참외 껍질 유무에 따른 Acrinathrin, Diflubenzuron, Mandipropamid, Pyraclostrobin 잔류량 비교

서 론

참외(Cucumis melo L. var makuwa Makino)는 멜론의 일종으로 원산지가 아프리카 사하라 남부인 박과의 한해살이 덩굴식물로 우리나라의 대표 여름과일 중 하나이다(Lim et al., 2019). 농림축산식품통계연보에 따르면 국내에서 참외는 2018년에 3,614(노지 145, 시설 3,469) ha에서 130,528(노지 3,104, 시설 127,424) ton이 생산되었고, 이중 97.6%가 시설하우스에서 재배되고 있다(MAFRA, 2019). 2018년 경상북도의 참외 재배면적은 3,180 ha로 국내 참외 재배면적의 88.0%를 차지하고 있다. 참외 주산지인 성주군의 농산물 수출 현황 보고에 따르면 2017년 일본(91.7 ton), 홍콩(77.4 ton), 싱가포르(68.1 ton), 말레이시아(13.4 ton), 베트남(3.6 ton), 대만(3.45 ton), 영국(2.2 ton), 러시아(2.0 ton)와 프랑스(0.9 ton)로 총 262.7 ton을 수출하고 있다. 이중 일본으로의 수출물량비중이 34.9%로 가장 높다(Seongju-gun, 2018).

국내에서 참외는 시설하우스 재배 시 노균병, 흰가루병, 총체벌레와 응애류가 주로 발병하는 것으로 보고되고 있다(Nam et al., 2010; Lim et al., 2019). 참외 재배 중 발생하는 병·해충을 방제하기 위해 등록된 약제들의 잔류량은 국내에서는 과피를 포함한 시료를 사용하여 산출한다. 반면, 일본에서는 과피를 제거(박피)한 시료를 사용하여 산출하고 있다(Lim et al., 2019). 한국과 일본 간 참외 시료의 조제방법의 차이로 인해 실험데이터를 비교하는데 어려움이 있다. 또한, 2019년 positive list system (PLS) 국내 도입이후, 참외 재배시 발생하는 병·해충 방제를 위한 농약이 일본에서 등록되지 않은 경우, 잔류허용기준(maximum residue level, MRL)을 일괄기준치인 0.01 mg kg^-1을 적용하고 있다. 이로인해 일본으로의 참외 수출 통관 시 일본에서 참외에 기준이 설정되어 있지 않은 농약인 chlorfenapyr가 0.02 mg kg^-1 수준으로 검출되는 등 위반사례가 발생하여, 전수조사 등의 규제를 받은 바 있다(Kang et al., 2018; Kim et al., 2020a, Kim et al., 2020b, Lee et al., 2021).

선행연구에 따르면, 시료조제 시 박피 유무에 따라 풋귤(mancozeb 등 30성분, 63.8–100%), 멜론(azoxystrobin 및 thiacloprid, 22–40배), 수박(tebuconazole 등 4성분, 10–수십 배), 복숭아(trifloxystrobin, chlorantraniliprole 및 cyhalothrin, >10배), 감(chlorfenapyr)에서 75% 이상, 참외(propamocarb 등 6성분, 75.9–96.6%), 참외(cyenopyrafen 및 cyflufenamid, 10.2–22.9배) 등에서 농약잔류량이 2.8–수십배 까지 감소했다는 보고가 있다(Kim et al., 2012; Lee et al., 2013; Lee et al., 2017; Kim et al., 2018; Jeong et al., 2019; Oh et al., 2019; Lim et al., 2019, An et al., 2020). 최근 Lim et al. (2019)은 참외재배 시 많이 발병하는 응애류와 흰가루병 방제에 사용하는 cyenopyrafen과 cyflufenamid에 대하여 박피시료에 대한 미박피시료의 농약잔류량 비율(pesticide residue ration, PRR)과 conversion residue (CR)를 활용하여 한국과 일본 양국 간 참외 내 농약잔류량 조사 시 분석시료 조제방법의 차이(박피 유무)로 인해 발생된 문제의 해결책을 제시한 바 있다(Lim et al., 2019). 따라서 본 연구에서는 참외재배시 많이 발병하는 총채벌레와 노균병 방제에 사용하는 살충제 acrinathrin과 diflubenzuron와 살균제 madnipropamid과 pyraclostrobin에 대하여 시료 조제방법에 따른 잔류량을 조사하고, Lim et al. (2019)의 PRR과 CR을 활용하여 실제 참외 수출현장 적용가능성을 검토하고자 하였다.

재료 및 방법

시험대상 농약 분석

시료 내 분석대상 농약의 전처리는 QuEChERS 방법에 준하여 수행하였다. 드라이아이스와 함께 마쇄한 시료 10 g을 polyethelene tube (50 mL)에 넣고, acetonitrile 10 mL를 가한 후 1,300 rpm에서 5분간 진탕하였다. 여기에 QuEChERS extract packets EN pouch를 가한 후 재 진탕(1,300 rpm, 5 min)한 다음 원심분리(3,000 rpm, 5 min, HANIL Combi 514R, Daejeon, Korea)하였다. 시료 정제를 위해 상층액 1 mL를 취해 d-SPE kit에 가하여 1분간 강하게 흔든 다음 원심분리(3,000 rpm, 5 min)하였다. 상층액을 syringe filter(0.2 μm)로 여과한 다음 liquid chromatography (LC)-mass spectrometry (MS)/MS (Agilent Technologies 1200 Series with API 3200 System, Santa Clara, USA)로 분석하였다(Fig. 2, Table 1, Table 2).

Table 1.

Instrumental conditions (LC-MS/MS) for target compounds

Table 2.

Multiple reaction monitoring (MRM) conditions (LC-MS/MS) for target compounds

분석법의 유효성

참외 내 시험대상 농약 4종의 잔류량 확인을 위한 분석법은 검량선의 직선성, 검출한계(limits of detection, LOD), 회수율 및 상대표준편차(relative standard deviation, RSD)로 유효성을 검증하였다(Lim et al., 2018). 시험대상 농약, acrinathrin, diflubenzuron, mandipropamid, pyraclostrobin과 pyraclostrobin의 대사체, BF 500-3를 각각 100 mL acetone에 용해하여 100mg L^-1의 stock solution을 제조한 후 stock solution을 희석·혼합하여 5‒1,000 mg L^-1의 표준용액을 준비하였다. 각각의 표준용액을 최적화한 기기조건(Table 1)으로 분석한 후 작성한 검량선의 결정계수(determination coefficient, R²)로 검량선의 직선성을 확인하였다. 시험대상농약 각 성분의 LOD는 S/N비(signal to noise ratio)가 3.3이 되는 농도로 하여 아래 식을 이용하여 산출하였다.

$\[ \mathrm{L}\mathrm{O}\mathrm{D}\left(\text{mg k}{\text{g}}^{\text{-1}}\right)=\frac{ \mathrm{최}\mathrm{소}\mathrm{검}\mathrm{출}\mathrm{량}\left(\text{ng}\right)\times \mathrm{최}\mathrm{종}\mathrm{재}\mathrm{용}\mathrm{해}\mathrm{량}\left(\text{mL}\right) }{\mathrm{기}\mathrm{기}\mathrm{주}\mathrm{입}\mathrm{량}\left(\text{μL}\right)\times \mathrm{시}\mathrm{료}\mathrm{량}\left(\text{g}\right)} \]$

무농약 참외 10g (n=3)에 시험대상 농약 acrinathrin, diflubenzuron, mandipropamid, pyraclostrobin과 pyraclostrobin의 대사체, BF 500-3를 저농도 (0.1 mg kg^-1)와 고농도 (0.5 mg kg^-1) 수준으로 각각 처리한 후, 최적화된 전처리 방법(Fig. 1)과 기기분석 조건(Table 1과 2)을 이용 회수율 시험을 수행하였다. 회수율은 각 성분의 검량선에 대입하여 산출한 농도와 첨가농도의 비로부터 구하였다. 실험실내 분석기기의 정밀성(intermediate precision) 시험은 5회 반복하여 실시한 다음 상대표준편차(relative standard deviation, RSD, %)로 검증하였다(Lim et al., 2018).

Fig. 1.

Experimental plots on field trial for the pesticide residue in oriental melon.

결과 및 고찰

분석방법의 유효성 검증

본 연구에서 이용한 분석법의 정밀성과 정확성을 검증하기 위해 회수율 시험을 하였다. 시험대상 농약 acrinathrin, diflubenzuron, mandipropamid, pyraclostrobin과 pyraclostrobin의 대사체, BF 500-3의 C₁₈ 컬럼 머무름 시간은 각각 2.51, 3.74, 2.44, 2.49 및 2.56분 이었고, 각 성분의 검량선 직선성은 결정계수(R²) ≥ 0.9982로 모두 양호한 결과를 나타냈다.

시험대상 농약 acrinathrin, diflubenzuron, mandipropamid, pyraclostrobin과 BF 500-3의 회수율과 RSD는 각각 82.4–106.9% ± 2.1–8.4% 범위이었고, LOD는 0.005mg kg^-1이었다(Table 3). 이상의 참외의 acrinathrin, diflubenzuron, mandipropamid, pyraclostrobin과 BF 500-3에 대한 회수율 및 RSD 결과는 농촌진흥청에서 권장하는 회수율 70–120%, RSD 10% 이내의 조건을 만족하는 양호한 결과를 나타냈다(RDA, 2020).

Table 3.

Recovery of tested four pesticides and one metabolite in oriental melon

참외 내 시험농약 잔류량

참외 껍질의 박피여부에 따른 농약잔류량을 측정한 결과, 미박피시료(unpeeled)의 경우 0 DAT에서 acrinathrin의 잔류량은 0.28 ± standard deviation (SD) 0.10mg kg^-1, diflubenzuron은 0.43 ± 0.03mg kg^-1, mandipropamid는 0.48 ± 0.02 mg kg^-1, pyraclostrobin은 0.32 ± 0.03mg kg^-1 수준었다. 14 DAT에서 각각의 농약 잔류량이 크게 감소하였다(acrinathrin 0.02 ± 0.01 mg kg^-1, diflubenzuron 0.03 ± 0.001 mg kg^-1, mandipropamid 0.06 ± 0.002 mg kg^-1, pyraclostrobin 0.03 ± 0.002 mg kg^-1). 반감기가 각각 3.5, 3.6, 5.1 및 4.3일이었고, 감소정도는 살충제 acrinathrin (16.2배)과 diflubenzuron (16.1배)이 살균제 mandipropamid (7.7배)와 pyraclostrobin (10.6배)에 비해 크게 감소했다(Fig. 2).

Fig. 2.

Flow chart of the sample preparation (unpeeld/peeld oriental melon) for residue analysis of target compounds.

박피시료(peeled)의 경우 0 DAT에서 acrinathrin의 잔류량은 0.02 ± 0.002 mg kg^-1, diflubenzuron은 0.02 ± 0.004 mg kg^-1, mandipropamid는 0.04 ± 0.006 mg kg^-1, pyraclostrobin는 0.024 ± 0.003 mg kg^-1 수준이었다. 14 DAT에서 모두 <LOD수준으로 크게 감소하였다. 시험대상 4개 성분의 반감기는 각각 1.8, 1.9, 4.1과 2.3일이었다(Fig. 3). 우리나라에서는 미박피시료를 대상으로, 참외 내 농약성분 잔류허용기준(MRL)을 설정한 반면, 일본에서는 박피시료를 대상으로 설정하고 있다(Lim et al., 2019). 미박피시료를 대상으로 하고 있는 우리나라의 참외에 대한 시험대상 농약의 MRL은 acrinathrin 0.3 mg kg^-1, diflubenzuron 1.0 mg kg^-1, mandipropamid 0.3 mg kg^-1, pyraclostrobin 0.5 mg kg^-1으로 설정되었다. 본 연구에서 mandipropamid는 최종 약제처리 후 3일 이상의 시료, acrinathrin, diflubenzuron과 pyraclostrobin은 모든 시료에서 잔류허용기준을 충족하였다. 반면, 박피시료를 대상으로 하고 있는 일본에서의 참외에 대한 시험대상 4 성분의 MRL은 각각 0.02, 0.2, 0.01 및 0.05mg kg^-1으로, acrinathrin은 최종 약제처리 후 1일, diflubenzuron은 최종 약제처리 후 0일, madipropamid는 최종 약제처리 후 14일, pyraclostrobin은 최종 약제처리 후 0일부터 잔류허용기준을 충족하였다(Fig. 3).

Fig. 3.

Residue curves for acrinathrin (A), diflubenzuron (B), mandipropamid (C), and pyraclostrobin (D) in oriental melon after final application.

환산잔류량과 잔류허용기준 적합성 판정 기준 설정

참외 내 acrinathrin, diflubenzuron, mandipropamid와 pyraclostrobin의 미박피시료에 대한 박피시료의 농약잔류량 비율(PRR, 미박피시료 내 농약잔류량/박피시료 내 농약잔류량)은 각각 3.46–28.64, 5.37–24.91, 12.50–18.11 및 6.12–42.36의 범위였다. 일본에서의 4 성분에 대한 MRL은 각각 0.02, 0.2, 0.01과 0.05mg kg^-1이므로 MRL에 PRR을 곱한 환산잔류량(CR)은 각각 0.07–0.57, 1.07–4.98, 0.12–0.18 및 0.31–2.12 mg kg^-1 이다(Table 4). 따라서, acrinathrin, diflubenzuron, mandipropamid와 pyraclostrobin의 가장 낮은 PRR인 3.46, 5.37, 12.50 및 6.12을 각각 적용하면 우리나라에서 선택하고 있는 미박피시료를 대상으로 얻은 참외 내 4개 성분의 잔류량이 각각 0.07, 1.07, 0.12 및 0.31 mg kg^-1 이하이면 일본에서 선택하고 있는 박피시료 내 잔류량이 일본 잔류허용기준(0.02, 0.2, 0.01 및 0.05mg kg^-1)을 충족할 것으로 판단되고, 이러한 결과를 활용하면 국내에서 조사한 참외 내 잔류데이터를 활용하여 추가 실험없이 일본으로의 수출 가능여부를 확인할 수 있을 것으로 사료된다.

Table 4.

Residue ratios of tested four pesticides by the difference of rind peeling (unpeeled/peeled) in oriental melon after final application

본 연구는 참외 내 잔류농약 조사 시 국가 간 분석시료 차이(박피유무)로부터 야기될 수 있는 번거로움을 줄이기 위해 환산인자 인 PRR 및 CR을 활용하여 잔류량을 예측함으로서 수출현장에의 적용가능성을 검토한 연구이나 단일포장에서만 수행된 결과이므로, 실제 수출현장에 적용하기 위해서는 다양한 환경에서 실제 잔류량과 환산결과의 검증이 추가적으로 수행되어야 할 것으로 판단된다.

Acknowledgments

본 연구는 농촌진흥청 국립농업과학원 농업과학기반기술연구 (PJ01272704)의 지원에 의해 이루어졌습니다.

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