Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry를 이용한 조제분유의 9종 무기질 분석법의 유효성 검증

무기질 분석 방법의 유효성을 검증하기 위하여 본 연구 에 사용한 Certificated Reference Material(CRM) 1849a는 National Institute of Standards & Technology(NIST, Gaithersburg, MD, USA)에서 구입하여 사용하였다. 분석 데이터의 신뢰도와 정확성을 높이고 측정기기 상태를 점검 하기 위해 측정값이 확보된 기준시료인 CRM과 in-house quality control(QC) sample을 분석시마다 교차측정 하였다. QC sample은 국내에서 유통되는 P사의 제품의 조제분유를 사용하였으며, 무기질 분석시 시료의 분해에 사용한 70% 질산과 28% 과산화수소는 모두 EP-S 사(Electronic grade, Dongwoo fine chem., Seoul, Korea)을 사용하였다. 사용한 9종의 무기질 표준품(Na, Ca, K, P, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn) 은 모두 AccuStandard 사(AccuStandard, Inc., New Haven, CT, USA)에서 판매하는 1,000 μg/mL 농도의 표준원액을 각각 구매하여 사용하였으며 사용된 초순수는 탈이온수 제 조기인 Milli Q system(Millipore, Bedford, MA, USA)으로 여과하여 사용하였다.

시험용액의 조제는 식품공전에 등재되어있는 microwave digestion방법에 따라 수행하였다(MFDS, 2013). 즉, 마이 크로웨이브(QWAVE 1000, Questron technologies, Corp., Mississauga, Canada) 분해용 테프론 비이커에 시료 약 0.08~1 g을 칭량한 후 질산 8 mL와 과산화수소 2 mL를 가 한 다음 테프론 비이커의 뚜껑을 닫고 마이크로웨이브 분 해장치에 상온에서 100°C까지 온도를 올린 후 10분 동안 분해 한 후 다시 100°C에서 180°C까지 온도를 올린 후 30 분 동안 분해한 다음 서서히 온도를 낮춰 70°C가 될 때까 지 기다린 후 분해가 완료되면 상온에서 15분 동안 식힌 다음 이를 소량의 물로 닦아주며 50 mL 정용플라스크로 옮긴 다음 증류수로 50 mL로 정용하였다. 이를 여과지 No. 41(Whatman, Maidstone, UK)로 여과하여 시험용액으 로 하였다.

표준물질을 이용하여 ICP-OES으로 분석한 9개의 원소는 Table 1에 나타낸 바와 같이 Na, Ca, K, P, Mg는 1-100mg/ kg의 농도의 범위에서, Fe, Zn은 0.1-5mg/kg, Cu, Mn은 0.01-1mg/kg의 농도 범위에서 직선성이 확인되었으며, 4점 의 직선성에 대한 상관계수 R²(Correlation coefficient) 이상 으로 양호한 직선성을 나타났다.

한편 LOD는 3.3s/S(s:standard deviation of y-intercepts of regression analysis, S: slope of a calibration curve)의 수식 에 의해 산출한 결과, 모든 대상원소에서 0.0378 mg/kg 이 하를 나타내었으며 LOQ는 0.1260 mg/kg 이하를 나타내었 다. 모든 대상원소의 직선성, LOD 및 LOQ를 Table 1에 나 타내었다.

정밀도 및 정확도를 확인하기 위하여 Table 2에 나타낸 바와 같이 NIST CRM 1849a를 이용하여 각각 0.08, 0.25, 1.0 g를 취하여 microwave로 분해한 다음 탈이온수를 이용, 50 mL로 정용한 후 여과하여 ICP-OES로 intra-day에 3회 반복, inter-day(4일간)에 12회 반복하여 측정하였다. 그 결 과, intra-day 분석시 RSD(%)은 0.09~4.80%로 만족한 값 을 보여 주었고, inter-day의 RSD(%)은 1.19~18.19%로 산 출되어 시료에 대한 정밀도 및 정확성의 기준을 모두 만족 하는 것으로 나타났다. 한편 NIST CRM 1849a의 농도에 따른 회수율의 측정은 다음과 같은 식으로 산출하였다.

% Recovery = (C_t/C_a)×100

여기서 C_t는 CRM 실측정치이며, C_a는 NIST에서 제시하 는 참값을 의미한다. 회수율을 측정한 결과, 9개 무기성분 의 회수율은 90.35~110.63%로 양호한 결과를 나타내었는 데 이는 FDA에서 제시한 유효성 검증의 가이드라인(FDA, 2001) 모두 적합하였다. 모든 대상원소의 일내정밀도, 일간 정밀도 및 회수율은 Table 2에 나타내었다.

그리고 영국의 환경청에서 주관하는 국제 분석 숙련도 프로그램(Food Analysis Performance Assessment Scheme) 에 참가하여 ash, sodium, copper 등의 원소에 대해 FAPAS 만족범위(z ≤±2)를 충족시켜 분석결과의 신뢰도를 확인하 였다.

또한 본 연구진의 자체내 분석 데이터의 신뢰도와 정확 성을 높이고 측정기기 상태를 점검하기 위해 측정값이 확 보된 기준시료, 즉 in-house QC sample(date not shown)을 15일 간격으로 CRM과 교차측정 하였다.

따라서 본 연구진은 상기의 무기질 분석법을 이용하여 식품에 함유되어 있는 Na, Ca, K, P, Mg, Fe, Zn, Cu 및 Mn 등의 9개 무기질에 대한 분석법의 유효성 검증을 통 해 식품성분표의 data base를 구축하기 위한 매우 유용한 분석법임을 확인할 수 있었다.

식품공전에 제시된 microwave digestion 전처리방법과 ICP-OES 측정법을 이용하여 조제분유 중 9개 무기질원소 를 측정하는 방법에 대한 유효성 검증을 통해 본 연구진은 다음과 같은 결론을 얻었다. 유효성을 검증한 결과, 9개 원소에 대한 직선성과 검출한계, 정량한계, 일내정밀성, 일 간정밀성과 정확성 모두 FDA에서 제시한 유효성 검증의 가이드라인에 적합하였다. 그리고 식품공전에 등재되어 있 는 microwave digestion으로 전처리한 후 ICP-OES를 사용 한 측정법은 식품 중 9개 무기질 원소 측정에 있어 매우 유용한 분석법임을 확인하였다. 따라서 본 연구결과는 식 품공전에 등재되어 있는 공인실험법을 대상으로 체계적인 분석법 유효성 검증을 통해 문제점을 개선하고 신규분석법 을 개발하는 분석연구에 기초적인 연구 자료가 될 수 있을 것으로 사료된다.