모니어-윌리엄스 변법과 LC-MS/MS를 이용한 식품 중 이산화황 시험법 비교 연구

이  슬, 정수지, 김아현, 조아현, 문  희

농산물검사소

Comparison Study on Sulfur Dioxide(SO2) Test in Food by Monnier Williams Modified Method

and using Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry(LC-MS/MS)

S. Lee, S. J. Jeong, A. H. Kim, A. H. Jo, H. Moon

Agricultural Products Inspection Center

Abstract

This study was conducted to compare to the sulfur dioxide test method, the Monnier-Willams method of the current Food Code, and the LC-MS/MS sulfur dioxide method newly proposed by the U.S. FDA(Food and Drug Administration). To verify the validity of the test method using LC-MS/MS, solid food(cinnamon), liquid food(vinegar),d high-fat(sauce), high-sugar(sugar), and high-protein(frozen shrimp) were selected as representative samples, and the selectivity, linearity, limit of detection(LOD), limit of quantification(LOQ), accuracy, and precision were analyzed. The method demonstrated high selectivity with no interfering substances observed. Accuracy was evaluated by recovery rate at concentrations of 0.25, 1.25, and 12.50 mg/kg, and showed a range of 90.4 to 107.0 % in all samples. Precision was evaluated by the relative standard deviation(RSD) of the recovery rate and was 0.2 to 7.2 %. The linearity of LC-MS/MS showed good linearity of over 0.99 with an R2 value of 0.9991 to 0.9998. LOD and LOQ were 0.034 to 0.093 mg/kg and 0.102 to 0.278 mg/kg, respectively, which were lower than the quantitation limit of 10 mg/kg suggested by the current Food Code test method, confirming that it is suitable as an alternative test method.

Key words: Sulfur Dioxide, Sulfites, Food Additives, Monnier Willams Modified Method, liquid chromatography tendem mass spectrometry(LC-MS/MS) method

식품첨가물 공전에 이산화황 기준이 있는 식품 중 고형 식품 계피, 액상 식품 식초, 고지방 함유 소스, 당 함량이 높은 설탕, 단백질 함량이 높은 냉동새우를 대상으로 식품공전 시험법인 모니어-윌리엄스 변법과 미국 FDA에서 제안한 LC-MS/MS법의 유효성 검증 분석 결과는 아래와 같다.

1. 선택성(Selectivity)은 무처리 시료와 회수율 시료를 LC-MS/MS법으로 분석 한 결과, 검체 내 HMS의 머무름시간과 질량 대 전하비(m/z)가 동일한 간섭 물질이 검출되지 않아, 본 시험법이 분리능과 선택성을 갖추고 있음을 확인하였다.

2. 직선성(Linearity)은 표준원액을 전처리한 무처리 시료 추출물로 희석하여 SO2 농도가 0.05, 0.10, 0.25, 0.50, 1.00, 2.50, 5.00 10.00, 20.00, 25.00 mg/L가 되도록 제조하였고, 분석 결과 결정계수(R2)가 0.9991 ~ 0.9998로 0.99 이상으로 높은 직선성을 보였다.

3. 검출한계(LOD)는 계피 0.048, 식초 0.093, 소스 0.034, 설탕 0.074, 냉동새우 0.080 mg/kg이었으며, 정량한계(LOQ)는 계피 0.144, 식초 0.278, 소스 0.102, 설탕 0.222, 냉동새우 0.240 mg/kg로, 소스에서 가장 낮고, 냉동새우에서 가장 높은 값을 나타냈다.

4. 정확도 및 정밀도는 저농도 0.25 mg/kg, 중농도 2.50 mg/kg, 고농도 12.50 mg/kg로 설정하여 평가하였다. 정확도는 저농도에서 90.4 ~ 107.0 %, 중농도에서 96.2 ~ 103.9 %, 고농도에서 98.8 ~ 103.9 %로 나타나 전반적으로 양호하였으며, 정밀도는 저농도에서 1.0 ~ 7.2 %, 중농도 0.8 ~ 4.2 %, 고농도 0.2 ~ 4.3 %로 모든 농도 구간에서 재현성이 우수한 것으로 확인되었다.

5. 시험법 비교 분석 결과, 모니어-윌리엄스 변법의 회수율과 상대표준편차(RSD)는 83.5 ~ 104.5 %(평균 95.9 %), 1.8 ~ 4.8 %(평균 3.2 %), LC-MS/MS법은 각각 99.8 ~ 107.1 %(평균 103.5 %). 0.9 ~ 4.2 %(평균 2.3 %)로 분석되어 LC-MS/MS법이 우수한 분석 결과를 보였다. 정량한계 결과도 LC-MS/MS법에서 평균 0.2 mg/kg 결과를 보여 모니어-윌리엄스 변법 10 mg/kg보다 저농도의 이산화황 정량에 더 효과적일 것으로 판단된다.

LC-MS/MS를 이용한 시험법의 유효성 검증 분석 결과, 모든 항목에서 유효성 검증 범위에 적합한 것으로 분석되었으며, 현행 식품공전 시험법인 모니어-윌리엄스 변법에 비해 우수한 결과를 나타냈다. 하지만, 식품의 매질 종류가 다양하고 매질에 따른 분석 결과의 신뢰성 확보를 위해 식품별 매질 특성에 대한 충분한 연구가 필요할 것으로 사료된다.