농촌진흥청(청장 이양호)은 시중에 유통되고 있는 쓴메밀이 들어간 가공식품의 진위 여부와
보통 메밀이나 밀가루와 섞였을 때의 혼합 비율까지 알아내는 기술을 개발했다.
○ ‘쓴메밀’은 히말라야가 원산지로 고혈압, 뇌동맥경화, 동맥경화, 폐출혈, 궤양성질환 등
성인병을 예방하는 루틴(rutin)함량이 보통 메밀보다 70배 높은 작물이다.
○ 우리나라에서는 연간 약 500톤을 생산하고 있으며, 이중 약 90%는 새싹, 차, 국수 등
가공식품으로 유통되고 있다.
○ ‘쓴메밀’의 수요가 늘면서 종자 혼입이나 혼입률을 다르게 표시하는 사례가 발생하고
있어 대책 마련이 필요한 실정이다.
□ 이번에 개발한 판별 기술은 ‘쓴메밀’과 보통 메밀의 엽록체 유전자 중 두 종간의 변이가
발생한 부위를 증폭시켜 구분하는 방법이다.
○ 농촌진흥청 고령지농업연구소에서는 쓴메밀의 엽록체를 차세대염기서열분석
(NGS, next generation sequencing) 기법으로 전체 염기서열을 분석하고 유전자은행
(NCBI)에 등록된 보통 메밀의 엽록체 염기서열과 비교해 변이영역을 탐색했다.
○ 그 다음 변이 영역을 대표하는 ‘쓴메밀’과 보통 메밀 구분용 InDel 마커를 선발하고
검출한계를 검토해 다양한 메밀 가공품에 대한 ‘쓴메밀’과 보통 메밀을 구분할 수
있게 했다.
○ 농촌진흥청은 이 같은 연구 결과를 특허출원(10-2014-0084400, 10-2015-0005894)
하고, 국제학술지인 PlosOne에도 게재 예정이다.
□ 이 기술을 이용하면 ‘쓴메밀’과 보통 메밀을 100% 정확하게 판별할 수 있고, 분쇄 형태
등 육안으로 원재료를 확인할 수 없는 가공식품에 대해서도 ‘쓴메밀’ 사용 여부와
함량까지 진단할 수 있다.
○ 이를 통해 쓴메밀 가공식품의 품질 관리와 유통 체계를 바로잡는데 기여할 전망이다.
□ 농촌진흥청에서는 이번에 개발한 기술을 보다 빠르게 보급하기 위해 농산물품질관리원,
식품의약품안전처 등 다양한 기관에 기술을 이전할 계획이다.
□ 농촌진흥청 고령지농업연구소 정진철 소장은 “쓴메밀은 루틴함량이 높아 항당뇨,
성인병 관련 질환 예방에 탁월한 효과를 나타내고 있어 그 수요가 지속적으로 증가하고
있다.” 라며,
○ “이번에 개발한 기술로 ‘쓴메밀’의 생산부터 유통까지 품질 관리가 가능하며, 이를
통해 품질에 대한 소비자 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 기대한다.” 라고 전했다.
□ 한편, 농촌진흥청은 2009년 쓴메밀 품종 ‘약선’을 육성하고, ‘100% 메밀국수 제조 기술’
을 처음으로 개발했다.
이어 기능 활성 물질 함량을 높인 ‘쓴메밀 새싹채소 생산 기술’을 개발·보급해 소비자들이
편하게 쓴메밀 관련 식품을 맛볼 수 있게 해왔다.
<참고자료>
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참고1 |
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쓴메밀이란? |
○ 쓴메밀은 마디풀과에 속하는 식물로 전 세계 약 20여 종이 있으며 주로 보통 메밀
(common buckwheat, Fagopyrum esculentum)과 쓴메밀(bitter buckwheat, F. tartaricum)이
재배되고 있음
○ 쓴메밀은 다른 곡식에서 보기 드문 단백질, 지방이 풍부하고, 지방은 80% 이상이
불포화지방산임. 8가지의 필수 아미노산을 포함하여 19가지의 아미노산, 비타민, 10가지의
광물질 영양소를 다량 함유하고, 기능활성물질인 루틴(비타민P)을 다량 함유하고 있는 것이
특징임
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참고2 |
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연구 개발의 필요성 |
○ 소비자는 식품의 안전성을 위한 품질 표시에 높은 관심을 나타내고 있으며, 이러한 식품에 대한 조성
및 품질 표시는 소비자 스스로가 식품의 품질을 판단하고 선택하는데 있어서 매우 중요한 요인임
○ 쓴메밀은 다양한 가공 과정을 거쳐 시장에 유통되고 있으나 보통 메밀과 쓴메밀을 육안으로만
구분이 가능하나 이 또한 차, 국수와 같은 가공품의 경우는 구분이 불가능했음
○ 따라서 가공품에 어떤 종류의 메밀이 얼마나 혼입이 되어 있는지 정성적 또는 정량적 판별을 위한
기술 개발이 필요함
○ 이에 농촌진흥청에서는 엽록체 유전체 기반 삽입/결실(indel) 마커를 사용해 보다 쉽게 활용이
가능한 기술 개발을 하게 되었음
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참고3 |
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연구 개발 내용 |
○ 농촌진흥청에서 개발한 쓴메밀 품종인 대관3-3호(약선)의 전체 엽록체 염기서열을 세계 최초로
분석해 PlosOne에 게재 예정(2015.5)
- 쓴메밀 엽록체의 유전체는 전체 158,272bp(base pair)로 구성돼 있으며 광합성 관련 유전자 등 114개의
유전자가 존재함
- 보통 메밀 엽록체의 유전체는 전체 159.272bp로 구성됨
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PlosOne : 2006년부터 퍼블릭 라이브러리 오브 사이언스에서 간행되는 과학 저널로 과학 및 의학의 기본 조사에 관한 연구를 다루고 있는 SCI 저널임(2014년 Impact factor=3.534) |
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참고4 |
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쓴메밀과 보통 메밀의 비교 |
개발 및 특허출원
○ 엽록체 염기서열을 활용한 쓴메밀과 보통 메밀의 구별 마커, 쓴메밀과 보통 메밀의 혼입 여부
구별 방법(10-2014-0084400)
- 쓴메밀과 보통 메밀의 엽록체 유전자간의 크기 차이를 구분할 수 있는 6개의 마커를 개발
- 다양한 원산지(중국, 부탄, 네팔, 러시아 등)의 쓴메밀과 보통 메밀의 구분 가능
- PCR을 이용한 메밀 가공품(차)에 대한 쓴메밀 및 보통 메밀 구분
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참고5 |
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쓴메밀과 밀의 비교 |
특허출원
○ 엽록체 염기서열을 활용한 쓴메밀과 밀의 구별 마커 및 쓴메밀과 밀의 혼입 여부 구별 방법
(10-2015-0005894)
- 쓴메밀과 밀을 특이적으로 구분할 수 있는 4개의 InDel 마커
※ 쓴메밀 가공품에 포함된 쓴메밀 10%까지 검출 가능
※ 시중에서 판매되고 있는 쓴메밀 국수 및 보통 메밀 국수의 쓴메밀 사용 여부 검출
- 쓴메밀차 6종 중 1종은 보통 메밀이 포함되어 있었음
(쓴메밀차 판매 시 ‘100% 쓴메밀 함유’로 표시되어 있었음)
- 쓴메밀이 포함된 국수 2종에 대해 검사 결과 쓴메밀이 검출되었음
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참고6 |
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쓴메밀 관련 국립식량과학원 연구 성과 |
쓴메밀 ‘약선(대관3-3)’ 개발
- 제2형 당뇨쥐에 투여 후 30분에 정상의 24% 수준까지 혈당 감소
(76% 억제효과)
- 제1형 당뇨(streptozotocin 처리군)쥐에 투여 후 30분에 정상의 75% 수준까지 혈당 감소
(25% 억제 효과)
<질의·응답>
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Q 1 |
쓴메밀이란? |
○ 세계적으로 메밀은 주로 보통 메밀(단메밀)과 쓴메밀(달단종)이 재배되고 있으며,
○ 쓴메밀은 해발 2,000m 이상의 고산 지역인 히말라야가 기원. 재배 또한 중국의 운남성,
파키스탄 및 네팔 등의 고산지에서 많이 이뤄지고 있음. 최근 국내에는 제주도를 중심으로
재배 면적이 급증하고 있음
○ 쓴메밀은 다른 곡식에서 보기 힘든 단백질, 지방이 풍부하고, 지방은 80% 이상이
불포화지방산임. 8가지의 필수 아미노산을 포함해 19가지의 아미노산, 비타민, 10가지의
광물질 영양소를 많이 함유하고, 기능활성물질인 루틴(비타민P)을 다량 함유하고 있는 것이
특징임
○ 루틴은 모세혈관을 튼튼하게 하며 모세혈관의 투과성을 조절하는 기능이 있어 고지혈증,
고혈압을 예방하는 효과가 큰 물질로 알려져 있음
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Q 2 |
쓴메밀의 시장 규모는? |
○ 메밀 전체 재배 면적은 2,392ha로 약 2,293톤이 생산되고 있음
(2014년 농림축산식품통계연보)
○ 쓴메밀 재배 면적은 약 400ha로 제주도가 90% 이상을 차지하고 있음(추정)
○ 메밀 생산액은 약 1100억 원/년, 쓴메밀은 약 110억 원/년(추정)
○ 쓴메밀은 연간 약 500톤가량 생산되고 있으며 이중 90% 이상이 메밀차, 메밀 새싹,
가루 및 국수 등으로 가공되어 유통되고 있음
○ 보통 메밀과 쓴메밀의 가격차이(2014년)
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종류 |
원곡(가공전) |
가공 수율 |
가공 후 (메밀 가루)소비자 가격 |
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보통 메밀 |
4,500원∼5,000원/kg |
60%∼70% |
약 20,000원/kg |
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쓴메밀 |
4,500원∼5,000원/kg |
30%∼40% |
약 60,000원/kg |
※ 쓴메밀은 박피가 어려워 가공수율이 낮고 또한 가공 단계가 보통 메밀보다 복잡함
※ 원곡 수매가는 보통 메밀과 쓴메밀 가격이 비슷하지만 가공 후에는 쓴메밀 가루가 보통 메밀에 비해 3배 비싸게 유통되고 있음
※ 쓴메밀 막국수는 보통 메밀 막국수보다 약 1.5배 비싸게 판매되고 있음
- 보통 메밀 막국수 6,000원, 쓴메밀 막국수 10,000원
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Q 3 |
개발한 기술의 기본 개념은? |
○ 쓴메밀과 보통 메밀의 엽록체 유전자 중 두 종간의 변이가 발생한 부위(intergenic region)를
특이적으로 증폭할 수 있는 분자마커를 개발 후 PCR(연쇄중합효소반응)을 통해 두 종을
판별할 수 있는 것이 본 기술의 기본 개념임
|
Q 4 |
왜 엽록체 유전체 기반 마커인가? |
○ 식물세포에는 핵 이외에 세포질에 존재하면서 다양한 기능을 수행하는 소기관이 있음
○ 그 중 엽록체는 식물의 광합성을 담당하는 매우 중요한 소기관으로 자체 유전 정보를
가지고 있으며 그 크기는 약 72kb에서 217kb로 보고되었음
○ 특히 핵내 유전 정보보다 작은 크기, 하나의 세포에 수십 개에서 수백 개의 copy가
존재함으로 핵 내 유전체 정보보다 쉽게 분석이 가능하며 많은 식물체에서 유전자
염기서열이 보존돼 있어 식물의 진화, 품종 구분 마커 등 다양하게 활용되고 있음
○ 현재까지 약 140여 종의 식물체로부터 엽록체 유전체가 해독됐으며 보통 메밀은 2011년 러시아 연구진으로 최초로 보고됐으나 쓴메밀에 대한 연구는 본 연구가 세계 최초임
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Q 5 |
기술 개발 과정은? |
○ 기술 개발 과정은 국내 개발 품종인 쓴메밀의 엽록체를 차세대염기서열분석(NGS,
next generation sequencing) 기법으로 전체 염기서열을 결정하고 유전자은행(NCBI)에
등록된 보통 메밀의 엽록체 염기서열과 비교해 변이 영역을 탐색하는 1단계 과정과
○ 변이 영역을 대표하는 쓴메밀 및 보통 메밀 구분용 InDel 마커를 선발하고 검출한계
검토 및 다양한 메밀 가공품에 대한 쓴메밀과 보통 메밀의 구분하는 2단계 과정으로
개발되었음
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Q 6 |
개발한 기술로 품종 판별에 걸리는 시간과 비용은? |
○ 분석시간은 DNA 추출에서 품종 확인까지 약 4시간∼5시간이 소요되며,
분석비용은 1점당 약 8,000원임
* 분석비용: 8,000원/점
- 가공품으로부터 DNA추출 4,600원, 프라이머 1,400원(40mer 기준), PCR premix 400원,
아가로즈 젤 1,600원 등
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Q 7 |
쓴메밀과 일반 메밀 해외 연구 동향 |
○ 일본은 식품에 포함된 메밀을 검출하기 위하여 PCR을 이용하고 있으나 메밀의
ITS(internal transcribed sequence) 염기서열을 이용하여 보통 메밀과 쓴메밀을
효과적으로 구분할 수 없음
○ 영국과 미국 등은 메밀의 알레르기관련 단백질을 이용한 ELISA 키트를 이용하고
있으나 보통 메밀과 쓴메밀은 구분할 수 없음
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Q 8 |
국산과 수입산 차이는 구분할 수 있는지? |
○ 쓴메밀의 원산지는 중국, 네팔 등으로 국내산과 수입산과의 형태적, 유전적 차이가 없기
때문에 국산과 수입산의 구분은 어려움
○ 따라서 국산과 수입산의 구분보다는 가공효율이 낮아 보통 메밀 보다 고가로 유통되는
쓴메밀을 보통 메밀과 효과적으로 구분하는 것이 더욱 필요함
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Q 9 |
앞으로의 계획은? |
○ 이 기술을 농산물품질관리원, 식품의약품안전처 등 식품 안전 관리 관련 부서에 기술이전
할 계획임
○ 그리고 개발된 마커에 대한 활용성을 높이기 위해 메밀묵, 메밀과자 등 보다 다양한 쓴메밀
가공품에 대한 적용 가능성을 검토할 예정
○ 또한, 고령지농업연구소에 추진 중인 쓴메밀 전체 유전체 염기서열 결정
연구(다부처유전체 사업) 결과를 활용해 쓴메밀의 주요 기능성 성분인 루틴의 생합성
조절 관련된 연구도 병행할 계획임
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