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문제 정의
- 곰팡이독소는 암, 돌연변이 등의 질병을 유발하여 인간 및 가축 등 건강에 악영향을 미칠 수 있기 때문에 선제적 대응의 안전관리가 요구된다9) 그러나 국내에 유통되는 침출차의 중금속, benzopyrene, 곰팡이독소에 대한 검출량이나 위해성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 유통되고 있는 침출차를 대상으로 중금속, 벤조피렌, 곰팡이독소 등의 함량을 분석하여 이들의 안전성 고찰과 오염실태 조사를 하였다.
제안 방법
- Aflatoxin B1, B2, G1은 100 ng/mL, aflatoxin G2, fumonisin B1, B2, ochratoxin A, zearalenone은 200 ng/mL으로 제조하여 이중 0.1 mL를 취하여 질소가스를 이용하여 농축하고 농축한 것을 matrix matched calibration 작성을 위해 식품유형이 동일한 시료 중 곰팡이독소가 검출되지 않은 시료를 대상으로 전처리를 마친 다음 추출액 1 mL을 이용하여 재용해한 것을 가지고 aflatoxin B1, B2, G1, ochratoxin A는 1, 2, 5, 10 ng/mL, aflatoxin G2, fumonisin B1, B2, zearalenone은 2, 5, 10, 20 g/mL이 되도록 하여 검량선을 작성하였다.
- 검출한계(Limit of detection, LOD)와 정량한계(Limit of quantification, LOQ)는 각 농도별 표준용액을 사용하여 5회 시험하여 아래의 식으로부터 측정하였고, 검출한계 미만의 결과는 N.D (not detected) 처리하였다.
- Benzo(a)pyrene 분석은 Table 3의 조건에 따라 HPLCFluorescence detector (2475, Waters, Milford, MA, USA)를 사용하여 측정하였다. 곰팡이독소 분석은 분석장비 ultra performance liquid chromatography (UPLC, Acquity, Waters, Milford, MA, USA)가 연결되어 있는 tandem mass spectrometry (MS/MS, Acquity, Waters)를 사용하였고 UPLC와 MS/MS 분석 조건은 Table 4, 5와 같다.
- 중금속 분석은 Table 2의 조건에 따라 ICP-MS (Aurora M90, Bruker, Billerica, MA, USA)를 사용하여 측정하였다. Benzo(a)pyrene 분석은 Table 3의 조건에 따라 HPLCFluorescence detector (2475, Waters, Milford, MA, USA)를 사용하여 측정하였다.
- 중금속 표준용액은 표준용액 원액을 사용하여 분석용 시료의 최종 산 농도와 동일한 조건을 유지하기 위해 2% HNO3 용액으로 희석하였으며, Pb과 Cd은 1, 2, 5, 10, 25 µg/L, As는 10, 20, 50, 100 µg/L이 되도록 표준용액을 제조하였다.
대상 데이터
- Benzo(a)pyrene 표준품을 acetonitrile (ACN)에 녹여 100 µg/mL로 한 용액을 표준원액으로 하고, 이 표준원액을 1, 2, 5 ng/mL 농도로 ACN으로 희석하여 표준용액으로 사용하였다.
- 곰팡이독소 분석용 표준물질로 사용한 aflatoxin (AFB1, AFB2, AFG1,AFG2), ochratoxin A (OTA), fumonisin (FUB1, FUB2), zearalenone (ZON)은 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)사 제품을 구입하여 사용하였다. 추출 및 분석에 사용된 acetonitrile (ACN)과 methanol (MeOH)은 HPLC 등급(Merck, Darmstadt, Germany)을 사용하였다.
- 모든 시료는 믹서기(DA-280 Gold, Daesung Artlon, Seoul, Korea)로 균질화하여 –20oC에서 냉동보관하여 검사에 사용하였다(Table 1).
- 실험에 사용된 시료는 구매처의 다양성을 위하여 2018년 10월부터 2019년 10월까지 광주지역의 대형마트(50건), 재래시장(25건) 및 온라인(50건)에서 보리차, 옥수수차, 결명자차, 둥글레차, 옥수수수염차 등 침출차 총 125건을 구입하여 중금속, 벤조피렌, 곰팡이독소 함량을 조사 하였다. 모든 시료는 믹서기(DA-280 Gold, Daesung Artlon, Seoul, Korea)로 균질화하여 –20oC에서 냉동보관하여 검사에 사용하였다(Table 1).
- 중금속 분석을 위한 표준물질로 As, Pb, Cd (ICP multi element standard solution, Perkin Elmer, Santa Clara, CA, USA)을 사용하였고, 벤조피렌 분석용 표준물질은 Benzo(a)pyrene (99%, Supelco, St. Louis, MO, USA)과 내부표준물질 3-methylcholanthrene (95%, Dr. Ehrenstorfer GmbH, Augsburg, Germany)를 구입하여 사용하였다.
- Louis, MO, USA)사 제품을 구입하여 사용하였다. 추출 및 분석에 사용된 acetonitrile (ACN)과 methanol (MeOH)은 HPLC 등급(Merck, Darmstadt, Germany)을 사용하였다.
이론/모형
- 5 g을 정밀히 달아 질산 4 mL를 넣은 후 Microwave digestion system (Ultrawave, Milestone, Bergamo, Italy)에 넣어 분해하고, 25 mL 메스플라스크에 옮겨 정용한 후 시험용액으로 하였다. Benzo(a)pyrene 분석의 시료 전처리는 식품공전의 숙지황 및 건지황 중 benzo(a)pyrene 분석법에 준하여 실시하였다11). 균질화한 시료 약 5g을 정밀히 달아 물 100 mL를 넣어 90분간 초음파 추출한다.
- 곰팡이독소분석의 시료 전처리는 식품공전 시험법의 aflatoxin (B1, B2, G1, G2), ochratoxin A, zearalenone, fumonisin (B1, B2) 동시분석법에 따라 실시하였다12). 균질화한 시료 약 5g을 정밀히 달아 0.
- 중금속 분석 시료의 전처리는 식품공전 중금속시험법에 따라 실시하였다10). 균질화 한 시료 약 0.
성능/효과
- 78 µg/kg이 검출되었다. 5종의 침출차 중 benzo(a)pyrene 함량은 둥글레차에서 20%로 가장 높은 검출률을 나타냈다.
- 곡류가공 침출차를 중심으로 중금속 함량을 분석한 선행연구와 비교해 보았을 때, As는 평균 0.206 mg/kg으로 본 연구의 분석결과보다 약간 더 높게 검출되었고 Cd과 Pb은 각각 0.018 mg/kg, 0.051 mg/kg으로 비슷하거나 약간 낮은 수준으로 검출 된 것을 확인 할 수 있었다14). 우리나라 티백 형태로 유통되는 침출차의 중금속 함량 연구와 비교해 보았을 때 Cd은 0.
- 곰팡이독소 함량 분석결과(Table 8), 125건 중 29건에서 fumonisin (FUB1, FUB2), zearalenone 등 3종의 곰팡이독소가 5.45-606.86 µg/kg범위에서 검출되어 23.2%의 검출률을 보였다.
- 798 mg/kg로 허용범위 내에서 다소 높은 농도로 검출이 되어 타 문헌의 평균 Pb 검출량과 차이가 발생한 것으로 볼 수 있다. 본 실험에서 분석한 중금속 함량은 기준이 설정된 범위(Pb 5.0 mg/kg 이하) 내에서 검출되어 125건 모두 적합하였다. 그러나 이외의 중금속에 대한 안전 기준이 설정되어있지 않아 As, Cd에 대한 안전성 여부는 확인하기 어려웠다.
- 본 연구에서 zearalenone은 125건 중 19건에서 5.45-455.17 µg/kg로 15.2% 검출률을 나타내어, 장미란 등의 조사결과에서 zearalenone은 현저히 낮은 수준의 양으로 검출되었지만, 검출율은 더 높은 것으로 확인이 되었다18).
- 옥수수수염차는 10건에서 fumonisin B1이 15.84-491.05 µg/kg, 7건에서 fumonisin B2가 22.27-117.12 µg/kg, 7건에서 zearalenone이 5.45-49.22 µg/kg이 검출되어 옥수수차, 옥수수수염차에서 각각 44%, 40%로 비교적 높은 검출률을 나타내었다.
- 종류별로는 25건 검사 결과 보리차는 2건에서 fumonisin B1이 20.54-103.64 µg/kg, 1건에서 fumonisin B2가 82.04 µg/kg, 4건에서 zearalenone이 16.37-455.17 µg/kg이 검출되었다.
- 종류별로는 25건 검사 결과, 보리차는 3건에서 0.31-0.55 µg/kg, 옥수수차는 2건에서 0.31-0.46 µg/kg, 결명자차는 3건에서 0.30-0.39 µg/kg, 둥글레차는 5건에서 0.44-5.71 µg/kg 그리고 옥수수 수염차는 3건에서 0.63-0.78 µg/kg이 검출되었다.
- 침출차 총 125건을 대상으로 중금속 함량을 분석한 결과(Table 6), As는 불검출-0.393 mg/kg, Cd 불검출0.295 mg/kg, Pb 불검출-4.798 mg/kg 범위로 검출되었으며, 중금속 평균 검출량은 As 0.039 mg/kg, Cd 0.057 mg/kg, Pb 0.288 mg/kg으로 확인되었다.
- 침출차의 benzo(a)pyrene 함량 분석 결과(Table 7), 125건 중 16건에서 0.30-5.71 µg/kg 범위로 검출되어 12.8%의 검출률을 보였다.
- 현재 국내에서 침출차 중 benzo(a)pyrene의 기준이 규정되어있지 않아 유형이 비슷한 숙지황과 건지황의 기준과 비교해 보았을 때, 16건 중 1건에서 그 기준치를 약간 넘는 것으로 확인 되었으나, 15건에서는 5.0 µg/kg보다 현저히 낮은 수준으로 검출됨을 확인 할 수 있었다.
후속연구
- 6 µg/kg 범위에서 25%의 검출률을 나타내어 본 연구의 결과와 유사함을 확인 할 수 있었다9). 하지만 현재 우리나라를 비롯하여 Codex, EU, 일본 등 국외에서 침출차에 대한 곰팡이 독소의 기준은 없기 때문에 추후 침출차에 대한 안전기준 설정의 기초자료 제공을 위하여 이에 대한 지속적인 조사연구가 필요하다고 사료된다. 또한 농산물 저장 시 습도가 낮은 상태에서 보관함으로써 기후변화에 민감한 곰팡이독소 생성의 선제적 대응의 안전관리가 요구된다.
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