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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 국제적으로 조사처리 선원으로 다양하게 사용하고 있는 선종(감마선, 전자선 및 X선)별 조사처리 식품에 물리적 확인시험법인 광자극발광법(photostimulated luminescence, PSL)과 열발광법(thermoluminescence, TL)을 적용하여 국내 조사처리 허용품목의 적용가능성을 비교·분석하였으며 향후 조사식품 확인시험법 확립에 기여하고자 하였다.
가설 설정
- 1)TL ratio means integrated area of TL1/TL2 at the range of 150 to 250℃.
제안 방법
- , Daejeon, Korea) 전자선 조사장치를 이용하여 설정한 선량에 따라 조사하였다. X선 조사는 전자선과 같은 조사시설에서 X선 컨버터를 부착하여 허용 기준 선량으로 조사하였다. 흡수선량 확인은 Cellulose triacetate dosimeter system (FTR-125, Fujifilm Co.
- 국내 조사처리 허용품목을 대상으로 다소비, 다빈도, 다수입 품목 12종(감자, 양파, 마늘, 건호박, 목이버섯, 검은콩, 청국장가루, 미역, 고춧가루, 라면수프, 옥수수차, 분말 녹차)을 선정하여 조사처리 선원에 따른 물리적 확인시험법(PSL 및 TL)을 적용하여 조사처리 여부를 확인하였다. PSL 적용 결과 모든 비조사 시료에서는 700 count/60초(T1) 이하의 값을 나타내어 음성 또는 비조사 판정이 가능하였다.
- 이처럼 PSL에 관한 연구들은 각각 상이한 결과를 나타내는데 사용된 시료 및 분석 조건의 환경적인 영향이 크게 작용하기 때문이라 생각된다. 따라서 본 연구결과에서도 조사선원에 따른 차이 없이 광자극발광법을 이용하여 조사여부 screening이 가능함을 확인할 수 있었으며 식품별, 조사처리 선원에 따른 더 정확한 분석을 위해 TL 분석을 수행하였다.
- 측정결과의 판정은 측정값(T)이 T1 (700 count/60초) 미만이면 음성검체(negative, 조사되지 않은 검체), T2 (5,000 count/60초) 초과이면 양성검체(positive, 조사된 검체), T1-T2의 값을 나타내면 중간검체(intermediate, 조사여부를 판단할 수 없는 검체)로 판별하였다. 모든 시험은 시료 당 3개의 검체를 조제하여 차광조건에서 반복 측정하였다.
- 시료는 빛에 대한 노출을 최대한으로 줄인 조건하에서 세절한 후 페트리 접시(50×15 mm, Green Cross Medical, Inc., Yongin, Korea)에 바닥이 보이지 않을 정도로 고르게 펼쳐 담은 후 Scottish Universities Reactor and Research Center (SURRC) PSL irradiated food screening system (SURRC, Glasgow, UK)으로 60초 동안 방출되는 광자를 측정하였다.
- 열발광법(TL)의 측정 시 시료의 적당량을 증류수와 함께 넣고 표면에 붙은 광물질이 분리되도록 5분간 초음파(Power sonic 520, Hwashin, Seoul, Korea) 처리한 후 나일론 여과포(105 cm×250 cm, 125 μm)를 이용해 여과하고 광물질을 침전시킨 다음 광물질을 분리하였다.
- , Ottawa, Canada)을 이용하여 선량에 따라 조사하였다. 전자선 조사는 ELV4-electron accelerator (Energy 10MeV, beam power 40, EB Tech Co., Daejeon, Korea) 전자선 조사장치를 이용하여 설정한 선량에 따라 조사하였다. X선 조사는 전자선과 같은 조사시설에서 X선 컨버터를 부착하여 허용 기준 선량으로 조사하였다.
- , Kyoto, Japan) 2 mL을 혼합하여 10분간 중화시켰다. 중화한 광물질에 아세톤(J.T. Baker, Center Valley, PA, USA)으로 2-3회 세척한 후 건조 된 광물질 약 0.1-5.0 mg을 TL 측정용 디스크에 옮겨 담고 실리콘스프레이(Electrolube, Ashyby Park, UK)를 사용하여 고정시켜 50℃ 건조기에서 16시간 이상 예열한 다음 TLD system (Harshaw TLD3500, Thermo Scientific, Cleveland, OH, USA)을 이용하여 고순도 질소가스(99.999%) 기류 하에서 측정하였다. 측정 조건은 초기온도 50℃에서 5초간 예열한 후 5℃/s의 속도로 350℃까지 가온하였다.
- 측정 조건은 초기온도 50℃에서 5초간 예열한 후 5℃/s의 속도로 350℃까지 가온하였다. 측정된 시료의 발광 곡선에서 최대발광피크가 나타나는 온도 범위와 발광 강도, 그리고 재조사 방법에 의하여 TL ratio(TL1/TL2)를 산출하였다(6).
- X선 조사는 전자선과 같은 조사시설에서 X선 컨버터를 부착하여 허용 기준 선량으로 조사하였다. 흡수선량 확인은 Cellulose triacetate dosimeter system (FTR-125, Fujifilm Co., Tokyo, Japan)을 이용하였으며 총 흡수선량의 오차는 목표 선량의 5% 이내였다.
대상 데이터
- 각 시료의 감마선 조사(γ-ray)는 한국원자력연구원 첨단방사선연구소에서 60Co 감마선 조사 시설(AECL, IR-79, MDS Nordion International Co. Ltd., Ottawa, Canada)을 이용하여 선량에 따라 조사하였다.
- 본 연구에 사용된 시료는 감자, 양파, 마늘, 건호박, 목이버섯, 검은콩(서리태), 청국장가루, 미역, 고춧가루, 라면수프, 옥수수차, 분말 녹차로 국내 대형마트(Cheongju, Korea)에서 구입하여 시료로 사용하였다.
데이터처리
- 이상의 실험에서 광자극발광 분석은 3회 반복 실시하였으며 얻어진 결과들은 SPSS Statistics Network Version 14.0 (Statistical Package for Social Science. SPSS Inc., Chicago IL, USA)을 이용하여 일원배치 분산분석으로 분석하였다.
이론/모형
- 광자극발광 분석은 현행 식품공전에 준하여 실시하였다. 시료는 빛에 대한 노출을 최대한으로 줄인 조건하에서 세절한 후 페트리 접시(50×15 mm, Green Cross Medical, Inc.
성능/효과
- 12 품목별(감자, 양파, 마늘, 건호박, 목이버섯, 검은 콩, 청국장가루, 미역, 고춧가루, 라면수프, 옥수수차, 분말 녹차) 선종에 따른 조사처리 판정의 차이는 보이지 않았으나, 청국장 분말은 γ>E>X, 고춧가루와 분말 녹차는 γ>X>E, 미역, 목이버섯, 마늘은 E>γ>X, 양파, 감자, 검은콩는 E>X>γ, 라면수프와 옥수수차는 X>E>γ, 건호박은 X>γ>E의 순서로 TL 강도 차이를 나타내었다.
- 국내 조사처리 허용품목을 대상으로 다소비, 다빈도, 다수입 품목 12종(감자, 양파, 마늘, 건호박, 목이버섯, 검은콩, 청국장가루, 미역, 고춧가루, 라면수프, 옥수수차, 분말 녹차)을 선정하여 조사처리 선원에 따른 물리적 확인시험법(PSL 및 TL)을 적용하여 조사처리 여부를 확인하였다. PSL 적용 결과 모든 비조사 시료에서는 700 count/60초(T1) 이하의 값을 나타내어 음성 또는 비조사 판정이 가능하였다. 감마선, 전자선과 X선을 처리한 시료에서는 879-2,414 (intermediate)와 19,951-65,919,035 (positive) 범위로 수치가 확인되었으며 조사 선원에 따른 수치차이는 보이지 않았다.
- 감마선, 전자선과 X선을 처리한 시료에서는 879-2,414 (intermediate)와 19,951-65,919,035 (positive) 범위로 수치가 확인되었으며 조사 선원에 따른 수치차이는 보이지 않았다. TL 적용 결과 비조사 시료에서는 300℃ 이상에서 자연방사선에 의한 peak를 나타내는 비특이적인 글로우 곡선을 보였으며 3개의 선종별 TL 분석 결과에서는 150-250℃의 온도 범위에서 최대 peak를 나타내었다. 한편, 선종별 TL 강도 차이는 청국장 분말의 경우 감마선(γ)>전자선(E)>X선(X), 고춧가루와 분말 녹차는 γ> X> E, 미역, 목이버섯, 마늘은 E>γ>X, 양파, 감자, 검은콩는 E>X>γ, 라면수프와 옥수수차는 X>E>γ, 건호박은 X>γ>E의 순서로 TL 강도 차이를 나타내었다.
- 감마선, 전자선과 X선 조사처리한 시료에서는 중간검체(879-2,414 count/60초) 및 양성검체(19,951-65,919,035 count/60초)로 판정되었다. 고춧가루, 옥수수차, 분말 녹차의 경우, 감마선 조사 처리에서는 양성검체로 판별되었으나, 전자선과 X선 조사에서는 중간검체로 판정되어 식품별 조사처리의 흡수선량에 따른 차이로 보여졌다.
- 이러한 영향은 식품에서 분리하는 광물질의 양, 조사처리에 의한 식품의 흡수선량률, 무기질 성분 등의 원인으로 보여진다(18,19). 따라서 12개 식품별 TL 분석을 통해 PSL에서 중간검체로 보여진 건호박(감마선, 전자선), 고춧가루, 옥수수차 및 분말 녹차(전자선, X선)의 조사처리에 대해 재검증할 수 있었고 TL 적용성 확인은 TL1과 TL2(재조사)의 면적 값의 비(TL ratio)를 통해 확인하였다.
- 1 이하이면 비 조사로 판정하도록 기준을 제시하고 있다(6). 본 실험 결과(Table 2), 비조사 시료는 모두 0.1 이하의 TL ratio 값을 나타내었고 조사처리 시료는 0.1143-2.9318로 모두 0.1 이상의 값을 나타내었다. 한편, 선종에 따른 TL ratio 값의 차이는 보이지 않았으며 감마선, 전자선 및 X선 조사처리한 모든 시료에서 TL 확인시험법의 적용이 가능하다고 판단되었다.
- 2와 같다. 비조사 시료(Fig. 1)의 TL glow curve (TL1)는 모두 300℃ 이상에서 자연 방사선에 의한 peak를 나타내는 비특이적인 glow curve를 보였으며 조사처리구보다 TL 강도가 대체적으로 낮게 관찰되었다. 또한, 감마선(γ), 전자선(E), X선(X) 조사처리 시료(Fig.
- 한편, 선종별 TL 강도 차이는 청국장 분말의 경우 감마선(γ)>전자선(E)>X선(X), 고춧가루와 분말 녹차는 γ> X> E, 미역, 목이버섯, 마늘은 E>γ>X, 양파, 감자, 검은콩는 E>X>γ, 라면수프와 옥수수차는 X>E>γ, 건호박은 X>γ>E의 순서로 TL 강도 차이를 나타내었다. 이와 함께, TL ratio(TL1/TL2) 값은 조사처리구에서 0.1143-2.9318 범위를 나타내어 국내 단일 시료 조사판정 범위인 TL ratio 0.1 이상을 확인할 수 있었다. 따라서 조사처리선원에 따른 조사여부 판정은 현행 물리적 확인시험법으로 가능하였으며 광물질의 함량과 조사처리 선량 등 식품 중 조사처리에 관한 연구가 지속적으로 수행되어야 할 것으로 생각된다.
- 기기의 cycle time은 1초, cycle 횟수는 60, dark count 50±3, light count 47±3이었다. 측정결과의 판정은 측정값(T)이 T1 (700 count/60초) 미만이면 음성검체(negative, 조사되지 않은 검체), T2 (5,000 count/60초) 초과이면 양성검체(positive, 조사된 검체), T1-T2의 값을 나타내면 중간검체(intermediate, 조사여부를 판단할 수 없는 검체)로 판별하였다. 모든 시험은 시료 당 3개의 검체를 조제하여 차광조건에서 반복 측정하였다.
- 1 이상의 값을 나타내었다. 한편, 선종에 따른 TL ratio 값의 차이는 보이지 않았으며 감마선, 전자선 및 X선 조사처리한 모든 시료에서 TL 확인시험법의 적용이 가능하다고 판단되었다. 건조향신채소, 건채소류, 감자, 마늘, 조미분말 등(7,8,14,18)의 선행연구 결과 TL ratio는 식품의 조사처리 여부 확인을 위해 유용하다고 보고하였으며 본 연구에서도 TL ratio를 통한 식품 및 선종별, 12품목에 대한 조사처리 검지 확인이 가능한 것으로 판단된다.
후속연구
- 1 이상을 확인할 수 있었다. 따라서 조사처리선원에 따른 조사여부 판정은 현행 물리적 확인시험법으로 가능하였으며 광물질의 함량과 조사처리 선량 등 식품 중 조사처리에 관한 연구가 지속적으로 수행되어야 할 것으로 생각된다.
- 아직까지도 소비자들은 조사식품에 대한 안전성을 걱정하고 있어 수용도가 낮으며 이를 입증할 수 있는 다양한 연구가 진행 되어야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 국제적으로 조사처리 선원으로 다양하게 사용하고 있는 선종(감마선, 전자선 및 X선)별 조사처리 식품에 물리적 확인시험법인 광자극발광법(photostimulated luminescence, PSL)과 열발광법(thermoluminescence, TL)을 적용하여 국내 조사처리 허용품목의 적용가능성을 비교·분석하였으며 향후 조사식품 확인시험법 확립에 기여하고자 하였다.
- 그러나 X선 조사처리에 관한 연구는 향신료(후춧가루) 및 유전독성학적 안전성평가 연구(12)만이 수행되어 국제적으로 사용되고 있는 조사선원에 따른 비교연구는 매우 부족한 실정이다. 전자선 및 X선의 경우에는 전자를 빠른 속도로 가속시켜 방출되는 에너지를 이용하며 감마선에 비해 투과력이 약한 단점이 있지만 감마선에 비해 전자선과 X선은 기계적인 에너지를 이용하므로 향후 조사처리 기술의 활용이 점차 증가할 것으로 기대된다.
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