KR102133667B1 - 구리 화합물의 상전이를 이용한 세척제 성분 에티드론산의 미량 검출 방법 - Google Patents

구리 화합물의 상전이를 이용한 세척제 성분 에티드론산의 미량 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구리 화합물의 상전이를 이용한 세척제 성분인 에티드론산의 미량 검출 방법에 관한 것으로서, 금속 배위 화합물을 이용한 비색법을 통해 copper hydroxide가 copper oxide로 변하는 과정에서 일어나는 색 변화를 이용하여 에티드론산을 손쉽게 검출할 수 있는 한편, 1 ppm 이상의 에티드론산만 존재해도 명확한 색 변화를 관찰함으로써 에티드론산의 유무를 용이하게 판별할 수 있다. 본 발명의 방법은 유기용매를 사용하지 않아 시험방법이 유해하지 않으면서도, 고가의 시험약품을 이용하지 않아도 기존보다 현저하게 적은 비용으로 에티드론산의 검출이 가능하다는 장점이 있다.

Description

구리 화합물의 상전이를 이용한 세척제 성분 에티드론산의 미량 검출 방법 {Sensitive detecting method for detergent component etidronic acid utilizing phase transformation of copper compound}
본 발명은 구리 화합물의 상전이를 이용한 세척제 성분인 에티드론산의 미량 검출 방법에 관한 것이다.
세척제는 위생용품 중에서도 일상생활에서 가장 빈번하게 사용되는 위생용품으로 채소/과일부터 조리기구의 세척까지 광범위하게 사용된다. 세척제는 그 용도에 따라 세 가지 유형으로 구분되며, 1종 세척제는 사람이 그대로 먹을 수 있는 채소/과일 등을 씻는 데 사용되는 것, 2종 세척제는 가공기구, 조리기구 등 자동식기세척기를 포함한 식품 기구/용기를 씻는데 사용되는 것, 3종 세척제는 식품의 제조장치, 가공장치 등 제조/가공용 기구 등을 씻는데 사용되는 것을 말한다.
1종 세척제를 사용하는 경우 세척제 용액에 채소나 과일을 5분 이상 담그면 안되고, 1종 세척제로 채소, 과일, 음식기 또는 조리기구를 씻은 후에는 반드시 마시기 적합한 물로 씻어야 한다. 이 때 흐르는 물을 사용할 때에는 채소나 과일은 30초 이상, 식기류는 5초 이상 씻고 흐르지 않는 물을 사용할 때에는 물을 교환하여 2회 이상 씻어야 한다. 2종이나 3종 세척제를 사용한 후에도 음식기나 조리기구에 세척제가 잔류하지 않도록 마시기 적합한 물로 씻어야 하며, 용도 이외로 사용하거나 규정 사용량 이상을 사용하지 않도록 주의해야 한다.
그러나 이러한 세척방법이 규정상 잘 지켜지지 않거나 세척 상의 부주의, 세척제 성분의 강한 잔류 기능 등으로 인해, 잔류 세척제 성분이 채소나 과일, 조리기구 등에 잔류하고, 이들 성분이 체내에 유입되어 독성성분으로 작용하고 아토피, 알레르기 등의 피부질환을 일으키며, 환경호르몬 등으로 작용하여 성조숙증 등을 유발함으로써 내분비계를 교란시키는 등의 각종 문제원인이 되어 왔다.
에티드론산(etidronic acid)은 파제트병 치료에 약물로써 이용이 가능하다. 그러나 소아에 투여 시 골성장에 영향을 미칠 가능성이 있고 소아에 10~20 mg/Kg/day의 장기 투여에 의해 구루병 증상이 일어난다는 보고가 있다. 따라서 소아에 대한 안전성 및 유효성은 확립되어 있지 않으므로 소아에게는 투여하지 않는다. 한편, 세척제에는 매우 다양한 성분들이 존재하고 있으며, 함량도 편차가 큰 것으로 나타나고, 특정 성분은 세척 과정 중에 쉽게 씻겨 내려가서 검출이 어려울 수도 있으며, 간이 검출 키트로 분석하기 어려운 경우도 많은 것으로 분석된다. 이러한 점들을 고려하여 분석의 용이성과 세척제 내 성분의 범용성 등을 고려하여 알칼리세제에 주요 성분으로 들어있는 에티드론산(etidronic acid 또는 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid/HEDP)의 잔류량을 확인하는 것은 채소나 과일, 조리기구 등에서 세척제가 잘 제거되었음을 나타내는 지표로 여겨질 수 있다.
기존에 에티드론산을 검출하기 위한 방법으로 인산염(phosphate)을 검출하는 방법을 이용할 수 있는데 기존의 인산염 검출 방법은 인산 이온이 몰리브덴산 암모늄과 반응하여 생성된 몰리브덴산인 암모늄을 염화제일주석으로 환원하여 생성된 몰리브덴청의 색을 육안으로 구분하여 확인하는 방식이었다(식품의약품안전처 식품공전의 일반시험법 중 식품성분시험법에 따른 몰리브덴청 비색법). 그러나, 이러한 방법은 몰리브덴 암모늄과 염화제일주석을 사용하기 때문에 가격이 비싸다는 문제점이 있다. 그러나 이러한 고가의 비용을 들여서 분석을 한다 하더라도 에티드론산의 분자가 커서 쉽게 탈양자화 되지 않아 인산염의 형태로 존재하지 않기 때문에 인산염을 검출하는 방법으로는 명확한 에티드론산 검출이 잘 되지않는다는 단점도 확인되었다.
따라서, 본 발명자들은 상기 에티드론산 성분과 반응하여 발색 반응을 일으키는 시약을 제조하여, 과일이나 채소, 각종 식기류에 잔류하는 에티드론산의 존재 유무를 검출하는 방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
대한민국 등록특허 제10-1503638호 (발명의 명칭 : 생활환경제품에서 유해 살균제 성분의 검출 방법 및 검출 키트, 출원인 : 영남대학교 산학협력단, 등록일 : 2015년03월11일) 대한민국 등록특허 제10-1340766호 (발명의 명칭 : 고농도의 인산염 인 검출시약 및 검출 키트, 출원인 : 서울시립대학교 산학협력단 등록일 : 2013년12월05일) 대한민국 등록특허 제10-1350081호 (발명의 명칭 : 고농도의 인산염 인 농도 검출방법, 출원인 : 서울시립대학교 산학협력단 등록일 : 2014년01월03일)
Figure 112019014703997-pat00001
Yannick Cudennec, Andre Lecerf, The transformation of Cu(OH) into CuO, Solid State Sciences, 2003, 5(11), 1471-1474.
본 발명의 목적은 구리 화합물의 상전이를 이용한 세척제 성분인 에티드론산의 미량 검출 방법을 제공하는 데에 있다.
(제1단계) 염화제이구리(Copper(II) chloride) 수용액과 수산화나트륨(Sodium hydroxide) 수용액을 준비하는 단계;
(제2단계) 염화제이구리 수용액과 수산화나트륨 수용액을 혼합한 혼합용액을 제조하는 단계;
(제3단계) 상기 혼합용액에 각각 물, 에티드론산의 잔류상태를 확인하고자 하는 세척액을 각각 첨가하는 단계; 및,
(제4단계) 물, 세척액이 각각 첨가된 혼합용액을 혼합한 후 정치된 상태로 두어 물과 세척액이 혼합된 혼합용액의 색 변화를 비교하는 단계;를 포함하는 구리 화합물의 상전이를 이용한 세척제 성분인 에티드론산의 미량 검출 방법에 관한 것이다.
상기 제1단계의 염화제이구리 수용액의 농도는 8000~12000 ppm, 수산화나트륨 수용액의 농도는 0.8~1.2 M인 것이 바람직하다. 이 때, 염화제이구리 수용액의 농도가 8000 ppm 미만이거나 12000 ppm을 초과할 경우, 또는, 수산화나트륨 수용액의 농도가 0.8M 미만이거나 1.2 M을 초과할 경우 에티드론산의 검출이 잘 되지 않을 수 있다.
상기 제2단계에서 염화제이구리 수용액 10 ㎖ 기준, 수산화나트륨 수용액 1.5~2.5 ㎖이 혼합되어 혼합용액을 제조할 수 있다. 이 과정에서 염화제이구리 수용액 10 ㎖ 기준으로, 수산화나트륨 수용액 1.5 ㎖ 미만이 혼합되거나 2.5 ㎖을 초과하여 혼합되어도 역시 에티드론산의 검출이 잘 되지 않을 수 있다.
상기 제3단계에서 물이 첨가된 혼합용액은 대조군, 에티드론산의 잔류상태를 확인하고자 하는 세척액이 첨가된 혼합용액은 시험군으로 준비된다.
상기 제3단계에서 각각 준비된 혼합용액에 물, 에티드론산의 잔류상태를 확인하고자 하는 세척액을 적어도 15 ㎖ 이상 혼합하는 것이 좋다. 상기 세척액이 첨가되는 부피는 15 ㎖ 이상 포함되면 혼합용액의 색상변화를 억제하는 데는 문제되지 않지만 적절한 시간내 또는 혼합용액과의 적절한 반응을 위해 25 ㎖까지 혼합되는 것이 좋다.
또한 상기 제3단계에서 혼합용액에 에티드론산 표준 용액이 첨가된 표준시료군이 준비될 수 있다. 따라서 상기 제3단계에서 표준시료군을 준비하기 위해, 에티드론산 표준 용액을 첨가할 때도, 바람직하게는 에티드론산 표준 용액이 세척제 용액과 동일 부피로 첨가될 수 있다. 즉, 에티드론산 표준 용액(수용액)이 적어도 15 ㎖ 이상 혼합될 수 있다. 상기 에티드론산 표준 용액은 고농도가 아니라도 표준용액으로 사용하기에 적절하기에, 적어도 1ppm 이상, 10ppm 이내만 되어도 표준 용액으로 사용하기에 적절하다.
상기 제3단계에서 세척액은 과일, 채소 또는 식기의 세척액인 것을 특징으로 하며, 더 바람직하게는 에티드론산이 포함된 세척제로 세척된 과일, 채소 또는 식기의 표면에 잔류된 에티드론산을 확인하기 위해, 세척이 완료된 과일, 채소 또는 식기를 추가로 더 세척하여 얻은 세척액일 수 있다. 즉, 이러한 용이한 방법으로 검출액을 얻어 세척제가 사용된 과일, 채소 또는 식기의 표면에 잔류된 에티드론산을 용이하게 검출할 수 있다.
상기 제4단계에서, 물, 세척액이 각각 첨가된 혼합용액을 혼합한 후 적어도 2시간 이상 정치된 상태로 두며, 3시간까지도 색 변화가 진행되지 않으면 에티드론산이 불검출되는 것으로 한다.
이에, 본 발명은 상기 방법을 이용하는 에티드론산 검출용 키트를 제공한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 염화제이구리(Copper(II) chloride) 수용액과 수산화나트륨(Sodium hydroxide) 수용액을 포함하는 에티드론산 검출용 키트를 제공할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 구리 화합물의 상전이를 이용한 세척제 성분인 에티드론산의 미량 검출 방법은 copper(Ⅱ) chloride dihydrate 수용액과 sodium hydroxide이 혼합되었을 때 파란색 콜로이드 형태의 copper(Ⅱ) chloride dihydrate가 시간이 지날수록 검게 변하는 현상이 일어나는 것을 이용한 것으로서, 이 때 검게 변한 물질은 copper hydroxide가 상전이를 통해 copper oxide로 바뀐 형태인데, 에티드론산이 존재할 경우, 에티드론산이 copper hydroxide에서 copper oxide로 상전이가 일어나는 것을 저해하는 원리를 이용한 것이다.
따라서, 본 발명에서는 증류수를 기본으로 하여 첨가된 군과, 증류수 대신 에티드론산이 첨가된 군과의 발색 비교를 통해 에티드론산의 존재 유무를 1 ppm 농도에서도 확인이 가능하다.
본 발명은 구리 화합물을 이용한 세척제 성분인 에티드론산의 미량 검출 방법에 관한 것으로서, 금속 배위 화합물을 이용한 비색법을 통해 copper hydroxide가 copper oxide로 변하는 과정에서 일어나는 색 변화를 이용하여 에티드론산을 손쉽게 검출할 수 있는 한편, 1 ppm 이상의 에티드론산만 존재해도 명확한 색 변화를 관찰함으로써 에티드론산의 유무를 용이하게 판별할 수 있다. 본 발명의 방법은 유기용매를 사용하지 않아 시험방법이 유해하지 않으면서도, 고가의 시험약품을 이용하지 않아도 기존보다 현저하게 적은 비용으로 에티드론산의 검출이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 Copper(II) chloride 수용액(10,000 ppm)과 Sodium hydroxide 수용액(1.0 M)을 혼합한 혼합용액에 에티드론산 수용액을 1, 2, 3, 5, 10 ppm의 농도별로 첨가한 후 발색변화를 시간별로 확인한 사진을 나타낸다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예 1. 에티드론산의 검출>
Copper(II) chloride 수용액(10,000 ppm), Sodium hydroxide 수용액(1.0 M), 에티드론산 수용액(1, 2, 3, 5, 10 ppm), 증류수 및 45㎖ conical tube를 준비하였다.
45㎖ conical tube에 copper(Ⅱ) chloride dihydrate 수용액(10,000 ppm) 10 mL를 넣은 후 sodium hydroxide 수용액 2 mL를 첨가한 혼합용액을 6개 제조하였다. 상기 혼합용액이 담긴 conical tube에 농도별로 준비된 에티드론산 수용액을 20 mL씩 넣고 대조군에는 에티드론산 수용액 대신 증류수를 첨가하였다. 이 후 10초 동안 골고루 혼합한 후 각 tube를 정치시켰고, 30 분마다 사진 촬영을 하여 총 2시간 동안 색 변화를 관찰하였다. 관찰결과 사진은 도 1에 나타내었다.
그 결과 도 1과 같이 에티드론산 수용액이 1ppm이라도 미량으로 첨가된 혼합용액은 색상의 변화가 없어 여전히 구리 수용액 특유의 푸른색을 띠었으나, 에티드론산 수용액이 전혀 포함되지 않은 대조군(에티드론산 0ppm)은 시간의 흐름에 따라 남색으로 변하면서 점점 검은색에 가깝게 발색 변화가 있는 것을 확인할 수 있었다. 이는 파란색 콜로이드 형태의 copper hydroxide가 검은색을 띠는 copper oxide로 상전이하는 것을 에티드론산이 저해하였기 때문이다.
<실시예 2. 발색 시약의 적정 농도 확인>
에티드론산을 검출하기에 적절한 Copper(II) chloride 수용액과 Sodium hydroxide 수용액의 적정 농도를 확인하기 위해 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하되 각 시약의 농도를 다음의 표 1 조건으로 하여 1ppm의 에티드론산이 검출가능한지 확인하였다(각 시약의 혼합비는 동일함).
조건 Copper(II) chloride 수용액
(10 ㎖)		 Sodium hydroxide 수용액
(2 ㎖)		 검출 여부
실시예 1 10000 ppm 1.0 M 검출
실시예 2-1 10000 ppm 1.2 M 검출
실시예 2-2 10000 ppm 0.8 M 검출
실시예 2-3 8000 ppm 1.0 M 검출
실시예 2-4 8000 ppm 1.2 M 검출
실시예 2-5 8000 ppm 0.8 M 검출
실시예 2-6 12000 ppm 1.0 M 검출
실시예 2-7 12000 ppm 1.2 M 검출
실시예 2-8 12000 ppm 0.8 M 검출
실시예 2-9 10000 ppm 0.6 M 불검출
실시예 2-10 10000 ppm 1.4 M 불검출
실시예 2-11 8000 ppm 0.6 M 불검출
실시예 2-12 8000 ppm 1.4 M 불검출
실시예 2-13 12000 ppm 0.6 M 불검출
실시예 2-14 12000 ppm 1.4 M 불검출
실시예 2-15 14000 ppm 1.0 M 불검출
실시예 2-16 6000 ppm 1.0 M 불검출
표 1의 결과를 참고하여, 에티드론산을 검출하기에 적절한 Copper(II) chloride 수용액의 농도는 8000~12000 ppm이어야 하며, 동시에, Sodium hydroxide 수용액의 농도가 0.8~1.2 M인 것으로 좋은 것으로 확인되며, 이 외의 농도를 벗어나게 되면 1ppm과 같은 낮은 농도의 에티드론산 검출이 잘 되지 않은 것으로 파악된다.
<실시예 3. 발색 시약의 적정 혼합비 확인>
실시예 1과 동일한 방법으로 1ppm의 에티드론산 검출과정을 수행하되, Copper(II) chloride 수용액(10,000 ppm), Sodium hydroxide 수용액(1.0 M), 에티드론산 수용액(1 ppm)의 혼합비를 다음 표 2와 같이 달리하였다(각 시약의 농도는 동일함).
그 결과, 표 2를 참고할 때, Copper(II) chloride 수용액 10 ㎖ 기준, Sodium hydroxide 수용액 1.5~2.5 ㎖이 혼합되어야 하며, 에티드론산 수용액은 적어도 15 ㎖ 이상 혼합되어야 1ppm의 농도까지도 검출이 되는 것을 확인할 수 있다.
조건 Copper(II) chloride 수용액 (10000 ppm) Sodium hydroxide 수용액 (1.0 M) 에티드론산
(1ppm)		 검출 여부
실시예 1 10 ㎖ 2.0 ㎖ 20 ㎖ 검출
실시예 3-1 10 ㎖ 1.5 ㎖ 20 ㎖ 검출
실시예 3-2 10 ㎖ 2.5 ㎖ 20 ㎖ 검출
실시예 3-3 10 ㎖ 2.0 ㎖ 15 ㎖ 검출
실시예 3-4 10 ㎖ 2.0 ㎖ 25 ㎖ 검출
실시예 3-5 10 ㎖ 2.5 ㎖ 25 ㎖ 검출
실시예 3-6 10 ㎖ 1.5 ㎖ 15 ㎖ 검출
실시예 3-7 10 ㎖ 2.5 ㎖ 15 ㎖ 검출
실시예 3-8 10 ㎖ 1.5 ㎖ 25 ㎖ 검출
실시예 3-9 10 ㎖ 1.0 ㎖ 20 ㎖ 불검출
실시예 3-10 10 ㎖ 2.5 ㎖ 20 ㎖ 불검출
실시예 3-11 10 ㎖ 2.0 ㎖ 10 ㎖ 불검출
실시예 2 및 3의 결과를 최종적으로 참고할 때, 8000~12000 ppm 의 Copper(II) chloride 수용액 10 ㎖ 기준, 0.8~1.2 M의 Sodium hydroxide 수용액이 1.5~2.5 ㎖ 혼합된 혼합용액에 에티드론산이 포함된 용액이 적어도 15 ㎖ 이상이 첨가되어야 1ppm까지의 낮은 농도의 에티드론산까지 검출됨을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
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  4. 삭제
  5. (제1단계) 염화제이구리(Copper(II) chloride) 수용액과 수산화나트륨(Sodium hydroxide) 수용액을 준비하는 단계;
    (제2단계) 염화제이구리 수용액과 수산화나트륨 수용액을 혼합한 혼합용액을 제조하는 단계;
    (제3단계) 상기 혼합용액에 각각 물, 에티드론산의 잔류상태를 확인하고자 하는 세척액을 각각 첨가하는 단계; 및,
    (제4단계) 물, 세척액이 각각 첨가된 혼합용액을 혼합한 후 정치된 상태로 두어 물과 세척액이 혼합된 혼합용액의 색 변화를 비교하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 화합물의 상전이를 이용한 에티드론산의 미량 검출 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1단계의 염화제이구리 수용액의 농도는 8000~12000 ppm인 것을 특징으로 하는 구리 화합물의 상전이를 이용한 에티드론산의 미량 검출 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2단계의 수산화나트륨 수용액의 농도는 0.8~1.2 M인 것을 특징으로 하는 구리 화합물의 상전이를 이용한 에티드론산의 미량 검출 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제3단계에서 혼합용액에 에티드론산 수용액이 첨가된 표준시료군이 준비되는 것을 특징으로 하는 구리 화합물의 상전이를 이용한 에티드론산의 미량 검출 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제3단계에서 세척액은 과일, 채소 또는 식기의 세척액인 것을 특징으로 하는 구리 화합물의 상전이를 이용한 세척제 성분인 에티드론산의 미량 검출 방법.
  10. 삭제
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