10.2.3 열발광법(Thermoluminescence, TL)

가. 시험법 적용범위

1) 광자극발광법에 따라 판정할 경우 열발광법이 요구되는 대상 식품

2) 후추, 육두구, 정향, 밤, 버섯(건조 포함), 감자, 건조채소류(분말 포함), 향신료조제품, 곡류(분말 포함), 두류(분말 포함), 어류분말, 패류분말, 갑각류분말 된장분말, 고추장분말, 간장분말, 전분, 효모식품, 효소식품, 알로에분말, 인삼(홍삼 포함) 제품류, 복합조미식품, 조류식품, 조미건어포류, 특수의료용도식품, 분말차, 침출차, 소스류, 2종 이상이 혼합된 식품과 광물질(silicate minerals)이 분리가 가능한 식품에 적용한다.

나. 분석원리

열발광법(ThermoLuminescence, TL)은 식품에 혼입된 이물질인 광물질의 발광 특성을 이용하는 방법으로서 광물질은 조사처리에 의하여 에너지가 저장되고 일정온도의 열에 노출되면 에너지를 방출하는데 이때 방출하는 빛의 양을 측정하여 조사처리 여부를 판정하는 방법이다.

다. 장치 및 기구

1) 열발광분석장치(Thermoluminescence detection system)

2) 측정용기：검체측정용 컵(지름 9 mm～10 mm, 두께 0.25～0.5 mm 정도) 또는 스테인리스 디스크

3) 초음파장치

4) 나일론 여과포(pore size 125 μm 또는 250 μm)

5) 원심분리기

6) 건조기：50 ± 5℃

7)재조사 처리 장치 (
60Co, 전자선발생장치)

라. 용어의 정의

1) TL 강도：주어진 온도상승률에 따라 온도범위에서 검출된 빛의 양

2) 글로우곡선(Glow curve)：온도에 따른 TL 강도의 변화

3) 글로우 1(Glow 1)：광물질로부터 측정한 글로우곡선(glow curve)

4) 글로우 2(Glow 2)：글로우 1을 측정한 광물질에 조사할 선량(일반적으로 1 kGy, 저선량인 감자, 마늘, 양파의 경우 0.25 kGy의 선량을 이용함)으로 재조사(re-irradiation)하고 동일한 조건으로 측정한 글로우곡선(glow curve)

5) TL 비(TL ratio)：주어진 온도범위에서 글로우 2의 TL 강도 면적값에 대한 글로우 1의 TL 강도 면적값의 비(글로우 1의 TL 강도 면적값／글로우 2의 TL 강도 면적값) 일반적으로 온도범위는 150～250℃ 범위가 적용되나, 기기가 바뀌거나 명확하지 않을 경우 표준광물질을 사용하여 글로우곡선(glow curve)을 측정하여 온도범위를 설정할 수 있음

6) 공시험：검체없이 검체조제 과정과 시험조작 과정을 행하는 것

7) 최저검출한계(Minimum Detectable Integrated TL-intensity Level, MDL)：공시험 글로우 1의 평균값+(표준편차×3)

마. 시약 및 시액

1) 텅스텐산나트륨(Sodium polytungstate) 용액(Na
6[H2W12O40]․H2O)：텅스텐산나트륨 용액에 증류수를 혼합하여 밀도를 2.0 g/mL로 한다.

2) 실리콘스프레이

3) 염산(HCl) : 1N, 4N, 6N

4) 암모니아수(NH
4OH)：1N 암모니아수

5) 아세톤：액체크로마토그래프용 또는 이와 동등한 것

바. 검체조제：광물질(silicate minerals)의 분리

1) 모든 검체조제는 차광조건에서 한다.

2) 검체 100 g(단, 소스류 200 g, 2종 이상이 혼합된 식품 300 g, 밤 500 g, 생버섯 500 g, 곡류 500 g, 두류 500 g 등 시료에 혼입된 광물질의 양에 따라 결정)을 증류수 적당량에 넣고 표면에 붙은 광물질이 분리되도록 5분간 초음파 처리한다. 단, 어류분말, 패류분말, 갑각류분말 등이 포함된 경우 검체를 둥근바닥플라스크에 취하고 적당량의 6N 염산을 넣은 후 100~120℃에서 2~3시간 환류냉각처리를 할 수 있다. 이 경우 냉각시킨 후 적당량의 증류수를 가하여 희석시킨다.

3) 검체를 증류수와 함께 나일론 여과포로 500～1,000 mL의 비커를 사용하여 여과하고, 여액을 5분 동안 방치하여 광물질을 침전 시킨 다음 물과 유기물을 제거한다(광물질과 소량의 유기물이 남을 때까지 이 과정을 반복한다).

침전물을 원심분리용기에 옮겨 실온에서 5분 동안 방치하거나, 1분 동안 원심분리(1,000 G)하여 광물질을 침전 시킨 다음 물을 제거한다.

4) 원심분리용기에 남은 광물질에 텅스텐산나트륨 용액 5 mL를 넣어 혼합하고 초음파 처리한 후 2분 동안 원심분리(1,000 G) 한다.

5) 증류수 5 mL를 조심스럽게 첨가하여 방치한 후 물과 유기물을 제거한다. 다시 텅스텐산나트륨 용액 5 mL를 넣어 혼합한 후 증류수 3～5 mL를 가하여 정치한 후 물을 제거한다.

6) 텅스텐산나트륨 용액을 따라 버리거나 진공펌프를 이용하여 흡입 제거한다.

7) 소량 남아 있는 텅스텐산나트륨용액을 제거하기 위하여 증류수 5 mL를 가하여 희석한 후 물을 제거한다. 이 과정을 2회 반복한다.

8) 1 N 염산 2 mL를 가하고 10 분간 방치한다. 단, 6N 염산을 처리 한 경우 이 과정을 생략한다(광물질의 함량이 많은 감자의 경우 4 N 염산 5 mL 이상을 사용할 수 있다).

9) 1 N 암모니아수 2 mL를 가하여 혼합하고 10분간 방치한다. 단, 6N 염산을 처리 한 경우 이 과정을 생략한다.

10) 증류수 5 mL를 가하여 세척한 후 제거하는 과정을 2～3회 반복한다.

11) 아세톤 5 mL를 가하여 세척하고 제거하는 과정을 2～3회 반복한 후 측정용기에 옮긴다.

사. 시험조작

1) 모든 시험조작은 차광조건에서 한다.

2) 측정용기를 증류수로 세척하고 5분간 초음파 처리한 후, 아세톤으로 2～3회 세척하고 다시 5분간 초음파 처리하여 건조시킨 다음 먼지가 없는 곳에 보관한다.

3) 6) 검체조제에서 조제된 광물질 약 0.1～5.0 mg을 측정용기에 옮기고 실리콘스프레이를 사용하여 고정시킨 다음 50℃ 건조기에서 16시간 방치한다.

4) TL 측정 조건

가) 초기온도：50℃

나) 온도상승률：5℃/초

다) 최종온도：350～500℃

라) 질소(99.999% 이상)

5) 글로우 1을 측정하고, 1 kGy(혹은 0.25 kGy)로 재조사(re-irradiation)를 실시한 후 글로우 1과 동일한 조건으로 글로우 2를 측정한 후 TL 비를 구한다.

6) 공시험의 글로우 1을 측정하여 최저검출한계를 구한다.

7) 글로우 2의 TL 강도 면적값이 최저검출한계의 10배 이상이어야 하며, 미만인 경우에는 시험을 다시 한다.

아. 판정

1) 글로우곡선(glow curve)의 모양, 글로우곡선(glow curve)이 나타나는 온도범위 및 TL 비로서 조사처리 여부를 판정한다.

2) 조사처리 되지 않은 검체는 특징적인 글로우곡선(glow curve)을 나타내지 않거나 300℃ 이상에서 자연방사능에 의한 곡선을 나타낸다.

3) 조사처리된 검체는 150～250℃ 에서 최대강도를 보이는 글로우곡선(glow curve)을 나타낸다.

4) TL 비가 0.1이상인 것은 조사처리된 것으로, 0.1 미만인 것은 조사처리 되지 않은 것으로 판정한다. 단, 2개 이상의 원료가 혼합되어 있는 제품의 경우 그 중 1개 또는 그 이상의 원료들이 조사처리 되었을 때 TL비가 0.1이하로 나타나 조사되지 않은 것으로 보일 수 있으나, 글로우1의 모양이 조사처리된 것으로 나타날 경우 조사처리된 것으로 판정한다.

자. 글로우곡선(glow curve)의 예

그림 1. 비조사된 검체의 글로우곡선

그림 2. 조사된 검체의 글로우곡선