• 한국수산과학회지
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• 제46권2호
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• pp.147-153
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• 2013

To prevent paralytic shellfish poisoning (PSP) due to the consumption of shellfish contaminated with PSP toxins, the quantitative analysis of these toxins is very crucial. The AOAC International mouse bioassay (MBA) has been used widely for the routine monitoring of PSP toxins for more than 50 years. However, this method has low sensitivity and high limit of quantification (LOQ) and interferences from other components in the extract, and it cannot determine toxic profiles. Ethical problems also exist with the continued use of this live mouse assay. To establish an alternative method to the MBA used for PSP toxins analysis, we attempted to optimize the analysis conditions of a precolumn high-performance liquid chromatography (HPLC) oxidation method and succeeded in validating its accuracy and precision in quantifying PSP toxins. A clear peak and the isolation of PSP toxins were obtained by injecting the working standards of Certified Reference Materials using HPLC. The LOQ of the precolumn HPLC oxidation method for PSP toxins was about $0.1002{\mu}g/g$, which represented an approximately fourfold improvement in detection capability versus the AOAC MBA. The intra-accuracy and precision for PSP toxins in oysters were 77.0-103.3% and 2.0-5.7%, respectively, while the respective inter-accuracy and precision were 77.3-100.7% and 2.4-6.0%. The mean recoveries of PSP toxins from oysters were 75.2-112.1%. The results of a comparison study showed good correlation between the results of the precolumn HPLC oxidation method and those of MBA, with a correlation factor of 0.9291 for mussels. The precolumn HPLC oxidation method may be used as an alternative to, or supplementary method with, MBA to monitor the occurrence of PSP toxins and to analyze the profiles of these toxins in shellfish.

• 한국수산과학회지
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• 제50권6호
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• pp.669-674
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• 2017

Paralytic shellfish toxins (PSTs) are produced by marine dinoflagellate phytoplankton Alexandrium spp. and Gymnodinium spp. These toxins accumulate in filter feeding organisms such as bivalves and the ingestion of contaminated shellfish can cause illness in humans. The mouse bioassay (MBA) has been the preferred PST testing method worldwide for more than 50 years. However, this assay has several disadvantages, such as detection limits, non-toxic-profiles, and the ethical issues of using animals. The aim of this study was to establish an alternative to the MBA method for testing for PSTs. We optimized the analysis conditions of a post-column oxidation-high performance liquid chromatography (PCOX-HPLC) method and the Scotia Rapid Test Kit, and then compared the accuracy of these methods to the MBA method. The results demonstrated a strong correlation between the PCOX-HPLC method and the MBA, although the PCOX-HPLC method required expensive equipment and standard material, and was time consuming. The Scotia Rapid Test Kit promises to be a useful tool, as it provided rapid and qualitative results, although the method sometimes gave a false positive result that could not be explained by toxin profiles.

• 한국수산과학회지
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• 제46권2호
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• pp.154-159
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• 2013

The AOAC Mouse Bioassay method (MBA) has been widely used for routine monitoring of paralytic shellfish poisoning (PSP) for more than 50 years. However, this method has low sensitivity and experiences interference from other components in the extract. Also, ethical issues have been raised against the continued use of this live-mouse assay. To establish an alternative method for PSP analysis, we attempted to develop PSP analysis conditions using liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The LC-MS/MS analysis of reference material showed very reasonable accuracy, and the analysis time was just 15 min. However, the recovery rate of toxin spike samples using the LC-MS/MS analysis was 59.4-91.0%. We also attempted to remove the matrix effect using shellfish extracts, but recoveries of C1 and C2 did not improve. A comparison between the results of MBA and LC-MS/MS analysis revealed good correlations, with values of 0.8878 and 0.9211 for oyster and mussel matrices, respectively.

• Fisheries and Aquatic Sciences
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• 제16권3호
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• pp.159-164
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• 2013

The mouse bioassay and high performance liquid chromatography (HPLC) post-column oxidation method are different methods of quantifying paralytic shellfish poisoning toxins. In this study, we compared their ability to accurately quantify the toxicity levels in two types of field sample (oysters and mussels) with different toxin profiles for routine regulatory monitoring. A total of 72 samples were analyzed by both methods, 44 of which gave negative results, with readings under the limit of detection of the mouse bioassay ($40{\mu}g/100g$ saxitoxin [STX] eq). In 14 oysters, the major toxin components were gonyautoxin (GTX) 1, -2, -3, -4, -5, decarbamoylgonyautoxin-2 (dcGTX2), and decarbamoylsaxitoxin (dcSTX), while 14 mussels tested positive for dcSTX, GTX2, -3, -4, -5, dcGTX2, neosaxitoxin (NEO), STX, and dcSTX. When the results obtained by both methods were compared in two matrices, a better correlation ($r^2=0.9478$) was obtained for mussels than for oysters ($r^2=0.8244$). Additional studies are therefore needed in oysters to investigate the differences in the results obtained by both methods. Importantly, some samples with toxin levels around the legal limit gave inconsistent results using HPLC-based techniques, which could have a strong economic impact due to enforced harvest area closure. It should therefore be determined if all paralytic shellfish poisoning toxins can be quantified accurately by HPLC, and if the uncertainties of the method lead to doubts regarding regulatory limits.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제27권1호
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• pp.37-41
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• 2012

현재 복어독의 표준 시험법은 다른 나라들과 마찬가지로 마우스를 이용한 동물시험법으로 명시되어 있다. 그러나, 살아있는 동물에게 고통을 주는 동물실험의 규제 확대로 인해 기기분석 시험법으로의 개선이 요구되고 있다. 또한, 동물시험법의 감도나 정밀성 및 정확성의 한계로 최근에 동물시험법을 대체할 수 있는 시험법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서 LC/MS/MS 시험법은 시료에서 테트로도톡신을 추출한 후 SPE(Solid phase extraction) 정제칼럼을 이용하여 정제하고 양이온 모드에서 MRM(multiple reaction monitoring)방법으로 분석하는 시험법으로서 밸리데이션 결과 검출한계(LOD)는 부위에 따라 $0.03{\sim}0.08{\mu}g/g$이었고, 정량한계(LOQ)는 $0.10{\sim}0.25{\mu}g/g$이었다. 검량선의 상관계수($r^2$)는 0.9986~0.9997이고, 회수율은 80.9%~103.0%이었으며 상대표준편차(RSD)는 4.3%~13.0%로서 적합한 시험법임을 확인하였다. 이 시험법을 이용하여 복어 검체의 부위별로 분석을 실시하였으며, 동물시험법의 시험결과와의 상관관계를 분석한 결과, 상관계수는 0.95이상의 상관성을 확인하였다.

• 한국해양생명과학회지
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• 제9권1호
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• pp.9-21
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• 2024

마비성 패류 독소(Paralytic shellfish poisoning, PSP)는 유해 조류에 의해 생성되며, 독소에 노출된 수산물을 섭취하였을 때 중독이 발생한다. 수산물 중 PSP를 검출하는 표준 시험법인 Mouse bioassay (MBA)는 낮은 검출한계와 동물 윤리 문제로 대체 시험법의 개발 필요성이 대두되고 있다. 이러한 대체 시험법 중, PSP가 신경 세포막의 Na⁺ 채널을 차단하는 기전을 이용한 마우스 뇌신경 모세포종 세포 기반 시험법(Neuro-2a assay)의 표준화를 위한 노력이 대두되고 있다. Neuro-2a assay의 원리는 Neuro-2a 세포주에 Na⁺/K⁺ ATPase 억제제인 Ouabain(O)과 Na⁺ 채널 활성화제인 Veratridine (V)을 처리하여 과도한 Na⁺ 유입으로 인한 세포사멸을 유도한 상태에서, Na⁺ 채널 억제제인 PSP를 처리하게 되면 Na⁺ 유입이 차단되어 세포가 생존하는 것을 측정하는 것이다. 본 연구에서는 PSP 검출을 위한 Neuro-2a assay를 국내 연구 환경에 맞게 다양한 매개변수를 개선하여 최적 시험법을 확립하고자 하였다. 고려한 매개변수들은 세포밀도, 배양 조건 및 PSP 처리 조건 등으로, 그 결과는 아래와 같다. 초기 세포밀도는 40,000 cells/well로, 세포 배양시간 및 처리시간은 각각 24시간으로 설정하였다. 또한 최적 O/V 농도는 500/50 μM로 설정하였다. 본 연구에서 PSP 중 Saxitoxin (STX)에 대해서 O/V 처리가 된 상태에서 S자형 용량-반응 그래프가 도출되는 8가지 농도(368~47,056 fg/μl)를 확인하였고, Neuro-2a assay의 실험실 간 변동성 비교를 통해, 실험의 적정성 확인을 위한 5가지 Quality Control Criteria와 실험 데이터의 신뢰가능 범위(Data Criteria) 6가지를 설정하였다. 확 립된 조건으로 Neuro-2a assay를 진행한 결과 반수영향농도(EC₅₀) 값은 약 1,800~3,500 fg/μl로 나타났다. 실험실 간 변동성 비교 결과, Quality Control Criteria 값 및 Data criteria 값의 변동계수(coefficients of variation (CVs))가 1.98~29.15% 범위로 산출되어 실험의 적정성 및 재현성이 확인되었다. 본 연구를 통해 우리나라에서 활용할 수 있는 PSP 검출용 Neuro-2a assay 시험법의 최적 조건 및 5가지 Quality control 기준을 제시하였고, PSP 중 대표적인 독소인 STX을 대상으로 Neuro-2a assay를 실시한 결과 유의한 EC₅₀ 값을 산출할 수 있었으며, 향후 국내 수산물을 대상으로 MBA를 대체할 수 있는 PSP 검출법으로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국식품과학회지
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• 제45권2호
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• pp.241-247
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• 2013

동물시험법과 동일한 시료 전처리법을 이용하고 HPLC의 높은 감도와 선택성을 극대화하여 독소성분의 그룹분석이 가능한 PCOX법을 우리나라 패류시료의 매트릭스 특성에 맞도록 최적화하였다. 이 분석법은 GTXs/STXs와 C toxins의 그룹별 동시 분석과 독소성분의 분리와 정량이 가능하였다. 회수율은 83.5% 이상이며 반복시험에서 나타난 표준편차는 7% 이하로 AOAC international의 기준에 부합되었다. 총 독소에 대한 정량한계는 최고 $8.6{\mu}g$/100 g 수준으로 동물시험법에 비하여 약 4.6배 이상의 향상된 분석능력을 가진 것으로 확인되었다. 또한 AOAC guidelines에 근거한 시험소 내 시험법 유효성 검증결과 모든 항목에서 적합한 결과가 도출되었다. 동물시험법과의 동등성 비교에서는 굴과 진주담치 매트릭스에 대한 두 시험법은 상관계수가 각각 0.9534와 0.9109로 매우 좋은 상관관계를 나타내었다. 한편 분석에 사용된 column ($C_{18}$ 및 $C_8$)의 특성차에 의한 시험결과의 영향 정도를 파악하기 위해 시판 column 7종에 대하여 평가를 실시한 결과, 동일 계열의 column을 사용하더라도 column의 물리화학적 특성과 수지와 반응기의 결합특성과 수지 봉쇄특성에 따라 분리도와 분석시간에 영향을 받는 것으로 나타나 column 적용 가능범위는 다소 좁은 것으로 확인되었다. 동물시험법에 비하여 PCOX 법은 단백질 제거, 크로마토그래피 현상을 이용한 독소성분의 분리, 독소성분 산화를 통한 형광성 퓨린의 형성과 특이적 파장을 이용한 형광검출과 같은 단계를 가지고 있어 특이성이 더 높았다. PCOX 법은 이러한 시험원리에 기인한 특이성과 더불어 동물시험법에서 방해물질로 작용하는 carbamate와 같은 신경독소와 유기인계 살충제에 영향을 받지 않는 점과 blank 시료에 대한 false positive 결과를 배제할 수 있는 점에서 기인한 특이성을 동시에 가지고 있다. 또한 국제적으로 제기되고 있는 실험동물 사용억제 노력에 부응할 수 있는 윤리적 측면의 이점뿐만 아니라 동물시험법으로는 알아낼 수 없는 시료 중 마비성 패류독소 성분을 밝힐 수 있는 과학적 측면의 이점도 가지고 있다. 독소성분 분석을 통해 마비성 패류독소 원인 플랑크톤과 패류 중 독소성분을 비교하고 패종 별 독소축적 양상을 파악할 수 있어 마비성 패류독소 위해관리 대책수립에 필요한 정보를 제공할 수 있다. 한편, HPLC 기반 분석법의 사용확대를 위해서는 관련 표준독소의 상업적 생산과 유통이라는 제한점을 극복해야 한다. 최근 캐나다 NRCC와 일부 관련기관에서 독소성분별 표준품을 시판하고 있으나, 지속적인 독소성분의 동정과 표준물질의 개발에 관련 연구자의 지속적인 관심과 노력이 필요하다.

• 한국식품과학회지
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• 제41권4호
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• pp.458-463
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• 2009

설사성패류독의 신속정밀 분석조건 확립을 위하여 LC-MS/MS를 사용하여 이동상, 분석용 column 및 collision energy 등을 변화시키면서 시험하였다. 50 mM formic acid와 2 mM ammonium formate가 함유된 acetonitrile 수용액을 이동상으로 사용하였을 때 OA와 DTX1이 검출되었다. Collision energy는 독소 성분에 따라 달리하는 것이 다성분 동시분석에 적합하였으며 OA와 DTX1 고유의 fragment ion들은 48 V 정도에서 최적의 intensity로 확인되었다. Column의 종류에 따라서는 $C_8$ column의 경우 OA, DTX1, DTX3, PTX2 및 YTX 모두 검출 가능하였으나 실제 검출 대상이 OA와 DTX1인 경우에는 일반적으로 사용되는 $C_{18}$ column도 적합한 것으로 확인되었다. 본 연구에서 확립한 LC-MS/MS 분석 조건의 검출한계는 OA와 DTX1 모두 1 ng/g, 정량한계는 각각 3 ng/g이었고, 표준독 성분을 첨가한 시료에서 process efficiency는 굴의 경우 91-118%, 진주담치에서는 96-117%이었고, matrix의 영향은 거의 없었다. 마우스 시험에서 양성을 나타낸 시료를 LCMS/MS법으로 분석한 결과, 일부 시료에서만 OA 및 DTX1이 검출되어 두 시험법의 독성은 일치하지 않았으며 LC-MS/MS법은 마우스 시험법보다 하루 이상 분석시간을 단축할 수 있었다.

• Fisheries and Aquatic Sciences
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• 제24권11호
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• pp.360-369
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• 2021

Paralytic shellfish toxins (PSTs) and tetrodotoxin (TTX) are neurotoxins that display pharmacological activity that is similar to that of specific sodium channel blockers; they are the principle toxins involved in shellfish and puffer fish poisoning. In Korea, puffer fish is a very popular seafood, and several cases of accidental poisoning by TTX have been reported. Therefore, it is necessary to determine whether puffer fish poisoning incidents are caused by PSTs or by TTX. In this study, we used mouse bioassay (MBA) and liquid chromatograph-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) to determine the presence of PSTs and TTX in puffer fish from an area near Mireuk-do, Tong-Yeong on the southern coast of Korea from January through March, 2014. The toxicity of PSTs and TTX extracts prepared from three organs of each specimen was analyzed by MBA. Most of the extracts killed mice with typical signs of TTX and PSTs. The LC-MS/MS analysis of seven specimens of Takifugu pardalis and Takifugu niphobles, each divided into muscles, intestines, and liver, were examined for TTX. In T. pardalis, the TTX levels were within the range of 1.3-1.6 ㎍/g in the muscles, 18.8-49.8 ㎍/g in the intestines, and 23.3-96.8 ㎍/g in the liver. In T. niphobles, the TTX levels were within the range of 2.0-4.5 ㎍/g in the muscles, 23.9-71.5 ㎍/g in the intestines, and 28.1-114.8 ㎍/g in the liver. Additionally, the toxicity profile of the detected PSTs revealed that dcGTX3 was the major component in T. pardalis and T. niphobles. When PSTs were calculated as saxitoxin equivalents the levels were all less than 0.5 ㎍/g, which is below the permitted maximum standard of 0.8 ㎍/g. These findings indicate that the toxicity of T. pardalis and T. niphobles from the southern coast of Korea is due mainly to TTX and that PSTs do not exert an effect.