유통한약재중벤조피렌함유량에관한모니터링 이미영 *, 정상미 *, 이계원 ** Monitoring on Benzo(a)pyrene Content in Oriental medicine Mi-Yeong Lee *, Sang-Mi Jung *, Gye-Won Lee ** 요약벤조피렌은 IARC에의해그룹 1로분류된다환방향족탄화수소유기물로서불완전연소시부산물로발생되며유전독성과발암성이강한것으로알려져있다. 벤조피렌의오염원은매우다양하여환경오염등으로인해조리또는가공과정에서열분해되어생성되는것으로알려져있다. 본연구에서는유통중인 45종의한약재에있어벤조피렌의함유량에대한모니터링을 HPLC/FLD로측정하였다. 벤조피렌의검량선은 0.5~40 ng/ml의농도범위에서양호한직선성을나타내었다 (r 2 =0.999). 벤조피렌의검출한계 (LOD) 와정량한계 (LOQ) 는 0.04와 0.10 μg/ml이었다. 모니터링품목총 45건중벤조피렌이검출되지않은시료는 3건 (6.7%), 0.1 ~ 0.5, 0.5 ~ 1.0, 1.0 ~ 5.0 및 5.0 μ g/kg 이상검출된시료는각각 26건 (57.7%), 8건 (17.8%), 7건 (15.6%) 및1건 (2.2%) 이었다. 특히황련의벤조피렌의함유량이가장높았다 (5.97 μg/ml). 결론적으로이들결과는한약재중벤조피렌함유량을감소시키기위한건조조건에대한기초연구와가이드라인으로서적용되어질수있다. 주제어 : 벤조피렌, 한약재, 검출한계, 정량한계, 건조조건 Abstract Benzo(a)pyrene is a polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) whose metabolites are mutagenic and highly carcinogenic and is listed as a Group 1 carcinogen by the IARC. It has been found at variable concentrations in several foods and is associated with several factors during the process including contaminated raw materials, exposure of environment, and procedure of process or cooking. In this study, benzo(a)pyrene in 45 oriental medicines were determined by HPLC/FLD. The calibration curves of benzo(a)pyrene was linear over the concentration range of 0.5~40 ng/ml with correlation coefficient of above 0.999. The limit of detection (LOD) and limit of quantitation (LOQ) of benzo(a)pyrene were 0.04 and 0.10 μg/kg. Benzo(a)pyrene in 3 samples out of 45 samples was not detected. The level of benzo(a)pyrene in 26 (57.7%), 8 (17.8%) and 7 (15.6%) samples was 0.1~0.5, 0.5~1.0 and 1.0~5.0 μg/kg, respectively. Especially, content of benzo(a)pyrene in Coptis Rhizome is the highest (5.97 μg/kg). In conclusion, these results suggest that could be applied to fundamental study and guideline on drying condition to decrease content of benzo(a)pyrene in oriental medicine. Key Words : Benzo(a)pyrene, Oriental medicine, LOD and LOQ, Drying condition 1. 서론다환 방향족 탄화수소 (Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs) 는 2개이상의벤젠고리를가지고 있는물질로서유기물의불완전연소시부산물로발생하 는물질이다 [1][2]. 200 여종의유도체화합물이알려져있으며, 현재내분비계장애물질이면서이들의발암성이밝혀진바있다 [3]. 특히 PAHs 그룹에속하는벤조피렌 (Benzo(a)pyrene, B(a)P:3,4-benzopyrene ; 1,2 - benzopyrene) 은황색의결정성고체로 300 ~ 600 의 본논문은 2010년충청남도보건환경연구원의조사연구사업에의하여지원되었음 * 충청남도보건환경연구원미생물검사과보건연구관, 의약품분석과보건연구사 ** 건양대학교제약공학과교수 ( 교신저자 ) 논문접수 : 2012년 7월 18일, 1차수정을거쳐, 심사완료 : 2012년 8월 20일 201
디지털정책연구제 10 권제 7 호 (2012.8) 온도에서불완전연소시생성되어유전독성과발암성이강한것으로알려져최근국제암연구소 (IARC : International Agency for Research on Cancer) 는그룹 1( 발암물질 ) 로분류하였다 [4]. 벤조피렌의오염원은매우다양하여환경오염등으로인해조리 가공하지않은농산물및수산물등의식품뿐만아니라조리 가공할때식품의주성분인탄수화물, 단백질, 지방등이열분해되어생성되는것으로알려져있다 [2]. PAHs 는대부분의모니터링자료가환경분야에집중되어식품및의약품에서의자료는찾아보기가힘들었다. 그러나최근식품중에서도이러한유해물질이발견되는사례가증가하면서발암성에근거하여캐나다 (8종) 및미국 EPA (16종) 등에서는 PAHs 그룹중우선순위대상을선정하여식품중 PAHs 를모니터링을하고있으며 EU 등에서는기준을설정하여관리하고있다 [5]. 우리나라에서도열처리하는숙지황이나흑삼과같은한약재에서벤조피렌이검출되어사회적인이슈로대두되면서국민들의관심이증가되고있어식품의약품안전청에서도 2001년부터식품중의 PAHs 모니터링및위해평가를수행하여벤조피렌에대한기준이설정되었다. 식용유지중벤조피렌은 2 μg/kg이하 ( 식품의약품안전청고시제 2007-71호 ), 훈제어육과훈제건조어육중벤조피렌은각각 5 μg/kg이하, 10 μg/kg이하 ( 식품의약품안전청고시제2009-227호 ) 로기준을설정하고있다. 생약은지황과숙지황에대해벤조피렌은 5 μg/kg이하 ( 식품의약품안전청고시제2009-13호 ) 로기준이설정되어있다. 따라서본연구에서는 2010년 3월에서 11월말까지충남도내에유통중인국산및수입산 ( 태국, 중국 ) 한약재중건조하기어려운 15 품목에대한벤조피렌함유량에대한모니터링을실시하여보고하고자하였다. 2. 본론 2.1 시약및기기대상시료는시중에유통되고있는수입및국산한약재중건조하기어려운한약재 15 품목총 45 건을구입하여사용하였다 ( 표 1). 헥산, 디클로로메탄, 아세토니트릴등은 HPLC 급이나잔류농약용을사용하였다. 표준물질인벤조피렌 (CAS No.: 50-32-8) 은 Supelco 사 (U.S.A.) 에서, 내부표준물질인 3-메틸콜란트렌 (CAS No.: 56-49-5) 은 Sigma사 (U.S.A.) 에서그리고플로리실카트리지는 Waters 사 (Ireland) 에서구매하여사용하였다. 이때표준물질과배부표준물질의구조식과물리 화학적성질은 < 표 2> 에나타내었다. 2.2 표준검량선작성 벤조피렌표준품 10 mg을정밀히취하여아세토니트릴에녹여 10 ml로한액을표준원액 (1000 μg/ml) 으로하여이를아세토니트릴로희석하여표준용액 (100 ng/ml) 으로조제하고, 따로내부표준원액 (50 μg/ml) 을아세토니트릴로희석하여내부표준용액 (1 μg/ml) 을조제하였다. 검량곡선표준용액은일정한농도 (50 ng/ml) 의내부표준물질을함유하는 7개의농도별벤조피렌표준용액 (0.5, 1, 2.5, 5, 10, 20 및 40 ng/ml) 을조제하여각농도별표준액에대하여분석조건에의한피크면적비를구하여검량선을작성하였다. 작성된검량선으로부터직선성의상관계수를구하여직선성을검토하였다 [6][7]. < 표 1> Sample type of the experiment Korean Name Latin Name Country of Origin (No. of samples) 길경 Platy codon Root Korea (3) 황련 Coptis Rhizome China (3) 맥문동 Liriope Tuber Korea (2), China (1) 부자 Prepared Aconite China (3) 천문동 Asparagus Tuber China (3) 오미자 Schisandra Fruit Korea (3) 용안육 Longan Arillus Thiland (3) 대추 Jujube Korea (3) 산수유 Cornus Fruit Korea (3) 황기 Astragalus Root Korea (1), China (2) 육종용 Cistanchis Herba China (3) 산사 Hawthorn Fruit China (3) 진피 Citrus Unshiu Peel Korea (3) 백지 Angelica Dahurica Root China (3) 강활 Ostericum Root Korea (2), China (1) Total Korea (20), China (22), Thiland (3) 202
유통한약재중벤조피렌함유량에관한모니터링 < 표 2> Chemical structure and properties of benzo(a)pyrene and 3-methylcholanthrene Item Benzo(a)pyrene 3-Methylcholanthrene Structure Molecular formula C 20H 12 C 21H 16 Molecular weight 252.32 268.35 Melting point ( ) 176 ~ 177 179 ~ 180 Boiling point ( ) Bp 10 310 ~ 312 Bp 80 280 2.3 검출한계 (LOD) 와정량한계 (LOQ) 공시험검체를분석하여 noise signal의 3배와 10배가되는 signal에해당되는농도가포함되는직선성범위가좋은부분을이용하여검량선을작성하여검출한계 (LOD) 와정량한계 (LOQ) 를산출하였다 [8]. 검출한계 = 3.3 σ/s 정량한계 = 10 σ/s 이때 σ는반응의평균표준편차며, S는기울기의평균을의미한다. 2.4 시료의전처리 식품의약품안전청고시제 2009-13호의생약의벤조피렌시험법에따라전처리를시행하였다. 즉검체 500 ~ 600 g을분쇄하거나잘게잘라균질하게혼합하여약 5 g을달아물 100 ml를넣어 90분간초음파추출하였다. 이혼합액에헥산 100 ml 및내부표준액 1 ml (50 ng/ml) 을넣어호모게나이저로 5분간균질하게섞은다음 30분간초음파추출하였다. 헥산층을분액깔대기에옮기고다시물층에헥산 50 ml씩을넣고 2회반복하여진탕추출한후헥산층을취하여분액깔대기에합하였다. 합한헥산층에물 50 ml를넣어세척하고, 이헥산층을무수황산나트륨을넣은여과지를사용하여탈수여과한다음 45 의수욕상에서감압하여헥산약 2 ml 가될때까지농축하였다. 플로리실카트리지는미리디클로로메탄 10 ml를초당 2 ~3 방울의속도로유출시킨후같은속도로헥산 20 ml를사용하여디클로로메탄을제거하여활성화시킨후, 사용하였다. 카트리지에추출용액을넣어준후, 헥산 5 ml, 헥산 / 디클로로메탄 (3:1) 20 ml의순으로용출시킨후, 이용출액을 40 이하의수욕상에서질소가스하에감압농축하여잔류물을아세토니트릴 1 ml 에녹인다음이를 0.45 μm멤브레인필터로여과하여시험용액으로하였다. 2.5 HPLC 분석조건벤조피렌은형광검출기가내장된 HPLC (shiseido, Japan) 를이용하여분석하였다. 이때칼럼은 LC-PAH column (25 cm 4.6 mm, 5 μm) 를, 여기와형광파장은각각 294와 404 nm에서, 이동상은아세토니트릴과물의혼합액 (8:2) 을, 시험용액은 10 μl 그리고유속은 1.0 ml/min 으로분석하였다. 3. 결과및고찰공시험검체를분석하여 noise signal의 3배와 10배가되는 signal에해당되는농도가포함되도록 7개의벤조피렌표준용액을제조하여작성한검량선의상관계수 r 2 = 0.999이었으며검출한계와정량한계는각각 0.04와 0.10 μg/kg 이었다. 2010년 3월에서 11월말까지충청남도내에서유통되고있는한약재중 15 품목 45건을채취하여검증된분석조건에따라벤조피렌의함량을측정한결과를 < 표 3> 에나타내었다. 검체에벤조피렌을 spiking하여시험방법을진행하였을때전체적인회수율은 90% 이상이었다. 고시된방법에따라전처리할때한약재의기질 ( 산수유, 산사, 진피등 ) 에따라에멀젼이생성되는경우가발생되어층분리시방치하는시간이오래걸려어려움이생기는경우가있어메탄올을 15 ml 정도넣어에멀젼층을없애준다음실험과정을진행하였다. 한약재의특성과전처리시여러단계를수행함으로써발생하는손실을고려하기위해고시된시험법상에는벤조피렌과유사한구조를가진 3-메틸콜란트렌을내부표준물질로사용하여보정하도록되어있다. 즉실험과정에서검액의내부표준물질이표준품의내부표준물질에비해너무적게나오거나일정하게나오지않는경우에는검체에서내부표준물질의양만큼벤조피렌의양도적게추출된것과같으므로회수율은내부표준액사용에의해보정되는것으로하였다. 일반적으로추출과정에서에멀젼이형성되면회수율에많은영향을미치는것으로알려져있으므로 203
디지털정책연구제 10 권제 7 호 (2012.8) [9], 한약재의특성에맞는전처리방법을개발하여벤조피렌의모니터링에이용해야할것으로사료되어진다. < 표 3> Contents of Benzo(a)pyrene in 45 oriental medicines Contents (μg/kg) No. of samples (%) N.D. 3 (6.7) 0.1 ~ 0.5 26 (57.7) 0.5 ~ 1.0 8 (17.8) 1.0 ~ 5.0 7 (15.6) 5.0 1 (2.2) N.D.: Not Detected 15품목 45건한약재에대한벤조피렌의전체평균함량은 0.77 ± 0.53 μg/kg으로생약중지황과숙지황에대한기준인 5.0 μg /kg이하로조사되었으며, 특히맥문동, 육종용및진피총 3건 (6.7%) 에서는벤조피렌이검출되지않았다. 0.1 ~ 0.5, 0.5 ~ 1.0, 1.0 ~ 5.0 및 5.0 μg/kg 이상으로검출된시료는각각 26건 (57.7%), 8건 (17.8%), 7건 (15.6%) 및 1건 ( 황련, 2.2%) 이었다. 한약재별벤조피렌의평균함량은다른한약재들에서는모두 1 μg /kg 미만의낮은수치로검출되었으나황련, 산수유및오미자에서각각 3.80 ± 2.17, 1.99 ± 1.64 및 1.69 ± 2.06 μg/kg으로평균적으로높게검출되었다. 이러한결과는황련, 오미자및산수유중원산지에따라각각 5.97, 4.04 및 3.86 μg/kg까지검출되는검체가있어다른한약재에비해건조나유통과정에따라벤조피렌의편차가크게나타난것으로판단되어진다 ( 표 4). 원산지별로벤조피렌을비교검토한결과국내산과수입산모두 0.1 ~ 0.5 μg/kg의양에서가장많은비율로검출되었으며수입산에비해국내산에서조금더낮은비율로검출되었다. 즉국내산에서불검출, 0.1 ~ 0.5, 0.5 ~ 1.0 및 1.0 ~ 5.0 μg/kg의함유량별비율은각각 2건 (4.4%), 13 건 (28.9%), 2건 (4.4%) 및 3건 (6.7%) 이었고 5.0 μg/kg 이상으로검출된시료는없는것으로조사되었다. 수입산한약재에서도국내산과큰차이없이각각 1건 (2.2%), 13건 (28.9%), 6건 (13.3%) 및 1건 (2.2%) 이었으나 5.0 μg/kg 이상으로검출된시료는 1건 (2.2%) 이있는것으로조사되어수입되어질때벤조피렌에대한규제조항을강화할필요성이있을것으로사료되어진다 ( 그림 1). < 표 4> Contents of Benzo(a)pyrene in each oriental medicine(mean±s.d). Korean Name Latin Name Concentration(μg/kg) 길경 Platy codon Root 0.30 ± 0.15 황련 Coptis Rhizome 3.80 ± 2.17 맥문동 Liriope Tuber 0.29 ± 0.31 부자 Prepared Aconite 0.39 ± 0.17 천문동 Asparagus Tuber 0.74 ± 0.36 오미자 Schisandra Fruit 1.69 ±2.06 용안육 Longan Arillus 0.18 ± 0.05 대추 Jujube 0.21 ± 0.08 산수유 Cornus Fruit 1.99 ± 1.64 황기 Astragalus Root 0.33 ± 0.08 육종용 Cistanchis Herba 0.31 ± 0.35 산사 Hawthorn Fruit 0.75 ± 0.22 진피 Citrus Unshiu Peel 0.18 ± 0.16 백지 Angelica Dahurica Root 0.24 ± 0.08 강활 Ostericum Root 0.19 ± 0.02 Total 0.77 ± 0.53 [ 그림 1] Contents of Benzo(a)pyrene in oriental medicines to country of origin 일반적으로 PAHs 는 400 ~ 1000 에서불완전연소시생성되는화합물로 [10] 한약재에서벤조피렌이검출되는것은건조과정중에시간과비용을절감하기위해불을직접쬐거나고온에서급격하게처리하면생성되는것으로 대한약전 통칙또는 대한약전외한약 ( 생약 ) 규격집 총칙에따라적정한온도에서건조할경우에는벤조피렌이생성되지않는것으로알려져있어 60 이하에서건조하는것으로표기되어있다. 유통한약재중 204
유통한약재중벤조피렌함유량에관한모니터링 벤조피렌이검출되지않거나낮게검출되는경우에는공정서에따라비교적낮은온도에서건조하였다고할수있으나높게검출된경우에는시간과비용의문제로인해건조조건을정확히지키지않아발생되어지는것으로사료되어진다. 본연구에서는건조가쉽지않은 15 품목에한정해서모니터링한결과를나타낸것이므로다른한약재에대한모니터링도꾸준히이루어져야하며특히벤조피렌함량이높게검출되었던황련, 오미자및산수유에대해서는지속적인관리를해야할것으로사료되어진다. 따라서한약제조업체와식약청에서는한약재를 60 이하의적정한온도로건조가공을하여벤조피렌저감화노력을지속적으로기울여한약재의우수성을널리알릴수있도록해야할것이다. 4. 결론 2010년 3월에서 11월말까지충남도내에유통중인국산및수입산 ( 태국, 중국 ) 한약재중건조하기어려운 15 품목에대한벤조피렌함유량에관한모니터링을수행하여다음과같은결론을얻었다. 1. 모니터링품목총 45건중벤조피렌이검출되지않은시료는 3건 (6.7%), 0.1 ~ 0.5, 0.5 ~ 1.0, 1.0 ~ 5.0 및 5.0 μg/kg 이상검출된시료는각각 26건 (57.7%), 8건 (17.8%), 7건 (15.6%) 및 1건 (2.2%) 이었다. 2. 한약재별벤조피렌의평균함량은황련, 오미자및산수유에서각각 3.80 ± 2.17, 1.99 ± 1.64 및 1.69 ± 2.06 μg/kg으로다른한약재보다높게검출되었다. 3. 원산지별벤조피렌의함량은국내산과수입산모두 0.1 ~ 0.5 μg/kg의양에서가장많은비율로검출되었다. 이상의결과를바탕으로한약제조업체와식약청에서는한약재의건조과정에대한지속적인모니터링을통하여벤조피렌저감화노력을지속적으로기울여야할것으로사료되어진다. 참고문헌 [1] U.S. EPA METHOD (1999). 610-Polycyclic Aromatic Hydrocarbons : Methods for organic chemical analysis of municipal and industrial waste water. [2] 식품의약품안전평가원 : 생약의벤조피렌시험법해설서 [3] Shubik, P. and Hartwell, J.L. (1957). Survey of compounds which have been tested for carcinogenic activity. Publ. No. 149, US Public Health Service, Washington, DC. [4] Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) : Toxicological profile for polycyclic aromatic hydrocarbons(pahs), U. S. Department of ealth and human service, public health service (1995). [5] IARC Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans (2006). 92. [6] U. S. Pharmacopeia National Formulary, USP 26-NF 21, 3th Ed., Mack Printing Company (2003). 2439-2445. [7] Beuving, G. (2001). Validation of analytical Methods. Validation Seminar, lstambul, 31 May-01 June. [8] Reiley, C. M. and Fell, F. (1996). Development and validation of analytical methods, Prog. Pharm. Biomed. Anal., 3, 20-22. [9] 허수정, 우건조, 최동미 (2007). 올리브유중벤조피렌분석, 분석과학회지, 20(2), 170-175 [10] P. Ŝimko (2002). Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in smoked meat products and flavoring food additives. J. of Chromatography, 770. 이미영 (Mi-Young Lee) 1985 년 2 월 : 충남대학교농과대학농학사 1995 년 8 월 : 충남대학교산업대학공학석사 2002 년 6 월 ~ 현재 : 충청남도보건환경연구원보건연구관 < 관심분야 > : 기능성유지합성, 식품화학 205
디지털정책연구제 10 권제 7 호 (2012.8) 정상미 (Sang-Mi Jung) 1997 년 2 월 : 중앙대학교생물공학과이학사 2000 년 8 월 : 중앙대학교생물공학과공학석사 2005 년 8 월 : 중앙대학교약학대학약학박사 ( 위생약학 ) 2004 년 2 월 ~ 현재 : 충청남도보건환경연구원보건연구사 < 관심분야 > : Method validation development, 독성학 이계원 (Gye-Won Lee) 1989년 2월 : 충남대학교약학대학약학사 1992년 2월 : 충남대학교약학대학약학석사 ( 약제학 ) 1995년 8월 : 충남대학교약학대학약학박사 ( 약제학 ) 2002년 3월 ~ 현재 : 건양대학교제약공학과부교수 < 관심분야 > : 약물전달시스템 (DDS), NLC, 약물의가용화및나노제제기술 Method validation development 206