LC-MS/MS를 이용한 농산물 중 유기인계 살충제 다성분동시분석법 확립

원수 ( Xiu Yuan ),김창조 ( Chang Jo Kim ),김민 ( Min Kim ),이래근 ( Raekeun Lee ),신희정 ( Hee Jeong Shin ),김이선 ( Leesun Kim ),손경애 ( Kyeong-ae Son ),경기성 ( Kee Sung Kyung ),노현호 ( Hyun Ho Noh ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

농약허용물질목록관리제도가 도입됨에 따라 신속하고 정밀한 다종농약 동시분석에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히 잔류가 길지 않은 유기인계 농약은 전 세계적으로 많은 나라들에서 사용하고 있는데 높은 독성을 가지고 있기 때문에 안전성 평가를 위한 다성분 분석법 확립이 필수적이다. 따라서 이 연구는 QuEChERS 방법과 LC-MS/MS를 기반으로 배추, 사과, 고추, 현미 및 대두에 대한 유기인계 살충제 다성분동시분석법을 확립하기 위하여 수행하였다. 분석기기는 ExionLC^TM with QTRAP 5500 system, AB SCIEX를 사용였으며, scheduled MRM (multiple reaction monitoring) mode로 기기분석법을 확립하였다. 시료 중 잔류농약 전처리 방법을 최적화하기 위해 acetonitrile로 추출한 다음 QuEChERS salts에 따른 분배 효율과 흡착제 조성에 따른 정제 효율을 비교 평가하였다. 결과적으로 EN QuEChERS salts을 첨가하여 분배하고 MgSO₄ 150 mg, PSA 25 mg, C18 25 mg으로 정제하는 방법으로 분석법을 최적화하였다. 최적화된 방법은 정량한계, 직선성, 회수율 및 재현성을 평가하는 방식으로 검증하였다. 정량한계는 대상 농약 모두 PLS 기준인 0.01 mg/kg 이하이었으며, 표준검량선의 상관계수는 모두 r²≥0.990로 직선성은 확보되었다고 판단되었다. 0.02 mg/kg 및 0.1 mg/kg 수준에서 수행한 회수율 시험 결과 72.0-115.3% 범위이었으며, 상대표준편차는 모두 11.3% 미만으로 분석법은 적합하다고 판단되었다.

GC-MS/MS를 이용한 갈색거저리 유충(Tenebrio Molitor L.) 중 농약 다성분 동시분석법 확립

김창조 ( Chang Jo Kim ),신용호 ( Yongho Shin ),원수 ( Yuan Xiu ),김민 ( Min Kim ),이래근 ( Raekeun Lee ),신희정 ( Hee Jeong Shin ),김이선 ( Leesun Kim ),손경애 ( Kyeong-ae Son ),경기성 ( Kee Sung Kyung ),노현호 ( Hyun Ho Noh ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

이 연구는 단백질 공급원으로서 미래 식량 중 하나로 각광받고 있는 갈색거저리 유충(Tenebrio molitor L.) 중 농약 및 대사체 247개 성분에 대해 modified QuEChERS 방법 및 GC-MS/MS를 이용한 다성분 동시분석법을 확립하기 위해 수행되었다. 전처리법 중 추출법 확립을 위해 추출용매(acetonitrile 및 0.1% formic acid in acetonitrile)와 추출키트(Original salt 및 EN 15662 salt)에 따른 회수율을 비교한 결과 original salts와 0.1% formic acid in acetonitrile이 사용된 경우 대상농약 중 약 80%(198개)가 회수율 적합 범위(70-120%, RSD≤20%)를 충족하였다. 또한 갈색거저리 중 지방성분 제거를 위해 acetonitrile과 n-hexane을 이용한 액액분배를 1∼4회 한 결과 4회 했을 때 회수율이 극대화되었고, 시험 성분 중 약 85%(209개)가 회수율 적합 범위를 만족하였다. 추가적으로 갈색거저리 중 간섭물질을 제거하기 위해 d-SPE sorbent (PSA, PSA+C18, C18, z-SEP, z-SEP+)와 HLB cartridge를 이용하여 정제한 결과 PSA만을 이용하여 정제했을 때 시험 성분 중 약 84%(209개)가 회수율 적합 범위를 만족하였다. 이와 같이 최적화된 전처리 방법을 이용한 분석법 검증 결과 LOQ는 1-50 μg/kg이었고, r²는 247성분 모두 0.990이상으로 양호한 직선성을 보였다. Matrix effect 산출 결과 94성분을 제외하고는 matrix에 대한 영향 정도가 medium 또는 strong으로 나타나 matrix-matched standard를 이용한 정량분석이 필요하다고 판단되었다. 회수율은 Low (LOQ) 및 High (10 또는 50 μg/kg) 수준에서 실험하였고, 두 수준에서 모두 회수율(70∼120%)과 RSD(≤20%)를 만족한 197개 성분은 정량 및 정성 분석이 가능하다고 판단되었다. 또한 한 수준에서만 적합한 회수율을 보인 9종의 농약과 두 수준에서 모두 부적합한 농약 41종은 정성분석만 가능할 것으로 판단되었다. 확립된 분석법을 현장에 적용하기 위하여 실제 갈색거저리 유충 농장에서 수집한 17개의 시료를 분석한 결과 정량 가능한 197개의 성분과 정성 가능한 50개의 성분 모두 LOQ 미만이었다.

농산물 중 Carbamate계 농약의 다성분 동시분석법 확립 및 분석법 검증

이래근 ( Raekeun Lee ),김창조 ( Chang Jo Kim ),원수 ( Xiu Yuan ),김민 ( Min Kim ),신희정 ( Hee Jeong Shin ),김이선 ( Leesun Kim ),손경애 ( Kyeong-ae Son ),경기성 ( Kee Sung Kyung ),노현호 ( Hyun Ho Noh ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

이 연구는 Carbamate계 농약(18종)에 대한 다성분 동시분석법을 확립하고자 수행되었으며, 대상 농산물은 국민영양조사의 농산물 섭취량, 국립농산물품질관리원 안전성 조사 결과 및 식품분류의 분포를 고려하여 현미, 배추, 고추, 사과, 대두를 선정하였다. 분석장비는 LC-MS/MS (AB SCIEX Triple Quad^TM 5500 및 Exion LC^TM)이었으며, 정밀도와 재현성을 확보하기 위해 scheduled MRM (multiple reaction monitoring) 모드로 분석법을 최적화하였다. 잔류농약 분석법은 QuEChERS 방법을 변형하여 확립하였다. 농산물 5종 잔류농약 추출방법은 AOAC와 EN extraction packet로 각각 추출한 후 회수율을 측정하여 추출효율을 비교하였으며, EN extraction packet 방법으로 최적화하였다. 또한 d-SPE 방법으로 정제방법을 확립하였으며, 다양한 조합의 흡착제를 이용하여 정제 후 회수율을 비교하는 방법으로 정제방법을 최적하였다. Matrix effect와 회수율 측정 결과 MgSO₄ 150 mg, PSA 25 mg을 이용한 정제방법이 적합하다고 판단되었다. 확립된 전처리 방법을 이용하여 분석법 검증한 결과 모든 성분이 검량선 상관계수(r²)는 모두 0.99 이상으로 직선성이 확보되었다. 회수율 시험 결과 16종 농약은 73.7-117.9% 범위로 유효한 회수율을 보였으며, 상대표준편차(RSD) 모두 20% 이하로 재현성이 확보되었다. 하지만 Benfuracarb와 Cabosulfan는 추출과정에서부터 농약이 회수되지 않아 일반적인 QuEChERS 방법을 이용한 잔류농약 분석이 불가능한 것으로 판단되었다.

LC-MS/MS를 활용한 농산물 중 Triazole계 살균제의 다성분동시분석법 확립

김민 ( Min Kim ),김창조 ( Chang Jo Kim ),원수 ( Xiu Yuan ),이래근 ( Raekeun Lee ),신희정 ( Hee Jeong Shin ),김이선 ( Leesun Kim ),손경애 ( Kyeong-ae Son ),노현호 ( Hyun Ho Noh ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

이 연구는 현미, 배추, 들깻잎, 고추, 대두 중 Triazole계 살균제의 다성분동시분석법을 개발하기 위하여 수행하였다. 잔류농약 분석법은 QuEChERS 방법을 기반으로 확립하였으며, 기기분석은 LC-MS/MS를 이용하였다. 농산물에 대한 잔류농약 추출방법을 비교하기 위해 QuEChERS salts에 따른 분석효율을 측정하였다. 또한 흡착제 조성에 따른 정제효율을 비교 평가하여 회수율을 비교한 결과 EN QuEChERS salts와 MgSO₄ 150 mg과 PSA 25 mg로 정제하는 방법이 적합하다고 판단되어 분석법을 최적화하였다. 확립된 전처리 방법은 정량한계, 직선성, 회수율 및 재현성을 평가하는 방식으로 검증하였다. Triazole계 23종 중 약 95%(22개)가 회수율 적합 범위(70-120%, RSD≤20%)에 해당되었다. 정량한계는 모두 0.01 mg/kg 이하이었으며, 표준검량선의 상관계수(r²)는 23 성분 모두 0.990 이상으로 직선성은 확보되었다고 판단되었다. Matrix effect(ME)는 23 성분 모두 soft (-20%≤ME≤20%) 범위를 충족하였고, 확립된 분석법을 최종 검증하기 위하여 회수율 시험을 2LOQ 및 10LOQ 수준에서 수행하였으며, 시험 결과 23종 농약 중 22종은 두 수준에서 모두 회수율(70∼120%)과 RSD(≤ 20%)를 만족하였다.

GC-MS/MS를 활용한 소고기 및 우유 중 잔류농약 다성분 동시분석법 확립

한희주 ( Heeju Han ),이정학 ( Junghak Lee ),원수 ( Xiu Yuan ),박은영 ( Eunyoung Park ),주보은 ( Boeun Ju ),신용호 ( Yongho Shin ),김정한 ( Jeong-han Kim ) 한국환경농학회 2020 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2020 No.-

축산물에서 잔류농약이 검출되는 사례가 발생하면서 식품의 안전성에 대한 불안감이 확산되고 있고 농약허용물질 관리제도(PLS)의 도입이 확정되면서 신뢰할 수 있는 잔류농약 분석법의 필요성이 제고되고 있는 실정이다. 이에, 본 연구는 육류 중 국내 섭취량이 높으면서 포화지방성분이 많아 분석이 어려울 것으로 예상되는 소고기와 그 부산물인 우유를 대상으로 GC 분석이 가능한 농약의 신속 정확한 다성분 분석법을 확립해보고자 하였다. 해외 잔류허용기준 (maximum residue limit, MRLs) 이 존재하는 농약 중 QuEChERS로 전처리가 가능하고 GC-MS/MS로 분석이 가능한 성분을 선정하여 이번 연구를 진행하였다. GC-MS/MS는 Shimadzu GCMS-8050 를 사용하였고 분석 정량한계 (MLOQ, method limit of quantitation)는 0.01 mg/kg이었으며 검량 범위 3-50 ug/mL에서 검량선 상관계수(r2)는 r2>0.98이었다. 분석기기 상의 오차를 보정하기 위해 내부표준물질로 triphenylphosphate (TPP)를 사용하였고, 회수율을 계산하기 위하여 MLOQ, 10MLOQ, 50MLOQ 수준으로 표준용액을 처리하였다. 전처리 조건을 최적화하기 위하여 추출용매와 정제법을 다르게 하여 비교하였다. 추출용매는 0.1% formic acid를 첨가한 acetonitrile 용매와 이에 ethyl acetate를 첨가한 용매를 비교하였다. 작물에 비해서 지방이 많은 축산물의 특성을 고려하여 총 5종류의 정제법을 비교하였다 [dSPE 3종류(C18-dSPE, 2-SEP, Z-SEP plus)와 SPE 2종류(Prime HLB, Phree)]. 113가지 농약성분 중 회수율이 70~120%를 만족하는 성분들의 개수를 비교하였고, 결과적으로 추출용매의 경우, 소고기는 0.1% formic acid와 50% ethyl acetate를 첨가한 acetonitrile 용매가, 우유는 0.1% formic acid를 첨가한 acetonitrile 용매가 효과적으로 확인되었다. 정제의 경우, Z-SEP을 이용하여 정제하는 조건에서 안정적인 경향성을 보이고 있어 동시분석에 용이할 것으로 판단되었다. 본 연구는 해당 농약들을 소고기와 우유에서 동시 정량분석이 가능해서 소고기와 우유에 대한 해당 잔류농약 검사 및 MRLs을 설정하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

LC-MS/MS를 활용한 작물 중 제초제 14종 동시분석법 확립

신희정 ( Hee Jeong Shin ),김창조 ( Chang Jo Kim ),원수 ( Xiu Yuan ),김민 ( Min Kim ),이래근 ( Raekeun Lee ),김이선 ( Leesun Kim ),손경애 ( Kyeong-ae Son ),경기성 ( Kee Sung Kyung ),노현호 ( Hyun Ho Noh ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

이 연구는 QuEChERS를 이용한 현미, 배추, 사과, 고추, 대두 중 4가지 계통의 제초제(Urea, alkanimide, Triazine, Aryloxyphenoxylpropinoic acid/ester)에 대한 다성분동시분석법을 확립하기 위하여 수행되었다. 5종의 작물 중 잔류농약 분석법 확립을 위해 회수율 시험은 LOQ (0.01 mg/kg)의 2배 및 10배에서 수행되었다. 잔류농약 추출방법 확립을 위해 추출키트(AOAC salt 및 EN 15662 salt)에 따른 회수율을 비교한 결과 14개 농약에 대해 2개의 추출키트 모두 적합한 회수율(70-120%, RSD≤20%)을 보였다. 따라서 식품공전의 다종농약동시분석법 제2법과의 조화를 위하여 EN(4 g Magnesium Sulfate, 1 g Sodium Chloride, 1 g Sodium Citrate, Dihydrate, 0.5 g Sodium Hydrogencitrate Sesquihydrate) salts 추출방법으로 최종 선정하였다. d-SPE sorbent 조합(PSA 25 mg, PSA 50 mg, C18 25 mg, GCB 2.5 mg 및 GCB 7.5 mg)에 따른 회수율을 비교하는 방식으로 정제효율을 비교하였으며, 모든 흡착제 조합에서 유효한 회수율을 보였다. 또한 표준검량선의 r²는 14종 농약 모두 0.980이상으로 우수한 직선성을 보였으며, 분석법의 LOQ는 모두 0.01 mg/kg이었다. %Matrix effect (ME) 측정 결과 matrix에 따라 이온 상승 및 억압 현상이 발생했기 때문에 matrix-matched standard를 이용한 정량 분석이 적용되었다. 따라서 시험 농약은 시험 작물의 특성에 따 라 추출 salts와 흡착제를 선택적으로 사용하여 분석이 가능한 것으로 판단되었다.

GC-MS/MS를 이용한 축산물 중 국내 미등록 살충제의 기기분석법 확립

김병준 ( Byung Joon Kim ),이정학 ( Junghak Lee ),( Mai Rehan ),원수 ( Xiu Yuan ),박은영 ( Eunyoung Park ),김정한 ( Jeong-han Kim ) 한국환경농학회 2019 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2019 No.-

농산물과 더불어 축산물에 대한 농약사용관리에 대한 관심이 집중 되면서 특히 국내 미등록 농약에 대한 안전성 확보가 대두되기 시작하였다. 본 연구는 축산물의 대표시료 5종(소, 돼지, 닭, 우유, 알)에 대한 국내 미등록 살충제(45종)에 대하여 GC-MS/MS를 활용한 다종농약 다성분 분석을 하고자 기기분석법 확립 및 정제 비교시험을 수행하였다. 분석기기는 Shimadzu GC-MS TQ8040을 이용하였고 컬럼은 DB-5계열의 BPX-5 (30 m × 0.25 mm I.D. 0.25 μm)을 사용하였다. GC-MS/MS MRM (multiple reaction monitoring)조건을 확립을 하기 위해 표준품 scan을 통한 precursor ion을 선정 한 후, 다양한 collision energy (CE)값을 이용하여 product scan으로 quantifier ion 및 qualifier ion을 설정하였다. 축산물 시료의 경우 다량의 유지성분 제거와 더불어 정제과정 중 다양한 물리화학적 특성을 갖는 농약성분의 정성, 정량성을 확보하고자 C18이 함유 된 dispersive SPE와 Prime HLB를 이용한 대상성분의 정제 중 손실을 확인하였다. 그 결과 C18이 함유된 dispersive SPE에서 40성분, Prime HLB에서는 42성분이 70~120% 회수가 되었고 chlorfluazuron은 두 가지 정제에서 모두 소실 되는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구를 바탕으로 앞으로 폭 넓은 정제방법을 모색하여 살충 농약성분을 신속, 정밀한 잔류분석법을 도모하고자 한다.

GC-MS/MS를 이용한 축산물 중 68종 농약다성분 분석법 확립

김병준 ( Byung Joon Kim ),이지호 ( Jiho Lee ),이종화 ( Jonghwa Lee ),신용호 ( Xiu Yuan ),원수 ( Jeong-han Kim ),김정한 한국환경농학회 2017 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2017 No.-

2016년 언론에서 양계장에서의 농약사용관리에 대한 보도가 되어 닭과 계란에서의 농약사용관리에 대한 관심이 매우 높아졌습니다. 이에 대하여 닭과 계란에 대한 안전성을 확보하고자 68종 농약에 대한 농약다성분 분석법을 확립하였다. MRM (multiple reaction monitoring) 조건 확립을 위하여 scan을 통해 precursor ion을 설정하였으며 CID (collision-induced dissociation)을 사용하여 3V에서 42V까지에서 product ion scan을 진행하였다. 감도 및 선택성이 높은 ion들을 quantifer ion 및 qualifier ion으로 설정하여 MRM 조건을 확립하였다. 효율적인 시료주입을 위해서 pressure pulse injection을 사용하여 pulsed pressure에 따른 비교실험을 하였다. 0 kPa, 200 kPa, 250 kPa, 300 kPa를 비교하였다. MS의 높은 선택성을 이용하여 전처리법 확립을 하였다. Acetonitrile+1% formic acid 용매에 MgSO4, NaCl을 추가하여 추출을 하였으며. florisil SPE 카트리지 정제, C-18 dSPE, prime HLB을 사용하여 정제조건비교실험을 하였다. 또한 추출상등액만을 분석하여 정제과정의 제거가능성에 대해서도 알아보았다. MS에서의 matrix effect로 인해 전처리 조건을 설정한 후 MLOQ를 설정하였다. 확립된 분석법을 바탕으로 2수준 회수율 실험을 진행하여 확립된 실험법의 validation 수행하였다.

QuEChERS 방법을 이용한 농산물 중 19종 유기염소계 잔류성 오염물질 동시분석법 확립

조유란 ( Yu Ran Cho ),김창조 ( Chang Jo Kim ),원수 ( Xiu Yuan ),김민 ( Min Kim ),이래근 ( Raekeun Lee ),신희정 ( Hee Jeong Shin ),김이선 ( Leesun Kim ),손경애 ( Gyeong-ae Son ),최훈 ( Hoon Choi ),노현호 ( Hyun Ho Noh ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

이 연구는 잔류성이 높아 과거에 사용이 금지되었음에도 현재까지 환경에 잔류하고 있다고 보고되고 있는 유기염소계 잔류성 오염물질(Persistent organic pollutants, POPs) 19종 대해 농산물 중 다성분 동시분석법을 확립하기 위하여 수행되었다. 잔류농약 분석법은 QuEChERS 방법을 사용였으며, 기기분석은 GC-MS/MS를 이용하였다. QuEChERS 분석방법에 주로 사용되고 있는 AOAC 2007.01 방법과 EN 15662 방법으로 추출한 후 회수율을 측정하는 방법으로 추출효율을 비교하였으며, 정제 효율은 PSA, GCB 및 C18의 종류와 조성에 따른 회수율을 측정하는 방법으로 비교하였다. 결론적으로 EN 15662 방법으로 추출하고 PSA 25 mg으로 정제하는 방식으로 분석법을 최적화 하였으며, LOQ, 검량선의 직선성, 회수율 및 재현성을 측정하여 분석법을 검증하였다. 대상 농산물 중 시험 농약의 LOQ는 모두 0.01 mg/kg이었으며, 직선식의 상관계수는 모두 0.99 이상으로 우수한 직선성을 보였다. 회수율 시험 결과 모두 70-120%(RSD 20%미만) 범위로 국내외 기준에 부합하였다. 따라서 확립된 분석법을 이용하여 농산물 중 POPs 물질의 동시 정량분석이 가능하다고 판단되었다.