Discrimination of Cultivars and Cultivation Origins from the Sepals of Dry Persimmon Using FT-IR Spectroscopy Combined with Multivariate Analysis

FT-IR 스펙트럼 데이터의 다변량 통계분석을 이용한 곶감의 원산지 및 품종 식별

This study aimed to establish a rapid system for discriminating the cultivation origins and cultivars of dry persimmons, using metabolite fingerprinting by Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy combined with multivariate analysis. Whole-cell extracts from the sepals of four Korean cultivars and two different Chinese dry persimmons were subjected to FT-IR spectroscopy. Principle component analysis (PCA) and partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) of the FT-IR spectral data successfully discriminated six dry persimmons into two groups depending on their cultivation origins. Principal component loading values showed that the 1750-1420 and $1190-950cm^{-1}$ regions of the FT-IR spectra were significantly important for the discrimination of cultivation origins. The accuracy of prediction of the cultivation origins and cultivars by PLS regression was 100% (p<0.01) and 85.9% (p<0.05), respectively. These results clearly show that metabolic fingerprinting of FT-IR spectra can be applied for rapid discrimination of the cultivation origins and cultivars of commercial dry persimmons.

본 연구에서는 상업용 곶감의 꽃받침과 종자를 이용하여 대사체 수준에서의 원산지와 품종 식별 체계를 확립하였다. 실험에 이용된 곶감 시료는 국내산 곶감 함안수시(Hamansusi), 예천고종시(Yecheongojongsi), 산청단성시(Sancheongdanseongsi), 그리고 논산월하시(Nonsanwalhasi) 4개 품종과 국내에서 판매되고 있는 중국산 곶감 2개 종류의 꽃받침과 종자를 사용하였으며, 꽃받침과 종자 시료의 전세포 추출물로부터 FT-IR 스펙트럼 데이터를 기반으로 다변량 통계분석(PCA, PLS-DA)을 실시하였다. 이 결과 국내산 곶감 4품종과 중국산 곶감 2종류가 두 그룹으로 확연히 나뉘어지는 것을 확인할 수 있었다. 상업용 곶감의 꽃받침을 PLS regression을 실시한 결과 국내산과 중국산 곶감을 100% 예측할 수 있었다. 또한 곶감 종자를 이용하여 품종 식별한 결과 각 4개의 그룹으로 나뉘어지는 것을 확인할 수 있었으며, PLS regression을 실시한 결과 약 86%의 정확도로 품종 식별이 가능함을 알 수 있었다. FT-IR 스펙트럼 분석의 간편성과 신속성을 고려할 때, 본 연구 결과는 상업용 곶감에 대한 원산지나 품종 식별의 신속한 수단으로 활용할 수 있을 것으로 예상된다. 더 나아가 본 기술을 이용하여 다른 농산물의 원산지 또는 품종 식별 수단으로 활용이 가능할 것으로 기대된다.