보고서 정보
주관연구기관 |
식품의약품안전평가원 National Institute of Food and Drug Safety Evaluation |
연구책임자 |
강길진
|
참여연구자 |
이지안
,
천소영
,
정승아
,
김도현
,
권진욱
,
최장덕
,
신민수
,
신용운
,
안태현
,
윤진홍
,
이보름
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2019-12 |
과제시작연도 |
2019 |
주관부처 |
식품의약품안전처 Ministry of Food and Drug Safety |
등록번호 |
TRKO202000029938 |
과제고유번호 |
1475011145 |
사업명 |
식품등안전관리(R&D) |
DB 구축일자 |
2020-10-10
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키워드 |
자연독소.시험법.유효성검증.트로판 알칼로이드.오염도조사.Natural toxins.Method.Validation.Tropane Alkaloid.Monitoring.
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초록
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트로판알칼로이드(Tropane Alkaloid, TA)는 식물에서 자연적으로 발생하는 이차대사산물인 자연독소로서 트로판알칼로이드의 일종인 아트로핀, 스코폴라민의 경우 일정량 이상 섭취 시 급성 신경독성 사례가 보고되고 있고, 식품 중 트로판알칼로이드에 대한 위해정보도 지속적으로 발생되고 있다. 또한 유럽연합 등 제외국에서 트로판알칼로이드 관련 시험법 및 오염도 조사 연구가 활발히 진행되고 있으나, 국내에서는 연구가 거의 미비한 실정이다.
이에 따라 국내 유통 식품 중 트로판알칼로이드에 대한 안전관리 방안을 마련하고자 본
트로판알칼로이드(Tropane Alkaloid, TA)는 식물에서 자연적으로 발생하는 이차대사산물인 자연독소로서 트로판알칼로이드의 일종인 아트로핀, 스코폴라민의 경우 일정량 이상 섭취 시 급성 신경독성 사례가 보고되고 있고, 식품 중 트로판알칼로이드에 대한 위해정보도 지속적으로 발생되고 있다. 또한 유럽연합 등 제외국에서 트로판알칼로이드 관련 시험법 및 오염도 조사 연구가 활발히 진행되고 있으나, 국내에서는 연구가 거의 미비한 실정이다.
이에 따라 국내 유통 식품 중 트로판알칼로이드에 대한 안전관리 방안을 마련하고자 본 연구사업에서는 트로판알칼로이드에 대해 액체크로마토그래피-질량분석기/질량분석기(LC-MS/MS)법을 사용하여 동시분석법을 확립하고 트로판알칼로이드 오염도를 조사하였다.
먼저 식품 중 트로판알칼로이드 13종의 동시분석 시험법을 마련하기 위해 전처리방법은 균질화된 검체(메밀, 참깨, 녹차) 2g에 4% 개미산을 함유한 메탄올/물(75:25, v/v) 혼합용액을 가하여 추출하고, 강한 양이온 상호작용을 할 수 있는 MCX 카트리지(설폰산기 작용기)를 이용하여 정제하였고, 용출 시 0.5% 암모니아를 함유한 메탄올용액을 가해 중화하였으며,질소건고 후 100% 메탄올용액에 용해한 용액을 LC-MS/MS 시험용액으로 하였다. 또한 LC-MS/MS 기기분석조건을 검토하였는데, 특히 LC 이동상으로는 트로판알칼로이드가 염기성 질소화합물이므로, 분리도와 감도를 높이기 위해 알칼리성 이동상인 10 mM 탄산암모늄 혼합용액을 적용하였고 컬럼은 Waters Xbridge C18 (2.1×150 mm, 3.5 μm)을 사용하여 분자량이 큰 트로판알칼로이드의 용해도를 높이기 위해 컬럼 온도 50℃에서 분석하였다.
최종 확립된 시험법에 대해 메밀, 참깨, 녹차를 대상 분석시료로 하여 유효성검증을 한 결과,특이성은 간섭물질로부터 구분 확인, 직선성은 R2>0.99 이상, 정확도(회수율)는 메밀 84.02~96.33%, 참깨 83.03~94.47%, 녹차 82.26~97.88%, 정밀도(반복성, RSDr)는 메밀 0.26~7.72%, 참깨 0.80~8.33%, 녹차 0.58~7.05%, 정밀도(재현성, RSDR)은 메밀 5.71%, 참깨6.85%, 녹차 5.21%, 검출한계(LOD)는 메밀 0.34~1.51 μg/kg, 참깨 0.11~1.59 μg/kg, 녹차0.45~1.37 μg/kg, 정량한계(LOQ)는 메밀 1.03~4.58 μg/kg, 참깨 0.36~4.84 μg/kg, 녹차1.57~4.81 μg/kg 수준이었다. 본 연구에서 개발한 식품 중 트로판알칼로이드 13종 동시분석 시험법은 AOAC 가이드라인 등에 따른 유효성검증 기준에 모두 적합함을 확인하였다.
국내 유통 중인 식품별(곡류, 두류, 유지종실류, 과채류, 서류, 다류, 과자류, 빵류, 시리얼류,면류) 전체 수거 제품(국내산·수입산) 28품목 265건에 대한 오염도 조사를 한 결과, 트로판 알칼로이드 13종은 15품목 55건(20.8%)에서 검출되었다. 식품별 검출률(%)은 서류 10건(100.0%), 유지종실류 14건(70.0%), 과채류 7건(46.7%), 두류 8건(22.2%), 곡류 8건(13.1%),다류 5건(10.0%), 과자류 2건(8.3%) 및 시리얼류 1건(6.7%) 순으로 나타났다.
트로판알칼로이드는 일반적으로 급성 신경독성이 있는 Datura-type(신경전달물질인 아세틸콜린과 화학적 구조 특징이 유사하여 아세틸콜린과 경쟁하여 신경전달 작용 차단)과 급성 신경독성이 없는 Low molecular weight TA로 구분된다.
Low m.w. TA 6종이 검출된 제품은 전체 수거 제품 28품목 265건 중 10품목 31건(11.7%)에서 검출되었고, 식품별 검출률(%)은 서류 10건(100.0%), 과채류 7건(46.7%), 두류 7건(19.4%), 과자류 2건(8.3%), 다류 3건(6.0%), 유지종실류 1건(5.0%) 및 곡류 1건(1.6%) 순으로 나타났다. 제품 34건의 검출농도는 상위 15위까지 모두 감자, 고구마, 고추 제품으로 원재료식품인 서류 및 과채류에서 매우 높게 나타났으나, Low m.w. TA 6종은 급성 신경독성이 없는 물질이다.
급성 신경독성이 있는 Datura-type TA 7종이 검출된 제품은 전체 수거 제품 28품목 365건 중 9품목 26건(9.8%)에서 검출되었고, 식품별 검출률(%)은 유지종실류 14건(70.0%), 곡류 7건(11.5%), 시리얼류 1건(6.7%), 다류 3건(6.0%), 두류 1건(2.8%) 등 순으로 나타났다. 제품 26건의 검출농도는 페퍼민트4(369.11 ug/kg), 밀3(29.67 ug/kg), 대두6(15.05 ug/kg) 등 순으로 나타났으며, 페퍼민트 제품에서 다른 제품에 비해 제일 높은 것으로 나타났다. 반면 유지종실류인 참깨와 들깨는 검출률은 매우 높으나 실제 제품에서의 검출농도는 낮은 것으로 나타났다.
다만 Datura type 트로판알칼로이드가 검출되는 유지종실류와 곡류는 영유아용 조제식에 주로 사용되고, 특히 영유아는 유지종실류와 곡류로 만든 조제식에 대해 섭취량이 많은 취약계층이므로, 유럽연합(EU)과 같이 영유아용 식품에 대해서는 독성이 보고된 아트로핀과 스코폴라민에 대해 우리나라에서도 안전관리 방안을 검토할 필요가 있다. 또한 제외국에서 기준을 설정하여 관리하고 있지는 않으나, 검출농도가 제일 높게 나온 다류(침출차)에 대해서도 안전관리 방안을 검토할 필요가 있다.
따라서 식품 중 트로판알칼로이드 사전안전관리 방안 마련을 위해 위해평가를 위한 많은 오염도 조사 데이터를 확보할 필요가 있고, 관련하여 다양한 식품품목에 대해 지속적인 트로판 알칼로이드 오염도 조사를 수행할 필요가 있다. 본 연구를 통해 확립된 시험법 및 오염도 조사 결과는 식품안전정책 추진 시 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
(출처 : 국문 요약문 2p)
Abstract
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Tropane alkaloid (TA) is a natural toxin that is a naturally occurring secondary metabolite of plants. Tropane alkaloids such as atropine and scopolamine are reported to have acute neurotoxicity if intaken above a certain amount. Risk information for tropane alkaloids has also been generated. In add
Tropane alkaloid (TA) is a natural toxin that is a naturally occurring secondary metabolite of plants. Tropane alkaloids such as atropine and scopolamine are reported to have acute neurotoxicity if intaken above a certain amount. Risk information for tropane alkaloids has also been generated. In addition, tropane alkaloids-related analytical methods and contamination investigation studies have been actively conducted in the foreign countries such as the European Union, but researches in Korea have rarely been done until now.
Accordingly, in order to prepare a safe management plan for tropane alkaloids in domestic food, this research project established simultaneous analytical method using liquid chromatography-Tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) method for tropane alkaloids.
Tropane alkaloid contamination in foods was investigated and risk assessment was conducted based on this.
First, in order to prepare a simultaneous analysis of 13 TA in food, the pretreatment method was methanol/water (75:25, v/v) containing 4% formic acid in 2 g of homogenized specimens (buckwheat, sesame and green tea). Extracted by adding mixed solution, purified using MCX cartridge (functional group : sulfonic acid) capable of strong cation interaction, neutralized by adding methanol solution containing 0.5% ammonia during elution, and dried after nitrogen drying The solution dissolved in methanol was used as anLC-MS/MS test solution.
In addition, the LC-MS/MS instrumental analysis was examined. In particular, since tropane alkaloid is a basic nitrogen compound as an LC mobile phase, an alkaline mobile phase 10 mM ammonium carbonate mixed solution was applied to enhance separation and sensitivity, and the column was Waters Xbridge C18 (2.1×150 mm, 3.5 μm) were analyzed at a column temperature of 50 °C to increase the aqueous phase solubility of the large molecular weight tropane alkaloids.
As a result of validating buckwheat, sesame and green tea as the target analytical samples for the final established test method, it was confirmed that the specificity was distinguished from the interfering substance, the linearity was above R2 > 0.99, and the accuracy was within the daily and daily Recovery(%) were 84.02 to 96.33% in buckwheat, 83.03 to 94.47% in sesame seeds, 82.26 to 97.88% in green tea, and Precision (repeatability), RSDr were 0.26 to 7.72% in buckwheat, 0.80 to 8.33% sesame seeds, 0.58 to 7.05% in green tea, Precision (Reproducibility), RSDR were 5.71% in buckwheat, 6.85% in sesame seeds,5.21% in green tea. Detection limits were 0.34~1.51 μg/kg in buckwheat, 0.11~1.59 μg/kg in sesame seeds and 0.45~1.58 μg/kg in green tea, respectively. Quantitative limits were 1.03-4.58 μg/kg in buckwheat, 0.36-4.84 μg/kg in sesame seeds and 1.57-4.81 μg/kg in green tea, respectively. As for the validation factor, it was confirmed that simultaneous analytical methods of 13 TA in the food developed in this research project meet all criteria such as AOAC guidelines.
As a result of surveying the contamination degree of 265 items of total collection products (domestic and imported) by foods (grains, cereal products, soybeans, oilseeds, teas, vegetables, etc.) in Korea. The detection rate (%) by food was 14 oilseeds (70.0%), 20 vegetables (66.7%), 8 soybeans (22.2%), 8 grains (13.1%), and 5 teas (10.0%), followed by three grain products (4.1%).
Tropane alkaloids are generally divided into acute neurotoxic Datura-type (a chemical structural feature similar to that of acetylcholine, a neurotransmitter that competes withacetylcholine to block neurotransmission) and a low molecular weight type without acute neurotoxicity.
Low m.w. TA were detected in 34 items (12.6%) of 270 items collected ; 20 vegetables, etc (66.7%), 7 soybeans (19.4%), 3 teas (6.0%), 1 oilseeds (5.0%), 2 grain products (2.7%), and 1 grains (1.6%). The detected concentrations of 34 products were the top 15, all of whichare potato, sweet potato, and pepper products, which were much higher than otherproducts, especially vegetables, but are non-acute neurotoxic.
Acute neurotoxic Datura-type 7 tropane alkaloids were detected in 26 items (9.8%) of 265 items collected ; 14 oilseeds (70.0%), 7 grains (11.5%), 3 teas (6.0%), 1 soybeans (2.8%), etc. The detected concentrations of 26 products were in the order of peppermint4 (369.11ug/kg), wheat3 (29.67 ug/kg) and soybean6 (15.05 ug/kg), and the product peppermint4 was much higher than other products. On the other hand, oilseed seeds and sesame seeds were found to have a high detection rate but TA concentrations were low.
Therefore, it is expected to be used for food safety management policy by providing the developed method of tropane alkaloids and the results of pollution degree survey for risk assessment derived through this research project as basic data.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 국문 요약문 ... 2
- Summary ... 5
- 목차 ... 8
- 제1장 연구개발과제의 개요 ... 10
- 제1절 연구개발과제의 목표 ... 10
- 제2절 연구개발과제의 필요성 ... 12
- 1. 연구의 배경 ... 12
- 2. 연구의 필요성 ... 26
- 제2장 연구개발과제의 국내·외 연구개발 현황 ... 32
- 제1절 국내 연구현황 ... 32
- 제2절 국외 연구현황 ... 33
- 제3장 연구개발과제의 연구수행 내용 및 결과 ... 38
- 제1절 트로판알칼로이드 시험법 확립 ... 38
- 1. 트로판알칼로이드 시험법 개발 ... 38
- 2. 트로판알칼로이드 시험법 유효성검증 ... 53
- 3. 트로판알칼로이드 시험법 교차검증 ... 67
- 제2절 트로판알칼로이드 오염도 조사 ... 75
- 1. 트로판알칼로이드 오염도 조사 방법 ... 75
- 2. 트로판알칼로이드 오염도 조사 결과 ... 84
- 제4장 연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 109
- 제1절 식품 중 트로판알칼로이드 시험법 확립 ... 109
- 제2절 식품 중 트로판알칼로이드 오염도 조사 ... 111
- 제5장 연구개발과제의 목표달성도 및 관련분야의 기여도 ... 114
- 제1절 목표 달성도 ... 114
- 제2절 관련분야에의 기여도 ... 115
- 제6장 연구개발과제의 연구개발 결과 활용계획 ... 116
- 제1절 활용성과 ... 116
- 제2절 활용계획 ... 116
- 제7장 참고문헌 ... 117
- <첨부 1> 식품 중 트로판알칼로이드 시험법 표준작업절차서(SOP) ... 130
- 끝페이지 ... 141
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