선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구는 국내 유통되는 다양한 식품을 효율적인 방법으로 전처리하고 LC-MS/MS를 이용해 식품 내 PFCs의 분석법을 확립할 목적으로 실시되었다. 109건의 식품을 지방과 단백질의 함량에 따라 두 그룹으로 나누고, 각각의 시료를 분취하여 혼합한 시료를 사용하였다.
- 본 연구는 식품 중 17종의 PFCs 분석을 위한 전처리법을 확립하기 위해 실시되었으며, 식품의 단백질과 지방함량에 따라 Group 1과 Group 2로 분류하였고 그룹별로 혼합 시료를 만들어 사용하였다. 혼합 시료는 여러 가지 시료를 하나로 합성하여 분석함으로써 오류를 최소화 시킬 수 있고 필요한 분석 횟수가 줄어들기 때문에 분석에 드는 비용을 절감할 수 있다(28).
- 또한 한국에서 주로 섭취되고 있는 식품의 종류가 외국과 다르며, 주요 소비식품이 외국에 비해 지방함량이 적다는 점에서 차이가 있기 때문에 국내 유통되고 있는 식품 내 PFCs의 분석을 위한 적합한 전처리 방법을 확립할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 국내 유통 식품에서 지방과 단백질 함량의 차이로 식품을 구분하여 전처리 방법을 확립하고 고성능 액체크로마토그래피-질량분석기(LC-MS/MS)를 이용하여 식품 내 17종의 PFCs를 분석하기 위한 분석법의 유효성 검증을 실시하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 “식품 등의 표시기준”에서 지방 함량에 따른 강조표시의 내용을 반영하여 균질화한 분석용 시료의 단백질과 지방함량의 합이 3% 미만인 경우 Group 1, 3% 이상인 경우 Group 2로 분류하였다. 구매한 시료는 증류수와 일정비율(1:1-1:3) 섞어 믹서기로 균질화하였으며 균질화된 시료는 10 g씩 그룹별로 모아 혼합시료를 만들어 사용하였다. 모든 시료는 분석 전까지 −20°C 냉동고에 보관하였다.
- 시료 균질화에는 믹서(BL-1401 KR, Tefal, France)를 사용하였으며, 효소활성을 위해 진탕배양기(SH-803R, Ilsin, Korea)를 이용하였다. 물질 추출을 위해 초음파추출기(5510R-DTH, Bransonic, Danbury, CT, USA)와 회전교반기(AG, FINEPCR, Korea)를 사용하였고 층분리를 위한 원심분리기는 PLC-05 (Gemmy Industrial Corp., Taiwan), 농축을 위해 사용된 농축기는 Eyela (Tokyo, Japan)의 원심농축기(CVE3100)를 사용하였다.
- 본 연구에서는 “식품 등의 표시기준”에서 지방 함량에 따른 강조표시의 내용을 반영하여 균질화한 분석용 시료의 단백질과 지방함량의 합이 3% 미만인 경우 Group 1, 3% 이상인 경우 Group 2로 분류하였다.
- 정확도(accuracy) 평가는 표준물질에 대한 회수율(recovery)로 실시하였고 정밀도(precision) 평가는 7개씩 반복 분석한 값의 상대표준편차(RSD) 값으로 실시하였다. 본 연구의 검출한계(LOD)는 표준용액 7가지 농도(0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1, 2 및 5 ng/mL)의 검량선에서 y 절편의 표준편차를 검량선의 기울기로 나누고 이 결과 값에 3.3을 곱하여 구하였다.
- 상층액만 담은 튜브를 원심농축기에 넣어 농축시키고, 아세토니트릴 200 µL을 넣어 재조성하고 LC-MS/MS에 주입하여 정량 분석하였다.
- 상층액을 담은 튜브를 진공농축기에 넣어 농축시키고 아세토니트릴 200 µL을 넣어 재조성하여 LC-MS/MS에 주입하여 정량 분석하였다(Fig. 1).
- 식품 중 PFCs를 분석하기 위하여 고성능 액체 크로마토그래피(Agilent 1100 LC series, Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA), 질량분석기(API 4000, Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)를 이용하였으며, 컬럼은 YMC-ODS 컬럼(2.0×150 mm, 3.0 µm, Waters Co., Milford, MA, USA)을 사용하였다.
- 전처리 방법 검증을 위해 본 연구에서는 분류된 그룹별로 식품시료를 일정량 담아 균질화하여 혼합시료를 만들어 사용했으며, 시료 중 PFCs의 최종농도가 0.2 ng/mL (저농도), 1 ng/mL (중 농도) 및 5 ng/mL (고농도)가 되도록 표준용액을 첨가하고 각 농도에 대하여 7개씩 시료와 동일한 방법으로 전처리하고 분석하였다. 정확도(accuracy) 평가는 표준물질에 대한 회수율(recovery)로 실시하였고 정밀도(precision) 평가는 7개씩 반복 분석한 값의 상대표준편차(RSD) 값으로 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 국내 유통되는 다양한 식품을 효율적인 방법으로 전처리하고 LC-MS/MS를 이용해 식품 내 PFCs의 분석법을 확립할 목적으로 실시되었다. 109건의 식품을 지방과 단백질의 함량에 따라 두 그룹으로 나누고, 각각의 시료를 분취하여 혼합한 시료를 사용하였다. 지방과 단백질의 함량이 높은 혼합시료는 효소처리와 헥세인 추출을 한 후 ion-pairing방법으로 전처리 후 분석을 실시하였으며, 17 종의 PFCs에 대한 검출한계 값은 0.
- 본 실험에 사용된 PFCs 17종의 표준물질 perfluoro-n-pentanoic acid (PFPeA), perfluoro-n-hexanoic acid (PFHxA), perfluoro-nheptanoic acid (PFHpA), perfluoro-n-octanoic acid (PFOA), perfluoro-n-nonanoic acid (PFNA), perfluoro-n-decanoic acid (PFDA), perfluoro-n-undecanoic acid (PFUnDA), perfluoro-n-dodecanoic acid (PFDoDA), perfluoro-n-tridecanoic acid (PFTrDA), perfluoron-tetradecanoic acid (PFTeDA), perfluoro-1-butanesulfonate (LPFBS), perfluoro-1-hexanesulfonate (L-PFHxS), perfluoro-1-octanesulfonate (L-PFOS), perfluoro-1-decanesulfonate (PFDS), perfluorooctanesulphonic acid (PFOSA), N-methylperfluoro-1-octanesulfonamidoacetic acid (N-EtFOSAA), N-ethylperfluoro-1 octanesulfonamidoacetic acid (N-MeFOSAA)와 10종의 내부표준물질 perfluoro-n-[1,2-13C2]hexanoic acid (MPFHxA), perfluoro-n-[1,2,3,4- 13C4]octanoic acid (MPFOA), perfluoro-n-[1,2,3,4,5-13C5]nonanoic acid (MPFNA), perfluoro-n-[1,2-13C2]decanoic acid (MPFDA), perfluoro-n-[1,2-13C2]undecanoic acid (MPFUnDA), perfluoro-n-[1,2-13C2]dodecanoic acid (MPFDoDA), perfluoro-1-hexane[18O2] sulfonate (MPFHxS), perfluoro-1-[1,2,3,4-13C4]octanesulfonate (MPFOS), N-methyl-d3-perfluoro-1-octanesulfonamidoacetic acid (d3-NEtFOSAA), N-ethyl-d5-perfluoro-1 octane sulfonamide acetic acid(d5-N-MeFOSAA)는 Wellington Laboratories (Guelph, ON, Canada)에서 구입하였다. 또한, 전처리에 사용되는 프로테이스(protease), 라이페이스(lipase), 황산수소테트라뷰틸암모늄(tetra butyl ammonium hydrogen sulfate, TBAHS), 탄산수소소듐(sodium bicarbonate, NaHCO3), 무수탄산소듐(sodium carbonate anhydrous, Na2CO3)은 함량 99%의 Sigma-Aldrich Chemical Co. (St. Louis, MO, USA)에서 구입하여 사용하였으며, 분석용매인 메탄올, 증류수, 아세토니트릴(acetonitrile), 메틸삼차뷰틸에테르(methyl-t-butyl ether, MTBE), 헥세인(hexane)은 HPLC등급으로 Burdick and Jackson(Muskegon, MI, USA)에서 구입하여 사용하였다. 시료 균질화에는 믹서(BL-1401 KR, Tefal, France)를 사용하였으며, 효소활성을 위해 진탕배양기(SH-803R, Ilsin, Korea)를 이용하였다.
- Louis, MO, USA)에서 구입하여 사용하였으며, 분석용매인 메탄올, 증류수, 아세토니트릴(acetonitrile), 메틸삼차뷰틸에테르(methyl-t-butyl ether, MTBE), 헥세인(hexane)은 HPLC등급으로 Burdick and Jackson(Muskegon, MI, USA)에서 구입하여 사용하였다. 시료 균질화에는 믹서(BL-1401 KR, Tefal, France)를 사용하였으며, 효소활성을 위해 진탕배양기(SH-803R, Ilsin, Korea)를 이용하였다. 물질 추출을 위해 초음파추출기(5510R-DTH, Bransonic, Danbury, CT, USA)와 회전교반기(AG, FINEPCR, Korea)를 사용하였고 층분리를 위한 원심분리기는 PLC-05 (Gemmy Industrial Corp.
데이터처리
- 2 ng/mL (저농도), 1 ng/mL (중 농도) 및 5 ng/mL (고농도)가 되도록 표준용액을 첨가하고 각 농도에 대하여 7개씩 시료와 동일한 방법으로 전처리하고 분석하였다. 정확도(accuracy) 평가는 표준물질에 대한 회수율(recovery)로 실시하였고 정밀도(precision) 평가는 7개씩 반복 분석한 값의 상대표준편차(RSD) 값으로 실시하였다. 본 연구의 검출한계(LOD)는 표준용액 7가지 농도(0.
이론/모형
- 02% formic acid) 수용액(A)과 100% 메탄올(B)을 경사용매조성법으로 이용하여 200 µL/min의 유속으로 사용하였다. 정량분석은 다중 반응 모니터링(multiple reaction monitoring, MRM)방식으로 음이온모드에서 분석하였다. LC-MS/MS의 분석조건은 Table 1, 연구 대상물질 17종과 10종의 내부표준물질에 대한 전구이온과 생성이온 정보는 Table 2에 나타내었다.
성능/효과
- 국외의 식품 내 PFCs 모니터링의 연구결과를 검토해보았을 때, 대부분이 채소류에 비해 어류와 그 가공품에서 PFCs의 농도가 높게 검출되었고 그 중에서도 PFOS의 농도가 높게 나온 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 본 연구의 Group 2 혼합시료의 PFCs농도가 Group 1 혼합시료에 비해 높게 검출된 것은 어류와 그 가공품이 포함되어있기 때문에 나타난 결과로 사료된다.
- Schecter 등(17)이 텍사스의 슈퍼마켓에서 구입한 31개의 식품을 메탄올 추출 후 고체상추출을 실시하고 LC-MS로 11종의 PFCs 물질을 분석하였다. 그 결과, 검출한계는 0.01-0.5 ng/g 범위였으며 내부표준물질의 회수율은 65-105%로 본 연구에 비해 낮은 회수율과 높은 검출한계를 보였다. Ostertag 등(25)은 캐나다인이 일반적으로 소비하는 65개의 식품을 메탄올로 추출 후 고체상추출로 정제하여 LC-MS/MS로 9종의 PFCs를 분석한 결과, 회수율은 6-81%, 방법검출한계(MDL)는 0.
- 1%(n=16)가 검출되어 본 연구의 방법으로 많은 종류의 PFCs를 분석할 수 있음을 확인하였다. 물질별 검출 농도를 보면 Group 1과 Group 2의 PFOS가 각각 0.68과 1.87 ng/g으로 가장 높게 검출되었고 대부분의 물질은 검출한계 미만으로 나타나 국내 유통 식품 중 PFCs의 오염 수준은 낮을 것으로 추정되었다. 총 PFCs 농도는 Group 1과 Group 2가 각각 1.
- 2% 범위를 보여 안정적인 회수율과 정밀도를 보였다. 본 결과로 볼 때 고지방, 고단백질 식품 중 PFCs의 검출에는 효소처리 및 헥세인 처리가 효과적이었으며, 식품 중 지방과 단백질 함량에 따라 전처리 방법을 결정하는 것이 분석의 정확성을 높일 수 있을 것으로 사료된다. 또한 본 연구결과를 통해 추후 국내 유통되는 다양한 식품 내 PFCs의 분석을 위한 전처리 방법으로 적용 가능할 것으로 사료된다.
- 본 연구의 Group 1과 2에 해당하는 식품에서 PFCs를 분석한 기존 연구를 보면, 포장된 식품과 다양한 원료 식품 그리고 조리된 식품에서 10종의 PFCs물질을 액체상추출과 고체상추출하고 Envi-Carb를 이용한 정제를 실시한 뒤 분석한 결과, 회수율이 30-133%, 검출한계는 0.012-0.12 ng/g 범위를 보였다(24). 이는 본 연구와 검출한계는 비슷하지만 회수율의 범위가 넓게 나타났다.
- 본 연구의 Group 1에 포함된 식품에서 PFCs를 분석한 기존 연구를 보면, Herzke 등(30)이 벨기에, 체코, 이탈리아 및 노르웨이 4개의 유럽국가에서 대표적인 8가지 채소를 수집하여 MTBE를 이용한 액체상 추출 후 고체상 추출로 정제한 분석법의 방법정량한계(MQL)는 2-50 ng/kg의 범위였으며, 정확도 72-133%, 정밀도 2-27%로 본 연구에 비해 검출한계농도가 높았고 정밀도, 정확도는 낮았다.
- 본 연구의 결과와 기존에 연구된 논문과 회수율 및 검출한계를 비교해본 결과, 본 연구 결과가 우수한 회수율과 낮은 범위의 검출한계 값을 보여 본 연구의 저지방 저단백질 식품인 Group 1의 ion-pairing 전처리 방법과 고지방 고단백질 식품인 Group 2의 효소처리 및 헥세인 처리 후 ion-pairing 전처리 방법이 다른 연구의 전처리 방법보다 미량분석에 적합하다고 판단된다.
- 74 ng/g에 비해 높은 농도를 보였다. 분석된 물질들의 평균 농도는 0.22-5.03 ng/g의 범위로 나타났고 가장 높은 농도로 검출된 물질은 PFOS로 평균 5.03 ng/g이었다.
- Group 1과 Group 2 각각의 방법으로 전처리 후 분석한 17종의 PFCs의 정확도, 정밀도 및 검출한계는 Table 3과 같다. 분석법의 정확도 평가 결과 Group 1은 78.8-109.8%, Group 2는 80.0-114.5% 범위를 보였고 정밀도의 경우 각각 0.8-21.1, 1.7-28.2%의 범위였으며, 검정곡선의 직선성 결정계수(r2)는 모든 물질이 0.999 이상으로 나타나 정량 분석에 충분한 직선성을 보여주었다. 본 연구의 검출한계는 0.
- 07 ng/g로 높게 검출되었다. 시리얼과 사과, 감자에서는 PFCs가 검출되지 않았고 대구에서만 PFBS와 PFHxS가 각각 0.12, 0.07 ng/g 농도로 검출되었다.
- He 등(1)이 15개의 어류에서 8종의 PFCs를 분석한 결과 모든 물질이 검출되었다. 어류에서 검출된 총 PFCs의 농도는 2.01-43.8ng/g의 범위로 나타났고 평균농도는 13.50 ng/g으로 본 연구의 Group 2검출농도인 6.74 ng/g에 비해 높은 농도를 보였다. 분석된 물질들의 평균 농도는 0.
- 이 연구 결과로 비추어볼 때, Group 2의 전처리 방법 중 헥세인의 처리가 PFOS의 회수율에 영향을 미칠 것으로 예상되었으나, 본 연구에서 Group 1과 Group 2의 PFOS 회수율에 대해 독립표본 t-검정을 실시한 결과 두 그룹간 PFOS의 회수율에 차이가 없었다(p>0.05).
- 109건의 식품을 지방과 단백질의 함량에 따라 두 그룹으로 나누고, 각각의 시료를 분취하여 혼합한 시료를 사용하였다. 지방과 단백질의 함량이 높은 혼합시료는 효소처리와 헥세인 추출을 한 후 ion-pairing방법으로 전처리 후 분석을 실시하였으며, 17 종의 PFCs에 대한 검출한계 값은 0.013-0.145ng/mL 였고, 두 그룹의 정확도와 정밀도는 각각 Group 1이 78.8-109.8, 0.8-21.1%, Group 2가 80-114.5, 1.7-28.2% 범위를 보여 안정적인 회수율과 정밀도를 보였다. 본 결과로 볼 때 고지방, 고단백질 식품 중 PFCs의 검출에는 효소처리 및 헥세인 처리가 효과적이었으며, 식품 중 지방과 단백질 함량에 따라 전처리 방법을 결정하는 것이 분석의 정확성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.
- 혼합된 식품시료를 분석한 결과 Group 1과 Group 2에서 PFBS는 모두 불검출이었다. 총 17개의 PFCs 중 Group 1의 혼합시료는 52.9% (n=9)가 검출되었고 Group 2의 혼합시료에서는 94.1%(n=16)가 검출되어 본 연구의 방법으로 많은 종류의 PFCs를 분석할 수 있음을 확인하였다. 물질별 검출 농도를 보면 Group 1과 Group 2의 PFOS가 각각 0.
- 87 ng/g으로 가장 높게 검출되었고 대부분의 물질은 검출한계 미만으로 나타나 국내 유통 식품 중 PFCs의 오염 수준은 낮을 것으로 추정되었다. 총 PFCs 농도는 Group 1과 Group 2가 각각 1.14, 6.74 ng/g으로 Group 2의 농도가 Group 1에 비해 약 6배 높게 검출되었다(Table 4).
- 혼합된 식품시료를 분석한 결과 Group 1과 Group 2에서 PFBS는 모두 불검출이었다. 총 17개의 PFCs 중 Group 1의 혼합시료는 52.
후속연구
- 그러나 본 연구는 여러가지 식품시료를 혼합하여 분석한 결과로, 각각의 식품 중 농도는 알 수 없어 Schecter 등(17), Hradkova 등(31)과 He 등(1)이 분석한 식품시료 중 PFCs의 농도를 본 연구와 비교하는 데는 한계가 있다.
- 본 결과로 볼 때 고지방, 고단백질 식품 중 PFCs의 검출에는 효소처리 및 헥세인 처리가 효과적이었으며, 식품 중 지방과 단백질 함량에 따라 전처리 방법을 결정하는 것이 분석의 정확성을 높일 수 있을 것으로 사료된다. 또한 본 연구결과를 통해 추후 국내 유통되는 다양한 식품 내 PFCs의 분석을 위한 전처리 방법으로 적용 가능할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.