Editorial Board

Dimethomorph (98.3%)와 mandipropamid (98.6%)의 분석용 표준품은 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)로부터 구입하여 사용하였다. Acetone, acetonitrile (ACN), dichloromethane (DCM), n-hexane (Hex) 및 ethyl acetate (EA)는 Brudick & Jackson (Muskegon, MI, USA)의 HPLC급을 사용하였으며, sodium chloride와 sodium sulfate anhydrous는 Samchun Chemical (Seoul, Korea)의 GR (Guaranteed Reagent) 급을 사용하였다. 증류수는 초순수 제조장치 Zeneer Power II (Seoul, Korea)를 이용하여 18.2MΩ의 저항값을 갖는 3차 증류수를 사용하였다. Ammonium formate (99.0%)와 formic acid (95.0%)는 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)로부터 구입하여 사용하였으며, Florisil SPE (1 g) cartridge와 QuEChERs Extraction Packet (EN)은 Phenomenex (Torrance, CA, USA)제품을 사용하였다. 채취한 감귤 시료는 믹서기(NFM-8860, NYC, Korea)를 이용하여 균질화 하였고, 진탕기(SK600, Lab. companion, Korea)를 사용하여 추출하였다. 감압 농축기(EYELA, Japan)와 질소 농축기(Hurricane-Lite, Cheongmin Tech, Korea)는 시료 추출액의 농축을 위해 사용하였으며, 원심분리기는 Heraeus Megafuge 16R Thermo (Middlesex, MA, USA)를 이용하였다. 농약제품은 dimethomorph의 경우 25% 수화제(포룸, 동방아그로)를 사용하였고, mandipropamid의 경우 22.59% 액상수화제(레버스, 신젠타코리아)를 사용하였다.

시험작물은 극조생 감귤(일남1호)이었으며, 포장 시험은 제주특별자치도 서귀포시에 위치한 시설재배 농가에서 수행하였다. 시험구는 Table 2에 제시한 바와 같이 수확 전 살포일을 달리한 처리구를 3반복 배치하고 교차오염을 방지하기 위하여 한 그루의 완충 영역을 설정하였다. 포장시험 기간은 2020년 8월 3일부터 2020년 9월 12일까지 진행되었으며, 감귤 재배는 농가의 관행적인 방법에 따라 실시하였다. 약제살포는 dimethomorph의 경우 1,000배 희석하여 0.050 kg a.i/10 a의 약량으로, mandipropamid의 경우 2,000배 희석하여 0.025 kg a.i/10 a의 약량으로 2구 노즐의 전동식 분무기(MSB205Li, MARUYAMA, Japan)를 사용하여 1L/min의 유속으로 약액이 흐를 정도로 균일하게 살포하였다. 감귤 시료는 수확 14-7-0일전 처리구의 최종 약제 살포(2020년 9월 12일)후 감귤 표면에 맺힌 살포액이 완전히 마른 뒤(약제 살포 후 3시간)에 채취하였다. 각 처리구별로 한 반복당 1 kg 이상 채취하였으며, 채취한 감귤은 종이봉투에 담아 실험실로 즉시 운반하여 무게를 측정하고 -70^oC 초저온 냉동고에 하루 동안 보관 후 믹서기를 이용하여 균질화하고 분석 전까지 -20^oC 냉동고에 보관하였다.

Dimethomorph 표준품(순도 98.3%) 10.17 mg 및 mandipropamid 표준품(순도 98.6%) 10.14 mg을 각각 칭량하여 10 mL 용량플라스크에 넣고 acetonitrile를 가하여 1,000 mg/L의 stock solution을 조제하였다. Dimethomorph의 경우 조제한 stock solution을 acetonitrile로 이용하여 0.005, 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2 mg/L의 농도로 희석하고 감귤 무처리 시료 500μL에 0.0025, 0.005, 0.01, 0.025, 0.05, 0.1 mg/L이 되도록 500 μL씩 첨가하여 matrix matched 표준용액을 제조하였고, mandipropamid의 경우 조제한 stock solution을 acetonitrile로 이용하여 0.005, 0.01, 0.02, 0.1, 0.2, 0.5 mg/L의 농도로 희석하고 감귤 무처리 시료 500 μL에 0.0025, 0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.25 mg/L가 되도록 500 μL씩 첨가하여 matrix matched 표준용액을 제조하였다. 이중 2 μL를 LC-MS/MS에 주입하여 나타난 크로마토그램 상의 피크면적을 토대로 표준검량선을 작성하였다.

기기검출한계(Instrumental limit of detection, ILOD)는 크로마토그램상의 signal to noise ratio (S/N)가 3 이상인 농도로, 주입량을 곱하여 최소검출량(Minimum detectable amount, MDA)을 산출하였으며, 분석법의 정량한계(Method limit of quantitation, MLOQ)는 시료 전처리 및 분석과정을 통틀어 전체 분석법을 통해 시료 내의 분석물질을 정량할 수 있는 한계치로써, 분석기기의 정량한계, 시료주입량, 시료채취량, 최종 시험용액량 및 분석조작에 따른 희석 또는 농축배수를 고려하여 S/N가 10 이상인 농도로, 식 (1)과 같이 산출하였다.

무처리 감귤 시료 10 g에 각각의 표준용액을 0.01 (MLOQ)과 0.1 mg/kg (10 MLOQ) 수준으로 처리하고 dimethomorph의 경우 0.4 mg/kg, mandipropamid의 경우 0.2 mg/kg의 고농도 수준을 추가로 처리하여 잔류분석 과정과 동일한 방법으로 Table 3 및 Table 4의 기기조건으로 3반복 분석하였다. Dimethomorph의 경우 E-isomer와 Z-isomer의 합으로 정량하였다.

감귤 중 dimethomorph 및 mandipropamid의 안전성 평가를 위하여 일일섭취허용량(accepatable daily intake, ADI) 대비 일일섭취추정량(estimated daily intake, EDI)인 %ADI로 산출하여 평가하였으며, 식 (2)와 (3)에 방정식을 제시하였다(RDA, 2022; Park, 2022). 감귤의 일일섭취량인 0.01147 kg을 최대 잔류량과 곱한 후 한국인의 평균 체중으로 나누어 일일섭취추정량을 산출하였다(KHIDI, 2020).

최종 약제 살포 후 채취한 감귤의 무게는 dimethomorph의 경우 수확 3시간 전 처리구에서 72.8 ± 2.9 g, 7일전 처리구에서 74.3 ± 3.5 g, 14일전 처리구에서 76.8 ± 4.7 g, 21일 전 처리구에서 77.7 ± 5.8 g이었고, mandipropamid의 경우 수확 3시간 전 처리구에서 74.1 ± 3.8 g, 7일전 처리구에서 79.8 ± 4.9 g, 14일전 처리구에서 78.0 ± 5.7 g, 21일전 처리구에서 77.0 ± 4.7 g으로 약제 및 처리구별로 감귤시료를 균일하게 채취하였음을 확인하였다(Fig. 1).

Fig. 1. 
Changes of mandarin weight during experimental period.

감귤 중 dimethomorph와 mandipropamid의 잔류분석법은 표준검량선의 직선성, 회수율시험을 통해 정확성 및 정밀성을 검증하였다. 표준검량선의 직선식과 결정계수(R²)는 Table 5와 같이 나타났으며, matrix matched 검량선의 R²는 모두 1.0000으로 나타나 높은 직선성을 보였다. 감귤 중 두 성분의 MLOQ는 모두 0.01 mg/kg으로 정량분석에 적합하였고, 잔류분석법에 따른 회수율 시험결과, dimethomorph의 경우 85.4-97.4%이었고, mandipropamid의 경우 78.9-97.0 %이었으며, 변이계수(Coefficient variation, CV)는 3.2%이내로 나타나, 농약의 등록시험 기준과 방법에서 권고하는 회수율 70~120%, CV 20% 이내를 만족하였다(Table 6).

수확 전 처리일을 달리하여 살포한 감귤 중 시험농약의 처리구별 잔류량은 Table 7과 같다. Dimethomorph의 경우, 수확 3시간 전, 7일전, 14일전, 21일전에 3회 처리한 처리구의 평균 잔류량은 각각 2.98 ± 0.11, 2.28 ± 0.15, 2.10 ± 0.07, 1.57 ± 0.14 mg/kg이었으며, mandipropamid의 평균 잔류량은 1.14 ± 0.19, 0.84 ± 0.02, 0.57 ± 0.05, 0.47 ± 0.02 mg/kg으로, 초기 잔류량 대비 21일 경과 후 각각 47.2% 및 58.6% 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한, 두 성분 모두 수확 예정일에 근접하여 약제를 살포한 처리구일수록 잔류량이 높았는데 이는 tebuconazole의 잔류성에 미치는 몇 가지 변동요인의 영향을 분석한 Han et al., (2004)의 연구에서 처리횟수가 동일한 조건에서 최종 처리후 경과일수가 짧을수록 잔류량이 높게 나타났다는 보고와 유사하였다. 작물 중 농약잔류량은 다양한 요인에 의해 결정되는데 이 연구의 경우 재배조건 등은 동일하기 때문에 살포액의 농도, 농약의 이 화학적 특성, 농약의 제형 등이 주요 요인인 것으로 판단되었다(Son et al., 2012; An et al., 2019; Yang et al., 2020). Dimethomorph 및 mandipropamid의 수확당일의 초기 잔류량은 각각 2.98 mg/kg 및 1.14 mg/kg로 dimethomorph가 2.6배 더 높았는데, 이는 유효성분 함량 및 희석배수를 고려한 dimethomorph 및 mandipropamid 살포액의 농도가 각각 250 mg/L 및 113.0 mg/L로 dimethomorph가 mandipropamid에 비해 2.2배 살포액의 농도가 높았기 때문이라고 생각된다. 또한 감귤 중 dimethomorph의 생물학적 반감기는 15.6일, mandipropamid는 24.2일로 mandipropamid가 1.55배 길게 나타났는데(Fig. 2), Lee et al., (2019)의 triazole계 농약 6종의 물리화학적 특성과 생물학적 반감기의 통계 분석 결과에 따르면 농약의 반감기는 5종의 물리화학적 특성[분자량, Log P, 물에 대한 용해도, 증기압 및 산해리 상수 지수(pKa)]중 Log P 및 pKa와 음의 상관성을 가져 그 값이 클수록 소실속도가 빠르다고 하였다. 하지만 본 연구에서 dimethomorph와 mandipropamid는 비해리성 화합물로 Log P 값만으로 비교해봤을 때 각각 2.63-2.73 (E-Z isomer) 및 3.2로 mandipropamid가 더 높았지만 반감기가 더 긴 상반된 결과를 보였다. 이와 같이 Log P에 따라 잔류양상이 달라질 수 있는데 이를 구명하기 위해서는 많은 수의 농약에 대한 연구가 필요하기 때문에 이 연구에서는 이를 구명할 수 없었다. 또한 농약의 물리화학적 특성 뿐만 아니라 농약의 제형도 농약의 소실에 영향을 주는 대표적인 요인 중 하나이다. 본 연구에서 dimethomorph의 경우 수화제, mandipropamid의 경우 액상수화제를 사용하였는데 일반적으로 수화제보다 액상수화제의 부착량이 높고 작물 표면의 침투성이 크기 때문에 관수 및 환경적 요인으로부터 소실 가능성이 적어 긴 반감기를 보이는 것으로 알려져 있다(Lee et al., 2019; Sardar et al., 2022). Kim et al., (1997)의 제형에 따른 농약의 작물체 부착성 연구에 따르면 tricyclazole은 벼 잎에 대한 액상수화제의 부착량이 수화제보다 약 19% 더 많았다고 보고한 바 있다. 또한 복숭아 중 methoxyfenozide 및 novaluron의 반감기는 각각 4.41일 및 14.81일로 액상수화제를 사용한 novaluron의 반감기가 수화제를 사용한 methoxyfenozide보다 더 길게 나타난 결과와 유사하였다(Cho et al., 2013). 아울러 작물의 비대생장 또한 농약의 잔류성에 영향을 주는 요인 중 하나로 알려져 있는데(Yang et al.,2020; Park et al., 2022), 본 시험에서는 약제별 처리구별 일정한 무게의 감귤 시료를 채취하였기 때문에 작물 비대생장에 의한 농약 잔류량의 희석 효과는 없을 것으로 판단되었다.

Fig. 2. 
Dissipation patterns of two pesticides in mandarin.

감귤에 대한 dimethomorph 및 mandipropamid의 안전성을 평가하기 위해 ADI 와 EDI를 이용하여 일일섭취추정량을 이용하여 %ADI를 산출하였다(Table 8). 각 농약의 %ADI는 dimethomorph의 경우 0.29%, mandipropamid의 경우 0.48% 수준으로 확인되었다. FAO/WHO에서는 %ADI가 10% 미만인 경우 잔류농약의 위험성이 낮다고 보고되어 있으며(Lee et al., 2019), 시험 농약의 최대 잔류량을 기준으로 하여 각 농약 모두 0.5% 미만으로 나타났기 때문에 감귤에 대한 잔류수준은 안전한 것으로 판단되었다. 또한 감귤의 경우 생으로 섭취하는 엽채류와 달리 껍질을 제거하고 섭취하고 통조림, 쨈, 술, 음료 및 즙청 등의 가공식품으로 많이 소비되고 있는데(MAFRA, 2019), 껍질제거나 세척 및 가공과정을 통해 농약의 잔류량은 크게 감소하는 것으로 알려져 있다. 껍질 제거에 따른 잔류농약의 감소율은 풋귤 중(mancozeb 등 30성분) 55.0-100%, 단감 중(chlorfenapyr) 100%, 오이 중(carbaryl 및 mancozeb) 36.7-43.6%, 참외 중(dimethomorph 등 6종) 60.1-96.6%로 보고된 바 있다(Saeedi Saravi and Shokzadeh, 2016; Kim et al., 2018; Jeong et al., 2019; An et al., 2020). 오이 세척에 따른 농약의 제거율은(carbaryl 및 mancozeb) 45.4-63.2%로 보고되었으며(Saravi and Shokzadeh, 2016), 딸기 중 세척 및 가공(잼)에 따른 잔류농약의 감소율은(acetamiprid 등 10성분) 각각 9.2-65.1% 및 59.8-98.4%로 보고된 바 있다(Kwak et al., 2019). 이와 같이 세척 및 가공 중의 열분해 및 휘발 등으로 농약의 잔류량은 대부분 감소되므로 식품섭취에 따른 실질적 위해성은 더욱 낮아 안전할 것으로 판단된다.