음용수 내 Bisphenol A 측정

Craig Aurand

Reporter US, Volume 30.1

서론

식품과 음료에서 검출되는 bisphenol A(BPA) 수준은 최근 몇 년 동안 언론의 관심을 받아왔습니다. 특히, 이 관심은 두 가지 유형의 용기와 관련되어 있습니다.

• 재사용 가능하고 견고한 polycarbonate 플라스틱 용기는 일반적으로 물병, 젖병, 플라스틱 머그, 카보이 및 저장 용기로 사용됩니다.
• 내면이 에폭시 수지로 코팅된 금속 캔은 식품이나 음료가 금속에 직접 닿지 않도록 하기 위해 사용됩니다.

BPA는 polycarbonate 플라스틱과 에폭시 수지 둘 다 만드는 데 사용되는 화학물질 중 하나입니다. 연구에 따르면 소량의 BPA가 이런 유형의 용기에 담긴 식품 및 음료로 용출될 수 있습니다. 게다가 젖병 데우기 및 식품이나 음료가 아직 뜨거울 때 금속 캔에 담기처럼 온도가 올라가는 환경에 용기가 노출되면, 용기에서 내용물로 용출되는 BPA가 증가합니다^1-3.

실험

여기서 소개된 연구의 초점은 음용수에서 BPA 추출 및 분석을 입증하는 것입니다. 시료는 추출하기 전 BPA를 200 ng/mL 수준으로 소량첨가하였습니다. 이 기술로 추출 및 농도 작업을 모두 수행할 수 있다는 것을 입증하기 위해 고체상 추출법(SPE)을 이용한 시료 처리가 선택되었습니다. PTFE 프릿을 포함한 유리 튜브에서 Supelclean™ ENVI™- 18 SPE 재료가 사용되었습니다. 이 하드웨어는 대체 하드웨어(예: polyethylene 프릿이 있는 polypropylene 튜브)에서 용매로 침출될 수도 있는 화합물(예: phthalate)의 유입 가능성을 제거합니다.

그림 1. Bisphenol A의 구조

BPA의 구조는 그림 1에 나와 있습니다. 이 분석물질에 대해서 GC가 더 감도 높은 기술일 수 있지만, 분석 전에 BPA 유도체화가 요구됩니다. 시료 처리 공정이 몇 단계 늘어날 뿐만 아니라 유도체화 단계 동안 부산물이 유입될 수도 있습니다. 그러므로 이 연구에서는 간섭을 최소화하기 위해 HPLC를 분석기술로 선택하였습니다. 신속한 HPLC 분석을 위해 Ascentis^® Express C18 칼럼을 활용하였습니다. 이 연구에 사용된 시스템에는 자외선(UV) 및 형광(FL) 검출기가 직렬로 장착되어 있었습니다. 시스템을 몇 가지 표준으로 교정하였으며, 각 검출기를 위한 BPA 반응 인자를 생성하였습니다. 이를 통해 소량첨가 시료의 회수율 데이터를 계산했습니다. 
그림 2는 1 µg/mL 교정 표준의 크로마토그램을 보여줍니다. 소량첨가 시료의 크로마토그램은 그림 3에 나와 있습니다. 이 그림에는 시료 조제 단계에 대한 설명도 포함되어 있습니다.

그림 2. 1 µm/mL에서 Bisphenol A의 UV 및 FL 트레이스

HPLC 조건

칼럼: Ascentis Express C18, 10 cm x 2.1 mm I.D., 2.7 µm(제품번호 53823-U), 이동상: 정제수:acetonitrile(60:40), 유속: 0.4 mL/min., 압력: 3268 psi(225 bar), 칼럼 온도: 35°C, 검출기: UV(230 nm), FL(Ex 225 nm, Em 310 nm), 주입: 1 µL, 시료: acetonitrile에서 1 µg/mL bisphenol A

그림 3. Bisphenol A로 소량첨가된 음용수의 UV 및 FL 트레이스

HPLC 조건

시료/매트릭스: 0.2 µg/mL 수준까지 bisphenol A로 소량첨가된 음용수,
SPE 튜브: Supelclean ENVI-18, 500 mg, 6 mL 유리 튜브, PTFE 프릿(제품번호 54331-U),
조건: acetonitrile에서 1% formic acid 1 mL, 탈이온수 1 mL, 시료 추가: 소량첨가된 정제수 5 mL, 시료 용리: acetonitrile 용출액에서 1% formic acid 2 mL, 후처치: 1 mL를 증발시킨 뒤 acetonitrile을 사용하여 0.5 mL로 재구성되었습니다.
조건(시료 제외) 및 피크 ID는 그림 2와 같습니다.

결과 및 논의

FL 검출기에서 더 나은 신호대잡음비를 얻었습니다. 또한 FL 크로마토그램에서 관찰된 약간 더 긴 머무름 시간과 더 넓은 피크 형태도 중요합니다. 이런 현상은 시료가 검출기들을 연결하는 배관을 지나갈 뿐만 아니라 UV 셀도 통과하기 때문에 생기는 여분의 시스템 부피로 인해 발생합니다. UV 부품을 제거하고 FL 검출기로 연결되는 배관을 짧게 하면 이런 현상이 없어질 것입니다.

그림 3에서 보여주듯이, 분석물질에 간섭이 없으면 신속한 분석을 얻을 수 있습니다. 이 과정을 통해 최종 소량첨가된 시료 추출물에서 계산된 BPA 수준은 1 µg/mL입니다. 이것은 5배 농도(소량첨가된 시료의 0.2 µg/mL는 추출액에서 1 µg/mL로 농축되었습니다)로 계산됩니다. FL 검출기를 위해 생성된 보정 인자를 이용하여 88%의 회수율이 계산되었습니다.

결론

음용수 내 BPA 측정을 위한 종합적인 시료 조제 및 분석 절차가 개발되었습니다. 이 빠른 공정은 부분적으로 속도를 위해 선택한 재료와 기술을 이용하지만, 원치 않는 부산물을 만들어내지 않는 재료와 기술도 이용되었습니다. SPE를 사용하면 BPA의 추출은 물론 농축도 가능하므로 단순한 헤드스페이스법이나 직접주입법과 비교했을 시 훨씬 더 감도가 높은 방법이 됩니다.

참고문헌

1. 2012. United States Food and Drug Administration. [Internet]. USA: US FDA.[cited 09 Jan 2012]. Available from: https://www.fda.gov/home

2. 2012. European Food Safety Authority (EFSA). [Internet].[cited 09 Jan 2012]. Available from: http://www.efsa.europa.eu/

3. 2009. Survey of Bisphenol A in Bottled Water Products Canada Health Canada, Bureau of Chemical Safety, Food Directorate. [Internet].[updated 26 Apr 2009]. Available from: https://www.canada.ca/en/health-canada/services/food-nutrition/food-safety/packaging-materials/bisphenol/survey-bisphenol-bottled-water-products