다채, 돌나물, 바질, 배초향 및 참나물 중 Cyantraniliprole의 잔류특성 및 식이섭취 노출평가

시험약제 및 시약

다채, 돌나물, 바질 3종에는 cyantraniliprole 5% 유제(프로큐어, 경농), 배초향에는 cyantraniliprole 5% 분산성액제(토리치, 농협케미컬) 및 참나물에는 cyantraniliprole 10% 유현탁제(엑시렐, 동방아그로)를 시험약제로 사용하였다. Cyantraniliprole의 표준품은 AccuStandard (USA) 제품의 순도 94.0%, 97.5% 및 1,000 mg/L standard solution을 사용하였으며, 대사체 IN-J9Z38의 표준품은 FMC Corporation (USA) 제품을 분양받아 사용하였고, 시험약제의 화학구조 및 물리화학적 특성은 Table 1과 같다. 시료 전처리 추출 과정에서 사용된 QuEChERS Extract Kit (4 g magnesium sulfate, 1 g sodium chloride, 1 g trisodium citrate dihydrate, 0.5 g disodium hydrogencitrate sesquihydrate)는 BEKOlut (Germany) 제품을 사용하였다. 표준용액 조제, 전처리과정 및 기기분석에서 사용한 acetonitrile과 기기분석 이동상 조제에 사용한 formic acid는 B&J (USA) 제품을 사용하였다.

Table 1.

Chemical structures and physicochemical properties of cyantraniliprole and IN-J9Z38

포장시험

시험일정은 2022년 4월부터 2024년 5월까지 수행하였으며, 시험작물로는 다채, 돌나물, 바질, 배초향 및 참나물 5개의 작물을 충청북도 괴산군 등에서 시설포장을 임차하여 수행하였다(Table 2).

Table 2.

Summary of residual pesticide field trials

포장구획으로 약제 처리구는 각 3반복 및 무처리구 1반복으로 구성하였으며, 약제처리는 다채 및 돌나물은 수확전 처리일을 다르게 설정하여 약제처리구를 설정하였고, 바질, 배초향 및 참나물은 수확 7일전 2회 처리하였다(Table 3). 약제처리는 시험농약을 희석하여 펌프식 분무기(AE-40N, 아성정공, 대한민국)를 이용하여 약액이 흐를 때까지 충분히 묻도록 골고루 살포하였다.

Table 3.

Summary of the application information of cyantraniliprole in test crops

시료채취는 다채와 돌나물은 처리구별로 수확 당일에 모두 시료를 채취하였으며, 바질, 배초향 및 참나물은 0일차(약제처리 후 2시간), 3, 5, 7, 14일차에 채취하였으며, 일정한 크기의 시료를 채취한 후 바로 실험실로 운반하여 변질잎을 제거한 시료전체를 분석 전까지 -20℃ 이하에서 냉동보관하였다.

검량선 작성 및 회수율시험

2022년 돌나물 및 바질 시험에 사용한 cyantraniliprole은 표준품(94.0%)을 일정량 취하여, acetonitrile에 녹여 100 mg/L 농도의 저장표준용액을 조제하였으며, 분양받은 대사체 IN-J9Z38 200 mg/L은 acetonitrile에 녹여 100 mg/L 농도의 저장표준용액을 조제하였다. 두 개의 저장표준용액에서 일정량을 취하여 acetonitrile로 녹여 10.0 mg/L 혼합저장표준용액을 조제하였다.

2023년 다채 및 배초향 시험에 사용한 cyantraniliprole은 표준용액 1,000 mg/L 중 1 mL을 9 mL의 acetonitrile에 녹여 100 mg/L 농도의 저장표준용액을 조제하였으며, 분양받은 대사체 IN-J9Z38 200 mg/L은 acetonitrile에 녹여 100 mg/L 농도의 저장표준용액을 조제하였다. 두 개의 저장표준용액에서 일정량을 취하여 acetonitrile로 녹여 10.0 mg/L 혼합저장표준용액을 조제하였다.

2024년 참나물 시험에 사용한 cyantraniliprole은 표준품(97.5%)을 일정량 취하여, acetonitrile에 녹여 100 mg/L 농도의 저장표준용액을 조제하였으며, 분양받은 대사체 IN-J9Z38 200 mg/L은 acetonitrile에 녹여 100 mg/L 농도의 저장표준용액을 조제하였다. 두 개의 저장표준용액에서 일정량을 취하여 acetonitrile로 녹여 10.0 mg/L 혼합저장표준용액을 조제하였다.

각각 저장표준용액에서 일정량을 취한 후 acetonitrile로 희석하여 0.01, 0.025, 0.05, 0.1, 0.25 및 0.5 mg/L의 작업표준용액을 조제하였다. 무처리 시료 전처리용액(1 mL)을 완전 농축 후 작업표준용액(1 mL)으로 재용해하여, matrix matched working standard solution을 제조하였다. 이후 시료분석 전후로 liquid chromatography-mass spectrometer(LC/MSMS, LC/MS-8050, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)에 2회 주입하여, chromatogram상의 peak 면적을 기준으로 표준검량선을 작성하였다.

회수율 시험은 정량한계(Limit of Quantification, LOQ) 수준과 LOQ의 10배의 수준으로 무처리 시료 10 g에 1.0 및 10.0 mg/L cyantraniliprole과 IN-J9Z38 혼합 표준용액을 각각 0.1 mL 처리한 후 상기한 잔류농약 분석과정과 동일한 방법으로 3반복 분석하여 산출하였다.

잔류시료 분석

마쇄한 각 시료 10 g을 50 mL conical tube에 넣고, acetonitrile 10 mL를 가하여 660 rpm으로 5분간 진탕 추출하였다. 진탕 추출한 후, QuEChERS kit (4 g magnesium sulfate, 1 g sodium chloride, 1 g trisodium citrate dihydrate 및 0.5 g disodium hydrogen citrate sesquihydrate)을 가하고 추가적으로 5분간 진탕 추출하였다. 추출액을 3,000 rpm으로 5분간 원심분리 후 상등액 1 mL을 취하고 0.22 µm syringe filter(PTFE)로 여과 후 LC-MS/MS로 분석하였다(Tables 4, 5).

Table 4.

Analytical condition of LC-MS/MS

Table 5.

Multiple Reaction Monitoring MRM) conditions of cyantraniliprole and its metabolite

대사체를 포함하는 cyantraniliprole의 총 환산잔류량은 농촌진흥청의 “농약의 잔류분 정의” 지침에 따라 산출하였다(NAS, 2018).

Total Cyantraniliprole (mg/kg) =
　　　Cyantraniliprole + (IN-J9Z38 × 1.04^a))

$$ {}^{\mathrm{a})}1.04=\frac{473.72\left(\mathrm{M}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{u}\mathrm{l}\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{ }\mathrm{w}\mathrm{e}\mathrm{i}\mathrm{g}\mathrm{h}\mathrm{t}\mathrm{ }\mathrm{o}\mathrm{f}\mathrm{ }\mathrm{C}\mathrm{y}\mathrm{a}\mathrm{n}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{n}\mathrm{i}\mathrm{l}\mathrm{i}\mathrm{p}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{e}\right)}{455.7(\mathrm{M}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{u}\mathrm{l}\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{ }\mathrm{w}\mathrm{e}\mathrm{i}\mathrm{g}\mathrm{h}\mathrm{t}\mathrm{ }\mathrm{o}\mathrm{f}\mathrm{ }\mathrm{I}\mathrm{N}-\mathrm{J}9\mathrm{Z}38)\mathrm{ }}$$

생물학적 반감기 및 감소 상수

잔류량을 일차 반응속도식(C_t = C₀ × e^-kt)에 대입하여 감소상수를 산출하였다. 일차 반응속도식에서 C_t는 특정 경과일 후 잔류량, C₀는 초기 잔류량, k는 감소상수, t는 경과시간을 나타내며 산출된 k 값을 이용하여 생물학적 반감기(t_1/2)를 다음식에 따라 산출하였다: t_1/2 = ln2/k.

식이섭취 노출평가

시험 작물 중 cyantraniliprole의 일일섭취허용량(Acceptable Daily Intake, ADI) 대비 일일섭취추정량(Estimated Daily Intake, EDI)인 %ADI를 토대로 평가하였다(Kang et al., 2024; Noh et al., 2011). EDI는 각 처리구에서 시료 중 cyantraniliprole의 최고잔류량과 식품섭취량을 곱한 후 한국인 평균 체중인 60 kg을 고려하여 각 작물의 섭취에 따른 잔류농약 노출평가를 진행하였다. 작물별 일일섭취량은 국민영양통계(KHIDI, 2023)를 이용하였으며, 바질과 배초향은 일일섭취량이 존재하지 않아 허브류에 분류되어 있는 작물 중 고수에 대한 일일섭취량(0.00001 kg/day)을 적용하여 실시하였다.

분석법 확립 및 회수율시험

시험작물 중 cyantraniliprole 및 대사체 IN-J9Z38의 표준 검량선의 회귀방정식은 모두 결정계수(R²)가 0.995 이상이었다(Table 6). 정량한계(Limit of Quantification, LOQ)는 모두 0.01 mg/kg이었으며, 회수율 결과는 회수율 범위 70~120%와 변이계수(coefficient of variation, C.V.) 20% 이내로 농약 및 원제의 등록기준(RDA, 2025b)과 SANTE/11312/2021 가이드라인(European Commission, 2024) 기준을 만족하였다(Table 7).

Table 6.

Linear equation of calibration curve for the quantification of cyantraniliprole and IN-J9Z38 in the test crops

Table 7.

Recovery rates of the analytical method of cyantraniliprole and IN-J9Z38 in the test crops

Cyantraniliprole의 잔류특성

다채와 돌나물에서의 cyantraniliprole 잔류량은 각각 0.02~5.01 mg/kg, 1.54~3.82 mg/kg이었었으며, 수확 14일전 2회 처리구의 평균 잔류량은 수확전 2회 처리구 대비 99%와 51% 감소하였다. 바질, 배초향 및 참나물의 잔류량은 각각 0.06~4.37 mg/kg, 0.30~29.34 mg/kg 및 1.17~9.79 mg/kg이었으며, 약제살포 14일후 잔류량은 약제살포일 평균 잔류량 대비 98%, 99% 및 85% 감소하였다.

다채 중 cyantraniliprole의 MRL은 설정되어 있지 않아, 엽채류 MRL 3.0 mg/kg과 비교한 결과, 수확 3일전 2회 처리구부터 MRL 이하로 확인되었다. 돌나물과 참나물의 MRL은 모두 10.0 mg/kg으로, 돌나물은 수확전 2회 처리구에서, 참나물은 약제살포 당일부터 MRL 이하로 확인되었다. 바질과 배초향은 허브류(생) MRL 10.0 mg/kg과 비교한 결과, 바질은 약제살포 당일, 배초향은 약제살포 5일후부터 MRL 이하로 확인되었다(Table 8).

Table 8.

Residual amounts of cyantraniliprole in the test crops

본 시험에서는 5개 작물에 약제성분 및 재배조건(시설재배)은 동일하였으며, 유효함량, 제형, 시험시기 및 시험작물을 다르게하여 시험을 진행한 결과, 배초향의 초기 잔류량이 평균 27.00 mg/kg으로 5개 작물 중 가장 높았으며, 다채, 돌나물, 바질 및 참나물의 초기 잔류량보다 각각 약 6.0, 7.5, 6.5 및 2.8배 높은 잔류량을 확인하였다. 시료의 평균 초장은 다채, 돌나물, 바질, 배초향 및 참나물 순으로 각각 15.3 ± 3.5 cm(n=20), 11.1 ± 1.5 cm(n=20), 13.8 ± 1.8 cm(n=20), 21.6 ± 2.7 cm(n=20) 및 27.1 ± 3.2 cm(n=20)이었으며, 각 작물의 모든 시료는 생육정도가 비슷한 크기의 시료를 채취하였다. 이전 연구에서 시료의 무게는 비슷하나, 평균 초장이 크면 더 많은 표면적에 농약 부착이 용이하며, 잎의 표면이 거칠고 줄기와 함께 시료를 채취하는 작물에서 농약의 부착량이 더 높다고 보고하였다(Kang et al., 2024). 다채, 돌나물, 바질 3개의 작물의 초장은 비슷하였으나, 돌나물은 잎의 크기가 매우 작고, 표면이 매끈하였으며, 다채는 잎과 줄기가 비슷한 비율의 크기로 구성되어 있기때문에 잎의 면적이 3개의 작물 중 가장 큰 바질이 농약의 부착에 유리할 수 있다고 판단되었다. 또한 배초향 및 참나물 2개의 작물의 초장이 비슷하였으며, 배초향은 잎의 크기가 참나물에 비해 크며 표면이 거칠고, 줄기마다 잎이 붙어있는 형태를 가지고 있어 농약의 부착에 유리할 수 있다고 판단되었다.

본 시험에서 살포약제의 유효함량과 희석배수로 산출된 이론적 살포농도 대비 초기 잔류량에 대한 부착율을 산출한 결과, 다채, 돌나물, 바질, 배초향 및 참나물에서 각각 9.0, 7.6, 16.6, 54.0 및 19.0%이었다. 이전 연구에 따르면 cyantraniliprole 10.26% 유상수화제 2,000배 희석하여 상추, 부추 및 알타리무 지상부에 살포한 결과, 초기 잔류량은 각각 11.89, 13.70 및 5.71 mg/kg이었으며(Lee, 2019), 이론적 살포농도 51.3 mg/L 대비 초기 잔류량에 대한 부착율은 각각 23.2, 26.7 및 11.1%이었다. 또한 시금치에 cyantraniliprole 5% 분산성액제 1,000배 희석하여 살포한 결과 초기 잔류량이 4.43 mg/kg이었으며(Park, 2023), 이를 이론적 살포농도로 계산하였을 경우 50 mg/L이었고, 초기 잔류량에 대한 부착율은 8.9%이었다.

본시험에서 다채, 돌나물 및 바질은 동일제형을 사용하여 시험하였으며, 작물별 부착율을 SPSS프로그램(ver.29, IBM Corporation, USA)를 이용하여, 일원분산분석(one-way analysis of variance, ANOVA)을 실시하여 비교하였다. 분석 결과, 세 작물 간 부착율은 통계적으로 유의한 차이를 보였다(F(2, 6) = 78.47, p < 0.001). 집단 간 차이를 확인하기 위해 Tukey HSD 사후검정을 수행한 결과, 바질은 다채 및 돌나물과 유의한 차이를 나타낸 반면(p < 0.001), 다채와 돌나물 간에는 유의한 차이가 확인되지 않았다(p = 0.140). 이러한 결과는 동일한 제형을 살포하더라도 작물의 종류 및 시험조건 등에 따라 부착율이 달라질 수 있다고 판단되었다. 또한 이전 연구에서 수행한 자료에 따르면, 4종의 작물에서 3종의 농약 성분을 제형만 달리하여 살포하고, 잔류량으로부터 회귀선을 구한 후 분산 분석한 결과, 제형간의 잔류성에는 차이가 없는 것으로 보고하였으며(Kim et al., 1997), 제형별 부착성은 각 작물에 따라 다를 수 있고, 제형간 차이는 시험의 방법 또는 시기에 따라 다소 차이가 있다는 것과 표면에 털의 영향에 따라 다른 작물과 제형에 따른 부착성은 달라질 수 있다고 보고되었다(Han, 2013).

생물학적 반감기 및 감소 상수

각 작물에 cyantraniliprole 약제처리 후 일자별 평균 잔류량을 확인하여 경시적인 잔류량 변화로부터 반감기를 산출하였다. 작물별 평균 잔류량을 이용하여 회귀분석을 실시하였으며, 회귀식을 산출한 결과 다채 y=4.5050e^−0.2645x(R²= 0.9995), 돌나물 y=3.2211e^−0.0673x(R²=0.7249), 바질 y=4.1985e^−0.1633x(R²=0.9578), 배초향 y=27.5530e^−0.2378x(R²=0.9810) 그리고 참나물 y=9.9518e^−0.0937x(R²=0.9159)이었으며, 각각의 식을 이용하여 산출된 반감기는 다채, 돌나물, 바질, 배초향 및 참나물 각각 2.6일, 10.3일, 4.2일, 2.9일 및 7.4일로 확인되었다(Fig. 1).

Fig. 1.

Degradation patterns of cyantraniliprole in test crops.

이전의 연구에서 풋고추 중 cyantraniliprole의 생물학적 반감기는 2.8~3.2일이었으며(Poornima et al., 2025), 달래는 1.14일로 짧은 반감기를 나타내었다(Sardar et al, 2023). 본 연구 중 다채, 바질 및 배초향의 반감기는 이전 연구에서 발표된 반감기와 비슷하게 짧게 산출되었으며, 이는 3개 작물은 약제살포 후 수확일까지 생장속도가 급격하여 수확일자가 경과됨에 따라 약제 노출이 적은 잎이 수확 크기까지 생장하였기 때문에 희석되어 잔류량 감소에 영향을 미친 것으로 판단되었다. 그 외 돌나물과 참나물은 한번 채취하면 같은 크기로 생장하는데 시간이 소모되기 때문에 생장에 의한 영향은 적은 것으로 판단되었다. 이전 연구에서도 들깻잎, 아스파라거스 및 어수리는 단기간에 생장속도가 매우 빨라 비대생장율 증가에 의해서 희석효과가 반감기에 영향을 미치는 가장 큰 요인으로 보고되었다(Park et al., 2022c; Kim et al., 2015; An et al., 2019).

식이섭취 노출 평가

각 작물의 식이 섭취량을 고려하여 각 처리구의 최대 잔류량기준으로 %ADI를 산출한 결과, 다채 0.00005~0.00439%, 돌나물 0.00211~0.00447%, 바질 0.00003~0.00128%, 배초향 0.00013~0.00858% 및 참나물 0.0156~0.08874%이었다(Table 9). 위해지수는 0.09% 미만으로 위해성 판단 기준 값인 1이하로 식이 섭취량에 의한 위해 가능성은 매우 낮은 것으로 평가된다. 돌나물과 참나물에는 MRL과 안전사용기준이 설정되어 있으며, 다채는 MRL은 설정되어 있지 않지만, 안전사용기준은 설정되어 있었다. 바질과 배초향은 허브류(생)에 포함되어 MRL이 설정되어 있지만, 안전사용기준은 아직 이루어지지 않았으며, 본 연구 결과는 향후 기준을 설정하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Table 9.

Risk assessment of cyantraniliprole in the test crops

이해상충관계

저자는 이해상충관계가 없음을 선언합니다.