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Korean Journal of Environmental Agriculture

Residual Dissipation based on Crop Commodities Classification of Boscalid and Spinetoram on Crown Daisy and Sweet Pepper under Green Houses

BibTex RIS APA Harvard MLA Vancouver Chicago

@article{HGNHB8_2017_v36n3_184,
author={Eun-Jin. Hwang and Jung-Eun. Park and Jung-Ah. Do and Hyung-Wook. Chung and Hee-Ra. Chang},
title={Residual Dissipation based on Crop Commodities Classification of Boscalid and Spinetoram on Crown Daisy and Sweet Pepper under Green Houses},
journal={Korean Journal of Environmental Agriculture},
issn={1225-3537},
year={2017},
volume={36},
number={3},
pages={184-192},
doi={10.5338/KJEA.2017.36.3.29},
url={https://doi.org/10.5338/KJEA.2017.36.3.29}

TY - JOUR
AU - Hwang, Eun-Jin.
AU - Park, Jung-Eun.
AU - Do, Jung-Ah.
AU - Chung, Hyung-Wook.
AU - Chang, Hee-Ra.
TI - Residual Dissipation based on Crop Commodities Classification of Boscalid and Spinetoram on Crown Daisy and Sweet Pepper under Green Houses
T2 - Korean Journal of Environmental Agriculture
PY - 2017
VL - 36
IS - 3
PB - The Korean Society of Environmental Agriculture
SP - 184-192
SN - 1225-3537
AB - BACKGROUND:This study was performed to evaluate the residue dissipation of boscalid and spinetoramon crown daisy and sweet pepper affected by the morphology of the crop. The half-lives and dissipation rate constants for boscalid and spinetoram on crown daisy and sweet pepper were calculated. And then lower limit of 95% confidence interval for dissipation rate constant could be used to propose the pre-harvest residue limit.METHODS AND RESULTS:The pesticide products diluted according to the pesticide label were applied one time on crown daisy and sweet pepper at 2 field sites, respectively. Initial concentration of boscalid and spinetoram on crown daisy after application were in the range of 72.80~117.15 mg/kg and 2.82~4.67 mg/kg, respectively. And Initial concentration of boscalid and spinetoramon sweet pepperwere in the range of 1.58~1.62 mg/kg and 0.10~0.21 mg/kg, respectively. Boscalid and spinetoram for crown daisy dissipted below the maximum residue limit(MRL) at 10 and 2 days after application, respectively. All residues concentration of boscalid and spinetoram for sweet pepper below theMRL at 0 day after application. The half-lives based on dissipation rate constant for boscalid and spinetoram on crown daisy were 4.2~4.9 days and 3.0~2.4 days respectively. And the half-lives for boscalid and spinetoramon sweet pepperwere 6.7~7.0 days and 2.8~4.0 days respectively.CONCLUSION:The difference in initial concentration of boscalid and spinetoram among crop commodities were due to different cropmorphologywith larger surface areas. This study was suggested that pre-harvest residue limit would be calculated from lower limit of 95% confidence interval for dissipation rate constant andwould be useful to protect consumers by controlling the pesticide residues in crop.
KW - Crown daisy
KW - Pesticide residues
KW - Pre-harvest residue limit
KW - Sweet pepper
DO - 10.5338/KJEA.2017.36.3.29
UR - https://doi.org/10.5338/KJEA.2017.36.3.29
ER -

Hwang, E. J., Park, J. E., Do, J. A., Chung, H. W., & Chang, H. R. (2017). Residual Dissipation based on Crop Commodities Classification of Boscalid and Spinetoram on Crown Daisy and Sweet Pepper under Green Houses. Korean Journal of Environmental Agriculture, 36(3), 184-192.

Hwang, EJ, Park, JE, Do, JA, Chung, HW, et al. 2017, “Residual Dissipation based on Crop Commodities Classification of Boscalid and Spinetoram on Crown Daisy and Sweet Pepper under Green Houses”, Korean Journal of Environmental Agriculture, vol. 36, no. 3, pp. 184-192. Available from: doi:10.5338/KJEA.2017.36.3.29

Hwang, Eun-Jin et al. “Residual Dissipation based on Crop Commodities Classification of Boscalid and Spinetoram on Crown Daisy and Sweet Pepper under Green Houses.” Korean Journal of Environmental Agriculture 36.3 (2017): 184-192.

1. Hwang EJ, Park JE, Do JA, Chung HW, Chang HR. Residual Dissipation based on Crop Commodities Classification of Boscalid and Spinetoram on Crown Daisy and Sweet Pepper under Green Houses. Korean Journal of Environmental Agriculture [Internet]. 2017;36(3): 184-192. Available from: doi:10.5338/KJEA.2017.36.3.29.

Hwang, Eun-Jin, Jung-Eun Park, Jung-Ah Do, Hyung-Wook Chung and Hee-Ra Chang. “Residual Dissipation based on Crop Commodities Classification of Boscalid and Spinetoram on Crown Daisy and Sweet Pepper under Green Houses.” Korean Journal of Environmental Agriculture 36, no.3 (2017): 184-192. doi: 10.5338/KJEA.2017.36.3.29.

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Open Access Journal

Korean Journal of Environmental Agriculture

p-ISSN 1225-3537
e-ISSN 2233-4173

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Article History

Received2017-09-04
Revised2017-09-19
Accepted2017-09-25

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Korean Journal of Environmental Agriculture

2017. Vol.36. n3. pp.184-192

DOI : https://doi.org/10.5338/KJEA.2017.36.3.29

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Abstract

BACKGROUND:

This study was performed to evaluate the residue dissipation of boscalid and spinetoramon crown daisy and sweet pepper affected by the morphology of the crop. The half-lives and dissipation rate constants for boscalid and spinetoram on crown daisy and sweet pepper were calculated. And then lower limit of 95% confidence interval for dissipation rate constant could be used to propose the pre-harvest residue limit.

METHODS AND RESULTS:

The pesticide products diluted according to the pesticide label were applied one time on crown daisy and sweet pepper at 2 field sites, respectively. Initial concentration of boscalid and spinetoram on crown daisy after application were in the range of 72.80~117.15 mg/kg and 2.82~4.67 mg/kg, respectively. And Initial concentration of boscalid and spinetoramon sweet pepperwere in the range of 1.58~1.62 mg/kg and 0.10~0.21 mg/kg, respectively. Boscalid and spinetoram for crown daisy dissipted below the maximum residue limit(MRL) at 10 and 2 days after application, respectively. All residues concentration of boscalid and spinetoram for sweet pepper below theMRL at 0 day after application. The half-lives based on dissipation rate constant for boscalid and spinetoram on crown daisy were 4.2~4.9 days and 3.0~2.4 days respectively. And the half-lives for boscalid and spinetoramon sweet pepperwere 6.7~7.0 days and 2.8~4.0 days respectively.

CONCLUSION:

The difference in initial concentration of boscalid and spinetoram among crop commodities were due to different cropmorphologywith larger surface areas. This study was suggested that pre-harvest residue limit would be calculated from lower limit of 95% confidence interval for dissipation rate constant andwould be useful to protect consumers by controlling the pesticide residues in crop.

Keyword

Crown daisy,Pesticide residues,Pre-harvest residue limit,Sweet pepper

서론

우리나라에서 농약은 농업인구의 감소 및 고령화에 비하여 소비자의 고품질 농산물 요구로 인해 필요성이 증대되고 있다(RDA, 2012). 국내 농지면적은 2015년 1,681,000 ha로 1979년 대비 약 1.7배 감소하였으나, 농약사용량은 농약출하량을 기준으로 ha당 11.6 kg으로 추정되며, 약 2.3배 증가하였다(MAFRA, 2016). 농약사용에 따른 생산자, 소비자 및 환경에 대한 안전성을 확보하여 상호 신뢰할 수 있는 농약관리가 중요하다(KCPA, 2005).

국립농산물 품질관리원에서는 농약사용에 따른 국내 농산물의 안전성 확보하고자, 농산물 안전성조사를 수행하여 농산물의 생산 및 유통단계에서 잔류농약 부적합 농산물의 소비자에 대한 유통을 차단하고 있으며, 2010년부터 2015년까지 농산물 안전성조사의 잔류농약 부적합율은 생산단계에서 1.7∼5.0%, 유통단계에서 0.7∼2.0%로, 생산단계의 부적합율이 상대적으로 높았다(NAPQMS, 2010-2015). 잔류농약에 따른 부적합이 발생하는 주요 농산물은 채소류로 작물특성상 표면적이 넓어 살포 농약의 높은 부착량에 따른 잔류량이 높게 나타나고, 특히 엽채류 및 과채류는 연속수확에 따른 농약사용이 많아져서 부적합이 발생할 수 있는 농산물로 들깻잎, 상추, 쑥갓, 풋고추, 파프리카 등이 있다(Oh et al., 2003, Lee et al., 2010, NAPQMS, 2010-2015). 따라서, 다소비 식품이면서 잔류농약이 검출되는 엽채류 및 과채류에 등록된 농약에 대한 잔류특성 연구를 통한 생산단계의 허용기준을 설정하는 것은 소비자에 대한 안전관리 기반 마련을 위해 필요하다.

현재 엽채류 및 과채류의 생산단계 농약 잔류허용기준(Pre-Harvest Residue Limit, PHRL)은 각각 220개 농약 및 338개 농약이 설정되어 있으며, 엽채류인 쑥갓은 14개, 과채류인 피망은 16개 농약이 설정되어 생산단계 농산물의 안전관리에 적용하고 있다. 쑥갓 및 피망에 대하여 유통단계에 적용하는 농약 잔류허용기준(Maximum Residue Limit, MRL)은 각각 41개 및 161개 농약이 설정되어 있는 것에 비하여, 생산단계 농약 잔류허용기준이 설정되어 관리하고 있는 농약이 상대적으로 적다(MFDS, 2016). 농산물 안전성조사에서도 상대적으로 생산단계의 부적합율이 높게 나타나므로, 생산단계 농약 잔류허용기준 설정을 확대하여 소비자에 대한 안전성을 확보하여야 한다(NAPQMS, 2010-2015).

Boscalid는 침투이행성 약제로 쑥갓과 피망에 대해 각각 균핵병 및 잿빛곰팡이병 방제를 위해 주로 사용되는 살균제고, spineotram은 스피노신계 약제로 쑥갓에 대해 아메리카 잎굴파리, 피망에 대해 담배나방, 꽃노랑총채벌레, 담배가루이, 온실가루이 방제를 위해 사용되고 있는 살충제로 생산단계 농약 잔류허용기준이 설정되어 있지 않다(MFDS, 2016, RDA, 2017).

본 연구는 시설재배조건에서 엽채류인 쑥갓과 과채류인 피망에 대한 boscalid 및 spinetoram의 작물특성에 따른 농약 잔류량 및 감소 양상을 비교하여 소비자에 대한 안전성을 확보를 위한 생산단계 농산물의 농약잔류허용기준 설정의 기초자료로 활용하고자 한다.

재료및방법

시험약제 및 시약

포장시험 농약 제품은 쑥갓 및 피망에 등록된 농약에서 유효성분 함량이 높은 것으로 선정하여, 쑥갓 포장시험은 boscalid 23.5% 액상수화제(에스원, (주) 아그로텍), spinetoram 5% 액상수화제(엑설트, (주) 동방아그로)를 사용하였고, 피망 포장시험은 boscalid 49.3% 입상수화제(칸투스, 한국바스프(주)), spinetoram 5% 액상수화제(엑설트, (주) 동방아그로)를 사용하였다. 분석 표준품으로 boscalid (98.4%)는 Dr. Ehrenstorfer GmbH (Germany), spinetoram (XDE-175-J (97.6%) 및 XDE-175-L (100.0%))은 Dow chemical (USA)를 구입하여 사용하였고, 구조식 및 물리화학적 특성은 Table 1과 같다. Acetone, acetonitrile, dichloromethane, n-hexane 및 ethyl acetate는 residue analysis grade 또는 HPLC grade를 Merck (Germany)에서 구입하여 사용하였고, sodium sulfate anhydrous 및 sodium chloride는 Guaranteed reagent grade를 Junsei chemical (Japan)에서 구입하여 사용하였다. Solid-phase extraction cartridge (florisil 및 silica, 1 g, 6 mL)는 Agilent Technologies (USA)에서 구입하여 사용하였다.

포장시험

포장시험은 시설재배조건에서 지리적 차이를 고려하여 직선거리로 90 km 이상 위도가 다른 2개 포장을 시험포장으로 선정하였다. 쑥갓 포장시험은 시설재배 조건인 경상북도 안동시(포장 I, 품종 : 중엽쑥갓)와 경기도 남양주시(포장 II, 품종 : 개량싸도)에서 수행하였고, 피망은 충청남도 부여군(포장 I, 품종 : 볼란테, 파프리카)과 전라북도 고창군(포장 II, 품종 : 수페리어, 피망)에서 수행하였다.

시험구의 면적은 반복당 10 m2으로 처리구 3반복 및 무처리구 1반복으로 구성하였다. 약제처리는 작물보호제지침서(KCPA, 2016)의 안전사용기준에 따라 약제를 희석하여 조제한 후, 소형전동식 배부형 분무기((주)퍼펙트엘, EL969-1)로 1회 살포하였다(Table 2).

시료채취는 약제처리 후 쑥갓은 0, 1, 3, 5, 7, 10 및 14일, 피망은 0, 1, 2, 3, 5, 7 및 10일차에 출하에 적절한 시료를 1 kg 이상 채취하였다. 채취 시료는 표식을 한 polyethylene bag에 넣은 후 ice box에 보관하여 24시간 이내에 실험실로 운반하였다.

시료조제

운반된 시료는 개체무게를 측정한 후, 쑥갓은 약 5 cm의 길이로 세절하고, 피망은 꼭지를 제거한 후 5등분으로 절단하여 시료 전처리를 수행하였다. 분석용 시료의 조제는 전처리가 완료된 시료를 deepfreezer(-70℃ 이하)에서 48시간 이상 보관한 후 homogenizer로 균질화 하였고, 분석용 시료와 보관용 시료로 구분하여 냉동보관(-15℃ 이하)하였다.

분석법 정량한계

분석법의 정량한계(Limit of quantification, LOQ)는 표준용액을 이용한 기기분석 chromatogram의 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, S/N)가 10 이상을 최소검출량으로 하였고 시료중량, 기기주입량, 최종희석용매량 및 희석배수를 고려하여 산출하였다(Park et al., 2017).

분석법 직선성

Boscalid (98.4%) 표준품 10.16 mg을 acetone 10 mL에 용해하여 1,000 mg/L 표준원액을 조제한 후, acetone으로 계열 희석하여 쑥갓에 대한 검량선 표준용액은 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0, 10.0, 20.0, 50.0, 60.0 및 70.0 mg/L, 피망은 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0 및 10.0 mg/L의 농도로 조제하였다. Spinetoram은 XDE-175-J 표준품(97.6%) 10.25 mg과 XDE-175-L 표준품(100.0%) 10.00 mg을 acetonitrile 10 mL에 용해하여 1,000 mg/L 표준원액을 조제하였다. XDE-175-J 및 XDE-175-L 표준원액(1,000 mg/L)을 각각 1 mL씩 취하여 혼합한 용액을 N2 gas 농축하고 acetonitrile 10 mL에 재용해하여 100 mg/L의 혼합표준용액을 조제하였다. Matrix matched 검량선 표준용액은 혼합표준용액을 acetonitrile으로 계열 희석하여 쑥갓은 0.0005, 0.001, 0.002, 0.005, 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5 및 0.8 mg/L, 피망은 0.0005, 0.001, 0.002, 0.005, 0.01, 0.02, 0.05, 0.1 및 0.2 mg/L의 농도로 표준용액을 조제한 후, 각 농도별로 1 mL씩 취하여 N2 gas로 농축하고 시료 분석 전처리와 동일한 방법으로 수행하여 얻은 무처리 시료 용액 1 mL로 재용해하여 조제하였다. 분석법 직선성은 기기분석 chromatogram peak area를 적용하여 작성한 표준검량선의 회귀방정식에 의한 결정계수(r2)값으로 확인하였다.

회수율 시험 및 잔류분석

Boscalid 회수율 시험은 3반복으로 무처리 시료 10 g에 쑥갓은 정량한계의 10배(0.4 mg/kg), 잔류허용기준(20.0 mg/kg) 및 시료 최고농도(100.0 mg/kg), 피망은 정량한계의 10배(0.2 mg/kg) 및 잔류허용기준(3.0 mg/kg) 수준으로 표준용액을 처리하여 수행하였다. Spineotram 회수율 시험에서 쑥갓은 정량한계의 10배(XDE-175-J 및 XDE-175-L, 0.2 mg/kg 및 0.02 mg/kg) 및 잔류허용기준(XDE-175-J 및 XDE-175-L, 각 2.0 mg/kg), 피망은 정량한계의 10배(XDE-175-J 및 XDE-175-L, 각 0.02 mg/kg) 및 잔류허용기준(XDE-175-J 및 XDE-175-L, 각 0.5 mg/kg)수준으로 표준용액을 처리하여 수행하였다.

표준용액을 처리한 회수율시험 시료는 acetonitrile 100 mL를 가하여 20분간, 250 rpm으로 교반(BBT-2, JEIO TECH, Korea)하여 추출한 후 감압 여과하였다. 여과액은 1,000 mL의 분액여두에 옮겨 증류수 200 mL와 포화식염수 50 mL을 가하여 dichloromethane 100 mL 및 50 mL로 2회 분배하였다. 유기용매 층은 sodium sulfate에 통과시켜 수분을 제거하고, rotary vacuum evaporator(V-700, BUCHI, Switzeland)를 이용하여 40℃에서 감압 농축하였다. Boscalid 및 Spinetoram를 처리한 시료의 농축 건고물은 각각 n-hexane 4 mL 및 n-hexane/acetone(70/30, v/v) 4 mL로 재용해하였다. Boscalid 분석을 위한 정제는 n-hexane 5 mL로 활성화시킨 florisil SPE cartridge(1 g, 6 mL)에 시료용액 4 mL 중 2 mL를 넣은 후, n-hexane/ethyl acetate (90/10, v/v) 5 mL로 세정하고, n-hexane/ethyl acetate (80/20, v/v) 10 mL로 용출하였다. 용출액은 N2 gas로 농축한 후 acetone 2 mL로 재용해하여 GC-ECD로 분석하였다(Table 3). Spinetoram의 분석을 위한 정제는 n-hexane 4 mL로 활성화시킨 silica SPE cartridge (1 g, 6 mL)에 시료용액 4 mL 중 2 mL를 넣은 후, n-hexane/acetone (95/5, v/v) 5 mL로 세정하고n-hexane/acetone (70/30, v/v) 20 mL로 용출하였다. 용출액은 N2 gas로 농축한 후 acetonitrile 2 mL로 재용해하고, XDE-175-J는 100배 및 XDE-175-L은 10배 계열 희석하여 HPLC-MS/MS로 분석하였다(Table 4).

저장안정성시험은 3반복으로 무처리시료 10 g에 boscalid 및 spinetoram 표준용액을 1.0 mg/kg 수준으로 잔류하도록 처리하여 균일하게 혼합한 후, -20℃ 이하에서 냉동 보관하였다. Boscalid는 쑥갓 및 피망에 대하여 175일 및 162일, spinetoram은 174일 및 181일간 보관하여 회수율 시험과 동일한 방법으로 분석시험을 수행하였다.

쑥갓 및 피망 포장시험에서 채취한 boscalid 및 spinetoram의 시료채취 일자별 무처리구 및 처리구 시료의 잔류량 확인은 회수율 시험과 동일하게 분석 시험을 수행하였으며, XDE-175-J(3`-O-ethyl-5,6-dihydro spinosyn J)와 XDE-175-L(3`-O-ethyl spinosyn L)의 혼합물인 spinetoram의 잔류량은 XDE-175-J 및 XDE-175-L의 합으로 산출하였다(Sparks, 2008; MFDS, 2017).

생물학적 반감기 산출

쑥갓 및 피망 중 boscalid 및 spinetoram의 일자별 잔류량은 회귀분석을 통하여 일차반응식을 적용하여 감소상수 및 생물학적 반감기를 산출하였고, 분산분석에 의한 F-검정을 통해 회귀방정식의 유의성 및 t-검정을 통해 감소상수의 유의성 검정을 거쳐 95% 신뢰수준 감소상수 및 반감기를 산출하였다(MFDS, 2014).

결과및고찰

포장시험

쑥갓의 시설재배 기간동안 평균 온도는 포장 I 및 포장 II에서 14.7℃ 및15.4℃, 평균 습도는 78.5% 및 80.8%였으며, 피망은 포장 I 및 포장 II에서 평균 온도는 20.7℃ 및 20.8℃, 평균 습도는 75.4% 및 74.4%였다(Fig. 1). 생육적정 온도가 쑥갓은 15∼20℃로 최저 10℃까지는 생육 가능하며, 피망은 주간 22∼25℃, 야간적온은 16∼18℃로, 본 연구의 재배기간동안 온도는 생육에 적합하였다(RDA, 2007).

쑥갓시료의 개체중량은 포장 I 및 포장 II에서 각각 18.2±0.3 g 및 14.8±0.5 g이었으며, 피망은 364.3±9.4 g 및 110.1 g±4.5이었다(Fig. 2). 쑥갓 및 피망의 동일 포장 출하시기에 적합하게 채취한 시료의 개체중량의 변화는 10% 미만이었다. 피망은 박과이외 과채류이고 가지과 고추속 고추종으로 분류되는 단고추로 잔류허용기준 설정을 위한 농산물 분류에서 피망은 동일한 단고추로 분류되는 파프리카를 포함하고 있다(Lee, 1998; MFDS, 2017). 피망에 대한 잔류성 포장시험에서 포장 I 및 포장 II의 시험작물을 파프리카 및 피망으로 선정하였고, 포장 I의 파프리카는 품종육성 과정의 분화에 의해 착색된 대과종이고, 포장 II의 피망은 녹색을 띠는 약 100 g의 품종으로, 포장간 개체중량의 차이가 있었다(Lee, 2001).

분석법 검증

쑥갓 및 피망 중 boscalid의 분석법 정량한계는 0.04 mg/kg 및 0.02 mg/kg이었으며, 쑥갓 중 spinetoram의 분석성분인 XDE-175-J 및 XDE-175-L은 각각 0.02 mg/kg 및 0.002 mg/kg, 피망에서는 모두 0.002 mg/kg로 생산단계 잔류허용기준 설정을 위한 잔류성시험 분석법의 정량한계 0.05 mg/kg 이하였다(Table 5, MFDS, 2014).

Boscalid의 쑥갓 분석을 위한 표준검량선은 7개 농도(0.1∼10.0 mg/L) 및 5개 농도(10.0∼70.0 mg/L)의 2개 농도범위를 적용하여 산출하였으며, 각각의 농도범위에서 회귀방정식 및 결정계수는 y=973.85087x–311.12292 (r2=0.99395) 및 y=1506.88790x-7039.51392 (r2=0.99846)였고, 피망은 8개 농도(0.05∼10.0 mg/L)에서 y=1395.51102x-56.42835 (r2=0.99981)로 표준검량선의 직선성을 확인하였다. Spinetroam의 쑥갓 분석에서 XDE-175-J은 8개 농도(0.0005∼0.1 mg/L)에서 y=101811934.25969x+72318.79901 (r2=0.99992), XDE-175-L은 6개 농도씩, 2개 농도범위(0.0005∼0.02 mg/L 및 0.02∼0.8 mg/L)를 적용하여, y=34976545.53479x+2775.49949 (r2=0.99948) 및 y=48906919.99303x-1004292. 73139(r2=0.99888)였으며, 피망분석은 9개 농도(0.0005∼0.2 mg/L)에서 XDE-175-J 및 XDE-175-L의 표준검량선이 각각 y=81147830.20776x+67853.10714 (r2=0.99972) 및 y=21304343.53742x+7264.72619 (r2=0.99996)로 직선성을 확인하였다.

Boscalid 회수율은 쑥갓 및 피망에서 각각 76.4∼104.7% 및 86.0∼100.3%였으며, 쑥갓에 대한 spinetoram의 XDE-175-J 및 XDE-175-L 회수율은 각각 85.2∼100.9% 및 85.0∼109.3%, 피망은 각각 85.8∼92.3% 및 86.9∼90.1%였으며, boscalid 및 spinetoram 회수율시험의 변이계수는 0.6∼6.3%로, 생산단계 잔류허용기준 설정을 위한 잔류성 시험 분석법 회수율 70∼110% 및 변이계수(% coefficient of variation) 20% 이내였다(Table 5, MFDS, 2014).

일자별 잔류량 변화

쑥갓 중 boscalid의 약제 처리 후 0일차 잔류량은 포장 I 및 포장 II에서 각각 72.80 mg/kg 및 117.15 mg/kg, 피망은 각각 1.58 mg/kg 및 1.62 mg/kg이었고, 쑥갓 중 spinetoram은 약제 처리 후 0일차 잔류량은 포장 I 및 포장 II에서 각각 2.82 mg/kg 및 4.67 mg/kg, 피망은 각각 0.21 mg/kg 및 0.10 mg/kg이었다. 쑥갓 중 Boscalid는 등록 농약에서 주성분 함량이 가장 높은 23.5% 액상수화제, 피망에는 49.3% 입상수화제를 사용하여, 쑥갓 및 피망에 대한 boscalid 살포농도는 각각 0.235 kg ai/hl 및 0.329 kg ai/hl, spinetoram은 쑥갓 및 피망에 대하여 5% 액상수화제를 사용하여 살포농도는 모두 0.025 kg ai/hl였다(Table 2). 쑥갓과 피망에 대한 boscalid 및 spineotram의 약제 처리 후 0일차 잔류량은 쑥갓이 높았으며, boscalids는 피망에서 살포 약제의 농도가 1.5배 높은데, 잔류량은 쑥갓에 비하여 2% 이하로 낮았다. 쑥갓과 피망의 boscalid 및 spinetoramd 약제 처리 후 0일차 잔류량이 쑥갓에서 높은 이유는 피망에 살포한 약제인 입상수화제는 쑥갓에 살포한 액상수화제에 비하여 부착성이 낮으며, 쑥갓은 엽채류로 작물체의 표면적이 크고, 작물의 표면특성이 거칠고 털이 많아 농약 부착량이 높아진 것으로 판단된다(Nam et al., 2007; Park et al., 2009).

쑥갓 중 boscalid의 잔류량은 포장 I 및 포장 II에서 약제 처리 후 10일차부터 19.29 mg/kg 및 15.64 mg/kg으로 잔류 허용기준인 20 mg/kg 보다 낮은 수준이었고, spinetoram은 약제 처리후 3일차부터 1.50 mg/kg 및 1.13 mg/kg으로 잔류허용기준인 2.0 mg/kg 이하의 농도 수준이었으며, 피망 중 boscalid 및 spinetoram의 잔류량은 포장 I 및 포장 II에서 약제 처리 후 0일차부터 boscalid는 1.58 mg/kg 및 1.62 mg/kg, spinetoram은 0.10 mg/kg 및 0.21 mg/kg으로 잔류허용기준인 3.0 mg/kg 및 0.5 mg/kg 이하였다(Fig. 3). 쑥갓 중 boscalid 및 spinetoram 약제의 안전사용기준에 적합하게 최종약제 처리 후 수확일인 14일 및 7일 이내에 잔류 허용기준 보다 낮은 농도로 잔류하였다.

생물학적 반감기 및 감소상수

쑥갓과 피망 중 boscalid 및 spinetoram의 일자별 잔류량을 회귀분석을 통한 일차반응식을 적용하여 반감기를 산출하였다(MFDS, 2014). 쑥갓 중 boscalid는 포장 I 및 포장 II에서 각각 4.9일 및 4.2일이었고, 피망은 각각 6.7일 및 7.0일 이었으며, 쑥갓 중 spinetoram은 포장 I 및 포장 II에서 각각 3.0일 및 2.4일이었고, 피망은 4.0일 및 2.8일이었다(Fig. 3). 피망은 형태적 발육 후에 성숙과정에 들어가고, 파프리카는 수확 2주 전후에 착색을 하는 성숙과정으로 들어가게 되어, 이러한 성숙과정동안은 중량 변화가 없어 생물학적 반감기가 상대적으로 길게 산출된 것으로 판단된다(Lee, 1998; Cho et al., 2011).

시설재배조건에서 쑥갓과 피망 중 boscalid 및 spinetoram 약제를 1회 처리한 후 일자별 잔류량을 적용하여 산출한 회귀방정식과 감소상수는 F-검정 및 t-검정을 수행하여 유의성을 확인하였고, 감소상수의 95% 신뢰구간이 쑥갓 중 boscalid는 포장 I 및 포장 II에서 각각 0.1417±0.0300 및 0.1659±0.0361이고, 피망은 각각 0.1033±0.0248 및 0.0993±0.0245 였으며, 쑥갓 중 spinetoram은 포장 I 및 포장 II에서 각각 0.2330±0.0570 및 0.2835±0.0710이고, 피망은 각각 0.1742±0.0760 및 0.2520±0.0495이었다(Table 6, 7).

생산단계 농산물의 농약잔류허용기준은 감소상수의 95% 신뢰구간 하한값을 활용하여 제안하고 있으며, boscalid에 대하여 쑥갓과 유사작물인 엽채류에는 근대 및 상추에 각각 감소상수가 0.1071 및 0.1688으로 고시되어 있고, 피망과 유사한 과채류에는 홍고추 및 토마토에 각각 0.0608 및 0.0533으로 고시되어 있으며, spinetoram은 엽채류에서 고추냉이(잎), 근대, 상추, 시금치, 엇갈이배추 및 취나물에 각각 감소상수 0.3036, 0.3045, 0.4883, 0.1912, 0.1197 및 0.0718으로 고시되어 있고, 과채류에는 홍고추 및 방울토마토에 각각 0.0270 및 0.0863으로 고시되어 있다(MFDS, 2016b). Spinetoram의 엽채류 6개 작물에 대한 감소상수의 평균과 표준편차(standard deviation, SD)로 부터 감소상수값의 평균 ± 2SD (standard deviation)을 95%신뢰범위로 하여 쑥갓 중 spinetoram의 감소상수의 신뢰성을 확인하였다(Fig. 4, Moser H. and J. Römbke, 2009; Lee et al., 2015). 쑥갓과 피망에 대한 boscalid와 피망 중 spinetoram의 유사작물의 감소상수가 2개로 정규분포를 가정한 통계분석에 적용할 수 없었으나, 추후에 유사작물에 감소상수가 고시되면 상호 비교가 가능하고 생산단계 농산물의 농약 잔류허용기준을 설정하는데 기초자료로 활용하여 농산물의 유통단계의 부적합에 따른 생산자의 경제적 손실을 최소화하고 소비자에 대한 안전성을 강화할 수 있다.

Notes

The author declare no conflict of interest.

ACKNOWLEDGEMENT

This research was supported by the Ministry of Food and Drug Safety, Republic of Korea (grant number : 00-16-8-0021-00).

Tables & Figures

Table 1.

Chemical structures and physico-chemical properties of boscalid and spinetoram (Tumer J. A., 2015)

이미지설명
Table 2.

Good agricultural practice and maximum residue limit of boscalid and spinetoram on crown daisy and sweet pepper in Korea

이미지설명 a) Active ingredient, b) Pre-harvest interval, c) Maximum residue limit, d) Suspension concentrate, e) Water-dispersible granule
Table 3.

GC-ECD conditions for the analysis of boscalid on crown daisy and sweet pepper

이미지설명
Table 4.

HPLC-MS/MS conditions for the analysis of spinetoram in crown daisy and sweet pepper

이미지설명
Fig. 1.

Temperature and humidity of field sites for crown daisy (A) and sweet pepper (B).

이미지설명
Fig. 2.

Average sample weights of crown daisy (A) and sweet pepper (B) at harvest date.

이미지설명
Table 5.

Limit of quantification and Recovery of boscalid and spinetoram in crown daisy and sweet pepper

이미지설명 a) Standard deviation, b) Coefficient of variation, c) Limit of quantification
Fig. 3.

Dissipation curves of boscalid (A) and spinetoram (B) on crown daisy and sweet pepper.

이미지설명
Table 6.

Regression analysis for the dissipation of boscalid on crown daisy and sweet pepper

이미지설명 a) Significant at p<0.05 by the F-test, b) Significant at p<0.05 by the t-test
Table 7.

Regression analysis for the dissipation of spinetoram on crown daisy and sweet pepper

이미지설명 a) Significant at p<0.05 by the F-test, b) Significant at p<0.05 by the t-test
Fig. 4.

Dissipation rate constants evaluation of spinetoram on crown daisy with leafy vegetables proposed by MFDA.

이미지설명

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