관련 제품명 : 8612 & 8634 Analyzer 

시료 분석 과정

 시료 분석을 하기 위해서는 <그림 1>과 같은 과정이 필요하다. 분석 업무 과정마다 그에 알맞은 선택을 해야 정확한 결과를 얻을 수 있기 때문에 분석 업무의 모든 과정들은 매우 중요하다.

시료 전처리 과정

 시료 샘플링 및 시료전처리 과정은 분석의 시작이며 이는 분석을 마칠 때까지 큰 영향을 주게 된다.

시료 샘플링 과정은 분석으로 얻을 수 있는 모든 것을 나타내기 때문에 주의를 요하는 과정이다.

 따라서 시료 샘플링 지점에서부터 분석 실험실까지 시료 본래의 물리적, 화학적으로 변형이 없이 시료의 저장, 보존과 이동이 수행되어야 하고 마지막으로 적절한 시료 전처리 방법을 선택하여 시료의 손실 없이 또는 예기치 않은 변형 없이 분석 시스템으로 전달되어야 한다. 이러한 분석에 앞서서 행해지는 시료전처리 과정들은 분석보다 결과의 정확성과 재현성에 더 큰영향을 끼치게 된다.

 시료전처리는 크로마토그래피 분석 및 스펙트럼 분석을 위한필요과정이다. 크로마토그래피 분석용 컬럼 또는 ICP-MS, AA 또는 NMR로 주입하기 위해 적절하고 균질화된 용액을 준비하는 것도 시료전처리의 한 과정이다. 이렇게 시료전처리를 하는 목적은 다음과 같다.

 <표 1>을 보면 흡착제 종류에 따라 분석범위가 나눠져 있기 때문에 이를 잘고려하여 목적 성분에 맞는 흡착 튜브를 선택하도록 해야 한다. Tenax 재질의 흡착튜브는 C5~C26까지 포집할 수 있고 다른 흡착제에 비하여 물에 대한 친화력이 낮아 수분으로 인한 영향을 크게 줄일 수 있어서 가장일반적으로 사용되고 있다.

(a) 분석방해물질 제거

(b) 컬럼이나 분석 시스템의 손상 보호

(c) 분석법에 맞도록 시료 전환

 크로마토그래피 분석에서 시료용매는 반드시 HPLC 이동상에 용해되거나 시료의 머무름 시간이나 분리도에 영향을 주지 않아야 한다. 또한 고정상에 영향을 주지 않고 검출을 방해하지 않고 GC 컬럼으로 주입이 가능해야 한다. 목적성분들을 농축시키거나 유도체화하는 것도 검출이나 분리를 개선하기 위한 시료전처리 방법 중 하나이다.

 분광광도법에서 시료용매는 미립자들이 없어야 하고 on-line 분석법을 위해 분사장치로 주입되기 위한 적당한 점도를 가져야 한다. 때때로 분광광도 시스템의 감도에 따라 농축과정이 필요하고 분석 시스템으로 주입하기 전에 크로마토그래피 또는 액-액추출법이 사용된다. 

 <표 1>은 분석과정에서 사용되는 다양한 시료전처리 과정을 정리해 놓은 것이다. 1) 시료 샘플링, 2) 저장과 보존, 3) 시료 반, 4) 실험실에서의 시료 샘플링, 5) 무게측정 또는 희석 등의 모든 과정은 시료전처리에 있어서 매우 중요한 부분을 차지한다.

 GC와 HPLC는 자동화된 방법으로 시료를 전처리하는 것이 대중화된 방법이지만, 아직까지 시료전처리는 대개 매뉴얼 방법이 사용된다. 그 결과 시료전처리는 분석법 개발과 데이터 분석에 비해 필요 이상으로 많은 시간이 소요되고 있다<그림 2>. 시료전처리는 여러 번 다양한 단계를 포함하기 때문에 크로마토그래피 분석법 개발에 많은 노력이 필요하다.

 최종적으로 무게측정이나 희석과 같은 과정을 포함한 시료 전처리에 의해 분석법의 정밀도와 정확성이 결정된다<그림 3>. 이러한 이유들로 인해 시료전처리 과정의 개발은 사전에 미리 신중하게 계획해야 한다. 

 시료전처리 과정은 목적성분의 정량적인 회수율을 위해 과정이 최소화되고 쉽게 자동화되어야 한다. 최종 주입되는 시료에 원래 시료에 존재하는 모든 성분들이 포함되어 있어야 하는 것은 아니지만 각각의 목적성분들의 정량적 회수율(99+%)은 분석 감도와 정확도를 향상시킨다.

 만일 회수율이 100%가 아니라면, 시료전처리 과정은 재현성이 있어야만 한다. 또한 회수율이 좋지 않다면 정량분석을 위해 내부표준물질 또는 표준물질 주입법을 도입한다.

 <그림 3>에서 파악할 수 있듯이 sample processing(30%)이 크로마토그래피 분석에서 발생되는 오류의 가장 큰 비율을 차지하기 때문에 시료전처리 과정을 최소화하고 자동화한다면 분석자에 의해 발생할 수 있는 분석 결과의 오류, 부정확성에 대한 확률을 줄일 수 있고, 분석에 불필요하게 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있다. 

시료전처리 선택 가이드

 따라서 정확한 분석 결과를 위해 분석에 알맞은 시료 전처리 방법을 선택해야 하며 이러한 선택을 하기 전 앞서 고려해야 할 점에 대해 아래에 상세히 기술해 놓았다. 

Q. 어떠한 분석 시스템을 선택할 것인가?

A. 분석하고자 하는 시료의 형태와 목적성분의 특성을 파악하여 GC, GC/MSD, LC, LC/MS, MS/MS 등 분석에 적합한 시스템을 선택한다. 이때 고려해야 할 점은 이러한 분석 시스템에 맞는 형태로 시료를전환하는 것이다.

Q. 분석 시간을 얼마나 줄일 수 있을까?

A. 분석은 시료전처리에서부터 분석 시스템으로 분리 검출이 되는 모든 과정을 말한다.

   전체 분석에 서 최소한의 성분분리능을 확보해야 하기 때문에 분석시간을 단축시키는 것은 한계가 있다. 따라서 전처리 시간을 줄인다면 전체 분석에 소요되는 시간 또한 줄어들게 된다. 만일 자동화된 전처리 시스템을 이용한다면 크로마토그래피 장비로 분석이 진행되는 동안 시료 전처리    를 수행하여 분석까지 소요되는 시간을 최소화하고 시료 처리량도 증가시킬 수 있다.

Q. LOD/LOQ를 만족시키는 회수율은?

A. 가장 이상적인 회수율은 100%이지만 시료전처리 과정이 늘어나면 늘어날수록 시료의 손실이 발생될 확률이 높아진다. 일반적으로80~120% 범위의 회수율이 결과로 받아들여지는데 만일 낮은 수치의 회수율이라 할지라도 재현성을 가지고 회수율을 얻을 수 있다면 결과로 제출할 수 있다.

Q. 어떠한 방법으로 정량을 할 것인가?

A. 외부표준법 또는 내부표준법에 따라 검량선을 작성하고 정량 분석을 할 것이다. 내부표준법을 선택할 경우 시료에 들어있는 성분과 머무름 시간이 겹치지 않는 내부표준 물질을 선택해야 한다. 

Q. 분석에서 요구되는 정확도와 정밀도는?

A. 정확도는 분석에서 얻어지는 결과가 얼마나 참값에 근접하는지를 나타내는 것이고 정밀도는

   측정한 결과가 얼마나 재현성이 있는지를 나타내는 것이다. 따라서 극미량 분석에는 검출하고자 하는 목적 성분 농도에서의(3 point) 회수율, 재현성을 반드시 확인해야 한다.

Q. 시료의 매트릭스는?

A. 고상, 액상, 기상, 젤, 미생물 등 다양하다. 시료의 형태에 따라 전처리방법은 달라지게 된다.

Q. 시료 매트릭스에 대해 알고 있는 정보는?

A. 오일베이스/워터베이스 또는 휘발성이 강한지 불안정한지, 극성을 띠는지 이온성을 띠는지 등의 시료와 목적성분에 대한 특성을 파악하는 것이 최적의 시료전처리 방법을 선택하는데 있어서 가장 중요한 부분이다.

Q. 시료의 무게/부피는?

A. 시료의 무게/부피에 따라 적절한 용기, 바이얼을 선택해야 한다. Microliter의 아주 적은 양일 경우 insert를 사용하는 등 시료량에 맞는적절한 바이얼을 선택한다.

Q. 분석 간섭물질이 존재하는가?

A. 목적성분과 비슷한 간섭물질이 존재한다면 이를 제거하기 위해 추가적인 전처리 방법을 고려한다.

Q. 시료전처리 방법 선택에 영향을 미치는 시료 매트릭스, 간섭물질, 목적성분에는 어떠한 작용기들이 있는가?

A. 시료 매트릭스, 간섭물질, 목적성분에 대한 구조를 정확히 파악하여 이들의 용해도, 극성도, 이온화 상태를 고려한다.

Q. 분석 간섭물질 제거가 어느 정도 가능한가?

A. 선택성있는 추출이 가능한 전처리 방법 또는 검출기를 사용하여 간섭물질 제거가 가능하다. LC/MS(MS/MS)의 경우 매트릭스로 인한 목적성분의 이온화 억제 또는 비이상적인 증가를 피해야 간섭효과를 제거할 수 있다.