중금속에 대한 이해와 평가 농업과학기술원.

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1 중금속에 대한 이해와 평가 농업과학기술원

2 중금속(Heavy Metal) 이란? “중금속” 용어는 IUPAC에 의해 정의 된 바 없음
일반적인 정의에 따르면 구리(Cu)와 납(Pb) 사이에 있는 원자량이 63~200이고, 비중이 4.0보다 큰 금속 원소 식품에 있어서는 금속과 비금속의 중간적 성질을 나타내는 물질(As, Sb, Se)을 포함 천연유래 100여종의 원소들 중 26종만 동식물에 필수원소(essential) 필수원소(Cu, Zn, Ni, Co, Mn, Mo, V, Sr)도 필요이상 축적되면 독성 식품 중에 존재하는 무기성분(Fe, Cu, Zn, Ag, As, B, B, Be, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, Te, Ti, U, V, Zn) 중 수은(Hg), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 비소(As) 등은 대표적인 유해중금속

3 무기원소들의 영양학적 분류 분류 원소 특징 필수원소 (essential) 26종 다량원소 (macro)
다량원소  (macro) C, H, O, N, S, Ca, P, K, Na, Cl, Mg 정상적인 생리기능을 수행하는데 절대적으로 필요한 원소로 체내분포나 영양학적 요구량이 많음(10~1000ppm) 미량원소  (trace) As, Co, Cr, Cu, F, Fe, I, Mn, Mo, Ni, Se, Si, Sn, V, Zn 체내 존재량은 매우 작은 수준이지만 주요 효소의 보결분자단으로서 작용하여 각종 대사과정을 관장하는 무기원소(1ppm이하) 준필수원소 (semi essential) Al, Ba, Br, Rb, Sr, V, (Si) 필수원소 조건을 전부 갖추지는 못했지만 결핍되면 생명을 유지하기가 곤란한 무기원소 비필수원소 (non essential) Hg, Pb, Pt, (Au, Ag) …. 체내에 함유되어 있지만 생체내의 기능과는 관계가 없거나 아직 밝혀지지 않은 무기원소 유해 원소 (toxic) As, Al, Cd, Cu, Cr, F, Hg, Mo, Ni, Pb, Se, Zn, (Ge) …. 함유량이 대단히 적은 상태에서는 중요한 생리적 기능 을 수행하지만 필요량 이상으로 존재시 대사작용이나 생명유지에 매우 나쁜 결과를 초래하는 무기원소

4 중금속의 식품오염 경로

5 주요 중금속의 독성발현 표적기관 기관계 중금속 비소(As) 카드뮴(Cd) 납(Pb) 수은(Hg) 비뇨기계 ○ 신경계 소화기계
호흡기계 조혈기계 뼈 내분비계 피부

6 CODEX FAO/WHO 합동 식품규격위원회 CODEX 규격
(CODEX : Codex Alimentarius Commission) ... Latin for " Food Law" or Food Code" protecting the health of consumers assuring fair practices in the food trade Codex는 1962년 FAO와 WHO 의해 설립된 정부간 조직으로 현재 162개 회원국 참여, 모든 식품규격을 조정, 승인하는 기구 농식품으로 인한 위해를 방지 국가간 농식품의 원활한 교역 도모 CODEX 규격 전세계적으로 통용 될 수 있는 국제식품규격 기본적으로 강제성이 아닌 권고사항 SPS 협정에 따라 강제성을 띰

7 SPS 협정 (우루과이 라운드) WTO의 위생검역(SPS) 협정
사람의 생명이나 건강을 보호하기 위한 식품 및 동식물 검역에 관한 조치 식품첨가물, 오염물질(잔류농약, 중금속, 기타 오염물질), 병원성 미생물, 독소 등 4개 분야의 국제적인 기준치와 규격을 통과할 경우 식품의 교역을 거부할 수 없도록 규정 SPS 협정상 조화를 이루어야 할 해당 국제기구 식품안전 : CODEX 국제식품규격위원회 (CODEX Alimentarius Commission) 동물검역 : 국제수역사무국 (International Office of Epizootics) 식물검역 : 국제식물보호협약 (International Plant Protection Convention)

8 CCFAC CODEX 식품첨가물 및 오염물질 분과위원회
(Codex Committee on Food Additive and Contaminants) JECFA의 과학적 권고를 자문 받아 식품첨가물 및 오염물질의 검토 식품첨가물 및 중금속, 곰팡이 독소, 다이옥신 등 오염물질에 대한 최대허용기준(MRL), 지침 등 설정 제29차 CODEX 총회( )의 결정에 따라 분리 - 1st CCCF (오염물질분과위) : , 북경 - 39th CCFA (첨가물분과위) : , 북경

9 CODEX 규정 식품 중 오염물질 현재 31종 => 계속 확대
Acrylamide, Acrylonitrile, Aflatoxins(Total), Aflatoxin M1, Alminium, Arsenic, Cadmium, Chloroproanols, Copper, Deoxynivalenol, 1,3-Dichloro-2-propanol(1,3-DCP), Dioxins, Ethyl carbamate, Fumonisins, HT-2 toxin, Iron, Lead, Mercury, Methylmercury, 3-Monochloropropane-1,2-diol(3-MCPD), Ochratoxin A, Patulin, Polybrominated diphenyl ethers, Polybrominated biphenyls, Polycyclic aromatic hydrocarbons, Radionuclides, T-2 toxin, Tin, Vinylchloride monomer, Zearalenone, Zinc 현재 31종 => 계속 확대 Radionuclides(20종) : 2006년 기준제정 1) 1-10 Bq/kg : 238Pu, 239Pu, 240Pu, 241Am 2) 100 Bq/kg : 90Sr, 106Ru, 129I, 131I, 235U 3) 1000 Bq/kg : 35S, 60Co, 89Sr, 103Ru, 134Cs, 137Cs, 144Ce, 192Ir 4) Bq/kg : 3H, 14C, 99Tc

10 JECFA FAO/WHO 합동 식품첨가물 전문가위원회
(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) 식품첨가물 및 중금속 등 오염물질 등의 안전성 평가 - ADI, TDI, PTWI, PMTDI 등 설정 평가결과는 WHO Technical Report Series에 수록 성분규격은 FAO Food and Nutrition Paper Series에 수록

11 WHO의 ADI 설정 NO(A)EL / 안전계수 100 (종간, 개체간 각각 10)
NOAEL (No Oerved Adverse Effect Level, 최대무작용량, 무독성량) 관찰할 수 있는 유해영향이 나타나지 않는 최대용량 ㎎/㎏·day LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level, 최저작용량) 관찰할 수 있는 유해영향이 나타나는 최저용량 mg/kg/day NO(A)EL 실험자료      생쥐(78주간 실험결과), 쥐(2년간 실험결과),      토끼(최기성 연구결과), 개(1년간 실험결과) 등

12 ADI & TDI ADI (Acceptable Daily Intake, 1일 섭취 허용량, mg/kg/day)
잔류농약이나 식품첨가물 등의 화학물질을 대상으로 인체에 대한 안전수준(허용량)을 평가하기 위하여 동물실험결과에서 최대무작용량(NOAEL)을 정량적으로 산출하여, 이를 인체에 외삽시킨 값으로 NOEL(No Observed Effect Level)에 안전계수를 적용하여 구한 값. 인간이 평생 섭취해도 관찰할 수 있는 유해영향이 나타나지 않는 1일당 1일 최대허용 섭취량 사람의 체중 kg당 1일 허용섭취량을 mg으로 나타낸 것.  사용이 허용된 농약, 식품첨가물 등 화학물질 TDI (Tolerable Daily Intake, 1일 내용(耐容)섭취량, mg/kg/day) 잔류농약 등과는 달리 환경오염으로 인하여 본인의 의사와 관계없이 섭취되는 다이옥신 등과 같은 환경오염물질의 관리에 적용 유해물질이 인체에 평생 노출되어도 유해영향을 나타내지 않는 다고 판단되는 체중당 내용(耐容) 1일섭취량(TDI) 사용이 허용되지 않은 화학물질(과거에는 사용되었으나 금지된 농약 등) 및 환경중에서 피할 수 없는 오염물질(Dioxin 등)

13 FAO의 MRLs(안) 작성 잠정 MRLs(안) 설정 잠정 MRL에 의한 TMDI 산출 및 ADI와 비교
식품섭취량은 통상 세계의 평균섭취량 TMDI (Theoretical Maximum Daily Intake, 이론적 일일최대섭취) 최대 잔류허용기준(MRL)과 각 식품들의 1인 1일 평균섭취량을 곱한 값 TMDI (mg/day/person) = food consumption (kg/day) × MRL (mg/kg) 잔류자료(GAP)에 따른 실제 잔류량을 사용 TMDI > ADI : ‘추정최대섭취량(EMDI)’과 비교 EMDI > ADI : 대상 작물을 줄이거나, 농약사용량 및 사용기간 등의 조정 등 일반적으로 ADI가 있는 경우에만 MRL 설정, 잠정ADI 경우에는 잠정 MRL을 설정

14 CODEX 잔류허용기준 MRLs (Maximum Residue Limits)
지역별 잔류자료(GAP)중 중간 값(STMR ; Supervised Trials Median Residue)을 취하고 여기에 마진을 감안하여 ADI 범위내에서 결정 식품첨가물 및 농약 등에 사용 가공식품은 농축되지 않은 한 원료의 MRL을 적용 EMRLs (Extraneous Maximum Residue Limits) 사용되지 않은 농약(과거에 사용되었던 것 포함) 등의 환경오염으로 잔류 가능성이 인정될 경우 TDI(Tolerable Daily Intake) 및 모니터링 자료 의해 결정 GL (Guideline level) ADI 또는 TADI(잠정)가 설정되어 있지 않은 농약을 권장 사용량에 따라 사용하였을 경우 작물에 잔류 될 수 있는 최대농도

15 CODEX 잔류허용기준(계속) TADI (Temporary Acceptable Daily Intake)
잠정 1일 섭취허용량 1일 섭취허용량을 추정하기 위해 생화학, 독성 혹은 기타 자료를 기본으로 하여 설정한 특정 및 제한된 기간 동안의 1일섭취허용량으로 FAO/ WHO JECFA에서 분류한 ADI 중의 하나이다. 인간이 평생동안 섭취해도 안전하다고 하기에 자료가 불충분한 경우에 설정하는 것으로 보통 ADI설정시보다 안전계수가 크다. TMRL (Temporary Maximum Residue) 잠정 최대 잔류허용기준 제한된 기간 동안 조건부로 제정된 MRL 관심대상의 농약이나 오염물질에 잠정적인 1일섭취허용량이 FAO/WHO합동잔류농약전문가위원회(JMPR)에서 설정된 경우나 비록 1일섭취허용량이 설정되었더라도 모범농업규범(GAP)이 충분히 알려지지 않았거나 잔류데이터가 JMPR에서 MRL로 제안되기에 불충분한 경우에 제정된다.

16 PTWI, PMTDI & PTMI PTWI (Provisional Tolerable Weekly Intake)
잠정 주간섭취허용량 최종 결론을 내릴 수 있는 유용한 안전성 자료가 확보되지 않았을 때 적용되고, 체내에 축적과 대사기능에 의한 제거 능력간 균형이 고려된 주당 섭취가능수준을 뜻하며, 중금속과 같이 체내축적이 유발되는 물질에 주로 적용 An endpoint used food contaminants such as heavy metals with cumulative properties. Its value represents permissible human weekly exposure to those contaminants unavoidably associated with the consumption of otherwise wholesome and nutritious foods. PTMI (Provisional Tolerable Monthly Intake) 잠정 월간섭취허용량 An endpoint used for a food contaminants such with cumulative properties that has a very long half-life in the human body. Its value represents permissible human monthly exposure to a contaminant unavoidably associated with otherwise wholesome and nutritious foods. PMTDI (Provisional Maximum Tolerable Daily Intake) 잠정 1일최대섭취허용량 The endpoint used for contaminants with no cumulative properties. Its value represents permissible human exposure as a result of the natural occurrence of the substance in food and in drinking-water. In the case of trace elements that are both essential nutrients and unavoidable constituents of food, a range is expressed, the lower value representing the level of essentiality and the upper value the PMTDI.

17 중금속 위해성 평가결과 Heavy Metals Toxicalogical Guidance Value EMDI3)
(mg/60kg person/day) Year MRL (mg/kg) Al 1 1) 8.571 2006 None Inorganic As ) 0.129 1998 Cd ) 0.060 2003 Pb ) 0.214 1999 0.01-2 Hg ) 0.043 1978 Methyl-Hg ) 0.014 0.5-1 Sn 14 1) 120 1988 50-250 Cu ) 1982 0.1-5 Fe 0.8 2) 0.8 1983 1.5-5 Zn ) 0.3-1 none 1) PTWI : Provisional Tolerable Weekly Intake 2) PMTDI : Provisional Maximum Tolerable Daily Intake 3) EMDI : Estimated Maximum Daily Intake, 일일최대섭취(추정)

18 국가별 중금속 섭취량 비교 (2006 총식이조사자료)

19 중금속의 식이노출량 평가 Heavy Metals 1일 평균 중금속 섭취량 (mg) 주간 평균 (mg/kg BW/week)
FAO/WHO PTWI (mg/kg) 대비 비율 (%) Pb 0.0740 0.0087 0.025 34.5 Cd 0.0161 0.0019 0.007 26.9 Hg 0.0066 0.0077 0.005 15.4 (한국소비자보호원 자료)

20 PTWI 대비 인체 노출량 안전성 평가 대비율(%) 내 용 100% 이상 - 전체 인구집단의 위해 가능성 있음
- 해당성분의 사용을 낮추도록 규제조치 30~100% - 평균 소비자는 안전하나 극단 소비자와 어린이들은 위험 - 위험 경고 10~30% - 전체 소비자는 안전한 것으로 간주 - 정밀조사 / 기준설정 필요함 10% 이하 - 위험성 걱정할 필요 없음 - 정밀조사 / 기준설정 필요 없음 (식품의약품안전청 자료)