시중 유통 중인 과자류, 빵, 떡류, 면류 및 선식 등 432건을 immunoaffinity column으로 정제하여 HPLC-FLD로 제랄레논에 대한 오염실태를 조사하였다. 제랄레논의 검량선은 결정계수($R^2$)가 0.999 이상으로 양호한 직선성을 보였고 검출한계 및 정량한계는 각각 2.0, $6.0{\mu}g/kg$, 회수율 80.2-98.4%이었으며 RSD가 0.82-6.40%로 양호한 재현성을 나타내었다. 제랄레논 모니터링 결과, 과자류 중 스낵과자류 66건 중 3건에서 $6.02-11.82{\mu}g/kg$ 검출되었고 비스킷 71건 중 2건에서는 $14.78-17.83{\mu}g/kg$ 검출되었다. 면류, 빵류 및 떡류에서는 제랄레논이 검출되지 않았으며 침출차 14건에서 최고 $53.76{\mu}g/kg$ 검출, 선식 24건 중 16건에서 가장 높은 검출율(66.7%)을 나타내었다. 전분 2건, 시리얼두유 1건에서 제랄레논이 각각 5.55-8.56, $10.26{\mu}g/kg$ 검출되었다. 제랄레논 모니터링 결과는 기준이 설정되어 있는 유럽연합(곡류분말: $75{\mu}g/kg$, 빵, 비스킷, 스낵, 아침식사대용 시리얼류: $50{\mu}g/kg$, 영아 및 유아용 시리얼류: $20{\mu}g/kg$) 기준이하의 수준이었으며 국내외 연구보고와 비교한 결과 낮거나 비슷한 수준으로 검토되었다. 연구결과 곡류가공품에 대한 제랄레논 오염수준은 높지 않았으나 지구 온난화로 기후변화에 민감한 곰팡이독소와 같은 자연독소의 발생 증가가 우려되므로 선제적으로 대응하는 안전관리가 요구된다.
시중 유통 중인 견과류 109건에 대하여 5종의 곰팡이독소(총아플라톡신, 오크라톡신 A, 데옥시니발레놀, 제랄레논, T-2 독소)를 ELISA 진단 키트를 이용하여 분석하였다. 총 아플라톡신의 검출결과를 살펴보면, 총 109건 중 31건(28.4%)에서 검출되었고, 평균 검출양은 $3.92{\mu}g/kg$이었고, 범위는 $0.5-14.2{\mu}g/kg$의 검출량을 보였다. 오크라톡신 A의 경우, 109건 중 30건(27.5%)이 검출되었고, 검출된 견과류의 평균 검출량은 $1.78{\mu}g/kg$, 범위는 $N.D.-4.9{\mu}g/kg$의 검출량을 보였다. 제랄레논은 109건 중 36건(33%)이 검출되었고 평균 검출량은 $19.1{\mu}g/kg$ 이었고 $N.D.-124.4{\mu}g/kg$이 검출되었다. 이중 가장 많이 검출된 것은 카카오닙스로 $124.0{\mu}g/kg$이 검출되었다. 데옥시니발레놀 경우, 109건 중 22건(20.2%)이 검출되었고, 검출범위는 $2.0-140.0{\mu}g/kg$, 평균 검출량은 $26.2{\mu}g/kg$이었다. T-2 독소는 109건 중 22건이 검출되었으며, 검출범위는 $N.D.-192.0{\mu}g/kg$이고, 평균 검출량은 $55.91{\mu}g/kg$로 나타났다. 곰팡이독소가 1종 이상 검출된 견과류는 109건 중 76건(69.7%)였으며, 곰팡이독소 1종이 검출된 시료는 33건(30.3%), 2종은 24.8%(27건), 3종은 12.8%(4건) 그리고 4종이 검출된 시료는 1.8%인 2건이었다. 특히 곰팡이독소 4종(오크라톡신, 제랄레논, 데옥시니발레놀 및 T-2)이 검출된 것은 2건으로 호두에서 나타났다. 모니터링 결과 총아플라톡신의 경우, 국내 기준이하의 안전한 수준으로 검출되었으나 오크라톡신, 데옥시니발레놀, 제랄레논, T-2 독소 등의 곰팡이독소에 대한 기준이 없으므로 이에 대한 기준마련이 필요할 것으로 사료되며, 곰팡이독소의 동시 오염에 대한 연구와 더불어, 지속적이고 광범위한 오염실태조사가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
조사료에서 오크라톡신 A (OTA) 및 제랄레논(ZEA)의 단성분 분석법을 최적화하기 위하여 곰팡이 독소에 오염되지 않은 볏짚 사일리지, 이탈리안 라이그라스, 청보리, 호밀을 대상으로 각 시료 별로 OTA는 50, 250, $5,000{\mu}g/kg$, ZEA는 300, 1,500, $3,000{\mu}g/kg$의 농도로 스파이킹하고 면역친화성 컬럼을 이용하여 독소를 정제한 후 UHPLC-FLD를 이용하여 분석하였다. 분석 결과 표준용액의 검량선은 OTA가 결정계수 0.9999, ZEA가 0.9995로 높은 직선성을 나타냈으며, 검출 및 정량한계는 OTA가 각각 $0.1{\mu}g/kg$, $0.3{\mu}g/kg$, ZEA는 각각 $5{\mu}g/kg$, $16.7{\mu}g/kg$을 나타냈다. 유효성 및 정밀성 검정결과 OTA는 볏짚이 회수율 84.23~95.33%, 상대표준편차 (RSD) 2.59~4.77%, 이탈리안 라이그라스는 회수율 79.02~95%, RSD 0.86~5.83%, 청보리는 회수율 74.93~97%, RSD 0.85~9.19%, 호밀은 회수율 77.99~96.67%, RSD 0.33~6.26%를 나타냈으며, ZEA는 볏짚이 회수율 109.6~114.22%, RSD 0.67~7.15%, 이탈리안 라이그라스는 회수율 98.01~109.44%, RSD 1.65~4.81%, 청보리는 회수율 98~113.53%, RSD 0.25~5.85%, 호밀은 회수율 90.44~108.56%, RSD 2.5~4.66%를 나타내어 유럽연합에서 제시한 기준을 만족하였다. 따라서 본 연구에서 제시한 분석법은 국내의 볏짚 등 조사료 4종에서 OTA와 ZEA의 분석에 활용할 수 있음을 시사하였다.
곡류의 도정은 곰팡이독소의 분포에 영향을 줄 수 있다. 보리에서의 도정효과를 조사하기 위해 트리코테씬과 제랄레논 독소에 오염된 겉보리 7점과 쌀보리 4점을 일반적으로 사용하는 도정 비율에 따라 도정하였다. 두 종류의 보리는 데옥시니발레놀과 아세틸 유도체(98.1-2,197.8 ㎍/kg), 니발레놀과 아세틸 유도체(468.5-3,965.1 ㎍/kg), 제랄레논(4.1-274.2 ㎍/kg) 등에 동시에 오염되어 있었다. 겉보리를 67%로 도정한 결과 데옥시니발레놀은 90.9%, 니발레놀은 87.7%, 제랄레논은 93.2%가 각각 감소하였다. 70%로 도정한 쌀보리의 경우는 데옥시니발레놀 88.6%, 니발레놀 80.2%, 제랄레논 70.1%이 각각 감소하였다. 두 보리 모두 데옥시니발레놀과 니발레놀의 아세틸 유도체는 100% 감소하였다. 그러나 보리겨는 도정 전 보리에 비해 곰팡이독소가 크게 증가하였다. 겉보리의 겨에서는 데옥시니발레놀, 니발레놀, 제랄레논이 각각 평균 357%, 252%, 169% 증가하였다. 이와 유사하게 쌀보리의 겨에서는 데옥시니발레놀, 니발레놀, 제랄레논이 각각 337%, 239%, 554% 증가하였다. 이러한 결과는 보리 낟알의 외피에 존재하는 곰팡이독소가 도정 과정을 통해 효과적으로 제거될 수 있음을 나타낸다. 그러나 도정을 통해 곰팡이독소가 낟알에서 겨로 집적됨에 따라 보리겨를 인축에 활용하기 위해서는 사전에 독소의 오염 수준을 확인할 필요가 있음을 보여준다.
2017년산 붉은곰팡이 감염 벼시료의 곰팡이 발생을 분석한 결과 Fusarium 속의 발생빈도가 가장 높았다. Fusarium 속 중에서는 Fusarium asiaticum-니발레놀 형이 79%로 우점하였다. 곰팡이독소 중에서는 제랄레논이 1117 ng/g으로 가장 많이 검출되었으며 데옥시니발레놀(163 ng/g), 15-아세틸 데옥시니발레놀(155 ng/g), 니발레놀(110 ng/g)의 순으로 높았다. 2015년산 벼시료를 붉은곰팡이 감염벼와 건전벼로 구분한 후 곰팡이독소 수준을 분석한 결과 두 시료는 모두 제랄레논으로 오염되었다. 그러나 이들 시료 간 제랄레논의 수준차이는 5배 이상이었으며 감염벼는 1400-2370 ng/g, 건전벼는 240-430 ng/g이었다. 이 결과는 벼의 제랄레논 독소 저감화를 위해 벼 수확 시 붉은곰팡이 감염종자의 제거가 필요함을 시사한다.
국내산 변질미와 저장 중 미곡에 발생하는 곰팡이로는 Aspergillus 속이 가장 많이 관찰되었으며, 분리한 곰팡이들의 일부는 아플라톡신 생성능을 보유하고 있었다. 대부분의 미곡시료에서는 Fusarium, Aspergillus, Penicillium, Alternaria 속 등의 다양한 곰팡이가 발생했으나 시료 내 아플라톡신 발생이나 오염수준은 허용기준치 이하로 미미한 반면 Fusarium 독소인 데옥시니발레놀, 니발레놀, 제랄레논, 푸모니신 등의 발생은 빈번하였다. 미곡종합처리장의 벼와 가공부산물의 경우, 곰팡이 및 곰팡이독소의 발생수준이 가공단계를 거칠수록 감소하여 백미에서 가장 낮았다. 현재, 벼의 가공부산물을 포함한 국내산 미곡의 경우, 아플라톡신 보다 Fusarium 곰팡이독소에 대한 안전관리가 더욱 필요한 것으로 판단된다.
본 연구에서는 곰팡이 독소에 대한 노출을 확인하기 위한 목적으로 닭의 간, 신장 조직에서 곰팡이 독소 분석법을 확립하였다. 곰팡이 독소의 경우 닭에서 독성이 강하며, 본 실험에서는 가축의 사료에서 주로 확인되는 곰팡이 독소 6종(아플라톡신 $B_1{\cdot}M_1$, 오크라톡신 A, 푸모니신 $B_1$, 데옥시니발레놀, 제랄레논)을 선별하여 추출, 정제조건을 확립하고 LC-MS/MS를 이용하여 분석하였다. 확립된 분석조건에서 검량선은 $R^2$값이 0.99 이상으로 우수한 직선성을 나타내었다. QUECHERS법을 응용하여 닭 간, 신장 시료에서 곰팡이 독소를 추출, 정제하여 분석하였을 때 곰팡이 독소 4종(아플라톡신 $B_1$, 오크라톡신 A, 데옥시니발레놀, 제랄레논)의 평균 회수율은 80.94~98.10%이고, 상대표준편차도 14% 미만으로 조사되어 높은 정확도와 정밀도를 확인할 수 있었다. 검량선에 근거하였을 때 곰팡이 독소 6종에 대하여 닭 간 시료의 경우 검출한계는 $7.6{\sim}145.79{\mu}g/kg$, 정량한계는 $23.04{\sim}441.78{\mu}g/kg$이었다. 닭 신장의 경우 검출한계는 $6.07{\sim}197.20{\mu}g/kg$, 정량한계는 $18.40{\sim}597.59{\mu}g/kg$으로 나타났다. 본 연구의 결과 LC-MS/MS를 이용하여 닭의 간, 신장에서 곰팡이 독소 6종 동시 분석법을 확립하였으며, 이는 생체시료에서 효율적인 곰팡이 독소 동시 분석법으로 활용이 가능할 것으로 기대된다.
살충제와 살균제 처리가 옥수수의 독소 오염을 경감시키는데 어떤 역할을 하는지 그 효과를 관찰하였다. 데옥시니발레논(DON)과 제랄레논(ZEN)은 약제처리시 높은 경감효과를 보였으나, 아플라톡신(AFT), 오크라톡신(OTA), 푸모니신(FUM)과 티-2(T-2 toxin)은 약제처리에 의한 효과가 없었다. 약제처리는 Fusarium verticillioides, F. graminearum, 그리고 F. equiseti 같은 병원성 곰팡이의 생장을 억제하는 것으로 나타났다. 옥수수 수확 시기에 따른 곰팡이 독소의 검출량을 비교하였는데, 수확시기가 늦어질수록 DON과 ZEN의 검출량이 증가하였고, Fusarium 속의 병원균 또한 높은 함량으로 검출되었다. 옥수수 종자의 주요 영양성분은 수확 시기에 따라 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 옥수수의 곰팡이 오염을 줄이기 위해, 살균제와 살충제의 약제처리가 필요하며 수확시기를 늦추지 않는 것이 중요하다는 것을 밝혀냈다.
옥수수는 세계에서 가장 많이 재배되는 곡물 중 하나이며 중요한 식량자원이다. 생산 된 옥수수는 수확 및 건조 후에 저장되는데 저장 옥수수의 질을 떨어뜨리는 곰팡이 감염 및 곰팡이 독소는 생육 시기부터 저장기간 내내 발생한다. 이 연구는 우리나라에서 2015년 수확하여 1년정도 저장한 옥수수를 대상으로 옥수수의 크기와 변색 정도에 따른 감염 곰팡이 종과 독소검출을 조사하였다. 데옥시니발레놀과 제랄레논이 아플라톡신, 오크라톡신, 푸모니신, 티투독소보다 상대적으로 높은 수준으로 검출되었는데 특히, 데옥시니발레놀 경우 작은 낱알에서 $1200{\pm}610{\mu}g/kg$로 검출되었는데, 이는 이보다 큰 낱알에서 검출된 독소 함량에 비해 4배에서 6배까지 많은 양이 검출되었으며, 변색된 낱알의 혼입으로 인해 데옥시니발레놀, 제랄레논 및 푸모니신의 함량이 증가하였다. 곰팡이의 경우 Fusarium, Aspergillus 그리고 Penicillium 속 등 총 10종이 분리되었다. 이중 F. graminearum은 정상적인 낱알에 비해 변색 된 붉은색 낱알과 갈색 낱알에서 60%와 40%로 높은 빈도로 검출되었다. 따라서 수확 후 변색 또는 손상된 옥수수 낱알이 정상 낱알에 섞여 보관될 경우, 손상된 낱알에 오염되어 있던 병원균이 정상 낱알을 감염하여 진균 독소의 발생이 증가할 수 있으므로 오염 낱알의 제거가 곰팡이 및 독소의 오염 예방에 도움이 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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