QuEChERS(Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe)분석법은 고체상의 분말을 시료에 직접 주입하여 농약성분을 추출하는 방법으로 분석법이 간단하고 빠르기 때문에 많이 연구되고 있다. 이 방법은 기존 분석법에 비하여 적은 시료량과 상대적으로 많은 불순물을 포함하고 있기 때문에 LC-MS/MS 등의 감도가 높은 분석기기를 필요로 하며, HPLC나 GC 분석을 위해서는 개선이 필요하다. 본 연구에서는 QuEChERS AOAC Official 2007.01 법을 개선하여 사과, 포도, 배, 단감 4가지 과일을 대상으로 UPLC-PDA, GC-${\mu}ECD$ 및 GC-NPD 을 이용하기 위한 QuEChERS 분석법을 개발하고자 하였으며 그 결과를 QuEChERS AOAC Official 2007. 01법을 적용한 LC-MS/MS 분석결과와 비교하였다. QuEChERS AOAC Official 2007. 01법을 이용한 네가지 과일별 회수율은 각각 사과 71.1~104%, 포도 75.7~132.2%, 배 84.8~108.7%, 감 78.3~127.4%이었으며, 개선된 QuEChERS법을 이용한 네가지 작물별 회수율은 각각 사과 70.9~112.9%, 포도 71.3~101, 배 71.3~126%, 감 76.4~122.5% 이었으며, 두 방법 모두 다성분 분석법의 회수율 기준인 70~130%이내 조건을 만족하였다. 대부분의 농약이 변형한 방법으로 실험을 수행하였을 때 좋은 회수율이 보이므로 ECD, NPD 및 UVD와 같이 현재 분석기관에서 많이 보급된 분석 장비로 사용하여 다성분 동시분석이 가능할 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 인천광역시 초·중학교 등에 식재료로 공급되고 있는 학교급식 농산물의 안전성을 확보하기 위하여 37품목 527건을 대상으로 잔류농약 실태조사를 실시하고 섭취량에 따른 위해평가를 실시하였다. 농산물 전처리 및 잔류농약 분석은 다종농약다성분 분석법으로 검사 가능한 373종의 잔류농약을 분석하였다. 학교급식 농산물 527건 중 12건(2.3%)에서 잔류농약이 검출되었으며 취나물 1건과 파슬리 1건은 잔류농약허용기준을 초과하여 부적합 판정(0.4%)되었다. 채소류 중 엽채류는 104건 중 7건(6.7%), 근채류는 55건 중 4건(7.3%), 박과 이외 과채류는 6건 중 1건(16.7%)에서 잔류농약이 검출되었으며 곡류, 두류, 서류 등에서는 잔류농약이 검출되지 않았다. 검출 농약에 대한 위해성 평가 결과 %ADI (Hazard index)는 0.0000-39.7425%로 학교급식 농산물 섭취로 인한 인체 위해성은 낮은 것으로 판단되었다. 또한, 농산물은 일반적으로 세척하여 섭취하므로 세척을 통해 농산물의 잔류농약을 크게 줄일 수 있고 조리 과정을 통해 잔류농약이 제거될 수 있으므로 실제 농약의 위해성은 더 낮아질 것으로 예상된다. 그러나 농산물은 소비자의 기호, 계절 등에 따라 섭취량이 달라져 위해성이 증가할 수 있을 것으로 보인다. 따라서 안전한 농산물의 생산과 공급, 소비를 위해서는 농민들의 올바른 농약 사용이 필수적이라고 할 수 있으며 지속적인 잔류농약 실태조사 및 위해평가를 실시하여 부적합 농산물의 유통차단 등 농산물의 안전성을 확보하기 위한 노력이 필요할 것으로 판단된다.
GC-NPD와 GC-ECD를 사용하여 잔류농약을 신속하게 정량 할 수 있는 변형 된 QuEChERS법이 시금치를 이용하여 검토되었다. 본 연구에서는 잔류농약 모니터링에서 주로 검출되며 GC로 측정 가능한 50가지 농약을 대상으로 하였다. 무농약 시금치를 이용하여 검량선을 작성하였으며, R2 값은 0.995 이상으로 모든 농약이 직선상을 나타내었다. 분석 농약의 검출한계는 0.001~0.1 ug/g로 나타났으며, 분석농약의 90% 이상이 0.05 ug/g 이하를 나타내었다. 정량한계는 0.001~0.32 ug/g로, 이는 농약의 잔류 허용기준치 보다 낮았다. Dichlorvos, propamocarb, chlorothalonil, dichlofluanid, cyhalothrin 그리고 fenvalerate를 제외하고는 대부분의 경우 회수율은 80~120%, RSD는 20% 이하로 나타났다. QuEChers는 기존 다중분석법과 비교해볼 때 일상적인 분석 시료에 응용했을 때 용매 사용량을 획기적으로 줄임으로써 친환경적 일뿐만 아니라 경제적이며 분석시간의 단축을 통해 유통 농산물의 안전성 확보에 기여할 수 있는 바가 크다고 할 수 있겠다.
파속류에 다량 함유된 황화합물들은 GC/ECD에 민감하게 반응하기에, 이 농산물들의 잔류농약분석에서 방해 물질로 작용하여 농약성분의 분리정량에 어려움을 주고 있다. 최근 잔류농약분석에서 정제법으로 여러 가지 고상추출법(solid-phase extraction)이 개발되고 있으며, 본 연구에서는 황화합물을 효율적으로 제거하기 위하여, 20% 질산은($AgNO_3$)용액 3 ml을 Florosil cartridge (1 g packing, 6 ml tube)에 처리한 은이온흡착 cartridge (silver nitrate impregnated florosil cartridge)를 조제하였다. 이 cartridge를 이용하여 파속류 각 2, 4, 6 및 10 g에 해당하는 추출액을 고상추출법으로 정제한 결과, 양파 6 g, 대파 4 g, 쪽파는 4 g 까지는 황화합물의 95% 이상을 제거할 수 있었다. 그리고, 40종의 농약을 각 파속류에 첨가하고 이 cartridge에서 유출하여 회수율을 분석한 결과 34종이 70~120%의 범위 안에 들었다.
본 연구는 STQ 분석법의 정확성(accuracy)과 재현성(reproducibility) 및 정제효과(efficiency)를 판별하고자 식품공전 다성분 동시 분석법 제 1법, QuEChERS 분석법과 회수율 시험 및 matrix effect의 조사를 실시하여 비교 분석하였다. 시험에 사용한 시료 및 장비는 국내 생산 대표 작물인 감자, 사과, 고추, 현미, 대두 5가지 작물을 대상으로 45종의 농약 성분을 기체 크로마토그래프(Gas chromatograph)로 분석하였다. 3가지 분석 방법에 대한 다종 혼합 농약의 정밀성을 판단하기 위해 표준검량곡선을 작성한 결과 $R^2$ 값은 0.990 이상으로 높은 직선성을 보였고 분석 장비의 최소검출량은 0.1 ng이었다. 각각의 분석법에 따른 회수율 시험의 상대표준편차(Relative standard deviation, RSD)는 30% 이내로 요구 조건을 충족하였으며 다성분 동시 분석법 제 1법 89.13%, QuEChERS 분석법 92.45%, STQ 분석법 85.28%의 평균 회수율을 보였다. 또한 5가지 시료에 대한 45종 농약성분의 평균 matrix effect는 다성분 동시 분석법 24.61%, QuEChERS 분석법 23.98%, STQ분석법 11.24%로 나타났다. 특히 STQ 분석법은 QuEChERS 분석법으로 추출한 시료 용액을 고상의 $C_{18}$, PLS, PSA cartridge column을 차례로 통과하여 용출 정제하는 방법으로 전처리 소요 시간이 짧고 용이하며 높은 정제효과를 보였다. 그러나 전처리 과정에서 농축과정의 생략으로 소량의 추출용매를 분취하여 분석하기 때문에 분석방법의 검출한계(method detection limit, MDL)가 높아지는 문제가 발생하는데, 이를 보완하기 위해 시료의 대량 주입으로 검출한계를 낮추고자 하였다. 대용량 주입장치(large volume injector, LVI)를 이용하여 STQ 분석법을 적용한 분석 결과 표준검량곡선은 0.990 이상의 $R^2$ 값으로 높은 직선성을 보였고, 검출한계는 0.01 mg/kg 수준이었다. 회수율 시험 결과 91.84%의 평균 회수율을 보였으며 2수준 3회 반복 처리에 따른 상대표준편차는 30% 미만이었고 평균 matrix effect는 17.90%으로 높은 재현성과 정확성, 정제 효과를 나타내었다.
본 연구에서는 경기도내 유통매장 및 온라인에서 유통 중인 과일류 18품목과 박과과채류 2품목 114건의 시료를 구입하였다. 과피와 과육을 분리한 후 GC-NPD, GC-ECD, GC-MSMS, LC-MSMS를 이용하여 341종 잔류농약 분석을 진행했다. 과일 전체(과피+과육)를 분석했을 때 48건의 시료에서 검출이 되었고 부적합은 없었으며 0.0025-0.1663 mg/kg의 검출범위를 나타냈다. 과피에서는 85건에서 0.0026-4.7185 mg/kg의 검출범위를 보이며 분리 전과 비교했을 때 높은 검출량을 보였다. 과육에서는 8건의 검출이 있었으며 검출범위는 0.0021-0.0993 mg/kg 로 나타났다. 대부분의 과피에서 농산물의 잔류허용기준 이하의 농약이 검출되었고 키위 과피에서 기준 0.05 mg/kg인 deltamethrin이 0.1020 mg/kg의 검출량을 보였다. 잔류허용기준은 과일 전체에 대한 기준이기 때문에 섭취에 부적합한 것은 아니지만 더욱 안전하고 건강한 과피 섭취를 위해 세척 후 과일 그대로를 섭취할 것을 권장하며 과피와 과육에 대한 지속적인 모니터링이 필요한 것으로 보여진다.
본 연구에서는 인천광역시에서 유통되는 엽경채류 농산물의 안전성을 확보하기 위하여 삼산농산물도매시장 등에서 수거한 14품목 320건을 대상으로 잔류농약 실태조사를 실시하고 섭취량에 따른 위해평가를 실시하였다. 농산물 전처리 및 잔류농약 분석은 다종농약다성분 분석법으로 검사 가능한 373종의 잔류농약을 분석하였다. 엽경채류 농산물 320건 중 36건(11.3%)에서 잔류농약이 검출되었으며 파 2건과 부추 1건은 잔류농약허용기준을 초과하였다. 잔류농약 검출빈도는 부추 13회(21.0%), 파 12회(12.6%)로 다른 농산물에 비해 높은 검출빈도 및 검출률을 나타내었고 가장 높은 검출빈도를 나타낸 잔류농약은 etofenprox (10회), procymidone (8회), fludioxonil (5회), pendimethalin (3회)로 나타났다. 실험결과 인천지역에 유통되는 엽경채류 농산물 중 파, 부추, 미나리에 대한 잔류농약 관리가 필요한 것으로 나타났다. 검출 농약에 대한 위해성 평가 결과 %ADI (Hazard index)는 0.0062-24.1423%로 엽경채류 농산물 섭취에 따른 인체 위해성은 낮은 것으로 판단되었다. 또한, 농산물은 일반적으로 세척을 하여 섭취하므로 세척을 통해 농산물의 잔류농약을 크게 줄일 수 있어 실제 농약의 위해성은 더 낮아질 것으로 예상된다. 그러나 농산물은 개인의 기호, 지역 및 계절에 따라 섭취량이 달라져 위해성이 증가 할 수 있으므로 지속적인 잔류농약 모니터링 및 위해평가를 실시하여 농산물의 잔류농약 안전성에 대한 관리가 필요할 것으로 판단된다.
인천광역시에서 유통 중인 농산물을 대상으로 2019년부터 2021년까지 최근 3년간 잔류농약 모니터링을 실시한 결과 총 7,069건 중 83건(1.2%)이 잔류허용기준을 초과하였다. 농약 잔류허용기준을 초과한 부적합 농산물의 비율은 1.0%, 1.4%, 1.1%으로 매년 유사한 수준으로 나타났으며 잔류농약 검출율은 8.2%, 8.4%, 7.4%를 보였다. 최근 3년간 diazinon, flubendiamide, procymidone, fluxametamide, fluquinconazole, hexaconazole 등의 순서로 부적합 검출빈도가 높았으며 농산물 분류별로는 전체 농산물 중 엽채류와 허브류에서 매년 83% 이상 발생하였다. 부적합 발생빈도가 높았던 농산물은 고수(잎), 참나물, 취나물, 파 등이었으며 고수(잎)은 3년 연속으로 부적합 건수가 가장 많았다. 농산물 생산지역별로는 경기, 인천, 충남, 전남 순으로 부적합 건수가 많았으나 지역별 출하 농산물의 검사건수 대비 부적합율은 1.5% 내외로 큰 차이는 없었다. 일부 농산물에서 농약 잔류허용기준의 최대 250배까지 잔류농약이 검출되는 사례도 발생하므로 부적합이 자주 발생하는 농산물, 부적합 검출빈도가 높은 농약 성분들의 철저한 관리가 요구된다. 특히, 농약 사용량 및 사용법 준수, 출하시기 조절 등 농민들의 교육 및 인식 개선이 필요할 것으로 보인다. 안전이 확보된 농산물의 생산과 유통, 소비자의 안전한 식생활을 보장하기 위해서는 농산물에 대한 잔류농약 모니터링을 지속적으로 실시하여 부적합 발생 농산물의 유통을 사전에 차단하는 것이 무엇보다 중요할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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