본 연구를 통하여 담배 주류연에 포함되어 있는 HPHCs (Harmful and potentially harmful constituents) 중 7 개 그룹의 분석법을 확립하였다. 이 7 개 그룹에는 방향족 아민, 휘발성 유기화합물, 중금속, 담배특이니트로사민, 벤조[a]피렌, 암모니아, 카르보닐 그룹이 있다. 시험법 검증을 위하여 표준담배인 1R5F와 3R4F를 사용하여 분석법의 특이성, 직선성, 정성한계, 정량한계, 정확도, 정밀도 및 회수율을 확인하였다. 모든 상관계수(r2)는 0.995 이상 이였고 정성한계는 방향족 아민, 휘발성 유기화합물, 중금속, 담배특이 니트로사민, 벤조[a]피렌, 암모니아, 카르보닐 순으로 0.01-0.04 ng/cig, 0.01-0.16 μg/cig, 0.01-1.27 ng/cig, 0.06-0.28 ng/cig, 0.04 ng/cig, 0.08 μg/cig, 0.78-1.77 μg/cig으로 확인되었다. 또한 일간과 일내 상대표준편차는 모두 15% 이하였고, 회수율의 상대표준편차는 15% 이하, 회수율 범위는 79.2-117.5%로 나타났다. 이러한 결과들을 바탕으로 7 개 그룹에 대하여 확립된 시험법은 각각의 해당성분을 분석하기에 적합하다고 판단된다.
본 연구를 통하여 담배 주류연에 포함되어 있는 HPHCs (Harmful and potentially harmful constituents) 중 7 개 그룹의 분석법을 확립하였다. 이 7 개 그룹에는 방향족 아민, 휘발성 유기화합물, 중금속, 담배특이니트로사민, 벤조[a]피렌, 암모니아, 카르보닐 그룹이 있다. 시험법 검증을 위하여 표준담배인 1R5F와 3R4F를 사용하여 분석법의 특이성, 직선성, 정성한계, 정량한계, 정확도, 정밀도 및 회수율을 확인하였다. 모든 상관계수(r2)는 0.995 이상 이였고 정성한계는 방향족 아민, 휘발성 유기화합물, 중금속, 담배특이 니트로사민, 벤조[a]피렌, 암모니아, 카르보닐 순으로 0.01-0.04 ng/cig, 0.01-0.16 μg/cig, 0.01-1.27 ng/cig, 0.06-0.28 ng/cig, 0.04 ng/cig, 0.08 μg/cig, 0.78-1.77 μg/cig으로 확인되었다. 또한 일간과 일내 상대표준편차는 모두 15% 이하였고, 회수율의 상대표준편차는 15% 이하, 회수율 범위는 79.2-117.5%로 나타났다. 이러한 결과들을 바탕으로 7 개 그룹에 대하여 확립된 시험법은 각각의 해당성분을 분석하기에 적합하다고 판단된다.
Harmful and potentially harmful constituents (HPHCs) are chemical compounds in tobacco smoke that cause harm to smokers and non-smokers. This study established and validated methods for the analysis of HPHCs from mainstream cigarette smoke. The analyzed HPHCs were categorized into seven groups: arom...
Harmful and potentially harmful constituents (HPHCs) are chemical compounds in tobacco smoke that cause harm to smokers and non-smokers. This study established and validated methods for the analysis of HPHCs from mainstream cigarette smoke. The analyzed HPHCs were categorized into seven groups: aromatic amines, volatile organic compounds (VOCs), heavy metals, tobacco specific nitrosamines (TSNAs), benzo[a]pyrene (B[a]P), ammonia, and carbonyl compounds. The methods were validated by specificity, linearity, limit of detection (LOD), accuracy, precision, and recovery. These validated methods were then applied to the reference cigarettes (1R5F, 3R4F). The correlation coefficients (r2) for the calibration curves of the seven groups were over 0.995. The LODs showed values of 0.01-0.04 ng/cig cig for aromatic amines, 0.01-0.16 μg/cig for VOCs, 0.01-1.27 ng/cig for heavy metals, 0.06-0.28 ng/cig for TSNAs, 0.04 ng/cig for benzo[a]pyrene, 0.08 μg/cig for ammonia, and 0.78-1.77 μg/cig for carbonyl compounds. The precisions obtained from the intra and inter-day batches were less than 15%. The accuracy and the recovery range were less than 15% and 79.2-117.5%, respectively. The proposed methods can therefore be applied for determining HPHCs in tobacco mainstream smoke.
Harmful and potentially harmful constituents (HPHCs) are chemical compounds in tobacco smoke that cause harm to smokers and non-smokers. This study established and validated methods for the analysis of HPHCs from mainstream cigarette smoke. The analyzed HPHCs were categorized into seven groups: aromatic amines, volatile organic compounds (VOCs), heavy metals, tobacco specific nitrosamines (TSNAs), benzo[a]pyrene (B[a]P), ammonia, and carbonyl compounds. The methods were validated by specificity, linearity, limit of detection (LOD), accuracy, precision, and recovery. These validated methods were then applied to the reference cigarettes (1R5F, 3R4F). The correlation coefficients (r2) for the calibration curves of the seven groups were over 0.995. The LODs showed values of 0.01-0.04 ng/cig cig for aromatic amines, 0.01-0.16 μg/cig for VOCs, 0.01-1.27 ng/cig for heavy metals, 0.06-0.28 ng/cig for TSNAs, 0.04 ng/cig for benzo[a]pyrene, 0.08 μg/cig for ammonia, and 0.78-1.77 μg/cig for carbonyl compounds. The precisions obtained from the intra and inter-day batches were less than 15%. The accuracy and the recovery range were less than 15% and 79.2-117.5%, respectively. The proposed methods can therefore be applied for determining HPHCs in tobacco mainstream smoke.
8 이 FCTC는 제9조 (담배제품의 성분에 관한 규제)와 제10조 (담배제품의 정보공개에 관한 규제)를 통하여 비준국의 담배제품 성분의 공개 및 관리를 요구하고 있는데, 특히 미국 FDA에서는 연방식품의약품화장품법안 (Federal Food, Drug, and Cosmetic Act) 904조항에 따라 담배 93 개 유해성분(Harmful and Potentially Harmful Constituents, HPHCs) 목록을 마련하여 순차적으로 관리하고 있으나 국내에서는 니코틴, 타르를 제외한 다른 성분에 대한 시험법은 없는 실정이다. 따라서 본 연구를 통하여 담배 연기 주류연 HPHCs 성분 중 방향족 아민성분 (aromatic amines: 1-aminonaphthalene, 2-aminonaphthalene, 3-aminobiphenyl, 4-aminobiphenyl), 휘발성 유기 화합물 성분 (volatile organic compounds: 1,3-butadiene, isoprene, acrylonitrile, benzene, toluene), 중금속 성분 (heavy metals: arsenic, cadmium, chromium, nickel, selenium), 담배특이 니트로사민 성분 (tobacco specific nitrosamines: 4-(N-nitrosomethylamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone, N-nitrosonornicotine, N-nitrosoanatabine, N-nitrosoanabasine), 암모니아 (ammonia), 벤조[a]피렌 (benzo[a]pyrene), 카르보닐 화합물 성분 (carbonyl compounds: formaldehyde, acetaldehyde, acetone, acrolein, propionaldehyde, crotonaldehyde, 2-butanone, n-butyraldehyde)들에 대한 시험법을 확립하고자 하였다.
제안 방법
담배 주류연 HPHCs 성분 중 방향족 아민성분, 휘발성 유기 화합물 성분, 중금속 성분, 담배특이 니트로사민 성분, 암모니아 성분, 벤조[a]피렌, 카르보닐 화합물 성분의 담배연기 성분 분석 표준화를 위한 분석법 설정과 분석법에 대한 방법의 유효성 검증을 실시하였다. 각각의 분석법에 대하여 직선성, 정확도와 정밀도 그리고 회수율 및 표준 담배 내에 분석물질 함량에 대하여 확인하였다. 그 결과 직선성의 결정계수 (r2)는 모든 성분이 0.
담배 주류연 HPHCs 성분 중 방향족 아민성분, 휘발성 유기 화합물 성분, 중금속 성분, 담배특이 니트로사민 성분, 암모니아 성분, 벤조[a]피렌, 카르보닐 화합물 성분의 담배연기 성분 분석 표준화를 위한 분석법 설정과 분석법에 대한 방법의 유효성 검증을 실시하였다. 각각의 분석법에 대하여 직선성, 정확도와 정밀도 그리고 회수율 및 표준 담배 내에 분석물질 함량에 대하여 확인하였다.
카르보닐 화합물 성분은 HPLC (Agilent 1200 HPLC, Agilent, USA)로 분석하였고, 컬럼은 eclipse XDB C18 (4.6 mm×250 mm×5 μm)을 사용하여 분석하였다. 이동상은 20% tetrahydrofuran in DW(A)와 100% acetonitrile(B)를 사용하였다.
대상 데이터
Louis MO, USA)에서 구입하여 사용하였다. 또한 모든 실험에 샘플로 사용된 표준담배 1R5F와 3R4F는 University of Kentucky (Lexington, USA)로 부터 구입하여 사용하였다.
데이터처리
모든 성분의 분석법은 직선성, 검출한계, 정밀도, 정확도, 회수율 등에 의하여 분석방법의 적합성을 평가하였다.
이론/모형
25 μm) 컬럼을 사용하였고, 오븐은 80 ℃에서 2 분간 멈춘 후 10 ℃/min의 속도로 220 ℃까지 가열한 후 다시 20 ℃/min의 속도로 300 ℃까지 가열한 후 10 분간 멈추었다. Injector 온도는 280 ℃, splitless mode, 유속은 1 mL/min의 조건으로 분석하였고, electron impact ionization (EI) 방법으로 selected ion monitoring (SIM) mode를 이용하여 분석하였다.
담배 특이 니트로사민 성분 포집 및 전처리 방법은 CORESTA13 방법을 응용하였다. RM20H를 이용하여 CFP에 담배연기성분을 포집 하였다.
담배특이니트로사민 성분은 HPLC (Agilent 1200 HPLC, Agilent, USA)에 API 4000 triple quadrupole (AB sciex, USA)가 결합된 LC-MS/MS 분석법을 이용하였고, 분석 컬럼은 eclipse Plus C18 (2.1×50 mm, 3.5 μm), 이동상은 2 mM ammonium acetate(A)와 0.01% formic acid in acetonitrile (B), 컬럼 온도는 40 ℃로 유지시켜 분석하였다. 용매조건은 2% B로 4분까지 98% B의 용매비율로 증가 후 3 분간 유지한 후, 8분까지 초기 용매조건으로 용매비율을 감소 후 7분간 유지시켜 사용하였다.
방향족 아민 성분의 포집 및 전처리 방법은 Health Canada10 방법을 참고하였다. 담배연기 성분을 RM20H를 이용하여 92 mm cambridge filter pad (CFP : Borgwaldt KC, Germany)로 포집하였다.
벤조[a]피렌의 포집 및 전처리방법은 BAT14 분석 방법을 응용하였다. RM20H를 이용하여 CFP에 담배연기성분을 포집 하였다.
암모니아의 포집 및 전처리방법은 Health Canada15 방법을 응용하였다. RM20H기기로 CFP에 30 mL 0.
용매조건은 2% B로 4분까지 98% B의 용매비율로 증가 후 3 분간 유지한 후, 8분까지 초기 용매조건으로 용매비율을 감소 후 7분간 유지시켜 사용하였다. 이동상의 유속은 0.2 mL/min, 주입량은 2 μL로 분석하였고, 질량분석은 positive-mode electrospray ionization (ESI) 방법을 이용하였으며, curtain collision gas는 각각 25, 4 mL/min, ion voltage는 5500 V, ion source gas 50, source 온도는 600 ℃로 설정한 후 분석하였다.
중금속 성분 분석의 포집 및 전처리 방법은 Health Canada12 방법을 응용하였다. RM20H에 필터홀더를 제거한 후, electrostatic unit (Borgwaldt KC, Germany)을 장착 한 후, electronic tube와 10% nitric acid가 20 mL 첨가된 impinger 한 개를 후에 연결하여 포집하였다.
카르보닐 화합물 성분의 포집 및 전처리방법은 BAT16 방법을 응용하였다. CFP 홀더를 제거한 후 impinger 3개를 연결하였다.
회수율 시험은 표준품 첨가법을 사용하여 분석하였다. 즉 담배연기 성분을 포집한 후 표준용액을 첨가하고, 동일의 전처리 과정을 실시하였다.
휘발성 유기화합물 성분의 포집 및 전처리 방법은 CORESTA11 방법을 참고하였다. RM20H기기에 필터 홀더를 제거한 뒤 2 개의 impinger를 연결하였다.
성능/효과
각각의 분석법에 대하여 직선성, 정확도와 정밀도 그리고 회수율 및 표준 담배 내에 분석물질 함량에 대하여 확인하였다. 그 결과 직선성의 결정계수 (r2)는 모든 성분이 0.99 이상이였으며, intra-day와 inter-day의 상대표준편차 및 LOD는 방향족 아민성분 0.6-2.7%, 0.3-7.8%, 0.01-0.02 ng/cig, 휘발성 유기 성분 0.4-6.0%, 0.8-14.1%, 0.01-0.16 μg/cig, 중금속 성분 0.5-3.7%, 0.1-9.9%, 0.01-1.27 ng/cig, 담배특이 니트로사민 성분 3.0-6.1%, 0.2-9.8%, 0.06-0.28 ng/cig, 벤조[a]피렌 성분 1.7%, 0.1-0.6%, 0.04 ng/cig, 암모니아 성분 2.1%, 3.4-4.8%, 0.08 μg/cig, 카르보닐 화합물 성분 1.3-1.4%, 0.0-0.6% 0.78-1.77 μg/cig로 모든 시험법의 상대표준편차가 15% 미만으로 확인되었으며, 각 성분들의 검출한계는 저타르 표준담배인 1R5F의 함량을 충분히 검출 및 검량할 수 있는 범위로 담배연기에 포함되어 있는 분석물질을 정량하기에 충분한 값이 될 것으로 판단된다. 회수율 측정 결과는 84.
중금속 성분들을 확립된 분석법으로 측정한 값은 3R4F의 결과값이 참고문헌의 범위 안에 포함되는 것을 확인하였다. 담배특이 니트로사민 성분들을 확립된 분석 방법으로 측정한 결과는 1R5F 및 3R4F 모두 다 참고문헌 범위 안에 포함되어 있는 것을 확인하였고, 벤조[a]피렌 성분의 결 과는 1R5F는 참고문헌의 범위 안에 포함되어진 것을 확인하였으며, 3R4F는 참고문헌에 표현된 값과 유사함을 확인하였다. 암모니아 성분을 확립된 분석 방법으로 측정한 결과는 1R5F, 3R4F 모두 참고문헌의 범위 안에 포함되어 있는 것을 확인하였다.
7%였고, 모든 시험법의 상대표준편차는 17% 미만이었다. 또한 표준담배인 1R5F와 3R4F의 각 성분들 함량 측정을 각각 3번 반복 실시하여 분석한 결과 방향족 아민성분들을 확립된 분석법으로 측정한 값은 1R5F 성분 모두가 참고문헌의 범위 안에 포함되었고, 3R4F는 참고문헌의 값과 유사함을 확인하였다. 휘발성 유기 성분들을 확립된 분석법으로 측 정한 값은 1R5F 및 3R4F 모두 참고문헌의 범위 안에 포함되는 것을 확인하였다.
암모니아 성분을 확립된 분석 방법으로 측정한 결과는 1R5F, 3R4F 모두 참고문헌의 범위 안에 포함되어 있는 것을 확인하였다. 마지막으로 카르보닐 화합물 성분들의 결과값들은 1R5F, 3R4F 모두 참고문헌의 범위 안에 포함되어 있는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 본 연구에서 확립된 담배 주류연 중 HPHCs 성분을 분석하기에 적합하다고 판단된다.
담배특이 니트로사민 성분들을 확립된 분석 방법으로 측정한 결과는 1R5F 및 3R4F 모두 다 참고문헌 범위 안에 포함되어 있는 것을 확인하였고, 벤조[a]피렌 성분의 결 과는 1R5F는 참고문헌의 범위 안에 포함되어진 것을 확인하였으며, 3R4F는 참고문헌에 표현된 값과 유사함을 확인하였다. 암모니아 성분을 확립된 분석 방법으로 측정한 결과는 1R5F, 3R4F 모두 참고문헌의 범위 안에 포함되어 있는 것을 확인하였다. 마지막으로 카르보닐 화합물 성분들의 결과값들은 1R5F, 3R4F 모두 참고문헌의 범위 안에 포함되어 있는 것을 확인하였다.
마지막으로 카르보닐 화합물 성분들의 결과값들은 1R5F, 3R4F 모두 참고문헌의 범위 안에 포함되어 있는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 본 연구에서 확립된 담배 주류연 중 HPHCs 성분을 분석하기에 적합하다고 판단된다.
휘발성 유기 성분들을 확립된 분석법으로 측 정한 값은 1R5F 및 3R4F 모두 참고문헌의 범위 안에 포함되는 것을 확인하였다. 중금속 성분들을 확립된 분석법으로 측정한 값은 3R4F의 결과값이 참고문헌의 범위 안에 포함되는 것을 확인하였다. 담배특이 니트로사민 성분들을 확립된 분석 방법으로 측정한 결과는 1R5F 및 3R4F 모두 다 참고문헌 범위 안에 포함되어 있는 것을 확인하였고, 벤조[a]피렌 성분의 결 과는 1R5F는 참고문헌의 범위 안에 포함되어진 것을 확인하였으며, 3R4F는 참고문헌에 표현된 값과 유사함을 확인하였다.
77 μg/cig로 모든 시험법의 상대표준편차가 15% 미만으로 확인되었으며, 각 성분들의 검출한계는 저타르 표준담배인 1R5F의 함량을 충분히 검출 및 검량할 수 있는 범위로 담배연기에 포함되어 있는 분석물질을 정량하기에 충분한 값이 될 것으로 판단된다. 회수율 측정 결과는 84.7-102.4%, 103.1-117.5%, 93.8-113.5%, 89.9-106.1%, 94.9%, 98.6%, 79.2-102.7%였고, 모든 시험법의 상대표준편차는 17% 미만이었다. 또한 표준담배인 1R5F와 3R4F의 각 성분들 함량 측정을 각각 3번 반복 실시하여 분석한 결과 방향족 아민성분들을 확립된 분석법으로 측정한 값은 1R5F 성분 모두가 참고문헌의 범위 안에 포함되었고, 3R4F는 참고문헌의 값과 유사함을 확인하였다.
또한 표준담배인 1R5F와 3R4F의 각 성분들 함량 측정을 각각 3번 반복 실시하여 분석한 결과 방향족 아민성분들을 확립된 분석법으로 측정한 값은 1R5F 성분 모두가 참고문헌의 범위 안에 포함되었고, 3R4F는 참고문헌의 값과 유사함을 확인하였다. 휘발성 유기 성분들을 확립된 분석법으로 측 정한 값은 1R5F 및 3R4F 모두 참고문헌의 범위 안에 포함되는 것을 확인하였다. 중금속 성분들을 확립된 분석법으로 측정한 값은 3R4F의 결과값이 참고문헌의 범위 안에 포함되는 것을 확인하였다.
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