수소를 활용한 농약 잔류물 저감 연구 결과

잔류농약은 살충제 살포 후 일정 시간이 지난 후에도 생물체, 농산물, 토양, 물, 대기에 잔류하는 미량의 살충제 전구체, 독성 대사산물, 분해산물, 불순물을 총칭하는 용어입니다. 작물에 살포된 살충제 중 일부는 작물에 부착되고, 일부는 토양, 공기, 물에 분산됩니다. 환경 잔류물 중 일부는 작물에 흡수됩니다. 잔류농약은 과일, 물, 대기를 통해 사람과 가축에게 직접 유입되거나, 궁극적으로 환경과 먹이 사슬을 통해 사람에게 도달할 수 있습니다. 특히 과일과 채소와 같은 고부가가치 농산물의 경우, 생산 과정에서 해충과 질병을 예방하기 위해 살충제를 부적절하게 사용하는 경우가 흔합니다.

식물에 흡수된 살충제는 식물체에 영구적으로 남지 않습니다. 대신 식물체 내 특정 효소에 의해 천천히 "소화"됩니다. 그러나 이 과정은 생각보다 빠르지 않아 수확 후에도 농산물에 살충제 잔류물이 남을 가능성이 있습니다. 현재 과일과 채소의 살충제 잔류물 저감을 위한 연구는 주로 외인성 화학 물질 살포에 중점을 두고 있습니다. 저장대학교 유징취안(Yu Jingquan) 원사가 이끄는 연구팀은 이론적 연구를 통해 브라시놀라이드(brassinolide)와 글루타티온(glutathione)과 같은 내인성 물질이 식물체 내 살충제의 분해 및 대사를 촉진할 수 있음을 발견했습니다. 예를 들어, 브라시놀라이드 처리는 P450과 GST와 같이 살충제 분해에 관여하는 여러 유전자의 발현과 효소 활성을 증가시켰습니다. 이러한 유전자는 살충제를 수용성 또는 저독성 물질로 점진적으로 전환하는 단백질 분해 효소의 생성을 "유도"하며, 일부는 체외로 직접 배출됩니다.

활성 수소의 작용으로 수소가 풍부한 물은 일반 물 분자(10~15개 분자로 구성된 큰 클러스터)를 5~8개 분자로 구성된 작은 클러스터로 변환합니다. 작은 클러스터는 침투력이 향상되어 농산물의 미세 기공 깊숙이 침투하여 일반 물이 닿지 못하는 표면 깊숙한 곳의 농약 잔류물까지 도달합니다. 또한, 표면 장력이 낮아 농약 잔류물 분자에 더욱 단단히 부착됩니다. "포장-용해" 공정을 통해 2차 분해 단계에서 생성된 저분자 농약 생성물과 부분적으로 분해되었지만 무독화된 농약 중간체는 농산물 표면에서 분리되어 수소가 풍부한 물에 용해되어 "물-농약 잔류물 분해 생성물" 시스템을 형성합니다.