서 론
배 ‘창조’는 국립원예특작과학원에서 1995년 ‘수진조 생’에 ‘81-1-27’을 교배하여 2009년에 최종 선발한 품종 으로 검은무늬병에 저항성이며 성숙과의 과중은 700g 내외, 당도는 13°Brix로 식미가 매우 우수하다. 평균 숙 기는 10월 2일(수원지방 기준)로 ‘신고’ 보다 10일 정도 빨라 추석이 조기에 도래할 때 유통이 가능하다는 점에 서 유망 품종으로 대두되고 있다(Shin 등, 2011).
과실의 성숙시기 즉 수확 시기는 유통 중 품질유지 및 생리장해 발생에 결정적인 영향을 미친다. Jeong 등 (1998)과 Hong 등(2004)은 품종과 과실의 성숙도에 따 라 호흡 특성이 달라지고 호흡 특성과 관계없이 미숙기 에 수확한 과실이 상온에서 보관된 것보다 저온 및 CA 조건에서 더 오래 저장되므로 각 품종별 수확시기 및 보관방법을 결정하는 것이 매우 중요하다고 하였다(Kim 등, 2002; Kim 등, 2003; Kim 등, 2007). 배 과실의 수 확시기 결정 요인에는 과피색의 변화, 과육 경도, 호흡 량 등의 지표를 이용할 수 있으며 적정한 시기에 수확 한 과실은 상온, 또는 고온 유통 중 급격한 품질 악화를 줄일 수 있는 것으로 보고된 바 있다(Lee와 Chun, 2011; Lee 등, 2011; Oanh 등, 2012). 그러나, 최근 농 가에 보급 중인 ‘창조’ 품종은 성숙생리 및 수확 후 생 리 변화에 대한 보고가 없다.
온도는 원예산물의 수확 후 품질변화를 좌우하는 주요 요인이다(Brosnan과 Sun, 2001), 즉, 온도는 수확 후 과 실의 품질 변화 항목 중 과실의 호흡량과 밀접한 관련 이 있다. 품온이 높은 상태에서 수확된 과실의 온도관리 는 상품성 유지에 매우 중요한 요소이다(Bachmann과 Earles, 2000). 사과에 있어서는 지연냉각을 통해서 장기 저장 한 사과의 생리장해 경감 효과가 보고된 바 있다 (DeLong 등, 2004). 동양배에 있어서도 유통 온도에 따 른 호흡량 및 에틸렌 생합성과 같은 생리적 변화가 다 르게 나타나므로(Lee 등, 2017), 과실품질의 변화를 늦 추기 위해서는 수확 이후 저온조건에서 과실의 호흡량을 낮추는 조치가 필요하다(Oh 등, 2010).
이에 본 실험은 ‘창조’ (‘수진조생’ × ‘81-1-27’) 배의 성숙 및 연화생리를 이해하는 기초자료로 제공하고 단기 수출과정에서의 과실 품질 변화를 지연 시킬 수 있는 수송온도 설정 방법을 연구하여 고품질 국내 육성 배의 생산 및 수출물량 확대에 기여하고자 실시하였다.
재료 및 방법
1. 과실 재료 및 온도 처리
공시재료는 경기도 농업기술원 포장에서 2016년 4월 13일 만개 후 지베렐린 도포제 및 기타 생장조절제 처 리를 하지 않은 과실을 대상으로 ‘창조’ 과실을 사용하 였다. 성숙단계별 품질조사를 통한 수확시기를 판단하기 위하여 2016년 8월 23일(만개 후 132일)을 기준으로 하 여 7일 간격으로 10개씩의 과실을 무작위로 채취하여 품질조사를 실시하였다. 모의수송온도 설정 실험용 과실 은 만개 후 146일 및 만개 후 153일에 각각 50개씩의 과실을 사용하여 온도 처리를 실시하였다. 모의수송온도 반응성 실험은 과실을 5kg 들이 수출용 박스에 넣어 5 일간 저온 인큐베이터에서 온도강하를 3가지로 실시하였 다. 처리구는 25°C에서 1일간 경과 후 즉시 5°C로 강하 한 후 4일간 저장한 구, 25°C에서 1일간 경과 후 15°C 에서 1일간, 5°C로 3일간 저장한 구, 25°C에서 1일간 경과 후 20°C에서 1일, 15°C에서 1일, 10°C에서 1일, 5°C에서 1일 저장한 구 등 3가지 처리를 설정하였다. 이 후 종이박스를 열고 대만지역 설정온도인 25°C(80% 상 대습도)에서 14일간 보관한 후 과실의 품질을 아래와 같 은 방법으로 분석하였다.
2. 과실 품질조사
과실발육 조사는 각 시기별로 수확된 과실을 과경을 제거한 후 저울로 과중을 측정하였고 과고 및 과폭은 버니어캘리퍼스를 이용하여 측정하였다. 수확된 과실은 25°C 상온에 1일 방치한 후 품질 조사를 실시하였다. 과 실의 경도는 물성분석기(rheometer TMS-Pro, Food Technology Corp., USA)로 직경 8mm 측정봉을 이용하 여 절단한 과실의 적도면에 수직으로 깊이 5mm까지 100mm/min의 속도로 최대압력을 측정하였다. 가용성 고 형물(total soluble solids)은 각 개체를 무작위로 3그룹으 로 나누어 과실 적도면의 동일부분을 잘라 4겹의 cheese cloth를 이용하여 착즙한 후 digital refractometer (PR- 32α, ATAGO, Japan)를 사용하여 측정하였다. 산함량은 과즙을 증류수로 40배 희석한 후 0.1N NaOH로 pH 8.3 까지 적정하고 사과산 함량을 기준으로 계산하였다. 전분 함량은 착즙한 과즙 1mL를 증류수 4mL에 희석한 후 진 단시약(KI 5%+ I 1% + 증류수)으로 발색하여 spectrophotometer를 이용하여 640nm에서 측정하였다. 과 피색은 색도차계(CR-400, Minolta, Japan)을 이용하여 L*, a*, b* 값을 조사하였으며 이를 다시 arc-tan b*/a*로 hue angle(h*)를 환산하여 표기하였다. 과피의 클로로필 함량 은 과피를 1mm 두께로 채취하여 SPAD(Minolta, Japan) 로 측정하였다. 총폴리페놀은 20g의 과육을 80% 에탄올 200mL로 가열추출한 후 감압농축한 후 Folin-Dennis법 (1912)으로 gallic acid를 표준물질로 정량하였다. 당분석 은 에탄올추출액을 감압농축하여 membrane filter(0.45μm, Whatman)로 여과한 후 100% acetonitrile로 4배 희석하여 75% 혼합액을 만들고 NH2P-50 컬럼(Shodex, Japan)을 이용하여 RI detector (RID 10A, Shimadzu, Japan)를 장 착한 HPLC (Younglin Instrument, Korea)로 분석하였다 (Chun 등, 2003). 알콜불용성 분획(EIS)의 추출은 조직에 에탄올을 넣고 80% 에탄올상태로 마쇄한 후 -20°C로 보 관한 후 Huber(1984)의 방법으로 조제하였다. EIS 추출은 80% 에탄올 마쇄액을 취하여 20분간 가열한 후 miracloth (Calbiochem, USA)로 걸러 잔사를 취하고 chloroform:methanol 1:1액으로 수세한 후 80% 에탄올과 아세톤으로 세척하고 37°C에서 건조 후 사용하였다.
과실의 에틸렌 발생량 및 호흡량 측정은 각 처리구에서 무작위로 6과를 선택하여 3반복으로 3.4L용기에 2과씩 넣어 밀폐하고 25°C에서 2시간 방치 후 밀폐된 용기내부 의 기체를 주사기로 1mL 포집한 후 FID 및 TCD가 장착 된 Gas chromatograph(YL 6100-GC, Yonglin, Korea)로 측정 후 계산하였다(Tamura 등, 2003). 과육 및 과심에 발생하는 생리장해 발생을 조사하기 위하여 과실 중앙부 를 절단하여 절단면에서 장해발생 여부를 육안으로 관찰 하여 판단하였다. 과육에 발생하는 분질현상은 건전과는 0, 과육면적의 20%미만은 1, 40%미만은 2, 60%미만은 3, 80%미만은 4, 80%이상은 5로 구분 하였으며 과심에 발 생하는 갈변은 과심면적을 기준으로 건전한 것은 0, 20% 미만은 1, 60%미만은 3, 80%미만은 4, 80%이상은 5로 구분하여 장해지수를 측정하여 생리장해 발생 정도를 측 정하였다. 과실의 부패는 과실 내·외부에 발생한 부패를 육안으로 관찰하여 발생여부를 백분율로 표시하였다.
통계는 CoStat (CoHort Software, USA)를 사용 하였 다. 평균치는 던컨의 다중범위 검정(5% level)을 사용하 여 차이를 확인하였다.
결과 및 고찰
1. 성숙에 따른 과실 생장 및 품질 인자의 변화
본 시험에 공시한 '창조'의 과실비대를 만개 후 132일 부터 7일 간격으로 과실비대를 조사한 결과 생육기간 중 지속적으로 생장하는 패턴을 보였다. 착과 이후 생육 일수가 증가함에 따라 과중은 증가하여 만개 후 153일 에 503.9g, 만개 후 160일에 594.2g까지 생장하였다. 같 은 기간에 조사하였던 과고와 과폭을 바탕으로 하는 과 형비(L/D율)를 볼 때 과형은 0.9 수준으로 편원형으로 생장하는 패턴을 보였다(Table 1).
Table 1. Changes of fruit growth and quality indices during fruit maturation and ripening in ‘Changjo’ pears (Pyrus pyrifolia Nakai).
| Harvest date (DAFB) | Weight | Length | Diameter | Fruit shape | Firmness | Soluble solids | Titratable acidity |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (g) | (L, mm) | (D, mm) | (L/D) | (N) | (°Brix) | (%) | |
| 132 | 305.3 dz | 77.7 d | 85.8 d | 0.91 a | 38.92 a | 12.6 b | 0.13 a |
| 139 | 389.9 c | 84.5 c | 92.7 c | 0.91 a | 37.08 ab | 13.5 a | 0.13 a |
| 146 | 472.3 b | 88.8 bc | 99.1 b | 0.90 a | 34.09 bc | 13.9 a | 0.14 a |
| 153 | 503.9 b | 93.8 ab | 99.7 b | 0.92 a | 32.58 c | 14.2 a | 0.13 a |
| 160 | 594.2 a | 97.1 a | 108.3 a | 0.90 a | 26.44 d | 13.7 a | 0.14 a |
생육기간 중 과육의 경도는 감소하는 경향이었다. 경 도는 생육일수가 증가함에 따라 급격하게 감소하였는데 만개 후 132일의 경도는 38.92N으로 매우 단단하였고 만개 후 139일에 37.08N, 만개 후 146일에는 34.09N, 만개 후 153일에는 32.58N으로 모두 30N 이상의 경도 를 보였으나 만개 후 160일에는 26.44N으로 급격하게 낮아지면서 조직의 경도가 떨어지는 것으로 조사되어 시 기는 생리적 성숙기가 경과된 완숙기로 판단되었다 (Table 1). 또한 ‘창조’의 경우 과육 경도는 만개 후 160 일에는 급속히 경도가 감소하였으므로 과실의 수확시기 가 늦을 경우에는 유통 중 품위유지가 매우 어려운 품 종으로 생각되었다. 가용성고형물함량의 변화를 보면 만 개 후 132일인 8월 23일에 이미 12.6°Brix까지 증가되었 고 만개 후 153일에 최대치인 14.2°Brix로 조사되어 타 품종에 비해 조기에 가용성고형물이 축적되는 생리적 장 점을 가진 품종이라 생각되었다. 이와 같은 양상은 산함 량 조사 결과에서도 유사하게 나타났는데 과실 성숙기간 중 산도가 0.13-0.14% 정도로 균일하게 유지되는 등 산 함량의 변화가 거의 없는 품질특성을 보였다(Table 1).
과실의 식감과 관련하여 세포벽함량을 조사하였던 결 과, 과실비대가 증가하고 성숙기에 근접할수록 알코올불 용성물질(ethanol insoluble substance, EIS)의 함량은 낮 아지는 경향이었는데 만개 후 139일까지는 25.40mg·g FW-1으로 높게 유지하다가 만개 후 146일부터 급격하게 감소하기 시작하여 만개 후 160일에 12.27mg·g FW-1으 로 절반 수준으로 떨어지는 결과를 보였다(Table 2). 이 는 생육일수가 127일로 짧은 조생종 ‘한아름’에 비해서 는 2배 정도 높은 수치였고, 완숙기 ‘만풍배’의 12.72 및 ‘신고’의 12.75mg·g FW-1과 유사한 결과였다(Oanh 등, 2012).
Table 2. Changes of quality indexes related to fruit texture and taste during fruit maturation and ripening in ‘Changjo’ pears (Pyrus pyrifolia Nakai).
과실의 식감과 식미를 결정하는 요인으로 과실의 전분 함량은 중요한 요인인데 미숙과실의 경우 텁텁한 녹말 맛이 많이 나므로 상품성이 저하되는 요인으로 작용한다. 본 실험에서 생육기간별 전분을 측정하였는데 과즙을 채 취하여 전분 진단시약을 제조하여 발색하였을 때 요오드 반응에 의해 보라색을 나타내는데 ‘창조’의 경우, 만개 후 139일(8월 30일)에는 1.803으로 매우 높았고 만개 후 153일에 0.737, 만개 후 160일에 0.451로 낮아졌다 (Table 2).
성숙기간 중 과육 내에 축적되는 가용성당의 성분을 분석하기 위해 알코올가용성 당을 추출, 농축하여 HPLC를 이용하여 분석한 결과, 과실비대기 이후 성숙기 로 근접할수록 가용성당 함량이 증가하여 만개 후 153 일에 최대치를 보이다가 만개 후 160일에는 다소 감소 하는 결과를 보여 과즙에서 측정한 가용성 고형물의 변 화와 같은 경향으로 조사되었다(Table 2). ‘창조’ 배의 경우, 전 생육시기에 걸쳐 전체 당 성분 중 과당이 우점 하고 있었고, 과실성숙기에 근접할수록 자당의 비율이 유의하게 증가하는 경향이었는데 9월 13일(만개 후 153 일)에 수확한 과실에서는 자당이 58.13mg·g FW-1로 과 당 54.16mg·g FW-1을 넘어서 우점하였다. 이와 같은 자 당 함량 및 비율은 ‘한아름’ 배에서 성숙기에 조사하였 던 55.13mg·g FW-1과 유사한 수준으로 동 시기의 ‘만풍 배’ 및 ‘신고’에 비하여 2-3배 이상 높은 것이었다(Oanh 등, 2012). 동양배에 있어서는 품종에 따라 생육시기별 로 당축적 패턴이 다르게 나타나는 것으로 보고되고 있 는데(Oanh 등, 2012), 일본에서 ‘풍수’와 ‘추영’ 배에서 과실 성숙기에 자당의 과다 축적과 생리장해가 관련이 있다는 보고(Chun 등, 2003)를 고려할 때 조생종 배에 서 상대적으로 심하게 발생하는 생리장해(Lee 등, 2011) 와 품종별 자당 축적 정도 간의 연관성을 있음을 추정 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서 조사한 결과를 종합할 때, 자당이 우점하여 축적되었던 만개 후 153일 이전에 과실을 수확하는 것이 유통 중 과실의 급격한 품질 저 하문제를 줄일 수 있을 것으로 판단되었다.
한편 과육 내 총폴리페놀 함량을 측정한 결과, 성숙과 더불어 증가하여 만개 후 146일인 9월 6일에 62.32ug·g FW-1로 가장 높았다가 이후 다소 감소하는 경향을 보였 다(Table 2). 따라서, 전분함량을 제외하고 가용성 고형 물과 산 함량 두가지 요인만을 고려한다면 과실의 수확 시기 폭이 비교적 넓은 품종이라고 생각되었다.
과실류에서 적색도(a*), 황색도(b*) 및 hue angle은 성 숙 및 연화의 지표로 활용되고 있는데(Camelo와 Gomez, 2004, Oh 등, 2010) 동양배에서는 과실의 유통 중 연화과정이 진행되면서 색차에 변화가 생겨 a*값은 증가하고 Hue angle은 감소하였다고 보고된 바 있다 (Lee와 Chun, 2011). 본 실험에서 ‘창조’의 경우 생육과 정 중 a*값은 만개 후 132일에는 -1.21로 음의 값을 보 여 녹색을 띄고 있었고 이후 지속적으로 증가하여 만개 후 160일에는 5.27로 a*값이 크게 증가하였다. SPAD로 과피엽록소 함량을 측정한 결과에서도 동일하게 엽록소 의 감소를 확인할 수 있었다(Fig. 4). Hue angle은 성숙 과 연화기간 중 유의하게 감소하는 경향을 보여 만개 후 160일에 79.16을 보였는데 이는 본 실험실에서 연구 하였던 ‘원황’ 품종의 유통 중 조사결과와 유사한 수치 였다(미발표). 한편 과피의 b*값 역시 성숙의 진행과 더 불어 지속적으로 증가하는 양상을 보였지만 그 변화량은 a*값에 비해 크지 않은 것으로 나타나 동양배에서의 과 피색 변화는 녹색의 소실과 적색도 증가를 의미하는 a* 값의 증가 및 hue angle의 감소가 성숙도 판별 인자로 작용하고 있음을 확인하였다(Fig. 1).
2. 단기수송온도 강하속도에 따른 모의수출 후 유통 기간 중 과실품질의 변화
상온유통 중 발생하는 과실 중량의 감소는 증산과 호 흡 등에 의해 수분이 상실되기 때문인데 유통 14일 후 감모율은 5.2-6.1% 수준으로 수확시기 및 온도강하 속도 에 관계없는 것으로 조사되었다(Table 3). 이러한 결과는 조생종 ‘한아름’ 배에 있어 상온 모의유통 중 과실의 감 모율은 수확시기 보다는 수확 후 과실에 노출되는 온도에 따라 차이가 있었다는 보고(Lee 등, 2016)와는 다소 상이 한 것이었다. 과실의 경도 및 산함량을 조사한 결과, 만개 후 146일 수확과가 만개 후 153일 수확과실에 비하여 높 은 경향이었는데 산함량의 경우, 수확 후 25°C에서 보관 한 후 5°C로 온도를 낮추는 속도를 빨리한 처리구일수록 높게 유지되는 경향을 보였다. 가용성 고형물 함량은 처 리 및 수확시기에 따른 차이를 보이지 않았다(Table 3).
Table 3. Comparison the fruit quality indices after 14 days of simulated marketing at 25°C in Changjo pears treated with different temperature acclimation step for 5 days.
| Cooling stepz for 5 days | Harvest date (DAFB) | Weight loss (g) | Firmness (N) | Soluble solids (°Brix) | Titratable acidity (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 25-5-5-5-5°C | 146 | 6.1 ay | 18.56 a | 13.5 a | 0.18 a |
| 153 | 5.3 a | 15.50 b | 14.0 a | 0.11 b | |
| 25-15-5-5-5°C | 146 | 6.0 a | 18.49 a | 13.7 a | 0.17 a |
| 153 | 6.0 a | 18.37 a | 13.4 a | 0.11 b | |
| 25-20-15-10-5°C | 146 | 5.2 a | 19.15 a | 14.0 a | 0.15 a |
| 153 | 5.6 a | 16.83 b | 14.2 a | 0.13 ab | |
14일간 상온유통 후 과실내부에 발생하는 생리장해를 조사한 결과, 과육갈변, 과심갈변 및 분질장해가 주요 장 해로 관찰되었다. 이들 장해의 발생은 만개 후 153일 수 확과가 만개 후 146일 수확과실에 비하여 현저히 높은 경향으로 나타나 ‘원황’ 및 ‘화산’ 배에서 상대적으로 수 확시기가 빨랐던 과실에서 과심갈변 등 생리장해 발생률 이 낮았다는 보고와 일치하는 경향이었다(Hong 등, 2004; Lee 등, 2002). 한편, 만개 후 146일 수확과실의 경우 최 종 수송 목표 온도인 5℃로 저하되는 속도가 느릴수록 3 가지 장해의 발생심도가 증가하는 경향을 보인 반면, 상 대적으로 과실의 숙도가 높았던 만개 후 153일 수확 과 실구에서는 일정한 경향을 찾아볼 수 없었다(Fig. 2).
동양배에 있어 호흡량 및 에틸렌 발생량의 차이는 과실 의 숙기와 온도가 영향을 미치는데(Kitamura 등, 1981), 수확시기에 따라 호흡량의 차이를 확인할 수 있었고 에 틸렌 발생량의 차이는 나타나지 않은 결과를 보였다 (Fig. 3). 그러나, 저온저장 강하속도 차이에 따라 만개후 146일 수확 과실에서 수송 목표 온도인 5°C로 저하되는 속도가 느릴수록 증가하는 경향을 보여 상온모의유통 후 생리장해 발생 심도의 차이와 일치하는 결과를 보이는 등 에틸렌이 ‘창조’ 품종에서 과실의 숙도에 따라서는 생리장해 발생 심도에 영향을 미칠 수 있다는 것을 추 정할 수 있었다. 그러나, 에틸렌 발생량 수준은 0.005μL·kg-1·h-1수준으로 조생종 배 ‘한아름’ 품종에서 상온유통 중 발생되는 0.2-0.7μL·kg-1·h-1에 비해서는 현 저하게 낮은 수준이었다(Lee 등, 2016).
예냉처리는 과실의 성숙지연, 에틸렌 및 호흡량 저하에 효과적인 방법인데(Getinet 등, 2008; Reina 등, 1995), 동 양배 ‘신고’에 있어서는 저온강하 속도에 따른 생리장해 경감효과가 보고(Lim 등, 2005)된 바 있다. 본 연구에서 과실의 숙도의 차이에 따라 저온 강하 속도에 따른 생리 장해 발생패턴이 다르게 나타난 것에 대해서는 추후 재 검토할 필요가 있다고 판단되는데, 이는 ‘원황’ 배에 있 어 저장 중 조직갈변 장해의 발생은 해에 따라 일정하지 않으며 과실 품질에 따른 차이가 저장온도(0-10°C) 보다 는 장해 발생에 크게 영향하는 등 수확기의 과실의 성숙 상태가 주요 요인으로 작용한다는 Moon 등(2008)의 보 고를 감안하면 ‘창조’에 있어서 온도처리의 영향은 수확 시기에 따라 다르게 나타난다는 것을 추정할 수 있었다.
