분석 중 소실되기 쉬운 야채음료의 비타민 C 함량을 HPLC를 이용하여 측정하였으며, 불확도인자로서 표준품의 무게, 순도, 분자량, 희석 등과 시료의 무게, 검정곡선, 회수율 및 정밀성 등이 작용하였다. 이러한 미심쩍음 정도와 더불어 계통오차와 우연오차 등 일련의 과정을 GUM(Guide to the expression of Uncertainty in Measurement)과 EURACHEM에 근거하여 수학적 처리 및 통계방법을 이용하여 측정불확도를 추정하였다. 추정방법은 각각의 인자들에 대하여 A-type또는 B-type으로 산출된 표준불확도 값을 합성하여 합성표준불확도를 산출하고, 확장불확도는 유효자유도로 산출된 포함인자를 곱하여 계산하였다. 야채와 과일이 혼합된 음료 중 비타민 C 함량은 27.53mg/100g이었으며, 포함인자(2.06)를 곱한 확장불확도는 0.63mg/100g로서 95% 신뢰도구간에서의 비타민C의 결과는 $27.53{\pm}0.63mg/100g$(95% 신뢰도 구간)과 같이 수치화하여 표현하였다. 비타민 C 분석의 경우 HPLC를 이용한 시료 분석의 회수율 및 정밀성(33%), 표준품 순도(23%), 표준용액 희석시(18%), 표준품 무게(10%), 시료 측정시(10%), 검정곡선(6%) 순으로 불확도를 추정할 수 있었다. 또한, 이를 통해서 시험원의 분석과정 중 불확도가 높게 산출된 실험과정에 대해서는 좀더 세심한 주의가 요구되며, 시료의 반복실험 시 재현성 있는 결과가 산출될 수 있도록 숙련도를 높일 필요가 있다.
분석 중 소실되기 쉬운 야채음료의 비타민 C 함량을 HPLC를 이용하여 측정하였으며, 불확도인자로서 표준품의 무게, 순도, 분자량, 희석 등과 시료의 무게, 검정곡선, 회수율 및 정밀성 등이 작용하였다. 이러한 미심쩍음 정도와 더불어 계통오차와 우연오차 등 일련의 과정을 GUM(Guide to the expression of Uncertainty in Measurement)과 EURACHEM에 근거하여 수학적 처리 및 통계방법을 이용하여 측정불확도를 추정하였다. 추정방법은 각각의 인자들에 대하여 A-type또는 B-type으로 산출된 표준불확도 값을 합성하여 합성표준불확도를 산출하고, 확장불확도는 유효자유도로 산출된 포함인자를 곱하여 계산하였다. 야채와 과일이 혼합된 음료 중 비타민 C 함량은 27.53mg/100g이었으며, 포함인자(2.06)를 곱한 확장불확도는 0.63mg/100g로서 95% 신뢰도구간에서의 비타민C의 결과는 $27.53{\pm}0.63mg/100g$(95% 신뢰도 구간)과 같이 수치화하여 표현하였다. 비타민 C 분석의 경우 HPLC를 이용한 시료 분석의 회수율 및 정밀성(33%), 표준품 순도(23%), 표준용액 희석시(18%), 표준품 무게(10%), 시료 측정시(10%), 검정곡선(6%) 순으로 불확도를 추정할 수 있었다. 또한, 이를 통해서 시험원의 분석과정 중 불확도가 높게 산출된 실험과정에 대해서는 좀더 세심한 주의가 요구되며, 시료의 반복실험 시 재현성 있는 결과가 산출될 수 있도록 숙련도를 높일 필요가 있다.
This study aimed to determine the amount of vitamin C from vegetable & fruit juice by high performance liquid chromatograhy (HPLC). Components for estimation of measurement uncertainty associated with the analysis of vitamin C, such as standard weight, purity, molecular weight, dilution of standard ...
This study aimed to determine the amount of vitamin C from vegetable & fruit juice by high performance liquid chromatograhy (HPLC). Components for estimation of measurement uncertainty associated with the analysis of vitamin C, such as standard weight, purity, molecular weight, dilution of standard solution, calibration curve, recovery, and precision, were importantly applied. The estimation of uncertainty obtained with systematic and random error based on the GUM (Guide to the expression of uncertainty in measurement) and EURACHEM document with mathematical calculation and statistical analysis. The components, evaluated ty either Type A or Type B methods, were combined to produce an overall value of uncertainty known as the combined standard uncertainty. An expanded uncertainty was obtained by multiplying the combined standard uncertainty with a coverage factor (k) calculated from the effective degree of freedom. The content of vitamin C from vegetable and fruit juice was 27.53 mg/100g and the expanded uncertainty by multiplying by the coverage factor (k, 2.06) was 0.63 mg/100g at a 95% confidence level. It was concluded that the main sources were, in order of recovery and precision, weight and purity of the reference material, dilution of the standard solution, and calibration curve. Careful experiments on other higher uncertainties is further needed in addition to better personal proficiency in sample analysis in terms of accuracy and precision.
This study aimed to determine the amount of vitamin C from vegetable & fruit juice by high performance liquid chromatograhy (HPLC). Components for estimation of measurement uncertainty associated with the analysis of vitamin C, such as standard weight, purity, molecular weight, dilution of standard solution, calibration curve, recovery, and precision, were importantly applied. The estimation of uncertainty obtained with systematic and random error based on the GUM (Guide to the expression of uncertainty in measurement) and EURACHEM document with mathematical calculation and statistical analysis. The components, evaluated ty either Type A or Type B methods, were combined to produce an overall value of uncertainty known as the combined standard uncertainty. An expanded uncertainty was obtained by multiplying the combined standard uncertainty with a coverage factor (k) calculated from the effective degree of freedom. The content of vitamin C from vegetable and fruit juice was 27.53 mg/100g and the expanded uncertainty by multiplying by the coverage factor (k, 2.06) was 0.63 mg/100g at a 95% confidence level. It was concluded that the main sources were, in order of recovery and precision, weight and purity of the reference material, dilution of the standard solution, and calibration curve. Careful experiments on other higher uncertainties is further needed in addition to better personal proficiency in sample analysis in terms of accuracy and precision.
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문제 정의
이외의 Hayashi 등(끄)은 품질관리 측면의 불확도, Lee 등(23), 은 pH 숙련도 시험에서의 계통 효과에 의한 오차 등과 같이 불확도 추정에 관하여 보고하였다. 따라서, 본 연구에서는 변형된 일본 위생시험법(24)과 이등(25)의 방법으로 분석 중소실되기 쉬운 야채음료 중의 비타민 C 함량을 분석할 때 불확도 인자로서 표준품, 측정표준, 시험편 및 분석값, 분석장비, 분석법, 환경, 시험원, 실수 등이 적용되며, 표준용액 제조시 원자별, 분자량 등의 요인과 분석시에는 재현성, 반복성, 검정 곡선의 측정 불확도 산출 등이 중요한 파라미터로 작용되므로 이를 합성측정하고 수치화하여 각각의 불확도 인자들이 전체 불확도에 미치는 영향을 산출하고자 한다.
또한, 국내의 교정시험기관 등의 측정 현장에서 쉽게 사용할 수 있는 새로운 지침의 필요성 제기로 한국표준과학연구원에서 1998년 표현지침(5)을 발간하였으며, 기술표준원에서 운영하는 한국시험·검사기관인정기구(KoreaLaboratory Accereditation Scheme, KOLAS)는 불확도 산출을 의무화하고 있다. 이와 같이 최근의 국내 및 국제사회에서는 분석 결과와 더불어 불확도를 표시함으로써 분석 결과에 대한 신뢰성을 향상시키고 자 연구하고 있다. 또한, 시험소가 교정이나 시험을 하여 증명서나 성적서를 발행하는 경우, 국제비교나 공동실험에 있어서 그 결과를 공표하는 경우, 기준인증이나 제조물 책임(PL)의 문제에 대한 신뢰성을 확보하고자 하는 경우 등에 그 필요성이 있다고 할 수 있다.
제안 방법
0065 mL가 된다. 100 mL volumetric flask의 눈금 맞추기에 따른 시험원의 불확도는 플라스크에 대한 10회 반복 실험으로 측정하였다. 이에 대한 부피 측정시 표준편차0.
GUM(d과 EURACHEM03)에 근거하여 모델 관계식을 설정하고, 각각의 불확도 요인들로부터 불확도를 추정하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 시료는 주식회사 오뚜기에서 제공받은 시금치, 파슬리, 샐러리, 아스파라거스, 양상치, 사과, 오렌지, 그레이프후르츠, 레몬과 같은 야채 및 과일의 혼합품으로 설탕, 인공색소 및 보존료가 무첨가된 야채음료로서 일반 성분은 탄수화물 8.0%, 단백질 0.3%, 지방 0%, 열량 33kcal이었다.
비타민C의 분자량(FVIT-C)은 176.12이고, 구조식은 C6H8O6 이다. IUR1C<26)에서 발표된 탄소, 수소, 산소의 원자 1개의 불확도는 각각 ±0.
여과하여 HPLC 분석용 시료로 하였다. 컬럼은 Eclipse XDB-C)8(150mmX4.6mm, 5 ㎛)을 사용하였고, 이동상으로 0.05 M KH2PO4/Acetonitrile (60 : 40, v/v) 혼합액을 이용하여 분리하였으며 , multi wave length detector 254nm에서 검줄하였다. 정량은 표준품 비타민 C(A-5960, Sigma Co.
데이터처리
999로 높은 상관성을 나타내었다. 검정 곡선은 linear least square fitting을 이용하여 산출하였으며, 검정 곡선 작성에 표준불확도(u△cal))는 식 (3)~(6) 을 이용하여 계산하면, 0.00015이며, 이때 상대 표준불확도 (u△cal/△cal)는 0.0015(0.0015/0.9999)이 된다. 이때 자유도는 측정 횟수 9회이며, 2를 빼므로 7이다.
식품 중 의 미량 성분 분석의 경우 분석시료의 농도를 구하기 위하여 모 표준품 용액을 여러 개의 농도로 희석하여 검정선을 작성한 후 분석하였으며, 검정선은 linear least square fittting(2)을 이용하여 1차선형 회귀식식(3)으로 나타내었다. 이 때 상대표준 불확도는 식(4)와 같이 구하였으며, 이는 식 (5)와 식(6)를 이용하여 산출하였다.
여러 번 측정하여 구한 평균값을 해당 요인의 측정값으로 사용할 경우, 평균값의 표준편차를 A type 표준 불확도로, 저울과 플라스크, 피펫 등의 교정시험검사 결과는 B type 표준불확도로 평가하였다.
이론/모형
각 불확도 인자들의 상대 표준 불확도 값을 불확도 전파의 법칙 (law of propagation of uncertainty)(8)에 따라 제곱합의 제곱근으로 합성하여 합성상대표준불확도를 산출한다. 즉, 합성 상대표준 불확도(u(Cs)/C(s))는 0.
비타민C는 일본 위생시험법(24)과 이등(25)의 방법을 이용하여 HPLC(Agilent 1 lOOseries, Agilent, USA)로 분석하였다. 즉, 시료 약 10 g을 취하여 lb, M(molarity) EDTA(ethylene diaminetetraacetate)를 첨가한 4배에 해당되는 양의 2% 메타인산용액을 가하고 현탁 후, 원심분리를 행하혀 추출하고 상 등액을 0.
05 M KH2PO4/Acetonitrile (60 : 40, v/v) 혼합액을 이용하여 분리하였으며 , multi wave length detector 254nm에서 검줄하였다. 정량은 표준품 비타민 C(A-5960, Sigma Co.)> 이용하여 외부 표준법으로 계산하였다.
측정 결과가 여러 개의 다른 입력량으로부터 구해질 때 이 측정 결과의 표준 불확도를 합성표준 불확도라고 하며, 합성은 불확도 전파의 법칙 (law of propagation of uncertainty)(8)을 이용하여 구하였다.
포함인자k를 구하기 위해서는 합성표준 불확도 Uc(y)의 유효자유도를 추정하여야 하는데 이 유효자 유도를 veff라고 표현하며, 구하는 방법은 Welch-Satterthwaite 공식(9)을 이용하여 추정하였다. 요인별 입력표준편차의 자유도와 감응계수(식 7) 로부터 유효자유도를 산출하면 25.
포함인자k를 구하기 위해서는 합성표준 불확도의 유효자유도를 추정하여야 하는데 이 유효자 유도를 v/H고 표현하며, 구하는 방법은 Welch-Satterthwaite 공식(9)을 이용하여 추정하였다.
성능/효과
HPLC를 이용하여 시료를 6회 반복 분석한 결과 평균값 (Q) 0.0702이며, 표준편차는 ± 0.0004이다. A type의 표준오차로 산출된 표준 불확도(u(Cspl))는 0.
모 표준용액으로부터 희석된 3개의 표준용액 농도를 3회 반복 측정하였으며, 상관성(△cal)은 0.999로 높은 상관성을 나타내었다. 검정 곡선은 linear least square fitting을 이용하여 산출하였으며, 검정 곡선 작성에 표준불확도(u△cal))는 식 (3)~(6) 을 이용하여 계산하면, 0.
또한, 각각의 불확도 인자들이 전체 불확도에 미치는 영향을 상대 표준 불확도의 총합에 대한 각 불확도 인자의 % 값으로 표현하였다(Table 3).분석시의 회 수율과 반복성에 따른 불확도가 가장 크게 나타났으며, 표준품의 순도, 표준용액 희석 시, 표준품 무게, 시료기기분석시, 검정 곡선순이었으나, 표준품의 분자량과 시료의 무게 측정시에는 영향이 적은 것으로 산출되었다(Fig. 2). 그러므로, 시험원의 분석과정 중 불확도가 높게 산출된 실험과정에 대해서는 좀 더 세심한 주의가 요구되며, 시료의 반복 실험시 재현성 있는 결과가 산출될 수 있도록 숙련도를 높일 필요가 있다.
63mg/100g(95% 신뢰도 구간)와 같이 표현한다. 즉, 분석 결과 값과 비교할 때 2.29%(= 0.63/27.53X100)가 불확도인 것으로 산출되었다. 또한, 각각의 불확도 인자들이 전체 불확도에 미치는 영향을 상대 표준 불확도의 총합에 대한 각 불확도 인자의 % 값으로 표현하였다(Table 3).
후속연구
2). 그러므로, 시험원의 분석과정 중 불확도가 높게 산출된 실험과정에 대해서는 좀 더 세심한 주의가 요구되며, 시료의 반복 실험시 재현성 있는 결과가 산출될 수 있도록 숙련도를 높일 필요가 있다. 또한, 재료 및 기기적인 측면에서 불확도가 표현된 순도가 높은 표준품, 검증된volumetric flask와 pipette, 분해능이 높고 불확도가 낮은 저울, 유효화된 분석기기 등의 적절한 이용이 불확도를 최소화시킬 수 있는 방안이라고 할 수 있다.
그러므로, 시험원의 분석과정 중 불확도가 높게 산출된 실험과정에 대해서는 좀 더 세심한 주의가 요구되며, 시료의 반복 실험시 재현성 있는 결과가 산출될 수 있도록 숙련도를 높일 필요가 있다. 또한, 재료 및 기기적인 측면에서 불확도가 표현된 순도가 높은 표준품, 검증된volumetric flask와 pipette, 분해능이 높고 불확도가 낮은 저울, 유효화된 분석기기 등의 적절한 이용이 불확도를 최소화시킬 수 있는 방안이라고 할 수 있다.
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