Rethinking Rice Preparation for Highly Efficient Removal of Inorganic Arsenic Using Percolating Cooking Water (2015)

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0131608

 

해당 논문은 쌀에 포함된 발암물질인 무기비소(inorganic arsenic, Asi)를 조리 과정에서 얼마나 효과적으로 제거할 수 있는지를 평가한 연구이다. 연구진은 41종의 시판 쌀을 대상으로, 고수분 정지 조리, 소클렛 순환 증류수 조리, 가정용 커피 퍼콜레이터 조리의 세 가지 방법을 비교했다. 쌀 종류(백미와 현미)에 따른 차이와 함께, Asi 제거율의 변화를 정량적으로 측정하고 통계적으로 분석했다.

 

연구 개요

전 세계 인구 절반가량이 주식으로 섭취하는 벼는 수침성 환경(=논)에서 재배되기 때문에 토양 또는 관개수에 존재하는 무기비소(inorganic arsenic, Asi)를 뿌리에서 흡수해 지상부(특히 종자, 즉 쌀)에 축적하는 경향이 강하다. 이 때문에 쌀은 전 세계적으로 무기비소에 대한 가장 주요한 식이 노출원이다.

• 무기비소는 Group 1급 발암물질로 간주되며, 비역치 발암물질로 분류된다.

• 특히 백미보다 현미에 더 많이 존재하는데, 이는 비소가 주로 쌀의 외층(쌀겨, bran)에 집중적으로 존재하기 때문이다.

 

기존 조리 방식은 무기비소 제거에 비효율적이다

현재 가장 흔한 쌀 조리 방식은 ‘흡수식 조리법’으로, 물과 쌀의 비율을 맞추고 모두 흡수시켜 버리지 않는 방식이다. 이 방식은 쌀 속 Asi가 조리 후에도 쌀 안에 그대로 남아 있게 만든다. 게다가 일부 지역에서는 요리수 자체에 Asi가 포함되어 있는 경우도 있어, 오히려 조리 후 쌀의 비소 함량이 증가할 수 있다.

이에 반해 전통적인 동남아시아 방식처럼 많은 물로 삶은 후 물을 버리는 방식은 일부 Asi 제거 효과가 있음이 기존 연구에서도 확인되었고, 본 논문에서는 이를 보다 과학적으로 체계화된 방식으로 확장하여 실험했다. (주; 고수분 정지 조리법은 우리가 주로 소비하는 자포니카 쌀과는 어울리지 않지만 저당 밥솥을 통해 소클렛 및 퍼콜레이션 조리법과 비슷한 방식의 효과를 볼 수 있다.)

 

조리 방식 별 실험 및 분석

1. 고수분 정지 조리(static high-water volume boiling)

• 실험 조건

  • 쌀:물 비율 = 3:1 / 6:1 / 12:1

  • 사용 물: 이중 증류수 (이온 제거)

  • 기기: 250 mL Pyrex 플라스크 + 열전기 히팅 맨틀 + 25cm 증류 냉각기(Vigreux column)

  • 조리 후 물은 폐기하여 쌀만 회수

• 원리

  • 쌀의 표면에서 비소가 물로 용출되며, 물이 많을수록 농도 구배(ΔC)가 유지되어 용출이 지속됨

  • 조리 후 물을 버리면 쌀로의 역확산이 억제됨

• 결과

  • 12:1 비율일 때 Asi 평균 제거율: 57%

    • 백미: 53%, 현미: 61%

  • DMA는 제거되지 않았으며, 이는 화학적으로 더 안정하여 물로 빠지지 않기 때문

  • 분석 통계

    • 쌀 유형, 물 비율, 이 둘의 상호작용 모두 p < 0.001로 통계적 유의

2. 소클렛(Soxhlet) 기반 연속 재순환 증류수 조리

• 실험 장비

  • Soxhlet 추출 장치 + 증류수 + 전기 히터

  • 총 3회의 순환 주기 (1회: 물이 증발 후 냉각되어 쌀 위로 다시 흐름)

• 원리

  • 고순도의 증류수를 쌀 위에 지속적으로 흘려보냄으로써

    1. Asi의 지속적 용출 가능

    2. 용출된 비소는 아래 플라스크에 수거되어 쌀에 재접촉하지 않음

  • 실험은 2g 쌀 단위로 실시, 실험 후 동결 건조 및 분쇄

• 결과

  • 백미: 59±8% 제거

  • 현미: 69±10% 제거

  • 일부 시료에서는 80% 이상 제거

  • 쌀의 원래 Asi 농도가 높을수록 제거량도 증가함

• 통계 해석

  • GLM(General Linear Model) 분석에서 쌀 유형, 초기 Asi 함량 모두 제거율에 유의미한 영향

  • DMA 제거는 여전히 비효율적 (통계적 유의성 없음)

3. 가정용 커피 퍼콜레이터를 이용한 연속 물흐름 조리

• 사용 기기: Bravilor Bonamat 커피 퍼콜레이터 (대용량 상업용)

• 방법

  • 쌀 500g을 커피 필터에 넣고, 2L 물을 10분간 통과

  • 백미: 2회(20분), 현미: 3회(30분) 반복

  • 물 온도: 약 98도

• 결과

  • 평균 Asi 제거율: 49±7%

  • 최대 제거율: 85%

  • 백미/현미 구분 없이 유사한 제거 효과

• 통계

  • 쌀 유형과 무관하게 Asi 감소 유의(p = 0.009)

  • DMA 제거는 통계적으로 유의하지 않음 (p = 0.263)

 

미량 원소 영향 분석

퍼콜레이터 방식 조리 후 일부 필수 미네랄 성분 손실이 관찰되었음

• 칼륨(K): 53% 손실 (p < 0.001)

• 인(P): 7% 손실 (p = 0.016)

• 칼슘, 철, 아연, 망간 등은 유의미한 차이 없음

→ 영유아 식품, 영양 강화를 필요로 하는 가공식품에서는 일부 성분 보충 필요성 있음

 

 

조리 방식에 따른 쌀 속 무기비소 제거 효과 비교

1. Static High-Water (12:1 ratio)

• 백미에서 약 53%, 현미에서 61% 제거되었다.

• 물의 양을 크게 늘릴수록 Asi 제거 효과가 커지는 경향을 보여준다.

2. Soxhlet Distillation (Recycled Water)

• 백미는 59%, 현미는 69% 제거되었다.

• 연속적으로 증류된 뜨거운 물이 쌀을 지속적으로 세척하면서 Asi 제거 효율이 증가했다.

3. Coffee Percolator (Flow-Through Water)

• 백미와 현미 모두 약 49% 제거되었다.

• 가정에서도 구현 가능한 방식으로 실용성이 높지만, 고정된 흐름 조건으로 인해 제거율은 앞의 두 방식보다 낮았다.

 

연구 결론

조리 방식의 차이는 Asi 제거 효율에 매우 큰 영향을 미쳤으며, 연속적으로 깨끗한 물을 흘려보내는 방식이 Asi를 가장 효과적으로 제거했다. 소클렛 순환 방식에서는 현미에서 최대 69%, 백미에서 59%의 Asi가 제거되었고, 커피 퍼콜레이터 방식에서는 가정 환경에서도 약 49% 제거가 가능했다. 물의 양이 많을수록 제거율이 높았으며, 쌀 종류보다는 조리 방식이 Asi 제거에 더 큰 영향을 미쳤다. 이 연구는 조리 방법만으로도 쌀 섭취 시 무기비소 노출을 현저히 줄일 수 있는 실질적이고 접근 가능한 방법을 제시했다.

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