Improvement of analytical method for pymetrozine in citrus fruits

감귤류 과일의 피메트로진 정량을 위한 분석법 개선

Abstract

It is difficult to analyze pymetrozine in citrus fruits using the hydromatrix method because of its low efficiency of purification and overlap of matrix and pymetrozine peaks. Liquid-liquid extraction can analyze pymetrozine in citrus fruits using dichloromethane. Since low pH interferes with the extraction of pymetrozine, the extracts of citrus fruits were maintained over pH 7.0 by adding borax buffer and 1 N NaOH in the improved method. According to the improved method, citrus fruits (such as lemon, lime, orange, tangerine, and grapefruit) were extracted and purified for HPLC-photo diode array analysis. The results of validation were as follows: $4.360{\mu}g/kg$ of limit of detection, $14.533{\mu}g/kg$ of limit of quantitation, and 0.007 mg/kg of method quantitative limit. Citrus fruits spiked with pymetrozine showed a recovery range from 71.8 to 83.7% and a coefficient of variation below 6%. Thus, the improved method can efficiently analyze pymetrozine in citrus fruits.

이 연구에서는 레몬이나 오렌지와 같은 감귤류 과일에서 잔류 농약인 피메트로진을 분석함에 있어 기존 분석법의 한계점을 파악하고 효율적인 분석을 위해 이를 개선하고자 하였다. 감귤류 과일의 경우 산성을 띄고 있어 기존의 하이드로매트릭스법을 이용하여 피메트로진을 분석 시 효율적인 정제 능력이 부족하여 피메트로진의 머무름 시간에 많은 매트릭스 peak가 나타나 검출에 어려움이 발견되었다(Fig. 2). 이에 액-액 분배법을 이용하여 감귤류 과일의 피메트로진을 분석하였으나 액-액 분배 단계에서 추출 용매로 이용되는 DCM은 발암 가능성 물질로 알려져 있어, DCM의 사용량을 낮추면서 분배 효율에 영향을 미치지 않는 용량(첫번째 분배 시 80 mL과 두번째 분배 시 70 mL 첨가)을 설정하였다(Table 2). 또한 액-액 분배법에 따라 감귤류 과일을 추출할 경우 pH가 6.0 이하로 나타났으며, 이는 피메트로진의 추출 효율에 영향을 미치게 되므로 붕사 완충 용액과 1 N NaOH를 레몬과 라임의 경우에는 각각 25와 5 mL, 오렌지, 감귤 및 자몽의 경우에는 각각 15와 1 mL을 첨가하여 감귤류 과일 추출물의 pH를 7.0 이상으로 유지하였다(Table 3). 최종적으로 개선된 액-액 분배법(Fig. 1B)에 따라 5 종류의 감귤류 과일인 레몬, 라임, 오렌지, 감귤, 그리고 자몽을 추출 및 정제 후 HPLC-PDA를 이용하여 분석하였다. 분석법의 유효성 검증 결과, 검량선을 통해 얻은 직선성($r^2$)은 0.9999로 나타났고, LOD와 LOQ는 각각 4.360과 $14.533{\mu}g/kg$이었다. MQL은 0.007 mg/kg으로 현재 공전 상 피메트로진에 대하여 설정된 MRLs인 0.03-3.0 mg/kg의 1/2 이하까지 검출 가능하였다(Table 4). 또한 레몬, 라임, 오렌지, 감귤 및 자몽에 각각 피메트로진을 첨가하여 최종적으로 분석 값이 0.3 mg/kg이 되도록 실험한 결과, 각각의 평균 회수율은 71.8, 72.0, 79.9, 79.7, 및 83.7%이었고, CV는 각각 2.4, 2.0, 4.9, 1.1, 및 5.9%로 나타나 잔류 농약 분석 기준인 70-120%의 회수율과 10% 이내의 CV값을 만족하였다(Table 4). 따라서 본 연구를 통해 개선된 분석법은 산성을 띄는 감귤류 과일에서 피메트로진의 분석법으로 사용 가능함을 확인하였으며, 또한 향후 수입되는 산성도가 높은 과일의 피메트로진 분석 시에도 적용 가능할 것으로 기대된다.

Fig. 1. Scheme of standard and improved method for pymetrozine analysis using the liquid-liquid extraction.

Fig. 2. Chromatography of pymetrozine in lemon or orange using hydromatrix method.

Fig. 3. Chromatography of pymetrozine in lemon or lime using liquid-liquid extraction method.

Fig. 4. Chromatography of pymetrozine in citrus fruits using improved liquid-liquid extraction method.

Table 1. Reproducibility of the standard method¹⁾ for pymetrozine analysis in orange

Table 2. Efficiency in each separation step of standard method¹⁾ according to the added volume of dichloromethane (DCM)

Table 4. Validation and reproducibility of the improved method for pymetrozine analysis in citrus fruits

Table 3. pH of citrus fruits extracts depending on the added volume of borax buffer and 1 N NaOH