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문제 정의
- 배 ‘원황’ 및 ‘화산’의 상온 유통기간 증진을 위한 1-MCP 처리의 적용가능성을 타진하고자 성숙도에 따른 반응성을 조사하였다.
- 이에 본 연구에서는 조생종 ‘원황’ 및 중생종 ‘화산’배를 수확시기별로 공시하여 과실 별 연화생리를 이해하고 1-MCP 처리효과를 상온 유통 중 품질요인 변화 및 생리장해 발생 측면에서 비교함으로써 국내에서 신육성된 배의 유통 중 품질유지 기간 연장을 위한 기초자료를 제공하고자 실시하였다.
제안 방법
- ‘화산’은 135, 145 및 150일에 과실을 수확하여 각각 조기수확과, 적기수확과 및 과숙과로 간주하였다.
- 5cm로 잘라낸 disk의 과피를 제거하고 8mm flat-tipped probe를 사용 Rheometer(CR-100D, Sunscientific, Japan)로 압축강도를 측정하고 N으로 표시하였다. 가용성고형물 함량은 경도를 측정한 disk를 거즈로 압착하여 과즙을 채취한 후 굴절당도계(PR-1, Atago, Japan)로 측정하였고, 산함량은 과즙을 희석 후 0.1N NaOH로 pH 8.3까지 적정하여 사과산함량으로 계산하였다. 과피의 색도 측정은 과실 적도면을 색 차계(CR-300b, Minolta, Japan)로 측정하였다.
- 과피의 색도 측정은 과실 적도면을 색 차계(CR-300b, Minolta, Japan)로 측정하였다. 과실의 에틸렌 발생량 및 호흡 측정은 각 처리구에서 무작위로 6과를 선택하여 3반복으로 3.4L 용기에 2과씩 넣어 밀폐하고 25℃에서 2시간 방치 후 밀폐된 용기내부의 기체를 주사기로 1mL 포집한 후 각각 FID 및 TCD가 장착된 gas chromatograph(Shimadzu, Japan)로 측정 후 계산하였다(Tamura et al., 2003).
- 과육 및 과심에 발생하는 생리장해 발생을 조사하기 위하여 과실 중앙부를 절단하여 절단면에서 장해발생 여부를 육안으로 관찰하여 판단하였다. 과육에 발생하는 갈변, 바람들이 항목은 건전과는 0, 과육면적의 20% 미만은 1, 40% 미만은 2, 60% 미만은 3, 80% 미만은 4, 80% 이상은 5로 구분하였으며 과심에 발생하는 갈변은 과심면적을 기준으로 과육장해와 동일하게 장해지수를 측정하여 발생의 심도를 산출 하였다.
- 과육 및 과심에 발생하는 생리장해 발생을 조사하기 위하여 과실 중앙부를 절단하여 절단면에서 장해발생 여부를 육안으로 관찰하여 판단하였다. 과육에 발생하는 갈변, 바람들이 항목은 건전과는 0, 과육면적의 20% 미만은 1, 40% 미만은 2, 60% 미만은 3, 80% 미만은 4, 80% 이상은 5로 구분하였으며 과심에 발생하는 갈변은 과심면적을 기준으로 과육장해와 동일하게 장해지수를 측정하여 발생의 심도를 산출 하였다.
- 유통과정 중 과실 감모율은 수확 후 측정한 과중과 저온 수송 및 유통 후 측정한 과중의 차이를 백분율로 나타내었다. 과육의 경도는 과실 양면의 적도면에서 지름 8cm, 두께 1.5cm로 잘라낸 disk의 과피를 제거하고 8mm flat-tipped probe를 사용 Rheometer(CR-100D, Sunscientific, Japan)로 압축강도를 측정하고 N으로 표시하였다. 가용성고형물 함량은 경도를 측정한 disk를 거즈로 압착하여 과즙을 채취한 후 굴절당도계(PR-1, Atago, Japan)로 측정하였고, 산함량은 과즙을 희석 후 0.
- 3까지 적정하여 사과산함량으로 계산하였다. 과피의 색도 측정은 과실 적도면을 색 차계(CR-300b, Minolta, Japan)로 측정하였다. 과실의 에틸렌 발생량 및 호흡 측정은 각 처리구에서 무작위로 6과를 선택하여 3반복으로 3.
- 수확시기가 다른 ‘원황’ 및 ‘화산’에 대한 1-MCP 처리가 상온유통 중 생리장해 발생에 미치는 영향을 조사하였다.
- 수확시기별 및 1-MCP 처리농도별 반응성 실험을 위해 1m3의 처리전용 텐트 내에서 20kg 플라스틱 컨테이너에 과실을 채우고 1-methylcyclopropene(1-MCP, SmartFreshTM, AgroFresh Inc., USA) powder를 기화시켜 1μL･L-1 농도로 25℃에서 12시간 처리하였다.
- ‘화산’은 135, 145 및 150일에 과실을 수확하여 각각 조기수확과, 적기수확과 및 과숙과로 간주하였다. 수확한 과실은 실험실에서 1일간 예조(25℃)한 후 기형과를 배제하고 1-MCP를 처리하였다.
- 1-MCP 처리 용기에는 소형 팬을 설치하여 처리 중 공기를 순환시켰다. 실험에 사용한 과실은 모두 처리 후 그물망을 씌우고 수출용 5kg 종이박스에 포장한 후 25℃에서 7일 간격으로 21일간에 모의유통을 실시하면서 과실 품질 및 생리장해 발생률을 분석하였다.
대상 데이터
- 실험 재료는 대전광역시 서구 흑석동에 위치한 개인농가에서 2009년 수세가 균일한 10년생 ‘원황’과 ‘화산’배(Pyrus pyrifolia Nakai)를 각각 이용하였다.
데이터처리
- xMean separation within columns of each harvest time by Duncan’s multiple range test at 5% level.
- 분산분석(ANOVA)은 P < 0.05의 유의수준에서 실행되었으며, 평균은 던컨의 다중범위검정을 사용하여 차이를 확인하였다.
성능/효과
- ‘원황’에 대한 1-MCP 처리는 각 수확기에 있어 가용성고형물 함량이 높게 유지되는 경향을 보였는데 만개 후 130일 및 140일 수확과에 대한 1-MCP 처리구의 가용성고형물 함량은 각각 11.93-12.27° Brix 및 12.33-12.47° Brix로 특히 만개 후 130일 수확과에 있어 무처리구 대비 높은 수준을 유지하는 결과를 보였다(Table 1).
- ‘원황’에 있어 유통 중 감모율은 과실의 수확시기에 관계없이 유통기간이 경과함에 따라 증가하는 경향을 보였는데 만개 후 130일에 수확한 과실의 감모율은 유통 21일 후 무처리구 5.8%, 1-MCP 처리구 5.6%였고 만개 후 140일에 수확한 과실에서는 각각 4.4% 및 5.8%로 조사되어 1-MCP 처리에 의한 과실 감모율 저하효과는 나타나지 않았다(Table 1).
- ‘화산’에 있어서는 수확시기가 늦어질수록 유의한 함량이 증가가 인정되었는데 ‘원황’과는 달리 유통기간의 경과에 따른 가용성고형물의 증가도 인정되었으나 1-MCP 처리에 따른 함량차이는 인정되지 않는 것으로 조사되었다(Table 2).
- ‘화산’의 호흡량은 ‘원황’에 비해 유의하게 낮은 수준으로 조사되었고 처리에 관계없이 최대 호흡량이 ‘원황’의 절반 수준에 머물러 상대적으로 호흡률이 매우 낮은 품종으로 이해되었다.
- , 2011)되었던 것을 감안하면 ‘화산’의 에틸렌 발생 및 호흡량의 변화가 ‘원황’에 비해 유의하게 적은 품종으로 이해된다. 따라서, 동양배에 대한 1-MCP 처리 효과는 에틸렌의 작용을 직접적으로 저해하여 나타나기 보다는 과실의 호흡억제를 통한 과실품질요인의 저하를 지연(Fig. 1 and Table 1)하는 간접적인 효과에 기인하는 것으로 추정되었다. 즉 본 실험에 이용하였던 두 품종 중 1-MCP 처리에 의해 경도저하 지연효과가 상대적으로 높았던 ‘원황’이 ‘화산’에 비하여 유통기간 중 호흡억제 정도가 높았고 및 산함량 감소 억제 효과가 현저하였던 등 품종 간 상이한 호흡특성 때문에 동일 농도의 1-MCP에 대한 반응성이 다르게 나타난 것으로 추정할 수 있으며 비클라이맥터릭 호흡형을 가진 파인애플의 경우에도 에틸렌발생량은 성숙 전 기간에 걸쳐 1μL･L-1로 극히 낮지만 1-MCP 처리에 의해 호흡량이 줄어들었으며 이를 통해 과실의 연화과정이 억제되었다는 보고(Shihomi et al.
- 또한 동양배에서는‘황금배’ 과실에 대한 1-MCP의 처리 효과를 구명한 실험에서 과실의 경도 저하는 상온유통 기간이 증가하면서 크게 나타나며 1-MCP 처리효과는 유통기간이 경과할수록 무처리구와의 차이가 크게 나타난다는 보고(Moon et al., 2008)를 감안할 때 본 실험에서 나타난 ‘원황’ 및 ‘화산’배 과실의 수확 후 연화과정의 지연 즉 경도저하의 지연에 미치는 1-MCP 처리는 동양배에서도 품종 및 과실의 성숙도 차이에 그 처리 반응이 다소 다르게 나타난다는 것을 확인할 수 있었으므로 동양배 과실에 대한 1-MCP 처리의 효용성을 높이기 위해서는 수확시기에 대한 고려가 우선되어야 한다고 판단되었다.
- ‘원황’의 경우 무처리구에서는 상온유통 초기부터 바람들이와 과심갈변이 심하게 발생하는 경향을 보였는데 상온유통 21일에는 거의 대부분의 과실에서 발생지수 4이상 평가되어 발생 부위가 80% 이상으로 나타났다. 만개 후 130일 수확 과실에 대한 1-MCP 처리는 과육갈변을 완전히 방지하였고, 바람들이 및 과심갈변의 발생을 현저히 경감하는 효과를 보여 매우 효과적이었다. 한편 만개 후 140일 수확 과실에 대한 1-MCP 처리는 과육갈변 및 바람들이의 발생을 현저하게 경감시켰는데 과심갈변 발생 경감에 미치는 효과는 상대적으로 떨어지는 것으로 조사되었다.
- 만개 후 140일에 수확한 ‘원황’에 대한 1-MCP 처리는 만개 후 130일 수확과실의 경우에 비하여 보다 유의한 효과를 보였는데, 상온 유통 7일에는 무처리구 및 1-MCP 처리구에서 각각 33.9 및 38.9N으로 유사하였으나 상온유통 14일에 각각 14.8 및 35.0N으로 1-MCP 처리 구의 경도가 두 배 이상 높게 유지되었고 유통 21일에는 1-MCP 처리구가 33.3N이었던 반면 무처리구는 6.6N으로 상품성을 완전히 상실한 상태로 조사되는 등 ‘원황’에 대한 1-MCP 처리의 과실 상온유통 중 경도 저하 지연효과가 유의하였다(Fig. 1).
- 만개 후 140일에 수확한 과실에서는 만개 후 130일 수확 과실에 비해서는 상대적으로 높은 수준이었으나 무처리구 및 1-MCP 처리구에서 각각 최대 0.36 및 0.58μL･L-1에 머물러 매우 낮은 수준이 발생하였다(Table 1).
- 본 연구에서 품종에 관계없이 유통 기간이 증가함에 따라 과심갈변 발생이 증가하는 경향이었는데 1-MCP 처리는 ‘원황’에서만 경감효과가 나타났고 ‘화산’에서는 큰 효과를 나타내지 못한 것으로 조사되었고, 바람들이 발생에 미치는 1-MCP의 영향도 상대적으로 ‘화산’에서는 다소 떨어지는 것으로 조사되어(Figs. 2 and 3) 동양 배에 대한 1-MCP의 처리 효과는 품종에 따라 편차가 큰 것으로 생각된다.
- ‘원황’의 상온 유통기간 중 발생한 생리장해는 과육갈변, 과육붕괴, 바람들이 및 과심갈변이 나타났으며 ‘화산’에서는 과육갈변, 바람들이 및 과심갈변 장해가 나타났다. 상온유통중 생리장해 발생 정도는 품종에 관계없이 수확시기가 늦어지고 유통기간이 길어질수록 증가하는 경향을 보였다(Figs. 2 and 3). ‘원황’의 경우 무처리구에서는 상온유통 초기부터 바람들이와 과심갈변이 심하게 발생하는 경향을 보였는데 상온유통 21일에는 거의 대부분의 과실에서 발생지수 4이상 평가되어 발생 부위가 80% 이상으로 나타났다.
- 유통기간 중 1-MCP 처리에 따른 과실의 호흡량을 품종 별로 비교한 결과, ‘원황’에 있어서는 수확시기가 늦어질수록 다소간 증가하는 경향을 보였는데 1-MCP 처리는 만개후 130일 수확 과실에 있어서는 상온유통 7 및 14일에 무처리구 대비 각각 42 및 44% 감소시켰고, 만개 후 140일 수확 과실은 각각 50%씩 감소하는 것으로 조사되었는데 상온유통 21일에는 호흡률에 차이를 보이지 않았다(Table 1).
- 종합적으로 볼 때 본 연구에서 이용한 두 품종의 생리장해 발생은 수확시기 즉 과실성숙도에 크게 영향을 받으며 유통기간이 길어짐에 따라 심하게 발생하고 1-MCP 처리에 의한 장해발생 경감효과도 수확시기에 따라 상이하게 나타나 수확시기가 상대적으로 빠른 경우에 크게 나타났으므로 국내에서 유통 되는 경우에 비해 상대적으로 장기간이 소요되는 수출의 경우, ‘원황’배는 만개 후 130일경에 ‘화산’배는 만개 후 145일 이전에 수확하여 1-MCP를 처리하여 수출하고 상품판매기간을 14일 이내로 설정하는 것이 과실의 구매력 향상 측면에서 바람직할 것으로 생각되었다.
- , 2009)를 감안하면 ‘원황’ 및 ‘화산’은 ‘신고’에 비해 바람들이 발생율이 현저히 높은 품종이라고 생각되었다. 즉 동양배에서 바람들이 장해는 품종에 따라 그 발생빈도가 다르게 나타나며 숙기가 늦은 과실일수록 발생빈도가 낮으므로 숙기가 빠른 품종에 대한 1-MCP의 처리 효용성이 높은 것으로 생각되었다. 한편 본 실험에서 바람들이 및 과심갈변 등 생리장해 발생지수가 유통기간이 21일로 비교적 단기간임에도 불구하고 높게 나타났는데, 이는 과실을 5kg 수출용 종이박스에 넣어 밀폐된 상태로 25℃에서 저장하였으므로 과실의 호흡에 의해 발생되는 이산화탄소가 박스 내에 축적되어 장해가 증가한 것으로 추정되므로 추후 호흡률이 상대적으로 높은 배 품종에 대한 온도 및 가스환경 등 유통환경 조건에 따른 생리장해 발생패턴에 대한 연구가 보충되어야 할 것으로 생각되었다.
- 즉, 만개 후 135일 수확 과실에 대한 1-MCP 처리는 무처리구에 비하여 유통 21일 후 4.0N 경도가 높았고, 만개 후 145일 수확 과실에서는 4.9N, 그리고 만개 후 150일 수확 과실에서는 무처리구가 6.7N으로 완전히 상품성을 상실한 경우에도 1-MCP 처리구는 19.8N으로 조사되어 1-MCP 처리에 의한 ‘화산’의 상온유통 중 경도 저하 지연효과는 수확시기가 늦은 과실에서 상대적으로 크게 나타남을 확인할 수 있었다.
- 한편 ‘화산’에 대한 1-MCP 처리 효과는 수확시기가 늦은 과실 및 유통기간이 경과될수록 경도 유지 효과가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 1).
- 만개 후 130일 수확 과실에 대한 1-MCP 처리는 과육갈변을 완전히 방지하였고, 바람들이 및 과심갈변의 발생을 현저히 경감하는 효과를 보여 매우 효과적이었다. 한편 만개 후 140일 수확 과실에 대한 1-MCP 처리는 과육갈변 및 바람들이의 발생을 현저하게 경감시켰는데 과심갈변 발생 경감에 미치는 효과는 상대적으로 떨어지는 것으로 조사되었다. ‘원황’의 경우 ‘화산’과는 다르게 과육이 부정형으로 갈변하고 심하면 과육이 붕괴되는 flesh spot decay(FSD) 증상(Crisosto et al.
후속연구
- ‘화산’의 호흡량은 ‘원황’에 비해 유의하게 낮은 수준으로 조사되었고 처리에 관계없이 최대 호흡량이 ‘원황’의 절반 수준에 머물러 상대적으로 호흡률이 매우 낮은 품종으로 이해되었다. 그러나 1-MCP 처리는 상온유통 기간 중 7일 이후에는 영향을 미치지 않았지만 상온유통 초기인 7일간의 호흡을 다소 증가시킨 것으로 조사되어 추후 보다 면밀한 조사를 통한 확인할 필요가 있다고 생각되었다. 기존의 보고에 따르면 ‘원황’을 30℃의 고온에서 유통시킨 경우에는 호흡률이 상품성이 유지되는 기간 내에는 증가하다가 경도가 급격히 낮아져 상품성 상실된 이후 급감한다는 결과와 ‘화산’의 경우 수확시기에 관계없이 30℃ 고온유통 중 호흡량의 변화가 적었고 에틸렌 발생량도 ‘원황’에 비해 절반 이하로 유의하게 낮았으며 수확시기에 따른 변화도 차이가 없는 것으로 조사(Lee et al.
- 본 연구에서 ‘원황’에서만 FSD 장해가 발생된 원인이 ‘화산’에 비하여 과실 내 칼슘함량이 낮은 원인인지 혹은 세포벽관련 물질의 함량이 낮은 것(자료 미제시)에 기인하는 것인지에 대해서는 보다 자세한 연구가 필요하며, 1-MCP 처리에 의해 상온유통 중 유기되었던 호흡률의 저하(Table 1)로 인한 호흡장해 및 이산화탄소 축적 때문에 발생한 것인지 혹은 단순히 유통과정을 거치면서 유기되는 과실의 노화과정(Kader, 1989; Larrigaudière et al., 2004)에 의한 것인지에 대해서도 다각적인 연구가 필요할 것으로 판단되었다.
- 즉 동양배에서 바람들이 장해는 품종에 따라 그 발생빈도가 다르게 나타나며 숙기가 늦은 과실일수록 발생빈도가 낮으므로 숙기가 빠른 품종에 대한 1-MCP의 처리 효용성이 높은 것으로 생각되었다. 한편 본 실험에서 바람들이 및 과심갈변 등 생리장해 발생지수가 유통기간이 21일로 비교적 단기간임에도 불구하고 높게 나타났는데, 이는 과실을 5kg 수출용 종이박스에 넣어 밀폐된 상태로 25℃에서 저장하였으므로 과실의 호흡에 의해 발생되는 이산화탄소가 박스 내에 축적되어 장해가 증가한 것으로 추정되므로 추후 호흡률이 상대적으로 높은 배 품종에 대한 온도 및 가스환경 등 유통환경 조건에 따른 생리장해 발생패턴에 대한 연구가 보충되어야 할 것으로 생각되었다.
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