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ISSN : 1229-1153(Print)
ISSN : 2465-9223(Online)
Journal of Food Hygiene and Safety Vol.34 No.1 pp.58-64
DOI : https://doi.org/10.13103/JFHS.2019.34.1.58

Analysis of Total Aflatoxin, Ochratoxin A, Zearalenone, Deoxynivalenol and T-2 Toxin Contamination in Nuts

JoonBae Hong, Kun Taek Park1*
Food & microbiology Team, Test & Research Department, Consumer safety center, Korea consumer Agency,
Eumseong-gun, Korea
*Correspondence to: Kun Taek Park, Department of Biotechnology, Inje University, Kimhae-si, Gyeongsangbuk-do 50834, Korea Tel: +82-55-320-3213, Fax: +82-55-336-7706
November 25, 2018 December 3, 2018 December 4, 2018

Abstract


In the current study, 109 commercial nut samples were collected from different Korean markets and analyzed for the contamination of 5 different mycotoxins (aflatoxin, ochratoxin A, deoxynivalenol, zearalenone, and T-2 toxin) using ELISA kits. The results revealed that the most frequently detected mycotoxin was zearalenone (n=36, 33%), followed by aflatoxin (n=31, 28.4%) and ochratoxin A (n=30, 27.5%). Deoxynivalenol and T-2 toxin were also detected in 22 (20.3%) samples, respectively. Among 109 nut samples, 33 samples (30.3%) were contaminated only with one kind of mycotoxin, whereas 43 samples had at least 2 kinds of mycotoxins. Two samples were contaminated with as many as 4 different mycotoxins, and they were both walnuts. Although the monitoring results revealed the amount of aflatoxin contamination was under the safety criteria, there is no current safety guideline for other kinds of mycotoxins or multiple contaminations in Korea. Therefore, further studies should be performed to reveal the distribution of mycotoxin in different foods and propose appropriate safety guidelines for Korean markets.



시중유통 견과류의 총아플라톡신, 오크라톡신 A, 제랄레논, 데옥시니발레놀, T-2 독소의 오염도 조사

홍준배, 박건택1*
한국소비자원 식품미생물팀,1인제대학교 바이오테크놀로지학부

초록


    Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs
    115004-3

    곰팡이독소는 농작물의 생산, 수확 및 저장 등의 과정 에서 발생되는 곰팡이의 2차 대사산물로, 지역, 온도 및 곰팡이 종류 등에 영향을 받는다1). 식품에서 주로 발생되 는 곰팡이독소는 Aspergillus, Penicillium, Fusarium속 균 류에서 생성되며, 아플라톡신 B1(Aflatoxin, AF), 오크라톡 신 A(Ochratoxin A, OTA), 데옥시니발레놀(Deoxynivalenol, DON), 제랄레논(Zearalenone, ZEN), 니발레놀(Nivalenole, NIV), T-2 독소(T-2 toxin) 등이 대표적인 독소로 알려져 있다2). 곰팡이 독소는 화학적으로나 구조적으로 그 형상 이 매우 다양하다. 또한 2차 대사과정 후에 생성되는 합 성물은 사람이나 가축 모두에게 급성 또는 만성적 독성 영향을 주게 된다. 특히 화학적으로 안정하여 열을 가하 는 조리 가공 중에 잘 파괴되지 않고 최종식품에 남아 있 어 유해한 영향을 끼친다.

    최근 기후변화로 인한 폭염, 집중호우, 기온상승과 같은 환경변화로 인해 곰팡이 발생이 증가할 수 있어 농산물과 이를 가공한 식품에서 곰팡이독소에 대한 노출가능성은 지속적으로 높아질 수 있다.

    아플라톡신은 국제암연구소(IARC, International Agency for Research on Cancer)에서 Group 1에 속한 발암물질로 분류되어 있으며, 20여종의 독소가 있는 것으로 알려져 있 는데 이중 아플라톡신 B1의 독성이 가장 크며 체내에서 간경변과 간암 등을 유발시킨다3). 제랄레논, 데옥시니발레 놀, 니발레놀, T-2 독소, 푸모니신은 Fusarium 속 곰팡이 가 생산하는 독소로 푸모니신을 제외하곤 IARC에서 Group 3으로 분류하고 있는 물질이다. 특히 제랄레논은 옥수수 등의 곡류에서 오염될 수 있으며, 가축에서 성 성숙전 증 후군, 생식불능, 에스트로겐 활성을 나타내어 생식기능에 영향을 끼치는 것으로 보고되고 있다3). 한편 발암가능성 이 있는 Group 2B로 분류하고 있는 오크라톡신 A는 Aspergillus ochraceus, Penicillium verrucosum 등이 커피 및 포도 등에서 발견되며, 신장 세포에 독성을 일으킨다. 데옥시니발레놀에 의한 급성증상은 5~30분 이내에 나타나 며, 메스꺼움, 구토, 복통, 설사, 현기증, 두통 등으로 주로 밀, 옥수수, 보리, 귀리 등 곡류에서 발견되며, 어린이 이 유식, 과자 등에서도 검출되며 가장 빈번하게 발생되는 독 소로 알려져 있다. T-2 독소의 경우, 최초 표적기관은 면 역체계이다. 골수형성저하증 및 무형성으로 인해 백혈구 의 감소증이 두드러진 것으로 알려져 있으며, Fusarium 속 곰팡이독소 중에서 가장 독성이 강한 것으로 알려져 있다4).

    곰팡이독소를 검출하기 위해서는 화학·생물학적으로 분 석하는 Thin Layer Chromatography (TLC)법, High Performance Liquid Chromatography (HPLC)법 및 LC/ MS/MS(Liquid Chromatography–Mass Spectrometry)등을 사용한다. 그러나 이러한 방법들은 복잡한 시료 추출과 분 석과정이 요구되어 곰팡이독소의 정량까지 수일 이상의 시간이 소요되어 위의 방법보다 간편하면서 다량의 시료 를 동시에 수행하며 신뢰성을 가지고 있는 ELISA(Enzyme- Linked Immunosorbent assay) 방법을 적용하였다5,6). 견과 류에서 연구가 많이 된 아플라톡신과 견과류에 오염 연구 자료가 거의 없는 오크라톡신, 데옥시니발레놀, 제랄레논 그리고 T-2 독소 등을 대상으로 견과류에서의 오염수준 및 다독소 오염여부를 확인하고, 식품의 안전성을 평가하 여 먹거리 선택에 유용한 정보를 제공하고자 한다.

    Materials and Methods

    실험재료

    견과류에 오염되어 있는 곰팡이독소를 확인하기 위하여 서울, 인천, 경기, 충남, 충북 및 백화점, 대형할인마트, 재 래시장에서 2018년부터 4월부터 7월까지 구입한 견과류 109종을 구입하였다. 모든 시료는 포장단위로 균질화하여 -20°C 냉동 보관하면서 사용하였다.

    시험방법

    곰팡이독소 중 총아플라톡신, 오크라톡신 A, 데옥시니 발레놀, 제랄레논, 그리고 T-2 독소 총 5종의 독소를 선정 하여 검출하였다. 아플라톡신 표준품은 Mix kit 4 solution(Supelco, Pennsylvania, USA)을 사용하였고, 제랄 레논, 오크라톡신 A, 데옥시니발레놀, T-2 독소는 Sigma- Alderich (St.Louis, Missouri, USA)에서 구입한 것을 사용 하였다. ELISA 시험을 위해 각 시료를 샘플 당 20 g씩 마쇄한 뒤 데옥시니발레놀은 물에 나머지 독소들은 75% 메탄올에 현탁하여 여과한 다음 여과액을 ELISA test 키 트(MaxSignal® Aflatoxin Total, Ochratoxin, Deoxynivalenol, zearalenone, T-2 toxin Enzyme Linked Immuno-Sorbent Assay (ELISA) Test Kit, (Bioo Scientific Corp., Texas, USA)를 사용하였고, 검출한계와 검출범위에 따라 AgraQuant® Aflatoxin, Ochratoxin A, Zearalenone, Deoxynivalenol, T-2 toxin(Romer Lab, Delaware, USA)제 품도 사용하였다(Table 1)7,8). 450nm를 측정할 수 있는 Multiscan (Thermo Scientific Inc., Massachusetts, USA)를 이용하여 독소량을 측정하였다

    검량곡선의 직선성 및 검출한계

    시험용액을 이용하여 제조한 solution standard로 0.1~200 μg/kg의 범위에서 matrix matched calibration curve 를 작성한 결과 양호한 직선성을 확인할 수 있었으며 결 정계수(R2)는 0.99이상으로 나타났다. 검출한계는 각 진단 키트의 특성별로 결과를 확인할 수 있었다(Table 1). 분석 된 모든 결과들에 대해서는 SPSS 통계처리 프로그램 version 11을 사용하여 통계분석하였다. 통계분석은 ANOVA 프로 그램의 Tukey’s test로 p<0.05의 수준에서 통계학적 유의 성을 검증하였다.

    Results and Discussion

    곰팡이독소 검출량

    곰팡이독소(총아플라톡신, 오크라톡신 A, 제랄레논, 데 옥시니발레놀, T-2 독소)를 견과류 총 109건에 대하여 분 석하였다. 먼저 총아플라톡신의 검출결과를 살펴보면, 아 몬드가 21건 중 4건(19.0%), 호두 16건 중 8건(50%), 땅 콩 13건 중 3건(23.1%), 피스타치오 12건 중 3건(25%) 등 에서 검출되었으며, 총 109건 중 31건(28.4%)에서 총아플 라톡신이 검출되었고, 평균 검출량은 3.92 μg/kg이었고, 검 출범위는 0.5-14.2 μg/kg을 보였다(Table 2). 박 등의 연구 에 따르면9), 국내 유통 중인 견과류, 장류 등에서 총아플 라톡신이 0.01-3.96 μg/kg 수준으로 검출되었으며, 본 연구 와 유사한 값을 보여주고 있다. 이는 농산물 재배 당시의 기상환경, 저장 및 유통 상태 등에 기인한 것으로 판단된다10).

    견과류의 총아플라톡신 오염에 관하여 많은 연구가 있다. Diella 등11)은 이탈리아에서 견과류 124건 중 20건(16.1%) 의 총아플라톡신이 검출되었으며 평균값은 16.6 μg/kg, 그 범위는 8.8-387.3 μg/kg 였으며, 본 연구보다도 높은 검출치 를 보였다. Chen 등12)의 연구에서는 대만에서 2012년 40개 중 6개(15%)가 총아플라톡신이 검출되었으며, 2013년 16개 중 1개(6.2%)가 검출되었다. Essawet 등13)의 연구에 따르면, 리비아의 경우 총아플라톡신이 검출된 견과류의 비율은 아 몬드, 브라질 아몬드, 헤이즐넛, 캐슈, 호두 및 땅콩에 대해 각각 33.3, 40.0, 20.0, 13.3, 26.6 및 53.3 %였다. 또한 아플 라톡신 B1의 농도는 아몬드, 브라질 아몬드, 헤이즐넛, 캐 슈, 호두 및 땅콩에 대해 각각 0.9-5.3, 1.4-4.8, 1.2-5.4, 2.1- 3.4, 1.6-7.8 및 2.4-10.9 μg/kg 범위였다. 이란의 경우에도 분 석된 피스타치오 샘플 10,068건 중 3,699건이 검출되었으며, 평균 5.9 μg/kg의 아플라톡신 B1 오염을 보였다14).

    오크라톡신 A의 경우, 피스타치오가 12건 중 7건(58.3%) 이 검출되었으며, 마카다미아, 잣, 카카오닙스는 검출되지 않았다. 모두 109건 중 30건(27.5%)이 검출되었고, 견과류 의 평균 검출량은 1.78 μg/kg, 범위는 N.D.-4.9 μg/kg이었 다(Table 3).

    Essawet 등13)의 연구에 의하면, 리비아에서 아몬드, 브 라질 아몬드, 헤이즐넛, 캐슈, 호두 및 땅콩의 오크라톡신 A는 각각 26.6, 33.3, 13.3, 20.0, 13.3 및 33.3%의 오염을 보였으며 농도는 브라질넛, 헤이즐넛, 캐슈, 호두 및 땅콩 에 대해 각각 3.5-5.0, 1.5-2.2, 1.2-3.7, 1.3-2.5 및 4.0- 6.5 μg/kg이 검출되었다. 이중 땅콩에서 6.5 μg/kg의 오크 라톡신 A가 검출되어 최대 검출치였으며 이는 본 연구와 도 비슷한 결과를 보였다.

    제랄레논은 브라질넛 10건 중 5건(50%)이 검출되었고, 아몬드에서 21건 중 10건(47.6%) 검출되었고, 캐슈넛은 12 건 모두 검출되지 않았다. 전체 109건 중 36건(33%) 검출 되었고 평균 검출량은 19.1 μg/kg 이었고 N.D.-124.0 μg/kg 이 검출되었다. 이중 가장 많이 검출된 것은 카카오닙스 로 124.0 μg/kg 검출되었다(Table 4).

    데옥시니발레놀 경우, 땅콩이 13건 중 5건(38.5%) 검출 되어 가장 높게 나타났으며, 피스타치오 및 캐슈넛은 각 각 12건을 확인한 결과 모두 검출되지 않았다. 109건 중 22건(20.2%)이 검출되었으며, 가장 높게 검출된 것은 호 두로 140 μg/kg 검출되었다. 검출범위는 N.D.-140.0 μg/kg 이었고, 평균 검출량은 26.2 μg/kg이었다(Table 5).

    Chunha 등15)의 연구에 의하면, 아몬드 14건 중 5건(36%) 이 검출되었고 평균 검출값은 2.85 μg/kg, 캐슈넛은 3종 모 두 100% 검출되었으며 평균값은 135.8 μg/kg, 헤이즐넛은 7건 중 6건(86%), 평균값은 56.01 μg/kg이었다. 전체 37개 중 15건(40.5%)이 검출되었고, 본 연구와는 상이한 결과 를 나타냈다.

    T-2 독소의 검출량을 확인해 보면, 호두가 16건 중 8건으 로 50% 검출된 것이 가장 높으며, 마카다미아, 잣, 카카오 닙스, 사차인치는 모두 검출되지 않았다. 아몬드의 경우에 는 21건 중 3건이 검출되어 14.3%에 불과하나, 검출된 평 균량은 115.7 μg/kg으로 가장 높게 검출되었다. 모두 109건 중 22건이 검출되어 20.2%였으며, 검출범위는 N.D.-192.0 μg/ kg이고, 평균 검출량은 55.91 μg/kg 이었다(Table 6). Chunha 등15)의 연구에서는 전체 37건 중 1건(2.7%)으로 땅콩에서 9.39 μg/kg 검출되어 본 연구와는 상이한 결과를 보였다.

    국내의 경우 식품의약품안전처 용역사업에서 곡류 등의 농산물 총 315점 시료를 수집하여 T-2와 HT-2 독소를 분 석한 결과, T-2 독소의 검출율은 91%였으나 평균 오염량 은 33.4 μg/kg으로 비교적 낮은 수준으로 견과류만 적용한 본 연구와 상이함을 보였다16).

    T-2 독소의 기준은 약 10여 개국에서 곡류에 한하여 불 검출-100 μg/kg 범위로 설정되어 있으나, EU는 Commission Regulation (EC) No 1881/2006에 의해 식품 중 곰팡이독 소에 관한 최대 기준을 정하고 있는데, T-2와 HT-2 독소 의 기준은 아직 없다. 현재 EU는 기준치 설정을 위해 오 염도 자료나 분석법에 관해 검토하고 있는 중에 있으며, 현재 한국도 이들 독소의 기준이 없다17). 지금 현재까지 T-2 독소에 따른 문제가 제기된 적은 없으나 우리나라도 위해 평가를 통한 기준을 설정할 필요가 있어 보인다.

    다중곰팡이독소 검출현황

    곰팡이독소가 1종 이상 검출된 견과류는 109건 중 76 건(69.7%)였으며, 곰팡이독소 1종이 검출된 시료는 33건 (30.3%), 2종은 24.8%(27건), 3종은 12.8%(4건) 그리고 4 종이 검출된 시료는 1.8%인 2건이었다. 특히 곰팡이독소 4종(오크라톡신, 제랄레논, 데옥시니발레놀 및 T-2)이 검출 된 것은 2건으로 모두 호두에서 나타났다. 최근의 연구결 과에 따르면18,19), 3종의 곰팡이독소(데옥시니발레놀 + 아 플라톡신 G2 + 푸모니신)가 검출된 4건의 헤이즐넛 시료 였으며, 헤이즐넛 4건 및 캐슈넛 3건에서는 두 종의 곰팡 이독소(데옥시니발레놀 + 아플라톡신 G2)가 검출된 것으 로 보고되었다.

    Chunha 등의 연구에 의하면15), 견과류 37건 중 28건 (76%)이 하나 이상의 곰팡이독소에 오염되어 있는 것으로 나타났으며, 가장 높게 검출된 곰팡이독소는 데옥시니발 레놀으로 캐슈넛에서 336.5 μg/kg이 검출된 경우가 있었다.

    견과류 109건 중 76건(69.7%)에서 곰팡이독소가 검출되 었으며, 아몬드 21건 중 16건(76.2%), 호두 16건 중 15건 (93.8%), 땅콩 13건 중 9건(69.2%), 피스타치오 12건 중 9 건(75.0%), 캐슈넛 12건 중 9건(75.0%), 피칸 7건 중 5건 (71.4%), 브라질넛 10건 중 5건(50.0%), 마카다미아 5건 중 5건(100.0%), 잣 5건 중 4건(80.0%), 카카오닙스 4건 중 2건(50.0%), 사차인치 4건 중 2건(50.0%)에서 검출되 었다. 마카다미아 > 호두 > 아몬드 > 피스타치오, 캐슈넛 등의 순으로 오염율이 높은 것으로 나타났다.

    견과류에 관한 현재의 식품 기준 및 규격은 총아플라톡신 만이 기준이 있으며, 견과류 및 곡류, 두류 등에 15.0 μg/kg (B1은 10.0 μg/kg)이다. 오크라톡신은 곡류 등에 한하여 5.0 μg/kg, 데옥시니발레놀은 곡류 등에 한하여 1.0 mg/kg 이며, 제랄레논은 곡류 등에 200 μg/kg의 기준을 가지고 있으며, T-2 독소의 기준은 없다.

    본 연구 결과를 현재 식품 기준 및 규격에 비추어 볼 때 총아플라톡신(15.0 μg/kg)에만 적용될 수 있으며, 모든 견과 류에서 기준이하로 검출되어 문제가 없다고 할 수 있다. 오 크라톡신, 데옥시니발레놀, 제랄레논, T-2 독소의 견과류 에 대한 기준은 없으며, 곡류 등의 기준으로 적용한다고 하더라도 기준치 이하로 문제가 될 것은 없다. 하지만, 견 과류가 소비자에게 많이 섭취되고 있고, 향후 그 소비는 더욱 증가할 것이므로 이에 대한 규격 설정과 함께 안전 관리를 추진해야 할 것으로 사료된다.

    Acknowledgments

    본 연구는 농림과학기술기획평가원(과제번호: 115004-3) 에 의하여 수행되었으므로 감사를 드립니다.

    Figure

    Table

    The ranges and limits of detection by ELISA kits, respectively

    The incidence and the range of total Aflatoxins in various nut products by ELISA

    The incidence and the range of Ochratoxin A in various nut products by ELISA

    The incidence and the range of Zearalenone in various nut products by ELISA

    The incidence and the range of Deoxynivalenol in various nut products by ELISA

    The incidence and the range of T-2 toxin in various nut products by ELISA

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