가죽의 품질표시와 관련하여 가죽의 동물 종을 감별하는 방법이 필요함에도 불구하고 이와 관련한 국제표준 또는 국가표준이 현존하지 않고 있으며 현미경을 이용하여 모공의 형태를 관찰하는 경험에 의존하는 방법이 제한적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 피혁 제조공정으로부터 가공된 가죽제품에 대하여 과학적이고 신뢰할 수 있는 동물 종 감별 방법을 개발하기 위하여 MALDI-TOF Mass Spectroscopy를 이용한 분석법의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 상업적으로 판매되는 있는 염색 가공된 소가죽과 물소가죽을 하나의 계열로 하고, 양가죽과 염소가죽을 하나의 계열로 하여 스테레오 현미경을 이용한 경험적 분석법과 MALDI-TOF 질량분석법에서 얻어진 결과들을 비교?검토하였다.
현미경 분석으로는 스테레오 현미경을 이용하여 가죽 표면의 모공 크기와 형태, 모공 사이의 간격 그리고 동일 면적 내에 존재하는 모공의 개수 등을 비교하여 동물종 간의 차이를 확인하고자 하였다. 그리고 MALDI-TOF 질량분석을 위하여 가죽시료를 메르캅토에탄올(2-mcercaptoethanol)로 처리하여 단백질의 이황화결합(disulfide bridge)을 제거한 다음, 엔도펩티다아제(endopeptidase)인 트립신(trypsin)을 사용하여 단백질 사슬을 라이신(lysine)과 아르기닌(arginine) 말단을 가지는 펩타이드로 절단하였다. 이렇게 처리된 펩타이드를 α­cyano­4­hydroxycinnamic acid(HCCA) 매트릭스 용액과 혼합하여 매트릭스 혼합물을 만든 다음 MALDI 타깃 플레이트에 떨어뜨린 후 레이저로 이온화하여 MALDI-TOF 질량분석을 수행하였다.
소가죽과 물소가죽의 현미경 분석에서 소가죽의 skin 구조는 hair와 fiber로 구성된 2중 구조임을 확인할 수 있었고 물소가죽의 skin 구조는 hair로 구성된 단일 구조임을 확인할 수 있었다. 소가죽과 물소가죽의 일련의 시료에서 이러한 skin 구조의 차이는 일관되게 나타났으며 현미경으로 서로 구분이 가능하였다. MALDI-TOF 질량분석기를 이용하여 전하-대-질량비(m/z)를 1050에서 3150 범위까지 분석한 결과, 소가죽과 물소가죽 시료에서 공통으로 나타나는 질량이 1105.6 m/z, 1192.7 m/z, 1208.7 m/z, 1459.6 m/z, 1648.7 m/z, 2131.1 m/z, 2853.3 m/z, 2966.3 m/z 그리고 3100.3 m/z에서 확인되었다. 이로써 MALDI-TOF 질량분석기를 이용함으로써 피혁 제조 공정에서 가해지는 열과 화학물질에 영향을 받지 않고 분석이 가능함을 확인하였다. 소가죽에서만 나타나는 특성 질량은 1428 m/z, 2098 m/z, 2114 m/z 그리고 3033 m/z에서 확인되었고, 물소가죽에서만 나타나는 특성 질량은 1456 m/z와 2232 m/z에서 확인되었다. 이로써 MALDI-TOF 질량분석으로 소가죽과 물소가죽의 구분이 가능함을 확인하였다.
양가죽과 염소가죽의 현미경 분석에서 두 가죽은 모두 모공이 클러스터(cluster)를 형성하고 있으며 모공 클러스트 간에 대략 1 mm 내외의 간격이 있는 것으로 공통점이 관찰되었다. 염소가죽이 양가죽에 비하여 모공의 배열이 좀 더 규칙적으로 나타났다. 그러나 일부 양가죽은 염소가죽과 유사한 모공 분포를 나타내는 것이 관찰되어 현미경을 이용한 감별 방법에는 한계가 있음을 확인하였다.
MALDI-TOF 질량분석기를 이용하여 전하-대-질량비(m/z)를 1050에서 3150 범위까지 분석한 결과, 양가죽과 염소가죽 시료에서 공통으로 나타나는 질량이 1105.6 m/z, 1180.6 m/z, 1427.6 m/z, 1459.6 m/z, 1648.7 m/z, 1976.0 m/z, 2028.0 m/z, 2098.0 m/z, 2114.0 m/z, 2131.0 m/z, 2883.3 m/z, 2963.3 m/z 그리고 3100.3 m/z에서 확인되었다. 양가죽에서만 나타나는 특성 질량은 2216 m/z와 3093 m/z에서 확인되었고, 염소가죽에서만 나타나는 특성 질량은 3033 m/z에서 확인되었다. 이로써 MALDI-TOF 질량분석으로 양가죽과 염소가죽의 구분이 가능함을 확인하였다.
본 논문에서는 천연의 재료가 지니는 다양성 때문에 현미경을 이용한 방법으로는 감별 방법을 일반화하기 어려웠고 MALDI-TOF 질량분석기를 이용한 감별 방법과 상호 보완적으로 사용한다면 객관적인 분석 결과를 도출할 수 있는 방법으로 활용될 것을 기대한다.

주요어 : MALDI-TOF 질량분석, 스테레오 현미경, 소가죽, 물소가죽, 양가죽, 염소가죽, 동물 종 감별