식품 중 PFAS 분석, 어떤 표준품이 필요할까요? – PFOA·PFOS·PFNA·PFHxS·PFAS Mix·Isotope Standard 가이드

PFAS(Per- and Polyfluoroalkyl Substances)는 다양한 산업 및 소비재에 사용되어 온 불소계 화합물군으로, 환경과 식품 안전 분야에서 중요한 분석 대상이 되고 있습니다.

식품 분석에서는 대표적으로 PFOA, PFOS, PFNA, PFHxS가 주요 관리 대상이며, 보다 광범위한 스크리닝에서는 short-chain PFAS, long-chain PFAS, fluorotelomer sulfonates 및 ether PFAS까지 동시에 분석할 수 있습니다.

PFAS는 매우 낮은 농도까지 분석해야 하고 실험실 환경 자체에서도 background contamination이 발생할 수 있기 때문에, 단순히 표준품만 준비하는 것이 아니라 Native Standard, Isotope-Labeled Standard, SPE Cartridge, Blank Control 및 PFAS-compatible Labware를 함께 검토해야 합니다.

참고: 본문의 제조사는 FDA, EU 또는 기타 규제기관이 지정하거나 추천한 제조사가 아닙니다. PFAS 분석용 Reference Standard를 소싱할 때 검토할 수 있는 제조사 후보이며, 실제 시험에는 적용하는 분석법의 Analyte List, 농도, isomer 구성, 내부표준 및 Certificate를 확인하시기 바랍니다.

1. 식품 PFAS 분석에서 가장 중요한 4가지 성분

EU 식품 오염물질 관리에서는 현재 PFOS, PFOA, PFNA, PFHxS 및 이 네 성분의 합계가 핵심 관리항목입니다.

약어 성분명 CAS No. 대표 표준품 Isotope-Labeled Standard 예시
PFOA Perfluorooctanoic Acid 335-67-1 PFOA Standard 13C-labeled PFOA / MPFOA
PFOS Perfluorooctanesulfonic Acid 1763-23-1 PFOS Standard 13C-labeled PFOS / MPFOS
PFNA Perfluorononanoic Acid 375-95-1 PFNA Standard 13C-labeled PFNA
PFHxS Perfluorohexanesulfonic Acid 355-46-4 PFHxS Standard 13C-labeled PFHxS / MPFHxS
PFOS와 PFOA만 준비하면 충분할까요?

시험 목적에 따라 다릅니다.

EU 식품 기준 대응이라면 PFOS, PFOA, PFNA, PFHxS를 우선 확인해야 하지만, FDA의 광범위한 식품 PFAS 분석법은 총 30종 PFAS를 대상으로 합니다.

따라서 수출시험, 위해평가, 연구 또는 광범위한 screening 목적이라면 4종보다 훨씬 넓은 PFAS Standard 구성이 필요할 수 있습니다.

2. FDA 식품·사료 PFAS 분석법 – 30종 LC-MS/MS

미국 FDA는 식품과 사료 중 30종 PFAS를 LC-MS/MS로 분석하는 C-010.03 분석법을 공개했습니다.

이 시험법은 다양한 perfluorocarboxylic acids, perfluorosulfonic acids, ether PFAS, fluorotelomer sulfonates 등을 포함합니다.

Perfluorocarboxylic Acids (PFCAs)

약어 성분명 표준품
PFBA Perfluorobutanoic Acid PFBA Standard
PFPeA Perfluoropentanoic Acid PFPeA Standard
PFHxA Perfluorohexanoic Acid PFHxA Standard
PFHpA Perfluoroheptanoic Acid PFHpA Standard
PFOA Perfluorooctanoic Acid PFOA Standard
PFNA Perfluorononanoic Acid PFNA Standard
PFDA Perfluorodecanoic Acid PFDA Standard
PFUdA Perfluoroundecanoic Acid PFUdA Standard
PFDoA Perfluorododecanoic Acid PFDoA Standard
PFTrDA Perfluorotridecanoic Acid PFTrDA Standard
PFTeDA Perfluorotetradecanoic Acid PFTeDA Standard

Perfluorosulfonic Acids (PFSAs)

약어 성분명 표준품
PFBS Perfluorobutanesulfonic Acid PFBS Standard
PFPeS Perfluoropentanesulfonic Acid PFPeS Standard
PFHxS Perfluorohexanesulfonic Acid PFHxS Standard
PFHpS Perfluoroheptanesulfonic Acid PFHpS Standard
PFOS Perfluorooctanesulfonic Acid PFOS Standard
PFNS Perfluorononanesulfonic Acid PFNS Standard
PFDS Perfluorodecanesulfonic Acid PFDS Standard
PFUdS Perfluoroundecanesulfonic Acid PFUdS Standard
PFDoS Perfluorododecanesulfonic Acid PFDoS Standard
PFTrDS Perfluorotridecanesulfonic Acid PFTrDS Standard

3. Emerging / Alternative PFAS도 분석합니다

PFAS 분석은 PFOA와 PFOS 같은 전통적인 성분에만 국한되지 않습니다.

FDA 30종 분석범위에는 다음과 같은 새로운 구조의 PFAS도 포함됩니다.

성분 약어 / 일반 명칭 표준품
Hexafluoropropylene Oxide Dimer Acid HFPO-DA / GenX HFPO-DA Standard
4,8-Dioxa-3H-perfluorononanoic Acid DONA DONA Standard
9-Chlorohexadecafluoro-3-oxanonane-1-sulfonic Acid 9Cl-PF3ONS 9Cl-PF3ONS Standard
11-Chloroeicosafluoro-3-oxaundecane-1-sulfonic Acid 11Cl-PF3OUdS 11Cl-PF3OUdS Standard
Perfluorooctanesulfonamide FOSA FOSA Standard

4. Fluorotelomer Sulfonates

FDA 분석법에는 여러 종류의 Fluorotelomer Sulfonates(FTS)도 포함됩니다.

성분 표준품 Labeled Standard 예시
4:2 FTS 4:2 Fluorotelomer Sulfonate Standard 13C2,D4-4:2 FTS
6:2 FTS 6:2 Fluorotelomer Sulfonate Standard 13C2,D4-6:2 FTS
8:2 FTS 8:2 Fluorotelomer Sulfonate Standard 13C2,D4-8:2 FTS
10:2 FTS 10:2 Fluorotelomer Sulfonate Standard 13C2,D4-10:2 FTS

5. 30종을 하나씩 구매해야 할까요?

꼭 그렇지는 않습니다.

FDA C-010.03에서는 실제 분석을 위해 30 analyte Native PFAS Custom Mix를 사용합니다.

따라서 분석대상이 동일하거나 유사하다면 30개의 개별 표준품을 각각 구매해 직접 혼합하기보다 Multi-Component PFAS Mix를 검토하는 것이 보다 효율적일 수 있습니다.

PFAS 분석에서는 Mix 선택이 특히 중요합니다.

“PFAS Mix”라는 이름의 제품은 매우 많지만 각 제품마다 포함된 analyte가 다릅니다.

예를 들어

  • EPA Method 533 Mix
  • EPA Method 537.1 Mix
  • EPA Method 1633 Mix
  • Food PFAS Mix
  • EU PFAS 4 Mix
  • Custom PFAS Mix

등은 서로 동일한 구성이 아닙니다.

따라서 제품명보다 분석 Method의 Analyte List를 기준으로 Mix 구성을 비교하는 것이 중요합니다.

6. Isotope Dilution Mass Spectrometry

PFAS 분석에서 매우 중요한 개념이 Isotope Dilution입니다.

Native PFAS와 화학적으로 매우 유사하면서 질량만 다른 isotope-labeled PFAS를 시료에 첨가해 분석합니다.

이를 통해 다음과 같은 분석 변동을 보정할 수 있습니다.

  • 추출 과정의 손실
  • SPE cleanup 과정의 손실
  • Matrix effect
  • Ionization suppression / enhancement
  • 시료 조제 과정의 변동

7. 대표적인 PFAS Isotope-Labeled Standards

Native Analyte Labeled Standard 예시 용도
PFBA M3PFBA Surrogate / Internal Standard
PFPeA M3PFPeA Surrogate / Internal Standard
PFHxA M5PFHxA Surrogate / Internal Standard
PFOA 13C-labeled PFOA / M8PFOA Surrogate / Internal Standard
PFUdA MPFUdA Surrogate / Internal Standard
PFDoA MPFDoA Surrogate / Internal Standard
PFTeDA M2PFTeDA Surrogate / Internal Standard
PFBS M3PFBS Surrogate / Internal Standard
PFHxS M3PFHxS Surrogate / Internal Standard
PFOS 13C-labeled PFOS Surrogate / Internal Standard
HFPO-DA M3HFPO-DA Surrogate / Internal Standard
FOSA M8FOSA Surrogate / Internal Standard

8. Labeled PFAS Mix도 사용할 수 있습니다

Native PFAS와 마찬가지로 isotope-labeled PFAS도 여러 성분을 하나의 용액에 구성한 Mass-Labeled PFAS Mix가 공급됩니다.

FDA 분석법에서도 Wellington Laboratories와 Cambridge Isotope Laboratories의 custom isotope-labeled standard mixes를 사용합니다.

따라서 개별 labeled standard를 각각 구매하기 전에 현재 적용 중인 Method에 맞는 Labeled PFAS Mix가 있는지 먼저 확인하는 것이 좋습니다.

9. PFAS 분석의 가장 큰 문제 – 실험실 오염

PFAS 분석에서는 분석 대상 시료보다 실험실 자체에서 들어오는 PFAS contamination이 문제가 될 수 있습니다.

FDA 분석법에서도 PFAS가 실험실 환경에 널리 존재하기 때문에 false positive를 방지하기 위한 특별한 관리가 필요하다고 강조하고 있습니다.

PFAS 분석에서는 일반 분석실 습관을 그대로 적용하면 안 될 수 있습니다.

다음과 같은 제품이 background contamination의 원인이 될 수 있습니다.

  • 일부 용매
  • Syringe Filter
  • Centrifuge Tube
  • SPE Sorbent
  • Septa
  • LC tubing 및 시스템 부품
  • 시료 보관용기

따라서 Method Blank와 System Blank를 철저히 관리하고 PFAS 분석에 적합한 consumables를 선택해야 합니다.

10. PTFE 제품은 특히 주의하세요

PFAS 분석에서는 불소계 고분자 재질의 실험기구나 분석 소모품이 background contamination의 원인이 될 가능성을 고려해야 합니다.

따라서 tubing, vial cap, filter 및 기타 접액부 재질을 확인하고 분석법에서 권장하는 재질을 사용하는 것이 좋습니다.

11. Delay Column은 왜 사용할까요?

LC-MS/MS 장비 자체나 이동상 계통에서 유래하는 PFAS가 분석대상 peak와 함께 검출될 수 있습니다.

이를 구분하기 위해 PFAS Delay Column을 mobile phase mixer와 injector 사이에 설치하는 방식이 활용됩니다.

시스템에서 유래한 PFAS를 일시적으로 지연시켜 실제 시료의 PFAS peak와 retention time을 분리하는 목적입니다.

제품군 용도
PFAS Delay Column LC system background PFAS 지연
Analytical PFAS Column PFAS chromatographic separation
PFAS-compatible Vial 시료 및 표준액 보관
PFAS-compatible Filter 최종 시료 여과
SPE Cartridge 추출액 cleanup / concentration

12. FDA Method의 시료 전처리

FDA 식품 PFAS 분석법에서는 QuEChERS extraction과 SPE cleanup을 함께 이용합니다.

시험법에는 MgSO4와 NaCl을 이용한 extraction salt, PSA와 graphitized carbon black을 포함하는 dSPE, 그리고 추가적인 SPE cleanup이 포함됩니다.

단계 대표 제품 용도
추출 QuEChERS Extraction Salt 식품 Matrix에서 PFAS 추출
dSPE Cleanup MgSO4 + PSA + GCB Matrix interference 제거
SPE Weak Anion Exchange SPE PFAS 정제
추가 Cleanup Graphitized Carbon SPE 특정 Matrix interference 제거
분석 LC-MS/MS MRM 기반 PFAS 정량

13. PFBA와 PFPeA 분석 시 주의사항

FDA 분석법에서는 PFBA와 PFPeA가 MS/MS에서 사용할 수 있는 transition 수가 제한적이어서 positive detection을 보다 확실하게 확인하기 위해 LC-HRMS confirmation을 사용합니다.

짧은 사슬의 PFAS까지 분석범위를 확장하려는 경우 단순 LC-MS/MS method만 보는 것이 아니라 confirmation strategy까지 함께 검토할 필요가 있습니다.

14. Linear PFAS와 Branched Isomer

PFOS, PFOA 및 PFHxS 같은 PFAS는 linear form뿐 아니라 branched isomer가 존재할 수 있습니다.

FDA 식품 분석법에서는 PFHxS, PFOA, PFOS를 linear + branched isomer의 합으로 보고합니다.

EU 식품 기준 역시 PFOS, PFOA, PFNA 및 PFHxS에 대해 linear와 branched stereoisomer의 합을 고려하도록 규정하고 있습니다.

표준품 구매 시 중요한 포인트입니다.

단순히 “PFOS Standard”라고 되어 있다고 해서 모든 제품이 같은 구성은 아닙니다.

Linear PFOS Standard인지, branched isomer가 포함된 제품인지, technical mixture인지 등을 확인해야 합니다.

15. EU 식품 PFAS 규제의 핵심 4종

관리 성분 식품 분석 시 고려사항
PFOS Linear + Branched Isomers
PFOA Linear + Branched Isomers
PFNA Linear + Branched Isomers
PFHxS Linear + Branched Isomers
Sum of 4 PFAS PFOS + PFOA + PFNA + PFHxS

16. 어떤 식품에서 PFAS를 분석할까요?

PFAS는 다양한 식품 Matrix에서 분석될 수 있습니다.

  • 어류 및 수산물
  • 조개류
  • 육류
  • 내장류
  • 달걀
  • 우유 및 유제품
  • 곡류 및 빵류
  • 과일 및 채소
  • 음용수
  • 동물사료

FDA의 30종 PFAS 시험법은 lettuce, chocolate milk, salmon, bread, eggs, clams, blueberries 등의 다양한 식품 Matrix에서 검증되었습니다.

17. PFAS 분석용 표준품 제조사

제조사 주요 제품군 추천 분야
Wellington Laboratories Native PFAS Standards
Mass-Labeled PFAS Standards
PFAS Standard Mixes
LC-MS/MS / Isotope Dilution
Cambridge Isotope Laboratories Stable Isotope-Labeled PFAS
FTS Labeled Standards
LC-MS/MS Internal Standards
AccuStandard PFAS Standards
EPA Method Mixes
Environmental Standards
PFAS Screening / Routine QC
Absolute Standards Multi-Component PFAS Mix
Custom PFAS Standards
Custom Method / Food PFAS Analysis
Dr. Ehrenstorfer / LGC Standards PFAS Reference Materials
Environmental Contaminant Standards
Individual Standards / Routine QC

18. 표준품 구매 전에 확인해야 할 사항

확인 항목 확인 내용
Method FDA Food / EPA 533 / 537.1 / 1633 등
Analyte List 4 PFAS / 16 PFAS / 25 PFAS / 30 PFAS / 40 PFAS 등
Native / Labeled 분석대상인지 isotope internal standard인지 확인
Linear / Branched isomer 구성 확인
제품 형태 Individual / Multi-Component Mix
농도 ng/mL / µg/mL 등
용매 Methanol 등
CRM 여부 Certificate 및 Traceability 확인
Internal Standard Mix Native Mix와 구분

19. 가장 흔한 PFAS 표준품 구매 실수

  • PFOA/PFOS만 구매하고 실제 Method의 다른 analyte를 누락하는 경우
  • Native PFAS Mix와 Mass-Labeled PFAS Mix를 혼동하는 경우
  • EPA Method용 Mix를 식품 Method에도 동일하게 사용할 수 있다고 생각하는 경우
  • Linear standard와 isomer mixture를 확인하지 않는 경우
  • HFPO-DA, DONA, FTS 등 emerging PFAS를 누락하는 경우
  • Method의 analyte와 Mix 구성 성분을 하나씩 비교하지 않는 경우
  • 표준품은 준비했지만 PFAS background contamination 관리 제품을 준비하지 않는 경우

PFAS는 “제품명”보다 “분석법”으로 찾는 것이 정확합니다.

예를 들어 단순히 “PFAS Mix가 필요합니다”라고 하면 수많은 서로 다른 제품이 검색됩니다.

반면

“FDA 식품 30종 PFAS LC-MS/MS 분석을 준비하고 있습니다.”

라고 알려주시면 필요한 Native Mix, Isotope-Labeled Mix, SPE 및 분석 소모품을 훨씬 정확하게 구분할 수 있습니다.

알앤디메이트에 적용 중인 분석법 또는 SOP를 보내주시면 분석 대상 표준품부터 내부표준물질과 필요 전처리 제품까지 함께 검토해 드립니다.

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참고자료: U.S. FDA C-010.03 「Determination of 30 Per and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Food and Feed using LC-MS/MS」 및 Commission Regulation (EU) 2023/915

※ 본 콘텐츠는 식품 중 PFAS 분석 및 관련 표준품에 대한 정보 제공을 목적으로 작성되었습니다. 실제 시험 적용 시에는 최신 규정과 분석기관에서 적용하는 검증된 분석방법을 확인하시기 바랍니다.

※ 본문에 기재된 제조사는 규제기관이 지정하거나 추천한 제조사가 아니며 표준품 소싱을 위한 참고용 정보입니다. 제품별 analyte 구성, 농도, 용매, isomer 구성, CRM 여부 및 Certificate는 구매 전에 확인하시기 바랍니다.

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