GC/MS를 이용하여 Urine 및 음료속의 카페인 분석

소개글

GC/MS를 이용하여 Urine 및 음료속의 카페인 분석에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Introduction
1.1 카페인의 정의 및 특성(표)

2. Experiment
2.1 시약 및 표준 용액
2.2 측정 기기 및 장비(실험기기 사진)
2.3 실험 절차
2.3.1. 표준용액제조
2.3.2. 내부표준물질
2.3.3. Working Solution 제조
2.3.4. 5M KOH 만들기
2.3.5 Caffeine Calibration Curve(Chemdrow 사용)
2.3.6. pH 변화에 따른 표준물의 추출효과
2.3.7. 실제시료 분석
2.3.8. Tunning (Auto Tune)
2.3.9. Isothermal &
Programming temperature 비교
2.3.10. Mass spectrum 확인
2.3.11. Scan vs SIM 비교

3 Results and Discussion
3.1. Isothermal &
Programming temperature 비교
3.2. Mass Spectrum 확인
(Scan vs SIM 비교)
3.3. 카페인 토막화 현상

3.4. 꼬리끌림 효과
3.5. 실제시료 분석

4. Conclusion

5. Referance

본문내용

ion curve를 작성하게 된다.
Table 9는 standard 물질의 스펙트럼을 바탕으로 caffeine과 diphenyamine의 면적비를 구한 것이다.
R2 값이 0.969로 10ppm과 20ppm의 값이 벗어났다. calibration curve(Fig15)에서 구해진 함수인 Y = 0.0355X 값에 실제시료에서 구해지는 내부표준물질과 caffeine의 면적비를 y값에 대입하면 실제시료의 caffeine 농도를 알 수 있다.
Table 9. standard시료 안에 포함된 ISTD(diphenylamine)와 caffeine의 면적비
0 ppm
1 ppm
5 ppm
10 ppm
15 ppm
20 ppm
RT(Caffeine)
0
7.70
7.70
7.70
7.70
7.69
RT(ISTD)
6.67
6.66
6.67
6.67
6.66
6.66
AREA(Caffeine)
0
289130
1831290
2974103
6008586
8998460
AREA(ISTD)
14688252
14054820
12374766
11851522
11608726
11608726
AREA
(Caffeine/ISTD)
0.00000
0.02057
0.14799
0.25095
0.51759
0.77515
Fig.15 Calibration Curve
3.5. 실제시료 분석
실제시료의 GC/MS를 이용한 spectrum아래 Table 10를 보면, Urine 속에 포함된 caffeine은 거의 검출되지 않았다. 계산결과 caffeine 평균농도가 0.6194ppm이고 RSD 값은 1.52%로 비교적 믿을만한 결과였다.
녹차의 함유되어 있는 카페인은 분석결과 는 Table 11에 나와있으며, 카페인의 농도는 생각보다 적은 42.789ppm으로 RSD값은 5.06%로 정밀도가 Urine 보다 다소 떨어졌다.
검정곡선 범위(20ppm)내에서 값을 도출하기 위해 커피를 묽혀서 여러번의 실험을 한 끝에 약 100배 정도 희석하여 16ppm 정도의 값으로 낮추어 값을 구할 수 있었다. 실제로는 그보다 100배 많은 1644ppm이 들어 있다는 결론을 내렸지만, RSD는 50.22%로 믿을만한 결과는 아니었다. 커피의 분석결과는 Table 12에 나타내었다.
Table 10. Urine 속에 첨가된 카페인 농도(ppm)
After Urine 1
After Urine 2
After Urine 3
AVE
RT(Caffeine)
6.67
6.69
6.69
6.68
RT(ISTD)
7.70
7.70
7.70
7.70
AREA(Caffeine)
159712
176014
246414
194047
AREA(ISTD)
7997364
8592204
9885731
8825100
AREA(Caffeine/ISTD)
0.0200
0.0205
0.0249
0.0220
ppm
0.5626
0.5771
0.7021
0.6194
RSD(%)
1.52
Table 11. 녹차 속에 첨가된 카페인 농도(ppm)
녹차-1
녹차-2
AVE
RT(Caffeine)
6.66
6.66
6.67
RT(ISTD)
7.70
7.70
7.70
AREA(Caffeine)
1425284
1589482
1507383
AREA(ISTD)
9737731
10109260
9923496
AREA(Caffeine/ISTD)
0.146
0.157
0.152
ppm(10배 묽힘)
4.1230
4.4290
4.2789
실제 ppm
41.230
44.290
42.789
RSD(%)
5.06
Table 12. 커피 속에 첨가된 카페인 농도(ppm)
커피-1
커피-2
AVE
RT(Caffeine)
6.66
6.67
6.67
RT(ISTD)
7.70
7.70
7.70
AREA(Caffeine)
4096988
3560769
3828879
AREA(ISTD)
9017077
4096988
6557033
AREA(Caffeine/ISTD)
0.454
0.869
0.584
ppm(100배 묽힘)
12.7988
24.4822
16.4489
실제 ppm
1279.884
2448.22
1644.886
RSD(%)
50.22
4. Conclusion
본 연구에서는 물질의 용해도의 차이를 이용하는 액체-액체 추출법으로 수용액층에 녹아 있던 카페인을 유기용매(에테르)층으로 추출하였다. 추출효율을 높이기 위해 황산 나트륨을 사용하여 수용액 층을 과포화 시키고(황산 나트륨은 유기용매에는 녹지 않는다) pH를 염기성으로 조절하여 카페인을 소수성화 시켜 상층인 에테르층으로 더욱더 끌어올려 결국 카페인의 추출효율을 높일 수 있었다.
또한 개개의 화합물 등을 이온화시켜 각 분자 이온의 성분 및 조성을 분석하는 MS를 이용하여 커피, 녹차 및 Urine속에 들어있는 카페인을 정확하게 확인할 수 있었으며 정성적 분석을 바탕으로 GC의 spectrum의 면적을 구하여 정량적 해석도 가능했다.
뿐만 아니라 GC/MS를 직접 다루어 봄으로써 기기 전반적인 지식과 spectrum을 처리하는 방법 및 논문 작성 요령 등을 보다 친숙하게 접근하고 풀어볼 수 있는 좋은 기회였다.
5. Referance
- 분석화학 및 실험-기기사용법 도서출판 대웅 저자 : 이동선 발행년도:1996.03.01
- 분석화학 자유아카데미
저자: Daniel C.Harris
발행년도: 1994.11.30
- 분광학적 분석입문
Pavia Lampman Kriz 제2판
- 카페인구조
www.uiduk.ac.kr/%7Ekchan/01lecture/014specialtopic/98hakbeon/caffeine.htm
- GC/MS를 이용한 식품보존료의 동시분석 방법 연구 김승기외 1명
kist 생체대사연구센터
- 서울대학교 화학부 김 명 수 홈페이지
- 기체 크로마토그래피와 질량 분석법
대표저자 : 명승운
- GC/MS를 이용한 Carvedilol 및
그 대사체 분석 경기대학교 조천호 2004
- Determination of Caffeine by GC/MS - Martha Reynolds & Roger Rowlett

키워드

GC/MS,   Urine,   커피,   녹차,   카페인,   분석