극성 잔류농약 Glyphosate, 유도체화 없이 정량하다
Luna Polar Pesticides 직접 주입 LC-MS/MS 분석
26TN-K-0001 · Sungmoon Systech & KIAST Technical Note
30초 요약
유도체화 없는 직접 주입
Luna Polar Pesticides 혼합 모드(mixed-mode) 정지상으로, FMOC-Cl 등 유도체화 과정 없이 Glyphosate를 직접 주입(direct injection)해 LC-MS/MS로 분석
PLS 불검출 기준 충족
LOD 1.784 ppb, LOQ 5.406 ppb로 식약처 PLS 불검출 수준 0.01 mg/kg(=10 ppb)보다 낮은 정량 성능 확보
우수한 직선성·재현성
3.9~250 ppb 7개 농도에서 R=0.999406, 반복 주입 RSD 3.4%로 SANTE/11312/2021의 정밀도 기준(RSD ≤ 20%) 충족
공식 데이터 vs 컬럼피아 실무 인사이트
원문 실측 조건 (Raw Data)
- Luna Polar Pesticides, 3 µm, 100 × 2.1 mm (00D-4798-AN)
- 이동상: A: DW + 1% Formic acid / B: ACN + 1% Formic acid
- 유속 0.300 mL/min, 컬럼 45 °C, 오토샘플러 4 °C, 주입량 1.0 µL
- Thermo Scientific TSQ Altis, H-ESI negative, SRM. Glyphosate RT 1.24 min, 전체 10분 분석
컬럼피아 실무 인사이트
- 혼합 모드(HILIC + 역상) 정지상 → 카복실기· 아민기·포스폰산기를 동시에 가진 양쪽성 Glyphosate를 일반 역상 C18에서 불가능한 수준으로 머무름 확보
- 유도체화(FMOC-Cl) 생략 → 전처리 시간 단축과 부산물에 의한 간섭 제거로 재현성 확보
- PP(폴리프로필렌) 소모품 + 산성(1% FA) 희석용매 → 유리 실라놀·금속 이온 흡착 억제, 감도 손실 방지
- 일반 스테인리스강 LC 시스템에서 별도의 시스템 패시베이션(passivation) 없이 사용 가능
🛋️ The Interpreter: 기술 용어 쉽게 풀기
🌿 Glyphosate가 왜 분석이 어려운가?
Glyphosate는 카복실기(–COOH), 아민기(–NH), 포스폰산기(–PO(OH)₂)를 동시에 가지는 양쪽성(zwitterionic) 구조로, 극성이 매우 크고 이온성이 강합니다. 그래서 일반 역상(C18) 컬럼에서는 거의 머무르지 않고 데드볼륨으로 빠져나옵니다. 게다가 분자량이 작고 (169.07 g/mol) UV·형광 발색단이 없어 직접 검출도 어렵습니다. 마치 물에 섞인 무색 소금을 눈으로 찾는 것과 같아, 잡아둘 특수한 정지상이 필요합니다.
🧪 왜 "직접 주입(Direct Injection)"인가?
종래에는 Glyphosate에 FMOC-Cl 등을 붙이는 유도체화(derivatization) 후 분석하는 방법이 널리 쓰였습니다. 그러나 유도체화는 전처리 시간이 길고 재현성 확보가 어려우며 부산물에 의한 간섭이 생길 수 있습니다. Luna Polar Pesticides의 혼합 모드 정지상은 유도체화 없이 시료를 그대로 주입해 분석할 수 있게 해, 과정을 단순화하고 재현성을 높입니다.
실험 조건 및 데이터
분석 대상: Glyphosate 물성
LC 용매 gradient 조건 (Table 1)
| Time (min) | Flow (mL/min) | %B | Curve |
|---|---|---|---|
| 0.00 | 0.30 | 2.0 | - |
| 0.50 | 0.30 | 2.0 | 5 |
| 4.00 | 0.30 | 20.0 | 5 |
| 5.00 | 0.30 | 90.0 | 5 |
| 7.00 | 0.30 | 90.0 | 5 |
| 7.10 | 0.30 | 2.0 | 5 |
| 10.00 | 0.30 | 2.0 | 5 |
Glyphosate MRM 조건 (Table 3)
| Ion type | m/z | CE (V) | RF Lens (V) |
|---|---|---|---|
| Precursor | 168.00 | - | - |
| Product 1 (정량) | 63.00 | 22 | 35 |
| Product 2 | 79.00 | 40 | 35 |
| Product 3 | 124.00 | 12 | 35 |
| Product 4 | 81.00 | 16 | 35 |
* 정량 이온 m/z 168 → 63 (CE 22 V), 나머지 3개 transition은 확인 이온(qualifier)으로 정성 신뢰도 확보.
이온원 조건 (Table 2)
| Parameter | Value |
|---|---|
| Ion Source | H-ESI |
| Spray Voltage (Negative) | 2,500 V |
| Sheath Gas | 60 (Arb) |
| Aux Gas | 15 (Arb) |
| Sweep Gas | 2 (Arb) |
| Ion Transfer Tube Temp. | 380 °C |
| Vaporizer Temp. | 350 °C |
정량 성능 요약 (검량선·검출한계)
0.999406
상관계수 R
1.784 ppb
LOD (검출한계)
5.406 ppb
LOQ (정량한계)
3.4%
반복성 RSD
* 검량선 범위 3.9~250 ppb(7개 농도). Glyphosate RT 1.24분, 대칭적 단일 피크(원문 3.1절 기재 asymmetry ratio 1.3~1.6, Fig. 2 실측 1.63). 3.9 ppb 최저 농도에서도 명확한 피크 확인.
Figure 2. TIC chromatogram for glyphosate at m/z 168.00 → 63.00 @-ESI CE 22 V.
유도체화 없이 직접 주입한 Glyphosate의 정량 이온(m/z 168 → 63) TIC 크로마토그램입니다. 머무름 시간(RT) 1.24분에서 대칭적인 단일 피크(asymmetry ratio 1.63)로 검출되며, 유리 표면 흡착에 의한 감도 손실 없이 저농도에서도 안정적으로 검출됩니다.
Figure 3. Calibration curve of Glyphosate at m/z 168.00 → 63.00 @ –ESI, CE 22 V.
3.9~250 ppb 범위 7개 농도 수준의 Glyphosate 검량선입니다. 상관계수 R=0.999406의 우수한 직선성을 나타내며, 검량선으로부터 산출된 LOD 1.784 ppb·LOQ 5.406 ppb는 식약처 PLS 불검출 수준 0.01 mg/kg(=10 ppb)보다 낮은 정량 성능을 의미합니다.
Figure 4. Product ion fragmentation pattern of Glyphosate at RT 1.24 min.
Glyphosate의 product ion 분절 패턴입니다(precursor m/z 168). 정량 이온 m/z 63과 확인 이온 m/z 79, 81, 124가 동일 머무름 시간(1.24분)에서 안정적으로 검출되며, 이온 비(ion ratio)가 일관된 값을 나타내어 매트릭스 간섭에 의한 정성 오류 가능성이 낮음을 보여줍니다.
데이터 해석 및 실무 제언
직접 주입 vs 유도체화 방식
종래의 FMOC-Cl 유도체화 방식은 전처리 시간이 길고, 부산물에 의한 간섭과 재현성 확보의 어려움이 있었습니다. 본 방법은 Luna Polar Pesticides의 혼합 모드 정지상을 이용해 유도체화 과정 없이 직접 주입으로 Glyphosate를 분석함으로써 과정을 단순화하고, RSD 3.4%의 우수한 재현성을 달성했습니다. 크로마토그래피 상에서 RT 1.24분의 대칭적 단일 피크로 검출됩니다.
PLS 불검출 기준 대응
국내 식약처 PLS 제도에서 별도로 잔류허용기준이 설정되지 않은 농약에는 일률기준 0.01 mg/kg(=10 ppb)의 불검출 수준이 적용됩니다. 본 방법의 LOD 1.784 ppb·LOQ 5.406 ppb는 이 기준보다 낮은 수준으로, PLS 불검출 수준 기준을 충족하는 정량 성능을 확보했음을 의미합니다. 다만 실제 농산물 매질에서의 매트릭스 효과·회수율 검증은 원본에 별도 수록되지 않았으며, 원문에서도 향후 추가 검증 예정으로 기술되어 있습니다.
전문가 제언
01. 이동상 산 농도 유지
이동상 A/B 모두 1% Formic acid를 사용하여 Glyphosate의 이온화 상태를 안정화하고, 이동상과의 조성 매칭을 통해 컬럼 도입 시의 피크 왜곡(peak distortion)을 최소화합니다. 본 TN(26TN-K-0001)의 조건을 기준으로 삼고 시스템별로 미세 조정을 권장합니다.
02. 폴리프로필렌(PP) 소모품 필수
Glyphosate는 유리 표면의 실라놀 및 금속 이온과 강하게 상호작용하여 표면 흡착에 의한 감도 저하가 발생할 수 있습니다. 표준용액의 조제·보관, 이송에 사용하는 바이알·마이크로피펫 팁·튜브 등 모든 실험 도구는 PP(폴리프로필렌) 재질만 사용하세요.
03. 확인 이온(Qualifier) 모니터링
정량 이온 m/z 168 → 63과 함께 확인 이온 m/z 168 → 79, 81, 124를 동일 머무름 시간(1.24분)에서 모니터링하고, 이온 비(ion ratio)를 확인하세요. 매트릭스 간섭에 의한 정성 오류 가능성을 낮추어 정성 신뢰도를 확보하는 필수 단계입니다.
참고 자료 및 원문
26TN-K-0001: LC-MS/MS 직접 주입법을 이용한 극성 잔류농약 Glyphosate 분석 (Determination of Glyphosate, a polar pesticide using direct injection LC-MS/MS)
Jaeyeong Choi, Ph.D., Donggyun Kim — Sungmoon Systech Corp. & Korea Institute of Analytical Science and Technology (KIAST)
※ Phenomenex 웹사이트의 외부 공개 링크는 별도 수록되지 않았습니다.
연관 기술자료
이 솔루션과 관련된 애플리케이션 노트 및 기술 문서