Editorial Board

본 연구의 대상농약 fluopicolide (순도 98.5%) 및 metrafenone (순도 99.5%)의 표준품은 Dr. Ehrenstorfer (Germany)에서 구입 후 사용하였으며, 살포 농약 fluopicolide 6% 액상수화제(상표명: 원프로, 팜한농㈜)와 metrafenone 25.2% 액상수화제(상표명: 비반도, 팜한농㈜)는 시판품을 구입하여 사용였으며, 두 농약의 화학구조 및 이화학적 특성은 Table 1와 같다(Turner, 2015). 잔류 농약 분석 시 homogenizer (Nissei, Japan), rotary vacuum evaporator (EYELA, Japan)를 사용하였고 acetonitrile, dichloromethane은 Junsei Chemical (G.R., Japan)에서, methanol과 water는 Merck사(G.R., Germany)에서, sodium sulfate anhydrous, sodium chloride는 Dae Jung사(E.P., Korea)의 제품을 구입하여 사용하였다. 정제에 사용 된 SPE NH₂ cartridge (1 g)는 Phenomenex사(U. S. A.)의 제품을 구입하여 사용하였다. 최종 분석 기기로 TSQ Quantum Access Max (Thermo Science, U. S. A.)가 장착된 HPLC DIONEX UltiMate 3000 (Thermo Scientific, U. S. A.)를 사용하여 잔류량을 분석하였다.

Pesticide	Fluopicolide	Metrafenone
Structure
IUPAC name	2,6-dichloro-N-[3-chloro-5-(trifluoromethyl)-2-pyridylmethyl] benzamide	3'-bromo-2,3,4,6'-tetramethoxy-2',6-dimethylbenzophenone
V.p. (mPa)	3.03 × 10−4 mPa (20℃)	1.53 × 10−1 mPa (20℃); 2.56 × 10−1 mPa (25℃)
KowlogP	2.9	4.3 (pH 4.0, 25℃)
Solubility in water	In water 2.8 mg L−1 (pH 7, 20℃)	In water 0.552 (pH 5), 0.492 (pH 7), 0.457 (pH 9) (all in mg L−1, 20℃)
Mol. wt.	383.6	409.3

포장시험은 경상북도 구미시 도개면 가산 1리 997-6 (포장 1)과 상주시 진천로 20-6 (포장 2)의 시설재배지를 임차하여 수행하였다. 재식밀도는 길이 50 m ×폭 1 m (50 m²)의 면적으로 처리구별 3 반복 배치하였고, 각 처리구 마다 교차오염을 방지하기 위해 1 m의 완충지대를 두었다. 오이에 대한 농약 살포법은 수확 10일 전 충전식 동력 분무기로 안전사용기준에 따라 2,000배 희석하여 약액이 흐를 정도로 1회 살포하였다. 농약 살포 2시간 후(0일), 1, 2, 3, 5, 7, 10일차로 총 7회에 걸쳐 2 kg 이상 상품성이 있는 시료를 채취 하였다. 채취한 시료는 처리구 별로 plastic bag에 넣어 밀봉한 후 ice box에 담아 분석실로 즉시 운반하였다. 운반된 시료는 개체량 확인 후, 꼭지를 제거하고 마쇄 및 균질화하여 분석 전까지 −20℃ 이하의 deep freezer에 보관하여 분석 시 사용하였다.

Fluopicolide 표준품(98.5%) 101.52 mg, metrafenone 표준품(99.5%) 100.50 mg을 acetonitrile에 용해하여 1,000mg kg⁻¹ 농도의 stock solution을 조제하였다. 제조된 stock solution은 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.8, 1.0, 1.5, 2.0 mg kg⁻¹ 농도로 희석하고 working solution을 조제(1 mL)하여, 분석법과 동일하게 조제한 무처리 시료로 재용해(1 mL)하였다. Matrix matched standard를 조제한 후 1 μL를 LC-MS/MS을 사용하여 분석한 뒤 chromatogram상의 peak 면적을 기준으로 matrix matched된 검량선을 작성하였다.

농약 살포 후 마쇄, 균질화한 각각의 분석 시료 20 g에 acetonitrile 100 mL를 넣고 homogenizer (10,000 rpm)로 3분간 마쇄·추출하였다. 추출액을 감압여과한 후 500 mL separatory funnel에 100 mL의 증류수와 50 mL의 포화식염수를 첨가하여 추출액과 함께 dichloromethane으로 50 mL로 2회 분배하였다. 농축 후 건고물을 dichloromethane 5 mL로 재용해 하였다. SPE NH₂ 1 g cartridge에 dichloromethane 5 mL로 세척한 후, 재용해 된 시료 5 mL를 가하고 전개용매(dichloromethane : methanol = 95 : 5, v/v) 5 mL를 첨가하여 용출시켰다. 이 용출액을 감압·농축하고 건고물을 acetonitrile 2 mL로 최종 재용해한 후, LC-MS/MS를 사용하여 최종 분석하였다. 본 연구의 기기분석 조건은 다음과 같다(Table 2).

본 분석법의 적합성을 검증하기 위해 무처리 시료 20 g에 두 농약의 표준용액을 정량한계 산출식 (1)에 의해 산출된 정량한계의 10배, 50배 수준인 1 mg kg⁻¹ 1 mL, 5 mg kg⁻¹ 1 mL를 가하고 균일하게 혼합하여 30 분간 방치한 후, 상기 과정을 통해 회수율을 산출하였다.

• A: 검출한계 B: 최종 부피 C: 시료의 양
  D: 희석배수 E: 기기 주입량

오이에 대한 fluopicolide 와 metrafenone의 생물학적 반감기는 식품의약안전처에서 제공한 잔류성 시험성적 회귀분석 검정표를 통해 농약의 일자별 잔류량을 이용하여 출하 10일 전까지의 일별 잔류량을 추정하고 회귀분석 검정표로 반감기를 산출하여 생산단계 잔류허용기준을 설정하였다.

시험 기간은 2016년 4월 2일~4월 15일(포장 1: 4월 2일~4월 12일, 포장 2: 4월 5일~4월 15일)로 시설재배지의 평균 온도 및 습도는 포장 1과 2에서 19.8~26.9℃, 19.3~ 24.8℃이었으며 63.8~88.1%, 46.5~88.6%이었다. 두 포장간의 평균 온습도의 차는 각각 0.2℃, 8.5%이므로 기상조건의 큰 차이는 없었다(Fig. 1). 두 포장의 약제 살포 후 수확한 오이의 평균 중량은 각각 183.6~198.0 g, 166.2~214.9 g이였다.

Fig. 1. 
Climatic condition during cultivation period of cucumber.

두 농약의 회수율 분석 결과 fluopicolide는 74.2~84.2%, metrafenone은 84.7~97.2%로 식품의약품안전처에서 권장하는 회수율 범위인 70~120%와 변이계수(coefficient of variation, CV) 10% 내의 기준을 충족하였다(Table 3). 오이 중 대상농약 fluopicolide와 metrafenone의 표준 검량선은 각각 y = 14739444.03x + 189470.7785 상관계수(R²) = 0.99869, y = 21686493.92x + 241902.8045 결정계수(R²) = 0.99934로 두 농약 모두 우수한 직선성을 나타내었다. 두 약제의 머무름 시간은 각각 7.52 min., 8.22 min.이었으며, 처리구, 회수율, 무처리구의 대표 chromatogram은 Fig. 2와 같다.

Fig. 2. 
Chromatograms of fluopicolide in samples (A: standard 2.0 mg kg⁻¹, B: recovery 0.25 mg kg⁻¹, C: sample 0 day) and metrafenone (D: standard 2.0 mg kg⁻¹, E: recovery 0.25 mg kg⁻¹, F: sample 0 day).

본 연구는 fluopicolide 및 metrafenone을 살포 후 10일 간의 잔류량을 측정하여 생물학적 반감기를 산출하였으며, fluopicolide의 초기 잔류 농도는 포장 1, 2에서 각각 0.068, 0.070 mg kg⁻¹으로 10일차에는 0.006, 0.008 mg kg⁻¹으로 나타났다. Metrafenone의 경우 초기 잔류 농도(0일차)는 포장 1, 2에서 0.208, 0.223 mg kg⁻¹으로 10일차에는 0.010, 0.009 mg kg⁻¹으로 나타났다. 살포된 두 농약 모두 시간이 경과함에 따라 잔류량이 감소하는 경향을 보였으며, 농약의 초기 잔류 농도와 10일 후 농도 모두 0.1 mg kg⁻¹ 미만으로 낮은 잔류량을 보였다(Fig. 3).

Fig. 3. 
Half life curve of fluopicolide and metrafenone during cultivation of Cucumis sativus L.

Hur 등(2015)은 연구결과를 통하여 방울토마토 중 살포된 fluopicolide 및 metrafenone 액상수화제(5%, 24.4%)의 초기 잔류량은 각각 0.10, 0.67 mg kg⁻¹로 보고하였다. 또한 Hwang 등(2012)은 방울토마토 및 오이의 경우 농약의 초기 부착량이 낮다고 보고한 바 있으며, 시설재배지에 살포된 농약은 재배지내 높은 온습도에 의해 분해 및 휘발이 이루어지고 관수처리 등에 의해 세척되어 농약의 잔류량은 점차 감소한다는 연구 보고도 있다(Lee et al., 2009). 연구결과를 종합해 볼 때 fluopicolide 및 metrafenone을 오이 및 방울토마토에 살포하였을 시 농약의 초기 잔류량은 MRL 대비 낮은 결과를 보였는데, 이는 매끄러운 표면특성으로 인하여 해당 농약들에 대한 초기 부착량이 낮게 산출되었을 요인과 함께 시설재배환경에서 농약 분해 및 휘발 가능성이 높았기 때문인 것으로 판단된다(Lee et al., 2009).

본 연구를 통해 산출된 잔류량을 토대로 식품의약품안전처에서 제공하는 잔류감소 회귀식을 활용하여 두 약제의 생물학적 반감기를 산출하였다. Fluopicolide의 경우 포장 1, 2에서 y = 0.0718e^−0.22x (R²= 0.9842), y = 0.0683e^−0.212x (R²= 0.9781)이었으며, 회귀식을 사용하여 일자별 잔류량 값으로 반감기를 산출한 결과, 포장 1, 2에서 3.0, 3.3일로 나타났다. Metrafenone의 회귀식은 포장 1, 2에서 y = 0.2196e^−0.333x (R² = 0.9679), y = 0.2727e^−0.346x (R² = 0.9728)이었으며, 반감기는 2.1, 2.0일로 나타났다. 선행연구 결과 박과채소류인 애호박 중 chlorpyifos 수화제(15%)의 반감기는 2.5일로 나타났으며(Park et al., 2011), 방울토마토의 반감기는 15.0, 21.5일로 비교적 긴 반감기를 가지는 것으로 보고되었다(Hur et al., 2015). Lee 등의 2008년 연구 결과에서 오이와 같이 박과채소류인 애호박의 경우도 비대생장을 하여 잔류농약 희석효과로 인해 반감기가 짧아진다고 보고되었으며, 특히 오이는 급격히 생장하는 작물로 10일 만에 약 16배에 달하는 빠른 증체율을 보여 애호박의 경우와 같이 오이의 반감기가 짧게 나타난 것으로 판단된다. 반대로 방울토마토의 경우 상대적으로 긴 반감기가 산출되었다고 보고하였는데 이는 박과채소류인 오이 및 애호박에 비하여 방울토마토의 비대생장에 따른 희석효과가 적게 나타난 것으로 해석할 수 있다(Hur et al., 2015).

결과적으로 본 연구에 사용된 오이는 매끄러운 표면특성으로 인하여 초기 부착량이 낮게 검출되었으며, 빠른 비대생장을 하는 작물의 생육특성상 잔류농약이 생체 내에서 빠르게 희석되면서 짧은 반감기를 보인 것으로 판단되었다.

생산단계 잔류허용 기준의 설정은 수확 시에 잔류량이 MRL을 초과하지 않도록 수확 전 일자별 잔류량을 설정한 수치로서 이를 이용하여 생산단계 잔류허용기준을 산출하였다. 오이 중 fluopicolide의 MRL은 0.5 mg kg⁻¹으로 본 생산단계 포장시험 결과 수확 10일 전 생산단계 잔류허용기준은 포장 1에서 3.56 mg kg⁻¹, 포장 2에서 2.92 mg kg⁻¹이었다. Metrafenone의 MRL은 0.7 mg kg⁻¹이며 수확 10일 전 생산단계 잔류허용기준은 포장 1에서 9.73 mg kg⁻¹, 포장 2에서 11.44 mg kg⁻¹로 나타났다. Fluopicolide 및 metrafenone의 수확 10일 전 잔류량이 각각 2.92 mg kg⁻¹, 9.73 mg kg⁻¹ 이하로 나타난다면 오이 수확 시 잔류량은 fluopicolide의 MRL인 0.5 mg kg⁻¹, metrafenone의 MRL인 0.7 mg kg⁻¹수준 이하로 잔류할 것으로 판단된다(Fig. 4).

Fig. 4. 
Recommended PHRL of fluopicolide and metrafenone in Cucumis sativus L. cultivation period.

본 연구를 통하여 산출된 오이에 대한 fluopicolide와 metrafenone 농약의 생산단계 잔류 감소 회귀식과 잔류허용 기준이 국내 오이 재배농가의 안전한 오이 생산관리와 안정적 출하 체계 구축에 일조할 것으로 기대한다.