및 화학 비료를 사용하지 않고 재배된 농산물을 말한다. 반면, 무농약 농산물은 유기 합성 살충제를 사용하지 않고 화학 비료를 권장 수준의 1/3로 하여 생산한 농산물을 말한다. 유기 농산물 및 무농약 농산물은 2014년에 한국에서 재배된 전체 농산물 중 각각 0.6%, 2.8%를 차지하고 있다. 한국의 친환경 농산물에 대한 인증 절차는 주로 다중 잔류 농약 분석에 의존하고 있다. 그러나 상기 언급한 바와 같이, 다중 잔류 농약 분석을 단독으로 사용하면 분석 검출 한계 및 살충제의 짧은 반감기로 인해 친환경 농산물 및 일반 농산물 구별하는데 한계가 있다.
한편, 한국에서 주요 식량 작물인 쌀의 작물 생산량은 2015/2016 년에 4,327 천 톤에 달했다. 또한, 상기 언급한 바와 같이 친환경 유기 농법에 대한 관심이 높아지면서 한국에서 유기 쌀, 무농약 쌀을 포함한 친환경 쌀의 판매가 늘고 있다. 그러나 다른 농산물과 마찬가지로 쌀의 경우에도 친환경 쌀 인증 방법으로 다중 잔류 농약 분석에 의존하고 있는 실정이다.
이에, 본 발명자들은 다중 잔류 농약 분석의 한계를 극복하고 보다 정확한 판별이 가능한 친환경 쌀 판별 방법을 개발하기 위해 노력한 결과, 일반 쌀, 유기 쌀 및 무농약 쌀에 포함된 탄소 및 질소의 동위원소지수를 조합하여 일반 쌀과 유기 쌀 및 무농약 쌀을 포함하는 친환경 쌀을 판별할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
Laursen, K. H., Mihailova, A., Kelly, S. D., Epov, V. N., Berail, S., Schjoerring, J. K., Donard, O. F. X., Larsen, E. H., Pedentchouk, N., Marca-Bell, A. D., Halekoh, U., Olesen, J. E., & Husted, S. (2013). Is it really organic? Multi-isotopic analysis as a tool to discriminate between organic and conventional plants. Food Chemistry, 141, 2812-2820.
Hoefkens, C., Vandekinderen, I., De Meulenaer, B., Devlieghere, F., Baert, K., Sioen, I., De Henauw, S., Verbeke, W., & Van Camp, J. (2009). A literature-based comparison of nutrient and contaminant contents between organic and conventional vegetables and potatoes. British Food Journal, 111, 1078-1097.
Ministry of Agriculture Food and Rural Affairs_(MAFRA). (2014). Statistics for certified environment-friendly Agroproducts in Korea.
본 발명의 목적은 쌀 시료의 탄소 및 질소 동위원소 함량을 각각 측정하고, 상기 동위원소 함량으로부터 계산된 동위원소비를 이용하여 친환경 쌀을 판별하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
1) 쌀 시료에 함유된 질소(N) 동위원소 15N 및 14N의 함량을 각각 측정하는 단계;
2) 상기 단계 1)에서 측정한 질소 동위원소 함량을 이용하여 질소 동위원소지수(δ15NAIR)를 측정하는 단계; 및
3) 상기 단계 2)에서 측정한 δ15NAIR가 4.86‰ 내지 6.12‰이면 유기 쌀로 판별하는 단계를 포함하는, 일반 쌀과 유기 쌀을 판별하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
1) 쌀 시료에 함유된 탄소(C) 동위원소 13C 및 12C의 함량을 각각 측정하고, 질소(N) 동위원소 15N 및 14N의 함량을 각각 측정하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)에서 측정한 탄소 및 질소 동위원소 함량을 이용하여 탄소 동위원소지수(δ13CVPDB) 및 질소 동위원소지수(δ15NAIR) 각각을 측정하는 단계: 및
3) 상기 단계 2)에 따라 측정한 δ13CVPDB 및 δ15NAIR에 대해 통계 분석법을 수행하는 단계를 포함하는, 일반 쌀과 친환경 쌀을 판별하는 방법을 제공한다.
본 발명은 시중에 판매되는 일반 쌀, 유기 쌀 및 무농약 쌀에 포함된 탄소 및 질소 동위원소비를 측정하여 각각의 동위원소지수를 계산하고, 상기 동위원소지수의 조합을 이용하여 일반 쌀과 유기 쌀 및 무농약 쌀을 포함하는 친환경 쌀을 판별할 수 있음을 확인하였으므로, 상기 탄소 및 질소 동위원소지수 조합을 이용한 친환경 쌀 판별 방법을 잘못된 표기를 막기 위한 친환경 쌀 진위 여부를 판단하는데 유용하게 이용할 수 있다.
도 1은 일반 쌀(CR), 유기 쌀(OR) 및 무농약 쌀(PFR) 시료의 δ13CVPDB 및 δ15NAIR에 대한 2차원 플롯을 나타낸 도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은
1) 쌀 시료에 함유된 질소(N) 동위원소 15N 및 14N의 함량을 각각 측정하는 단계;
2) 상기 단계 1)에서 측정한 질소 동위원소 함량을 이용하여 질소 동위원소지수(δ15NAIR)를 하기 [수학식 2]에 따라 측정하는 단계; 및
3) 상기 단계 2)에서 측정한 δ15NAIR가 4.86‰ 내지 6.12‰이면 유기 쌀로 판별하는 단계를 포함하는, 일반 쌀과 유기 쌀을 판별하는 방법을 제공한다:
[수학식 2]
δ15NAIR = [(R쌀시료/R표준시료) - 1]×1000
상기 R쌀시료는 쌀 시료의 질소 동위원소비(15N 함량/14N 함량)이고, R표준시료는 공기중 질소의 질소 동위원소비이다.
상기 단계 1)의 동위원소 함량은 당업계에 통상적으로 이용되는 측정 방법을 통해 측정할 수 있으며, 예를 들어 동위원소비율 질량 분석기(Isotope ratio mass spectrometry, IRMS)를 이용하여 측정할 수 있다.
상기 단계 1)의 쌀 시료는 도정된 쌀 시료인 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유기 쌀은 유기 농법을 재배된 쌀로서, 유기 합성 살충제 및 화학 비료를 사용하지 않고 재배된 쌀을 의미한다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 시중에 판매되는 일반 쌀과 유기 쌀 및 무농약 쌀을 포함하는 친환경 쌀을 구매하여 현재 잘 알려진 친환경 쌀 인증 방법인 다중 잔류 농약 분석을 수행한 결과, 일반 쌀도 유기 쌀 및 무농약 쌀과 동일하게 다중 잔류 농약이 검출되지 않으므로 상기 다중 잔류 농약 분석을 통해 일반 쌀과 친환경 쌀을 판별할 수 없음을 확인하였다.
반면, 본 발명자들은 상기 일반 쌀, 유기 쌀 및 무농약 쌀의 탄소 동위원소비 및 질소 동위원소비를 측정하여 질소 동위원소지수(δ15NAIR)를 비교한 결과, 일반 쌀의 δ15NAIR 가 유기 쌀 및 무농약 쌀의 δ15NAIR 보다 낮으며,δ15NAIR가 4.86‰ 내지 6.12‰의 범위에서는 일반 벼와 유기 벼를 정확히 판별할 수 있음을 확인하였다. 따라서, δ15NAIR 를 일반 쌀 및 유기 쌀을 판별하는데 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은
1) 쌀 시료에 함유된 탄소(C) 동위원소 13C 및 12C의 함량을 각각 측정하고, 질소(N) 동위원소 15N 및 14N의 함량을 각각 측정하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)에서 측정한 탄소 및 질소 동위원소 함량을 이용하여 탄소 동위원소지수(δ13CVPDB) 및 질소 동위원소지수(δ15NAIR) 각각을 하기 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 따라 측정하는 단계:
[수학식 1]
δ13CVPDB = [(R쌀시료/R표준시료) - 1]×1000
상기 R쌀시료는 쌀 시료의 탄소 동위원소비(13C 함량/12C 함량)이고, R표준시료는 VPDB(Vienna PeeDee Belemnite)의 탄소 동위원소비이다,
[수학식 2]
δ15NAIR = [(R쌀시료/R표준시료) - 1]×1000
상기 R쌀시료는 쌀 시료의 질소 동위원소비(15N 함량/14N 함량)이고, R표준시료는 공기중 질소의 질소 동위원소비이다; 및
3) 상기 단계 2)에 따라 측정한 δ13CVPDB 및 δ15NAIR에 대해 통계 분석법을 수행하는 단계를 포함하는, 일반 쌀과 친환경 쌀을 판별하는 방법을 제공한다.
상기 단계 1)의 동위원소 함량은 당업계에 통상적으로 이용되는 측정 방법을 통해 측정할 수 있으며, 예를 들어 동위원소비율 질량 분석기(Isotope ratio mass spectrometry, IRMS)를 이용하여 측정할 수 있다.
상기 단계 1)의 쌀 시료는 도정된 쌀 시료인 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단계 3)의 통계 분석법은 2차원 플롯(2D plot) 분석, 주성분 분석(principal component analysis, PCA), PCA 유래 스코어 플롯(score plot) 분석 및 직교부분최소자승판별 분석(orthogonal projection to latent structure-discriminant analysis, OPLS-DA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하고, 2차원 플롯 분석인 것이 보다 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 친환경 쌀은 유기 농법으로 재배된 쌀을 의미하며, 예를 들어 유기 쌀 또는 무농약 쌀일 수 있다. 상기 유기 쌀은 유기 합성 살충제 및 화학 비료를 사용하지 않고 재배된 쌀을 의미하고, 상기 무농약 쌀은 유기 합성 살충제를 사용하지 않고 화학 비료를 권장 수준의 1/3로 하여 재배한 쌀을 의미한다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 일반 쌀, 유기 쌀 및 무농약 쌀의 탄소 동위원소비 및 질소 동위원소비를 측정하고 탄소 동위원소지수(δ13CVPDB) 및 질소 동위원소지수(δ15NAIR)를 계산한 후 이를 조합하여 통계 분석법을 수행한 결과, 일반 쌀, 유기 쌀 및 무농약 쌀을 구별할 수 있음을 확인하였다. 따라서, δ13CVPDB 및 δ15NAIR 을 조합하여 보다 정확도가 높은 친환경 쌀 판별 방법으로 유용하게 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
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실시예
1> 동위원소 함량 측정을 위한 쌀 시료 준비
2015년에 재배된 일반 쌀(conventional rice, CR) 시료 및 친환경 쌀로서 유기 쌀(Organic rice, OR), 무농약 쌀(Pesticide-free rice, PFR)을 2016년에 여러 한국 시장에서 무작위로 구입하였다, 상기 구입한 쌀 시료의 생산에 사용되는 비료 및 농약 처리를 포함한 모든 농업 관리는 농림축산식품부에서 발행한 [친환경농어업 육성 및 유기식품 등의 관리 지원에 관한 법률]에 따라 수행되었다. 상기 세 그룹의 쌀 시료는 각각 4~8개의 쌀 브랜드로 구성하였으며, 쌀 시료의 정보는 하기 [표 1]에 나타내었다. 모든 쌀 시료는 동위원소-비율 질량 분광법(isotope-ratio mass spectrometry, IRMS) 수행을 위해 IRMS 분석 전 3일 이상 -40℃ 이하(Freezone 4.5, Labconco, Kansas City, USA)의 온도에서 동결 건조하고 분쇄기로 분쇄하였다.
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실험예
1> LC-MS 및
GC
-MS를 이용한 쌀 시료의 다중 잔류 농약 분석
친환경 쌀 인증 방법으로 현재 가장 널리 알려진 다중 잔류 농약 분석으로 친환경 쌀을 판별할 수 있는지 알아보기 위하여, 상기 <실시예 1>에서 획득한 쌀 시료에 대해 액체 크로마토그래피 질량분석법(LC-MS)을 수행하여 쌀 시료에서 143 종의 살충제 잔류량을 분석하였고, 기체 크로마토그래피 질량분석법(GC-MS)를 수행하여 쌀 시료에서 102 종의 살충제 잔류량을 분석하였다.
구체적으로, 상기 <실시예 1>에서 획득한 일반 쌀, 유기 쌀, 무농약 쌀 시료 각각을 3개씩 선별하여 100% 아세토 나이트릴 1 ㎖에서 재구성하고, 상기 재구성한 시료를 LC-MS/MS 시스템에 주입하였다. LC-MS/MS 분석은 양성 모드에서 전자분무이온화 질량분석기(LC-MS ; API4000, SCIEX, 미국)를 갖춘 Agilent 1290 infinity LC 시스템(Agilent Technologies, 미국)을 이용하여 수행하였다. 크로마토그래피 분리는 Shiseido C18 컬럼(2.1mm X 150mm, 2.7um, Shiseido Corporation, 일본)에서 수행하였다. 컬럼을 용매 A(0.1% 포름산과 0.1% 포름산 암모늄을 포함하는 물(Distilled Water)) 및 용매 B(0.1% 포름산과 0.1% 포름산 암모늄을 포함하는 메탄올(Methanol)), 유속 400 ㎕/분, 주입 부피 3 ㎕ 조건에서 용출하였다. 농도구배 용출은 다음에 의해 수행하였다: 초기 이동상 용매 조성 비율은 용매 A는 90%, 용매 B는 10%로 유지시켜 0.5분 동안 흘려준 후 2.5분 동안 용매 A는 55%, 용매 B는 45%로 변경하였다. 7분 동안 용매 A는 18%로 감소시키고, 용매 B는 82%로 증가시켰고, 그 다음 2분 동안 용매 A는 2%로 감소시키고, 용매 B는 98%로 증가시킨 후에 3분 동안 흘려주었다. 곧바로 0.1분 동안 용매 A는 90%로 증가시키고, 용매 B는 10%로 감소시켜 4.9분 동안 흘려주었다. 시료당 분석 시간은 20분이었다. ESI source 조건은 다음과 같았다: 모세관 전압-5500 V, 기화기 온도 450℃, 모세관 온도 450℃, 차단가스(Neb) 200 ㎕/분, 이온 스위프 가스(ion sweep gas) 40 psi, Aux 가스 60 psi, 및 건조 가스 30 ℓ/분. 쌀 시료에 포함된 143 종의 살충제는 143 종의 살충제 표준 혼합물의 MS/MS 절편 패턴을 비교하여 확인하였다.
또한, 상기 <실시예 1>에서 획득한 일반 쌀, 유기 쌀, 무농약 쌀 시료 각각을 3개씩 선별하여 100% 아세톤 1 ㎖에서 재구성하고, 상기 재구성한 시료를 GC MS/MS 시스템에 주입하여 GC-MS/MS 분석을 수행하였다. GC-MS/MS 분석은 양성 모드에서 전자이온화 질량분석기(GC-MS; Agilent 7000C, Agilent Technologies, 미국)를 갖춘 Agilent 7890a GC 시스템(Agilent Technologies, 미국)을 이용하여 수행하였다. 크로마토그래피 분리는 Agilent J&W GC 컬럼(30 m X 0.25 um, Agilent Technologies, 미국)에서 수행하였다. 운반 기체는 헬륨을 사용하였고, 컬럼을 splitless 모드에서 기체 유량 1.2 mL/분, 주입 부피 1 ㎕ 조건으로 용출하였다. Septum purge 유량은 3 mL/분이고, 1.2분 동안 유량 25 mL/분의 조건으로 Split vent로 흘려 주었다. 기체 온도 조건은 다음에 의해 수행하였다: Inlets 온도는 280℃로 유지하였고, Oven 온도는 4분 동안 60℃로 유지한 후에 분당 40℃씩 승온하여 170℃에 도달하게 하였다. 그 다음 바로 분당 10℃씩 승온하여 310℃에 도달한 뒤 6분간 유지하였다. GC-MS는 MRM(Multiple Reaction Monitoring) 모드를 적용하였고, Transfer line 온도는 285℃로 유지하였다. EI Source는 255℃로 적용하였다. 시료당 분석 시간은 26.75분이었다. 쌀 시료에 포함된 102 종의 살충제는 102 종의 살충제 표준 혼합물의 MS/MS 절편 패턴을 비교하여 확인하였다.
상기 LC-MS/MS 및 GC-MS/MS 분석을 통해 3개의 CR 시료에서 총 245 종의 살충제 잔류량을 확인하여 하기 [표 2] 내지 [표 4]에 나타내었다.
상기 LC-MS/MS 및 GC-MS/MS 분석을 통해 3개의 OR 시료에서 총 245 종의 살충제 잔류량을 확인하여 하기 [표 5] 내지 [표 7]에 나타내었다.
상기 LC-MS/MS 및 GC-MS/MS 분석을 통해 3개의 PFR 시료에서 총 245 종의 살충제 잔류량을 확인하여 하기 [표 8] 내지 [표 10]에 나타내었다.
그 결과, 표 2 내지 표 10에 나타낸 바와 같이, 일반 쌀, 유기 쌀 및 무농약 쌀 시료 모두 245 종의 살충제가 검출되지 않음을 확인하였다. 따라서 상기 결과를 통해 다중 잔류 농약 분석을 통해 일반 쌀과 유기 쌀 및 무농약 쌀을 포함하는 친환경 쌀 시료를 구별할 수 없음을 확인하였다.
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실험예
2>
IRMS
를 이용한 쌀 시료의 탄소 및 질소 동위원소지수 분석
동위원소지수 분석으로 친환경 쌀을 판별할 수 있는지 알아보기 위하여, IRMS를 이용하여 상기 <실시예 1>에서 획득한 쌀 시료의 탄소 및 질소 동위원소 함량 및 동위원소비를 측정하여 동위원소지수를 계산하였다.
구체적으로, 상기 <실시예 1>에서 획득한 일반 쌀, 유기 쌀, 무농약 쌀 분말 시료를 브랜드에 관계없이 무작위로 선별하고, 탄소 동위원소비 및 질소 동위원소비 측정을 위해 주석 캡슐 (Sn, 3.5 mm × 17 mm, IVA Analysentechinik e.K., 독일)에 옮겨 담았다. 예비 실험 결과, 쌀 시료는 ~ 40 %의 총 탄소 (% C)와 ~ 1.0 %의 총 질소 (% N)를 함유하고 있었으며, 따라서 신뢰성 있는 측정을 보장하기 위해 IRMS 분석에서 5 mg의 쌀 분말 시료를 사용하였다. 탄소 및 질소 동위원소비를 측정하기 전에 상기 캡슐화한 시료를 데시케이터(desiccators)에 옮겼다.
그 다음, PDZ Europa ANCA-GSL elemental analyzer (Sercon Ltd.)가 연결된 PDZ Europa 20-20 동위원소 비율 질량 분석기(IRMS, Sercon Ltd., 영국)를 이용하여 상기 쌀 분말 시료의 탄소 동위원소비(13C 함량/12C 함량) 및 질소 동위원소비(15N 함량/14N 함량)를 측정하였다. 그 다음, 상기 쌀 분말 시료의 탄소 동위원소지수(δ13CVPDB)를 하기 [수학식 1]에 따라 계산하고, 질소 동위원소지수(δ15NAIR)를 하기 [수학식 2]에 따라 계산하였다. 쌀 분말 시료의 동위원소지수는 탄소 표준으로 VPDB(Vienna PeeDee Belemnite), 질소 표준으로 공기 중 N2를 이용하여 ‰를 계산하고, 하기 [표 11]에 나타내었다.
[수학식 1]
δ13CVPDB = [(R쌀시료/R표준시료) - 1]×1000
R쌀시료: 쌀 시료의 13C 함량/12C 함량 값,
R표준시료: VPDB의 13C 함량/12C 함량 값.
[수학식 2]
δ15NAIR = [(R쌀시료/R표준시료) - 1]×1000
R쌀시료: 쌀 시료의 15N 함량/14N 함량 값,
R표준시료: 공기중 질소의 15N 함량/14N 함량 값.
상기 <실시예 1>에서 획득한 일반 쌀, 유기 쌀, 무농약 쌀 시료는 각 브랜드별로 5 ~ 10 복제본(각 시료의 전체 1-3kg)을 준비하였고, 따라서 각각의 쌀 시료 40 ~ 60 복제본의 δ13CVPDB와 δ15NAIR을 측정하였다. 통계 분석은 3 반복 측정 결과를 이용하여, 통계 분석 프로그램 SAS(version 9.2; SAS Institute Inc., 미국)의 일반선형모델을 이용하였다. 또한, IRMS 측정의 정확도 및 반복성을 위하여, 본 발명의 쌀 시료와 조성이 유사한 실험실 표준물질을 이용하여 쌀 시료와 동시에 분석하였다. 상기 실험실 표준물질의 동위원소비 참고값은 선택된 국제 표준 참고 물질과 비교하여 사전에 계산하였다. 실험실 표준 물질(소 간 및 복숭아 잎)의 측정에 기초하여, 분석 재현성(± 표준 편차)은 δ13CVPDB 및 δ15NAIR 모두 ± 0.1 ‰ 미만이었다.
또한, 상기에서 기재한 방법으로 측정한 δ13CVPDB 및 δ15NAIR 을 이용하여 2차원 플롯으로 시각화하였다(도 1).
그 결과, 표 11에 나타낸 바와 같이, 일반 쌀의 δ15NAIR 이 유기 쌀 및 무농약 쌀의 δ15NAIR 보다 낮은 것을 확인하였다. 또한, 일반 쌀, 유기 쌀 및 무농약 쌀 시료 각각의 δ15NAIR 의 범위가 일반 쌀 시료의 경우 2.37‰ 내지 4.12‰ 범위로 나타나고, 유기 쌀 시료의 경우 4.86‰ 내지 6.12‰ 범위로 나타나며, 무농약 쌀 시료의 경우 6.86‰ 내지 7.18‰ 범위로 나타남을 확인하였다. 따라서 상기 결과를 통해 쌀 시료의 δ15NAIR 을 비교하여 일반 쌀과 유기 쌀을 판별할 수 있고, 특히 δ15NAIR 가 4.86‰ 내지 6.12‰인 경우 유기 쌀로 판별할 수 있음을 확인하였다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 쌀 시료의 δ13CVPDB 및 δ15NAIR 을 조합하여 통계 분석법을 수행함으로써 일반 쌀과 유기 쌀 및 무농약 쌀을 포함하는 친환경 쌀을 정확히 판별하는 것이 가능함을 확인하였다.
Claims (6)
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- 1) 쌀 시료에 함유된 탄소(C) 동위원소 13C 및 12C의 함량을 각각 측정하고, 질소(N) 동위원소 15N 및 14N의 함량을 각각 측정하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)에서 측정한 탄소 및 질소 동위원소 함량을 이용하여 탄소 동위원소지수(δ13CVPDB) 및 질소 동위원소지수(δ15NAIR) 각각을 하기 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 따라 측정하는 단계:
[수학식 1]
δ13CVPDB = [(R쌀시료/R표준시료) - 1]×1000
상기 R쌀시료는 쌀 시료의 탄소 동위원소비(13C 함량/12C 함량)이고, R표준시료는 VPDB(Vienna PeeDee Belemnite)의 탄소 동위원소비이다,
[수학식 2]
δ15NAIR = [(R쌀시료/R표준시료) - 1]×1000
상기 R쌀시료는 쌀 시료의 질소 동위원소비(15N 함량/14N 함량)이고, R표준시료는 공기중 질소의 질소 동위원소비이다; 및
3) 상기 단계 2)에 따라 측정한 δ13CVPDB 및 δ15NAIR에 대해 통계 분석법을 수행하는 단계를 포함하는, 일반 쌀, 유기 쌀 및 무농약 쌀을 판별하는 방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 단계 3)의 통계 분석법은 2차원 플롯(2D plot) 분석, 주성분 분석(principal component analysis, PCA), PCA 유래 스코어 플롯(score plot) 분석 및 직교부분최소자승판별 분석(orthogonal projection to latent structure-discriminant analysis, OPLS-DA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 일반 쌀과 친환경 쌀을 판별하는 방법.
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| KR1020170043713A KR101920385B1 (ko) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | 동위원소비를 이용한 일반 쌀과 친환경 쌀 판결 방법 |
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