팜플러스
감마선조사에 의한 한약재·한약제제 연구
입력 2003-12-17 14:59 수정 최종수정 2006-09-29 17:14
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조한옥 박사
前 한국원자력연구소
식품조사연구실장


한방산업 고도화 위생확립 필요성 대두
수입약재 등 위생 기준치 초과 국민보건 문제 심각


배경 및 필요성

최근 한방약재로부터 생리활성물질을 탐색하는 연구가 활발하며 이를 이용한 식품 및 제약 산업의 고도화 시대를 맞이하여 원료의 안전공급, 위생적 제품생산, 효율적 제조공정, 안전한 저장·유통기술 등이 확보되어야 한다.

식품 가공 및 저장에 있어서 지금까지 이용되어온 온열처리, 냉장, 화학약품처리 등은 처리효과, 비용, 안전성 등에 문제점이 지적되면서 그 사용이 점차 제한을 받게 되고 특히 위생적인 식품 및 제약의 생산기반 확립이 한약 관련 산업계로부터 요구되고 있다.

또한 식품 및 제약원료로 사용되고 있는 국내의 유통 한방약재는 주로 수입품에 의존하는 실정으로 이들 수입 한방약재는 국내의 법적 세균오염 기준치 초과 및 중금속 과다검출, 위생화를 위한 화학약품처리 등 국민 보건차원에서 사회적 문제로 대두되고 있다.

나아가 원료자체의 저장·유통 중 오염 유기체의 생육에 의한 품질 열화로 식품 및 제약원료로 사용하기 위해 추출된 엑스분의 미생물학적 품질안전성과 가공 공정상에 많은 문제점을 야기시키기도 한다.

따라서 오염을 최소화하는 것과 오염된 제품을 살균하는 방법 등을 모색하는 것이 시급한 실정이다.

연구결과 및 안전성

부자 등 한약재 21종에 대하여 감마선을 10KGy 조사하고 항산화력, 항보체 기능, 질 산염제거능 및 전자공여능 등 생리적 효능을 실험한 결과 비조사 한약재와 차이가 없었다.

15종의 한약재는 10KGy 조사에서 전 추출물양이 비조사에 비하여 15~25% 증가하였으며 5~10KGy 조사에서 오염 미생물이 멸균되었다.

5~10KGy 범위의 감마선 조사는 한방약재의 유기체를 완전 사멸시켜 저장중 미생물학적 품질 안전성을 가져 왔으며 한방약재의 유효성분 추출물을 약 5~25% 증대 시킬 뿐 아니라 추출시간의 단축효과도 나타났다.

또한 살균 및 유효성분의 추출물이 증대된 조사선량에서 한방약재의 몇가지 생리적 활성(항산화력, 항보체능력, 아질산염소거능, 전자공여능)은 비조사군과 차이를 보이지 않았다.

국내 제약산업에서 원료로 사용하고 있는 국내산 및 수입 한약재류의 국내 법적 세균 오염기준치 초과, 중금속 과다검출, 잔류농약 문제 및 장기안전 저장·유통을 위한 화학약품처리 등 공중위생상 많은 사회적 문제점을 해결하기 위해 감마선 조사 및 비조사된 한약재로부터 추출된 엑스분의 항균활성효과에 대하여 실험하였다.

식품위생 관련 미생물에 대한 감마선 조사 및 비조사된 한약재의 70% ethanol 단독 및 물과 혼합추출물의 항균 활성을 조사한 결과는 다음과 같다.

비조사된 한약재중 선학초, 울금 및 당귀의 70% ethanol 추출물이 Vibrio parahaemolyticus, Clostridium perfringenes, Bacillus subtilis 및 Staphylococcus aureus 균주들의 증식을 완전히 저해하였으며 혼합추출물에서의 항균활성은 나타나지 않았다.

또한 비조사된 선학초 , 봉출, 울금 및 황금의 70% ethanol 추출물은 Aspergillus flavus와 Penicillium islandicum의 증식을 억제하였으며 특히 황금은 물 추출물에서도 이들 곰팡이의 증식을 억제하였다.

10KGy 감마선 조사는 각 추출물의 항균활성에 아무런 영향을 미치지 않았다.

감나무 잎 추출물과 감초 추출물의 색상과 기능적 특성에 미치는 감마선 조사효과에 관한 연구에서 감마선을 20KGy까지 조사하고 4℃ 및 -20℃에서 2주간 저장하면서 실험한 결과 Tyrosinase 저해효과는 두가지 시료에서 변화가 없었다. 따라서 감마선 조사는 미생물의 살균 효과뿐 아니라 부가가치 향상에도 활용될수 있다.

오미자 추출물에 감마선을 조사하여 tyrosinase저해, xathine oxidase저해 및 아질산 염의 소거능에 대하여 실험한 결과 감마선을 10, 20, 30KGy 조사하였을때 열수, ethanol, methanol 및 acetone 추출물은 모두 tyrosinase 저해력에 영향을 미치지 않았다.

아질염 소거능은 PH 1.2와 3.0에서 높은 소거력을 나타내었으며 감마선을 30KGy까지 조사하였을때 오미자추 출물의 생리활성에는 크게 영향을 미치지 않았다.

오미자 추출물을 감마선 조사하여 색택개선, 항산화성, 항균성에 대하여 실험하였다.

10, 20, 30KGy 조사에서 감마선 조사 선량이 증가할수록 명도의 경우 비조사구보다 조사구가 월등히 밝은색을 보였으며 항산화력과 전자공여능도 조사구에서 활성이 높았다.

또한 감마선 조사 오미자의 항균 효과도 높았으며 30KGy까지 조사해도 그 생리활성에는 영향을 주지 않았다.

따라서 감마선 조사기술은 천연식품보존제 및 화장품원료로 사용하기 위한 오미자 추출물의 색택개선에 활용될 수 있다.

10KGy의 감마선을 조사한 어성초와 구기자 추출물로서 유전독성학적 안전성을 평가하기 위하여 Salmonella typhimurium 균주를 이용한 유전자 복귀돌연변이 시험(Ames test)과 배양된 chinese hamster ovary 세포를 이용한 시험에서 감마선 조사된 각 시료가 직접변이원이나 간접변이원으로 작용하지 않으며 세포분열중에 유전학적으로 독성을 나타내지 않음을 확인할 수 있었다.

감마선 조사된 생약재의 유전독성학적 안전성을 평가하기 위하여 Salmonella
typhimurium TA98, TA100, TA102 균주를 이용한 유전자 복귀돌연변이 시험(Ames test)을 시행하였다.

시험 대상은 오염유기체 완전 구제 선량인 10KGy의 감마선으로 조사된 울금, 황금, 작약 추출물의 메탄올 가용분과 물가용분이었으며 시험결과 감마선 조사된 각 시료가 직접변이원이나 간접변이원으로 작용하지 않음을 확인할 수 있었다.

한약재에 오염되여 있는 미생물은 감마선을 5KGy 조사할 때 제거할 수 있었다.

5KGy 및 10KGy의 감마선이 조사된 홍삼의 ethanol 추출물을 대상으로 in vitro 단 기시험인 Salmonella typhimurium을 이용한 유전자 복귀돌연변이 시험과 배양된 Chinese hamster ovary 세포를 이용한 소핵 시험결과 감마선 조사 홍삼이 직접변이원이나 간접변이원으로 작용하지 않았다.

홍삼에 혼입된 미생물은 비교적 낮은 선량의 감마선 조사 (5~7KGy)로 멸균시킬수 있으며 살균선량은 홍삼의 이화학적 특성에 영향을 주지 않았다.

또한 감마선 조사 기술은 홍삼제품을 완전 포장상태로 살균, 살충할 수 있으므로 저장, 유통중 미생물의 증식이 우려되어 한계 수분 함량을 설정한 현행 수분 함량 규격(12±0.5%)보다 5~7%정도 상향 조정할 수 있다.

홍삼분말의 품질을 향상하기 위하여 감마선 조사 실험을 수행한 결과 10KGy까지 조사하였을때 혼삼의 이화학적 특성(일반성분, PH, 산도, 갈변, 수소공여능, 지방산, 무기질 및 Saponin)은 현저한 변화가 없었다.

홍삼분말의 품질 향상을 위하여 감마선 조사와 ozone 처리를 하고 미생물 및 이화학적 특성 실험을 수행한 결과 7.5KGy 조사에서 호기성 세균, 곰팡이와 대장균군이 멸균 되었으나 ozone은 8시간 처리에서 미생물이 완전히 살균되지 않았다.

감마선 조사에서는 ginseng saponin(ginsenosides), 지방산, PH 및 수소공여능이 변화되지 않았으며 ozone 처리에서는 지방산, TBA가, PH 및 수소공여능에 현저한 변화가 있었다.

따라서 감마선 조사가 ozone 처리보다 효율적이다.

유통되고 있는 홍삼에는 낮은 수준이지만 호기성총세균과 곰팡이가 2.0×10³~7.2×10³CFU/g 수준으로 혼입되어 있었으며 제품의 수분함량은 13.54~17.26% 범위로 수분규격인 14%을 상회하였다.

홍삼에 혼입된 미생물은 낮은 농도이므로 2.5KGy의 감마선 조사에 의해 검출 한계 이하로 감소되었다.

살균된 홍삼에 곰팡이를 접종하고 일정기간 배양한 뒤 0~10KGy의 감마선을 조사하여 RH 90%, 25℃에 저장하였을때 비조사 대조군은 41일째, 2.5KGy 조사군은 72일째에 각각 곰팡이 포자의 발생이 확인되었다.

이 시점에서 시료의 수분함량은 각각 21.5%와 22.2%로 나타나 미생물학적 품질개선이 가능한 적정선량의 감마선 조사는 홍삼의 유통 안정성을 높여줄 것으로 생각된다.

홍삼분말에 감마선을 0, 2.5, 5, 7.5, 10KGy를 조사하고 지질과산화물 생성 억제효과와 malonaldehyde 생성 억제효과에서 감마선 조사에 따른 영향은 전혀 인지되지 않았다.

유전독성학적 안전성 평가로서 Salmonella typhimurium(TA98, TA100, TA102)을 이용한 복귀돌연변이 시험에서 감마선 조사된 홍삼분말은 돌연변이 유발성이 없는 것으로 나타났다.

포유동물 배양세포(CHL Cells)를 이용한 염색체이상 시험에서도 비조사 및 감마선 조사된 홍삼분말은 염색체의 구조적 이상 및 수적 이상을 보인 세포의 출현율이 평균 5%미만이었으므로 유전 독성학적 측면에서의 안전성이 확인되었다.

감마선 조사에 따른 오염미생물의 살균효과는 호기성 전세균은 7.5KGy, 곰팡이 및 대장균군은 2.5KGy의 조사선량으로 검출한계 이하로 제거시킬 수 있었고 실온에서 6개월 저장후에도 미생물의 생육과 증식은 없었다.

홍삼분말의 품질을 향상하기 위하여 감마선 조사 실험을 수행한 결과 10KGy까지 조사하였을때 혼삼의 이화학적 특성(일반성분, PH, 산도, 갈변, 수소공여능, 지방산, 무기 질 및 Saponin)은 현저한 변화가 없었다.

실용화 추진 방안

관련 정부기관·연구소 주관하에 감마선조사의 안전성·필요성, 재래적 방법과의 대비효과, 국내·외 동향, 세계화 동참추세 등에 홍보자료를 공동으로 작성하여 정부기관에 제출하며 최종자료로서 소비자·소비자 단체 등에 홍보함으로서 소비자의 이해증진과 자발적 선택 및 참여의식을 유도한다.

관련 정부기관·연구소, 민간 연구기관·협회, 대표적 관련 기업체, 방사선 조사에 실무자로 협의체를 구성하고 태스크 포스 팀에서 구체적 내용 도출을 위한 안내문 발송과 필요에 따라 현장 방문 확인, 종합하여 식품의약품안전청에 제출한다.
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