Application of Metabolomics in Pesticide Science: Short Introduction and Case Studies

Young Soo Keum(금영수) 한국농약과학회 2023 한국농약과학회 학술발표대회 논문집 Vol.2023 No.4

추출방법에 따른 제주산 애플망고의 휘발성 향기성분 분석

안미란(Mi-Ran An),금영수(Young-Soo Keum),이시경(Si-Kyung Lee) 한국식품영양과학회 2015 한국식품영양과학회지 Vol.44 No.5

본 연구는 국내에서 재배되고 있는 제주산 애플망고의 이화학적 특성을 조사하였으며, 추출법으로 SE법, SDE법 및 SPME법을 이용하여 제주산 애플망고 시료로부터 휘발성 향기성분을 추출 분석하여 효율적인 추출방법에 대해 비교하였다. 제주산 망고의 조단백질이 0.22±0.01, 조지방 0.09±0.00, 회분이 0.27±0.02%였으며, 유리당 함량은 sucrose, fructose, glucose의 순으로 높았고 maltose, lactose, galactose는 검출되지 않았다. 추출법을 달리하여 SE법, SDE법 및 SPME법에서 확인된 휘발성 향기성분은 각각 51종, 59종 및 71종이었으며, 추출된 망고의 휘발성 향기성분을 분석한 결과 각 방법에 따라 11.44%, 15.68% 및 73.54%가 추출되었고 확인된 화합물의 종류 및 추출량에서 SPME법이 효율적인 것으로 나타났다. 주요 휘발성 향기성분으로는 테르펜류와 그 유도체가 44.49~94.57%로 확인되어 망고의 향기성분을 판단하는 중요한 화합물의 조성임을 확인할 수 있었으며, 추출방법에 따라 관능기별 차이가 나타남을 확인하였다. 망고의 주 향기성분인 δ-3-carene의 경우 각 추출방법에서 높은 함유량을 보였으며 α-phellandrene, γ-terpinene, trans-β-ocimene, α-terpinolene, limonene, α-pinene, furaneol 등은 망고의 특징적인 향기성분으로 확인되었으며 SPME법으로 추출 시에 가장 높았다. This study was carried out to investigate the physicochemical properties and volatile ingredients of Jeju Apple mango subjected to different extraction methods and GC/MS. The crude protein, fat, and ash contents were 0.22±0.01, 0.09±0.00, and 0.27±0.02%, respectively, and contents of free sugar increased in the order of sucrose, fructose, and glucose, whereas maltose, lactose, and galactose were not detected. The numbers of volatile flavor compounds obtained by the SE (solvent extraction), SDE (simultaneous steam distillation extraction), and SPME (solid-phase micro-extraction) methods were 51, 59, and 71, respectively. The percentages of extracted volatile flavor compounds in mango were 11.44, 15.68, and 73.54% by the SE, SDE, and SPME methods, respectively. The most abundant compounds found in Jeju Apple mango were terpenes and their derivatives, which accounted for 44.49∼94.57% of total volatiles obtained. SPME method was considered to be the most effective extraction method in terms of the numbers of detected compounds and their amounts. δ-3-Carene was identified as the dominant compound in mango, whereas α-phellandrene, γ-terpinene, trans-β-ocimene, α-terpinolene, limonene, α-pinene, and furaneol were the next important compounds.

대만 산 애플 망고와 필리핀 산 카라바오 망고의 휘발성 향기성분 분석

안미란(Mi-Ran An),금영수(Young-Soo Keum),이시경(Si-Kyung Lee) 한국식품과학회 2015 한국식품과학회지 Vol.47 No.2

본 연구는 국내에서 주로 판매되고 있는 망고 품종의 이화학적 특성과 망고의 휘발성 향기성분의 화합물 조성을 비교하였다. 품종이 다른 대만 산 애플 망고와 필리핀 산 카라바오 망고의 조회분을 제외한 일반성분은 대부분 유의한 차이를 보였고, 수분과 조지방은 애플 망고에서 높았으며, 조단백과 탄수화물은 카라바오 망고에서 높았다. 유리당 함량은 두 품종에서 sucrose, fructose, glucose의 순으로 높게 검출되었으나 함량에서는 유의적 차이를 보였다. 그러나 maltose, lactose, galactose는 검출되지 않았다. SPME 추출법으로 확인된 휘발성 향기성분은 대만 산 애플 망고, 필리핀 산 카라바오 망고에서 각각 56종, 59종을 확인할 수 있었고, 휘발성 향기성분을 분석한 함량은 각각 59.45, 37.25%이 추출되었다. 휘발성 향기성분의 종류 및 함유량에서 테르펜류 및 그 유도체의 종류 및 함유량 모두가 높았고 ester류 화합물이 다음으로 높았으며 함유량에서는 품종에 따라 차이를 보였다. 테르펜류와 그 유도체 함유량은 대만 산 애플 망고에서 94.42%로 높게 나타나는 특징을 보였고, 필리핀 산 카라바오 망고에서는 63.79%로 차이를 보였다. 필리핀 산 카라바오 망고는 acetic acid, hexanoic acid, octanoic acid, palmitic acid 등의 acid류 화합물이 품종이 다른 대만 산 애플 망고의 휘발성 향기성분과 비교하여 종류 및 함유량에서 높게 나타나는 특징을 보였다. 대만 산, 필리핀 산 망고 모두에서 δ-3-carene의 함량이 각각 17.78, 8.11%로 확인되어 동정된 화합물 중 가장 높은 함량을 보였다. 대만 산애플 망고의 경우 α-copaene, α-guaiene, germacrene D, α-bulnesene, γ-gurjunene 등이, 필리핀 산 카라바오 망고는 β-myrcene, α 및 β-phellandrene, α-terpinolene, cis-3-hexenyl butyrate 등이 특징적인 화합물로 확인되어 이는 품종에 따른 망고 향기성분의 특징을 구분하는데 기여할 것으로 생각된다. We investigated the physicochemical properties and volatile flavor compounds in Taiwan Apple Mango (TAM) and Philippines Carabao Mango (PCM). The volatile flavor compounds were extracted using solid-phase microextraction (SPME) and analyzed by GC/MS. TAM and PCM have significantly different chemical composition, except for their crude ash. The moisture and crude fat contents were higher in TAM, whereas the crude protein and carbohydrate contents were higher in PCM. The major free sugars in order of concentration were sucrose, fructose, and glucose. We identified 56 and 59 volatile flavor compounds in TAM and PCM, respectively. Terpenes and their derivatives comprised 94.42% of the volatile flavor compounds in TAM, but only 63.79% of those in PCM. The acidic compound contents were higher in PCM than in TAM. δ-3-Carene was the dominant flavor compound in these two mango cultivars. α-Copaene, α-guaiene, germacrene D, α-bulnesene, and γ-gurjunene were found only in TAM, whereas β-myrcene, α-phellandrene, β-phellandrene, α-terpinolene, and cis-3-hexenyl butyrate were identified in PCM. Based on the results, we suggest that these compounds might contribute to the distinguishing flavor properties in different varieties of mango.

시설 내 오이 재배 중 살균제 Boscalid의 잔류특성

이종화(Jong-Hwa Lee),박희원(Hee-Won Park),금영수(Young-Soo Keum),권찬혁(Chan-Hyeok Kwon),이영득(Young-Deuk Lee),김정한(Jeong-Han Kim) 한국농약과학회 2008 농약과학회지 Vol.12 No.1

당근 Phytoalexin 6-Methoxymellein 생합성에 미치는 Polychlorinated Biphenyls 및 Phenol의 영향

임도형 ( Do Hyung Lim ),임다솜 ( Da Som Lim ),금영수 ( Young Soo Keum ) 한국환경농학회 2016 한국환경농학회지 Vol.35 No.3

Polychlorinated biphenyl은 잔류성 환경 오염물질로서, 다양한 생리 독성 때문에 인축에 대한 세부적 연구가 수행된바 있다. 한편 포유동물을 대상으로 진행된 연구에서 hydroxy PCBs, PCB quinones, 및 methylsulfonyl PCBs 등의 대사물이 발견되었으며, 이들은 모화합물과는 상이한 독성을 나타낸다고 보고되었다. 그러나 이와 같은 동물에 대한 연구와 비교하여, 식물 및 토양 미생물에 대한 영향, 독성 등에 대한 연구는 매우 제한적이다. 일반적으로 식물의 경우, 농약 등과 같은 외래 물질 또는 자외선, 병원균 등의 외래 스트레스원의 작용을 받게되면, 특이 생물활성을 지닌 파이토알렉신 등의 이차 대사산물을 생합성하는 것이 알려져 있다. 본 연구에서는 수 종의 PCB 및 hydroxy PCB, phenol 류 등을 화학적으로 합성하고, 이들의 처리에 따른 당근 중, 파이토알렉신인 6-메톡시멜레인 생합성에 미치는 영향을 검토하였다. 증류수를 처리한 대조구의 경우, 파이토알렉신의 농도는 처리 후 2일에 최대치까지 증가하였으며, 이후 지속적으로 감소하였다. 한편 2-hydroxy/4-hydroxybiphenyl의 경우, 처리 후 3일까지 증대한 반면, 비교적 지용성이 높은 PCB-126 및 3,5-dichloro-2-hydroxybiphenyl 처리구에서는 처리 1일 후, 최대치를 나타내어 화합물의 구조 또는 지용성 등에 따라 다른 유도효과를 나타내었다. 이상의 결과에 따라, 환경 오염물질의 성상에 따라, 토양 중, 재배 농작물의 생리 활성 2차 대사물질의 생합성이 다양하게 변화됨을 알 수 있었다. BACKGROUND: Polychlorinated biphenyls (PCBs) are one of the most common environmental contaminants. Because of their recalcitrant properties and long-term toxicity, numerous studies have been performed. The toxicological concerns are focused on endocrinological effects of animal. Several different metabolites have been reported, including hydroxy PCBs, PCB quinones, and methylsulfonyl PCBs from animal tissues. However, details in plants have never been studied. It is well-known that plants can produce phytoalexin in response to chemical, physical, or pathological stress. METHODS AND RESULTS: In this study, the several PCBs and hydroxy derivatives were prepared by chemical syntheses. Their effects on secondary metabolite biosynthesis were determined in carrot roots. The levels of 6-methoxymellein were determined in several different treatments, using gas chromatography-mass spectrometry. In general, the concentration of 6-methoxymellein reached a maximum at 2 days and gradually decreased to trace level at 5 days in control experiments. However, the effects of PCBs or hydroxy derivatives were highly dependent on compounds. For example, the maximum concentrations of 6-methoxymellein were observed at 3 days for 2-hydroxy/4-hydroxybiphenyl, while 3,3`,4,4`,5-pentachlorobiphenyl and 3,5-dichloro-2-hydroxybiphenyl showed a rapid accumulation within 1 day, followed by rapid dissipation to undetectable levels. CONCLUSION: Biphenyl derivatives were effective elicitor of 6-methoxymellein accumulation. In general, hydroxybiphenyls (phenols) more efficiently induced phytoalexin biosynthesis than those without hydroxy groups. It can be concluded that PCBs or their possible metabolites could change the plant secondary metabolism.

소면적 재배작물 고수와 바질 중 살균제 Dimethomorph의 경시적 잔류 특성

오은빈 ( Eun-been Oh ),김동주 ( Dong-ju Kim ),함영진 ( Young-jin Ham ),김준영 ( Jun-young Kim ),이채연 ( Chae-yeon Lee ),금영수 ( Young-soo Keum ),김장억 ( Jang-eok Kim ),김태화 ( Tae-hwa Kim ),경기성 ( Kee-sung Kyung ) 한국환경농학회 2023 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2023 No.0

이 연구는 소면적 재배작물인 고수와 바질 중 살균제 dimethomorph의 경시적 잔류 특성을 구명하기 위하여 수행하였다. 포장시험은 경상북도 칠곡군 왜관읍에 위치한 시설재배지에서 수행하였으며, 살균제 dimethomorph (25% 수화제)를 1,000배 희석하여(0.030-0.038 kg a.i./10 a) 7일 간격 3회 살포한 후 최종 약제 살포 후 0, 2, 3, 5, 7, 10일차에 시료를 채취하였다. 전처리는 모두 QuEChERS법을 이용하였으며, LC-MS/MS로 잔류 농약을 분석하였다. 고수와 바질 중 dimethomorph의 정량한계는 모두 0.01 mg/kg이었으며, 회수율은 고수와 바질 각각 94.1-105.7와 91.5-117.0%이었다. 시험농약인 dimethomorph의 저장 기간 중 안정성을 확인하기 위한 저장 안정성 회수율 범위는 고수와 바질 각각 93.1-104.6와 84.0-92.1%으로 저장 기간 동안 안정한 것으로 판단되었다. 고수와 바질 중 dimethomorph의 평균 잔류량은 최종 약제 살포 후 0일차 시료에서 바질과 고수에서 각각 32.81와 27.26 mg/kg으로 가장 높았고 시간이 경과함에 따라 잔류량이 감소하였으며, dimethomorph의 반감기는 고수와 바질에서 각각 2.9일과 3.4일이었다.

유기질 퇴비 시비에 따른 토양 중 polychlorinated biphenyls의 작물 흡수 이행

임다솜(Da-Som Lim),주소현(So-Hyun Joo),곽윤선(Yun-Seon Kwak),금영수(Young-Soo Keum) 한국농약과학회 2017 농약과학회지 Vol.21 No.4

Polychlorinated Biphenyl의 토양 미생물 Aspergillus niger에 의한 생분해 경로

김창수(Chang-Su Kim),임도형(Do-Hyung Lim),금영수(Young-Soo Keum) 한국농약과학회 2016 농약과학회지 Vol.20 No.1

Polychlorinated Biphenyl의 작물-토양간 흡수 이행성

임도형(Do-Hyung Lim),임다솜(Da-Som Lim),금영수(Young-Soo Keum) 한국농약과학회 2016 농약과학회지 Vol.20 No.3

소면적 재배 농산물 중 Flupyradifurone 및 Oxathiapiprolin의 잔류허용기준 설정을 위한 잔류 분석법 확립

곽윤선 ( Yun-seon Kwak ),한석희 ( Seokhee Han ),송민호 ( Minho Song ),금영수 ( Young-soo Keum ) 한국환경농학회 2019 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2019 No.-

농산물 잔류농약에 의한 건강 위해성과 관련하여 2019년 1월부터 Positive List System (PLS)제도를 도입하여 실시하고 있다. 해당 제도의 시행으로 상대적으로 등록 농약이 한정된 소규모 재배 농산물에 대한 합리적이지 않은 농약의 사용으로 부적합 판정을 받는 사례가 발생하여, 이와 같은 소면적 재배 농산물의 농약 잔류허용기준의 설정이 시급하다. 본 연구는 이와 같은 소면적 재배 농산물에 대한 그룹 잔류허용기준 설정을 최종 목적으로 하여 잔류소장, 수준 및 안전사용기준 확보와 관련된 연구이다. 그룹 대표농산물로 엇갈이배추, 시금치, 들깻잎, 미나리 및 쪽파를 그룹 대표 농산물로 선정하였으며, acetylcholine receptor 저해효과를 지닌 살충제 Flupyradifurone 및 난균강 진균성 병원균 살균제 Oxathiapiprolin에 대한 분석법을 개발하고, 작물별 잔류자료를 산출하고자 하였다. 분석법은 식품공전 중 해당 농약의 분석법을 기본으로 하되, 회수율, 분석방해성분 등의 문제점을 확인하고 LC-MS를 활용, 정량적 분석법의 개선을 시도하였으며, 본 화합물과 다수 대사체의 분석을 실시하고 있다. 개별 대표작물에 대하여 산출된 결과를 바탕으로 소면적 재배 농산물의 농약의 안전사용기준(안)및 농약 잔류허용기준설정고시(안)을 마련하고자 한다.