식품 포장재에서 잠재적 유해 금속을 검출하는 새로운 테스트

재생 셀룰로오스로 만든 식품 포장재는 기존 플라스틱을 대체할 수 있지만, 제조 과정에서 금속 성분이 잔류할 수 있습니다. 연구원들은 납, 카드뮴, 크롬, 티타늄을 동시에 검출할 수 있는 분석 절차를 테스트했습니다. 다섯 가지 시판 포장재를 조사한 결과, 이들 원소가 다양한 농도로 검출되었습니다. 

▲ 재생 셀룰로오스로 만든 식품 포장재에는 생산 과정에서 발생한 금속 잔류물이 포함될 수 있다. 검사 결과, 납, 카드뮴, 크롬, 티타늄이 다양한 농도로 검출되었다. © AI 생성 이미지

식물성 셀룰로오스로 만든 포장재는 기존 플라스틱 필름의 대안으로 꼽힌다. 이를 위해 셀룰로오스를 화학적으로 처리한 뒤 새로운 소재로 성형한다. 그러나 이 과정에서 첨가물이나 제조 공정상의 잔류물이 제품에 남을 수 있다.

따라서 식품용으로 사용할 때는 포장재가 어떤 원료로 만들어졌는가뿐만 아니라, 어떤 원치 않는 물질이 포함되어 있으며 나중에 식품으로 이행될 수 있는지가 중요하다. 포장재에서 식품으로의 이러한 물질 이행 여부를 확인하려면 별도의 조사가 필요하다.

샤오멍 왕(Xiaomeng Wang)이 이끄는 스따오자좡 응용기술대학(Shijiazhuang College of Applied Technology) 연구진은 재생 셀룰로오스 내 4가지 원소를 측정하는 절차를 개발하고 테스트했다. 이는 특히 무기 충전재와 코팅으로 인해 측정이 복잡할 수 있는 포장재를 신뢰할 수 있게 분석하기 위한 것이다.

고온 플라즈마 속의 금속 미량 원소

연구팀은 분석을 위해 포장재 시료를 잘게 부문 뒤, 여러 산(acid)과 과산화수소를 사용해 마이크로웨이브 분해를 거쳤다. 소재를 녹여내면 충전재나 코팅에 갇혀 있던 금속까지 방출될 수 있다. 섭씨 200도에서 20분 동안 유지하는 처리가 특히 적합한 것으로 나타났다.

이후 연구원들은 유도결합 플라즈마 원자발광분광법(ICP-AES)을 이용해 납, 카드뮴, 크롬, 티타늄 함량을 측정했다. 이 방식에서는 매우 뜨거운 플라즈마가 포함된 원소들이 빛을 방출하도록 유도한다. 특정한 파장을 바탕으로 원소를 식별하고 양을 파악할 수 있다.

다양한 구성 요소의 빛 신호가 겹칠 수 있기 때문에, 과학자들은 네 가지 원소 각각에 적합한 스펙트럼 선을 선택했다. 또한 시료 전처리를 최적화하고 방해 배경 신호를 보정하여 셀룰로오스 소재의 측정을 최대한 안정적으로 만들었다.

모든 포장재에서 검출된 납

이 분석법의 검출 한계는 원소에 따라 포장재 1킬로그램당 1.96에서 12.94 마이크로그램 사이였다. 금속을 의도적으로 첨가한 대조 실험에서는 해당 첨가량의 83.19%에서 108.32%를 포착했다. 반복 측정한 상대 표준편차는 2.12%에서 7.41% 사이였다.

다섯 가지 시판 재생 셀룰로오스 시료를 분석한 결과, 모든 포장재에서 납이 검출되었다. 농도는 재질 1킬로그램당 0.08에서 0.22 밀리그램이었다. 카드뮴은 5개 시료 중 3개에서 검출되었으며, 값은 1킬로그램당 0.07에서 0.32 밀리그램 사이였다. 티타늄과 크롬도 일부 시료에서 측정되었다.

연구진의 평가에 따르면 모든 수치는 중국의 관련 기준치 이하를 기록했다. 다만 해당 논문에서는 이 비교와 관련해 개별 원소에 대한 구체적인 기준치를 명시하지 않았다. 또한 조사된 5개의 제품은 포장재 시장을 대표하는 표본이 아니기 때문에, 이를 통해 일반적인 안전성을 단정할 수는 없다.

식품으로의 이행 여부는 미지수

가장 중요한 점은 포장재 자체의 금속 함량과, 물질이 식품으로 이동하는 '이행(Migration)' 현상을 구분하는 것이다. 새로운 측정법은 분석을 위해 재질을 화학적으로 녹인 후 존재하는 원소를 측정한다. 일반적인 식품 접촉 시 이러한 성분이 실제로 어느 정도 방출되는지는 테스트되지 않았다.

중국의 검사 기준 역시 재질 내 원소 함량 측정과 이행 여부 측정을 구분하고 있다. 따라서 이번에 확인된 금속 함량만으로는 식품의 실제 오염 정도나 건강상 위험을 직접 유도해 낼 수 없다.

이 방법이 널리 활용되려면 향후 다른 종류의 포장재와 생산 배치에서도 유효성이 입증되어야 한다. 다만 이번 실험실 연구를 통해 재생 셀룰로오스 내 4가지 원소를 낮은 검출 한계로 동시에 측정할 수 있음이 확인되었으며, 향후 식품 포장재에 대한 보완적 검사를 지원하는 수단이 될 수 있다.

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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