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시료의 전처리
시료의 전처리
시료의 전처리를 한다는 개념은 양질의 데이터를 얻기 위해 분석하고자하는 대상 물질의 방해 요인을 제거하고 최적의 상태를 만들기 위한 작업이라고 볼 수 있습니다. 시료의 분석 대상 물질의 양이 적어 분석하기 어려울 경우에는 농축의 작업이 필요하고, 분석 시 데이터 도출을 방해하는 물질이 있을 경우에는 이를 제거하기 위한 작업이 필요합니다. 이런 작업을 통틀어 전처리라고 부르게 됩니다.
액체크로마토그래피, 특히 HPLC를 이용한 분석에는 대표적으로 다음과 같은 전처리를 실시합니다.
1)용매추출
용매추출은 고전적인 방법이기는 하지만 아직도 널리 사용되고 있는 방법입니다. 액-액 추출법(Liquid-Liquid Extraction)과 고-액 추출법(Solid-Liquid Extraction)이 있습니다만 두 가지 모두 시료에 섞인 특정 성분을 용매를 이용해 추출하는 방법입니다. 예를 들어 시금치에 들어 있는 색소 성분을 추출하기 위해 아세톤을 사용한다면 고-액 추출법이 될 수 있습니다. 용질은 시금치가 되고 용매는 아세톤이 됩니다. 우유의 지용성 성분과 수용성 성분을 분리하기 위해 물과 헥산을 넣고 흔들어 층이 분리되는 것을 취한다면 액-액 추출법이 될 수 있습니다.
고-액 추출법이든지, 액-액 추출법이든지 원하는 물질을 추출하는 것에는 동일한 방법입니다. 시료의 특징과 형상을 감안하여 선정하는 것이 중요합니다.
2)고상추출법 (Solid Phase Extraction, SPE)
고상 추출법은 액체나 기체 시료에서 원하는 물질 또는 원하지 않는 물질을 선택적으로 흡착시키는 방법입니다. 이를 통해 방해성분을 선택적으로 제거하거나 목적 성분을 농축, 정제 할 수 있습니다. 고상추출제로는 실리카겔, 알루미나, 활성탄, 킬레이트 수지 등 여러가지가 이용되고 있으며, 추출하고자 하는 물질의 성질에 따라 선택하여 활용할 수 있습니다. 위에서 설명한 액-액 추출법이나 고-액 추출법에 비해 용매의 사용량이 적고 간편하게 사용할 수 있어서 최근에 사용빈도가 아주 높아졌습니다. 특히 숙련도가 필요 없기 때문에 연구자간에 오차도 줄일 수 있고, 정형화된 전처리법으로 활용할 수 있기 때문에 표준시험법으로도 많이 활용되고 있습니다. 고상추출은 목적 용도에 따라 다양한 모양을 가지고 있지만 주사기 형태의 용기에 고상추출제를 넣어 충전한 카트리지형이 가장 널리 사용되고 있습니다.
고상추출법은 사용자에 따라 사용방법을 정할 수 있지만 보통은 충진물의 활성화, 시료주입, 방해물질의 세척, 추출물의 용리 순으로 진행합니다.
주사기 형태의 고상추출제는 사용 환경에 따라 여러가지 방법으로 사용할 수 있습니다. 대표적인 방법이 아래 그림의 감압법, 가압법, 원심분리법이 되겠습니다. 대량으로 시료를 처리할 때는 감압식으로 하는 것이 유리하고 소량으로 실시할 때는 가압식으로 하는 것이 유용합니다.
3)필터링 (Filter)
분석시료 중에 미세한 불용물이 존재한 채로 주입을 반복하게 되면 컬럼의 압력 상승 하는 것 뿐만 아니라 주입기(Injector)와 배관 계통, 검출기 셀에 흡착하는 등의 트러블이 발생하는 경우가 있습니다. 시료를 주입하기 전에는 가급적 여과 처리를 하는 것을 추천합니다. 이 또한 대표적인 전처리 방법 중의 하나가 되겠습니다. 보통은 주사기에 끼워서 사용할 수 있는 시린지 필터가 많이 사용됩니다. 일회용으로 사용하여 다른 시료와의 오염을 없엘 수 있어 널리 사용되고 있습니다. Pore size는 0.2㎛~0.45㎛를 많이 사용합니다. 시린지 필터는 시료의 용량에 따라 크기를 선택하여 사용할 수 있습니다. 때로는 멸균작업을 거쳐야 할 수도 있기 때문에 멸균 가능여부도 확인하고, 사용 가능용매도 확인해 두는 것이 전처리의 실수를 줄일 수 있습니다.
실험을 진행하다 보면 가장 오류가 많이 생기는 곳이 전처리라고 볼 수 있습니다. 하지만 꼭 필요한 과정 중의 하나입니다. 무엇보다 시료에 대한 정확한 이해가 뒷받침되어야 좋은 데이터를 도출할 수 있고, 기기 또한 보호할 수 있습니다. 최근에는 자동으로 시료를 전처리할 수 있는 장비가 많이 소개되고 있지만 여전히 상당 부분이 연구자의 몫으로 남아 있는 부분이 전처리입니다. 시료를 다시 한번 확인하여 전처리에서 문제가 없었는지 개선할 부분은 없는지 확인하는 습관이 필요합니다.
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