A selective analytical method of headspace-GC/MS has been applied to determine levels of benzene in beverages. Food samples were 85 including 2 fruit juices, 6 fruit beverages, 11 carbonated beverages, 55 mixed beverages, and 4 beverage concentrations, and 7 extracted beverages. For phase equilibrat...
A selective analytical method of headspace-GC/MS has been applied to determine levels of benzene in beverages. Food samples were 85 including 2 fruit juices, 6 fruit beverages, 11 carbonated beverages, 55 mixed beverages, and 4 beverage concentrations, and 7 extracted beverages. For phase equilibration of headspace, sample was stirred at $40^{\circ}C$ for 30 min. The oven temperature was $60^{\circ}C$ and elevated to $180^{\circ}C$ at $15^{\circ}C/min$. The internal standard was benzene-d6. The identification was done by the selected target ions such as m/z 51, 77, and 78 and the confirmation was done by the response ratio of m/z 77 to m/z 78 between sample and standard. The overall recoveries were ranged from 91% to 101% and the limit of quantification was $1{\mu}g/kg$. The average level of benzene were $5{\mu}g/kg$ for fruit beverages, $2{\mu}g/kg$ for carbonated beverages, $7{\mu}g/kg$ for mixed beverages and $7{\mu}g/kg$ for extracted beverages.
A selective analytical method of headspace-GC/MS has been applied to determine levels of benzene in beverages. Food samples were 85 including 2 fruit juices, 6 fruit beverages, 11 carbonated beverages, 55 mixed beverages, and 4 beverage concentrations, and 7 extracted beverages. For phase equilibration of headspace, sample was stirred at $40^{\circ}C$ for 30 min. The oven temperature was $60^{\circ}C$ and elevated to $180^{\circ}C$ at $15^{\circ}C/min$. The internal standard was benzene-d6. The identification was done by the selected target ions such as m/z 51, 77, and 78 and the confirmation was done by the response ratio of m/z 77 to m/z 78 between sample and standard. The overall recoveries were ranged from 91% to 101% and the limit of quantification was $1{\mu}g/kg$. The average level of benzene were $5{\mu}g/kg$ for fruit beverages, $2{\mu}g/kg$ for carbonated beverages, $7{\mu}g/kg$ for mixed beverages and $7{\mu}g/kg$ for extracted beverages.
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문제 정의
본 연구에서는 과실채소류음료, 탄산음료류, 두유류, 발효 음료류, 분말음료, 기타음료 등 다양한 음료 중 벤젠 실태조사를 하고자 하였다. 현재까지 음료 및 탄산음료류나 먹는 물 중 벤젠을 검줄하기 위한 시험법으로 purge andtrap, headspace, 및 solid phase microextraction 등을 이용한 시료 전처리 방법과 GC/MS에 의한 분석방법을 주로 사용하고 있는데 11-15)본 연구에서는 간편하고 보편적으로 사용할 수 있는 음료시료의 전처리 방법 및 최적화된 HS- GC/MS의 분석조건으로 수행한 국내유통 음료에 대한 잔류실태를 보고하고자 한다.
하고자 하였다. 현재까지 음료 및 탄산음료류나 먹는 물 중 벤젠을 검줄하기 위한 시험법으로 purge andtrap, headspace, 및 solid phase microextraction 등을 이용한 시료 전처리 방법과 GC/MS에 의한 분석방법을 주로 사용하고 있는데 11-15)본 연구에서는 간편하고 보편적으로 사용할 수 있는 음료시료의 전처리 방법 및 최적화된 HS- GC/MS의 분석조건으로 수행한 국내유통 음료에 대한 잔류실태를 보고하고자 한다.
제안 방법
시료 일정 량(5 mL)을 정확히 취해 헤드스페이스 바이알(20 mL)에 넣고 내부표준 용액(10 |1L)을 첨가하여 시험용액으로 하였다. 상평형을 위하여 4CFC에서 30분간 정치한 후 기체크로마토그래프/ 질량분석기를 이용하여 다음과 같은 조건에서 분석하였다.
내부표준물질로는 벤젠-d6을 사용하였다. 선택이온 m/z 51, 77, 78로 확인하였으며 선택이온 m/z 78에 대한 m/z 77의 반응 세기 비로 재검증하였다. 벤젠의 선택이온 m/z 78과 내부표준물질 벤젠-d6의 선택이온 m/z 84에 대한 피크 면적 비로 정량하였다.
시료 주입구, 트랜스퍼 라인 및 이온원의 온도는 각각 180℃, 230℃ 및 230℃이었다. 질량분석은 전자충격이온화(70 eV) 방식을 이용하여 스캔 모드(범위 m/z 20~300)로 실시하였다. 벤젠의 경우 m/z 51, 77, 78을, d6-벤젠의 경우 m/z84을 선택이온으로 하였다.
헤 드스페 이 스-기 체 크로마토그래 프/질 량분석 기 를 이 용하여 음료류 중 벤젠을 분석하였다. 대상식품은 시중에 유통되는 과실쥬스 2종, 과실음료 6종, 착향탄산음료 11종, 혼합음료 55종, 추출음료 7종, 음료베이스 4종 등 총 85 종이었다.
대상 데이터
또한 기타 음료에 속하는 혼합음료란 먹는 물에 식품 또는 식품첨가물을 가한 것을 말하며, 추출음료란 식물성 원료를 먹는 물로 가공(가열추출 등)하여 액상으로 만든 것이거나이에 식품 또는 식품첨가물을 가한 것을 말한다." 대상 시료 모두는 보존료로 안식향산을 사용할 수 있으며 천연이나 인위적으로 비타민 C를 함유하고 있는 음료이었다.
(Osaka, Japan) 및 Merck Inc.(Damstadt, Germany)에서 HPLC급이나 잔류농약용을 구매하여 사용하였다.
Louis, MO, USA)에서 구매하였으며 메탄올에 녹여 200 μg/m止의 표준원액을 조제하고 이에 물을 가해 1 μg/mL의 표준용액을 조제하였다. 내부표준물질로는 벤젠-d6을 Sigma Chemicals (St. Louis, MO, USA)에서 구매하여 사용하였다. 내부표준 용액은 벤젠-d6이 2 mg/mL 되게 메탄올에 용해한 내부 표준원액 일정액을 취하고 물을 가해 5 μg/mL가 되도록 조제하였다.
헤드스페이스의 상평형을 위하여 40℃에서 30 분간 교반하였으며 오븐온도는 초기 온도 60℃에서 5분간 유지 후 15℃ /분의 비율로 1801까지 상승하였다. 내부표준물질로는 벤젠-d6을 사용하였다. 선택이온 m/z 51, 77, 78로 확인하였으며 선택이온 m/z 78에 대한 m/z 77의 반응 세기 비로 재검증하였다.
음료류 중 벤젠을 분석하였다. 대상식품은 시중에 유통되는 과실쥬스 2종, 과실음료 6종, 착향탄산음료 11종, 혼합음료 55종, 추출음료 7종, 음료베이스 4종 등 총 85 종이었다. 헤드스페이스의 상평형을 위하여 40℃에서 30 분간 교반하였으며 오븐온도는 초기 온도 60℃에서 5분간 유지 후 15℃ /분의 비율로 1801까지 상승하였다.
선택이온 m/z 51, 71 및 78을 확인하였다. 또한 선택 이온 간의 반응세기 비로 재검증하였는데 선택이온 mJ z 78에 대한 m/z 77의 반응세기 비에 있어 검량 표준용액에 대한 시료의 비가 ±25% 이내인 경우에 한하여 대상 물질로 간주하였다. 정량 분석은 벤젠-d6을 이용한 동위원소 희석법에 따라 실시하였는데 벤젠의 선택이온 m/z 78과 벤젠 동위원소의 선택이온 m/z 84의 피크 면적비를 y축으로 하고 표준물질의 농도를 X축으로 하여 음료시료 중 대상물질의 잔류수준을 산출하였다.
8 pm)를 사용하였으며, 오븐 온도는 처음 60℃에서 5분간 머물게 한 후 180℃까지 1분당 15℃로 승온하였다. 시료는 분할 주입법(5:1)을 사용하여 1 mL를 주입하였으며 운반기체로 헬륨을 사용하였으며 유량은 1.5 mL/min이었다. 시료 주입구, 트랜스퍼 라인 및 이온원의 온도는 각각 180℃, 230℃ 및 230℃이었다.
시중에 유통되는 과실음료 6종, 착향탄산음료 11종, 혼합 음료 55종, 추출음료 7종, 음료베이스 4종, 과실쥬스 2 종 등 음료류 총 85종에 대해 전국 6개 지역(서울, 부산, 광주, 대전, 경기일대)의 도소매 시장에서 구매하였다.
이론/모형
또한 선택 이온 간의 반응세기 비로 재검증하였는데 선택이온 mJ z 78에 대한 m/z 77의 반응세기 비에 있어 검량 표준용액에 대한 시료의 비가 ±25% 이내인 경우에 한하여 대상 물질로 간주하였다. 정량 분석은 벤젠-d6을 이용한 동위원소 희석법에 따라 실시하였는데 벤젠의 선택이온 m/z 78과 벤젠 동위원소의 선택이온 m/z 84의 피크 면적비를 y축으로 하고 표준물질의 농도를 X축으로 하여 음료시료 중 대상물질의 잔류수준을 산출하였다.
성능/효과
2와 같다. 검량선 작성을 위하여 표준물질 5개 농도범위(4, 10, 20, 40, 100 ng/mL)에서 측정분석한 결과 상관계수r2는 0.9997로 직선성이 매우 좋고 분석 방법으로 매우 만족할 만한 수준이었다(Fig. 3). 검출한계는 신호 대 잡음 비 3이상에서 0.
3). 검출한계는 신호 대 잡음 비 3이상에서 0.3 μg/kg이고 정량한계는 1 μg/kg로 우리나라를 비롯하여 WHO나 미국 EPA에서 권장하는 먹는 물 중 벤젠 잔류허용기준의 범위 5~10 μg/kg를 고려할 때 만족할 만한 수준이었다.
이와 같은 검출수준은 미국, 캐나다, 호주 등 제외국의 모니터링 결과와 매우 유사한 수준이었다. 미국 FDA에서 수행한 청량음료 및 기타 음료 100여 건에 대한 모니터링 결과 4개 음료에서 9~79 μg/kg의 벤젠이 검출되었으며, 캐나다에서 청량음료, 무알콜음료 및 칵테일 음료 118건에 대해 실태조사한 결과 불검출~23 gg/ kg의 벤젠이 검출되었다. 또한 호주에서 청량음료, 광천수 등 69건에 대해 검사한 결과 불검출~40 μg/kg이 검출되었으나 90% 이상이 10 μg/kg 이하였다.
본 연구에서 최적화한 분석방법을 식품시료에 적용한 결과 총 85개 음료시료 중 38개 음료에서 벤젠이 검출되지 않았다. 벤젠이 검출된 음료의 경우 검출 수준은 최소 1 μg/kg에서 최대 49 μg/kg이었다.
정성 분석을 위하여 우선적으로 시료의 크로마토그램 상의 각 피크를 표준물질의 피크와 비교하여 머무름 시간이 ±2% 이내인 경우 대상물질로 확인하였으며, 질량스펙트럼에서 선택이온 m/z 51, 71 및 78을 확인하였다. 또한 선택 이온 간의 반응세기 비로 재검증하였는데 선택이온 mJ z 78에 대한 m/z 77의 반응세기 비에 있어 검량 표준용액에 대한 시료의 비가 ±25% 이내인 경우에 한하여 대상 물질로 간주하였다.
또한 미국의 경우 롯트별, 저장 및 취급에 따른 벤젠 검출 수준 차이의 원인 규명을 위하여 지속적인 검사를 진행 중에 있다. 따라서 본 연구내용인 음료 중 벤젠을 분석하는 방법은 향후 유통식품의 안전을 확보하기 위한 음료분석에 매우 유용하게 적용할 수 있으리라 사료된다.
참고문헌 (16)
식품저널 편집부 : 제3장 식품산업현황 in 식품유통연감 2005 (2005)
Food and Drug Administration (FDA): Consumer magazine Sept-Oct (2005) www.kfa.gov/fdac/features/2006/506M_benzene.html. Assessed on Agust 31, 2007
Barshick, S., Smith, S., Buchanan, M., Guerin, M. : Determination of benzene contenet in food using a novel blender purge and trap GC/MS method. J. Food Com. Anal., 9, 244-257 (1995)
식품의약품안전청 : 식품별 기준 및 규격 in 식품공전 pp. 281-296. (2005)
Maltoni, C., Scarnato, C. : First experimental demonstration of the carcinogenic effect of benzene. Med. Lavoro, 70, 352-357 (1979)
Halliwell, B., Gutteridge. J. : The importance of free radical catalytic metal ions in human disease. Mol. Aspects Med., 8, 89-193 (1985)
Kuang, S., Liang. W.: Clinical analysis of 43 cases of cvhronic benzene poisoning. Chemico-Biological Interaction., 153-154, 129-135 (2005)
Brandao. M., Rego, M., Pugliese, L., Clarencio, J., Bastos, C., Ferreira, J., Meyer, R., Neves, M., Freire. S. : Phenotype analysis of lymphocytes of workers with chronic benzene poisoning. Immunology Letters., 101, 65-70 (2005)
Gardner, L., Lawrence, G. : Short communications: Benzene production from decarboxylation of benzoic acid in the presence of ascorbic acid and a transition-metal catalyst. J. Agric. Food Chem. 41, 693-69 (1993)
McNeal, T., Nyman, P., Diachenko, G., Hollifield, H. : Survey of benzene in foods by using headspace concentration techniques and capillary gas chromatography. J. AOAC Intl., 76, 1213-1219 (1993)
Page B., Conacher H., Weber D, Lacroix G (1992) A survey of benzene in fruits and retail fruit juices, fruit drinks, and soft drinks. J. AOAC Intl., 75, 334-340 (1992)
Creaser, C., Weston. D., Wilkins, J., Yorke, C., Irwin, J., Smith, B. : Determination of benzene in aqueous samples by membrane inlet, solid phase microextraction and purge and trap extraction with isotope dilution gas chromatographymass spectrometry. Anal. Commun., 36, 383-386 (1999)
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