초록 ▼

수산식품 중에 잔류하는 수은은 화학종에 따라 독성 및 생물유효성이 다르기 때문에 수은의 합리적 관리를 위해서는 수은 화학종에 대한 동시 분석법 확립이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 수산식품 중 수은 화학종을 신속하고 정확하게 동시 정량하는 분석법을 확립하여 식품 중 수은의 안전 관리에 기여하고자 한다.
수은 화학종의 동시 분석을 위하여 전처리 및 기기조건 검토, 분석법 비교 및 검증을 통하여 최적분석법을 확립하였고, 확립된 분석법으로 모니터링을 수행하였다. 전처리는 진탕추출법과 마이크로웨이브법을 각각 검토하였다. 먼저 진탕추

수산식품 중에 잔류하는 수은은 화학종에 따라 독성 및 생물유효성이 다르기 때문에 수은의 합리적 관리를 위해서는 수은 화학종에 대한 동시 분석법 확립이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 수산식품 중 수은 화학종을 신속하고 정확하게 동시 정량하는 분석법을 확립하여 식품 중 수은의 안전 관리에 기여하고자 한다.
수은 화학종의 동시 분석을 위하여 전처리 및 기기조건 검토, 분석법 비교 및 검증을 통하여 최적분석법을 확립하였고, 확립된 분석법으로 모니터링을 수행하였다. 전처리는 진탕추출법과 마이크로웨이브법을 각각 검토하였다. 먼저 진탕추출법은 추출용매 1% L-cysteine${\cdot}$HCl로 추출온도 ${60^{\circ}C}$에서 추출시간 120분 동안 추출하는 최적 조건을 확립하였다. 마이크로웨이브법은 추출용매 1% L-cysteine${\cdot}$HCl로 추출온도 ${60^{\circ}C}$에서 추출시간 20분 동안 추출 시 최적 조건으로 나타났다. 또한 HPLC에 대한 기기 분석에서는 시료주입량 50 ${\mu}$L, 컬럼온도는 ${25^{\circ}C}$에서 0.1% L-cysteine${\cdot}$HCl + 0.1% L-cysteine 이동상으로 수은 화학종을 분리 한 후, ICP-MS에서 분자량 202에서 분석물질을 정량하는 조건을 확립하였다. 확립된 시험방법을 통한 수산식품에 대한 회수율은 87~99%였으며, 검출 한계는 $Hg^{2+}$와 $CH_3Hg^+$ 각각 0.33, 0.15 ${\mu}$g/kg 이였다. 전처리 용매와 이동상에 L-cysteine이 용액이 존재함으로써 수은에 대한 안정성, Memory effect 및 Peak tailing 등의 문제를 해결 할 수 있었다. 확립한 HPLC-ICP/MS 방법을 검증하기 위하여 직선성, 정확성 및 반복성에 대한 실험 결과, 직선성은 0.9992~0.9999, 표준인증물질에 대한 정확성 범위는 93~97%, 상대표준편차는 3% 이내로 만족할만한 결과를 얻었다. 또한 확립된 분석법의 측정불확도를 산출한 결과, 총수은은 5.14${\pm}$0.37 mg/kg(95%, k=1.96), 메틸수은은 5.42${\pm}$0.31 mg/kg(95%, k=1.96)으로 나타났다. 확립된 분석법은 기존의 수은 분석법에 비해 (1) 총수은 및 독성이 서로 다른 무기수은($Hg^{2+}$)과 메틸수은($CH_3Hg^+$)을 동시에 분석할 수 있고, (2) 추출과정 후 별도의 전처리 과정 없이 바로 HPLC-ICP/MS를 이용하여 검출 할 수 있어 개별 수은 화학종을 분석하기에 매우 적합한 것으로 나타났다. 이상의 확립된 방법을 통하여 시중에 유통되고 있는 수산식품 중 무기수은($Hg^{2+}$)과 유기수은($CH_3Hg^+$)의 잔류량을 측정한 결과(n=166), 메틸수은의 평균함량(mg/kg)은 다랑어류(n=81) 0.500, 새치류(n=41) 0.507, 기름치(n=10) 0.484, 상어(n=10) 0.357, 메로(n=16) 0.547, 체장메기(n=6) 0.323, 고래(2) 0.808로 모두 식품공전 중 메틸수은의 기준${\cdot}$규격 1.0 mg/kg 이하로 측정되었다.
따라서, 본 연구에서는 HPLC-ICP/MS를 이용하여 수산식품 중 무기수은($Hg^{2+}$)과 유기수은($CH_3Hg^+$)을 신속하고 정확하게 분석 할 수 있는 최적의 분석법을 확립하였고 수산식품 중 수은 모니터링을 통해 식품의 안전관리에 기여하였다.

Abstract ▼

The difference in bioavailability and toxicity of mercury species in aquatic food make it important to develop a method to separate mercury species. In this study, we contribute to safety management of mercury in food establishing a rapid and accurate method for simultaneous determination of $H

The difference in bioavailability and toxicity of mercury species in aquatic food make it important to develop a method to separate mercury species. In this study, we contribute to safety management of mercury in food establishing a rapid and accurate method for simultaneous determination of $Hg^{2+}$ and $CH_3Hg^+$ in aquatic food by HPLC-ICP/MS.
We conducted an experiment for pre-treatment, and instrument conditions, analytical method verification, and comparison and monitoring. Pre-treatment instrument used to shaking water bath and microwave. We established for pre-treatment conditions that the analytes extracted with aqueous 1% L-cysteine${\cdot}$HCl and heated at ${60^{\circ}C}$ in microwave for 20 min or shaking extraction for 120 min. $Hg^{2+}$ and $CH_3Hg^+$ in 50 ${\mu}$L of filtered extract were separated by a C18 column and aqueous 0.1% L-cysteine${\cdot}$HCl + 0.1% L-cysteine mobile phase at ${25^{\circ}C}$. The results of recovery rate for $Hg^+$ and $CH_3Hg^+$ in aquatic food was 87~99%. The limit of detection for $Hg^+$ and $CH_3Hg^+$ of this method were 0.33 and 0.15 ${\mu}$g/kg. The presence of cysteine in mobile phase and sample solution was essential to eliminate adsorption, peak tailing and memory effect problems. Results for analytical method verification were as follows; range of correlation coefficient(r2) for the linearity was 0.9992~0.9999, accuracy and repeatability of the analytes were in good agreement with the certified reference materials values of $CH_3Hg^+$ and $Hg^{2+}$ at a 95% confidence level. Uncertainty in measurements of total mercury and methylmercury for established method were 5.14${\pm}$0.37 mg/kg (95%, k=1.96) and 5.42${\pm}$0.31 mg/kg (95%, k=1.96), respectively. The established method in this study presents the following advantages compared to Korea Food Code: (1) simultaneous determination for total mercury, mercuric($Hg^{2+}$), methylmercury (2) conveniently direct injection into HPLC-ICP/MS without additional processing. The results(n=166) of monitoring with established method, the average levels of methylmercury in tuna(n=81), billfish(n=41), oil fish(n=10), shark(n=10), patagonian toothfish(n=16), pink cusk-eel(n=6) and whale(2) were 0.500, 0.507, 0.484, 0.357, 0.547, 0.323, 0.808 mg/kg, respectively. Its concentrations were less than guideline 1.0 mg/kg of Korea Food Code.
Therefore, through this study, we established optimal analytical method applied to rapid and accurate for the simultaneous determination of $Hg^{2+}$ and $CH_3Hg^+$ in aquatic food using HPLC-ICP/MS. Also we contributed to safety management of food through mercury monitoring in aquatic food.

목차 Contents

• 자체연구개발과제 최종보고서...1
• 표지...2
• 요약문...4
• 한글 요약문...4
• Summary...5
• 목차...6
• I. 연구개발과제 연구결과...8
• 제1장 연구개발과제의 개요...8
• 제1절 연구개발과제의 목표...8
• 제2절 연구개발과제의 필요성...8
• 제2장 연구개발과제의 국내ㆍ외 연구개발 현황...9
• 제1절 수은의 물리ㆍ화학적 특성...9
• 제2절 국내 연구개발 현황...11
• 1. 국내 기준ㆍ규격 현황...11
• 2. 국내 분석법...13
• 3. 국내 모니터링 현황...14
• 제3절 국외 연구개발 현황...16
• 1. 국외 기준ㆍ규격 현황...16
• 2. 국외 분석법...18
• 3. 수은 모니터링 현황...26
• 제4절 수산식품 섭취 가이드라인...29
• 제3장 연구개발과제의 연구수행 내용 및 결과...31
• 제1절 식품공전 시험법...31
• 1. 총수은 시험법(금아말감법)...31
• 2. 메틸수은 시험법...33
• 제2절 수은 동시 분석법 확립...36
• 1. 시약 및 재료...36
• 2. 전처리 조건 확립...37
• 3. 기기 조건(HPLC-ICP/M S) 확립...49
• 제3절 시험법 검증...56
• 제4절 기존 시험법과 비교...78
• 제4절 수산식품 중 수은 화학종 잔류량 측정...80
• 제4장 연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...87
• 제5장 연구개발과제의 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...92
• 제1절 연구개발과제의 목표달성도...92
• 제2절 연구과제 제안서 이외의 결과도출...93
• 제3절 관련분야에의 기여도...93
• 제6장 연구개발과제 연구개발 결과 활용계획...94
• 제1절 활용성과...94
• 제2절 활용계획...94
• 제7장 참고문헌...95