식품기사, 영양사, 식품공학, 영양학 등 대비 식품위생학 핵심 요약 정리 8. 화학적 위해 인자 (1)

화학적 식중독

 특징
- 사람이 유독한 화학물질에 의해 오염된 식품을 섭취함으로써 중독증상을 일으키는 것
 원인물질에 따른 분류
- 제조, 가공, 조리, 저장 중에 생성되는 유해물질
- 고의 또는 오용에 의한 유해물질
- 제조·가공과정 중에 혼입되는 유해물질
- 기구·용기 및 포장재 등으로부터 용출·이행되는 유해물질
 기타 위해인자
- 내분비계 장애물질
- 동물용 의약품
- 방사선 조사 식품
- 유전자 재조합 식품

제조·가공·조리·저장 과정 중 생성되는 유해물질

1. 다환방향족 탄화수소 (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons; PAHs)
- 2개 이상의 벤젠고리가 선형으로 각을 지어 있거나 밀집된 구조로 이루어져 있는 유기화합물
로서 유기물의 불완전 연소나 열분해로 발생되며 독성 물질로 알려진 것은 50여 종이 있음
(300℃ 이상의 고온에서 생성이 촉진)
- 벤조피렌을 비롯하여 발암성이 확인된 것은 20여 종이 있음
- 식품의 경우 탄수화물, 단백질, 지방 등의 열분해에 의해 생성
- 벤조피렌은 체내에서 대사에 의해 분해되어 benzo[a]pyrene diol epoxide로 변화되며 이 물질
이 DNA에 들어가 구아닌에 결합함으로 DNA 구조에 교란을 주어 변이를 일으키고 암 유발
- 소시지, 햄, 돼지고기 구이, 생선구이, 훈연제품 등을 통한 PAHs 섭취 많음

- 식약처 위해평가 (2016년)
• 벤조피렌, 3-메틸콜란트렌, 디벤조안트라센, 벤조페릴렌, 벤조플루오란텐, 벤조플루오
란텐, 벤즈안트라센, 인데노피렌, 크리센 등 9종의 PAHs 위해평가 결과 안전한 수준
- 식품공전 기준 (벤조피렌)

2. 헤테로사이클릭아민 (Heterocyclic amines, HCAs)
- 구운 생선 및 육류나 그 제조, 가공 식품에서 PAHs외에 HCAs가 계속해서 발견되고 있으며 현
재까지 약 17종의 변이원성 물질이 밝혀졌고 그 중 10종류에서 발암성이 확인 (group 2A 또
는 group 2B)
- 단백질 (아미노산)의 열처리에 의해 생성되며 250℃에서 생기기 시작하여 300℃에서 최고치
- 식품 중 함량이 극히 낮은 편이며 인체안전기준이 설정되지 않은 물질이 대부분임

 

3. N-nitrosamine
- 2급 amine과 아질산염이 산성 조건에서 반응하여 생성되는 화합물의 총칭
- 대부분 발암성을 나타내고 화합물의 종류에 따라 표적 장기를 가짐 (group 2A, 2B)
- 아질산염의 경우 야채에 많이 존재하며 식육의 경우 육색을 고정시키기 위한 발색제로 사용
되고 있어 문제가 될 수 있음
- 식품유래 nitrosamine의 양을 최소화하기 위해 식품첨가물로 사용되는 아질산의 함량을 규
제 (햄, 소세지 : 70 ppm 이하, 어육 소세지 :50 ppm 이하)

- N-nitrosamine에 대한 인체안전기준치는 설정되어 있지 않으며 식약처 위해평가 대상 물질
(7종)에 대한 검사 결과 독일의 노출 수준의 80% 정도로 확인 됨 (2016년)
- N-니트로소디메틸아민 (NDMA), N-니트로소디부틸아민 (NDBA), N-나트로소디에틸아민
(NDEA), N-니트로소메틸에틸아민 (NMEA), N-니트로소모르폴린 (NMOR), N-니트로소피롤
리딘 (NPYR), N-니트로소피페리딘 (NPIP)

 

 

 아크릴아마이드 (acrylamide)
- Asparagine과 glucose 등의 당 사이에 Maillard 반응에 의해 생성 (고온에서 조리 시)
- 발암유력물질 (group 2A)로 분류
- 동물에게는 발암물질, 사람에게는 신경계에 이상을 일으킴
- 감자튀김, 크래커, 팝콘, 시리얼, 커피 등 고온조리 및 가열 식품에서 주로 검출

 

 에틸카바메이트 (ethyl carbamate)
- 식품 중에 풍부한 arginine 또는 citruline을 이용한 효모의 대사과정에서 생성된 urea가 알
코올과 반응하여 생성
- 주류(포도주, 위스키 등 발효주) 및 장류(간장, 고추장, 된장), 김치, 치즈 등에서 발견
- 발암유력물질 (group 2A)로 분류

 

 3-MCPD (3-monochloro-1, 2-propandiol), 1, 3-DCP (1, 3-dichloro-2-propanol)
- 단백질이 함유된 식품에 산을 첨가하여 단백질을 아미노산으로 산분해 하는 과정에서 공존
하는 지방질이 분해되어 생성되는 물질
- 산분해 간장 제조과정에서 대두에 염산을 처리시 주로 생성
- 불임 유발, 동물 실험에서 발암 가능성이 있는 것으로 확인 (group 2B)

 

고의 또는 오용에 의한 유해물질 (식품첨가물)

- 유해성 식품첨가물이란, 과거에는 식품첨가물로 식품에 사용이 허용되었으나 그 후 유해성
이 입증되어 사용 금지된 첨가물과 허가된 식품첨가물이라 할지라도 용도에 맞지 않게 사용
하거나 과량으로 사용하여 인체에 해를 끼칠 수 있는 것을 말함

 

* 보존료
① 붕산, 붕산나트륨 (사용 금지)
- 햄, 베이컨, 과자 등의 보존료로 사용
- 체내 축적성 있으며 소화효소작용 저해를 통한 식욕감퇴, 소화불량, 지방분해 촉진에 의한
체중 감소, 장기출혈 유발 (사람은 1~3g 섭취 시 중독, 8~17g 섭취 시 사망)
② 불소화합물 (사용 금지)
- 불화수소(HF), 불화나트륨(NaF) 등의 물질로 육류, 우유, 알코올 음료 등에 사용
- 급성중독 : 구토, 복통, 경련, 호흡장애
- 만성중독 : 불소증 (골격성장 방해, 골연화증, 체중감소, 빈혈 등)
③ 승홍 (HgCl2) (사용 금지)
- 주류 등에 사용
- 사람에 대한 경구치사량 : 평균 0.2~1.0 g
- 급성중독 : 구토, 복통, 요독증, 만성중독 : 신장장애, 구내염
④ 포름알데히드 (사용 금지)
- 주류, 장류, 시럽, 육제품에 사용
- 단백질 변성 작용 → 살균, 방부 작용
- 소화작용 저해, 두통, 구토, 위경련, 신장 염증
⑤ 유로트로핀 (urotropin) (사용 금지)
- 포름알데히드와 암모니아의 반응 생성물
- 백색의 수용성 결정으로 물에 녹아 포름알데히드가 유리되어 방부력 나타냄
- 피부 발진, 혈뇨, 구토
⑥ 베타-나프톨(β-naphthol) (사용 금지)
- 0.005% 농도로 곰팡이의 생육을 억제하여 간장의 방부제로 사용
- 구토, 복통, 경련, 현기증 등
⑦ 살리실산(salicyclic acid) (사용 금지)
- 약산성 조건에서 곰팡이, 효모, 세균에 대하여 생육 억제
- 청주, 과실주, 식초 등에 사용
- 대량 섭취 시 위점막 자극에 의해 오심, 구토, 두통 발생
⑧ Nitrofurylacrylamide (사용 금지)
- 강한 살균력으로 어묵, 어패류 건제품, 두부 등의 방부제로 사용
- 만성 중독으로 신장 종창 등을 유발

* 인공착색료 (사용 금지)
① 아우라민 (auramine)
- 녹색을 띠는 황색 색소로 색이 선명하고 착색성이 좋으며 값이 싸 단무지, 과자, 카레 등에 광
범위하게 사용
- 다량 복용시 피부에 흑자색 반점, 두통, 서맥, 의식불명 등
② 로다민 B (Rhodamine B)
- 적색 색소로 과자, 어묵, 토마토케첩 등에 사용
- 색소뇨, 오심, 구토, 설사, 복통
③ 말라카이트 그린 (malachite green)
- 청록색 색소로 알사탕, 과자류, 해조류, 완두콩 등에 사용
- 간과 신장에 독성 (발암성)
- 2005년 7월 중국산 장어가공품에서 검출 사례

 

* 표백료 (사용 금지)
① 롱갈리트 (rongalite)
- 수용액 상태에서 발생되는 아황산에 의한 환원작용으로 표백작용
- 이 때 발생되는 포름알데히드가 식품에 축적되어 독성
- 물엿의 표백제로 사용
② 삼염화질소 (NCl3)
- 자극성의 황색 액상 물질
- 밀가루의 표백에 사용
- 개를 대상으로 한 실험에서 히스테리 증상을 나타내어 사용 금지
③ 형광표백제
- 디아미노스틸벤계, 티마졸계, 벤지딘계 등
- 국수, 어묵 등에 사용

 

* 인공감미료 (사용 금지)
① 둘신 (Dulcin)
- 감미도가 설탕의 250배, 청량음료, 과자류 등에 널리 사용
- 소화효소 작용 억제, 중추신경계 자극, 적혈구 생성 억제
② 사이클라메이트 (Cyclamate)
- 감미도가 설탕의 30~50배, 설탕과 유사한 단맛을 내어 가장 많이 사용
- 장내세균에 의해 체내에서 발암물질인 cyclohexylamine 생성
③ 파라 니트로 오르토 톨루이딘 (p-nitro-o-toluidine)
- 감미도가 설탕의 200배, 상쾌한 단맛
- 위장관계 통증, 식욕부진, 구역질, 황달, 혼수상태 후 사망 (살인당)
④ 에틸렌글리콜 (Ethylene glycol)
- 감미도가 설탕의 300배
- 엔진 부동액으로 사용되나 물과 잘 섞이면 단맛 나타내여 팥앙금의 맛을 내는데 사용
- 체내에서 oxalic acid를 생성하여 구토, 호흡곤란, 뇌, 신장 장해 유발

 

 

 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 벤토나이트, 규조토 등
- 식품의 용량이나 중량을 증가시킬 목적
- 곡분, 설탕, 어분, 향신료 등 양 증가를 위해 영양가치가 없는 광물성 물질 사용
- 과량 섭취시 소화불량, 설사, 구토, 복통 등 위장관계 증상 발생

 

 멜라민
- 질소 함유량 (66%)이 높은 흰색 결정
- 단백질 함량 증대 또는 부피 증대를 목적으로 부정적으로 사용
- 중국의 고의 첨가 사건 (2008년 중국 우유 멜라민 사건)
- 약독성이지만 신장기능이 약한 신생아 및 유아에게 치명적

 

 사카린 나트륨 (sodium saccharin)
- 물에 매우 잘 녹으며 설탕 대비 300~500배의 감미도
- 1970년대 미국과 캐나다에서 방광암 유발 물질로 알려져 첨가물로 사용 금지
- 국내에서도 1992년부터 절임류와 청량음료를 비롯해 11개 품목에서만 쓸 수 있게 규제
- 1999년 국제암연구소 발암물질목록, 2010년 미국 환경보호청 (EPA)의 유해물질 리스트에
서 삭제
- 2014년부터 어린이가 즐겨먹는 과자와 빵·아이스크림·주류를 비롯한 30여 개 품목으로 사
용 허가 대상 확대
- 2017년 사카린을 사용할 수 있는 품목 범위를 추가 확대 (떡류, 마요네즈, 복합조미식품, 과
일채소 가공품, 당류가공품, 옥수수 등)

 

 기준치 초과 사용 예

제조·가공과정 중에 혼입되는 유해물질 (중금속)

* 중금속
- 비중이 4.0 이상인 금속류
- 환경 중에 존재하는 중금속은 먹이 사슬을 통해 농축되고 최종적으로 사람의 몸에 흡수·축적
- 유해 중금속: 수은 (Hg), 납 (Pb), 카드뮴 (Cd), 비소 (As), 주석 (Sn) 등
- 단백질의 –SH기와 결합하여 단백질 구조를 변화시키고 효소 활성을 상실시킴
- 유기중금속은 금속이 탄소와 공유결합을 하고 있는 것으로 alkyl 수은, phenyl 수은, alkyl 납,
alkyl 주석 등으로 지용성이 높아 체내에서는 지질이 풍부한 뇌신경 세포에 분포하여 중추성
독성을 나타냄
- 무기중금속은 여러 종류의 염으로 존재하고 있으며 장기 (특히 신장)나 뼈에 축적
- 흡수는 주로 장에서 일어나며 체내에서의 수송은 무기, 유기 중금속 모두 단백질과 결합하여
이동
* 무기수은 중독
- 염화수은 (HgCl2, 승홍)은 강력한 살균작용이 있어 과거 방부제로 부정식품에 사용
- 공업적인 이용 시 수은증기의 흡입 등에서 문제가 됨
- 급성중독 증상: 구내염, 복통, 구토, 설사, 혈압강하, 신부전 등
* 유기수은 중독
- 무기수은이 환경 중의 미생물에 의해 유기수은인 메틸수은 (CH3Hg+)으로 전환
- 먹이사슬을 통하여 동식물성 플랑크톤, 어패류를 거쳐 사람이 섭취
- 메틸수은은 독성이 강하며 지용성이 커 소화관에서 흡수가 잘됨 (90% 흡수, 무기수은은 10%)
- 사지신경마비, 난청, 언어장애, 정신장애
- 임산부에 축적된 수은은 자폐증, 기형아의 원인

* 미나마타 (Minamata)병
- Acetaldehyde 제조 공장에서 촉매로 사용한 무기 수은이 바다로 유출
- 미생물에 의해 메틸수은으로 변환되고 어패류에 축적된 것을 사람이 섭취하여 발생
- 1956년 첫 환자 보고 후 역학조사에 의해 1959년에 수은을 원인 물질로 규정
- 1965년 기준 발생환자 111명 중 41명 사망
- 1974년에 오염된 생선의 확대방지를 위해 미나마타만 입구에 망을 설치
- 미나마타만 어패류의 수은 농도는 1994년 10월 정부가 정한 잠정기준 아래로 내려감
- 1997년 10월에 칸막이 망을 철거

 

* 카드뮴
- 물, 토양 등 자연계에 존재하는 중금속으로 환경이나 식품 (특히 수산물 중 어패류), 식품용
기구나 용기로부터 용출되는 것에 노출 가능함
- 관개용수, 비료 등을 통해 토양에 카드뮴이 존재할 수 있으면 특히 인산비료에는 카드뮴의 함
량이 높음
- 흡수된 카드뮴은 주로 신장 및 간에 축적 (소화관 흡수율 5~8%)
- 만성중독으로 인해 신장의 세뇨관에 이상이 생겨 당, 아미노산 및 저단백질이 오줌으로 배설
되고 기능장애로 인해 칼슘 및 인 등이 배설되어 체내 결핍에 따른 뼈연화증, 골다공증 등을
유발

 

* 이타이 이타이 병
- 금속광산의 채굴 현장에서 나온 카드뮴이 토양과 물을 오염 (1940년 대)
- 1965년까지 사망자 100여명 발생
- 등뼈, 손발, 관절이 아프고 사지가 구부러지며 뼈가 잘 부러지는 등의 증상
- 남성보다 40대 여성에게 많이 발생

 

* 납
- 공업용, 생활용 기구 및 용기, 장난감 등에 폭넓게 사용
- 식품 중에는 과일, 채소 및 수산물에 높은 농도로 존재
- 납은 화학적 형태에 따라 무기납 (Pb+)과 유기납으로 분류
- 체내에 흡수된 납은 뼈와 간에 축적
- 무기납 (Pb+) 중독은 조혈기관, 중추신경계, 신장, 소화기계의 장애를 주며 가장 일반적인
증상은 빈혈 (혈구를 만드는 산화효소의 억제)임
- 유기납 중독은 중추신경계 장애가 주된 증상으로 주로 공업적인 환경에서의 노출에 기인
- 노인과 태아 및 어린이에게 영향이 크며 임산부의 경우 태아로 전이되어 조산, 유산 가능

 

* 비소 (As, arsenic)
- 자연계에서 주로 As3+, As5+의 형태로 As2O3, As2O5 및 이들 염류로 존재하며 유리 제조, 농약, 제초제,
방부제, 살충제, 섬유, 의약품 등에 널리 사용되고 있음
- 유기비소 보다 무기비소의 위험성이 높음
- 식품위생에서는 As2O3가 가장 큰 문제임
- 공기, 물, 토양, 음식물 등의 경로로 인체에 유입
- 식품 중에서는 수산물 내 함량 높음
- As2O3의 소화관에서의 흡수율은 3%이고 폐, 간장, 신장, 폐 등에 축적
- 모발과 손톱에 많이 존재하여 비소중독의 진단에 활용
- Cysteine과 결합력이 커 활성부위에 cysteine을 지닌 효소의 작용을 저해
- 급성중독 증상: 목이나 식도의 수축, 연하곤란, 위통, 구토, 설사 등의 소화관 장애 및 단백뇨, 혈뇨등의
신장 장애 유발
- 만성중독: 피부 발진, 색소침착, 구토, 설사, 변비 등의 위장 증상, 손떨림, 말초신경염 등의 신경 증상
- 피부암, 방광암 폐암 위험성 증가 (group 1)
- 식품공전 기준: 0.1 mg/kg 이하 (식용유지류), 0.2 mg/kg 이하 (쌀)

 

제조·가공과정 중에 혼입되는 유해물질 (농약)

- 농작물 (수목·농산물·임산물 포함)을 해치는 균, 곤충, 응애, 선충, 바이러스, 잡초 등을 방제
하는 데에 사용하는 살균제, 살충제, 제초제를 일컬으며 농작물의 생리기능을 증진하거나 억
제하는 데에 사용하는 약제도 농약으로 분류
- 잔류농약이란 병충해로부터 농작물을 지키기 위하여 사용한 농약이 농작물 또는 이를 원료
로 사용한 식품 중에 남아있는 것을 말함
- 잔류농약은 농약의 성분, 사용시기, 사용량 등에 따라 남아있는 정도가 다르며 대부분의 식품
에선 자체분해 및 조리와 가공과정을 거치면서 감소해 인체에 유해할 정도로 남아있는 경우
는 드물지만 일부 분해되지 않은 잔류 농약에 의해 여러 중독 증상이 나타날 수도 있음
- 식약처에서는 농약별, 식품별 잔류허용기준을 설정하여 관리하고 있음

 

* 유기인계
- 구조상 인 (P)을 포함한 유기물질로 동식물 체내에서 분해가 빠르고 광선에 의한 분해가 빠
르다는 특성이 있어 잔류기간이 짧음 (약 1~2주)
- Parathion, malathion, daizinon, sumithion 등
- 침투성이 크고 독성이 강한 속효성 살충제로 사람과 가축에 대한 급성 독성은 강하지만 만
성중독을 일으키는 일은 거의 없음
- 급성 독성 증상으로 신경에 존재하는 cholinesterase (ChE) 작용을 억제하여 acethylcholine
이 과잉 축적되어 choline 작동성 부교감신경을 자극하여 두통, 발한, 복통, 경련 등의 증상
을 유발

* 카바메이트계
- 구조상 carbamic acid (NH2COOH)를 포함하며 살충제, 제초제 등으로 널리 사용 (aldicarb,
carbaryl 등)
- 유기인제와 같이 cholinesterase의 저해제이지만 저해 정도가 유기인제보다는 가역적이며
체외로 빠르게 배출
- 급성 중독 증상은 유기인계와 비슷하며 잔류기간 짧음

 

* 유기염소계
- 구조상 염소 (Cl)를 포함하며 살충제 및 제초제로 사용
- 유기인계보다 상대적으로 독성은 적지만 자연계에서 분해가 어려워 생체와 환경에 지속적으
로 농축되어 문제를 유발
- 체내에서 지방조직에 축적성 높음
- DDT (dichlorodiphenyl tricholroethane), BHC (benzene hexachloride)는 사용금지
- 유기염소계는 신경독성물질로 중추신경계에 작용
- 식욕부진, 구토, 두통, 이상감각, 운동마비, 경련 등 유발

 

기구·용기 및 포장재 등으로부터 용출·이행되는 유해물질

 기구의 정의 (식품위생법)
- 기구란 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 것으로서 식품 또는 식품첨가물에 직접 닿는 기
계, 기구나 그 밖의 물건 (농업과 수산업에서 식품을 채취하는 데에 쓰는 기계, 기구나 그
밖의 물건은 제외)을 말한다.
가. 음식을 먹을 때 사용하거나 담는 것
나. 식품 또는 식품첨가물을 채취, 제조, 가공, 조리, 저장, 소분, 운반, 진열할 때 사용하는 것
 용기, 포장의 정의 (식품위생법)
- 식품 또는 식품첨가물을 넣거나 싸는 것으로서 식품 또는 식품첨가물을 주고 받을 때 함께
건네는 물품을 말한다.
 유독기구 등의 판매, 사용금지 조항
- 유독, 유해 물질이 들어 있거나 묻어 있어 인체의 건강을 해할 우려가 있는 기구 및 용기,
포장과 식품 또는 식품첨가물에 직접 닿으면 해로운 영향을 끼쳐 인체의 건강을 해할 우려
가 있는 기구 및 용기, 포장을 판매하거나 판매의 목적으로 제조, 수입, 저장, 운반, 진열하
거나 영업에 사용하여서는 아니된다.

* 기구, 용기, 포장재 등의 구성성분의 식품 이행관계
- 중금속성분의 침출
• 금속계 용기의 중금속 성분이 산성 조건 (산성식품)에서 침출되어 식품에 이행되는 경우
(통조림의 경우 주석 (Sn)의 이행)
• 플라스틱의 금속성 안정제 및 안료 등에서 식품에 이행
- 단량체의 잔류
• 합성수지인 플라스틱 제품은 주로 단량체나 저분자물질을 중합하여 제조
• 반응하지 않고 남은 미반응물질인 단량체나 저분자 물질이 식품에 이행되는 경우
- 첨가제 및 도포제의 용출
• 가소제, 착색제, 안정제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 가교제, 접착제, 발포제 등의 물질이
용출되어 식품에 이행되는 경우
- 용제 (solvent)의 휘발과 흡착
• 연포장재에 인쇄잉크로 인쇄할 때나 접착시킬 경우에 사용하는 용제인 toluene,
ethylacetate, methyl ethyl ketone의 불완전 건조로 인한 휘발과 식품으로의 흡착

 

* 종이, 가공지
- 종이 원료인 펄프에 탈묵, 표백한 오래된 종이를 혼합하거나 비위생적인 폐지로 만든 재생지
가 오용
- 목재펄프를 주원료로 하여 표백제, 충진제, 사이징제(sizing agent), 착색료 등의 화합물 첨가
한 가공지에서 이러한 물질들의 용출에 따른 문제
- 종이를 희게 하기 위해 사용되는 형광염료 사용에 따른 문제 (현재는 사용 규제)
 금속제
- 통조림 캔의 주 성분인 주석 (Sn)은 산성식품에 의해 용출

 

금속명	용도	용출원인
Cu	뇟쇠, 양은	산성식품
Zn	물통, 용기	산성식품
Al	식기, 용기	염장식품
Sb	도자기 착색료	산성식품

* 유리, 법랑, 도자기, 옹기
- 유리 제품은 일반적으로 안전하나 원료에서 납이나 카드뮴 등의 중금속 용출 가능
- 옹기, 도자기
• 안료(착색료), 유약 등에 안티몬(Sb), 납(Pb), 카드뮴 (Cd) 등 포함
• 도자기를 구울 때 소성 온도가 낮으면 안료, 유약 중 중금속 용출
- 법량
• 철판에 유리질화될 수 있는 성분을 바르고 약 800℃ 전후로 가열하여 융착시켜 제조
• 법랑의 표면을 매끈하게 만들기 위해 붕산, 붕사, 산화납, 산화아연, 산화비소 등을 도포할
경우 가열 온도가 낮으면 용출 가능성
• 산성식품에 접촉이 용출 가능