초록
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Ⅳ. 연구개발결과
1. 양파와 마늘의 생산 동향 및 저장병 발생 생태
양파와 마늘의 주산단지인 전남 무안군의 양파와 마늘의 재배 생산동향 및 현황을 조사하고 2012년 12월부터 저온 저장된 양파가 출하되기 전까지 전남 무...
Ⅳ. 연구개발결과
1. 양파와 마늘의 생산 동향 및 저장병 발생 생태
양파와 마늘의 주산단지인 전남 무안군의 양파와 마늘의 재배 생산동향 및 현황을 조사하고 2012년 12월부터 저온 저장된 양파가 출하되기 전까지 전남 무안군의 양파 연작재배지에서 자연발병에 의해 상품가치가 떨어지는 양파와 마늘의 저장별 발생 상태를 조사함. 전남 무안의 저온저장고에서 곰팡이병에 의해 상품가치가 떨어지는 양파와 마늘로부터 분리한 주요 저장병원균 Botrytis aclada, Aspergillus niger Penicillium spp., Fusarium spp., Rhizopus spp. 등 13종을 분리 동정하여 발생원인 규명. 저온 저장중에 발생하여 가장 피해가 많은 병원균으로는 검은 곰팡이(Botrytis acalada, Penicillium spp.) 와 흰곰팡이(Fusarium) 이었음
2. 저장병원균에 대한 티몰의 억제 효과 살내 시험
양파와 마늘에서 분리한 저장병원균 6균주 (Botrytis aclada, Fusarium accuminatum, Fusarium proliferatum, Rhizopus oryzae, Penicillium sp., Aspergillus niger )에 대하여 티몰의 곰팡이 생장에 미치는 직접적 억제 효과를 평가한 결과 10ppm의 농도부터 티몰은 균사 생장 및 포자 발아를 억제하였음. 특히 잿빛곰팡이병은 30ppm의 티몰이 20ppm의 아황산가스 보다도 균사생장억제 효과 매우 탁월하였음 티몰을 에탄올에 용해하여 실내 용기를 사용하여 양파에 훈증한 결과, 4℃, 25℃에 저장한 결과 9주간 저장하였을 때 무처리는 90% 이상 병이 발생하였으나 티몰 처리구는 10% 이내로병이 발생하여 처리의 효과가 탁월하였음 티몰 훈증 시험을 저온 저장 16주 동안 실내 용기에 시험하였을 때도 티몰 처리의 효과 우수하여 실험의 결과의 재현성이 매우 높았음
3. 파일러트 시험으로서 무안 양파의 저장병에 대한 티몰 고체의 가열 훈증 처리 효과 (4개월 저장)
전북 익산의 저온저장 컨테이너에 무안 양파를 무처리, 20ppm SO2, 30ppm thymol 처리구별로 5℃ 에서 약 4개월 동안 보관하면서 이병률을 조사하여 티몰의 훈증효과를 조사하였는데, 티몰 처리구에서는 저장병 발생율이 0% 이었지만, 아황산가스처리는 17.8%, 무처리는 33.3%로 티몰 처리구의 저장병 발생율이 현저히 낮았음 (LSD, P =0.05). 또한 티몰 처리구에서는 양파가 5℃로 4개월 저장시 싹이 나온 것이 없었지만 무처리는 많은 양파들이 싹이 나와 티몰이 양파의 호흡을 지연하여 저장기간을 더 연장할 수 있음을 제시하여 주었다. 이후 또한 추가로 20ppm의 티몰을 처리한 양파 시험에서는 처리 2개월 동안 저장병이 발생하지 않았지만 무처리는 저장병이 매우 심하게 발생하였음 (Table 4). 티몰을 에탄올에 녹여 30ppm의 농도로 훈증 처리하였을 때 양파외피의 티몰 잔류량을 측정. 30ppm 농도의 티몰을 각각 100% 에탄올에 녹인 후 24시간 동안 훈증 처리한 양파 샘플5개의 외피(껍질)를 에틸아세테이트 용매에 녹여 티몰 잔류량을 GC-MS 분석으로 확인하였음. 30ppm의 티몰을 에탄올에 녹여 훈증 처리한 샘플에서는 양파 1그람당 7.55ppb 티몰이 잔류하고 있는 것으로 확인되어 매우 안전한 수준의 극미량으로 검출되었음.
4. 티몰 훈증처리를 위한 전라남도 무안 몽탄농협 29평 (547톤) 양파 저온 저장고 실증실험
양파와 마늘의 장기 저장에 영향을 미치는 가장 큰 요인 중의 하나는 Aspergillus, Penicillium, Fusarium 및 Botrytis 등의 다양한 곰팡이로 조사되었는데, 마늘의 경우는 그 발생 빈도가 약하여 훈증 처리 기술 개발의 필요성이 크지 않아서 대량으로 많은 저온 창고 시설에서 장기저장되는 양파에 초점을 맞추고 연구를 하였다. 컨테이너 내부의 부피를 기준으로 하여 내부의 티몰 농도가 20-30ppm이 되도록 티몰을 훈증하는 것은 양파의 외피에 식품허용한계(30ppm) 수준보다 매우 낮은 농도로 흡착되고 저장병 억제의 효과가 매우 우수하였다. 특히, 티몰 고체를 직접 가열하여 기화하여 훈증하면 빠른 속도로 티몰이 양파의 외피에 흡착함으로써 저장병의 방제 효과가 더욱 탁월하였지만, 저온에서 티몰 고체를 직접 가열하면 기화하면서 저온으로 인하여 티몰이 재 결정화되어 가루를 남기게 되기 때문에 티몰은 저온에서 기화도가 낮은 것으로 판단되었다. 그러나 티몰을 에탄올에 완전 용해하면 가열 훈증 처리하거나, 기화시켜 훈증한 후 저온 처리를 하여도 재 결정화하지 않아서 현장 적용 방법으로는 에탄올 용매에 완전 용해하여 하면 저온에서 처리를 하여도 균질하게 훈증되어 양파의 외피나 양파의 망에 티몰 가루가 엉기는 현상은 없었다. 따라서 이러한 특성을 감안하여 시중에 판매되고 있는 모기 퇴치용 훈증장치(주식회사 모스텍)의 원리와 마찬가지로 본 티몰 처리기술 개발 연구 과제의 3년차에서는 시중에 모기퇴치기로 시판되고 있는 코드형 훈증장치와 비슷하게 양파 저온 저장고의 특징을 감안하여 사이즈를 늘려서 제품을 개발하고자 하였으나 기화 속도가 늦으면서 용기의 사이즈를 크게 하기 위한 대량 제작이 현실적으로 어려워 아황산가스 훈증기를 사용하여 티몰의 훈증기로 현장 적용시험을 하였다. 29평 저장고에 티몰 훈증을 20ppm으로 처리한 것은 저장병 방제에 탁월한 효과를 보여주었다. 저장 6개월후에 무처리는 관찰 가능한 파렛트에서 70개의 양파에 저장병에 감염되었으며 일부는 심하게 발생하여 양파의 망이 물러 앉기 시작하였다. 그러나 티몰 처리 양파는 단지 3개의 양파만이 감염되었다 (Table 5, Fig. 1). 무처리 저장실은 모두 저장 7개월 전에 상품성의 저하로 인한 피해를 줄이기 위해 출하가 완료되었지만 티몰 처리 저장실은 저장 10개월째인 이듬해 3월에 출하되었다 (Fig. 2).
경제성 분석 (1개 저장실 547톤 기준): 20kg 양파 약8000망이 저장됨, 훈증시 3개월 이상 저장 가능, 약 8000망 가운데 약96% 피해가 감소한다고 가정하면 8000 x 96% (Table 5) = 7,680망 이익이나 부패에 의한 손실을 줄이기 위해 미리 출하함
:이론적으로는 20kg 1망의 가격 10,000원 x 7680망 = 76,800,000원 - 300,000원(76,500,000원) 으로 이익을 계산할 수 있으나
- 그러나 현실적으로 그 이전에 다 더 낮은 가격으로 출하함으로 20kg당 2,000원 할인가격으로 한다고 가정하면: 8000x2000=16,000,000원 손해 (1540-66) X 10,000 = 14,740,000원 부패로 발생된 손실
- 비용: 티몰 3kg은 약 300,000원
- 종합하면 저장병 방제로 한 개 저장실당 약 30,000,000원 이익을 보는 것이 가능함
5. GC-MS를 이용한 양파 외피의 티몰 잔류량 분석
양파의 경우는 처리 3시간 후의 양파 1개 당 티몰 12.8μg이 잔류하였는데 이는 양파 1cm2 당 0.0408μg으로 존재한 것이며, 또한, 이것을 양파 1그람당 환산한 농도로 한다면 0.078ppb의 농도로 양파에 존재하였고, 처리 24시간 후는 양파 1개 당 티몰 1.49μg이 잔류하였는데 이는 양파 1cm2 당 0.0047μg으로 존재한 것이며, 또한, 이것을 양파 1 그람당 환산한 농도로 한다면 0.009ppb의 농도로 양파에 존재하여서 티몰의 식품 허용한계 30ppm 농도에는 현저히 못 미치는 극미한 수준이었다. 더군다나 껍질은 식용하지 않고 버리므로 인체에 대한 위험성은 전혀 없다 할 것이다. 또한 현장에 실증 적용한 6개월 이상 저장한 양파에서 티몰은 검출되지 않아서 식품 안정성에는 아무런 문제가없는 것으로 판단되었다. 마늘의 경우는 마늘 1개 당 143.9μg이 잔류하였는데 이는 마늘 1cm2 당 0.458μg으로 존재한 것이며, 또한, 이것을 마늘 1개의 부피로 환산한 농도로 한다면 13.69ppb의 농도로 양파에 존재하여서 티몰의 식품 허용한계 농도에는 못 미치는 극미한 수준이었다. 마늘의 경우에도 티몰처리 후 3시간후에 채취한 샘플보다 하루가 지난 후에 채취한 샘플에서 마늘 외피에 남아있는 티몰의 농도가 현저히 떨어지는 것이 확인되었다. 이는 티몰이 양파나 마늘의 외피에 분해되지 않고 계속 남아 있는것이 아니라, 시간이 지나면서 계속 분해되거나 휘발되는 것으로 생각된다.
Abstract
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Ⅳ. The results of research and development
1. Production trends of onion and garlic, and ecology of disease of postharvest dise...
Ⅳ. The results of research and development
1. Production trends of onion and garlic, and ecology of disease of postharvest disease
Major production areas of onion and garlic was investigated for cultivation and production status. Also ecology of postharvest diseases that caused qualities and economic loss was studied in the continuos cultivation areas of Muan, Chonnam province. Major storage pathogens of 13 species such as Botrytis aclada, Aspergillus niger Penicillium spp., Fusarium spp., Rhizopus spp. were identified. White fungus growing with white fungi (Fusarium) and gray mold (Botrytis acalada) were major pathogens, then followed by Penicillium spp. in cold storage of Muan of Cheollanam-do.
2. Inhibitory effects of thymol on postharvest pathogen in vitro
The effects of thymol on fungal growth was very significant, of 6 species (Botrytis aclada, Fusarium accuminatum, Fusarium proliferatum, Rhizopus oryzae, Penicillium sp., Aspergillus niger) isolated from onion and garlic. The concentration of 10ppm thymol inhibited the mycelial growth and spore germination. Especially gray mold pathogen was significantly inhibited. 30ppm of thymol inhibited mycelial growth much more than the 20ppm of sulfur dioxide. The fumigation of thymol dissolved in ethanol to onions using room chamber at 4℃ and 25℃ resulted in less than 10% of disease incidence compared to more than 90% disease incidence of non-treated control. When the storage period was increased for 16 weeks, also the effect of thymol was significantly higher than the untreated control.
3. Effect of thymol fumigation by heating on postharvest disease as pilot experiment (at 4 months of storage of 6, 14 M/T containers)
Muan produced onions of cold storage container in Iksan was treated with 20ppm SO2, and 30ppm thymol, respectively and stored for 4 months at 5 ℃ and disease incidences were investigated compared to the untreted control. The results showed 0% disease incidence from the fumigation of thymol, 17.8% of sulfur dioxide treatment and 33.3% of the untreated control (LSD, P = 0.05). Also there was no sprouted onions in thymol treated at 4 months after treatment but many several sprouted onions in the untreated control (Table 2). Measurment of the residual amount of thymol on onion surface after treatment of thymol fumigation dissolved in ethanol at a concentration of 30ppm. Thymol was dissolved in 95% ethanol with 30ppm of concentration and thymol was fumed for 24 hours. The residual amount of thymol on onion surface after treatment was analysed by GC-MS. Residual thymol was detected at 7.55ppb per 1 gram of onion, which is far below safety level.
4. Application of thymol fumigation to a commercial storage rooms in size of 29 pyung (95.7m2) of Mongtan Agricultural Cooperation, Jeollanam-do (547 tons of volume in size and stored 160 M/T of onion).
Major postharvest pathogens were identified to be various fungi such as Fusarium and Botrytis in onion. However, disease incidence of these disease were very low that madeus not to apply to garlic in commecial scale. Also it was very difficult to have cooperation with storage facilities of garlic. The study was conducted with a focus on technology development to control postharvest disease of onions in the massive storage houses. Fumigation (20-30ppm of thymol based on total volume of storage room) effect of postharvest disease incident was greatly significant and residual thymol was not detected by GC-MS after long term storage 7 - 10 months. After 6 months storage, 70 onions were infected from the untreated control room. In contrast, only 3 onions were infected from the thymol fumed room among the places of one-twenty-second section of total pallets stacked in the whole storage room (Table 5, Fig. 1). To reduce the loss, the onions were all sold after 6 months of storage of the control. However, the onions of the thymol fumed room were sold at 10 months after storage with 17% loss of onions. In the untreated control, 20% loss was already occurred even at 7 month after storage (Fig. 2).
Cost and Yearning Analysis (based on storage room with size of volume 547M/T):
Approximately 8,000 bags of 20kg onion were stored.
Fumigation increase storage period more than 3 months.
Reduction was 96% less of 20kg size of bags: 8000 x 96% (See Table 5) = 7680bags saved
Net price of 20kg = 10,000WON. ₩10,000 x 7680 bags = 76,800,000,000WON saved per storage room - 300,000won (76500000won)
In reality, the Cooperation sells to market with reduce price.
If assumed to 2,000won reduction per bag before three months. 8000x2000=16,000,000won loss.
In table 5, (1540-66)bags X 10,000won = 14,740,000won loss by postharvest disease
Cost: 300,000won (reagent grade of thymol 3kg used)
Net profit: about 30,000,000won ((16,000,000 + 14,740,000) per room
5. Analysis of residual thymol of onions with GC-MS
The residual thymol existed as 0.0408μg per 1cm2 and 12.8μg per whole onion at 3 hrs after treatment, and 0.0047μg per 1cm2 and 1.49μg per whole onion at 24 hours after treatment. The residual concentration of thymol would be 0.009ppb per gram of onion. The residual thymol existed as 0.4588μg per 1cm2 and 13.69ppb per whole garlic at 3 hrs after treatment, and 0.0047μg per 1cm2 and 1.49μg per whole onion at 24 hours after treatment. The residual concentration was significantly dropped to negligible level at 24 hrs after treatment, indicating that continual degradation or volatilization be progressed with time.
