잔류동물용의약품 분석법 실무 해설서

즉 하부의 플라스크에 추출용매를 넣고 extractor내 원통여지에 일정량의 검체를 넣는다. 플라스크를 가열하면 용매 증기는 증발관을 통하여 상승하고 extractor 상부에 장착된 냉각관(condenser)에서 응축하여 원통여지 내 검체로 점적되어 검체를 추출하기 시작한다. Extractor내 추출액이 일정 수준이상으로 증가하면 siphon 원리에 의하여 extractor와 flask 간에 별도로 연결된 유리관을 통하여 추출액은 flask로 다시 흘러간다. 추출액 중 분석성분은 대부분 용매보다 끓는점이 매우 높으므로 용매의 증기에는 포함되지 않는다. 따라서 검체는 항상 새로운 용매로 추출하는 것과 같게 되고, 추출된 성분은 flask에 농축되게 된다. 보통 이러한 siphon 순환이 4∼8회/시간이 되도록 가열하며 8∼24시간 동안 추출한다. 검체나 대상성분에 따라서는 추출효율을 높이기 위하여 물 등을 첨가한 혼합용매를 사용하기도 한다. 광범위한 분석성분을 검체의 종류에 관계없이 효율적으로 추출하는 것이 가능하며 사용이 간편한 장점이 있으나 추출시간이 길고 장치의 설치 및 운용이 번거로운 단점이 있다. 초임계유체 추출법 (supercritical fluid extraction, SFE)은 검체 추출에 있어 일반 유기용매가 아닌 초임계유체를 사용하는 방법이다. 초임계유체란 고체-액체-기체의 상평형에서 임계점 이상의 온도와 압력조건하에서 존재하게 되는 유체로 액체 또는 기체라고 구별할 수는 없으나 용해력을 조절할 수 있는 고밀도의 유동성 물질의 형태이다. 초임계유체는 기체와 같은 높은 침투성과 액체와 같은 강한 용해력을 나타내므로 검체 추출에 매우 바람직한 특성을 가지고 있다. 주로 사용되는 기체는 탄산가스 나 nitrous oxide이다. 이 중 탄산가스는 임계온도와 임계압력이 낮으며, 독성과 활성이 낮은 초임계유체로서 액체와 비슷한 성질을 가지고 점도는 기체와 유사하여 고체 검체내의 미세공극을 빠르게 통과할 수 있다. 안전하고 임계 온도나 임계 압력이 낮아 (37 ℃, 73 atm) 쉽게 초임계유체화 할 수 있기 때문에 열분해가 우려되는 대상성분도 용이하게 추출이 가능하다. 이들을 초임계유체로 사용할 경우 비극성의 특성을 나타내므로 보다 극성의 대상성분을 추출하기 위해서는 소량의 극성용매 (modifier) 를 첨가할 수 있다. 고상추출법은 소량 (100 mg∼수 g)의 흡수제 (sorbent)가 담긴 카트리지에 액체나 기체 검체를 통과시켜 대상성분들을 선택적으로 포집 (trapping)한 후 소량의 용출용매로 용리시키는 추출법이다. 포집의 원리로는 대상 화합물의 종류에 따라서 흡착 (silica, alumina, Florisil, graphitized carbon, polystyrene-divinylbenzene copolymer resin, Tenax GC 등), 분배 (C18, C8 등) 및 이온교환 (aminopropyl 등의 약음이온, carboxypropyl 등의 약양이온, 4차 암모늄의 강음이온, sulfonate 등의 강양이온 교환수지)를 다양하게 이용할 수 있다. 추출 과정이 단순하고 용매 및 농축시간이 절약되는 장점이 있으나, 대상 검체의 혼탁, 오염정도에 따라 흡수제의 용량 이 조절되어야 하고 추출효율도 가변적인 단점도 있어 액-액 분배법과의 적절한 비교 선택이 필요하다. 이러한 고상 추출법의 원리는 검체 추출과정 뿐만 아니라 정제과정에서도 폭넓게 이용된다. 일반적으로 추출물(액)에는 대상 물질의 다운스트림 분석을 방해하는 분석 방해물질이 공존한다. 따라서, 이러한 방해물질의 제거는 잔류 물질 분석에 있어서 필수적이며, 가장 많은 시간과 노력이 요구되어지는 과정이다. 정제 과정은 대상 물질과 간섭 물질 간의 물리 화학적 특성 차에 기인한 분리 과정이 주가 되고, 가장 보편적으로 이용되는 방법은 액-액 분배법(LLE)과 고상추출법(SPE)를 포함하는 크로마토그래피법이다. 정제의 정도는 검체로부터 추출되는 간섭물질의 양과 종류 그리고 분석기기의 선택성에 의해서 좌우되며 보통 1개의 단계 이상(보통 2 단계)을 연속 조합하여 수행한다. 2 단계 이상의 정제 과정을 조합할 경우에는 서로 다른 분리 원리를 적용하여야 정제효과가 높다. 일반적으로 검체로부터 함께 추출되는 간섭 물질은 유지 등 일부 성분을 제외하고는 미지의 화합물이므로 분석성분과의 물리화학적 특성 차이를 정확히 알 수 없어 맞춤형 분리 원리를 적용하기 힘들다. 또한 문제가 되는 물질은 대상성분과 유사한 특성을 가진 화합물들이므로 하나의 정제원리를 반복 적용한다 하더라도 분석성분과 간섭물질 간 분리능은 향상되지 않는다. 액액 분배법은 대상성분의 서로 섞이지 않는 두 용매간 분배계수의 차이를 이용하여 불순물을 제거하는 방법이다. 분리 효율은 그다지 높지 않아 분배 후 직접 기기분석에 적용시키는 경우는 드물며, 주로 추출액 중 간섭물질의 1차적 정제에 많이 사용된다. 즉 처리할 수 있는 검체량이 비교적 큰 액액 분리법을 이용하여, 간섭물질의 양이 많은 추출액의 불순물의 양을 줄여 놓고, 분리 효율은 높으나, 검체 주입량이 비교적 작은 크로마토그래피법을 2차 정제에 많이 이용한다. 또한 ion-associated partition과 같은 일부 분배법의 경우는 그 분리 효율이 높아 분배 후 직접 기기분석에 적용시킬 수도 있다. 극성 추출액 중 중간 극성 ∼ 비극성의 중성 성분 (log Pow > 2) 의 정제는 추출액에 섞이지 않는 비극성 용매를 가하고 진탕하여 두 층이 분리되면, 비극성 용매층을 취하면 가능한데, 이는 분석 대상 성분이 비극성 용매 쪽으로 분배된 결과이다. 그러나, 추출 용매에 비극성 용매가 이미 물과 혼합되어 사용된 경우, 분배를 위해 추가된 비극성 용매의 일부 또는 전부가 극성 추출액과 서로 섞일 수 있으므로, 층이 분리되지 않거나, 서로 용해되어 충분한 불순물 제거효과를 거둘 수 없다. 따라서 서로 다른 분리 원리를 적용 (예: 추출액의 LLE 후 SPE 적용) 하여야만 분석성분과 간섭물질 간에 분리가 일어날 확률이 상대적으로 높다. 검체 정제법은 검체에서 함께 추출되는 간섭성분의 종류와 양에 의하여 결정되기 때문에 동일한 분석성분이라 하더라도 검체의 종류에 따라 정제법이 상이한 경우가 많다. 즉 하나의 정제법으로 간섭성분의 종류와 양이 서로 다른 모든 검체 종류를 정제하기는 거의 불가능하다. 따라서 다양한 문헌을 검색함과 동시에 면밀한 내용 검토를 통하여 적절한 검체 정제법을 조합, 확립하는 것이 중요하다. 분석하고자 하는 검체가 어떤 검체군에 포함되는 가를 판단하고 이러한 검체군을 정제하는 보편적 또는 선택적 방법들을 숙지한 후 과정별로 정제 정도를 평가하여 효율적 정제법을 확립하는 것이 바람직하다. Blender는 저렴하고 마쇄 효율이 우수하나 회전구동부가 하부에 위치 하여 컵과 구동부간 연결부위가 느슨해질 경우 가연성 추출용매가 회전모터로 흘러들어가 폭발할 위험이 있다. Homogenizer는 회전 구동부가 상부에 있어 폭발의 위험성은 없으나 마쇄 성능이 떨어지는 단점이 있다. 추출용기는 유리 또는 stainless steel 재질이므로 일상적 용매를 사용할 경우 용기로부터의 오염은 없다. 단지 마개 및 구동부와의 연결부위는 일상적으로 사용되는 고무나 플라스틱 재질을 사용할 경우 간섭물질이 용출될 수 있으므로 반드시 PTFE (Teflon)나 최소한 silicon rubber와 같은 무용출성 비활성재질을 사용하여야 한다. 추출 혼합물은 진탕이나 마쇄 후 여과하거나 원심분리하여 추출액과 검체를 분리한다. 특히 최근에는 원심분리를 많이 이용하는데, 검체 및 추출용매에 따라 다소 상이하나, 일반적으로 수천 g (또는 수천 rpm)에서 10∼30분간 수행하여 상등액을 취하면 된다. 원심분리용기는 유리 재질이나 polypropylene 재질을 많이 사용하나, 사용할 추출 용매를 통한 간섭물질 용출을 고려하여 재질을 결정한다.