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문제 정의
- 이에 본 연구는 유기농산물 중, 우리나라 국민이 선호하는 쌈채류 채소이며 최근 20년간 식중독 발생이 가장 빈번하였던 상추를 대상으로, 재배환경 시료(토양, 관개수), 투입 자재 시료(퇴비 또는 유박), 및 수확 후 관리시료(수확 직 후 상추, 저온저장 상추, 상온저장 상추, 유통단계 상추)에 대한 잔류농약 및 중금속 등의 화학적 요인과 식품 위해미생물 등의 생물적 요인을 규명하여 생산환경 내에서의 위해요인을 규명하고 궁극적인 대책마련을 위한 기초연구 목적으로 수행하였다.
제안 방법
- 이는 이전 Jo 등(2011)이 보고한 유기농 상추의 일반 세균수 검출과 유사한 수준이었다. 그러나 유기 및 관행재배지 수확 후 관리시료들을 신선 편이 샐러드 등과 같이 즉시 섭취식품으로 간주할 경우, Solberg 등(1990)이 제안한 5 log CFU/g 이상의 농도이므로 그 위해성 판단을 위하여 대장균군 및 대장균 오염도를 추가적으로 분석하였다.
- 여기에 acetone:nhexane (2 : 8) 6 mL로 용출한 후, 용출액을 농축하고 acetone 1 mL에 재용해하여 분석용기에 담고 기기 분석을(GC-ECD, GC-NPD)실시하였다. 또한 HPLC 분석용 정제는 농축한 시험관 또는 부피플라스크에 methylene chloride를 첨가하여 잔류물을 용해하고 SPE cartridge (amino-propyl, 1 g)에 methylene chloride 6 mL를 넣어 유출시켜 methanol : methylene chloride (5 : 95) 6 mL로 용출한 용출액을 농축하고 acetonitrile 1 mL에 재용해하여 기기 분석을(LC-UVD, LC-FLD) 실시하였다. 기기분석은 Kim 등(2013)의 방법에 준하여 수행하였으며, 분석한 총 245종과 추가성분(uniconazole)을 포함한 농약성분명은 Table 1과 같다.
- 유기 상추 재배지 3곳(A, B 및 C 지역)로부터 각각 2회에 걸쳐 총 7종류의 시료(재배환경 시료: 토양, 관개수; 투입자재 시료: 퇴비 또는 유박; 수확 후 관리시료: 수확 직 후 상추, 저온저장 상추, 상온저장 상추, 유통단계 상추)를 채취하 였다. 또한 관행재배지 상추와 그 특성을 비교하기 위하여 유기재배지와 가장 근접한 관행재배지로부터 2회에 걸쳐 동일한 시료를 채취하였다. 채취방법은 멸균 지퍼백에 채취후 실험실로 운반하여 당일 7종류 83개체 시료에 대한 생물적 위해요인을 분석하였으며, 4종류(토양, 관개수, 퇴비 또는 유박, 그리고 수확 직 후 상추) 43개체 시료에 대한 화학적 위해요인 분석은 시료 전처리 과정 후 수행하였다.
- 생물적 위해요인 평가를 위하여 동일한 지역으로부터 채취된 재배환경 시료(토양, 물), 투입자재 시료(퇴비 또는 유박), 그리고 수확 후 관리시료(수확직 후 상추, 저온저장 상추, 상온저장 상추, 유통단계 상추) 등 총 7종류의 시료에 대해 평가를 실시하였다. 먼저 총 일반세균수(호기성균)는 유기재배지와 관행재배지간의 차이는 없는 것으로 판단되며, 토양 및 수확 후 관리시료들에서 7 log CFU/g 이상으로 높게 나타난 반면, 퇴비 또는 유박과 관개수에서는 그보다 낮은 농도를 보여주었다(Table 4).
- GC 분석용 정제를 위해서 농축한 시험관 또는 부피플라스크에 acetone : nhexane (2 : 8) 혼합액을 가하여 잔류물을 용해하여 SPE cartridge (Florisil, 1 g)에 n-hexane 5 mL, acetone : n-hexane (2 : 8) 5 mL를 순차적으로 유출하였다. 여기에 acetone:nhexane (2 : 8) 6 mL로 용출한 후, 용출액을 농축하고 acetone 1 mL에 재용해하여 분석용기에 담고 기기 분석을(GC-ECD, GC-NPD)실시하였다. 또한 HPLC 분석용 정제는 농축한 시험관 또는 부피플라스크에 methylene chloride를 첨가하여 잔류물을 용해하고 SPE cartridge (amino-propyl, 1 g)에 methylene chloride 6 mL를 넣어 유출시켜 methanol : methylene chloride (5 : 95) 6 mL로 용출한 용출액을 농축하고 acetonitrile 1 mL에 재용해하여 기기 분석을(LC-UVD, LC-FLD) 실시하였다.
- 조사대상 미생물의 종류에 따라 각각의 선택배지에 도말 하여 37oC 24시간 도말배양한 후 형성되는 균총의 CFU(Colony Forming Unit)를 조사하였다. 이 때 수확 후 관리 시료는 10 g/10 mL로 washing하여 membrane filter (0.
- 2μm pore size)로 농축하여 도말하였다. 조사배지는 총균수 (호기성균)는 PCA-Plate Count Agar배지, 대장균군은 3MTM PetrifilmTM E.coli/Coliform Count Plate에서 확인하였다. 5종의 위해미생물 검출용 선택배지는 Bacillus cereus (MYPMannitol Egg Yolk Polymyxin), Escherichia coli O157:H7 (EMB-Eosin Methylene Blue), Listeria monocytogenes (Oxford Medium Base), Staphylococcus aureus (BPA-Baird Parker Agar), Salmonella typhimurium (XLD-Xylose Lysine Deoxycholate)를 활용하였다.
- 또한 관행재배지 상추와 그 특성을 비교하기 위하여 유기재배지와 가장 근접한 관행재배지로부터 2회에 걸쳐 동일한 시료를 채취하였다. 채취방법은 멸균 지퍼백에 채취후 실험실로 운반하여 당일 7종류 83개체 시료에 대한 생물적 위해요인을 분석하였으며, 4종류(토양, 관개수, 퇴비 또는 유박, 그리고 수확 직 후 상추) 43개체 시료에 대한 화학적 위해요인 분석은 시료 전처리 과정 후 수행하였다.
- 화학적 위해요인 분석은 잔류농약과 중금속을 대상으로 하였으며, 먼저 잔류농약 분석을 위해서, 시료 50 g (1 kg을 대형분쇄기에 넣고 분쇄)을 polyethylene bottle에 칭량하여 Acetonitrile 100 mL를 가하고 균질기(homogenizer)에서 5,000 rpm으로 3분간 마쇄하여 추출하였다. 이 후 Sodium chloride (20~30 g)을 첨가하여 shaker에서 30분간 진탕 후 3,000 rpm으로 원심분리하여 상등액 10 mL를 2개의 시험관 또는 부피플라스크에 취하여 농축하였다.
대상 데이터
- coli/Coliform Count Plate에서 확인하였다. 5종의 위해미생물 검출용 선택배지는 Bacillus cereus (MYPMannitol Egg Yolk Polymyxin), Escherichia coli O157:H7 (EMB-Eosin Methylene Blue), Listeria monocytogenes (Oxford Medium Base), Staphylococcus aureus (BPA-Baird Parker Agar), Salmonella typhimurium (XLD-Xylose Lysine Deoxycholate)를 활용하였다.
- 유기 상추 재배지 3곳(A, B 및 C 지역)로부터 각각 2회에 걸쳐 총 7종류의 시료(재배환경 시료: 토양, 관개수; 투입자재 시료: 퇴비 또는 유박; 수확 후 관리시료: 수확 직 후 상추, 저온저장 상추, 상온저장 상추, 유통단계 상추)를 채취하 였다. 또한 관행재배지 상추와 그 특성을 비교하기 위하여 유기재배지와 가장 근접한 관행재배지로부터 2회에 걸쳐 동일한 시료를 채취하였다.
데이터처리
- 한편, 중금속 분석은 전처리 과정은 ICP-Inductively Coupled Plasma 방법에 따라 처리하였으며, 분석과정은 각각 재배환경 시료인 토양과 관개수에 대해서는 각각 환경부 토양오염공정시험방법과 환경부 수질오염공정시험방법에 준해 실시하였으며, 투입자재 시료(퇴비 또는 유박)는 농촌 진흥청 비료품질검사방법 및 시료 채취 기준에 따라 수행되 었고, 마지막으로 수확 후 관리시료(수확 직 후 상추)는 농촌진흥청 토양 및 식물체 분석법에 따라 분석하였다. 분석 장비는 OES iCAP-7000 series, Thermo 및 Direct Mercury Analyzer DMA-80, Mileston으로 분석하였다.
이론/모형
- 또한 HPLC 분석용 정제는 농축한 시험관 또는 부피플라스크에 methylene chloride를 첨가하여 잔류물을 용해하고 SPE cartridge (amino-propyl, 1 g)에 methylene chloride 6 mL를 넣어 유출시켜 methanol : methylene chloride (5 : 95) 6 mL로 용출한 용출액을 농축하고 acetonitrile 1 mL에 재용해하여 기기 분석을(LC-UVD, LC-FLD) 실시하였다. 기기분석은 Kim 등(2013)의 방법에 준하여 수행하였으며, 분석한 총 245종과 추가성분(uniconazole)을 포함한 농약성분명은 Table 1과 같다.
- 한편, 중금속 분석은 전처리 과정은 ICP-Inductively Coupled Plasma 방법에 따라 처리하였으며, 분석과정은 각각 재배환경 시료인 토양과 관개수에 대해서는 각각 환경부 토양오염공정시험방법과 환경부 수질오염공정시험방법에 준해 실시하였으며, 투입자재 시료(퇴비 또는 유박)는 농촌 진흥청 비료품질검사방법 및 시료 채취 기준에 따라 수행되 었고, 마지막으로 수확 후 관리시료(수확 직 후 상추)는 농촌진흥청 토양 및 식물체 분석법에 따라 분석하였다. 분석 장비는 OES iCAP-7000 series, Thermo 및 Direct Mercury Analyzer DMA-80, Mileston으로 분석하였다.
성능/효과
- 3지역의 유기재배지와 관행재배지의 재배시료, 투입자재 시료 및 농산물 자체에 대한 잔류농약 검출을 실시한 결과, 유기재배지는 한곳의 토양시료로부터 dimethomorph만이 검출되었다(Table 2). 이는 농림축산식품부 및 국립농산물품질관리원 고시 법률(친환경농어업 육성 및 유기식품 등의 관리·지원에 관한 법률; 친환경농축산물 및 유기식품 등의 인증에 관한 세부실시요령)에 근거하여 볼 때, 모든 유기농산물에 대한 불검출의 원칙에서 벗어난 경우였다.
- 이는 농림축산식품부 및 국립농산물품질관리원 고시 법률(친환경농어업 육성 및 유기식품 등의 관리·지원에 관한 법률; 친환경농축산물 및 유기식품 등의 인증에 관한 세부실시요령)에 근거하여 볼 때, 모든 유기농산물에 대한 불검출의 원칙에서 벗어난 경우였다. 그러나 이러한 원인을 규명하기 위해 역학조사를 실시한 결과, 주변 관행농가에서 처리한 dimethomorph가 비산하여 토양과 상추에 흡착된 경우로 판단되며 특히 유기농 퇴비와 관개수로부터는 검출되지 않았기에 이를 확신할 수 있었다. 한편 관행재배지는 토양으로부터 alachlor 외 16종, 투입자재인퇴비 또는 유박으로부터는 bifenthrin 외 4종, 관개수에서는 dimethomorph, 그리고 수확 직 후 상추로부터는 dimethomorph와 imidacloprid가 검출되었다(Table 2).
- 대장균군의 오염도는 일반 총 세균수에 비해 모든 시료에서 낮은 농도이거나 검출되지 않는 것으로 조사되었다(Table 4). 또한 투입자재시료와 관개수 그리고 수확 후 관리시료들에 비해 토양에서 높은 농도로 대장균군이 검출되는 경향이었으며, 이는 오염원이 토양으로부터 기인할 수 있다고 사료되었다.
- 그리고 관개수 및 수확직 후 상추에서도 각각 환경정책기본법(하천 및 호수)과 식품의약품안전처 고시 식품위생법 “식품의 기준 및 규격”에 준하였을 때, 각각 5종(Cd, Cr6+, Pb, As, Hg)과 2종(Cd, Pb) 모두 우려기준 이하로 나타났다(Table 3). 따라서 유기재배 상추의 재배환경, 투입자재 그리고 농산물 자체에서는 중금속 오염은 모든 시료에서 우려기준 이하로 검출되어 안전농산물로 인정할 수 있다고 판단되었다. 한편, 관행재배지와 비교하여 볼 때, 관행재배지와 유기재배지간의 중금속 함량의 차이는 유의성이 없는 것으로 사료되며, 지역간에도 차별성을 관찰할 수 없었다.
- 중금속 분석의 경우, 재배환경 시료인 토양내의 8종(Cd, Cr6+, Cu, Ni, Pb, Zn, As, Hg) 중금속 함량은 유기재배지와 관행재배지 그리고 재배지역간과 무관하게 모두 토양환경보전법 시행규칙에서 정한 허용기준 이하로 검출되었다(Table 3). 또한 투입자재 시료인 퇴비 또는 유박의 중금속(전체 Cr기준, 7종은 토양과 동일) 검출은 농촌진흥청 고시 비료 공정규격설정 및 지정에 근거한 결과 모두 허용기준 이하로 나타났다. 그리고 관개수 및 수확직 후 상추에서도 각각 환경정책기본법(하천 및 호수)과 식품의약품안전처 고시 식품위생법 “식품의 기준 및 규격”에 준하였을 때, 각각 5종(Cd, Cr6+, Pb, As, Hg)과 2종(Cd, Pb) 모두 우려기준 이하로 나타났다(Table 3).
- 대장균군의 오염도는 일반 총 세균수에 비해 모든 시료에서 낮은 농도이거나 검출되지 않는 것으로 조사되었다(Table 4). 또한 투입자재시료와 관개수 그리고 수확 후 관리시료들에 비해 토양에서 높은 농도로 대장균군이 검출되는 경향이었으며, 이는 오염원이 토양으로부터 기인할 수 있다고 사료되었다. 수확 후 관리시료의 대장균군 검출농도에 따르면, 유기재배지 상추는 저온저장을 할 경우 대장균군이 나타나지 않는 반면, 관행재배지의 상추는 저온저장에서도 계속 유지되는 경향이 관찰되어 유기 및 관행재배지 간의 서로 다른 미생물에 의한 분포양상을 보인다고 사료되 었다.
- 생물적 위해요인 평가를 위하여 동일한 지역으로부터 채취된 재배환경 시료(토양, 물), 투입자재 시료(퇴비 또는 유박), 그리고 수확 후 관리시료(수확직 후 상추, 저온저장 상추, 상온저장 상추, 유통단계 상추) 등 총 7종류의 시료에 대해 평가를 실시하였다. 먼저 총 일반세균수(호기성균)는 유기재배지와 관행재배지간의 차이는 없는 것으로 판단되며, 토양 및 수확 후 관리시료들에서 7 log CFU/g 이상으로 높게 나타난 반면, 퇴비 또는 유박과 관개수에서는 그보다 낮은 농도를 보여주었다(Table 4). 이는 이전 Jo 등(2011)이 보고한 유기농 상추의 일반 세균수 검출과 유사한 수준이었다.
- 그러나 토양, 관개수 및 퇴비 또는 유박으로부터의 잔류농약 허용기준이 설정되지 않아 그 위해성을 판단할 수는 없었다. 반면, 상추로부터 검출된 총 2종의 농약성분들 중에서, 식품의약품안전처 잔류허용기준(http://fse.foodnara.go.kr/residue/mrl/mrl.jsp)에근거한 결과 모두 잔류허용기준을 초과하지 않는 것으로 나타났다.
- 또한 투입자재시료와 관개수 그리고 수확 후 관리시료들에 비해 토양에서 높은 농도로 대장균군이 검출되는 경향이었으며, 이는 오염원이 토양으로부터 기인할 수 있다고 사료되었다. 수확 후 관리시료의 대장균군 검출농도에 따르면, 유기재배지 상추는 저온저장을 할 경우 대장균군이 나타나지 않는 반면, 관행재배지의 상추는 저온저장에서도 계속 유지되는 경향이 관찰되어 유기 및 관행재배지 간의 서로 다른 미생물에 의한 분포양상을 보인다고 사료되 었다. 한편 농작물에서는 대장균군에 대한 규제가 없으나, 식품공전에 준할 경우 신선편의 식품에서의 대장균군은 음성으로 규제하고 있으므로(Jo et al.
- 대장균군의 분포는 병원성 미생물의 존재 가능성과 깊은 관계가 있기에 동일 시료에 대한 주요 5종 위해미생물을 분석하였으며, 그 결과는 Table 5와 같다. 유기 및 관행재배지 7종의 모든 시료로부터 E. coli O157 : H7, L. monocytogenes, S. aureus 그리고 S. typhimurium은 검출되지 않았다. 반면 B.
- cereus만이 토양 및 수확 후 관리시료들인 상추에서 검출되었다. 특히 토양에서 유기 및 관행재배 모두 가장 높은 농도로 검출되었으며 수확 후 관리시료에서는 이보다 낮은 농도로 검출되어 B. cereus 오염원은 토양으로 사료되며, 토양으로부터 강우 시 빗방울 등에 의해 상추로 전파되는 감염경로를 가지고 있는 것으로 판단되었다. 유기재배의 경우, 퇴비에서도 B.
- 그러나 이러한 원인을 규명하기 위해 역학조사를 실시한 결과, 주변 관행농가에서 처리한 dimethomorph가 비산하여 토양과 상추에 흡착된 경우로 판단되며 특히 유기농 퇴비와 관개수로부터는 검출되지 않았기에 이를 확신할 수 있었다. 한편 관행재배지는 토양으로부터 alachlor 외 16종, 투입자재인퇴비 또는 유박으로부터는 bifenthrin 외 4종, 관개수에서는 dimethomorph, 그리고 수확 직 후 상추로부터는 dimethomorph와 imidacloprid가 검출되었다(Table 2). 즉 관행재배 시료로부터 검출된 농약수를 고려해 보면, 토양 내에서 가장 많은 농약성분들이 쉽게 흡착·유지되며 이를 통해 최종 산물인 상추까지 잔류농약의 오염이 이루어지는 주요 오염원 및 경로라고 사료된다.
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