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미세먼지 대응 기능성식품 연구
Functional Food for Particulate Matter 원문보기

식품산업과 영양 = Food industry and nutrition, v.22 no.1, 2017년, pp.33 - 37  

하수정 (한국식품연구원 기능성식품연구본부) ,  정성근 (한국식품연구원 기능성식품연구본부)

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성능/효과

  • 전국 6개 주요지역에서 측정된 미세먼지의 구성비율은 대기오염물질(황산염, 질산염)이 58.3%로 가장 높고, 탄소류와 검댕 16.8%, 광물 6.3% 순으로 나타났다(그림 2). 일반적으로 대기오염의 원인이 중국에서 발생하는 황사로 인한 것으로 인식되고 있지만, 미세먼지의 2차 발생원이 화석연료 연소, 자동차 배기가스, 공장 제조공정 인만큼 국내에서 발생하는 미세먼지 비율도 높다고 할 수 있다.

후속연구

  • 「정부의 미세먼지 관리 특별대책」, 「과학기술기반 미세먼지 대응 전략」을 보완하는 방안으로 미세먼지의 독성을 생체 내에서 저감할 수 있는 기능성식품연구가 필요하다고 사료된다. 이미 많은 연구를 통해서 식품성분이 염증을 저해하고 대사질환을 억제하는 효능이 밝혀진 만큼 미세먼지에 의한 독성 억제가 가능한 식품소재를 발굴한다면 섭취를 통해서 미세먼지가 생체 내로 침입했을 경우 효율적인 방어가 가능할 것이다.
  • 이러한 환경에서 미세먼지 대응 기능성식품 소재 발굴 방법으로는 미세먼지의 표준화가 매우 중요하다고 할 수 있다. 대기 중의 미세먼지와 동일하지는 않지만 유사한 독성을 나타낸다면 이를 합성하여 일정한 독성을 유발하고 이를 효율적으로 억제할 수 있는 소재의 탐색이 가능할 것이다. 이미 중국에서 미세먼지의 주요성분인 SO4, NO3와 중금속 Cr의 혼합물을 유사미세먼지로 제작하여 이에 대한 폐독성을 억제할 수 있는 소재로 polydatin 발굴하였다(14).
  • 물론, 엄청난 양의 미세먼지를 확보하고 이를 지속적으로 노출시키면서 가장 우수한 식품소재를 선택할 수 있다면 이상적이지만 지속적인 동물실험이 가능할 정도의 미세먼지를 확보하는 것은 거의 불가능하다. 둘째로 동물실험 이후 임상연구의 한계이다. 임상연구를 위해서는 미세먼지에 의한 독성이 어느 정도 나타나는 실험군을 선정해야 하지만, 미세먼지에 의한 독성의 마커로 사용할 수 있는 것이 아직 밝혀지지 않았기 때문에 적절한 실험군을 모집하기가 여의치 않다.
  • 이미 중국에서 미세먼지의 주요성분인 SO4, NO3와 중금속 Cr의 혼합물을 유사미세먼지로 제작하여 이에 대한 폐독성을 억제할 수 있는 소재로 polydatin 발굴하였다(14). 본 연구는 미세먼지의 사이즈와 산화 강도를 측정하여 대기 중의 미세먼지와 합성미세먼지가 유사하다고 보고하고 있지만, in vivo 상에서 합성미세먼지와 대기 중의 미세먼지 독성의 유사성을 직접 증명하지 않았기 때문에 다소 아쉬운 부분이 있다. 현재, 우리나라 화학연구원산하 안전성평가 연구소에서도 탄소원을 중심으로 한 유사미세먼지를 합성하여 그 구조 등을 분석하였고, 현재 in vivo 독성평가를 계획 중으로 보도가 되었다.
  • 「정부의 미세먼지 관리 특별대책」, 「과학기술기반 미세먼지 대응 전략」을 보완하는 방안으로 미세먼지의 독성을 생체 내에서 저감할 수 있는 기능성식품연구가 필요하다고 사료된다. 이미 많은 연구를 통해서 식품성분이 염증을 저해하고 대사질환을 억제하는 효능이 밝혀진 만큼 미세먼지에 의한 독성 억제가 가능한 식품소재를 발굴한다면 섭취를 통해서 미세먼지가 생체 내로 침입했을 경우 효율적인 방어가 가능할 것이다. 근래에 대중매체를 통해서 미세먼지에 좋다는 식품군들이 보도되고 있지만, 과학적인 근거자료가 없기 때문에 기존의 생리활성에 미루어 효능을 예측하는 경우가 대부분이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
미세먼지란 무엇인가? 미세먼지는 우리 눈에 보이지 않을 정도로 작은 먼지를 뜻하며 다양한 경로를 통해서 생성되는 대기오염 물질이다. 미세먼지는 충돌(impaction), 중력침강(gravitational setting), 확산(diffusion), 정전기적 흡착(electrostatic attraction) 등에 의해 호흡기 내로 침착되어(1), 폐, 심혈관질환 등을 유발하는 것으로 알려져 있다.
미세먼지의 호흡기 내로 침착을 유발하는 방법은 무엇인가? 미세먼지는 우리 눈에 보이지 않을 정도로 작은 먼지를 뜻하며 다양한 경로를 통해서 생성되는 대기오염 물질이다. 미세먼지는 충돌(impaction), 중력침강(gravitational setting), 확산(diffusion), 정전기적 흡착(electrostatic attraction) 등에 의해 호흡기 내로 침착되어(1), 폐, 심혈관질환 등을 유발하는 것으로 알려져 있다. 특히 아이들은 어른보다 더 민감한 영향을 받게 된다.
WHO가 제시한 미세먼지의 연 단위 임계 흡입농도 권고기준은? 주요국가의 미세먼지 권고기준은 표 2에 나타내었다. WHO 권고기준 10μg/m3은 미국암학회(American Cancer Society’s, ACS)의 임상연구 결과를 통해 생존에 중대한 영향이 관찰되는 범위의 최하위로 선정되었다(3). 하지만, 실제로 제시된 권고기준 이하로 미세먼지에 노출되더라도 미세먼지에 의한 질환의 발생에서 벗어날 수 없으므로 최대한 접촉을 차단하는 것을 WHO에서는 권고하고 있다(4).
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참고문헌 (20)

  1. Myong JP. 2016. Health effects of particulate matter. Korean J Med 91: 106-113. 

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  3. Pope CA III, Burnett RT, Thun MJ, Calle EE, Krewski D, Ito K, Thurston GD. 2002. Lung cancer, cardiopulmonary mortality, and long-term exposure to fine particulate air pollution. JAMA 287: 1132-1141. 

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  4. WHO. 2006. WHO Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide: global update 2005: summary of risk assessment. http://www.who.int/iris/handle/10665/69477 (accessed May 2017). 

  5. 김상우, 허가영. 2016. 미세먼지 관리 특별대책의 현황 및 개선과제- 수송 및 발전부분을 중심으로. 사업평가현안분석, 국회예산정책처, 서울, 한국. Vol 59. 

  6. 국립환경과학원. 2013. 대기오염물질배출량 통계. 환경부, 안산, 한국. 

  7. 환경부. 2016. 바로알면 보인다. 미세먼지, 도대체 뭘까?. 환경부, 세종, 한국. 

  8. Krewski D, Jerrett M, Burnett RT, Ma R, Hughes E, Shi Y, Turner MC, Pope CA III, Thurston G, Calle EE, Thun MJ, Beckerman B, DeLuca P, Finkelstein N, Ito K, Moore DK, Newbold KB, Ramsay T, Ross Z, Shin H, Tempalski B. 2009. Extended follow-up and spatial analysis of the American Cancer Society study linking particulate air pollution and mortality. Res Rep Health Eff Inst 140: 135-136. 

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  11. Van Hee VC, Adar SD, Szpiro AA, Barr RG, Bluemke DA, Diez Roux AV, Gill EA, Sheppard L, Kaufman JD. 2009. Exposure to traffic and left ventricular mass and function: the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis. Am J Respir Crit Care Med 179: 827-834. 

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  13. 국립환경과학원. 2014. 대기오염물질배출량 통계. 환경부, 안산, 경기, 한국. 

  14. Yan XD, Wang QM, Tie C, Jin HT, Han YX, Zhang JL, Yu XM, Hou Q, Zhang PP, Wang AP, Zhang PC, Gao Z, Jiang JD. 2017. Polydatin protects the respiratory system from $PM_{2.5}$ exposure. Sci Rep 7: 40030. 

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  19. Romieu I, Garcia-Esteban R, Sunyer J, Rios C, Alcaraz- Zubeldia M, Velasco SR, Holguin F. 2008. The effect of supplementation with omega-3 polyunsaturated fatty acids on markers of oxidative stress in elderly exposed to $PM_{2.5}$ . Environ Health Perspect 116: 1237-1242. 

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  20. Wang X, Hui Y, Zhao L, Hao Y, Guo H, Ren F. 2017. Oral administration of Lactobacillus paracasei L9 attenuates $PM_{2.5}$ -induced enhancement of airway hyperresponsiveness and allergic airway response in murine model of asthma. PLoS One 12: e0171721. 

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