서 론

일반적으로 포도 과실의 저장 중 품질의 악화는 호흡 현상과 같은 대사활동(metabolic acitivity)의 증가 및 수 분의 손실에 기인하며, 이를 방지하기 위한 저온저장 및 습도의 유지는 과실의 품질연장을 위해 매우 중요한 요 소이다(Pereira 등, 2018;Zhang 등, 2001). 수확 후 감 모와 부패균에 의해 유발되는 과경의 갈변 및 탈립장해 는 포도 과실의 품질을 떨어뜨리는 가장 중요한 요인이 며(Crisosto 등, 1994), 수확한 원예산물의 대사활동을 조절하는 호르몬인 에틸렌(Saltveit, 1999)은 포도의 과축 갈변 및 감모율 증가 등 품질 저하의 원인으로 작용하 므로(de Almeida 등, 2014), 다양한 과실에서 에틸렌작 용억제제인 1-methylcyclopropene (1-MCP)을 훈증 처리 하여 과실의 에틸렌에 대한 반응성을 조절하는 경우 갈 변방지 및 품질보전 기간을 증가시킬 수 있다(Cheng 등, 2018;Lee 등, 2012;Li 등, 2015;Massolo 등, 2011). 한편, 세포막지질의 과산화를 유발하는 활성산소(oxygen free radicals)의 증가는 과실 내에서 산화작용을 일으키 므로 과실세포가 기능적, 구조적 손상으로 변질되고 갈 변하는 등 과실의 품질을 급격히 떨어뜨리게 된다 (Hodges 등, 2004). Salicylic acid(SA)는 활성산소의 농 도 저감, 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) oxidase의 활성 감소, 생물학적/비생물학적 스트레스에 대한 내성 증가, 과경의 갈변 및 리그닌화와 관련된 phenylalanine ammonia-lyase와 perxoidase의 활성감소 (He 등, 2005;Mauchi-Mani와 Metraux, 1998;Cai 등, 2006) 및 에틸렌생성 억제 효과를 보이는 물질로 알려져 있다(Altvorst와 Bovy, 1995).

따라서 본 연구에서는 우리나라 대표 수출품종인 ‘캠 벨얼리’를 대상으로 유통 중 갈변억제 및 품질보존을 위 한 에틸렌생합성 제어물질인 SA 처리 효과를 1-MCP 훈증처리와 비교 검토함으로써 추후 한국산 포도의 수출 현지 유통력 증대를 통한 수출물량 증대에 기여하고자 실시하였다.

재료 및 방법

시험 재료는 2018년 9월 10일 충남대학교 과수원에서 ‘캠벨얼리’ 포도를 수확하여 즉시 실험에 이용할 건전한 과방을 100개 선별한 후 9kg들이 플라스틱 망 상자에 1 열로 담고 25°C에서 12시간 방치한 후 실험에 이용하였 다. 50과방을 대상으로 ethephon(2-chloroethyl phosphonic acid, Farm Hannong Co. Ltd, Korea) 및 salicylic acid(Junsei Chem. Co. Ltd, Japan)를 각각 100μL·L^-1 및 25μM을 과방에서 물방울이 떨어질 정도로 살포 처리하였 다. 1-MCP 처리는 송풍장치가 달린 21L 들이 플라스틱 밀폐통에 50개의 과방을 넣고 1-methylcyclopropene(1- MCP, SmartFresh^TM, AgroFresh Inc., USA) powder를 기체상태로 기화시켜 1000ppb 농도로 12시간 상온에서 처리하였다.

1-MCP가 처리된 50과방 중 25과방은 SA 25μM을 살 포하였다(1-MCP+SA). 에테폰 및 SA 처리구는 살포 후 25°C에서 자연건조 후 포도 수출용 perforated zipper bag을 이용하여 포장한 후 9kg 들이 종이박스에 각각 개별 polyethylene (PE) 포장 상태로 12-13개의 과방을 담고 19°C에서 16일간 모의 유통한 후 탈립율, 부패율, 갈변 및 품질요인을 분석하였다.

과방중 및 과립중은 전자저울(AND, CB-3000, Korea) 로 측정하였고, 과립의 횡경(diameter)과 종경(length)을 vernier calipers로 측정한 후 과형비를 구하였다. 수축의 길이는 과립 전체를 제거한 후 측정하였고, 과립자루의 길이, 과립 받침대인 패드의 두께, 패드와 과립을 연결하 는 중심유관속인 브러쉬의 길이를 각각 측정하였다. 경도 는 직경 5mm 측정봉을 이용하여 적도면에 수직으로 5mm sample move, 100mm/min의 조건으로 최대압력을 측정하였다. 가용성 고형물은 과립 10개를 모아 cheese cloth를 이용하여 착즙한 후 digital refractometer(PR-32α, ATAGO, Japan)를 사용하여 측정하였다.

산 함량은 동일한 방법으로 착즙한 과즙 5mL를 증류 수 35mL에 희석하여 0.1N NaOH를 이용하여 pH 8.3까 지 중화 적정한 후 주석산으로 환산하였다. 과피색 측정 에는 chroma meter(CR-410, Minolta, Japan)를 이용하여 과립의 적도면을 측정하여 L^*, a^*, b^*를 구하고 Hue angle을 계산하였다.

통계분석은 SPSS 프로그램(version 18.0, SPSS, Inc., Chicago, Illinois, USA)을 사용하였다. 분산분석(ANOVA) 은 P<0.05의 유의수준에서 실행되었으며, 평균은 던컨의 다중범위검정을 사용하여 차이를 확인하였다.

결과 및 고찰

‘캠벨얼리’ 포도의 수확시 과실 특성은 Table 1과 같 다. 즉, 과방은 374g, 과립은 4.5g, 경도는 2.5N, 가용성 고형물 함량은 15.3°Brix, 산 함량은 0.48%로 ‘캠벨얼리’ 포도의 과실 특성을 보였다.

Table 1. Fruit characteristics of ‘Campbell Early’ grapes at harvest.

포도의 저장 중 과립의 경도는 저온저장 동안 급격히 감소되며 이는 과피 및 과육의 세포벽 성분의 가수분해 및 관련 효소의 활성 증가와 관련이 있다(Oanh 등, 2010;Deng 등, 2005). 본 연구에서 저장 후 경도는 에 테폰 처리구, SA 처리구 및 1-MCP 처리구는 1.95- 1.98N로 유사한 수준으로 조사되었고 1-MCP를 처리한 과실에 SA를 추가적으로 처리한 경우에는 2.31N으로 저장 중 과립의 경도유지 효과가 가장 크게 나타났다 (Fig. 1). 이러한 결과는 저장 전 과립의 경도가 2.5N으 로 조사된 점(Table 1)을 감안하면 1-MCP+SA 처리구의 경도유지 효과는 매우 유의한 것으로 평가되었으며 100μL·L^-1 농도의 에테폰 처리는 과립의 경도에는 큰 영 향을 미치지 않는 것으로 조사되었다.

Fig. 1

Effect of single or combined treatment of salicylic acid (SA) and 1-methylcyclopropene (1-MCP) on the berry firmness, soluble solids content (SSC), titratable acidity (TA) and SSC/TA ratio in ‘Campbell Early’ grapes stored for 16 days at 19°C.

가용성고형물함량에는 수확 후 처리에 따른 영향이 나 타나지 않아 15-16°Brix를 유지하였다. 적정 산함량은 1- MCP+SA 처리구가 0.49%로 가장 높았고, SA 및 1- MCP 처리구는 각각 0.44, 0.42%로 대조구인 에테폰 처 리구의 0.43%에 비해 유의한 차이가 없는 것으로 조사 되었다(Fig. 2).

Fig. 2

Effect of single or combined treatment of salicylic acid (SA) and 1-methylcyclopropene (1-MCP) on the berry shatter rates and brush length distribution in ‘Campbell Early’ grapes stored for 16 days at 19°C.

1-MCP는 에틸렌리셉터와의 상호작용을 통해 에틸렌 signalling 반응을 차단하는 작용기작을 갖는 것으로 보 고(Sisler와 Serek, 2003;Watkins, 2006) 되었는데, 사과 및 감과 같은 호흡급등형 과실의 경도 유지에 매우 효 과적인 것으로 보고된 바 있다((McArtney 등, 2011;Salvador 등, 2004). 한편 포도를 비롯한 호흡비급등형 과실의 경우에는 안토시아닌 색소의 축적 지연, 산도 증 가 등의 성숙지연 효과가 보고(Chervin 등, 2004)되었고 탈립에 매우 민감한 품종인 ‘Isabel’ 품종에 대해 2,000 ppb수준의 고농도 1-MCP 처리에 의한 경도 유지효과가 보고된 바 있다(Silva 등, 2013). 따라서, 본 연구에서 1- MCP 처리가 과립 경도에 미치는 영향이 적었던 것은 처리 농도가 1,000ppb로 낮았던 것이 원인으로 생각되 며 추후 호흡비급등형 과실인 ‘캠벨얼리’ 포도에 있어 1-MCP 처리시 적정 농도 구명 연구가 진행되어야 할 것으로 판단되었다. 한편, Mehta와 Chundawat(1979)에 따르면 에테폰을 ‘Beauty Seedless’ 포도에 대해 착색개 시기에 125-500ppm 농도로 처리한 경우, 가용성고형물 함량 증가 및 산함량 감소에 따른 품질향상 효과가 나 타난다고 보고하였는데 본 실험에서와 같이 수확 후 살 포 처리한 경우에는 가용성고형물 증가 효과 및 산함량 감소 효과가 크게 나타나지 않은 것으로 조사되었으므로 포도 품종별로 처리시기 및 처리 농도에 따라서 에테폰 에 대한 반응성이 달라진다는 것을 확인할 수 있었다.

SA는 천연의 페놀화합물로서 생물학적 및 비생물학적 스트레스 반응을 조절하는 물질로 에틸렌생합성 과정에 있어 ACC 산화효소 활성 저감을 통한 에틸렌생성을 억 제하는 효과를 보인다(Altvorst와 Bovy, 1995). 포도에 있어서는 ‘Bidaneh’ 품종에 대한 1-2mM SA 처리로 저 온저장 기간 중 과립경도를 무처리구에 비해 높게 유지 하였다는 결과가 보고된 바 있다(Ranjbaran 등, 2011). 본 실험에서 SA 단용 처리구에서 경도 유지 효과가 크 게 나타나지 않았던 것은 ‘캠벨얼리’ 품종의 SA 처리에 대한 반응성이 낮거나 처리 농도가 상대적으로 낮았던 것이 원인으로 생각되며 1-MCP와 병행되어 처리한 경 우, 경도 유지 효과가 크게 나타난 것은 에텔렌생합성 억제 효과 및 에틸렌작용 억제 효과가 상승적으로 작용 하여 나타난 결과로 이해되었다(Fig. 1).

한편, 1-MCP+SA 처리구에서 16일간의 유통 후 산함 량이 유의하게 높게 유지되었는데 (Fig. 1), 이는 기존의 보고에서 SA 100μM을 ‘Cabernet Sauvignon’ 포도에 처 리한 경우, 12일 저장 후 무처리구 및 1-MCP처리구에 비해 보다 높은 산함량을 보였다는 보고(Dachi 등, 2017)와 ‘Flame Seedless’에 대한 수확 전 SA 1-2mM 처리 시 나타난 산함량 수준(Harindra Champa 등, 2015)과 유사한 것으로 SA는 에틸렌생합성 조절 이외에 도 저장 중 과실 호흡량의 저감(Srivastava와 Dwivedi, 2000)에 따른 감모율의 감소 등 과실 내 생리활성의 안 정화와 깊은 관련이 있는 물질로 이해되며 추후 포도의 품종별 적정 농도가 구명된다면 포도의 수확 후 품질보 전을 위해 실용적인 사용이 가능할 것으로 기대되었다 (Fig. 1).

일반적으로 포도의 수확 후 발생하는 마름, 탈립, 갈변 등의 장해는 과실의 품질을 악화시키고 가격을 낮추는 주요 요인으로 작용한다. 이러한 장해는 과실이 수확 후 자연적으로 보이는 생명유지 현상의 결과물인데, 포도는 수확 후에도 호흡을 통해 축적된 양분을 분해하는 대사 활동을 계속하고 과실의 외부환경의 습도차이에 의한 수 분의 자연적 손실에 따라 과립이 마르고 과립과 과경을 연결하는 패드부위의 리그닌화로 과립의 탈립이 발생하 게 된다(Centioni 등, 2014). 이러한 장해는 온도가 높을 수록 증가하며 리그닌화의 지속으로 줄기의 갈변도가 증 가하므로 외관적 품질 저하의 중요한 원인이 되며(Chen 등, 2018) 소비자에게는 선호도를 좌우하는 지표로 작용 한다(Lichter, 2008). 따라서, 수확 후 유통과정에서 탈립 및 갈변의 문제점을 해결하기 위한 기술 개발이 시급한 실정이다.

SA 및 1-MCP 처리가 ‘캠벨얼리’ 포도의 유통 중 탈 립, 갈변, 부패에 미치는 영향을 조사한 결과는 다음과 같다. 탈립률은 에테폰 처리구가 41.4%, SA 단용구 40.8%, 1-MCP 단용구 38.2%로 높은 탈립률을 보였는 데 1-MCP 처리 후 SA를 살포처리한 경우에만 18.7%로 탈립률이 현저히 낮은 결과를 보였다(Fig. 2). 브러쉬의 길이를 조사한 결과, 에테폰 처리구의 경우 1mm 미만 의 짧은 브러쉬가 74.3%으로 조사되어 대부분의 과립이 패드에 불안정한 상태로 달려있었고 SA처리의 경우 1mm 미만 49.6%, 1-2mm 12.1%, 2-4mm 15.6%, 4- 6mm 18.0%로 무처리구에 비해서는 길이가 긴 브러쉬 비율이 높은 것으로 조사되었다. 1-MCP 처리구의 경우, 2-4mm 17.5%, 4-6mm 22.5%로 SA 처리구에 비해 브 러쉬 길이가 긴 것으로 조사되었고 1-MCP+SA 처리구 는 2-4mm 22.8%, 4-6mm 27.9%로 전 처리구 중 가장 브러쉬 길이가 길게 조사되었다(Fig. 2).

이 같은 결과는 ‘캠벨얼리’ 포도의 모의수출 운송과정 에서 이산화황 및 MA 포장조건에서 브러쉬의 길이가 길게 유지되었고 탈립률도 낮았다는 보고(Choi 등, 2017) 를 감안하면 탈립률과 과립을 지지하고 있는 패드와 과 립을 연결하는 유관속인 브러쉬의 길이와 일정부분 관련 성이 있는 것으로 생각되었다. 본 실험에서 유사한 크기 의 과방을 대상으로 과립과 수축의 무게를 조사한 결과, 유통 중 에테폰처리구는 개별 과립의 평균 무게가 4.6g, SA 처리구는 4.9g, 1-MCP 처리구 및 1-MCP+SA 처리 구는 5.0g으로 에테폰처리구의 과립무게가 가장 줄어든 것으로 조사되었다(Table 2).

Table 2. Effect of single or combined treatment of salicylic acid (SA) and 1-methylcyclopropene (1-MCP) on the weight of individual berry, rachis and weight ratio of rachis per cluster in ‘Campbell Early’ grapes stored for 16 days at 19°C.

또한, 과립을 모두 제거하고 측정한 수축의 무게도 에 테폰처리구가 2.3g으로 가장 낮게 조사되었고 SA, 1- MCP 및 1-MCP+SA 처리구가 3.5-3.6g으로 상대적으로 높게 조사되었으며 이를 바탕으로 계산된 각 송이당 수 축의 무게 비율도 개별 과축의 생체중과 동일한 결과를 보여 1-MCP 및 SA 처리에 의한 과축의 감모율 감소효 과가 뚜렷하게 나타났다(Table 2).

한편, 에테폰 처리구의 경우, 수축무게 및 과립무게가 크게 감소하였음에도 탈립율과 줄기갈변에 있어 SA 및 1-MCP 단용 처리와 유사한 수준으로 조사되었는데, 이 는 ‘캠벨얼리’ 포도에 있어 에테폰 100μL·L^-1 수준 처리 에서는 직접적인 탈립 및 갈변을 유도하지는 못하는 것 으로 이해되었다. 또한 1-MCP 처리 과실에 대한 SA 병 행처리 효과는 ‘Flame Seedless’ 포도에서 수확 전 SA 살포처리를 통해 기공의 폐쇄를 통해 호흡 및 감모율 저감을 유도하여 과립의 탈립을 줄였다는 보고(Harindra Champa 등, 2015)를 감안하면 ‘캠벨얼리’ 포도에 있어 서는 과립의 경도 및 산함량 유지(Fig. 1) 등 과실의 생 리활성 억제와 같은 간접적인 효과에 기인하는 것으로 판단되었다.

저장 중 생리장해 발생에 미치는 에틸렌작용억제제(1- MCP)와 에틸렌생합성억제제(SA) 처리의 영향을 조사한 결과, 25μM 수준의 SA 처리구에서 다소 간 과경의 갈 변 및 과립부패율이 경감되었다(Fig. 3). 이는 일본에서 ‘Bidaneh’ 포도에 대한 4mM 농도의 SA 처리가 45일간 의 저온저장 기간 중 탈립, 부패 및 수축의 갈변을 유의 하게 억제하였다는 보고(Ranjbaran 등, 2011)를 감안하 면 포도에서의 수확 후 SA 처리의 실용화 가능성을 시 사하고 있으며 추후 ‘캠벨얼리’ 품종에 적용 가능한 농 도 규정 실험이 보강되어야 할 것으로 판단되었다.

Fig. 3

Effect of single or combined treatment of salicylic acid (SA) and 1-methylcyclopropene (1-MCP) on the stem browning and berry decay in ‘Campbell Early’ grapes stored for 16 days at 19°C.

이상의 결과를 종합하면 ‘캠벨얼리’ 포도에 있어 에틸 렌작용억제제인 1-MCP 처리는 수축의 브러쉬의 퇴화방 지, 수축의 건조 및 갈변억제 효과를 통한 직접적인 탈 립 경감 효과를 제공하였고 SA 처리에 의해 상승적인 효과를 나타낸 것으로 이해되므로 추후 수출 포도의 품 질 유지를 위해 수확 전, 후 처리제로 실용적으로 이용 이 가능할 것으로 생각되었다.