서 론
재료 및 방법
1. 실험 재료 및 처리
2. 모의 유통 조건 및 온·습도 기체조성
3. 과실 품질 변화 및 통계처리
결과 및 고찰
1. 상온(20°C) 모의유통환경에서의 완숙 망고 ‘Irwin’의 품질변화
2. 저온 저장(7°C) 2주 후 상온(20°C) 저장 환경에서 망고 ‘Irwin’의 품질 변화
서 론
망고(Mangifera indica L.)는 미얀마, 인도 북부, 멕시코 등 아열대 지방에 분포하는 열대과실로 전체 열대과실 중 두 번째로 높은 생산량을 자랑하고 있다(Yahia and Singh, 2006; FAO, 2024). 국내 수입과일 시장은 점차 확대 되고 있으며, 전체 수입과일의 대부분이 열대과실이 차치하고 있다. 망고 수입량은 2013년 6,154t에서 2023년 26,962t 으로 약 4배 증가하였다(RDA, 2023). 수입 망고의 인기와 함께 고품질의 국산 망고 수요가 증가하였고, 따라서 국내 재배지 면적과 생산량도 증가하고 있는 추세이다(RDA, 2023). 국내 망고 재배의 확대에 또 다른 이유 중 하나는 한반도 기후의 아열대화를 원인으로 볼 수 있다. 한반도의 평균 기온 상승으로 인하여 2010년 대비 2020년 아열대 과수의 재배면적이 33.9ha에서 171.3ha로 증가하였고, 그중 망고의 재배면적은 67.2ha로 가장 많은 비율을 차지하고 있다(Bang, 2022).
망고는 호흡급등형 과실로, 수확 후 에틸렌 방출로 인해 빠르게 품질 변화가 일어난다(Sánchez Aldana et al., 2021). 때문에 적절한 수확 후 관리 기술이 과실의 품질 유지에 필수적이다. 수확 후 관리 기술이란 농산물이 수확되고 유통 과정에서 농산물에서 일어날 수 있는 생리적인 변화나 악화를 억제하여, 품질을 보존하고 저장 기간을 늘리는 데 초점을 둔 기술을 뜻한다(Mahajan et al., 2014). 선행된 연구 결과들을 통해 망고에게 적용 가능한 1-MCP, 식용코팅제, 온수 침지, MAP 등의 수확후 관리 기술들을 확인할 수 있었다(Bambalele et al., 2021).
본 연구에서는 국내에서 가온촉성재배를 통하여 생산된 망고에 적용 가능한 여러 수확후 관리 기술 중 온수 침지와 MAP(Modified Atmosphere Packaging)의 적용 가능성을 검토하였다. 온수 침지는 대상이 되는 농산물을 일정 온도의 온수에 일정 시간 침지하는 방법이다. 과피에 발생할 수 있는 병이나(Teruya et al., 2012; Li et al., 2013) 해충에 대응할 수 있고(Ciordia et al., 2020; Revynthi et al., 2020), 온수만 사용하여 농약 없이 처리된다는 점에서 친환경적인 수확 후 관리 기술 중 하나로 주목받고 있다(Fallik, 2004). 온수 침지의 과실 품질 유지 효과는 파파야, 파인애플에서 확인되었으며(Li et al., 2013; Minh, 2021), 참외 과피의 갈변 억제 효과 또한 보고되었다(Park et al., 2023). 망고 품종 ‘Keitt’에서는 52°C에서 5분간 침지했을 때 탄저 발생 억제 효과가 있었으며(Kumah et al., 2011), ‘Irwin’으로 진행된 선행 연구에선 60°C에서 40초간 침지 했을 때 과피에 탄저 발생이 효과적으로 억제되었단 연구 결과가 있다(Teruya et al., 2012).
MAP(Modified Atmosphere Packaging)는 농산물을 저장할 때, 대기 환경에 변화를 주어 품질을 보존하는 기술로 주로 플라스틱 필름을 이용하여 농산물을 포장하여 처리한다(Mangaraj et al., 2009). 포장 후 내부 공기는 농산물의 호흡을 통해 저산소와 고이산화탄소로 조정되며, 조정된 대기는 농산물의 호흡과 대사 그리고 내부 미생물의 생장을 억제한다(Mangaraj et al., 2009; Sandhya, 2010; Caleb et al., 2013; Wang and Sugar, 2013; USDA, 2016). MA 포장한 파파야에서는 연화 지연 효과가 있었으며(Li et al., 2013), 천도복숭아에서는 품질 유지와 저장 기한 연장에 효과적이었다(Özkaya et al., 2016). 망고 품종 ‘Karuthacolomban’에서 13°C 저장 중 후숙을 16－21일간 지연시킨 보고가 있었으며(Illeperuma and Jayasuriya, 2002), ‘Alphonso’에서는 PE를 이용한 MA포장으로 감모 억제 효과를 확인되었다(Ramayya et al., 2012). 국내 망고 생산량과 소비량의 증가에 따른 시장의 확대는 빠르게 증가하고 있다. 하지만 지금까지 국내에서 생산된 망고에 대한 재배 및 수확 후 관리 기술에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 고품질 완숙 망고의 유통에 적용 가능한 수확 후 관리 기술을 찾고자 진행되었다.
재료 및 방법
1. 실험 재료 및 처리
실험에 사용된 망고 ‘Irwin’(Mangifera indica L.)은 경남 함안군 법수면 소재의 과원에서 수확하였다. 과실은 2024년 5월 28일 완숙된 과실(가용성 고형물 함량 15°Brix, 산함량 0.5%, 경도 6N)을 수확하였으며, 수확 후 경상국립대학교 과수원예학 실험실로 이동하여 건전한 과실을 선별한 뒤 사용하였다.
실험 처리는 1) Control, 2) HWT(Hot Water Treatment), 3) MAP(Modified Atmosphere Packaging), 4) MAP + EA(Ethylene Absorber) 4가지로 처리되었다. 무처리(Control)과실은 선별된 과실 그대로 골판지 상자에 포장하였으며, 온수 침지(HWT)는 초음파 세척기(Digi-22H, DAIHAN Sceintific Co, Ltd., Wonju, Korea)의 항온 기능을 이용하여 60°C 증류수에서 40초간 침지 후 페이퍼 타올로 가볍게 물기를 제거 후 상온 건조하였다. MAP는 OTR(Oxygen Transmission Rate) 150,000cc/m2·day, 두께 30µm OPP(Oriented Polypropylene) 필름에(Sealing Film, ForceTech, Paju, Korea) 1과씩 포장하였다. MAP + EA 처리도 동일한 필름에 에틸렌 흡착제(ETHYLENE ABSORBER, LIPMEN COMPANY LTD, Incheon, Korea)를 1과당 1포씩 넣어 포장하였다.
처리된 과실들은 2kg들이 출하용 골판지 상자에 5과를 넣어 포장하였고, 각 조사일에 처리 당 2박스, 10개 과실을 조사하였다.
2. 모의 유통 조건 및 온·습도 기체조성
처리 및 포장된 망고 과실은 두 가지 모의 유통 조건으로 설정 저장하였다. 첫 번째 저장 환경은 상온 저장으로 20°C로 설정된 실험실 내에 12일간 저장하며, 3일 간격으로 5회, 두 번째 저장 환경은 7°C의 저온저장고에서 2주간 저장 후 상온(20°C)으로 옮겨와 3일 간격으로 과실 품질 변화를 조사하였다.
저장 기간 동안 포장 안팎의 온·습도 및 기체 조성을 조사하였다. 온도와 상대습도를 측정하기 위해 온·습도 데이터로거(175-H1, Testo, Lenzkirch, Germany)를 과실과 함께 포장하였다. 기체 조성은 크게 산소, 이산화탄소, 에틸렌 농도 변화를 측정하였고, 이를 위해 DAQ 산소 가스 센서(DAQ oxygen gas sensor, UA54-O2-21, Dekist, Korea), DAQ 이산화탄소 가스 센서(DAQ carbon-dioxide gas sensor, UA52-CO2-20, Dekist, Korea), DAQ 에틸렌 가스 센서(DAQ ethylene gas sensor, UA54-C2H4-100, Dekist, Korea)를 과실과 함께 포장하여 실시간으로 측정하였다.
3. 과실 품질 변화 및 통계처리
두 가지 저장 조건에 저장된 과실들은 각 조사일에 2박스, 10개의 과실을 조사하였다. 감모율, 경도, 가용성 고형물 함량, 산함량 등을 조사하였고, 병반면적률 조사를 위해 각 시기별 망고 사진을 촬영하였다. 감모율은 처리별 10개의 과실을 전자저울(Ba6.1k, DAIHAN Scientific, Yangju, Korea)을 이용하여 측정하였으며 저장 전 측정한 무게와 저장 후 측정한 무게의 차이를 백분율(%)로 나타내었다. 경도는 과실의 횡단면을 잘라내어 과피를 1mm 벗겨 낸 후 경도계(RHEOTEX SD-700, Sun Scientific Inc., Tokyo, Japan)에 8mm 원형 probe를 장착하여 깊이 3mm로 측정하였다. 측정 속도는 120mm·min-1로 설정하였고 최대 하중을 N으로 환산하였다. 가용성 고형물 함량(SSC)은 과실을 cheese cloth로 감싸 착즙하여 디지털 굴절 당도계(Pocket Refractometer PAL-1, Atago, Tokyo, Japan)를 이용하여 °Brix로 표기하였다. 산함량(Titratable acidity, TA)은 과육에서 얻은 과즙 1mL와 증류수 80mL를 혼합한 용액에 NaOH(0.1mol·L-1)을 pH 8.3이 될 때까지 중화 적정 후, 구연산함량으로 환산하였다.
병반 발생은 각 시기별 촬영된 이미지를 이용하여 시계열 데이터 분석을 이용하였으며, 과실 전체 면적과 병반 부위의 면적을 %로 나타내었다. 원본 이미지 데이터 8장에서 애플망고 객체를 분리하고 배경을 제거하였다. 다음 YUV색상을 이용하여 객체분할, 영역설정, 노이즈제거, 영상처리, 결과값 출력 순으로 처리하였다. 영상에서 디지털화한 결과는 전체 객체의 면적과 병반 부위의 면적을 정량적인 수치로 추출하였다(Fig. 1).
통계분석은 JMP Pro 16(JMP Statistical Discovery LLC, Cary, NC, USA)을 이용하여 Tukey’s Multiple range test(P<0.05)로 유의성 검정을 시행하였다.
결과 및 고찰
1. 상온(20°C) 모의유통환경에서의 완숙 망고 ‘Irwin’의 품질변화
상온(20°C) 저장환경의 MA(Modified Atmosphere) 포장 내·외부의 온도는 처리 모두 초기 설정에 가깝게 20°C로 유지 된 반면 상대습도의 경우 MA 포장 여부에 따라 처리간의 차이가 보였다(Fig. 2A). MAP(Modified Atmosphere Packaging) 단독 처리와 MAP + EA처리의 경우, 저장 기간동안 95% 이상의 상대습도를 유지했다. 하지만 HWT(Hot Water Treatment)와 무처리의 경우 상대적으로 낮은 상대습도를 유지 하였으며, 저장기간 동안 일정하게 유지가 되지 않았다. MAP는 포장 내부의 상대습도를 유지하여 과실의 감모를 억제하는 효과가 있다(Ramayya et al., 2012). 본 실험에서도 MA 포장으로 상대습도가 유지 되는 MAP, MAP + EA(Ethylene Absorber) 두 처리의 과실은 12일동안 0.8% 이하의 낮은 감모율을 보여주었다(Fig. 2B).
MA 포장은 포장된 농산물의 호흡으로 저산소 고이산화탄소 대기 환경을 조성한다(Perumal et al., 2021; Vilvert et al., 2022). 본 연구에서도 MAP로 포장 내 저산소, 고이산화탄소 환경이 만들어졌다(Fig. 3A). MA 포장이 되지 않은 무처리와, HWT 처리 과실 주변의 산소와 이산화탄소의 농도는 각각 20%, 0.1%로 대기와 유사했다. MAP 단독 처리의 산소 농도는 16%, 이산화탄소의 농도는 7% 유지되었으며, MAP + EA 처리는 산소, 이산화탄소는 각각 13%, 11%로 저산소, 고이산화탄소 환경이 조성되었다. MAP + EA 처리의 대기 환경은 MAP 단독 처리에 보다 낮은 산소와 높은 이산화탄소 환경이 조성되었다. MA 포장내 대기 환경은 과실의 호흡을 통해 조성됨으로 포장된 과실에 따라 대기환경의 농도는 차이가 날 수 있으나, 본 실험의 경우 EA 추가로 인하여, 에틸렌과 함께 다른 대기 구성 물질이 흡수되어 공기조성에 차이가 발생한 것으로 예측된다. ‘Banganapalli’와 ‘Totapuri’ 망고 MAP 적용 실험에서는 포장 내부의 산소 농도가 저장 초기에는 10% 정도를 유지하다 25일 뒤 2%까지 감소하는 결과를 보였다(Perumal et al., 2021). 하지만 본 실험에서는 Perumal 등 (2021)의 연구와 달리 저장 3일 차 이후 산소와 이산화탄소 농도가 일정하게 유지되었는데, 이는 실험에 사용된 포장재가 미세 천공되어 이산화탄소의 과도한 집적을 막은 결과로 보인다.
저장 중 에틸렌 농도는 무처리와 온수 침지의 경우 대기중으로 흩어져 측정되지 않았으며, MAP 단독 처리의 경우 0.6µL·L-1에서 24.4µL·L-1까지 축적되었다(Fig. 3B). 에틸렌은 망고 과일 후숙에 있어 과육 조직 연화, 휘발성 물질의 변화, 향기 변화 등 여러 생리적 변화를 유도하는 중요한 역할을 한다(Léchaudel and Joas, 2007). 하지만 완숙 망고의 저장 유통에 있어 과숙을 유도 하여 과실 품질에 부정적 영향을 미친다. 때문에 본 실험에서는 에틸렌에 과도한 축적을 방지하기 위해 MA 포장과 함께 EA를 추가하였고 그 결과 MAP 단독 처리보다 낮은 에틸렌 농도를 확인 할 수 있었다.
저장 기간 중 과실의 가용성 고형물은 대체로 유지 되는 경향을 보였다(Fig. 4A). 산함량과, 경도는 감소하는 패턴을 보였으나 처리 간의 유의적 차이는 없었다(Fig. 4B, C). 과실의 가용성 고형물 함량과, 산함량, 경도는 과실의 품질을 평가하는 중요한 지표로 사용된다. 수확 후 후숙이 필요한 과실의 경우 저장기간 중 후숙이 진행되며 가용성 고형물 함량은 증가하고, 산함량과 경도는 감소하는 형태를 보여준다(Ali et al., 2022; Lee et al., 2024). 미숙한 망고의 경우 이러한 변화가 확인 할 수 있으나, 본 실험의 경우 완숙 망고를 이용하여 변화를 크게 확인 할 수 없었으며, 처리 간의 유의적 차이도 없었던 것으로 판단된다. 또한 같은 이유로 과피의 색도 처리 간의 유의적 차이가 없었다(데이터 미 제시).
Fig. 4
Changes in soluble solids content (A), titratable acidity (B) and firmness (C) with the days after storage at 20°C. HWT, Hot Water Treatment; MAP, Modified Atmosphere Packaging; and MAP + EA, Modified Atmosphere Packaging + Ethylene Absorber. Vertical bars indicate the standard error, and means with different letters indicate significant differences between treatments at each sampling date according to Tukey’s test at p < 0.05
저장 기간 중 망고 과실의 병 발생 억제는 HWT처리가 가장 우수하였으며, 무처리 과실의 경우 조사 12일차에 과피 외관의 병반 발생률이 18%로 조사되었다(Fig. 5). 망고에서의 온수 침지의 살균 효과는 선행 연구를 통해서도 잘 알려져 있다(Kumah et al., 2011; Teruya et al., 2012). MAP, MAP + EA 처리의 경우 무처리 보다 낮은 5%, 6%의 병반률을 보였지만 1.9%인 HWT 보다 높았다. 과실의 외관은 구매 의사 결정에 있어 중요한 요소로 외관의 변화는 감모로 인한 위조, 병 감염, 노화 등 여러 요인에 의해 영향을 받는다(Vilvert et al., 2022). 본 실험의 MAP처리는 과실의 위조를 억제하였으나 병의 발생을 억제할 수 없었다. 따라서 MA포장 전 HWT 처리를 선행함으로 과실의 병 발생을 효율적으로 억제할 수 있을 것으로 기대되며, 후속 연구를 통해 확인할 필요가 있을 것으로 판단된다.
2. 저온 저장(7°C) 2주 후 상온(20°C) 저장 환경에서 망고 ‘Irwin’의 품질 변화
포장 내 온도는 초기 설정한 대로, 저장 당일에서 14일까지는 7°C, 그 이후는 20°C에서 유지되었다(Fig. 6A). 과실 주변의 상대습도는 MAP가 포함된 처리는 총 저장 기간동안 99.9%의 높은 수준으로 일정하게 유지 되었다(Fig. 6A). 그에 비해 무처리나 HWT 경우 90% 가량의 비교적 낮은 상대습도로 유지되었으며, 저온 저장이 끝난 14일 이후 습도가 급격히 감소하였다.
과실 감모율은 저온 저장 후 상온으로 옮겨진 후 급격하게 증가하는 양상을 보였다(Fig. 6B). 전체적 감모율의 증가는 MA 포장 여부에서 차이가 있었다. MA 포장된 과실은 저온 저장 직후 0.2%에서 마지막 0.8%로 비교적 낮은 감모율이 보였지만 MAP 처리가 되지 않은 무처리와 HWT는 저온 저장 직후 2.2%에서 5.9%로 급격히 증가하였다.
저온 저장 직후 무처리와 HWT의 산소와 이산화탄소 농도는 각각 20.6%, 0.1%로 상온 저장과 비슷하게 나타났다(Fig. 7A). MAP 처리를 한 실험군들은 약 16－17%의 저산소와 약 8%의 고이산화탄소 대기가 조성되었다.
저온 저장 후 상온에서의 MAP 단독 처리의 에틸렌 농도는 67.6µL·L-1까지 증가 후 감소하였다(Fig. 7B). 상온에서 12일차 24.4µL·L-1까지 축적된 것에 비하여 비교적 짧은 기간에 많은 양이 축적 되었다. ‘Tommy Atkins’ 망고에서도 이런 유사한 결과가 보고 되었다(Yahia and Singh, 2006). ‘Tommy Atkins’ 망고 역시 저온 저장 후 상온으로 옮겼을 때 에틸렌의 발생이 급격히 증가 되었다. 무처리와 HWT의 에틸렌 축적은 상온과 마찬가지로 대기중으로 흩어져 측정되지 않았다. MAP + EA 처리는 2.8－6.7µL·L-1 사이의 비교적 낮은 에틸렌 농도로 조사되었다. 포장지 내 에틸렌 흡착제가 에틸렌을 효과적으로 흡착한 결과로 보인다.
2주간 저온 저장 직후 과실의 가용성 고형물 함량은 수확당일과 유사했으며, 산함량과 경도는 감소하였다(Fig. 8). 저온에서 2주간의 변화는 비교적 미세하였다. 상온으로 옮겨진 뒤 산함량과 경도는 감소하는 경향이 있었으나 처리 간 유의적인 차이는 없었다(Fig. 8C, B). 상온 저장과 마찬가지로 본 실험에 사용된 과실은 완숙 된 과실로 위의 품질 지표들의 변화가 크지는 않았지만 비교적 저온에서 유지되던 항목들도 상온으로 옮겨진 뒤로는 유지가 되지 않았다.
Fig. 8
Changes in soluble solids content (A), titratable acidity (B) and firmness (C) with the days after storage at 7°C, 14 days after storage at 20°C. HWT, Hot Water Treatment; MAP, Modified Atmosphere Packaging; and MAP + EA, Modified Atmosphere Packaging + Ethylene Absorber. Vertical bars indicate the standard error, and means with different letters indicate significant differences between treatments at each sampling date according to Tukey’s test at p < 0.05
HWT의 병 발생 억제의 효과는 2주간 저온 저장 후에도 확인 할 수 있었다(Figs. 9, 10B). 감모 증가로 HWT 외관이 위조가 발생 했음에도, 다른 처리에 비해 외관 유지 효과는 우수했다(Fig. 9). 이러한 결과는 시계열 데이터 분석의 결과에서 확인 할 수 있다(Fig. 10). 일부 과실의 부패가 심하여 품질 조사를 할 수 없었던 14+9일차 기준으로 HWT의 병 면적은 1.8%로 가장 낮았으며, MAP 단독 처리가 29%로 가장 높았다. MAP + EA 처리는 HWT보다는 높았지만 무처리와 MAP 단독 처리보다 낮은 16%의 면적을 보였다. 병반은 낮은 산소 농도와 높은 이산화탄소 농도의 환경에서 억제된다고 알려져 있다(Vilvert et al., 2022). 그러나 본 연구에서는 MAP 단독 처리에서 가장 높은 병반 면적률이 확인되었다. 이는 저온 저장 후 상온으로 옮겨지면서 급격한 온도 변화로 인해 MAP 내부에 결로가 생겼고, 이로 인해 지속적으로 높은 상대습도 환경에 노출되며 병반이 발생하기 쉬운 환경이 조성된 결과로 판단된다(Kamle and Kimar, 2016).
Fig. 9
Images of diseased ‘Irwin’ mangoes stored at 7°C, 14 days after storage at 20°C. HWT, Hot Water Treatment; MAP, Modified Atmosphere Packaging; and MAP + EA, Modified Atmosphere Packaging + Ethylene Absorber. DAS 14 + N means, 14 days stored at 7°C + days stored at 20°C. DAS; Days after storage
