[논문]생산단계 비름 중 Emamectin benzoate의 잔류허용기준 설정

김경진; 김다솜; 허성진; 함헌주; 허장현

doi:10.7585/kjps.2013.17.2.77

생산단계 비름 중 Emamectin benzoate의 잔류허용기준 설정
Establishment of Pre-Harvest Residue Limit (PHRL) of Emamectin benzoate during Cultivation of Amaranth 원문보기

농약과학회지 = The Korean journal of pesticide science, v.17 no.2, 2013년, pp.77 - 83

김경진 (강원대학교 농업생명과학대학 바이오자원환경학과) , 김다솜 (강원대학교 농업생명과학대학 바이오자원환경학과) , 허성진 (친환경농산물안전성센터) , 함헌주 (친환경농산물안전성센터) , 허장현 (강원대학교 농업생명과학대학 바이오자원환경학과)

초록
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본 연구는 소면적 재배 작물인 비름에 대한 emamectin benzoate의 수확 전 최종 농약 살포일로부터 수확일까지 농약 잔류량 감소추이를 파악하여, 생산단계 농산물의 농약 잔류 특성과 수확 예정일의 잔류량 예측을 위하여 수행되었다. 비름 재배 중 emamectin benzoate를 안전사용기준의 희석배수에 준하여 1회 및 7일 간격으로 2회 살포한 후, 0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 14일 총 8회의 시료를 채취하여, 약제의 잔류양상을 분석한 뒤 생물학적 반감기를 산출하였다. 비름 중 emamectin benzoate는 acetonitrile로 추출하고 dichloromethane을 사용하여 분배하였으며, SPE kit (PSA, GCB, $MgSO_4$)로 정제한 후 LC-ESI/MS/MS로 분석하였다. 시험농약의 정량한계(LOQ)는 0.01 mg/kg이었고, 정량한계의 10배와 50배 수준으로 농약을 처리하여 수행한 결과 emamectin benzoate의 평균 회수율은 $B_{1a}$에 대해서 각각 $93.3{\pm}0.7%$ 및 $93.2{\pm}7.7%$였고, Blb에 대해서 각각 $106.6{\pm}1.9%$ 및 $80.5{\pm}6.6%$의 회수율을 보였다. 비름 중 emamectin benzoate의 생물학적 반감기는 1회 및 2회 처리구에서 각각 2.0일, 1.7일이었으며, 시험농약의 잔류량을 바탕으로 생산단계 잔류허용기준을 추천한 결과 수확 10일 전에 0.84 mg/kg 이하이면, 수확 시에는 잔류농도가 MRL (0.05 mg/kg, 시금치(유사농산물 기준)) 수준 이하로 잔류할 것으로 예측되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was performed to investigate pre-harvest residue limit (PHRL) in amaranth, to estimate biological half-life of emamectin benzoate and identify the characteristics of the residue. Pesticides of standard and double appplication rate, were sprayed once on amaranth at 0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 14 days before harvest. Amaranth sample was extracted with acetonitrile and partitioned with dichloromethane, and pesticide residues were determined with LC/MS/MS. The limit of detection of emamectin benzoate was 0.01 mg/kg. Recoveries of emamectin benzoate ($B_{1a}$, $B_{1b}$) at two fortification levels of 0.1 and 0.5 mg/kg, $B_{1a}$ were $93.3{\pm}0.7%$ and $93.2{\pm}7.7%$, $B_{1b}$ were $106.6{\pm}1.9%$ and $80.5{\pm}6.6%$, respectively. The biological half-lives of emamectin benzoate were about 2.0 days at standard application rate and 1.7 days at double application rate, respectively. The PHRL of emamectin benzoate were recommended as 0.84 mg/kg for 10 days before harvest.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 시설재배 비름을 대상으로 살충제 emamectin benzoate를 살포하여 일정 시점별로 잔류수준을 조사하고, 분해감소 회귀식과 생물학적 반감기를 산출하여 시설재배 비름에 대한 emamectin benzoate의 재배 중에 있는 생산단계 잔류허용기준을 설정하기 위해 수행되었다.

제안 방법

0 mg/L의 working solution을 제조하였다. 그 후 분석대상의 matrix effect를 고려하여, 본 시험의 분석법과 동일한 방법으로 추출한 무처리시료와 단계별로 희석한 표준물질을 1:1로 혼합한 후 기기분석하여 피크면적을 기준으로 표준 검량선을 작성하였다.
그 후 용매층을 sodium sulfate anhydrous층을 통과시켜 탈수 및 감압농축하고 acetonitrile 10 mL에 재용해 하였으며, 재용해한 시료 중 6 mL를 취하여 PSA, GCB, MgSO4를 첨가하여 2분간 흔들고 3,500 rpm에서 원심분리한 뒤 필터(0.20 µm)하여 TSQ Quantum ultra (Thermo scientific, USA)가 장착된 LC-ESI/MS/MS (Shiseido nanospace SI-2, Japan)로 분석하였으며 분석 조건은 Table 3, 4와 같다.
본 연구에서는 배터리충전식의 배부식분무기(KS-PK2000, 토출량: 2.6 L/min., Korea), 세절기(Polytron PT 3100D, Switzerland), 감압농축기(EYELA, Japan), 원심분리기(Allegra X-15R Centrifuge, Beckman coelter, USA)를 사용하였으며 emamectin benzoate 잔류량은 LC-ESI/MS/MS (LC: Shiseido nanospace SI-2, Japan, ESI/MS/MS: TSQ Quantum ultra, Thermo scientific, USA)를 이용하여 분석 하였다.
본 연구의 공시 약제인 emamectin benzoate는 비름에 대하여 MRL이 설정 되어 있지 않아, 유사 작물인 시금치의 MRL (0.05 mg/kg, KFDA)을 적용하였으며, 유통단계 비름 중 잔류농약에 대한 안전성을 확보하기 위하여 생물학적 반감기로부터 emamectin benzoate에 대한 생산단계 잔류허용기준을 산출하였다. 공시약제에 대한 생산단계 농약잔류 허용기준은 국립농산물품질관리원의 농약 잔류감소회귀식(PHRL = MRL × e^{reduction constant × pre-harvest interval})에 신뢰구간을 적용하여 PHRL 곡선을 제시하였다(Fig.
4%)을 이용하였다. 비름 무처리구 시료에 대한 matrix effect를 확인하기 위하여 표준물질로부터 얻은 표준검량곡선(Solvent STD)과, 본 분석법과 동일한 방법으로 추출한 무처리 시료에 표준물질을 1:1로 혼합하여 표준검량곡선(Blank STD)을 작성하였다. 그 결과 모두 상관계수(r²)가 0.
비름 중 공시약제의 정량한계(Limit of Quantitation, LOQ)는 0.01 mg/kg이었으며, 분석과정의 적합성을 판단하기 위하여 정량한계의 10배(0.1 mg/kg 수준) 및 50배(0.5 mg/kg 수준)로 무처리 시료에 emamectin benzoate 표준용액을 첨가하여 3반복으로 회수율 시험을 수행하였다. 공시약제의 처리별 농도에 따른 회수율은 0.
비름 중 잔류농약의 정량분석을 위하여 분석대상 농약의 표준물질(B_1a, B_1b의 합, 순도 99.4%) 100.6 mg을 100 mL acetonitrile에 녹여 1,000 mg/L의 stock solution을 조제한 후, 이를 단계별로 희석하여 0.02, 0.1, 0.2, 2.0, 6.0 및 10.0 mg/L의 working solution을 제조하였다. 그 후 분석대상의 matrix effect를 고려하여, 본 시험의 분석법과 동일한 방법으로 추출한 무처리시료와 단계별로 희석한 표준물질을 1:1로 혼합한 후 기기분석하여 피크면적을 기준으로 표준 검량선을 작성하였다.
세절기에 마쇄한 emamectin benzoate 무처리구 비름 시료 10 g에 1.0 mg/kg, 5.0 mg/kg의 emamectin benzoate 표준용액 1 mL를 각각 0.1 mg/kg, 0.5 mg/kg 수준으로 정확히 가하고 균일하게 혼합하여 30분간 방치한 후, 상기의 분석 과정을 행하여 회수율을 산출하였다.
시설재배 비름에 대하여 안전사용기준의 희석배수에 준하여 1회 및 7일 간격 2회 살포 후 일자별 잔류량을 이용하여 생물학적 반감기(biological half-life)를 산출하였다. 최종 약제 살포 후 2시간 후를 0일차로 하여 0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 14일 차의 시료를 채취(1 kg/구)하여 상기 분석법을 통해 emamectin benzoate B_1a, B_1b의 총 잔류량을 측정하였으며, 약제의 잔류양상을 산출한 결과 1회 처리구의 초기 잔류량은 2.
시험 농약 살포 2시간 후를 0일로 하여 0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 14일차에 시료를 채취(1 kg/구)하고, 채취된 시료는 각 처리구별로 밀봉 한 후 즉시 분석 장소로 운반하였으며, 처리구별로 세절하고 혼합하여 −20℃ 이하의 냉동고에 보관 후 분석 시 사용하였다.

대상 데이터

공시 작물은 비름(참비름, Amaranthus mangostanus L.)으로 강원도 춘천시 동내면 거두리에 위치한 임대농가에서 2012년 8월 22일부터 9월 12일까지 시설재배 하였으며, 시험 구획은 폭 1.5 m × 길이 15 m, 3반복으로 수행하였다.
비름 중 잔류농약의 분석에 사용된 acetonitrile, dichloromethane은 Merck (Germany)에서 구입하여 사용하였으며, sodium sulfate anhydrous, sodium chloride는 Daejung (Korea)사의 제품을 사용하였다. 또한 시료의 정제는 Agilent (USA)사의 dispersive SPE kit (PSA, GCB, MgSO₄)제품을 사용하였다.
본 연구에 사용된 농약의 분석용 emamectin benzoate (B_1a, B_1b의 합, 순도 99.4%) 표준물질은 Fluka (USA)에서 구입하여 사용하였으며, 살포용 농약 emamectin benzoate 2.15% 유제(상표명: 에이팜, 신젠타 코리아)는 시중 농약 상에서 구입하여 사용하였다. 비름 중 잔류농약의 분석에 사용된 acetonitrile, dichloromethane은 Merck (Germany)에서 구입하여 사용하였으며, sodium sulfate anhydrous, sodium chloride는 Daejung (Korea)사의 제품을 사용하였다.
15% 유제(상표명: 에이팜, 신젠타 코리아)는 시중 농약 상에서 구입하여 사용하였다. 비름 중 잔류농약의 분석에 사용된 acetonitrile, dichloromethane은 Merck (Germany)에서 구입하여 사용하였으며, sodium sulfate anhydrous, sodium chloride는 Daejung (Korea)사의 제품을 사용하였다. 또한 시료의 정제는 Agilent (USA)사의 dispersive SPE kit (PSA, GCB, MgSO₄)제품을 사용하였다.
비름 중 잔류농약의 정량분석을 위한 표준검량곡선 작성을 위하여 emamectin benzoate 표준물질(99.4%)을 이용하였다. 비름 무처리구 시료에 대한 matrix effect를 확인하기 위하여 표준물질로부터 얻은 표준검량곡선(Solvent STD)과, 본 분석법과 동일한 방법으로 추출한 무처리 시료에 표준물질을 1:1로 혼합하여 표준검량곡선(Blank STD)을 작성하였다.

데이터처리

반감기 산출은 일자별로 잔류된 농약의 평균치로 경과일수에 따른 감소식 Ct= C0 · e−kt (Ct: 잔류량, C0: 초기농도, k: 감소 상수, t: 시간)을 이용하여 회귀식을 구하고 k값을 통해 생물학적 반감기를 0.693/k 식으로 산출하였다.
비름의 생육기간 중 공시약제의 잔류량은 표준검량선을 사용하여 산출하였으며, 생물학적 반감기는 Microsoft사의 Microsoft Excel®을 사용한 지수곡선식으로 계산하였다.

이론/모형

공시약제에 대한 생산단계 농약잔류 허용기준은 국립농산물품질관리원의 농약 잔류감소회귀식(PHRL = MRL × ereduction constant × pre-harvest interval)에 신뢰구간을 적용하여 PHRL 곡선을 제시하였다(Fig. 5).
비름 중 emamectin benzoate의 생물학적 반감기에서 산출한 잔류감소회귀식을 국립농산물품질관리원에서 개발한 Safe Q IN의 SPSS통계 프로그램에 적용하여 생산단계 농약잔류허용기준(Pre-Harvest Residue Limit; PHRL)을 산출하였다.
5 m × 길이 15 m, 3반복으로 수행하였다. 비름에 대한 시험 농약의 살포는 emamectin benzoate 2.15% 유제(상표명: 에이팜, 신젠타 코리아)를 농약사용지침서(KCPA, 2012)의 안전사용기준(시금치; 농약잔류허용기준이 설정되어있지 않은 작물에 대해서는 농산물의 분류 중 동일대 분류군에 속한 농산물의 최저 기준을 적용, KFDA, 2012)에 준하여 희석한 후 배부식분무기를 사용하여 살포하였으며, 본 시험에서 비름에 적용한 약제의 안전사용기준 및 잔류허용기준(Maximum residue limit, MRL)은 Table 2와 같다.

성능/효과

각 처리구의 잔류량에 따른 emamectin benzoate의 잔류감소 회귀식은 1회 처리구에서 y = 2.324e−0.34x (R2= 0.953), 2회 처리구에서 y = 1.712e−0.40x (R2= 0.956)이었으며(Fig. 4), 이 식에 의해 산출된 emamectin benzoate의 재배 중 생물학적 반감기는 1회 처리구에서 2.0일, 2회 처리구에서 1.7일로 나타났다.
5 mg/kg 수준)로 무처리 시료에 emamectin benzoate 표준용액을 첨가하여 3반복으로 회수율 시험을 수행하였다. 공시약제의 처리별 농도에 따른 회수율은 0.1 mg/kg수준에서 B_1a 92.6~93.8%, B_1b 105.3~108.9%를 보였으며, 0.5 mg/kg 수준에서는 B_1a 85.2~99.0%, B_1b 74.8~85.2%의 범위를 나타내어 농약의 등록시험 기준과 방법에서 권고하는 유효회수율 범위인 70~120%, 변이계수(Coefficient of variation, CV) 20% 이하의 수준을 만족 하였다(Table 6) (RDA and KCPA, 2010). 상기 분석 방법에 의한 비름 중 emamectin benzoate의 머무름 시간은 B_1a 및 B_1b에 대하여 각각 6.
농약의 작물잔류성에 영향을 주는 가장 큰 요인 중에는 작물의 비대생장에 따른 약제의 희석효과를 들 수 있다(Lim 등, 2011). 본 연구의 대상작물인 비름은 연속재배작물로 생체량 증가속도가 다른 여타 작물에 비하여 빠른 작물이지만, 비름 채취기간(약제 처리 후 14일)동안 무게가 약 1.9배 증가하는데 그쳤다. 이는 비름과 동일한 연속수확작물이며 엽채류 중 하나인 취나물에 대해 증체율에 의한 약제의 희석 효과 결과와 비교해 볼 때, 작물의 증체율에 따른 잔류량의 차이는 크지 않은 것으로 조사(Lim 등, 2011; Hong 등, 2011)된 것으로 보아 비름 또한 생체중량 증가에 따른 잔류농약의 희석효과는 크지 않을 것으로 판단된다.
비름 중 emamectin benzoate의 잔류량은 안전사용기준의 희석배수에 준하여 1회 및 2회 살포한 후 경과가 지남에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며, 1회 및 2회 처리구에서 10일후에 각각 0.04 mg/kg, 0.03 mg/kg로 잠정 MRL (0.05 mg/kg, 시금치, KFDA) 이하의 잔류량을 나타냈다. 각 처리구의 잔류량에 따른 emamectin benzoate의 잔류감소 회귀식은 1회 처리구에서 y = 2.
5). 이 PHRL곡선을 근거로 비름 중 emamectin benzoate의 생산단계 잔류허용기준을 추천한 결과 수확 10일 전에 0.84 mg/kg 이하면 수확 시에는 잔류농도가 MRL (0.05 mg/kg, 시금치(유사농산물 기준)) 수준 이하로 잔류할 것으로 예측되었다.
시설재배 비름에 대하여 안전사용기준의 희석배수에 준하여 1회 및 7일 간격 2회 살포 후 일자별 잔류량을 이용하여 생물학적 반감기(biological half-life)를 산출하였다. 최종 약제 살포 후 2시간 후를 0일차로 하여 0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 14일 차의 시료를 채취(1 kg/구)하여 상기 분석법을 통해 emamectin benzoate B_1a, B_1b의 총 잔류량을 측정하였으며, 약제의 잔류양상을 산출한 결과 1회 처리구의 초기 잔류량은 2.29 mg/kg, 2회 처리구의 초기 잔류량은 2.42 mg/kg으로 1회 및 2회 처리구간의 초기 잔류량은 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 이는 emamectin benzoate의 배추 중 반감기 1일(Liu S.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	농작물의 잔류허용기준이 설정된 이유는?	이러한 농약은 작물에 살포 된 후 농약의 화학적 특성 또는 환경조건에 의해 분해·소실되지만, 작물체에 잔류되는 경우가 있다(Hwang 등, 2012). 농약이 잔류된 농산물을 섭취하면 인체에 유해할 수 있기 때문에 유통되는 농산물에 잔류하는 농약의 양을 법으로 정한 농작물의 잔류허용기준(Maximum Residue Limit, MRL)을 설정하여, 국제적 수준에서는 물론 국가적 차원으로 관리하여 잔류농약에 대한 안전성을 확보하고 있다(Lim 등, 2011; Lee 등, 2008).
	농작물의 잔류허용기준을 초과한 농산물에 대해서는 어떠한 조치가 취해지는가?	따라서 농림수산식품부에서는 수확 후 및 유통단계에서 농약잔류검사를 실시하고 있지만, MRL을 초과한 농산물에 대해서는 용도변경, 출하연기 또는 폐기처분 등의 조치를 취하게 되고(Lee 등, 2003) 이런 과정은 농산물의 생산, 유통, 처리비용이 발생하게 되어 생산자인 농민들에게 막대한 손실을 입히게 된다(Lee 등, 2008). 이러한 문제를 개선하기 위해 수확 전 작물재배 시기의 출하시기 잔류량을 예측 할 수 있는 체제가 필요하다.
	농약이란?	농약은 병해충 및 잡초로부터 농산물을 보호하여 생산성을 높이고, 품질 향상에 사용되는 등 현대 농업에 있어서 없어서는 안 될 중요한 농업용 자재이다(Lee 등, 2008; Hong 등, 2011). 이러한 농약은 작물에 살포 된 후 농약의 화학적 특성 또는 환경조건에 의해 분해·소실되지만, 작물체에 잔류되는 경우가 있다(Hwang 등, 2012).

참고문헌 (10)

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Hwang, K. W., T. W. Kim, J. H. Yoo, B. S. Park and J. K. Moon (2012) Dissipation Pattern of Amisulbrom in Cucumber under Greenhouse Condition for Establishing Pre-harvest Residue Limit. Korean J. Pesttic. Sci. 16(4): 288-293.

원문보기 상세보기
KCPA (2012) Agrochemicals Use Guide Book. pp.596-598.
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Lee, Y. J., K. Y. Kwang, D. J. Won, G. H. Gil and K. S. Lee (2003) Residue Patterns of Procymidone, Chlorpyrifos and Cypermethrin in Peaches During Cultivation and Storage Period. Korean J. Environ. Agric. 22(3): 200-226.

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Lee, J. H., H. W. Park, Y. S. Keum, C. H. Kwon, Y. D. Lee and J. H. Kim (2008) Dissipation Pattern of Boscalid in Cucumber under Greenhouse Condition. Korean J. Pesttic. Sci. 12(1):67-73.
Lim, J. S., J. H. Hong, C. R. Lee, K. T. Han, Y. R. Lee and K. S. Lee (2011) Establishment of Pre-Harvest Residue Limit (PHRL) of Insecticide Chlorfenapyr and Fungiside Fenarimol During Cultivation on Chwinamul (Aster scaber). Korean J. Environ. Agric. 30(1):52-59.

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Liu S., Zhang F., Qang L. and Pan C. (2012) dissipation and residues of emamectin benzoate in cabbage. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 89(3):654-657.

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RDA and KCPA (2012) 2012 Guideline of test for pesticide registration.
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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