무기 비소에는 넓은 범위의 음식 행렬 수소 생성-원자 흡수 분 광 분석을 사용 하 여의 결정.
2017년 9월 1일
다양 한 음식 행렬에에서 무기 비소를 결정 하는 분석 방법의 유용성은 설명 했다. 수소 생성 원자 흡수 분 광 분석에 의해 최종 결정 된 클로 프롬에 무기 비소의 선택적 추출 방법에 의하여 이루어져 있었다.
이 분석 방법론의 전반적인 목표는 선택적 추출과 수소화물 생성 원자 흡수 분광법에 의한 검출을 통해 광범위한 식품 시료 내의 무기 비소를 정량하는 것입니다. 이는 과일 제품에서 발견되는 가장 독성이 강한 비소 종인 무기 비소를 정량할 수 있게 하는 수평적 방법입니다. 이 기술의 주요 장점은 필요한 장비가 HPLC-ICP-MS만큼 고가이거나 정교하지 않으며, 직접적인 수소화물 생성 원자 흡수 분광법보다 선택성이 더 뛰어나다는 점입니다. 이 절차의 시연은 본 논문의 공동 저자 중 한 명이자 저희 실험실의 연구원인 Dinoraz Velez가 맡겠습니다. 우선, 나사 캡이 달린 50ml 폴리프로필렌 원심 분리 튜브에 동결 건조된 시료 0.5~1g을 정확하게 칭량합니다. 탈이온수 4.1ml를 첨가합니다. 그런 다음, 시료가 완전히 젖을 때까지 기계적 진동기를 사용하여 약 5분 동안 시료를 교반합니다. 진한 염산 18.4ml를 첨가합니다. 기계적 진동기로 15분간 교반한 후, 시료를 12~15시간 동안 방치합니다. 추출을 수행하기 위해, 먼저 가수분해된 시료에 브롬화수소 2ml와 황산수소 용액 1ml를 첨가합니다. 기계적 진동기 또는 수동으로 시료를 30초 동안 흔들어 줍니다. 그다음, 클로로포름 10ml를 첨가합니다. 기계적 진동기로 시료를 5분 동안 흔든 후, 800 ×g에서 5분 동안 원심 분리합니다. 원심 분리 후, 클로로포름 층을 다른 50ml 폴리프로필렌 원심 분리 튜브로 피펫팅하여 옮깁니다. 남은 산 층에 클로로포름 10ml를 추가로 첨가하고 추출을 반복합니다. 추출 후, 약 20ml의 클로로포름이 수집되어야 합니다. 산 층으로부터의 교차 오염이 발생하지 않도록 주의하십시오. 수집된 클로로포름 층들을 800 ×g에서 5분 동안 원심 분리합니다. 클로로포름 층에 남아 있는 모든 산 층 잔류물을 1ml 피펫으로 제거합니다. 다음으로, 클로로포름 층에 존재하는 나머지 고체 또는 산 층 잔류물을 제거하기 위해 소수성 PTFE 멤브레인으로 클로로포름을 여과합니다. 여과된 클로로포름 층을 50ml 폴리프로필렌 원심 분리 튜브에 수집합니다. 이 단계는 매우 중요합니다. 클로로포름 층에 산 층이 조금이라도 남아 있으면, 시료 내의 다른 모든 비소 종들이 이 산 층에 존재하기 때문에 무기 비소 결과가 과다하게 산출됩니다. 역추출을 수행하기 위해, 여과 단계 후 수집한 클로로포름 층에서 무기 비소를 역추출하도록 1M 염산 10ml를 첨가합니다. 그런 다음, 기계적 진동기로 시료를 5분 동안 흔들어 줍니다. 시료를 800 ×g에서 5분 동안 원심 분리합니다. 원심 분리 후, 무기질화를 위해 산 층을 250ml 유리 비커로 피펫팅하여 옮깁니다. 역추출을 반복하고 수집된 HCl 층들을 합칩니다. 질산마그네슘 6수화물 20g과 산화마그네슘 2g을 탈이온수 100ml에 현탁시킵니다. 그런 다음, 이 현탁액 2.5ml를 유리 비커에 첨가하는데, 침전이 발생하지 않도록 첨가하면서 현탁액을 흔들어 줍니다. 다음으로, 진한 질산 10ml를 첨가하고 튀어 오르지 않도록 주의하며 모래탕(sand bath)에서 완전히 증발시켜 건조합니다. 비커를 시계 유리 또는 그와 유사한 것으로 덮습니다. 그런 다음, 비커를 150°C를 초과하지 않는 초기 온도의 회화로에 넣습니다.
개요
본 논문은 다양한 식품 매질 내의 무기 비소를 정량하는 분석 방법을 제시합니다. 이 방법은 클로로포름으로의 선택적 추출 후 수소화물 생성-원자 흡수 분광법을 통해 검출하는 방식을 이용합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 분석 화학
- 식품 안전
- 독성학
배경
- 무기 비소는 식품에서 발견되는 독성 오염 물질입니다.
- 현재의 검출 방법은 비용이 많이 들고 복잡할 수 있습니다.
- 본 연구의 목적은 보다 접근성이 높은 분석 기술을 제공하는 것입니다.
- 수소화물 생성-원자 흡광 분석법은 향상된 선택성을 제공합니다.
연구 목적
- 무기 비소를 검출하기 위한 비용 효율적인 방법을 개발한다.
- 선택적 추출 기술의 효과를 입증한다.
- 식품 샘플 내 비소 측정의 정확도를 향상시킨다.
사용된 방법
- 동결건조된 식품 시료의 무게 측정 및 준비.
- 염산을 이용한 시료의 가수분해.
- 클로로포름을 이용한 선택적 추출.
- 수소화물 생성-원자 흡수 분광법을 통한 무기 비소 검출.
주요 결과
- 이 방법은 식품 매질에서 무기 비소를 성공적으로 추출합니다.
- 결과에 따르면 전통적인 방법들에 비해 선택성이 개선되었음을 알 수 있습니다.
- 이 기술은 다양한 식품 유형에 대해 재현성과 신뢰성이 높습니다.
- 비용 분석 결과, 일상적인 검사에 더 적합한 접근성을 갖춘 것으로 나타났습니다.
결론
- 본 방법은 식품 내 비소 검출을 위한 실행 가능한 대안을 제공합니다.
- 비용과 효율성의 균형을 맞추어 광범위한 사용에 적합합니다.
- 향후 연구를 통해 다른 오염 물질로 적용 범위를 확장할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
이 분석법은 다양한 식품 매트릭스 내 무기 비소를 경제적이고 선택적으로 검출할 수 있게 하여, 식품 안전 위해성 평가 및 오염 물질 프로파일링을 지원합니다. 낮은 검출 한계에서 재현 가능한 정량 분석을 제공함으로써 독성학적 평가를 위한 신뢰할 수 있는 노출 데이터를 생성하는 데 도움을 줍니다. 이러한 접근 방식은 고가의 분석 장비를 대체할 수 있는 실질적인 대안을 제시하며, 일반 식품 시험 검사 기관에서의 광범위한 도입을 용이하게 합니다.
바이오 제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 과학적 가치: 식품 안전 연구에서 독성 기전을 규명하기 위해 비소의 화학종 분석(speciation)을 가능하게 합니다.
- 운영적 가치: 다양한 식품 매질 전반에 걸친 무기 비소의 생체 이용률에 관한 가설 검증을 지원합니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 과학적 가치: 무기 비소의 선택적 추출 및 검출을 제공하여 오염 물질 스크리닝을 위한 분석 특이성을 향상시킵니다.
- 운영적 가치: 정의된 정량 한계 내에서 재현 가능한 정량적 결과물을 제공하여 표준화된 분석 성능을 가능하게 합니다.
중개 및 전임상 연구
- 과학적 가치: 식품 내 무기 비소를 정량화하여 질병 관련 노출 데이터를 생성함으로써 중개 위험 평가를 지원합니다.
- 운영적 가치: 일관된 교차 실험실 성능을 통해 발견 단계부터 전임상 검증까지의 연속성을 보장합니다.
파이프라인 및 워크플로 통합
이 방법은 식품 안전 검사 연속체에 부합하며, 독성학 및 식품 안전 연구의 위해 요소 확인, 노출 평가 및 리스크 특성화 워크플로우를 지원합니다.
- 발견 생물학: 복잡한 식품 매질 내의 독성 무기 비소 종을 정확하게 정량화함으로써 기전적 위험 제거(de-risking)를 지원합니다.
- 스크리닝: 선택적 추출과 재현 가능한 검출을 통해 분석 준비도를 향상시켜, 다른 비소 종으로 인한 위양성을 줄입니다.
- 분석학: 수소화물 생성-원자 흡수 분광법을 통해 정량적 측정값을 제공하여, 실험실 간 비교 및 데이터 조화(harmonization)를 가능하게 합니다.
- 중개 연구: 독성학적 모델링을 위한 노출 관련 농도 데이터를 제공함으로써 분석 결과와 전임상 연속성을 연결합니다.
- 기업적 재사용: 여러 식품 검사소 및 숙련도 평가 프로그램에 적용 가능한 확장 가능하고 비용 효율적인 플랫폼을 제시합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 비소 화학종 분석 데이터의 예측 신뢰도를 향상시켜, 식품 안전성 평가에서의 메커니즘적 모호성을 줄입니다.
- 운영적 가치: HPLC-ICP-MS와 같은 하이픈 연결 기술에 비해 표준화, 재현성 및 낮은 인프라 요구 사항을 제공합니다.
- 전략적 가치: 신뢰할 수 있는 오염 물질 정량화를 통해 식품 안전 모니터링 노력의 위험 기반 우선순위 설정을 개선할 수 있게 합니다.
- 포트폴리오 영향: 견고한 노출 데이터를 제공함으로써 식품 안전 프로그램 내에서 위험 조정된 추진 결정(advancement decisions)을 지원합니다.
실행 시 고려 사항
- 시료 조제, 선택적 추출 및 수소화물 생성 기술에 대한 전문 지식이 필요합니다.
- 수소화물 생성 시스템 및 원자 흡수 분광광도계를 포함한 기본 분석 장비가 필요합니다.
- 재현성을 보장하기 위해 추출 및 역추출 프로토콜의 팀 간 표준화가 요구됩니다.
- 단백질 및 지질 함량의 차이가 추출 효율에 영향을 미치므로, 다양한 식품 매질에 따른 적응 고려 사항이 포함됩니다.
- 실제적인 제한 사항으로는 결과값이 과대평가되는 것을 방지하기 위해 산성 층의 유입을 막는 세심한 층 분리가 필요합니다.
