국내 유통 벌꿀의 탄소 동위원소 비율 양상 - 식품의약품 안전처

[동심]

국내유통 벌꿀의 안정 동위원소비율 연구.pdf

국내 식품공전에 따르면 

벌꿀류의 정의는 “꿀벌들이 꽃꿀, 수 액 등 자연물을 채집하여 벌집에 저장한 것을 채밀한 것 또는 일 벌의 인두선에서 분비되는 분비물을 그대로 또는 섭취가 용이하 도록 가공한 것을 말한다.”로 되어 있으며, 식품 유형 중 벌꿀은 “꿀벌들이 꽃꿀, 수액 등 자연물을 채집하여 벌집에 저장한 것을 채밀한 것으로, 채밀 후 화분, 로얄젤리, 당류, 감미료 등 다른 식 품이나 식품첨가물을 첨가하지 아니한 것을 말한다.”로 기술하고 있다. 

벌꿀의 기준 및 규격은 

수분(20.0% 이하), 물불용분(0.5% 이하), 산도(40.0 meq/kg 이하), 전화당(60.0% 이상), 자당(7.0% 이 하), HMF(hydroxy methyl furfural: 80.0 mg/kg 이하), 타르색소(검 출되어서는 아니 된다), 인공감미료(검출되어서는 아니 된다) 및 이성화당(음성이어야 한다) 등으로 규정하고 있다(1). 

또한, EU 및 CODEX 등의 국제기구에서도 벌꿀의 기준 및 규격을 국내의 식품공전과 유사하게 설정하고 있다(2,3). 

그러나 이러한 규정은 벌꿀 구성 성분의 이화학적 특성에 근거한 평가만을 수행하고 있 어 최근 소비자들이 관심을 가지고 있는 순수 여부 확인에 어려 움이 존재한다. 현재 통상적으로 벌꿀의 순수 여부 확인에 사용되고 있는 검 사 방법은 AOAC(Association of Official Analytical Chemists: Official methods of analysis)에 등재된 EA-IRMS를 활용한 탄소 동위원소 비율 측정법(4)이다. 

이 방법은 13C16O2 와 12C16O2 의 이 온빔을 동위원소 분석기를 이용하여 비교 분석하는 것이며, 식물 의 탄수화물을 생성시키는 광합성 경로에 따라 Calvin 광합성 사 이클을 이용한 C3 식물군(−21‰ 이하) 및 Hatch-Slack 광합성 사 이클을 이용하는 C4 식물군(−19‰ 이상)으로 분류되어 구분이 가 능하다(5-7). 이러한 구분은 벌꿀의 밀원 확인에 이용될 수 있는 데 벌꿀을 생산하는 밀원이 대부분 C3 식물로 이루어져 있기 때 문이다. 

이에 반해 수소 및 산소 동위원소 비율 측정법은 탄소 동위원소 비율에 비해 통상적으로 사용되고 있지는 않다. 그러나 수소 및 산소 동위원소 비율은 이론적으로 접근하자면 원산지 추적면에서 활용 여지가 충분하다. 수소 및 산소 동위원소 비율의 기본적인 원리는 적도 지역의 바다에서 발생하는 수증기가 위도 및 고도에 따라 증발하면서 무게가 무거운 물질은 빨리 가라앉 고 가벼운 물질은 높이 올라가 멀리 이동하는 원리를 이용한 것 이다. 즉, 높이 올라가는 구름속의 물 분자에는 바닷물보다 무거 *Corresponding author: Jae-Ho Oh, Food Chemical Residues Division, Department of Food Safety Eval‎uation, National Institute of Food & Drug Eval‎uation, Korea Food and Drug Administration, Cheongwon, Chungbuk 363-700, Korea Tel: 82-43-719-4203 Fax: 82-43-731-4200 E-mail: chopin68@korea.kr Received April 20, 2012; accepted May 16, 2012 402 한국식품과학회지제 44 권제 4 호 (2012) 운 물질인 1 H2 H16O, 1 H1 H18O가 상대적으로 적게 분포하는 것으로 알려져 있다(8). 따라서 위도에 따라 수소 및 산소 동위원소 비 율 양상이 판단될 것으로 보인다. 식품의 진위 판별 및 원산지 추적에 관한 최근 연구 동향은 국외에서 급속하게 발전하고 있다. 그 예로 EU는 TRACE 프로 그램(9)을 진행하여 여러 식품에 동위원소 비율 분석법을 적용 중에 있는데, 육류, 유제품, 와인, 밀, 쌀, 과일주스, 해양수 등 각 국가의 특성에 따라 적용되고 있다. 육류의 대표적인 예로 소 사 육지의 지하수 특성에 따른 산소 동위원소 비율을 활용한 방법 (10), 탄소 및 질소 동위원소를 활용한 식이의 추적(11) 등 신뢰 도가 높은 분석법을 활용해 생산 지역의 쇠고기에 대한 지역적 차이를 구별하고 있다. 또한 이외에 유제품(12), 포도주(13), 과일 주스(14), 음용수(15), 커피(16), 벌꿀(5) 및 로얄젤리(17), 쌀(18), 밀(19), 식용유지(20), 각종 과채류(21,22) 등에 활용하여 다양한 식품의 원산지 추적에 동위원소 비율 분석법 기술이 활용되고 있다.

국내 유통 벌꿀의 탄소 동위원소 비율 양상 식물의 주요 구성 성분인 탄수화물은 식물체의 종류에 따라 두 가지의 서로 다른 광합성 경로에 의하여 만들어지며 그 경로에 따라 축적되는 탄소 동위원소 비율이 다르다. 

이는 

Calvin 광합 성 사이클을 이용한 C3 식물군(−21‰ 이하)과 

Hatch-Slack 광합 성 사이클을 이용하는 C4 식물군(−19‰ 이상)으로 분류, 

이러한 구분은 벌꿀의 밀원 확인에 이용될 수 있다. 본 연구에서 국내산 밀원은 아카시아꽃 등 12종, 수입산 밀원 은 뉴질랜드 등 10개 국가에서 마누카꽃 등 7종 밀원에 대해 조 사하였는데, 이러한 밀원별 벌꿀은 탄소 동위원소 비율에 의해 Table 1 및 2와 같이 분류되었다. 국내산의 경우, C3 그룹과 C4 그룹으로 크게 양분화 되는 경향을 나타내었다. 

꿀벌이 채집하는 주요 밀원인 꽃은 대부분이 C3 식물로 이루어져있고, 

사계절이 뚜렷한 우리나라 기후 특성 상 꽃이 부족한 겨울에는 설탕 시럽 을 꿀벌의 먹이로 사용하여 수명을 늘림으로써 양봉 소득에 도 움을 주는데(33), 이때 사용되는 설탕 시럽은 주원료가 사탕수수 이며 C4 식물로 이루어져있다. 

따라서 벌꿀의 탄소 동위원소 비 율 결과를 통해 C3 식물 그룹과 C4 식물 그룹으로 추정할 수 있 었다. 

수입산 벌꿀은 원산지 및 밀원에 관계없이 52종(Table 2) 모두가 C3 그룹인 경향을 나타내었다. 

이는 국외의 기후 및 지리 적 환경이 관여하는 것으로 알려져 있는데, 호주, 미국 및 캐나 다 등과 같이 국토의 면적이 넓은 국가는 지정학적 위치에 따라 계절이 다른 다양한 기후 환경을 가지고 있어 양봉업자들은 벌 꿀을 생산하기 좋은 기후 지역으로 이동하면서 충분한 밀원을 확 보할 수 있다(34). 

수입산의 경우에는 설탕 시럽을 먹여 생산하는 벌꿀의 경우가 극히 적은 것으로 판단된다. 

탄소 동위원소 비율 결과를 통해 나타난 밀원별 벌꿀 의 탄소 동위원소 비율 양상을 살펴본 결과는 Fig. 1과 같다. 

국내산 밀원으로 확인된 

아카시아꽃(45종), 잡화(28종), 밤꽃(11종) : −24.23±1.01 (−26.19- −21.33)‰

밀감꽃(1종), 복분자꽃(2종), 오디꽃(2종)  : −24.23±1.01 (−26.19- −21.33)‰ 

토종꿀(2종), 벚꽃(3종), 때죽나무꽃(3종)  : −24.23±1.01 (−26.19- −21.33)‰

싸리나무꽃(3종), 옻 나무꽃(3종),          : −24.23±1.01 (−26.19- −21.33)‰

기타 벌꿀(5종)                              : −19.90±0.68 (−20.90- −19.13)‰, 

사양꿀  (55종)                              : −13.18±1.60(−18.96- −11.11)‰ 인 것으로 조사되었다. 

수입산(52종)은 원산지와 밀원에 관계없이 모두 순수 벌꿀의 범위를 나타내었는데, 

뉴질랜드산 : −24.87 ±0.47(−25.44- −23.53)‰ 

호주산     : −24.38±0.36(−24.73- −23.91)‰  

미국산     : −25.45±0.15 (−25.63- −25.27)‰, 

캐나다산   :−24.24±0.02(−24.25- −24.23)‰, 

쿠바산     : −26.80±0.16(−26.92- −26.69)‰,

멕시코산   : −25.87± 0.13(−25.96- −25.77)‰ 

유럽 지역의 경우, 

독일산        : −24.84±0.76(−25.55- −24.18)‰, 

이탈리아산   : −25.43±0.19 (−25.56- −25.29)‰, 

슬로베니아산 : −24.60±0.04(−24.63- −24.57)‰, 

루마니아산   : −24.32±0.15(−24.49- −24.21)‰, 

폴란드산      : −26.59±0.15(−26.69- −26.48)‰  - 폴란드는 소나무가 밀원이다. 

이와 같이 탄소 동위원소 비율 분석법은 

어떠한 물리·화학· 생물학적 처리와 무관하게 결과를 나타내기 때문에 정확하고 일관성 있는 데이터를 얻을 수 있다. 

본 연구의 결과를 통해 유통되는 벌꿀의 구분에 효과적으로 활용될 것으로 사료되며, 

기존 연구자들에 의해 보고된 벌꿀의 탄소 동위원소 비율 값의 결과 (5,35-41)와 유사한 경향으로 본 연구의 결과는 

C3 식물 그룹 범위(−27- −21‰), 

C4 식물 그룹 범위(−19‰ 미만) 로 확연한 차이를 나타냈다. 

따라서 현재 벌꿀 제품 표시사항의 탄소동위원소비율 자율표시제(42)에 관하여 보완적인 평가 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다