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문제 정의
- 그러나 우리나라는 아직 ethyl carbamate의 규제가 제정되어있지 않다. 본 연구에서는 이와 같은 배경에서 주류중 ethyl carbamate 함량을 조사하고 존재여부를 규명하고자 GC/MS를 이용하여 분석하였다.
제안 방법
- 회수율을 측정하기 위하여 위의 각각의 시료에 100㎍/mL 농도의 ethyl carbamate표준용액을 25 μL를 spike 한 후 앞의 시료와 같은 방법으로 추출하여 anhydrous sodium sulfate층을 통과시켜 수분을 제거하고 rotary evaporator를 사용하여 40 ℃이하에서 감압 농축하였다. 1000 ㎍/mL농도의 내부 표준액 2 ㎕를 넣어 최종부피를 1 mL가 되게 한 후 GC/MS로 분석하여 크로마토그램의 피크를 측정한 후 면적을 구하여 앞에서 작성한 표준검정곡선으로부터 농도를 구하여 회수율을 계산하였다. 위의 과정을 3번을 반복하여 회수율과 표준편차를 계산하여 정확도와 정밀도를 측정하였으며 검출한계(limits of detection, LOD)는 S/N비가 3일 때로 계산하였다.
- 검정곡선은 각 검정용액의 내부 표준물에 대한 피크 면적비로 농도비의 관계를 표시하는 표준검정곡선을 작성하였다. 즉, 각 화합물의 면적비(As/Ais) 와 농도비(Cs/Cis)의 관계를 단순 선형회기 선으로 작성하였다.
- 분석 컬럼은 DB-WAX cross linked polyethylene glycol(PEG) fused-silica capillary column(30 m × 0.25㎜ I.D., 0.25 ㎛ film thickness)을 사용하였고 컬럼은 이온원에 직접 연결하고 운반가스는 헬륨(99.999 %)을 사용하여 운반속도를 1.0 ㎖/min의 유속으로 흘려주었으며 transfer line 및 ion source온도는 각각 280 ℃와 180 ℃로 하였다. 컬럼의 온도는 60 ℃에서 1분간 유지한 다음 7 ℃/min으로 승온하여 170 ℃까지 올리고 다시 12 ℃/min로 240 ℃까지 올려서 15분간 머물게 하였다.
- 1000 ㎍/mL농도의 내부 표준액 2 ㎕를 넣어 최종부피를 1 mL가 되게 한 후 GC/MS로 분석하여 크로마토그램의 피크를 측정한 후 면적을 구하여 앞에서 작성한 표준검정곡선으로부터 농도를 구하여 회수율을 계산하였다. 위의 과정을 3번을 반복하여 회수율과 표준편차를 계산하여 정확도와 정밀도를 측정하였으며 검출한계(limits of detection, LOD)는 S/N비가 3일 때로 계산하였다.
- 검정곡선을 작성하기 위한 표준 검정용액은 다음과 같이 만들어 사용하였다. 이미 만든100 ㎍/mL의 표준 용액을 0.01, 0.05, 0.5, 2.0, 10 ㎍/mL의 농도 범위로 희석하여 만들고 각각을 2 mL vial에 위에서 만든 1000㎍/mL의 내부표준용액을 2 μL 씩 spike한 후 최종부피를 1 mL로 하여 뚜껑을 닫은 후 밀봉하였다.
- 검정곡선은 각 검정용액의 내부 표준물에 대한 피크 면적비로 농도비의 관계를 표시하는 표준검정곡선을 작성하였다. 즉, 각 화합물의 면적비(As/Ais) 와 농도비(Cs/Cis)의 관계를 단순 선형회기 선으로 작성하였다.
- 알코올음료에 들어있는 ethyl carbamate의 추출은 복잡한 매질과 당분 등의 방해물질로 인하여 크로마토그래피의 분석에 영향을 주었다. 표준물질 및 실제 시료의 분석은 각각의 화합물에 대한 특성이온만을 선택하는 selected ion monitoring(SIM)방법으로 ethyl carbamate 는 m/z 62, 74, 89 그리고 n-butyl carbamate는 m/z 62, 74, 88을 선택하였으며 정량분석은 m/z 62이온으로 하였다. 이때 사용된 표준물질의 이온크로마토그램은 Fig.
- 회수율 측정은 추출하기 전, 시료에 알고있는 농도의 ethyl carbamate를 spike하여 시료와 같은 방법으로 알코올 음료들의 정확한 ethyl carbamate의 함량을 측정하여 회수율을 얻었으며 회수율 측정결과는 Table 1에 나타냈다. 전체 회수율은 83.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 시료는 알코올 함량이 14-45 %로써 다양한 종류의 알코올성 음료다. 추출에 사용한 시료의 양은 알코올 함량에 따라 다르게 하였으며 대부분 알코올 함량이 10-20 % 정도가 되도록 시료의 양을 취하였다.
- 본 연구에서 사용한 표준물질 ethyl carbamate(98%)와 내부표준물질로 사용한 n-butyl carbamate(98 %)는 Aldrich사(Milwaukee, WI, USA)에서 구입하였고 추출에 사용한 dichloromethane용매와 methanol 및 ethyl acetate는 Berdick & Jackson사(Muskegon, MI, USA), anhydrous sodium sulfate와 sodium chloride는 (E. Merck사)에서 구입하였다.
- 시료는 전통주 5, 증류주 2, 비 증류주 2, 기타 주류 3종으로 우리나라에서 많이 유통되고 있는 주류를 시중에서 직접 구입하여 사용하였다.
이론/모형
- 사용한 기기는 HP5890 SeriesⅡ gas chromatograph/HP 5971 A mass selective detector(Agilent Technologies, Palo, Alto, CA, USA)를 사용하였으며 MS의 이온화 방식은 전자이온화(electron impact)법을 사용하고 이온화 에너지는 70 eV로 하였다.
- 컬럼의 온도는 60 ℃에서 1분간 유지한 다음 7 ℃/min으로 승온하여 170 ℃까지 올리고 다시 12 ℃/min로 240 ℃까지 올려서 15분간 머물게 하였다. 시료 주입방법은 비분할(splitless)주입 방법을 사용하였고 주입구의 온도는 230 ℃이고 특정질량을 가지는 이온만을 선택하여 검출하는 selected ion monitoring(SIM)방법으로 분석하였다.
성능/효과
- 4에 각각 보여주었다. Fig. 2의 표준물질 이온크로마토그램에서 보는바와 같이 표준물질은 본 연구에서 정립한 분석조건 에서 분리가 아주 잘 되었으며 Fig. 3과 Fig. 4 시료의 이온크로마토그램 에서는 다른 성분들이 무척 많이 있슴에도 불구하고 ethyl carbamate가 미량으로 들어있는 것을 알 수 있었다.
- 시중에 판매되는 알코올성 음료 12종을 구입하여 분석한 결과는 Table 2에 보여주었다. 모든 알코올 음료에서 ethyl carbamate성분이 검출되었으며 알코올 함량이 14 %이하의 알코올성 음료는 물론 알코올 함량이 높은 40-45 %인 시료에서도 고루 검출된 것으로 보아 대부분 우리나라에 유통되고 있는 전통주 및 알코올음료에 ethyl carbamate성분이 함유되어 있다고 생각할 수 있다.
- 알코올성 음료에서 methylene chloride의 용매추출법과 GC/MS를 이용한 분석결과는 모든 알코올 음료는 ethyl carbamate를 1.1-55.1 ㎍/L포함하고 있슴을 보여주었다. 특히 알코올 함량이 낮은 비 증류주에서 27.
- 1에 나타내었다. 표준용액의 농도범위에서 R2값이 모두 0.9998이상을 나타냄에 따라 직선성이 매우 좋고 분석방법이 적합함을 알 수 있었다.
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