2018년 9월에는 MALDI-TOF를 사용해 동물 종류별 특이성 폴리펩타이드를 검출하는 동물모발감정법을 표준(ISO)으로 일본에서 발행했다.또 일본산업표준(JIS)으로 확정된다.이 감별법은 모발 1개만 사용해도 가능하다.따라서 캐시미어의 가짜를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 깃털, 사람의 머리카락 등 각종 모발 감별 및 식품 혼입 이물질 검사에도 활용할 수 있다.이 방법은 김택공업대학 게놈생물공학연구소가 도진 MALDI-TOF 시스템을 기반으로 개발했다.

동물 모발 감별 분석 기술은 각 분야에서 중요한 역할을 한다.동물 털은 외투, 상의, 스웨터 등 각종 섬유제품을 만드는 데 쓰인다.이런 섬유제품을 만들 때는 가정용품품질표시법에 따라 섬유의 종류, 다양한 섬유를 사용할 때의 혼용률을 표시할 의무가 있다.또한 모발이 식품에 혼입될 때 모발의 종류를 확정하는 것은 혼입 경로를 명확히 하는 데 매우 중요하다.

수분을 제거하면 모발의 90% 정도가 단백질로 이루어져 있다.그림 1은 동물의 모발 구조를 보여준다.

그림 1 동물 모발의 패턴도

모발은 외부 충격을 방지하는 동시에 보온 작용을 하는데 이 기능은 모발의 구조와 밀접한 관계가 있다.모발의 단백질에는 스테로이드가 다량 함유되어 있는데, 스테로이드 결합을 통해 분자 간에 여러 개의 교련 구조를 형성한다.모발의 화학적 분석은 용해되어야 하며, 환원제라는 물질을 사용하여 이황 결합을 절단한다.또 얻은 단백질 추출액에는 다양한 단백질과 염류 등이 들어 있어 폴리아크릴아미드 겔전영(SDS-PAGE) 등을 통해 순화해야 한다.동물 모발 섬유 MALDI-TOF 감정 절차는 그림 2와 같다.

그림 2 MALDI-TOF MS의 수모 분석법

* 처리된 폴리펩티드 MALDI-TOF MS 분석, 금속 표적판의 결정 샘플을 MALDI-TOF MS로 검출.레이저 출력 등의 검측 조건을 조정하여 동물 종류의 특이성 피크를 관찰하는 m/z2450-2750 분야에서 좋은 해상도를 얻을 수 있도록 한다.

SDS-PAGE 단백질 밴드에 대한 * 분해 샘플을 통해 MALDI-TOF MS 검사를 수행합니다.서로 다른 동물 종류의 특이성 최고치 대표를 찾다.

(a)대역1 케라틴대대대역2 케라틴대대대역2

그림 3 MALDI-TOF MS 검사 스펙트럼

MALDI-TOF MS 기술을 통해 캐시미어, 양모, 야크털 3자 간의 차이 피크 구간 m/z 2450-2750과 특이 피크를 찾는다.그림 4와 같습니다.

그림 4 MALDI-TOF MS의 동물물 종류 특이성 최고치

표1 동물종 특이펩타이드의 아미노산 서열*1

*1 검정색 피크가 주 피크

이러한 동물 종류의 특이성 피크를 MS/MS 분석하여 아미노산 배열의 결과를 표 1과 같이 추정한다2).아미노산 23개로 구성된 펩타이드는 캐시미어와 울 사이에 1개, 캐시미어와 야크털 사이에 4개의 아미노산이 다르다.

많은 섬유제품은 가공공정에서 표백, 탈색, 염색 등 화학처리를 하지만 동물모발의 특수한 최고치위치는 이런 처리로 인해 개변되지 않으므로 섬유제품중의 동물모발의 종류를 식별하는데 사용할수 있다는것을 명확히 한다.

1개 모발의 분석

섬유제품의 동물모발을 분석할 때 제품성분에 편차가 생기지 않도록 제품을 광범위하게 표본추출하고 평준화한 다음 그중의 일부를 사용한다.따라서 미량 분석이 거의 필요하지 않습니다.한편, 식품에 섞인 모발을 분석할 때는 가능한 소량의 시료를 사용하여 분석하는 것이 좋습니다.

과학수사에서는 모발의 DNA 분석을 통해 혈액형 등 개인의 특징을 확인할 수 있는 정보를 많이 얻을 수 있다.그러나 섬유제품에 사용되는 동물의 모발은 대부분 모건 부분만 있고 특히 짙게 염색된 제품은 DNA 분석이 어렵다.MALDI-TOF MS법으로 단백질을 분석하면 모발 1개로도 충분히 검사할 수 있다.

동물의 종류에 따라 특이성의 최고치 위치도 각각 다르지만 같은 속성의 동물이 같은 위치에서 최고치가 나타나는 경우가 많다.캐시미어와 앙골라 캐시미어 등은 현미경으로 식별해야 한다.표2는 주요 동물의 특이성 최고치의 최고치 위치(m/z)와 데이터베이스에서 추정한 아미노산 배열을 나타낸다.너구리, 여우, 개의 주봉 위치는 같지만 여우의 제2봉이 2638이고 개가 2641이라는 것을 볼 수 있어 그들을 판단할 수 있다.여기에 표시된 동물 외에도 게놈 데이터베이스를 활용할 수 있는 동물도 특이성 피크의 위치를 추측하고 확인할 수 있다.이렇게 하면 m/z2450-2750의 스펙트럼만 보면 함유된 동물모발의 종류를 확정할수 있는데 이것이 바로 MALDI-TOF MS법의 큰 특징이다.

그림 6 1 모발 MALDI-TOF MS 분석에서 얻은 동물 종류 특이의 최고치

표2 각종 동물 모발 특이 펩타이드의 아미노산 배열과 피크 위치(m/z)

*1 NCBI 데이터베이스(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/) 추정

참고 자료:

도진 응용 뉴스 No. 65 및 문헌

1) 큰 젓가락 신일, 출촌유향, 좌야원소,SEN’I GAKKAISHI、68（10）、276 （2012）．

2) 큰 젓가락 신일, 출촌유향, 사노모토 아키라, 요시오카 요이치로,SEN’I GAKKAISHI，70 (6)、114 (2014)．

3)ISO20418-2 직물 - 일부 동물 머리카락 섬유의 질적 및 양적 단백질 분석 - 부분 2: MALDI-TOF MS를 사용하여 3 3 3 MALDI-TOF MS.