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파툴린

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목차

1. 개요

파툴린은 여러 곰팡이, 특히 푸른곰팡이속에 의해 생성되는 독성 물질이다. 6-메틸살리실산으로부터 생합성되며, 항생제로 사용되기도 했으나 독성 보고 이후 사용이 중단되었다. 파툴린은 주로 사과 및 사과 가공품에서 발견되며, 다른 과일과 곡물에서도 검출될 수 있다. 유전 독성을 지니며, 동물 연구에서 생식 독성, 면역 독성 등의 영향이 보고되었다. 세계 보건 기구와 유럽 연합을 포함한 여러 국가에서 파툴린의 최대 허용 농도를 규제하고 있다.

2. 생합성, 합성 및 반응성

파툴린은 여러 화학적 변환을 거쳐 6-메틸살리실산으로부터 생합성된다.[4]

아이소에폭시돈 탈수소효소(IDH)는 파툴린의 다단계 생합성에 중요한 효소이다. 이 효소의 유전자는 독소를 생성할 수 있는 다른 곰팡이에도 존재한다.[5] 파툴린은 이산화황과 반응성이 있으므로, 항산화제 및 항균제가 파툴린을 파괴하는 데 유용할 수 있다.[6] 질소, 망간의 농도와 pH, 그리고 필요한 효소의 풍부함이 파툴린의 생합성 경로를 조절한다.[5]

3. 용도

파툴린은 원래 그람 양성균과 그람 음성균에 대한 항생제로 사용되었으나, 여러 독성 보고서 이후 더 이상 그 목적으로 사용되지 않는다.[7] 1943년 낸시 앳킨슨에 의해 분리되었으며, 특히 감기 치료에 사용하기 위해 연구되었다.[7] 실험실 응용 분야에서 칼륨 흡수 억제제로 사용된다.[2] 카시프 질라니와 동료들은 파툴린이 생리적 농도에서 자살적인 적혈구 사망을 촉진한다고 보고했다.[8]

4. 노출원

파툴린은 주로 사과 주스, 잼, 사이다 등 사과 및 사과 가공 제품에서 발견된다. 체리, 블루베리, 자두, 바나나, 딸기, 포도 등 다른 과일에서도 검출될 수 있다.[6] 곰팡이 번식은 손상된 과일에서 가장 흔하게 발생한다.[9] 보리, 밀, 옥수수와 같은 곡물 및 가공 제품, 조개류에서도 검출된 사례가 있다.[6][10]

사과 주스의 파툴린 섭취량은 다양한 연령대와 인구 집단에서 체중 kg당 하루 0.03~0.26 μg 사이로 추정되며, 사과 주스 내 파툴린 함량은 10μg/L–15μg/L 미만으로 추정된다.[11] 최근 Penicillium의 해양 균주에서 파툴린이 검출되어 조개류 섭취의 잠재적 위험이 시사되었다.[10]

4. 1. 사과 품종 및 재배 방식에 따른 영향

파툴린은 사과 주스, 잼, 사이다와 같은 사과 및 사과 제품에서 자주 발견된다. 사과 품종에 따라 파툴린 생성량이 다르며, '조나골드' 품종이 '후지' 품종보다 파툴린 생성량이 많다는 보고가 있다.[26] 총 폴리페놀량과 사과산량은 파툴린 생성과 음의 상관관계를 보이며, 파툴린 생성에 영향을 미치는 과실 성분은 과일 특유의 향기 성분을 구성하는 에틸 에스테르 화합물의 부티르산 메틸류 등으로 농도 의존적인 촉진 효과가 나타났다고 보고되었다.[27]

유기농 사과와 관행 재배 사과의 파툴린 오염 수준을 비교하는 여러 연구가 진행되었다.[12][13][14] 한 연구에 따르면 유기농 사과 주스를 마시는 어린이의 0.9%가 파툴린의 일일 섭취 허용량(TDI)을 초과했다.[15]

5. 독성

파툴린은 특별히 강력한 독소는 아니지만, 유전 독성을 지닌다.[16] 몇몇 연구에서 유전 독성을 갖는 것으로 나타났으며, 동물 실험을 통해 발암성의 가능성이 시사되었다.[24] 일부에서는 동물 연구 결과가 아직 결정적이지 않음에도 불구하고, 발암 물질일 수 있다는 이론을 제기한다.[16]

파툴린은 일부 미생물에 대해 항균성을 보였으며,[1] 세포막에 대한 막 투과성을 저해하는 특성을 가지고 있다.[24] 여러 국가에서 사과 제품에 파툴린 제한을 시행하고 있는데, 세계 보건 기구(WHO)는 사과 주스에서 최대 농도를 50 μg/L로 권장한다.[17] 유럽 연합에서는 사과 주스 및 사이다의 경우 50 마이크로그램(μg)/kg, 고체 사과 제품의 경우 25 μg/kg, 유아 및 어린이를 위한 제품의 경우 10 μg/kg으로 제한을 설정했다.[18]

5. 1. 급성 독성

파툴린은 주로 설프히드릴기(SH)에 대한 친화력을 통해 독성을 나타내며, 이는 효소 억제를 유발한다. 설치류 모델의 경구 LD50은 20~100mg/kg 사이였다.[3] 가금류의 경우, 경구 LD50 범위는 50~170mg/kg으로 보고되었다.[5] 다른 노출 경로는 더 독성이 강하지만 발생 가능성은 낮다. 주요 급성 독성 소견으로는 위장 문제, 신경독성 (예: 경련), 폐울혈 및 부종이 있다.[3]

마우스 경구 투여 평가 결과는 다음과 같다.

종류결과
급성LD50 17mg/kg, 소화관의 충혈, 출혈, 궤양 등
단기섭취량 및 체중 증가량 억제, 신장 기능 장애, 십이지장의 충혈
장기체중 증가 억제


5. 2. 만성 독성

랫트를 대상으로 한 연구에서 체중 감소, 위장, 장 및 신장 기능 변화가 나타났으며, 반복 투여 시 신경 독성이 유발되는 것으로 나타났다.[5] 수컷의 생식 독성 또한 보고되었다.[5] 설치류에서 관찰된 무영향 관찰 용량(NOAEL)은 43 μg/kg 체중이었다.[3]

5. 3. 유전 독성

파툴린은 특별히 강력한 독소는 아니지만, 유전 독성을 지닌다.[16] 몇몇 연구에서 유전 독성을 갖는 것으로 나타났으며, 동물 실험을 통해 발암성의 가능성이 시사되었다.[24] 일부에서는 동물 연구 결과가 아직 결정적이지 않음에도 불구하고, 발암 물질일 수 있다는 이론을 제기한다.[16]

세계 보건 기구(WHO)는 파툴린이 다양한 유전 독성 데이터를 근거로 유전 독성을 나타낸다고 결론 내렸지만, 국제 암 연구 기구(IARC)에서는 자료가 불확실하여 그룹 3 발암 물질로 간주하고 있다.[3]

5. 4. 생식 독성

파툴린은 쥐의 정자 수를 감소시키고 정자 형태를 변화시켰다.[19] 복강 내 투여 후 쥐와 생쥐의 F1 새끼를 유산시켰으며,[5] 배아 독성과 기형성 또한 병아리 알에서 보고되었다.[5]

5. 5. 면역 독성

파툴린은 여러 동물 연구 및 인간 연구에서 면역 독성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 사이토카인 분비 감소, 대식세포의 산화 폭발 감소, 비장 T 림프구 증가, 호중구 수 증가 등이 관찰되었다.[5] 하지만, 식이 섭취와 관련된 노출은 면역 반응을 변화시킬 가능성은 낮다.[6]

6. 분해

알코올 발효에 의해 분해된다. 또한 조건에 따라 아스코르브산은 파툴린을 소멸시킨다. 따라서 오렌지 등 감귤류에서는 파툴린 오염이 발생하지 않는다. 150℃의 고온 처리에서 20% 감소하며, 아황산염의 첨가 및 활성탄 처리에 의해 감소한다는 보고가 있다.

7. 생성균

파툴린은 주로 푸른곰팡이속(''Penicillium'') ''Penicillium expansum'' 등에 의해 생성된다.[24]

8. 규제 현황

세계 보건 기구(WHO)는 사과 주스 내 파툴린의 최대 농도를 50 µg/L로 권장한다.[17][29] 유럽 연합(EU)은 과일 주스 및 음료에 대해 최대 50 µg/kg, 고체 사과 제품의 경우 25 µg/kg, 유아용 식품의 경우 10 µg/kg으로 제한한다. 미국 식품의약국(FDA)은 사이다에 대한 조치 한계를 50ppb로 설정했는데,[3] 이는 주당 0.3 mg/kg 체중의 무해 반응 용량(NOAEL)을 기반으로 한다.[3]

후쿠오카시 보건 환경 연구소 보건 과학 부문 보고에 따르면, 시판 사과 과즙(100% 과즙) 오염 조사에서 16개 검체 중 스트레이트 과즙(6개 검체)에서는 파툴린이 검출되지 않았고, 농축 환원 10개 검체에서는 기준치 0.050ppm 이내로 검출되었다.[30]

8. 1. 대한민국

대한민국에서는 식품의약품안전처가 식품 내 파툴린 허용 기준을 정하여 관리하고 있다. 특히 영유아용 식품에는 더 엄격한 기준을 적용하여 안전성을 확보하고 있다. 식품 안전에 대한 국민적 관심이 높아짐에 따라, 파툴린과 같은 유해 물질에 대한 지속적인 감시와 규제 강화가 필요하다는 의견이 있다.

9. 중독 사례

1964년 고베에서 오염된 사료가 원인이 된 젖소 집단 중독이 발생했다.[31]

참조

[1] 서적 Merck Index
[2] 웹사이트 Patulin http://www.sigmaaldr[...]
[3] 웹사이트 Patulin in Apple Juice, Apple Juice Concentrates and Apple Juice Products https://www.fda.gov/[...]
[4] 학술지 Biosynthesis and Toxicological Effects of Patulin 2010
[5] 학술지 Biosynthesis and Toxicological Effects of Patulin 2010-04-05
[6] 학술지 Immunological evaluation of the mycotoxin patulin in female b6C3F1 mice 1998
[7] 뉴스 Clinical trial of patulin in the common cold Medical Research Council 1944
[8] 학술지 Patulin-induced suicidal erythrocyte death. 2013
[9] 웹사이트 Patulin http://www.orangepip[...] 2013-11-25
[10] 문서 Pouchous et al. Shellfish
[11] 보고서 JECFA Monograph on Patulin http://www.inchem.or[...] World Health Organization Food Additives Series 35
[12] 문서 Occurrence of patulin in organic and conventional apple juice. Risk Assessment 2013
[13] 학술지 Occurrence of patulin in conventional and organic fruit products in Italy and subsequent exposure assessment 2005-05-01
[14] 학술지 Occurrence of patulin in organic and conventional apple-based food marketed in Catalonia and exposure assessment. 2013-10
[15] 문서 Beark et al 2007
[16] 간행물 Patulin: a Mycotoxin in Apples 1997-08
[17] 웹사이트 Foodborne hazards World Health Organization 2007-01-22
[18] 문서 Patulin information leaf from Fermentek
[19] 학술지 Evaluation of the reproductive toxicity of patulin in growing male rats
[20] 학술지 Variability and uncertainty assessment of patulin exposure for preschool children in Flanders 2007
[21] 서적 Merck Index
[22] 웹사이트 カビ毒の分析法 http://www.jsac.or.j[...] 日本分析化学会
[23] 웹사이트 Effects of Ca2+ and Mg2+ on Botrytis cinerea and Penicillium expansum in vitro and on the biocontrol activity of Candida oleophila http://www.blackwell[...]
[24] 학술지 マイコトキシン研究の現状 https://hdl.handle.n[...] 1983-06-25
[25] 학술지 Patulin: a Mycotoxin in Apples http://ucce.ucdavis.[...] 1997-08
[26] 학술지 日本の主要リンゴ品種における Penicillium expansum のマイコトキシン産生とパツリン産生に及ぼす果実成分の影響 https://doi.org/10.3[...] 日本食品科学工学会
[27] 학술지 【原著論文】リンゴ果汁に含まれる揮発性化合物による Penicillium expansum の生育およびパツリン産生への影響 https://doi.org/10.2[...]
[28] 학술지 【article】Effects of volatile compounds produced by plants on fungal growth and the production of mycotoxins https://doi.org/10.2[...]
[29] 웹사이트 Foodborne hazards (World Health Organization http://www.who.int/f[...] 2007-01-22
[30] 웹사이트 LC/MS/MS によるりんごジュース中のパツリンの残留分析 http://www.fch.chuo.[...] 福岡市保健環境研究所保健科学部門
[31] 웹사이트 サイレージの品質管理 3) 好気的変敗の抑制 http://rms1.agsearch[...] 農林水産省 農林水産技術会議事務局筑波事務所
[32] 서적 Merck Index
[33] 학술지 Patulin: a Mycotoxin in Apples http://ucce.ucdavis.[...] 2010-12-05
[34] 서적 Merck Index
[35] 웹인용 Foodborne hazards (World Health Organization http://www.who.int/f[...] 2007-01-22
[36] 웹사이트 Patulin http://www.fermentek[...] Fermentek 2011-09-28


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