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문제 정의
- , 2011), 2000년 쌀의 중금속 허용 기준 설정을 시작으로 2011년 버섯류를 제외한 농산물에 대해 그룹 별로 중금속의 기준을 설정 관리하고 있다 (식약청 고시 제 2011-76호). 따라서 본 연구에서는 국내 기준이 설정되어있지 않은 버섯류 5품목에 대한 중금속 함량을 조사하고 연령별 일일 노출량을 산정하여 비소, 납, 카드뮴, 수은의 인체 위해성을 결정하고자 하였다.
제안 방법
- 균질화한 시료는 약 2~3 g을 고압 폴레테트라플로로에틸렌 용기에 옮긴 후, 62% 질산 7~8 mL, 과산화수소 2~3방울을 가하고 예비분해를 한 후, Mirowave digestion system (ETHOS, Milestone, Italy)을 이용하여 분해하였다. 증류수를 사용하여 25 mL로 정용하고 여과하여 시험 용액으로 하였으며, 비소, 카드뮴, 납은 ICP/MS (Agilent Technologies, 7500a)로 분석하였다.
- 농산물별 전체 인구집단의 노출량 추정은 monte-carlo simulation하에서 100,000번 simulation을 통하여 수행되었다. 노출량 평가는 1일 평균 섭취량과 극단섭취량, 연령별 섭취량을 고려하였으며 (Table 4), 연령별 섭취수준은 평균 식이섭취에 의한 노출 수준과 고섭취에 의한 노출수준으로 나누어 확인하였고 중금속의 1일 인체 노출량 산출결과는 Table 5와 같다.
- 노출 평가는 본 모니터링 결과를 사용하여 평가하였고, 버섯별 각 오염도를 Crystall Ball의 fitting 기능을 활용하여 확률분포형태를 결정하였으며, 대부분 확률분포가 log-normal distribution 형태에 적합한 것으로 나타났다. 농산물별 전체 인구집단의 노출량 추정은 monte-carlo simulation하에서 100,000번 simulation을 통하여 수행되었다. 노출량 평가는 1일 평균 섭취량과 극단섭취량, 연령별 섭취량을 고려하였으며 (Table 4), 연령별 섭취수준은 평균 식이섭취에 의한 노출 수준과 고섭취에 의한 노출수준으로 나누어 확인하였고 중금속의 1일 인체 노출량 산출결과는 Table 5와 같다.
- 대상 농산물의 평균일일노출량은 다음과 같은 식에 의하여 산출하였다. 버섯 섭취에 의한 인체위해 확률분포의 평균값, 5th percentile, 95th percentile 값을 나타내었고, 인체위해성 평가는 JECFA에서 제시한 PTWI (Provisional Tolerable Weekly Intake, 잠정 주간섭취허용량)의 1일 인체노출허용지수를 사용하여 노출수준의 위해정도를 확인하였다.
- 버섯류 5종의 중금속 함량의 분포모양(자료의 분산 및 대칭성 등)을 확인하고 이상점을 찾기 위해 상자그림 (Box Plot) 을 확인하였으며, 상자그림에서 상자의 아랫면과 윗면은 제 1 사분위수, 3사분위수를 나타내며 상자내의 수평선은 자료의 중앙값 (median)으로 나타내었다 (Fig. 1).
- 본 연구에서는 버섯류 5품목에 대한 중금속 (As, Cd, Pb, Hg)의 함량을 조사하고 확률론적 방법을 적용하여 버섯류의 위해성 평가를 수행하였다. 분석결과에 대한 유효성 검증을 위하여 표준인증물질을 분석한 결과 98.
- 비소 및 납의 PTWI는 2010년 철회되었으나 현재 별도의 PTWI가 없으므로 이전의 값 (As-350, Pb-25 ㎍/kg b.w./ week)으로 사용하였고, 카드뮴은 축적성이 높아 JECFA에서 2010년 PTMI (Provisional Tolerable Monthly Intake, 잠정월간섭취허용량)으로 설정하였으므로 25 ㎍/kg b.w./ monthly로 사용하였다. 위해도를 결정하기 위하여 위험지수 (Hazard Index) 방법을 사용하였고, 위해지수가 1.
- 1 (Colorado, Denver, USA)을 이용하여 확률분포를 고려하는 Monte-Carlo 방법을 적용하였다. 중금속과 같은 오염물질의 노출평가는 일반 인구 집단, 민감집단, 고섭취 집단에 대해 함께 검토 되어야 하므로 (Lee et al., 2008) 본 연구에서는 평균, 연령별, 고섭취 인구 집단에 따른 위해성 평가를 수행하였다. 버섯 중 비소, 납, 카드뮴, 수은 함량은 본 연구의 모니터링 자료를 이용하였고, 성별 및 연령별 버섯 섭취율은 “제4기 국민건강영양조사(2008)” 보고서를 활용하였으며, 체중 자료는 “제3기 국민건강영양조사(2007)” 및 “제4기 국민건강영양조사(2008)”의 자료를 근거로 하여 적용하였다.
- 균질화한 시료는 약 2~3 g을 고압 폴레테트라플로로에틸렌 용기에 옮긴 후, 62% 질산 7~8 mL, 과산화수소 2~3방울을 가하고 예비분해를 한 후, Mirowave digestion system (ETHOS, Milestone, Italy)을 이용하여 분해하였다. 증류수를 사용하여 25 mL로 정용하고 여과하여 시험 용액으로 하였으며, 비소, 카드뮴, 납은 ICP/MS (Agilent Technologies, 7500a)로 분석하였다. 수은 분석은 균질화한 버섯 시료 약 0.
대상 데이터
- 버섯 중 비소, 납, 카드뮴, 수은 함량은 본 연구의 모니터링 자료를 이용하였고, 성별 및 연령별 버섯 섭취율은 “제4기 국민건강영양조사(2008)” 보고서를 활용하였으며, 체중 자료는 “제3기 국민건강영양조사(2007)” 및 “제4기 국민건강영양조사(2008)”의 자료를 근거로 하여 적용하였다.
- 본 연구에서 사용한 시약은 모두 특급시약을 구입하여 사용하였고, 증류수는 18.2 ㏁ 수준으로 정제된 물을 사용하였다. 전처리에 사용한 62% Nitric acid (Dong Woo Fine Chem.
- 수집한 샘플은 일정량을 취해 균질화한 후 냉동 보관하여 실험재료로 사용하고, 조사 항목은 기준 설정 예정 항목인 카드뮴 및 납 이외에 비소 및 수은을 선정하였다. 채취된 농산물은 식품공전 중금속 시험법에 따라 가식부를 균질화하고 폴리에틸렌 용기에 담아 냉동 (-20℃ 이하) 보관하여 분석하였다.
- 2 ㏁ 수준으로 정제된 물을 사용하였다. 전처리에 사용한 62% Nitric acid (Dong Woo Fine Chem. Co. Ltd., Iksan, Korea)와 30% Hydrogen Peroxide (Dong Woo Fine Chem. Co. Ltd., Iksan, Korea)는 Electronic grade를 사용하였고, ICP/MS 분석을 위한 표준 용액은 10 mg/L (Multi-element solution, Merck)를 2~5% 질산에 희석하여 사용하였다. 비소, 납, 카드뮴의 유효성 검증을 위한 표준인증물질은 Rice Fluor IRMM-804 (European Commission)를 사용하였으며, 수은 분석을 위한 표준인증물질은 MESS-3 (National Research Council Canada)를 사용하였다.
- 조사 대상 버섯류는 국민건강영양조사 (KNHANES, 2008)자료 중 섭취량이 높은 버섯 5종을 선정하여 분석 대상으로 하였으며, 2011년 3월부터 10월까지 주산단지를 중심으로 전국에서 생산하는 버섯을 주재료로 하였다 (Table 1).
이론/모형
- , Iksan, Korea)는 Electronic grade를 사용하였고, ICP/MS 분석을 위한 표준 용액은 10 mg/L (Multi-element solution, Merck)를 2~5% 질산에 희석하여 사용하였다. 비소, 납, 카드뮴의 유효성 검증을 위한 표준인증물질은 Rice Fluor IRMM-804 (European Commission)를 사용하였으며, 수은 분석을 위한 표준인증물질은 MESS-3 (National Research Council Canada)를 사용하였다. 모든 초자는 10% 질산에 12시간 이상 침지 후, 증류수로 세척하여 사용하였다.
- 증류수를 사용하여 25 mL로 정용하고 여과하여 시험 용액으로 하였으며, 비소, 카드뮴, 납은 ICP/MS (Agilent Technologies, 7500a)로 분석하였다. 수은 분석은 균질화한 버섯 시료 약 0.1 g을 수은분석기 (Mercury analyzer, DMA 80, Milestone)에 주입하여 가열기화금아말감법으로 측정하였으며, 기기조건은 Table 2와 같다.
- / monthly로 사용하였다. 위해도를 결정하기 위하여 위험지수 (Hazard Index) 방법을 사용하였고, 위해지수가 1.0이 넘으면 유해영향발생이 우려되며, 1.0 이하이면 유해영향 발생이 우려되지 않는다고 판단하였다.
- 위해성 평가는 식품위생법 시행령 제4조 3항(2009) 및 Codex의 “식품안전성 위해평가역할에 관한 원칙”에 따라 수행하였으며 (CODEX 국제 식품규격위원회 규정집, 2008), 본연구에서는 중금속의 노출분포를 추정하기 위하여 통계적 기법 Crystall ball program ver. 11.1.1 (Colorado, Denver, USA)을 이용하여 확률분포를 고려하는 Monte-Carlo 방법을 적용하였다.
- 수집한 샘플은 일정량을 취해 균질화한 후 냉동 보관하여 실험재료로 사용하고, 조사 항목은 기준 설정 예정 항목인 카드뮴 및 납 이외에 비소 및 수은을 선정하였다. 채취된 농산물은 식품공전 중금속 시험법에 따라 가식부를 균질화하고 폴리에틸렌 용기에 담아 냉동 (-20℃ 이하) 보관하여 분석하였다.
성능/효과
- 그러나 본 연구에서는 버섯류의 위해성 평가 시 연령별, 고위험군의 섭취량을 감안하고 조사된 중금속을 모두 합산하여 위해지수를 분석한 결과 모두 1.0 이하로 안전함을 확인하였으며, 평균 일반 섭취집단에서도 조사된 중금속의 위해지수를 모두 합산한 결과 역시 1.0 이하로 모든 식품 중 중금속 노출량에 대한 버섯류의 기여도를 감안하면 식이를 통한 안전에는 문제가 없는 것으로 판단된다.
- 납은 양송이 0.029 mg/kg, 느타리 0.044 mg/kg, 팽이 0.030 mg/kg, 표고 0.054 mg/kg, 새송이 0.057 mg/kg으로 전체 평균 0.043±0.013 mg/kg으로 조사되었으며, EU기준(0.3 mg/kg) 대비 기준 초과 버섯류는 없었으며, 수은은 양송이 0.011 mg/kg, 느타리 0.003 mg/kg, 팽이 0.001 mg/kg, 표고 0.004 mg/kg, 새송이 0.001 mg/kg으로 전체 평균 0.004±0.004 mg/kg로 조사되었다.
- 노출 평가는 본 모니터링 결과를 사용하여 평가하였고, 버섯별 각 오염도를 Crystall Ball의 fitting 기능을 활용하여 확률분포형태를 결정하였으며, 대부분 확률분포가 log-normal distribution 형태에 적합한 것으로 나타났다. 농산물별 전체 인구집단의 노출량 추정은 monte-carlo simulation하에서 100,000번 simulation을 통하여 수행되었다.
- , 2004; Zaldivar, 1977; 식품의약품안전청 연구보고서, 2010). 따라서 연령별 중금속 위해도를 평가한 결과, 버섯류 5종 모두 전 연령층에서 평균값 및 극단 섭취값이 1.0을 초과하지 않았으며, 버섯 5종의 비소, 납, 카드뮴, 수은의 위해지수를 모두 합하여 산출한 결과 역시, 0.003 (평균섭취)~0.008 (극단섭취)로 모니터링 대상 버섯 5종에 대한 인체 위해 가능성은 없는 것으로 평가되었다 (Fig. 3).
- 버섯류 5종에 대한 1일 인체 노출량을 평가한 결과, 비소의 경우 평균 0.06×10-3 ~0.71×10-3 ㎍/kg b.w./day, 카드뮴은 평균 0.02×10-3 ~0.67×10-3 ㎍/kg b.w./day, 납은 평균 0.20×10-3 ~0.69×10-3 ㎍/kg b.w./day로 나타났으며, 수은은 0.05×10-4 ~0.08×10-3 ㎍/kg b.w./day로 제일 낮게 나타났다.
- 버섯류 중 중금속 노출 기여도가 높은 버섯은 표고>느타리>양송이 순이었으며, 버섯류 5종 모두 위해성 평가 결과 위해지수 1.0 이하로 위해성이 없는 것으로 평가되었다.
- 버섯의 분석결과에 대한 유효성 검증을 위하여 한국표준과학원에서 구입한 원소분석용 인증표준물질의 회수율은 비소, 100.10%, 카드뮴 98.03%, 납 104.06%를 얻었고, 매 분석시마다 시료에 10, 50 ㎍/kg을 첨가하여 회수율을 확인한 결과 86~118%의 회수율을 얻었다 (Table 3).
- 본 연구에서 버섯류의 위해지수 (HI) 산출은 섭취량에 따른 1일 유해물질 노출량을 산정하여 JECFA에서 제시한 인체 안전수준 함량을 고려한 후, 산출하였으며 (Fig. 2), 버섯류 모두 전 연령층에서 위해지수 1.0 이하로 안전함을 확인하였다. 일반 농산물의 경우, 0~6세 유아 시기의 평균적인 노출이 그 이상의 인구집단에 비해 상대적으로 높다는 보고가 있으며, 이는 어린 시기에 중금속이 노출될 경우 타 연령대에 비하여 단위 체중 당 섭취율이 높기 때문에 동일한 노출농도에서 일일 노출량이 증가하게 된다는 보고가 있다 (Tsuji et al.
- 본 연구에서는 버섯류 5품목에 대한 중금속 (As, Cd, Pb, Hg)의 함량을 조사하고 확률론적 방법을 적용하여 버섯류의 위해성 평가를 수행하였다. 분석결과에 대한 유효성 검증을 위하여 표준인증물질을 분석한 결과 98.03~104.06%의 회수율을 얻었다. 주산지역의 버섯류 5종을 각 품목당 30종씩 모니터링한 결과, 비소의 평균함량은 0.
- 0 이하로 위해성이 없는 것으로 평가되었다. 비소, 카드뮴, 납, 수은을 모두 합산하여 위해지수를 분석한 결과 일반인의 경우 0.003, 고섭취군인 경우 0.008로 인체 위해성이 없는 것으로 확인하였으며, 모든 식품 중 중금속 노출량에 대한 버섯류의 기여도를 감안하면 식이를 통한 안전에는 문제가 없는 것으로 판단된다.
- 연구 대상 버섯류 5종의 중금속 모니터링 결과 비소의 함량은 양송이 0.11 mg/kg, 느타리 0.018 mg/kg, 팽이 0.023 mg/kg, 표고 0.019 mg/kg, 새송이 0.007 mg/kg으로 전체 평균 0.035± 0.042 mg/kg으로 나타났으며, 양송이 버섯의 배지조성은 볏짚, 밀짚 등을 사용하여 재배를 하고 있으며, 느타리, 팽이, 새송이는 톱밥이나 면화를 주재료로 사용하고 있거나 표고버섯의 경우에는 목재 및 톱밥이 주재료이므로 양송이 버섯의 비소 함량이 높은 이유는 배지 조성에 의한 것으로 판단된다 (Ha et al., 1990; Demirba., 2000).
- 조사된 버섯류 5종에 대하여 PTWI (Pb), PTMI (Cd), PTDI (As, Hg)와 비교 평가한 결과 중금속 원소별 주간섭취량은 체중 당 비소 0.003%, 카드뮴 0.14%, 납 0.08%, 수은 0.04%로서 1% 미만의 낮은 수치를 나타내었으며, 극단섭취자에 적용하여 평가한 결과 역시 비소 0.008%, 카드뮴 0.37%, 납 0.25%, 수은 0.11%로 매우 낮게 산출되었다.
- 06%의 회수율을 얻었다. 주산지역의 버섯류 5종을 각 품목당 30종씩 모니터링한 결과, 비소의 평균함량은 0.035 mg/kg, 카드뮴은 0.017 mg/kg, 납은 0.043 mg/kg, 수은은 0.004 mg/kg으로 기준이 설정되어 있는 항목에 대해서는 EU 기준 (Cd 0.2 mg/kg, Pb 0.3 mg/kg) 대비 모두 기준 이하였다. 버섯류 중 중금속 노출 기여도가 높은 버섯은 표고>느타리>양송이 순이었으며, 버섯류 5종 모두 위해성 평가 결과 위해지수 1.
- 중금속의 노출 기여도를 확인하면 표고 버섯>느타리 버섯>양송이 버섯 순이었으며, 버섯류 5종 중 비소 노출의 기여도가 높은 버섯은 양송이>표고 버섯, 카드뮴은 표고>느타리 버섯, 납은 느타리>표고 버섯, 수은은 양송이>느타리 버섯 순으로 나타났으며, 다른 연구보고서와 버섯류 노출수준이 유사하게 평가되었다 (식품의약품안전청 연구보고서, 2010).
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