농업생명과학연구 46(4) pp.141-153 Journal of Agriculture & Life Science 46(4) pp.141-153 GAP 모델확립을위한토마토농장수확단계의위해요소조사및분석 이채원 1 이치엽 1 허록원 1 김경열 1 심원보 3 심상인 2,3 정덕화 1,3* 1 경상대학교응용생명과학부 (BK 21 program), 2 경상대학교농학과, 3 경상대학교농업생명과학연구원 접수일 년 월 일 수정일 년 월 일 게재확정일 년 월 일 Risk Analysis for the Harvesting Stage of Tomato to Establish the Good Agriculture Practices(GAP) Chae-Won Lee 1 Chi-Yeop Lee 1 Rok-Won Heo 1 Kyeong-Yeol Kim 1 Won-Bo Shim 3 Sang-In Shim 2,3 Duck-Hwa Chung 1,3* 초록 1 Div. of Applied Life Sci.(BK 21 program), Graduate School, Gyeongsang National Univ., Jinju 660-701, Korea 2 Dept. of Agronomy, Gyeongsang National Univ., Jinju 660-701, Korea 3 Insti. of Agric. and Life Sci., Gyeongsang National Univ., Jinju 660-701, Korea Received: MAR. 05. 2012, Revised: JUN. 08. 2012, Accepted: AUG. 28. 2012 본연구에서는안전한토마토를생산하기위한농산물우수관리제도 (Good Agriculture Practices; GAP) 모델확립의기초자료를제공하고자경남에소재한토마토재배농가중토경재배 3 농가와양액재배 3 농가를대상으로수확단계에서의생물학적 ( 위생지표세균, 병원성미생물, 곰팡이 ), 화학적 ( 중금속, 농약 ) 및물리적위해요소를조사하였다. 먼저생물학적위해요소분석결과, 일반세균과대장균군은토경재배농장의토양에서최대 7.5 및 5.0 log CFU/g 으로양액재배농장의양액보다 0.1~2.8 log CFU/g 높은수준으로검출되었다. 그외다른시료에서의일반세균및대장균군의경우토경재배농장에서는 1.7~6.5 및 0.3~2.9 log CFU/g, leaf, ml, hand or 100cm 2 로검출되었고양액재배농장에서는각각 1.1~5.7 및 0.1~4.0 log CFU/g, leaf, ml, hand or 100cm 2 로검출되었다. 대장균은모든시료에서검출되지않았으며, 곰팡이의경우전체적으로 0.2~5.0 log CFU/g, leaf, ml, hand or 100cm 2 수준으로검출되었다. 병원성미생물은 Bacillus cereus 와 Staphylococcus aureus 만양액을제외한대부분의시료에서검출되었으며, 공중낙하균은토경재배농장에서 0.4~1.6 log CFU/plate, 양액재배농장에서 0.1~1.0 log CFU/plate 수준으로검출되었다. 화학적위해요소인중금속 (Cd, Pb, Cu, Cr, Hg, Zn, Ni 및 As) 과잔류농약은모든시료에서국내허용기준치이하로검출되었고, 물리적위해요소는다른위해요소에비해발생가능성은낮지만유리조각, 캔등으로확인되었다. 검색어 토마토, 수확단계, 농산물우수관리제도 (GAP), 위해요소 ABSTRACT Samples collected from six tomato farms(a, B, C : soil culture, D, E, F : Nutriculture) located in Gyeongsangnam-do were tested for the analyses of biological(sanitary indications, major foodborne pathogens, fungi), chemical(heavy metals, pesticides) and physical hazards. The highest levels of total bacteria(7.5 log CFU/g) and coliforms(5.0 log CFU/g) in soil culture farms were higher than those of nutriculture farms(total bacteria: 2.5 log CFU/mL, coliforms: 0.6 log CFU/mL). In crops and personal hygiene soil culture farms showed a slightly higher contamination levels. From all farms, the levels of fungi in soil farms were higher than those of nutrient solution. In case of major pathogens, Bacillus cereus and Staphylococcus aureus were detected in all sample with the exception of nutrient solution. Meantime, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, E.coli O157 and Salmonella spp. were not detected. For airborne bacteria, soilculture farms showed less contamination than nutriculture farms. A piece of glass and can was confirmed asphysical hazards. Heavy metal(cd, Pb, Cu, Cr, Hg, *Corresponding author: Duck-Hwa Chung Tel: +82-55-772-1903 Fax: +82-55-763-4129 E-mail: dhchung@gnu.ac.kr
142 Journal of Agriculture & Life Science 46(4) Zn, Ni and As) and pesticide residues as chemical hazards were detected, but their levels were lower than the regulation limit. These results demonstrate that potential hazards on harvesting stage of tomato fam were exposed. Therefore, proper management is needed to prevent biological hazards due to cross-contamination, while physical and chemical hazards were in appropriate levels based on GAP criteria. Key words - Good agricultural practices(gap), Harvest stage, Hazard, Tomato Ⅰ. 서론토마토 (Lycopersicon esculentum Mill) 는가지과 에속하는일년생작물로서남미의서부고원지대가원산지이며, 우리나라기후풍토에도적합하여전국적으로재배되고있다 (Park, 1993). 토마토에는비타민 A가딸기에비하여 8배이상함유되어있고, 비타민 C는채소작물가운데가장많은양이함유되어있으며미국타임지선정 몸에좋은 10가지식품 중하나로카로티노이드류중라이코펜 (lycopene) 이다량함유되어있어세포의산화를막아노화를억제하고, 항암효과 ( 전립선암 ), 심혈관질환예방및혈당저하효과가있는것으로도알려져있다 (Han et al., 1999; Kim, 2009; Yu et al., 2009). 최근의다양한연구에의해과실과채소가풍부한식사는많은종류의암을예방하고, 관상동맥성심장병의발생률을감소시키는것으로보고되는등신선과실및채소류섭취의중요성이인식되어이들의소비가큰폭으로증가해오고있다. 식중독원인균들은토양이나주변환경으로부터옮겨와과일및채소의일부에오염되기도하며, 오염된관개수이용이나비위생적인취급을통해전파되기도한다. 그리고대부분의신선농산물이일반적으로병원체를사멸시키거나또는그수를감소시키는가공공정을거치지않는다는사실은신선과실및채소류의안전성에대한우려를증가시키고있다. 또한, 신선농산물이원인이된식품매개질병의발생보고건수비율도증가하고있어, 이러한농산물의안전성에관해서소비자들의우려가매우높아지고있다 (Davis et al., 1988; Kapperund et al., 1995; Mahon et al., 1997; Kim et al., 2005). 현재까지우리나라에서과일과야채등의과채류에서비롯된식중독사례는 2006년이후부터현재까지매년 10 건내외로꾸준히발생하고있어원료생산, 포장및 유통단계에서위해를최소화하기위한기본틀을제공하여사전예방을통해오염을관리하는것이위해요소를감소시킬수있는유일한방법이될수있다 (RDA, 2003; KFDA, 2011). 우리나라는안전한농산물을생산하기위한방안으로유기농산물인증, 친환경농산물인증및생산이력제등과같은정책들을시행하는등많은노력을기울이고있지만 (Kim, 2004), 이러한제도들은농산물로부터화학적, 물리적위해요소의관리에중점을두고있을뿐식중독발생원인균등과같은생물학적위해요소관리는배제된상태로운영되고있어과채류의미생물오염에따른식중독사고에대해서는특별한대책수립이요구되고있다 (Chung, 2007). 따라서정부는 2006년부터미생물등위해요소를관리하기위한노력의일환으로식품의원료가되는농산물을안전하고위생적으로공급할수있도록농산물의생산부터수확후포장단계까지농약, 중금속및미생물등의위해요소를사전에관리하여안전성을확보하는제도인 Good Agricultural Practice(GAP) 제도도입을권장하고있다 (Kim, 2004). 그러나이러한제도의도입과활성화를위해서는먼저농산물을생산하는각단계에서발생할수있는위해를분석하고이해하는것이선행되어야하지만농산물과관련된연구는소비단계에국한되어있어농산물의재배, 수확후단계의위해요소분석에필요한기초자료가대단히미흡한실정이다. 농산물의위해요소는부적절한재배환경, 재배과정, 작업자의개인위생및농기구등에의해교차오염이발생될수있으며, 그중에서농산물생산에가장필요한요소인토양및농업용수등에의해서쉽게일어날수있다 (Han et al., 1999; Kim, 2009). 그러므로농산물의교차오염을사전에차단하기위해서는잠재적위해요소를다각적으로분석ㆍ평가하여재배과정및수확단계에서발생할수있는원인을
Lee et al. : Risk Analysis for the Harvesting Stage of Tomato to Establish the Good Agriculture Practices(GAP) 143 감소ㆍ제거하는등의노력이필요하다 (Kim, 2010). 본연구는토마토의수확단계에서생물학적, 화학적및물리적위해요소를조사및분석하여주요오염원을확인하고, 안전성이확보된토마토의생산을위한 GAP 모델구축을위해토마토농장의잠재적위해요소에대한기초자료를제공하고자한다. Ⅱ. 재료및방법 2.1 토마토재배농가선정및시료채취본연구를위하여 2011년 5월 ~6월토마토수확시기에시료를채취하였다. 온난다습한난대성기후를띠며, 해양성기후의영향을받아여름은서늘하고, 겨울은온화한서부경남진주 (1곳) 와사천 (5곳) 에소재한토마토토경재배농가세곳 (A, B, C) 과양액재배농가세곳 (D, E, F) 을선정하였다. 토경재배의경우재배환경 ( 토양, 용수 ), 작물 ( 토마토, 잎 ), 개인위생 ( 손, 장갑, 작업복 ), 작업도구 ( 운반박스 ) 및공중낙하균등 5가지항목으로분류하여 108점의시료를채취하였다. 양액재배의경우도토양대신양액을채취하는것을제외하고는토경재배와같은시료채취방법에따라 108점의시료를채취하여총 216점의시료를채취하였다. 먼저토양의경우, GAP 분석기준및토양오염공정시험법에준하여각필지당선정된임의의지점에서지그재그형으로 10개지점토양의표토 (0~20 cm) 를대상으로채집하여혼합한후, 각시료당약 3 kg이되도록멸균된시료채취용팩에수집하였고, 관개용수는각농가에서사용하고있는강물혹은지하수를채취하였다. 양액은토마토에공급하기직전에양액저장고에보관중인용액을 2 L 씩채수병에채취하였고, 토마토와잎은멸균된시료채취용팩에각 3 kg 및 20장정도씩을채취하였다. 작업자개인위생과관련된장갑, 작업복및작업도구인운반박스는표면검체의형태에따라채취가능한면적또는 10 10 cm의면적대를사용하여 Swab kit(3m e swab, 3M China Ltd., Shanghai, China) 로 swabbing 하였고, 작업자개인위생중손은멸균샘플팩에 50 ml의멸균된생리식염수를붓고손을넣어 30초간씻어서손에있는미생물을채취하는 glove juice법 (Anonymous, 1978) 에준하여시료를채취하였다. 시료는얼음을 채운시료보관용아이스박스에담아냉장운반하여 4 시간이내에식품공전에준하여각위해요소들을분석하였다. 2.2 생물학적위해요소분석 2.2.1 시료전처리생물학적위해요소분석은위생지표세균 ( 일반세균, 대장균군, 대장균 ), 병원성미생물 (Escherichia coli O157, Listeria monocytogenes, Salmonella spp. Bacillus cereus, Staphylococcus aureus) 및곰팡이를대상으로수행되었고, 채취된모든시료는교차오염인자를차단하기위해 clean bench 내에서무균적으로처리되었다. 토양은 stomacher pack에시료 10 g과멸균된 0.85% 생리식염수 90 ml과혼합한후 30초동안균질화시켜분석에사용하였고, 토마토와잎은각각 100 g, 5장을넣어멸균생리식염수 (0.85% Nacl) 를각각 100, 50 ml씩첨가한후균질화하여분석에사용하였다. 작업종사자손및 swab법등으로수집된시료는별다른전처리과정없이 30초동안강하게혼탁하여실험에사용하였으며, 관개용수및양액또한별다른전처리과정없이본실험에사용하였다. 2.2.2 위생지표세균및곰팡이분석토마토의수확단계에대한전반적인위생상태를확인하기위해전처리된시료를대상으로위생지표세균 ( 일반세균, 대장균군및대장균 ) 을다음과같이분석하였다. 먼저, 일반세균과대장균군은전처리시료 1 ml를취하여 9 ml의멸균생리식염수를이용하여단계희석한후각희석검액에서 1 ml를취하여 2개의 petridish 에분주하였다. 분주후 plate count agar(difco, Becton Dickinson and Company, Sparks, MD, USA) 와 deoxycholate lactose agar(difco) 를각각의 petridish 에약 15~20 ml 정도분주하고시료와배지를잘혼합하여상온에서굳힌다음 37 에서 48시간배양한후일반세균은흰색콜로니, 대장균군은붉은색콜로니를계수하였다. 대장균의경우전처리된시료를증균배지를이용하여 37 에서 24시간동안증균배양하였고, 가스를형성하며양성으로의심되는시료를대상으로 eosin methylene blue(difco, USA) 에접
144 Journal of Agriculture & Life Science 46(4) 종하여 37 에서 24 시간동안배양하였다. 배양된 시료중녹색의금속성광택을띄는집락만을선택 적으로 tryptic soy agar(difco) 에서배양시킨후다 시 API 20E(bioMérieux SA, MarcyÍEtoile, France) 를이용한생화학적시험을통해재확인하였다. 또 한곰팡이도앞선일반세균및대장균군측정방법과 동일하게전처리된시료 1 ml 를멸균된 0.85% 생리 식염수를이용하여단계희석한후각희석검액에서 0.1 및 1 ml 를취하여 rose bengal agar(difco) 에 도말하여 28 에서 72 시간배양한후특정 colony 를 계수하였으며, 모든세균수는 log 10 CFU 값으로환산 하여나타내었다. 2.2.3 병원성미생물분석 수집된시료로부터병원성미생물 (E. coli O157, L. monocytogenes, Salmonella spp., B. cereus, S. aureus) 을식품공전 (KFDA, 2011) 에준하여다음 과같이분석하였으며, 이중 E. coli O157, L. monocytogenes 및 Salmonella spp. 는증균및분 리배양, 확인시험과정을거쳐오염여부를확인하였 다. 먼저, E. coli O157 의경우앞서전처리된시료 를 mec broth(difco) 에첨가한후 37 에서 24 시간 동안증균배양하였고, 증균배양액중가스를형성하 며양성으로의심되는시료를대상으로 macconkey sorbitol agar(difco) 에접종하여 37 에서 24 시간 동안배양하였다. 배양후 sorbitol 을분해하지않는무색집락을대상으로 PowerCheck TM Escherichia coli O157(verotoxin2) Detection Kit 를이용하여 PCR 로 1 차확인하였고, 양성으로의심되는시료만을 선택적으로 API 20E(bioMérieux) 를이용하여오염여 부를재확인하였다. L. monocytogenes 는전처리된 시료를 fraser broth 10 ml 에접종하여증균한후, 그증균배양액중양성으로의심되는시료에대하여 oxford agar 에접종하여 30 에서 24 시간배양하였다. 배양후의심집락을대상으로 Power Check TM Listeria monocytogenes Detection Kit 를이용하여 PCR 로 1 차확인을거친후, 양성으로의심되는시료 만을선택적으로 API Listeria(bioMérieux) 를사용하 여동정하였다. Salmonella spp. 도앞서설명한 E. coli O157 및 L. monocytogenes 와동일한방법으로 전처리된시료를 Rappaport-Vassiliadis broth 10 ml 에접종하여증균한후, 그증균배양액중양성 으로의심되는시료에대하여 xylose lysine desoxycholate agar(difco) 에접종하여 37 에서 24 시간배양하였으며, 의심되는집락을 E. coli O157 및 L. monocytogenes 와같이 Power Check TM Salmonella spp. Detection Kit 를이용하여 PCR 로 1 차확인을거친후, 양성으로의심되는시료만을선 택적으로 API 20E (biomérieux) 를이용하여오염여 부를재확인하였다. S. aureus 및 B. cereus 는식품공전에준하여 정량분석을실시하였다 (KFDA, 2011). 먼저전처리 된시료 1 ml 를취해멸균된생리식염수를이용하 여 10 진단계희석법으로희석한후각희석검액 0.1 및 1 ml 씩을취하여 baird-parker agar(difco) 와 mannitol-egg yolk-polymyxin agar(difco) 에각각 도말하여 37 에서 48 시간동안배양하였다. 배양 된집락을대상으로제조사의메뉴얼에서제시한특 정집락을대상으로각각계수하였고, 계수한각평 판에서 5 개의전형적인집락을선별하여 TSA 에접 종한후 37 에서 24 시간동안배양하였다. 배양후 DNA polymerase, dntp Mixture, reaction buffer, loading dye 등이포함된 PCR PreMix Kit (i-startaq) 를이용하여 PCR 로 1 차확인을하였고, 양성으로의심되는시료만을선택적으로 API Staph (biomerieux) 와 API 50CHB(bioMerieux) 를적용하 여각각오염여부를재확인하였다. 2.2.4 공중낙하균측정 미생물의경우공기중의먼지등을통하여농산 물또는식품에오염되는경우도많이보고되고있 어토마토재배농장주위공기에대하여위생지표세 균, 병원성미생물및곰팡이오염정도를측정하였 다. 토마토가재배되고있는각농장의필지에미생 물에대한선택배지의뚜껑을열고, 15 분간방치한 후배지의뚜껑을닫고 parafilm 으로밀봉하여 37 에서 48 시간 ( 단, 곰팡이는 28 에서 72 시간 ) 배양하 였다. 특히 E. coli 와병원성미생물의경우배양된 colony 중제조사의매뉴얼에서제시한특정집락을 대상으로앞서설명한바와같이 PCR 및 API kit 로 재확인하였으며, 모든세균수는 log 10 CFU 값으로 환산하여나타내었다.
Lee et al. : Risk Analysis for the Harvesting Stage of Tomato to Establish the Good Agriculture Practices(GAP) 145 2.3 화학적위해요소분석화학적위해요소분석은중금속과잔류농약을대상으로실시하였으며 피켐코리아에의뢰하여분석을하였다. 먼저중금속분석은토경재배의경우토양, 관개용수및토마토를, 양액재배의경우관개용수와토마토를대상으로하였다. 농산물우수관리기준의재배전토양관리세부기준에따라토양환경보전법시행규칙별표3 토양오염우려기준에제시하고있는카드뮴 (Cd), 납 (Pb), 구리 (Cu), 크롬 (Cr +6 ), 아연 (Zn), 니켈 (Ni), 수은 (Hg) 및비소 (As) 등 8종의중금속을환경부의오염공정시험법과식약청의유해금속시험법에준하여분석하였다. 중금속분석은균질화된토양의경우 105 에서 4시간건조후건조한시료 0.2g을 vessel 에취한다. HCl 6 ml, HNO 3 2 ml 넣고 microwave digestion 후 25 ml make up 후분석하였다. 시험용액은 ICP-OES(OPTIMA 7300DV, Perkin-Elmer) 를이용하여측정하였고, 기기분석조건과원소별측정파장은 Table 1과같다. 용수의경우는시료그대로 ICP-OES OPTIMA 7300DV, Perkin-Elmer) 를이용하여측정하였다. 토경재배와양액재배모두작물인토마토를대상으로 tebupirimfos, tolclofos-methyl, phosalone 등 102성분에대하여분석을실시하였다. 토마토중잔류농약을확인하기위한추출및정제는 QuEChERS (Lehotay, 2007) 으로각시료 10 g에아세토니트릴 10 ml을넣고, 여기에 MgSO 4 4 g, Nacl 1 g을처리하여 30분간진탕하고원심분리 (3000 rpm 10 min) 후 1 ml 을 PSA 50 mg + MgSO 4 150 mg이처리된 E-tube 로옮겨정제한후이를 UVD에주입하여나타난크로마토그램상의피크넓이를검량선에대입하여농약의잔류농도를확인하였으며 (Anastassiades et al., 2003; QuEChERS., 2009; Laqunas-Allue L et al., 2010), 기기분석조건은 Table 2와같다. Table 1. The operating condition of ICP Spectrometer Parameter Condition Wavelength (nm) Pb: 220.353 Cd: 228.802 As: 188.979 Cr: 267.716 Ni: 231.604 Cu: 327.393 Zn: 206.200 Hg: 253.652 RF Power (watts) 1,450 Plasma gas flow (ml/min) 15 Nebulizer gas flow (L/min) 0.65 Auxiliary gas flow (ml/min) 0.2 Sample flow rate (ml/min) 1.0 Table 2. HPLC condition for the analysis of Pesticide residues detected in tomato HPLC Waters e2695 system Column Phenomenex Gemini (25 cm, particle size 5 μm, C18) Detector Injector Mobile phase UVD Injection volume : 10 μl Time H 2O MeCN Flow(mL/min) 0-5 75 25 1 5-25 32 68 1 25-30 32 68 1 30-35 12 88 1 35-40 10 90 1 2.4 물리적위해요소분석 물리적위해요소는안전한농산물생산과소비자 의건강상주요하게영향을미칠수있는쓰레기, 유리, 금속및플라스틱등과같은이물 ( 질병또는 상처를야기시키는것 ) 을포함하는것으로서 (RDA, 2006) 본연구에서는선정된토마토재배농가의현
146 Journal of Agriculture & Life Science 46(4) 장조사및문헌조사를바탕으로재배환경에서발생가능한물리적위해요소를조사하였다. Ⅲ. 결과및고찰 3.1 생물학적위해요소 3.1.1 위생지표세균및곰팡이측정 1) 위생지표세균가 ) 토경재배토마토토경재배농가세곳의수확단계에서수집된재배환경, 식물체, 개인위생및작업도구에대한위생지표세균의분석결과는 Table 3에서보는바와같다. 일반세균은토양에서 7.2~7.5 log CFU/g 수준으로검출되었으며 Keneko et al.(1999) 는과채류의 미생물오염은주로토양에의해이루어진다고보고하고있어토양의건전성은안전한농산물생산에있어매우중요하다고사료된다. 따라서토양의안전성을확보하기위하여부적절한퇴비사용은지양해야하며되도록토마토나잎이토양에닿는것을최소화해야할것이다. 관개용수에서는세농장모두 1.1~1.7 log CFU/mL 의비슷한수준으로, 1 ml 중일반세균수가 2 log CFU/mL 이하, 대장균군및대장균은불검출해야하는환경부령먹는물수질기준검사 (MERK, 2009) 등에관한규칙에비해낮은수준으로검출되어안전하다고판단된다. 작업자의개인위생에서손은 5.5~6.5 log CFU/hand 로장갑과옷에비해상대적으로높은수준으로검출되었고 B 농장의경우최대 6.5 log CFU/hand 수준까지오염 Table 3. Microbial population of sanitary indication bacteria and fungi in samples collected from soil culture and nutriculture farms of tomato at the harvesting stage. (Unit : Mean ± standard deviation; log CFU/g, leaf, ml, hand or 100 cm2 ) Soil culture farms Nutriculture farms a) ND: Not detected Cultivation environment Crop Personnel hygiene Cultivation environment Crop Personnel hygiene Samples Total bacteria Coliform Fungi A B C A B C A B C Soil 7.2±0.4 7.2±0.0 7.5±0.8 5.0±0.5 4.4±0.0 4.9±0.5 5.0±0.2 4.6±0.2 4.7±0.0 Irrigation water 1.3±0.1 1.7±0.3 1.1±0.0 0.1±0.1 ND a) 0.5±0.5 0.6±1.2 0.4±0.8 ND Tomato 2.4±0.9 2.0±0.6 1.7±0.3 1.6±0.9 0.3±0.5 0.7±0.6 3.1±0.8 3.4±0.5 0.6±0.6 Leaf 4.0±1.0 3.2±0.2 3.4±0.1 2.9±0.7 1.0±0.5 2.5±0.2 4.2±0.4 4.0±0.5 1.5±1.2 Worker's hand 5.5±0.4 6.5±2.1 5.7±0.3 2.2±1.5 2.2±3.1 2.3±1.3 4.1±0.7 3.4±0.5 2.2±0.3 Glove 4.1±1.4 3.4±0.6 3.4±0.5 2.1±1.1 1.3±1.5 2.2±0.7 2.9±0.7 2.0±0.8 1.7±0.2 Clothes 3.1±0.5 2.7±0.4 2.2±0.7 0.6±0.5 1.1±1.2 1.0±0.6 2.5±0.9 2.3±0.9 0.5±0.1 Carried box 2.6±2.3 3.1±0.5 3.5±0.5 1.0±1.4 1.4±0.5 1.3±0.8 4.6±0.6 4.1±0.3 0.8±1.2 Total bacteria Coliform Fungi Samples D E F D E F D E F Nutrient solution 0.7±0.1 0.6±0.2 2.5±0.1 0.1±0.1 ND 0.6±0.3 0.7±0.1 0.4±0.5 ND Irrigation water 0.9±0.3 1.9±0.0 2.8±0.2 ND ND 0.3±0.2 0.2±0.3 ND 0.2±0.2 Tomato 1.1±0.1 3.9±1.2 4.0±1.4 0.1±0.2 3.9±1.3 3.7±1.1 2.6±0.4 2.2±2.0 3.8±0.5 Leaf 2.8±0.4 4.6±0.4 4.6±0.4 2.2±0.6 3.9±0.6 4.2±0.5 4.7±0.3 2.7±2.6 4.7±0.1 Worker's hand 5.7±0.5 3.6±0.3 4.5±0.4 2.1±1.5 0.9±1.1 0.8±1.0 3.5±0.2 1.5±1.1 0.4±0.8 Glove 2.6±1.0 3.8±0.6 3.5±0.4 1.3±1.0 3.4±1.1 3.5±0.7 3.3±0.5 2.0±1.0 2.8±0.7 Clothes 2.6±0.6 3.1±0.5 3.5±0.4 1.1±0.4 2.7±0.7 2.5±0.9 3.5±0.3 2.4±1.4 3.2±0.9 Carried box 2.7±0.2 4.2±1.1 5.3±0.4 1.6±0.2 3.5±0.7 4.0±0.5 4.5±0.4 2.3±2.2 4.4±0.2 되어있는것을확인하였으며장갑과옷은 2.2~4.1 log CFU/100 cm 2 수준으로 A 농장이다른농장에 비해비교적높은수준으로오염되어있었다. 2002 년스페인에서일어난식중독의원인을 Pulsed Field Gel Electrophoresis PFGE) 방법으로추정한 결과원인균과작업자에서분리된균의 PFGE 패턴
Lee et al. : Risk Analysis for the Harvesting Stage of Tomato to Establish the Good Agriculture Practices(GAP) 147 이동일하여식중독의원인을작업자라고확정한사례가보고되어 (Martin et al., 2004), 작업자는직접식중독균을식품이나농산물로옮길수있는운반체로작용할수있는가능성이있음을확인하였다. 작업도구인운반박스는 A 농장에서는 2.6 log CFU/100 cm 2 으로검출되었고 B와 C 농장의경우는 3.1~3.5 log CFU/100 cm 2 수준으로 A 농장보다는높게검출되었다. 대장균군은토양에서 4.4~5.0 log CFU/g 수준으로나타났고관개용수의경우 0.0~0.5 log CFU/mL 수준으로검출되었다. 작물인토마토에서는최고 1.6 log CFU/g, 잎에서는최고 2.9 log CFU/g 검출되었다. 또한개인위생의경우는 0.6~2.3 log CFU/ hand or 100 cm 2 수준으로검출되었으며, 작업도구는 1.0~1.4 log CFU/100 cm 2 가검출되었다. 대장균은모든시료에서검출되지않아대장균에의한토마토의교차오염발생가능성은매우낮은것으로판단되나자료에따르면과채류의섭취로인한식중독의경우주로 E. coli를비롯한분변계미생물이원인이었으며미생물의매개중하나가농장혹은식품가공사업장에종사하는작업자라고보고하고있어지속적인관리가필요할것으로판단된다 (FDA, 1998). 이상의결과세농장의위생지표세균의오염정도는비슷한수준으로나타났으며, 재배환경을비롯하여개인위생, 작업도구및잎에서식용부인토마토로의교차오염가능성이존재하므로관리가필요할것으로판단된다. 나 ) 양액재배토마토의양액재배세농장의위해요소분석결과 (Table 3), 일반세균의경우재배환경인양액과관개용수는각각 0.7~2.5 및 0.9~2.8 log CFU/mL 수준으로검출되었다. 본연구에서는위해도가낮은것으로판단되나양액의경우작물의생육을촉진할수있는영양원을포함하고있기때문에세균을비롯한미생물에게도영양원으로작용할수있어 (Kim et al., 2005) 안전성을확보하기위해서는용수와함께양액을보관하는양액저장고등의청결을위한관리가필요할것으로사료된다. 작업자의개인위생은 D 농장의작업자손에서최고 5.7 log CFU/ hand 검출되었고, 작업도구는 2.7~5.3 log CFU/100 cm 2 검출되었으며, 작물인토마토에서는최고 4.0 log CFU/g, 잎에서는 2.8~4.6 log CFU/g 검출되었다. 대장균군은양액에서 0.0~0.6 log CFU/mL 수준으로검출되었고, 개인위생의경우 0.8~3.5 log CFU/hand or 100 cm 2 수준으로검출되었으며, 작업도구는최고 4.0 log CFU/100 cm 2 가검출되었다. 또한작물인토마토와잎에서는 0.1~3.7 및 2.2~4.2 log CFU/g 검출되었다. 대장균은양액재배농장에서도정성분석을실시한결과모든시료에서불검출되었지만, 위생척도가되는위생지표세균으로최근여러농산물에서빈번히검출되고있어동물의분변에의한오염관리와화장실사용후손씻기등의작업자개인위생관리가철저하게이루어져야할것이다. 전반적으로토경재배와양액재배를비교했을때재배환경의경우토경재배에서의토양에서일반세균이높게나타난것에비해양액재배에서의양액에서는비교적낮은수치를나타내었으며, 이는토양중에존재하는미생물은무수히많기때문에토경재배에서의재배환경에서더높은오염수준을나타낸것으로판단된다. 재배환경중토양과양액을제외하고는작물 ( 토마토, 잎 ), 개인위생 ( 손, 장갑, 작업복 ) 및작업도구 ( 운반박스 ) 에서재배방식에따른큰차이없이비슷한오염수준을나타내었다. 2) 곰팡이가 ) 토경재배토경재배농장에서곰팡이는재배환경인토양에서 4.6~5.0 log CFU/g 으로세농장모두비슷한수준으로검출되었고, 관개용수에서는 0.0~0.6 log CFU/mL 수준으로검출되었다. 개인위생인손에서는 A 농장에서최고 4.1 log CFU/hand 까지검출되었고장갑, 옷및운반박스에서는 0.5~4.6 log CFU/100 cm 2 로검출되었으며작물인토마토와잎에서도 0.6~4.2 log CFU/g으로확인되어전반적으로곰팡이의오염이우려되었다. 곰팡이가생산하는곰팡이독소는사람에게해로운작용을일으키는것으로알려져있는것을감안한다면수확단계에서최대 3.4 log CFU/g 수준으로검출된토마토의경우위해곰팡이에의한독소가생성될우려가있으므로적절한관리방안이모색되어야할것으로판단된다. 나 ) 양액재배
148 Journal of Agriculture & Life Science 46(4) 양액재배농장에서의곰팡이는재배환경인양액및관개용수에서 0.0~0.7 log CFU/mL, 개인위생인장갑, 작업복및손에서 0.4~3.5 log CFU/hand or 100 cm 2 수준으로검출되었으며, 토마토에서도 2.2~3.8 log CFU/g 수준으로검출되어토경재배시와마찬가지로토마토의위해곰팡이오염이우려되었다. 따라서토마토와직접접촉하는작업자의개인위생과작업도구의청결관리가필요할것으로판단된다. 3.1.2 병원성미생물가 ) 토경재배토경재배에서 B. cereus는관개용수를제외한모든시료에서검출되었는데토양의경우는 4.7~4.8 log CFU/g으로세농장모두유사한수준으로나타났으며, 수확시토양과의접촉이있는운반박스에 서도 0.8~1.2 log CFU/100 cm 2 수준으로검출되었다 (Table 4). 작물인토마토는 0.3~0.6 log CFU/g, 잎은 1.5~2.0 log CFU/g 수준으로세농장모두비슷한수준을나타내었으며개인위생인손에서는 1.1~3.1 log CFU/hand 수준으로나타났으며, 그중 A 농장에서가장높은 3.1 log CFU/hand 수준으로검출되었다. 장갑과작업복에서는각각 0.6~2.0 log CFU/100 cm 2, 0.5~1.2 log CFU/100cm 2 수준으로검출되었다. S. aureus는재배환경인토양에서만 0.4~2.2 log CFU/g 으로검출었고, 용수에서는검출되지않아대체로낮은오염도를나타내었다. 그러나 Mpuchane & Gashe(1996) 와 Kaneko et al.(1999) 는시중에유통되고있는채소류에서병원성미생물이빈번하게검출되는원인을토양으로간주하고있고, S. aureus 등과같은인체에유해한세균이토양에존재할경우작물로이행하여증식할 Table 4. Microbial population of pathogenic bacteria in samples collected from soil culture farms and nutriculture farms of tomato at the harvesting stage (Unit : Mean ± standard deviation; log CFU/g, leaf, ml, hand or 100 cm2 ) Soil culture farms Nutriculture farms a) ND: Not detected Bacillus cereus Staphylococcus aureus Samples A B C A B C Cultivation Soil 4.7±0.9 4.8±0.5 4.7±0.0 0.4±0.7 0.4±0.5 2.2±3.2 Environment Irrigation water ND a) ND ND ND ND ND Crop Tomato 0.3±0.4 0.4±0.5 0.6±0.6 ND ND 0.7±0.9 Leaf 1.9±0.5 2.0±0.0 1.5±1.2 ND ND 1.4±1.9 Worker's hand 3.1±0.2 1.1±1.6 2.2±0.3 3.2±2.3 3.6±1.1 2.9±0.3 Personnel hygiene Glove 2.0±0.5 0.6±0.1 1.7±0.2 ND 0.7±1.0 1.1±1.6 Clothes 0.9±0.7 1.2±0.0 0.5±0.1 ND 0.7±0.9 0.9±1.3 Carried box 0.8±0.1 1.2±0.1 0.8±1.2 ND 0.3±0.5 0.8±1.2 Bacillus cereus Staphylococcus aureus Samples D E F D E F Cultivation Nutrient solution ND 0.1±0.2 0.2±0.2 ND ND ND Environment Irrigation water ND ND ND ND ND ND Crop Tomato ND 0.2±0.5 ND ND ND ND Leaf 0.5±1.0 1.0±0.7 0.6±0.7 ND ND ND Personnel hygiene Worker's hand 2.0±0.5 1.3±0.9 1.3±0.9 3.6±1.4 2.2±1.6 2.2±1.6 Glove 0.9±0.6 1.4±0.3 0.3±0.7 0.6±0.7 ND ND Clothes 1.1±0.8 1.7±0.6 0.7±0.9 0.4±0.8 0.3±0.5 0.3±0.5 Carried box 1.3±0.8 1.0±0.9 1.0±0.9 ND ND ND
Lee et al. : Risk Analysis for the Harvesting Stage of Tomato to Establish the Good Agriculture Practices(GAP) 149 가능성이높은것으로보고하였다. 작업자의손에서는 2.9~3.6 log CFU/hand 로검출되어양액재배 (2.2~3.6 log CFU/hand) 에서의검출수준과비슷하게검출되었다. 건강한피부에서도병원성세균인 S. aureus 가많이발견되는것으로보고되고있으므로 (Williams, 1963) 손에의한교차오염으로발생하는 S. aureus 식중독사고를예방하려면맨손으로작물을취급하는것은피해야하며, 비상주미생물은손씻기로쉽게제거될수있으나손의부위에따라서는일상적인방법의손씻기로세척이되지않는부위가있으므로올바른손씻기를하여야할것이다 (Doyle et al., 2000). 나 ) 양액재배토마토양액재배세농장의수확단계에서는 B. cereus 가개인위생에서 0.3~2.0 log CFU/hand or 100 cm 2 수준으로검출되었고, 작업도구인운반박스에서는 1.0~1.3 log CFU/100 cm 2 수준으로검출되어토경재배 (0.8~1.2 log CFU/100 cm 2 ) 에서의검출수준과비슷하였다 (Table 4). S. aureus 는재배환경, 작물및운반박스에서는검출되지않았고개인위생은 0.3~3.6 log CFU/hand or 100 cm 2 수준으로검출되었으며, 그중장갑은 D 농장에서만검출되었다. 양액재배의경우토양대신양액을사용하여재배환경에서는토양상재균인 B. cereus 의검출이매우낮은것으로판단되지만, 개인위생및작업도구에서교차오염가능성을확인하였다. 고추나토마토와같은농산물은 B. cereus 와 S. aureus 등과같은병원성미생물의부착력이강하여단순한세척으로는제거될수없으며표면에서조직속으로침투할뿐만아니라약산성에서내산성을획득하여조직속에서증식이가능하므로토마토의안전성확보를위해서는재배단계에서수확후유통단계까지각별한주의와관심이요구된다 (Bell & Marpuis, 1991). 토마토토경재배와양액재배 6 농장의수확단계에대하여주요한병원성미생물인 E. coli O157, L. monocytogenes 및 Salmonella spp. 는정성분석결과세농장에서수집된모든시료에서는검출되지않았지만 Norman & Wang(1961) 등의연구에서오염된농업용수의사용은수확된농산물에서병원성미생물의검출율을증가시킨다고보고함에따라이 들균에대해서도각별한주의가필요하다. 따라서병원성미생물의농산물오염에따른식중독발생잠재적가능성을배제할수없기때문에미생물학적안전성확보방안에대한체계적인연구와작업자의의식전환이필요할것으로판단된다. 3.1.3 공중낙하균토마토토경재배세농장의공중낙하균을분석한결과, 일반세균 (1.1~2.1 log CFU/plate) 과병원성미생물중 B. cereus(0.0~1.2 log CFU/plate), 곰팡이 (0.0~1.8 log CFU/plate) 를제외한다른균은검출되지않아수확단계에서의공중낙하균오염도는낮은수준이었다. 양액재배세농장의경우는일반세균은 0.6~1.2 log CFU/plate, 병원성미생물중 B. cereus 이 E 농장에서만 0.2 log CFU/plate 수준으로검출되었으며, 곰팡이는 0.6~1.4 log CFU/ plate 수준으로검출되어토경재배농장에비해좀더낮은수준인것으로확인되었다. 공기중미생물은언제든지토마토에영향을미칠수있으므로농장내공기정화장치를적절하게운영하고재배농장구석의먼지등이작업자의움직임에재부유하여교차오염을일으킬수있으므로주변청소또한항상깨끗하게이루어져야할것이다. 3.2 화학적위해요소 3.2.1 중금속 Lee et al.(2011) 의연구에의하면식품위생상중요한중금속은인체의기능을저해할수있는유해금속 ( 카드뮴, 비소, 수은, 납, 크롬, 니켈등 ) 과유전자에영향을미치는유전독성금속 ( 카드뮴, 코발트, 크롬, 망간, 니켈등 ) 으로구별할수있으며, 이중수은, 납, 카드뮴, 비소등은생체성분과의친화성이커식품등에축적되기쉽고, 특히생물계에서그필요성이밝혀져있지않아국내외적으로도매우엄격히관리되고있는 8종의중금속을분석하였다. 토양, 양액, 토마토에대한중금속오염여부를분석한결과는 Table 6와 7와같다. 토양의경우토양환경보전법시행규칙 토양오염우려기준 허용기준치 (MERK, 2010) 이하의수준으로나타났으며, 관개용수는토경재배와양액재배모든농장에서검출되지않아재배환경에서의중금속
150 Journal of Agriculture & Life Science 46(4) 의화학적위해수준은비교적낮은것으로판단된다. 토마토에대한중금속은카드뮴과납의허용기준치에비교시비교적안전한것으로생각되나토마토에대한중금속허용기준은카드뮴 (0.05 mg/kg 이하 ) 과납 (0.1 mg/kg 이하 ) 만허용기준이입안예고되어잠재적으로중금속에의한안전성확보를위해서는다른중금속에대한대책기준마련이필요할것으로판단된다. Table 5. Bacterial populations of airborne bacteria for Tomato farms at the harvesting stage (Unit : Log CFU/plate) Soil culture Nutriculture Bacteria Average A B C D E F Average APC 1.5±1.2 2.1±0.7 1.1±1.5 1.6±0.5 0.6±0.7 1.2±0.3 1.1±0.4 1.0±0.4 Coliform ND a) ND ND ND ND ND ND ND E. coli ND ND ND ND ND ND ND ND E. coli O157 ND ND ND ND ND ND ND ND L. monocytogenes ND ND ND ND ND ND ND ND B. cereus 0.1±0.1 0.6±0.8 0.5±0.7 0.4±0.3 ND 0.2±0.2 ND 0.1±0.2 Salmonella spp ND ND ND ND ND ND ND ND S. aureus ND ND ND ND ND ND ND ND Fungi 1.0±0.1 1.6±0.2 0.6±0.6 1.1±0.5 0.6±0.0 0.8±1.0 1.4±0.5 1.0±0.4 a) ND : Not detected(detection limit : <1 CFU/plate) Table 6. Levels of heavies in soil collected from soil culture farms at the harvesting stage Sample Soil a) MRL : Maximum Residue Limit b) ND : Not detected (Unit : mg/kg) Element A B C MRL a) Cd ND b) ND ND 4 Cu 125.64 109.86 102.40 150 As ND ND ND 25 Hg ND ND ND 4 Pb 19.50 16.22 17.21 200 Cr +6 ND ND ND 5 Zn 100.47 117.70 107.18 300 Ni 13.22 13.03 14.92 100 Table 7. Levels of heavies in tomatos harvested Sample Tomato a) ND : Not detected (Unit : mg/kg) Soil culture Nutriculture farms Element A B C D E F Cu 0.57 0.32 0.38 0.10 0.06 0.05 Cr ND a) ND ND ND 0.01 0.03 Zn 0.03 0.04 0.03 0.02 0.73 0.71 Ni 0.02 0.01 0.05 0.01 ND ND
Lee et al. : Risk Analysis for the Harvesting Stage of Tomato to Establish the Good Agriculture Practices(GAP) 151 3.2.2 농약수확한토마토의잔류농약에대한안전성을조사하고자잔류농약검사항목 102 성분에대하여분석을실시한결과토경재배농장의경우, A 농장에서는 Boscalid와 Carbendazim 가각각 0.09 mg/kg( 기준치 : 2.0mg/kg) 및 0.04mg/kg( 기준치 : 2.0mg/kg), Diethofencarb 가 0.02 mg/kg( 기준치 : 3.0 mg/kg) 그리고 Pyraclostrobin 이 0.02 mg/kg( 기준치 : 1.0mg/kg) 로검출되었고, B 농장에서는 Boscalid 만 0.01 mg/kg( 기준치 : 2.0mg/kg), C 농장에서는 Boscalid 와 Diethofencarbr 가각각 0.03 mg/kg( 기준치 : 2.0 mg/kg) 및 0.01 mg/kg( 기준치 : 3.0mg/ kg) 검출되어잔류허용기준보다낮은수준으로검출되었다 (Table 8). 양액재배토마토의경우는토경재배토마토와는달리농약성분 102종모두불검출되어잔류농약에대한위해수준은낮은것으로판단된다. 따라서토마토의잔류농약에대한안전성을확보하기위해병해충의종류및발생상황, 작물의종류및수확시기등을종합적으로고려하여농약을선택, 살포하는등 농약안전사용관리기준 에따라올바른농약사용을할수있도록노력해야할것 이다. 3.3 물리적위해요소 1998년부터 2008년 10월까지발생한식품안전사고내용을위해요소별로분석한결과화학적위해요소가 43.4%, 생물학적위해요소가 22.1% 발생하였으며건강상의심각한장애를유발하지는않지만물리적위해요소에의한사건도 17.0% 정도발생한것으로나타났으며, 금속성이물보다비금속성이물에의해발생한사고가많은것으로확인되었다 (Park, 2009). 토마토의수확단계에서는수확시주변환경으로부터유입되거나수확과정중작업도구나작업자관리소홀등으로인해발생되는유리조각, 금속성이물, 경질및연질이물등이현장조사결과물리적위해요소로확인되었다. 이들물리적위해요소는작물의재배및수확과정특성상발생가능성은낮아보였으나유리조각이나날카로운금속성이물의경우토마토에유입되면섭취시인체에심각한문제를일으킬수도있으므로주변환경정리등을통해안전성을확보해야할것이다. Table 8. Pesticide residues detected in tomato (Unit : mg/kg) Sample Pesticides A B C MRL a) Boscalid 0.09 0.01 0.03 2.0 Carbendazim 0.04 ND b) ND 2.0 Tomato Diethofencarb 0.02 ND 0.01 3.0 Pyraclostrobin 0.02 ND ND 1.0 a) MRL : Maximum Residue Limit b) ND : Not detected Ⅳ. Acknowledgement Literature Cited 본논문은농촌진흥청공동연구사업 ( 과제번호 : PJ007392) 의지원에의해이루어졌으며, 이채원, 이치엽, 허록원, 김경열은교육과학술부 BK21 프로그램의장학금을수혜받았음. Anastassiades M., S. J. Lehotay, D. Stajnbaher. and F. J. Schenck. 2003. Fast and easy multiresidue method employing acetonitile extraction//partitioning and "dispersive solid-phase extraction" for the
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