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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 곡류, 서류, 채소류, 과실류 등과 같은 농산물에 축적되어 있는 비소함량은 재배지역 환경의 비소오염 정도를 파악하는데 중요한 지표이므로 우리나라 국민이 많이 섭취하는 농산물 중 쌀, 옥수수 등 20개 품목 중 비소 함량을 확인하여 우리나라 국민의 식품별 섭취량을 고려한 비소 위해수준을 확인하고자 하였다.
- / week이었으나 2010년 삭제되었다. 현재 JECFA에서 PTWI 를 재설정하지 않은 상황이기에, 본 연구에서는 기존 PTWI 값을 사용하여 농산물 섭취로 인한 위해평가를 수행하였다.
가설 설정
- 농산물 20개 품목 329건에 대한 무기비소 함량을 조사결과, 모두 검출한계 미만이었기 때문에 무기비소 함량을 upper value인 LOD로 가정하여 무기비소 위해평가를 수행하였다. 농산물 그룹별 1일 무기비소 중간 노출량은 곡류를 제외하고 0.
- 농산물의 총 비소 함량에 따른 위해도 평가는 농산물에 존재하는 비소가 모두 무기비소라는 가정하에 진행하였다. 농산물을 곡류, 두류, 서류, 종실류, 채소류, 과실류로 구분하였을 때, 식품군별 1일 총 비소 중간 노출량은 각각 0.
제안 방법
- 위해성 평가 시, 농산물 중 비소 함량이 검출한계 이하일 경우 upper value인 LOD값을 적용하였으며 식품 섭취량 및 체중은 ‘2005년도 국민건강영양조사-영양조사부분-결과처리 및 통계분석 보고서’ (보건복지부 연구보고서, 2006) 자료를 활용하였다. Crystal Ball program (ver 11.1.1)을 이용 하여 식품섭취량, 95th percentile 극단섭취량, 체중 및 1일 인체노출량 등의 Monte-Carlo Simulation에 의한 노출분포를 추정하였다. 농산물별 섭취를 통한 비소노출량을 산출한 후, JECFA에서 설정한 주간 잠정 섭취허용량 (Provisional Tolerable weekly intake, PTWI) 대비 위해도를 평가하였다.
- 1×250 mm, 10 µm)을 이용하여 HPLC (LC Series 200, PerkinElmer, USA)로 비소 화학종을 분리하고 DRC mode에서 질량값 75를 ICP/MS (ELAN 6100 DRC II, PerkinElmer, USA)로 측정하였다. HPLC 이동상으로 1% MeOH 함유 ammonium bicarbonate (5 mM , pH 8.2) 와 1% MeOH 함유 ammonium nitrate+ammonium phosphate (1:1, 20 mM, pH 9.2)을 사용하였으며 농도구배 조건에서 분석하였다. 기기주입량은 100 µL이었다.
- 비소 화학종 분석을 위한 표준물질로 arsenobetaine (Fluka, switzerland), arsenocholine bromide (Wako, Japan), monosodium acid methane arsonate sesquihydrate (ChemService, USA), dimethylarsinic acid (StremChemicals, USA), arsenate (High-Purity Standards, USA)와 arsenic(III) oxide (Strem Chemicals, USA) 제품을 사용하였으며, 1000 mg/kg stock solution을 제조하여 매 분석 시 working solution을 만들어 사용하였다. HPLC에 사용된 이동상은 ammonium bicarbonate (Sigma, USA), ammonium phosphate(Sigma, USA)와 ammonium nitrate (Sigma, USA)이며, ammonia solution (Merck, Germany)를 사용하여 pH를 조절하였다. 비소화학종 추출을 위해 nitric acid (Dong Woo Fine Chem.
- 국내 유통되고 있는 농산물에 대한 비소 함량을 확인하여 국민의 식품별 섭취량을 고려한 비소 위해성을 평가하였다. 총 비소 함량은 microwave장치를 이용해 전처리한 후 ICP/MS로 측정하였으며, 농산물 중 유기 (AsC, AsB, MMA, DMA) 및 무기비소 (As(III), As(V)) 함량을 측정하기 위해 50% 메탄올을 이용한 액액추출법과 이온교환크로마토그래피를 활용한 HPLC-ICP/MS법을 사용하였다.
- 노출 및 위해평가를 위해 농산물별 섭취를 통한 비소 노출량을 산출한 후, JECFA에서 설정한 PTWI값 대비 위해도를 평가하였으며 비소의 PTWI는 무기비소로써 15 µg/kg b.w./week이다.
- 1)을 이용 하여 식품섭취량, 95th percentile 극단섭취량, 체중 및 1일 인체노출량 등의 Monte-Carlo Simulation에 의한 노출분포를 추정하였다. 농산물별 섭취를 통한 비소노출량을 산출한 후, JECFA에서 설정한 주간 잠정 섭취허용량 (Provisional Tolerable weekly intake, PTWI) 대비 위해도를 평가하였다. 비소의 PTWI는 무기비소로써 15 µg/kg b.
- 비소 표준용액은 1% HNO3용액으로 희석하여 0.1, 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 25 µg/kg이 되도록 제조하였으며, 비소 함량은 암모니아 가스를 이용한 DRC mode (Dynamic reaction gas cell)에서 질량값 75를 ICP/MS (ELAN 6100 DRC II, PerkinElmer, USA)로 측정하였다.
- 비소 화학종 표준용액은 1% HNO3 함유 25% MeOH 용액으로 희석하여 1, 5, 10, 25, 50, 100 µg/kg이 되도록 표준용액을 제조하였으며, 음이온교환컬럼인 Hamilton PRP X-100 (4.1×250 mm, 10 µm)을 이용하여 HPLC (LC Series 200, PerkinElmer, USA)로 비소 화학종을 분리하고 DRC mode에서 질량값 75를 ICP/MS (ELAN 6100 DRC II, PerkinElmer, USA)로 측정하였다.
- 시료 (1 g 또는 2 g)을 시험용기에 취한 후 추출용매 9 mL을 첨가하고 30 분간 초음파추출 하였다. 추출을 마친 후5 분간 3,300 G으로 원심분리하고 상층액을 취하였다.
- 회수율 실험을 위해 대상농산물 20개 품목을 곡류, 서류, 채소류, 과실류로 분류하고 분류군별 대표농산물을 선정하였다. 총비소 회수율 실험은 쌀, 감자, 부추, 오렌지를 선정하여 5 LOQ와 25 LOQ 수준에서 3반복 실시하였으며, 비소화학종 회수율 실험은 쌀, 감자, 파, 배추, 사과를 선정하여 10 LOQ와 25 LOQ 수준에서 3반복 실시하였다.
- 농산물별 총 비소 및 비소화학종의 검출한계 및 정량한계는 각각 signal/noise ratio가 3/1 및 10/1이 되는 농도로 설정하였으며 그 결과는 Table 1과 같다. 회수율 실험을 위해 대상농산물 20개 품목을 곡류, 서류, 채소류, 과실류로 분류하고 분류군별 대표농산물을 선정하였다. 총비소 회수율 실험은 쌀, 감자, 부추, 오렌지를 선정하여 5 LOQ와 25 LOQ 수준에서 3반복 실시하였으며, 비소화학종 회수율 실험은 쌀, 감자, 파, 배추, 사과를 선정하여 10 LOQ와 25 LOQ 수준에서 3반복 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용한 모든 시약은 특급시약을 구입하여 사용하였고, 증류수는 Milli-Q ultrapure water purification system (Millipore Co., Massachusetts, USA)에 의해 18.2 MΩ 수준으로 정제된 물을 사용하였다.
- 총 비소 정량을 위해 사용한 비소 표준원액 (Merck, Germany)은 1000 mg/kg농도를 희석하여 사용하였다. 비소 분석을 위한 시료 전처리에 사용한 nitric acid (Dong Woo Fine Chem. Co. Ltd., Iksan, Korea), 및 hydrogen peroxide (Dong Woo Fine Chem. Co. Ltd., Iksan, Korea)는 electronic grade를 구입하여 사용하였다.
- 비소 함량 실태조사를 위해 국내 유통 중인 농산물 20개 품목, 329건을 수거하였으며, 농산물 중 총 비소 함량은 0.001~0.718 mg/kg인 반면 무기 및 유기비소 함량은 모든 시료에서 검출한계 이하이었다. 노출 및 위해평가를 위해 농산물별 섭취를 통한 비소 노출량을 산출한 후, JECFA에서 설정한 PTWI값 대비 위해도를 평가하였으며 비소의 PTWI는 무기비소로써 15 µg/kg b.
- 2 MΩ 수준으로 정제된 물을 사용하였다. 비소 화학종 분석을 위한 표준물질로 arsenobetaine (Fluka, switzerland), arsenocholine bromide (Wako, Japan), monosodium acid methane arsonate sesquihydrate (ChemService, USA), dimethylarsinic acid (StremChemicals, USA), arsenate (High-Purity Standards, USA)와 arsenic(III) oxide (Strem Chemicals, USA) 제품을 사용하였으며, 1000 mg/kg stock solution을 제조하여 매 분석 시 working solution을 만들어 사용하였다. HPLC에 사용된 이동상은 ammonium bicarbonate (Sigma, USA), ammonium phosphate(Sigma, USA)와 ammonium nitrate (Sigma, USA)이며, ammonia solution (Merck, Germany)를 사용하여 pH를 조절하였다.
- HPLC에 사용된 이동상은 ammonium bicarbonate (Sigma, USA), ammonium phosphate(Sigma, USA)와 ammonium nitrate (Sigma, USA)이며, ammonia solution (Merck, Germany)를 사용하여 pH를 조절하였다. 비소화학종 추출을 위해 nitric acid (Dong Woo Fine Chem. Co. Ltd., Iksan) 및 HPLC급 methanol (Fisher, USA)을 사용하였다. 추출용액은 물 400 mL에 진한 HNO3 (순도, 70%) 14.
- 위해성 평가 시, 농산물 중 비소 함량이 검출한계 이하일 경우 upper value인 LOD값을 적용하였으며 식품 섭취량 및 체중은 ‘2005년도 국민건강영양조사-영양조사부분-결과처리 및 통계분석 보고서’ (보건복지부 연구보고서, 2006) 자료를 활용하였다.
- 조사대상 식품을 선정하기 위해 우리 국민이 섭취하는 대표식품을 살펴볼 수 있는 ‘2005년도 국민건강영양조사-영양 조사부분-결과처리 및 통계분석 보고서’ (보건복지부 연구보고서, 2006)을 참고하였으며 농산물을 곡류, 서류, 두류, 채소류, 과실류로 구분한 후, 분류별 다소비․ 다빈도 농산물 20개 품목을 선정하였다. 전국 주요 10개 지역을 선정하여 지역별 소재하고 있는 재래시장, 대형할인마트, 백화점, 유기농 농산물판매점 등에서 검체를 수거하였으며, 품목별 쌀 17건, 옥수수 12건, 대두 15건, 팥 15건, 참깨 14건, 감자 15건, 고구마 15건, 배추 15건, 시금치 17건, 파 15건, 부추 16건, 양파 24건, 무 15건, 당근 24건, 마늘 22건, 오이 15건, 고추 17건, 토마토 15건, 사과 16건, 오렌지 15건으로 총 329건을 수거한 후 일정량을 시료로 하였다.
- 조사대상 식품을 선정하기 위해 우리 국민이 섭취하는 대표식품을 살펴볼 수 있는 ‘2005년도 국민건강영양조사-영양 조사부분-결과처리 및 통계분석 보고서’ (보건복지부 연구보고서, 2006)을 참고하였으며 농산물을 곡류, 서류, 두류, 채소류, 과실류로 구분한 후, 분류별 다소비․ 다빈도 농산물 20개 품목을 선정하였다.
이론/모형
- 국내 유통되고 있는 농산물에 대한 비소 함량을 확인하여 국민의 식품별 섭취량을 고려한 비소 위해성을 평가하였다. 총 비소 함량은 microwave장치를 이용해 전처리한 후 ICP/MS로 측정하였으며, 농산물 중 유기 (AsC, AsB, MMA, DMA) 및 무기비소 (As(III), As(V)) 함량을 측정하기 위해 50% 메탄올을 이용한 액액추출법과 이온교환크로마토그래피를 활용한 HPLC-ICP/MS법을 사용하였다.
성능/효과
- 03 (채소류)%으로 위해수준이 매우 낮았다. 곡류 섭취로 인한 무기비소 중간 위해도는 1.9%이었으며, 전체 농산물 섭취로 인한 무기비소 중간 위해도는 2.5%로 낮게 산출되었 기에 우리나라 국민은 무기비소로부터 안전하다 판단된다.
- 과실류로써 오렌지와 사과의 총 비소 함량은 각각 0.049±0.027, 0.009±0.008 mg/kg으로 오렌지가 사과보다 약 4배 높은 함량을 보였지만, 모든 경우에서 0.1 mg/kg 미만으로 낮은 함량을 보였다 (Table 2, Fig. 3).
- /day이하로 낮은 수준이었다. 노출량에 따른 위해도는 곡류가 PTWI 대비 중간 위해도 28.2%로 가장 높았으며 나머지 식품군의 위해도는 PTWI 대비 2% 이내였다. 조사된 전체 20개 농산물 섭취로 인한 총 비소 PTWI 대비 위해도는 33.
- 농산물의 유기, 무기비소 함량을 분석한 결과, 본 연구의 조사대상인 20개 품목, 329개 농산물의 무기비소 함량은 모두 검출한계 이하이었으며 무기비소 As(III), As(V)의 검출한계는 0.0024~0.012 mg/kg이었다. 농산물에서 유기비소 4종 또한 검출되지 않았다.
- 9%에 해당하였다. 따라서, 국내 유통되는 농산물 섭취를 통한 비소의 노출량은 JECFA의 안전권고치보다 낮았으며, 우리나라 국민은 농산물에 존재하는 비소의 위해성으로부터 안전한 것으로 사료된다.
- 2와 같다. 분석법의 회수율 실험결과, 일부 유기비소 회수율을 제외하고 시료 종류와 처리수준에 따라 큰 차이가 없이 전체적으로 80~120%의 회수율을 보였고 시료간 분석오차 또한 10% 이내로 우수한 재현성을 나타내었다.
- 서류인 감자, 고구마에서는 각각 0.019±0.007, 0.039±0.008 mg/kg의 총 비소 함량을 보였으며, 고구마가 감자보다 2배 가량 높았다.
- 2%로 가장 높았으며 나머지 식품군의 위해도는 PTWI 대비 2% 이내였다. 조사된 전체 20개 농산물 섭취로 인한 총 비소 PTWI 대비 위해도는 33.3%로써, 곡류가 기여도 85%이었다. 곡류의 노출 위해도가 상대적으로 높게 산출된 이유는 곡류 중 쌀의 섭취량이 타 식품에 비해 월등히 높았기 때문이며, 이로 인해 총 비소 함량이 타 식품에 비해 높지 않아도 1일 비소 노출량 및 위해도가 높게 산출되었다.
- 채소류의 총 비소 함량은 배추 0.033±0.025 mg/kg, 시금치 0.057±0.023 mg/kg, 파 0.042±0.018 mg/kg, 부추 0.031±0.010 mg/kg, 무 0.021±0.003 mg/kg, 양파 0.016±0.004 mg/kg, 당근 0.024±0.005 mg/kg, 마늘 0.015±0.004 mg/kg, 오이 0.018±0.002 mg/kg, 고추 0.017±0.005 mg/kg, 토마토 0.012±0.006 mg/kg으로 모든 경우에서 0.1 mg/kg 미만의 함량을 보였다.
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