[논문]사료 내 케타민과 덱스메데토미딘의 잔류조사를 위한 동시분석법 개발

채현영; 박혜진; 서형주; 장수녕; 이승화; 정민희; 조현정; 홍성희; 나태웅

doi:10.5806/ast.2022.35.3.136

사료 내 케타민과 덱스메데토미딘의 잔류조사를 위한 동시분석법 개발
Development of simultaneous analytical method for investigation of ketamine and dexmedetomidine in feed 원문보기

분석과학 = Analytical science & technology, v.35 no.3, 2022년, pp.136 - 142

채현영 (국립농산물품질관리원 시험연구소) , 박혜진 (국립농산물품질관리원 시험연구소) , 서형주 (국립농산물품질관리원 시험연구소) , 장수녕 (국립농산물품질관리원 시험연구소) , 이승화 (국립농산물품질관리원 시험연구소) , 정민희 (국립농산물품질관리원 시험연구소) , 조현정 (국립농산물품질관리원 시험연구소) , 홍성희 (국립농산물품질관리원 시험연구소) , 나태웅 (국립농산물품질관리원 시험연구소)

초록
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안락사 시킨 유기견의 사체를 고온 및 고압 처리하여 가루로 만들고 사료 원료(육골분)로 사용했다는 언론보도에 따라 안락사에 사용된 마취제 케타민과 덱스메데토미딘의 사료 내 잔류가능성이 제기되었다. 이에 신속한 잔류 조사를 위해 QuEChERS 전처리와 질량분석기를 이용한 동시분석법을 개발하였다. 개발된 동시분석법의 직선성은 0.999 이상을 보였다. 선택성은 무처리 시료와 케타민과 덱스메데토미딘이 정량한계수준으로 처리된 시료의 비교를 통해 평가하였고, MRM 크로마토그램을 확인한 결과 각각의 머무름 시간에서 매질의 간섭은 없었다. 검출한계는 0.6 ㎍/L, 정량한계는 2 ㎍/L로 설정하였으며, 분석법의 최종 정량한계는 10 ㎍/kg로 설정하였다. 육골분, 육분, 애완용 배합사료 중 케타민의 회수율 실험 결과, 80.48-98.63 %, 상대표준편차 5.00 % 이하의 결과를 보였으며, 덱스메데토미딘은 회수율 72.75-93.00 %, 상대표준편차 4.83 % 이하의 결과를 보였다. 개발된 분석법을 활용하여 케타민과 덱스메데토미딘의 잔류실태조사를 실시하였다. 해당 원료가 배포된 시기에 제조된 육골분 등의 사료 6 점을 수거하여 분석한 결과, 육골분 시료 한점에서 케타민이 10.8 ㎍/kg이 검출되었고, 덱스메데토미딘은 정량 한계 미만의 농도로 확인되었다. 이에 해당 원료를 사용한 제품은 전량 회수, 폐기되었다. 이후에도 육골분 사료의 안전성 확보를 위해 육골분 및 배합사료 등의 시료 32점을 추가로 수거하여 케타민과 덱스메데토미딘에 대한 잔류 조사를 실시 하였고, 분석결과 두 성분 모두 검출되지 않았다. 하지만 이번 조사를 통해 마취제 같은 의약품들이 고온 및 고압에도 분해되지 않고 잔류할 수 있다는 사실을 확인하였고, 이에 따라 육골분 사료에서 관리하고 있지 않은 다른 잠재적 유해물질들에 대한 조사의 필요성이 제기되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

According to media reports, the carcasses of euthanized abandoned dogs were processed at high temperature and pressure to make powder, and then used as feed materials (meat and bone meal), raising the possibility of residuals in the feed of the anesthetic ketamine and dexmedetomidine used for euthanasia. Therefore, a simultaneous analysis method using QuEChERS combined with high-performance liquid chromatography coupled with electrospray ionization tandem mass spectrometry was developed for rapid residue analysis. The method developed in this study exhibited linearity of 0.999 and higher. Selectivity was evaluated by analyzing blank and spiked samples at the limit of quantification. The MRM chromatograms of blank samples were compared with those of spiked samples with the analyte, and there were no interferences at the respective retention times of ketamine and dexmedetomidine. The detection and quantitation limits of the instrument were 0.6 ㎍/L and 2 ㎍/L, respectively. The limit of quantitation for the method was 10 ㎍/kg. The results of the recovery test on meat and bone meal, meat meal, and pet food showed ketamine in the range of 80.48-98.63 % with less than 5.00 % RSD, and dexmedetomidine in the range of 72.75-93.00 % with less than 4.83 % RSD. As a result of collecting and analyzing six feeds, such as meat and bone meal, prepared at the time the raw material was distributed, 10.8 ㎍/kg of ketamine was detected in one sample of meat and bone meal, while dexmedetomidine was found to have a concentration below the limit of quantitation. It was confirmed that the detected sample was distributed before the safety issue was known, and thereafter, all the meat and bone meal made with the carcasses of euthanized abandoned dogs was recalled and completely discarded. To ensure the safety of the meat and bone meal, 32 samples of the meat and bone meal as well as compound feed were collected, and additional residue investigations were conducted for ketamine and dexmedetomidine. As a result of the analysis, no component was detected. However, through this investigation, it was confirmed that some animal drugs, such as anesthetics, can remain without decomposition even at high temperature and pressure; therefore, there is a need for further investigation of other potentially hazardous substances not controlled in the feed.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Physicochemical properties of ketamine and dexmedetomidine
그림 Fig. 1. Flowchart of the sample preparation for analysis of ketamine and dexmedetomidine in feed.
표 Table 2. Multiple reaction monitoring (MRM) conditions for ketamine and dexmedetomidine
그림 Fig. 2. Mass spectra of blank, standard, and sample that contains the ketamine (11.1 min) and dexmedetomidine (13.8 min). (a) blank sample, (b) ketamine and dexmedetomidine standard, (c) ketamine and dexmedetomidine in sample.
표 Table 3. The retention time, linearity and LOQ of ketamine and dexmedetomidine in feed by LC-MS/MS
표 Table 4. The recovery of ketamine and dexmedetomidine in feed (three types) by LC-MS/MS
표 Table 5. Mean concentration (μg/kg) of ketamine and dexmedetomidine in 6 feed ingredients and compound feeds (n=6)

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 케타민과 덱스메데토미딘의 신속하고 정확한 모니터링을 위해 LC-MS/MS를 이용한 동시 분석법을 확립하였고 해당 시기에 제조되어 유통중인 육골분 사료와 이후 제조된 육골분 등의 사료를 수거하여 잔류 실태조사를 실시하였다.

제안 방법

6 µg/L, 정량 한계는 2 µg/L로 설정하였고, 분석법의 최종 정량 한계는 SANTE/ 12682/2019 가이드라인에 따라 개발된 분석법의 회수율 결과가 유효성 확인 지침의 기준을 충족하는 가장 낮은 주가 농도인 10 µg/kg으로 선정하였다. 시험법의 정확도 및 정밀도를 평가하기 위하여 육골분, 육분, 배합사료를 사용하였으며, 회수율 실험은 정량한계, 정량한계의 2배, 10배의 농도가 되도록 표준용액을 첨가하여 각각 5반복 실시하였다. 그 결과 평균 회수율과 상대표준 편차는 케타민은 80.
정성 및 정량을 위한 검량선 작성을 위해 혼합표준용액을 메탄올로 희석하여 2, 5, 10, 20, 50, 100 µg/L의 농도가 되도록 제조하였다.
표준물질인 케타민과 덱스메데토미딘을 각각 메탄올에 녹여 1, 000 µg/L의 농도로 표준원액을 조제하였다

대상 데이터

2019년 10월 제주도에서 안락사 시킨 유기동물을 사료 원료(육골분)로 사용했다는 언론 보도에 따라 케타민과 덱스메데토미딘의 신속한 잔류 실태 조사를 위하여 2019년 12월에 제주도 내 제조업체 및 마트에서 사료 6점(육골분 3점, 애완동물 사료 3점)을 수집하였다. 이후 지속적인 잔류 실태조사를 위하여 2020년 8 월부터 10월까지 온라인 및 대형 매장 등에서 육골분을 포함하거나 습식 제품인 배합사료 20점과 동물성단백질류(육골분, 육골포) 12점을 수집하여 케타민과덱스메데토미딘에 대한조사를 실시 하였다.
2019년 10월 제주도에서 안락사 시킨 유기동물을 사료 원료(육골분)로 사용했다는 언론 보도에 따라 케타민과 덱스메데토미딘의 신속한 잔류 실태 조사를 위하여 2019년 12월에 제주도 내 제조업체 및 마트에서 사료 6점(육골분 3점, 애완동물 사료 3점)을 수집하였다. 이후 지속적인 잔류 실태조사를 위하여 2020년 8 월부터 10월까지 온라인 및 대형 매장 등에서 육골분을 포함하거나 습식 제품인 배합사료 20점과 동물성단백질류(육골분, 육골포) 12점을 수집하여 케타민과덱스메데토미딘에 대한조사를 실시 하였다.

데이터처리

직선성을 확인하기 위해 2-100 µg/L가 되도록 혼합표준용액을 조제하였고, 분석기기에 주입하여 peak의 면적을 기준으로 표준검량선을 작성하여 검량 선의 결정계수(coefficient of correlation, r²)를 구하였다
시험법의 정확도 및 정밀도를 확인하기 위하여 무처리 시료에 혼합표준용액을 첨가하여 회수율 실험을 진행하였다. 회수율 실험은 정량한계, 정량한계 2배, 10배의 농도로 5반복 수행하였고 평균 회수율과 상대표준 편차(RSD, %, relative standard deviation)를 산출하였다. 기기상 검출 한계 및 정량한계는 이미 알고 있는 저농도 분석 대상 물질을 포함한 검체의 신호와 공시험 검체의 신호를 비교하여 구하였고, 검출한계는 3:1의 신호대 노이즈비가 산출되는 농도, 정량한계는 10:1의 신호대 노이즈비가 산출되는 농도로 선정하였다.

이론/모형

케타민과 덱스메데토미딘은 신속하고 정확한 분석을 위하여 LC-MS/MS로 분석하였으며, 전기분무 이온 화법(ESI)의 positive ion mode, multiple reaction moni- toring(MRM)mode 조건으로 분석되었다. 선구이온 (precursor ion)은 full scan mode에서 질량 스펙트럼을 확인하여 케타민과 덱스메데토미딘의 질량 값(exact mass, M)에 양성자(H+)가 결합된 [M+H] 형태인 m/z 238, 201의 선구이온을 확인하였다.
6. 유효성 확인
확립된 시험법은 식품의약품안전평가원의 가이드라인에 따라 선택성(Selectivity), 직선성(Linearity), 검출한계(Limit of Detection), 정량한계(Limit of Quantifi- cation), 정확도(Accuracy), 정밀도(Precision)를 확인하였다. 직선성을 확인하기 위해 2-100 µg/L가 되도록 혼합표준용액을 조제하였고, 분석기기에 주입하여 peak의 면적을 기준으로 표준검량선을 작성하여 검량 선의 결정계수(coefficient of correlation, r²)를 구하였다.

성능/효과

시험법의 정확도 및 정밀도를 평가하기 위하여 육골분, 육분, 배합사료를 사용하였으며, 회수율 실험은 정량한계, 정량한계의 2배, 10배의 농도가 되도록 표준용액을 첨가하여 각각 5반복 실시하였다. 그 결과 평균 회수율과 상대표준 편차는 케타민은 80.48-98.63%, 0.65-5.00%, 덱스메데토미딘은 72.75-93.00%, 0.96-4.83%로 나타나 권장 기준을 만족한 것을 확인할 수 있었다(Table 4). 3.
사료 중 케타민과 덱스메데토미딘의 잔류조사 결과, 실제로 이 두 성분이 130 C 이상의 고온과 7기 압 이상의 고압에도 분해되지 않고 사료에까지 잔류하는 것이 확인되었다. Foertsch 등의 연구에서도 케타민을 다양한 열 환경에 6개월 간 보관한 결과, 온도에 대한 농도의 변화가 없음을 확인하였고, 반감기 역시 다른 화합물에 비해 6개월까지 느리게 분해됨을 확인하였다.
그리고 케타민과 같은 마취제는 처리된 후 다양한 조직에 널리 분포되지만 그 농도는 사용된 농도보다 낮고 독성 효과도 훨씬 적다는 사전연구 결과들이 있었다. 이번 연구에서도 이와 유사하게 케타민과 덱스메데토미딘이 육골분에서 낮은 농도로 잔류하고 있음을 확인하였다. 이후 조사한 국내 유통사료에서는 두 성분들의 잔류가 확인되지 않았지만 본 연구의 결과로, 화학적으로 안정한 구조를 갖고 있는 유해물질들에 대한 조사의 필요성이 대두되었다.

후속연구

이에 유통되는 육골분 사료는 관리성분 이외의 잠재적 유해물질에 대한 조사가 필요할 것으로 보여지며, 마취제와 같은 물질의 잔류 특성, 처리 방법 등에 대한 연구도 지속적으로 필요 할 것으로 보인다. 그리고 이러한 결과들을 마취제 등 다양한 약물에 대한 사료 안전관리의 기초자료로 활용하고자 한다.
이후 조사한 국내 유통사료에서는 두 성분들의 잔류가 확인되지 않았지만 본 연구의 결과로, 화학적으로 안정한 구조를 갖고 있는 유해물질들에 대한 조사의 필요성이 대두되었다. 이에 유통되는 육골분 사료는 관리성분 이외의 잠재적 유해물질에 대한 조사가 필요할 것으로 보여지며, 마취제와 같은 물질의 잔류 특성, 처리 방법 등에 대한 연구도 지속적으로 필요 할 것으로 보인다. 그리고 이러한 결과들을 마취제 등 다양한 약물에 대한 사료 안전관리의 기초자료로 활용하고자 한다.
이번 연구에서도 이와 유사하게 케타민과 덱스메데토미딘이 육골분에서 낮은 농도로 잔류하고 있음을 확인하였다. 이후 조사한 국내 유통사료에서는 두 성분들의 잔류가 확인되지 않았지만 본 연구의 결과로, 화학적으로 안정한 구조를 갖고 있는 유해물질들에 대한 조사의 필요성이 대두되었다. 이에 유통되는 육골분 사료는 관리성분 이외의 잠재적 유해물질에 대한 조사가 필요할 것으로 보여지며, 마취제와 같은 물질의 잔류 특성, 처리 방법 등에 대한 연구도 지속적으로 필요 할 것으로 보인다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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