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문제 정의
- 우리나라에서는 품종개량과 재배기법의 발전에 힘입어 맛이 뛰어난 사과를 생산하고 있으나 이들의 품질을 뒷받침 해줄 축적된 분석 데이터가 불충분한 실정인 것이다. 본 연구에서는 우리사과의 품질지표 확립에 필요한 기초자료를 확보하려는 연구의 하나로서 유리당의 분포를 조사하였다. 우리나라 전역에서 주로 재배되는 쓰가루, 후지, 홍옥 및 신흥 품종을 재배지역별로 수집하여 가용성 고형물과 총당의 함량을 분석하였으며 HPLC를 통하여 sucrose, glucose, fructose 및 sorbitol의 함량분포를 조사하였다.
제안 방법
- 가용성 고형물-당도 측정: 전 처리하여 얻은 시료 추출물의 당도 f Brix)를 굴절 당도계로 25℃에서 측정하여 가용성 고형물 (soluble solids)의 양으로 하였다.
- 본 연구에서는 이 두 가지 방법으로 각각 총당량을 분석하였으며, 따로 당도(%rix)를 측정하여 가용성 고형물로 하였다. 본연구에서의 HPLC법에 의한 총당량(TS+S)은 측정한 sucrose, glu cose, fructose 및 sorbitol의 분석치를 합한 값으로 표시하였다.
- 본 연구에서는 이 두 가지 방법으로 각각 총당량을 분석하였으며, 따로 당도(%rix)를 측정하여 가용성 고형물로 하였다. 본연구에서의 HPLC법에 의한 총당량(TS+S)은 측정한 sucrose, glu cose, fructose 및 sorbitol의 분석치를 합한 값으로 표시하였다.
- 우리나라 전역에서 주로 재배되는 쓰가루, 후지, 홍옥 및 신흥 품종을 재배지역별로 수집하여 가용성 고형물과 총당의 함량을 분석하였으며 HPLC를 통하여 sucrose, glucose, fructose 및 sorbitol의 함량분포를 조사하였다. 아울러 총당 중 개별 유리당의 함유 비율과 fructose와 glucose의 분포비율을 고찰하였다.
- 본 연구에서는 우리사과의 품질지표 확립에 필요한 기초자료를 확보하려는 연구의 하나로서 유리당의 분포를 조사하였다. 우리나라 전역에서 주로 재배되는 쓰가루, 후지, 홍옥 및 신흥 품종을 재배지역별로 수집하여 가용성 고형물과 총당의 함량을 분석하였으며 HPLC를 통하여 sucrose, glucose, fructose 및 sorbitol의 함량분포를 조사하였다. 아울러 총당 중 개별 유리당의 함유 비율과 fructose와 glucose의 분포비율을 고찰하였다.
- 08%가 되도록 혼합 조제하였다. 이 표품용액과 시료의 유리당 peak를 직접 비교하여 확인하였다. 정량은 각 표준품의 검량곡선을 따로 작성한 후 peak 의 면적에서 산출하였다.
- 흘려 보냈으며 검출은 refractive index(RI) detector를 이용하였다. 표준품 용액은 D(+)-glucose 0.35%, sucrose 0.35%, D(-)-fructose 0.8% 그리고 D-sorbitol 0.08%가 되도록 혼합 조제하였다. 이 표품용액과 시료의 유리당 peak를 직접 비교하여 확인하였다.
대상 데이터
- 이들 품종을 경기도(수원), 충청남도(예산), 전라북도(정읍), 경상북도(대구) 그리고 강원도(원주) 지역에서 1997년 가을에 완숙한 것을 현지 원예협동조합에서 추천하는 과수원에서 직접 구입하였다. 모든 품종을 5개 지역 모두에서 채집하였지만 신흥은 충남지역을 제외한 4개 지역에서 수집하였다. 모든 사과는 수확 직후 외형이 확실한 것만 선별하여 시료로 하였다.
- 사용한 기기는 HPLC system(Gilson 305, Gilson S.A.S. Villier le bel, France), reflactive index detector(Gilson 132, Gilson S.A.S. Villier le bel, France), UV/visible spectrophotometer(GBC, Mel bourne, Australia), high power homogenizer(Janke & Kunkel, Wilmington, Del, USA), refractometer(Kikuchi, Livonia, Mici, USA), rotary evaporator(RE 121, Biichi, Flawil, Switzerland), 0.45 jim membrane filtering system(Millipore, Billcerica, Mass, USA) 이었다.
- 우리나라에서 가장 널리 재배되고 있는 사과 품종인 후지를 비롯하여 소수 품종인 쓰가루, 홍옥 그리고 신흥을 경기 수원, 강원 원주, 경북 대구, 전북 정읍 및 충남 예산에 각각 소재하는 과수원 한곳을 선정하여 시료를 채취하였다. 그러나 사과 시료를 재배지역(시/도)별로 구분 하여 분석하였지만 그 도를 대표할 규모의 시료채취는 아니었기 때문에 본 연구에서 논의되는 지역 간의 성분 분포 차이는 참고적인 수준임을 미리 밝힌다.
- 다. 이들 품종을 경기도(수원), 충청남도(예산), 전라북도(정읍), 경상북도(대구) 그리고 강원도(원주) 지역에서 1997년 가을에 완숙한 것을 현지 원예협동조합에서 추천하는 과수원에서 직접 구입하였다. 모든 품종을 5개 지역 모두에서 채집하였지만 신흥은 충남지역을 제외한 4개 지역에서 수집하였다.
- 조사대상으로 선택한 사과, Malus domestica Borkh는 쓰가루 (Tsugaru), 후지 (Fqji), 홍옥(Jonathan) 그리고 신흥(New Jonagold) 등 4가지 품종이었.다.
- 표준품 D(+)잉ucose, D(-)-fructose, sucrose, D-sorbitol과 HPLC 용 용매 Ca-EDTA 및 환원당 정 량용 dinitrosalicylic acid(DNS)는 모두 Sigma-Aldrich(St. Louise, MO, USA)의 제품을 사용하였다. 물과 methanol은 HPLC급이었으며 기타의 일반시약은 모두 특급을 사용하였다.
데이터처리
- 무게(wet basis)당 %로 표시하였다. 분석치의 정리는 Table 1과 같이 품종별로 재배지별 분석치를 평균한 값과 표준편차(SD), 변동계수(CV)를 계산 표시하였다.
이론/모형
- DNS법: 환원당 정량법의 하나인 dinitrosalicylic acid(DNS)법 (20) 을 응용하였다. 전 처리한 당 추출물에 25% HC1 을 넣고 65℃에서 30분간 가수분해한 뒤 다시 8N NaOH로 중화하고, 여기에 DNS 시약을 넣어 반응시킨 후 550nm에서 흡광도를 측정하였다.
성능/효과
- 이러한 차이는 발색법을 바탕으로 하는 분광광도법의 감도가 HPLC법 보다 떨어지는 데 기인하는 것으로 추정된다. HPLC 법에 의한 분석치 기준으로 우리나라 사과 중 총당의 지역 간 함량 범위를 보면 후지가 10.70에서 13.08%로서 가장 큰 분포를 보이고 있었다. 후지를 포함하여 다른 품종 모두에 대한 전국의 함량은 8.
- 06%로서 재배지역간의 함량차이는 다른 품종에 비하여 적은 편으로 판단할 수 있었다. Sorbitol의 평균 함량은 쓰가루 0.31%, 후지 0.64%, 홍옥 0.45% 그리고 신흥 0.44로서 쓰가루가 타 품종에 비하여 현저하게 낮은 특성을 보이고 있었다. 네 가지 품종 모두 sorbitol의 함량분포는 넓은 편으로 재배지역에 따른 함량의 차이가 있었다.
- 09%로서 타 품종 보다는 재배지역간의 함량분포 차이가 큰 편이었다. Sucrose의 평균 함량은 쓰가루가 0.94%로서 후지 2.33%, 홍옥 2.29% 그리고 신흥 2.62%에 비하여 특이적으로 낮음을 알 수 있었다. 반면에 쓰가루의 sucrose 분포는 0.
- 62% 보다 높았으며 가장 낮은 품종은 쓰가루 이었다. 각 품종의 재배지역별 총당 함량은 두드러진 차이를 지적할 정도는 아니었지만, 쓰가루와 후지는 경기도 수원 산이 각각 10.16와 13.08%로 가장 높았고 홍옥은 경북 대구 산이 11.64%, 신흥은 전북 정읍 산이 12.84%로 가장 높게 평가되었다. 이러한 총당의 함량 분포는 Fuleki 등(4)의 연구 결과인 8.
- 각 품종의 총당에 대한 sucrose, glucose, fructose 및 sorbitol의 함유 비율을 보면 fiuctose가 모두에서 50%이상의 점유율을 보이며 sorbitol은 5% 미만에 그치고 있었다. 다만 쓰가루의 경우 fiuctose가 총당의 약 60%를 점유할 정도로 특징적으로 높은 함량 비율을 보이는 반면에 sucrose는 약 10% 정도로서 20%를 상회하는 다른 품종의 sucrose 비율과 비교해서 대단히 낮은 특징을 보이고 있다.
- 96%이었다. 개별 유리당의 품종별 평균함량은 fructose는 쓰가루 5.76%, 후지 6.08%, 홍옥 5.76% 그리고 신흥 6.03%, glucose 는 쓰가루 2.60%, 후지 2.74%, 홍옥 2.68% 그리고 신흥 2.53%, sucrose는 쓰가루가 0.94%로서 후지 2.33%, 홍옥 2.29% 그리고 신흥 2.53%, sorbitol은 쓰가루 0.31%, 후지 0.64%, 홍옥 0.45%, 신흥 0.44 이었다. 총당 중의 유리당과 sorbitol 분포비율은 네 가지 품종 모두 finctose가 50%이상의 점유율을 보이며 sorbitol은 5% 미만으로 유사한 패턴을 보이고 있지만 쓰가루는 fructose가 60%를 점유하고 sucrose는 약 10% 정도의 특이한 패턴을 보였다.
- 44로서 쓰가루가 타 품종에 비하여 현저하게 낮은 특성을 보이고 있었다. 네 가지 품종 모두 sorbitol의 함량분포는 넓은 편으로 재배지역에 따른 함량의 차이가 있었다.
- 다만 쓰가루의 경우 fiuctose가 총당의 약 60%를 점유할 정도로 특징적으로 높은 함량 비율을 보이는 반면에 sucrose는 약 10% 정도로서 20%를 상회하는 다른 품종의 sucrose 비율과 비교해서 대단히 낮은 특징을 보이고 있다. 쓰가루를 제외한 후지, 홍옥 및 신흥의 유리당과 sorbitol은 glucose와 거의 동일한 분포 패턴을 보이고 있으나 신흥의 경우 sucrose 함량이 이ucose 보다 약 1% 정도 높게 나타났다는 차이가 있었다. 그러나 이러한 품종간의 유리당과 sorbitol 의 분포비율이 유사하든 또는 쓰가루 같이 특이적으로 다르든 간에 절대함량의 범위는 앞서 언급한 Mattick과 Moyer(9)나 Wrolstad 와 Shallenger(llX 비롯한 관련 연구(4, 10, 13, 22-27)를 통하여 제시된 분포범위를 벗어나지 않는 것이다.
- 우리나라 사과의 품종별 HPLC법으로 산출한 총당 함량은 쓰가루 평균 9.62%, 후지 11.79%, 홍옥 11.20% 그리고 신흥 11.59%이었다. 전국의 총당 함량분포는 최소 8.
- 08%(수원산 후지) 사이에 분포하고 있었다. 우리나라에서 가장 널리 재배되는 후지의 HPLC에 의한 총당 함량은 전국 평균 11.79%로서 신흥의 11.59%, 홍옥의 11.20% 그리고 쓰가루의 9.62% 보다 높았으며 가장 낮은 품종은 쓰가루 이었다. 각 품종의 재배지역별 총당 함량은 두드러진 차이를 지적할 정도는 아니었지만, 쓰가루와 후지는 경기도 수원 산이 각각 10.
- 유리당 중 함량이 가장 높은 finctose의 전국 평균함량은 쓰가루 5.76%, 후지 6.08%, 홍옥 5.76% 그리고 신흥 6.03%로서 수치상 후지의 함량이 다른 품종에 비하여 약간 높지만 큰 차이는 아니었다. 이 ftnctose의 재배지역 별 함량을 보면 쓰가루의 경우 5.
- 44 이었다. 총당 중의 유리당과 sorbitol 분포비율은 네 가지 품종 모두 finctose가 50%이상의 점유율을 보이며 sorbitol은 5% 미만으로 유사한 패턴을 보이고 있지만 쓰가루는 fructose가 60%를 점유하고 sucrose는 약 10% 정도의 특이한 패턴을 보였다. 품종별 총당(TS+S)에 대한 유리당의 함량비율 sucrose/TS+S는 쓰가루 0.
- 67%라는 점에서 사과 주스의 검정지표로서 sucrose/TS+S은 신뢰성이 높지 않음을 언급한 바 있다. 총당에 대한 fructose의 함량비율(fiuctose/TS+S)은 쓰가루가 평균 0.600, 후지 0.516, 홍옥 0.515 그리고 신흥 0.51 으로 품종 간의 차이가 미미한 수준이며 CV 값도 모두 5-6%대로서 재배지역의 영향이 크지 않음을 알 수 있다. Elkins 등⑴의 값도 함량비율 0.
- 48%로서 fhictose/TS+S는 매우 안정된 지표임을 암시하는 것이었다. 총당에 대한 glucose의 함량비율(glucose/TS+S) 도 쓰가루가 평균 0.270, 후지 0.233, 홍옥 0.240 그리고 신흥 0.219로서 Ihictose/TS+S와 비슷하게 품종간의 차이는 크지 않았으며 Eskin 등⑴의 gkicose/TS+S 0.261, CV(%) 8.03에 접근하고 있어서 안정된 지표로 취급될 수 있다고 판단되었다.
- 함량 분포는 Table 1과 같다. 품종과 재배지역을 따로 구분하지 않고 전체적으로 보면 sucrose의 경우 0.72-3.26%, glucose 1.81-3.54%, fiuctose는 5.08-6.96% 그리고 sorbitol 0.22- 0.96%의 함량분포를 보였다.이러한 유리당의 분포범위는 Wrolsad 와 Shallenberger(l 1)가 여러 문헌을 종합하여 제시한 분포패턴과 잘 일치하는 것이다.
- 품종별 총당 함량은 Table 1에서와 같이 쓰가루 경우, 분광광도법(DNS 법)(21)에 의한 총당은 평균 9.23%, HPLC에 의한 평균은 9.62%이었으며, 후지는 11.02%와 11.79%, 홍옥은 10.40%와 11.20% 그리고 신흥은 10.67%와 11.59%로서 전체적으로 HPLC 에 의한 값이 1% 이내의 높은 수준을 나타내었다. 이러한 차이는 발색법을 바탕으로 하는 분광광도법의 감도가 HPLC법 보다 떨어지는 데 기인하는 것으로 추정된다.
- 총당 중의 유리당과 sorbitol 분포비율은 네 가지 품종 모두 finctose가 50%이상의 점유율을 보이며 sorbitol은 5% 미만으로 유사한 패턴을 보이고 있지만 쓰가루는 fructose가 60%를 점유하고 sucrose는 약 10% 정도의 특이한 패턴을 보였다. 품종별 총당(TS+S)에 대한 유리당의 함량비율 sucrose/TS+S는 쓰가루 0.098, 후지 0.198, 홍옥 0.205 그리고 신흥 0.225, fruc- tose/TS+S는 쓰가루 0.600, 후지 0.516, 홍옥 0.515 그리고 신흥 0.521, glucose/TS+S는 쓰가루 0.270, 후지 0.233, 홍옥 0.240 그리고 신흥 0.219이며 이 중 모든 품종의 fh」ctose/TS+S와 glucase/ TS+S는 안정적인 지표로 판단되었다. 품종별 총당에 대한 sorbitol 의 함유비율(sorbitol/TS+S)은 쓰가루 0.
- 26의 범위를 제시한바 있다. 한편 본 연구를 통하여 산출된 우리나라 사과의 품종별 fiuctose/glucose의 평균값은 Table 2와 같이 쓰가루는 2.295, 후지 2.244, 홍옥 2.161 그리고 신흥 2.393으로서 모두 최소비율은 1.6( 13)을 상회하고 있으며 재배지역에 따른 비율 차이도 쓰가루 (CV, 23.951%)를 제외한 후지, 홍옥 및 신흥 모두 크지 않은 것으로 평가되었다.
- 245의 범위에 드는 것이었다. 한편 재배지역간의 차이는 변동계수(CV)가 10% 대로 평가된 후지, 신흥 및 쓰가루에서는 비교적 적은 편으로 판단되지만 홍옥은 20%대의 CV 값을 나타냄으로서 재배지역에 따른 함량 차이가 인정되었다. Elkins 등(1)은 그들이 산출한 sucrose/ TS+S에 대한 CV 값이 25.
후속연구
- 또한 수확 시기를 통상적인 완숙된 시점에 맞추었으며 성숙시기의 차이에 따른 성분 함량 차이는 고려하지 않았다. 따라서 우리나라 사과의 유리당 함량에 관한 데이터의 표준화까지는 좀 더 확대된 규모의 조사가 뒤따라야 할 것으로 사료된다.
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