논토양과 쌀의 비소 오염은 식품의 안전성과 관련하여 관심이 증가하고 있다. 본 연구는 우리나라 비오염 논토양에서 생산된 현미와 백미 중 비소 총함량 및 무기비소 함량을 조사하였다. 쌀 중 비소화학종은 1% 질산($HNO_3$)을 사용하여 추출하였고 HPLC-ICP-MS로 분석하였다. 현미 및 백미 중 총비소 함량은 각각 0.18, $0.11mg\;kg^{-1}$이었고, 무기비소의 함량은 각각 0.11, $0.07mg\;kg^{-1}$ 이었다. 이들 함량은 코덱스 식품규격위원회 권장 기준인 현미 $0.35mg\;kg^{-1}$과 백미 $0.2mg\;kg^{-1}$을 초과하지 않았고 우리나라 백미 기준 이하로 안전한 수준이었다. 현미 및 백미 중 총비소 함량에 대한 무기비소의 평균 함량비은 각각 0.65과 0.67이고 범위는 0.08-1.0 수준이었다. 본 조사에서 수행한 백미 중 무기비소 모니터링 한 결과에 대한 발암 위해도는 평균과 범위가 $9.37{\times}10^{-5}$ ($2.38{\times}10^{5}-1.90{\times}10^{-4}$)로 허용 수준인 $10^{-6}-10^{-4}$을 고려할 때 장기간의 쌀 섭취를 통한 암발생 확률은 낮게 나타나 위해성이 낮은 것으로 판단된다.
논토양과 쌀의 비소 오염은 식품의 안전성과 관련하여 관심이 증가하고 있다. 본 연구는 우리나라 비오염 논토양에서 생산된 현미와 백미 중 비소 총함량 및 무기비소 함량을 조사하였다. 쌀 중 비소화학종은 1% 질산($HNO_3$)을 사용하여 추출하였고 HPLC-ICP-MS로 분석하였다. 현미 및 백미 중 총비소 함량은 각각 0.18, $0.11mg\;kg^{-1}$이었고, 무기비소의 함량은 각각 0.11, $0.07mg\;kg^{-1}$ 이었다. 이들 함량은 코덱스 식품규격위원회 권장 기준인 현미 $0.35mg\;kg^{-1}$과 백미 $0.2mg\;kg^{-1}$을 초과하지 않았고 우리나라 백미 기준 이하로 안전한 수준이었다. 현미 및 백미 중 총비소 함량에 대한 무기비소의 평균 함량비은 각각 0.65과 0.67이고 범위는 0.08-1.0 수준이었다. 본 조사에서 수행한 백미 중 무기비소 모니터링 한 결과에 대한 발암 위해도는 평균과 범위가 $9.37{\times}10^{-5}$ ($2.38{\times}10^{5}-1.90{\times}10^{-4}$)로 허용 수준인 $10^{-6}-10^{-4}$을 고려할 때 장기간의 쌀 섭취를 통한 암발생 확률은 낮게 나타나 위해성이 낮은 것으로 판단된다.
There is an increasing concern over arsenic (As) contamination of paddy soil and rice with regard to food safety. This study was conducted to investigate total and inorganic As concentration in one hundred husked and polished rice samples collected at the non-contaminated paddy soil in Korea. Arseni...
There is an increasing concern over arsenic (As) contamination of paddy soil and rice with regard to food safety. This study was conducted to investigate total and inorganic As concentration in one hundred husked and polished rice samples collected at the non-contaminated paddy soil in Korea. Arsenic species in rice samples were extracted using 1% nitric acid ($HNO_3$) with a microwave oven and were measured using high performance liquid chromatography coupled with inductively coupled plasma-mass spectrometry. Mean concentrations of total As in husked rice and polished rice were 0.18 and $0.11mg\;kg^{-1}$, respectively. Also, average inorganic As concentrations in husked rice and polished rice were 0.11 and $0.07mg\;kg^{-1}$, respectively. These levels are lower than the standard guideline value 0.35 and $0.2mg\;kg^{-1}$ for inorganic As in husked and polished rice recommended by Codex Committee on Contaminants in Foods and Ministry of Food and Drug Safety, respectively. The mean of the inorganic As ratio for the total amount of As was 0.65 and 0.67 for husked rice and polished rice, respectively, and the range was from 0.08 to 1.0. For health risk assessment, the average value of cancer risk probability was $9.24{\times}10^{-5}$ and ranged from $2.30{\times}10^{-5}$ to $1.90{\times}10^{-5}$. Therefore, human exposure to As through dietary intake of surveyed rice samples might considered to be a low health risk.
There is an increasing concern over arsenic (As) contamination of paddy soil and rice with regard to food safety. This study was conducted to investigate total and inorganic As concentration in one hundred husked and polished rice samples collected at the non-contaminated paddy soil in Korea. Arsenic species in rice samples were extracted using 1% nitric acid ($HNO_3$) with a microwave oven and were measured using high performance liquid chromatography coupled with inductively coupled plasma-mass spectrometry. Mean concentrations of total As in husked rice and polished rice were 0.18 and $0.11mg\;kg^{-1}$, respectively. Also, average inorganic As concentrations in husked rice and polished rice were 0.11 and $0.07mg\;kg^{-1}$, respectively. These levels are lower than the standard guideline value 0.35 and $0.2mg\;kg^{-1}$ for inorganic As in husked and polished rice recommended by Codex Committee on Contaminants in Foods and Ministry of Food and Drug Safety, respectively. The mean of the inorganic As ratio for the total amount of As was 0.65 and 0.67 for husked rice and polished rice, respectively, and the range was from 0.08 to 1.0. For health risk assessment, the average value of cancer risk probability was $9.24{\times}10^{-5}$ and ranged from $2.30{\times}10^{-5}$ to $1.90{\times}10^{-5}$. Therefore, human exposure to As through dietary intake of surveyed rice samples might considered to be a low health risk.
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문제 정의
그러나, 전국적인 단위의 쌀 중 무기비소 함량에 관한 보고는 극히 제한적이다. 따라서 본 연구는 우리나라 중금속 비오염 쌀 주산단지 논토양에서 생산된 현미와 백미 중 비소 화학종 함량에 대한 현황을 파악하고 쌀 중 비소 기준설정 및 쌀의 비소오염에 대한 안전관리의 기초 자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
본 실험에서 조사한 백미 중 무기비소 함량의 인체 위해성을 파악하기 위하여 이들 물질의 일일평균노출량(Average daily dose, ADD)을 산출하고(Eq. (1)), 발암위해도(Cancer risk probability, CR)와 비발암위해도(Hazard Quotient, HQ)를 평가하였다(Eq. (2)와 (3))[13-15].
본 연구에서는 논토양에서 중(준)금속의 오염이 예상되는 광산 인근 및 공단인근 지역을 배제한 우리나라 지역별 쌀 주산단지로 경기, 강원, 충남, 충북, 전북, 전남, 경북, 경남도별로 각각 12-13지점에서 2013년 재배한 총 100점을 채취하여 시료로 사용하였다. 수확한 쌀 시료를 풍건한 후, 드라이오븐에서 60 ℃로 하루 건조 후 현미기(SYTH88, Ssangyong Instrument, Incheon, Korea)를 이용하여 현미로 도정하였고, 실험용 도정기 (McGill miller, HT McGill Inc, Brookshire, TX, USA)를 이용하여 10분도 백미로 도정하였다. 도정된 현미와 백미는 1분 동안 자동균질기를 사용하여 고운 가루로 빻아서 실온에 보관하였고 분석시료로 사용하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 논토양에서 중(준)금속의 오염이 예상되는 광산 인근 및 공단인근 지역을 배제한 우리나라 지역별 쌀 주산단지로 경기, 강원, 충남, 충북, 전북, 전남, 경북, 경남도별로 각각 12-13지점에서 2013년 재배한 총 100점을 채취하여 시료로 사용하였다. 수확한 쌀 시료를 풍건한 후, 드라이오븐에서 60 ℃로 하루 건조 후 현미기(SYTH88, Ssangyong Instrument, Incheon, Korea)를 이용하여 현미로 도정하였고, 실험용 도정기 (McGill miller, HT McGill Inc, Brookshire, TX, USA)를 이용하여 10분도 백미로 도정하였다.
이론/모형
45 µm membrane filter (Laboratory water purification system, Pall Life Science, Port Washington, NY, USA)로 여과하여 15 mL conical tube에 취하여 보관하였다. 비소의 화학종 분석에는 Hamilton PRPX100 anion exchange column을 사용한 HPLC-ICP-MS로 분석 하였는데, 분석 조건은 Williams 등의 방법[12]을 약간 수정한 Kim 등의 방법[10]을 사용하였다. 쌀 중 비소 화학종 분석은 표준시료(NIST 1568b)를 이용하여 90-120%의 회수율을 확인하였다.
성능/효과
결론적으로, 본 논문은 최근 이슈화된 백미의 무기비소 기준 설정 및 위해 관리를 위한 과학적 근거 자료로서 국내자료를 수집할 필요가 있어 추진되었다. 전국적인 쌀 주산단지 100지점에서 재배한 현미와 백미 중 무기비소의 평균 함량이 각각 0.
일반적인 선형모형식을 사용하여 백미 중 총비소 함량을 공변량으로 백미 중 무기비소 및 DMA 함량비로 유의적인 상호작용을 확인할 수 있다[1]. 국내 생산 백미 중 총함량에 대한 무기비소의 회귀분석은 기울기가 0.3464를 보여 Meharg 등[1]에서 조사한 인도(0.796), 방글라데시(0.719), 중국(0.599), 이태리(0.506) 결과보다 낮은 수준을 보인 반면 미국(0.275) 및 스페인(0.193)보다 높은 수준을 보였다. 또한, 총함량에 대한 DMA의 회귀분석은 기울기가 0.
2 mg kg−1의 기준치를 초과하지 않아 안전한 수준으로 확인되었다. 그러나 조사지점에 따라 현미의 무기비소 함량은 최대 0.23 mg kg−1, 백미의 경우 0.14 mg kg−1으로 허용기준의 약 70% 함량을 보여 관개용수 및 토양의 비소함량이 취약한 지역에서는 기준을 초과하는 쌀의 생산이 우려되고 이에 대한 관리가 요구된다.
동일 시료 중 무기비소의 함량은 As (III)와 As (V)를 합한 값으로 현미 및 백미의 무기비소 평균함량과 범위가 각각 0.11 mg kg−1 (0.04-0.23 mg kg−1)과 0.07 mg kg−1 (0.02-0.14 mg kg−1)으로 조사되어, 국내기준이며 CCCF 권장기준인 백미 중 무기 비소 0.2 mg kg−1을 초과한 시료는 확인할 수 없었다(Table 1, 2). 또한 국내기준은 아직 미설정되어 있으나 CCCF 권장기준인 현미 중 무기비소 0.
쌀 중 비소 화학종 분석은 표준시료(NIST 1568b)를 이용하여 90-120%의 회수율을 확인하였다. 본 방법으로 정량이 가능한 비소화학종은 3가비소인 arsenite (As (III)), 5가비소인 arsenate (As (V)), Dimethylarsenic acid (DMA), Monomethylarsonic acid (MMA)이었다.
본 조사에서 수행한 백미 중 무기비소 모니터링 한 결과에 대한 비발암(HQ) 및 발암(CR) 위해도 결과는 Table 3과 같다. 백미에서 비발암 위해도 산출 결과는 평균과 범위가 0.208(0.053-0.421)로서 허용 수준인 1.0을 고려할 때 비발암위해 가능성은 매우 낮았다. 또한, 발암 위해도도 평균과 범위가 9.
8명으로 높게 나타남을 보고하였다[19]. 이러한 결과는 쌀 중의 총비소 함량을 근거로 위해성을 평가하여 무기비소 함량을 근거한 본 결과와는 차이가 있으나 백미의 총비소 함량이 0.35-0.76 mg kg−1으로 조사되어 백미 중 총비소 함량이 0.11 mg kg−1인 본 조사에 비해 위해성이 큰 것으로 추정된다.
전국 쌀 주산단지에서 채취한 현미와 백미 시료의 총비소 함량은 각각 0.18 mg kg−1 (0.06-0.39 mg kg−1)과 0.11 mg kg−1 (0.03-0.33 mg kg−1)으로 나타났다(Table 1, 2). 이는 비소로 오염되지 않은 논토양에서 조사된 Kunhikrishnan의 결과[8]인 현미 중 총 비소 함량 평균과 범위인 0.
결론적으로, 본 논문은 최근 이슈화된 백미의 무기비소 기준 설정 및 위해 관리를 위한 과학적 근거 자료로서 국내자료를 수집할 필요가 있어 추진되었다. 전국적인 쌀 주산단지 100지점에서 재배한 현미와 백미 중 무기비소의 평균 함량이 각각 0.11과 0.07 mg kg−1으로 조사되어 CCCF의 허용기준인 0.35과 0.2 mg kg−1의 기준치를 초과하지 않아 안전한 수준으로 확인되었다. 그러나 조사지점에 따라 현미의 무기비소 함량은 최대 0.
35 mg kg−1을 초과한 시료는 없었다. 현미 중 비소화학종의 비율은 As (III) 48.6%, DMA 11.4%, As (V) 16.9%을 차지하고 있으며 MMA는 검출한계 이하로 조사되었다. 그 외 23.
후속연구
우리나라의 경우 폐광산 등 비소 오염이 취약한 지역에서의 관개수의 비소 모니터링에 대한 자료가 극히 제한적이다. 그럼에도 불구하고, Lee 등[22]은 중금속 오염에 취약한 22개 지역의 논토양에서 비소함량의 평균과 범위가 33.58 (0.95-274.76) mg kg−1으로 조사되어 토양환경보전법에서 정하는 토양오염우려기준인 25 mg kg−1을 크게 초과하고 이는 광산폐기물의 농경지 유입과 더불어 폐광산 인근 지하수의 비소오염이 예상되는 바 이에 대한 관리 및 추가조사가 수행되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
쌀의 높은 비소농도가 인체에 유입되는 경로는?
비소는 자연적으로 암석의 풍화작용과 충적물의 퇴적물로서 또한, 화석연료의 연소, 제련과 폐광산 등 산업활동, 비소함유제초제 등 인위적인 요인을 통해 토양과 지하수에 축적되고 생물권 먹이 연쇄계를 통해 인체에 유입되어 다양한 질병을 유발하는 환경오염물질이다[3,20]. 최근의 연구는 쌀의 높은 비소농도가 관개수와 토양의 비소함량에 의해 결정된다는 것과 또 다른 연구는 토양-근권-식물체 체계에서 비소 용해도, 생물학적 유효도 및 흡수를 통해 쌀의 비소농도가 결정된다고 보고하였다[20].
쌀은 전세계 인구의 어느정도가 먹고 있는가?
쌀은 전세계 인구의 50% 가량이 주식으로 이용하고 있다. 또한, 방글라데시, 인도, 베트남 등 많은 아시아 국가에 있어서 쌀의 비소오염은 농업에서 가장 심각한 문제 중 하나로 인식되고 있다.
논토양과 쌀의 비소 오염의 관심이 증가하는 이유는?
논토양과 쌀의 비소 오염은 식품의 안전성과 관련하여 관심이 증가하고 있다. 본 연구는 우리나라 비오염 논토양에서 생산된 현미와 백미 중 비소 총함량 및 무기비소 함량을 조사하였다.
참고문헌 (22)
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