[논문]국내 유통 폴리락타이드(PLA) 식품용 기구 및 용기·포장의 중금속 이행량 모니터링

김현욱; 박소연; 조예은; 박용춘; 박세종; 김미혜

doi:10.13103/jfhs.2018.33.2.102

국내 유통 폴리락타이드(PLA) 식품용 기구 및 용기·포장의 중금속 이행량 모니터링
Monitoring of Heavy Metals Migrated from Polylactide (PLA) Food Contact Materials in Korea 원문보기

한국식품위생안전성학회지 = Journal of food hygiene and safety, v.33 no.2, 2018년, pp.102 - 109

김현욱 (경인지방식품의약품안전청 수입식품분석과) , 박소연 (경인지방식품의약품안전청 수입식품분석과) , 조예은 (경인지방식품의약품안전청 수입식품분석과) , 박용춘 (경인지방식품의약품안전청 수입식품분석과) , 박세종 (식품의약품안전평가원 첨가물포장과) , 김미혜 (경인지방식품의약품안전청 수입식품분석과)

초록
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폴리락타이드 재질의 식품용 기구 및 용기 포장에서 식품으로 이행될 우려가 있는 유해 중금속인 납, 카드뮴 및 비소의 이행량을 측정하고 안전성을 평가하기 위하여 국내에 유통중인 폴리락타이드 시료 총 211건을 수거하였다. 용출실험은 '식품용 기구 및 용기 포장 공전'의 조건에 따라 식품모사용매인 4% acetic acid로 하였으며 온도조건으로 $70^{\circ}C$와 가혹사용조건인 $100^{\circ}C$ 모두 적용하여 이행량을 비교하였다. 납, 카드뮴 및 비소의 이행량은 모두 $70^{\circ}C$보다 $100^{\circ}C$의 조건에서 증가하는 경향을 보였으나, 납의 최대 이행량은 기준 규격과 비교하여 1.0%의 낮은 수준이었고, 카드뮴은 모두 미량이 검출되었으며, 비소의 최대 이행량은 기준 규격 대비 3.9%의 낮은 수준으로 기준 규격을 초과하는 시료는 없었다. 이행량 결과를 바탕으로 납, 카드뮴 및 비소의 일일추정섭취량을 산출한 후 잠정주간섭취허용량 등과 비교하는 안전성평가를 진행하였으며, 국내에 유통되는 식품용 폴리락타이드 기구 및 용기 포장을 통한 납, 카드뮴 및 비소의 일일추정섭취량은 $2.5{\times}10^{-5}{\sim}2.0{\times}10^{-3}{\mu}g/kg\;bw/day$인 것으로 산출되었다. 용출조건별로는 $70^{\circ}C$, 30분에서 카드뮴의 일일추정섭취량이 가장 낮았고, $100^{\circ}C$, 30분에서의 납 일일추정섭취량이 $2.0{\times}10^{-3}{\mu}g/kg\;bw/day$로 제일 높게 나타났으나, 납의 위해도는 인체안전기준($25{\mu}g/kg\;bw/week$)과 비교시 0.055% 수준으로 매우 낮음을 확인되었다. 이를 통하여 국내 유통 폴리락타이드 재질 식품용 기구 및 용기 포장에서의 납, 카드뮴 및 비소의 이행량은 매우 낮은 수준임을 확인하였고, 본 연구의 결과는 향후 식품용 기구 및 용기 포장의 안전관리를 위한 과학적인 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the present study, a variety of polylactide (PLA) articles (n = 211) were tested for migration of lead (Pb), cadmium (Cd) and arsenic (As) into the food simulant (4% v/v acetic acid). Pb, Cd, and As were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Migration tests were performed at $70^{\circ}C$ and $100^{\circ}C$ for 30 min. The amounts of Pb, Cd, and As increased at $100^{\circ}C$ for 30 min compared with levels at $70^{\circ}C$. However, the migration at both conditions was very low. The maximum level of Pb at $100^{\circ}C$ for 30 min corresponded to 1% of the migration limit. The estimated daily intakes (EDI) based on safety evaluation ranged from $2.5{\times}10^{-5}$ to $2.0{\times}10^{-3}{\mu}g/kg\;bw/day$ for Pb, Cd, and As. The EDI calculated from migration of Pb at $100^{\circ}C$ for 30 min in PLA was the maximum value, $2.0{\times}10^{-3}{\mu}g/kg\;bw/day$, which corresponded to 0.055% of provisional tolerable weekly intake (PTWI, $25{\mu}g/kg\;bw/week$). The data from this study represent a valuable source for science-based safety control and management of hazardous heavy metals migrating from polylactide food contact materials.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 국내 유통되는 폴리락타이드 재질의 기구 및 용기·포장 총 211건을 수거하고 유도결합플라즈마 질량분석기(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer, ICP-MS)를 이용하여 납, 카드뮴 및 비소의 식품모 사용매로의 이행량을 조사하였다. 그 결과를 바탕으로 기구 및 용기·포장의 이행물질 노출 시나리오를 활용하여 잠정주간섭취허용량(Provisional Tolerable Weekly Intake, PTWI) 등의 기준과의 비교를 통하여 위해도를 산출하고 안전성을 평가하고자 하였다¹²⁾.

제안 방법

그러나 폴리락타이드의 이행물질을 모니터링하고 안전성 평가를 한 연구는 거의 수행 된 바가 없어 연구의 필요성이 있다. 본 연구에서는 국내 유통되는 폴리락타이드 재질의 기구 및 용기·포장 총 211건을 수거하고 유도결합플라즈마 질량분석기(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer, ICP-MS)를 이용하여 납, 카드뮴 및 비소의 식품모 사용매로의 이행량을 조사하였다. 그 결과를 바탕으로 기구 및 용기·포장의 이행물질 노출 시나리오를 활용하여 잠정주간섭취허용량(Provisional Tolerable Weekly Intake, PTWI) 등의 기준과의 비교를 통하여 위해도를 산출하고 안전성을 평가하고자 하였다¹²⁾.
측정불확도는 EURACHEM¹⁴⁾과 ISO 관련 가이드¹⁵⁾를 참고하여 납, 비소, 카드뮴의 모델관계식을 설정하였고, 각각의 불확도 요인들로부터 불확도를 추정하였다. 분석법 에 대한 측정불확도를 산출하기 위하여 불확도 인자를 검토한 후, 요인별 표준불확도 및 자유도 계산으로부터 합 성불확도를 구하였다.
폴리락타이드 재질 중 납, 카드뮴 및 비소의 이행량 조사 결과를 바탕으로 일일추정섭취량(Estimated Daily Intake,EDI)을 구하였고, 납 및 비소는 JECFA의 잠정주간섭취허용량(Provisional Tolerable Weekly Intake, PTWI), 카드뮴은 장기간의 생물학적 반감기를 고려하여 잠정월간섭취허용량(Provisional Tolerable Monthly Intake, PTMI)과 비교하여 위해도(%)를 산출하여 노출수준의 위해정도를 확인하였다²⁴⁾. 일일추정섭취량과 %PTWI 값을 구한 결과는 Table 9와 같다.

대상 데이터

국내에 유통되는 폴리락타이드 재질의 식품용 기구 및 용기·포장은 대형할인매장, 도·소매점, 제조업체 및 인터넷을 통해 총 211개의 시료를 수거하였으며, 이 중 기구류는 51개, 용기·포장류는 160개였다. Table 2와 같이 본 연구에서 수거한 시료는 대부분 국내 제조품이었으며, 일부 수입제품은 모두 중국산이었다.

데이터처리

합성표준불확도는 측정결과가 여러개의 다른 입력량으로 부터 구해질 때에는 이 측정 결과의 표준불확도를 불확도 전파의 법칙에 따라 구하였으며, 유효자유도는 합성표준불확도의 유효자유도를 Welch-Satterthwaite식으로 구한 후 포함인자(κ)를 산출하였다. 확장불확도는 산출된 합성표준불확도에 약 95% 신뢰수준에 상당하는 포함인자를 곱하여 산출하였다.

이론/모형

검출한계 및 정량한계는 유럽연합의 식품접촉물질의 관리에 사용되는 분석법의 성능기준 및 검증절차 가이드라인¹³⁾을 참조하여 측정하였다. 용출시험용액인 4% acetic acid를 10번 분석하여 X_BL(바탕시료 평균농도)+3·X_SD(바탕시료의 표준편차)의 수식을 통해 산출한 값을 검출한계(Limit of detection, LOD)로 사용하였으며, X_BL(바탕시료 평균농도) + 10·X_SD(바탕시료의 표준편차)의 수식을 통해 산출한 값을 정량한계(Limit of quantification, LOQ)로 사용하였다.
수거한 모든 시료는 ‘식품용 기구 및 용기·포장 공전’의 2-6 재질별 용출시험용액의 제조 가. 합성수지제 용출 시험용액의 조제에 따라 시험용액을 조제하였다. 식품모 사용매로는 4% acetic acid를 사용하였으며, 액체를 채울 수 있는 경우에는 70℃와 100℃로 가온한 4% acetic acid를 시료 면을 따라 5 mm 아래까지 가득 채우고, 액체를 채울 수 없는 경우에는 식품과 접촉하는 표면적 1 cm²당 2 mL의 비율로 4% acetic acid와 접촉시켜 70℃와 100℃에서 30분간 방치한 액을 시험용액으로 하였다.

성능/효과

4% 수준이었다. 100℃, 30분간 용출한 경우에도 납 이행 량은 평균 1.57 μg/L로 기준·규격과 비교하여 매우 낮은 수준이었으며, 기준·규격을 초과하는 시료는 없었으며, 최대 이행량은 9.57 μg/L로 용출규격과 비교해 약 1.0% 수준이었다. 납 이행량이 가장 높은 품목은 100℃에서 30분간 용출한 주방용품으로 평균 2.
납의 검출한계와 정량한계는 0.002 μg/L, 0.006 μg/L, 카드뮴의 검출한계와 정량한계는 0.001 μg/L, 0.004 μg/L, 그리고 비소의 검출한계와 정량한계는 0.003 μg/L, 0.009 μg/ L임을 확인하였으며, 낮은 검출한계 및 정량한계 값으로 폴리락타이드 기구 및 용기·포장에서 이행되는 납, 카드뮴 및 비소의 모니터링에 적합함을 확인하였다.
위의 결과와 같이 100℃, 30분 용출 조건에서의 납 평균 이행량이 1.57 μg/L로 가장 높았고, 일일추정섭취량 또한 가장 높게 산출되었으나, 이를 2010년에 철회된 JECFA납 PTWI 기준인 25 μg/kg bw/week와 비교해보면 %PTWI값은 0.055로 매우 낮은 수준임을 알 수 있었다. 납과 비소의 경우에는 현재 철회된 독성기준이 향후 정확한 평가가 완료되면 인체안전성을 평가할 기초자료로 활용 할 수 있을 것으로 사료되며, 본 연구의 결과로 폴리락타이드 재질의 식품용 기구 및 용기·포장에서 식품으로 이행될 가능성이 있는 납, 카드뮴 및 비소의 양은 실제로 매우 낮은 수준임을 확인하였다.

후속연구

납과 비소의 경우에는 현재 철회된 독성기준이 향후 정확한 평가가 완료되면 인체안전성을 평가할 기초자료로 활용 할 수 있을 것으로 사료되며, 본 연구의 결과로 폴리락타이드 재질의 식품용 기구 및 용기·포장에서 식품으로 이행될 가능성이 있는 납, 카드뮴 및 비소의 양은 실제로 매우 낮은 수준임을 확인하였다. 끝으로 추후에도 과학적 근거에 바탕한 식품용 기구 및 용기·포장의 안전관리를 위하여 본 연구와 같은 모니터링 연구가 규제기관에서 지속적으로 이루어져야 될 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	폴리락타이드의 대량생산이 가능하게 된 사건은?	폴리락타이드(polylactide, PLA)의 화학구조는 단량체인 젖산(lactic acid)이 중합반응에 의하여 형성된 긴 사슬의 고분자 물질이다. 폴리락타이드는 화학적 합성 또는 미생물을 이용한 젖산의 발효과정을 통하여 만들 수 있으며, 상업적으로는 1992년 미국의 카길 도우(Cargill Dow)사에 의하여 옥수수전분을 원료로 락타이드(lactide) 생성을 통한 중합법을 개발하여 대량생산이 가능하게 되었다1). 화학적 합성으로는 L-타입 및 D-타입이 각각 50 wt%씩 혼합되는 라세미체(racemate)가 만들어지는 반면, 미생물을 이용한 젖산발효에 의한 방법으로는 물성이 좋은 99.
	폴리락타이드의 화학구조는?	폴리락타이드(polylactide, PLA)의 화학구조는 단량체인 젖산(lactic acid)이 중합반응에 의하여 형성된 긴 사슬의 고분자 물질이다. 폴리락타이드는 화학적 합성 또는 미생물을 이용한 젖산의 발효과정을 통하여 만들 수 있으며, 상업적으로는 1992년 미국의 카길 도우(Cargill Dow)사에 의하여 옥수수전분을 원료로 락타이드(lactide) 생성을 통한 중합법을 개발하여 대량생산이 가능하게 되었다1).
	폴리락타이드 합성에서 화학적 합성과 미생물을 이용한 합성의 차이점은?	폴리락타이드는 화학적 합성 또는 미생물을 이용한 젖산의 발효과정을 통하여 만들 수 있으며, 상업적으로는 1992년 미국의 카길 도우(Cargill Dow)사에 의하여 옥수수전분을 원료로 락타이드(lactide) 생성을 통한 중합법을 개발하여 대량생산이 가능하게 되었다1). 화학적 합성으로는 L-타입 및 D-타입이 각각 50 wt%씩 혼합되는 라세미체(racemate)가 만들어지는 반면, 미생물을 이용한 젖산발효에 의한 방법으로는 물성이 좋은 99.5 wt% 이상의 L-타입으로 제조된다. 이런 이유로 폴리락타이드의 상업적 생산에는 옥수수 전분 등의 식물자원을 활용한 발효방법이 주로 활용되고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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