농수산물검사소에서는 빠르고 정확한 잔류농약검사법이 필요하므로 QuEChERS 시료 전처리법과 GC-TOF/MS(가스크로마토그래피 비행시간질량분석기와 GC-ECD(전자포획검출기), GC-NPD(질소인검출기) 기기분석을 이용하여 잔류농약 동시다성분 분석의 가능성을 살펴보았다. GC-TOF/MS에서는 138종의 농약성분을 0.3, $0.5{\mu}g/g$수준으로 상추에 처리 후 회수율 측정을 하였다. 동시다성분 회수율기준 70~130% 범위에 들어오고 표준편차 20% 이내인 농약은 61종이었다. GC-ECD, NPD에서는 145종의 농약성분 중 71종이 적정한 회수율 범위 내에 들었다. 이러한 결과는 일부 농약성분에 대해 QuEChERS 시료 전처리법과 GC-TOF/MS, GC-ECD, NPD를을 이용한 잔류농약 동시다성분분석 방법 적용 가능성을 보여주었다.
농수산물검사소에서는 빠르고 정확한 잔류농약검사법이 필요하므로 QuEChERS 시료 전처리법과 GC-TOF/MS(가스크로마토그래피 비행시간질량분석기와 GC-ECD(전자포획검출기), GC-NPD(질소인검출기) 기기분석을 이용하여 잔류농약 동시다성분 분석의 가능성을 살펴보았다. GC-TOF/MS에서는 138종의 농약성분을 0.3, $0.5{\mu}g/g$수준으로 상추에 처리 후 회수율 측정을 하였다. 동시다성분 회수율기준 70~130% 범위에 들어오고 표준편차 20% 이내인 농약은 61종이었다. GC-ECD, NPD에서는 145종의 농약성분 중 71종이 적정한 회수율 범위 내에 들었다. 이러한 결과는 일부 농약성분에 대해 QuEChERS 시료 전처리법과 GC-TOF/MS, GC-ECD, NPD를을 이용한 잔류농약 동시다성분분석 방법 적용 가능성을 보여주었다.
Fast and accurate multi-residue pesticides inspecting method needs in Agro-Fishery Products Inspection Center. So, We tried to seek the optimum method using GC-TOF/MS, GC-ECD, GC-NPD after QuEChERS sample preparation. In GC-TOF/MS, 138 kinds of pesticide were spiked at 0.3 and $0.5{\mu}g/g$
Fast and accurate multi-residue pesticides inspecting method needs in Agro-Fishery Products Inspection Center. So, We tried to seek the optimum method using GC-TOF/MS, GC-ECD, GC-NPD after QuEChERS sample preparation. In GC-TOF/MS, 138 kinds of pesticide were spiked at 0.3 and $0.5{\mu}g/g$for the identification and quantification in lettuce sample. Recoveries of 77 pesticides were between 70 and 130% with RSD (relative standard deviation lower than 20% at $0.3{\mu}g/g$. In GC-ECD, NPD, 146 kinds of pesticide were spiked for the identification and quantification in lettuce. Recoveries of 61 species were between 70 and 130% with lower than 20%. These results indicated that GC-TOF/MS, GC-ECD, NPD analysis with the QuEChERS sample preparation can be partly applied to multi-residue pesticides in vegetables.
Fast and accurate multi-residue pesticides inspecting method needs in Agro-Fishery Products Inspection Center. So, We tried to seek the optimum method using GC-TOF/MS, GC-ECD, GC-NPD after QuEChERS sample preparation. In GC-TOF/MS, 138 kinds of pesticide were spiked at 0.3 and $0.5{\mu}g/g$for the identification and quantification in lettuce sample. Recoveries of 77 pesticides were between 70 and 130% with RSD (relative standard deviation lower than 20% at $0.3{\mu}g/g$. In GC-ECD, NPD, 146 kinds of pesticide were spiked for the identification and quantification in lettuce. Recoveries of 61 species were between 70 and 130% with lower than 20%. These results indicated that GC-TOF/MS, GC-ECD, NPD analysis with the QuEChERS sample preparation can be partly applied to multi-residue pesticides in vegetables.
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문제 정의
그래서 본 연구에서는 동시다성분 분석이 가능한 기체크로 마토그래피 항목 농약 145종을 대상으로 상추를 QuEChERS법으로 전처리 후 와 TOF/MS, ECD, NPD로 분석을 하여 비교하여, 앞으로 QuEChERS 전처리법과 TOF/MS를 이용한 동시분석법의 적용 가능성을 보고자 하였다.
본 연구는 2000년대 들어와 새롭게 개발된 QuEChERS 시료 전처리법과 GC를 이용하여 잔류농약 동시다성분 분석의 가능성을 살펴보았다. 기존의 칼럼크로마토그라피 전처리법에서 사용했던 hexane, dichloromethane을 쓰지 않고 acetonitrilie만 사용하므로 유기용매의 사용량을 약 1/10로 줄였고, 두 번의 농축과정을 거치지 않으므로 분석전 전처리시간이 절반정도 절감되었다.
국립농산물품질관리원에서는 QuEChERS 전처리법과 HPLC/MS를 이용한 잔류농약 동시다성분분석을 공인방법으로 인정하였고(NAQS, 2012), 수출농산물인 경남지역 생산 파프리카에 대해 UPLC/MS(초고성능 액체크로마토그래피 질량분석기)를 이용하여 6종의 neonicotinoid계 농약을 검증하였다(Kim, 2011), 또한 HPLC/MS를 이용한 사과와 상추 중 240종 농약분석에 대한 연구가 이뤄졌다(Kwon, 2011). 본 연구는 국내에서는 많이 이뤄지지 않은 가스크로마토그래피 분석 대상 농약에 대해 상추 중 QuEChERS 시료 전처리를 거친 후가스크로마토그래피장비를 이용하여 농약 성분별 회수율을 확인하였다. GC-TOF/MS에서 0.
제안 방법
GC-ECD, NPD 분석에서는 145종 농약을 Table 4에 표시한 분석조건에서의 피크 출현시간대별로 9 그룹으로 나누어 acetone에 표준용액을 항목별로 정성가능한 농도를 고려하여 0.2~4.40 µg/g 농도로 조제하여 사용하였다(Table 6).
GC-TOF/MS에서는 138종의 농약성분을 0.3, 0,5 µg/g 수준으로 상추에 처리 후 회수율 측정을 하였다.
TOF/MS에서는 농약 145종의 검출감도를 확인 후 직선성이 양호한 138종에 대해 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.0 µg/g 농도로 표준용액을 조제하여 검량선을 작성하였다.
[검량선] 138종 농약 혼합표준용액에 대한 검량선 작성을 위해 0.1, 0.2, 0.4, 0.8 1.5 µl/g 다섯개의 농도로 기기에 주입하여 검량선을 작성하였다.
기기상의 피크 머무름 시간대별로 GC-ECD에서 6그룹 85종, GC-NPD에서는 3그룹 60종으로 나눠 표준용액을 제조한 후 상추시료에 각각 spiking하여 3회 반복 회수율실험을 수행하였다. 각 농약성분마다 정량할 수 있는 최적의 농도가 크게 달라서 검량선을 이용하지 않고 spiking한 농도와 동일한 표준용액의 피크 면적을 기준으로 표준용액을 가한 상추시료 중의 피크 면적과 상호 비교하여 회수율을 계산하였다. 결과는 Table 6, Fig.
기기상의 피크 머무름 시간대별로 GC-ECD에서 6그룹 85종, GC-NPD에서는 3그룹 60종으로 나눠 표준용액을 제조한 후 상추시료에 각각 spiking하여 3회 반복 회수율실험을 수행하였다. 각 농약성분마다 정량할 수 있는 최적의 농도가 크게 달라서 검량선을 이용하지 않고 spiking한 농도와 동일한 표준용액의 피크 면적을 기준으로 표준용액을 가한 상추시료 중의 피크 면적과 상호 비교하여 회수율을 계산하였다.
농수산물검사소에서는 빠르고 정확한 잔류농약검사법이 필요하므로 QuEChERS 시료 전처리법과 GC-TOF/MS(가스크로마토그래피 비행시간질량분석기와 GC-ECD(전자포획검출기), GC-NPD(질소인검출기) 기기분석을 이용하여 잔류농약 동시다성분 분석의 가능성을 살펴보았다. GC-TOF/MS에서는 138종의 농약성분을 0.
분석은 GC-TOF/MS (Gas chromatograph, 7890, Agilent, USA with Xevo G2 qTOF MS, Waters, USA)와 GC-ECD, GC-NPD (Gas chromatograph, 6890N, Agilent, USA) 두 대를 사용하여 분석을 하였다. 각 장비별 분석조건은 다음 표와 같다(Table 3, 4).
대상 데이터
2013년 2월 광주광역시 서부농수산물도매시장에서 구입한 상추(남원 수지 작목반)를 재료로 사용하였다. 재료들은 Blixer 5 plus 분쇄기(Robot-coupe, France)를 사용하여 마쇄하여 냉동 보관하였다.
QuEChERS 시약인 magnesium sulfate는 Merck사(Germany), sodium chloride, sodium citrate, citric acid는 Sigma사(USA)으로부터 구입하였고 농약 표준용액은 순도 93~99%를 가진 Dr. Ehrenstorfer사(Germany)와 Wako사(Japan)제품을 사용하였다. 그리고 기기분석용 시약은 HPLC급 용매와 특급시약을 사용하였다.
데이터처리
099 µg/g 범위였다. 정량한계는 TOF/MS 분석프로그램(Targetlynx 4.0, Waters, USA)을 이용하여 검출한계의 signal to noise값에 3을 곱하여 구하였다.
성능/효과
GC-TOF/MS에서 0.3 µg/g 수준에서 61종, 0.5 µg/g 수준에서는 55종의 농약성분, GC-ECD 및 NPD에서는 77종의 농약성분에 대해 정성정량이 가능함을 확인하였다.
[회수율] 잔류농약 불검출 상추시료에 농약 표준용액을 가한 후 QuEChERS 전처리과정을 거친 3회 반복한 회수율 실험에서 70~130% 범위 이내(MFDS, 2012)에 이면서 표준편차 20% 이내인 농약은 결과는 Table 5에서와 같이 0.3 µg/g 수준에서 61종, 0.5 µg/g 수준에서는 55종이었다.
본 연구는 2000년대 들어와 새롭게 개발된 QuEChERS 시료 전처리법과 GC를 이용하여 잔류농약 동시다성분 분석의 가능성을 살펴보았다. 기존의 칼럼크로마토그라피 전처리법에서 사용했던 hexane, dichloromethane을 쓰지 않고 acetonitrilie만 사용하므로 유기용매의 사용량을 약 1/10로 줄였고, 두 번의 농축과정을 거치지 않으므로 분석전 전처리시간이 절반정도 절감되었다. 따라서 실험자의 유기용매 노출에 대한 경감효과와 잔류농약 전처리시간의 절약효과를 볼 수 있었다.
기존의 칼럼크로마토그라피 전처리법에서 사용했던 hexane, dichloromethane을 쓰지 않고 acetonitrilie만 사용하므로 유기용매의 사용량을 약 1/10로 줄였고, 두 번의 농축과정을 거치지 않으므로 분석전 전처리시간이 절반정도 절감되었다. 따라서 실험자의 유기용매 노출에 대한 경감효과와 잔류농약 전처리시간의 절약효과를 볼 수 있었다.
5 µg/g 수준에서는 55종의 농약성분, GC-ECD 및 NPD에서는 77종의 농약성분에 대해 정성정량이 가능함을 확인하였다. 이는 유럽에서 검증한 GC-TOF/MS를 이용한 잔류농약 55종에 대한 보고(Cervera et al, 2012)와 같이 QuEChERS 시료 전처리법과 GC를 이용한 잔류농약 동시다성분분석이 가능함을 확인할 수 있었다.
GC-ECD, NPD에서는 145종의 농약성분 중 71종이 적정한 회수율 범위 내에 들었다. 이러한 결과는 일부 농약성분에 대해 QuEChERS 시료 전처리법과 GC-TOF/MS, GC-ECD, NPD를을 이용한 잔류농약 동시다성분분석 방법 적용 가능성을 보여주었다.
총 145종 농약 중에서 회수율이 70~130% 이내이고 표준편차 20% 이내인 농약은 71종이었다. 정성이 가능한 성분은 140종이었고 phosphothilate계 edifenphos, pyrethroid계 tralomethrin, organothiophosphate계 phentoate, carboxamide계 thifluzamide, thiocarbamate계인 molinate 등 5성분은 검출할 수 없었다.
후속연구
이들농약성분의 특성별로 그룹화하여 적절한 조건을 찾는 것이 보강되어야겠다. 본 연구는 앞으로 가스크로마토그래피로 분석 가능한 농약성분에 대해 QuEChERS 시료 전처리법을 적용하는데 있어서 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
농산물에서 잔류농약분석은 어떻게 이루어지는가?
농산물에서 잔류농약분석은 농산물속에 들어있는 극미량의 농약을 µg/g 단위까지 측정하는 정밀한 기술로써 전처리법과 기기분석으로 이루어진다. 1960년대 미국 FDA에서 처음 잔류농약분석법의 기초를 마련하였고(MFDS, 2012), 현재까지 수많은 농약 물질의 분석효율을 높이고 분석시간의 단축을 위해 새로운 분석장비와 전처리법이 등장하고 있다(MFDS, 2012).
잔류농약분석법의 기초를 마련한 곳은?
농산물에서 잔류농약분석은 농산물속에 들어있는 극미량의 농약을 µg/g 단위까지 측정하는 정밀한 기술로써 전처리법과 기기분석으로 이루어진다. 1960년대 미국 FDA에서 처음 잔류농약분석법의 기초를 마련하였고(MFDS, 2012), 현재까지 수많은 농약 물질의 분석효율을 높이고 분석시간의 단축을 위해 새로운 분석장비와 전처리법이 등장하고 있다(MFDS, 2012).
잔류농약분야에서 전처리과정에 대한 연구로 2000년에 수행된 것은?
잔류농약분야에서 전처리과정에 대한 연구도 꾸준히 수행되어 왔다(Ock, 2009). 2000년대 들어와 추출과 정제과정을 합쳐 기기분석 전 전처리과정을 빠르게 수행할 수 있는 방법인 QuEChERS법이 등장하였다(Anastassiades, 2003). QuEChERS법은 Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe의 약자로서 시료에 아세토니트릴과 함께 C18 ((CH2)17CH3), PSA (N-aminoethyl Aminopropyl), sodium citrate, magnesium sulfate를 첨가하여 추출과 정제를 동시에 수행하므로서 별도의 농축과정을 생략한 방법이다.
참고문헌 (18)
Anastassiades. M., S. J. Lehotay (2003) Fast and easy multiresidue method employing acetonitrilie extraction/ partitioning and "Dispersive solid-phase extration" for the determination of pesticides residues in produce, J. AOAC International, 86(2).
A. Skoog., D, F. J. Holler, S. R. Crouch (2008) Principle of Instrumental Analysis, 6th Edition, Cengage Learning: p517.
Cervera, M. I., T. Portoles, E. Pitarch, J. Beltran and F. Hernandez (2012) Application of gas chromatography timeof-flight mass spectrometry for target and non-target analysis of pesticide residues in fruits and vegetables. J. Chromat. A, 1244:168-177.
F. Rouessac (2004) modern instrumental analysis, Jayu academy: p322-323.
Garcia-reyes. J. F., M. D. Hernando, A. Molina-Diaz and A. R. Fernandez-Alba (2007) Compressive screening of target, non-target and unknown pesticides in food by LC-TOF-MS, Trends in Analytical Chemistry, Vol 23, No 8.
Hernandez, F., T. Portles, E. Pitarch and F. J. Lopez (2011) Gas-chromatograpy coupled to high-resolution time-of-flight mass spectrometry to analyse trace-level organic compounds in the environment, food safety and toxicology, Trends in Analytical Chemistry, Vol 30, No 2.
Jung, Y. H. (2005) Advanced pesticides science, 5-7 page, Sigmapress publishing company.
Leandro, C. C., P. Hancock, R. J. Fussell and B. J. Keely (2007) Quantification and screening of pesticides resudues in food by gas chromatography-exact mass time-of-flight mass spectrometry, J. Chromat. A, 1166:152-162.
Lee, S. H. (2008) Pesticide science, Hyang-mun publishing company: p11-16.
MFDS (2012) Korean food standards codex, Ministry of Food and Drug Safety.
NAQS (2012) Harmful material analysis in agriculture, National Agricultural Products Quality Management Service notification 2012-46.
Ock, H. S. (2009) Development trend of analytical methods for pesticide residue, J. Korean Pesticides Science, 13(4):336-348.
Kim, M. O. and H. S. Hwang (2010) Monitoring of residual pesticides in agricultural products by LC/MSMS, J. Korean Food Science and Technology, 42(6):664-675
Kim, N. K. and S. H. Lee (2011) Monitoring of neonicotinoid pesticide residues in paparika using UPLC-MSMS from Gyeongnam region, J. Korean Pesticides Science, 15(1):15-21.
Kwon, H. Y., C. S. Kim, B. J. Park, Y. D. Jin, K. A. Son, S. M. Hong, J. B. Lee and G. J. Im (2011) Multiresidue analysis of 240 pesticides in apple and lettuce by QuEChERS sample preparation and HPLC/MSMS analysis, J. Korean Pesticides Science, 15(4):417-433.
Sim, L. G. (2005) Pesticide science, World science publishing company: p1-19.
Soma, Dasgupta (2011) Optimization of detection conditions and single-laboratory validation of a multiresidue method for the determination of 135 pesticides and 25 organic pollutant in grape and wine by gas chromatography time-of-flight mass spectrometry, J. AOAC International, 94(1).
Wilkowska, A. and M. Biziuk (2011) Determination of pesticide residues in food matrices using the QuEChERS methodology, J. Food Chemistry, 125:803-812.
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