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문제 정의
- 따라서 본 연구는 현재 우리나라에서 수행된 딸기의 농약 안전성 조사에서 검출빈도가 가장 높게 나타난 농약 10종을 선정하여 실제 생활에서 적용하고 있는 세척 용매와 세척 방법을 이용하여 잔류농약의 제거 정도를 밝히고자 하였으며, 또한 잼으로 가공하였을 때의 잔류량 변화도 밝히고자 하였다.
제안 방법
- Acetamiprid, fludioxonil, flonicamid, etoxazole, boscalid, dinotefuran의 정량분석을 위해 LC-MS/MS 분석에 대해 0.001, 0.002, 0.005, 0.01, 0.02, 0.05 및 0.1 mg/kg 농도로, fluopyram, procymidone, spiromesifen, prochloraz의 GC-MS/MS 분석에 대해 0.004, 0.01, 0.02, 0.04, 0.1, 0.2 및 0.4 mg/kg 농도로 매질보정 검량선을 작성하여 동시분석 하였다.
- 가공 방법으로는 잼을 만들기 위하여 약제가 처리된 1.3kg의 딸기 시료의 꼭지를 제거하여 믹서기로 분쇄하였다. 그 후 설탕의 첨가 없이 서서히 저어가며 끓이다가, 딸기의 수분이 줄어들어 시판되는 딸기잼의 점도를 띌 때 식혀 시료로 이용하였다.
- 농약사용지침서상의 딸기에 대한 안전사용기준(권장량) 중 살포액 조제 비율에 따라 2 L의 물에 acetamiprid, fludioxonil, spiromesifen, prochloraz 및 dinotefuran는 2000배, fluopyram 및 etoxazole은 4000배, flonicamid는 2985배, boscalid는 1503배, procymidone은 1000배 희석하여 살포액을 조제하고 무처리 시료를 제외한 9 kg의 딸기 시료에 압축분무기를 사용하여 1 L씩 2회에 걸쳐 균일하게 살포하였다. 딸기 시료 전면에 약제가 골고루 부착 및 잔류하도록 하기 위해 1회 살포(1 L) 후 표면이 마르도록 약 30분간 건조한 후, 반대면으로 뒤집어 남은 살포액(1 L)을 전량살포하여 약액이 완전히 마를 때까지 그늘에서 건조하였다.
- 세척 용매(수돗물, 소주, 중성세제)의 종류 및 세척 방법(침지, 초음파 세척)에 따른 농약의 제거 효율을 알아보기 위하여 약제가 처리된 딸기 시료를 1.3 kg씩 취해 총 6가지 방법으로 세척하였다. 세척 방법 중 일반 침지는 2 L의 세척 용매에 시료가 완전히 잠기도록 각각 1분간 침지시킨 후 시료를 건져내 흐르는 수돗물에 30초 동안 1회 가볍게 헹구었다.
- 안전한 딸기 섭취를 위해 딸기에 acetamiprid외 9종의 농약을 인위적으로 살포하여 건조시킨 후 물, 세제, 소주에 침지 및 초음파 세척하였을 경우와 가열하여 잼으로 가공하였을 때 잔류량 변화 및 가공계수를 산출하였다. 농약이 처리된 딸기를 세척 및 가공하였을 때 물에 침지하여 세척한 경우 13.
- 5 kg를 구입하여 세척 및 가공 시료로 사용하였다. 이들 중 500 g은 약제를 살포하지 않은 무처리 시료로 이용하였으며, 1.0 kg은 약제를 처리하되 세척 및 가공과정을 거치지 않은 대조구로 이용하였다. 그 외 9 kg의 딸기는 7종류의 세척 및 가공 방법에 따라 각 1.
- 2 μm syringe filter로 여과하여 시료추출액으로 이용하였다. 이때 농산물 등의 유해물질 분석법(MGL, 2016)에 명시된 조제방법에 따라 조제한 AP(analyte protectants) 혼합용액을 첨가하여 분석용 시료로 이용하였다.
대상 데이터
- Formic acid (>95% 순도)는 ㈜덕산(Seoul, Korea)에서 구입하였으며, ammounium formate (>99% 순도)는 Sigma Aldrich Co. (St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다.
- GC-MS/MS 분석 시 검량선 작성용 표준물질에 첨가되는 AP(Analyte protectants)를 조제하기위해 이용된 sorbitol(>98% 순도), D-(+)-gluconic acid-δ-lactone (>99% 순도), shikimic acid (>99% 순도), 3-Ethoxy-1,2-propanediol(98% 순도)는 Sigma Aldrich Co. (St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다.
- 농약 잔류분석에 사용된 acetonitrile 및 methanol은 Burdick& Jackson Inc. (Muskegon, MI, USA)의 HPLC grade로 구입하였다.
- 딸기 시료는 경북 고령군 다산면에 위치한 농장에서 10.5 kg를 구입하여 세척 및 가공 시료로 사용하였다. 이들 중 500 g은 약제를 살포하지 않은 무처리 시료로 이용하였으며, 1.
- 3% 입상수화제[㈜팜한농, 칸투스], dinotefuran 20% 입상수화제[㈜농협케미컬, 팬텀]를 사용하였다. 세척 시험에 사용된 소주는 시중에 판매되고 있는 30% 담금주[㈜금복주, 참 담금주]를 사용하였으며, 세제는 12% 계면활성제가 함유된 1종 중성세제[CJ LION, 참그린 매실 청정설거지]를 사용하였다. 농약 잔류분석에 사용된 acetonitrile 및 methanol은 Burdick& Jackson Inc.
- 2 μm syringe filter(Whatman, PTFE)로 여과하여 시료추출액으로 이용하였다. 시료추출액은 일정량의 완충용액(포름산 암모늄 100 mM을 함유한 물)과 혼합하여 LC-MS/MS 분석용 시료로 이용하였다. GC-MS/MS 분석의 경우 추출하여 얻은 원심분리 상등액 1 mL를 25 mg PSA, 150 mg magnesium sulfate가 있는 dispersive SPE tube에 넣고 1분간 진탕 후 원심분리(10,000 rpm/min, 2 분)한 다음 0.
- 시험에 사용된 농약 acetamiprid 외 9종의 표준품은 AccuStandard® (New Haven, CT, USA)의 2000 μg/mL로 조제된 표준 용액을 사용하였으며, 농약 제품은 acetamiprid 8% 수화제 [㈜경농, 모스피란], fludioxonil 20% 액상수화제[㈜신젠타코리아, 사파이어], spiromesifen 20% 액상수화제[㈜팜한농, 지존], flonicamid 10% 입상수화제[㈜팜한농, 세티스], fluopyram 40% 액상수화제[㈜바이엘크롭사이언스, 머큐리], etoxazole 10% 액상수화제[㈜동방아그로, 주움], procymidone 50% 수화제[㈜동방아그로, 스미렉스],prochloraz 25% 수화제[㈜한국삼공, 사천왕], boscalid 49.3% 입상수화제[㈜팜한농, 칸투스], dinotefuran 20% 입상수화제[㈜농협케미컬, 팬텀]를 사용하였다.
- 딸기 시료 전면에 약제가 골고루 부착 및 잔류하도록 하기 위해 1회 살포(1 L) 후 표면이 마르도록 약 30분간 건조한 후, 반대면으로 뒤집어 남은 살포액(1 L)을 전량살포하여 약액이 완전히 마를 때까지 그늘에서 건조하였다. 약액이 완전히 건조된 딸기 시료 중 일부는 세척 과정을 수행하지 않는 대조구로 농촌진흥청고시 「농약 및 원제의 등록기준」의 작물잔류성 시험의 기준 및 방법(MGL, 2017)에 따라 꼭지를 제거하고 과육을 2등분하여 드라이아이스를 첨가해 균질화 하여 냉동보관 하였으며, 나머지 시료는 세척 및 가공 시료로 이용하였다.
이론/모형
- 딸기 중 잔류농약 분석방법은 식품의약품안전처 고시 제2016-148호의 농산물 등의 유해물질 분석법(MGL, 2016)에 따라 분석하였다. 균질화된 시료 10 g에 아세토나이트릴을 첨가하여 진탕하고 원심분리관에 anhydrous magnesium sulfate 4.
- 추출 및 정제를 위해 Phenomenex® (Torrance, CA, USA)로부터 구입한 roQ™ QuEChERS extraction packets, EN method (4g MgSO4, 1g NaCl, 1g NaCitrate, 0.5g disodium citrate sesquihydrate) 및 roQ™ QuEChERSdSPE Kit (150 mg MgSO4, 25 mg PSA)를 각각 사용하였다.
성능/효과
- 13였다. Boscalid의 가공계수는 세척 및 가공에 대해 0.28-0.37, 1.12 이었으며, dinotefuran은 0.47-0.63, 1.13, etoxazole은 0.37-0.44, 0.06, flonicamid는 0.53-0.81, 1.40, fludioxonil은 0.44-0.56, 1.33, fluopyram은 0.77-0.91, 0.88, procymidone은 0.71-0.77, 0.73, spiromesifen은 0.56-0.72, 0.53, prochloraz는 0.63-0.75, 0.73으로 산출되었다. 본 실험에서 수행한 세척과정에서 시험 농약의 가공계수는 모두 1 이하로 산출되어 딸기를 세척하는 동안 잔류량이 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 그 값이 작을수록 초기 잔류량 대비 제거율이 높음을 의미하기 때문에 Fig.
- 13였다. Boscalid의 가공계수는 세척 및 가공에 대해 0.28-0.37, 1.12 이었으며, dinotefuran은 0.47-0.63, 1.13, etoxazole은 0.37-0.44, 0.06, flonicamid는 0.53-0.81, 1.40, fludioxonil은 0.44-0.56, 1.33, fluopyram은 0.77-0.91, 0.88, procymidone은 0.71-0.77, 0.73, spiromesifen은 0.56-0.72, 0.53, prochloraz는 0.63-0.75, 0.73으로 산출되었다. 본 실험에서 수행한 세척과정에서 시험 농약의 가공계수는 모두 1 이하로 산출되어 딸기를 세척하는 동안 잔류량이 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 그 값이 작을수록 초기 잔류량 대비 제거율이 높음을 의미하기 때문에 Fig.
- 869 mg/kg로 세척을 하였을 때와 같이 감소는 하지만 MRL과 크게 차이가 나지 않는 것으로 나타났다. 가공 후 잔류량이 증가하는 농약의 경우 MRL보다 현저히 낮게 잔류하는 것으로 나타났으나, 딸기를 잼으로 가공하여 먹을 때에도 가공 전 충분히 세척을 하여 가공을 하는 것이 보다 안전할 것으로 판단된다.
- 딸기 중 잔류농약의 제거율은 농약에 따라서 다르게 나타났으나, 세척 용매 및 방법에 따라 큰 차이를 보이지 않았기 때문에 물로 세척하는 것이 가장 효율적이며 세척 횟수를 늘리는 것이 보다 효과적인 방법으로 생각되었다. 가공함에 따라 딸기의 생체량이 2.5배 감소하는 것을 반영하여 가공 전과 후의 절대량을 산출한 결과, 10종의 시험 농약 모두 59.8-98.4%감소하는 경향을 보였다.
- 이는 세척 횟수가 증가함에 따라 잔류농약의 제거율이 높아진다는 Hwang 등 (2013) 및 Yoon 등(1997)의 결과와 같이 본 실험에서 수행한 세척과정의 마지막 단계에서 잔류 세척 용매를 제거하기 위해 30초간 흐르는 수돗물에 헹구어 내는 추가적인 세척을 수행하였기 때문으로 사료된다. 따라서 세척을 위한 부가적인 첨가제 없이 물을 받아 일정시간 딸기를 침지 시킨 후 흐르는 물에 세척하는 것만으로도 충분한 세척 효과가 있는 것으로 나타났다.
- 000로 양호한 직선성을 보였다. 딸기 중 각 농약의 정량한계(LOQ, limit of quantification)는 0.001-0.005 mg/kg이었으며, 0.05 및 0.25 mg/kg 수준으로 회수율 시험을 수행한 결과 acetamiprid (99.7-119.9%), fludioxonil (93.3-96.2%), spiromesifen (98.1-107.0%), flonicamid (90.0-95.0%), fluopyram (83.6-91.2), etoxazole (91.3-96.5%), procymidone(90.0-98.1%), prochloraz (81.2-88.6%), boscalid (70.9.7-78.7%), dinotefuran (99.2-112.1%)로 잔류농약분석법 기준 70-120%를 만족하는 것으로 나타났다.
- 4% 감소하였다. 딸기 중 잔류농약의 제거율은 농약에 따라서 다르게 나타났으나, 세척 용매 및 방법에 따라 큰 차이를 보이지 않았기 때문에 물로 세척하는 것이 가장 효율적이며 세척 횟수를 늘리는 것이 보다 효과적인 방법으로 생각되었다. 가공함에 따라 딸기의 생체량이 2.
- 딸기에 설정된 시험 농약 10종의 MRL을 살펴보았을 때 spiromesifen 및 prochloraz외 8종의 농약은 초기 잔류량이 MRL을 초과하지 않는 수준(0.5-10.0 mg/kg) 이었으나, 두 농약의 초기 잔류량은 MRL인 1.0 및 2.0 mg/kg을 각각 초과하는 것으로 나타났다. 세척 후 spiromesifen의 잔류량은 0.
- 물에 침지하여 1분간 초음파 세척을 하였을 때, 딸기 중 농약의 잔류량은 0.031-2.022 mg/kg으로 초기 잔류량에 비해 22.4-62.8%의 감소율을 보였으며 초음파 세척을 하지 않은 경우와 같이 boscalid의 제거율이 가장 높게 나타났다. 세제를 세척 용매로 하여 1분간 초음파 세척을 수행하였을 때의 세척율은 18.
- 본 실험에서 딸기를 잼으로 가공함에 따라 가공 전 꼭지를 제거한 딸기의 생체량은 938.49 g에서 가열에 의한 수분의 증발로 370.37 g으로 약 2.5배 감소하였다. 따라서 수분 함량의 변화를 고려하여 잔류량이 아닌 딸기에 잔류하는 농약의 절대량(mg)을 산출한 결과는 Table 4와 같다.
- 73으로 산출되었다. 본 실험에서 수행한 세척과정 중 시험 농약의 가공계수는 모두 1 이하로 산출되어 딸기를 세척하는 동안 잔류량이 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 그 값이 작을수록 초기 잔류량 대비 제거율이 높음을 의미하기 때문에 Fig. 2에 나타난 바와 같이 딸기 세척 시 boscalid, etoxazole 및 fludioxonil이 비교적 쉽게 제거되는 것으로 나타났다. 잼 가공 시 가공계수가 1을 초과하는 5종 농약의 경우 잔류량이 증가하는 것으로 확인되었다.
- 73으로 산출되었다. 본 실험에서 수행한 세척과정에서 시험 농약의 가공계수는 모두 1 이하로 산출되어 딸기를 세척하는 동안 잔류량이 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 그 값이 작을수록 초기 잔류량 대비 제거율이 높음을 의미하기 때문에 Fig. 1에 나타난 바와 같이 딸기 세척 시 boscalid, etoxazole 및 fludioxonil이 비교적 쉽게 제거되는 것으로 나타났다. 잼 가공 시 가공계수가 1을 초과하는 농약의 경우 잔류량이 증가하는 것으로 확인되었다.
- )와의 상관관계를 보였으나, 농약에따라 침투성도 관계가 있다고 보고한 바 있으며, Polat과 Tiryaki (2019)는 수돗물, 산용액 및 산용액 세척 후 초음파 세척의 방법으로 고추 중 잔류농약 제거 시 비침투성 농약인 chlorpyrifos의 제거율이 침투성 농약인 acetamiprid보다 높게 나타나 비침투성일수록 잔류농약이 쉽게 제거되는 경향이 있다고 보고하였다. 본 연구에서 가장 높은 제거율을 보인 농약 boscalid는 비침투성 농약이며, 가장 낮은 제거율을 보인 fluopyram은 침투성 농약으로 이와 비슷한 결과를 보였으나, 나머지 8종 농약에서 침투성 여부와 잔류농약 제거율간 상관성을 찾아볼 수 없었다.
- 8%의 감소율을 보였으며 초음파 세척을 하지 않은 경우와 같이 boscalid의 제거율이 가장 높게 나타났다. 세제를 세척 용매로 하여 1분간 초음파 세척을 수행하였을 때의 세척율은 18.7-64.5%였으며, boscalid의 잔류량이 0.355 mg/kg으로 가장 많이 제거되었으며 flonicamid가 0.087 mg/kg로 가장 적게 제거된 것으로 나타났다. 소주에 침지하여 초음파 세척했을 때 세척율은 23.
- 세척 및 가공에 따른 각 시험 농약의 잔류량을 산출하기 위해 무처리 딸기 시료를 이용해 matrix matched calibration을 작성한 결과, 각 검량선의 상관계수(R2)는 0.998-1.000로 양호한 직선성을 보였다. 딸기 중 각 농약의 정량한계(LOQ, limit of quantification)는 0.
- 세척이나 가공 처리를 하지 않은 딸기 중 잔류량이 MRL 수준을 초과하는 두 농약의 경우, 잼 가공을 하고 난 후 그 잔류량은 spiromesifen은 0.902 mg/kg, prochloaz은 1.869 mg/kg로 세척을 하였을 때와 같이 감소는 하지만 MRL과 크게 차이가 나지 않는 것으로 나타났다. 가공 후 잔류량이 증가하는 농약의 경우 MRL보다 현저히 낮게 잔류하는 것으로 나타났으나, 딸기를 잼으로 가공하여 먹을 때에도 가공 전 충분히 세척을 하여 가공을 하는 것이 보다 안전할 것으로 판단된다.
- 087 mg/kg로 가장 적게 제거된 것으로 나타났다. 소주에 침지하여 초음파 세척했을 때 세척율은 23.1-64.4%로 물 및 세제를 이용하여 초음파 세척하였을 때와 비슷한 세척율을 보였으며, 잔류량의 변화가 가장 큰 농약은 boscalid (0.356 mg/kg)였으며 가장 작은 농약은 fluopyram (0.309 mg/kg)이었다. 초음파 세척기를 이용하여 3가지 세척 용매로 세척한 후 제거율을 조사한 결과 초음파 소주(40.
- 2에 나타난 바와 같이 딸기 세척 시 boscalid, etoxazole 및 fludioxonil이 비교적 쉽게 제거되는 것으로 나타났다. 잼 가공 시 가공계수가 1을 초과하는 5종 농약의 경우 잔류량이 증가하는 것으로 확인되었다.
- 초음파 세척기를 이용하여 3가지 세척 용매로 세척한 후 제거율을 조사한 결과 초음파 소주(40.2%) > 초음파 물(38.6%)> 초음파 세제(36.9%) 순으로 나타났으며 침지세척과 같이 통계 분석 하였을 때 p=0.8800으로 잔류농약의 제거율은 세척 용매 간 유의한 차이가 없었다.
- 침지 세척 시 세척용매 별 10종 시험 농약의 평균 제거율은 세제(42.5%) > 소주(41.7%) > 물(41.3%) 순으로 나타났으나 각 세척 용매별 평균 제거율 차이의 유의성을 유의확률(P)을 95% 수준으로 ANOVA 검증을 하였을 때 p=0.9872로 나타나 세척 용매의 종류와 관계없이 농약의 평균 제거율은 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 543 mg/kg 이었다. 침지를 통해 세척을 수행한 결과 Table 3과 같이 물로 세척하였을 때 잔류농약이 13.9-65.1% 감소되었으며, 그 중 fluopyram의 잔류량이 0.346 mg/kg으로 나타나 가장 낮은 세척 효율을 보였으며 boscalid가 0.349 mg/kg 잔류하여 가장 높은 세척 효율을 보였다. 중성세제에 침지하여 세척한 경우 9.
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