2002년 스웨덴 식품국(Swedens National Food Administration, NFA)과 스톡홀름대학(Stockholm University)의 공동 연구진이 탄수화물 함량이 높은 음식물을 굽거나 튀기는 과정에서 신경독성(neurotoxic agent) 물질의 일 종인 아크릴아마이드(acrylamide)가 다량 생성된다는 연구 결과를 최초로 보고한 이래 현재까지 아크릴아마이드에 관한 많은 연구가 세계적으로 진행되고 있다.
본 연구는 국내의 수질 분석 시료에서 처음 시도된 분석방법으로 실험실에서 보편적으로 사용하는 GC/MS를 이용하였다. 수질 분석 시료 중 추출과 정제를 동시에 할 수 있는 새로운 고체상 추출(solid-phase extraction, SPE) 법으로 방해물질을 제거하고, 유도체화 반응의 최적화를 통하여 특정 수질 유해물질로 알려진 아크릴아마이드 분석의 최적조건을 확립하기 위하여 수행되었다.
최적의 고체상추출 카트리지 선정을 위하여 특성이 다른 Coconut Charcoal, ENVI™ ?Carb, ODS C18 및 Oasis HLB의 4종류에 대하여 아크릴아마이드 표준용액을 카트리지에 흘려준 다음 건조하고 탈착하여 브롬 유도체화 반응을 거쳐 생성된 유도체화 생성물(2,3-dibromopropionamide, 2,3-DBPA) 의 회수율로 최적의 카트리지를 선정하였고, 탈착 용매의 부피는 카트리지에 흡착된 아크릴아마이드가 완전히 탈착하는 메탄올의 부피로 결정하였다.
브롬 유도체화 반응의 최적 반응시간, 최적 pH 및 반응 생성물의 추출 용매를 선정하기 위한 실험을 수행한 결과 반응시간은 시료에 브롬 유도체화 시약을 첨가하여 일정 시간 마다 시료를 채취하여 분석한 회수율로 결정하였다.
추출용매의 선정은 유도체화 반응생성물을 ethyl acetate(EA), dichloro -methane(DCM), diethyl ether 및 chloroform으로 추출하여 회수율이 가장 높은 용매를 추출용매로 선정하였다.
pH의 영향은 pH 1.5∼9.0까지 산성 영역은 HBr, 알칼리 영역은 KOH로 조절한 다음 브롬 유도체화 반응을 거친 후 EA로 추출하고 회수율을 분석하여 최적의 pH 조건을 결정하였다.
이와 같은 시험 결과 고체상추출 카트리지는 활성탄이 장착된 Supel -clean™ Coconut Charcoal 카트리지가 98.8%의 회수율을 보여 본 연구의 목적에 적합한 것으로 판단되었으며, 탈착용매의 부피는 12 mL로 결정하였다.
최적의 브롬 유도체화 반응시간은 3시간, 최적 pH는 1.5, 브롬 유도체화 반응 생성물의 추출용매는 에틸아세테이트가 가장 적합하였다.
또한 분석방법 검증 실험에서 상관계수 R2 값이 0.9981로서 양호한 직선성을 나타내었다. 방법검출한계 및 정량한계는 1.19 μg/L 및 3.79 μg/L, 일내 정확도는 100.6∼102.0%이었으며, 정밀도는 3.2∼3.5%이었다. 일간 정확도는 96.0∼97.4%이었으며, 정밀도는 4.3∼8.0%로 나타났다.
본 연구에서 확립된 분석 방법으로 6개의 하수종말처리장 방류수의 아크릴아마이드 분석 결과는 5월 0.008∼0.030 μg/L, 6월 0.003∼0.023 μg/L, 7월 ND∼0.023 μg/L 분포를 보여 특정 수질유해물질 배출허용 기준을 만족하고 있다.
기존의 수질오염공정시험기준에 의하여 분석하였을 경우 정량한계가 5 μg/L로 높으며, 극미량의 아크릴아마이드 분석이 까다롭고 전처리 과정 중 정제의 어려움으로 분석이 어렵지만 본 연구에서 최적화된 방법을 사용하면 기존 방법보다 신뢰성이 높은 분석이 가능하다.