ANSES(프랑스 식품 환경 및 산업 안전청) 산하의 식품 안전 연구소는 Maisons-Alfort에 위치하고 있으며, COFRAC 인증을 받은 공식 관리 연구소로써 국가의 식품 안전 모니터링 및 위험성 평가에 기여합니다. 다양한 식품 매트릭스 전반에 걸쳐 신뢰할 수 있는 성능을 갖춰야 하는 대규모 총 식이 연구를 포함하여, 규제 감시 프로그램을 위한 다원소 ICP-MS 분석법을 개발 및 밸리데이션합니다.
정확도 프로파일 밸리데이션 전략
프랑스 표준 NF V03-110에 설명된 정확도 프로파일 접근법은 넓은 농도 범위와 다양한 식품 매트릭스 전반에서 분석법 성능을 밸리데이션하기 위한 통합 전략으로 사용되었습니다. 이 접근법은 정확도와 정밀도를 별도로 평가하는 대신, 두 파라미터를 β-기대 허용 구간으로 결합함으로써 대부분의 향후 결과가 사전 정의된 허용 제한(λ) 내에 속하는지 확인할 수 있도록 합니다. 이러한 제한을 통해 분석법의 목적 적합성을 시각적으로 평가할 수 있게 합니다. 또한 이 파라미터를 통해 이론적 기준 또는 바탕 시료 측정이 아니라 전적으로 밸리데이션된 분석 성능에 기반하여 운영 정량 한계(LOQ)를 결정할 수 있습니다. 이러한 글로벌 평가는 성능이 달라질 수 있고 기존 밸리데이션 파라미터만으로는 실제 일상 조건을 충분히 반영하기 어려운 다양한 매트릭스에 걸쳐 적용되는 다원소 분석법에 특히 적합합니다.
35종의 원소에 대한 ICP-MS 분석법에 적용된 구조화된 밸리데이션 워크플로는 그림 1에 요약되어 있습니다.
밸리데이션은 인증 표준물질, 숙련도 시험 물질 및 스파이크 시료 분석으로 구성된 여러 독립적인 분석 컬럼을 기반으로 했습니다. 이러한 접근법은 단일 밸리데이션 프레임워크 내에서 주요 및 미량 원소는 물론 중요성이 커지고 있는 기타 원소 전반에 걸쳐, 일상 조건에서 바이어스와 중간 정밀도를 견고하게 평가합니다.
다원소 ICP-MS 분석법의 운영 구현
밸리데이션을 거친 35종의 원소 분석법은 마이크로파 분해, 외부 검량 및 내부 표준물질 보정을 결합한 단일 ICP-MS 워크플로로 구현되었습니다. 모든 원소는 매트릭스별 조정 없이 동일한 분석 시퀀스 내에서 측정되었습니다.
기기의 조건은 견고한 단순 작업을 보장하기 위해 의도적으로 간소화되었습니다. 일부 원소는 표준 모드(No gas)에서 분석했으며, KED가 적용된 He 모드는 (다원자) 스펙트럼 간섭 완화가 필요한 경우에만 특정 동위원소에 적용되었습니다. 또한 각 원소에 대해 단일 동위원소를 선택했으며, 내부 표준물질의 수도 제한하여 분석법의 복잡성을 완화하고 장기적인 실행 안정성을 향상시켰습니다.
이렇듯 간소화된 구성을 통해 하나의 분석법 프레임워크 내에서 주요 원소와 극미량 원소 모두의 정량을 가능하게 합니다.
간소화된 분석법에 의한 중요 원소의 적분
ICP-MS 분석법은 이전에 발표된 연구를 기반으로 했습니다. 1 단, 자동차 촉매 변환기에서 유래하는 확산성 환경 오염으로 인해 식품 화학 분야에서 관심이 증가하고 있는 4가지 추가 원소(Rh, Pd, Pt 및 Tl) 또한 포함하도록 확장시켰습니다. 이러한 원소는 일반적으로 극미량 수준으로 존재하므로, 낮은 운영 LOQ와 신중한 간섭 평가가 필요합니다. 추가 수집 모드를 도입하거나 기기의 복잡성을 증가시키지 않고도 기존 분석법에 성공적으로 통합시켜 35종의 원소를 동시에 측정할 수 있었습니다.
정확도 프로파일 밸리데이션은 중요성이 커지고 있는 원소가 밸리데이션된 농도 범위 전반에서 사전 정의된 허용 한계를 충족함을 확인했습니다. 이러한 평가는 견고성과 분석 신뢰성을 유지하면서 확장된 모니터링 기능을 통합하여 다원소 ICP-MS 워크플로 내에 통합할 수 있음을 보여줍니다.
Rh에 대해 얻은 대표 정확도 프로파일은 그림 2에 표시되어 있으며, 밸리데이션된 작업 범위와 운영 LOQ의 정의를 보여줍니다.
분석법 성능 주요 특징
밸리데이션된 분석법은 35종의 모든 원소와 테스트한 식품 매트릭스 전반에서 일관된 성능을 보였습니다. 정확도 프로파일은 중요성이 커지고 있는 원소(Pt, Rh, Pd, Tl)를 포함하여 극미량 및 미량 원소부터 주요 원소까지 포괄하는 밸리데이션된 작업 범위에서 사전 정의된 허용 한계(± 30~35%) 내로 유지되었습니다.
운영 LOQ는 Cd, Hg, Pb, Pt와 같은 원소의 sub-µg/L 수준부터 Na, K, Ca, Mg를 포함한 주요 원소에 대해 일반적인 더 높은 농도 범위까지, 열배(또는 수십배)에 걸쳐 분포했습니다. 간소화된 No gas 및 He KED 구성을 사용해도 전반적인 분석 성능이 저하되지 않았다는 점은 주목할 만하며, 이는 일상적인 조건에서 효과적인 간섭 제어를 확인해 줍니다.
35종의 원소 패널 전반에 걸쳐 달성된 운영 LOQ와 관련 ICP-MS 수집 모드의 개요는 그림 3에 제시되어 있습니다.
참고 문헌
- Chevallier, E.; Chekri, R.; Zinck, J.; Guérin, T.; Noël, L. Simultaneous determination of 31 elements in foodstuffs by ICP-MS after closed-vessel microwave digestion: Method validation based on the accuracy profile(밀폐 용기 마이크로파 분해 후 ICP-MS를 사용한 식품 내 31종 원소의 동시 측정: 정확도 프로파일 기반 분석법 밸리데이션). J. Food Compos. Anal., 2015, 41, 35-41, DOI: 10.1016/j.jfca.2014.12.024
자세히 알아보기
Leufroy, A. et al. Advanced ICP-MS method for multi-element determination in food: Validation by the accuracy profile approach and application to a wide range of matrices(식품 내 다원소 측정을 위한 고급 ICP-MS 분석법: 정확도 프로파일 접근법을 통한 밸리데이션 및 광범위한 매트릭스에 대한 적용). J. Food Compos. Anal., 149, 2026, 108711, https://doi.org/10.1016/j.jfca.2025.108711