본 연구에서는 어류에서 16종의 과불화합물을 분석하기 위한 최적 전처리법을 확립하고자 이온쌍 추출법(IPE)과, 액-액 추출법(LLE), 고체상 추출법(SPE), 이온쌍 + 고체상 추출법(IPE + SPE) 각각에 대하여 내부표준물질의 주입 시기를 달리하여 회수율을 비교하였다. 내부표준물질을 추출 전에 주입하는 IPE-before법이 가장 효율적인 전처리법으로 평가되었다. 추가로 RPM 및 pH 테스트를 통해 IPE-before법을 적용한 분석 전처리 효율을 더 개선할 수 있었다. 확립된 전처리법을 이용해 국내 마트에서 구입한 33개의 어류 및 어류의 간과 내장시료에서 과불화합물을 분석하였다. 16종 과불화합물의 검출범위는 ND~1.67 ng/g이었으며, 검출빈도는 100%로 나타났다. 어류의 근육부와 간, 내장을 비교 모니터링 한 결과, 간(17.8 ng/g) > 내장(13.3 ng/g) > 근육부(1.67 ng/g) 순으로 과불화합물이 검출됨을 확인하였다. 국외 선행연구 결과와 비교하였을 때, 본 연구에서의 어류의 농도는 비슷하거나 낮게 검출되었다.
본 연구에서는 어류에서 16종의 과불화합물을 분석하기 위한 최적 전처리법을 확립하고자 이온쌍 추출법(IPE)과, 액-액 추출법(LLE), 고체상 추출법(SPE), 이온쌍 + 고체상 추출법(IPE + SPE) 각각에 대하여 내부표준물질의 주입 시기를 달리하여 회수율을 비교하였다. 내부표준물질을 추출 전에 주입하는 IPE-before법이 가장 효율적인 전처리법으로 평가되었다. 추가로 RPM 및 pH 테스트를 통해 IPE-before법을 적용한 분석 전처리 효율을 더 개선할 수 있었다. 확립된 전처리법을 이용해 국내 마트에서 구입한 33개의 어류 및 어류의 간과 내장시료에서 과불화합물을 분석하였다. 16종 과불화합물의 검출범위는 ND~1.67 ng/g이었으며, 검출빈도는 100%로 나타났다. 어류의 근육부와 간, 내장을 비교 모니터링 한 결과, 간(17.8 ng/g) > 내장(13.3 ng/g) > 근육부(1.67 ng/g) 순으로 과불화합물이 검출됨을 확인하였다. 국외 선행연구 결과와 비교하였을 때, 본 연구에서의 어류의 농도는 비슷하거나 낮게 검출되었다.
An efficient extraction method was developed for the analysis of 16 perfluorinated compounds (PFCs) in fish samples. We compared the recoveries from the Ion-Pairing Extraction (IPE), Liquid-Liquid Extraction (LLE), Solid-Phase Extraction (SPE), IPE + SPE method with varying the injection time of the...
An efficient extraction method was developed for the analysis of 16 perfluorinated compounds (PFCs) in fish samples. We compared the recoveries from the Ion-Pairing Extraction (IPE), Liquid-Liquid Extraction (LLE), Solid-Phase Extraction (SPE), IPE + SPE method with varying the injection time of the internal standard. As a result, IPE method with the internal standard before extraction was evaluated as the most effective pretreatment method. The RPM (Revolution Per Munite) and pH in IPE-before method were additionally adjusted and the more efficient pretreatment method was established. The total 33 fish samples including liver and gut samples were collected from Korean markets and analyzed PFCs with developed pretreatment method of this study. Total 16 PFC levels in fish samples ranged from ND to 1.67 ng/g with 100% detection frequency. The average PFCs concentrations of muscle, liver and gut samples from fish were compared and showed the following trend: liver (17.8 ng/g) > gut (13.3 ng/g) > muscle (1.67 ng/g). The PFC levels in fish samples were similar or lower than other available previous results of foreign studies.
An efficient extraction method was developed for the analysis of 16 perfluorinated compounds (PFCs) in fish samples. We compared the recoveries from the Ion-Pairing Extraction (IPE), Liquid-Liquid Extraction (LLE), Solid-Phase Extraction (SPE), IPE + SPE method with varying the injection time of the internal standard. As a result, IPE method with the internal standard before extraction was evaluated as the most effective pretreatment method. The RPM (Revolution Per Munite) and pH in IPE-before method were additionally adjusted and the more efficient pretreatment method was established. The total 33 fish samples including liver and gut samples were collected from Korean markets and analyzed PFCs with developed pretreatment method of this study. Total 16 PFC levels in fish samples ranged from ND to 1.67 ng/g with 100% detection frequency. The average PFCs concentrations of muscle, liver and gut samples from fish were compared and showed the following trend: liver (17.8 ng/g) > gut (13.3 ng/g) > muscle (1.67 ng/g). The PFC levels in fish samples were similar or lower than other available previous results of foreign studies.
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문제 정의
5 M TBA로 pH를 4로 조절하는 등 다양한 연구들이 보고되고 있다.35) PFOA의 pKa 값은 2.8로 측정되 었고,36) PFBA, PFHpA, PFNA, PFDA, PFUnDA, PFDoDA, PFOS, PFHxS, PFOS의 pKa값은 -0.17~0.14로 추정되고 있으며36~38) 본 연구에서는 어류 시료 자체의 pH가 8~10인 점을 고려하여 어류시료에 적합한 pH를 찾고자 하였다. 이를 위해, 추출 용매 주입 전 pH를 4, 7, 10으로 조절하여 회수율을 비교를 통해 더 높은 회수율을 보이는 pH 조건을 사용하고자 하였다.
IPE, SPE, LLE, IPE + SPE법을 사용하여 과불화합물의 추출효율을 비교하였는데, IPE법이 적용되는 경우에는 추출 전 (before)과 후(after)로 내부 표준물질(MPFOS, MPFOA) 주입시점을 달리해서 비교하였다. 결과적으로, IPE-before, IPEafter, LLE, SPE, IPE + SPE-before, IPE + SPE-after 등 총 6가지 전처리법에 대한 내부표준물질 회수율을 확인함으로써 어류에 적합한 전처리법을 확인하고자 하였다(Fig. 1).
추출한 용매와 시료와의 분리를 위해 사용하는 원심분리기의 RPM은 약 3,000~11,000 g까지 다양하게 사용하고 있으나,7,33,34) 최근에 이루어진 Lacina33)의 연구를 제외하고는 대부분의 연구에서 3,000~4,500 g에서 수행되었다. 따라서 본 연구에서는 동일한 시료에 대해 4,1684 g (4,000 rpm)과 9,378 g (9,000 rpm) 따른 회수율 및 시료 편차를 비교를 통해 보다 적합한 조건을 찾고자 하였다. 한편, IPE법은 주로 MTBE를 추출용매로 사용하여 추출하는데 추출용매를 넣기 전에 0.
따라서 본 연구에서는 위에서 언급한 IPE법, LLE법, SPE 법, IPE + SPE법을 어류시료에 적용하여 16종의 과불화합물 분석을 위한 최적 전처리법을 확립하고 실제 국내에 유통되는 어류에서의 과불화합물의 노출정도를 파악하고자 하였다.
제안 방법
(9) 총 3번의 추출을 통해 얻어 옮긴 상등액을 Turbo-Vap 농축기를 이용하여 45℃로 맞춰 추출된 용매를 모두 건고시켰다. (10) 이를 메탄올로 1 mL를 맞추어 잘 흔든 다음 시린지 필러로 여과한 뒤 LC-MS/MS 로 분석하였다.
그 다음 SPE법에서 사용한 동일한 방법으로 SPE 카트리지를 통과시킨 후 농축하여 메탄올 1 mL로 맞춘 후 실린지 필터로 여과한 뒤 LC-MS/MS로 분석하였다.29) IPE + SPE법도 IPE 법과 마찬가지로, 시료에 직접 표준물질을 주입하는 방법(III)과 시료와 물을 넣고 시료를 균질화한 다음 그 일부(1 mL) 를 덜어 표준물질을 주입하여 전처리를 하는 방법(IV) 두 가지 모두를 실시하여 분석정확도를 비교하였다.
IPE, SPE, LLE, IPE + SPE법을 사용하여 과불화합물의 추출효율을 비교하였는데, IPE법이 적용되는 경우에는 추출 전 (before)과 후(after)로 내부 표준물질(MPFOS, MPFOA) 주입시점을 달리해서 비교하였다. 결과적으로, IPE-before, IPEafter, LLE, SPE, IPE + SPE-before, IPE + SPE-after 등 총 6가지 전처리법에 대한 내부표준물질 회수율을 확인함으로써 어류에 적합한 전처리법을 확인하고자 하였다(Fig.
1% 암모니아수/메탄올, 메탄올, 3차 증류수의 순으로 각 4 mL를 넣어 활성화시킨 SPE 카트리지에 시료를 통과시킨 다음 25 mM 암모늄아세테이트 12 mL로 씻은 후 10분간 건조시켰다. 건조시킨 카트리지를 0.1% 암모니아수/메탄올 용매를 이용 하여 12 mL를 용출시킨 후 시료를 농축시켜 메탄올로 1 mL 를 맞추고 실린지 필터로 여과한 뒤 LC-MS/MS로 분석하였다.19)
앞에서 설명한 IPE법을 실시하여 건고시킨 후 HPLC급 water로 15 mL가 되도록 희석하였다. 그 다음 SPE법에서 사용한 동일한 방법으로 SPE 카트리지를 통과시킨 후 농축하여 메탄올 1 mL로 맞춘 후 실린지 필터로 여과한 뒤 LC-MS/MS로 분석하였다.29) IPE + SPE법도 IPE 법과 마찬가지로, 시료에 직접 표준물질을 주입하는 방법(III)과 시료와 물을 넣고 시료를 균질화한 다음 그 일부(1 mL) 를 덜어 표준물질을 주입하여 전처리를 하는 방법(IV) 두 가지 모두를 실시하여 분석정확도를 비교하였다.
균질화한 시료 각 1 g에 2종의 내부표준물질 5 ng을 주입후 메탄올(40 mL)을 넣어 두 번 추출하였다. 그 추출액을 45℃로 Turbo-Vap 농축기를 이용하여 건고시킨 후 이를 다시 메탄올 1 mL로 맞춘 후 실린지 필터로 여과한 뒤 LCMS/MS로 분석하였다.11)
어류 시료는 가식부 시료의 경우 머리와 꼬리, 내장, 비늘, 뼈 등을 제거하여 일반적으로 섭취하는 부위를 선택하였으며 3개의 서로 다른 개체의 가식부를 혼합하여 하나의 시료로 사용하여 2g을 추출하였다. 내장과 간은 따로 분리하여 3개 또는 5개의 서로 다른 개체의 각 부위를 혼합 하여 하나의 시료로 사용하였으며 간의 경우 0.5g, 내장의경우 1g을 사용하였다.
5~26%로 나타났으며, 평균 상대표준편차가 각각 ±30%, ±10%로 9,378 g (9,000 rpm)을 사용한 경우가 보다 낮은 편차를 보였다. 따라서 원심분리기의 RPM이 높을수록 시료 간의 회수율 편차가 감소하여 실험결과의 신뢰성이 높아짐을 확인하여본 연구에서는 9,378 g (9,000 rpm)을 적용하기로 결정하였다.
본 연구는 첫째, 어류에 잔류하는 과불화합물의 최적분석 법을 찾기 위해 IPE-before법, IPE-after법, LLE법, SPE법, IPE + SPE-before법, IPE + SPE-after법 등을 비교 검토하였다. 회수율을 비교결과, IPE-before법이 가장 높고 안정적인 회수율을 보였다.
본 연구에서 분석법 확인을 위한 전처리법을 회수율 결과를 통해 선정된 분석법을 사용하여 실제 식품시료에서의 과불화합물의 농도를 파악하였다. 실제 시료를 분석 시에는 MPFOS와 MPFOA를 포함한 9종의 표준물질과 회수율 확인용 표준물질(M8PFOA, M8PFOS) 2종을 추가 주입하여 모든 시료에 대해 내부표준물질법으로 9종의 과불화합물 회수 율을 확인하였다.
본 연구에서는 과불화합물의 분석에 고성능 액체 크로마토 그래피 텐덤 질량분석기(Agilent 1200 high performance liquid chromatography system with 6460 triple-quadrupole mass spectrometer, HPLC-MS/MS)를 사용하였다. 방해 물질이 많은 식품시료의 특성상 컬럼은 길이가 긴 ZORBAX Eclipse XDBC18 (4.
으로 나뉘어 사용된다. 본 연구에서는 이 두 가지 방법에 대한 분석 회수율을 비교하였다.
IPE-after법(II)은 시료 무게의 2배에 상당하는 물을 넣고 균질화한 뒤 원심분리기를 이용해 고상시료와 액상시료를 분리하였다. 분리한 시료의 상등액 1 mL를 덜어 표준물질 5 ng을 주입하고 1분간 Vortex mixer를 이용해 잘 혼합한 후, 위 IPE-before법(I)의 (2)~(10)의 분석단계 과정을 동일하게 수행하여 분석하였다.
28% 암모니아수와 1 mol/L 암모늄아세테이트는 Junsei (Japan)의 특급 시약을 사용하였고, 이밖의 모든 분석에 사용된 시약은 모두 특급 또는 HPLC 등급의 시약을 구매하여 사용하였다. 시료의 추출 및 정제를 위하여 vortex mixer (Hwashin Tech사, Korea)와 진탕배양기(Vision scientific사, Korea)를 사용하였고, 시료의 고액분리를 위해 원심분리기(Vision scientific 사, Korea)를 사용하였다. 고체상 추출장치는 Supelco 사(USA) 의 진공감압장치(Vacuum manifold)와, SPE 카트리지는 OASIS WAX (150 mg, 6 cc)를 사용하였다.
본 연구에서 분석법 확인을 위한 전처리법을 회수율 결과를 통해 선정된 분석법을 사용하여 실제 식품시료에서의 과불화합물의 농도를 파악하였다. 실제 시료를 분석 시에는 MPFOS와 MPFOA를 포함한 9종의 표준물질과 회수율 확인용 표준물질(M8PFOA, M8PFOS) 2종을 추가 주입하여 모든 시료에 대해 내부표준물질법으로 9종의 과불화합물 회수 율을 확인하였다. 매 시료 배치(n = 20) 당 하나 이상의 실험 공시료를 배치 및 분석하여 실험과정 중 발행하는 오염 여부를 확인한 결과 모든 시료에 대해 검출한계미만으로 나타났으며, 검정표준물질은 0.
구매한 식품 시료는 구매 후 1주일이 되기 전에 모든 전처리 과정을 마쳤고, 전처리 전까지의 시료는 냉동보관(-5℃ 이하) 하였다. 어류 시료는 가식부 시료의 경우 머리와 꼬리, 내장, 비늘, 뼈 등을 제거하여 일반적으로 섭취하는 부위를 선택하였으며 3개의 서로 다른 개체의 가식부를 혼합하여 하나의 시료로 사용하여 2g을 추출하였다. 내장과 간은 따로 분리하여 3개 또는 5개의 서로 다른 개체의 각 부위를 혼합 하여 하나의 시료로 사용하였으며 간의 경우 0.
어류 시료 전처리법 확인을 위한 시료로는 고등어를 사용하였다. 어류 중 가식부 시료는 3개의 서로 다른 개체의 가식부를 혼합하여 하나의 시료로 사용하였으며 간과 내장 시료는 서로 다른 개체의 3~5개의 각 부위를 혼합하여 하나의 시료로 사용해 시료의 대표성을 높이고자 하였다.
14로 추정되고 있으며36~38) 본 연구에서는 어류 시료 자체의 pH가 8~10인 점을 고려하여 어류시료에 적합한 pH를 찾고자 하였다. 이를 위해, 추출 용매 주입 전 pH를 4, 7, 10으로 조절하여 회수율을 비교를 통해 더 높은 회수율을 보이는 pH 조건을 사용하고자 하였다. 그 결과를 아래와 같이 나타내었다.
최적 전처리법을 확립하기 위한 회수율 확인 실험을 위해 고등어 시료를 사용하여 각 실험법 마다 동일한 시료 두 개를 준비하여 한개 시료에는 전처리 전 시료에 동위원소로 치환된 일정량의 표준물질(MPFOS와 MPFOA)을 주입하였고, 나머지 한 개의 시료는 모든 전처리가 끝난 뒤에 동일한 표준물질을 주입하여 분석한 후 이 두 개 시료에서 검출된 과불화합물 표준물질의 면적비로 회수율을 구하였으며 회수율 식은 아래와 같다.
RPM과 pH 조절하여 분석한 결과, RPM 은 9,378 g (9,000 rpm)에서 그리고 추출용매 주입 전 pH를 4로 맞추어 처리한 경우 가장 높은 회수율이 관측되었다. 확립된 전처리 조건(RPM-9,378 g, pH = 4)들과 분석법(IPEbefore)을 이용하여 국내에서 주로 섭취하는 어류에 해당하는 식품들을 선정하여 과불화합물 잔류량을 측정하였다. 체내 잔류량은 ND~1.
확립된 전처리법을 연구대상 시료에 적용하여 모니터링을 실시하였다. 어류시료의 16종 과불화합물의 각각의 평균농도는 ND~16.
회수율 확립을 위해 수행한 6가지 실험법 중 가장 회수율이 높고 적합하다고 판단되어진 IPE-before법으로 MPFOA, MPFOS를 포함한 9종의 내부표준물질을 주입하여 원심분리기의 RPM에 따라 회수율 실험을 각각의 조건에서 3회 반복 하여 테스트한 결과를 Table 3에 나타내었다. 4,178 g (4,000 rpm)와 9,378 g (9,000 rpm)를 사용한 평균 회수율은 75.
대상 데이터
Baker사(USA) 시약을 사용하였고, Tetra-n-butyl ammonium hydrogen sulfate (TBA)는 Alfa-Aesar 사(UK), carbonate buffer는 탄산나트륨과 중탄산나트륨 특급 시약(Crown, Japan)을 이용하여 제조하였다. 28% 암모니아수와 1 mol/L 암모늄아세테이트는 Junsei (Japan)의 특급 시약을 사용하였고, 이밖의 모든 분석에 사용된 시약은 모두 특급 또는 HPLC 등급의 시약을 구매하여 사용하였다. 시료의 추출 및 정제를 위하여 vortex mixer (Hwashin Tech사, Korea)와 진탕배양기(Vision scientific사, Korea)를 사용하였고, 시료의 고액분리를 위해 원심분리기(Vision scientific 사, Korea)를 사용하였다.
시료의 추출 및 정제를 위하여 vortex mixer (Hwashin Tech사, Korea)와 진탕배양기(Vision scientific사, Korea)를 사용하였고, 시료의 고액분리를 위해 원심분리기(Vision scientific 사, Korea)를 사용하였다. 고체상 추출장치는 Supelco 사(USA) 의 진공감압장치(Vacuum manifold)와, SPE 카트리지는 OASIS WAX (150 mg, 6 cc)를 사용하였다. 폴리프로필렌 재질의 시린지 필터(0.
45 µm pore size × 13 mm, Whatman UK)와 폴리에틸렌 재질의 시린지(1 mL, Norm-ject, USA)를 사용하였다. 기기분석용 바이알은 테플론이 포함되지 않은 폴피프로필렌 재질의 La-pHa Pack 사(Germany)에서 구입하여 사용하였으며 이 밖의 모든 시험용기와 피펫 등은 과불화합물에 흡착하는 것으로 알려진 유리재질의 사용을 배제하고 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 재질의 기구를 이용하여 분석을 실시 하였다.
대상 식품 시료는 부산 시내 대형할인점 2곳 이상에서 구입하였으며, 참치와 꽁치를 제외한 모든 시료는 국내산을 사용하였다(Table 1). 어류 시료 전처리법 확인을 위한 시료로는 고등어를 사용하였다.
대상 식품 시료는 부산 시내 대형할인점 2곳 이상에서 구입하였으며, 참치와 꽁치를 제외한 모든 시료는 국내산을 사용하였다(Table 1). 어류 시료 전처리법 확인을 위한 시료로는 고등어를 사용하였다. 어류 중 가식부 시료는 3개의 서로 다른 개체의 가식부를 혼합하여 하나의 시료로 사용하였으며 간과 내장 시료는 서로 다른 개체의 3~5개의 각 부위를 혼합하여 하나의 시료로 사용해 시료의 대표성을 높이고자 하였다.
이론/모형
IPE법은 대상 시료 전량에 직접 표준물질을 주입한 후 추출하는 IPE-before법(I)18)과 시료와 물을 넣고 시료를 균질화한 다음 액상 일부(1 mL)를 덜어 표준물질을 주입하여 전처리를 하는 IPE-after법(II)24)으로 나뉘어 사용된다. 본 연구에서는 이 두 가지 방법에 대한 분석 회수율을 비교하였다.
8%)로 나타났다. 이를 바탕으로, 본 실험에서는 어류의 경우 IPE-Before법을 식품에 적용하기로 결정하였다.
성능/효과
32) 기존 IPE법에서 시료에서의 추출시간과 반복 추출 횟수는 거의 동일하게 수행되어지고 있으나 용매의 RPM과 pH는 연구에 따라 약간의 차이를 보인다. 추출한 용매와 시료와의 분리를 위해 사용하는 원심분리기의 RPM은 약 3,000~11,000 g까지 다양하게 사용하고 있으나,7,33,34) 최근에 이루어진 Lacina33)의 연구를 제외하고는 대부분의 연구에서 3,000~4,500 g에서 수행되었다.
회수율을 비교결과, IPE-before법이 가장 높고 안정적인 회수율을 보였다. RPM과 pH 조절하여 분석한 결과, RPM 은 9,378 g (9,000 rpm)에서 그리고 추출용매 주입 전 pH를 4로 맞추어 처리한 경우 가장 높은 회수율이 관측되었다. 확립된 전처리 조건(RPM-9,378 g, pH = 4)들과 분석법(IPEbefore)을 이용하여 국내에서 주로 섭취하는 어류에 해당하는 식품들을 선정하여 과불화합물 잔류량을 측정하였다.
전처리법 확립을 위해 MPFOS와 MPFOA 두 물질에 대해총 6가지 전처리법을 고등어 시료에 적용하여 얻은 회수율 결과를 Table 2에 나타내었다. SPE법에서 MPFOS는 42.3%, MPFOA는 63.2%의 회수율을 보였는데 이 값은 동일한 방법을 이용한 Ericson20)의 회수율(PFOS; 32~74%, PFOA; 61~130%)에 비해 다소 낮았다. 반면 메탄올을 추출 용매로 사용한 LLE법에서는 회수율이 10% 미만으로 본 연구에서 수행한 실험법 중 가장 낮은 회수율을 보였으며, LLE법을 사용한 Berger30)의 연구결과(64~95%)와도 큰 차이를 보였다.
9,378 g (9,000 rpm)을 적용한 IPE-before법을 사용하여 추출용매의 pH를 변화시키면서 얻은 회수율 테스트 결과를 Table 4에 나타내었다. pH 4, pH 7 그리고 pH 10에서의 평균 회수율은 각각 55.5%, 40.0%, 43.4% 로 pH에 따른 큰 회수율의 차이를 보이지 않았지만 전반적으로 pH 4에서 가장 높은 회수율을 보여 추출용매의 pH를 4로 결정하였다.
162 ng/g) 순으로 검출되었다. 대부분의 어류 시료의 경우 16종의 과불화합물 중 PFOS 의 농도 분포가 가장 높은 것으로 나타났으며, PFDA, PFUnDA, PFDoDA, PFTrDA, PFTeDA 등의 상대적으로 고분자인 과불화합물이 높은 빈도로 검출되었고, 모든 시료에서 16종의 과불화합물 중 4종 이상이 검출되었다(Fig. 2, Table 6).
실제 시료를 분석 시에는 MPFOS와 MPFOA를 포함한 9종의 표준물질과 회수율 확인용 표준물질(M8PFOA, M8PFOS) 2종을 추가 주입하여 모든 시료에 대해 내부표준물질법으로 9종의 과불화합물 회수 율을 확인하였다. 매 시료 배치(n = 20) 당 하나 이상의 실험 공시료를 배치 및 분석하여 실험과정 중 발행하는 오염 여부를 확인한 결과 모든 시료에 대해 검출한계미만으로 나타났으며, 검정표준물질은 0.05~50 ppb의 범위로 총 10단계의 검정표준물질을 이용하여 검정곡선을 작성하였으며, 검정곡선의 직선성 결정계수(r2 )가 0.99 이상으로 양호한 직선성을 보였다. 정량한계는 검량용액의 신호 대 잡음비가 10에 해당하는 값으로 하였고, 시료의 농도계산 시 정량 한계 미만의 경우에는 불검출로 처리하였으며, 본 연구의 정량한계는 0.
2%의 회수율을 보였는데 이 값은 동일한 방법을 이용한 Ericson20)의 회수율(PFOS; 32~74%, PFOA; 61~130%)에 비해 다소 낮았다. 반면 메탄올을 추출 용매로 사용한 LLE법에서는 회수율이 10% 미만으로 본 연구에서 수행한 실험법 중 가장 낮은 회수율을 보였으며, LLE법을 사용한 Berger30)의 연구결과(64~95%)와도 큰 차이를 보였다.
본 연구에서 After법을 통해 시료와 물의 균질화 과정에서 발생하는 즉, 실제 시료에 존재하는 과불화합물이 물로 추출되는 과정에서의 손실여부를 확인할 수 있었으며, 시료 추출과정에서의 손실이 없는 시료에 직접 표준물질을 주입 하는 방법인 Before법만을 비교해 본 결과, MPFOS의 회수율이 IPE법(68.0%) > SPE법(42.3%) > IPE + SPE법(39.9%) > LLE법(8.4%) 순으로 나타났으며, MPFOA는 IPE법, SPE법 (63.2%) > IPE + SPE법(50.4%) > LLE법(7.8%)로 나타났다.
본 연구의 결과 또한 Naile,39) Berger30)에서의 결과와 마찬가지로 PFOS가 가장 우세하게 검출되고 그 다음 PFTrDA, PFUnDA 순으로 검출되어 비슷한 경향성을 보였다.
어류시료의 16종 과불화합물의 각각의 평균농도는 ND~16.7 ng/g-습중량의 범위에서 검출되었으며, 총 16종의 과불화합물(Σ(PFBA~PFDS))의 평균농도는 1.67 ng/g습중량이었다.
어류의 간과 내장에서의 16종의 과불화합물 각각의 검출 범위는 각 ND~10.5 ng/g-습중량, ND~5.21 ng/g-습중량으로 오징어 시료가 가장 높게 나타났으며, 어류의 근육부와 마찬가지로 간과 내장에서도 PFOS의 농도 분포가 가장 큰 것으로 나타났다(Fig. 3). 모든 시료에서 과불화합물이 검출되 었으며, 자세한 내용은 Table 6에 나타내었다.
이를 통해 어류와 그 간과 내장에서의 총 16종의 과불화합물(Σ(PFBA~ PFDS))의 평균농도를 비교해 보았을 때, 간(17.8 ng/g) > 내장(13.3 ng/g) > 근육부(1.67 ng/g)로 나타나 어류의 간에서 가장 높게 검출됨을 확인할 수 있었다(Fig. 4).
확립된 전처리 조건(RPM-9,378 g, pH = 4)들과 분석법(IPEbefore)을 이용하여 국내에서 주로 섭취하는 어류에 해당하는 식품들을 선정하여 과불화합물 잔류량을 측정하였다. 체내 잔류량은 ND~1.67 ng/g-습중량 범위였으며, 삼치에서 PFOS가 가장 높은 수준(1.67 ± 0.38) ng/g-습중량으로 검출되었다.
추출 전 시료에 직접 표준물질을 넣어 전처리를 진행한 IPE-before법에서는 MPFOS와 MPFOA의 회수율이 63.2와 68.0%, IPE + SPE-before법에서는 각각 39.9와 50.4%로 나타나 SPE 단계를 더 거친 경우에 회수율이 다소 낮아지는 결과를 얻었다. 추출 후에 표준물질을 주입하여 전처리를 진행한 IPE-after법에서는 MPFOS와 MPFOA의 회수율이 84.
4%로 나타나 SPE 단계를 더 거친 경우에 회수율이 다소 낮아지는 결과를 얻었다. 추출 후에 표준물질을 주입하여 전처리를 진행한 IPE-after법에서는 MPFOS와 MPFOA의 회수율이 84.8과 71.3%, IPE + SPE-after법에서는 75.4와 73.6%로 나타나두 분석법 사이에서 차이가 없었다. IPE, IPE + SPE법에 관계없이 추출 후에 내부표준물질을 주입한 경우가 추출 전에 내부표준물질을 주입한 경우보다 회수율이 높게 나타났다.
선정된 IPE-before법으로 실제 어류에 적용하여 9종의 내부표준물질 및 회수율 확인용 표준물질 2종을 주입한 후, 실제시료를 분석한 모든 시료의 회수율을 확인한 결과를 Table 5에 나타내었다. 회수율 범위는 51.7~84.1%로 나타났고, 상대 표준편차가 12% 미만으로 나타나 시료간의 재현성 있는 회수율을 보였다.
본 연구는 첫째, 어류에 잔류하는 과불화합물의 최적분석 법을 찾기 위해 IPE-before법, IPE-after법, LLE법, SPE법, IPE + SPE-before법, IPE + SPE-after법 등을 비교 검토하였다. 회수율을 비교결과, IPE-before법이 가장 높고 안정적인 회수율을 보였다. RPM과 pH 조절하여 분석한 결과, RPM 은 9,378 g (9,000 rpm)에서 그리고 추출용매 주입 전 pH를 4로 맞추어 처리한 경우 가장 높은 회수율이 관측되었다.
후속연구
본 연구결과는 향후 국내에서 연구가 미비한 식품에서의과불화합물의 분석에 바탕자료로 사용되어 다양한 식품군에서의 연구에 확장하여 적용 가능할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
과불화합물은 어떤 물리화학적 특성을 지닌 물질인가?
과불화합물(Perfluorinated Compounds, PFCs)은 탄소와 불소의 강한 공유결합으로 이루어진 탄소 화합물질로써 열이나 산성 하에서도 화학적 변화가 일어나지 않는 안정한 물질이다. 이런 독특한 물리화학적 특성으로 지난 50년간 가죽, 카펫, 종이, 자동차, 건설, 화학공정, 섬유 등 다양한 산업분야에서 널리 이용되어 왔다.
동물을 이용한 생체 위해성 평가에서 과불화합물은 어떤 영향을 미친다고 보고되는가?
과불화합물은 가수분해, 광분해, 생물대사에 의한 분해가 어려워 환경 중으로 배출 되면 오랫동안 잔류하는 특성이 있으며 생체 축적성 및 독성이 있는 것으로 보고되고 있다. 동물을 이용한 생체 위해성 평가에서 과불화합물은 혈액 내의 단백질을 응고시키는등 내분비계를 교란시키는 환경호르몬의 특성을 나타내며, 간독성, 발암, 발육장애와 임신장애 및 태아 기형, 면역체계에 영향을 미치고, 성적인 발달을 지연시킨다고 보고된 바 있다.1,2) 이러한 과불화합물의 인체 노출 경로는 공기 중에 존재하는 과불화합물의 흡입과 과불화합물로 오염된 음식이나 물의 섭취에 의한 것으로 보고되었다.
IPE법의 단점은?
9,10,17~20) IPE법은 생체시료(간 시료)에서 많이 사용되는 전처리법으로써 이온화를 위하여 TBA (Tetra-n-butyl ammoniumhydrogensulfate)를 넣은 후 carbonate buffer와 수산화나트륨을 이용하여 적정 pH를 조절하며,7,21) MTBE (Methyl tert-butyl ether)를 추출용매로 사용한다. 과불화합물 중에서 PFOS와 같이 상대적으로 극성이 작은 물질의 추출 효율이 높은 반면 MTBE 층에 분석을 방해하는 지질이나 에테르도 함께 추출되는 단점이 있다.22,23) 또, 이 분석방법을 적용할 때 추출 전 시료에 직접 표준물질을 주입하거나 시료와 물을 넣고 균질화한 후 그 일부를 덜어 표준물질을 주입하는 등 표준물질의 주입시점에 따라 추출효율이 서로 다르다고 보고되어 있다.18,24) LLE법은 가장 간단한 전처리법으로 시료에 메탄올이나 HPLC 이동상을 넣어 추출하는 방법으로 방해물질의 제거가 전혀 이루어지지 않고 매질의 영향을 크게 받아 일부 연구에서만 사용되었다.
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