왜다이옥신등의환경오염물질이 동물성식품에존재할수있나? 독성화학과 김미경 (kimmk@nvrqs.go.kr) 이미너무나유명해진다이옥신이과연무엇이며다이옥신이외에어떠한환경오염물질이동물성식품에존재할수있을까. 또한얼마나우리에게위협적인존재일까? 그관리방안은무엇일까. 산업의발달은우리의생활을윤택하게만들었지만인간활동의결과로많은화학물질들이생성되어환경을오염시키게되었다. 환경에널리산재되어있는오염물질은먹이사슬을통하여다시인간에게다가오고있으며, 우리는그오염물질의차단및건강관리에고심하게되었다. 이러한일련의과정에포함되는환경오염물질들을그작용에따라흔히, 환경호르몬또는내분비장애물질, 잔류성유해화학물질 (POPs, persistant organic pollutants), 환경유래유해화학물질등으로분류하며대표적인물질이다이옥신이다. 물질의분류상유사한성질을지닌다이옥신, PCBs, 브롬화난연제및프탈레이트에대해알아보고그들이왜동물성식품에존재할수있는지생각해보기로하자. 동물성식품과관계되는환경오염물질은? 1. 다이옥신이어디에들어있나. O O 2,3,7,8-Tetrachloro dibenzo-p-dioxin 베트남전쟁시제초제로사용되었던 agent orange의주성분인 2,4-D (2,4-dichlorophenoxy acetic acid) 와 2,4,5-T (2,4,5-trichlorophenoxy acetic acid) 에불순물로들어있던다이옥신은많은참전자에게고엽제병이라는휴유증을만들었다. 다이옥신은염화탄화수소화합물로서로비슷한화학적구조를가지는 PCDD
(polychlorinated dibenzo-p-dioxin) 와 PCDF (polychlorinated dibenzofuran) 를통칭다이옥신이라하며치환되는염소의수에따라 75종의 PCDD와 135 종의 PCDF 이성질체가존재한다. 현재까지독성이있다고밝혀진물질은 PCDD 7종과 PCDF 10 종이며, 이들 17종의다이옥신을독성이가장강한 2,3,7,8-TCDD (2,3,7,8-tetrachloro dibenzo-p-dioxin) 의독성과비교한독성등가지수 (TEF, toxic equivalent factor) 로표시한다. 식품에서검출되는다이옥신에각각의독성등가지수를곱하고모두합하여다이옥신총량 (to ta l T EQ, toxi c e qu iva l en cy ) 으로나타낸다. 다이옥신은쓰레기의소각, 종이또는펄프의표백과정, 여러종류의플라스틱제조, 유기염소계농약 ( 제초제 ) 의제조등에서배출또는생성되어지며화학적으로안정하여변형이잘일어나지않아물, 공기, 토양등의자연환경에오랜시간동안존재하게된다. 지방에잘녹는화학적성질로인하여먹이사슬을통한오염은직접적노출보다훨씬많은양의다이옥신이사람의체내로유입되게되며인체내지방조직에축적되어매우오랜기간동안잔류하게된다. 우리나라에서 2000년에설정한 1일섭취허용량 (TDI, tolerable daily intake) 은 4 pg TEQ/kg체중 /day 이며 WHO ( 98) 의허용량은 1~4 pg/kg체중 /day 이다. 1일섭취허용량이라함은사람이이용량을한평생 (70년) 섭취하는경우 100만명중 1명이암에걸릴수있는농도를의미한다. 표 1은국가별동물성식품에서조사된다이옥신을 1 g 지방당평균검출량으로나타낸자료이며한국을제외한국가들은 1998년이전에국제적으로설정한 I-TEF를사용하여계산한 I-TEQ 값으로나타내었다. 2. PCBs 는어디에사용되었나. 3,3,4,4',5-Pentachlorobiphenyl (IUPAC No. 126) PCBs는 1930년대초에합성되어변압기나열매체의전기절연제로많이사용되었으며, 전선, 케이블의피복, 염화비닐수지등에유연제로사용되었고, 고압용윤활유, 에어컨오일, 진공펌프오일등으로다양한산업에유용하게쓰여졌다. 연구결과 PCBs의유해성이입증되면서 1970년대에대부분의국가에서사용을금지하였으나워낙많은양이합성되어쓰여졌으므로이미환경에널리분포되어있고포유류나가축, 사람에게서도
표 1. 국가별동물성식품에서검출된다이옥신 평균검출량국별품목 (pg I-TEQ/g fat) 쇠고기 2.6 덴마크 우유 2.6 버터 0.5 치즈 2.1 요구르트 3.8 쇠고기 1.5 조사연도 19 87 돼지기름 1.2 스웨덴 우유 2.0 1991 버터 0.5 계란 1.3 이태리 버터 3.7 1994 스페인 미국 한국 * 쇠고기 1.76 돼지고기 0.90 닭고기 1.15 w hole milk 2.0 2 semi-skimmed milk 1.20 유제품 1.25 달걀 1.22 *WHO '98 TEF 사용하여 TEQ 계산 1997 쇠고기 0.89 1996 돼지고기 1.3 1997 닭고기 0.64 1997 우유 0.84 1998 우유 1.41 1999, KIST 쇠고기 0.22 2001 돼지고기 0.05 랩프런티어 ( 주 ) 닭고기 0.07 쇠고기 0.17 0 1-0 2 돼지고기 0.18 수의과학검역원닭고기 0.002 검출되고있다. Aroclor( 미국 ), Kaneclor( 일본 ), ophen( 독일 ), Fenclor( 이탈리아 ), Pyralene( 프랑스 ), Solvol( 러시아 ) 등의이름으로상품화된것은모두 PCBs 를의미한다. 209종 PCBs 중특히다이옥신과화학구조적으로유사한 12종 PCBs는세계보건기구
( W HO ) 에서다이옥신유사물질로취급하여 2,3,7,8-TCDD 다이옥신과비교한독성등가지수를설정하였다. 식품과관련된대표적인 PCBs 오염사고는 1968년일본의가네미유사건과 1979년대만에서있었던유쳉사건으로둘다쌀겨기름에 PCBs가오염된경우이다. 또한, 1999년벨기에에서발생하였던축산물의다이옥신오염사고도근본적으로 PCBs 가섞여있는폐유를사료에잘못첨가하여발생한식품오염사고였다. WHO 에서는각종동물실험에서아급성독성및차세대에영향을주지않는잠정적인체섭취허용량을 0.005 mg/kg 체중 / 일 로정하였다. 표 2는동물성식품및사료중의 PCBs 잔류허용기준을국가별로나타내었다. 표 2. 동물성식품및사료중의 PCBs 잔류허용기준 품 목 잔류허용기준 (mg/kg) 우리나라 * 일본미국벨기에 ( 지방기준 ) 우유 0.1 0.1 1.5 ( 지방기준 ) 0.1 유제품 1.0 1.0 1.5 ( 지방기준 ) 0.1 육류 1.0 0.5 3 0.2 난류 0.2 0.3 0.3 ( 전체기준 ) 0.2 육아용분유 - 0.3 0.1 ( 유아및아동식품 ) - 동물사료원료 ( 어류사료포함 ) - - 5.0 0.25 ( 지방 2% 이상인경우 ) 최종동물사료 - - 0.5 0.2 *1999 년벨기에수입돼지고기의 PCBs 와다이옥신오염사건시한시적으로적용. 3. 브롬화난연제란무엇인가. Polybrom inated diphenyl ether Polybrom inated biphenyl
TV, 컴퓨터등전자제품의난연제및방화제로쓰이는브롬화합물에는 PBDEs (polybrominated diphenyl ethers), PBBs (polybrominated biphenyls), TBBP-A (tetrabromobisphenol A) 등이대표적이며, 전자제품의플라스틱케이스나전자회로기판으로부터방출되어직접인체에흡수되기도한다. 독성이보고된후로 WHO에서는이들의대체품사용을권장하며, 유럽연합은대부분의브롬화합물을사용금지또는규제하고있다. 미국에서는 PBBs의자발적인감소가이루어지고있는추세이나국제적으로는전체적인사용량이증가하고있다. 브롬화다이옥신 ( PBDDs/PBDFs, p ol yb rom in a ted di oxin s a n d f ur a ns ) 은염소화다이옥신과같이불순물로존재하며독성은염소화다이옥신과유사하게취급된다. 1973년미국미시간주에서산불진화용소방제와가축사료첨가제를제조하는한회사에서 PBBs가주성분인산불진화용소방제가가축사료첨가제와바뀌어포장되는실수로가축에오염사고가발생하였었다. 4. 프탈레이트는무엇이문제인가. Bis(2-ethylhexyl) phthalate 프탈레이트 (phthalate, 영어발음에서 ph는묵음 ) 화합물은구조적으로유사한프탈산의 di-ester 유도체로대부분 PVC 등플라스틱제품의유연제로지난 50여년동안많은양이사용되어져왔다. 가장일반적으로사용되었던프탈레이트는 di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) 로 PVC의유연제또는가소제로사용되었으며페인트, 잉크, 농약의성분으로도사용되었다. 서부유럽에서는플라스틱유연제의사용량중 45% 가 DEHP 이다. DEHP는 bis(2-ethylhexyl) phthalate 또는 dioctyl phthalate (DOP) 로알려져있기도하여 di-n-octylphthalate (DnOP) 와혼동을일으키기도한다. DnOP는 DEHP에비하여용도가적고덜사용되어졌기때문에환경에서검출되는양이적다. 프탈레이트는비극성이고지방친화성이매우크며휘발성이있으므로플라스틱, 특히 PVC 제품으로부터접촉물질로쉽게이동된다. 유아용플라스틱장난감및화장품성분으로도사용되어문제가되고있으며, 프탈레이트가함유된포장재에싸여있는지방성식품은플라스틱용기나필름등으로부터프탈레이트를용출시켜식품을오염시키게된다. 해양이나담수에서는생체축적현상이나타나기도하지만, 대부분의프탈레이트는포유류에서매우
빠르게대사가진행되므로농약등의유기염소계화합물이나 P C B s 와비교시생체축적도는현저히낮다. 그러나프탈레이트는우유, 유제품, 지방성식품등을포함하여매우다양한식품에서낮은농도로검출되고있다. 농가의착유기에플라스틱부분이있다면프탈레이트가우유에잔류되는원인이될수도있으며, 육류를포장하는포장재의종류에따라식육에서프탈레이트가검출될수도있을것이다. 대표적인프탈레이트의종류와 1일섭취허용량을표 3에나타내었으며, 우유에서검출된프탈레이트의예를표 4에나타내었다. 표 3. 대표적인프탈레이트화합물과 1 일섭취허용량 (TDI) 물 질 명 약 어 TD I (mg/ kg 체중 / day) Dim ethyl phthalate DMP - Diethyl phthalate DEP - D i-n-butyl phthalate DBP 0.05 B utylbenzyl phthalate B B P 0.1 Di(2-ethylhexyl) phthalate DEHP 0.05 D i-n-octyl phthalate DnOP 0.05 표 4. 우유에서검출된 DBP 와 DEHP 물질평균검출량최소검출량최대검출량국가 ( 단위 : mg/kg) DBP < 0.05 0.09 '98 영국 0.08 0.4 '96 영국 DEHP < 0.05 0.44 '98 영국 0.33 0.98 '96 영국 < 0.01 0.09 '94 영국 0.12 0.28 '94 노르웨이 < 0.01 0.55 '94 스페인 0.05 '91 덴마크 0.035 '90 영국 0.005 * '90 노르웨이 0.03 ** '90 노르웨이 *hand milking **machine milking
환경오염물질은우리에게어떤영향을주는가? 지난세기에, 산업발달에기여와동시에자연환경및생태계에문제를발생시킨여러종류의환경오염물질은사람에게어떤영향을주고있을까? 인간생활의필요에의해만들어진물질이아닌단순히부산물또는소각과정에서발생되는다이옥신은현재까지가장독성이강한물질로알려져있는데그심각한정도는얼마일까? 동물실험이나오염원근처의역학조사에따라현재까지알려진독성및증세를표 5에나타내었다. 독성은노출정도, 신체건강상태에따라차이가있을수있으며제시한가능성들이대부분동물실험의결과이나인체의경우도가능성이높아간과할수없다. 표 5. 환경오염물질의독성 물질독성 다이옥신 - LD 50 : 2,3,7,8-TCD D 2μg/kg 경구투여 (in rats) - 생식기능장애, 출산율의저하, 유산, 태아의비정상적인발달 - 호르몬조절기능의변화, 면역체계의이상, 당뇨발병 암유발 * 가능성 있음 PCBs 브롬화난연제 프탈레이트 - LD 50 : 4 ~ 11 g/kg 경구투여 (in rats) - 염소좌창 (chloracne) : 10 mg/kg 만성흡입 (in human) - 내분비계장애및행동발달장애 - PBDEs 가 PBBs 보다독성이강함 - 내분비계장애 - DEHP : 고환독성인자로작용 - DBP : 암컷의생식시스템손상 - 있음 쥐에서있음 * 이성질체및물질의종류에따라다름 환경오염물질에노출되는경로는? 위에열거한환경오염물질은일반적으로식생활을통한노출이크며특히지방이많은식품을통한노출이가장크다. 오염된어패류, 육류, 유제품등의섭취에의하여노출될수있고, 대단히미량이나마호흡또는피부를통하여노출될수있다. 또한노출된모체를통한태아의노출, 모유를통한아기의노출이있으며, 직업적노출이있을수있다. 인체에유입되는경로는 90% 이상이음식물을통하여유입되고있으며,
식생활패턴에따라차이가있으나어패류, 쇠고기, 돼지고기, 닭고기, 우유, 그리고낙농유제품등을통하여유입되는것이대부분이므로이러한식품이오염되는경로를추적하고차단하여야피해를최소화할수있을것이다. 특히, 염소와관련된공장폐수로인한오염, 축산물의사료나축산농가주변의오염, 소각장에서생성되는다이옥신은대기를오염시키고, 산림자원, 농산물, 토양, 호수나강물또는연안해양등을오염시켜여러먹이사슬을통하여사람에게까지이르게된다. 섭취된다이옥신은혈류를타고인체의각조직에도달되며, 면역기능저하, 피부염, 중추신경장애, 호르몬의내분비장애등을일으키는것으로보고된바있다. 표 6은다이옥신의경로별체내유입량을나타내었다. 표 6. 다이옥신의경로별체내유입량 유입경로 (pg 유입량 TEQ/1인 /day) 유입경로 (pg 유입량 TE Q/ 1인 / day) 쇠고기 38.0 생선 7.8 유제품 24.1 달걀 4.1 우유 17.6 공기호흡 2.2 닭고기 12.9 토양 0.8 돼지고기 12.2 물 무시할 수준 총유입량 : 119 pg TEQ/1 인 /day 건강위해성과관련한단계별관리대책은? 1. 환경오염물질의위해성평가 위해성평가라함은사람의건강과생태학적측면에서위협이될수있는오염물질의정량적측정을말한다. 모든오염물질에서이루어져야할궁극적인평가이며, 정확한실험적자료를근거로하고경제적, 사회적요인까지를포함하여오염물질에대한환경적규제와관리가이루어질수있는최종단계의자료이다. 환경오염물질에노출됨으로서발생되는건강에대한위해성을판단하는중요한부분은실험적으로관찰된자료를통하여유추해석하는것이다. 통상필요로하는최종결과는장기간낮은
농도의환경오염물질에노출됨으로서오랜잠복기를거쳐사람에게서나타날낮은발병률에대한평가이다. 이용할자료는비교적단기간내에대상물질을고농도로노출시킨동물들로부터얻는다. 다이옥신의인체유입이대부분음식물과관련함을생각할때, 먹이사슬의출발점인오염원의환경에대한역학조사도수반되어져야한다. 또한우연한사고로발생할수있는축산물, 또는그들사료의정기적또는간헐적인조사가이루어져야한다. 다이옥신함량이실험적으로정확히분석되어지면다이옥신함유물질로부터인체에유입될수있는양을수학적인산출방법으로제시할수있는모델을만든다. 인체유입후장기간의잠복기, 특정물질에대한노출과발병간의상호관계에대한명확성결여및다이옥신에노출되지않았음에도잠재되어있는질병등으로인하여위해성평가는매우복잡해진다. 따라서위해성평가는물질의존재여부, 가능한수용체, 가능한노출경로및불확정성분석을포함하여다음과같은주요 4단계로실시한다. 1) 위해성확인 (Identification of hazard): 어떤오염물질에노출되었을경우, 유해한영향을일으키는가를확인 2 ) 용량 - 반응평가 ( Dose -r e sp onse a ss es sment ) : 유해물질의특정용량에노출되었을경우, 유해한영향이발생되는정도를평가 3) 노출평가 (Exposure assessment): 노출된정도, 기간, 빈도등에따라평가하는과정이며그결과를다른물질의노출에도유추하여적용할수있는평가 4) 위해도결정 (risk characterization): 용량-반응평가및노출평가에서얻어진결과또는정보를종합하여특정화학물질의특정농도에노출되었을경우, 개인이나인구집단에서유해한영향 ( 예 : 암 ) 이발생할확률을결정 2. 단계별관리대책 환경오염물질의 종류 및 배출량에 따라 관리대책이 다르겠으나 일반적인 관리대책을 다음과 같이 요약해본다. 1) 환경오염물질의 발생원을 체계적으로 관리하여 배출을 줄인다. 2) 생산의 청정공정을 개발하여 오염물질의 발생을 최소화하고 방지시설을 설치한다. - 생산에서 폐기에 이르기까지 전과정 (life-cycle) 의 평가를 통한 오염방지 및 차단 시설을 구축 3) 건강상의 피해를 최소화 할 수 있는 환경기준치와 식품에서의 잔류허용기준을 설정한다. 4) 환경오염물질이 잔류 할 수 있는 매체, 즉 대기, 수질, 토양, 식품 및 인체 노출 정보를 위한 잔류조사를 지속적으로 수행한다. 5) 과학적이고 합리적인 정책 수행을 위한 중 장기 계획을 수립한다.
이미미국이나유럽여러나라에서보여주듯이체계적이고지속적인오염물질의관리는환경을정화하여먹이사슬을통한인체노출을줄여주는방안으로확실한결과를 나타내고있다. 참고자료 1. Assessment of dietary intake of dioxins and related PCBs by the population of EU Member States. 2000. European Commission. 2. Ferrario, J., Byrne, C., McDaniel, D., Dupuy, Jr., A. 1996. Analytical Chemistry 68, 647-652. 3. Lorber, M., Saunders, P., Ferrario, J., Leese, W., Winters, D., everly, D., Schaum, J., Deyrup, C., Ellis, R., Walcott, J., Dupuy, A., Byrne, C., McDaniel, D. 1997. Organohalogen Compounds 32, 238-244. 4. Lorber, M., Winters, D., Griggs, J., Cook, R., Baker, S., Ferrario, J., Byrne, C., Dupuy, A., Schaum, J. 1997. Organohalogen Compounds 38, 125-129. 5. Kim, M-K., Kim, S-Y., Yun, S-J., Cho, B-H., Lee, M-H., Son, S-W., Park J-M., Congener-specific profiles of PCDDs/PCDFs in beef, pork, and chicken. 2003. Organohalogen Compounds (in press). 6. Kang, Y-S., Choi, J-W., Na, T-H., Oh, C-H., Park, J-S., 2001. Polychlorinated dibenzo-p-dioxins/furans and dioxin-like ploychlorinated biphenyls in foodstuffs from Korea. Organohalogen Compounds 51, 392-395. 7. 다이옥신은어떤물질일까요? 1999. 국립환경연구원환경위해성연구부. 8. Polybrominated biphenyls and diphenylethers. 1999. International Council for the Exploration of the Sea (ICES) Advisory Committee on the Marine Environment. 9. Phthalate migration from soft PVC toys and child-care articles. 1998. EU Scientific Committee on toxicity, ecotoxicity and the environment (CSTEE). 10. Phthalates in infant formulae-follow-up Survey. 1998. MAFF UK, Food Surveillance Information Sheet No. 168. 11. Phthalates in infant formulae. 1996. MAFF UK, Food Surveillance Information Sheet No. 83. 본원고는대한수의사회지 2003 년 6 월제 39 권 6 호 543~553 쪽에실린내용입니다.