식품 중 다환방향족탄화수소의 분석방법 확립을 통한 오염패턴 비교 및 발암 위해성평가

Abstract

산업화와 고도의 경제성장에 따른 연료 소비의 증가로 인한 다량의 오염물질 배출과 유해화학물질의 사용량 증가에 따라 환경오염이 심화되고 있으며 건강에 대한 국민들의 관심도 또한 점차 증가하고 있다. 환경 중 잔류 시간이 길며 그 인체 독성이 강하여 더욱 문제시 되고 있는 물질을 잔류성 유기오염물질(Persistent Organic Pollutants, POPs)이라 말하며, 다환방향족탄화수소류(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, 이하 PAHs)는 POPs로 분류되는 물질 중 하나이다. 특히 최근 내분비계장애물질로 알려진 대표적 PAHs 화합물 중 하나인 벤조피렌은 대표적인 PAHs 화합물로 음식을 조리, 가공할 때 식품의 주성분인 탄수화물, 단백질, 지방 등이 분해되어 생성되는 열분해 산물이며 토양, 공기, 물, 식품 등 전 환경매체에서 검출되고 있다. 본 연구에서는 식품 중 PAHs의 분석대상물질로 발암성에 근거하여benzo(a)anthracene, chrysene, benzo(b)fluoranthene, benzo(k)fluoranthene, benzo(a)pyrene, dibenzo(a,h)anthracene, benzo(g,h,i)perylene, indeno(1,2,3-c,d)pyrene 등 8종을 선정하였으며, 식품 중 지방의 알칼리 분해시간에 따른 분해효율, 추출 용매(toluene, cyclohexane, n-hexane)에 따른 추출효율, 정제컬럼(florisil cartridge)의 용출량에 따른 정제효율, GC/MSD와 HPLC/FLD 분석조건 등을 비교 실험하여 최적의 분석방법을 확립하였다. 확립된 분석방법을 토대로 국내유통 어패류 및 그 가공품 중 PAHs의 오염실태를 파악하였으며 대상식품은 서울 · 춘천 · 대전 · 광주 · 부산의 5대 도시 시장에서 어류 12종, 패류 5종, 가공식품 7종 총 205건을 채취하였다. 균질화된 시료를 알칼리 분해하여 n-hexane으로 추출하였으며 증류수로 세척한 후 Sep-Pak florisil cartridge로 정제하여 HPLC/FLD로 동시 정량 분석하였다. 각각의 PAHs에 대한 회수율은 약 90~106%였으며 검출한계는 PAHs에 따라 차이는 있으나 0.002~0.5 ng/g 수준이었다. 어패류 및 그 가공품 중 8종 PAHs의 총 평균 함량은 0.23 ng/g이었으며 개별 평균 PAHs 함량은 각각 benzo(a)anthracene 불검출, chrysene 0.01 ng/g, benzo(b)fluoranthene 0.04 ng/g, benzo(k)fluoranthene 0.07 ng/g, benzo(a)pyrene 0.05 ng/g, dibenzo(a,h)anthracene 0.004 ng/g, benzo(g,h,i)perylene 0.0008 ng/g, indeno(1,2,3-c,d)pyrene 0.06 ng/g이었다. 국내 유통 어패류 및 가공품의 오염도 자료로부터 우리나라 국민이 이들 식품을 통해 섭취하는 1일 PAHs 섭취량은 0.15 ng/kg b.w./day, 벤조피렌 섭취량은 0.034 ng/kg b.w./day이었으며 이 수준은 다른 나라에서 보고된 결과에 비해 낮은 수준이었다. 식품을 통한 PAHs 위해성평가를 위해 국내에서 분석된 육류, 식용유지, 곡류, 두류, 서류 등의 오염도자료, 본 연구에서 분석한 어류, 패류의 오염도 자료, 초음파추출법을 사용하여 분석한 채소류, 과일류의 오염도 자료 및 국민건강영양조사보고서에 제시된 1일 성인(19~64세)식품섭취량을 적용하여 총인체노출량을 산출하였다. 인체노출평가시 활용된 오염도자료는 congener별로 수집하였으며 총 PAHs의 오염도를 benzo(a)pyrene 독성상응값으로 환산하였다. 식품 섭취를 통한 총 인체노출량은 U.S.EPA에서 제시한 TEFs(Toxic Equivalency Factors)를 적용한 경우 8.38×10^(-7) ㎎/㎏ b.w./day였으며 위상부암 발생에 근거한 benzo(a)pyrene의 발암력(Q1^(*), 7.3(㎎/㎏ b.w./day)^(-1))을 활용한 결과 6.11×10^(-6)의 초과발암위해도를 나타내었다. 이는 100만명당 6명의 위상부암 발생위해가능성을 의미하며, 1×10^(-5) 이하로서 우려되는 수준은 아닌 것으로 판단되었다. 본 연구의 결과로서 어패류 및 가공품 중 PAHs에 대한 분석법 확립, 국내 유통 식품의 오염실태조사 그리고 실제 식품섭취를 통한 PAHs의 인체위해성평가는 식품 중 PAHs의 관리 대책 수립 및 식품의 안전 관리를 위한 정책의 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.|Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(PAHs) contamination arises from several sources including processing of food(smoking, direct drying, cooking) and environmental contamination of air, water, or soil, the later being considered as the most important. Although many studies on PAHs in foods have been conducted in other countries, little has been done in Korea. In this study, to establish the analytical method for PAHs in fish and shellfish, alkali digestion time, extraction solvents, elution volume of florisil cartridge for clean-up, operating conditions of GC/MSD and HPLC/FLD have been optimized. The following concentrations of some PAHs were investigated ; [benzo(a)anthracene, chrysene, benzo(b)fluoranthene, benzo(k)fluoranthene, benzo(a)pyrene, dibenzo(a,h)anthracene, benzo(g,h,i)perylene, indeno(1,2,3-c,d)pyrene] in fish(n=120), shellfish(n=50) and their processed products(n=35). Constructed analysis method and performed risk assessment were used to provide actual current data for Korea. The food samples were purchased at the local markets in Seoul, Chuncheon, Daejeon, Kwangju and Pusan. The samples were squid, mackerel, alaska pollack, yellow croaker, hair tail, flatfish, spanish mackerel, tuna, pacific saury, pacific cod, herring, short-necked clam, oyster, granulated ark, kind of clam, sea mussel, tuna can, mackerel can, saury can, whelk can, pollack slice, squid slice, and dried file fish fillet. The methodology involved saponification and extraction with n-hexane, clean-up on Sep-Pak florisil cartridges and determination by HPLC/FLD(High Performance Liquid Chromatography/Fluorescence Detector). Overall method recoveries for 8 PAHs spiked into these products ranged from 90 to 106%. The mean level of the following PAHs were determined ; benzo(a)anthracene, chrysene, benzo(b)fluoranthene, benzo(k)fluoranthene, benzo(a)pyrene, dibenzo(a,h)anthracene, benzo(g,h,i)perylene and indeno(1,2,3-c,d)pyrene in fish, shellfish and their products was N.D., 0.01, 0.04, 0.07, 0.05, 0.004, 0.0008 and 0.06 ng/g, respectively. The results were similar to those reported by other countries. This study used both TEFs(Toxic Equivalency Factors) proposed by U.S.EPA for carcinogenic effects and was executed to identify cumulative dietary risk due to PAHs that can be exposed through food ingestion. Exposure should be calculated food ingestion, the average body weight for 19-64 yrs and average consumed values from report on national health and nutrition survey was used. The estimated average daily intake of PAHs was 8.38 × 10^(-7) ㎎/㎏ b.w./day for carcinogenic effects. The dietary excess cancer risk estimated using cancer potency of benzo(a)pyrene as 7.3(㎎/㎏ b.w./day)^(-1) was 6.11×10^(-6).