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문제 정의
- 본 연구는 단감 재배 중 사용되는 살균제인 pyrimethanil과 trifloxystrobin의 생산단계 잔류허용기준 설정을 통하여 안전한 단감 생산에 기여하고자 수행되었다. 먼저 pyrimethanil과 trifloxystrobin을 살포하고, 살포 후 0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 12, 15, 18일에 단감 시료를 채취하여 각각의 농약을 분석하고 생물학적 반감기를 산출한 다음 생산단계 잔류허용기준 (PHRL; Pre-Harvest Residue Limit)을 설정하였다.
- 본 연구에서는 단감에 등록되어 사용되고 있는 살균제인 pyrimethanil과 trifloxystrobin의 수확 전 잔류량을 예측하기 위하여 시험 농약을 시설재배 포장에 살포하여 경시적 농약 잔류 특성을 조사하고 생물학적 반감기를 산출(Park et al., 2005; Yang et al., 1995)하여 시험농약의 잔류허용기준(MRL)과 비교 평가 후 그 결과를 생산단계에서의 농약 잔류허용기준을 설정하기 위한 기초 자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
- 먼저 pyrimethanil과 trifloxystrobin을 살포하고, 살포 후 0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 12, 15, 18일에 단감 시료를 채취하여 각각의 농약을 분석하고 생물학적 반감기를 산출한 다음 생산단계 잔류허용기준 (PHRL; Pre-Harvest Residue Limit)을 설정하였다. 단감 중 pyrimethanil과 trifloxystrobin은 Acetonitrile을 이용하여 추출하고 NH2 cartridge와 PSA를 이용하여 정제하여 HPLC/DAD를 이용하여 분석하였다. 두 농약에서 검출한계는 모두 0.
- 또한 시험기간 중 시험포장의 온도를 Thermo Recoder (Model TR-72U, T&D CORP, JAPAN)를 이용하여 1시간 간격으로 측정하였고, 실외포장의 환경적 요인을 감안하여 강수량도 조사하였다.
- 본 연구는 단감 재배 중 사용되는 살균제인 pyrimethanil과 trifloxystrobin의 생산단계 잔류허용기준 설정을 통하여 안전한 단감 생산에 기여하고자 수행되었다. 먼저 pyrimethanil과 trifloxystrobin을 살포하고, 살포 후 0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 12, 15, 18일에 단감 시료를 채취하여 각각의 농약을 분석하고 생물학적 반감기를 산출한 다음 생산단계 잔류허용기준 (PHRL; Pre-Harvest Residue Limit)을 설정하였다. 단감 중 pyrimethanil과 trifloxystrobin은 Acetonitrile을 이용하여 추출하고 NH2 cartridge와 PSA를 이용하여 정제하여 HPLC/DAD를 이용하여 분석하였다.
- 생산단계 잔류허용 기준의 설정은 수확 시에 잔류량이 MRL을 초과하지 않도록 수확 전 일자별 잔류량을 설정한 수치로서 이를 이용하여 생산단계 잔류허용 기준을 작성하였다(Table 6). 이를 이용하여 생산단계 잔류허용기준을 설정한다면 각각 수확 10일전 잔류량이 pyrimethanil은 2.
- 시험농약인 pyrimethanil과 trifloxystrobin 표준물질을 acetonitrile에 녹여 1,000 mg/kg농도로 조제한 stock solution을 acetonitrile로 희석하여 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10 mg/kg의 농도로 희석하여 10 μL 씩 HPLC/DAD (diode array detector)에 주입하여 나타난 크로마토그램상의 피크면적을 기준으로 표준검량선을 작성하였다.
- 시험포장은 길이 36 m × 폭 6 m (216m2) 면적에 약제처리별 3반복으로 시험구를 배치하고, 교차오염을 방지하기 위하여 완충지대로 단감나무 한 그루씩을 두었다.
- 이를 질소 농축한 후 2 mL acetonitrile로 용해하여 이중 1 mL을 PSA 50 mg과 MgSO4 150 mg이 처리된 tube에 옮겨 정제한 후 이를 0.2 μm filter로 여과하고 HPLC/DAD에 주입하여 나타난 크로마토그램상의 피크 넓이를 검량선에 대입하여 농약의 잔류농도를 확인하였으며(Anastassiades et al., 2003; Lehotay, 2007), 기기분석 조건은 Table 3과 같다.
- 작물의 수확예정 18일 전인 2010년 9월 27일 배부식 분무기를 이용하여 먼저 물을 사용하여 식물체에 액이 충분히 묻을 정도의 약량을 결정한 후 농약별로 각각 해당 농약의 안전사용기준에 따라 표준희석살포용액(기준량)과 표준희석살포용액의 2배 농도로 제조한 살포용액(배량)을 균일하게 1회 살포하였으며, 처리 후 0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 12, 15, 18일차에 각 처리구별로 생육정도가 균일한 작물을 1 kg이상씩 채취하여 각각의 무게를 측정한 후 생장곡선을 작성하고 -20℃에 저장하였다.
- 3일이었다. 잔류회귀 감소식을 이용한 생산단계 잔류허용기준은 pyrimethanil과 trifloxystrobin은 각각 수확 10일 전 2.69 mg/kg과 0.83 mg/kg으로 제안하였다.
- 회수율 시험은 재배기간 중에 시험약제를 처리하지 않은 시료에 acetonitrile에 녹인 pyrimethanil과 trifloxystobin의 표준용액을 각각 0.1와 0.5 mg/kg이 되도록 처리한 후 상기 잔류분석과정을 수행하여 회수율을 산출하였다.
대상 데이터
- 감나무에 발생하는 병 중에서 가장 큰 피해를 주는 것은 탄저병으로 과실에는 초기에 작은 반점이 불규칙하게 생기고 진전되면 병반이 커지고 병든 부위가 갈라져서 상품성을 잃게 되며, 둥근무늬낙엽병은 주로 잎에 발생하는 병으로 생육후기에 낙엽이 지게 되어 피해를 일으키는데 이 병들은 수량감소와 품질저하를 초래하므로 조기방제가 중요하다. 본 연구에 사용된 살균제인 pyrimethanil은 단감에서 둥근무늬낙엽병에 대해 수확 14일전까지 4회 이내, trifloxystrobin은 단감에서 둥근무늬낙엽병과 탄저병에 대해 수확 21일전까지 4회 이내 사용가능한 것으로 등록되어 있다(한국작물보호협회, 2010).
- 시험에 사용된 살균제인 pyrimethanil (순도 98.3%)과 trifloxystrobin (순도 99.5%)은 Dr. Ehrenstorfer사(독일)로부터 구입하여 시험농약의 표준품으로 사용하였으며, 추출 및 정제를 위해 사용한 acetonitrile은 Merck 사(독일)에서 구입하여 사용하였고, SPE 정제를 위해 사용한 amino catridge (MEGA BE-NH2 catridge 1.0 g, 6mL)와 PSA (Primary Secondary Amine)는 Agilent 사(미국)에서 구입하여 사용하였다.
- 시험작물인 단감(Diospyros kaki Thunb, 품종 : 부유)은 경상남도 진주시 대곡면 소재 경상대학교 농업생명과학대학 부속농장에서 노지재배, 무대재배하고 있는 작물을 사용하였다. 시험포장은 길이 36 m × 폭 6 m (216m2) 면적에 약제처리별 3반복으로 시험구를 배치하고, 교차오염을 방지하기 위하여 완충지대로 단감나무 한 그루씩을 두었다.
이론/모형
- 단감 중 pyrimethanil과 trifloxystrobin의 생물학적 반감기는 Microsoft사의 Microsoft Office Excel 2007을 이용하여 지수곡선식으로 산출하였고, 생산단계 농약잔류허용기준은 국립농산물품질관리원의 SafeQ IN 통계패키지 SPSS Statistics를 이용하여 설정하였다.
성능/효과
- Pyrimethanil의 회수율은 0.1과 0.5 mg/kg 두 수준에서 각각 81 ± 1.62%, 98 ± 1.58%이었으며, trifloxystrobin의 회수율은 0.1과 0.5 mg/kg 두 수준에서 각각 91 ± 2.94%, 98 ± 1.25%이었다.
- 농약의 작물잔류에 영향을 미치는 주요 인자로 과실의 비대생장에 따른 희석효과를 들 수 있다. 기준량 처리에서 과실의 비대생장에 따른 pyrimethani과 trifloxystrobin의 희석효과를 고려한 잔류 소실 곡선에서의 생물학적 반감기는 각각 23.9일과 14.4일(Fig. 5)로 희석효과를 배제한 생물학적 반감기인 15.6일, 10.4일과 비교했을 때 각각 8.3일과 4.0일이 길어진 것을 확인할 수가 있었다. 단감은 시험약제 살포일부터 마지막 수확까지 중량 증가가 많지 않기 때문에 비대생장에 의한 잔류농약의 희석효과가 오이(Lee et al.
- 25%이었다. 단감에서 pyrimethanil의 생물학적 반감기는 기준량 살포 시 15.6일, 배량 살포 시 11.6일이었고, trifloxystrobin의 생물학적 반감기는 기준량 살포 시 10.4일, 배량 살포 시 10.3일이었다. 잔류회귀 감소식을 이용한 생산단계 잔류허용기준은 pyrimethanil과 trifloxystrobin은 각각 수확 10일 전 2.
- 분석법에 의한 시험농약의 회수율 시험 결과는 0.1 및 0.5 mg/kg 수준에서 pyrimethanil은 각각 81 ± 1.62%, 98 ± 1.58%이었으며, trifloxystrobin은 각각 91 ± 2.94%, 98 ± 1.25%이었다.
- 수확예정 18일 전에 pyrimethail과 trifloxystrobin 두 약제를 살포한 후 0(살포 2시간 후), 1, 2, 3, 5, 7, 10, 12, 15, 18일에 시료를 채취하여 잔류량을 계산한 결과 pyrimethanil 기준량 살포시 농도는 0.13 - 0.32 mg/kg 수준이며 배량 살포시 잔류농도는 0.15 - 0.56 mg/kg 수준으로 기준량 살포시와 배량 살포 시 전 구간에서 MRL (2.0 mg/kg)보다 낮은 농도를 나타내었으며, trifloxystrobin 기준량 살포 시 잔류 농도는 0.10 - 0.36 mg/kg 수준이며 배량 살포 시 잔류농도는 0.19 - 0.52 mg/kg 수준의 농도를 나타내었으며, 기준량 살포 시 전 구간에서 MRL (0.5 mg/kg)보다 낮은 농도를, 배량 살포 시 수확 0일차에서만 MRL보다 높은 농도를 나타내었다(Fig. 4).
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검출한계 및 회수율 시험
시험법의 검출한계는 두 시험약제에서 모두 0.01 mg/kg이었고, 단감 시료에서 pyrimethanil의 머무름 시간은 13.8 min, trifloxystrobin은 18.0 min임을 확인하였으며, 크로마토그램상에서 두 약제의 peak를 방해하는 물질은 존재하지 않았다(Fig. 1). 분석법에 의한 시험농약의 회수율 시험 결과는 0.
- 약제 살포 후 경과일자별 단감의 증체율은 채취한 시료의 무게를 측정하고 그 평균무게를 이용하여 산출하였고 각 수확일차별 평균무게는 Fig. 2와 같으며 첫 번째 수확일 대비 마지막 수확일까지 대상작물의 증체율은 135.44% 이었다. 또한 시험기간 중 시험포장의 평균 온도의 범위는 13.
- 이는 식품의약품안전청에서 권고하는 회수율 범위인 70∼120%, 반복 회수율 수치 간 변이계수 20% 이하의 기준과 잘 부합하여 본 연구에서 pyrimethanil과 trifloxystrobin의 잔류소장을 구명하기에 효율적인 분석방법이라고 판단된다(Table 5).
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