서울特別市保健環境硏究院報第 47 號 (2011) ReportofS.I.H.E.,47:94~102 (2011) 한약재중벤조피렌의함량분석 서울시보건환경연구원 강북농수산물검사소유해물질검사팀 조성애 김수진 김남훈 정삼주 김화순 김경식 한기영 채영주 AnalysisofBenzo(a)pyreneContent inmedicinalherbs ResearchInstituteofPublicHealthandEnvironment. KangbukAgri-marinproductsInspectioncenter. HazardousMaterialsInspectionTeam. Sung-aeJo,Soo-jinKim,Nam-hoonKim, Sam-juJung,Hwa-soonKim,Kyung-sigKim, Ki-youngHanandYoung-zooChae Abstract A totalof235 samples and 41 speciesofmedicinalherbswere analyzed for benzopyrenecontentusinghplc-fld.theanalyticalresultsofbenzopyreneanalysisin medicinalherbswasasfolows:thesamplenumberofmedicinalherbstestingpositive for benzopyrene were 110(46.8%);les than 5ug/kg was observed in 95 samples (40.4%), and more than 5ug/kg was seen in 15 samples(4.0%). Benzopyrene in Chrysanthemi Flos(1), Spatholobi Caulis(1), Ali Tuberosi Semen(1), Cimicifugae Rhizoma(1), Mume Fructus(1), Amomi Tsao-ko Fructus(2), Cyperi Rhizoma(1), ScrophulariaeRadix(1),PolygonatiRhzoma(1),andMagnoliaeCortex(5)weredetected above5ug/kg,thestandardlimitofbenzopyrene.thepercentagesofsamplesthattested positiveforbenzopyreneforeach speciesofmedicinalherb were:curcumaelongae Rhizoma(100%),Mume Fructus(100%),AmomiTsao-ko Fructus(100%),Scrophulariae Radix(90.0%),Magnoliae Cortex(88.9%),Scute -lariae Radix(87.5%),CyperiRhizoma (86.4%),CimicifugaeRhizoma(83.3%). Keywords:benzopyrene,HPLC-FLD,medicinalherbs -94-
서 론 환경오염, 과학기술의발달그리고건강한삶 을영위하기위해먹거리안전성에대한국민들의 요구가날로증가하고있으며건강기능식품등에 한약재의사용이늘어나고있다. 최근에들어중 국산한약재의수입과대량생산에따른농약등 의오염에의한독성문제가심각한사회문제로대 두됨에따라생약중유해물질에대한국민들의 관심과우려가증대되고있다. 유해물질이라함은환경등에의해비의도적으로식품에존재하거나, 식품제조과정중에생성되는중금속, 곰팡이독소, 다이옥신, 벤조피렌등을말하며, 우리나라는생약 의안전성확보를위하여곰팡이독소, 벤조피렌, 잔 류농약, 잔류이산화황및증금속을포함하는생약 등의잔류오염물질기준및시험방법을통합고시하 고있다 (1). 그중벤조피렌 (Benzo[a]pyrene, C 20 H 12 ) 은다환방향족탄화수소 (PAHs,polycyclic aromatic hydrocarbons) 그룹으로식품의고온조리 가공시식품의주성분인탄수화물, 단백 질, 지방등이불완전연소되어생성되는데주로 볶기, 튀김, 굽기의가공과정에서생성이되나공 기, 물, 토양에이미잔류할수있기때문에과일 이나야채등가공하지않은식품에서도나타나기 도한다 (2). 가공과정중에발생하는벤조피렌은 불에가깝게조리하거나처리시간이길어질수록 발생량은증가한다고알려져있다. 또한원유, 화산, 숲의화재등과같이자연적으로발생하기도하고화석연료를사용하는산업공정, 자동차연료및배 출가스, 나무의연소, 담배에서도발생한다 (3~4). 국제암연구소 IARC(International Agency for Research on Cancer)(5) 에서는 2006 년에발암 물질 (Group 1) 로분류하여발표하였다 (5). 우리 나라의경우식품은현재식용유지에대해 2 μg / kg ( 식품의약품안전청고시제 2007-68 호, 2007. 10.18), 훈제어육과훈제건조어육은각각 5 μg / kg 과 10 μg / kg ( 식품의약품안전청고시제 2010-51 호,2010.06.30), 영유아식품, 조제분유등특수 용도식품류에는 1 μg / kg ( 식품의약품안전청고시 제 2010-51 호,2010.06.30) 로기준을설정하였으 며, 생약의경우지황과숙지황에대해서만 5 μg / kg이하 ( 식품의약품안전청고시제 2011-27 호,2011. 06.24) 로기준이설정되었다. 또한식약청에서는 2009 년 12 월에광물성생약을제외한모든한약 재에대해벤조피렌기준을 5 μg / kg이하 ( 식품의 약품안전청고시제 2009-302 호,2009.12.3) 로규 정하는생약의벤조피렌기준및시험방법을행정 예고하였다. 이에따라본연구에서는한약재중 벤조피렌의함량을조사하여생약중벤조피렌허 용기준개정과한약재의안전관리를위한기초자 료로제공하고자한다. 1. 재료 재료및방법 2011 년 3~12 월중서울경동약령시중심으로 유통되고있는한약재를대상으로한약재총 41 품목 235 건을대상으로하였다. 본연구에서는식 품의약품안전청에서발행한한약재진위감별도감과 한약재감별주해에서의한약재의약용부위 (6) 에따 라시료를분류하였으며 ( 표 1), 각시료는 mixer (FM-681,Hanil,Seoul,Korea) 로분쇄한후기 밀용기에보관하여사용하였다. 2. 시약및장비 전처리에사용된시약중메탄올, 디클로르메탄, 헥산은 Fisherscientific 사의 HPLC 급을, 아세토니트릴은 Burdick & Jackson 사의 HPLC 급 을사용하였으며, 표준물질인벤조피렌과내부표 준물질인 3- 메틸콜라트렌은 Supelco Inc.(North harrison, USA) 을사용하였다. 초음파추출기는 Branson 8510(Danbury,USA) 모델을사용하 였으며, 측정기기는 HPLC(Agilent1100series, California,USA) 을사용하여분석하였다. 1. 추출 분석방법 식품의약품안전청고시 ( 제 2011-42 호,2011.8. 22) 생약등의벤조피렌시험방법에따라다음과 -95-
Table1.Listofthemedicinalherbsusedformonitoring Radix(5) Rhizoma(7) Herba(5) Fructus(8) SophoraeRadix 고삼 CurcumaeLongae Rhizoma 강황 VisciHerba 곡기생 Terminaliae Fructus 가자 DipsaciRadix 속단 RheiRadixet Rhizoma 대황 AgastachisHerba 곽향 Anethifructus 시라자 PeucedaniRadix 식방풍 CimicifugaeRhizoma 승마 MoriFolium 상엽 Forsythiae Fructus 연교 Scrophulariae Radix 현삼 Atractylodis Rhizoma 창출 ArtemisiaeArgyi Herba 애엽 Mumefructus 오매 ScutelariaeRadix 황금 AlismatisRhizoma 택사 Houttuyniae Herba 어성초 CistanchisHerba 육종용 Cortex(5) CyperiRhizoma 향부자 Semen(5) PonciriFructus 지실 Arecae Pericarpium 대복피 PolygonatiRhizoma 황정 SinapisSemen 개자 AmomiTsao-ko Fructus 초과 UlmiCortex 유백피 Ramulus(2) AliTuberosi Semen 구자 HoveniaeSemen Cum Fructus 지구자 LyciCortex 지골피 SpatholobiCaulis 계혈등 ThujaeSemen 백자인 AlibizziaeCortex 합환피 BambusaeCaulisIn 죽여 LigustriFructus 여정실 Taeniam MagnoliaeCortex 후박 Flos(2) CarthamiTinctori 홍화자 Seed Perithecium(2) Chrysanthemiflos 감국 Hoelen Cum Radix 복신 Typhaepolen 포황 Ganoderma 영지 같이실험하였다. 검체 500~600g 을잘분쇄한 다음가루로하여약 5.0g 을정밀하게달아물 100mL 를넣어 90 분간초음파추출하였다. 여기에헥산약 100mL 및내부표준액 1mL 을넣어 호모게나이저로 5 분간균질하게섞은다음 30 분간 초음파추출하였다. 헥산층을분액깔대기에옮기 고다시물층에헥산약 50mL 씩을넣고 2 회반 복하여진탕추출한후헥산층을취하여분액깔대 기에합하였다. 합한헥산층에물약 50mL 을넣 어세척하고, 이헥산층을무수황산나트륨을넣은여과지를사용하여탈수여과한다음 45 의수욕 상에서감압하여헥산약 2mL 가될때까지농축 하였다. 만일헥산층에에멀젼이생성된경우에는 5~10mL 의메탄올을넣어방치하였다. -96-
2. 정제및기기분석 플로리실카트리지는미리디클로로메탄 10mL 및헥산 20mL 를순서대로초당 2~3 방울의속도 로용출시켜활성화시킨후사용하였다. 활성화된 카트리지에위의추출용액을넣어헥산 디클로로 메탄혼합액 (3:1)20mL 를초당 2~3 방울의속 도로용출시켰다. 이용출된액을 35 의질소가스 하에날려보낸후잔류물을아세토니트릴 1mL 에 녹인다음 0.45 μm이하의멤브레인필터로여과한 여액을 HPLC 에주입하여표 2 와같은조건에서벤조피렌을분석하였다. 1. 회수율과검출한계 결과및고찰 검량선은벤조피렌표준품을아세토니트릴로희 석하여 3~50 μg / kg정도의범위가되도록표준용 액을조제하여작성하였고. 내부표준물질인 3- 메 틸콜란트렌표준품도각각 50ng 이함유되도록희 석하여표준액으로하였다. 분석법에대한회수율을알고자벤조피렌이검출되지않는샘플 5g 에 표준용액을 50 μg / kg수준으로첨가하여시료의분 석방법과동일하게 3 회반복처리후회수율을측 정하였으며, 측정결과는표 3 과같고, 표준용액의 크로마토그램은그림 1 과같다. 2. 국내유통한약재의벤조피렌함량 서울경동약령시중심으로유통되는있는한약 재를대상으로한약재 41 품목,235 건의벤조피렌 함량분석결과는표 4 와같다. 검사대상품목중벤조피렌이불검출 ( 정량한계 이하 ) 된시료는가자 (2 건 ), 감국 (3 건 ), 개자 (3 건 ), 계혈등 (3 건 ), 고삼 (2 건 ), 곡기생 (2 건 ), 곽향 (3 건 ), 구자 (2 건 ), 대복피 (4 건 ), 대황 (1 건 ), 백자인 (3 건 ), 복신 (2 건 ), 상엽 (3 건 ), 속단 (3 건 ), 승마 (1 건 ), 시 라자 (3 건 ) 식방풍 (5 건 ), 애엽 (4 건 ), 어성초 (3 건 ), 여정실 (3 건 ), 연교 (6 건 ), 영지 (3 건 ), 유백피 (8 건 ) Table2.Analyticalconditionof benzopyreneinhplc-fld Instrument Column u-novapakc 18 (3.9 150mm) Condition Mobilephase AcCN :H 2 O = 8:2 Detector Flow rate Injectionvolumn Columntemp. Fluorescencedetector Excitation 294nm Emission 404nm 1.0mL/min 10uL Room temp. Table3.Recoveryandlimitofquantitationofbenzopyreneinthemedicinalherbs Instrument Recovery 1) (%) LOQ 2) ( μg / kg ) Benzo[a]pyrene HPLC-FLD 96.7±2.7 0.2 1) Mean±SD (n=3). 2) LOQ :limitofquantitation -97-
Table4.ContentofBenzopyreneinmedicinalherbs MedicinalHerb No.ofsamples Detection ofsamples Detection range(mg/kg) TerminaliaeFructus 3 1 ND~0.37 ChrysanthemiFlos 4 1 ND~5.06 CurcumaeLongaeRhizoma 4 4 0.29~3.03 SinapisSemen 5 2 ND~0.52 SpatholobiCaulis 4 1 ND~10.74 SophoraeRadix 5 3 ND~0.38 VisciHerba 6 4 ND~4.39 AgastachisHerba 5 2 ND~2.32 AliTuberosiSemen 3 1 ND~11.43 ArecaePericarpium 8 4 ND~1.59 RheiRadixetRhizoma 3 2 ND~0.45 ThujaeSemen 3 - ND HoelenCum Radix 3 1 ND~0.58 MoriFolium 3 - ND DipsaciRadix 5 2 ND~0.70 CimicifugaeRhizoma 6 5 ND~13.23 AnethiFructus 3 - ND PeucedaniRadix 5 - ND ArtemisiaeArgyiFolium 4 - ND HouttuyniaeHerba 4 1 ND~0.79 LigustriFructus 5 2 ND~0.37 ForsythiaeFructus 11 5 ND~1.82 Ganoderma 3 - ND MumeFructus 3 3 2.98~5.47 UlmiCortex 8 - ND CistanchisHerba 5 2 ND~0.83 BambusaeCaulisIn Taeniam 3 - ND LyciCortex 5 - ND HoveniaeSemen Cum Fructus 4 - ND PonciriFructusImmaturus 5 - ND AtractylodisRhizoma 7 4 ND~2.19 AmomiTsao-koFructus 5 5 1.68~10.97 AlismatisRhizoma 4 - ND TyphaePolen 6 1 ND~0.21 AlbizziaeCortex 5 1 ND~0.29 CyperiRhizoma 22 19 ND~11.78 ScrophulariaeRadix 10 9 ND~14.08 ScutelariaeRadix 8 7 ND~1.80 PolygonatiRhizoma 10 6 ND~19.23 CarthamiTinctoriSeed 11 4 ND~1.44 MagnoliaeCortex 9 8 ND~89.27-98-
육종용 (3 건 ), 죽여 (3 건 ), 지골피 (5 건 ), 지구자 (4 건 ), 지실 (5 건 ), 창출 (3 건 ), 택사 (5 건 ), 포황 (5 건 ), 합환피 (4 건 ), 향부자 (3 건 ), 황금 (1 건 ), 황정 (4 건 ), 홍화자 (7 건 ), 후박 (1 건 ) 으로 125 건으로나타났다. 벤조피렌함유량이 0.2~5.0 μg / kg이하로검출된 시료는가자 (1 건 ), 강황 (4 건 ), 개자 (2 건 ), 고삼 (3 건 ), 곡기생 (4 건 ), 곽향 (1 건 ), 대복피 (4 건 ), 대황 (2 건 ), 복신 (1 건 ), 속단 (2 건 ), 승마 (4 건 ), 어성초 (1 건 ), 여정실 (2 건 ), 연교 (5 건 ), 오매 (2 건 ), 육종 용 (2 건 ), 창출 (4 건 ), 초과 (3 건 ), 포황 (1 건 ), 합환 피 (1 건 ), 향부자 (18 건 ), 현삼 (8 건 ), 황금 (7 건 ), 황정 (5 건 ), 홍화자 (4 건 ), 후박 (3 건 ) 으로 95 건으로 나타났으며, 벤조피렌함유량이 5.0 μg / kg이상으 로검출된시료는감국 (1 건 ), 계혈등 (1 건 ), 구자 (1 건 ), 승마 (1 건 ), 오매 (1 건 ), 초과 (2 건 ), 향부자 (1 건 ), 현삼 (1 건 ), 황정 (1 건 ), 후박 (5 건 ) 으로 15 건으로나타났다. 수입또는국산한약재 41 품목 235 건에대해벤조피렌함량을조사한결과 29 품 목 110 건에서벤조피렌이검출되어 46.8% 의검출 률을보였다. 가장높은벤조피렌함량을나타낸한약재는후박 (89.27 μg / kg ) 이였으며, 황금 (19.23 μg / kg ), 현삼 (14.08 μg / kg ), 향부자 (11.78 μg / kg ), 승마 (13.23 μg / kg ), 구자 (11.43 μg / kg ), 초과 (10.97 μg / kg ), 계혈등 (10.74 μg / kg ) 순으로나타났다. 백 등 (7) 이실시한한약재와제형별로벤조피렌함량조사결과에서한약재는 0.00~62.81 μg / kg이었 으며, 환제는 0.0~5.8 μg / kg이었고, 탕제는검출 되지않은것으로보고하였으며, 이등 (8) 은한약 재를주원료로한환제에대한벤조피렌의함량을 분석한결과벤조피렌의평균함량은 8.94 μg / kg이 었다고보고하였다. 또한백등 (7) 의연구보고서 에의하면여정실, 연교, 초과, 향부자, 현삼, 황 금, 후박에서 10 μg / kg이넘는벤조피렌이검출되 었다고보고하여본실험결과와유사한결과를보였다. 3. 품목별및원산지별벤조피렌검출률 품목별로벤조피렌의검출건수를백분율로나타 내면그림 2 와같다. 검사대상 41 품목중 70% 가넘는 29 품목에서벤조피렌이검출되었으며, 강황, 오매, 초과는모든검체에서벤조피렌이검출되어 100% 의검출률을보였으며. 현삼 (90.0%), 후박 (88.9%), 황금 (87.5%), 향부자 (86.4%), 승마 (83.3%), 곡기생 (66.7%), 대황 (66.7%), 고삼 (60.0%), 황정 (60.0%), 창출 (57.1%), 대복피 (50%) 순으로나타났다. 백등 (7) 의연구보고서에 Fig.1.Chromatogram ofbenzopyrenestandardbyhplc. -99-
Fig.2.Determinationofbenzopyreneforitemsinmedicinalherbs. 서도오매와초과가검사한모든검체에서벤조피 렌이검출된것으로보고되었다. 식품중의벤조 피렌은환경에서유래되는오염이아닌식품자체 에서발생되는벤조피렌이있으며, 이들의생성은 복합적인요인에의하여발생하지만식품의가공방법중가열온도와밀접한관계가있는것으로 보고되고있으며,400~1,000 사이의가열온도 에서는벤조피렌의발생과는정비례하여발생하는 것으로조사되어있고훈연된식품에서는다량의 벤조피렌이생성된다고보고되어있다 (9~10). 이 러한결과로보면강황은 CurcumalongaLinne 의뿌리줄기로서속이익을때까지삶거나쪄서 말린것이며, 오매는매실나무 (Prunus mume SieboldetZ-uccarini) 의덜익은열매를연기를쪼여말린것이며, 초과는 Amomum tsao-ko CrevostetLemaire 의생강과 (Zingiberaceae) 열 매로다른한약재에비해높은온도와오랜시간 을필요로하는가공과정을거쳐야하므로벤조피 렌이생성될가능성이다른한약재에비해높을 것으로사료된다. 벤조피렌은한약재를건조하는 과정중에시간과비용을절감하기위하여불을 직접쬐거나연기를쬐어고온에서급격하게처리 하면서생성되는발암물질로서건조과정을거쳐야 하는한약재의경우벤조피렌의기준적용이확대 적용될필요성이있는것으로사료된다. 그림 3 은원산지별벤조피렌의검출률을나타낸 것으로수입산중에서는중국산한약재가 60.5% 로가장높은검출률을보였으며, 국내산한약재 도 33.6% 로높은검출률을보였다. 중국산한약 Fig.3.Result of detection of benzopyrene accordingtothenation. -100-
Fig.4.Detectionrateofbenzopyreneforthepartusedinmedicinalherbs. 재의경우검출범위가 ND~23.66 μg / kg로나타났 으며, 국내산한약재는 ND~89.27 μg / kg로나타 났다. 그림 4 는한약재사용부위별벤조피렌검출률을 나타낸것으로검출결과 Rhizoma, Frutus, Radix,Cortex 순으로나타났다.Eismes 등 (11) 은고분자량의벤조피렌는뿌리의흡착이식물체 조직에서벤조피렌의주요경로로간주하고있고, Tao 등 (12) 은오염지역토양에서뿌리가토양과 직접접촉하는근권의벤조피렌농도는전체토양 보다벤조피렌의농도가높은것으로보고하고있 다. 또한 Khan 등 (13) 은식물의벤조피렌함량은잎표면의먼지와오염된토양입자의침적및잎 에의한휘발성화합물의흡착을통하여축적될 수있고, 뿌리는토양에서지상부로이동하는주 요경로로작용하여, 토양의벤조피렌농도는식물 체의벤조피렌농도에직접적인영향을미치는것 으로보고하고있다. 이러한결과는토양등의환 경오염이심한지역에서자란식물들은뿌리를통 해벤조피렌에오염될수있음을알수있다. 벤조 피렌에의한위해를방지하기위해서는오염된지역에서식물이나생물을채취하지말아야하며, 한약재를건조하는과정중에불을직접쬐거나 연기를쬐어고온에서급격하게처리하는것을피 한다면한약재중벤조피렌의저감화에많은도움이될것이라사료된다. 결 론 수입또는국산한약재 41 품목 235 건에대해벤조피렌함량을조사한결과 29 품목 110 건에서벤 조피렌이검출되어 46.8% 의검출률을보였다. 가 장높은벤조피렌함량을나타낸한약재는후박 (89.27 μg / kg ) 이였으며, 황금 (19.23 μg / kg ), 현삼 (14.08 μg / kg ), 향부자 (11.78 μg / kg ), 승마 (13.23 μg / kg ), 구자 (11.43 μg / kg ), 초과 (10.97 μg / kg ), 계혈등 (10.74 μg / kg ) 순으로나타났다. 검사대상 41 품목중 70% 가넘는 29 품목에서벤조피렌이 검출되었으며, 강황, 오매, 초과는모든검체에서벤조피렌이검출되어 100% 의검출률을보였으며, 현삼 (90.0%), 후박 (88.9%), 황금 (87.5%), 승마 (83.3%), 향부자 (86.4%), 곡기생 (66.7%), 대황 (66.7%), 고삼 (60.0%), 황정 (60.0%), 창출 (57.1%), -101-
대복피 (50%) 순으로나타났다. 원산지별벤조피렌 의검출률은수입산중에서중국산한약재가 60.5% 로가장높은검출률을보였으며, 국내산한약재도 33.6% 로높은검출률을보였다. 중국산한약재의 경우검출범위가 ND~23.66 μg / kg로나타났으며, 국내산한약재는 ND~89.27 μg / kg로나타났다. 한약재사용부위별벤조피렌검출률은 rhizoma, frutus,radix,cortex 순으로나타났다. 참고문헌 1. 식품의약품안전청고시제 2010-75 호생약 등의잔류오염물질기준및시험방법 (2010. 10.29). 2.AgencyforToxicSubstancesandDisease Registry(ATSDR), Toxicological profile for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs),U.S.Departmentofhealthand human services, public health service, 1995. 3.DabestaniRandIvanovIN :A compilation ofphysical,spectroscopic,andphotophysical properties ofpolycyclicaromatichydrocarbons, Photochemical. Phorobiology., 41:10~17,1999. 4.Vo-DinhT,FetzerJandCampigliaAD : Monitoring and characterization of polyaromaticcompoundsin theenvironment,talant.,47:943~951,1998. 5.IARC Monographs on the evaluation of carciongenicriskstohumans,92,2006. 6. 한국의약품수출입협회 : 한약재감별주해. 도서 출판대영, 한국,p15~38,2003. 7. 백완숙, 한약재중벤조피렌함유량모니터링 연구, 한국의약품시험연구소식약청,2009. 8. 이성득 : 유통환제의유해물질함량및위해 도평가. 단국대학교박사학위논문. 9. 서일원, 남혜정, 이송영, 이규은, 신한승 : 훈 연식품중 polycyclic aromatic hydrocarbons 함량분석. 산업식품공학, 13(3): 195~202,2009. 10. 허수정, 진선희, 이광호, 최동미 : 가공식품중다환방향족탄화수소분석. 한국분석화학 회,23(2):196~204,2010. 11.Fismes J,Perrin-Ganier C,Empereur- BiosoonnetPandMorelJL:Soiltoroot transfer and translocation ofpolycyclic aromatic hydrocarbons by vegetables grown on industrialcontaminated soils. J.Environ.Qual.31:1649~1656,2002. 12.TaoS,CuiYH,Xu FL,CaoJ,Liu WX, SchmittG,Wang XJ,Shen WR,Quing BP and Sun R : Polycyclic aromatic hydrocarbons(pahs)in agriculturalsoil and vegetables Tianjin. Sci. Total Environ.320:11~24,2004. 13.Khan S,Aijun L,Zhang S,Hu Q and Zhu YG : Accumulation of polycyclic aromatichydrocarbonsandheavymetals in lettuce grown in the soils contaminated withlong-term wastewater irrigation.j.hazard.mater.152:506~ 515,2008. -102-