KR100764464B1

KR100764464B1 - 인삼 추출물로 제조된 제품에 함유된 잔류농약의 제거방법

Info

Publication number: KR100764464B1
Application number: KR1020070002750A
Authority: KR
Inventors: 김윤영
Original assignee: (주) 디지털워터
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2007-10-05

Abstract

인삼 추출물로 제조된 식품이나 의약품에 잔류되어 있는 농약성분을 제거하는 방법에 있어서 양이온 계면활성제를 물에 포화시킨 양이온 계면활성제 용액에 50∼200 메쉬의 점토광물 분말을 넣고 60±10℃로 36시간∼4일간 유지시켜 (-)전하를 띠는 점토광물의 층간에 (+)전하를 띠는 계면활성제를 흡착시켜 유기점토를 제조하는 단계; 인삼 추출물에 물을 가한 후 상기 유기점토를 첨가, 교반, 정치 또는 원심분리하여 인삼 추출물의 물 혼합물에 함유된 농약성분을 유기점토층으로 이행시킨 다음 유기점토층을 분리, 제거하는 것을 특징으로 하는 인삼 추출물로 제조된 제품에 함유된 잔류농약의 제거방법에 관한 것이다.

인삼 추출물, 농약성분, 제거방법

Description

인삼 추출물로 제조된 제품에 함유된 잔류농약의 제거방법{The method of removing lipid soluble pesticide residues in herb extract}

도 1은 팽윤성 점토광물을 모식도.

도 2는 본 발명의 유기점토를 모식도.

도 3은 유기점토를 이용하여 유기오염물을 정화하는 과정을 모식도.

본 발명은 인삼 추출물로 제조된 식품이나 의약품에 함유된 지용성 농약성분을 제거하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인삼 추출물로 제조된 식품 이나 의약품의 물 혼합물에 함유되어 있는 지용성 잔류농약을 계면활성제를 흡착시킨 유기점토를 이용하여 제거하는 방법에 관한 것이다.

인삼과 같은 생약재는 재배하는 과정에서 병해충 방지를 위하여 농약을 사용하며 이러한 농약 성분은 자연계에서 쉽게 분해되지 않을 뿐만 아니라 지용성이 강하므로 수확 후 수세과정에 의해 제거되지 않고 잔류되어 있다. 잔류농약에 대한 규제는 자국민의 건강과 수입 농산물로부터 자국 농산물을 보호하기 위한 수단으로 이용되고 있다. 또한, 농약 성분별 허용 기준이 국가별로 상이하여 우리 농산물을 외국에 수출에 크나큰 장애요인이 되고 있다. 독일의 경우 프로시미돈의 허용기준은 0.1 ppm에 불과한 반면 국내 인삼에서는 2-3 ppm이 검출되고 있다. 한국의 특산물인 인삼제품은 해외시장에서 건강식품 또는 의약품으로서 각광을 받고 있으나 유럽시장에서 잔류농약이 검출됨으로 인하여 보약이 아니라 오히려 인체에 해를 미치는 의약품이라는 오명을 쓰게 된 바도 있었다. 또한, 우리나라에서 수입하는 중국산 등 외국산 인삼에 잔류농약이 기준치를 훨씬 초과하고 있다는 검사결과가 나오고 있어 국민 건강에 경종을 울리고 있다. 그러나 지금까지 개발된 인체에 무해한 농약제거 방법은 고가임에도 불구하고 효율은 40% 미만에 불과하다. 특히, 액상 이산화탄소를 이용한 초임계추출 장치의 경우 장비의 가격은 10억원에 육박하나 잔류농약 제거 효율은 40% 미만이다. 이외에도 미생물 또는 수확기의 농작물에 감광제를 뿌려 잔류 농약의 광분해를 촉진시키는 방법이 보고되고 있으나 미생물을 이용하는 방법은 소요시간이 길며 엔도설판계 농약에 국한되어 있다는 단점을 가지고 있고, 감광제를 이용하는 방법은 토양 속에 잔류되어 있는 농약성분, 즉 뿌리에 잔류되어 있는 농약성분은 제거할 수 없을 뿐만 아니라 감광제 자체도 독성을 가지고 있어 실제로 이용할 수 없다. 또한 핵산이나 사염화탄소 등과 같은 유기용매를 이용하여 생약재 추출물에 잔류되어 있는 농약을 제거할 경우 유기용매 자체의 독성 위험이 있음은 물론 생약재가 함유하고 있는 지용성 유효성분이 함께 다량 소실되므로 사용에 문제점이 있었다.

본 발명은 인삼 추출물로 제조된 식품이나 의약품으로부터 지용성 농약성분 을 제거하기 위한 것으로서 계면활성제를 흡착시킨 유기점토를 이용하여 인삼 추출물로 제조된 식품이나 의약품의 물 혼합물에 함유되어 있는 지용성 농약 성분을 유효성분의 소실을 최소화하면서 인체에 유해한 지용성 농약성분을 선택적으로 제거하는 위생적 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 인삼 추출물로 제조된 식품이나 의약품에 잔류되어 있는 농약성분을 제거하는 방법에 있어서 양이온 계면활성제를 물에 포화시킨 양이온 계면활성제 용액에 50∼200 메쉬의 점토광물 분말을 넣고 60±10℃로 36시간∼4일간 유지시켜 (-)전하를 띠는 점토광물의 층간에 (+)전하를 띠는 계면활성제를 흡착시켜 유기점토를 제조하는 단계; 인삼 추출물에 물을 가한 후 상기 유기점토를 첨가, 교반, 정치 또는 원심분리하여 인삼 추출물의 물 혼합물에 함유된 농약성분을 유기점토층으로 이행시킨 다음 유기점토층을 분리, 제거하는 것을 특징으로 하는 인삼 추출물로 제조된 제품에 함유된 잔류농약의 제거방법에 관한 것이다.

본 발명의 잔류농약의 제거방법에 있어서 점토광물은 몬모릴로나이트 군(Montmorillonite Group)에 속하는 광물인 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 인삼 추출물로 제조된 제품에 함유된 잔류농약의 제거방법에 있어서 계면활성제는 실리콘 오일인 것을 특징으로 한다.

현재 농산물에 사용하고 있는 농약성분의 대부분은 지용성 화합물로서 물에 녹지 않는 물리, 화학적 특성을 가지고 있으며 인삼과 같은 생약재는 물로 세척하더라도 농약을 제거할 수 없다. 지용성과 같은 농약 등 유해화합물의 화학적 성질 을 이용하여 인삼 추출물에 물을 가하여 물 혼합물로 한 후 계면활성제를 흡착시킨 유기점토를 물 혼합물에 첨가하여 혼합한 다음 유기점토층과 물 혼합물층을 분리하면 농약 성분과 같은 지용성 유해물질은 유기점토층으로 용해, 이행되므로 농약과 같은 지용성 유해물질이 깨끗이 제거된 액상 추출물을 얻을 수 있다.

본 발명의 제거방법은 인삼 추출물로 제조된 식품이나 의약품의 물 혼합물에 계면활성제를 흡착시킨 유기점토를 첨가하여 혼합하는 단계와 계면활성제를 흡착시킨 유기점토층과 수용액 층을 분리하는 단계로 분류된다. 인삼 추출물의 물 혼합물에 계면활성제를 흡착시킨 유기점토를 첨가, 혼합하는 단계는 인삼 추출물에 물을 첨가하여 인삼 추출물의 고형분 함량이 5∼50%, 바람직하게는 6~20%, 더욱 바람직하게는 약 10% 정도의 물 혼합물로 한 다음 계면활성제를 흡착시킨 유기점토를 인삼 추출물의 물 혼합물 양의 20% 이상, 바람직하게는 20~50%, 더욱 바람직하게는 30%, 즉 1/3 가량 첨가하고 충분히 교반한다. 인삼 추출물의 물 혼합물로부터 농약을 분리하는 단계는 인삼 추출물의 물 혼합물과 계면활성제를 흡착시킨 유기점토가 혼합된 용액을 약 1시간 가량 정치하여 두면 계면활성제를 흡착시킨 유기점토층(상층)과 물 혼합물층(하층)이 자연적으로 나누어지나 원심분리하면 보다 신속하고 효율적으로 층 분리를 할 수 있다.

본 발명의 제거방법에서 사용한 점토광물은 팽윤성이 큰 몬모릴로나이트 군(Montmorillonite Group)에 속하는 광물이 바람직하며, 예를 들어 논트로나이트(Nontronite), 사포나이트(saponite), 버미큘라이트(vermiculite) 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 제거방법에서 사용한 계면활성제는 바람직하게는 양이온 계면 활성제가 사용될 수 있으며 고급아민할로겐화물, 4차암모늄염, 에스테르-함유 4급암모늄염, 알킬피리디늄염, 포스포늄염, 설포늄염, 이미다졸리움염 등이 사용될 수 있다. 또한 본 발명에서 계면활성제를 흡착시킨 유기점토는 계면활성제를 물에 용해시킨 계면활성제 용액에 점토광물의 분말을 넣고 30∼90℃의 온도로 12 시간 내지 4일간 유지시켜 점토광물의 층간에 계면활성제를 흡착시킨 후 이를 분리, 건조시켜 제조할 수 있다.

본 발명의 제거방법에서 계면활성제가 점토광물의 층간에 흡착되는 정도에 따라 유기점토에 의한 유기오염물 흡착능력이 증가하게 되며, 계면활성제가 점토광물에 흡착되는 정도는 온도에 중요한 영향을 받는다. 또한 본 발명의 제거방법에서 계면활성제를 용액 내에서 포화상태로 유지시키는 것도 중요하다. 본 발명의 제거방법에서 바람직하게는 계면활성제의 포화용액에 점토광물의 분말을 넣고 60±10℃로 36∼60 시간 유지시켜 점토광물의 층간에 계면활성제를 흡착시키며 점토광물 분말은 바람직하게는 200 메쉬 이하인 것을 사용한다.

도 1은 팽윤성 점토광물을 모식도로 나타낸 것이다. 양이온 치환능력(Cation Exchange Capacity: CEC)이 큰 점토광물일지라도 유기물에 대해서는 흡착능력이 거의 없다. 도 1에서와 같이 점토광물은 그 표면과 층간에 (-) 전하를 띠고 있기 때문에 (+)전하를 띤 물질을 흡착시키게 된다. 따라서 점토광물에 흡착될 수 있는 물질들은 대부분 양이온으로 존재하는 금속이온들이 되며, 유기물은 일반적으로 전하를 띠지 않기 때문에 천연상태의 점토광물에 흡착되는 것은 거의 불가능하다. 도 2는 계면활성제와 반응시킨 점토광물, 즉 유기점토를 모식도로 나타낸 것이다. 유 기점토는 용액 내에서 (+)를 나타내는 양이온 계면활성제와 층간에 (-)전하를 띠는 점토광물을 반응시켜 만든다. 따라서 점토의 (-) 층 사이에 (+)전하를 띤 계면활성제가 흡착되고, 이 계면활성제 층에 유기오염물이 흡착된다. 종래에도 유기오염물을 제거하는데는 활성탄이나 계면활성제 등을 이용하였으나 이들을 단독으로 사용하는 경우 유기오염물의 흡착 능력이 낮고, 또 흡착한다 해도 유기오염물을 흡착한 2차 생성물을 회수하는데 어려움이 있었다. 그러나 계면활성제를 점토에 흡착시킨 유기점토를 사용한 결과, 계면활성제 자체를 사용했을 때보다 유기물의 흡착능력이 상당히 증가함을 확인할 수 있었다. 도 3은 유기점토를 이용하여 유기오염물을 정화하는 과정을 나타낸 모식도이다. 점토광물에 계면활성제를 흡착시킨 유기점토에 유기오염물을 흡착시켜 유류로 오염된 지하수를 복원시킬 수 있다. 먼저, 점토광물과 양이온계면활성제를 반응시켜 점토광물의 (-)전하를 띠는 층간에 (+)전하를 띠는 양이온계면활성제를 흡착시켜 유기점토를 만든 후, 이 유기점토를 유류로 오염된 물에 넣으면 유류오염물이 유기점토의 계면활성제 층에 흡착되고, 이 흡착물(유기점토+유기오염물)은 침전되어 용이하게 분리·제거될 수 있다.

본 발명의 농약제거 가능 여부를 확인하기 위하여 사용한 시료는 인삼시험장에서 재배한 농약에 오염되지 않은 인삼이며 추출용 용매는 증류수를 사용하였다. 먼저 계면활성제를 흡착시킨 유기점토층의 잔류농약 검사법(『식품공전』 방법)은 핵산 포화 아세토니트릴로 3회 추출한 후 아세토니트릴 층만을 모아 아세토니트릴 포화 핵산으로 1회 세척한 다음 감압 농축, 질소 퍼징을 하여 가스 크로마토그래피를 수행하였다. 다음, 물 혼합물층의 농약 잔류량 검사법(『식품공전』 방법)은 농 약의 종류에 따라 방법을 달리하여 수행하였다. 즉, BHC외 12종의 농약은 물과 아세토니트릴로 추출한 다음 에테르 분배 크로마토그라피를 수행, 에테르 추출 분획을 얻었다. 에테르 분획은 농축하여 플로리실(Florisil, 60-100 mesh) 컬럼을 이용하여 정제한 다음 가스 크로마토그래피를 수행하였다. 한편, 사이퍼메쓰린과 토르클로포스메칠은 물과 아세토니트릴로 추출하고 추출액에 염화나트륨을 첨가한 후 아세토니트릴 층을 회수, 농축하여 플로리실(Florisil, 60-100 mesh)로 정제한 다음 가스 크로마토그래피를 수행하였다.

증류수와 계면활성제를 흡착시킨 유기점토 혼합액에 여러 종류의 농약성분을 일정량 첨가, 혼합, 원심분리한 다음 계면활성제를 흡착시킨 유기점토층과 증류수 층의 농약 잔류량을 측정한 결과는 증류수 층에서는 농약성분이 검출되지 않았으며, 고형분 10% 인삼의 물 추출액과 계면활성제를 흡착시킨 유기점토 혼합액에 일정 농도의 농약 성분들을 첨가한 다음 식용유와 혼합, 원심분리하여 각 층에 함유된 농약 함량을 조사한 결과 인삼의 물 추출물층에서는 농약 성분이 검출되지 않았다.

이상의 결과로부터 계면활성제를 흡착시킨 유기점토를 이용한 농약성분 분리에서 농약성분은 증류수나 인삼의 물 혼합물에 잔류하지 않고 대부분 계면활성제를 흡착시킨 유기점토층으로 이행된다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한, 본 방법을 이용함에 있어 액상 추출물의 적정 고형분 농도를 결정하기 위하여 인삼을 물로 추출한 추출액(Extract)의 농도에 따른 계면활성제를 흡착시킨 유기점토층으로의 프로시미돈(Procymidone) 이행율을 조사한 결과, 고형분 함량에 따라 약간 차이는 있 으나 5~40% 농도 범위에서 거의 동일한 양의 프로시미돈이 이행되었으므로 인삼 추출물 50% 농도까지는 적용할 수 있다는 사실을 알 수 있었다. 그러나, 일반적으로 인삼의 물 추출액은 농축하지 않았을 경우 고형분 함량 약 6%이므로 본 실험에서는 추출액의 농도가 낮을 때 계면활성제를 흡착시킨 유기점토와의 혼합이 보다 용이하게 되므로 10% 농도로 만들어 본 실험을 수행하였다. 최종적으로 인삼 추출물의 고형분 함량 10%의 물 혼합물과 계면활성제를 흡착시킨 유기점토 혼합액에 일정량의 농약성분을 첨가, 분리한 경우에도 대부분의 농약은 거의 계면활성제를 흡착시킨 유기점토층으로 이행된다는 사실을 확인할 수 있었다.

가스크로마토그라피에 의한 농약 정량시험법의 회수율은 매트릭스에 따라 상이하나 70~110%이면 정확하다고 국제적으로 인정되고 있으며(Kadenxzki, L., Apprad, Z. and Gavr야, I.: Column extraction of residues of several pesticides from fruits and vegetables: A simple multiresidue analysis. J. AOAC International 75 (1), 53-61 (1992). 참조), 본 실험 방법에 있어 계면활성제를 흡착시킨 유기점토층으로의 농약 회수율은 증류수와 혼합액의 경우 평균 99.2%, 인삼 추출물과 혼합액의 경우 102.3%로서 매우 효율적이었다.

이와 같은 연구 결과를 종합하여 볼 때 본 발명은 인삼 추출물로 제조된 식품이나 의약품에 함유된 농약물질을 물 혼합물 상태로 하여 위생적으로 간단히 제거할 수 있는 효율적인 방법으로서 계면활성제를 흡착시킨 유기점토를 이용한 인삼의 잔류 농약 제거 방법은 미생물 또는 감광제를 이용하는 방법에 비해 광범위한 농약 성분의 제거에 유용하고 처리단계가 간단하여 시설 투자비용이 적을 뿐만 아니라 인체에 무해한 계면활성제를 이용하기 때문에 인체에 대한 독성이 없으며, 핵산(Hexane)이나 사염화탄소(CCl₄) 등을 용매로 사용할 경우 식품 또는 의약품의 유효성분(예 : 인삼의 경우 사포닌)의 상당량이 유기용매 층으로 이행되나 본 발명에서와 같이 계면활성제를 흡착시킨 유기점토나 계면활성제를 사용할 경우 유효성분이 소실되지 않으므로 쉽게 산업화 할 수 있다. 한편, 본 방법으로 인삼 추출물로 제조된 제품에 잔류되어 있는 지용성 농약 성분을 효과적으로 제거함으로써 국내뿐만 아니라 국산 농산물을 외국으로 수출할 때에도 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대한다.

Claims

인삼 추출물로 제조된 식품이나 의약품에 잔류되어 있는 농약성분을 제거하는 방법에 있어서, 양이온 계면활성제를 물에 포화시킨 양이온 계면활성제 용액에 50∼200 메쉬의 점토광물 분말을 넣고 60±10℃로 36시간∼4일간 유지시켜 (-)전하를 띠는 점토광물의 층간에 (+)전하를 띠는 계면활성제를 흡착시켜 유기점토를 제조하는 단계; 인삼 추출물에 물을 가한 후 상기 유기점토를 첨가, 교반, 정치 또는 원심분리하여 인삼 추출물의 물 혼합물에 함유된 농약성분을 유기점토층으로 이행시킨 다음 유기점토층을 분리, 제거하는 것을 특징으로 하는 인삼 추출물로 제조된 제품에 함유된 잔류농약의 제거방법.
제 1항에 있어서, 상기 점토광물은 몬모릴로나이트 군(Montmorillonite Group)에 속하는 광물인 것을 특징으로 하는 인삼 추출물로 제조된 제품에 함유된 잔류농약의 제거방법.
제 1항에 있어서, 상기 계면활성제는 실리콘 오일인 것을 특징으로 하는 인삼 추출물로 제조된 제품에 함유된 잔류농약의 제거방법.