문서번호	식품의약품부-15278
결재일자	2015.12.31.
공개여부	대시민공개
방침번호

				시 민
주무관	특수검사팀장	식품의약품부장		서울특별시보건환경연구원장
최영희	박건용	김정헌		12/31 정권
협 조
	연구기획팀장		代안은란

농산물의 원산지 판별법 확립(2015)

2015. 12.

식품의약품부 특수검사팀

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농산물의  원산지 판별법 확립 (2015)

농산물의 유기 및 무기성분 조성을 이용한 과학적인 농산물 원산지 판별법을 확립하여 농산물 원산지 검정의 신뢰성 제고 및 유통질서 확립에 기여하고자 함

■				추진개요
		c

❍ 농수산물 원산지 표시에 관한 법률 제정(2010. 8. 11.)

❍ 농수산물 원산지 판별업무는 중앙기관에서만 실시(국립농산물품질관리원)

❍ 국립농산물품질관리원의 ‘13. 11월 지방 이전에 따라 농수산물 원산지 판별업무에 대한 서울시의 업무능력 확대 필요

- 가짜식품판별검사 세부추진계획(식의약품부-5337, 2013. 6.)

- 원산지검정 및 가짜식품판별검사 계획(식품의약품부-426, 2015. 1. 15.)

■				추진내용
		c

❍ 기    간 : 2015. 1. ~ 12.

❍ 분석기기 : NIRS(Near Infrared Spectrometer), XRF(X-ray Fluorescence Spectrometer)

❍ 시료채취 : 연구기획팀

시료분석 : 특수검사팀

❍ 대상시료 : 깨류, 고춧가루, 콩류 등 770건

표 1. 원산지 판별 검사를 위한 대상시료 품목 및 검사건수

구 분	검사건수	국산	수입산	비 고
계	770	523	247
볶음참깨	200	74	126
볶음검정깨	43	13	30
고춧가루	95	65	30
서리태	108	95	13
백태	70	58	12
적두	68	56	12
기타	186	162	24	보리차, 옥수수차, 결명자, 국산과 수입산 혼합 고춧가루 등

■				검사실적
		c

❍ 시료 770건에 대해 1,000 ~ 2,500 nm (10,000~4,000cm-1) 영역의 스펙트럼을 확보하여 TQ Analysis software의 Discriminant Analysis를 통해 원산지 판별 가능성을 확인하였음.

❍ 6개 품목 농산물을 각각 국산과 수입산 두 개의 그룹으로 판별분석을 수행하였음.

※ 농림축산식품부 농수산물의 원산지표시 요령에 따라 원료 원산지가 자주 변경되는 경우 원산지를 ‘수입산’으로 표시가능

❍ 6개 품목 농산물에 대해 10,000 ~ 4,000cm-1 영역의 Raw Spectrum을  3.857cm-1 interval로 측정하여 얻은 값들을 원산지별 거리값으로 변환함으로써 그림 1과 같이 X축(국산), Y축(수입산)의 좌표로 개별 시료의 분포도를 작성하였음.

- 국산과 수입산 중 거리값이 가까운 그룹으로 시료의 원산지가 판별됨.

(a)볶음참깨                         (b)볶음검정깨

(c)고춧가루                         (d)서리태

(e)백태                             (f)적두

그림 1. NIRS spectrum의 discriminant analysis에 의한 농산물 품목별 국산과 수입산의 분포도(□ : 국산, △ : 수입산 )

❍ 국산과 수입산의 판별은 볶음검정깨의 경우 100%의 판별율을 나타내었고, 고춧가루 96.8%, 적두 95.6%, 서리태 90.7%, 백태 90.0%, 볶음참깨 85.5%의 판별율을 나타내었음(표 2).

- 서리태, 백태, 적두의 경우 수입산 시료의 수가 부족하여 집단간 개체 수 차이로 통계적 해석의 정확도가 떨어질 수도 있음.

표 2. NIRS에 의한 6개 품목 농산물의 원산지 판별 결과

구 분	원산지	시료수	판별결과		판별율 (%)	비 고
			국산	수입산
볶음참깨	국산	74	60 (81.1%)	14 (18.9%)	85.5
	수입산	126	15 (11.9%)	111 (88.1%)
볶음검정깨	국산	13	13 (100.0%)	0 (0.0%)	100.0
	수입산	30	0 (0.0%)	30 (100.0%)
고춧가루	국산	65	64 (98.5%)	1 (1.5%)	96.8
	수입산	30	2 (6.7%)	28 (93.3%)
서리태	국산	95	86 (90.5%)	9 (9.5%)	90.7	※ 두 그룹간 개체수의 차이로 통계적 해석의 정확도가 떨어짐
	수입산	13	1 (7.7%)	12 (92.3%)
백태	국산	58	52 (89.7%)	6 (10.3%)	90.0
	수입산	12	1 (8.3%)	11 (91.7%)
적두	국산	56	54 (96.4%)	2 (3.6%)	95.6
	수입산	12	1 (8.3%)	11 (91.7%)

2. XRF(X-선 형광광도계)에 의한 분석

❍ 시료 중 50종의 무기성분 함량을 분석하여 상대적 비교개념에 따라 원소별 백분비로 환산하여 구하였음.

- 함량비가 높은 원소인 Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn 및 Sr을 판별분석대상 원소로 선정하였음.

- 그 이외  Ti, V, Cr, Co, Ni, Ga, Ge, As, Se, Y, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, I, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Hf, Ta, Q, Ir, Pt, Hg, Pb, Bi, Th, U 등은 검출한계 이하 또는 불검출로 분석되었음.

❍ 국산과 수입산 볶음참깨, 볶음검정깨, 고춧가루, 서리태, 백태 및 적두의 다량 무기성분의 상대적 함량은 표 3-1과 표 3-2와 같음.

표 3-1. XRF에 의한 볶음참깨, 볶음검정깨, 고춧가루의 무기원소 함량

(단위 : mg/kg)

	볶음참깨		볶음검정깨		고춧가루
	국 산	수입산	국 산	수입산	국 산	수입산
Mg	983±254	919±288	1566±329*	1047±520	448±129*	520±176
Al	268±95	291±189	336±145	401±116	180±25*	204±41
Si	411±194*	509±331	529±275	702±198	104±51*	207±91
P	342±88*	266±53	302±48*	247±45	1168±189	1208±261
S	1025±87*	930±71	775±118*	861±89	1177±145	1194±240
Cl	72±27*	85±34	71±61	56±12	1052±303*	1470±399
K	2972±385*	2779±258	2756±756	2523±285	16940±1517*	14455±1710
Ca	15182±2399*	18889±1921	15790±2209*	21108±1854	618±92*	565±137
Mn	18±2	17±2	20±2	22±2	16±3*	13±2
Fe	60±9	61±15	62±32	65±5	48±13*	61±24
Cu	14±2*	16±1	14±1*	18±2	8±2	8±1
Zn	43±5*	45±4	39±3*	42±4	18±3*	13±2
Sr	22±21*	33±14	17±6*	39±5	-	-

표 3-2. XRF에 의한 서리태, 백태, 적두의 무기원소 함량

(단위 : mg/kg)

	서리태		백태		적두
	국 산	수입산	국 산	수입산	국 산	수입산
Mg	750±211	738±106	762±106*	625±134	813±159	765±109
Al	427±267	183±74	165±46	184±28	159±42*	189±38
Si	217±624	256±219	175±85*	279±75	157±60*	261±78
P	2293±360	2172±308	2411±346*	1988±275	2013±178	2014±203
S	2055±309	2081±223	2054±346	1988±275	1178±96	1120±145
Cl	41±7	43±6	40±5*	47±10	42±7	40±7
K	12076±1358	12105±1093	12629±1662	12771±1442	531±71*	527±152
Ca	1247±193	1354±128	1636±1588	1088±183	141±19	126±36
Mn	19±4	19±3	20±4*	16±2	16±3	16±3
Fe	69±26	81±23	59±12*	75±15	49±8*	71±18
Cu	10±8	12±3	9±1	10±4	7±1	8±3
Zn	31±10	33±3	29±5*	25±4	20±2	20±3
Sr	-	-	-	-	-	-

(* : p<.05, t-test 결과 통계적 유의성이 인정됨)

- 볶음참깨의 경우 P, S, K 함량은 국산이 더 높게 나타났고, Si, Cl, Ca, Cu, Zn, Sr 함량은 수입산이 국산보다 더 높게 나타나 유의적인 차이를 보임.

- 볶음검정깨의 경우 Mg, P 함량은 국산이 더 높게 나타났고, S, Ca, Cu, Zn, Sr 함량은 수입산이 국산보다 더 높게 나타나 유의적인 차이를 보임.

- 고춧가루의 경우 K, Ca, Mn, Zn 함량은 국산이 더 높게 나타났고, Mg, Al, Si, Cl, Fe 함량은 수입산이 국산보다 더 높게 나타나 유의적인 차이를 보임.

- 서리태의 경우 모든 무기원소 함량이 국산과 수입산 두 그룹간에 유의적인 차이를 보이지 않음.

- 백태의 경우는 Mg, P, Mn, Zn 함량은 국산이 더 높게 나타났고, Si, Cl, Fe 함량은 수입산이 국산보다 더 높게 나타나 유의적인 차이를 보임.

- 적두의 경우는 Al, Si, K, Fe 함량이 국산보다 수입산에서 더 높게 나타나 유의적인 차이를 보임.

❍ 농산물의 원산지 판별을 위해 시료에 대한 무기성분 분석값을 SPSS (Statistical Package for the Social Science 20)를 이용하여 다변량 통계분석법인 판별분석(Discriminant Analysis)을 수행하였음.

- 판별함수와 무기원소 함량 간의 상관성 및 상대적 기여도는 볶음참깨의 경우 Ca(0.818) > Cu(0.683) > S(ㅣ-0.571ㅣ) > P(ㅣ-0.523ㅣ), 볶음검정깨의 경우 Sr(0.422) > Ca(0.281) > Cu(0.231), 고춧가루의 경우 Zn(0.623) > K(0.540) > Si(ㅣ-0.527ㅣ), 서리태의 경우 Ca(ㅣ-0.281ㅣ) > P(0.240) > Fe(ㅣ-0.217ㅣ) 백태의 경우 Mn(0.256) > P(0.230) > Si(ㅣ-0.229ㅣ) > Mg(0.225), 적두의 경우 Fe(0.419) > Si(0.326) > K(ㅣ-0.242ㅣ) 순으로 나타났음.

표 4. 판별분석법에 의한 6개 품목 농산물의 무기원소별 판별함수 계수

	Y = a0 + a1X1 + a2X2 + ···· + anXn Y : 종속변수(판별점수), an : 판별계수, Xn : 독립변수(무기원소 함량)
	볶음참깨	볶음검정깨	고춧가루	서리태	백태	적두
Mg(X1)	-0.0004	-0.0028	0.0013	-0.0012	-0.0002	-0.0029
Al(X2)	-0.0011	0.0205	-0.0091	0.0032	0.0473	-0.0286
Si(X3)	0.0019	-0.0060	-0.0057	-0.0070	-0.0315	0.0121
P(X4)	-0.0033	-0.0011	0.0030	0.0044	0.0052	0.0000
S(X5)	0.0010	0.0099	0.0018	-0.0001	-0.0009	0.0101
Cl(X6)	0.0152	-0.0050	-0.0016	-0.0142	-0.0709	0.0159
K(X7)	-0.0005	-0.0012	0.0005	-0.0003	-0.0008	-0.0017
Ca(X8)	0.0005	0.0004	-0.0016	0.0004	0.0000	-0.0012
Mn(X9)	-0.0248	-0.0422	0.0348	-0.0341	0.1188	-0.0417
Fe(X10)	-0.0231	0.0016	0.0376	0.0178	0.0486	0.1560
Cu(X11)	0.1057	0.3208	0.0197	-0.5917	-0.0481	0.5108
Zn(X12)	-0.0049	-0.3795	0.1282	0.0544	0.0906	-0.3771
Sr(X13)	-0.0382	0.2110	-	-	-	-
Constant	-6.4192	-8.0532	-7.1870	5.384	-6.6622	5.1173

- 6개 품목 국산 및 수입산 농산물의 판별분석 결과, 판별함수의 계수 및 판별함수식, 원산지별 집단중심점은 표 4, 5과 같음.

- 판별함수 계수와 개별 시료의 무기원소 함량을 판별함수에 입력함으로써 얻은 판별점수를 국산 및 수입산의 집단중심점과 비교하여 판별함.

- 국산 및 수입산의 집단중심점이 멀어질수록 집단을 잘 판별할 수 있음.

- 판별함수식에 의해 계산된 6개 품목 농산물의 개별 시료에 대한 판별점수를 도식화하여 그림 2와 같이 국산과 수입산의 분포도로 나타내었음.

표 5. 판별함수에서 얻은 6개 품목 농산물의 원산지별 집단중심점

	볶음참깨	볶음검정깨	고춧가루	서리태	백태	적두
국산	-1.353	-6.2731	0.936	0.265	0.940	-0.891
수입산	0.794	2.917	-1.998	-1.917	-4.545	4.156

❍ XRF에 의한 원산지 판별 결과는 표 6과 같음.

- 볶음검정깨와 백태의 경우 국산과 수입산을 명확히 구분하여 100%의 판별률을 나타내었고, 적두의 경우 국산 1건만이 수입산으로 분류되어 98.5%의 판별률을 나타냄.

- 그 외 볶음참깨의 경우 87.0%, 고춧가루 92.6%, 서리태 85.0%의 판별율을 나타내었음.

❍ 서리태, 백태, 적두의 경우 수입산 시료의 수가 부족하여 집단간 개체 수 차이로 통계적 해석의 정확도가 떨어질 수도 있음.

(a)볶음참깨                        (b)볶음검정깨

(c)고춧가루                         (d)서리태

(e)백태                             (f)적두

그림 2. 다량무기원소 함량에 따른 discriminant analysis에 의한 농산물 품목별 국산과 수입산의 분포도(  : 국산,  : 수입산 )

표 6. XRF에 의한 6개 품목 농산물의 원산지 판별 결과

구 분	원산지	시료수	판별결과		판별율 (%)	비 고
			국산	수입산
볶음참깨	국산	74	59 (79.7%)	15 (20.3%)	87.0
	수입산	126	11 (8.7%)	115 (91.3%)
볶음검정깨	국산	13	13 (100.0%)	0 (0.0%)	100.0
	수입산	30	0 (0.0%)	30 (100.0%)
고춧가루	국산	65	59 (92.2%)	5 (7.8%)	92.6
	수입산	30	2 (6.7%)	28 (93.3%)
서리태	국산	95	84 (89.4%)	10 (10.6%)	85.0	※ 두 그룹간 개체수의 차이로 통계적 해석의 정확도가 떨어짐
	수입산	13	6 (46.2%)	7 (53.8%)
백태	국산	58	58 (100.0%)	0 (0.0%)	100.0
	수입산	12	0 (0.0%)	12 (100%)
적두	국산	56	55 (98.2%)	1 (1.8)	98.5
	수입산	12	0 (0.0%)	12 (100.0%)

3. 평   가

❍ 농산물의 원산지 판별 결과 볶음참깨는 85.5%(NIRS), 87.0%(XRF), 볶음검정깨 100.0%(NIRS, XRF), 고춧가루는 92.6%(NIRS), 96.8%(XRF), 서리태는 90.7%(NIRS), 85.0%(XRF), 백태는 90.0%(NIRS), 100.0%(XRF), 적두는 95.6%(NIRS), 98.5%(XRF)의 정확도를 나타내었음.

❍ 서리태를 제외한 5개 품목에서는 NIRS보다 XRF에서 더 높은 판별 정확도를 나타내었으나, 원산지 판별검정을 위해서는 두 가지 기기분석의 교차검정으로 검정의 신뢰도를 높여야할 것으로 판단됨.

❍ 농산물의 원산지를 과학적으로 판별하기 위해서는 원산지가 검증된 검체 확보가 가장 중요시 되지만 시중 유통 농산물만을 대상으로 함으로써 기본 데이터 베이스 구축에 한계점이 있었으며 향후 충분한 시료 확보가 요구됨.

■				향후계획
		c

❍ 서리태, 백태, 적두의 경우 수입산 시료를 추가로 확보하여 원산지 검정 데이터의 신뢰성을 높일 예정

❍ 농산물의 원산지별 시료를 확대하여 통계적 유의성을 제고함으로써 검정의 신뢰도를 높여 나갈 예정

❍ 향후 시민들이 원산지에 관심이 많은 품목인 농산물 및 한약재 등에 대해서도 데이터베이스를 구축하여 원산지 판별 가능성을 확인할 예정