서 론
국내에서 육성된 중생종 배 ‘황금배’ 및 ‘원황’ 배는 식 미가 우수하여 세계 수출시장에서 ‘이십세기’, ‘행수’ 및 ‘풍수’ 등 일본의 중생종 배에 경쟁할 수 있는 품종이다. 그러나 이들 품종은 우리나라 주력 품종인 ‘신고’에 비하 여 상온유통력이 짧아 수확 후 단기간 내 수침과, 조직 갈 변 및 바람들이 등의 생리장해가 다발하여 품질이 저하되 는데, 수송 및 유통온도에 따라 그 속도와 발생률에 차이 를 보인다(Kim, 2002;Lee 등, 2011;Oh 등, 2010).
동양배의 경우 수확 당시의 숙도와 저장온도가 수명과 관련된 호흡 및 에틸렌발생에 영향을 미치는데 적숙과의 경우 품종의 조만성에 따라 그 절대량이 다른 과수에 비해 낮은 수준이라도 일부 조생종의 경우에는 호흡급등 형을, 만생종 품종에서는 호흡비급등형을 보이는 것으로 밝혀졌다(Jeong 등, 1998;Itai 등, 1999). Yang (1997)이 ‘신고’ 배에 대한 CA저장 효과를 발표한 이래, 저산소 및 고이산화탄소 조건에서의 조, 만생 품종 배의 과실경 도, 갈변, 호흡률 및 에틸렌 발생량의 감소 등 과실 품 위 유지를 위한 긍정적인 결과가 보고된 바 있으나 (Park, 1999) 이들에 대한 명확한 수확 후 처리방법의 도입에 관한 연구들은 미미한 실정이다.
과수에 대한 칼슘살포는 농업적으로 실용화된 기술로 배 과실에 있어 과실 내로의 흡수는 세포분열기에 대부 분 이루어지므로 괘대하여 재배하는 배의 경우 봉지를 씌우기 전에 칼슘염을 살포하거나 칼슘을 포함하는 봉지 를 사용한다(Moon 등, 2003;Ahn 등, 2008). 과실로의 칼슘이동은 직접 과피와 접촉하지 않으면 조직 내로의 전류가 어렵고(Glenn과 Poovaiah, 1985), 수확 후 칼슘처 리 시 표피의 왁스는 칼슘흡수 정도와 관련이 있는 것으 로 알려져 있다(Roy 등, 1996). 과실 세포벽의 펙틴질 중 합체와 칼슘의 결합은 과실연화 억제의 근거로 추정되고 있다(Fallahi, 등, 1997;Hopkirk 등, 1990;Poovaiah 등, 1988). 또한 칼슘은 과실 세포막의 기능 변화에 직접적 으로 관여하여(Ferguson 등, 1983) 에틸렌 발생 및 호흡 을 억제함으로써 연화를 지연시키는 간접적인 효과를 보 이는 것으로 알려진 바 있다(Poovaiah, 1986). 한편, 초음 파는 과실의 비파괴적 품질평가에서 acoustical technology 로 사용된 기술(Mizrach, 2000)로 최근에는 식품안정성의 요구도 증가와 더불어 식품위생처리의 한 방법으로 응용 (Bilek와 Turantas, 2013)됨은 물론 ‘대추’에 대한 염화칼슘 과 초음파의 복합처리가 칼슘이온의 흡수를 촉진하고 세 포벽 구조를 안정화시킴으로써 과실의 저장수명을 연장하 였다는 보고(Zhi 등, 2017) 등 초음파의 적극적인 수확 후 처리기술로서의 도입가능성이 높아지고 있다.
천연 인지질인 리소포스파티딜에탄올아민[lysophosphatidyl ethanolamine, LPE, SignaFresh]은 포스파티딜 에탄올 아 민 (phosphatidylethanolamine)이 phospholipase A2의 효 소 작용으로 부분적 가수분해에서 유래 된 화학적 화합 물의 일종이다. LPE는 세포막의 미량 성분으로 토마토 에 있어 잎의 노화를 지연하고(Farag와 Palta, 1993a), 과실의 성숙을 촉진함과 동시에 저장성도 증진하는 효과 를 보이며(Farag와 Palta, 1993b), 포도의 경도 및 가용성 고형물 증가를 통한 품질 향상 효과가 보고된 바 있다 (Hong 등, 2007). LPE가 과실류의 저장성 향상 및 노화 억제에 관여하는 기작은 막 분해효소인 phospholipase D (PLD)의 활성 억제(Ryu 등, 1997) 및 에틸렌 유도 과정 의 스트레스 완화(Cowan, 2009)로 이해되고 있다.
따라서 본 연구는 ‘황금배’에 대해 수확 후 칼슘 침지 및 초음파 병용처리 효과를 비교하고 ‘원황’에 대해 리 소포스파티딜에탄올아민 수확 후 처리 효과를 에틸렌작 용억제제 1-MCP 처리와 비교 검토함으로써 수출유망 국내육성 동양배 과실의 저장 전 처리기술 개발의 기초 자료로 제공하고자 실시하였다.
재료 및 방법
시험재료는 대전광역시 유성구에 위치한 개인 농가에 재식된 14년생 ‘황금배’ 품종과 12년생 ‘원황’을 각각 관행 수확기인 9월 11일 및 8월 14일에 수확하여 충남대 학교 과수원예학 실험실로 옮긴 후 ‘황금배’는 1일간, ‘원 황’은 3일간 음건한 다음 선별하여 실험에 이용하였다.
‘황금배’를 대상으로 무처리, 염화칼슘 0.25, 0.5, 1.0% 용 액(pH 7.0)을 각각 16L를 조제하여 한번에 10개씩의 과실 을 3분간 침지처리하였다. 또한, 초음파세척기(Powersonic 420)에 동일 용액을 넣고 700W, 40kHz 조건으로 초음 파 처리를 실시하였다. 처리 후 과실을 꺼내어 잔여 수분 을 paper towel로 제거한 후 상온에서 12시간 건조하였다. 이후 수출용 박스에 포장한 후 1°C에서 대미수출기간을 모의하여 30일간 저장한 후 10일의 상온 모의유통기간을 부여한 후 과실 품질을 조사하였다. ‘원황’에 대한 1-MCP 처리는 송풍장치가 달린 21L 들이 플라스틱 밀폐통에 과 실을 채우고 1-methylcyclopropene(1-MCP, SmartFreshTM, AgroFresh Inc., USA) powder를 기체상태로 기화시켜 1000ppb 농도로 12시간 상온에서 처리하였다(Choi 와 Bae, 2007). LPE 처리는 리소포스파티딜에탄올아민 (SignaFresh, USA)을 1000ppm 농도로 희석하여 3분간 침 지처리 후 과피의 잔여 수분을 페이퍼타올로 제거한 후 1 일간 음건하였다. 처리 후 포장은 ‘황금배’와 동일한 방법 으로 5kg들이 수출용포장을 실시하여 21°C 항온실에서 21일간의 모의유통 조건을 부여하였다.
감모율은 처리 전 과실무게에서 저장·유통 후의 과실 무게를 제하여 백분율로 표시하였다. 과육의 경도는 적 도면에서 과피를 제거한 후 8mm flat-tipped probe를 사 용 Rheometer(CR-100D, Sunscientific, Japan)로 파열 경 도를 측정하였다. 가용성고형물 함량은 굴절당도계(PR-1, Atago, Japan)로 측정하였고, 산함량은 과즙을 희석 후 0.1N NaOH로 적정하여 사과산 함량으로 계산하였다. 과 피의 색도 측정은 과립의 적도면을 대상으로 색차계 (CR-200b, Minolta, Japan)를 이용 색택을 측정하였다. 과실의 에틸렌발생량 및 호흡률은 각각 FID 및 TCD가 장착된 gas chromatograph (Shimadzu, Japan)로 측정 후 계산하였다(Tamura 등, 2003). 생리장해 조사는 과실을 과경부로부터 과정부에 이르기 까지 10층으로 절단하여 발생률을 조사하고 과육에 발생한 갈변 및 Flesh spot decay(FSD) 증상을 지수별로 6단계(0:건전-5:심한 갈변) 로 나누어 조사하였다. 조사한 결과를 바탕으로 percentage disorder index(PDI)를 구하였는데 총 발생지 수를 더하여 조사하고 샘플수로 나눈 후 최고발생지수를 곱하여 구하였다(Lee 등, 2018).
통계는 SPSS 프로그램(version 15.0, SPSS, Inc., Chicago, Illinoise, USA)을 사용하였다. 분산분석 (ANOVA)은 p<0.05의 유의수준에서 실행되었으며, 평균 은 Duncan’s multiple range test로 차이를 검정하였다.
결과 및 고찰
1. 칼슘 수확 후 처리가 ‘황금배’ 품질에 미치는 영향
‘황금배’에서 저온저장 및 상온유통 10일 후 감모율을 조사한 결과, 무처리 과실은 5.7%로 염화칼슘 침지 처 리 과실의 5.6-6.2%과 통계적 유의차가 없었고 염화칼슘 과 초음파처리를 병행한 처리구는 6.2-6.8%로 감모율이 다소 높게 조사되었으나 과실의 상품성에 영향을 줄 정 도의 감모율은 보이지 않았다(Table 1). 과실의 경도변화 를 보면, 전반적으로 초음파처리를 병행한 과실에서 경 도가 높게 유지되었는데 통계적 유의차는 없었으나 0.5% 염화칼슘 처리구가 20.5-21.3N으로 다소 높게 유 지되었다. 이전 보고에서 ‘황금배’ 과실의 경도 저하는 상온유통 기간이 증가하면서 크게 나타나며 20N 이하로 떨어지면 가식품질이 저하된다는 보고(Moon 등, 2008) 를 감안하면 본 실험에서 사용된 과실의 상품화 기간은 저온 저장 후 상온유통 10일 이내로 한정해야한다는 점 을 시사하고 있다. 가용성고형물 및 산함량은 전 처리구 에서 통계적인 유의차를 보이지 않았다 (Table 1).
Table 1. Effects of calcium chloride dipping with or without ultrasound on weight loss, firmness, soluble solids and titratable acidity of ‘Hwangkeumbae’ pears stored for 30 days at 1°C plus 10 days of simulated marketing at 25°C and 80% relative humidity.
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과피색의 변화에 있어 적색도(a*), 황색도(b*) 및 hue angle(Ho)은 과실의 성숙, 연화의 지표로 활용할 수 있는 데(López Camelo와 Gómez, 2004; Oh 등, 2010), 동양 배에서는 이를 근거로 과실의 숙도를 판단할 수 있으며 유통 중 연화과정이 행되면서 적색도가 증가하고 hue angle이 작아진다고 보고된 바 있다(Lee와 Chun, 2011). 실험 결과, 과피의 밝기를 나타내는 L* 값은 무처리구가 80.7로 가장 높았고 칼슘+초음파 처리구를 제외하고는 모든 칼슘처리구에서 무처리구와 통계적인 유의차가 없 었다. 과피의 적색도를 의미하는 a*은 음수가 커질수록 녹색, 양수가 커질수록 적색도의 발현을 의미하는데 무 처리구는 -2.62로 가장 높았고, 칼슘+초음파 처리구가 -3.03~-4.13으로 가장 낮아 과피의 녹색소실이 지연되어 상대적으로 신선하게 보이는 외관을 띄는 것으로 조사되 었다(Table 2). 한편 황색도인 b*은 처리 간 유의한 차 이가 없었으며 이러한 결과를 바탕으로 계산된 Hue angle은 무처리구가 93.28로 가장 낮아 칼슘처리구들에 비해 연화가 좀 더 진행된 것으로 나타났다.
Table 2. Effects of calcium chloride dipping with or without ultrasound on skin color difference of ‘Hwangkeumbae’ pears stored for 30 days at 1°C plus10 days of simulated marketing at 25°C.
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과실의 내부에 발생하는 생리장해를 조사한 결과, 과 육갈변, 과심갈변, flesh spot decay(FSD) 등 3가지 종류 의 생리장해 및 과피의 칼슘장해가 관찰되었다(Fig. 1). 과육갈변의 경우, 가식부위의 갈변이 주된 증상이었고 과심갈변은 종자를 포함하고 있는 core의 갈변, FSD는 유관속조직을 중심으로 과육조직의 붕괴가 관찰되었다. 고농도 칼슘장해인 skin blemish는 과피에 부정형의 갈 변으로 나타났다.
‘황금배’에서 가장 많이 발생한 생리장해는 과육갈변으 로 무처리구 과실에서 지수 28로 가장 높게 조사되었다. 0.25% 칼슘처리구는 침지, 초음파병행과 관계없이 17로 조사되었고, 0.5% 농도에서는 침지 13, 초음파병행구 10 으로 유의하게 낮았다(Fig. 2). FSD 발생은 무처리구에 서 지수 9로 다른 칼숨처리구에 비해 발생이 많았고 과 심갈변 발생은 처리간 유의한 차이를 볼 수 없었다. 모 든 칼슘처리구에서는 정도의 차이는 있지만 과피갈변 장 해가 유발되었는데 1.0% 농도에서는 20-23%가 발생하 였고, 0.5% 이하의 농도에서는 초음파병행 처리와 관계 없이 4% 이하로 낮게 조사되었다(Fig. 2).
Fig. 2
Effects of calcium chloride dipping (DP) with or without ultrasound (US) on the incidence of physiological disorders of 'Hwangkeumbae' pears stored for 30 days at 1°C plus 10 days of simulated marketing at 25°C. Percent disorder index = (Total disorder index/number of fruit)×100/highest scoring index. Different letters above each bar represent statistical significance within each physiological disorder by Duncan’s multiple test at 5% level.
이상의 결과를 종합해 보면 ‘황금배’ 품종에 대한 수확 후 칼슘처리는 저온저장 후 상온유통기간 중 경 도, 색택유지 및 생리장해 발생 억제에 효과적인 것으 로 나타났으므로 1.0%의 고농도 장해를 회피하는 0.5% 이하의 농도에서 초음파처리를 병행하여 실시할 경우, 과실의 품질저하를 지연시킬 수 있을 것으로 기 대되었다.
2. LPE 및 1-MCP 수확 후 처리가 ‘원황’배 상온유 통 중 품질에 미치는 영향
상온보구력이 약한 배‘원황’를 대상으로 리소포스파티 딜에탄올아민(LPE)의 수확 후 상온보구력 증진을 위한 처리의 적용가능성을 검토하기 위하여 에틸렌작용억제제 인 1-MCP 처리와 과실의 반응성을 비교 조사하였다. 상 온유통 중 감모율은 유통기간이 경과하면서 증가하는 경 향을 보여 상온유통 유통 21일 후 무처리 3.84%, LPE 3.87%, 1-MCP 처리 3.92%로 처리 간 감모율 차이는 나타나지 않았다(Table 3). 과실의 경도변화를 보면, 처 리간 통계적으로 유의한 차이는 유통 14일까지는 나타 나지 않았고, 유통 21일에 LPE 처리구에서 29.04N으로 다소 낮아 기존의 ‘황금배’에 대한 처리 효과(Moon 등, 2008)와 유사하게 1-MCP 처리구는 유통과정 중 33N 이상으로 일정하게 유지되는 등 유통 중 경도저하가 낮 았다(Table 3). 가용성고형물 함량의 경우 상온유통 기간 이 경과함에 따라 함량이 낮아지는 경향을 보였으나 1- MCP처리구는 유통기간 중 변화가 크게 일어나지 않았 으며, 산함량은 유통기간 중 큰 변화를 보이지 않았다 (Table 3).
Table 3. Effects of postharvest lysophosphatidyl ethanolamine (LPE) dipping and 1-methylcyclopropene (1-MCP) fumigation on weight loss, firmness, soluble solids, titratable acidity in ‘Wonhwang’ pears stored for 21 days at 21°C.
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‘원황’에서는 과육갈변, 과심갈변, FSD, 바람들이 등 4 가지 생리장해가 발생되었다. 1-MCP 처리구는 유통 14 일까지 유의하게 생리장해 발생지수가 낮아 효과적이었 는데 유통 21일에 FSD 발생이 무처리구 및 LPE 처리 구에 비해 2배 증가한 결과를 제외하고는 전반적으로 생리장해 발생이 유의하게 낮았다(Table 4). 한편, LPE 처리구는 무처리구에 비해서는 생리장해 지수가 낮았으나 1-MCP에 비해서는 상대적으로 높은 결과를 보였다. 이와 같은 결과는, 과실의 호흡량을 조사한 결과에서 그 원인 을 찾을 수 있었는데, 1-MCP 처리구의 경우 상온유통기 간 중 5.6-5.0mL·kg-1·hr-1로 무처리구의 6.0mL·kg-1·hr-1에 비해 유의하게 낮아 동양배 과실에서 보여지는 호흡량의 증가에 의한 과실연화의 진행을 억제하는데 효과적이었음 을 알 수 있었다(Lee 등, 2012; Lee 등, 2017). 반면, LPE 처리구의 경우, 상온유통기간 중 6.9-5.3mL·kg-1·hr-1으로 호흡량의 고저차가 컸던 점을 감안하면 LPE 처리가 과실 성숙을 유도하는 동시에 저장성에도 긍정적으로 작용한다 는 기존의 보고(Farag와 Palta, 1993b)와 유사한 결과를 보였다.
Table 4. Effects of postharvest lysophosphatidyl ethanolamine (LPE) dipping and 1-methylcyclopropene (1-MCP) fumigation on the incidence of physiological disorders in 'Wonhwang' pears stored for 21 days at 21°C.
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이상의 결과를 종합해 보면 ‘원황’ 품종에 대한 수확 후 LPE처리는 상온유통기간 중 생리장해 발생 억제에 일부 효과를 보이지만 기존의 에틸렌작용억제제인 1- MCP에 비해서는 그 효능이 떨어지는 것으로 나타났다. 따라서, 수확 후 LPE처리의 효과를 높이기 위해서는 처 리 농도 조정 및 처리방법 개선 등이 요구되는 것으로 판단되었다.
