(주)시마즈 사이언티픽 코리아 기술연구소에서 발행된 응용 분석 자료 입니다.

 

LC / LCMS 응용 분석

 

LCMSMS, GCMS, HS-GCMS를 이용한 NDMA, NDEA 분석

LCMSMS, GCMS, HS-GCMS를 이용한 NDMA, NDEA 분석

N-Nitrosodimethylamine(이하 NDMA)과 N-Nitrosodiethylamine(이하 NDEA)은 Nitrosamine류 화합물로써 발암물질로 잘 알려져 있으며, 최근에는 고혈압 치료제인 발사르탄(Valsartan)의 원료 생산과정에서 부산물로 생성된 것이 확인되어 세계적인 이슈가 되었다. 이에 미국, 유럽, 일본 및 한국에서 발사르탄(Valsartan)과 사르탄류(Sartan-type drug)에 대한 시험법 및 잠정 기준을 마련하였으며, 본 뉴스레터에서는 미국 U.S FDA, 유럽 EDQM 및 한국 MFDS 시험법을 바탕으로 NDMA와 NDEA 분석을 진행하였다.

Online-SPE-LCMSMS를 이용한 PPCPs 분석

Online-SPE-LCMSMS를 이용한 PPCPs 분석</

Pharmaceuticals and Personal Care Products(이하 PPCPs)는 일반적으로 개인의 건강이나 외관상의 이유로 사용하거나 가축의 성장이나 건강을 증진시키기 위해 농업에 사용되는 제품으로 정의된다. 의약품 중 PPCPs의 종류에는 치료목적에 따라 항생제, 비스테로이드성 해열제, 지질 저하제 등이 있으며, 이와 관련된 3,000여종 이상의 화학종들이 의약물질로 승인받아 수많은 제품이 양산되고 있다. 사용량 또한 계속해서 증가하고 있는 추세이며, 이로 인해 환경에 잔류하는 의약물질이 새로운 오염물질로 거론됨과 동시에 하천 및 토양오염을 가중시킨다는 연구 결과도 국내외에 보고되고 있다. 전세계적으로 환경에서의 의약물질 오염 정도를 지속적으로 모니터링하고 있으며, 최근에는 분석기술의 발전으로 미량 분석이 가능해 짐에 따라 기준도 점점 강화되고 있는 실정이다. 그러나 극미량으로 존재하는 PPCPs를 측정하기 위해 기존 분석시스템에서는 많은 양의 시료를 필요로하고 전처리과정 또한 복잡하기 때문에 분석에 많은 어려움을 가지고 있다. 이에 본 뉴스레터에서는 물 중에 존재하는 극미량의 PPCPs 분석을 위해 기존의 복잡한 전처리 과정을 거치지 않고, Online-SPE System을 이용한 LC-MS/MS 분석방법을 적용하였다.

LCMSMS를 이용한 동물용의약품 동시 분석

LCMSMS를 이용한 동물용의약품 동시 분석

동물용의약품은 동물의 질병 예방 및 치료, 진단에 사용되는 의약품으로써 양봉용, 양잠용, 수산용 및 애완용(관상어를 포함) 의약품을 포함한다. 동물용의약품의 종류에는 항생제, 합성 항균제, 성장호르몬, 구충제, 해열, 진통, 소염제 등이 있으며, 일반적으로 사람들이 사용하는 의약품과는 사용 대상이 다를 뿐 대부분 사용되는 약품성분과 거의 동일하다. 동물용의약품을 관리하는 이유는 사용 기준을 지키지 않았을 경우, 위해 가능성이 있을 뿐만 아니라 항생제의 경우에는 오남용 하게 되면 내성균이 생겨 사람과 가축의 질병치료를 어렵게 만들 수 있기 때문이다. 이에 식품의약품안전처에서는 동물용의약품에 대한 잔류허용기준을 설정하여 관리하고 있다. 이에 본 뉴스레터에서는 식품의약품안전처에 고시된 동물용의약품 분석법을 바탕으로 분석을 진행하였으며, Insight Library Screening 소프트웨어(Shimadzu corp.)를 활용하여 라이브러리를 구축하였다.

LCMSMS를 이용한 물 중 PFCs 동시 분석

LCMSMS, GCMS, HS-GCMS를 이용한 NDMA, NDEA 분석

PFOS(perfluorooctyl sulfonate)와 PFOA(perfluorooctanoic acid)로 잘 알려진 과불화화합물(Perfluorinated compounds, 이하 PFCs)은 탄화수소의 수소자리에 불소가 완전히 치환된 과불화체인(-CnF2n+1)과 수용성 반응기(SO3-나 COO-)가 결합된 형태를 띠고 있다. 이렇게 물과 기름에 대한 저항성을 갖는 체인과 수용성을 갖는 반응기를 모두 가지는 특성 때문에 PFCs는 주로 계면활성제나 얼룩, 기름, 물 등을 방지하는 표면처리제로 가죽, 피복, 가구, 조리용구, 종이, 랩 등 다양한 제품에 사용되어 왔다(OECD, 2006). PFOS와 PFOA는 발암성 및 발달독성(Lau et al., 2004; USEPA, 2006)을 가지는 것으로 알려져 있을 뿐만 아니라, 이들 물질에 광범위하게 노출될 경우, 배경노출 수준에서도 태아의 발달장애가 발생할 수 있는 것으로 보고되고 있다. 이러한 우려 때문에 유럽의회는 2008년부터 PFOS에 대해 제품 내 사용을 제한하는 규정(Directive 2006/122/EC)을 2006년에 채택하였다. PFCs는 독성을 가지고 있을 뿐만 아니라, 다양한 환경조건에서의 안정성, 먹이사슬을 통한 생물농축성, 그리고 오염원이 없는 극지방을 포함한 광범위한 분포성 등을 고려할 때 기존의 지속성유기오염물질(POPs)이 갖는 전형적인 PBTs(Persistentc, Bioaccumulative, Toxic) 특성을 모두 가지는 것으로 간주된다. 국내의 경우, 수돗물에서의 PFCs 검출로 인해 수질 중 PFCs에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이며, 이를 분석하기 위한 분석법 개발에도 많은 관심이 모아지고 있는 실정이다. 이에 본 실험은 미국의 EPA Method 537 및 국내 잔류성유기오염물질공정시험기준을 바탕으로 LC-MS/MS 시스템을 적용하여 분석법 최적화를 진행하였다.

어류 중 아미노산 분석을 위한 비-유도체화 LC-MSMS 분석법 개발

어류 중 아미노산 분석을 위한 비-유도체화 LC-MSMS 분석법 개발

아미노산 (Amino Acid)은 건강과 활력을 유지하는 데 도움을 주는 신진 대사에서의 단백질과 중간체의 구성 요소로써 중심적인 역할을 하지만, 인체 내에서 합성을 할 수 없기 때문에 필수 아미노산이 풍부한 어류를 단백질 공급원으로 하고 있다. 이러한 아미노산의 일반적인 분석 방법은 고속액체크로마토그래프-형광검출기를 이용하는 것으로, 컬럼 전 또는 후에 아미노산을 유도체화하기 위해 30 분에서 2 시간 정도의 긴 시간이 소요된다. 이로 인해 다양한 식품 중의 아미노산 분석에 있어서 유도체화 방법을 사용하지 않고, 간단하고 빠르게 분석할 수 있는 분석 방법이 요구되고 있다. 이에 본 뉴스레터에서는 가수분해된 어류에서 총 아미노산의 빠른 정량을 위해 Imtakt사의 ‘Intrada Amino Acid’ 컬럼을 이용하여 MRM 기반의 비-유도체화 방법을 개발하고 검증하고자 하였으며, 분석법 검증을 위해 UHPLC-RF 분석법과 비교하였다.

LC-MSMS를 이용한 사르탄계열 의약품 중 니트로사민류 11종 동시 분석법

LC-MSMS를 이용한 사르탄계열 의약품 중 니트로사민류 11종 동시 분석법

2018년에 고혈압 치료제인 발사르탄(Valsartan)에서 인체 발암 추정물질(IARC Group 2A)인 N-니트로소디메틸아민 (N-Nitrosodimethylamine, 이하 NDMA)이 검출 되었으며, 2019년에는 위장병 치료제인 라니티딘(Ranitidine)에서 NDMA가 검출 되었다. 또, 최근에는 당뇨병 치료제인 메트포르민 (Metformin)에서도 NDMA가 검출되는 등 제약 분야에서 원료물질 이외의 불순물이 검출되는 사례가 많이 발생하고 있다. 이 뉴스레터에서는 식품의약품안전처에서 공개한 관련 분석법 중 ‘사르탄계열 의약품 중 니트로사민류 11종 동시 시험방법(LC-MS/MS)을 바탕으로 SHIMADZU LCMS-8050 시스템을 이용한 응용 자료를 소개하고자 한다.

EZGlyco™ 키트와 액체크로마토그래피 형광검출기 및 Q-TOF 질량분석기를 이용한 N-glycan, O-glycan의 분석

EZGlycoTM 키트와 액체크로마토그래피 형광검출기 및 Q-TOF 질량분석기를 이용한 N-glycan, O-glycan의 분석

바이오의약품이란 유전자재조합기술과 세포배양기술 등 새로운 생물공학 방식을 이용해 사람이나 다른 생물체에서 유래된 단백질과 호르몬을 원료 및 재료로 하여 만든 의약품으로써, 일반적으로 합성의약품에 비해 크기가 크고 복잡한 구조를 가지며 주변 환경 변화에 민감한 특징을 가지고 있다. 또, 생물 유래 물질을 이용하여 의약품을 제조하기 때문에 고유 독성이 낮고 작용기전이 명확하여 퇴행성•난치성 질환의 치료제 및 환자 맞춤형 표적 치료제로 많이 사용되고 있다. 이렇게 사용되는 바이오의약품은 단백질의 활성이나 체내 동태 등에 영향을 미치기 때문에 당사슬의 구조 분석이 중요한 부분을 차지하고 있으며, 품질관리를 위해 안정성 및 유효성 평가가 필요하다. 이 뉴스레터에서는 시마즈 고성능 액체크로마토그래피(UHPLC) 형광검출기(Fluorescene detector) 및 Q-TOF 질량분석기(Quadrupole time-of-flight mass spectrometer)를 이용하여 당단백질의 N-당사슬(이하, N-glycan)과 O-당사슬(이하, O-glycan)의 구조 특성 분석법을 소개하고자 한다.

LC-MSMS를 이용한 혈액 중 신경전달물질의 자동유도체화 분석법

LC-MSMS를 이용한 혈액 중 신경전달물질의 자동유도체화 분석법

신경전달물질(Neurotransmitters)은 내인성 화학물질로써 뇌에서 행동, 질병 상태 및 약물 농도에 따라 신경 전달에 영향을 주기 때문에 신경과학 분야에서의 생체 내 신경화학적 모니터링은 매우 중요하다. 혈액, 소변 및 뇌척수액(CSF) 등에서의 신경전달물질Neurotransmitters)과 그 대사물질은 기기 분석을 통해 질병과 관련된 지표 성분이나 진단을 위한 표적 생화학 검사에 대한 정보를 제공할 수 있다. 그러나 신경전달물질(Neurotransmitters)은 극성이 매우 커서 크로마토그래피 조건에서 분리하는데 어려움이 있다. 이에 이 연구에서는 염화벤조일 (Benzoyl chloride)을 사용하여 컬럼전 자동 유도체화 방법 (Auto-precolumn derivatization)을 통해 신경전달물질(Neurotransmitters)을 소수성을 띄게 만든 후, 역상 크로마토그래피로 분리할 수 있는 LC-MS/MS 분석법을 소개하고자 한다.

LC-MS(MS)를 이용한 COVID-19 의약품 다성분 분석법

LC-MS(MS)를 이용한 COVID-19 의약품 다성분 분석법

COVID-19 팬데믹은 전세계의 환자들을 치료하기 위해 용도 변경 의약품의 사용을 가속화시켰으며, 농도 및 약물 동태에 관한 지식의 부족으로 올바른 복용량을 제안하는 것이 이슈이다. 이 뉴스레터는 COVID-19 환자에 대해 세계적으로 임상시험의 50 % 이상 사용된 9 개의 의약품(Favipiravir, GS 441524, Remdesivir, Hydroxychloroquine, Desethylchloroquine, Chloroquine, Azithromycin, Ritonavir, Lopinavir)을 모니터하기 위해 LC-MS/MS 분석법을 개발하였다.

HPLC를 이용한 Hydroxychloroquine Sulfate 품질 분석

HPLC를 이용한 Hydroxychloroquine Sulfate 품질 분석

이 연구는 유럽약전(EP 10.0)의 hydroxychloroquine sulfate와 유연물질 및 미국약전(USP 43)의 알약(Tablet) 중 hydroxychloroquine sulfate의 함량 측정 방법을 수립하고자 하였다. 유럽 약전에 따라 시마즈 UHPLC 시스템을 이용하여 분석했을 때, hydroxychloroquine sulfate와 유연물질 C 뿐만 아니라 유연물질 B와 유연물질 C 사이에서의 분리도도 우수한 것으로 나타났으며, 미국 약전에 따라 알약(Tablet)에서의 hydroxychloroquine을 분석했을 때도 시마즈 UHPLC 시스템은 우수한 피크 분리와 재현성을 보여주었다.

HLC-MS/MS를 이용한 사람 혈장 중 Hydroxychloroquine Sulfate의 농도분석

LC-MS/MS를 이용한 사람 혈장 중 Hydroxychloroquine Sulfate의 농도분석

이 연구는 시마즈 액체크로마토그래피 텐덤질량분석기(UHPLC-MS/MS; NexeraTM with LCMSTM-8050)를 이용하여 사람의 혈장 내 Hydroxychloroquine를 정량 분석하였다. 이 시험법은 혈장 내 Hydroxychloroquine(HCQ)의 농도를 아세토니트릴(Acetonitrile)을 이용하여 간단한 단백질 침전법으로 10 분 내에 정확하게 분석할 수 있으며, 특이성, 직선성, 정량한계(LOQ), 재현성, 매질효과 등을 평가하였다. 직선성은 농도범위 (0.5 ~ 500) ng/mL에서 상관계수 0.998 이상의 좋은 직선성을 나타내었으며, 정량한계(LOQ)는 0.5 ng/mL로 나타났다. 저농도, 중농도, 고농도의 일간 정밀성은 (1.57 ~ 8.33) % 였으며, 정확성은 (97.91 ~ 106.02) % 수준으로 나타났다. 또, 매질 효과는 HCQ의 저농도, 중농도, 고농도 뿐만 아니라 내부표준물질에서도 (98.31 ~ 108.17) % 수준으로 나타났다. 이와 같은 결과를 통해서 시마즈 LCMS-8050은 HCQ와 같이 중요한 약물 후보물질의 개발과 검증에 쉽고 빠르게 사용할 수 있다.

LC-MS/MS를 이용한 수돗물 중 할로아세틱에시드 9 성분 동시분석법

LC-MS/MS를 이용한 수돗물 중 할로아세틱에시드 9 성분 동시분석법

할로아세틱에시드(HAAs)은 물정화 과정에서 염소 소독(Chlorination)에 의해 생성되는 소독 부산물로 널리 알려져 있다. 현재 한국은 먹는물수질공정시험기준 할로아세틱에시드류-기체크로마토그래피-질량분석법(ES 05552.1b)에 따라 3개의 할로 아세틱에시드(디클로로아세틱에시드, 트리클로로아세틱에시드, 디브로모아세틱에시드)가 수질 관리를 위해 측정되고 있다. GC/MS 방법은 용매추출과 유도체화 방법을 사용하는 반면, LC/MS 방법은 직접분석이 가능하기 때문에 간단한 전처리 방법으로 분석의 효율성을 향상시킬 수 있어서 현재 널리 사용되고 있다. 따라서 이 뉴스레터에서는 LCMS를 이용하여 9개의 할로아세틱에시드를 15분 내에 분석하면서 만족스러운 유효성 평가 결과를 얻은 분석법을 소개한다.

USP General Chapter<1469>에 따른 LC-MS/MS 시스템을 이용한 5종의 사르탄에서 6종 니트로사민의 정량분석

USP General Chapter<1469>에 따른 LC-MS/MS 시스템을 이용한 5종의 사르탄에서 6종 니트로사민의 정량분석

USP general chapter<1469>에 따른 LCMS를 이용한 5 종의 사르탄류 중 6 종의 니트로사민 정량분석 했다.

고체상 추출법을 이용한 혈액 중 과불화화합물(PFCs) 분석

고체상 추출법을 이용한 혈액 중 과불화화합물(PFCs) 분석

과불화화합물은 아웃도어 제품 및 종이컵, 프라이팬 등의 생활용품에 주로 사용되고 있으나, 잘 분해되지 않는 특성 때문에 한 번 환경에 노출되면 수 백 년간 남게 되어 환경 오염의 원인이 되기도 한다. 또한 인체를 비롯한 생물체에 장기적으로 축적될 경우, 암 등을 유발할 가능성이 있는 것으로 보고되고 있어 이에 대한 관심이 증가하고 있다. 또한, 스톡홀름 협약에서 과불화 화합물을 새로운 환경지속성오염물질(Persistent Organic Pollutants, POPs)로 규정함에 따라 과불화화합물에 대한 분석법의 중요성이 대두되고 있다. 이에 이 뉴스레터에서는 고체상 추출법을 이용한 혈액 중 과불화화합물 분석법을 소개하고자 한다. 과불화옥탄산

 

GC / GCMS 응용 분석

 

Py-GCMS를 이용한 프탈레이트 분석

Py-GCMS를 이용한 프탈레이트 분석

RoHS 규제 대상 물질 확대에 따라 4종의 프탈레이트 에스터(diisobutyl phthalate(DIBP), dibutyl phthalate (DBP), benzyl butyl phthalate(BBP), bis(2-ethylhexyl) phthalate(DEHP)) 가 기존 6종의 제한물질에 이어 규제 대상 물질로 추가되었고 2019년 7월22일부터 적용되어 규제가 이루어지고 있다. 이에 본 Application News를 통해 분석 규격인 IEC 62321-8에 기술된 Py-GCMS를 이용한 프탈레이트 에스터의 스크리닝법을 소개하고자 한다.

Purge&Trap-GCMS를 이용한 물 중 VOCs 분석

Purge&Trap-GCMS를 이용한 물 중 VOCs 분석

휘발성 유기화합물(Volatile organic compounds, 이하 VOCs)은 비점(끓는점)이 낮아 대기 중으로 쉽게 증발되는 유기화합물을 총칭하는 것으로 인체에 위해를 가할 수 있는 물질로 판명되어 전 세계적으로 수질기준 및 환경기준 등을 설정하여 규제하고 있다. 국내에서는 수질오염물질 배출허용기준과 먹는 물 수질기준을 마련하여 수질 중 VOCs 함유량을 규제•관리하고 있으며, 관련 공정시험법으로는 수질오염공정시험기준과 먹는 물 수질공정시험기준(이하 먹는 물 공정시험법)이 있다. 공정시험법 상 VOCs 분석을 위한 전처리법으로는 용매추출, Headspace 및 Purge & Trap(이하 P&T)을 이용한 방법을 소개하고 있으며, 이중 P&T 방식은 용매 추출 방식과 헤드스페이스 방식에 비해 VOCs를 효과적으로 Trap으로 이동시켜 분석하기 때문에 미량의 VOCs까지 분석할 수 있는 장점이 있다. 이에 P&T은 Aqua PT 6000(GLSciences Inc.), GC/MS는 GC/MS-QP2020을 이용하여 VOCs 성분 56종에 대해 다성분 동시 분석을 검토하였다.

GCMSMS, LCMSMS를 이용한 다종잔류농약 다성분 분석

GCMSMS, LCMSMS를 이용한 다종잔류농약 다성분 분석

식품의약품안전처 고시 제2019-65호 ‘식품의 기준 및 규격’ 중 ‘7.1.2.2 다종농약다성분 분석법(제2법)’이 개정됨에 따라 기존 GC-MS/MS 및 LC-MS/MS 분석 대상 성분이 395 종에서 473 종으로 확대되었다. GC-MS/MS의 경우에는 기존의 성분 281 종에서 메틸펜타클로로페닐설파이드(Methyl pentachlo-rophenyl sulfide) 및 펜타클로로아닐린 (Pentachlo-roaniline) 2 종이 제외되고, Phorate 대사체 등 총 60 종이 새로 추가되어 322종으로 확대되었으며, LC-MS /MS의 경우에는 기존의 성분 114종에서 아설람 (Asulam) 등 10 여종이 제외되고 아바멕틴(Abamectin) 등 50 여종이 추가되어 151종으로 확대되었다. 이에 본 뉴스레터에서는 GC-MS/MS 및 LC-MS/MS를 이용하여 추가된 성분에 대한 MRM 분석조건을 최적화하고 전체 473 종에 대한 동시 분석방법을 확립하고자 하였다

GC-MSMS를 이용한 메트포르민 의약품 내 NDMA 분석

GC-MSMS를 이용한 메트포르민 의약품 내 NDMA 분석

2018년에 고혈압 치료제인 사르탄류 (Sartan-type drug)에서 인체 발암 추정물질(2A)인 N-니트로소디메틸아민 (N-Nitrosodimethylamine, NDMA)이 검출되었으며, 2019년에는 위장약 치료제인 라니티딘 (Ranitidine)에서
NDMA가 검출되었다. 최근에는 당뇨병 치료제인 메트포르민 (Metformin)에 서도 NMDA가 검출되는 등 제약 분야에서 원료물질 이외의 불순물이 검출되는 사례가 많이 발생하고 있다. 이에 최근에 발생한 메트포르민 의약품 중 NDMA 검출과 관련하여 싱가포르 보건과학청(이하, HAS)과 국내 식품의약품안전처(이하, MFDS)에서 분석법을 공개하였으며, 본 뉴스레터에서는 MFDS 시험법을 바탕으로 메트포르민 중 NDMA 분석을 진행하였다. 또, 회수율 평가는 HAS의 시험법을 바탕으로 실시하였다.

HS-GCMS를 이용한 먹는물 중 할로아세틱에시드류 분석

HS-GCMS를 이용한 먹는물 중 할로아세틱에시드류 분석

할로아세틱에시드(Haloacetic acids, 이하 HAAs)는 물 중의 박테리아 및 다른 병원성 미생물 등을 죽이기 위해 염소 소독공정에서 첨가된 염소와 유기물질들이 반응하여 생성하는 염소소독부산물로써 HAAs에 장기간 노출될 경우, 간, 신장 및 폐 등에 질병을 유발할 수 있다. 또, 미국환경보호청(US EPA)에서는 잠재적인 인체 발암물질로 간주하고 있으며, ‘US EPA method 552.3’을 통해서 HAAs의 분석법을 제공하고 있다. 국내에서도 ‘먹는물 수질공정시험기준(국립환경과학원 고시 제2018-66호)’에서 디클로로아세틱에시드 (Dichloroacetic acid), 트리클로로아세틱에시드 (Tri-chloroacetic acid), 디브로모아세틱에시드 (Dibromoacetic acid)를 수질기준항목으로 지정하여 규제하고 있으며, ‘먹는물 수질감시항목 (환경부고시 제2019-81호)’ 에서는 모노클로로아세틱에시드 (Monochloroacetic acid, 이하 MCAA)와 모노브로모아세틱에시드 (Monobromoacetic acid)를 감시항목으로 지정하여 지속적으로 모니터링하며 관리하고 있다. 이를 위해 현 시험법에서는 물 시료를 용매로 추출한 후 유도체화를 거쳐 기체크로마토그래프-전자포획검출기(GC-ECD) 또는 기체크로마토그래프-질량분석기(GC-MS)를 이용하여 분석하는 방법으로 되어 있으나, 본 뉴스레터에서는 용매 추출 과정 없이 전처리를 간소화하고, 분석시간을 단축할 수 있는 헤드스페이스-가스크로마토그래프 질량분석기(HS-GCMS)를 이용한 분석법을 소개하고자 한다.

Py-GCMS를 이용한 프탈레이트 19 종 동시 분석

Py-GCMS를 이용한 프탈레이트 19 종 동시 분석

프탈레이트(Phthalate)는 플라스틱 등의 고분자 물질을 부드럽게 하기 위해 첨가하는 가소제로 많은 전기전자 부품에 사용되는 유해 화학물질이다. 이에 대한 규제를 위해 유럽연합(EU)에서는 모든 전기•전자제품의 생산공정에 특정위험물질사용을 제한하는 지침인 RoHS(Restriction for the use of Hazardous Substances)에 2019년 7월부터 DIBP(Diisobutyl phthalate), DBP(Dibutyl phthalate), BBP(Butylbenzyl phthalate) 및 DEHP(Diethylhexyl phthalate) 4 종을 추가하여 관리하고 있으며, 신화학물질관리제도인 REACH(Registration, Evaluation, Authorization & Restriction of Chemicals)를 통해서도 플라스틱 제품에 대해 프탈레이트 4 종을 규제(0.1 % 이하)하고 있다. 현재까지의 규제는 이와 같이 주로 프탈레이트 4 종에만 국한되어 있지만 국내외 일부 글로벌 기업들의 경우에는 자체적으로 엄격한 기준을 세워 제조 및 수출입 시 보다 많은 성분들에 대해 프탈레이트를 관리하고 있다. 이에 본 뉴스레터에서는 프탈레이트 4종을 포함한 규제물질 확대 가능성이 높은 프탈레이트 19 종에 대해 분석규격 ‘IEC 62321-8’ 및 ‘KS M1991 : 2016 고분자 재료 중의 프탈레이트계 가소제 분석방법’에 근거한 Py-GCMS를 이용한 스크리닝법을 소개하고자 한다.

HS-GCMS를 이용한 특수건강진단 항목 5종 동시 분석

HS-GCMS를 이용한 특수건강진단 항목 5종 동시 분석

‘산업안전보건법’에 따르면 근로자 건강진단은 1 인 이상의 근로자를 고용하는 사업주가 근로자의 일반질병 및 직업성질환을 예방하고, 작업 및 환경으로부터 건강을 보호하고 유지하는데 그 목적이 있다. 이 중 특수건강진단은 ‘산업안전보건법 시행규칙 별표 22’에서 언급하고 있는 화학적 인자, 금속류 등 총 180 종의 특정 대상 유해인자에 노출되어 업무에 종사하는 근로자에게 요구되는 주기적인 건강진단이다. 이와 관련하여 한국산업안전보건공단(Korea Occupational Safety and Health Agency)에서는 근로자의 생물학적 노출평가와 관련된 노출지표물질의 분석방법을 제시하고 있으며, 혈액, 소변 등 생체시료로부터 유해물질 노출에 대한 체내 흡수정도를 평가하는 가이드라인을 제공하고 있다. 이에 본 뉴스레터에서는 ‘건강진단 및 관리지침’에서 개별 분석법으로 제시되어 있으며, 가수분해 전처리를 필요로 하는 특수건강진단 성분인 o-Cresol, Trichloroethylene, Phenol, Trichloroacetic acid 및 2,5-Hexanedione (n-Hexane 및 Methyl-butylketone의 생물학적 노출평가 지표물질) 5종에 대한 Headspace-Gas Chromatography Mass Spectrometry 동시 분석법을 소개하고자 한다.

GC-MS(MS)를 이용한 어린이제품(Toys) 중 유기주석화합물 분석

GC-MS(MS)를 이용한 어린이제품(Toys) 중 유기주석화합물 분석

어린이제품(Toys)이란 만 13세 이하의 어린이가 사용하는 제품을 말하며, 산업통상자원부에서는 2015년부터 국내에 유통되는 어린이 제품에 대해 유해화학물질을 관리•감독하고자 어린이 제품 안전 특별법을 시행하고 있다. 특히, 유해화학물질 중 어린 아이들의 물고 빠는 습성을 반영하여 어린이가 제품을 삼켰을 때 재료로부터 용출될 수 있는 일부 성분을 용해성 원소로 따로 규정하여 관리하고 있다. 이 중 유기주석화합물(Organotin
Compounds)은 하나 이상의 Sn-C 화합물을 포함하고 있는 물질로 PVC 소재의 안정제로 주로 사용되고 있으며, 간과 신장의 손상 및 내분비계 교란을 유발하는 유해화학 물질이기도 하다. 실제 제품에서는 타 음이온과 결합하여 다양한 유기주석 형태의 화합물로 존재하지만, 위산과 접촉하면 양이온 형태로 존재하기 때문에 용해성 원소로 분류된다. 현재 국내 및 유럽에서는 유기주석 화합물의 기준과 관련하여 분석대상화합물 10 종을 Tributhyl Tin (TBT)양으로 환산하여 허용기준을 관리 중에 있으며, 시험법에서도 이를 적용한 분석법을 제시하고 있다. 국내의 경우에는 GCMS를 이용한 SIM(Selected Ion Monitoring) 분석 조건을 제시하고 있으며, 유럽연합(EU)의 경우에는 이 외에 추가적으로 2019년부터 GC-MS/MS를 이용한 시험법을 발표하여 제공하고 있다. 이에 뉴스레터에서는 산업통상자원부 고시 제2018-227호 ‘안전확인대상 어린이제품의 안전기준’ 중 유기 주석 화합물 분석법을 바탕으로 GC-MS/MS 분석법을 검토하였다.

GCMS-O를 이용한 식품 중 향 물질의 정성분석

GCMS-O를 이용한 식품 중 향 물질의 정성분석

소비자의 기호도 변화 및 품질 향상에 대한 요구의 증가로 인해 식품 제조에 있어서 다양한 첨가물들이 사용되고 있으며, 그 중 식품향을 내기 위해 사용되는 향료 물질의 경우에는 안전성에 대한 연구와 규제에 대한 관심이 계속해서 증가하고 있다. 향료 물질은 음식의 향과 맛을 전달하고 소비자의 식품 품질 인식에 영향을 미치는 주요 요인이지만, 사용되는 향료 물질들이 화학적으로 합성된 것도 많기 때문에 소비자의 입장에서는 이 물질들이 인체에 미치는 위해성 여부에도 많은 의문을 가지고 있다. 일반적으로 냄새를 평가하는 방법은 두가지로 나눌 수 있는데, 첫번째는 관능 평가로 평가자가 자신의 오감을 이용해 냄새를 유발하는 성분을 식별하고, 그 결과와 화합물의 정보를 통해 평가하는 방법이다. 이 방식은 인간의 감각과 직접적으로 연결된 결과를 제공하기 때문에 적절한 평가를 위해서는 냄새를 일관되게 감지하고 편견을 제거해야 하며, 냄새에 민감하게 반응할 수 있는 후각과 스킬을 가져야 한다. 두번째는 기기 분석을 이용하여 냄새 유발 성분에 대해 객관적으로 식별하고 정량화 할 수 있는데 일반적으로 가스크로마토그래프-질량분석기 (Gas Chromatography Mass Spectrometry, GCMS) 시스템을 사용하며 정성 분석 결과를 바탕으로 감지된 성분에 대해 감각 정보를 매칭하여 시료의 냄새와 일치하는지 확인할 수 있다. 이 뉴스레터에서는 가스크로마토그래프-질량분석기(GCMS)와 평가자의 후각을 통해 냄새를 평가하는 Olfactometry를 사용하여 위의 두 냄새 평가 방법을 동시에 적용할 수 있는 Gas Chromatography Mass Spectrometry-Olfactometry(GCMS-O) 분석법을 소개하고자 한다.

HS-GC-FID 를 이용한 손 소독제의 알코올 함량 분석

HS-GC-FID 를 이용한 손 소독제의 알코올 함량 분석

손소독제의 알코올 함량 측정은 주로 액상 주입방법으로 GC-FID를 사용하고 있으나, 일부 손소독제의 경우, 착색제나 농조화제와 같은 성분들을 포함하고 있고 잠재적으로 GC를 오염시킬 가능성이 있기 때문에 이 뉴스레터에서는 헤드스페이스-가스크로마토그래피 불꽃이온화검출기(HS-GC-FID)를 이용한 손 소독제 중 알코올 함량 분석법을 소개하고자 한다.

알코올수 및 HS-GC-FID 를 이용한 손소독제의 알코올함량 비교분석

알코올수 및 HS-GC-FID 를 이용한 손소독제의 알코올함량 비교분석

대한약전 시험법의 알코올수 측정법중 '제 2 법 기체크로마토그래프법'과 시마즈의 '헤드스페이스-가스크로마토그래피 불꽃이온화검출기 (HS-GC/FID)를 이용한 손소독제 중 알코올 함량 분석법'을 비교하여 헤드스페이스를 이용한 알코올수 분석법의 적합성을 검토하고, 손소독제 중 에탄올 및 IPA와 제한물질인 메탄올을 포함한 알코올류의 동시 분석법을 소개하고자 한다.

식품의약품안전처 '식품의 기준 및 규격'에 따른 GCMSMS 및 LCMSMS를 이용한 잔류농약 다성분 분석

식품의약품안전처 '식품의 기준 및 규격'에 따른 GCMSMS 및 LCMSMS를 이용한 잔류농약 다성분 분석

식품의약품안전처 고시 제2021-54호 '식품의 기준 및 규격' 중 '7.1.2.2 다성분 시험법-제2법'이 개정됨에 따라 규제 대상 농약 성분의 수가 473 종에서 511 종으로 확대되었다. GC-MS/MS 대상 성분은 기존 322 종 중, Phorate 대사체를 포함해 총 80 여종의 성분이 제외되고, 신규로 EMA(2-ethyl-6-methylaniline)를 포함한 41 종이 추가되어 총 273 종으로 축소되었으며, LC-MS/MS 대상 성분은 기존 151 종 중, 뷰프로페진(Buprofezin) 등 30 여종이 제외되고 신규로 알레트린(Allethrin) 등 150여 종이 추가되어 총 238 종으로 확대되었다. 이에 이 뉴스레터에서는 '식품의 기준 및 규격'의 규제 대상 성분 511 종에 대해 GC-MS/MS와 LC-MS/MS를 이용하여 분석 방법을 확립하고자 하였다.

 

Spectrometry 응용분석

ICPMS-2030을 이용한 식품 중 유해중금속 분석

ICPMS-2030을 이용한 식품 중 유해중금속 분석

건강에 대한 관심이 높아지면서 식품 내 중금속에 대한 기준은 점점 더 낮은 수준으로 강화되고 있으며, 이에 따라 국내에서도 기존의 원자흡광광도법(AAS), 유도결합플라스마 발광광도법(ICPAES)에 비해 극미량 성분의 정확하고 정밀한 분석이 가능한 유도결합 플라스마 질량분석법(ICP-MS)이 본격적으로 요구되고 있다. ICP-AES는 ICP-MS에 비해 검출한계가 높기 때문에 분석이 가능한 농도 범위로 시험용액을 희석 조제하는 것이 비교적 까다로우며, 대부분의 식품이 많은 미네랄 성분을 포함하고 있어 시료를 농축하는 경우는 물리적, 화학적 간섭을 피하기 어렵다. 반면, ICP-MS의 경우에는 높은 희석 비율을 적용하더라도 낮은 정량한계를 확보할 수 있기 때문에 ICP-AES 측정시의 한계점을 극복할 수 있다. 또한, '식품 중 중금속 시험법 지침서'에 따르면 영아용 조제유 등 일부 가공식품에서 납(Pb)의 허용 농도가 0.01 mg/kg 이하로 매우 낮아, 극미량 분석이 가능한 ICP-MS 분석이 필요한 것으로 언급하고 있다. 이에 본 Application News에서는 허용농도가 낮은 식품 시료에 대해 ICP-MS 분석 가능성을 확인하고자 한다.

GFA-7000, AA-7000을 이용한 혈액 및 소변 중 중금속 분석

GFA-7000, AA-7000을 이용한 혈액 및 소변 중 중금속 분석

혈액과 소변에 대한 검사는 샘플링 시점이 결과에 중요한 영향을 미침에도 불구하고 충분한 시료량을 확보하기 어렵고, 단백질, 무기염류, 지방질 등 다양한 성분을 포함하고 있어 정확한 시료의 전처리가 요구된다. 최근에는 microwave와 같은 고효율의 전처리 장치와 ICP-MS와 같은 고감도 분석기기의 보급으로 인해 보다 정밀하고 정확도가 높은 시험방법을 사용할 수 있지만, 장비가 고가이고 복잡한 유기물 분해 과정을 요구하기 때문에 현장에서는 간단한 시료 전처리로 수 ppb 수준의 분석이 가능한 전기가열 방식의 흑연로 원자흡수분광법(Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometer : GFAAS)을 주로 적용하고 있다. 이 뉴스레터에서는 GFAAS를 이용하여 혈액 중 Pb, Cd, Mn과 소변 중 Cd을 시험하기 위한 시료 조제 방법, 온도 조건, 시험 결과를 소개하고자 한다.

수질오염 공정시험법에 따른 TOC 정도관리

수질오염 공정시험법에 따른 TOC 정도관리

최근 개정된 물환경보전법 시행규칙(환경부령 제829호) 중 '공공폐수처리시설의 방류수 수질기준(물환경보전법 시행규칙 별표 10)'과 '수질오염물질의 배출허용기준(물환경보전법 시행규칙 별표 13)'에 근거하여 공공폐수처리시설은 2021년 1월, 폐수배출시설은 2022년 1월부터 수질오염의 유기물질 측정 지표를 화학적 산소요구량(이하, COD)에서 총유기탄소량(이하, TOC)으로 전환하는 것으로 하였다. 이는 기존에 측정지표로 이용된 COD가 산화율이 낮아 난분해성 유기물질까지 포함한 전체 유기물질 총량을 측정하지 못함에 따라 유기물질 관리에 한계가 있는 것으로 확인되었기 때문이며, 이로 인해 유기물질의 산화율이 90 % 이상인 TOC를 측정지표로 적용하기로 하였다. TOC 분석은 고온연소산화 방식 등을 이용한 TOC 분석기를 이용하며, 분석결과의 신뢰성 확보를 위해 정도관리는 필수적으로 요구된다. 이에 본 뉴스레터에서는 국내 수질오염공정시험기준 중 'ES 04311.1c 총유기탄소 - 고온연소산화법'(국립환경과학원 고시 제 2019-63호)에 근거하여 방법검출한계, 정량한계, 정밀도 및 정확도 등을 평가하였다.

폐수 중 유기물질 측정지표 전환에 따른 TOC 정도관리

폐수 중 유기물질 측정지표 전환에 따른 TOC 정도관리

TOC 분석은 고온연소산화 방식 등을 이용한 TOC 분석기를 이용하며, 정량방법은 pH 2 이하에서 일정시간 폭기하여 무기성 탄소를 제거하여 측정하는 비정화성 유기탄소(Nonpurgeable organic car-bon, NPOC) 정량방법과 총 탄소(Total carbon, TC) 및 무기성 탄소(Inorganic carbon, IC)를 각각 측정하여 그 차이로부터 TOC의 양을 구하는 가감정량방법(TC-IC법)이 있다. TOC분석은 시험 결과의 신뢰성 확보를 위해 정도관리가 필수적으로 요구됨에 따라 이 뉴스레터에서는 수질오염공정시험기준 중 'ES 04311.1c 총유기탄소 - 고온연소산화법'(국립환경과학원 고시 제 2019-63호)에 근거하여 두 정량방법을 이용한 검정곡선 검증(Calibration curve verification), 방법검출한계(Method Detection Limit), 정량한계(Limit of Quantitation), 정밀도(Precision) 및 정확도(Accuracy) 등을 평가하였다.

UV를 이용한 폐수의 색도 측정

UV를 이용한 폐수의 색도 측정

환경 분야에서는 하천수나 폐수 같은 물의 오염도를 평가하기 위한 지표 중 하나로서 색도가 이용되는데, 이는 유기물의 부패에서 오는 휴믹산과 풀빅산, 혐기성 분해로 인한 철 및 망간 화합물, 펄프, 제지, 염색, 염료, 섬유공업 등에서 배출되는 고색도의 폐수 등에 의해 오염된 물일수록 빛의 투과율이 떨어지는 것을 근거로 한다. 국내에서는 일부 폐수배출시설에 대해 색도의 배출허용기준을 설정하고 있는데, 여기서 말하는 색도(Color)는 백금(Pt) 약 1 mg, 코발트(Co) 약 0.5 mg이 물 1 L에 녹아 있는 용액의 색도를 1 도(CU: Color Unit)로 규정하여 시료의 색상과 관계없이 단순 색도차 또는 단일 색도차를 계산하여 나타낸 것을 의미한다. 국립환경과학원에서 고시한 먹는물수질공정시험기준에서는 색도표준액과 시료를 육안으로 비교 평가하는 비색법과 색도계(Colorimeter)를 이용하는 방법을, 수질오염공정시험기준에서는 자외선/가시선 분광광도계(이하 UV/VIS Spectrophotometer)를 이용하는 방법을 각각 채택하고 있는데, 이는 모두 "백금-코발트법에 의한 색도"를 평가하는 방법이다. 이 중 수질오염공정시험기준은 UV/VIS Spectrophotometer에서 측정한 투과율 수치를 이용해 아담스-니컬슨(Adams-Nickerson)의 색도공식을 근거로 색도값(ADMI: American dye manufacturers institute)을 산출하는 방식으로 미국환경보호청(USEPA)의 시험법과 유사하지만, 계산 과정에 다소 차이가 있다. 이에 본 뉴스레터에서는 국내 수질오염공정시험기준의 색도 측정 및 산출 방법에 대해 설명하고, 신속한 결과 산출을 위한 엑셀(Excel) 매크로의 활용법을 설명하고자 한다.

ICPMS-2030을 이용한 ICH Q3D 가이드라인 규제 금속불순물 동시 분석

ICPMS-2030을 이용한 ICH Q3D 가이드라인 규제 금속불순물 동시 분석

의약품 중 금속불순물은 종류 및 혼입경로 등에 따라 위해 요소가 달라질 수 있음에도 불구하고, 기존에는 주로 총 중금속을 기준으로 설정하고 관리해왔다. 그러나, 분석기술의 발달 및 품질관리의 확대 추세에 따라 개별 금속으로의 관리 필요성이 제기되었고, 국제의약품규제조화위원회(ICH)에서는 ICH 회원국들이 참여한 전문가회의를 통해 금속불순물 가이드라인(Guideline for elemental impurities, Q3D)을 제정하여 공개하였다. 규제하는 대표적인 24종의 원소는 위해성과 존재 가능성에 따라 몇 개의 그룹(Class 1, 2A, 2B, 3)으로 나뉘며, 투여경로와 혼입가능성 등을 고려하여 관리가 요구되는 금속불순물을 분석 대상으로 선정하게 된다. 이렇게 선정된 금속불순물은 미량까지 동시분석이 가능한 ICP-OES(Inductively coupled plasma optical emission spectrometer, ICP-OES) 또는 ICP-MS(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer, 이하 ICP-MS)를 사용하도록 규정하고 있다. 의약품 시료는 여러가지 형태의 유•무기화합물을 포함하고 있기 때문에 ICP-OES 및 ICP-MS 분석에 가장 적합한 시험용액을 준비하기 위해서는 마이크로웨이브를 이용한 전처리가 권장된다. 하지만, 이러한 시료 전처리와 기기 분석(특히, ICP-MS에서 2 종 이상의 원소를 동시 분석하는 경우)의 과정에서 문제가 발생할 수 있기 때문에 주의가 필요하다. 이에 본 뉴스레터에서는 24종의 원소를 동시 분석하는 경우에 발생할 수 있는 대표적인 문제점을 소개하고 이에 대한 해결방안을 제시하고자 하며, 개선된 시험방법에 대한 밸리데이션(Method validation) 결과를 소개하고자 한다.

ICPMS를 이용한 멀티비타민 중 무기질 다성분 동시분석

ICPMS를 이용한 멀티비타민 중 무기질 다성분 동시분석

무기질은 인체의 생리 기능을 조절하고 체액의 전해질 균형을 맞추는 중요한 역할을 담당하고 있다. 무기질이 부족할 경우, 정상적인 성장에 영향을 줄 수 있으며, 각종 질환에 대한 위험도 증가하는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 최근에는 많은 사람들이 음식물을 통한 무기질 섭취 외에도 부족한 부분을 보충하기 위해 멀티비타민제를 복용하는 경우가 많다. 이에 대한약전에서는 멀티비타민제에 포함되어 있는 셀레늄, 칼슘, 마그네슘, 망간 등 10 여종의 무기질 성분에 대해 원자흡수분광광도계 (Atomic Absorption Spectrophotometer, 이하 AAS)를 이용하여 함량 시험을 할 것을 규정하고 있다. 그러나, AAS의 경우, 다원소 동시 분석이 불가능하기 때문에 원소별로 전처리를 한 후, 분석을 해야 하는 번거로움이 있다. 반면, 유도결합플라즈마 질량분석기(Inductively coupled plasma mass spectrometer, ICP-MS)의 경우에는 AAS에 비해 넓은 정량 범위를 가지고 있으며, 다원소 동시 분석이 가능하기 때문에 한번의 전처리를 통해 분석을 할 수 있다는 장점이 있다.(동시에 질량 간섭 문제가 발생할 수 있 다 는 단점도 있다.) 이 Application news에서는 ICP-MS를 이용하여 질량 간섭을 제거함과 동시에 저농도부터 고농도까지 무기질을 함유하고 있는 멀티비타민제를 대상으로 다원소 동시 분석법을 검토하였다.

적분구를 이용한 반사율 측정

적분구를 이용한 반사율 측정

적분구는 일반적으로 고체나 탁한 액체와 같이 산란 또는 확산 반사를 나타내는 시료의 반사율 측정에 사용된다. 적분구의 구면 내부는 황산바륨 또는 반사율이 높은 다른 광 산란 물질로 만들어져 있으며, 구면으로 들어오는 빛(입사광)을 균일하게 산란시킨다. 이를 통해 산란 특성을 가진 시료를 측정할 때에도 시료에서 투과된 빛 또는 반사된 빛을 매우 정확하게 감지할 수 있다. 적분구를 이용하여 측정된 시료의 반사율은 표준백판의 측정값과 비교함으로써 얻는 상대적 반사율 값이기 때문에, 표준백판의 반사율에 따라 측정된 값이 달라진다. 따라서 표준백판이 다를 경우뿐만 아니라, 동일한 표준백판이라도 노후화로 인해 반사율에 변화가 생기는 경우에도 시료의 측정값이 달라질 수 있다. 일반적으로 표준백판은 황산바륨(이하 BaSO4) 분말을 압착하여 사용하며, 이 외에 산화 알루미늄(알루미나, 이하 Al2O3)과 산화마그네슘(이하 MgO) 분말도 사용한다. 또한 필요에 따라 특정한 반사율을 가진 불소수지 백판을 사용하기도 한다. 이 뉴스레터는 BaSO4, MgO 분말과 불소수지를 표준백판으로 사용했을 때, 각 시료의 측정에 미치는 영향을 확인하기 위해 UV-3600i Plus와 ISR-603 적분구를 이용하여 다양한 시료에서 측정한 반사 스펙트럼 예를 소개하였다.

USP에 따른 MCT의 원소불순물분석

USP에 따른 MCT의 원소불순물분석

개정된 USP 개별시험법과 USP<233> 금속불순물 시험법에 근거하여 ICP-MS를 이용하여 MCT 중 유해 중금속을 분석하고, 결과의유효성을 확인해 보고자 하였다.