KR20110012609A - 표면증강 라만산란을 사용한 식품 내 멜라민의 탐지방법 - Google Patents

표면증강 라만산란을 사용한 식품 내 멜라민의 탐지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식품과 같은 시료에 대한 전처리 없이 표면증강 라만산란을 사용하여 식품 내 멜라민의 탐지 방법에 관한 것으로서, ⅰ) 금속 플레이트를 전기화학적 산화-환원 사이클에 의해 거칠게 하여 표면증강 라만산란(SERS)용 금속기판으로 제조하는 단계; ⅱ) 멜라민을 포함하는 시료를 전처리 과정 없이 용해시켜 시료용액을 만드는 단계; ⅲ) 상기 시료용액에 상기 기판을 담궈 금속기판에 시료를 흡착시키고 상기 기판상 시료에 대한 표면증강 라만산란 스펙트럼을 얻는 단계; iv) 멜라민을 포함하지 않은 시료용액 및 멜라민의 표면증강 라만산란 스펙트럼과 상기 ⅲ)의 스펙트럼을 대비하여 스펙트럼을 해석하는 단계;를 포함하는 시료내 멜라민의 탐지방법이다. 본 발명을 이용하면 특별한 시료의 전처리 없이도 분유와 같은 식품내 미량의 멜라민을 빠르고 민감하게 탐지할 수 있다.
멜라민, 분유, ppm 탐지 분석, 금 기판, SERS,

Description

표면증강 라만산란을 사용한 식품 내 멜라민의 탐지방법{Detection Method of Melamine in foodstuff Using Surface-Enhanced Raman Scattering}
본 발명은 식품과 같은 시료에 대한 전처리 없이 표면증강 라만산란을 사용하여 식품 내 멜라민의 농도 탐지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분유, 빵과자류, 단백질 함유 식료품 및 애완동물 사료 등의 선택된 식품을 수용성 용액에 용해시키고 이것을 기판에 흡착시킨 후 표면증강 라만산란을 실시함으로써 전처리 없이 식품내 멜라민을 ppm 이하 농도로 탐지하는 방법에 관한 것이다.
멜라민(Melamine; 2,4,6-triamino-1,3,5,-triazine)은 출발 물질 또는 비료, 플라스틱, 도료, 수지, 라미네이트(laminate), 및 내화성 방염제(fireproof flame retardant)와 같은 화학적 중간체와 같은 넓은 응용범위를 갖는다(Gamage, N.J.W. et al., 2004. J. Polymer Sci. Part A, 42: 83-91 ; Atalay, Y. et al., 2005. J. Mol. Struct., 713: 21-26). 단지 외견상의 단백질 함량을 증가시키기 위하여, 최근 식료품 등에 질소 원자가 다량 함유된 상기 멜라민이 악용되어 사용되고 있다. 또한, 멜라민으로 오염된 애완동물 사료 성분은 신장병을 유발시킨다고 보고되었다(Baynes, R.E. et al., 2008. Food & Chem. Toxicology, 46: 1196-1200). 아울러, 2008년 여름에는 분유, 빵과자류, 및 다양한 단백질-기반의 식료품이 멜라민으로 오염된 것이 보고되었다. 멜라민, 또는 시아누르산(cyanuric acid)은 콩팥 질병 또는 신장 손상의 원인이 될 수 있다. 멜라민은 미국 FDA(U.S. Food and Drug Administration, 미국 식품 및 약품국)에 의하여 식품 첨가물로서 인간에 대한 사용이 금지된 품목이다.
일반적으로, 식품 안정성을 위해서는 ppm 이하의 탐지 방법이 요청된다. 멜라민을 탐지하기 위해서 몇 가지 분석방법이 개발되었다(Andersen, W.C. et al., 2008. J. Agric. Food Chem., 56: 4340-4347 ; Filigenzi, M.S. et al, 2008. J. Agric. Food Chem., 56: 7593-7599 ; Muㆁiz-Valencia, R. et al., 2008. Anal. Bioanal. Chem., 392: 523-531). 멜라민은 기체 크로마토그래피/질량 분석기(mass spectrometry), 모세관 전기영동, 액체 크로마토그래피/연속된 질량분석기, 및 HPLC(high-performance liquid chromatography, 고효율 액체 크로마토그래피)에 의하여 분석되어 왔다. 그러나, 상기 방법들은 시간-소모성의 시료 전처리 과정이나 상당한 비용으로 전문가에 의하여 시료의 변형을 필요로 한다.
한편, 표면증강 라만산란(surface enhanced Raman scattering ; SERS) 현상은 단일층 이하의 표면 한계에서 금속 지지체 위에 흡착물을 모니터링하기 위한 가 장 민감한 기법 중의 하나이다(He, L. et al., 2008. Sens. & Instrumen. Food Qual., 2: 66??71 ; He, L. et al., 2008. J. Agric. Food Chem., 56: 9843-9847 ; Kolgin, E. et al., 1998. Progr. Colloid Polym. Sci., 109: 232-243 ; Niu, L.M. et al. 2006. Anal. Lett., 39: 145-159 ; Pandey, P. et al., 2008. Anal. Lett., 41: 159-209). SERS는 단일 분자에 근접하는 정도를 확인할 수 있는 민감도를 갖고 있으므로, 수용성 용액내 미량의 유기 오염물을 탐지할 수 있다. SERS는 금속 표면위에 흡착된 화합물 확인, 생체물질, 및 환경오염물을 명확히 설명하는 장점이 있다. 스펙트럼 특징의 분석을 통해서 계면 구조, 흡착 기전, 및 표면 반응에 대한 높은 해상력으로 상세한 정보를 제공할 수 있다.
지금까지 금속 표면위의 식품속의 멜라민의 화학 흡착을 설명하는 보고는 거의 없었다. 최근에, 프랙탈(fractal)-유사한 금 나노구조를 사용하는 SERS를 이용한 멜라민을 포함한 식품 오염물의 탐지가 보고되었다(He, L. et al., 2008. Sens. & Instrumen. Food Qual., 2: 66??71 ; He, L. et al., 2008. J. Agric. Food Chem., 56: 9843-9847). SERS를 사용하여 가공 식품내 0.05% 이상의 높은 멜라민 농도가 탐지되었다. 그러나, 충분히 한계 이하량의 탐지가 가능할 정도가 되어야만, 유효한 탐지 방법이라고 할 수 있다.
본 발명은, 식품내의 ppm 이하 극 미량의 멜라민의 경우에도 표면증강 라만산란(SERS)을 이용하여 탐지할 수 있는 방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 분석샘플의 복잡한 전처리 과정이 필요없이 신속하고 민감하게 식품내의 멜라민 등의 유해성분을 탐지하는데, SERS 방법이 적용되고 촉진되는데 기여하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 ⅰ) 금속 플레이트를 전기화학적 산화-환원 사이클에 의해 거칠게 하여 표면증강 라만산란(SERS)용 금속기판으로 제조하는 단계; ⅱ) 멜라민을 포함하는 시료를 전처리 과정 없이 용해시켜 시료용액을 만드는 단계; ⅲ) 상기 시료용액에 상기 기판을 담궈 금속기판에 시료를 흡착시키고 상기 기판상 시료에 대한 표면증강 라만산란 스펙트럼을 얻는 단계; iv) 멜라민을 포함하지 않은 시료용액 및 멜라민의 표면증강 라만산란 스펙트럼과 상기 ⅲ)의 스펙트럼을 대비하여 스펙트럼을 해석하는 단계;를 포함하는 시료내 멜라민의 탐지방법이다.
한편, 상기 금속 기판은 Au 금속 플레이트를 전기화학적 산화-환원 사이클에 의해 만든 거칠게 된 금속 기판인 것이 바람직하며, 상기 시료는 분유(powdered milk) 또는 수용성 식품인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 탐지 방법은 632.8 ㎚의 여기 파장 및 다른 레이저광원을 이용하여 금속 표면의 표면증강 라만산란을 측정하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 탐지 방법은 낮은 농도의 멜라민을 탐지함에 적합한 방법으로 시료내 포함된 0.2 ppm(㎍/g) 정도의 멜라민도 탐지할 수 있는 방법이다. 즉, 거칠게 만든 금 기판을 사용하는 방법은 금속기판에 시료를 흡착하는 시간이 상대적으로 많이 걸리지만, 매우 적은 양의 멜라민도 탐지할 수 있는 획기적 방법이다.
또한, 본 발명은 ⅰ) 표면증강 라만산란(SERS)용 금 나노파티클 콜로이드 수용액을 제조하는 단계; ⅱ) 멜라민을 포함하는 시료를 전처리 과정 없이 용해시켜 시료용액을 만드는 단계; ⅲ) 상기 시료용액과 금 나노파티클 콜로이드를 섞어서 상기 시료와 금 나노파티클이 집합(aggregation)됨으로써, 상기 시료가 금 나노파티클 표면에 흡착되고, 상기 금 나노파티클상 시료에 대한 표면증강 라만산란 스펙트럼을 얻는 단계; iv) 멜라민을 포함하지 않은 시료용액 및 멜라민의 표면증강 라만산란 스펙트럼과 상기 ⅲ)의 스펙트럼을 대비하여 스펙트럼을 해석하는 단계;를 포함하는 시료내 멜라민의 탐지방법이다.
상기 방법에 있어서, 상기 금 나노파티클은 화학적 환원 방법에 의해 제조되는 것으로, KAuCl4 또는 HAuCl4를 증류수에 용해시키고, 여기에 소듐 시트레이트를 첨가하여 제조되는 시트레이트 안정화된 금 나노파티클인 것이 바람직하며, 이러한 방법은 수백 ppm 정도의 멜라민을 수분이내에 탐지할 수 있는 방법으로, 100 ppm(㎍/g) 이상의 멜라민을 탐지함에 있어 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 금 나노파티클을 이용하는 방법은 매우 적은 양은 아니지만, 비교적 적은 양의 멜라민을 매우 신속하게 탐지할 수 있는 방법으로, 특히 분유의 경우 매우 빠르고 신속하게 전처리 과정없이 멜라민을 탐지할 수 있는 방법이다.
본 발명자들은 632.8 ㎚의 여기 파장에서 금 표면에 표면증강 라만산란(surface enhanced Raman scattering ; SERS)을 사용하여 분유내 미량의 멜라민을 탐지하였다. 화학적 환원으로부터 제조된 금 나노파티클을 이용하는 경우 ~100 ppm(㎍/g)의 탐지 한계로 분유내 멜라민을 몇 분 내에 탐지할 수 있었고, 반면에 거칠게 된(roughened) 금 플레이트를 이용한 금 기판에 의해서는 보다 나은 민감도로 몇 시간 이내에 ~200 ppb(ng/g) 까지의 멜라민이 탐지되었다. 본 발명자들의 탐지방법은 특별한 시료의 전처리 없이도 분유내 멜라민을 빠르고 민감하게 탐지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에서 탐지된 멜라민의 구조식은 도 1과 같다.
한편, 금 나노파티클의 제조과정을 살핀다. 먼저, KAuCl4 또는 HAuCl4 (Aldrich)를 증류수에 용해시키고 이것을 끓이고, 소듐 시트레이트를 격렬한 교반하에서 상기 용액에 첨가하고, 추가적으로 끓인다. 금 나노파티클의 경우, 멜라민 용액과 혼합시켜 멜라민이 금 나노파티클의 표면에 흡착되게 한 후, 라만 스펙트럼 을 얻는다.
한편, 전기화학 계측장비(potentiostat)를 사용한 전기화학적 산화-환원 사이클에 의해 Au 플레이트로부터 Au SERS 기판을 제조한다. 증류수하 KCl 용액을 산화-환원 반응에 사용하고, Ag/AgCl 기준전극, Pt 와이어 전극 및 Au 플레이트를 사용하여 상기 반응을 측정한다.
상기 전기화학 반응이 끝나면, 멜라민 용액내에 상기 Au SERS 기판를 담가두고 난 후, 기판상 흡착된 시료의 SERS 스펙트럼을 얻는다. 또한, 순수한 멜라민 용액과 분유 각각에 대해서도 독립적인 SERS 스펙트럼을 조사한다. 본 발명자들은 분유내에 함유된 0.2-5 ppm 멜라민 농도 범위에서 Au SERS 기판의 라만(Raman) 스펙트럼을 얻었다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명을 이용하면 몇 시간동안 특별한 처리 없이도 분유와 같은 식품내 미량의 멜라민을 빠르고 민감하면서도 용이하게 탐지할 수 있다. 특히, 본 발명에서와 같이 SERS용 금 기판을 제조할 때, 전기화학적 반응을 사용하여 금 기판을 거칠게 만든 경우, 그 탐지한계가 획기적으로 확대된다. 또한 금 나노파티클을 이용한 방법은 분유내 멜라민의 탐지시 종래에 비해 탐지한계도 개선하면서도 빠르게 탐지할 수 있다.
본 발명은 멜라민을 포함한 시료를 대상으로 직접적인 방법을 통해 멜라민을 탐지할 수 있다는 점이 특징으로, 시료를 용해시켜 이를 직접적으로 콜로이드 상태의 금 나노파티클과 섞어주거나, 본원발명에서 만든 SERS 용 기판을 시료용액에 담궈서 시료를 금속에 흡착시킨다. 시판되는 Klarite(TM) SERS용 기판과는 달리 본 발명에서는, 금속 플레이트를 전기화학적 산화-환원 사이클에 의해 표면을 개질시킨 금속기판을 사용하며, 이 경우, 매우 낮은 농도의 멜라민도 탐지할 수 있다.
그리고, 시트레이트 안정화된 금 나노파티클에 멜라민을 포함한 시료용액을 섞어주면, 금 나노파티클이 집합(aggregation)되어 멜라민을 포함한 시료가 금 표면에 흡착된다. 이러한 집합된 금 나노파티클을 캐필러리 등을 사용해 뽑아서 스펙트럼을 찍을 수 있다. 배경기술에서 언급한 프랙털 형태의 나노파티클을 사용하는 방법은 시트레이트 안정화시킨 금 나노파티클을 CTAB등을 도입하여 나노파티클을 어그리게이션시켜 프랙털 형태로 만들고 이를 다른 기판위에 쌓아(deposit) 어닐링 과정등을 거쳐 SERS-active한 영역을 만들어 사용하는 것으로 본 발명과는 다른 형태이다. 상기 Klarite(TM) SERS용 기판이나, 문헌에서 보여주는 fractal-like nano structure와는 다른 점을 보다 명확히 하기 위해 부연 설명하였다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상 의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다. 예컨대, 하기 실시예에서는 분유속의 멜라민을 예로 들어 설명하지만, cyanuric acid의 경우에도 분석이 가능할 것으로 생각되며, 물에 녹을 수 있는 다양한 견과류의 경우에도 그 대상이 될 것으로 생각된다.
<실시예 1> 시료/ 기판 제조/ 금속기판을 사용한 라만스펙트럼의 측정
멜라민(>98.0%)은 Tokyo Kasei로부터 구입하였다. 분유는 남양사(Seoul, Korea)로부터 구입하였다. 모든 화학물질은 별다른 설명이 없다면 시약 등급이고, 수용액을 제조하는데 있어서는 18.0 ㏁ㆍ㎝ 보다 큰 저항을 갖는 3차 증류수가 사용되었다.
도 1은 본 발명에서 일실시예로 탐지한 멜라민의 구조식을 보여준다.
문헌에 기재된 제조방법을 따라 시트레이트 안정화된 금 나노파티클을 제조하였다: 먼저 KAuCl4(Aldrich) 133.5 ㎎를 증류수 250 ㎖에 용해시키고, 이어서 상기 용액을 끓였다. 그리고 나서, 격렬한 교반하에서 상기 KAuCl4 용액에 소듐 시트레이트(1%) 25 ㎖을 첨가하고, 추가적으로 대략 20분 동안 계속하여 끓였다. 그 결과 얻어진 Au 나노파티클 용액은 몇 주 동안 안정하였다.
전기화학 계측장비(potentiostat)(CH Instrument 700A)를 사용하여, 산화-환원 사이클에 의해 Au 플레이트로부터 Au SERS 기판을 제조하였다. 증류수하 15% KCl(1 M) 용액을 산화-환원 반응에 사용하였고, Ag/AgCl 기준전극, Pt 와이어 전극(CH Instruments, Inc), 및 Au 플레이트를 사용하였다.
전기화학 반응 후에, Au 플레이트(Au SERS 기판)는 2~24시간 동안 멜라민 용액들에 담궜다. 그리고 나서, 본 발명자들은 Au 플레이트에 기초하여 시료들의 SERS 스펙트럼을 얻었다. 또한, 본 발명자들은 멜라민과 분유의 혼합 용액을 테스트하기에 앞서서, 먼저 순수한 멜라민 용액과 분유 각각에 대해 독립적으로 SERS 스펙트럼을 조사하였다. 본 발명자들은 먼저 10 ppm(㎍/g)의 멜라민 용액을 제조하고, 그리고 나서 순수한 분유 용액을 사용하여 멜라민 농도를 감소시켰다.
본 발명자들은 분유내에 함유된 0.2-5 ppm 멜라민 농도 범위에서 본 발명의 Au SERS 기판의 라만(Raman) 스펙트럼을 얻게 되었다.
<실시예 2> 금 나노파티클을 사용한 라만 스펙트럼의 측정
본 발명에서는 분유를 특별한 전처리없이 물에 녹이고, 이를 금 나노파티클 콜로이드와 섞어서, 상기 시료를 금 나노파티클 표면에 흡착시키는 매우 간단한 방법을 사용한다.
금 나노파티클의 크기를 측정하기 위하여, 콜로이드 용액 한 방울을 탄소-코 팅된 구리 그리드(grid) 위에 떨어뜨리고, Tecnai F20 Philips 마이크로스코프로 그들의 TEM(transmission electron microscopy) 이미지를 얻었다. Shimadzu UV-1601PC 스펙트로포토미터를 사용하여 콜로이드 용액의 UV-vis 흡수 스펙트럼을 얻었다(~20℃). Au 나노파티클의 결정도를 조사하기 위하여, XRD(X-ray diffraction) 측정을 수행하였다. 0.154 ㎚의 Cu Kα 방사선을 사용한 Rigaku D-MAX/IIIC 회절계에 의해 분당 3ㅀ의 주사(scanning) 속도에서 패턴을 얻었다. 여기원(excitation source)으로 플라스마 라인(plasma line) 리젝션필터를 갖는 35 mM 공랭식 He-Ne 레이저(Melles Griot Model 25 LHP 928)로부터 632.8 ㎚ 방사를 사용한 Renishaw confocal 1000 micro-Raman 스펙트로미터를 사용하여 라만 스펙트럼을 얻었다.
<결과 해석>
도 2a 및 도 2b는 거칠게 된(roughened) 금 플레이트에 기초하여, 분유 및 분유와 혼합된 200 ppb 멜라민의 SERS 스펙트럼의 비교를 나타낸다. ~730 ㎝-1에서 강한 피크가 관찰되었다. 상기 밴드는 멜라민 또는 거칠게 된 금 플레이트 어느 것에서도 나타나지 않기 때문에, 분유내 존재하는 구성성분으로부터 유발되었음이 분명하다. 사실, 강한 진동성 피크가 우유 지방의 적외선 스펙트럼에 대하여 관찰되었다(Woodrow, I.L. and deMan, J.M. 1968. J. Dairy Sci., 51: 996-1000). 한편으로, 종래의 문헌에 따르면, ~680 ㎝-1 및 ~695 ㎝-1에서의 상기 진동성 밴드는 멜라민으로 설명되었다(He, L. et al., 2008. Sens. & Instrumen. Food Qual., 2: 66??71 ; He, L. et al., 2008. J. Agric. Food Chem., 56: 9843-9847).
도 2c는 수용성 금 나노파티클 용액에 기초하여, 분유와 혼합된 1000 ppm의 고 농도 멜라민 용액의 SERS 스펙트럼을 나타낸다. 멜라민으로 여겨지는 뚜렷한 밴드가 ~680 ㎝-1 및 ~695 ㎝-1에서 명확히 관찰되었다. 도 2d는 참고적으로 멜라민의 통상의 라만(ordinary Raman ; OR)을 나타낸다(Atalay, Y. et al., 2007. Spectrochimica Acta Part A, 67: 327-333 ; Koglin, E. et al., 1996. J. Phys. Chem., 100: 5078-5089 ; Marchewka, M.K. 2004. Mat. Lett., 58: 843-848 ; Panicker, C.Y. et al., 2002. Spectrochim. Acta Part A, 58: 1545-1551 ; Scheepers, M.L. et al., 1993. Vib. Spectrosc., 6: 55-69 ; Woodrow, I.L. and deMan, J.M. 1968. J. Dairy Sci., 51: 996-1000).
도 3은 다양한 멜라민의 농도에서 멜라민 농도에 따른 SERS 스펙트럼을 나타낸다. 금 나노파티클에 기한 분유 시료내에서 100 ppm(㎍/g) 정도의 낮은 멜라민 농도가 탐지되었다. 노이즈 대비 신호의 비율로부터, 신호들을 축적함에 3 ~ 5 배의 민감도를 향상시키는 것이 가능할 수 있다. 비록 상기 테스트가 아직은 상당히 높은 농도에서 이루어지기는 하였지만, 본 발명은 몇 분 이내에 빠른 탐지가 가능한 이점을 제공할 수 있다.
금 나노파티클을 사용하여 이루어지는 것보다 보다 민감하게 분유내 멜라민 을 탐지하기 위하여, 본 발명자들은 거칠게 된(roughened) 금 기판을 사용하였는데, 그 결과들을 도 4에 나타내었다. 도 4는 약 24 시간의 담금 시간 이후에 거칠게 된 Au 플레이트 기반으로 약 200 ppb 만큼 낮은 농도의 우유내 멜라민의 농도에 따른 SERS 스펙트럼을 보여준다. ~680 ㎝-1 및 ~695 ㎝-1에서의 진동성 밴드가 또한 확인될 수 있다. "*"와 같은 별표 표시는 분유 혼합액의 680~700 ㎝-1에서 가장 강한 멜라민 피크중의 하나를 나타낸다. 730 ㎝-1에서의 상기 피크는 분유 자체에 기인한 것으로 관찰되었다.
본 발명자들은 멜라민의 피크 강도는, 멜라민 및 분유 용액내 Au 플레이트를 담그는 시간에 의존한다는 것을 알았다. 비교를 위하여, 약 2~24시간의 동일 시간 동안 멜라민 용액내 Au 기판을 담갔다. "*"와 같은 별표 표시는 분유 혼합액내 ~695 ㎝-1에서의 가장 강한 멜라민 피크의 하나를 나타내며, ~200 ppb(ng/g)의 농도 이상에서 ~680 ㎝-1 및 ~695 ㎝-1에서 상기 밴드가 일관되게 관찰되었다.
도 5는 730 ㎝-1에서의 그것들과 비교하여 660~700 ㎝-1에서 멜라민 피크의 표준화된 강도의 그래프를 보여준다.
결국, 본 발명자들은 632.8 ㎚의 여기 파장에서 표면증강 라만산란을 기초로 하여, 금 기판을 사용하여 분유내 존재하는 미량의 멜라민을 탐지하였는데, 특히 거칠게 된(roughened) Au 기판 및 라만 스펙트로스코피를 사용하여 분유내 함유된 약 0.2 ppm(㎍/g) 정도의 미량의 멜라민을 탐지할 수 있었다.
또한, 금 나노파티클 표면에 멜라민을 흡착하는 방법을 통해, 수분 내에 수백 ppm 단위의 멜라민을 매우 신속하게 검출할 수 있었다.
도 1은 멜라민의 구조식이고,
도 2는 (a) 분유, (b) 하루 동안의 담금 시간 이후에 거칠게 된 금 플레이트 위 분유와 혼합된 200 ppb 멜라민, 및 (c) 몇 분 동안의 혼합 시간 후에 수용성 금 나노파티클 용액내 분유와 혼합된 1000 ppm 멜라민의 SERS 스펙트럼(이때, (d) 멜라민의 통상의 라만(Ordinary Raman ; OR) 스펙트럼이고, "*"와 같은 별표 표시는 분유 혼합액내 가장 강한 멜라민 피크중의 하나를 나타낸다)이고,
도 3은 금 나노파티클 위 분유 1g 내의 (a) 0.1 g, (b) 0.01g, (c) 0.001 g(1000 ppm), 및 (d) 0.0001 g(100 ppm) 멜라민의 SERS 스펙트럼이고,
도 4는 약 24시간의 담금 시간이후에 거칠게 된(roughened) Au 플레이트 위 (a) 5 ppm, (b) 1 ppm, (c) ~500 ppb, (d) ~200 ppb 및 (e) ~100 ppb 에서 분유내 멜라민의 SERS 스펙트럼(이때, "*"와 같은 별표 표시는 분유 혼합액내 가장 강한 멜라민 피크중의 하나를 나타낸다)이고,
도 5는 (a) 730 ㎝-1에서 우유 피크의 강도와 비교되는 ~650~700 ㎝-1에서 멜라민 피크의 표준화된 강도의 그래프를 나타낸다. (b) 는 ppm 이하에 선형적인 영역을 표시한다.(이때, 에러 바(error bar)는 몇 번의 측정의 표준편차를 나타낸다).

Claims (8)

  1. ⅰ) 금속 플레이트를 전기화학적 산화-환원 사이클에 의해 거칠게 하여 표면증강 라만산란(SERS)용 금속기판으로 제조하는 단계;
    ⅱ) 멜라민을 포함하는 시료를 전처리 과정 없이 용해시켜 시료용액을 만드는 단계;
    ⅲ) 상기 시료용액에 상기 기판을 담궈 금속기판에 시료를 흡착시키고 상기 기판상 시료에 대한 표면증강 라만산란 스펙트럼을 얻는 단계;
    iv) 멜라민을 포함하지 않은 시료용액 및 멜라민의 표면증강 라만산란 스펙트럼과 상기 ⅲ)의 스펙트럼을 대비하여 스펙트럼을 해석하는 단계;를 포함하는 시료내 멜라민의 탐지방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 금속 기판은 Au 금속 플레이트를 전기화학적 산화-환원 사이클에 의해 만든 거칠게 된 금속 기판인 것을 특징으로 하는 멜라민의 탐지방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 시료는 분유(powdered milk)인 것을 특징으로 하는 멜라민의 탐지방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탐지방법은 632.8 ㎚의 여기 파장을 이용하는 것을 특징으로 하는 멜라민의 탐지방법.
  5. ⅰ) 표면증강 라만산란(SERS)용 금 나노파티클 콜로이드 수용액을 제조하는 단계;
    ⅱ) 멜라민을 포함하는 시료를 전처리 과정 없이 용해시켜 시료용액을 만드는 단계;
    ⅲ) 상기 시료용액과 금 나노파티클 콜로이드를 섞어서 상기 시료와 금 나노파티클이 집합(aggregation)됨으로써, 상기 시료가 금 나노파티클 표면에 흡착되고, 상기 금 나노파티클상 시료에 대한 표면증강 라만산란 스펙트럼을 얻는 단계;
    iv) 멜라민을 포함하지 않은 시료용액 및 멜라민의 표면증강 라만산란 스펙트럼과 상기 ⅲ)의 스펙트럼을 대비하여 스펙트럼을 해석하는 단계;를 포함하는 시료내 멜라민의 탐지방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 금 나노파티클 콜로이드 수용액은 화학적 환원 방법 에 의해 제조되는 것으로, KAuCl4 또는 HAuCl4를 증류수에 용해시키고, 여기에 소듐 시트레이트를 첨가하여 제조되는 시트레이트 안정화된 금 나노파티클인 것을 특징으로 하는 멜라민의 탐지방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 시료는 분유(powdered milk) 또는 수용성 식품인 것을 특징으로 하는 멜라민의 탐지방법.
  8. 제 5항 내지 제 7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 100 ppm(㎍/g) 이상의 멜라민을 몇 분 내에 탐지함에 있어 사용하는 것을 특징으로 하는 멜라민의 탐지방법.
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