KR102277458B1

KR102277458B1 - 완성형 배지에서 생산된 버섯의 원산지 판별방법

Info

Publication number: KR102277458B1
Application number: KR1020200187467A
Authority: KR
Inventors: 김승현; 정일민; 김윤주; 문희성
Original assignee: 건국대학교 산학협력단
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-07-13

Abstract

본 발명은 톱밥 블록(sawdust block) 등 완성형 배지에서 생산된 표고버섯의 원산지를 판별하는 방법에 대한 것이다.
본 발명의 판별방법을 이용하는 경우, 완성형 배지에서 생산된 표고버섯의 원산지를 동위원소 δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S 의 지수에 따라 명확하고 간편하게 판단할 수 있으므로, 톱밥 블록 등 완성형 배지에서 생산되어 시중에 판매되고 있는 표고버섯의 정확한 원산지를 판단하여 소비자에게 제공할 수 있다.

Description

완성형 배지에서 생산된 버섯의 원산지 판별방법 {Method of determining the origin of mushrooms produced in inoculated medium}

본 발명은 톱밥 블록(sawdust block) 등 완성형 배지에서 생산된 버섯의 원산지를 판별하는 방법에 대한 것이다.

최근 식품 시장이 세계적으로 확장됨에 따라 식품의 잘못된 라벨링을 방지하려면 신뢰할 수 있는 지리적 식별이 필수적이다. 유럽 연합(EU) 국가 간의 무역을 위한 지리적 식별 규칙이 적용되는 제품에는 치즈, 맥주 및 육류가 포함된다. 일본 농업 기준법 또한 소비자와 농민을 사기성 라벨링 또는 모조품으로부터 보호하기 위해 식품의 지리적 원산지 라벨링을 의무화하고 있다.

일반적으로 원산지는 농산물이 생산되거나 수확되는 국가 또는 지역이다. 국제적으로 원산지는 농산물이 생산되거나 수확된 독립국 소유의 국가를 나타내며, 국내에서 원산지는 국가 내의 특정 지역 또는 지역을 나타낸다. 농업 식품 원산지 표시(COOL) 시스템은 국제법에 의해 허용되며 대부분의 국가(즉, EU, 미국 및 일본)에서 농업 생산자와 소비자를 보호하고 공정 거래를 촉진하기 위해 채택되었다. 특히 세계 무역기구(WTO)의 무역 자유화 초기에 국내산으로 위장한 값 싸고 품질이 낮은 외국산 농산물의 불법 유통 사례가 보고됐다. 따라서 우리나라에서는 1991 년 7 월 COOL 제도가 시행되었고 2010 년에는 원산지 표시제 통일을 위한 농수산물 원산지법이 제정되었다.

지난 20 년 동안 전 세계적으로 버섯 생산량이 크게 증가했다. 독특한 풍미와 맛으로 인해 표고버섯 (Lentinus edodes)은 전 세계에서 두 번째로 많이 소비되는 버섯이며 전 세계 버섯 생산량의 약 22 %를 차지한다. 최근 톱밥 블록 방식이 기존 방식에 비해 장점이 있어 고품질 표고버섯을 소비자에게 공급하기 위해 대중화되었는데, 참나무 톱밥, 짚, 옥수수 속대 및 추가 보충제로 구성된 블록을 재배에 사용한다. 일반적으로 톱밥 블록에 사용되는 재료는, 미국에서는 석고, 분뇨, 목화씨 껍질, 옥수수 속대, 밀짚이며, 한국에서는 떡갈나무 톱밥과 쌀겨를 사용한다. 그러나 이 방법은 아직 표준화되지 않았다.

국내에서 시판되는 표고버섯은 국내산(41 %), 수입된 중국산 톱밥 블록(23 %), 중국산 (36 %)에서 생산되는데, 표고버섯 생산을 위해 수입된 중국산 톱밥 블록의 양이 최근 증가했다. 그 후 최근 한국에서 표고버섯의 지리적 원산지에 대한 라벨링 문제가 대두되었다. 한국에서 국내 표고버섯과 외국 표고버섯의 식별은 주로 자실체의 형태적 특징(즉, 뚜껑 모양, 크기 및 균질성) 또는 수출입 관련 문서에 의존한다. 2020 년 12 월 시행 예정인 우리나라 원산지 표시법에 따르면 표고버섯의 원산지 표시는 특정 국가의 톱밥 블록 준비, 접종 및 재배 기간에 따라 달라진다. 더욱이 세계 무역기구(WTO)가 채택한 규칙에 따르면 라벨은 상품이 완전히 획득된 국가를 나타내야 하며, 두 개 이상의 국가가 상품 생산에 참여한 경우 최종 실질적인 변형이 이루어진 국가를 표시해야 한다. 따라서 우리나라에서 수입된 중국산 톱밥 블록을 사용하여 생산된 표고버섯의 재배 기간이 중국의 톱밥 블록 제조/접종 기간보다 길다면 수입(중국산)이 아닌 국내(한국산)로 표시해야한다. 마찬가지로 표고버섯의 원산지 표시 문제가 미국에서도 보고되어 많은 미국 농장과의 경쟁 문제가 발생했다. 이와 같이 중국식 톱밥 블록을 사용하여 생산된 표고버섯의 원산지 표시는 전 세계적으로 중요한 이슈가 되고 있다. 따라서 표고버섯의 생산, 유통, 소비 및 가공과 관련된 모든 단계에서 COOL 시스템에 대한 신뢰할 수 있는 분석 방법이 절실히 필요하다.

식품의 지리적 기원을 식별하기 위한 많은 유망한 도구 중에서 화학 측정과 결합된 안정 동위원소 비율 분석(SIRA)이 다양한 식품에 적용하기 위해 평가되고 있다. 대한민국 공개특허 제10-2017-0125300호 는 동위원소비 및 다변량 통계 분석을 이용한 감자의 원산지 판별 방법에 대한 것으로서, 감자 품종 및 원산지별 생감자 괴경에 포함된 탄소, 질소, 산소 및 황의 동위원소비를 측정하여 각각의 동위원소지수를 계산하여 감자의 원산지를 판별하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 표고버섯 자실체의 형태학적 특징에 따른 감각적 판단을 제외하고는 SIRA를 사용하여 우리나라에서 소비되는 버섯의 지리적 식별을 설명하는 연구 내지 기재는 개시된 바 없다. 또한 한국산, 수입된 중국에서 접종된 톱밥 블록(한국, 미국 또는 기타 국가에서 재배), 중국산 등 톱밥 블록에서 생산된 버섯의 식별은 이전까지 보고된 바가 없다.

비특허문헌 1 : Chung, I.-M. et al. Discriminative study of a potato (Solanum tuberosum L.) cultivation region by measuring the stable isotope ratios of bio-elements. Food Chem. 212, 48-57 (2016). 비특허문헌 2 : Chung, I.-M., Kim, J.-K., Prabakaran, M., Yang, J.-H. & Kim, S.-H. Authenticity of Rice (Oryza sativa L.) Geographical Origin based on Analysis of C, N, O, and S Stable Isotope Ratios: A preliminary case report in Korea, China, and Philippine. J. Sci. Food Agr. 96, 2433-2439 (2016). 비특허문헌 3 : Santruckova, H., Bird, M. I. & Lloyd, J. Microbial Processes and Carbon-Isotope Fractionation in Tropical and Temperate Grassland Soils. Funct. Ecol. 14, 108-114 (2000).

본 출원인은 재배된 버섯 종에 대한 현재 원산지 표시 시스템의 한계를 극복할 수 있는 방안을 제공하고자 예의 노력한 결과, 안정 동위원소 비율 분석(SIRA)을 이용하는 경우 완성형 배지에서 생산된 버섯의 원산지를 명확하게 구별할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 톱밥 블록(sawdust block) 등 완성형 배지에서 생산된 버섯의 원산지를 판별하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 (a) 버섯 시료에서 탄소(¹³C / ¹²C), 질소(¹⁵N / ¹⁴N), 황(³⁴S / ³²S) 및 산소(¹⁸O / ¹⁶O)의 안정 동위원소비를 각각 측정하는 단계; 및

(b) 상기 동위원소비를 이용하여 하기 [수학식 1] 에 따라 각각의 동위원소지수를 계산하는 단계;

[수학식 1]

δ, ‰= ([R_sample - R_standard] / R_standard) X 1000

상기 R_sample 은 버섯 시료에서 측정한 동위원소비, R_standard는 국제참조 표준 동위원소비를 의미한다. 상기 국제참조 표준 동위원소비는 탄소는 Vienna PeeDee Belemnite, 질소는 대기 N₂ , 산소는 Vienna Standard Mean Ocean Water , 황은 Vienna Canyon Diablo Troilite 이다.

(c) 하기 [수학식 8] 의 판별함수를 도출하여 상기 동위원소지수(δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S) 를 이용하여 판별 점수를 도출하는 단계; 및

[수학식 8]

D= [____ × δ¹³C] + [____ × δ¹⁵N] + [____ × δ¹⁸O] + [____× δ³⁴S] + (상수)

상기 각 동위원소지수의 변수 및 상수는 Wilk's Lamda 방법으로 도출한다.

(d) ROC 곡선 또는 하기 [수학식 7] 을 이용하여 cutting score 을 도출하는 단계;

[수학식 7]

Z_cutting = (N_a × Z_b + N_b × Z_a) / (N_a + N_b)

N_a 및 N_b는 그룹 a와 b의 크기, Z_a와 Z_b는 그룹 a와 b의 중심을 나타낸다.

를 포함하는 버섯의 원산지 판별방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 판별방법은 (e) cutting score 을 i) ROC 곡선으로 도출한 경우 판별 점수가 cutting score 보다 작으면 한국산 버섯으로, 크면 중국산 버섯으로 판별하고, ii) 상기 [수학식 7] 을 이용하여 도출한 경우 cutting score 보다 작으면 중국산 버섯으로, 크면 한국산 버섯으로 판별하는 단계; 를 추가적으로 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 버섯은 완성형 배지에서 생산된 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 버섯은 생(生) 버섯인 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 버섯은 표고버섯인 것일 수 있다.

본 발명의 판별방법을 이용하는 경우, 완성형 배지에서 생산된 버섯, 특히 표고버섯의 원산지를 동위원소 δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S 의 지수에 따라 명확하고 간편하게 판단할 수 있으므로, 톱밥 블록 등 완성형 배지에서 생산되어 시중에 판매되고 있는 버섯의 정확한 원산지를 판단하여 소비자에게 제공할 수 있다.

도 1은 통나무(빨간색) 및 톱밥 블록(파란색) 방법을 사용하여 생산된 표고버섯의 2차원 플롯을 나타낸다. 검은색 점선은 설명용이며 통계 분석 결과를 나타내지 않는다.
도 2는 판별 분석에 의한 표고버섯 재배 방법에 따른 판별 점수 분포를 나타낸다: (a) 통나무 재배, (b) 톱밥 블록 재배, (c) 표고버섯 재배 방법의 분류 및 교차 검증 결과.
도 3은 톱밥 블록 공급원 (한국산, 중국식 톱밥 블록, 중국산)에 따른 표고버섯의 지리적 원산지 판별 분석을 나타낸다: (a) 표고버섯에서 δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S 에 의해 개발된 판별 모델, (b) 표고버섯의 지리적 식별을 위해 개발된 판별 모델의 처음 두 가지 표준 판별 함수에서 파생된 판별 점수에 대한 상자-수염 플롯 (c) 다른 재배 매체에 의해 생산된 표고버섯의 원산지 분류 및 교차 검증 결과.
도 4는 중국산 톱밥 블록을 사용하여 생산된 표고버섯의 지리적 식별을 위한 식별 분석 및 점수를 나타낸다: (a) 한국산 표고버섯의 판별 점수, (b) 중국산 표고버섯의 판별 점수, (c) 표고버섯의 지리적 원산지 분류 및 교차 검증 결과.
도 5는 중국산 톱밥 블록을 사용하여 생산된 표고버섯의 지리적 식별을 위한 식별 분석 및 점수를 나타낸다: (a) 한국산 표고버섯의 판별 점수, (b) 중국산 표고버섯의 판별 점수, (c) 표고버섯의 지리적 원산지 분류 및 교차 검증 결과.

본 발명의 버섯의 원산지 판별방법은 중국식 톱밥 블록을 사용하여 생산된 표고버섯과 한국산 또는 중국산 표고버섯의 유사점과 차이점을 명확하게 구별할 수 있다. 중국식 톱밥 블록을 사용하여 생산된 버섯을 중국산으로 가정했을 때 분류 정확도는 93.5 %였다. 이 값은 버섯이 한국산으로 간주되면 82 %로 떨어졌다. 결과적으로 유사한 SIR 특성으로 인해 중국식 톱밥 블록을 사용하여 생산된 표고버섯의 지리적 식별은 먼저 톱밥 블록이 생산된 국가 또는 지역을 고려해야한다. 즉, 다른 나라의 표고버섯 생산 기간에 관계없이 중국식 톱밥 블록을 사용할 때 원산지는 중국으로 간주되어야 한다. 또는 톱밥 블록의 원산지와 재배 국가/지역을 모두 포함하는 라벨링 시스템은 신뢰할 수 있는 원산지 라벨링을 기반으로 공정 거래를 확립하고 세계 무역기구가 제정한 원산지 규칙과의 충돌을 피하기 위해 적합할 수도 있다.

전반적으로 토양 기반 제품이 아닌 표고버섯과 같은 버섯 종의 원산지 라벨링 시스템을 논의하고 적절하게 수정하여 글로벌 시장에서 소비자와 생산자를 사기 또는 오표지로부터 보호해야한다. 동시에 중국산 표고버섯이나 중국산 톱밥 블록을 사용하여 생산된 표고버섯을 구별하거나 표시하는 방법과 마찬가지로 COOL 시스템과 관련된 요소도 고려해야한다. 본 발명은 현재 세계 시장에서 표고버섯에 대한 COOL 시스템의 한계를 보고한 첫 번째 연구이며, 안정적인 동위원소 비율을 기반으로 한 원산지 식별 모델을 제공할 수 있으므로 표고버섯의 원산지 라벨링을 더욱 개선하여 사기를 방지하고 공정한 국제 무역에 기여할 수 있다. 본 발명은 양송이(Agaricus bisporus)와 같은 다른 버섯 종에 대해 퇴비 배지 블록을 수입하는 다른 국가에도 적용될 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 '완성형 배지' 는 배지에 버섯 종균이 접종된 후 배양 및 갈변까지 완료된 배지를 의미하며, 본 발명에서는 톱밥 블록(block) 형태의 배지를 의미할 수 있다.

본 발명의 'SIRA'는 안정동위원소비율분석(Stable isotope ratio analysis)으로서, 계량화학(chemometrics)과 결합되어 식품 또는 농산물의 원산지 판별을 위한 적용 가능한 방법 중 하나이다. 살아있는 유기체는 서로 다른 환경에서 증발/응축, 결정화/용융, 흡수/탈착 및 확산/열확산 과정으로 인해 특정 물리적, 화학적 및 미생물 동위원소 분류에 의해 발생하는 고유한 동위원소 조성 신호를 표시한다. H, C, N, O 및 S의 안정동위원소 비율(δH, δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O, δ³⁴S)은 지역 농업 관행, 지리적 기후 조건 및 지질학적 특징을 상세하게 반영하게 때문에 다양한 식료품의 지리적 기원을 판별하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 '한국산' 표고버섯은, 한국 농장에서 만든 특정 국산 톱밥 블록을 사용하여 생산된 표고버섯을 의미할 수 있다.

본 발명의 '중국산' 표고버섯은, 중국에서 완전히 생산된 표고버섯을 의미할 수 있다.

본 발명의 '중국 접종', '중국의 접종된 톱밥 블록' 표고버섯은, 중국에서 수입한 완성형 배지(또는 접종된 톱밥 블록)을 사용하여 국내에서 생산된 표고버섯을 의미할 수 있다.

본 발명에서는 SIRA 를 위해 신선한 표고버섯 자실체(1kg)를 2017 년부터 2019 년까지 국내 버섯 농장 또는 소매 시장에서 구입하였다. 톱밥 블록 방식으로 생산된 표고버섯은 한국산, 중국의 접종된 톱밥 블록, 중국산으로 분류되었다. 또한 통나무 재배를 통해 생산된 표고버섯도 국내 일부 농장에서 입수했다. 상기 준비한 버섯들을 -40 ℃ 에서 3 일 동안 동결 건조하고 분쇄기로 분쇄하여 입자 크기가 400㎛ 미만인 분말을 얻었다. 신뢰할 수 있는 δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S 을 측정하고자, δ¹³C 및 δ¹⁵N 측정을 위해 ~ 2.5mg은 주석(tin) 캡슐(3.5mm × 17mm; IVA Analysentechinik e. K., Dusseldorf, Germany) 에, δ³⁴S 측정을 위해 ~20mg은 더 큰 주석 캡슐(9mm × 10mm; Costech Analytical Technologies Inc., Valencia, CA, USA) 에, 및 δ¹⁸O 측정을 위해 ~ 0.2mg은 은(silver) 캡슐(3.5mm × 5.0mm; Elemental Microanalysis, Okehampton, UK) 에 첨가했다. 캡슐화된 샘플은 사용할 때 까지 건조기(desiccator)에 보관하였다.

본 발명에서 SIRA 는 다음과 같이 수행되었다:

표고버섯의 δ¹³C 및 δ¹⁵N은 PDZ Europa 20-20 동위원소 비율 질량 분석기 (Sercon Ltd., Cheshire, UK)와 연결된 PDZ Europa ANCA-GSL 원소 분석기를 사용하여 동시에 측정되었다. 캡슐화된 샘플은 먼저 1000 ℃ 에서 텅스텐 (VI) 산화물로 채워진 반응기에서 연소되었다. 그 후, 650 ℃ 에서 환원된 구리를 사용하여 환원 반응기에서 산화물 생성물을 제거하였다. 다음으로 남은 시료 가스는 과염소산 마그네슘과 오산화 인으로 구성된 워터 트랩을 통해 헬륨 운반 가스와 함께 흐른다. 마지막으로, CO₂는 N₂ 피크가 분석될 때까지 흡착 트랩에 유지되었다. 이후 흡착 트랩을 165 ℃ 에서 가열하여 CO₂를 방출한 다음 동위원소 비율 질량 분석법 (IRMS)을 통해 분석했다.

표고버섯의 δ¹⁸O는 Isoprime VisION (Isoprime Ltd., Stockport, UK, Elementar Analysensysteme GmbH의 자회사, Elementar Analysensysteme GmbH, Hanau, Germany)에 연결된 Elementar PyroCube (Elementar Analysensysteme GmbH, Hanau, Germany)를 사용하여 분석했다. 동봉된 캡슐은 1400 ℃의 유리질 탄소 반응기에서 CO로 열분해되었다. 다음으로, N₂와 같은 간섭 가스로부터 흡착 트랩을 사용하여 CO를 분리한 후 IRMS 에 적용했다.

표고버섯의 δ³⁴S는 SerCon 20-22 IRMS에 연결된 Elementar Vario ISOTOPE 큐브를 사용하여 측정하였다. 캡슐화된 샘플은 먼저 1150 ℃에서 산화 텅스텐이 있는 반응기에서 연소되었다. 그 후, 샘플 가스는 880 ℃에서 구리 원소를 사용하여 환원된 다음 900 ℃에서 완충 반응기를 통과했다. 다음으로, SO₂와 CO₂는 퍼지와 트랩에 의해 분리되어 완전한 분리와 피크 집중이 가능했다. 마지막으로 흡착 트랩을 가열하고 샘플 SO₂를 δ³⁴S 측정을 위해 IRMS 에 적용했다.

잠정 동위원소 비율 값은 실험실 기준 물질(RM)에 대해 조정 및 수정되었으며, 표고버섯 샘플의 δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S 값은 최종적으로 δ값 표기법(수학식 1)을 사용하여 1000 분율 (‰로 계산되었다(R=관심 샘플과 국제 참조 표준의 각각 안정된 동위원소 비율).

[수학식 1]

δ, ‰ = ([R_sample - R_standard] / R_standard) X 1000

탄소는 Vienna PeeDee Belemnite (¹³C / ¹²C), 질소는 대기 N₂ (¹⁵N / ¹⁴N), 산소는 Vienna Standard Mean Ocean Water (¹⁸O / ¹⁶O), 황은 Vienna Canyon Diablo Troilite (³⁴S / ³²S)를 국제 참조 표준으로 사용했다.

표고버섯 샘플과 유사한 동위원소 조성을 나타내는 여러 실험실 RM 복제물도 샘플과 함께 신뢰할 수 있는 δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S 측정을 위해 분석되었다. 실험실 RM은 국제 RM에 대해 보정되었으며 다음과 같이 표준 편차로 설명된 장기 분석 정밀도의 평가에 사용되었다: 연구기간 동안, δ¹³C의 경우 ≤ ± 0.11 ‰; δ¹⁵N의 경우 ≤ ± 0.12 ‰; δ¹⁸O의 경우 ≤ ± 0.24 ‰ 및 δ³⁴S에 대해 ≤ ± 0.37 ‰

따라서, 본 발명은 (a) 버섯 시료에서 탄소(¹³C / ¹²C), 질소(¹⁵N / ¹⁴N), 황(³⁴S / ³²S) 및 산소(¹⁸O / ¹⁶O)의 안정 동위원소비를 각각 측정하는 단계; 및

[수학식 1]

δ, ‰= ([R_sample - R_standard] / R_standard) X 1000

[수학식 8]

D= [____ × δ¹³C] + [____ × δ¹⁵N] + [____ × δ¹⁸O] + [____ × δ³⁴S] + (상수)

[수학식 7]

Z_cutting = (N_a × Z_b + N_b × Z_a) / (N_a + N_b)

를 포함하는 버섯의 원산지 판별방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 버섯은 완성형 배지에서 생산된 것일 수 있으며, 보다 바람직하게 상기 완성형 배지는 톱밥 블록일 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석하지 않는 것은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

표고버섯 재배 방법 및 원산지에 따른 동위원소 분석

[표 1]은 안정동위원소비율분석(Stable isotope ratio analysis, SIRA)으로 측정한 재배 방법 및 완성형 배지(톱밥 블록)에 따른 표고버섯 샘플의 δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S 의 차이를 나타낸다(통나무 vs 톱밥 블록). 재배 기간 동안 영양분을 사용할 수 있기 때문에 톱밥 블록을 사용하여 생산한 표고버섯은 통나무를 사용하여 생산한 표고버섯에 비해 δ¹³C, δ¹⁵N, δ³⁴S 가 더 높았지만 δ¹⁸O는 더 낮았다 (p <0.05).

재배방법	δ ¹³ C	δ ¹⁵ N	δ ¹⁸ O	δ ³⁴ S
통나무 (n = 75)	-26.01 ± 0.89^b	-4.06 ± 1.60^b	24.27 ± 0.83^a	5.03 ± 1.63^b
톱밥 블록(n = 279)	-24.28 ± 0.93^a	0.08 ± 1.83^a	22.66 ± 1.29^b	11.94 ± 7.15^a
LSD_0.05	0.24	0.46	0.31	1.64
톱밥 블록 출처
한국산(n = 125)	-24.95 ± 0.62^c	1.70 ± 1.35^a	22.15 ± 1.34^c	7.85 ± 4.69^c
중국 접종(n = 94)	-23.54 ± 0.68^a	-1.20 ± 0.83^b	23.34 ± 1.13^a	16.77 ± 7.98^a
중국산(n = 60)	-24.02 ± 0.83^b	-1.27 ± 0.96^b	22.69 ± 0.86^b	12.91 ± 4.55^b
LSD_0.05	0.21	0.34	0.37	1.83

다음으로 표고버섯의 δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S 의 2 차원 (2D) 플롯을 사용하여 표고버섯 재배 방법의 차별성을 시각적으로 평가했다 (도 1). 특히, δ¹⁵N과 관련된 2D 플롯은 통나무 및 톱밥 블록 표고버섯 사이의 명확한 분리를 나타냈다 (도 1a, 1c, 1d). ROC 곡선을 사용하여 계산된 cutting score 값 -1.009 에 기초한 판별함수(수학식 2)는 통나무와 톱밥 블록 재배 방법을 사용하여 준비한 표고버섯 사이의 명확한 분리를 나타냈다(도 2a 및 2b). δ¹⁵N은 표준화된 표준 판별 계수 1.053 에 따라 재배 방법의 가장 강력한 예측 인자로 나타났다. 또한 ROC 곡선에 기반한 분류 민감도와 특이도는 각각 98.9 %와 98.7 %였다. 판별 분석(Discriminant analysis; DA)에 의한 전체 분류 정확도는 원래 세트와 교차검증된 그룹 모두에서 97.7 % 였다 (도 2c).

[수학식 2]

D = [0.767 × δ¹³C] + [0.589 × δ¹⁵N] + [-0.130 × δ¹⁸O] + [0.079 × δ³⁴S] + 21.532

표고버섯의 지리적 원산지 확인

톱밥 블록 원산지에 따라 우리나라에서 채취한 표고버섯의 지리적 원산지를 조사하였다. 지리적 식별 모델(geographical discrimination model)은 한국산과 중국산을 접종한 톱밥 블록/중국산 원산지를 첫 번째 표준 함수(수학식 3)에 의한 cutting score 0.20 로 명확하게 구분하여 그룹화 변수(즉, 버섯이 한국산인지 여부)의 69.72 %를 설명하였다. cutting score가 -0.27 인 두 번째 표준 함수(수학식 4)는 표고버섯의 기원을 효과적으로 구별할 수 없었다(도 3a 및 3b). 결과적으로 이 모델은 원래 세트의 경우 78.5 %, 교차 검증된 세트의 경우 77.8 %의 불충분한 분류 정확도를 보여주었다. 특히, 중국산 표고버섯은 원래 및 교차 검증된 세트 모두에 대해 중국식 톱밥 블록 표고버섯으로 확인되었다 (도 3c).

[수학식 3]

D = [0.714 × δ¹³C] + [-0.662 × δ¹⁵N] + [0.223 × δ¹⁸O] + [0.001 × δ³⁴S] + 12.350

[수학식 4]

D = [0.673 × δ¹³C] + [0.719 × δ¹⁵N] + [0.439 × δ¹⁸O] + [0.107 × δ³⁴S] + 5.068

표고버섯 원산지 확인 전략

중국식 톱밥 블록으로 생산된 표고버섯을 중국산(도 4) 또는 한국산(도 5)으로 가정한 두 가지 사례를 고려하여 표고버섯의 지리적 원산지 식별을 위해 새로운 원산지 식별 모델을 개발하여 평가하였다. 첫 번째 경우, 지리적 식별 모델은 첫 번째 표준 함수(수학식 5)에 의해 cutting score 값이 -0.271 인 한국산과 중국산의 명확한 그룹화를 나타냈다. 0.831의 정규 상관은 이 모델이 그룹화 변수의 변동의 69.06 %를 설명했음을 보여준다. ROC 곡선에 따른 분류 민감도와 특이도는 각각 92.0 %와 91.5 % 였다. 전체 분류 정확도는 원본 및 교차 검증된 샘플 세트 모두에 대해 93.5 % 였다 (도 4a-4c). 또한 표준화된 표준 판별 계수 0.793을 기반으로 하여 δ¹⁵N은 버섯이 한국산인지 여부를 판별하는 가장 중요한 예측 인자로 나타났다.

한국산 표고버섯을 고려한 두 번째 사례에서 지리적 식별 모델은 첫 번째 표준 함수(수학식 6)에서 -0.327의 cutting score 값을 기준으로 한국산과 중국산 사이에 명확한 중복을 보여 그룹화 변동의 21.25 % 에 불과했다(도 5a 및 5b). 결과적으로 이 지리적 식별 모델은 원래 샘플 세트에 대해 82.0 %, 교차 검증된 샘플 세트에 대해 80.9 %의 분류 정확도를 나타냈다 (도 5c). 따라서 현재의 라벨링 시스템에 따른 한국산의 지리적 식별과는 달리, 이 접근법은 더 정확하고, 한국에서 중국식 톱밥 블록을 사용하여 생산된 표고버섯은 재배는 한국 농장에서 재배되었음에도 불구하고 중국산으로 간주되고 라벨링되어야 함을 시사했다. 대안으로는, 중국산 톱밥 블록을 사용하여 버섯이 한국에서 생산되었다는 표시 정보를 제공하는 것이 더 적합할 수 있다.

[수학식 5]

D = [-0.656 × δ¹³C] + [0.711 × δ¹⁵N] + [-0.187 × δ¹⁸O] + [0.007 × δ³⁴S] - 11.847

[수학식 6]

D = [0.210 × δ¹³C] + [0.832 × δ¹⁵N] + [0.240 × δ¹⁸O] + [0.082 × δ³⁴S] - 1.401

[통계 분석]

본 발명에서 δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S 분석을 위해 각 농장 또는 소매 시장에서 얻은 표고버섯의 5 개 이상의 분석 재현(n ≥ 5)을 사용했다. 각 복제물은 모든 샘플 (1kg, 농장 또는 시장)에서 최소 5 개의 표고버섯 자실체를 분쇄하고 풀링하여 준비했다. 통계 분석 프로그램 인 SAS (버전 9.2; SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 사용하여 0.05 확률 수준에서 수행된 일반 선형 모델과 함께 최소 유의 차이 테스트를 사용하여 먼저 통계 분석을 수행했다. 결과는 각 측정의 평균 ± 표준 편차로 보고되었다. 다음으로, 크기가 다른 그룹화 변수(표고버섯 원산지 또는 재배 방법)의 경우 모든 독립 변수 (즉, δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S )를 Wilks's Lamda 방법으로 DA에 적용했다. 이진 분류기 시스템에 대한 cutting score는 ROC 곡선을 사용하여 계산되거나(상기 실시예 1 및 3) 그룹 크기 및 중심 값을 고려하여 하기 [수학식 7]과 같이 계산되었다(N_a 및 N_b는 그룹 a와 b의 크기, Z_a와 Z_b는 그룹 a와 b의 중심; 상기 실시예 2).

[수학식 7]

Z_cutting = (N_a × Z_b + N_b × Z_a) / (N_a + N_b)

ROC 곡선은 분류 민감도와 특이도의 보다 완전한 평가를 위해 사용되었다. 이 연구에서 개발된 모든 차별 모델(즉, 원산지 및 재배 방법)은 leave-one-out 방법(IBM SPSS statistics version 24, Armonk, NY, USA)을 사용하여 알려지지 않은 샘플에 대한 교차 검증된 세트의 분류 정확도에 대해 평가되었다.

Claims

(a) 버섯 시료에서 탄소(¹³C / ¹²C), 질소(¹⁵N / ¹⁴N), 황(³⁴S / ³²S) 및 산소(¹⁸O / ¹⁶O)의 안정 동위원소비를 각각 측정하는 단계; 및
(b) 상기 동위원소비를 이용하여 하기 [수학식 1] 에 따라 각각의 동위원소지수(δ¹³C, δ¹⁵N, δ¹⁸O 및 δ³⁴S) 를 계산하는 단계;
[수학식 1]
δ, ‰= ([R_sample - R_standard] / R_standard) X 1000
상기 R_sample 은 버섯 시료에서 측정한 동위원소비, R_standard는 국제참조 표준 동위원소비를 의미한다. 상기 국제참조 표준 동위원소비는 탄소는 Vienna PeeDee Belemnite, 질소는 대기 N₂ , 산소는 Vienna Standard Mean Ocean Water , 황은 Vienna Canyon Diablo Troilite 이다.
(c) 하기 [수학식 8] 의 판별함수를 도출하여 상기 동위원소지수를 이용하여 판별 점수를 도출하는 단계; 및
[수학식 8]
D= [(변수 1) × δ¹³C] + [(변수 2) × δ¹⁵N] + [(변수 3) × δ¹⁸O] + [(변수 4) × δ³⁴S] + (상수)
상기 각 동위원소지수의 변수 1, 변수 2, 변수 3, 변수 4 및 상수는 Wilk's Lamda 방법으로 도출한다.
(d) ROC 곡선 또는 하기 [수학식 7] 을 이용하여 cutting score 을 도출하는 단계;
[수학식 7]
Z_cutting = (N_a × Z_b + N_b × Z_a) / (N_a + N_b)
N_a 및 N_b는 그룹 a와 b의 크기, Z_a와 Z_b는 그룹 a와 b의 중심을 나타낸다.
를 포함하는 버섯의 원산지 판별방법.
제1항에 있어서, 상기 판별방법은 (e) cutting score 을 i) ROC 곡선으로 도출한 경우 판별 점수가 cutting score 보다 작으면 한국산 버섯으로, 크면 중국산 버섯으로 판별하고, ii) 상기 [수학식 7] 을 이용하여 도출한 경우 cutting score 보다 작으면 중국산 버섯으로, 크면 한국산 버섯으로 판별하는 단계; 를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 판별방법.
제1항에 있어서, 상기 버섯은 완성형 배지에서 생산된 것을 특징으로 하는 판별방법.
제1항에 있어서, 상기 버섯은 생(生) 버섯인 것을 특징으로 하는 판별방법.
제1항에 있어서, 상기 버섯은 표고버섯인 것을 특징으로 하는 판별방법.