Non-target Analysis for Safety Management of Agricultural, Livestock and Fishery Products <Non-target analysis using high resolution mass spectrometry>

Hyeong-Wook Jo(조형욱) 한국농약과학회 2022 한국농약과학회 학술발표대회 논문집 Vol.2022 No.11

The number of chemical substances resgistered Cas No. is about 190 million in 2021, and there are about 397,000 types of regulated chemicals. If the types of unregulated substances that are difficult to estimate from actual statistics are included, the number of chemical substances in products that need to be monitored are very vast. The low-resolution mass spectrometry (LRMS) currently used for monitoring in food is less useful for detecting unknown residues and unregulated substances without prior information. Also, it is possible to obtain a standard material or related materials to perform a qualitative analysis, and there is a difficulty in tracking only the observed mass of an unknown residual materials. Therefore, there is a need for an analytical method that can simultaneously screening various chemical substances that may potentially remain in food even in a situation where a standard material is not secured. For such monitoring, an approach through a non-target analysis is much more advantageous than a conventional target analysis. For this reason, the use of high-resolution mass spectrometry (HRMS) has been attracting attention for non-target analysis, and non-target analysis has been applied for the safety management of agricultural, livestock and fishery products.

오이와 쪽파 중 살충제 diflubenzuron의 잔류소실 특성

조형욱(Hyeong-Wook Jo),황규원(Kyu-Won Hwang),문준관(Joon-Kwan Moon) 한국농약과학회 2020 농약과학회지 Vol.24 No.3

대추 중 살균제 boscalid와 pyraclostrobin의 잔류 소실 특성

조형욱(Hyeong-Wook Jo),손상현(Sang-Hyun Sohn),김경진(Kyoung-Jin Kim),황기준(Gi-Jun Hwang),조범행(Beom-Haeng Jo),길석주(Seok-Ju Gil),권찬혁(Chan-Hyeok Kwon),문준관(Joon-Kwan Moon) 한국농약과학회 2017 농약과학회지 Vol.21 No.1

GC-MS/MS를 활용한 담수어에서의 Organophosphate Flame Retardants(OPFRs) 동시분석법 확립

조형욱(Hyeong-Wook Jo),서은진(Eun-Jin Seo),원은지(Eun-Ji Won),신경훈(Kyoung-Hoon Shin),문준관(Joon-Kwan Moon) 환경독성보건학회 2021 한국독성학회 심포지움 및 학술발표회 Vol.2021 No.5

OPRFs는 유기인계 난연제이며 폴리스티렌계 범용 수지인 물질로 생활화학제품에 두루 사용되고 있다. 이 물질들은 환경 중에 여러 경로를 통하여 수생태로 이동될 가능성이 높고, 담수어류에서 생물농축 및 위해 가능성이 있으므로, 주기적인 모니터링을 위하여 담수어류 중 OPFRs 6종에 대하여 동시분석법을 확립하였다. 잉어 근육 건조시료 0.1 g을 정확히 칭량하여 마이크로웨이브 반응용기에 담은 후, 5% 염산이 첨가된 아세토니트릴 8 mL와 내부표준물질(1 mg/L) 0.1 mL를 첨가한 뒤, hot plate를 이용하여 80℃에서 30분간 예열하였다. 그 후 마이크로웨이브를 이용하여 120℃에서 30분동안 분해 및 추출을 하고 추출물을 GF/A 여과지를 이용하여 1차 여과를 진행하였다. 잔여물을 아세토니트릴 4 mL를 이요하여 세척하여 추가 여과하였다. 합한 여과액 12 mL를 질소하에 미세농축 한 후, 아세토니트릴 1 mL로 재용하여 nylon 멤브레인 필터를 이용하여 필터 후 GC-MS/MS로 분석하였다. 분석기기의 검출한계는 1 ng/mL(TNBP, TCEPP,TCIPP, TPP), 2 ng/mL(TBOEP) 및 5 ng/mL(TMPP)이였으며, 분석법의 정량한계는 10ng/g(TNBP, TCEPP, TCIPP, TPP), 20 ng/g(TBOEP) 및 50 ng/g(TMPP)이었다. 잉어 근육에 대하여 10MLOQ 및 50MLOQ가 되도록 표준용액을 첨가하여 회수율을 산출한 결과, 각각 90.0 ∼ 112.5% 및 88.5 ∼ 115.7%였다. 모두 분석법의 유효성가이드라인인 70 ∼ 120%를 만족하였으며, 회수율의 변이계수도 각각 3.3 ∼ 14.7% 및 0.7 ∼ 18.3%로 20% 이내를 만족하였다.

축산물 중 CS₂ 포집방법을 이용한 Dithiocarbamate계 살균제 분석법 개발 및 검증

조형욱 ( Hyeong-wook Jo ),선정훈 ( Jung-hun Sun ),허효민 ( Hyo-min Heo ),이상협 ( Sang-hyeob Lee ),김장억 ( Jang-eok Kim ),문준관 ( Joon-kwan Moon ) 한국환경농학회 2021 한국환경농학회지 Vol.40 No.2

BACKGROUND: Dithiocarbamte fungicides have been used in crop cultivation for diseases protection and treatment. And cultivated agricultrual products were used as feedstuff, and residual pesticides are likely to be absorbed and transferred to livestock. But the maximum residue limits (MRLs) were not established for dithiocarbate fungicides in livestock products, and thus an analysis method was developed and validated for dithiocarbamate fungicides to establish MRLs. METHODS AND RESULTS: Samples were prepared using CS₂ trap method and detected with UV/VIS spectrophotometer. Calibration line (0.1 ∼ 10 ㎍/mL) was linear with r² > 0.99. For validation, the recovery tests were carried out at three fortification levels (MLOQ, 10 MLOQ and 50 MLOQ) from livestock samples (egg, milk, beef, pork, and chicken). The results for mancozeb, propineb, and thiram ranged between 76.8 to 109.6%, 79.4 to 108.8%, and 80.2 to 107.8%, respectively and % RSD (relative standard deviation) values were below 9.5%. Furthermore, inter-laboratory analysis was performed to validate the method. CONCLUSION: All values were corresponded with the criteria ranges requested by both the CODEX (CAC/GL 40-1993, 2003) and MFDS guidelines (2016). This might be used as an official analytical method for determination of dithiocarbamate fungicides at established MRLs and monitoring.

GC-MS/MS를 활용한 담수 및 담수어에서의 Chloroxylenol(PCMX) 분석을 위한 분석기기 검토

조형욱(Hyeong-Wook Jo),허효민(Hyo-Min Heo),원은지(Eun-Ji Won),신경훈(Kyoung-Hoon Shin),문준관(Joon-Kwan Moon) 환경독성보건학회 2021 한국독성학회 심포지움 및 학술발표회 Vol.2021 No.5

Chloroxylenol(PCMX)은 화장품 원료로 사용되고 있으며, 환경 중에 여러 경로를 통하여 수생태로 이동될 가능성이 높고, 담수어류에서 생물농축 및 위해 가능성이 있으므로, 주기적인 모니터링을 위하여 담수 및 담수어류 중 분석을 위하여 분석기기를 검토하였다. 화장품 사용한도 성분 분석법 가이드라인(식품의약품안전처, 2018)에서는 HPLC-UV/VIS를 이용하여 280 nm에서 분석하는 방법으로 기기 검출한계는 0.2 mg/L이며 분석법 정량한계는 50 mg/kg였다. 하지만 담수 및 담수어에서 생물농축 등을 위한 모니터링을 위한 분석방법으로는 부적합한 방법이다. 따라서 낮은 검출한계값을 가지며, 좀 더 낮은 농도에서의 검출을 위하여 trimethylsilyl기(시약 1) 및 butyldimethylsilyl기 (시약 2)를 이용하여 유도체화한 후 GC-MS/MS를 활용한 분석방법을 검토하였다. 질량분석기를 활용하여 분석할 경우, 매질효과를 배제할 수 없으므로, 정량을 위해 내부표준물질로 chloroxylenol-d6도 함께 검토하였다. 검토결과, 각각 기기 검출한계는 0.001mg/L 이하로 검출이 가능하며 시약 1보다 시약 2에서 감도가 더 높았다. 시약 2를 이용하여 SIM(Select Ion Monitoring) 모드 또는 MRM(Multi Reaction Monitoring) 모드 중 적합한 ion monitoring 방법을 적용하여 분석법을 확립할 예정이다.

Methiozolin의 분석법 개발 및 골프장 그린에서의 잔류소실특성

조형욱 ( Hyeong-wook Jo ),황규원 ( Kyu-won Hwang ),황기환 ( Ki-hwan Hwang ),문준관 ( Joon-kwan Moon ) 한국응용생명화학회(구 한국농화학회) 2016 Journal of Applied Biological Chemistry (J. Appl. Vol.59 No.4

Methiozolin의 토양, 유출수, 잔디 중 잔류 분석법 확립 및 토양과 그린잔디에서 잔류량 감소현상을 연구하였다. 잔류량은 acetone으로 추출 후, dichloromethane으로 분배하고, SPE를 이용하여 정제하여 자외선 검출기가 부착된 HPLC로 280 nm에서 검출하였다. 최소검출량과 정량한계는 유출수, 잔디, 토양에서 각각 1.0, 0.5, 1.0 ng과 0.001, 0.1, 0.01 mg/kg이었다. 분석법의 회수율은 유출수, 잔디, 토양에서 각각 87.5~111.3, 92.8~97.4, 78.2~98.5 %로 methiozolin 잔류분석에 적합하였다. 골프코스 그린에 약제 처리 후 0, 1, 4, 7, 14, 30, 45, 60일차에 토양과 잔디시료를 채취하여 분석한 결과, methiozolin 잔류량은 하부 토양으로 이동현상이 관찰되지 않았고, 잔디와 잔디 근권토양에 존재하였다. 잔디와 토양 중 반감기는 각각 10.7일과 8.8일로 확인되었다. Analytical methods for methiozolin in soil, water and turfgrass were established and dissipation patterns of methiozolin in soil and turfgrass were elucidated. Analysis was done using a high performance liquid chromatography with an ultra violet detector at the wavelength of 280 nm after extraction with acetone, liquidliquid partition with dichloromethane, and a solid phase extraction purification. Limit of determination and Limit of quantitation were 1.0, 0.5, 1.0 ng, and 0.001, 0.1, 0.01 mg/kg for water, turfgrass, and soil, respectively. Recovery rates of methiozolin from soil, water, and turfgrass were ranged 87.5~111.3, 92.8~97.4, and 78.2~98.5 %, respectively. The turfgrass and soil samples were collected at 0, 1, 4, 7, 14, 30, 45, and 60 after spray on green area in golf course. Residues of methiozlolin were not translocated to lower soil layer but detected only in turfgrasses and root area of turfgrass. Half-lives of methiozolin in turfgrass were 10.7 days and 8.8 days in soil from root area.

신기술을 활용한 잔류농약 다중검색기법 연구

문준관 ( Joon-kwan Moon ),조형욱 ( Hyeong-wook Jo ),김병준 ( Byeong-joon Kim ),선정훈 ( Jung-hun Sun ),허효민 ( Hyo-min Heo ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

현재 식품의 기준 및 규격에서 사용하고 있는 잔류농약 분석법 수로는 농산물 135개, 축산물 27개 및 수산물 1개이다. 이 중 HPLC 또는 GC를 사용하는 분석방법으로는 99개, MS확인법을 포함한 MS 또는 MSMS를 사용하는 분석방법으로는 101개, UV-Vis spectrophotometer를 활용한 분석법 1개 및 기타분석법 2개 등으로 구성되어 있으며, 대부분 확인시험을 포함하여 저분해능 질량분석기를 이용한 분석법이 주를 이루고 있다. 하지만 이러한 분석방법은 이미 알고 있는 성분에 대해서만 분석이 가능하며 사전정보가 없는 미규제물질 검출에 활용성이 다소 떨어지므로 본 연구에서는 고분해능 질량분석기술을 통해 농약 성분 그리고 해당 성분들의 대사산물들을 MS1 및 MS2 수준에서 프로파일링하여 데이터베이스를 우선 구축하고 이를 바탕으로 분석법을 확립 하고자 한다. 현재 국내 및 국외(CODEX, 미국, 일본, 유럽)에서 규제하고 있는 농약성분으로는 농산물 750여종, 축산물 500여종 및 수산물 150여종이 있으며, 이중 500여종에 대하여 LC-QTOF에서는 MS1 및 MS2 수준에서, GC-QTOF에서는 MS1 수준에서 데이터베이스를 500여종 구축하였다.

전신복장법을 이용한 동력 및 원격조종 살포 중 살균제 fluazinam에 대한 감귤 과수원 농작업자의 노출 비교

류갑희(Gap-Hee Ryu),조형욱(Hyeong-Wook Jo),선정훈(Jung-Hun Sun),박현지(Hyun-Ji Park),문준관(Joon Kwan Moon) 한국농약과학회 2024 농약과학회지 Vol.28 No.1

본 연구는 감귤 과수에서 사용되는 살균제 fluazinam의 동력분무기와 원격조종분무기의 위해성 평가 비교를 위하여 수행되었다. 시험농약은 플루아지남 50% 수화제이었으며, 2,000배 희석액, 500 L를 동력분무기와 원격조종분무기를 이용하여 살포한 후 전신복장법으로 신체부위별 시료를 채취하여 LC-MS/MS로 잔류농약을 분석하였다. 시험농약의 정량한계는 0.0005 g/ml이었으며, 회수율은 작업복 88.7~114.7%, 내복 88.9~107.9%, 세척용액 82.3~97.7%, 거즈 94.3~102.7% 및 유리섬유필터 79.0~94.9%이었다. 잔류농약 분석 결과, 총 노출량은 노지재배에서 동력살포와 원격조종살포 각각 평균 321,278.85 및 595.14 g이었으며, 시설재배에서 동력살포와 원격조종 살포 각각 평균 173,812.21 및 5,510.16 g이었다. 총 검출량은 살포량 대비 노지재배에서 0.2570 및 0.0005%이었으며, 시설재배에서 0.1390 및 0.0044%이었다. 노출량을 바탕으로 산출한 fluazinam의 안전한계는 노지재배에서 동력살포와 원격조종살포 각각 0.44 및 63.90, 시설재배에서 각각 0.27 및 1.62이었다. 플루아지남 50% 수화제를 살포할 때에는 농작업자의 위해도는 살포자가 직접살포하였을 때, 모두 위험한 걸로 평가되었으며, 원격조종살포기로 살포하였을 때, 모두 낮은 것으로 평가되었다. 노지재배 및 시설재배에서 동력분무기를 이용할 때보다 원격조종분무기를 이용하여 살포하였을 때 143.9배 및 6.1배 더 안전한 것으로 입증되었다. The purpose of this study was to compare the results of risk assessment a stationary power sprayer (SPS) and a remote-control sprayer (RCS) using the fungicide fluazinam in mandarin orchards. Commercial pesticide, fluazinam 50% WP was diluted 2,000 times. After spraying 500 L using the stationary power sprayer and the remote-control sprayer, whole body samples were collected, and analysis of pesticide residues was performed using LC-MS/MS. The limit of quantitative was 0.0005 g/ml, and the recovery rates were outer 88.7~114.7%, inner 88.9~107.9%, washing solvent 82.3~97.7%, gauze 94.3~102.7%, and glass fiber filter 79.0~94.9%. According to the results of analysis of residual pesticide, the total average level of exposure was 321,278.85 and 595.14 g for SPS and RCS in outdoor cultivation, and 173,812.21 and 5,510.16 g for SPS and RCS in green-house cultivation, respectively. The total amount detected was SPS 0.2570% and RCS 0.0005% of the amount sprayed in outdoor cultivation, and SPS 0.1390% and RCS 0.0044% of the amount sprayed in green-house cultivation. Calculation of the margin of safety for fluazinam based on the exposure amount was 0.44 and 63.90 for SPS and RCS in outdoor cultivation, and 0.27 and 1.62 for SPS and RCS in green-house cultivation, respectively. When spraying of fluazinam 50% WP was performed, the results of the risk assessment for farm workers showed a high for the SPS, which was evaluated as low for the RCS. The results demonstrated that use of the RCS was 143.9 and 6.1 times safer in outdoor and green-house cultivation than use of the SPS.

축산물 중 기준설정 잔류농약 재평가를 위한 실태조사

문준관 ( Joon-kwan Moon ),조형욱 ( Hyeong-wook Jo ),김병준 ( Byeong-joon Kim ),선정훈 ( Jung-hun Sun ),허효민 ( Hyo-min Heo ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

현재 식품의 기준 및 규격에서 적용하고 있는축산물의 잔류물질 잔류허용기준과 CODEX에서 적용하고 있는 축산물의 잔류물질 잔류허용기준이 상이한 2,4-D 등 52종 중 2,4-D에 대하여 잔류농약 시험법을 개선하고 실태조사를 실시하였다. 국내에서 적용하고 있는 2,4-D의 잔류분의 정의는 2,4-D 모화합물로 만 정의하고 있으며, CODEX에서는 2,4-D를 비롯하여 salt 형태와 ester 형태의 합으로 정의하고 있다. 따라서 본 연구에서는 가수분해를 통하여 salt 형태와 ester 형태를 분해하여 2,4-D로 변환한 뒤, 분석을 진행하였다. 시료 5g을 50 mL 코니칼튜브에 칭량한 뒤 증류수 5 mL, 5 N NaOH 1 mL 및 아세토니트릴 10 mL를 차례로 가하여 1분간 진탕한 후 50℃에서 30분간 가수분해를 진행하였다. 그 후, 6 N HCl 1.4 mL를 첨가하고 MgSO₄ 및 1 g NaCl을 첨가하여 1분간 진탕한 뒤, 4℃, 3000×G에서 5분간 원심분리를 실시하였다. 상층액 0.5 mL를 0.1% formic acid가 함유된 증류수와 혼합하여 150 mg MgSO₄ 및 25 mg C₁₈이 함유된 dSPE에 넣어 1분간 진탕하였다. 이어 12000×G에서 5분간 원심분리한 뒤, 상층액을 Nylon membrane 필터(13mm, 0.2㎛)로 여과하여 LC-MS/MS로 분석을 진행하였다. 유효성검증을 실시하기 위하여 회수율 수준을 국내에 잔류허용기준이 설정되어 있기 때문에 LOQ, MRL 및 10×MRL 수준이 되도록 첨가하여 실시하였다. 그 결과 ‘식품 등 시험법 마련 표준절차에 관한 가이드라인’, ‘SANTE guideline’ 및 ‘CODEXX guideline’ 등 검량선 결정계수 0.98 이상, 회수율 70∼120% 및 % RSD 20미만을 모두 만족하였다.