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문제 정의
- 그러나, 이러한 최신 분석법들도 고가의 장비 및 소모품 사용, 감도 저하 둥 단점들을 가지고 있어 각각의 시료 특성 및 분석 목적에 맞은 적절한 방법의 활용이 항상 필요하다. 본 연구에서는 내부표준물질을 이용하여 간단한 액액분배 후 GC/MS/MS로 바로 주입하는 매우 효율적인 검 출법을 정립하였으며, 이 방법을 이용하여 다양한 주류에 대하여 에틸카바메이트 잔류실태 조사를 실시하였다. 이러한 연구 결과가 향후 우리술의 안전성 확보를 위한 기초자료로 활용되어 우리 술 산업 발전의 초석이 될 것으로 기대한다.
제안 방법
- Agilent사(Santa Clara, KA, USA)의 DB-WAX capillary column (30 m*0.25 mm, 0.25 um)을 장착하여 에틸카바메이트(ethyl carbamate, Sigma사) 및 내부표준물질인 부틸카바메이트(butyl carbamate, Sigma"'}펴 머무름 시간(retention time)을 확보하였으며 , 분석을 위하여 Agilent사의 7890A GC system이 장착된 질량분석기(Agilent 7000 GC/MS Triple Quad, Santa Clara, KA, USA)를 사용하였다
- 과실주는 높은 잔류량이 보고되고 있는 매실주 7점, 우리나라 대표 과실주인 복분자주 9점, 주요 수입 주종의 하나인 포도주 30점, 기타 과실주 2점을 준비하여 서로간의 잔류결과를 비교하였다.
- 국내 유통 주류 95점에 대하여 에틸카바메이트 잔류실태 조사를 실시하였다. 탁주, 약주, 청주, 과실주를 비롯하여 소주, 브랜디 그리고 에틸카바메이트 잔류가 많이 보 고되고 있는 리큐르 등을 대상으로 하였다.
- 농도별(5, 10, 50, 100, 500, 그리고 1,000 ug/L)로 희석 한 에틸카바메이트 표준 용액을 질량 분석하여 구한 면적 값(response)을 각각의 표준물질에 들어있는 내부표준물질 (1,000ug/L)의 면적값으로 나누어 검량곡선을 작성하였다. 검량식은 y=0.
- 고에너지를 사용하기 때문에 에틸카바메이트와 부틸카바메이트의 모분자인 89와 117은 거의 남아있지 않게 된다. 따라서 scan type은 MRM mode로 62/44.0와 62/45.0쌍을 정성 분석을 위한 쌍으로 설정하였으며, 62/44.0쌍을 정량 분석에 이용하였다. 표준물질과 내부표준물질의 이온화 양상이 비슷하여 동일한 쌍을 분석에 이용하였으며, 이들 두 물질들은 머무름 시간으로 구분하였다.
- 62 ug/ L의 비슷한 잔류수준을 나타내었다. 또한, 포도주의 종류 에 따라 백포도주(white wine)와 적포도주(red wine)로 구 분하여 잔류실태 조사를 실시하였다. 백포도주에서는 1개 시료에서 9.
- 1 g을 취해 아세톤에 용해하여 100 mL가 되게 하여 1,000 ug/mL의 내부 표준 원액이 되도록 하고 다시 희석하여 100ug/mL이 되도록 조제하였다. 표준곡선 작성을 위하여 5, 10, 50, 100, 500, 1,000 ug/L의 6개의 농도를 함유한 에틸카바메이트 표준물질 1,000uL를 각각 준비한 후 여기에서 각각 10 uL를 제거한 후 100ug/mL 부틸카바메이트 IOuL를 주가하여 내부표준물질 농도가 1,000 ng/mL가 되도록 하였다. 분석을 위한 시료에도 1,000 ng/mL의 내부표준물질이 함유되도록 조정한 후 분석에 이용하였다.
- 0쌍을 정량 분석에 이용하였다. 표준물질과 내부표준물질의 이온화 양상이 비슷하여 동일한 쌍을 분석에 이용하였으며, 이들 두 물질들은 머무름 시간으로 구분하였다. 표준물질의 머무름 시간은 9.
- 표준물질을 기기분석하여 피크(Peak)가 s/N = 3 : 1인 값 을 검출한계(LOO)로 설정하였으며, s/N ＝10: 1인 값을 정 량한계(LOQ)로 결정하였다. 그에 따라 검출한계는 1.
- 강하게 진탕한 후 4°C, I0,000 rpm에서 10분간 원심분리 하였다. 하층의 유 기충을 바늘(needle)이 달린 주사기(syringe潭- 이용하여 l mL 취한 후 0.22 um 시린지 필터로 여과하여 분석 시료로 사용하였다. 식품공전의 정제 컬럼(Chem Elut 50 mL, Varian, San Francisco, CA, USA) 카트리지를 사용하는 방법에 비 하여 전처리 과정이 간단하며, 유기용매의 사용 또한 상 대적으로 매우 적다.
- 회수율 측정을 위하여 에틸카바메이트가 검출되지 않은 탁주 시료에 에틸카바메이트가 50, 100, 그리고 500 ug/L가 되도록 조정한 시료를 각각 3점씩 준비하였다. 여기에 내 부표준물질인 부틸카바메이트가 각각 1,000 ug/L가 되도록 주가하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용한 표준물질 에틸카바메이트(et hyl carbamate) 는 Sigma사에서 구입하였다. 표준물질 에틸카바메이트를 아세톤(Merck, Darmstadt, Germany)에 용해하여 표준 원액 을 조제하였다.
- 술 품질인증 주종인 탁주 14점, 청주 8점, 약주 12점, 과실주 48점, 그리고 소주, 리큐르, 브랜디 등 13점을 대상으로 하였다.
- 총 95점의 시료를 시중 대형 유통 매장에게 구매하였다. 술 품질인증 주종인 탁주 14점, 청주 8점, 약주 12점, 과실주 48점, 그리고 소주, 리큐르, 브랜디 등 13점을 대상으로 하였다.
- 추출을 위하여 Sigma사(Saint Louis, MO, USA)의 디클로르메탄(dichloromethane)을 액액분배를 위한 유기용매로 사용하였다. Agilent사(Santa Clara, KA, USA)의 DB-WAX capillary column (30 m*0.
- 국내 유통 주류 95점에 대하여 에틸카바메이트 잔류실태 조사를 실시하였다. 탁주, 약주, 청주, 과실주를 비롯하여 소주, 브랜디 그리고 에틸카바메이트 잔류가 많이 보 고되고 있는 리큐르 등을 대상으로 하였다. 액액분배를 통하여 정제하였으며, GC/MS/MS 분석법을 정립하였다.
이론/모형
- 탁주, 약주, 청주, 과실주를 비롯하여 소주, 브랜디 그리고 에틸카바메이트 잔류가 많이 보 고되고 있는 리큐르 등을 대상으로 하였다. 액액분배를 통하여 정제하였으며, GC/MS/MS 분석법을 정립하였다. 카트리지(cartridge)나 농축 과정이 없기 때문에 식품공전에 등재되어 있는 GC/MS 분석법보다 분석시간이나 소요비용 면에서 매우 효율적이었다.
성능/효과
- 63, 7. 01, 14.ll ug/L의 평균 잔류량을 나타내 캐나다의 청주 허용기준 200 ug/L나 약주, 청주에서 논의되고 있는 허용기준치 200 ug/L와 비교하여 보았을 때 안전한 수준인 것으로 나타났다. 복분자주, 포도주에서는 각각 평균 1.
- 01 ug/L의 잔류량을 나타내었다. 12개 약주 시료 중 8개 시료에서 양성으로 나타났으며, 이중 3개 시료는 10ug/L 이상 검출되었으며 최대치는 23.98 ug/L 이었다. 청주는 평균 14.
- 11 ug/L의 잔류량을 나타내었다. 8개 청주 시료 중 7개 시료에서 양성으로 나타났으며, 10ug/L 이상의 시료는 4개이었고 최대치는 28.47 ug/L이었다.
- GC/MS/MS 분석을 마친 후 결과값을 주가한 농도와 비교해 본 결과에 의하면 50, 100, 그리고 500 ug/ L 수준에서 회수율이 90.0-97.5%의 결과를 나타내었다.
- 과실주 중 매실주의 경우 평균 79.18 ug/L로 본 연구를 통하여 평가된 모든 주종 중 가장 높은 잔류량을 나타내었으나, 외국의 다른 유사 주종에 대한 허용기준치 (예로서 캐나다의 경우 400 ug/L 과실 브랜디)와 비교하여 보았을 때 안전한 수준으로 평가할 수 있었다.
- 탁주의 경우 이 술덧에 물을 가하기 때문에 여러 가지 잔류 성분들이희석되어 그 농도가 낮게 나타나게 되나 약주나 청주의 경우 대부분 덧술을 여과하여 바로 제성하기 때문에 탁주 보다 높은 잔류량을 나타내는 것으로 생각할 수 있다. 그러므로 에틸카바메이트 잔류량과 관련하여 탁주에서는 잔류량이 미미하였으나, 약주와 청주에서는 상대적으로 높은 잔류량을 나타내었다. 그러나, 섭취량(소비량)은 막걸리가 약주나 청주보다 월등히 많기 때문에 위해성이 낮다고는 볼 수 없다.
- 또한, 매실의 씨앗에 함유되어 있는 시안화합물이 발효과정 중 에탄올과 반옹하여 에틸 카바메이트가 주로 생성되는 것으로 보고 되고 있다16). 따라서, 조사 대상 주류 중 매실주에서 가장 높은 에틸카바 메이트 잔류량을 나타내었다. 평균 79.
- 복분자주, 포도주에서는 각각 평균 1.66, 2.64 ug/L 검출되어 현재 캐나다, 체코에서 포도주 허용기준치로 설정되어 있는 3 0ug/L 비교하여 보았을 때 역시 안전한 것으로 나타났다.
- 7 ug/L 이었다16). 복분자주는 9개 시료 중 2개 시료에서 양성으로 나타났으나 둘 다 10ug/L 이하의 잔류량이었으며 평균 1.66ug/떠 잔류량을 나타내었다. 포도주는 평균 2.
- 29% 의 잔류율을 나타내었다. 적포도주에서는 11개의 시료에서 양성으로 나타나 47.83%의 잔류량을 나타내어 백포도주 보다 높았다. 이것은 제품생산 과정 중 적포도주는 씨와 껍질을 제거하지 않는 반면에 백포도주는 씨와 껍질을 제거하기 때문에 씨나 껍질에서 유래하는 에틸카바메이트 전구 물질이 일정 부분 제거되기 때문인 것으로 생각할 수있다.
- 18 ug/L로 본 연구를 통하여 평가된 모든 주종 중 가장 높은 잔류량을 나타내었으나, 외국의 다른 유사 주종에 대한 허용기준치 (예로서 캐나다의 경우 400 ug/L 과실 브랜디)와 비교하여 보았을 때 안전한 수준으로 평가할 수 있었다. 증류식 소주, 일반증류주, 리큐르도 논의 되고 있는 기준치와 비교하여 보았을 때 안전한 것으로 조사되었다. 이러한 조사결과는 우리술의 에틸카바메이트 잔류실태가 위험한 수준이 아니라는 근거 자료로 활용할 수 있을 것이며, 향후 이러한 유해물질의 지속적인 잔류조사 및 위해 평가를 통하여 우리 술 및 전통발효식품의 품질 및 안전성을 확보해 나가야 할 것이다.
- 액액분배를 통하여 정제하였으며, GC/MS/MS 분석법을 정립하였다. 카트리지(cartridge)나 농축 과정이 없기 때문에 식품공전에 등재되어 있는 GC/MS 분석법보다 분석시간이나 소요비용 면에서 매우 효율적이었다. 정성한계는 1.
- 따라서, 조사 대상 주류 중 매실주에서 가장 높은 에틸카바 메이트 잔류량을 나타내었다. 평균 79.18 ug/L의 잔류량을 나타내었으며, 7개 조사대상 모두 10ug/L 이상 검출되었다. 100 ug/L 이상 검출된 시료도 2점 확인되었으며, 각각 152.
- 66ug/떠 잔류량을 나타내었다. 포도주는 평균 2.64ug/L, 최대값 13.55 ug/L으로 매실주에 비하여 모두 상대적으로 낮은 잔류량을 나타내었다. 우리나라에서 진흥을 꾀하고 있는 과실주의 주요 주종이 이러한 복분자주와 포도주임 을 감안 할 때 에틸카바메이트의 잔류 위험성은 상대적으로 낮은 것으로 판단된다.
후속연구
- 결국 에틸카바메이트 잔류가능성이 있는 다양한 주류 및 발효식품에서 허용기준치 설정을 통한 관리가 예상되고 있으며, 이미 캐나다, 미국, 프랑스, 독일 둥 외국에서는 허용기준 치를 설정하고 있다1,8,10). 따라서, 우리나라에서 많이 소비 되고 있는 탁주, 약주, 청주, 과실주 둥 다양한 주류에 대 한 에틸카바메이트 실태조사는 필수적이라 할 수 있으며, 향후 전통발효식품으로의 확대 또한 필요하다고 할 수 있다.
- 순수한 쌀만을 원료로 이용하는 청주에서 이러한 높은 잔류량을 나타내는 것은 주목할만한 일이라 할 수 있다. 에틸카바메이트 생성기작을 살펴보면, 아미노산 중 아르기닌(arginine)이 요소(urea)로 변환하여 에탄올과 반응하여 에틸카바메이트를 생성하게 되는데2), 청주에서 약주보다 높은 아르기닌을 함유하고 있어서 에틸카바메이트 함량이 높게 검출되는지, 제조방법이나원료에 기인하는지 추가적인 조사가 필요한 것으로 생각된다. 현재 캐나다에서는 일본 청주(sake}에 대하여 200 ug/L의 기준치를 설정하고 있는 상태이며, 80-170ug/U긱 잔류량이 Hasnip 등8)에 의해 보고된 적이 있다.
- 47 ug/U코 검출되었으므로 상대적으로 높은 잔류량을 나타내었다. 이 또한 원료나 제조방법 둥 어떠한 원인에 의해 기인하는지 추가적인 조사가 필요한 것으로 생각된다.
- 본 연구에서는 내부표준물질을 이용하여 간단한 액액분배 후 GC/MS/MS로 바로 주입하는 매우 효율적인 검 출법을 정립하였으며, 이 방법을 이용하여 다양한 주류에 대하여 에틸카바메이트 잔류실태 조사를 실시하였다. 이러한 연구 결과가 향후 우리술의 안전성 확보를 위한 기초자료로 활용되어 우리 술 산업 발전의 초석이 될 것으로 기대한다.
- 증류식 소주, 일반증류주, 리큐르도 논의 되고 있는 기준치와 비교하여 보았을 때 안전한 것으로 조사되었다. 이러한 조사결과는 우리술의 에틸카바메이트 잔류실태가 위험한 수준이 아니라는 근거 자료로 활용할 수 있을 것이며, 향후 이러한 유해물질의 지속적인 잔류조사 및 위해 평가를 통하여 우리 술 및 전통발효식품의 품질 및 안전성을 확보해 나가야 할 것이다.
- 희석식 소주와 증류식 소주에서는 검출되지 않았다. 탁주나 약주, 청주에서 잔류하는 것으로 확인된 에틸카바메트가 소주에서 검출되지 않은 것은 증류과정 중 파괴되 거나 휘발되어 사라지는 것으로 추측할 수 있으나, 핵과 브랜디(Stone fruit brandy)에서는 다른 주류에 비하여 많은 양이 잔존하는 것으로 보고되고 있는 것과는 상충되어, 면밀한 추가 조사가 필요한 것으로 생각된다. 브랜디에서는 평균 8.
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