유당 불내증(Lactose Intolerance)은 인간의 소화 기관이 유당(Lactose)를 소화시키기 못해 발생하는 증상을 의미합니다. 소화불량, 더부룩함, 설사 등 현대 인류에게 불편함을 야기하는 대표적인 증상으로써 전세계 인구의 70%가, 특히 한국인의 경우 75%가 가지고 있는 증상입니다.

 최근 들어 많은 회사 및 제품들에서 다양한 락토 프리(Lactose-Free) 제품을 출시하고 있습니다. 이는 유제품 등의 제품 내에 유당을 선택적으로 제거한 제품을 의미합니다. 유제품 내 유당을 제거하는 방법에는 여러가지 방법이 있습니다. 락토스 분해 효소인 락타아제(Lactase), 가열 방법, 여과 방법 등 다양한 방법을 통한 제품 내 유당 제거 방법이 존재합니다. 하지만, 현재 대한민국에서는 락토프리 제품 내 유당 제거 방법 및 유당 함량에 대한 제한이 존재하지 않습니다. 한국표준(KS)에서 0.5 % 이하일 것을 권장하지만 법적인 강제력이 있는 것은 아니며 비슷하게 여러 유럽 현합 국가에서는 100 mg/Kg 이하일 것을 요구하고 있습니다.

 

 락토프리 제품을 생산하는 기업 입장에서 자사 유제품 내 락토스 함량 측정 및 품질 관리는 매우 중요한 사안 중 하나입니다. 시료 내 유당 함량을 측정하는 방법에는 여러가지 방법이 있습니다. Enzymatic assays, Polarimetry, Gravimetry, Mid-infrarded spectroscopy, Differential pH 등의 방법이 있지만, 이러한 방법들은 정확도와 정밀도 측면에서 매우 떨어지는 방법입니다. 따라서 대부분의 시료 내 유당 함량 측정에는 HPLC 시스템에 기반한 굴절률 검출(RID) 혹은 레이저 산란 검출(ELSD)법을 사용하게 됩니다.  하지만 RID나 ELSD를 통한 분석 방법은 검출 한계 측면에서 매우 명확한 한계를 가지고 있습니다. 100 mg/Kg, 즉 0.1 % 이하 함량을 분석하기 위해선 고농도 혹은 농축된 시료를 주입해야 하는데, 이 경우 실제 샘플 매트릭스에 의한 매우 강력한 매트릭스 간섭 효과가 나타날 수 있으며 이는 분석에 매우 큰 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 매트릭스 간섭 효과는 직간접적으로 검출 감도에 영향을 줍니다. 또한 매우 고 농도의 시료는 분리 컬럼과 분석 시스템에 매우 큰 물리적, 화학적 스트레스를 유발합니다. 이는 짧은 컬럼 수명의 주된 원인 중 하나입니다.

본 어플리케이션 노트 220_009_18은  DECADE Elite 전기 화학 검출기와 SweetSep AEX 200 컬럼에 기반한
ALEXYS Carbohydrate Analyzer를 이용한 유제품 내 유당 분석을 시연을 다룹니다.

 

 ALEXYS Carbohydrate Analyzer는 전기 화학 검출기 DECADE Elite와 고성능 음이온 분리 컬럼 SweetSep 시리즈에 기반한 HPAEC-PAD 시스템입니다. HPAEC-PAD이란 High Performance Anion Exchange Chromatogrphy - Pulsed Amperometric Detection의 약자로써, 음이온 크로마토그래피를 통한 뛰어난 분리와 전기 화학 검출을 통한 뛰어난 검출 감도를 제공하는 시스템입니다. 고성능 음이온 분리 컬럼인 SweetSep AEX20 및 AEX200은 5 μm Poly styrene-Divinylbenzene 재질의 고분자 레진에 기반한 컬럼인데, 이 컬럼은 매우 우수한 분리도와 뛰어난 컬럼 수명을 동시에 제공합니다. DECADE Elite가 제공하는 매우 우수한 검출 감도를 통해 1 ppm 이하(0.0001 %)의 유당을 분리 및 검출할 수 있습니다. 이러한 뛰어난 감도는 곧 시료의 희석이 자유롭다는 것을 의미하며 충분한 시료 희석을 통해 시료에 의한 매트릭스 간섭 효과를 최소화할 수 있습니다. 또한 AEX20 및 AEX200 컬럼은 매우 우수한 분리도를 제공하는데, 이를 통해 유당의 이성질체인 Allolactose, epilactose, latulose를 매우 우수한 분리도로 분리합니다.

 본 어플리케이션 노트에서는 플로우 셀로 SenCell이 사용됐습니다. SenCell은 Wall-Jet 방식의 플로우 셀인데, 이는 특허 받은 구조로써 이동상이 작동 전극에 직접 분사되며 이를 통해 기존의 Thin-Layer 방식의 플로우셀보다 10 배 이상의 검출 감도를 제공합니다. 이는 전세계 전기 화학 검출 플로우 셀 중 가장 뛰어난 검출 감도를 제공할 수 있는 비결입니다. 다른 플로우셀로는 FlexCell을 사용할 수 있는데, FlexCell은 SenCell에 비해 비교적 낮은 감도를 보이지만 작동 전극을 교체하지 않고 사용자가 직접 유지보수하여 재사용할 수 있어 매우 경제적인 장비 운용이 가능합니다.

 ALEXYS Carbohydrate Analyzer는  Decade Elite의 빠른 안정화, SenCell의 매우 뛰어난 검출 감도, SweetSep의 뛰어난 분리를 통해 여러분에게 탄수화물 및 당류 분석에 있어 매우 쉽고 우수한 분석 시스템을 제공합니다.