국내 식품의 수은 함량 실태를 검토하여 우리나라 국민의 중금속 노출수준에 따른 안전성을 평가하고자 하였다. 우리나라 국민 전체의 중금속 노출수준을 파악하기 위하여 Monte-Carlo simulation에 기반을 둔 확률론적(probabilistic) 위해평가를 실시하였다. 노출평가를 통해 추정된 인구집단의 식이를 통한 중금속 노출량으로부터 JECFA에서 제시한 PTWI 대비 위해도(%)를 산출하여 노출수준의 위해정도를 확인하였다. 본 연구에서 중금속 안전성 평가를 위한 대상 식품 선정은 식품의약품안전청에서 2000년대에 수행한 중금속 관련 연구과제 중 중금속 함량 원시자료가 확보된 178 식품 품목, 17,965건에 대하여 실시하였다. 식품섭취량 및 체중은 질병관리본부에서 발간한 '국민건강영양조사 4기 2차년도(2008년)' 자료를 활용하였다. 수은 함량은 농산물이 0.115(과실류)-45.448(버섯류) ${\mu}g/kg$이었고 육류는 3.723 ${\mu}g/kg$, 수산물은 9.344(극피 척색류)-194.914(어류) ${\mu}g/kg$, 가공식품에는 0.680(주류)-4.412(가공식품) ${\mu}g/kg$이었다. 식품을 통한 수은 섭취량은 4.29 ${\mu}g/kg$으로 PTWI 대비 13.6% 수준이었으며, 극단(P95) 섭취량은 12.48 ${\mu}g/day$로 PTWI 대비 39.7% 수준이었다. 따라서, 우리나라 국민의 식이를 통한 수은 노출은 위해우려가 낮은 수준이었으며 이는 제외국과 유사하거나 낮은 수준이었다.
국내 식품의 수은 함량 실태를 검토하여 우리나라 국민의 중금속 노출수준에 따른 안전성을 평가하고자 하였다. 우리나라 국민 전체의 중금속 노출수준을 파악하기 위하여 Monte-Carlo simulation에 기반을 둔 확률론적(probabilistic) 위해평가를 실시하였다. 노출평가를 통해 추정된 인구집단의 식이를 통한 중금속 노출량으로부터 JECFA에서 제시한 PTWI 대비 위해도(%)를 산출하여 노출수준의 위해정도를 확인하였다. 본 연구에서 중금속 안전성 평가를 위한 대상 식품 선정은 식품의약품안전청에서 2000년대에 수행한 중금속 관련 연구과제 중 중금속 함량 원시자료가 확보된 178 식품 품목, 17,965건에 대하여 실시하였다. 식품섭취량 및 체중은 질병관리본부에서 발간한 '국민건강영양조사 4기 2차년도(2008년)' 자료를 활용하였다. 수은 함량은 농산물이 0.115(과실류)-45.448(버섯류) ${\mu}g/kg$이었고 육류는 3.723 ${\mu}g/kg$, 수산물은 9.344(극피 척색류)-194.914(어류) ${\mu}g/kg$, 가공식품에는 0.680(주류)-4.412(가공식품) ${\mu}g/kg$이었다. 식품을 통한 수은 섭취량은 4.29 ${\mu}g/kg$으로 PTWI 대비 13.6% 수준이었으며, 극단(P95) 섭취량은 12.48 ${\mu}g/day$로 PTWI 대비 39.7% 수준이었다. 따라서, 우리나라 국민의 식이를 통한 수은 노출은 위해우려가 낮은 수준이었으며 이는 제외국과 유사하거나 낮은 수준이었다.
The present study was conducted to assess the dietary exposure to mercury and the associated risks for Koreans resulting from their food intake. The probabilistic approach in the Monte Carlo simulation was used to estimate dietary exposures. Based on several reports regarding heavy metals published ...
The present study was conducted to assess the dietary exposure to mercury and the associated risks for Koreans resulting from their food intake. The probabilistic approach in the Monte Carlo simulation was used to estimate dietary exposures. Based on several reports regarding heavy metals published by KFDA in the 2000s, 178 types of representative foods were selected and data were collected on the occurrence of mercury. The contents of mercury in foods ranged: agricultural products 0.1 (fruits)-45.4 ${\mu}g/kg$ (mushrooms), 3.7 ${\mu}g/kg$ (meat), and 9.3 (Echinodermata, chordata)-194.9 ${\mu}g/kg$ (fish). Others categories investigated were alcoholic beverages (0.7 ${\mu}g/kg$) and processed food (4.4 ${\mu}g/kg$). The mean and 95th percentile for exposure to dietary mercury were 4.29 and 12.48 ${\mu}g/day$, corresponding to 13.6% and 39.7% of PTWI (Provisional Tolerable Weekly Intake), respectively. Therefore, overall level of mercury exposure for Koreans through food intake is below levels recommended by JECFA, indicating the least possibility of risk, and is less than or similar to levels reported in other countries.
The present study was conducted to assess the dietary exposure to mercury and the associated risks for Koreans resulting from their food intake. The probabilistic approach in the Monte Carlo simulation was used to estimate dietary exposures. Based on several reports regarding heavy metals published by KFDA in the 2000s, 178 types of representative foods were selected and data were collected on the occurrence of mercury. The contents of mercury in foods ranged: agricultural products 0.1 (fruits)-45.4 ${\mu}g/kg$ (mushrooms), 3.7 ${\mu}g/kg$ (meat), and 9.3 (Echinodermata, chordata)-194.9 ${\mu}g/kg$ (fish). Others categories investigated were alcoholic beverages (0.7 ${\mu}g/kg$) and processed food (4.4 ${\mu}g/kg$). The mean and 95th percentile for exposure to dietary mercury were 4.29 and 12.48 ${\mu}g/day$, corresponding to 13.6% and 39.7% of PTWI (Provisional Tolerable Weekly Intake), respectively. Therefore, overall level of mercury exposure for Koreans through food intake is below levels recommended by JECFA, indicating the least possibility of risk, and is less than or similar to levels reported in other countries.
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문제 정의
국내 식품의 수은 함량 실태를 검토하여 우리나라 국민의 중금속 노출수준에 따른 안전성을 평가하고자 하였다. 우리나라 국민 전체의 중금속 노출수준을 파악하기 위하여 Monte-Carlo simulation에 기반을 둔 확률론적(probabilistic) 위해평가를 실시하였다.
식품의약품안전청에서는 중금속과 관련한 연구사업을 지속적으로 수행하여 왔으나 연구사업이 시기에 따라 단편적으로 이루어져 식품 전반에 걸친 종합적 안전평가가 이루어질 수 없었다. 따라서, 현재의 식품 중 중금속 관리체계를 한 단계 높이기 위한 방안으로 식품의약품안전청에서 수행해온 각 과제 간 연계성을 높인 종합적이고 일관성 있는 식품 중 중금속 위해평가를 수행함으로써 우리나라 국민의 중금속 노출에 따른 현 위해가능여부를 진단함으로써 향후 추진되어야 할 안전관리 정책 및 사업방안을 도출을 위한 기초자료로 활용코자 하였다.
제안 방법
178개 품목의 17,965건에 대해 수은 함량 모니터링을 실시하였다(Table 3). 곡류의 평균 수은 함량은 2.
Probabilistic 노출평가를 통해 추정된 전체 인구집단의 식이를 통한 중금속 노출량으로부터 JECFA에서 제시한 PTWI 대비 위 해도(%)를 산출하여 노출수준의 위해정도를 확인하였다.
그 후 여러차례 총수은의 PTWI를 재평가해 왔으며 2010년 JECFA회의에서 4 µg/kg b.w./week로 재설정하였다(7).
우리나라 국민 전체의 중금속 노출수준을 파악하기 위하여 Monte-Carlo simulation에 기반을 둔 확률론적(probabilistic) 위해평가를 실시하였다. 노출평가를 통해 추정된 인구집단의 식이를 통한 중금속 노출량으로부터 JECFA에서 제시한 PTWI 대비 위해도(%)를 산출하여 노출수준의 위해정도를 확인하였다. 본 연구에서 중금속 안전성 평가를 위한 대상 식품 선정은 식품의약품안전청에서 2000년대에 수행한 중금속 관련 연구과제 중 중금속 함량 원시자료가 확보된 178 식품 품목, 17,965건에 대하여 실시하였다.
본 연구에서 활용한 data는 연구사업별, 시료종류별로 희석배수, 분석기기가 상이하였으며 그 결과 검출한계 또는 정량한계의 편차가 매우 컸다. 따라서, 검출한계가 ppq 수준으로 매우 낮고 불검출 비율이 낮음으로 인해 불검출 결과를 0으로 처리하는 경우와 검출한계의 1/2 수준으로 처리하는 경우 간의 결과 차가 미비하므로 중금속 노출평가를 위해서 중금속 함량 결과 중 검출한계 또는 정량한계 미만의 결과는 0(zero)로 일괄처리하였다.
본 위해평가는 식품위생법 시행령 제4조 3항(대통령령 제21847호, 2009.11.26 개정; 10) 및 Codex의 “식품안전성 위해평가역할에 관한 원칙(Statement of Principle Relating to the Role of Food Safety Risk Assessment)”(11)에 따라 위험성확인, 위험성결정, 노출평가, 위해도결정의 과정으로 구체화하여 수행하였다.
우리나라 국민 전체의 중금속 노출수준을 파악하기 위하여 Monte-Carlo simulation에 기반을 둔 확률론적(probabilistic) 위해평가를 실시하였다(Fig. 1). 이를 위해 Crystal Ball program(ver 11.
우리나라 국민 전체의 중금속 노출수준을 파악하기 위하여 Monte-Carlo simulation에 기반을 둔 확률론적(probabilistic) 위해평가를 실시하였다(Fig. 1).
, ORACLE, Redwood Shores, CA, USA)을 사용하였고 simulation 횟수는 100,000번이었다. 위해평가에 사용된 식품의 중금속 함량은 확률론적 위해평가를 위해 중금속 함량 raw 데이터를 기반으로 만든 beta 분포 추정값을 사용하였다. beta 분포는 모수적 밀도함수(density function) 중의 하나로써 베타밀도함수는 다음과 같다.
1). 이를 위해 Crystal Ball program(ver 11.1., ORACLE, Redwood Shores, CA, USA)을 사용하였고 simulation 횟수는 100,000번이었다. 위해평가에 사용된 식품의 중금속 함량은 확률론적 위해평가를 위해 중금속 함량 raw 데이터를 기반으로 만든 beta 분포 추정값을 사용하였다.
따라서 식품섭취조사 연구방법은 여러 국가간 조화가 필요하며, 조사방법이 동일하여야 오염물질 노출정도 비교평가가 가능하다(5). 특정물질의 급성(단기간) 노출평가는 24시간의 노출정도를 고려하며, 만성(장기간) 노출평가는 한평생 기간에 걸친 1일 평균 노출정도를 살펴본다. 식품을 통한 중금속의 위험성은 급성독성이기 보다는 장기간에 걸친 만성독성이기 때문에 한 평생 기간에 걸친 1일 평균 노출정도를 평가하여야 하며, 식품섭취량 또한 장기간에 걸친 식품섭취량 결과를 사용하여야 한다.
대상 데이터
본 연구에서 중금속 안전성 재평가를 위한 대상 식품 선정은 식품의약품안전청에서 2000년대에 수행한 중금속 관련 연구과제중 중금속 함량 원시자료가 확보된 178 식품 품목, 17,965건에 대하여 실시하였다. 178 식품품목은 Table 1과 같다.
본 연구에서 중금속 안전성 재평가를 위한 대상 식품 선정은 식품의약품안전청에서 2000년대에 수행한 중금속 관련 연구과제중 중금속 함량 원시자료가 확보된 178 식품 품목, 17,965건에 대하여 실시하였다. 178 식품품목은 Table 1과 같다.
식품 섭취량 및 체중은 질병관리본부에서 발간한 ‘국민건강영양조사 4기 2차년도(2008년)’ 자료를 활용하였다(9).
식품 섭취량 및 체중은 질병관리본부에서 발간한 ‘국민건강영양조사 4기 2차년도(2008년)’ 자료를 활용하였다.
데이터처리
식품 섭취량 및 체중은 질병관리본부에서 발간한 ‘국민건강영양조사 4기 2차년도(2008년)’ 자료를 활용하였다(9). 원시자료로부터 식품 섭취량을 얻기 위해 통계프로그램인 SAS(ver 9.1.3 Service pack 4, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 사용하였다.
이론/모형
이에 반해, beta 분포는 물리적으로 일관성을 보여주며, data를 수용할 만큼 유동적이기에 data가 충분하거나 그렇지 않거나 존재 하는 data를 확률분포에 가장 잘 반영할 수 있으며 data가 충분 하면 lognormal과 같은 분포를 보여준다(12). 중금속 노출량 추정은 Crystal Ball program을 사용한 Monte-Carlo simulation 하에 수행되었다.
성능/효과
과실류의 평균 수은 함량은 0.1 µg/kg으로, 딸기의 평균 수은 함량은 0.5 µg/kg으로 다른 과실류에 비해 상대적으로 높았다.
7% 수준이었다(Table 4). 따라서, 우리나라 국민의 식품을 통한 수은 섭취수준은 위해우려가 낮은 안전한 수준이었다. 식품별 수은 노출 기여율을 살펴보면, 어패류가 전체 수은 섭취량의 66.
식품을 통한 중금속의 위험성은 급성독성이기 보다는 장기간에 걸친 만성독성이기 때문에 한 평생 기간에 걸친 1일 평균 노출정도를 평가하여야 하며, 식품섭취량 또한 장기간에 걸친 식품섭취량 결과를 사용하여야 한다. 본 연구에서 평가대상 식품의 노출/위해평가를 위한 사용한 식품섭취량은 166개 품목의 799.8 g/day로 국민건강영양조사에서 조사된 전체 620개 식품 섭취량(1,208.8 g/day)의 66.2%이 었다(Table 2). 평가대상에서 제외된 식품 중 섭취량이 높은 식품으로는 우유, 달걀, 수박, 콩나물, 쇠고기(족, 사골국물), 콜라, 가래떡/백설기, 애호박, 과일음료, 라면, 두유, 된장, 액상요구르트, 호상요구르트, 사이다, 간장 등이었으며, 이들 식품섭취량을 평가 대상 식품 섭취량과 합할 경우, 전체 식품섭취량의 81.
중금속 노출평가를 위해서는 일련의 검사결과 중에 불검출이라 표현된 정성결과를 평균, 중간, 95th percentile 값처럼 숫자로 표현이 가능한 정량결과와 결합시켜야만 한다. 본 연구에서 활용한 data는 연구사업별, 시료종류별로 희석배수, 분석기기가 상이하였으며 그 결과 검출한계 또는 정량한계의 편차가 매우 컸다. 따라서, 검출한계가 ppq 수준으로 매우 낮고 불검출 비율이 낮음으로 인해 불검출 결과를 0으로 처리하는 경우와 검출한계의 1/2 수준으로 처리하는 경우 간의 결과 차가 미비하므로 중금속 노출평가를 위해서 중금속 함량 결과 중 검출한계 또는 정량한계 미만의 결과는 0(zero)로 일괄처리하였다.
석이버섯, 동충하초, 아가리쿠스에서 100 µg/kg을 넘는 높은 수은 함량을 보였고그 다음으로 송이버섯, 상황버섯, 영지버섯에서도 상대적으로 많은 수은이 검출되었다.
어패류는 수은 함량 및 섭취량이 다른 식품에 비해 높았기에 가장 높은 수은 섭취 기여율을 보였으며 곡류는 우리나라 국민이 가장 많이 섭취하는 쌀의 섭취량이 반영되었기에 수은 함량은 낮더라도 수은 섭취 기여율이 높게 나왔다. 쌀을 통한 수은 섭취수준은 곡류 전체의 97.4%로 대부분을 차지하였으며, 어류 중 수은 섭취기여율이 가장 높은 품목은 새치, 다랑어, 장어, 참치통조림으로 각각 25.0, 24.7, 6.6, 4.6%이었다. 새치, 다랑어는 수은함량이 높았기 때문이고 장어와 참치통조림은 섭취량이 높았기 때문이었다.
2). 어패류는 수은 함량 및 섭취량이 다른 식품에 비해 높았기에 가장 높은 수은 섭취 기여율을 보였으며 곡류는 우리나라 국민이 가장 많이 섭취하는 쌀의 섭취량이 반영되었기에 수은 함량은 낮더라도 수은 섭취 기여율이 높게 나왔다. 쌀을 통한 수은 섭취수준은 곡류 전체의 97.
유지식물류의 평균 수은 함량은 3.4 µg/kg으로, 참깨에서 상대적으로 높게 검출되었다.
채소류의 평균 수은 함량은 0.7 µg/kg이었고, 시금치의 평균 수은 함량은 1.8 µg/ kg으로 다른 채소류에 비해 높았다.
2%이 었다(Table 2). 평가대상에서 제외된 식품 중 섭취량이 높은 식품으로는 우유, 달걀, 수박, 콩나물, 쇠고기(족, 사골국물), 콜라, 가래떡/백설기, 애호박, 과일음료, 라면, 두유, 된장, 액상요구르트, 호상요구르트, 사이다, 간장 등이었으며, 이들 식품섭취량을 평가 대상 식품 섭취량과 합할 경우, 전체 식품섭취량의 81.0%이었다. 한편, 2009년 총 식이조사(TDS) 자료에서 위 식품들의 수은 검사결과가 불검출(0.
해조류의 평균 수은 함량은 12.7 µg/kg이었으며, 종류별 함량의 큰 차이는 보이지 않았지만 다시마에서 다소 높게 검출되었다.
후속연구
이러한 과정을 MonteCarlo simulation이라고 하며 이렇게 얻어진 결과는 단순한 deterministic 노출평가 결과보다 실제 노출가능성을 반영한다 할 수 있다. 광범위한 모델 시나리오에 적용되고 있는 Monte-Carlo simulation이 적절하고 충분히 많은 데이터에 기반하여 이루어진다면 simulation 결과가 실제 상황을 반영할 것이다. 그러나, Monte-Carlo simulation은 분포의 극단값(upper, lower)에서 부정확할 수 있으며, 비모수 분포가 아닌 모수 분포를 사용하였다면 정확할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
오염물질 주로 어디에 존재하는가?
문명의 발달과 더불어 산업화에 따른 환경오염 문제는 늘 주요한 화두로 대두되고 있다. 오염물질들은 토양, 공기, 물고기, 곡식, 동물 등 자연계에 다양하게 존재하고 있으며 이러한 오염물질 중 특히 중금속에 의한 오염은 농작물 및 해양생물들에 축적 되고 이를 섭취하는 인간과 가축에서도 잔류, 축적되어 금속을 포함하는 여러 효소의 활성을 저해시키고 뼈, 신장, 간에 만성독성 증상을 유발하며, 동물 성장을 저해하는 등 여러 유해영향을 주기 때문에 환경오염물질 중 가장 문제시 되고 있다.
lognormal 분포가 중금속 함량 자료에 대해 이론적으로 일관성있는 모델이 아닌 이유는?
그러나, lognormal 분포는 중금속 함량 data에 대해 이론적으로 일관성 있는 모델이 아니다. 물리적으로 불가능한 data의 한정된 확률만을 보여주기 때문이다. 중금속 함량 data가 충분히 많이 있다면 lognormal 분포형태를 갖지만 그렇지 못하면 분포의 왜곡이 생길 수 있다.
중금속은 인체에 어떤 영향을 주는가?
문명의 발달과 더불어 산업화에 따른 환경오염 문제는 늘 주요한 화두로 대두되고 있다. 오염물질들은 토양, 공기, 물고기, 곡식, 동물 등 자연계에 다양하게 존재하고 있으며 이러한 오염물질 중 특히 중금속에 의한 오염은 농작물 및 해양생물들에 축적 되고 이를 섭취하는 인간과 가축에서도 잔류, 축적되어 금속을 포함하는 여러 효소의 활성을 저해시키고 뼈, 신장, 간에 만성독성 증상을 유발하며, 동물 성장을 저해하는 등 여러 유해영향을 주기 때문에 환경오염물질 중 가장 문제시 되고 있다.
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