STEAM R&E 연구결과보고서
(우리는 왜 비싼 유기농 채소나 과일을 사먹으려 하는가?)
2016. 11. 30.
부산장안고등학교
< 연구 결과요약 >
과 제 명 우리는 왜 비싼 유기농 채소나 과일을 사먹으려 하는가?
연구목표
일반 과채소와 유기농 과채소의 장단점을 비교하여 잘 알려져 있는 사실들을 직접 실험을 통해 검증하고 확인해 봄으로써 실제로 시중에 판매되고 있는 과채소의 현실에 대해 연구해본다. 일반 과채소의 잔류농약과 유기농 과채소의 질산염에 초점을 두어 연구를 진행한다.
연구내용
1)일반 과채소의 잔류농약
○USB현미경으로 일반 과채소를 여러 용액으로 씻었을 때 표면의 변화를 관찰한 다.
○농약 검출 키트를 이용하여 일반 과채소의 잔류농약이 얼마나 제거될 수 있는지 실험해 본다.
○기체크로마토그래피를 이용하여 여러 용액으로 씻은 일반 과채소의 잔류농약을 정량적으로 측정해보고자 하였다.
○UV-VIS-자외선/가시광선 분광광도계를 기체크로마토그래피의 차선책으로써 일반 과채소의 잔류농약을 정량적으로 다시 측정한다.
2)유기농 과채소의 질산염
○질산염 검출 키트를 이용하여 유기농 과채소의 질산염 존재 여부와 각 과채소당 얼마 정도의 질산염이 들어있는지 실험하고, 계산한다.
연구성과
1)일반 과채소의 잔류농약
○육안으로만 관찰하여도 농약을 사용한 일반 과채소가 유기농보다 크기가 훨씬 크고, 상태가 양호하다는 점을 알 수 있다. 농약으로 영양분을 공급하고 병충해를 막음으로써 과일과 채소를 안전한 상태에서 키울 수 있기 때문이다.
○일반 과채소를 다양한 용액으로 씻었을 때 거시적으로 별 차이는 없어 보인다.
토마토나 고추의 표면에는 빛이 반사되어 하얗게 보이는 부분이 있음을 감안해야 한다.
○다양한 용액으로 씻은 일반 토마토, 깻잎, 고추, 사과, 오이와 유기농을 농약 검출 키트로 실험해 본 결과 색깔이 거의 대부분이 푸른 비슷한 색임을 알 수 있다. 전체적으로 푸른색이 띠지 않는 것도 있는데, 이는 체온이 잘 유지되지 못했 거나 용액과 키트가 잘 반응하지 못한 것으로 추정된다.
○기체크로마토그래피로 검출된 그래프가 모두 비슷한 모양이다. 가스크로마토그 래피를 사용하는 것은 농약의 정확한 성분이 무엇이 있는지 모를뿐더러 과채소마 다 다른 농약 성분을 사용한다는 변수가 많아 정량적인 농약 검출이 불가능했다.
또한 검량선을 그으려면 농약의 원액이 있어야 하는데, 일반인이 구하기에는 한계 가 있었다.
○선행연구에서 사용한 UV 측정기를 이 연구에서도 사용해 보았으나, 그래프에서
변화가 확실히 나타나지 않았다.
2)유기농 과채소의 질산염
○질산염 검출결과 유기농 과채소의 용액이 더 붉은 색을 띤다는 것을 알 수 있다.
계산해 본 결과 조금의 과채소 만으로도 1000ppm은 거뜬히 넘는데, 과한 질산염은 오히려 위험할 수 있다.
주요어
(Key words) 농약, 잔류농약, 유기농, 가스크로마토그래피, UV측정기, 질산염
목 차
Ⅰ. 서 론 1
Ⅱ. 이론적 배경 및 선행실험 1
1. 친환경 농산물 1
2. 잔류농약 2
3. 농약분해원리 4
4. 작물에 사용되는 농약의 종류 5
Ⅲ. 실 험 6
과제 1. 과채소 표면의 잔류농약 및 질산염 관찰 6
1. USB 현미경을 통한 잔류농약 관찰 6
2. 농약 검출 키트를 통한 잔류농약 관찰 6
3. 기체크로마토그래피(GC)를 통한 잔류농약 관찰 7
4. UV-VIS를 통한 잔류농약 관찰 7
5. 유기농 과채소의 잔류 질산염 검출 8
과제 2. 과채소 표면의 잔류농약 검사 및 세척방법 연구 9
1. USB 현미경을 이용한 잔류농약 제거정도 측정 9
2. pH측정기를 이용한 잔류농약 제거정도 측정 10
3. 농약 검출 키트를 이용한 잔류농약 제거정도 측정 11
Ⅳ-Ⅰ. 실험 결과 (과제 1) 12
1. 일반 과채소와 유기농 과채소 관찰 12
2. 유기농 과일과 채소에 남아 있는 질산염의 양 비교하기 17
Ⅳ-Ⅱ. 실험 결과 (과제 2) 18
1. USB 현미경을 이용한 잔류농약 제거정도 측정 18
2. pH측정을 이용한 잔류농약 제거정도 측정 20
3. 농약검출키트를 이용한 잔류농약 제거정도 측정 20
Ⅴ. 결론 21
Ⅵ. 참고문헌 21
I. 서 론
생활환경이 점차 쾌적해지고 풍요롭게 변해가면서, 현대인의 건강 증진과 삶의 질의 향상을 위해 신선하고 건강한 식품에 대한 관심이 점점 높아지고 있다. 일반적으로 과 일채소류의 재배 시에는 병충해 및 잡초 등의 효과적인 제거를 위해 필수적으로 농약 이 사용 되고 있다. 그렇기에 잔류농약에 대한 불안감이 뒤따른다. 식품의약품안전청에 서 전국 17세 이상 남․녀 1,050명을 대상으로 실시한 잔류농약에 대한 소비자 인식도 조사결과, 과반수가 잔류농약에 대해 명확히 이해하지 않고 있었지만, 소비자의 87.6%
가 "식품 중 잔류농약으로 인한 불안감과 우려"를 갖고 있는 것으로 나타났다. 이러한 잔류농약에 대한 불안감으로 인해 비싸더라도 농약의 사용 없이 재배하는 유기농 과채 소에 대한 선호도가 지속적으로 증가하는 추세이다. 그러나 유기농 과채소의 경우에는 일반 과채소에 비해 가격이 만만치 않게 비싸고 무기질 비료로 인한 질산염 등의 문제 가 있다. 이에 우리는 우선적으로 유기농과채소와 일반과채소를 면밀히 비교하여 각각 의 장단점을 따져보기로 하였다. 또한 농약을 대신해서 사용되는 유기질 비료로 인해 발생하여 문제가 되는 질산염의 측정 실험도 진행하고자 했다.
이어서 메인 연구로 가정에서도 쉽고 효과적으로 잔류농약을 제거할 수 있는 방법을 모색하고자 한다. 과일의 표면을 기준으로 하여 사용되는 농약들을 분류하고, 어떤 용 액과 세척방법이 가장 잔류농약 제거에 효과적인지 연구하였다. 궁극적으로 이번 연구 를 통해 현대인의 삶과 건강의 증진에 있어 과채소를 고를 때 무엇을 고려해야 할지 생각해보고자 한다.
Ⅱ. 이론적 배경 및 선행실험
1. 친환경 농산물
1) 친환경 농산물 표시 인증 제도
소비자에게 보다 안전한 친환경 농산물을 전문인증기관이 검사하여 이를 인증, 표시해 주는 제도이다. 친환경 농산물이란 각종 화학 비료, 사료 첨가제를 최소량만 사용하거나 사용하지 않고 생산한 농산물이다.
2) 유기농
농약과 화학 비료를 전혀 사용하지 않고 키운 농산물 3) 무기농
농약은 전혀 쓰지 않고 화학 비료는 권장량의 1/3 이내로 사용해서 키운 농산물 4) 저농약
농약과 화학 비료를 권장량의 1/2 이내로 사용한 농산물 2. 잔류농약
1) 농약
농작물의 재배, 저장 중 발생하는 병, 해충, 잡초를 방제하는 데 사용하는 물질로 사용 면에서 살충제, 살균제, 제초제, 식물성장, 조절제 등으로 분류되고, 화학 구조상 특징에 서 유기염소계, 유기인계, 카바마이트계 등으로 나뉜다.
2) 잔류농약
농작물의 병해충방지, 제초를 위해 농작물, 목초, 또는 토양에 살포한 후, 분해되지 않고 농작물 중에 남아있는 농약을 말한다.
⑴ 과일의 잔류 농약
① 과일의 형태에 따른 농약의 잔류성
작물의 형태, 농약의 작용특성, 재배방법, 농약 제형, 살포방법 및 기상 등은 작물의 농약 부 착량 및 잔류량에 영향을 주는 요인이다.
과일을 구형이라 가정하고 표면적을 중량으로 나누어 비표면적을 구하면 과일의 크기가 작을수록 상대적으로 비표면적이 크고, 농약 잔류량은 비표면적과 비례한다. 포도와 같이 송이를 이루는 과 일의 경우 여러 개의 낱알이 모여 있기 때문에 농약 살포액이 다른 과일에 비해 흘러내리지 않아 농약 부착량이 더 높게 나타난다. 과일이 자라는 동안 무게 증체에 따른 비표면적의 변화와 농약 잔류량의 희석효과는 대부분의 과일에서 나타나지 않는다.
엽모의 유무에 의해서도 농약 잔류량이 달라진다. 털이 있는 복숭아와 털이 없는 복숭아를 비 교해 보았을 때, 털이 있는 복숭아는 털이 없는 복숭아에 비해 농약 살포 직후 부착량이 1.9배 높았다. 털이라는 매체에 의해 표면적과 부착량이 증가한 것으로 추정된다.
② 과위 부위별(과육-과피) 농약 잔류량 분포
과도로 과피와 과육을 분리하여 농약잔류 분포율을 살펴본 결과, 비침투성 농약을 사용한 경 우 과피에만 농약이 잔류하고 과육에는 검출한계 미만으로 농약이 검출되지 않았다. 침투성 농약의 경우에도 과피에서만 농약이 검출 되었다.
⑵ 잔류농약 허용 기준치
농약잔류허용기준은 식품을 섭취하는 소비자의 안전을 위하여 유통되는 농산물에 잔류할 수 있 는 농약의 양을 법으로 정한 것이다. 농약에 대하여 대상작물, 그리고 안전사용기준 (사용 시기, 사용량, 살포회수)이 정해져있다. 식품의 생체 무게에 대한 농도(ppm)로서 나타낸다.
3) 1일 섭취 허용량(ADI)
인간이 한평생 매일 섭취하더라도 장해가 인정되지 않는다고 생각되는 화학물질의 1일 섭취량을 의미하고 식품첨가물, 농약 등을 규제할 때 사용한다. 사람의 체중 1Kg당 1일 의 mg수로써 표시한다.
4) 유기농의 질산염 함량
유기농 농산물 재배 시, 유기질 비료가 과다 사용되면 가로 환원되지 못해 몸에 다
량 축적된다. 체내의농도가 지나치게 높을 경우 헤모글로빈이 산소를 운반하지 못하여 산 소결핍이 생기고, 발암 물질을 생성한다.
5) 잔류농약 및 질산염 분석을 위한 기구
⑴ 잔류농약 분석기(잔류농약 속성 분석기)
잔류농약속성분석기는 엽채류에 잔존하는 농약을 신속하게 측정할 수 있는 장비로서 잔류농약의 허용치를 퍼센트로 나타내 주는 장비이다. 샘플링부터 측정까지 약 25분 정도 소요되며 사용방법이 간단하지만 매우 고가라는 단점이 있다.
잔류농약 속성 분석기(OPTIZEN 1412)
⑵ Gas Chromatography-Mass Spectrometry(GC/MS)
기체 크로마토그래피와 질량분석기를 조합 한 분석기법으로, 기체 크로마토그래피의 뛰 어난 분리성과 정량성을 활용한 정보와 질량 분석법에 의한 화합물의 구조 정보를 얻을 수 있다. 환경, 임상의학, 식품, 화학 등 여러 분야에서 사용되며 화합물에 대한 다양한 정 보를 얻을 수 있지만, 사용방법이 복잡하고 매우 고가라는 단점이 있다.
기체크로마토그래피 기기
⑶ 잔류농약 검출 키트
시료에 들어있는 농약의 퍼센트 농도는 정 량적으로 측정 불가하며, 색 변화정도를 통해 잔류농약의 상대적 양을 알 수 있다. 농약검 출키트에서 흰 색 부분을 적신 후 접어서 손 으로 3분 간 잡고 있으면 색이 나타난다. 그 색이 푸른색에 가까울수록 농약 잔류량이 적 다는 의미이다.
농약검출키트 색변화
⑷ USB 현미경
현미경을 휴대폰에 연결하고 해당 Application 을 다운받으면 휴대폰에 현미경으로 찍은 사진 이 보관된다.
USB현미경
⑸ UV-VIS-자외선/가시광선 분광광도계
어떤 분자가 잘 흡수하는 특정한 파장의 빛을 투과시켜 흡광도를 측정함으로서 그 분 자의 정량적인 분석, 즉 용액에 들어있는 물 질의 정량적 양을 측정 하게 된다.
UV-VIS-자외선/가시광선 분광광도계
⑹ 질산염 검출 키트
질산염 키트 1번 용액 14방울, 2번 용액 7 방울을 떨어뜨린 후, 가루를 한 스푼 넣고 마지막으로 3번 용액을 7방울 씩 떨어트린 후 10분간 가만히 놔둔다. 색깔이 더 붉을수 록 질산염 농도가 높다는 의미이다.
질산염 검출 키트
3. 농약분해원리 1) 가수분해
가수분해는 화학 반응 시, 물과 반응하여 원래 하나였던 큰 분자가 몇 개의 이온이나 분자 로 분해되는 반응을 말한다. 산과 염기의 중화 반응으로 생기는 염 중에는 가수 분해하여 산 성이나 염기성을 띠는 것이 많다. 토양에서 농약의 가수분해가 잘 일어난다.
2) 미생물분해 (microbial decomposition)
미생물에 의한 화합물의 분해를 말하며, 농약이 토양 중에서 분해될 때 미생물 역할이 크다.
3) 광분해 (photolysis)
빛에 의해 일어나는 물질의 분해반응으로 보통은 공유결합을 이루는 분자의 결합이 분 해되는 것을 말한다. 공유결합을 이루는 분자들은 결합을 형성하기 위해서 에너지를 방 출하고, 분자들 간 결합을 끊기 위해서는 에너지가 필요하다. 화학에서는 이러한 에너지 를 결합에너지라고 부르며, 드물게는 분자를 해리하는 데 필요한 에너지라고 하여 분리 에너지 혹은 해리에너지라고도 부른다. 분자를 해리시키는 에너지는 빛의 파장으로 에너
지를 표현할 수 있으며, 이때 특정 파장 이상의 빛을 쪼여 공유결합을 끊을 수 있다. 물 질이 분해될 때 1차 생성물이 다시 빛 또는 다른 반응의 촉매제로서 연속적으로 변화하 는 경우도 있다. 또 빛을 흡수한 분자의 분해 이외에도 분자가 화학변화를 일으키는 경 우도 넓은 뜻으로 광분해라고 하기도 한다.
4) 농업용수 수질에 따른 농약분해
Isoprothiolane, Iprobenfos, Fenobucarb, Diazinon, Butachlor에 대해 농업 용수의 수질에 다른 농약 분해 정도를 실험한 결과, 공시농약의 수중 가수분해는 Diazinon의 경우 pH가 낮을수록 분해가 잘 되었으며 Fenobucarb는 pH가 높을수록 분해가 잘 되었다. 그러나 Isoprothiolane, Butachlor의 분해는 가수분해가 큰 영향을 미치지 못했다.
4. 작물에 사용되는 농약의 종류 1) 사과
Acetamiprid, Bitertanol, Carbendazim, Carbofuran, Chlorantraniliprole, Chlorpyrifos, Difenoconazole, Dinotefuran, Fluacrypyrim, Metconaole, Methoxyfenozide, Novaluron, Pyraclostrobin, simeconazole, Sprirodiclofen, Tebuconazole, Trifloxystrobin, Teflubenzuron
조사해본 결과, 위의 농약들 중 Bitertanol, Carbendazim, Carbofuran, Chlorantraniliprole, Difenoconazole, Dinotefuran, Methoxyfenozide, Novaluron, simeconazole, Trifloxystrobin 은 모두 산성 농약인 것으로 나타났다.
2) 포도
Carbendazim, Clothianidin, Difenoconazole, Fluquinconazole, Pyraclostrobin, Pyrimethanil, Spirodiclofen, Tebuconazole, Thiamethoxam, Trifloxystrobin
조사해본 결과, 위의 농약들 중 Carbendazim, Clothianidin, Difenoconazole, Pyraclostrobin, Spirodiclofen, Tebuconazole 은 모두 산성 농약인 것으로 나타났다.
3) 토마토
chlorothalonil, napropamide, ethephon, procymidone, copper hidroxide, thiophanate-methyl, Gibberellic acid, Dazomet, Thiophanate-methyl, Napropamide, Propineb, Acetemiprid, Novaluron
조사해본 결과, 위의 농약들 중 chlorothalonil, procymidone, copper hidroxide, Gibberellic acid, Thiophanate-methyl, Acetemiprid 은 모두 산성 농약인 것으로 나타났다.
4) 과분 (果粉)
포도, 자두, 블루베리 등의 성숙한 과실의 표면에 부착하고 있는 백색의 가루를 과분이라 한 다. 식물의 표면을 덮는 표피세포는 외측에 향하여 왁스나 cutin을 분비하여 cuticle층을 형성 한다. 더욱이 일부의 왁스는 cuticle층의 외측에까지 분비되어 나오는 경우가 있다. 과분은 이 러한 왁스가 분상이 된 것이다. 포도의 경우 과분은 포도 껍질 구조의 일부분으로 정화효과(
Lotus effect)를 갖는다. 이는 지방족 화합물로 이루어져 있으며 포도주를 만들 때 발효를 도 와주는 효모의 서식처이다. 이 과분을 농약으로 오인하거나, 혹은 당분으로 생각하는 경우가 많다. 농약이 없는 포도 과립은 흰 가루가 고르게 덮여 있고 광택이 없지만, 농약이 많이 묻은
포도 과립은 농약 자국으로 얼룩무늬가 나타난다.
Ⅲ. 실 험 과제 1. 과채소 표면의 잔류농약 및 질산염 관찰 1. USB현미경을 통한 잔류농약 관찰
1) 준비물
일반 과채소(사과, 깻잎, 고추, 포도, 토마토), USB 현미경, 세척액(베이킹파우더, 녹차, 증류수, 식초), 100ml 비커
2) 실험과정
1. 증류수100ml, 증류수100ml + 녹차1g, 증류수100ml + 베이킹파우더1g,
증류수100ml + 식초1ml 용액을 각각 준비한다.
2. 준비한 일반과일과 채소를 각각의 용액에 5분간 담군다.
3. 용액에 담군 과채소를 USB 현미경으로 관찰한다.
3) 가설설정
일반 과일과 채소의 농약이 거시적으로 대부분 제거될 것이다.
2. 농약 검출 키트를 통한 잔류농약 검출 실험 1) 준비물
일반 과채소(사과, 깻잎, 고추, 포도, 토마토), 농약검출키트, 세척액(베이킹파우더, 녹차, 증류수, 식초), 100ml 비커
2) 실험 과정
1. 증류수 100ml, 증류수 100ml+녹차 1g, 증류수 100ml+베이킹파 우더 1g, 증류수 100ml+식초 1ml 용액을 준비한다.
2. 일반 과채소를 각각의 용액에 5분간 담가 놓는다.
3. 4가지 용액에 담갔던 과채소를 꺼내어 증류수에 3분간 담가 놓는다.
4. 농약 검출 키트를 증류수에 각각 담근 후 꺼내어 접어 손으로 눌러 체온(37℃) 정도의 온도를 3분간 유지한다.
3) 가설설정
유기농 과채소가 일반 과채소보다 시험지의 색깔이 푸르게 나올 것이다.
4) 시행착오
체온이 잘 유지되지 않거나 용액의 농도가 맞지 않아 시험지에 색깔이 잘 나타나지 않는 경우가 있어서 여러 번의 재실험을 수행했다.
3. 기체크로마토그래피(GC)를 통한 잔류농약 검출 실험 1) 준비물
고추, 깻잎, 토마토, GC, 세척액(베이킹파우더, 녹차, 증류수, 식초), 100ml 비커 2) 실험과정
1. 과일과 채소들의 껍질을 잘 라 건조기에 70℃로 건조시킨 다. 1ml 용액을 준비한다.
2. 말린 껍질들을 막자와 막자 사발을 이용해 가루낸다.
3. 과채소별로 분류 하여 페트리 접시에 담는다.
4. 과채소별 가루0.2g을 7ml 에 탄올에 녹여 우려낸 것을 거름종 이에 거른다.
5. 거름종이에 거른 용액 (에탄 올 + 과채소 가루)을 GC전용 용 기에 담는다.
6. GC에 용기를 넣고 실험결과를 측정한다.
3) 기체크로마토그래피 사용법 교육
기기를 사용하는 방법이 복잡하므로 기체크로마토그래피 분석 방법을 가르쳐주시는 분 에게 자문을 구해 총 2번의 교육을 시행하였다. 기체크로마토그래피 사용법, 그래프 찍는 방법, 그래프 분석 방법 등을 교육받았다.
4. UV-VIS를 통한 잔류농약 검출 실험 1) 준비물
일반 과채소(깻잎, 고추, 사과, 토마토), UV측정기계, 세척액(베이킹파우더, 녹차, 증류수, 식 초), 100ml 비커
2) 실험과정
1. 과채소들의 껍질을 잘라 건조기에 70℃로 건조시킨다.
1ml 용액을 준비한다.
2. 말린 껍질들을 막자와 막 자사발을 이용하여 가루낸다.
3. 과채소별로 분류 하여 페 트리접시에 담는다.
4. 과채소별 가루0.2g을 7ml 에탄올에 녹여
우려낸 것을 거름종이에 거른다. 5. UV 측정기를 이용하여 용액들을 검출한다.
5. 유기농 과채소의 잔류 질산염 검출 실험 1) 준비물
유기농 고추, 유기농 포도, 유기농 토마토, 질산염 검출 키트, 베이킹파우더, 녹차, 증류수, 식초, 100ml 비커 2) 실험 과정
1. 과채소들의 껍질을 잘라 건조기에 70℃로 건조시킨 다. 1ml 용액을 준비한다.
2. 말린 껍질들을 막자와 막 자사발을 이용하여 가루낸다.
3. 과채소를 각각 분류 하여 페트리접시에 담는다.
4. 과채소를 각각 가루 0.2g 을 10ml 에탄올에 녹여 우려 낸 것을 거름종이에 거른다.
5. 과채소를 각각 가루 2g을 10ml 에탄올에 녹여 우려낸 것을 거름종이에 거른다.
6. 과채소를 각각 가루 2g을 10m l에탄올에 녹여 우려낸 것을 거름종이에 거른다.
3) 가설설정
질산염이 검출되긴 하나, 인체에 영향을 미칠 정도는 아닐 것이다.
과제 2. 과채소 표면의 잔류농약 검사 및 세척방법 연구
과일은 먹는 방법에 따라 사과, 토마토, 포도로 선정하였으며 사과는 깎아먹는 과일, 토마토는 껍질을 까지 않고 흐르는 물에 씻어 먹는 과일, 포도는 한 알 씩 입으로 껍질 속 알맹이를 흡입하여 먹는 과일이다.
1. USB현미경을 이용한 잔류농약 제거정도 측정 1) 흘려씻기
⑴ 준비물
사과, 토마토, 포도, USB 현미경, 세척액(베이킹 소다, 과일세척용 락스, 수돗물)
⑵ 실험방법
① 실험에 사용될 세척액 5가지를 준비한다. 베이킹소다의 경우 500ml의 물에 베이킹소다 5g을 넣 고 저어준다. 락스는 부산장안고등학교 급식실에서 사용 중인 것으로 과일을 세척할 때 쓰는 소 재이다. 1000ml의 수조에 물을 넣고 유한락스 0.1ml를 떨어뜨려 저어준 후, pH 시험지를 이용해 적정 농도인지 확인한다.
② 씻기 전의 사과 1, 사과 2, 사과 3, 사과 4를 USB 현미경을 이용해 찍고 찍은 면에 표시를 해준 다. 이 때, 표면과 꼭지 부분을 둘 다 찍는다.
③ 사과 1은 대조군으로서 씻지 않고, 사과 2는 흐르는 수돗물에 손으로 3분 동안 씻는다. 사과 3은 만든 베이킹소다 500ml 용액에 담가두고 씻는다. 사과 4는 유한락스 희석액 500ml를 부어가며 손으로 씻어준다.
④ 같은 방법으로, 포도, 토마토에도 적용하여 실험한다
⑤ USB 현미경을 이용해 USB처럼 컴퓨터에 연결하여 컴퓨터 화면으로 그 표면을 관찰하고 사진 을 캡처하였다.
2) 담가두기
⑴ 준비물
사과, 토마토, 포도, USB 현미경, 세척액(베이킹 소다, 과일세척용 락스, 수돗물, 녹차, 밀가루)
⑵ 실험방법
① 실험에 사용될 세척액 5가지를 준비한다. 베이킹소다의 경우 500ml의 물에 베이킹소다 5g을 넣 고 저어준다. 락스는 부산장안고등학교 급식실에서 사용 중인 것으로 과일을 세척할 때 쓰는 소 재이다. 1000ml의 수조에 물을 넣고 유한락스 0.1ml를 떨어뜨려 저어준 후, pH 시험지를 이용해 적정 농도인지 확인한다. 밀가루의 경우 500ml의 물에 밀가루 5g을 넣고 저어준다. 모두 용해되 지 않지만 물이 뿌옇게 변한 것을 관찰할 수 있다. 녹차의 경우 5g의 녹찻잎을 1000ml의 물에 우려낸다. 우려낼 때 교반기를 이용하여 100도의 온도에서 빠른 속도로 저으면서 녹차액을 제조 한다. 그 후 거름을 통해 변인을 통제한다.
② 사과 6개를 씻기 전 USB 현미경을 이용해 찍고, 찍은 면에 표시를 해준다. 이 때, 표면과 꼭지 부분을 둘 다 찍는다.
③ 사과 1은 대조군으로서 씻지 않고, 사과 2는 흐르는 수돗물에 손으로 3분 동안 씻는다. 사과 3은 베이킹소다 500ml에, 사과 4는 유한락스 희석액 500ml에, 사과 5는 밀가루액 500ml에, 사과 6은 녹차액 500ml에 담가둔다.
담구기 전 담군 후
④ 5분간 담가둔 후 USB 현미경을 이용해 표시해둔 면을 다시 관찰하고 촬영한다.
⑤ 같은 방법으로, 포도, 토마토에도 적용하여 실험한다
2. pH측정기를 이용한 잔류농약 제거정도 측정 1) 준비물
사과, 토마토, 포도, pH 측정기, 세척액(물, 베이킹소다, 락스, 녹차, 밀가루), 스탑워치 2) 실험방법
① 실험에 사용될 용액 5가지를 준비한다. 위 첫 번째 실험과 마찬가지로 용액을 만든다.
② 사과, 토마토, 포도의 껍질을 벗겨 거름종이 위에 올려놓는다. 이 때 과육부분에서 산성이 분비되어 실험결과에 영향을 줄 수 있으므로 최대한 껍질만 벗겨낼 수 있도록 한다. 이 껍질들을 건조기에 10시간 동안 건조시켜 과즙을 제거한다.
③ 각각의 용액에 사과껍질 (5g) 씩을 5분씩 담가둔다.
④ 5분 경과 후, 과일 껍질을 꺼내고 세척에 사용 된 용액의 pH를 측정하여 전과 후의 변화 의 유무와 정도를 확인한다.
⑤ 토마토, 포도에서 같은 방법으로 적용하되, 껍질의 질량은 각각 토마토 5g, 포도 3g으로 실시한다.
pH측정기 건조기에 과일 껍질을 말리는 모습
사과 (전) 사과 (후)
토마토 (전) 토마토 (후)
포도(전) 포도 (후)
3. 농약검출키트를 이용한 잔류농약 제거정도 측정 1) 준비물
사과, 토마토, 포도,농약검출키트, 세척액(물, 베이킹소다, 락스, 녹차, 밀가루),스탑워치 2) 실험방법
① 사과
1. 샘플을�조각으로 자르고
세척용액으로 샘플을 씻는다. 2. 세정액으로 샘플을 충분히 적신
후 흔들어 농약 잔유물을 추출한다. 3. 농약검출카드에서 보호필름을 제거 하고 흰색디스크를 샘플용액에 담근다.
4. 샘플용액에서 카드를 꺼내고
10분 동안 카드를 방치한다. 5. 반으로 카드를 접고 3분간 카드를
단단하게 잡아야 한다. (체온 37도) 6.흰색디스크에서 일어난 색변화를 확인하여 농약제거정도를 비교한다.
② 토마토
1. 샘플을�조각으로자르고
세척용액으로 샘플을 씻는다. 2. 세정액으로 샘플을 충분히 적신
후 흔들어 농약 잔유물을 추출한다. 3. 농약검출카드에서 보호필름을 제거 하고 흰색디스크를 샘플용액에 담근다.
4. 샘플용액에서 카드를 꺼내고
10분 동안 카드를 방치한다. 5. 반으로 카드를 접고 3분간 카드를
단단하게 잡아야 한다, (체온 37도) 6.흰색디스크에서 일어난 색변화를 확인하여 농약제거정도를 비교한다.
③ 포도
1. 샘플을�조각으로자르고
세척용액으로 샘플을 씻는다. 2. 세정액으로 샘플을 충분히 적신
후 흔들어 농약 잔유물을 추출한다. 3. 농약검출카드에서 보호필름을 제거 하고 흰색디스크를 샘플용액에 담근다.
4. 샘플용액에서 카드를 꺼내고
10분 동안 카드를 방치한다. 5. 반으로 카드를 접고 3분간 카드를
단단하게 잡아야 한다, (체온 37도) 6.흰색디스크에서 일어난 색변화를 확인하여 농약제거정도를 비교한다.
Ⅳ-Ⅰ. 실험 결과 (과제 1) 1. 일반 과채소와 유기농 과채소 관찰
1) 일반 과채소를 다양한 방법으로 씻었을 때 유기농 과채소와의 차이
⑴ 육안으로 관찰한 결과
토마토 고추 깻잎
육안으로만 관찰하여도 농약을 사용한 일반 과채소가 유기농보다 크기가 훨씬 크고, 상태가 양호하 다는 점을 알 수 있다. 농약으로 영양분을 공급하고 병충해를 막음으로써 과일과 채소를 안전한 상 태에서 키울 수 있기 때문이다.
2) USB현미경으로 관찰한 결과
⑴ 토마토
꼭 지
표 면
증류수 녹차 식초 베이킹소다
⑵ 고추
증류수 녹차 식초 베이킹소다
⑶ 깻잎
증류수 녹차 식초 베이킹소다
⑷ 사과
증류수 녹차 식초 베이킹소다
⑸ 포도
증류수 녹차 식초 베이킹소다
일반 과채소를 다양한 용액으로 씻었을 때 거시적으로 별 차이는 없어 보인다. 토마토나 고추의 표 면에는 빛이 반사되어 하얗게 보이는 부분이 있음을 감안해야한다.
3) 농약 검출키트 실험 결과
토마토 깻잎 고추
사과 오이
다양한 용액으로 씻은 일반 토마토, 깻잎, 고추, 사과, 오이와 유기농을 농약 검출 키트로 실험해 본
결과 색깔이 거의 대부분이 푸른 비슷한 색임을 알 수 있다. 전체적으로 푸른색이 띠지 않는 것도 있는데, 이는 체온이 잘 유지되지 못했거나 용액과 키트가 잘 반응하지 못한 것으로 추정된다.
3) 기체크로마토그래피 분석하기
⑴ 고추
대조군
녹차
베이킹
식초
증류수
⑵ 깻잎
대조군
녹차
베이킹
식초
증류수
⑶ 토마토
대조군
녹차
베이킹
식초
증류수
기체크로마토그래피로 검출된 그래프가 모두 비슷한 모양이다. 기체크로마토그래피를 사용하는 것 은 농약의 정확한 성분이 무엇이 있는지 모를 뿐더러 과채소마다 다른 농약 성분을 사용한다는 변수 가 많아 정량적인 농약 검출이 불가능했다. 또한 검량선을 그으려면 농약의 원액이 있어야 하는데, 일반인이 구하기에는 한계가 있었다.
4) UV 측정기 이용하기
⑴ 깻잎
대조군
녹차
베이킹
식초
증류수
⑵ 고추
대조군
녹차
베이킹
식초
증류수
⑶ 사과
대조군
녹차
베이킹
식초
증류수
⑷ 토마토
대조군
녹차
베이킹
식초
증류수
선행연구에서 사용한 UV 측정기를 이 연구에서도 사용해 보았으나, 그래프에서 변화가 확실히 나 타나지 않았다.
2. 유기농 과일과 채소에 남아있는 질산염의 양 비교하기 1) 질산염 검출 키트 확인하기
⑴ 색 확인하기
유 기 농
일 반
깻잎 고추 사과 토마토
⑵ 질산염량 계산하기
검출량 1개 무게* 1개 질산염량
깻잎 70ppm 약 0.2g 70ppm
고추 90ppm 약 0.4g 180ppm
사과 60ppm 약 2g 600ppm
토마토 60ppm 약 0.1g 30ppm
* 1개 기준은 깻잎 1개, 고추 1개, 사과 반쪽, 방울토마토 1개 검출결과 유기농 과채소의 용액이 더 붉은 색을 띤다는 것을 알 수 있다. 계산해 본 결과 조금의 과채소 만으로도 1000ppm은 거뜬히 넘는데, 과한 질산염은 오히려 위험할 수 있다.
Ⅳ-Ⅱ. 실험 결과 (과제 2)
1. USB현미경을 이용한 잔류농약 제거정도 측정 1) 흘려씻기
① 사과
씻기 전 흐르는 물 베이킹소다 유한락스 꼭지
표면
② 토마토
씻기 전 흐르는 물 베이킹소다 유한락스
꼭지
표면
③ 포도
씻기 전 흐르는 물 베이킹소다 유한락스
표면
줄기
2) 담가두기
사과 토마토 포도
씻기 전
물
베이킹소다
유한락스
녹차
밀가루
USB 현미경을 사용하여 농약의 제거 정도를 거시적으로 관찰했을 때에 주로 농약일 가능성이 높은 하얗게 떠있던 물질이 어느 정도 물로 세척했을 때 각각의 방법별로 제거되는 정도가 관찰 되었다. 눈으로 농약의 제거 정도를 확인하는 실험이기 때문에 각 세척액에 따른 농약 제거 정도 를 정확히 비교하기는 어려움이 있었다. 흘려두기와 담가두기 방법 간의 차이 역시 뚜렷하게 나 타나지는 않았고 흰 물질이 물에 흘러내리지 않는 것을 보아 애초에 농약이 아니라 과분이었을 가능성을 무시할 수 없다.
흘려가며 씻기 방법에서 베이킹소다로 씻은 토마토의 사진이 다른 경우보다 밝게 나왔는데, 이 는 세척 정도가 높아 표면에서 USB 현미경의 빛이 반사되었기 때문으로 추정된다.
대체로 녹차와 시판용 세척제에서 표면의 이물질이 잘 사라지는 것을 확인할 수 있었다.
2. pH측정을 통한 잔류농약 제거정도 측정
분류 씻기 전 물 시판용
세척제 녹차 베이킹소
다 사과
넣기 전 6.70 6.79 6.67 6.69 6.79 넣은 후 6.59 6.70 6.63 6.64 6.69 변화 값 0.11 0.09 0.04 0.05 0.10 토마토
씻기 전 6.83 6.88 6.81 6.85 6.88 씻은 후 6.69 6.81 6.79 6.75 6.83 변화 값 0.14 0.07 0.03 0.10 0.05 포도
씻기 전 6.75 6.77 6.74 6.76 6.78 씻은 후 6.64 6.75 6.68 6.75 6.76 변화 값 0.09 0.02 0.06 0.01 0.02
pH측정 실험에서, 세척 전과 후의 시료를 각각 약 pH7 중성의 물에 담갔을 때 세척을 하지 않은 시료에는 산성을 띠는 농약이 많이 녹아나와 pH의 변화정도가 크지만, 세척을 한 시료를 다시 중 성의 물에 넣고 pH의 변화를 측정하였을 때는 pH의 변화 정도가 줄어든 것을 확인할 수 있었다.
이는 산성농약이 세척과정을 거치면서 씻겨나갔기 때문이다. 이때 씻기 전인 대조군과 각각의 용 액에 씻은 4가지 경우의 pH 변화 값들을 비교해 본 결과, 녹차와 시판용 세척제에서 대체로 그 차이가 크므로 잔류농약이 잘 씻겨나갔다고 볼 수 있다.
3. 농약검출키트를 이용한 잔류농약 제거정도 측정
사과 토마토 포도
농약 검출 키트를 이용하여 세척 후 잔류농약 제거 유무를 실제로 확인할 수 있었다. 이 경우에 흰색이었던 디스크가 파랗게 변하며 잔류농약이 제거된 것을 확인할 수 있었고, 특히 녹차와 베이 킹소다에서 그 변화가 뚜렷하게 나타났다.
V. 결 론
1. USB현미경, 검출키트 등 다양한 방법을 이용하여 일반 과채소의 잔류농약에 관해 실험 해본 결과, 세척하였을 때 잔류농약의 양은 유기농과 거의 비슷하다는 것을 알 수 있었다.
기체크로마토그래피로 잔류농약의 양을 좀 더 정략적으로 측정해 보고 싶었으나, 농약의 다양성 때문에 사용하지 못했다는 한계점이 있었다는 점이 아쉬웠다.
2. 질산염 검출 결과 생각보다 많은 양의 질산염이 남아있었다. 특별한 규제가 없는 우리나라 에도 어느 정도의 규제는 필요하다고 생각한다.
3. 과제 2를 수행하면서 간단한 방법으로 잔류농약의 제거정도를 확인해 보고 어떤 세척액이 잔류농약 제거에 더 효과적인지 알아 볼 수 있었다.
1) USB 현미경을 이용해 과일 표면의 이물질과 잔류농약의 세척 전과 후의 모습을 비교하였고, 이 경우에 녹차와 시판용 세척제가 잔류농약 제거에 상대적으로 효과적이었다.
2) pH 측정을 통해 세척 전과 후 산성 농약이 물에 녹아나오는 정도를 비교하였고, 이 경우 에 녹차와 시판용 세척제가 잔류농약 제거에 상대적으로 효과적이었다.
3) 시중에 판매중인 농약 검출 키트를 이용하여 각 세척액에 대하여 잔류농약이 실제로 제거 되었음을 확인해 보았고, 이 경우에 녹차와 베이킹소다가 잔류농약 제거에 상대적으로 효 과적이었다.
잔류농약을 세척할 때 실질적인 농약 제거율의 유의미한 차이는 잘 보이지 않았 지만 상대적으로 녹차와 베이킹소다가 가장 효과적인 것으로 판명되었다.
4. 일반 과채소라도 비바람이나 태양 빛, 미생물, 공기 중의 산소 등에 의해 잔류농약이 자연 또는 자체 분해되어 거의 남아 있지 않고 세척 시에는 유기농의 잔류농약 양과도 큰 차이를 보이지 않았다. 그렇기에 유기농이라고 해서 무조건 일반 과채소보다 좋은 것만도 아니라는 점이 결론이다. 앞으로 기준량 이하의 잔류농약은 안전하며, 무조건적인 편견만 가져서는 안 된다는 것을 알리는 것이 앞으로의 과제일 것이다.
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