Ex) Article Title, Author, Keywords
Online ISSN 2288-5978
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Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52(8): 814-820
Published online August 31, 2023 https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.8.814
Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.
Hyun-Jeong Oh , DoSeung Lee, Jung-Hwa Byun, and Chan-Ok Ko
Institute of Health and Environment, Jeju Special Self-Governing Province
Correspondence to:Hyun Jeong Oh, Department of Food Analysis Division, Institute of Health and Environment, Jeju Special Self-Governing Province, 41, Samdong-gil, Jeju-si, Jeju 63142, Korea, E-mail: hyunohj@gmail.com
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Phthalate plasticizers can be contaminated by the environment and are likely to migrate from utensils and containers used in food manufacturing. Phthalates are thought to persist due to phthalate contamination of raw materials, migration from manufacturing tools and containers, and so on. To investigate the residual state of phthalates in distributed foods, the contents of six plasticizers were analyzed by GC-MS: dimethyl phthalate (DMP), diethyl phthalate (DEP), di-n-butyl phthalate (DBP), butyl benzyl phthalate (BBP), di(2-ethylhexyl) adipate (DEA), and di- (2-ethyl hexyl) phthalate (DEHP). The test method was verified for specificity, linearity, limit of detection (LOD), limit of quantitation (LOQ), accuracy, and precision. The approximate limits of the LOD and LOQ were 0.04 mg/L to 0.06 mg/L and 0.12 mg/L to 0.20 mg/L, respectively, and the linearity demonstrated R2>0.99 in the range of 0.2 to 5.0 mg/L. The recovery test was 74∼124%. To assess applicability of the method, 178 commercial food products were monitored. DMP and DEA were not detected, and DEP and BBP were below the quantification limit in the majority of dietary groups. In soybean paste, noodles, gochujang, tea powders, processed grain products, and other processed items, DBP was detected up to 1.16 mg/kg, and DEHP was detected up to 0.67 mg/kg. Dissolution test for each packaging material in the detected foods revealed no packaging material.
Keywords: phthalate, plasticizer, DBP, DEHP, GC-MS
식생활 패턴과 생활방식의 변화로 다양한 가공식품의 생산과 소비가 증가하고 있다. 가공식품은 식품의 생산, 가공, 유통 과정에서 설비, 운반구, 포장재 등에 의해 유해물질에 접촉될 수 있다. 특히 포장재는 식품과 직접 접촉할 가능성이 높으며, 포장재 제조 시 첨가되는 유해 화학물질이 식품으로 이행되어 건강상의 문제를 야기할 수 있다(Choi 등, 2018; Wang과 Qian, 2021). 프탈레이트는 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC) 등의 플라스틱을 부드럽게 하기 위하여 사용되는 가소제 성분으로 식품, 화장품 등의 용기와 바닥재 등에 광범위하게 사용되어 왔다(Kim 등, 2012; Serrano 등, 2014). 프탈레이트는 내분비계 장애물질로 만성적인 노출로 인하여 임신 중 태아와 아동의 성장과 발달, 생식시스템 등 부정적인 영향을 주고 있어 환경호르몬으로 분류된다(Edwards 등, 2022; Liang 등, 2008; Wang과 Qian, 2021). 홍삼제품에서 환경호르몬 추정 물질이 검출되었다는 보도가 있었는데 이는 프탈레이트 함유 우려 플라스틱 재질의 연결관 사용으로 일부 프탈레이트 성분이 검출된 것으로 보고되었으며(MFDS, 2018), 매실농축액 제품에서 디부틸프탈레이트(di-n-butyl phthalate, DBP)가 0.56 mg/kg이 검출되었다고 보고된 바 있다(KCA, 2019).
프탈레이트 성분은 dimethyl phthalate(DMP), diethyl phthalate(DEP), DBP, butyl benzyl phthalate(BBP), di (2-ethylhexyl) phthalate(DEHP) 등 20여 종이 분류되어 있고, DEHP의 경우 간 독성 및 고환 위축 등이 나타나는 것으로 보고되어(Lee 등, 2001), 미국 환경보호청(United States Environmental Protection Agency)에서는 DEHP를 발암성 등급 B2군(Group B2)으로 사람에게 암을 유발할 수 있는 유력한 물질로 분류하고 있다(FDA, 2021).
식품 포장재료는 플라스틱 재질(PE, PET, PP, PC, PVC 등)이 72%로 가장 많이 사용되고 있는데(Bang 등, 2012), 프탈레이트 및 adipate를 사용한 폴리염화비닐은 전선, 타일 등과 같은 공업용뿐만 아니라 업소용 랩과 과일 야채 등의 식품용기로 널리 사용되고 있다. 식품 포장용 랩의 경우 식품의 준비, 가공, 보관 시 프탈레이트류가 식품과 접촉하면 식품으로 이행될 가능성이 있는데, 실제로 DEHP와 DBP가 다양한 식품에서 검출되었다고 보고된 바 있다(Fang 등, 2017; Lee 등, 2001; Sakhi 등, 2014). 또한 Guo 등(2010)은 포장재로부터 이행된 과일 음료에서 DEHP가 최대 0.662 μg/mL 검출되었다고 보고하였다.
우리나라에서는 합성 수지제 가소제로 프탈레이트류 사용 시 한도를 정하여 관리하고 있는데, 위생용품과 화장품에서는 기준 규격이 설정되어 있으나, 기구 및 용기 포장의 기준규격에서 식품용 기구・용기 포장 제조 시 DEHP 사용을 금지하고 있다(MFDS, 2021). 기구・용기 포장에서 프탈레이트 기준은 합성수지제 폴리염화비닐 기준으로 DBP가 0.3 mg/L 이하, BBP가 30 mg/L 이하, DEHP가 1.5 mg/L 이하로 설정되어 있으며(MFDS, 2021), 식품에 대한 기준은 아직 마련되지 않고 있다.
유통 식품 중의 프탈레이트 연구로 Serrano 등(2014)은 가금류, 식용유, 크림 유래 유제품에서 고농도의 DEHP가 검출되었으며(≥300 μg/kg), Bhardwaj(2022)는 PET병에 들어있는 음용수의 DEHP를 분석한 결과 고온(45°C)에서 장시간 보관할수록 DEHP가 이행될 수 있다고 보고하였다. 최근 PVC 제조 시 di(2-ethylhexyl) terephthalate가 가소제 대체제로 사용되고 있고 DEHP는 사용이 금지되었지만, 미국 햄버거 등의 패스트푸드에서 DBP와 DEHP는 각각 81%와 70% 검출되었다고 보고되었다(Edwards 등, 2022). 유통 식품에서의 프탈레이트 잔류에 관한 국외 연구 보고는 많으나, DEHP 기준으로 국내 유통 식품의 프탈레이트 연구는 식약처에서 보고한 일부 결과가 있다(Kim 등, 2012; Park 등, 2019). 식품은 잠재적인 프탈레이트의 주요 노출원이며, 식품에 잔류하는 환경호르몬의 인체 유해성으로 식품 제조 공정 또는 포장재로부터 식품으로 이행되어 잔류하는 프탈레이트 조사 연구가 필요하다.
본 연구에서는 제주지역 유통 마켓에서 유통되는 가공식품을 대상으로 하였다. 실험에 사용한 가공식품의 포장재는 PET, PE, PP 재질로 유연성 측면에서 phthalate ester류 및 DEHP를 사용하지 않았으나, 가소제가 환경으로부터 오염될 수 있고 식품 제조 시 사용되는 기구・용기 등에서 이행될 가능성이 있어 유통 가공식품 중에 프탈레이트류 잔류 실태를 조사하고자 제주지역에 유통 중인 가공식품을 대상으로 DEHP 등 6종의 가소제 함량을 조사하였다.
실험재료
본 실험에 사용된 실험재료는 3~10월 제주지역 유통 마켓에서 Table 1과 같이 다소비되는 유통가공식품을 대상으로 홍삼제품(31점), 떡류(5점), 당류(9점), 즉석조리식품(25점), 면류(13점), 음료류(10점), 식초(18점), 주류(28점), 고형차(3점), 장류(20점), 곡류가공품(6점), 기타가공품(5점), 밀가루(5점) 178품목을 구입하여 사용하였으며, 즉시 4°C 냉장고에 보관하였다.
Table 1 . Food materials in this study
Sample | Number of samples | Package materials |
---|---|---|
Red ginseng | 31 | PP1), PE2) |
Alcoholic beverages | 19 | PET3), glass |
Fruit wine | 9 | PET, glass |
Rice cakes | 5 | PE |
Sugars | 9 | PET |
Fruit vegetable beverages | 10 | PET, PE |
Wheat flours | 5 | PE |
Ready to eat foods | 25 | PP |
Vinegars | 18 | PET |
Soy sauces | 6 | PET |
Noodles | 8 | PP,PE |
Frided noodles | 5 | PP,PE |
Soybean paste | 8 | PP |
Gochujang | 6 | PP |
Processed grain products | 6 | PE |
Other processed foods | 5 | PE |
Tea powders | 3 | PE |
Total | 178 | - |
1)Polypropylene. 2)Polyethylene. 3)Polyethyleneterephthalate.
프탈레이트 및 adipate esters 분석에는 정밀 분석용 특급시약을 사용하였다. 가소제 표준물질인 DMP, DEP, DBP, BBP, DEA, DEHP는 Accu 표준품(method525-Mix4, 0.5 mg/mL, AccuStandard Co.)을 사용하였고, 검량선 작성은 헥산(HPLC grade 95%, Fisher Scientific Korea Ltd.) 용매를 사용하여 0.2~5.0 mg/L로 단계별로 희석하여 사용하였다. 시험에 사용된 모든 초자 등의 시험기구들은 유리 기구를 사용하였다. 사용 직전에 아세톤(HPLC grade 95%, Fisher Scientific Korea Ltd.)과 헥산 용매를 사용하여 세척 후 180°C 건조기(ON-22, Jeiotech Co., Ltd.)에서 24시간 건조 후 사용하였으며, 실험실 공간 등으로부터 올 수 있는 프탈레이트 오염을 사전에 방지하고자 하였다.
프탈레이트 추출 및 GC-MS 분석
유통 식품의 프탈레이트 추출은 Kim 등(2012)의 방법에 따라 식품 matrix를 비지방성 식품과 지방성으로 나누었고 액상시료와 고체시료로 구분하여 분석하였다. 본 실험에 사용된 액상시료는 지방함량이 적어 10 mL screw cap 바이알에 액상시료 1 mL를 넣고 메탄올 2 mL를 가한 후 균질화하였고, 헥산 2 mL를 가하여 1시간 진탕 후 층분리를 하고 3회 반복하여 헥산층을 질소 농축기(Auto EVA-100, Reeko Instrument)로 농축 후, 1 mL로 정용하여 기체크로마토그래피 질량분석기(Gas Chromatography Mass Spectrometry; GC-MS, Agilent 7890, Agilent Co., Ltd.)로 분석하였다. 액상시료의 회수율은 프탈레이트가 검출되지 않은 액상시료인 음료, 주류에 프탈레이트 표준액(1.0 mg/L)을 첨가하여 액상시료 전처리와 동일하게 전처리한 후 분석하였다.
지방함량이 적은 고체시료 전처리는 10 mL screw cap 바이알에 고체 시료 1 g을 넣고 헥산 5 mL를 가한 후 균질화하였다. 그리고 시료를 침전시킨 후 헥산층을 질소 농축 튜브에 옮기고 잔류물은 헥산 5 mL로 층분리하여 3회 반복 후 헥산층을 질소 농축기로 농축 후 1 mL로 정용하여 GC-MS로 분석하였다(Kim 등, 2012). 지방함량이 많은 고체시료는 10 mL screw cap 바이알에 고체 시료 1 g을 넣고 헥산 5 mL를 가하여 균질화 후 침전시켰다. 헥산층을 별도의 screw cap 바이알에 옮기고 헥산포화아세토니트릴 5 mL를 넣어 정치시킨 후 하층은 질소농축 튜브에 옮기고 층분리를 3회 반복하여 헥산포화아세토니트릴 하층을 질소 농축기로 농축 후 1 mL로 정용하여 GC-MS로 분석하였다(Kim 등, 2012). 분석 조건은 Han 등(2019)의 방법을 변형하여 Table 2와 같이 설정하여 분석하였다. 고체시료의 회수율은 프탈레이트가 검출되지 않은 고체시료인 당류에 표준액(1.0 mg/L)을 첨가하여 고체시료 전처리와 동일하게 전처리한 후 분석하였다.
Table 2 . GC-MS operating conditions
Model | Agilent 7890 GC-MS | |||
---|---|---|---|---|
Column | DB-5MS (30 m×0.25 mm, 0.25 μm) | |||
Oven temp. | 80°C for 3 min | |||
20°C/min to 180°C for 1 min | ||||
5°C/min for 300°C for 4 min | ||||
Carrier gas and flow rate | He, 1.0 mL/min | |||
Injetion volume | 1.0 μL | |||
Injector mode | Splitless | |||
Injector temp. | 280°C | |||
MS transfer line temp. | 320°C | |||
MS quad | 150°C | |||
MS source | 230°C | |||
Detection range (m/z) | 50∼500 | |||
Ionization mode | Selected ion monitoring | |||
Selected ion | Compound | Quantifier | Qualifier | |
DMP | 163 | 77 | 76 | |
DEP | 149 | 177 | 150 | |
DBP | 149 | 223 | 205 | |
BBP | 149 | 206 | 91 | |
DEA | 129 | 57 | 70 | |
DEHP | 149 | 167 | 279 |
포장재의 용출 실험
프탈레이트가 검출된 식품 재료의 포장재 용출 실험은 기구 및 용기 포장 공전(MFDS, 2021)에 따라 포장재를 3차 증류수로 세척하고 건조한 후 시료로 사용하였다. 70°C에서 30분간 용출 후 프탈레이트 추출 시료로 사용하였다. 10 mL screw cap 바이알에 용출 시료 1 mL를 넣고, 메탄올 2 mL를 가한 후 균질화하였고, 헥산 2 mL를 가하여 1시간 진탕 후 층분리를 하고 3회 반복하여 헥산층을 질소 농축기로 농축 후 1 mL로 정용하여 GC-MS로 분석하였다.
통계분석
모든 실험은 3회 이상 반복 측정하여 결과를 평균과 표준편차로 나타내었고, 각 실험 결과에 대한 통계분석은 SPSS(Ver 21.0, IBM) 프로그램을 이용하여 분산분석(ANOVA) 하였다. 각 실험군 간의 유의적 차이는 Duncan’s multiple range test(
시험법 검증 결과
본 연구에서는 프탈레이트 시험방법 유효성 검증을 위해 의약품 등 시험방법 밸리데이션 가이드라인에 따라 특이성, 직선성, 검출한계(Limit of detection, LOD), 정량한계(Limit of quantitation, LOQ), 정확성, 정밀성을 분석하였다(MFDS, 2015).
특이성은 기질 내에서 방해물질의 영향 없이 대상성분 분석 가능 여부를 확인하기 위해 프탈레이트가 검출되지 않은 검체에 표준물질을 첨가하여 분석하였으며, 다른 기질의 영향 없이 피크가 분리되어 나오는 것으로 특이성을 확인하였다. 공시료와 바탕시료액 모두 프탈레이트가 검출되지 않았으며, 각 성분이 기질의 영향 없이 잘 분리됨을 확인할 수 있었다.
직선성 확인을 위해 혼합 표준액의 peak area로부터 분석대상 성분인 DMP, DEP, DBP, BBP, DEA, DEHP의 표준품을 0.2~5.0 mg/L 농도로 조제하여 농도별로 검량선을 작성한 결과, 대상 성분 표준곡선의 상관계수(R2)는 각각 0.9903, 0.9909, 0.9943, 0.9990, 0.9997, 0.9994로 양호한 직선성을 보였다(Table 3, Fig. 1). 표준액을 5회 이상 반복 측정한 검량선의 y절편과 기울기 평균값 및 표준편차를 이용하여 계산식에 따라 LOD와 LOQ를 계산하였다. 그 결과 DMP, DEP, DBP, BBP, DEA, DEHP의 LOD는 각각 0.06, 0.05, 0.04, 0.05, 0.06, 0.06 mg/L, LOQ는 0.20, 0.15, 0.12, 0.15, 0.20, 0.20 mg/L를 보였다(Table 3).
Table 3 . List of platicizers tested in this study and method validation results
Abbreviation | Compound | Linearity | LOD (mg/L) | LOQ (mg/L) | RSD (%) | Accuracy (%) |
---|---|---|---|---|---|---|
DMP | Dimethyl phthalate | 0.9903 | 0.06 | 0.2 | 3.77 | 95.89 |
DEP | Diethyl phthalate | 0.9909 | 0.05 | 0.15 | 3.71 | 120.73 |
DBP | Di-butyl phthalate | 0.9943 | 0.04 | 0.12 | 2.35 | 96.73 |
BBP | Buty benzyl phthalate | 0.999 | 0.05 | 0.15 | 2.7 | 92.32 |
DEA | Di(2-ethylhexyl) adipate | 0.9997 | 0.06 | 0.2 | 3.82 | 95.16 |
DEHP | Di(2-ethylhexyl) phthalate | 0.9994 | 0.06 | 0.2 | 3.65 | 93.12 |
정확성, 정밀성 확인을 위해 프탈레이트 표준품을 프탈레이트가 검출되지 않는 기질에 첨가하여 5회 반복 측정한 값으로 정확성, 정밀성을 계산하였다. 그 결과, 정확성은 각각 95.89, 120.73, 96.73, 92.32, 95.16, 93.12%를 보였고, 정밀성은 2.35~3.82% 범위를 보여 5% 이내임을 확인하였다.
회수율 측정을 위하여 액체시료(음료, 주류)와 고체시료(당류)에 1 mg/L를 가하여 전처리 조건과 동일하게 추출 후 분석하였다. 1.0 mg/L를 첨가하였을 때 DMP의 회수율은 74.00%, DEP의 회수율은 77.67%, DBP의 회수율은 101.00%, BBP의 회수율은 93.00%, DEA의 회수율은 87.67%, DEHP의 회수율은 123.67%의 값을 나타내었다. 프탈레이트류 모두 양호한 회수율을 나타내었다(Table 4). 위의 결과는 Han 등(2019)이 보고한 시험법 검증 결과와 유사함을 보였다.
Table 4 . Analytical recoveries % of spiked samples at 1.0 mg/L
Abbreviation | Compound | 1.0 mg/L spiked | % recovery |
---|---|---|---|
DMP | Dimethyl phthalate | 0.74±0.09a | 74.00±8.54a |
DEP | Diethyl phthalate | 0.78±0.04a | 77.67±3.51a |
DBP | Di-butyl phthalate | 1.01±0.15b | 101.00±14.80b |
BBP | Buty benzyl phthalate | 0.93±0.10ab | 93.00±9.54ab |
DEA | Di(2-ethylhexyl) adipate | 0.88±0.08ab | 87.67±7.64ab |
DEHP | Di(2-ethylhexyl) phthalate | 1.24±0.19c | 123.67±18.00c |
The data were expressed as mean±SD of three independent determinations.
Same letters (a-c) in each column are not significantly different at the 5% level using Duncan’s multiple range in ANOVA test.
유통 가공식품의 프탈레이트 분석 결과
확립된 시험방법이 타당하게 적용되는지 확인하기 위해 유통되고 있는 가공식품의 적용성 검토를 수행하였다. 유통 식품을 대상으로 헥산 추출 후 GC-MS로 분석한 결과는 Table 5와 같다. 가공식품은 식품공전의 식품군별로 다소비 식품을 선택하였으며, Table 1과 같이 홍삼제품(31점), 떡류(5점), 당류(5점), 면류(13점), 음료류(10점), 식초(18점), 주류(28점), 고형차(3점), 장류(20점), 곡류가공품(6점), 기타가공품(5점), 밀가루(5점) 178품목을 분석하였다. 분석 결과, DMP와 DEA는 178품목에서 검출되지 않았다(Table 5).
Table 5 . Phthalates concentration in food materials (Unit: mg/kg)
Sample | DMP | DEP | DBP | BBP | DEA | DEHP |
---|---|---|---|---|---|---|
Min∼Max | ||||||
Red ginseng (n=31) | ND1) | ND | ND | ND | ND | ND |
Alcoholic beverages (n=19) | ND | ND∼<LOD2) | ND | ND | ND | ND∼<LOQ3) |
Fruit wine (n=9) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Rice cakes (n=5) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Sugars (n=9) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Fruit vegetable beverages (n=10) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Soy sauces (n=6) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Ready to eat foods (n=25) | ND | ND | ND∼<LOQ | ND | ND | ND∼<LOQ |
Vinegars (n=18) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Wheat flours (n=5) | ND | <LOQ | ND∼<LOQ | ND | ND | ND∼<LOD |
Soybean paste (n=8) | ND | ND | ND∼0.18 | ND∼<LOQ | ND | ND∼0.62 |
Gochujang (n=6) | ND | ND | ND | ND | ND | ND∼0.46 |
Tea powders (n=3) | ND | ND | ND∼0.31 | ND | ND | ND |
Noodles (n=8) | ND | ND | ND∼1.12 | ND | ND | ND∼0.67 |
Fried noodles (n=5) | ND | ND | ND∼1.16 | ND | ND | ND |
Processed grain products (n=6) | ND | ND∼<LOQ | ND∼0.34 | ND | ND | ND∼<LOQ |
Other processed foods (n=5) | ND | ND | ND∼0.18 | ND∼<LOQ | ND | ND∼0.62 |
1)Not detected. 2)Limit of detetion. 3)Limit of quantification.
액상 시료 중 홍삼제품, 과실주, 과일 채소류 음료, 당류, 간장, 식초 제품에서는 DEHP 등 프탈레이트류가 불검출을 보였다. 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 결과와 유사함을 보였다. 국내에서 유통되는 홍삼제품(n=31)에서 프탈레이트류 분석을 한 결과는 Table 5와 같이 DMP, DEP, DBP, BBP, DEA 및 DEHP가 불검출을 보였다. 2018년 식품의약품안전처의 보고에 따르면, 일부 홍삼제품에서 프탈레이트가 검출된 것은 홍삼 농축액 제조 시 홍삼을 찌거나 농축액을 추출・농축하는 공정 중 플라스틱 재질의 홍삼증숙포, 홍삼농축기 연결관 등의 플라스틱 재질 기구・용기에서 오염이 유래되어 프탈레이트가 검출된 것으로 보고하였다(MFDS, 2018). 본 결과, 국내에서 유통되는 대부분의 홍삼제품에서 프탈레이트가 불검출된 것은 홍삼농축액 제조 공정에서 연결관 호스인 PVC 및 플라스틱 재질 식품 용기의 스테인리스 교체로 인한 것으로 보이며, 프탈레이트는 식품의 포장재료뿐만 아니라 제조공정 중의 기구, 용기 사용으로 인하여 잔류되는 것으로 보인다.
또한 과실주(n=9)와 주류(n=19)에서는 대부분 프탈레이트류가 불검출을 보였지만 일부 알코올음료에서 DEP는 LOD 미만 검출이고, DEHP는 LOQ 이하로 검출됨을 보여 Kim 등(2012)이 맥주에서 DEHP가 0.03~0.04 mg/kg으로 보고한 결과와 유사함을 보였다. 당류제품군에서는 DEHP 등의 프탈레이트류가 불검출을 보였는데, 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 설탕의 경우 DBP가 0.009~0.022 mg/kg, DEHP의 잔류평균량이 0.065~0.074 mg/kg과 차이를 보였는데 이는 당류 제품의 차이로 보인다. 과일 채소류 음료에서도 DEHP 등의 프탈레이트류가 불검출을 보였다. 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 과일음료의 경우 DBP가 0.007~0.02 mg/kg, DEHP의 잔류평균량이 0.008~0.019 mg/kg인 것과 차이를 보였고, Bhardwaj(2022)는 PET병에 들어있는 음용수의 DEHP를 온도별로 분석한 결과 고온(45°C)에서 장시간 보관할수록 DEHP가 이행될 수 있다고 보고하여, 유통 식품 중 보관온도에 따라 프탈레이트가 잔류하는 양에 차이가 있음을 보여준다. 장류 중 간장에서는 DEHP 등의 프탈레이트류가 불검출을 보였는데 이는 Kim 등(2012)이 보고한 간장의 경우 DBP가 0.015~0.029 mg/kg, DEHP의 잔류평균량이 0.017~0.03 mg/kg인 것과는 차이를 보였다.
유통 식품 중 고체시료인 떡류(5점), 즉석조리식품(25점), 고형차(3점), 장류(된장, 고추장 등 14점), 밀가루(5점), 곡류가공품(5점), 기타가공품(5점)의 식품군에서는 프탈레이트류 중 DMP와 DEA는 검출되지 않았다. 다만, 일부 품목에서 DEP, DBP, BBP, DEHP가 검출되었다. 떡류 제품에서는 DEHP 등의 프탈레이트가 불검출을 보였는데, 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 떡류의 경우 DBP가 불검출~0.045 mg/kg, DEHP의 잔류평균량이 0.065 mg/kg으로 유사함을 보였다. 면류 식품군에서는 DMP, DEP, BBP, DEA는 불검출을 보였다. 다만, DBP는 국수에서 불검출~1.12 mg/kg, DEHP는 불검출~0.67 mg/kg을 보였고, 라면에서는 DBP는 불검출~1.16 mg/kg을 보였다. 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 결과와 유사함을 보였다. Kim 등(2012)은 식품원재료에서 프탈레이트는 대부분 불검출 수준이었지만 지방이 함유된 포장 식품에서 DEHP의 검출량이 다소 높게 나타났다고 보고하였다. 국내 자료에서 기름이 포함된 조미김(1.445 μg/g)은 조미되지 않은 김(0.219 μg/g)보다 검출량이 높게 나타났으며, 가공식품의 경우 생산과정에서 DEHP 함유물질과의 접촉 가능성이 커져 가공이 많이 된 식품에서 DEHP의 노출 가능성이 커진다고 추정되며, DEHP는 식품 생산의 여러 단계에 걸쳐 축적되는 것으로 보인다고 하였다(Park 등, 2019).
고형차는 DMP, DEP, BBP, DEA, DEHP는 불검출을 보였다. 다만 DBP가 불검출~0.31 mg/kg을 보였다. 곡류가공품은 DMP, BBP, DEA는 불검출을 보였고, DEP와 DEHP는 불검출~LOQ 미만 검출로 나타났다. DBP는 불검출~0.34 mg/kg을 보였다. 기타가공품은 DMP, DEP, DEA는 불검출을 보였고 BBP는 불검출~LOQ 미만 검출, DBP는 불검출~0.18 mg/kg, DEHP는 불검출~0.62 mg/kg으로 나타났다. 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 기타식품류의 DBP가 불검출~0.032 mg/kg 결과와 차이를 보였고, Park 등(2019)이 보고한 시리얼의 DEHP가 0.124 mg/kg(n=246)으로 평균수치로 비교했을 때 유사한 결과를 보였다. 밀가루는 DEHP 등의 프탈레이트류가 불검출~LOQ 미만 검출을 보였는데, 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 밀가루 DBP 잔류평균량이 불검출~0.041 mg/kg과 Park 등(2019)이 보고한 0.02 μg/g과 유사함을 보였다.
식품 포장 시 플라스틱 포장재료에 함유된 프탈레이트가 식품으로 전이될 수 있으며, PET병에 들어있는 음용수는 보관 온도에 따라서 프탈레이트 DEHP가 잔류되는 양이 다르다고 보고된 바 있다(Bhardwaj, 2022). Ayamba 등(2018)은 폴리에틸렌에 접촉된 식품 재료별 프탈레이트를 분석한 결과, BBP는 1.43 mg/kg, DBP는 3.59~15.45 mg/kg, DEP는 불검출~5.32 mg/kg, DEHP가 불검출~14.30 mg/kg 검출됨을 보고하였다. 또한 식품 원재료보다 포장된 가공식품에서 프탈레이트가 잔류됨을 보고하였는데 식품에 직접 접촉되는 포장 재질에서의 프탈레이트 전이로 인해 식품에서 프탈레이트 노출 가능성이 높기 때문에 식품은 다양한 노출원 중 주요 노출원으로 보고되었다(Lee 등, 2001). 본 연구에서는 대부분의 유통 가공식품에서는 DMP와 DEA 프탈레이트는 검출이 되지 않았고, DEP와 BBP는 LOQ 미만이었다. 일부 품목인 된장, 면류, 고추장, 고형차, 곡류가공품, 기타가공품에서는 DBP가 불검출~1.16 mg/kg, DEHP는 불검출~0.67 mg/kg 수준으로 검출되었다. 검출된 식품류에서 포장 재질의 용출시험을 한 결과(Table 6), 포장 재질에서는 불검출을 보였다. 이는 원재료에서 프탈레이트 오염 여부와 제조공정 중의 기구, 용기에서의 이행 등으로 가공식품에 프탈레이트류가 함유되어 잔류되는 것으로 보인다. 앞으로 식품 중의 프탈레이트 감소를 위해서는 원재료의 오염 노출 감소와 가공식품의 설비 개선 등의 품질관리가 필요할 것으로 보이고, 추후 식품 포장 재질별 조리조건 및 식품 보관온도에 따른 프탈레이트 잔류 연구가 필요할 것으로 보인다. 그리고 위의 결과는 소비자에게 정확한 정보를 제공하는 과학적인 근거자료로써 활용이 가능할 것으로 생각된다.
Table 6 . Phthalates concentration in food packaging materials (Unit: mg/kg)
Sample | No of samples | Phthalates | Materials | |
---|---|---|---|---|
PP container | PE bag | |||
Soybean paste | 3 | DBP | ND1) | - |
1 | DEHP | ND | - | |
Gochujang | 1 | DEHP | ND | - |
Tea powders | 1 | DBP | - | ND |
Noodles | 3 | DBP | - | ND |
3 | DEHP | - | ND | |
Fried noodles | 3 | DBP | - | ND |
Processed grain products | 3 | DBP | - | ND |
Other processed foods | 1 | DBP | - | ND |
1 | DEHP | - | ND |
1)Not detected.
프탈레이트는 플라스틱을 부드럽게 만드는 가소제이자 내분비계를 교란시키는 환경호르몬으로 그중 DEHP는 발암성 B2군으로서 인체에 대한 위해 우려가 크다. 하지만 기구, 용기 포장의 용출 기준규격과 위생용품에는 기준이 설정되어 있으나, 식품군에는 프탈레이트 기준이 설정되어 있지 않다. 프탈레이트 가소제는 환경으로부터 오염될 수 있고 식품 제조 시 사용되는 기구, 용기 등에서 이행될 가능성이 있다. 본 연구에서는 유통 식품 중의 프탈레이트의 잔류 실태를 파악하고자 제주지역에 유통 중인 가공식품을 대상으로 DMP, DEP, DBP, BBP, DEA, DEHP 6종의 가소제 함량을 GC-MS로 분석하였다. 시험법의 검증을 위해 특이성, 직선성, 검출한계, 정량한계, 정확성, 정밀성 등의 항목으로 검증한 결과, 직선성의 상관계수가 0.99 이상이었고, LOD는 0.04~0.06 mg/L, LOQ는 0.12~0.20 mg/L를 나타내었다. 정확성은 92.32%~120.73%, 정밀성은 5% 미만, 회수율은 74~124%를 보였다. 검증된 시험방법의 적용성 검토를 위해 시중 유통 가공식품 178품목의 프탈레이트 항목을 GC-MS로 분석한 결과, 대부분의 유통 가공식품에서는 DMP와 DEA 프탈레이트는 검출이 되지 않았고, DEP와 BBP는 정량한계 미만이었다. 일부 품목인 된장, 면류, 고추장, 고형차, 곡류가공품, 기타가공품에서는 DBP가 불검출~1.16 mg/kg, DEHP는 불검출~0.67 mg/kg 수준으로 검출되었다. 검출된 식품류에서 포장 재질의 용출시험을 한 결과, 포장 재질은 불검출을 보였다. 본 연구 결과 프탈레이트는 원재료에서의 노출과 제조공정 중의 기구, 용기에서의 이행 등으로 잔류되는 것으로 보인다. 추후 식품 중의 프탈레이트 감소를 위해서는 원재료의 오염 노출 감소와 가공식품의 설비 개선 등의 품질관리가 필요할 것으로 보인다.
본 논문은 제주특별자치도 보건환경연구원 연구사업의 연구비 지원으로 이루어졌으며, 이에 감사드립니다.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52(8): 814-820
Published online August 31, 2023 https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.8.814
Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.
오현정․이도승․변정화․고찬옥
제주특별자치도 보건환경연구원
Hyun-Jeong Oh , DoSeung Lee, Jung-Hwa Byun, and Chan-Ok Ko
Institute of Health and Environment, Jeju Special Self-Governing Province
Correspondence to:Hyun Jeong Oh, Department of Food Analysis Division, Institute of Health and Environment, Jeju Special Self-Governing Province, 41, Samdong-gil, Jeju-si, Jeju 63142, Korea, E-mail: hyunohj@gmail.com
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Phthalate plasticizers can be contaminated by the environment and are likely to migrate from utensils and containers used in food manufacturing. Phthalates are thought to persist due to phthalate contamination of raw materials, migration from manufacturing tools and containers, and so on. To investigate the residual state of phthalates in distributed foods, the contents of six plasticizers were analyzed by GC-MS: dimethyl phthalate (DMP), diethyl phthalate (DEP), di-n-butyl phthalate (DBP), butyl benzyl phthalate (BBP), di(2-ethylhexyl) adipate (DEA), and di- (2-ethyl hexyl) phthalate (DEHP). The test method was verified for specificity, linearity, limit of detection (LOD), limit of quantitation (LOQ), accuracy, and precision. The approximate limits of the LOD and LOQ were 0.04 mg/L to 0.06 mg/L and 0.12 mg/L to 0.20 mg/L, respectively, and the linearity demonstrated R2>0.99 in the range of 0.2 to 5.0 mg/L. The recovery test was 74∼124%. To assess applicability of the method, 178 commercial food products were monitored. DMP and DEA were not detected, and DEP and BBP were below the quantification limit in the majority of dietary groups. In soybean paste, noodles, gochujang, tea powders, processed grain products, and other processed items, DBP was detected up to 1.16 mg/kg, and DEHP was detected up to 0.67 mg/kg. Dissolution test for each packaging material in the detected foods revealed no packaging material.
Keywords: phthalate, plasticizer, DBP, DEHP, GC-MS
식생활 패턴과 생활방식의 변화로 다양한 가공식품의 생산과 소비가 증가하고 있다. 가공식품은 식품의 생산, 가공, 유통 과정에서 설비, 운반구, 포장재 등에 의해 유해물질에 접촉될 수 있다. 특히 포장재는 식품과 직접 접촉할 가능성이 높으며, 포장재 제조 시 첨가되는 유해 화학물질이 식품으로 이행되어 건강상의 문제를 야기할 수 있다(Choi 등, 2018; Wang과 Qian, 2021). 프탈레이트는 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC) 등의 플라스틱을 부드럽게 하기 위하여 사용되는 가소제 성분으로 식품, 화장품 등의 용기와 바닥재 등에 광범위하게 사용되어 왔다(Kim 등, 2012; Serrano 등, 2014). 프탈레이트는 내분비계 장애물질로 만성적인 노출로 인하여 임신 중 태아와 아동의 성장과 발달, 생식시스템 등 부정적인 영향을 주고 있어 환경호르몬으로 분류된다(Edwards 등, 2022; Liang 등, 2008; Wang과 Qian, 2021). 홍삼제품에서 환경호르몬 추정 물질이 검출되었다는 보도가 있었는데 이는 프탈레이트 함유 우려 플라스틱 재질의 연결관 사용으로 일부 프탈레이트 성분이 검출된 것으로 보고되었으며(MFDS, 2018), 매실농축액 제품에서 디부틸프탈레이트(di-n-butyl phthalate, DBP)가 0.56 mg/kg이 검출되었다고 보고된 바 있다(KCA, 2019).
프탈레이트 성분은 dimethyl phthalate(DMP), diethyl phthalate(DEP), DBP, butyl benzyl phthalate(BBP), di (2-ethylhexyl) phthalate(DEHP) 등 20여 종이 분류되어 있고, DEHP의 경우 간 독성 및 고환 위축 등이 나타나는 것으로 보고되어(Lee 등, 2001), 미국 환경보호청(United States Environmental Protection Agency)에서는 DEHP를 발암성 등급 B2군(Group B2)으로 사람에게 암을 유발할 수 있는 유력한 물질로 분류하고 있다(FDA, 2021).
식품 포장재료는 플라스틱 재질(PE, PET, PP, PC, PVC 등)이 72%로 가장 많이 사용되고 있는데(Bang 등, 2012), 프탈레이트 및 adipate를 사용한 폴리염화비닐은 전선, 타일 등과 같은 공업용뿐만 아니라 업소용 랩과 과일 야채 등의 식품용기로 널리 사용되고 있다. 식품 포장용 랩의 경우 식품의 준비, 가공, 보관 시 프탈레이트류가 식품과 접촉하면 식품으로 이행될 가능성이 있는데, 실제로 DEHP와 DBP가 다양한 식품에서 검출되었다고 보고된 바 있다(Fang 등, 2017; Lee 등, 2001; Sakhi 등, 2014). 또한 Guo 등(2010)은 포장재로부터 이행된 과일 음료에서 DEHP가 최대 0.662 μg/mL 검출되었다고 보고하였다.
우리나라에서는 합성 수지제 가소제로 프탈레이트류 사용 시 한도를 정하여 관리하고 있는데, 위생용품과 화장품에서는 기준 규격이 설정되어 있으나, 기구 및 용기 포장의 기준규격에서 식품용 기구・용기 포장 제조 시 DEHP 사용을 금지하고 있다(MFDS, 2021). 기구・용기 포장에서 프탈레이트 기준은 합성수지제 폴리염화비닐 기준으로 DBP가 0.3 mg/L 이하, BBP가 30 mg/L 이하, DEHP가 1.5 mg/L 이하로 설정되어 있으며(MFDS, 2021), 식품에 대한 기준은 아직 마련되지 않고 있다.
유통 식품 중의 프탈레이트 연구로 Serrano 등(2014)은 가금류, 식용유, 크림 유래 유제품에서 고농도의 DEHP가 검출되었으며(≥300 μg/kg), Bhardwaj(2022)는 PET병에 들어있는 음용수의 DEHP를 분석한 결과 고온(45°C)에서 장시간 보관할수록 DEHP가 이행될 수 있다고 보고하였다. 최근 PVC 제조 시 di(2-ethylhexyl) terephthalate가 가소제 대체제로 사용되고 있고 DEHP는 사용이 금지되었지만, 미국 햄버거 등의 패스트푸드에서 DBP와 DEHP는 각각 81%와 70% 검출되었다고 보고되었다(Edwards 등, 2022). 유통 식품에서의 프탈레이트 잔류에 관한 국외 연구 보고는 많으나, DEHP 기준으로 국내 유통 식품의 프탈레이트 연구는 식약처에서 보고한 일부 결과가 있다(Kim 등, 2012; Park 등, 2019). 식품은 잠재적인 프탈레이트의 주요 노출원이며, 식품에 잔류하는 환경호르몬의 인체 유해성으로 식품 제조 공정 또는 포장재로부터 식품으로 이행되어 잔류하는 프탈레이트 조사 연구가 필요하다.
본 연구에서는 제주지역 유통 마켓에서 유통되는 가공식품을 대상으로 하였다. 실험에 사용한 가공식품의 포장재는 PET, PE, PP 재질로 유연성 측면에서 phthalate ester류 및 DEHP를 사용하지 않았으나, 가소제가 환경으로부터 오염될 수 있고 식품 제조 시 사용되는 기구・용기 등에서 이행될 가능성이 있어 유통 가공식품 중에 프탈레이트류 잔류 실태를 조사하고자 제주지역에 유통 중인 가공식품을 대상으로 DEHP 등 6종의 가소제 함량을 조사하였다.
실험재료
본 실험에 사용된 실험재료는 3~10월 제주지역 유통 마켓에서 Table 1과 같이 다소비되는 유통가공식품을 대상으로 홍삼제품(31점), 떡류(5점), 당류(9점), 즉석조리식품(25점), 면류(13점), 음료류(10점), 식초(18점), 주류(28점), 고형차(3점), 장류(20점), 곡류가공품(6점), 기타가공품(5점), 밀가루(5점) 178품목을 구입하여 사용하였으며, 즉시 4°C 냉장고에 보관하였다.
Table 1 . Food materials in this study.
Sample | Number of samples | Package materials |
---|---|---|
Red ginseng | 31 | PP1), PE2) |
Alcoholic beverages | 19 | PET3), glass |
Fruit wine | 9 | PET, glass |
Rice cakes | 5 | PE |
Sugars | 9 | PET |
Fruit vegetable beverages | 10 | PET, PE |
Wheat flours | 5 | PE |
Ready to eat foods | 25 | PP |
Vinegars | 18 | PET |
Soy sauces | 6 | PET |
Noodles | 8 | PP,PE |
Frided noodles | 5 | PP,PE |
Soybean paste | 8 | PP |
Gochujang | 6 | PP |
Processed grain products | 6 | PE |
Other processed foods | 5 | PE |
Tea powders | 3 | PE |
Total | 178 | - |
1)Polypropylene. 2)Polyethylene. 3)Polyethyleneterephthalate..
프탈레이트 및 adipate esters 분석에는 정밀 분석용 특급시약을 사용하였다. 가소제 표준물질인 DMP, DEP, DBP, BBP, DEA, DEHP는 Accu 표준품(method525-Mix4, 0.5 mg/mL, AccuStandard Co.)을 사용하였고, 검량선 작성은 헥산(HPLC grade 95%, Fisher Scientific Korea Ltd.) 용매를 사용하여 0.2~5.0 mg/L로 단계별로 희석하여 사용하였다. 시험에 사용된 모든 초자 등의 시험기구들은 유리 기구를 사용하였다. 사용 직전에 아세톤(HPLC grade 95%, Fisher Scientific Korea Ltd.)과 헥산 용매를 사용하여 세척 후 180°C 건조기(ON-22, Jeiotech Co., Ltd.)에서 24시간 건조 후 사용하였으며, 실험실 공간 등으로부터 올 수 있는 프탈레이트 오염을 사전에 방지하고자 하였다.
프탈레이트 추출 및 GC-MS 분석
유통 식품의 프탈레이트 추출은 Kim 등(2012)의 방법에 따라 식품 matrix를 비지방성 식품과 지방성으로 나누었고 액상시료와 고체시료로 구분하여 분석하였다. 본 실험에 사용된 액상시료는 지방함량이 적어 10 mL screw cap 바이알에 액상시료 1 mL를 넣고 메탄올 2 mL를 가한 후 균질화하였고, 헥산 2 mL를 가하여 1시간 진탕 후 층분리를 하고 3회 반복하여 헥산층을 질소 농축기(Auto EVA-100, Reeko Instrument)로 농축 후, 1 mL로 정용하여 기체크로마토그래피 질량분석기(Gas Chromatography Mass Spectrometry; GC-MS, Agilent 7890, Agilent Co., Ltd.)로 분석하였다. 액상시료의 회수율은 프탈레이트가 검출되지 않은 액상시료인 음료, 주류에 프탈레이트 표준액(1.0 mg/L)을 첨가하여 액상시료 전처리와 동일하게 전처리한 후 분석하였다.
지방함량이 적은 고체시료 전처리는 10 mL screw cap 바이알에 고체 시료 1 g을 넣고 헥산 5 mL를 가한 후 균질화하였다. 그리고 시료를 침전시킨 후 헥산층을 질소 농축 튜브에 옮기고 잔류물은 헥산 5 mL로 층분리하여 3회 반복 후 헥산층을 질소 농축기로 농축 후 1 mL로 정용하여 GC-MS로 분석하였다(Kim 등, 2012). 지방함량이 많은 고체시료는 10 mL screw cap 바이알에 고체 시료 1 g을 넣고 헥산 5 mL를 가하여 균질화 후 침전시켰다. 헥산층을 별도의 screw cap 바이알에 옮기고 헥산포화아세토니트릴 5 mL를 넣어 정치시킨 후 하층은 질소농축 튜브에 옮기고 층분리를 3회 반복하여 헥산포화아세토니트릴 하층을 질소 농축기로 농축 후 1 mL로 정용하여 GC-MS로 분석하였다(Kim 등, 2012). 분석 조건은 Han 등(2019)의 방법을 변형하여 Table 2와 같이 설정하여 분석하였다. 고체시료의 회수율은 프탈레이트가 검출되지 않은 고체시료인 당류에 표준액(1.0 mg/L)을 첨가하여 고체시료 전처리와 동일하게 전처리한 후 분석하였다.
Table 2 . GC-MS operating conditions.
Model | Agilent 7890 GC-MS | |||
---|---|---|---|---|
Column | DB-5MS (30 m×0.25 mm, 0.25 μm) | |||
Oven temp. | 80°C for 3 min | |||
20°C/min to 180°C for 1 min | ||||
5°C/min for 300°C for 4 min | ||||
Carrier gas and flow rate | He, 1.0 mL/min | |||
Injetion volume | 1.0 μL | |||
Injector mode | Splitless | |||
Injector temp. | 280°C | |||
MS transfer line temp. | 320°C | |||
MS quad | 150°C | |||
MS source | 230°C | |||
Detection range (m/z) | 50∼500 | |||
Ionization mode | Selected ion monitoring | |||
Selected ion | Compound | Quantifier | Qualifier | |
DMP | 163 | 77 | 76 | |
DEP | 149 | 177 | 150 | |
DBP | 149 | 223 | 205 | |
BBP | 149 | 206 | 91 | |
DEA | 129 | 57 | 70 | |
DEHP | 149 | 167 | 279 |
포장재의 용출 실험
프탈레이트가 검출된 식품 재료의 포장재 용출 실험은 기구 및 용기 포장 공전(MFDS, 2021)에 따라 포장재를 3차 증류수로 세척하고 건조한 후 시료로 사용하였다. 70°C에서 30분간 용출 후 프탈레이트 추출 시료로 사용하였다. 10 mL screw cap 바이알에 용출 시료 1 mL를 넣고, 메탄올 2 mL를 가한 후 균질화하였고, 헥산 2 mL를 가하여 1시간 진탕 후 층분리를 하고 3회 반복하여 헥산층을 질소 농축기로 농축 후 1 mL로 정용하여 GC-MS로 분석하였다.
통계분석
모든 실험은 3회 이상 반복 측정하여 결과를 평균과 표준편차로 나타내었고, 각 실험 결과에 대한 통계분석은 SPSS(Ver 21.0, IBM) 프로그램을 이용하여 분산분석(ANOVA) 하였다. 각 실험군 간의 유의적 차이는 Duncan’s multiple range test(
시험법 검증 결과
본 연구에서는 프탈레이트 시험방법 유효성 검증을 위해 의약품 등 시험방법 밸리데이션 가이드라인에 따라 특이성, 직선성, 검출한계(Limit of detection, LOD), 정량한계(Limit of quantitation, LOQ), 정확성, 정밀성을 분석하였다(MFDS, 2015).
특이성은 기질 내에서 방해물질의 영향 없이 대상성분 분석 가능 여부를 확인하기 위해 프탈레이트가 검출되지 않은 검체에 표준물질을 첨가하여 분석하였으며, 다른 기질의 영향 없이 피크가 분리되어 나오는 것으로 특이성을 확인하였다. 공시료와 바탕시료액 모두 프탈레이트가 검출되지 않았으며, 각 성분이 기질의 영향 없이 잘 분리됨을 확인할 수 있었다.
직선성 확인을 위해 혼합 표준액의 peak area로부터 분석대상 성분인 DMP, DEP, DBP, BBP, DEA, DEHP의 표준품을 0.2~5.0 mg/L 농도로 조제하여 농도별로 검량선을 작성한 결과, 대상 성분 표준곡선의 상관계수(R2)는 각각 0.9903, 0.9909, 0.9943, 0.9990, 0.9997, 0.9994로 양호한 직선성을 보였다(Table 3, Fig. 1). 표준액을 5회 이상 반복 측정한 검량선의 y절편과 기울기 평균값 및 표준편차를 이용하여 계산식에 따라 LOD와 LOQ를 계산하였다. 그 결과 DMP, DEP, DBP, BBP, DEA, DEHP의 LOD는 각각 0.06, 0.05, 0.04, 0.05, 0.06, 0.06 mg/L, LOQ는 0.20, 0.15, 0.12, 0.15, 0.20, 0.20 mg/L를 보였다(Table 3).
Table 3 . List of platicizers tested in this study and method validation results.
Abbreviation | Compound | Linearity | LOD (mg/L) | LOQ (mg/L) | RSD (%) | Accuracy (%) |
---|---|---|---|---|---|---|
DMP | Dimethyl phthalate | 0.9903 | 0.06 | 0.2 | 3.77 | 95.89 |
DEP | Diethyl phthalate | 0.9909 | 0.05 | 0.15 | 3.71 | 120.73 |
DBP | Di-butyl phthalate | 0.9943 | 0.04 | 0.12 | 2.35 | 96.73 |
BBP | Buty benzyl phthalate | 0.999 | 0.05 | 0.15 | 2.7 | 92.32 |
DEA | Di(2-ethylhexyl) adipate | 0.9997 | 0.06 | 0.2 | 3.82 | 95.16 |
DEHP | Di(2-ethylhexyl) phthalate | 0.9994 | 0.06 | 0.2 | 3.65 | 93.12 |
정확성, 정밀성 확인을 위해 프탈레이트 표준품을 프탈레이트가 검출되지 않는 기질에 첨가하여 5회 반복 측정한 값으로 정확성, 정밀성을 계산하였다. 그 결과, 정확성은 각각 95.89, 120.73, 96.73, 92.32, 95.16, 93.12%를 보였고, 정밀성은 2.35~3.82% 범위를 보여 5% 이내임을 확인하였다.
회수율 측정을 위하여 액체시료(음료, 주류)와 고체시료(당류)에 1 mg/L를 가하여 전처리 조건과 동일하게 추출 후 분석하였다. 1.0 mg/L를 첨가하였을 때 DMP의 회수율은 74.00%, DEP의 회수율은 77.67%, DBP의 회수율은 101.00%, BBP의 회수율은 93.00%, DEA의 회수율은 87.67%, DEHP의 회수율은 123.67%의 값을 나타내었다. 프탈레이트류 모두 양호한 회수율을 나타내었다(Table 4). 위의 결과는 Han 등(2019)이 보고한 시험법 검증 결과와 유사함을 보였다.
Table 4 . Analytical recoveries % of spiked samples at 1.0 mg/L.
Abbreviation | Compound | 1.0 mg/L spiked | % recovery |
---|---|---|---|
DMP | Dimethyl phthalate | 0.74±0.09a | 74.00±8.54a |
DEP | Diethyl phthalate | 0.78±0.04a | 77.67±3.51a |
DBP | Di-butyl phthalate | 1.01±0.15b | 101.00±14.80b |
BBP | Buty benzyl phthalate | 0.93±0.10ab | 93.00±9.54ab |
DEA | Di(2-ethylhexyl) adipate | 0.88±0.08ab | 87.67±7.64ab |
DEHP | Di(2-ethylhexyl) phthalate | 1.24±0.19c | 123.67±18.00c |
The data were expressed as mean±SD of three independent determinations..
Same letters (a-c) in each column are not significantly different at the 5% level using Duncan’s multiple range in ANOVA test..
유통 가공식품의 프탈레이트 분석 결과
확립된 시험방법이 타당하게 적용되는지 확인하기 위해 유통되고 있는 가공식품의 적용성 검토를 수행하였다. 유통 식품을 대상으로 헥산 추출 후 GC-MS로 분석한 결과는 Table 5와 같다. 가공식품은 식품공전의 식품군별로 다소비 식품을 선택하였으며, Table 1과 같이 홍삼제품(31점), 떡류(5점), 당류(5점), 면류(13점), 음료류(10점), 식초(18점), 주류(28점), 고형차(3점), 장류(20점), 곡류가공품(6점), 기타가공품(5점), 밀가루(5점) 178품목을 분석하였다. 분석 결과, DMP와 DEA는 178품목에서 검출되지 않았다(Table 5).
Table 5 . Phthalates concentration in food materials (Unit: mg/kg).
Sample | DMP | DEP | DBP | BBP | DEA | DEHP |
---|---|---|---|---|---|---|
Min∼Max | ||||||
Red ginseng (n=31) | ND1) | ND | ND | ND | ND | ND |
Alcoholic beverages (n=19) | ND | ND∼<LOD2) | ND | ND | ND | ND∼<LOQ3) |
Fruit wine (n=9) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Rice cakes (n=5) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Sugars (n=9) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Fruit vegetable beverages (n=10) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Soy sauces (n=6) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Ready to eat foods (n=25) | ND | ND | ND∼<LOQ | ND | ND | ND∼<LOQ |
Vinegars (n=18) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Wheat flours (n=5) | ND | <LOQ | ND∼<LOQ | ND | ND | ND∼<LOD |
Soybean paste (n=8) | ND | ND | ND∼0.18 | ND∼<LOQ | ND | ND∼0.62 |
Gochujang (n=6) | ND | ND | ND | ND | ND | ND∼0.46 |
Tea powders (n=3) | ND | ND | ND∼0.31 | ND | ND | ND |
Noodles (n=8) | ND | ND | ND∼1.12 | ND | ND | ND∼0.67 |
Fried noodles (n=5) | ND | ND | ND∼1.16 | ND | ND | ND |
Processed grain products (n=6) | ND | ND∼<LOQ | ND∼0.34 | ND | ND | ND∼<LOQ |
Other processed foods (n=5) | ND | ND | ND∼0.18 | ND∼<LOQ | ND | ND∼0.62 |
1)Not detected. 2)Limit of detetion. 3)Limit of quantification..
액상 시료 중 홍삼제품, 과실주, 과일 채소류 음료, 당류, 간장, 식초 제품에서는 DEHP 등 프탈레이트류가 불검출을 보였다. 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 결과와 유사함을 보였다. 국내에서 유통되는 홍삼제품(n=31)에서 프탈레이트류 분석을 한 결과는 Table 5와 같이 DMP, DEP, DBP, BBP, DEA 및 DEHP가 불검출을 보였다. 2018년 식품의약품안전처의 보고에 따르면, 일부 홍삼제품에서 프탈레이트가 검출된 것은 홍삼 농축액 제조 시 홍삼을 찌거나 농축액을 추출・농축하는 공정 중 플라스틱 재질의 홍삼증숙포, 홍삼농축기 연결관 등의 플라스틱 재질 기구・용기에서 오염이 유래되어 프탈레이트가 검출된 것으로 보고하였다(MFDS, 2018). 본 결과, 국내에서 유통되는 대부분의 홍삼제품에서 프탈레이트가 불검출된 것은 홍삼농축액 제조 공정에서 연결관 호스인 PVC 및 플라스틱 재질 식품 용기의 스테인리스 교체로 인한 것으로 보이며, 프탈레이트는 식품의 포장재료뿐만 아니라 제조공정 중의 기구, 용기 사용으로 인하여 잔류되는 것으로 보인다.
또한 과실주(n=9)와 주류(n=19)에서는 대부분 프탈레이트류가 불검출을 보였지만 일부 알코올음료에서 DEP는 LOD 미만 검출이고, DEHP는 LOQ 이하로 검출됨을 보여 Kim 등(2012)이 맥주에서 DEHP가 0.03~0.04 mg/kg으로 보고한 결과와 유사함을 보였다. 당류제품군에서는 DEHP 등의 프탈레이트류가 불검출을 보였는데, 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 설탕의 경우 DBP가 0.009~0.022 mg/kg, DEHP의 잔류평균량이 0.065~0.074 mg/kg과 차이를 보였는데 이는 당류 제품의 차이로 보인다. 과일 채소류 음료에서도 DEHP 등의 프탈레이트류가 불검출을 보였다. 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 과일음료의 경우 DBP가 0.007~0.02 mg/kg, DEHP의 잔류평균량이 0.008~0.019 mg/kg인 것과 차이를 보였고, Bhardwaj(2022)는 PET병에 들어있는 음용수의 DEHP를 온도별로 분석한 결과 고온(45°C)에서 장시간 보관할수록 DEHP가 이행될 수 있다고 보고하여, 유통 식품 중 보관온도에 따라 프탈레이트가 잔류하는 양에 차이가 있음을 보여준다. 장류 중 간장에서는 DEHP 등의 프탈레이트류가 불검출을 보였는데 이는 Kim 등(2012)이 보고한 간장의 경우 DBP가 0.015~0.029 mg/kg, DEHP의 잔류평균량이 0.017~0.03 mg/kg인 것과는 차이를 보였다.
유통 식품 중 고체시료인 떡류(5점), 즉석조리식품(25점), 고형차(3점), 장류(된장, 고추장 등 14점), 밀가루(5점), 곡류가공품(5점), 기타가공품(5점)의 식품군에서는 프탈레이트류 중 DMP와 DEA는 검출되지 않았다. 다만, 일부 품목에서 DEP, DBP, BBP, DEHP가 검출되었다. 떡류 제품에서는 DEHP 등의 프탈레이트가 불검출을 보였는데, 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 떡류의 경우 DBP가 불검출~0.045 mg/kg, DEHP의 잔류평균량이 0.065 mg/kg으로 유사함을 보였다. 면류 식품군에서는 DMP, DEP, BBP, DEA는 불검출을 보였다. 다만, DBP는 국수에서 불검출~1.12 mg/kg, DEHP는 불검출~0.67 mg/kg을 보였고, 라면에서는 DBP는 불검출~1.16 mg/kg을 보였다. 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 결과와 유사함을 보였다. Kim 등(2012)은 식품원재료에서 프탈레이트는 대부분 불검출 수준이었지만 지방이 함유된 포장 식품에서 DEHP의 검출량이 다소 높게 나타났다고 보고하였다. 국내 자료에서 기름이 포함된 조미김(1.445 μg/g)은 조미되지 않은 김(0.219 μg/g)보다 검출량이 높게 나타났으며, 가공식품의 경우 생산과정에서 DEHP 함유물질과의 접촉 가능성이 커져 가공이 많이 된 식품에서 DEHP의 노출 가능성이 커진다고 추정되며, DEHP는 식품 생산의 여러 단계에 걸쳐 축적되는 것으로 보인다고 하였다(Park 등, 2019).
고형차는 DMP, DEP, BBP, DEA, DEHP는 불검출을 보였다. 다만 DBP가 불검출~0.31 mg/kg을 보였다. 곡류가공품은 DMP, BBP, DEA는 불검출을 보였고, DEP와 DEHP는 불검출~LOQ 미만 검출로 나타났다. DBP는 불검출~0.34 mg/kg을 보였다. 기타가공품은 DMP, DEP, DEA는 불검출을 보였고 BBP는 불검출~LOQ 미만 검출, DBP는 불검출~0.18 mg/kg, DEHP는 불검출~0.62 mg/kg으로 나타났다. 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 기타식품류의 DBP가 불검출~0.032 mg/kg 결과와 차이를 보였고, Park 등(2019)이 보고한 시리얼의 DEHP가 0.124 mg/kg(n=246)으로 평균수치로 비교했을 때 유사한 결과를 보였다. 밀가루는 DEHP 등의 프탈레이트류가 불검출~LOQ 미만 검출을 보였는데, 위의 결과는 Kim 등(2012)이 보고한 밀가루 DBP 잔류평균량이 불검출~0.041 mg/kg과 Park 등(2019)이 보고한 0.02 μg/g과 유사함을 보였다.
식품 포장 시 플라스틱 포장재료에 함유된 프탈레이트가 식품으로 전이될 수 있으며, PET병에 들어있는 음용수는 보관 온도에 따라서 프탈레이트 DEHP가 잔류되는 양이 다르다고 보고된 바 있다(Bhardwaj, 2022). Ayamba 등(2018)은 폴리에틸렌에 접촉된 식품 재료별 프탈레이트를 분석한 결과, BBP는 1.43 mg/kg, DBP는 3.59~15.45 mg/kg, DEP는 불검출~5.32 mg/kg, DEHP가 불검출~14.30 mg/kg 검출됨을 보고하였다. 또한 식품 원재료보다 포장된 가공식품에서 프탈레이트가 잔류됨을 보고하였는데 식품에 직접 접촉되는 포장 재질에서의 프탈레이트 전이로 인해 식품에서 프탈레이트 노출 가능성이 높기 때문에 식품은 다양한 노출원 중 주요 노출원으로 보고되었다(Lee 등, 2001). 본 연구에서는 대부분의 유통 가공식품에서는 DMP와 DEA 프탈레이트는 검출이 되지 않았고, DEP와 BBP는 LOQ 미만이었다. 일부 품목인 된장, 면류, 고추장, 고형차, 곡류가공품, 기타가공품에서는 DBP가 불검출~1.16 mg/kg, DEHP는 불검출~0.67 mg/kg 수준으로 검출되었다. 검출된 식품류에서 포장 재질의 용출시험을 한 결과(Table 6), 포장 재질에서는 불검출을 보였다. 이는 원재료에서 프탈레이트 오염 여부와 제조공정 중의 기구, 용기에서의 이행 등으로 가공식품에 프탈레이트류가 함유되어 잔류되는 것으로 보인다. 앞으로 식품 중의 프탈레이트 감소를 위해서는 원재료의 오염 노출 감소와 가공식품의 설비 개선 등의 품질관리가 필요할 것으로 보이고, 추후 식품 포장 재질별 조리조건 및 식품 보관온도에 따른 프탈레이트 잔류 연구가 필요할 것으로 보인다. 그리고 위의 결과는 소비자에게 정확한 정보를 제공하는 과학적인 근거자료로써 활용이 가능할 것으로 생각된다.
Table 6 . Phthalates concentration in food packaging materials (Unit: mg/kg).
Sample | No of samples | Phthalates | Materials | |
---|---|---|---|---|
PP container | PE bag | |||
Soybean paste | 3 | DBP | ND1) | - |
1 | DEHP | ND | - | |
Gochujang | 1 | DEHP | ND | - |
Tea powders | 1 | DBP | - | ND |
Noodles | 3 | DBP | - | ND |
3 | DEHP | - | ND | |
Fried noodles | 3 | DBP | - | ND |
Processed grain products | 3 | DBP | - | ND |
Other processed foods | 1 | DBP | - | ND |
1 | DEHP | - | ND |
1)Not detected..
프탈레이트는 플라스틱을 부드럽게 만드는 가소제이자 내분비계를 교란시키는 환경호르몬으로 그중 DEHP는 발암성 B2군으로서 인체에 대한 위해 우려가 크다. 하지만 기구, 용기 포장의 용출 기준규격과 위생용품에는 기준이 설정되어 있으나, 식품군에는 프탈레이트 기준이 설정되어 있지 않다. 프탈레이트 가소제는 환경으로부터 오염될 수 있고 식품 제조 시 사용되는 기구, 용기 등에서 이행될 가능성이 있다. 본 연구에서는 유통 식품 중의 프탈레이트의 잔류 실태를 파악하고자 제주지역에 유통 중인 가공식품을 대상으로 DMP, DEP, DBP, BBP, DEA, DEHP 6종의 가소제 함량을 GC-MS로 분석하였다. 시험법의 검증을 위해 특이성, 직선성, 검출한계, 정량한계, 정확성, 정밀성 등의 항목으로 검증한 결과, 직선성의 상관계수가 0.99 이상이었고, LOD는 0.04~0.06 mg/L, LOQ는 0.12~0.20 mg/L를 나타내었다. 정확성은 92.32%~120.73%, 정밀성은 5% 미만, 회수율은 74~124%를 보였다. 검증된 시험방법의 적용성 검토를 위해 시중 유통 가공식품 178품목의 프탈레이트 항목을 GC-MS로 분석한 결과, 대부분의 유통 가공식품에서는 DMP와 DEA 프탈레이트는 검출이 되지 않았고, DEP와 BBP는 정량한계 미만이었다. 일부 품목인 된장, 면류, 고추장, 고형차, 곡류가공품, 기타가공품에서는 DBP가 불검출~1.16 mg/kg, DEHP는 불검출~0.67 mg/kg 수준으로 검출되었다. 검출된 식품류에서 포장 재질의 용출시험을 한 결과, 포장 재질은 불검출을 보였다. 본 연구 결과 프탈레이트는 원재료에서의 노출과 제조공정 중의 기구, 용기에서의 이행 등으로 잔류되는 것으로 보인다. 추후 식품 중의 프탈레이트 감소를 위해서는 원재료의 오염 노출 감소와 가공식품의 설비 개선 등의 품질관리가 필요할 것으로 보인다.
본 논문은 제주특별자치도 보건환경연구원 연구사업의 연구비 지원으로 이루어졌으며, 이에 감사드립니다.
Table 1 . Food materials in this study.
Sample | Number of samples | Package materials |
---|---|---|
Red ginseng | 31 | PP1), PE2) |
Alcoholic beverages | 19 | PET3), glass |
Fruit wine | 9 | PET, glass |
Rice cakes | 5 | PE |
Sugars | 9 | PET |
Fruit vegetable beverages | 10 | PET, PE |
Wheat flours | 5 | PE |
Ready to eat foods | 25 | PP |
Vinegars | 18 | PET |
Soy sauces | 6 | PET |
Noodles | 8 | PP,PE |
Frided noodles | 5 | PP,PE |
Soybean paste | 8 | PP |
Gochujang | 6 | PP |
Processed grain products | 6 | PE |
Other processed foods | 5 | PE |
Tea powders | 3 | PE |
Total | 178 | - |
1)Polypropylene. 2)Polyethylene. 3)Polyethyleneterephthalate..
Table 2 . GC-MS operating conditions.
Model | Agilent 7890 GC-MS | |||
---|---|---|---|---|
Column | DB-5MS (30 m×0.25 mm, 0.25 μm) | |||
Oven temp. | 80°C for 3 min | |||
20°C/min to 180°C for 1 min | ||||
5°C/min for 300°C for 4 min | ||||
Carrier gas and flow rate | He, 1.0 mL/min | |||
Injetion volume | 1.0 μL | |||
Injector mode | Splitless | |||
Injector temp. | 280°C | |||
MS transfer line temp. | 320°C | |||
MS quad | 150°C | |||
MS source | 230°C | |||
Detection range (m/z) | 50∼500 | |||
Ionization mode | Selected ion monitoring | |||
Selected ion | Compound | Quantifier | Qualifier | |
DMP | 163 | 77 | 76 | |
DEP | 149 | 177 | 150 | |
DBP | 149 | 223 | 205 | |
BBP | 149 | 206 | 91 | |
DEA | 129 | 57 | 70 | |
DEHP | 149 | 167 | 279 |
Table 3 . List of platicizers tested in this study and method validation results.
Abbreviation | Compound | Linearity | LOD (mg/L) | LOQ (mg/L) | RSD (%) | Accuracy (%) |
---|---|---|---|---|---|---|
DMP | Dimethyl phthalate | 0.9903 | 0.06 | 0.2 | 3.77 | 95.89 |
DEP | Diethyl phthalate | 0.9909 | 0.05 | 0.15 | 3.71 | 120.73 |
DBP | Di-butyl phthalate | 0.9943 | 0.04 | 0.12 | 2.35 | 96.73 |
BBP | Buty benzyl phthalate | 0.999 | 0.05 | 0.15 | 2.7 | 92.32 |
DEA | Di(2-ethylhexyl) adipate | 0.9997 | 0.06 | 0.2 | 3.82 | 95.16 |
DEHP | Di(2-ethylhexyl) phthalate | 0.9994 | 0.06 | 0.2 | 3.65 | 93.12 |
Table 4 . Analytical recoveries % of spiked samples at 1.0 mg/L.
Abbreviation | Compound | 1.0 mg/L spiked | % recovery |
---|---|---|---|
DMP | Dimethyl phthalate | 0.74±0.09a | 74.00±8.54a |
DEP | Diethyl phthalate | 0.78±0.04a | 77.67±3.51a |
DBP | Di-butyl phthalate | 1.01±0.15b | 101.00±14.80b |
BBP | Buty benzyl phthalate | 0.93±0.10ab | 93.00±9.54ab |
DEA | Di(2-ethylhexyl) adipate | 0.88±0.08ab | 87.67±7.64ab |
DEHP | Di(2-ethylhexyl) phthalate | 1.24±0.19c | 123.67±18.00c |
The data were expressed as mean±SD of three independent determinations..
Same letters (a-c) in each column are not significantly different at the 5% level using Duncan’s multiple range in ANOVA test..
Table 5 . Phthalates concentration in food materials (Unit: mg/kg).
Sample | DMP | DEP | DBP | BBP | DEA | DEHP |
---|---|---|---|---|---|---|
Min∼Max | ||||||
Red ginseng (n=31) | ND1) | ND | ND | ND | ND | ND |
Alcoholic beverages (n=19) | ND | ND∼<LOD2) | ND | ND | ND | ND∼<LOQ3) |
Fruit wine (n=9) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Rice cakes (n=5) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Sugars (n=9) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Fruit vegetable beverages (n=10) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Soy sauces (n=6) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Ready to eat foods (n=25) | ND | ND | ND∼<LOQ | ND | ND | ND∼<LOQ |
Vinegars (n=18) | ND | ND | ND | ND | ND | ND |
Wheat flours (n=5) | ND | <LOQ | ND∼<LOQ | ND | ND | ND∼<LOD |
Soybean paste (n=8) | ND | ND | ND∼0.18 | ND∼<LOQ | ND | ND∼0.62 |
Gochujang (n=6) | ND | ND | ND | ND | ND | ND∼0.46 |
Tea powders (n=3) | ND | ND | ND∼0.31 | ND | ND | ND |
Noodles (n=8) | ND | ND | ND∼1.12 | ND | ND | ND∼0.67 |
Fried noodles (n=5) | ND | ND | ND∼1.16 | ND | ND | ND |
Processed grain products (n=6) | ND | ND∼<LOQ | ND∼0.34 | ND | ND | ND∼<LOQ |
Other processed foods (n=5) | ND | ND | ND∼0.18 | ND∼<LOQ | ND | ND∼0.62 |
1)Not detected. 2)Limit of detetion. 3)Limit of quantification..
Table 6 . Phthalates concentration in food packaging materials (Unit: mg/kg).
Sample | No of samples | Phthalates | Materials | |
---|---|---|---|---|
PP container | PE bag | |||
Soybean paste | 3 | DBP | ND1) | - |
1 | DEHP | ND | - | |
Gochujang | 1 | DEHP | ND | - |
Tea powders | 1 | DBP | - | ND |
Noodles | 3 | DBP | - | ND |
3 | DEHP | - | ND | |
Fried noodles | 3 | DBP | - | ND |
Processed grain products | 3 | DBP | - | ND |
Other processed foods | 1 | DBP | - | ND |
1 | DEHP | - | ND |
1)Not detected..
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