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문제 정의
- 반면에 국내에서 섭취되는 식품에서의 HCAs 함량에 대한 연구자료가 부족하며 특히 어패류에 대한 연구결과는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 주로 섭취되는 고등어, 삼치, 조기 등의 생선류와 대합, 바지락, 꼬막, 백합 등의 조개류에서의 HCAs 함량을 모니터링 하였다.
가설 설정
- 1)Means in the same columns bearing different superscripts are significantly different (p<0.05).
제안 방법
- , Seoul, Korea)를 이용하여 표면온도가 230-260℃인 상태에서 생선의 앞·뒷면을 각각 10분씩 가열하였다. 프라이팬의 표면온도와 어패류의 내부온도는 surface temperature thermometer(Trend Instruments Inc. Lawrenceville, GA, USA)와 thermocouple thermometer(Pacific Transducer Corp., Los Angeles, CA, USA)를 이용하여 측정하였다. 20분 조리 후 생선류의 내부온도는 75-80℃이었다.
- 20분 조리 후 생선류의 내부온도는 75-80℃이었다. 생선류의 조림은 일반적인 가정 조림법에 따라 냄비에 최소한의 물과 간장, 다진 마늘, 설탕 등을 넣고 시료내부 온도가 80℃가 되도록 중간 불에서 15분 가열하였다. 조개류는 프라이팬 표면 온도 260℃에서 내부온도가 75-80℃가 되도록 약 15분간 가열하였다.
- 2와 같다. 전처리 방법은 Gross 등(25)의 방법을 변형하여 실험하였으며 Extrelut-20 columns, PRS cartridge, C18 cartridge을 연속적으로 연결하여 사용하였다.
- 국내에서 주로 섭취되는 어패류(고등어, 삼치, 조기, 대합, 바지락, 꼬막, 백합)를 가열조리 하였을 때 형성되는 HCAs를 분리, 동정하여 그 함량을 모니터링 하였다. 추출 및 정제는 고체상 추출방법을 사용하였고 정성, 정량을 위한 분석장비는 LC/MS를 사용하였다.
- 국내에서 주로 섭취되는 어패류(고등어, 삼치, 조기, 대합, 바지락, 꼬막, 백합)를 가열조리 하였을 때 형성되는 HCAs를 분리, 동정하여 그 함량을 모니터링 하였다. 추출 및 정제는 고체상 추출방법을 사용하였고 정성, 정량을 위한 분석장비는 LC/MS를 사용하였다. 모니터링 결과 생선류에서는 고등어(2.
- 냉동 보관된 생선류는 muscle만 있는 부위와 muscle과 skin이 같이 붙어 있는 부위(muscle+skin)로 나누어서 Teflon-coated electric frying pan(Chefline Corp., Seoul, Korea)를 이용하여 표면온도가 230-260℃인 상태에서 생선의 앞·뒷면을 각각 10분씩 가열하였다.
대상 데이터
- 1에 나타내었다. 내부표준물질로는 caffeine(Sigma, St. Louis, MO, USA)을 구입하여 어패류에 spike하였다. 본 연구에 사용된 어패류는 지역 슈퍼마켓 및 농수산물시장에서 구입하여 사용 전까지 −20℃에서 냉동 보관하였다.
- Extrelut-20 columns, polysulfonic acid(PRS) Bond Elute columns(500 mg), C18 cartridge(100 mg)는 Varian(Harbor City, CA, USA) 사로부터 구입하여 사용하였으며 추출, 정제 및 분석에 필요한 유기용매는 Fisher Scientific(Fair Lawn, NJ, USA)사와 Burdick & Jackson(Muskegon, MI, USA)사의 HPLC 등급을 구입하여 사용하였다.
- Column은 Zorbox RX-C8 Column(Agilent Technologies, Narrow-Bore 2.1×150 mm 5 µm)을 사용하였으며 column temperature는 25℃이다.
- 가열 조리된 어패류에서의 HCAs 분석을 위해 사용된 HPLC 장비는 Agilent 1100 series(Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA) 이었으며 MS는 Agilent 1100 series LC/MSD를 사용하였다. 어패류 중 HCAs의 분석에 대한 크로마토그래픽 분리를 위한 LC 분석조건은 다음과 같다.
- 사용된 질량 분석기는 Agilent 1100 series LC/MSD이었으며, 이온화는 양이온(positive ion) 방법의 전자 분무 이온화이었다. 질량분석기는 quadrupole mass analyzer와 연결된 분석기를 사용하였다.
- 15종의 HCAs 표준물질(IQ, MeIQ, MeIQx, 2-amino-3,4,8-trimethylimidazo[4,5-f]quinoxaline(4,8-DiMeIQx), 7,8-DiMeIQx, 2-amino3,4,7,8-tetramethylimidazo[4,5-f]quinoxaline(TriMeIQx), 3-amino-1,4- dimethyl-5H-pyrido[4,3-b]indole(Trp-P-1), Trp-P-2, 2-amino-6-methyldipiryrido[1,2-a:3',2'-d]imidazole(Glu-P-1), Glu-P-2, AαC, MeAαC, PhIP, Harman, and Norharman)은 Toronto Research Chemicals(Toronto, Canada)사에서 구입하였으며 표준용액은 HCAs 표준물질을 HPLC급 메탄올에 녹여 조제하였으며 Fig. 1에 나타내었다.
- 본 연구에 사용된 어패류는 지역 슈퍼마켓 및 농수산물시장에서 구입하여 사용 전까지 −20℃에서 냉동 보관하였다.
데이터처리
- 각 군 간의 측정치 비교는 one-way analysis of variance(ANOVA)를 시행하였으며 유의성은 신뢰구간 p<0.05에서 의미를 부여하였다.
- 모든 실험 data는 5회 반복한 것이며 각 실험군 간의 통계학적 분석은 Windows용 Sigma-Stat 2.0(Jandel Co. San Rafael, CA, USA)를 이용하였다. 각 군 간의 측정치 비교는 one-way analysis of variance(ANOVA)를 시행하였으며 유의성은 신뢰구간 p<0.
이론/모형
- 어패류에서 HCAs을 정제, 추출하기 위해 SPE방법을 사용하였으며 방법은 Fig. 2와 같다. 전처리 방법은 Gross 등(25)의 방법을 변형하여 실험하였으며 Extrelut-20 columns, PRS cartridge, C18 cartridge을 연속적으로 연결하여 사용하였다.
- 사용된 질량 분석기는 Agilent 1100 series LC/MSD이었으며, 이온화는 양이온(positive ion) 방법의 전자 분무 이온화이었다. 질량분석기는 quadrupole mass analyzer와 연결된 분석기를 사용하였다. Capillary voltage과 nebulizer pressure은 4 kV와 30 psig이었고, drying gas flow와 dry gas temperature는 10 L/min와 350℃이다.
- 3은 15종의 HCAs의 TIC(total ion chromatogram)와 EIC(extracted ion chromatogram)을 나타내었으며 TIC와 각 물질에 대한 EIC는 SIM mode에서 확인되었다. 가열 조리한 어패류의 LC/MS 분석에 대한 유효성(validation)을 확인하기 위해 정량한계(limit of quantification, LOQ)와 검출한계(limit of detection, LOD)를 구했는데 이때 LOD와 LOQ는 Harris(30)의 방법을 사용하였으며 그 결과는 Table 5와 같다. 15가지 HCAs 에 대하여 식품 중에서 LOD는 0.
성능/효과
- 가열조리에 따른 고등어에서의 HCAs의 함량은 Table 1에 나타내었다. 고등어를 가열 조리한 결과 muscle부위에서 Norharman과 Harman이 각각 926.6, 1,117.7 ng/g으로 가장 많이 검출되었다. Muscle 부위뿐만 아니라 muscle+skin 부위와 조림한 고등어에서도 Norharman과 Harman이 주로 검출되었다.
- 현재 알려진 약 15여종의 HCAs중 PhIP, MeIQ, MeIQx 등은 그룹2B로서 발암우려물질로 구분되어 있으며 IQ는 그룹 2A즉, 발암가능물질로 국제암연구소(IARC)에 의해 분류되어 있다. 가열 조리된 고등어, 삼치, 조기 모두 발암가능물질인 IQ는 형성되지 않았지만 고등어 muscle 부위와 조림 그리고 삼치, 조기의 모든 실험군에서 발암우려물질인 PhIP가 검출되었다. 또한, 고등어 muscle 부위와 조기 muscle+skin 부위에서 MeIQx가 각각 9.
- 가열 조리된 고등어, 삼치, 조기 모두 발암가능물질인 IQ는 형성되지 않았지만 고등어 muscle 부위와 조림 그리고 삼치, 조기의 모든 실험군에서 발암우려물질인 PhIP가 검출되었다. 또한, 고등어 muscle 부위와 조기 muscle+skin 부위에서 MeIQx가 각각 9.2, 37.5 ng/g 검출되었다.
- 부위별로 보면 고등어를 제외하고 삼치와 조기의 경우 muscle 부위보다 muscle+skin 부위에서 더 많은 HCAs가 검출되었다. 특히, Norharman과 Harman의 경우 그 양상이 뚜렷하였다.
- Table 4는 조개류를 프라이팬 표면 온도가 260℃에서 내부온도가 75-80℃가 되게끔 약 15분간 가열 조리한 결과이다. 대합, 바지락, 꼬막, 백합 모두 Norharman(2.7-196.4 ng/g)이 검출되었으며 Harman의 경우 대합(47.5 ng/g)과 꼬막(39.6 ng/g)에서 형성되었다.
- 농도별 반복측정에 대한 변이계수를 뜻하는 CV (coefficient of variation)값은 MeAαC(24.6%)와 Harman(16.7%)을 제외하고는 0.3-9.9%로 적절하였다.
- 1 ng/ mL이었다. 전처리 방법의 효율성을 확인하기 위해 회수율(recovery)을 측정하였는데 전체적으로 15.7-74.7% 범위였다. Abdulkarim 등(33)의 실험결과에서 보면 IQ, MeIQx, MeIQ, Norharman, Harman, PhIP 등의 회수율이 30.
- 이상의 결과를 종합해 보면 가열 조리된 어패류에서 가장 많이 검출되는 HCAs는 Norharman과 Harman이고 발암유발물질(그룹 2A)인 IQ는 검출되지 않았다. 부위별로 살펴보면 대체적으로 muscle만 있는 부위보다는 muscle+skin 부위에서 더 많은 HCAs가 검출되었다.
- 이상의 결과를 종합해 보면 가열 조리된 어패류에서 가장 많이 검출되는 HCAs는 Norharman과 Harman이고 발암유발물질(그룹 2A)인 IQ는 검출되지 않았다. 부위별로 살펴보면 대체적으로 muscle만 있는 부위보다는 muscle+skin 부위에서 더 많은 HCAs가 검출되었다. 그리고 간장을 이용한 조림방법보다는 직접적으로 열로 구이한 경우에 더 많은 HCAs가 검출되었다.
- 부위별로 살펴보면 대체적으로 muscle만 있는 부위보다는 muscle+skin 부위에서 더 많은 HCAs가 검출되었다. 그리고 간장을 이용한 조림방법보다는 직접적으로 열로 구이한 경우에 더 많은 HCAs가 검출되었다. 조개류(대합, 바지락, 꼬막, 백합)에서도 Norharman과 Harman이 주로 검출되었으나 가열 조리된 어류에서부터 검출된 HCAs 함량보다 적었다.
- 추출 및 정제는 고체상 추출방법을 사용하였고 정성, 정량을 위한 분석장비는 LC/MS를 사용하였다. 모니터링 결과 생선류에서는 고등어(2.2-1,1117.7 ng/g), 삼치(9.1-443.6 ng/g), 조기(17.5-179.5 ng/g)순으로 HCAs가 많이 검출되었으며 특히 고등어 muscle에서 많은 양(1,1117.7 ng/g, Harman)이 검출되었다. 조개류 중에서는 대합(12.
- Trp-P-2 등의 발암가능성이 있는 물질들이 검출되었다. 조리방법 측면에서 보면 간장을 이용한 조림방법보다는 직접적인 가열을 통한 구이방법이 많은 양의 HCAs를 형성시켰으며 구이 중에서도 muscle만 있는 부위에서의 검출함량보다는 muscle과 skin이 함께 있는 부위에서 검출함량이 더 많았다. 가열 조리한 어패류 분석방법에 대한 유효성을 확인해 본 결과 정량한계는 0.
- 조리방법 측면에서 보면 간장을 이용한 조림방법보다는 직접적인 가열을 통한 구이방법이 많은 양의 HCAs를 형성시켰으며 구이 중에서도 muscle만 있는 부위에서의 검출함량보다는 muscle과 skin이 함께 있는 부위에서 검출함량이 더 많았다. 가열 조리한 어패류 분석방법에 대한 유효성을 확인해 본 결과 정량한계는 0.8-23.9 ng/mL, 검출한계는 0.2-7.2 ng/mL이었으며 회수율은 15.7-74.7%이었다.
- Tryptophan의 열분해산물(tryptophan pyrolysate)로부터 생성되는 Trp-P-1, Trp-P-2의 경우 건어물 등의 탄 부분에서 많이 검출된다. 그러나 건조시킨 생선류 뿐만 아니라 고등어 muscle 구이에서 각각 15.5, 98.6 ng/g이 검출되었으며 가열 조리된 삼치에서 Trp-P2가 모두 검출되었고 조기의 경우 조림에서 Trp-P-2이 78.6 ng/g 검출되었다. MeIQx의 경우 creatine의 탈탄산반응에 의해 생성된 creatinine이 반응하여 생성되는 HCAs로서 주로 쇠고기 패티에서 많이 검출되지만 고등어 muscle 부위와 조기 muscle+skin 부위에서 각각 9.
- 15종의 HCAs 표준물질은 positive ion mode로 분석되었으며 30분 이내에 대체로 일관된 패턴 양상을 보이며 분석되었다. Fig.
후속연구
- 7-795 ng/g 정도의 검출량을 보였다. Norharman과 Harman은 국제암연구소(IARC)의 독성분류에서 발암가능물질로 구분되어 있지 않지만 다양한 식품군에서 높은 검출량과 검출빈도를 보이기 때문에 이 물질에 대한 지속적인 연구가 필요하겠다. 가열조리에 따른 조기에서의 HCAs함량은 Table 3에 나타내었다.
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